(57)【要約】【課題】  永久磁石式の電動機であっても逆起電力の発生を防止もしくは抑制することのできる駆動装置を提供する。【解決手段】  ステータ６とロータ７との間に作用する電磁気力によって駆動力を発生する電動機（モータ１）を備えた駆動装置において、前記ロータ７が所定の出力部材（出力軸１０）に連結されるとともに、前記ステータ６が回転可能に配置され、かつ、係合制御されて前記ステータ６を固定するとともに解放制御されて前記ステータ６の回転を許容する係合機構（クラッチ１５）が設けられている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータとロータとの間に作用する電磁気力によって駆動力を発生する電動機を備えた駆動装置において、
前記ロータが所定の出力部材に連結されるとともに、前記ステータが回転可能に配置され、かつ、係合制御されて前記ステータを固定するとともに解放制御されて前記ステータの回転を許容する係合機構が設けられていることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記電動機の駆動要求に基づいて前記係合機構を係合制御し、かつ前記電動機の駆動要求がない場合に前記係合機構を解放制御する制御手段を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記係合機構の係合制御過渡状態で、前記係合機構の伝達トルク容量より前記電動機のトルクが小さくなるように制御する手段と、前記係合機構の解放制御過渡状態で、前記電動機のトルクを所定値以下に低下させる手段との少なくともいずれか一方を含むことを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動機を備えた駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
排ガスの低減および燃費の向上を主目的として、内燃機関に代えてモータなどの電動機を動力源とした電気自動車や、内燃機関に加えてモータ・ジェネレータを動力源として備えたハイブリッド車が開発され、また実用化されている。例えば後者のハイブリッド車として、前輪もしくは後輪のみを駆動輪とする二輪駆動車に加えて、前後輪の両方にトルクを出力する四輪駆動車も開発されている。
【０００３】
その一例を挙げると、特許文献１には、前後輪の一方の車輪を駆動するモータが、モータと車輪との間のトルク伝達を断続可能な湿式クラッチにより車輪に接続され、車速が所定の基準値以上であると判定された場合にクラッチを断状態にする車両のクラッチ制御装置であって、上記クラッチでの連れ回り状況を推定し、その推定した連れ回り状況に応じてクラッチを断状態に切り替える基準車速値を変更することにより、状況に応じた車速でクラッチを断状態とするように構成された車両のクラッチ制御装置が記載されている。
【０００４】
上記の車両のクラッチ制御装置は、前後輪の一方の車輪をモータなどの電動機で駆動することによって四輪駆動状態となる車両に搭載され、そのモータから車輪へのトルクの伝達を調整して、湿式クラッチでモータのトルク伝達の断・続をおこなう構成であっても四輪駆動状態にできる車速域を適切な範囲で広げることができる、とされている。
【特許文献１】特開２００３−１５６０７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の装置は、モータが過回転することを防止するための装置であって、許容される使用回転数を超える前にクラッチを断状態とし、さらにクラッチの断状態でのオイルの粘性に起因するいわゆる連れ回りの回転数が過剰にならないようにするために、クラッチを断状態に切り換える基準車速値を連れ回りの状況に応じて変更するように構成されている。したがって上記従来の装置は、クラッチの断状態でのモータの連れ回りを許容する装置であるために、永久磁石式モータであれば逆起電力による動力損失が生じ、これが、エネルギ効率や燃費の悪化要因となる可能性があった。
【０００６】
また、このように車輪とモータとの間のトルク伝達の断・続をクラッチで行う場合、モータのロータ回転が車輪の回転と同期していない状態でクラッチを続状態、すなわち係合状態にすると、ロータの慣性力が変化することによる慣性トルクが要因となってショックが発生する可能性がある。
【０００７】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、永久磁石式の電動機であっても逆起電力の発生を防止もしくは抑制することのできる駆動装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、ステータとロータとの間に作用する電磁気力によって駆動力を発生する電動機を備えた駆動装置において、前記ロータが所定の出力部材に連結されるとともに、前記ステータが回転可能に配置され、かつ、係合制御されて前記ステータを固定するとともに解放制御されて前記ステータの回転を許容する係合機構が設けられていることを特徴とする駆動装置である。
【０００９】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記電動機の駆動要求に基づいて前記係合機構を係合制御し、かつ前記電動機の駆動要求がない場合に前記係合機構を解放制御する制御手段を更に備えていることを特徴とする駆動装置である。
【００１０】
さらに、請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記制御手段は、前記係合機構の係合制御過渡状態で、前記係合機構の伝達トルク容量より前記電動機のトルクが小さくなるように制御する手段と、前記係合機構の解放制御過渡状態で、前記電動機のトルクを所定値以下に低下させる手段との少なくともいずれか一方を含むことを特徴とする駆動装置である。
【発明の効果】
【００１１】
したがって請求項１の発明によれば、係合機構を解放制御することによりステータを回転可能な状態とすることができ、その状態でロータが出力部材からトルクを受けて回転しても、ステータがロータと連れ回りするので、両者の相対回転を防止もしくは抑制でき、その結果、永久磁石式の電動機であっても逆起電力の発生を防止もしくは抑制して動力損失を回避もしくは低減することができる。
【００１２】
また、請求項２の発明によれば、電動機を駆動する必要がない場合に係合機構が解放制御されてステータが回転可能になるので、その状態でロータが出力部材からトルクを受けて回転するとしても、ステータが連れ回りすることによりロータとステータとの相対回転を防止もしくは抑制して、上記請求項１の発明と同様に、動力損失を回避もしくは低減することができる。
【００１３】
さらに、請求項３の発明によれば、係合機構を係合状態に切り換える過渡状態では、その係合機構の伝達トルク容量より電動機のトルクが小さくなるように制御されるので、出力部材には電動機のトルクが作用し、換言すれば電動機のトルクを超えたトルクが作用することがなく、その結果、ショックを防止もしくは抑制することができる。あるいは係合機構を解放状態に切り換える場合、電動機のトルクが所定値以下に低下させられているので、係合機構が解放状態になることによる出力部材のトルク変化およびそれに起因するショックを防止もしくは抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。図１は、この発明の駆動装置を、例えば、電気自動車の後輪駆動部に適用した例を模式的に示す図であって、モータ１から出力されるトルクが歯車機構２とデファレンシャル３とを介して車輪４に伝達されるように構成されている。
【００１５】
このモータ１は、一例として永久磁石式同期電動機によって構成されており、そのモータ１を収容し、車両に固定されているケーシング５を備え、ケーシング５の内部には、コイル（図示せず）を備えたステータ６と、その内周側にマグネット（図示せず）を備えたロータ７が回転自在に配置されている。なお、上記のステータ６はケーシング５に対して回転自在となるように、ロータ７と同心で一体のロータ軸８にベアリング（図示せず）などで支持されている。
【００１６】
モータ１には、そのロータ７が所定角度回転する毎に信号を出力するレゾルバ９が設けられている。このレゾルバ９を設けることによって、ステータ６が回転してステータ６のコイルとロータ７のマグネットとの相対位置が初期設定位置から変化しても、ステータ６とロータ７との差回転および回転位置を検出しモータ１の回転制御に反映させることができるため、モータ１の回転を精度良く制御することができる。
【００１７】
また、モータ１におけるロータ軸８と車輪４とが、歯車機構２およびデファレンシャル３の出力軸１０を介して連結されている。この歯車機構２は、互いに一体となって回転する大径歯車１１と小径歯車１２とを備え、これらの歯車１１，１２が、ロータ軸８および出力軸１０の中心軸線と平行な軸線を中心にして回転するように、ケーシング５の内部に保持されている。そして、ロータ軸８に一体化された歯車１３が大径歯車１１に噛合し、デファレンシャル３の入力側歯車１４が小径歯車１２に噛合している。すなわちこの歯車機構２は、モータ１の出力トルクを増大して出力軸１０に伝達する減速歯車機構として構成されている。
【００１８】
さらに、上記のケーシング５とステータ６との間には、ケーシング５に対して回転自在なステータ６を係合・解放するクラッチ１５が配置されている。このクラッチ１５は、モータ１の作動時に係合され、ステータ６がケーシング５に固定されることによって、モータ１の回転反力をケーシング５で受けるように作用する。また、モータ１の非作動時には解放されて、ステータ６が回転自在な状態にされることによって、モータ１の非作動時に車輪４からのトルクがモータ１に伝達された場合に、ステータ６がロータ７と連れ回りすることでそれらの間に相対回転が生じないように作用する。そのため、この具体例のように永久磁石式の電動機の場合、モータ１の非作動時にステータ７とロータ６との間に相対回転が生じることにより発生する逆起電力を防止もしくは抑制することができる。
【００１９】
そして、このようなモータ１の回転やクラッチ１５の係合・解放などを制御するために電子制御装置（ＥＣＵ）１６が設けられている。このＥＣＵ１６は、例えばマイクロコンピュータなどを主体として構成されていて、例えば、回転数センサーやトルクセンサー（それぞれ図示せず）などによって検出されたモータ１のステータ６およびロータ７あるいは出力軸１０の回転数やトルク、また車速やアクセル開度などの各種のデータが入力され、それらの入力データに基づいて演算をおこなって指示信号を出力するように構成されている。
【００２０】
このＥＣＵ１６によって、クラッチ１５の係合・解放が、例えばアクセルオン・オフなどのＥＣＵ１６に対する入力信号などの、モータ１の駆動要求の有無に基づいて判断される。すなわち、アクセルが踏み込まれモータ１の駆動要求がなされた場合に、アクセルオンの信号がＥＣＵ１６へ入力され、その入力信号に基づいて演算がおこなわれ、ＥＣＵ１６からクラッチ１５へそのクラッチ１５を係合させる指示信号が出力される。また、アクセルが解放されモータ１の駆動要求がない場合には、アクセルオフの信号がＥＣＵ１６へ入力され、同様に演算がおこなわれ、ＥＣＵ１６からクラッチ１５へそのクラッチ１５を解放させる指示信号が出力される。
【００２１】
また、このＥＣＵ１６によれば、モータ１の回転数やトルクが、クラッチ１５の係合・解放時にショックが発生しないように制御される。具体的には、解放されていたクラッチ１５が係合される係合制御過渡状態の場合は、そのクラッチ１５の係合過渡時にクラッチ１５の係合部の伝達トルク容量よりもモータ１のトルクの方が小さくなるように、モータ１に作用する電流が制御される。その結果、車輪４へは小さく制御されたモータ１のトルクしか作用しないため、クラッチ１５が係合される際の係合ショックを防止もしくは抑制することができる。また、係合されていたクラッチ１５が解放される解放制御過渡状態の場合は、モータ１のトルクがクラッチ１５の解放時に解放ショックが発生しない程度の値に制御され、クラッチ１５が解放制御される。すなわち、モータ１のトルクの絶対値が、クラッチ１５の解放時に解放ショックが発生しない上限値として定められた所定値以下（具体的にはゼロ）に低下されるようモータ１に作用する電流が制御され、その後にクラッチ１５が解放されるように制御される。そのため、クラッチ１５が解放される際の解放ショックを防止もしくは抑制することができる。
【００２２】
したがって、この発明に係る駆動装置は、モータ１のステータ６が回転可能なように支持され、そのステータ６をケーシング５に固定するクラッチ１５が設けられて、そのクラッチ１５の係合・解放制御が適宜おこなわれることによって、モータ１の非作動時におけるステータ６とロータ７との間の相対回転を防止もしくは抑制することができる。その結果、モータ１に永久磁石式の電動機を用いた場合でも、逆起電力の発生を防ぎ動力損失を回避もしくは低減することができる。また、クラッチ１５の係合・解放やモータ１の回転を制御するＥＣＵ１６が設けられ、クラッチ１５の係合制御もしくは解放制御の過渡時に、モータ１のトルクが適宜調整されてクラッチ１５の係合・解放制御がおこなわれることによって、クラッチ１５の係合・解放時のショックを防止もしくは抑制することができる。
【００２３】
ここで、上記の具体例で示された構成と、この発明の構成との対応関係を簡単に説明すると、モータ１が、この発明の電動機に相当し、ケーシング５が、この発明の所定の固定部に相当し、出力軸１０が、この発明の所定の出力部材に相当する。また、クラッチ１５が、この発明の係合機構に相当し、電子制御装置（ＥＣＵ）１６が、この発明の制御手段に相当する。
【００２４】
なお、この発明は、上述した具体例に限定されないのであって、具体例ではこの発明に係る駆動装置を電気自動車の後輪駆動部に適用した例を示したが、電気自動車の前輪駆動部あるいは前後輪の駆動部に適用してもよい。またモータが駆動輪のなかに納められたインホイール方式の電気自動車に適用することもできる。また、モータを電動機と発電機との機能を兼ね備えたモータ・ジェネレータとしてもよく、そのモータ・ジェネレータと内燃機関とを組み合わせたハイブリッド車の駆動部に適用することもできる。またその場合、この発明における電動機の駆動要求とは、要は、作動要求のことであって、モータ・ジェネレータの回生要求も含まれる。
【００２５】
また、この発明における電動機は、上記の具体例で説明したモータに限定されないのであって、その形式は問わない。例えば、具体例ではこの発明の電動機に相当するものとして、永久磁石式同期電動機を例としたインナーロータ型のモータを例示して説明しているが、永久磁石式同期電動機以外の形式のモータでもよく、またインナーロータ型以外にアウターロータ型やフラットロータ型のモータでもよい。
【００２６】
そして、この発明おける係合機構は、上記の具体例で説明したクラッチに限定されないのであって、それらの形式は問わない。例えば、具体例ではこの発明の係合機構に相当するものを、一般的なクラッチとして説明しているが、クラッチとは、摩擦クラッチや電磁クラッチ、もしくはかみあいクラッチなどであってもよい。あるいはクラッチに限らず、バンドブレーキやディスクブレーキなどの摩擦ブレーキであってもよく、要はステータがケーシングなどの固定部に固定された状態と、その固定が解放されステータ回転が許容された状態とに制御することができる係合機構を備えた装置であればよい。
【００２７】
さらに、この発明に係る駆動装置は、上記のような電気自動車やハイブリッド車などの、車両の駆動装置に限定されるものではなく、モータを動力源とする他の機械装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明で対象とする駆動装置を、四輪駆動車の後輪駆動部に適用した一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２９】
１…モータ、  ２…歯車機構、  ３…デファレンシャル、  ４…車輪、  ５…ケーシング、  ６…ステータ、  ７…ロータ、  ８…ロータ軸、  ９…レゾルバ、  １０…出力軸、  １５…クラッチ、  １６ …電子制御装置（ＥＣＵ）。
【図１】
2005124253.tif 000003