特許 5924140 電気自動車用駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5924140

(24)【登録日】2016年4月28日

(45)【発行日】2016年5月25日

(54)【発明の名称】電気自動車用駆動装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 3/72 20060101AFI20160516BHJP

   F16H 3/66 20060101ALI20160516BHJP

   F16D 41/08 20060101ALI20160516BHJP

   B60L 15/20 20060101ALI20160516BHJP

   B60K 1/02 20060101ALN20160516BHJP

   B60K 7/00 20060101ALN20160516BHJP

【ＦＩ】

   F16H3/72

   F16H3/66 A

   F16D41/08 Z

   B60L15/20 K

   !B60K1/02

   !B60K7/00

【請求項の数】8

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2012-128068(P2012-128068)

(22)【出願日】2012年6月5日

(65)【公開番号】特開2013-253622(P2013-253622A)

(43)【公開日】2013年12月19日

【審査請求日】2015年5月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000811

【氏名又は名称】特許業務法人貴和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】疋田 真史

(72)【発明者】

【氏名】松田 靖之

【審査官】 稲葉 大紀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−６５８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３０７２５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−８９６３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００３５０１４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｈ ３／７２

Ｂ６０Ｌ １５／２０

Ｆ１６Ｄ ４１／０８

Ｆ１６Ｈ ３／６６

Ｂ６０Ｋ １／０２

Ｂ６０Ｋ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１対の電動モータと、これら両電動モータの出力軸によりそれぞれ回転駆動される第一、第二両駆動側回転軸を有する遊星歯車式変速機と、この遊星歯車式変速機の従動側回転軸の回転を、左右１対の駆動輪に伝達する為の回転伝達装置とを備えた電気自動車用駆動装置に於いて、
前記遊星歯車式変速機は、前記第一、第二両駆動側回転軸と、前記従動側回転軸と、軸方向に離隔した状態で、互いに同心に配置された第一、第二両遊星歯車機構と、クラッチ装置とを組み合わせて成り、
このうちの第一遊星歯車機構は、第一キャリアと、第一太陽歯車と、第一遊星歯車と、第一リング歯車とから構成され、この第一キャリアに回転可能に支持された第一遊星歯車を、前記第一太陽歯車に噛合させると共に前記第一リング歯車にも噛合させる、シングルピニオン式であり、この第一太陽歯車は前記第一駆動側回転軸の軸方向中間部に、この第一駆動側回転軸により回転駆動する状態で設けられており、前記第一リング歯車は前記第二駆動側回転軸により回転駆動する状態で設けられており、
前記第二遊星歯車機構は、第二キャリアと、第二太陽歯車と、第二、第三遊星歯車と、第二リング歯車とから構成され、この第二キャリアに回転可能に支持されて対となる第二、第三遊星歯車を互いに噛合させると共に、このうちの内径寄りの第二遊星歯車を前記第二太陽歯車に、同じく外径寄りの第三遊星歯車を前記第二リング歯車に、それぞれ噛合させるダブルピニオン式であり、前記第二太陽歯車は前記第一駆動側回転軸の端部に、この第一駆動側回転軸により回転駆動する状態で設けられており、前記第二キャリアは前記第一リング歯車と同期して回転する様に設けられており、前記第二リング歯車により前記従動側回転軸を回転駆動する様にしており、
前記クラッチ装置は、前記第一キャリアを車体に固定の部分に対し回転が阻止される状態と、同じく回転が許容される状態とを切り換えるツーウェイクラッチであって、減速比の大きい低速モード状態では、前記第一キャリアを前記第一駆動側回転軸と反対方向に回転する傾向とする事により接続し、前記クラッチ装置によりこの第一キャリアが前記車体に固定の部分に対し回転するのを阻止する事で、前記第一リング歯車に入力された動力を前記第一太陽歯車に伝達し、減速比の小さい高速モード状態では、前記第一キャリアを前記第一駆動側回転軸と同じ方向に回転する傾向とする事により切断し、前記クラッチ装置によりこの第一キャリアが前記車体に固定の部分に対し回転するのを許容する事で、前記第一リング歯車に入力された動力を前記第一太陽歯車に伝達しない事を特徴とする電気自動車用駆動装置。

【請求項2】

１対の電動モータと、これら両電動モータの出力軸によりそれぞれ回転駆動される１対の駆動側回転軸を有する遊星歯車式変速機と、この遊星歯車式変速機の従動側回転軸の回転を、左右１対の駆動輪に伝達する為の回転伝達装置とを備えた電気自動車用駆動装置に於いて、
前記遊星歯車式変速機は、前記第一、第二両駆動側回転軸と、前記従動側回転軸と、軸方向に離隔した状態で、互いに同心に配置された第一、第二両遊星歯車機構と、クラッチ装置とを組み合わせて成り、
このうちの第一遊星歯車機構は、第一キャリアと、第一太陽歯車と、第一、第二遊星歯車と、第一リング歯車とから構成され、この第一キャリアに回転可能に支持されて対となる第一、第二遊星歯車を互いに噛合させると共に、このうちの内径寄りの第一遊星歯車を前記第一太陽歯車に、同じく外径寄りの第二遊星歯車を前記第一リング歯車に、それぞれ噛合させるダブルピニオン式であり、前記第一太陽歯車は前記第一駆動側回転軸の軸方向中間部に、この第一駆動側回転軸により回転駆動する状態で設けられており、前記第一リング歯車は前記第二駆動側回転軸により回転駆動する状態で設けられており、
前記第二遊星歯車機構は、第二キャリアと、第二太陽歯車と、第三遊星歯車と、第二リング歯車とから構成され、この第二キャリアに回転可能に支持された第三遊星歯車を、前記第二太陽歯車に噛合させると共に前記第二リング歯車にも噛合させる、シングルピニオン式であり、前記第二太陽歯車は前記第一駆動側回転軸の端部に、この第一駆動側回転軸により回転駆動する状態で設けられており、前記第二キャリアは前記第一リング歯車と同期して回転する様に設けられており、前記第二リング歯車により前記従動側回転軸を回転駆動する様にしており、
前記クラッチ装置は、前記第一キャリアを車体に固定の部分に対し回転が阻止される状態と、同じく回転が許容される状態とを切り換えるツーウェイクラッチであって、減速比の大きい低速モード状態では、前記第一キャリアを前記第二駆動側回転軸と反対方向に回転する傾向とする事により接続し、前記クラッチ装置によりこの第一キャリアが前記車体に固定の部分に対し回転するのを阻止する事で、前記第一リング歯車に入力された動力を前記第一太陽歯車に伝達し、減速比の小さい高速モード状態では、前記第一キャリアを前記第二駆動側回転軸と同じ方向に回転する傾向とする事により切断し、前記クラッチ装置によりこの第一キャリアが前記車体に固定の部分に対し回転するのを許容する事で、前記第一リング歯車に入力された動力を前記第一太陽歯車に伝達しない事を特徴とする電気自動車用駆動装置。

【請求項3】

前記クラッチ装置は、内周面に外輪軌道を有する外径側部材と、この外径側部材の内側にこの外径側部材と同心に配置され、外周面に周方向に亙る凹凸であるカム面を形成した内径側部材と、このカム面と前記外輪軌道との間の周方向複数箇所に配置された、複数の転動体と、これら各転動体を転動自在に保持する保持器とを備えるものであって、
前記外径側部材を前記車体に固定の部分に、前記内径側部材を前記第一キャリアに、それぞれ支持固定し、前記保持器と、前記第一駆動側回転軸、第一太陽歯車及び第二太陽歯車のうちの何れか１個である相手部材とを、この保持器がこの相手部材の回転方向と同じ方向に回転する傾向となる様に摩擦係合し、この保持器が前記カム面と前記各転動体との係合に基づき、前記車体に固定の部分に対して回転するのを阻止された状態で、前記相手部材を前記保持器に対し摺動可能としている、請求項１に記載の電気自動車用駆動装置。

【請求項4】

前記保持器の片側面の周方向複数箇所に、その基端部を枢支した揺動部材を設け、これら各揺動部材の先端部内周面を前記相手部材の外周面に当接させる事で、前記保持器とこの相手部材とを摩擦係合している、請求項３に記載の電気自動車用駆動装置。

【請求項5】

前記各揺動部材の先端部に永久磁石を設け、この永久磁石と前記相手部材との間に作用する磁気吸引力により、これら各揺動部材の先端部内周面をこの相手部材の外周面に当接させる、請求項４に記載の電気自動車用駆動装置。

【請求項6】

前記高速モード状態で前記両電動モータの回転方向及び回転速度を同じとする、請求項１〜５のうち何れか１項に記載の電気自動車用駆動装置。

【請求項7】

前記遊星歯車式変速機の、前記低速モード状態での総合減速比を、同じく前記高速モード状態での総合減速比で除した値である、段間比を、２若しくは２の近傍とする、請求項１〜６のうち何れか１項に記載の電気自動車用駆動装置。

【請求項8】

前記低速モード状態での前記両電動モータの回転方向を互いに逆方向とし、同じく回転トルクの大きさを同じとする事ができ、前記第一遊星歯車機構の遊星比を２．８以上、３．２以下とし、前記第二遊星歯車機構の遊星比を１．９以上、２．１以下とする、請求項６を引用した請求項７に記載の電気自動車用駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動モータの出力を変速（減速）して駆動輪に伝達する、電気自動車用駆動装置の改良に関する。

【背景技術】

【0002】

［従来技術の説明］
近年に於ける化石燃料の消費量低減化の流れを受けて、電気自動車の研究が進み、一部で実施されている。電気自動車の動力源である電動モータは、化石燃料を直接燃焼させる事により動く内燃機関（エンジン）とは異なり、出力軸のトルク及び回転速度の特性が自動車用として好ましい（一般的に、起動時に最大トルクを発生する）ので、必ずしも内燃機関を駆動源とする一般的な自動車の様な変速機を設ける必要はない。但し、電気自動車の場合でも、変速機を設ける事により、加速性能及び高速性能を改善できる。具体的には、変速機を設ける事で、車両の走行速度と加速度との関係を、ガソリンエンジンを搭載すると共に、動力の伝達系統中に変速機を設けた自動車に近い、滑らかなものにできる。この点に就いて、図１１を参照しつつ説明する。

【0003】

例えば、電気自動車の駆動源である電動モータの出力軸と、駆動輪に繋がるデファレンシャルギヤの入力部との間部分に、減速比の大きな動力伝達装置を設けた場合、電気自動車の加速度（Ｇ）と走行速度（km/h）との関係は、図１１の実線ａの左半部と鎖線ｂとを連続させた様になる。即ち、低速時の加速性能は優れているが、高速走行ができなくなる。これに対して、前記間部分に減速比の小さな動力伝達装置を設けた場合、前記関係は、図１１の鎖線ｃと実線ａの右半部とを連続させた様になる。即ち、高速走行は可能になるが、低速時の加速性能が損なわれる。これに対して、前記出力軸と前記入力部との間に変速機を設け、車速に応じてこの変速機の減速比を変えれば、前記実線ａの左半部と右半部とを連続させた如き特性を得られる。この特性は、図１１に破線ｄで示した、同程度の出力を有するガソリンエンジン車とほぼ同等であり、加速性能及び高速性能に関して、動力の伝達系統中に変速機を設けたガソリンエンジン車と同等の性能を得られる事が分かる。

【0004】

図１２は、電動モータの出力軸と、駆動輪に繋がるデファレンシャルギヤの入力部との間に変速機を設けた電気自動車用駆動装置の従来構造の１例として、特許文献１に記載の構造を示している。この電気自動車用駆動装置は、電動モータ１の出力軸の回転を、変速装置２を介して回転伝達装置３に伝達し、左右１対の駆動輪を回転駆動する様に構成している。この変速装置２は、前記電動モータ１の出力軸と同心である、駆動側回転軸４と、従動側回転軸５との間に、減速比が互いに異なる、１対の歯車伝達機構６ａ、６ｂを設けて成る。そして、１対のクラッチ機構７ａ、７ｂの切り換えにより、何れか一方の歯車伝達機構６ａ（６ｂ）のみを、動力の伝達を可能な状態として、前記駆動側回転軸４と前記従動側回転軸５との間の減速比を大小の２段階に切り換え可能としている。即ち、前記両クラッチ機構７ａ、７ｂのうちの一方のクラッチ機構７ａを、アクチュエータにより制御可能なものとし、同じく他方のクラッチ機構７ｂを、回転速度が一定値以上となった場合に接続が外れるオーバランニングクラッチとしている。前記一方のクラッチ機構７ａを接続した状態では、前記他方のクラッチ機構７ｂは切断され（空転して）、前記駆動側回転軸４の回転トルクは、前記両歯車伝達機構６ａ、６ｂのうちの一方の（減速比の小さい）歯車伝達機構６ａを介して前記従動側回転軸５に伝達される。前記一方のクラッチ機構７ａを切断した状態では、前記他方のクラッチ機構７ｂが接続され、前記駆動側回転軸４の回転トルクは、他方の（減速比の大きい）歯車伝達機構６ｂを介し前記従動側回転軸５に伝達される。
そして、前記回転伝達装置３は、前記従動側回転軸５の回転をデファレンシャルギヤ８の入力部に伝達し、左右１対の駆動輪を支持した出力軸９ａ、９ｂを回転駆動する。

【0005】

上述した従来構造の場合、径方向に離隔した状態で、互いに平行に配置された駆動側回転軸４と従動側回転軸５との間に、１対の歯車伝達機構６ａ、６ｂを設けている為、電気自動車用駆動装置が大型化してしまう。又、前記両クラッチ機構７ａ、７ｂのうち、一方のクラッチ機構７ａは、断接（係合）状態を切り換える為のアクチュエータを有している為、前記電気自動車用駆動装置の重量が嵩む可能性がある。一方、電気自動車の利便性を向上させるべく、充電１回当りの走行距離を長くする為には、電気自動車用駆動装置を小型且つ軽量にし、走行距離当りの消費電力を少なくする事が重要である。電気自動車用駆動装置を小型化する為の技術として、特許文献２〜３には、管状である電動モータの出力軸の内径側と外径側とに、この出力軸と同心で、互いに異なる減速比を有する変速機構に接続された回転軸をそれぞれ設け、１対のクラッチによりこれら内径側、外径側両回転軸のうち、何れか一方の回転軸を回転駆動する技術が記載されている。但し、前記両特許文献２〜３に記載の構造の場合にも、前記両クラッチの断接状態を切り換える為のアクチュエータが必要であり、電気自動車用駆動装置の軽量化を図る為には改良の余地がある。

【0006】

［先発明の説明］
図１３〜１５は、この様な事情に鑑みて開発され、特願２０１１−２０８４１５に開示された、電気自動車用駆動装置に関する先発明の構造を示している。本発明は、この先発明の構造に改良を加えたものであり、構造及び機能の多くの部分が共通するので、先ず、この先発明に係る構造に就いて説明する。この先発明に係る電気自動車用駆動装置は、第一、第二両電動モータ１０、１１と、遊星歯車式変速機１２と、回転伝達装置３ａとを備える。このうちの第一、第二電動モータ１０、１１は互いに同心に配置され、それぞれの出力軸を回転駆動する事で、これら両出力軸と同心に設けられた、前記遊星歯車式変速機１２の第一、第二両駆動側回転軸１３、１４をそれぞれ回転駆動する。

【0007】

又、前記遊星歯車式変速機１２は、前記両電動モータ１０、１１と前記回転伝達装置３ａとの間に設置され、これら両電動モータ１０、１１の動力を所望の変速比で変速してから、従動側回転軸１５を介し、前記回転伝達装置３ａに伝達する。前記遊星歯車式変速機１２は、軸方向に離隔した状態で前記両電動モータ１０、１１の出力軸と同心に配置された、前記両駆動側回転軸１３、１４、前記従動側回転軸１５、第一、第二両遊星歯車機構１６、１７、及び、一方向クラッチ１８から構成される。このうちの第一遊星歯車機構１６は、第一キャリア１９と、第一太陽歯車２０と、第一遊星歯車２１、２１と、第一リング歯車２２とを備える。前記第一遊星歯車機構１６は、前記第一キャリア１９に回転可能に支持された第一遊星歯車２１、２１を、前記第一太陽歯車２０に噛合させると共に前記第一リング歯車２２にも噛合させる、シングルピニオン式としている。前記第一太陽歯車２０は、前記第一電動モータ１０の出力軸と一体に設けられた、第一駆動側回転軸１３の軸方向中間部に設置され、この第一駆動側回転軸１３により回転駆動される｛この第一駆動側回転軸１３と同期して（同方向に同速度で）回転する｝。前記第一リング歯車２２は、前記第二電動モータ１１の出力軸と一体に設けられた、第二駆動側回転軸１４により回転駆動する様にしている。又、前記第一太陽歯車２０及び前記第一リング歯車２２の歯数ｚ_２０、ｚ_２２は、前記第一遊星歯車伝達機構１６の遊星比ｕ_１（＝ｚ_２２／ｚ_２０）が、２．８０≦ｕ_１≦３．２０の範囲内となる様にしている。

【0008】

又、前記第二遊星歯車機構１７は、第二キャリア２３と、第二太陽歯車２４と、第二遊星歯車２５ａ、２５ｂと、第二リング歯車２６とを備える。前記第二遊星歯車機構１７は、前記第二キャリア２３に回転可能に支持されて対となる第二遊星歯車２５ａ、２５ｂを、互いに噛合させると共に、このうちの内径寄りの第二遊星歯車２５ａ、２５ａを前記第二太陽歯車２４に、同じく外径寄りの第二遊星歯車２５ｂ、２５ｂを前記第二リング歯車２６に、それぞれ噛合させる、ダブルピニオン式としている。又、前記第二太陽歯車２４は、前記第一駆動側回転軸１３の端部（図１３の左端部）に設けられており、この第一駆動側回転軸１３（及び前記第一太陽歯車２０）により回転駆動される。又、前記第二キャリア２３は、前記第一リング歯車２２（及び前記第二駆動側回転軸１４）と同期して回転する状態で支持されている。前記第二リング歯車２６は、前記従動側回転軸１５に動力を伝達する様に支持されている。又、前記第二太陽歯車２４及び前記第二リング歯車２６の歯数ｚ_２４、ｚ_２６は、前記第二遊星歯車伝達機構１７の遊星比ｕ_２（＝ｚ_２６／ｚ_２４）が、１．９０≦ｕ_２≦２．１０の範囲内となる様にしている。

【0009】

又、前記一方向クラッチ１８は、前記第一キャリア１９と、車体に固定の部分２７との間に設置されている。そして、この第一キャリア１９が所定方向に回転する場合に切断され（係合が外れ）、この所定方向とは逆方向に回転する傾向の場合に接続（係合）される。即ち、前記一方向クラッチ１８は、前記第一キャリア１９が、車両を前進させようとしている時に前記従動側回転軸１５が回転する方向と同じ方向に回転する場合に、前記第一キャリア１９が回転するのを許容し、同じく逆方向に回転する傾向にある場合に、この第一キャリア１９が回転するのを阻止する様に設ける。そして、この第一キャリア１９の回転方向を、前記第一、第二両電動モータ１０、１１の回転方向及び回転速度を適切に制御して切り換え、前記一方向クラッチ１８の断接（係合）状態を切り換える。
この一方向クラッチ１８の断接（係脱）に基づいて、前記第一キャリア１９が所定方向とは逆方向に回転する傾向の場合には、前記第一太陽歯車２０と前記第一リング歯車２２との間で動力が伝達される状態となる。これに対して、前記第一キャリア１９が前記所定方向に回転する場合には、前記両歯車２０、２２の間で動力が伝達されない状態となる。

【0010】

又、前記回転伝達装置３ａは、複数の歯車を組み合わせた、一般的な歯車伝達機構であり、前記遊星歯車式変速機１２の従動側回転軸１５の回転をデファレンシャルギヤ８ａの入力部に伝達し、このデファレンシャルギヤ８ａの出力軸９ｃ、９ｄにより、等速ジョイントを介して左右１対の駆動輪を回転駆動する様に構成している。

【0011】

上述の様に構成する先発明に係る電気自動車用駆動装置のうちの前記遊星歯車式変速機１２は、一方向クラッチ１８の断接（係合）状態（前記両電動モータ１０、１１の回転方向及び回転速度）の切り換えにより、前記第一太陽歯車２０と前記第一リング歯車２２との間で動力が伝達される状態（後述する低速モードを実現する状態）と、同じく動力が伝達されない状態（後述する高速モードを実現する状態）との何れか一方の状態で運転する。以下、それぞれの場合に就いて説明する。

【0012】

［一方向クラッチ１８が接続される低速モード］
この低速モードでは、図１４に示す様に、前記第一太陽歯車２０を回転駆動する前記第一電動モータ１０の出力軸と、前記第一リング歯車２２を回転駆動する前記第二電動モータ１１の出力軸との回転方向及び回転速度の差を適切に規制して、前記第一キャリア１９を前記所定方向と逆方向に回転する傾向にする事で、前記一方向クラッチ１８を接続する。そして、前記第一キャリア１９を前記車体に固定の部分２７に対し回転不能とする。この結果、前記第一太陽歯車２０と前記第一リング歯車２２との間で、前記第一遊星歯車２１、２１を介して動力が伝達される。この様な低速モード状態に於ける前記両電動モータ１０、１１の動力の伝達経路は、次の通りである。

【0013】

前記第一電動モータ１０の動力は、前記第一駆動側回転軸１３を介して、前記第二遊星歯車機構１７を構成する前記第二太陽歯車２４に入力される。この第二太陽歯車２４に入力された動力は次の(A)、(B)の２通りの経路を通って、前記従動側回転軸１５と前記第一太陽歯車２０とに、それぞれ伝達される。
(A) 第一電動モータ１０→第一駆動側回転軸１３→第二太陽歯車２４→第二遊星歯車２５ａ、２５ｂ→第二リング歯車２６→従動側回転軸１５
(B) 第一電動モータ１０→第一駆動側回転軸１３→第二太陽歯車２４→第二遊星歯車２５ａ、２５ｂ→第二キャリア２３→第一リング歯車２２→第一遊星歯車２１、２１→第一太陽歯車２０

【0014】

又、前記第二電動モータ１１の動力は、前記第二駆動側回転軸１４を介して前記第一遊星歯車機構１６を構成する前記第一リング歯車２２に入力される。この第一リング歯車２２に入力された動力は次の(C)に示す経路を通って、前記第一太陽歯車２０に伝達される。
(C) 第二電動モータ１１→第二駆動側回転軸１４→第一リング歯車２２→第一遊星歯車２１、２１→第一太陽歯車２０

【0015】

この様に、低速モード状態では、前記両電動モータ１０、１１の動力の一部が、前記遊星歯車式変速機１２内で循環する。即ち、前記両経路(B)、(C)を通って前記第一太陽歯車２０に伝達された動力は、前記第一駆動側回転軸１３を介して前記第二太陽歯車２４に入力される。この様にして、この第二太陽歯車２４に入力された動力の一部は、前記経路(A)を通って前記従動側回転軸１５に取り出され、残りは前記経路(B)を通り、再度前記第一太陽歯車２０に伝達される。この様に、前記低速モード状態では、動力の一部を循環させる事で前記遊星歯車式変速機１２の減速比を大きくする事ができる。

【0016】

この様な、低速モード状態で、車両が加速も減速もしない一定速度で走行している時（定常運転状態時）に、前記第一電動モータ１０の出力トルクをτ_ｉｎ１とし、前記第二電動モータ１１の出力トルクをτ_ｉｎ２とした場合、図１４に矢印で示す様な、前記第一駆動側回転軸１３から前記第二太陽歯車２４に入力されるトルクτ_１、前記第一遊星歯車２１、２１から前記第一太陽歯車２０に入力されるトルクτ_２、前記第二キャリア２３から前記第一リング歯車２２に入力されるトルクτ_３、前記従動側回転軸１５の回転トルクτ_ｏｕｔは、それぞれ次の（１）〜（４）式で表わされる。

【数1】

【数2】

【数3】

【数4】

【0017】

［一方向クラッチ１８が切断される高速モード］
この高速モードでは、図１５に示す様に、前記第一太陽歯車２０を回転駆動する前記第一電動モータ１０の出力軸と、前記第一リング歯車２２を回転駆動する前記第二電動モータ１１の出力軸との回転方向及び回転速度を同じにし、前記第一キャリア１９を前記所定方向に回転させる事で、前記一方向クラッチ１８を切断する。そして、この第一キャリア１９を前記車体に固定の部分２７（図１３参照）に対し回転させる。この結果、前記第一太陽歯車２０と前記第一リング歯車２２とが同じ角速度で同じ方向に回転する状態となり、これら第一太陽歯車２０と第一リング歯車２２との間で動力が伝達されなくなる。この様な高速モード状態での前記両電動モータ１０、１１の動力伝達経路は、次の通りである。

【0018】

この第一電動モータ１０の動力は、前記第一駆動側回転軸１３を介して前記第二遊星歯車機構１７を構成する前記第二太陽歯車２４に入力される。この第二太陽歯車２４に入力された動力は次の(D)に示す様に、前記低速モード状態の場合の経路(A)と同様の経路を通って、前記従動側回転軸１５に伝達される。
(D) 第一電動モータ１０→第一駆動側回転軸１３→第二太陽歯車２４→第二遊星歯車２５ａ、２５ｂ→第二リング歯車２６→従動側回転軸１５

【0019】

又、前記第二電動モータ１１の動力は、前記第二駆動側回転軸１４により、前記第一遊星歯車機構１６を構成する前記第一リング歯車２２に入力される。この第一リング歯車２２に入力された動力は次の(E)に示す経路を通って、前記従動側回転軸１５に伝達される。
(E) 第二電動モータ１１→第二駆動側回転軸１４→第一リング歯車２２→第二キャリア２３→第二遊星歯車２５ｂ、２５ｂ→第二リング歯車２６→従動側回転軸１５

【0020】

この様に、前記第一太陽歯車２０と前記第一リング歯車２２との間で動力が伝達されず（前記遊星歯車式変速機１２内で動力が循環されず）に、前記両電動モータ１０、１１の動力は前記第二遊星歯車機構１７により合成され、前記従動側回転軸１５に伝達される。
上述の様な、高速モード状態に於いては、後述する低速モード状態と高速モード状態との切り換え時を除き、前記両電動モータ１０、１１の回転方向及び回転速度を同じとする。この結果、前記第一遊星歯車機構１６を構成する、前記第一キャリア１９と前記第一太陽歯車２０と前記第一リング歯車２２との自転、及び、前記各第一遊星歯車２１、２１の公転の回転方向及び回転速度が同じとなって、これら各第一遊星歯車２１、２１が実質的に自転しない（１公転当り１自転し、前記第一キャリア１９に設けた遊星軸に対し回転しない）状態となり、前記第一遊星歯車機構１６全体が一体となって回転する、所謂のり付け状態となる。同様にして、前記第二遊星歯車機構１７を構成する、前記第二キャリア２３と前記第二太陽歯車２４と前記第二リング歯車２６との自転、及び、前記各第二遊星歯車２５ａ、２５ｂの公転も、回転方向及び回転速度が同じとなって、これら各第二遊星歯車２５ａ、２５ｂが実質的に自転しない状態となり、前記第二遊星歯車機構１７全体が一体となって回転する。
この場合の前記第一電動モータ１０の出力トルクτ_ｉｎ１と、前記第二電動モータの出力トルクτ_ｉｎ２と、図１５に矢印で示す、前記従動側回転軸１５の回転トルクτ_ｏｕｔとの関係は次の（５）式で表わされる。

【数5】

尚、上述の様に、前記第一、第二両遊星歯車機構１６、１７が、それぞれのり付け状態で回転している場合の前記両電動モータ１０、１１の出力トルクτ_ｉｎ１、τ_ｉｎ２の関係は、次の（６）式で表わされる。

【数6】

【0021】

ここで、前記第一、第二両遊星歯車機構１６、１７の遊星比ｕ_１、ｕ_２を前述した範囲（２．８０≦ｕ_１≦３．２０、１．９０≦ｕ_２≦２．１０）に規制し、低速モードでの定常運転状態に於ける前記両電動モータ１０、１１の回転方向を互いに逆方向とし、同じく回転トルクの大きさを同じとしている。これにより、前記低速モードと前記高速モードとの間の段間比（この低速モードに於ける総合変速比／この高速モードに於ける総合変速比）を２若しくは２の近傍としている。
又、前記遊星歯車式変速機１２の従動側回転軸１５の回転速度は、前記第一駆動側回転軸１３を介して前記第一電動モータ１０により回転駆動される、第二太陽歯車２４の回転速度と、前記第二駆動側回転軸１４を介して前記第二電動モータ１１により回転駆動される、第二キャリア２３の回転速度とから決定される。従って、前記従動側回転軸１５の回転速度を一定値としたまま、前記両電動モータ１０、１１の出力軸の回転速度及び回転方向をそれぞれ制御しながら前記第一太陽歯車２０と前記第一リング歯車２２との角速度を互いに一致させ、前記図１４に示した低速モード状態から前記図１５に示した高速モード状態への切り換えを滑らかに行う事ができる。同様に、高速モード状態から低速モード状態への切り換えも滑らかに行う事ができる。

【0022】

上述の様に構成される先発明に係る電気自動車用駆動装置によれば、この電気自動車用駆動装置を小型且つ軽量にできるので、充電１回当りの走行距離を長くし、電気自動車の利便性を向上させる事ができる。即ち、前記遊星歯車式変速機１２は、減速比の異なる低速モードと高速モードとを、前記両電動モータ１０、１１の出力（回転方向及び回転速度）を制御し、前記一方向クラッチ１８により前記第一太陽歯車２０と前記第一リング歯車２２との間の動力伝達の断接状態を切り換える事により選択する。前記先発明に係る構造の場合、これら両歯車２０、２２同士の間の動力伝達を規制するクラッチとして、スプラグクラッチである一方向クラッチ１８を使用しているので、クラッチの係合状態を切り換える為のアクチュエータを設ける必要がない。従って、前記両モードを切り換える為の構造を簡単にできて、前記遊星歯車式変速機１２を組み込んだ電気自動車用駆動装置の小型・軽量化を図れる。
又、変速機構として前記遊星歯車式変速機１２を用いている為、動力を複数の遊星歯車２１、２５ａ、２５ｂに分散して伝達する事ができ、一般的な歯車機構による変速機構を用いた場合と比較して、変速機構を小型化できる。更に、前記遊星歯車式変速機１２を構成する第一、第二両遊星歯車機構１６、１７と、前記第一、第二両電動モータ１０、１１とを互いに同心に配置している。この為、これら各部材１０、１１、１６、１７の大きさや構造によっては、これら第一、第二両遊星歯車機構１６、１７を、これら第一、第二両電動モータ１０、１１の内径側に配置する等して、前記遊星歯車式変速機１２を組み込んだ電気自動車用駆動装置を小型化する事が可能となる。

【0023】

又、電気自動車が高速で走行する（従動側回転軸１５の回転トルクが小さく回転速度が速い）高速モードでの運転状態で、前記両電動モータ１０、１１の回転方向及び回転速度を同じにして、前記第一、第二両遊星歯車機構１６、１７がのり付け状態となる様にしている。即ち、この第一遊星歯車機構１６に於いて、前記第一太陽歯車２０と前記第一リング歯車２２との間で、前記各第一遊星歯車２１、２１を介して動力が伝達されない様にしている。同様に、前記第二遊星歯車機構１７に於いても、前記第二太陽歯車２４と前記第二リング歯車２６との間で、前記各第二遊星歯車２５ａ、２５ｂを介して動力が伝達されない様にしている。この為、前記電気自動車の走行中に多くの時間を占める高速モードでの運転状態で、前記第一、第二両遊星歯車機構１６、１７に於ける歯車の噛み合いによるエネルギ損失を小さくできて、前記電気自動車用駆動装置の効率を向上させる事ができる。

【0024】

又、前記第一、第二両遊星歯車機構１６、１７の遊星比ｕ_１、ｕ_２を前述した範囲（２．８０≦ｕ_１≦３．２０、１．９０≦ｕ_２≦２．１０）に規制し、低速モードでの定常運転状態に於ける前記両電動モータ１０、１１の出力（回転方向及び回転トルクの大きさ）を調整する事で、前記低速モードと前記高速モードとの間の段間比（＝低速モードに於ける総合減速比／高速モードに於ける総合減速比）を２若しくは２の近傍としている。この結果、前記両電動モータ１０、１１を使用した電気自動車用駆動装置に於いて、一般的な変速機を搭載したガソリンエンジン車と同等の性能が得られ、車両の加速性能及び高速性能を改善できる。即ち、前記低速モードでの定常運転状態に於ける総合減速比（＝前記従動側回転軸１５の回転トルクの絶対値／前記両電動モータ１０、１１の出力トルクの絶対値の和）は、次の表１の通りである。

【表1】

一方、前記高速モードでの運転状態（前記両電動モータ１０、１１の回転方向及び回転速度が同じ状態）での総合減速比は１である｛（５）式参照｝から、前記段間比を２若しくは２の近傍とする事ができる。尚、この時の前記両電動モータ１０、１１の出力トルクは、前記（６）式の関係を満たす。

【0025】

又、減速比の異なる低速モードと高速モードとの切り換えを、前記第一、第二両電動モータ１０、１１の回転速度及び回転方向をそれぞれ制御しながら滑らかに行う事ができる為、トルク変動に基づく変速ショックを低減する事ができて、運転者を始めとする電気自動車の乗員に違和感を与えるのを防止できる。

【0026】

尚、先発明に係る構造として、図１６に記載した様な、遊星歯車式変速機１２ａを組み込んだ構造がある。この構造では、第一、第二両電動モータ１０、１１の側に設けられた第一遊星歯車機構１６ａを、第一キャリア１９ａに回転可能に支持されて対となる第一遊星歯車２１ａ、２１ｂを互いに噛合させると共に、このうちの内径寄りの第一遊星歯車２１ａ、２１ａを第一太陽歯車２０ａに、同じく外径寄りの第一遊星歯車２１ｂ、２１ｂを第一リング歯車２２ａに、それぞれ噛合させる、ダブルピニオン式としている。又、従動側回転軸１５の側に設けられた第二遊星歯車機構１７ａを、第二キャリア２３ａに回転可能に支持された第二遊星歯車２５ｃ、２５ｃを、第二太陽歯車２４ａに噛合させると共に第二リング歯車２６ａにも噛合させる、シングルピニオン式としている。

【0027】

何れの構造にしても、先発明の構造に於いては、車両を前進させようとしている時に、第一、第二両電動モータ１０、１１の回転方向及び回転速度を適切に制御し、第一キャリア１９（１９ａ）の回転方向を切り換え、一方向クラッチ１８の断接（係合）状態を切り換える事により、遊星歯車式変速機１２（１２ａ）の減速比の大きい低速モードと、同じく減速比の小さい高速モードとを切り換える。これに対し、車両を後退させる場合には、車速に応じて前記遊星歯車式変速機１２（１２ａ）の減速比を変える事ができない。即ち、前記先発明に係る構造に於いて、高速モードで車両を前方に走行させる場合、前記第一、第二両電動モータ１０、１１の回転方向及び回転速度を同じにして、前記第一キャリア１９（１９ａ）を所定方向（車両を前進させようとしている時に従動側回転軸１５が回転する方向）に回転させる事で、前記一方向クラッチ１８を切断する。そして、前記第一キャリア１９（１９ａ）を車体に固定の部分２７に対し回転させる。この結果、第一遊星歯車機構１６（１６ａ）を構成する、前記第一キャリア１９（１９ａ）と第一太陽歯車２０（２０ａ）と第一リング歯車２２（２２ａ）との自転、及び、第一遊星歯車２１（２１ａ、２１ｂ）の公転の回転方向及び回転速度が同じとなって、これら各第一遊星歯車２１（２１ａ、２１ｂ）が実質的に自転しない状態となり、前記第一遊星歯車機構１６（１６ａ）全体が一体となって回転する、所謂のり付け状態となる。

【0028】

この様な先発明に係る構造に於いて、車両を後退させる場合、前記従動側回転軸１５の回転方向、即ち、前記第一電動モータ１０の回転方向を前記所定方向と逆方向にする。そして、前記第一遊星歯車機構１６（１６ａ）をのり付け状態とすべく、前記第一、第二両電動モータ１０、１１の回転方向及び回転速度を同じにすると、前記第一キャリア１９（１９ａ）は前記所定方向と逆方向に回転する傾向となる。しかし、この第一キャリア１９（１９ａ）がこの所定方向と逆方向に回転する傾向になると、前記一方向クラッチ１８が接続（係合）され、前記第一キャリア１９（１９ａ）が回転するのを阻止する。従って、前記先発明に係る構造に於いては、車両を後退させる場合、歯車の噛み合いによるエネルギ損失が少なく効率の良いのり付け状態での走行を行えない。
又、車両を後退させるべく、前記第一電動モータ１０の回転方向を前記所定方向と逆方向に回転した状態で、前記第二電動モータ１１の回転方向をこの第一電動モータ１０の回転方向と逆方向、即ち、前記所定方向とし、更に、これら第一、第二両電動モータ１０、１１の回転トルクを同じとする。この状態では、前記第一キャリア１９（１９ａ）は、前記所定方向に回転する為、前記一方向クラッチ１８が切断される。従って、車両を後退させる場合には、前記遊星歯車式変速機１２（１２ａ）内で、動力の一部が循環する低速モードでの走行も行えない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0029】

【特許文献1】特開２００６−２２８７９号公報

【特許文献2】特開２０１０−９０９４７号公報

【特許文献3】特開２０１０−２２３２９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0030】

本発明は、上述の様な事情に鑑み、小型且つ軽量に構成でき、車両の前進時・後退時の双方で高効率の走行を可能にし、充電１回当りの走行距離を長くして、電気自動車の利便性を向上する事ができる電気自動車用駆動装置を実現すべく発明したものである。

【課題を解決するための手段】

【0031】

本発明の電気自動車用駆動装置は、前述した先発明に係る電気自動車用駆動装置と同様に、１対の電動モータと、遊星歯車式変速機と、回転伝達装置とを備える。
このうちの両電動モータは、前記遊星歯車式変速機の第一、第二両駆動側回転軸を回転駆動する。
又、前記遊星歯車式変速機は、前記第一、第二両駆動側回転軸と、従動側回転軸と、第一、第二両遊星歯車機構と、クラッチ装置とを組み合わせて成るものである。
このうちの第一遊星歯車機構は、第一キャリアと、第一太陽歯車と、第一遊星歯車と、第一リング歯車とから構成され、この第一キャリアに回転可能に支持された第一遊星歯車を、前記第一太陽歯車に噛合させると共に前記第一リング歯車にも噛合させる、シングルピニオン式である。そして、前記第一太陽歯車を前記第一駆動側回転軸の軸方向中間部に、この第一駆動側回転軸により回転駆動する（この第一駆動側回転軸と同期して回転する）状態で設け、前記第一リング歯車を前記第二駆動側回転軸により回転駆動する状態で設けている。
又、前記第二遊星歯車機構は、第二キャリアと、第二太陽歯車と、第二、第三遊星歯車と、第二リング歯車とから構成され、この第二キャリアに回転可能に支持されて対となる第二、第三遊星歯車を互いに噛合させると共に、このうちの内径寄りの第二遊星歯車を前記第二太陽歯車に、同じく外径寄りの第三遊星歯車を前記第二リング歯車に、それぞれ噛合させるダブルピニオン式である。又、前記第二太陽歯車を前記第一駆動側回転軸の端部に、この第一駆動側回転軸により回転駆動する状態で設け、前記第二キャリアを前記第一リング歯車と同期して回転する状態で設けている。そして、前記第二リング歯車により、前記従動側回転軸を回転駆動する様にしている。
又、前記クラッチ装置は、前記第一キャリアを車体に固定の部分に対し回転が阻止される状態と、同じく回転が許容される状態とを切り換えるツーウェイクラッチである。そして、前記クラッチ装置は、減速比の大きい低速モード状態では、前記第一キャリアを前記第一駆動側回転軸と反対方向に回転する傾向とする事により接続（係合）し、この第一キャリアが前記車体に固定の部分に対し回転するのを阻止する事で、前記第一リング歯車に入力された動力を前記第一太陽歯車に伝達する。一方、減速比の小さい高速モード状態では、前記第一キャリアを前記第一駆動側回転軸と同じ方向に回転する傾向とする（この第一キャリアの回転速度をこの第一駆動側回転軸の回転速度と同じにする）事により前記クラッチ装置を切断し、前記第一キャリアが前記車体に固定の部分に対し回転するのを許容する事で、前記第一リング歯車に入力された動力を前記第一太陽歯車に伝達しない様にする。
前記回転伝達装置は、前記従動側回転軸の回転を、左右１対の駆動輪に伝達する。

【0032】

上述の様な本発明の電気自動車用駆動装置を実施する場合に好ましくは、請求項３に記載した発明の様に、前記クラッチ装置を、外径側部材と、内径側部材と、複数の転動体と、保持器とを備えるものとする。
このうちの外径側部材は、内周面に外輪軌道を有する。
又、前記内径側部材は、前記外径側部材の内側にこの外径側部材と同心に配置され、外周面に周方向に亙る凹凸であるカム面を形成する。
又、前記各転動体は、このカム面と前記外輪軌道との間の周方向複数箇所に配置される。
又、前記保持器は、前記各転動体を転動自在に保持する。
そして、前記外径側部材を前記車体に固定の部分に、前記内径側部材を前記第一キャリアに、それぞれ支持固定する。又、前記保持器と、前記第一駆動側回転軸、第一太陽歯車及び第二太陽歯車のうちの何れか１個である相手部材とを、この保持器が、この相手部材の回転方向と同じ方向に回転する傾向となる様に摩擦係合させる。そして、この保持器が前記カム面と前記各転動体との係合に基づき、前記車体に固定の部分に対して回転するのを阻止された状態で、前記相手部材を前記保持器に対し摺動可能としている。尚、前記摩擦係合状態は、この保持器に回転方向の軽い力を付与できれば良く、軽い摩擦状態で足りる。

【0033】

又、請求項２に記載した電気自動車用駆動装置の場合には、前記遊星歯車式変速機を構成する第一遊星歯車機構は、第一キャリアと、第一太陽歯車と、第一、第二遊星歯車と、第一リング歯車とから構成され、この第一キャリアに回転可能に支持されて対となる第一、第二遊星歯車を互いに噛合させると共に、このうちの内径寄りの第一遊星歯車を前記第一太陽歯車に、同じく外径寄りの第二遊星歯車を前記第一リング歯車に、それぞれ噛合させるダブルピニオン式である。そして、前記第一太陽歯車を前記第一駆動側回転軸の軸方向中間部に、この第一駆動側回転軸により回転駆動する状態で設け、前記第一リング歯車を前記第二駆動側回転軸により回転駆動する状態で設けている。
又、前記第二遊星歯車機構は、第二キャリアと、第二太陽歯車と、第三遊星歯車と、第二リング歯車とから構成され、この第二キャリアに回転可能に支持された第三遊星歯車を、前記第二太陽歯車に噛合させると共に前記第二リング歯車にも噛合させる、シングルピニオン式である。又、前記第二太陽歯車を前記第一駆動側回転軸の端部に、この第一駆動側回転軸により回転駆動する状態で設け、前記第二キャリアを前記第一リング歯車と同期して回転する様に設けている。そして、前記第二リング歯車により前記従動側回転軸を回転駆動する様にしている。
又、前記クラッチ装置は、前記第一キャリアを車体に固定の部分に対し回転が阻止される状態と、同じく回転が許容される状態とを切り換えるツーウェイクラッチである。そして、前記クラッチ装置は、減速比の大きい低速モード状態では、前記第一キャリアを前記第二駆動側回転軸と反対方向に回転する傾向とする事により接続（係合）し、この第一キャリアが前記車体に固定の部分に対し回転するのを阻止する事で、前記第一リング歯車に入力された動力を前記第一太陽歯車に伝達する。一方、減速比の小さい高速モード状態では、前記第一キャリアを前記第二駆動側回転軸と同じ方向に回転する傾向とする事により前記クラッチ装置を切断し、この第一キャリアが前記車体に固定の部分に対し回転するのを許容する事で、前記第一リング歯車に入力された動力を前記第一太陽歯車に伝達しない様にする。

【0034】

本発明の技術的範囲からは外れるが、上述の様な請求項２に記載した発明を実施する場合には、例えば、前記クラッチ装置を、外径側部材と、内径側部材と、複数の転動体と、保持器とを備え、この保持器と摩擦係合する相手部材を、前記第二駆動側回転軸、第一リング歯車及び第二キャリアのうちの何れか１個とする事ができる。

【0035】

又、上述の様な請求項３に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項４に記載した発明の様に、前記保持器の片側面の周方向複数箇所に、その基端部を枢支した揺動部材を設ける。そして、これら各揺動部材の先端部内周面を前記相手部材の外周面に当接させる事で、前記保持器とこの相手部材とを摩擦係合する。
又、上述の様な請求項４に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項５に記載した発明の様に、前記各揺動部材の先端部に永久磁石を設ける。そして、この永久磁石と前記相手部材との間に作用する磁気吸引力により、これら各揺動部材の先端部内周面を前記相手部材の外周面に当接させる。

【0036】

又、好ましくは、請求項６に記載した発明の様に、前記高速モード状態で、前記両電動モータの回転方向及び回転速度を互いに同じにする。尚、本明細書及び特許請求の範囲で、回転速度とは回転の速さを言い、回転方向を含まない。

【0037】

又、好ましくは、請求項７に記載した発明の様に、前記低速モード状態での、前記従動側回転軸の回転トルクの絶対値を前記両電動モータの出力トルクの絶対値の和で除した値である、総合減速比（摩擦損失のない、伝達効率＝１００％と仮定して算出）を、同じく前記高速モード状態での総合減速比で除した値である、段間比を、２若しくは２の近傍（例えば１．８〜２．２程度）とする。
上述の様な請求項７に記載した発明を実施する場合に、例えば請求項８に記載した発明の様に、前記低速モード状態で、前記両電動モータの回転方向を互いに逆方向とし、同じく回転トルクの大きさを同じとして、前記第一、第二両遊星歯車変速機構のうちの第一遊星歯車変速機構の遊星比（＝リング歯車の歯数／太陽歯車の歯数）を２．８以上、３．２以下とし、同じく第二遊星歯車式変速機構の遊星比を１．９以上、２．１以下とする。

【発明の効果】

【0038】

上述の様に構成する本発明によれば、電気自動車用駆動装置を小型且つ軽量にできる。即ち、変速機構として、１対の遊星歯車機構により構成される遊星歯車式変速機を用いている為、動力を複数の遊星歯車に分散し伝達する事ができて、前記両遊星歯車機構の遊星歯車１個当たりのトルク伝達容量を低く抑え、一般的な歯車機構による変速機構を用いた場合と比較して、変速機構を小型且つ軽量にでき、前記遊星歯車式変速機を組み込んだ電気自動車用駆動装置を小型且つ軽量にできる。更に、本発明の場合、第一遊星歯車機構を構成する第一太陽歯車と第一リング歯車との間の動力伝達の断接状態を切り換えるクラッチ装置を、ツーウェイクラッチとしている。この為、車両の前進時及び後退時の双方に於いて、前記遊星歯車変速機の減速比を切り換えられる。
更に、請求項３〜５に記載した発明によれば、クラッチ装置を切り換える為のアクチュエータが必要ない為、前記遊星歯車式変速機を組み込んだ電気自動車用駆動装置を、より一層小型且つ軽量にできる。

【0039】

又、請求項６に記載した発明の様に、前記高速モード状態で、前記両電動モータの回転方向及び回転速度を互いに同じにすれば、高効率の電気自動車用駆動装置を実現でき、電気自動車の充電１回当りの走行可能距離を長くできて、この電気自動車の利便性を向上する事ができる。即ち、前記両電動モータの回転方向及び回転速度を同じとした場合、前記第一遊星歯車機構を構成する、前記第一太陽歯車と前記第一キャリアと前記第一リング歯車との回転方向及び回転速度が同じとなり、前記第一遊星歯車機構全体が一体となって回転する、所謂のり付け状態となる。同様にして、前記第二遊星歯車機構を構成する、前記第二太陽歯車と前記第二キャリアと前記第二リング歯車との回転方向及び回転速度も同じとなり、前記第二遊星歯車機構全体が一体となって回転する。この結果、これら第一、第二両遊星歯車機構に於いて、それぞれの太陽歯車とそれぞれのリング歯車との間でそれぞれの遊星歯車を介し動力が伝達されない状態となり、前記第一、第二両遊星歯車機構内での歯車の噛み合いによるエネルギ損失を小さくでき、高効率の電気自動車用駆動装置を実現できる。

【0040】

又、請求項７〜８に記載した発明の様に、前記低速モード状態に於ける総合減速比を、前記高速モード状態に於ける総合減速比で除した値である、段間比を２若しくは２の近傍とすれば、車両の加速性能及び高速性能を改善できる。即ち、一般的な電気自動車用電動モータは、最大トルクを出力している状態での最高回転速度と、電動モータの最高回転速度との比は１：２程度である。一方、一般的な変速機を搭載したガソリンエンジン車と同程度の走行性能を得る為には、最大トルクを出力している状態での最高速度と、総合的な最高速度との比を１：４程度にする事が望まれる。従って、一般的な電気自動車用電動モータを使用する場合、低速走行時の減速比と高速走行時の減速比との関係を２：１程度とする事で、前述の図１１に示した、実線ａの左半部と右半部とを連続させた如き特性を得られ、車両の加速性能及び高速性能を、前記図１１に破線ｄで示した、一般的な変速機を搭載したガソリンエンジン車に近い、滑らかなものにできる。

【図面の簡単な説明】

【0041】

【図1】本発明の実施の形態の第１例を示す略断面図。

【図2】同じく、クラッチ装置を取り出して示す斜視図。

【図3】同じく、図２の反対方向から見た状態で示す分解斜視図。

【図4】同じく、クラッチ装置を取り出して示す側面図。

【図5】図４のＸ−Ｘ断面図。

【図6】図５のＹ部に相当する図で、（Ａ）は各転動体が中立位置にある状態を、（Ｂ）は車両が前進している状態を、（Ｃ）は同じく後退している状態を、ぞれぞれ示している。

【図7】本発明の実施の形態の第２例を示す、図２と同様の図。

【図8】同じく、内径側部材に回転軸を挿通した状態で示す斜視図（Ａ）、及び、更に揺動部材をこの回転軸の外周面に向けて変位させた状態で示す斜視図（Ｂ）。

【図9】保持器及び１個の揺動部材を取り出し、この揺動部材に永久磁石を取り付ける以前の状態で示す斜視図。

【図10】本発明に関連する参考例の１例を示す、図１と同様の図。

【図11】電気自動車用駆動装置に変速機を組み込む事による効果を説明する為の線図。

【図12】電動自動車用駆動装置の従来構造の１例を示す略断面図。

【図13】先発明に係る構造の第１例を示す略断面図。

【図14】同じく、遊星歯車式変速機のうち、低速モード状態でトルク伝達を行う部分を取り出して示す略断面図。

【図15】同じく、高速モード状態でトルク伝達を行う部分を取り出して示す略断面図。

【図16】先発明に係る構造の第２例を示す略断面図。

【発明を実施するための形態】

【0042】

［実施の形態の第１例］
図１〜６は、請求項１、３、４、６〜８に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本発明の特徴は、車両の前進時及び後退時の双方に於いて、遊星歯車式変速機１２ｂの減速比の切り換えを可能とする構造を実現する点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図１３〜１６に示した先発明に係る構造と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

【0043】

本例の電気自動車用駆動装置は、前述した先発明に係る構造と同様に、第一、第二両電動モータ１０、１１と、遊星歯車式変速機１２ｂと、回転伝達装置３ａとを備える。本例の場合、この遊星歯車式変速機１２ｂを構成する、シングルピニオン式である第一遊星歯車機構１６ｂの第一キャリア１９ｂを、車体に固定の部分２７に対し回転が阻止される状態と、同じく回転が許容される状態とを切り換えるクラッチ装置を、ツーウェイクラッチ２８としている。このツーウェイクラッチ２８は、前記第一キャリア１９ｂが、前記第一電動モータ１０の出力軸と同心に配置された第一駆動側回転軸１３と同じ方向に回転する場合に切断され（係合が外れ）、この第一駆動側回転軸１３と反対方向に回転する傾向の場合に接続（係合）される。即ち、この第一駆動側回転軸１３に対する前記第一キャリア１９ｂの回転方向を、前記両電動モータ１０、１１の回転方向及び回転速度を適切に制御して切り換える事により、前記ツーウェイクラッチ２８の断接（係合）状態を切り換える。そして、このツーウェイクラッチ２８の断接（係合）に基づいて、前記第一駆動側回転軸１３と前記第一キャリア１９ｂとが互いに反対方向に回転する傾向にある場合には、前記第一遊星歯車機構１６ｂを構成する第一太陽歯車２０と第一リング歯車２２との間で動力が伝達される状態となる。これに対して、前記第一駆動側回転軸１３と前記第一キャリア１９ｂとが互いに同じ方向に回転する（これら両部材１３、１９ｂの回転方向及び回転速度が同じである）場合には、前記両歯車２０、２２の間で動力が伝達されない状態となる。

【0044】

本例の場合、上述の様なツーウェイクラッチ２８を、外径側部材２９と、内径側部材３０と、複数の転動体３１、３１と、保持器３２とから構成している。このうちの外径側部材２９は、全体を円筒状とし、外周面に設けた外向フランジ状の取付部３３を挿通したボルトにより前記車体に固定の部分２７に支持固定される。又、前記内径側部材３０は、軸方向片半部の外周面に、周方向に亙る凹凸であるカム面３４、３４を有する。これら各カム面３４、３４は、それぞれの周方向中央部が最も径方向内方に位置し、それぞれの周方向両端部程径方向外方に位置する形状を有する。この様な内径側部材３０の軸方向他半寄り部分の外周面に転がり軸受３５を外嵌固定し、この内径側部材３０の軸方向他半部外周面に全周に亙って形成した係止溝３６に止め輪３７を係止する事で、前記転がり軸受３５の抜け止めを図る。この状態で、前記外径側部材２９の軸方向他半部内周面にこの転がり軸受３５の外輪を内嵌固定する事により、これら外径側、内径側両部材２９、３０を互いに同心に、且つ、相対回転を可能に組み合わせている。

【0045】

又、前記各転動体３１、３１は、前記内径側部材３０のカム面３４、３４と、前記外径側部材２９の軸方向片半部内周面に形成した外輪軌道３８との間の部分に、周方向複数箇所に等間隔に配置される。
又、前記保持器３２は、１対のリム部３９ａ、３９ｂ同士の間に複数本の柱部４０、４０を、周方向に等間隔に互いに平行に設けて成る。そして、前記両リム部３９ａ、３９ｂと周方向に隣り合う柱部４０、４０とにより囲まれる部分を、それぞれ前記各転動体３１、３１を転動自在に保持する為のポケット４１、４１としている。又、前記保持器３２の一方のリム部３９ａの軸方向片側面の周方向複数箇所（図示の例では３箇所）に等間隔に、部分円筒状の揺動部材４２、４２の基端部を、枢軸４３、４３を中心とした揺動変位を自在に支持している。そして、これら各揺動部材４２、４２の先端部内周面に、相手部材である前記第一駆動側回転軸１３の外周面と摩擦係合する、摩擦係合部４４、４４を設けている。

【0046】

上述の様に構成するツーウェイクラッチ２８は、前記内径側部材３０の内周面に形成した雌スプライン部４５と、前記第一キャリア１９ｂ（と共に回転する部分）に設けた雄スプライン部とをスプライン係合する事で、前記内径側部材３０を、この第一キャリア１９ｂと同期して回転する様に、この第一キャリア１９ｂに組み付ける。又、前記保持器３２に揺動自在に支持した前記各揺動部材４２、４２の摩擦係合部４４、４４を、前記第一駆動側回転軸１３の外周面に軽く押し付ける（当接させる）。即ち、これら各揺動部材４２、４２の外周面に周方向に亙って設けた凹溝４６、４６に、弾性を有する金属線やスプリングである、ワイヤー４７を掛け渡す。このワイヤー４７の張力により、前記各揺動部材４２、４２を径方向内方に向け軽く押圧する。この様なワイヤー４７としては、例えばばね鋼製のコイルスプリングを用いる事ができる。この結果、前記各摩擦係合部４４、４４と前記第一駆動側回転軸１３の外周面との間に生じる摩擦力により、この第一駆動側回転軸１３と前記保持器３２とが互いに同期して回転する傾向となる。但し、前記ツーウェイクラッチ２８が接続（係合）し、この保持器３２が前記車体に固定の部分２７に対し回転不能となった状態では、前記各摩擦係合部４４、４４と、前記第一駆動側回転軸１３の外周面とが摺動し、この第一駆動側回転軸１３が前記保持器３２に対して回転するのを許容する。従って、前記各摩擦係合部４４、４４をこの第一駆動側回転軸１３の外周面に向け押圧する力は、前記ツーウェイクラッチ２８が切断した状態で、この第一駆動側回転軸１３と前記保持器３２とを同期して回転させられる限り、できるだけ小さくする事が好ましい。又、摩擦係合部４４、４４には、合成樹脂等の滑り板を添設する事で、後述する低速モードでの運転時に於ける摩擦損失の低減を図る事もできる。

【0047】

上述の様に構成する本例の電気自動車用駆動装置を構成する前記遊星歯車式変速機１２は、車両の前進時・後退時のそれぞれに於いて、前記ツーウェイクラッチ２８の断接（係合）状態（前記第一、第二両電動モータ１０、１１の回転方向及び回転速度）を切り換える事により、前記第一太陽歯車２０と前記第一リング歯車２２との間で動力が伝達される状態（減速比の大きい低速モードを実現する状態）と、同じく動力が伝達されない状態（減速比の小さい高速モードを実現する状態）との何れか一方の状態で運転する事ができる。

【0048】

即ち、本例の場合、車両を前進させる場合には、前記第一駆動側回転軸１３を所定方向に回転させる事でこの第一駆動側回転軸１３に摩擦係合した保持器３２を、図５〜６の反時計方向に回転する傾向にする。先ず、減速比の大きい低速モード状態で運転する場合には、前記第一太陽歯車２０を回転駆動する前記第一電動モータ１０の出力軸と、前記第一リング歯車２２を回転駆動する前記第二電動モータ１１の出力軸との回転方向及び回転速度の差を適切に規制する。そして、前記第一キャリア１９ｂに支持固定した内径側部材３０が、前記保持器３２の回転方向と反対方向（図５〜６の時計方向）に回転する傾向にする。これにより、この保持器３２に保持された転動体３１、３１が、図６の（Ｂ）に示す様に、前記外径側部材２９の内周面に設けた外輪軌道３８と、前記内径側部材３０のカム面３４、３４との間部分で、前記保持器３２の回転方向前方に移動する。そして、前記各転動体３１、３１を、前記間部分のうちで径方向寸法が狭い周方向端部｛図６の（Ｂ）の左側部分｝に位置させる。この状態では、前記内径側部材３０は、前記保持器３２の回転方向と反対方向｛図６の（Ｂ）の時計方向｝の回転が阻止され、この保持器３２の回転方向と同じ方向｛図６の（Ｂ）の反時計方向｝の回転のみ許容される。そこで、前記第一キャリア１９ｂを支持した前記内径側部材３０の、前記第一駆動側回転軸１３と摩擦係合した前記保持器３２に対する回転方向を逆方向にする事で、前記ツーウェイクラッチ２８を接続（係合）し、これら内径側部材３０及び保持器３２、延いては前記第一キャリア１９ｂを、前記車体に固定の部分２７に対し回転不能とする。この時、前記第一駆動側回転軸１３は、前記各摩擦係合部４４、４４の内径側でこの第一駆動側回転軸１３の外周面を摺動させる事により、前記保持器３２に対し回転する。この結果、前記第一太陽歯車２０と前記第一リング歯車２２との間で、第一遊星歯車２１、２１を介して動力が伝達される。これにより、動力の一部を前記遊星歯車式変速機１２ｂ内で循環させられ、この遊星歯車式変速機１２ｂの減速比を大きくできる。

【0049】

これに対し、減速比が小さい高速モード状態で運転する場合には、前記両電動モータ１０、１１の回転方向及び回転速度を同じにして、前記内径側部材３０を、前記保持器３２の回転方向と同じ方向（図５〜６の反時計方向）に回転させる。これにより、前記ツーウェイクラッチ２８を切断し、前記第一キャリア１９ｂを前記車体に固定の部分２７に対し回転可能にする。この結果、前記第一太陽歯車２０と前記第一リング歯車２２とが同じ角速度で同じ方向に回転する状態となる。尚、この状態では、前記ツーウェイクラッチ２８が図６の（Ａ）〜（Ｃ）に示す何れかの状態となっても、前記第一太陽歯車２０と前記第一リング歯車２２との間で動力が伝達されなくなる。

【0050】

一方、車両を後退させる場合には、前記両電動モータ１０、１１の回転方向、延いては前記内径側部材３０及び前記保持器３２の回転方向を逆転させる。即ち、車両を前進させる状態から（停止状態を挟んで）後退させようとする場合、前記各部材３０、３２の回転方向を、上述した車両が前進する場合の低速モード状態での回転方向と逆転させる。本例の場合、前記内径側部材３０の外周面に形成したカム面３４、３４を、周方向に関し対称としている。この為、前記各転動体３１、３１が前記外輪軌道３８と前記各カム面３４、３４の間部分を、図６の（Ａ）に示した中立位置を経て、前記車両が前進する場合に係合したのと反対側の周方向端部｛図６の（Ｃ）の右側部分｝に移動する。この状態では、前記内径側部材３０は、前記保持器３２の回転方向と反対方向｛図６の（Ｃ）の反時計方向｝の回転が阻止され、この保持器３２と同じ方向｛図６の（Ｃ）の時計方向｝の回転のみ許容される。そこで、前記第一キャリア１９ｂを支持した前記内径側部材３０の、前記第一駆動側回転軸１３と摩擦係合した前記保持器３２に対する回転方向を逆方向にする事で、前記ツーウェイクラッチ２８を接続（係合）し、前記第一キャリア１９ｂを前記車体に固定の部分２７に対し回転不能にする。これにより、前記前記第一太陽歯車２０と前記第一リング歯車２２との間で、前記第一遊星歯車２１、２１を介して動力を伝達し、前記遊星歯車式変速機１２ｂの減速比を大きくする。

【0051】

これに対し、高速モード状態で運転する場合には、前記両電動モータ１０、１１の回転方向を前進させる場合と逆方向に、互いに同じ回転速度で回転させ、前記内径側部材３０を前記保持器３２の回転方向と同じ方向｛図６の（Ｃ）の時計方向｝に回転させる。これにより、ツーウェイクラッチ２８を切断する事で、前記第一太陽歯車２０と前記第一リング歯車２２とが同じ角速度で同じ方向に回転する状態として、これら第一太陽歯車２０と第一リング歯車２２との間で動力の伝達が行われなくなる。
車両の前進時・後退時のそれぞれに於ける、低速モード状態及び高速モード状態での前記両電動モータ１０、１１の動力伝達経路やこれら両電動モータ１０、１１の出力トルクと従動側回転軸１５の回転トルクとの関係は、前述した先発明に係る構造の場合と同様（前記各摩擦係合部４４、４４と前記第一駆動側回転軸１３の外周面との係合部に於ける摩擦損失を除く）である。即ち、前述した先発明に係る構造の説明では、車両を前進させる場合のトルクの関係式を示したが、本例の構造に於いて車両を後退させる場合には、前述した各式のトルクの値の符号が逆転するだけである。

【0052】

上述の様に構成される本例の電気自動車用駆動装置によれば、この電気自動車用駆動装置を小型且つ軽量にできるので、充電１回当りの走行距離を長くし、電気自動車の利便性を向上させる事ができる。即ち、変速機構として前記遊星歯車式変速機１２ｂを用いている為、前述した先発明に係る構造の場合と同様の理由により、変速機構を小型化でき、前記電気自動車用駆動装置全体も小型化できる。
又、本例の場合、減速比の異なる低速モードと高速モードとを切り換えるクラッチ装置として、ツーウェイクラッチ２８を用いている。この為、低速モードと高速モードとの切り換えを、車両が前進時及び後退時の双方に於いて実現できる。従って、前記第一、第二両遊星歯車機構１６、１７に於ける歯車の噛み合いによるエネルギ損失を小さい高速モード（のり付け状態）での運転を、車両を前進させる場合だけでなく後退させる場合にも実現できて、前記電気自動車用駆動装置の効率を向上させる事ができる。又、減速比の大きい低速モードを、車両の前進時及び後退時の双方に於いて、前記第一、第二両電動モータ１０、１１の出力トルクτ_ｉｎ１、τ_ｉｎ２の大きさ（これら両出力トルクτ_ｉｎ１、τ_ｉｎ２の絶対値）を互いに同じとした状態で実現できる。特に、本例の場合、前記ツーウェイクラッチ２８の断接（係合）状態の切り換えを、アクチュエータによらず、前記両電動モータ１０、１１の出力（回転方向及び回転速度）を制御する事で行う。この為、前記両モードを切り換える為の構造を簡単にできて、前記遊星歯車式変速機１２ｂを組み込んだ電気自動車用駆動装置の小型・軽量化を図れる。

【0053】

又、前記ツーウェイクラッチ２８を構成する保持器３２と前記第一駆動側回転軸１３とを、この保持器３２のリム部３９ａに枢支した揺動部材４２、４２の摩擦係合部４４、４４を前記第一駆動側回転軸１３の外周面に向け、これら各揺動部材４２、４２の外周面に掛け渡したワイヤー４７により軽く押し付ける事で摩擦係合している。この為、長期間の使用により前記各摩擦係合部４４、４４が摩耗した場合にも、これら各摩擦係合部４４、４４と前記第一駆動側回転軸１３の外周面との当接圧を適切な値とする事ができる。

【0054】

［実施の形態の第２例］
図７〜９は、請求項１、３〜８に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合、ツーウェイクラッチ２８ａの保持器３２に揺動自在に支持した揺動部材４２ａ、４２ａの先端部外周面に永久磁石４８、４８を設けている。そして、これら各永久磁石４８、４８と、鋼製である第一駆動側回転軸１３との間に作用する磁気吸引力により、前記各揺動部材４２ａ、４２ａの摩擦係合部４４、４４を、この第一駆動側回転軸１３の外周面に（軽く）押し付けている。この為、長期間の使用により、これら各摩擦係合部４４、４４が摩耗した場合であっても、これら各摩擦係合部４４、４４と前記第一駆動側回転軸１３の外周面との係合部の当接圧を一定の値に保ち易い。即ち、上述した実施の形態の第１例の構造の様に、前記各揺動部材４２、４２の摩擦係合部４４、４４をワイヤー４７（図３参照）により軽く押圧する場合、長期間の使用によって弾性疲労（金属疲労）が発生し、このワイヤー４７により適切な押圧力を得られなくなる可能性がある。これに対し、本例の構造の様に、前記各揺動部材４２ａ、４２ａの摩擦係合部４４、４４を前記各永久磁石４８、４８により（軽く）押し付ければ、長期間使用する事による影響を抑えられる。

【0055】

又、前記ツーウェイクラッチ２８ａを組み付ける際は、前記各揺動部材４２ａ、４２ａを径方向外方に押し拡げた状態で、前記第一駆動側回転軸１３をこれら各揺動部材４２ａ、４２ａの内径側に挿通する。その後、これら各揺動部材４２ａ、４２ａを径方向内方に向け揺動させ、前記各摩擦係合部４４、４４を、前記第一駆動側回転軸１３の外周面に当接させる事で、これら各摩擦係合部４４、４４と第一駆動側回転軸１３の外周面とを摩擦係合させる。従って、前記ツーウェイクラッチ２８ａの組み付け作業を容易にできる。
その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略する。

【0056】

［参考例の１例］
図１０は、本発明に関連する参考例の１例を示している。本参考例の遊星歯車式変速機１２ｃは、第一、第二両電動モータ１０、１１の側に設けられた第一遊星歯車機構１６ｃを、第一キャリア１９ｃに回転可能に支持されて対となる第一遊星歯車２１ａ、２１ｂを互いに噛合させると共に、このうちの内径寄りの第一遊星歯車２１ａ、２１ａを第一太陽歯車２０ａに、同じく外径寄りの第一遊星歯車２１ｂ、２１ｂを第一リング歯車２２ａに、それぞれ噛合させる、ダブルピニオン式としている。又、従動側回転軸１５の側に設けられた第二遊星歯車機構１７ａを、第二キャリア２３ａに回転可能に支持された第二遊星歯車２５ｃ、２５ｃを、第二太陽歯車２４ａに噛合させると共に第二リング歯車２６ａにも噛合させる、シングルピニオン式としている。そして、ツーウェイクラッチ２８ｂを構成する内径側部材３０（図２〜７参照）を、前記第一キャリア１９ｃに支持固定し、保持器３２（図２〜７参照）を第二駆動側回転軸１４に摩擦係合している。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略する。

【実施例1】

【0057】

図１に示した実施の形態の第１例の構造で、低速モードでの定常運転状態に於ける、各部のトルクに関して、具体的な値の１例を示す。
先ず、第一、第二両電動モータ１０、１１の出力トルクτ_ｉｎ１、τ_ｉｎ２、及び、第一遊星歯車機構１６の第一太陽歯車２０、第一リング歯車２２の歯数Ｚ_２０、Ｚ_２２、第二遊星歯車機構１７の第二太陽歯車２４、第二リング歯車２６の歯数Ｚ_２４、Ｚ_２６に就いて、以下の様に規制する。
τ_ｉｎ１＝５０（Ｎ／ｍ）
τ_ｉｎ２＝−５０（Ｎ／ｍ）
Ｚ_２０＝２４
Ｚ_２２＝７６
Ｚ_２４＝４７
Ｚ_２６＝９７
ここで、前述した（１）式〜（４）式より、各部のトルクは以下の通りとなる。
τ_１＝９９．１（Ｎ／ｍ）
τ_２＝４９．１（Ｎ／ｍ）
τ_３＝−１０５．４（Ｎ／ｍ）
τ_ｏｕｔ＝２０４．５（Ｎ／ｍ）
尚、トルクの符号が負（マイナス）となっているものは、トルクの向き（回転方向）が反対となっている事を示している。

【産業上の利用可能性】

【0058】

本発明の電気自動車用駆動装置を実施する場合に、第一、第二両電動モータの何れか一方或いは双方と、遊星歯車式変速機の駆動側入力軸との間に、例えば摩擦ローラ式減速機等の減速機を設けても良い。

【符号の説明】

【0059】

１ 電動モータ
２ 変速装置
３、３ａ 回転伝達装置
４ 駆動側回転軸
５ 従動側回転軸
６ａ、６ｂ 歯車伝達機構
７ａ、７ｂ クラッチ機構
８、８ａ デファレンシャルギヤ
９ａ〜９ｄ 出力軸
１０ 第一電動モータ
１１ 第二電動モータ
１２、１２ａ〜１２ｃ 遊星歯車式変速機
１３ 第一駆動側回転軸
１４ 第二駆動側回転軸
１５ 従動側回転軸
１６、１６ａ〜１６ｃ 第一遊星歯車機構
１７、１７ａ 第二遊星歯車機構
１８ 一方向クラッチ
１９、１９ａ〜１９ｃ 第一キャリア
２０、２０ａ 第一太陽歯車
２１、２１ａ〜２１ｂ 第一遊星歯車
２２、２２ａ 第一リング歯車
２３、２３ａ 第二キャリア
２４、２４ａ 第二太陽歯車
２５ａ〜２５ｃ 第二遊星歯車
２６、２６ａ 第二リング歯車
２７ 車体に固定の部分
２８、２８ａ、２８ｂ ツーウェイクラッチ
２９ 外径側部材
３０ 内径側部材
３１ 転動体
３２ 保持器
３３ 取付部
３４ カム面
３５ 転がり軸受
３６ 係止溝
３７ 止め輪
３８ 外輪軌道
３９ａ、３９ｂ リム部
４０ 柱部
４１ ポケット
４２、４２ａ 揺動部材
４３ 枢軸
４４ 摩擦係合部
４５ 雌スプライン部
４６ 凹溝
４７ ワイヤー
４８ 永久磁石

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】