(57)【要約】【課題】特に大きな負荷が掛かる場合に電動モータの回転を自動的に減速して車輪に伝達することで電動モータ等の容量を小さく設定できコストの低減を図ることができる簡単な構造の車両用電動駆動装置を供する。【解決手段】電動モータの動力を車輪に伝達するための車両用電動駆動装置において、電動モータ２の回転が直接伝達されるヘリカルギアからなるリングギア１５と、リングギア１５と噛合うヘリカルギアからなるプラネタリギア１４と、一方向クラッチ１９を介して固定部材に係止されプラネタリギア１４と噛合うヘリカルギアからなるサンギア１３と、プラネタリギア１４を軸支するキャリア１６とリングギア１５との間に介装される遠心クラッチ２０と、遠心クラッチ２０の係合側にプリセット荷重を与えるプリセット荷重付与手段１７と、キャリア１６の回転軸である出力軸２５とを備え、電動モータ２のトルクに応じてヘリカルギアに生じるスラスト力が遠心クラッチ２０の離脱側に作用する車両用電動駆動装置。【選択図】  図１
2004251344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータの動力を車輪に伝達するための車両用電動駆動装置において、
前記電動モータの回転が直接伝達されるヘリカルギアからなるリングギアと、
前記リングギアと噛合うヘリカルギアからなるプラネタリギアと、
一方向クラッチを介して固定部材に係止され前記プラネタリギアと噛合うヘリカルギアからなるサンギアと、
前記プラネタリギアを軸支するキャリアと前記リングギアとの間に介装される遠心クラッチと、
前記遠心クラッチの係合側にプリセット荷重を与えるプリセット荷重付与手段と、
前記キャリアの回転軸である出力軸とを備え、
前記電動モータのトルクに応じてヘリカルギアに生じるスラスト力が前記遠心クラッチの離脱側に作用することを特徴とする車両用電動駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータの動力を車輪に伝達する車両用電動駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の車両用電動駆動装置については、先に同じ出願人により出願し登録になった例（特許文献１参照）がある。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３２１８５０９号公報
【０００４】
同特許文献１に係る車両用電動駆動装置は、電動モータの入力ギア（駆動軸ギア）と左右の車輪を連結する左右一対の出力軸を有する差動ギアとを固定減速比のギア伝達機構により連結して電動モータの回転を車輪に伝達するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ギア伝達機構には変速機能を備えていないので、高速走行を実現するためにギア伝達機構は適当な小さな減速比とする必要があり、かかる減速比で電動モータは最も負荷の大きい場合（アクセルペダルの踏み込みが大きい登坂時など）に対応できる容量の大きなものを備えておく必要があり、モータの容量とともにその制御用のパワードライブユニットの容量も大きくなりコスト高となっていた。
【０００６】
本発明は、斯かる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、特に大きな負荷が掛かる場合に電動モータの回転を自動的に減速して車輪に伝達することで電動モータ等の容量を小さく設定できコストの低減を図ることができる簡単な構造の車両用電動駆動装置を供する点にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記目的を達成するために、本請求項１記載の発明は、電動モータの動力を車輪に伝達するための車両用電動駆動装置において、前記電動モータの回転が直接伝達されるヘリカルギアからなるリングギアと、前記リングギアと噛合うヘリカルギアからなるプラネタリギアと、一方向クラッチを介して固定部材に係止され前記プラネタリギアと噛合うヘリカルギアからなるサンギアと、前記プラネタリギアを軸支するキャリアと前記リングギアとの間に介装される遠心クラッチと、前記遠心クラッチの係合側にプリセット荷重を与えるプリセット荷重付与手段と、前記キャリアの回転軸である出力軸とを備え、前記電動モータのトルクに応じてヘリカルギアに生じるスラスト力が前記遠心クラッチの離脱側に作用する車両用電動駆動装置とした。
【０００８】
通常走行時にはプリセット荷重付与手段のプリセット荷重により遠心クラッチが係合状態にあって電動モータの回転が減速せずに直接出力軸に伝達されるが、特にモータトルクが大きいときにはヘリカルギアのスラスト力がリングギアに大きく働き遠心クラッチを離脱して電動モータの回転を減速しトルクを増大して出力軸に伝達することができる。
【０００９】
したがってモータトルクが特に大きいときはトルクを上昇させるよう自動変速するので、電動モータの容量および電動モータを制御するパワードライブユニットの容量を小さく設定することができ、コストの低減を図ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る一実施の形態について図１に基づき説明する。
本実施の形態に係る電動自動車の車両用電動駆動装置１０を備えた動力伝達機構１の概略構成図を図１に示す。
【００１１】
車両用電動駆動装置１０は、プラネタリギアセット１２と遠心クラッチ２０と一方向クラッチ１９を組み合わせて構成されている。
【００１２】
プラネタリギアセット１２は、同軸のサンギア１３とリングギア１５との間に両者に噛合してプラネタリギア１４が同軸回転するキャリア１６に軸支されて自転しながら公転可能に介装された構造をしている。
【００１３】
本電動自動車の動力源であるモータ２の駆動軸が車両用電動駆動装置１０の入力軸１１であり、この入力軸１１に軸方向に相対移動可能に前記リングギア１５がスプライン嵌合している。
【００１４】
キャリア１６には軸方向に相対移動可能にクラッチガイド１８がスプライン嵌合され、このクラッチガイド１８とリングギア１５との間に遠心クラッチ２０が介装されている。
【００１５】
遠心クラッチ２０は、キャリア１６およびクラッチガイド１８とともに回転する遠心ウエイト２１の遠心力による揺動が押付荷重Ｃとしてクラッチガイド１８に作用して軸方向の遠心クラッチ２０を係合する方向に移動させる。
【００１６】
また互いにスプライン嵌合するキャリア１６とクラッチガイド１８との間にクラッチプリセットスプリング１７が介装されていて、同クラッチプリセットスプリング１７のクラッチプリセット荷重Ｐはクラッチガイド１８を軸方向の遠心クラッチ２０を係合する方向に付勢している。
【００１７】
サンギア１３，プラネタリギア１４，リングギア１５の各歯状はヘリカルギアを形成して互いに噛合っており、このヘリカルギアによるギアスラスト力Ｓがリングギア１５に作用してサンギア１３，プラネタリギア１４に対してリングギア１５を軸方向の遠心クラッチ２０を離脱する方向に付勢している。
【００１８】
したがって遠心クラッチ２０は、同クラッチプリセットスプリング１７によるクラッチプリセット荷重Ｐで常時係合方向に付勢されており、遠心ウエイト２１が揺動するときはさらに遠心力による押付荷重Ｃが係合方向に作用し、これに対してプラネタリギアセット１２のヘリカルギアのギアスラスト力Ｓのみが離脱方向に作用することになる。
【００１９】
キャリア１６の回転軸が本車両用電動駆動装置１０の出力軸２５である。
プラネタリギアセット１２のサンギア１３は、出力軸２５に回転自在に軸支され、一方向クラッチ１９を介して固定側に連結されている。
【００２０】
車両用電動駆動装置１０の出力軸２５に対して第２出力軸３５が平行に配置され、出力軸２５には前進ドライブギア３１と後進ドライブギア３２が一体に設けられ、第２出力軸３５には前進ドリブンギア３６と後進ドリブンギア３７が回転自在に軸支され、前進ドライブギア３１と前進ドリブンギア３６とが噛合し、後進ドライブギア３２と後進ドリブンギア３７とは中間ギア３３を介して噛合している。
【００２１】
第２出力軸３５に回転自在に軸支される前進ドリブンギア３６と後進ドリブンギア３７とに第２出力軸３５を選択的に締結する切換クラッチ３８が第２出力軸３５に設けられている。
なお切換クラッチ３８は前進・後進のいずれをも選択しないニュートラル状態も設定可能である。
【００２２】
第２出力軸３５に同軸一体の出力ギア３９が差動ギア機構４０の入力ギア４１と噛合しており、差動ギア機構４０は入力ギア４１の回転を左右の駆動輪４３，４３の車軸４２，４２に振り分けて伝達して駆動輪４３，４３を回転する。
【００２３】
本動力伝達機構は以上のように構成されており、車両用電動駆動装置１０において、遠心クラッチ２０は常時クラッチプリセットスプリング１７のクラッチプリセット荷重Ｐにより係合側に付勢されているので、特に大きなモータトルクが生じない状態ではクラッチプリセット荷重Ｐにより遠心クラッチ２０が係合しており、プラネタリギアセット１２のリングギア１５とキャリア１６が結合されてプラネタリギア１４の自転が阻止され、一方向クラッチ１９によるサンギア１３の空転を含めてプラネタリギアセット１２全体が一体に回転し、モータ２の駆動軸（入力軸１１）と出力軸２５が直結状態となっている。
【００２４】
モータトルクが大きい状態では、プラネタリギアセット１２のヘリカルギアによるギアスラスト力Ｓがリングギア１５にクラッチプリセット荷重Ｐに抗して強く働き、遠心クラッチ２０を離脱する。
【００２５】
するとリングギア１５とキャリア１６の結合が解除され、一方向クラッチ１９により回転を阻止された状態にあるサンギア１３の周りをプラネタリギア１４が自転しながら公転し、モータ２の回転が減速されトルクが増幅されて出力軸２５に伝達される。
【００２６】
出力軸２５の回転は、切換クラッチ３８が前進を選択していれば前進ドライブギア３１と前進ドリブンギア３６の噛合いから第２出力軸３５に伝達され、第２出力軸３５からギア３９，差動ギア機構４０を介して駆動輪４３を前進回転させる。
【００２７】
切換クラッチ３８が後進を選択していれば、モータ２の回転方向は同じで出力軸２５の回転は、後進ドライブギア３２，中間ギア３３，後進ドリブンギア３７の噛合いから第２出力軸３５に逆回転として伝達され、同第２出力軸３５からギア３９，差動ギア機構４０を介して駆動輪４３を後進回転させる。
【００２８】
したがって発進に際し切換クラッチ３８を前進または後進に設定しモータ２を駆動するとき、アクセルの踏込み量が小さくモータトルクが小さい場合は、ギアスラスト力Ｓが小さくクラッチプリセット荷重Ｐで確保されたクラッチ容量によって遠心クラッチ２０が係合され、プラネタリギアセット１２で減速されずに動力伝達されて前進または後進走行する。
【００２９】
通常走行時には車速に応じて遠心クラッチ２０の遠心ウエイト２１の揺動が大きくなり遠心力による押付荷重Ｃがクラッチプリセット荷重Ｐに加わることになり、遠心クラッチ２０は益々大きなクラッチ容量で係合状態が維持され、プラネタリギアセット１２で減速されずに動力伝達されて走行する。
【００３０】
発進時にもアクセルの踏込み量が大きいと、モータトルクが上昇し、ギアスラスト力Ｓがクラッチプリセット荷重Ｐを上回ると、遠心クラッチ２０の係合が解除されて離脱状態となり、プラネタリギアセット１２で減速されトルクが増幅されて動力が伝達され走行を開始する。
【００３１】
また、登坂走行時等にアクセルが大きく踏み込まれモータトルクが上昇したとき、ギアスラスト力Ｓがクラッチプリセット荷重Ｐと遠心力による押付荷重Ｃの和を上回ると、遠心クラッチ２０が離脱状態となり、トルクが増幅されて動力が伝達されて走行できる。
【００３２】
遠心クラッチ２０の係合・離脱タイミングすなわち変速（減速）するタイミイグは遠心ウエイト２１とヘリカルギアのヘリカルアングル（角度）により基本的な調整が可能であるが、遠心クラッチ２０の離脱のタイミングは、クラッチプリセットスプリング１７のばね力（クラッチプリセット荷重Ｐ）を調整することにより適切な状態に設定することができる。
【００３３】
以上のように本車両用電動駆動装置１０は、モータトルクが特に大きいときはトルクを上昇させるよう自動変速するので、モータ２の容量およびモータ２を制御するパワードライブユニットの容量を小さく設定することができ、コストの低減を図ることができる。
【００３４】
なお本動力伝達機構１では第２出力軸３５に設けられる切換クラッチ３８がニュートラル状態に設定できるので、故障時などで車両の牽引を必要とする場合、切換クラッチ３８をニュートラルとすると駆動輪４３の回転をモータ２にまで伝達しないですみ、強制回転による不具合を防止できる。
【００３５】
次に別の実施の形態に係る動力伝達機構５０について図２に基づいて説明する。
本動力伝達機構５０における車両用電動駆動装置は、前記実施の形態の車両用電動駆動装置１０と全く同じであるので、同じ部材は同じ符号を用いる。
【００３６】
車両用電動駆動装置１０の出力軸２５に回転自在に軸支されたギア５２と出力軸２５との間に直結クラッチ５１が介装されており、出力軸２５にはサンギア５６が嵌着されてプラネタリギアセット５５が組付けられている。
【００３７】
プラネタリギアセット５５のリングギア５８は前記ギア５２と一体に軸支され、プラネタリギア５７のキャリア５９はブレーキ６０を介して固定側に連結される。
ギア５２は、差動ギア機構６２の入力ギア６３と噛合しており、差動ギア機構６２は入力ギア６３の回転を左右の駆動輪６５，６５の車軸６４，６４に振り分けて伝達して駆動輪６５，６５を回転する。
【００３８】
前進走行時には直結クラッチ５１を係合し、ブレーキ６０を解除状態としておけば、モータ２の回転は車両用電動駆動装置１０を介して出力軸２５に出力され、出力軸２５の回転は直結されたギア５２を一体に回転し、このギア５２と噛合する差動ギア機構６２の入力ギア６３を回転して駆動輪６５を前進回転させる。
【００３９】
後進走行時には直結クラッチ５１は離脱し、ブレーキ６０を効かせることにより、車両用電動駆動装置１０の出力軸２５の回転はプラネタリギアセット５５のサンギア５６を一体に回転させ、ブレーキ６０により固定されたキャリア５９に軸支されたプラネタリギア５７を介してリングギア５８がギア５２とともに逆回転させられるので、ギア５２の逆回転は差動ギア機構６２を介して駆動輪６５を後進回転させる。
【００４０】
このように本実施の形態における動力伝達機構５０は、出力軸２５のほかに第２の出力軸を必要とせずに、モータ２の一方向回転に対して前進と後進を選択設定することができる。
【００４１】
故障時などで牽引を必要とする場合は、直結クラッチ５１を離脱しブレーキ６０を解除状態とすることで、駆動輪６５の回転をモータ２にまで伝達しないので、強制回転による不具合を防止できる。
【００４２】
以上の実施の形態の動力伝達機構１，５０は、前進と後進のいずれの場合もモータの回転方向は変わらないものであったが、モータの回転方向を変えることで前進と後進を行う動力伝達機構７０について図２にその概略構成図を図示し説明する。
【００４３】
本動力伝達機構７０の車両用電動駆動装置７１は、前記車両用電動駆動装置１０と殆ど同じ構造をしており、同じ部材は同じ符号を使用することにする。
唯一異なる点は、サンギア１３が一方向クラッチ１９とともにブレーキ７２を直列に介して固定側に連結されている点である。
【００４４】
なお出力軸２５に嵌着されたギア８１と差動ギア機構８２の入力ギア８３と噛合しており、差動ギア機構８２は入力ギア８３の回転を左右の駆動輪８５，８５の車軸８４，８４に振り分けて伝達して駆動輪８５，８５を回転する。
【００４５】
本実施の形態に係るモータ８０は、正逆回転するモータであり、前進走行時にはブレーキ７２を効かせた状態として一方向クラッチ１９の一方を固定しモータ８０を正回転で駆動する。
結局、前記車両用電動駆動装置１０と同じ状態となって同じように動力伝達されて前進走行する。
【００４６】
したがって通常の発進および走行時には、ギアスラスト力Ｓが小さくクラッチプリセット荷重Ｐで確保されたクラッチ容量および遠心力による押付荷重Ｃによって遠心クラッチ２０が係合され、プラネタリギアセット１２で減速されずに動力伝達されて前進走行する。
【００４７】
そしてアクセルが大きく踏み込まれモータトルクが上昇したときは、ギアスラスト力Ｓが増大し、遠心クラッチ２０が離脱状態となり、トルクが増幅されて動力が伝達され前進走行する。
【００４８】
後進走行時にはブレーキ７２を解除状態としてサンギア１３をフリーとしモータ８０を逆回転で駆動する。
後進時にはアクセルを大きく踏み込むようなことはなく、クラッチプリセット荷重Ｐにより遠心クラッチ２０は係合状態にあってリングギア１５とキャリア１６が結合されてサンギア１３の空転を含めてプラネタリギアセット１２全体が一体に回転し、モータ８０の駆動軸（入力軸１１）と出力軸２５が直結状態となって出力軸２５が逆回転し駆動輪８５に伝達され後進走行する。
【００４９】
したがって本実施の形態においてもモータ２の容量およびモータ２を制御するパワードライブユニットの容量を小さく設定することができ、コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電動自動車の車両用電動駆動装置を備えた動力伝達機構の概略構成図である。
【図２】別の実施の形態に係る電動自動車の車両用電動駆動装置を備えた動力伝達機構の概略構成図である。
【図３】また別の実施の形態に係る電動自動車の車両用電動駆動装置を備えた動力伝達機構の概略構成図である。
【符号の説明】
１…動力伝達機構、２…モータ、
１０…車両用電動駆動装置、１２…プラネタリギアセット、１３…サンギア、１４…プラネタリギア、１５…リングギア、１６…キャリア、１７…同クラッチプリセットスプリング、１８…クラッチガイド、１９…一方向クラッチ、２０…遠心クラッチ、２１…遠心ウエイト、２５…出力軸、
３１…前進ドライブギア、３２…後進ドライブギア、３３…中間ギア、３５…第２出力軸、３６…前進ドリブンギア、３７…後進ドリブンギア、３８…切換クラッチ、３９…ギア、４０…差動ギア機構、４１…入力ギア、４２…車軸、４３…駆動輪、
５０…動力伝達機構、５１…直結クラッチ、５２…ギア、５５…プラネタリギアセット、５６…サンギア、５７…プラネタリギア、５８…リングギア、５９…キャリア、６０…ブレーキ、６２…差動ギア機構、６３…入力ギア、６４…車軸、６５…駆動輪、
７０…動力伝達機構、７１…車両用電動駆動装置、７２…ブレーキ、８０…モータ、８１…ギア、８２…差動ギア機構、８３…入力ギア、８４…車軸、８５…駆動輪。
【図１】
2004251344.tif 000003
【図２】
2004251344.tif 000004
【図３】
2004251344.tif 000005