特許 7495300 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】

(24)【登録日】2024-05-27

(45)【発行日】2024-06-04

(54)【発明の名称】駆動装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 3/10 20060101AFI20240528BHJP

   F16D 41/08 20060101ALI20240528BHJP

   F16D 41/07 20060101ALI20240528BHJP

   F16D 41/12 20060101ALI20240528BHJP

   F16H 3/089 20060101ALI20240528BHJP

【ＦＩ】

F16H3/10

F16D41/08 A

F16D41/07 Z

F16D41/12 C

F16H3/089

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020143474

(22)【出願日】2020-08-27

(65)【公開番号】P2022038806

(43)【公開日】2022-03-10

【審査請求日】2023-05-23

(73)【特許権者】

【識別番号】000102784

【氏名又は名称】ＮＳＫワーナー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002435

【氏名又は名称】弁理士法人井上国際特許商標事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100077919

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 義雄

(74)【代理人】

【識別番号】100172638

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 隆治

(74)【代理人】

【識別番号】100153899

【弁理士】

【氏名又は名称】相原 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100159363

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 淳子

(72)【発明者】

【氏名】岡田 伸治

(72)【発明者】

【氏名】山田 隆哉

【審査官】小川 克久

(56)【参考文献】

【文献】中国実用新案第２０２９４６６２２（ＣＮ，Ｕ）

【文献】特開２００７－２９８１４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１１８２５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５５－１４２７３８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０３４３０６１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－１７８７４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ ３／１０

Ｆ１６Ｄ ４１／０８

Ｆ１６Ｄ ４１／０７

Ｆ１６Ｄ ４１／１２

Ｆ１６Ｈ ３／０８９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

駆動源側の入力軸と、
駆動輪側の出力軸と、
前記駆動源からの駆動力を前記入力軸から前記出力軸へ伝達する変速機構と、を有する車両用の駆動装置であって、
前記変速機構は、前記駆動力を低速回転として前記入力軸から前記出力軸へ伝達する第１のクラッチと、前記駆動力を高速回転として前記入力軸から前記出力軸へ伝達する第２のクラッチとを備え、前記第１のクラッチと前記第２のクラッチとを選択的に切り替えて、前記駆動力を前記入力軸から前記出力軸へ伝達し、
前記第１のクラッチは、前記出力軸に設けられ、前記入力軸の一方の回転のみを前記出力軸に伝達する一方向クラッチであり、
前記第２のクラッチは、前記出力軸に設けられ、前記入力軸の両方向の回転を前記出力軸に伝達する状態と、前記入力軸の両方向の回転を前記出力軸に非伝達の状態とを切り替え可能な二方向クラッチであり、
前記二方向クラッチは、前記入力軸と連結された外輪と、前記出力軸と一体回転する内輪と、前記外輪と前記内輪との間でトルク伝達可能なラチェット機構とを有し、
前記ラチェット機構は、前記内輪の外周面に設けられた複数の歯部と、前記外輪に設けられ前記歯部と噛み合うことにより前記外輪に対する前記内輪の一方の回転をロックする第１の爪部材と、前記外輪に設けられ前記歯部と噛み合うことにより前記外輪に対する前記内輪の他方の回転をロックする第２の爪部材とを備え、
前記二方向クラッチが前記外輪に対してロックする前記内輪の回転方向を切り替えるための切り替え機構を備え、
前記切り替え機構は、前記第１の爪部材と前記歯部との噛み合いを阻止するための第１の部分と、前記第２の爪部材と前記歯部との噛み合いを阻止するための第２の部分とを周方向に複数有する部材を、前記外輪および前記内輪の中心軸線を中心に回転させ、前記第１の爪部材と前記歯部との間の空間および前記第２の爪部材と前記歯部との間の空間にそれぞれ移動可能とすることを特徴とする駆動装置。

【請求項2】

駆動源側の入力軸と、
駆動輪側の出力軸と、
前記駆動源からの駆動力を前記入力軸から前記出力軸へ伝達する変速機構と、を有する車両用の駆動装置であって、
前記変速機構は、前記駆動力を低速回転として前記入力軸から前記出力軸へ伝達する第１のクラッチと、前記駆動力を高速回転として前記入力軸から前記出力軸へ伝達する第２のクラッチとを備え、前記第１のクラッチと前記第２のクラッチとを選択的に切り替えて、前記駆動力を前記入力軸から前記出力軸へ伝達し、
前記第１のクラッチは、前記出力軸に設けられ、前記入力軸の一方向の回転と他方向の回転の両方の回転を前記出力軸に伝達する状態と、前記入力軸の一方向の回転のみを前記出力軸に伝達する状態と、前記入力軸の一方向の回転と他方向の回転の両方の回転を前記出力軸に非伝達とする状態とを切り替え可能な第１の二方向クラッチであり、
前記第２のクラッチは、前記出力軸に設けられ、前記入力軸の一方向の回転と他方向の回転の両方の回転を前記出力軸に伝達する状態と、前記入力軸の一方向の回転のみを前記出力軸に伝達する状態と、前記入力軸の一方向の回転と他方向の回転の両方の回転を前記出力軸に非伝達とする状態とを切り替え可能な第２の二方向クラッチであり、
前記第１の二方向クラッチが前記駆動力を伝達している際は、前記第２の二方向クラッチを前記駆動力の非伝達状態とし、前記第２の二方向クラッチが前記駆動力を伝達する際は、前記第1の二方向クラッチを前記駆動力の非伝達状態とし、
前記第１の二方向クラッチおよび前記第２の二方向クラッチはそれぞれ、前記入力軸と連結された外輪と、前記出力軸と一体回転する内輪と、前記外輪と前記内輪との間でトルク伝達可能なラチェット機構とを有し、
前記ラチェット機構は、前記内輪の外周面に設けられた複数の歯部と、前記外輪に設けられ前記歯部と噛み合うことにより前記外輪に対する前記内輪の一方の回転をロックする第１の爪部材と、前記外輪に設けられ前記歯部と噛み合うことにより前記外輪に対する前記内輪の他方の回転をロックする第２の爪部材とを備え、
前記第１の二方向クラッチが前記外輪に対してロックする前記内輪の回転方向を切り替えるための第１の切り替え機構および前記第２の二方向クラッチが前記外輪に対してロックする前記内輪の回転方向を切り替えるための第２の切り替え機構を備え、
前記第１の切り替え機構および第２の切り替え機構はそれぞれ、前記第１の爪部材と前記歯部との噛み合いを阻止するための第１の部分と、前記第２の爪部材と前記歯部との噛み合いを阻止するための第２の部分とを周方向に複数有する部材を、前記外輪および前記内輪の中心軸線を中心に回転させ、前記第１の爪部材と前記歯部との間の空間および前記第２の爪部材と前記歯部との間の空間にそれぞれ移動可能とすることを特徴とする駆動装置。

【請求項3】

前記第１の二方向クラッチと前記第２の二方向クラッチとが選択的に切り替わる際、前記第２の二方向クラッチ、または前記第１の二方向クラッチと前記第２の二方向クラッチの両方は、前記入力軸の一方向の回転のみを前記出力軸へ伝達する状態であることを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。

【請求項4】

前記第１の二方向クラッチおよび前記第２の二方向のクラッチはそれぞれ、前記入力軸の一方向の回転のみを前記出力軸に伝達する第１状態と、前記入力軸の一方向の回転と他方向の回転の両方の回転を非伝達とする第２状態と、前記入力軸の一方向の回転と他方向の回転の両方の回転を前記出力軸に伝達可能な第４状態とを切り替え可能であり、
前記第１の二方向クラッチと前記第２の二方向クラッチとは、前記第１の二方向クラッチが前記第４の状態から前記第１または第２の状態に切り替わった後に、前記第２の二方向クラッチが前記第２の状態から前記第１または第４の状態に切り替わるように制御されることを特徴とする請求項２または３に記載の駆動装置。

【請求項5】

前記駆動源は、電動モータを含むことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、駆動源の駆動力を伝達するための車両用の駆動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、自動車等の車両の駆動装置において、電動モータの駆動力を伝達する駆動装置が多岐に亘って開発されている。特許文献１には、エンジンと電動モータで走行可能なハイブリッド車両に用いられる駆動装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００７－２９６８６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

駆動源として電動モータを含む車両のこのような駆動装置は、車両や電動モータの高性能化或いは変速機を含めた制御の複雑化に伴い、配置スペースの増大および重量の増大が懸念されている。

【0005】

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、駆動源からの駆動力を伝達するための車両用の駆動装置において、配置スペースの増加を抑制し、軽量化を図ることができる駆動装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明の駆動装置は、
駆動源側の入力軸と、
駆動輪側の出力軸と、
前記駆動源からの駆動力を前記入力軸から前記出力軸へ伝達する変速機構と、を有する車両用の駆動装置であって、
前記変速機構は、前記駆動力を低速回転として前記入力軸から前記出力軸へ伝達する第１のクラッチと、前記駆動力を高速回転として前記入力軸から前記出力軸へ伝達する第２のクラッチとを備え、前記第１のクラッチと前記第２のクラッチとを選択的に切り替えて、前記駆動力を前記入力軸から前記出力軸へ伝達し、
前記第１のクラッチは、前記出力軸に設けられ、前記入力軸の一方の回転のみを前記出力軸に伝達する一方向クラッチであり、
前記第２のクラッチは、前記出力軸に設けられ、前記入力軸の両方向の回転を前記出力軸に伝達する状態と、前記入力軸の両方向の回転を前記出力軸に非伝達の状態とを切り替え可能な二方向クラッチであり、
前記二方向クラッチは、前記入力軸と連結された外輪と、前記出力軸と一体回転する内輪と、前記外輪と前記内輪との間でトルク伝達可能なラチェット機構とを有し、
前記ラチェット機構は、前記内輪の外周面に設けられた複数の歯部と、前記外輪に設けられ前記歯部と噛み合うことにより前記外輪に対する前記内輪の一方の回転をロックする第１の爪部材と、前記外輪に設けられ前記歯部と噛み合うことにより前記外輪に対する前記内輪の他方の回転をロックする第２の爪部材とを備え、
前記二方向クラッチが前記外輪に対してロックする前記内輪の回転方向を切り替えるための切り替え機構を備え、
前記切り替え機構は、前記第１の爪部材と前記歯部との噛み合いを阻止するための第１の部分と、前記第２の爪部材と前記歯部との噛み合いを阻止するための第２の部分とを周方向に複数有する部材を、前記外輪および前記内輪の中心軸線を中心に回転させ、前記第１の爪部材と前記歯部との間の空間および前記第２の爪部材と前記歯部との間の空間にそれぞれ移動可能とすることを特徴とする。
また、本発明の駆動装置は、
駆動源側の入力軸と、
駆動輪側の出力軸と、
前記駆動源からの駆動力を前記入力軸から前記出力軸へ伝達する変速機構と、を有する車両用の駆動装置であって、
前記変速機構は、前記駆動力を低速回転として前記入力軸から前記出力軸へ伝達する第１のクラッチと、前記駆動力を高速回転として前記入力軸から前記出力軸へ伝達する第２のクラッチとを備え、前記第１のクラッチと前記第２のクラッチとを選択的に切り替えて、前記駆動力を前記入力軸から前記出力軸へ伝達し、
前記第１のクラッチは、前記出力軸に設けられ、前記入力軸の一方向の回転と他方向の回転の両方の回転を前記出力軸に伝達する状態と、前記入力軸の一方向の回転のみを前記出力軸に伝達する状態と、前記入力軸の一方向の回転と他方向の回転の両方の回転を前記出力軸に非伝達とする状態とを切り替え可能な第１の二方向クラッチであり、
前記第２のクラッチは、前記出力軸に設けられ、前記入力軸の一方向の回転と他方向の回転の両方の回転を前記出力軸に伝達する状態と、前記入力軸の一方向の回転のみを前記出力軸に伝達する状態と、前記入力軸の一方向の回転と他方向の回転の両方の回転を前記出力軸に非伝達とする状態とを切り替え可能な第２の二方向クラッチであり、
前記第１の二方向クラッチが前記駆動力を伝達している際は、前記第２の二方向クラッチを前記駆動力の非伝達状態とし、前記第２の二方向クラッチが前記駆動力を伝達する際は、前記第１の二方向クラッチを前記駆動力の非伝達状態とし、
前記第１の二方向クラッチおよび前記第２の二方向クラッチはそれぞれ、前記入力軸と連結された外輪と、前記出力軸と一体回転する内輪と、前記外輪と前記内輪との間でトルク伝達可能なラチェット機構とを有し、
前記ラチェット機構は、前記内輪の外周面に設けられた複数の歯部と、前記外輪に設けられ前記歯部と噛み合うことにより前記外輪に対する前記内輪の一方の回転をロックする第１の爪部材と、前記外輪に設けられ前記歯部と噛み合うことにより前記外輪に対する前記内輪の他方の回転をロックする第２の爪部材とを備え、
前記第１の二方向クラッチが前記外輪に対してロックする前記内輪の回転方向を切り替えるための第１の切り替え機構および前記第２の二方向クラッチが前記外輪に対してロックする前記内輪の回転方向を切り替えるための第２の切り替え機構を備え、
前記第１の切り替え機構および第２の切り替え機構はそれぞれ、前記第１の爪部材と前記歯部との噛み合いを阻止するための第１の部分と、前記第２の爪部材と前記歯部との噛み合いを阻止するための第２の部分とを周方向に複数有する部材を、前記外輪および前記内輪の中心軸線を中心に回転させ、前記第１の爪部材と前記歯部との間の空間および前記第２の爪部材と前記歯部との間の空間にそれぞれ移動可能とすることを特徴とする。
また、本発明の駆動装置は、前記第１の二方向クラッチから前記第２の二方向クラッチへ前記駆動力の選択を移行する過渡期で、またはその逆の前記第２の二方向クラッチから前記第１の二方向クラッチへ前記駆動力の選択を移行する過渡期で、前記第２の二方向クラッチが、または前記第１の二方向クラッチと前記第２の二方向クラッチのどちらもが前記入力軸の一方向の回転のみを前記出力軸へ伝達する状態であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、駆動源からの駆動力を伝達するための車両用の駆動装置において、配置スペースの増加を抑制し、軽量化を図ることができる駆動装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第１実施形態に係る駆動装置の構成を示すスケルトン図である。

【図2】図２は、一方向クラッチの要部を示す断面図である。

【図3】図３は、二方向クラッチの要部を示す断面図である。

【図4】図４は、第２実施形態に係る駆動装置の構成を示すスケルトン図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態に係る駆動装置を、図面を参照しつつ説明する。
本発明の実施形態に係る駆動装置は、駆動源を電動モータとする車両に用いられ、電動モータの駆動力を２速変速の変速装置を介して低速回転または高速回転として出力軸へ伝達するタイプのものである。

【0010】

まず、実施形態に係る駆動装置に係る方向について定義する。実施形態において、軸方向とは電動モータの駆動軸に連結された入力軸、および電動モータの駆動力が出力される出力軸の軸方向のことをいい、軸方向、径方向、周方向とは、入力軸および出力軸に関する軸方向、径方向、周方向のことをいう。また、軸方向について、図１、４においては紙面右方側を軸方向一方側とし、紙面左方側を軸方向他方側とし、図２、３においては紙面手前側を軸方向一方側とし、紙面奥側を軸方向他方側とする。周方向について、図２、３において、紙面に向かって時計方向に回転する方向を周方向一方とし、紙面に向かって反時計方向に回転する方向を周方向他方とする。

【0011】

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る駆動装置について説明する。
図１は、第１実施形態に係る駆動装置の構成を示すスケルトン図である。
図２は、一方向クラッチの要部を示す断面図である。
図３は、二方向クラッチの要部を示す断面図である。
図１に示すように、本実施形態に係る駆動装置１は、電動モータ３の駆動軸に連結された入力軸５と、入力軸５と平行に配置された出力軸７とを有している。出力軸７には、後述する一方向クラッチ９または二方向クラッチ１１を介して、入力軸５を介して電動モータ３からの駆動力が伝達される。

【0012】

入力軸５には、電動モータ３からの回転すなわち駆動力を低速回転として出力軸７に伝達するための第１連結ギヤ１３と、電動モータ３からの駆動力を高速回転として出力軸７に伝達するための第２連結ギヤ１５とが、入力軸５と同軸に設けられている。第１連結ギヤ１３と第２連結ギヤ１５とは軸方向に並んで設けられている。第２連結ギヤ１５は第１連結ギヤ１３よりも大きな径を有している。第１連結ギヤ１３と第２連結ギヤ１５とは、それぞれ入力軸５と相対回転不能に、入力軸５に設けられている。

【0013】

出力軸７には、外輪１７と内輪１９とを有する一方向クラッチ９（図２参照）と、外輪２１と内輪２３とを有する二方向クラッチ１１（図３参照）とが、出力軸７と同軸に、軸方向に異なる位置に設けられている。一方向クラッチ９および二方向クラッチ１１の詳細な構成は後述する。一方向クラッチ９の外輪１７は、第１連結ギヤ１３の径方向外方に配置され、第１連結ギヤ１３と常に接続している。一方向クラッチ９の内輪１９は出力軸７に嵌合され、内輪１９と出力軸７とは一体に回転する。第１連結ギヤ１３と一方向クラッチ９とで低速変速機構部２５を構成している。

【0014】

二方向クラッチ１１の外輪２１は、第２連結ギヤ１５の径方向外方に配置され、第２連結ギヤ１５と常に接続している。二方向クラッチ１１の内輪２３は出力軸７に嵌合され、内輪２３と出力軸７とは一体に回転する。第２連結ギヤ１５と二方向クラッチ１１とで高速変速機構部２７を構成している。低速変速機構部２５と高速変速機構部２７とで２速変速の変速装置を構成している。また、二方向クラッチ１１における、外輪２１に対する内輪２３のどちらか一方向の回転／固定、両方向の回転／固定の切り替えは、外部装置である切り替え機構６２によって行われる。切り替え機構６２は、例えばアクチュエータ等を用いることができる。

【0015】

一方向クラッチ９よりも軸方向一方側の出力軸７の部分には、第３連結ギヤ２９が出力軸７と同軸に設けられている。第３連結ギヤ２９は出力軸７に固定されており、出力軸７と一体に回転する。第３連結ギヤ２９は、例えば車両等の駆動輪である３０に連結されており、車両等の駆動輪である３０へ電動モータ３からの駆動力を伝達している。

【0016】

図２は、一方向クラッチ９の要部を示す断面図である。一方向クラッチ９は、所謂スプラグタイプである。
一方向クラッチ９は環状の外輪１７と、外輪１７に対して径方向内方に外輪１７と同軸に且つ外輪１７と相対回転可能に配置された環状の内輪１９と、外輪１７と内輪１９との間に介装された複数のスプラグ３１と、外輪１７と内輪１９との間でスプラグ３１に対して起き上がりモーメントを与えるリボンスプリング３３と、外輪１７と内輪１９との間でスプラグ３１を保持する一対の内径側保持器３５および外径側保持器３７とを備えている。なお、図２においては、一方向クラッチ９の周方向に並んだ３つのスプラグ３１とその周辺部分を示している。

【0017】

外輪１７の外周側には、入力軸５の第１連結ギヤ１３が噛み合うギヤ３９が形成されている。外輪１７のギヤ３９と第１連結ギヤ１３とは常に噛み合っている。したがって外輪１７と第１連結ギヤ１３とは常に接続された状態であり、入力軸５と一方向クラッチ９の外輪１７とは相互に反対方向に回転する。

【0018】

スプラグ３１は、図２に示すように、中央部がくびれた、略径方向を長手方向とするひょうたん型をしている。複数のスプラグ３１は、周方向に等間隔で配置されている。スプラグ３１は、内輪１９および外輪１７の径方向に対して所定角度傾いて配置されている。また、スプラグ３１は、重心が外輪１７側のカム半径中心より周方向一方側にある形態をとる。スプラグ３１は、内輪１９の外周面と外輪１７の内周面とに噛み合うことにより、内輪１９と外輪１７との間で電動モータ３からの駆動力を伝達する。

【0019】

リボンスプリング３３は、内径側保持器３５と外径側保持器３７との間に配置されている。リボンスプリング３３は、スプラグ３１に対し、起き上がりモーメントを付与している。詳細には、リボンスプリング３３は、スプラグ３１の長手方向が内輪１９および外輪１７の径方向に近づく方向にスプラグ３１を回転させ、スプラグ３１が内輪１９の外周面と外輪１７の内周面とに接触する方向にスプラグ３１を付勢している。すなわちリボンスプリング３３は、各スプラグ３１を内輪１９と外輪１７との噛み合い方向に付勢している。

【0020】

内径側保持器３５は、内輪１９の外周面とリボンスプリング３３との間に配置されている。内径側保持器３５は、スプラグ３１の周方向内方側部分の移動を制限し、スプラグ３１の過度の傾きを抑制している。外径側保持器３７は、外輪１９の内周面とリボンスプリング３３との間に配置されている。外径側保持器３７は、スプラグ３１の周方向外方側部分の移動を制限し、スプラグ３１の過度の傾きを抑制している。

【0021】

一方向クラッチ９は、上述したように、外輪１７が入力軸５の第１連結ギヤ１３と常に接続されている。一方向クラッチ９は、外輪１７が図２において周方向他方すなわち反時計方向に回転すると、これに伴い、スプラグ３１は長手方向が内輪１９および外輪１７の径方向に近づく方向に回転する。すなわちスプラグ３１は起き上がり、内輪１９の外周面と外輪１７の内周面とに噛み合う。これにより内輪１９と外輪１７とは、反時計方向に一体に回転する。こうして、外輪１７から入力された電動モータ３からの駆動力は、スプラグ３１を介して内輪１９に伝達され、内輪１９から出力軸７に伝達される。

【0022】

図３は、二方向クラッチ１１の要部を示す断面図である。
図３に示すように、本実施形態に係る二方向クラッチ１１は、環状の外輪２１と、外輪２１に対して径方向内方に外輪２１と同軸に且つ外輪２１と相対回転可能に配置された環状の内輪２３と、外輪２１と内輪２３との間でトルク伝達を可能とするトルク伝達機構と、を有している。本実施形態におけるトルク伝達機構はラチェット機構であり、外輪２１の内周部に周方向に亘って所定間隔で設けられた複数の第１の爪部材４１および複数の第２の爪部材４３を備えている。なお、図３においては、１つの第１の爪部材４１と、第１の爪部材４１と周方向に隣り合う一つの第２の爪部材４３とを示している。

【0023】

内輪２３の外周部には、複数の歯部４５が周方向の全周に亘って等間隔に形成されている。歯部４５は、径方向外方に突出し軸方向に延在している。歯部４５は、第１の爪部材４１および第２の爪部材４３が噛み合うラチェット歯を構成している。具体的には、歯部４５の周方向一方側は、第１の爪部材４１と噛み合う第１の噛み合い部４５ａを構成し、歯部４５の周方向他方側は、第２の爪部材４３と噛み合う第２の噛み合い部４５ｂを構成している。

【0024】

外輪２１の外周側には、入力軸５の第２連結ギヤ１５が噛み合うギヤ４７が形成されている。外輪２１のギヤ４７と第２連結ギヤ１５とは常に噛み合っている。したがって外輪２１と第２連結ギヤ１５とは常に接続された状態であり、入力軸５と二方向クラッチ１１の外輪２１とは相互に反対方向に回転する。

【0025】

第１の爪部材４１は、外輪２１の内周部に設けられた逃げ部４９に保持されている。逃げ部４９は、外輪２１の内周面に内向きに開口する凹部である。第１の爪部材４１は所定の周方向長さを有し、周方向一方側部分である本体部５１と、周方向他方側部分であって本体部５１から周方向他方側へ突出する爪部５３とから構成されている。第１の爪部材４１は、本体部５１が逃げ部４９に回動可能に保持され、重心が回転中心と同一か、逃げ部４９側にあり、爪部５３がコイル状の、あるいはそれ以外のタイプでも良いスプリング５５によって径方向内方へ付勢されている。第１の爪部材４１は、本体部５１を中心として爪部５３が径方向に揺動可能に、逃げ部４９に保持されている。

【0026】

第１の爪部材４１は、揺動すると爪部５３が径方向内方へ移動し、内輪２３の歯部４５の第１の噛み合い部４５ａと噛み合い、これにより第１の爪部材４１は歯部４５と噛み合い状態になる。第１の爪部材４１は歯部４５と噛み合うことにより、外輪２１に対する内輪２３の時計方向への相対回転をロックする。一方、外輪２１に対して内輪２３が反時計方向へ相対回転する際は、第１の爪部材４１は、爪部５３がスプリング５５の付勢力に抗して内輪２３の歯部４５によって径方向外側へ押され、歯部４５と非噛み合い状態となり、内輪２３の当該回転を許容する。

【0027】

第２の爪部材４３は、第１の爪部材４１と同様に、外輪２１の内周部に設けられた逃げ部５７に保持され、爪部５９がスプリング６１によって付勢されているが、周方向の向きが第１の爪部材４１とは反対になっている。これにより、第２の爪部材４３は、第１の爪部材４１とは逆に、爪部５９が内輪２３の歯部４５の第２の噛み合い部４５ｂと噛み合うことにより歯部４５と噛み合い状態となり、外輪２１に対する内輪２３の反時計方向への相対回転をロックし、歯部４５と非噛み合い状態において外輪２１に対する内輪２３の時計方向への相対回転を許容する。

【0028】

このように、外輪２１の内周側に保持された第１の爪部材４１および第２の爪部材４３と、スプリング５５、６１と、内輪２３に形成された複数の歯部４５とで、ラチェット機構が構成されている。

【0029】

本実施形態においては、二方向クラッチ１１は、内輪２３の歯部４５に対する外輪２１の第１の爪部材４１の噛み合い状態または非噛み合い状態と、内輪２３の歯部４５に対する外輪２１の第２の爪部材４３の噛み合い状態または非噛み合い状態との組み合わせを変更することによって、外輪２１に対してロックする内輪２３の回転方向、言い換えると外輪２１に対して回転可能な内輪２３の回転方向を切り替えている。

【0030】

このような、外輪２１に対してロックする内輪２３の回転方向を切り替えるための切り替え機構６２は、次のように種々の構成を取り得る。
例えば、第１の爪部材４１の爪部５３と歯部４５との噛み合いを阻止するための部材および第２の爪部材４３の爪部５９と歯部４５との噛み合いを阻止するための部材を、アクチュエータ等を用いてそれぞれ軸方向に移動可能とし、第１の爪部材４１の爪部５３と歯部４５との間および第２の爪部材４３の爪部５９と歯部４５との間の空間に挿脱可能な構成とすることもできる。
また、例えば、第１の爪部材４１の爪部５３と歯部４５との噛み合いを阻止するための部分および第２の爪部材４３の爪部５９と歯部４５との噛み合いを阻止するための部分を周方向に複数有する環状部材を、アクチュエータ等を用いて外輪２１および内輪２３の中心軸線を中心に回転させ、前記各噛み合いを阻止するための部分を外輪２１と内輪２３との間の空間で周方向に移動させ、第１の爪部材４１の爪部５３と歯部４５との間の空間、および第２の爪部材４３の爪部５９と歯部４５の間の空間にそれぞれ移動可能な構成とすることもできる。

【0031】

このような、外輪２１に対してロックする内輪２３の回転方向を切り替える切り替え機構６２によって、本実施形態の二方向クラッチ１１は、内輪２３の歯部４５に対する第１の爪部材４１および第２の爪部材４３の噛み合い状態と非噛み合い状態との組み合わせを変更することによって、以下の４つの状態を取り得る。

【0032】

二方向クラッチ１１の第１の状態は、第１の爪部材４１がスプリング５５の付勢力によって内輪２３の歯部４５に噛み合い、第２の爪部材４３が内輪２３の歯部４５に対して非噛み合いの状態である。この状態において、内輪２３は外輪２１に対して周方向他方への回転が可能であり、周方向一方への回転がロックされた状態である。この状態において外輪２１が図３において周方向他方すなわち反時計方向に回転すると、内輪２３と外輪２１とは一体となって反時計方向に回転する。また、この状態は、後述するように、電動モータ３からの駆動力を出力軸７に伝達する時の状態である。低速側のギアから高速側のギアへ駆動力を移していく過渡期、また高速走行時に電動モータ３の駆動力を遮断して空走する際に有効である。

【0033】

二方向クラッチ１１の第２の状態は、第１の爪部材４１および第２の爪部材４３が、両方とも内輪２３の歯部４５に対して非噛み合いの状態である。この状態において、内輪２３は外輪２１に対して周方向一方への回転も周方向他方への回転もロックされておらず、周方向一方と周方向他方の何れの方向への回転も可能である。この状態は、後述するように、入力軸５と出力軸７とが切り離されることにより、出力軸７の回転による出力軸７からの駆動力が電動モータ３へ伝達されない状態である。

【0034】

二方向クラッチ１１の第３の状態は、第１の爪部材４１が内輪２３の歯部４５に対して非噛み合いの状態であり、第２の爪部材４３がスプリング６１の付勢力によって内輪２３の歯部４５に噛み合っている状態である。この状態において、内輪２３は外輪２１に対して周方向一方への回転が可能であり、周方向他方への回転がロックされた状態である。
二方向クラッチ１１の第４の状態は、第１の爪部材４１および第２の爪部材４３の両方が内輪２３の歯部４５に対して噛み合っている状態である。この状態においては、内輪２３は外輪２１に対して、両方向の回転がロックされた状態である。この状態は、後述するように、電動モータ３からの駆動力を出力軸７に伝達する時の状態であり、両方向回転がロックされているので駆動輪からの逆入力を電動モータ３へ伝達することも可能である。

【0035】

次に、本実施形態に係る駆動装置１の作動について説明する。なお、以下の作動の説明は、図１～３において、軸方向一方側を正面とし、駆動装置１を正面から見た状態での作動を説明する。
低速回転の場合、本実施形態においては、電動モータ３と連結された入力軸５は、周方向一方へ回転する。入力軸５が周方向一方への回転を始めると、切り替え機構６２によって二方向クラッチ１１は第２の状態または第３の状態に制御される。すなわち二方向クラッチ１１は、第２連結ギヤ１５と噛み合っている外輪２１が周方向他方へ回転するが、外輪２１に対して内輪２３は空転し、外輪２１の回転は内輪２３には伝達されない。一方、この時入力軸５の回転は第１連結ギヤ１３を介して低速回転として一方向クラッチ９の外輪１７に伝達される。

【0036】

一方向クラッチ９の外輪１７が周方向他方へ回転すると、スプラグ３１が起き上がり、内輪１９の外周面と外輪１７の内周面とに噛み合う。これにより一方向クラッチ９の内輪１９と外輪１７とは、一体となって周方向他方に回転する。こうして、一方向クラッチ９の外輪１７から入力された電動モータ３からの駆動力は、スプラグ３１を介して内輪１９に伝達され、内輪１９と一体回転する出力軸７に伝達される。すなわち電動モータ３からの駆動力は低速変速機構部２５を介して出力軸７に伝達される。出力軸７に伝達された電動モータ３からの駆動力は、第３連結ギヤ２９を介して後段の機構、例えば車両等の駆動輪３０に伝達され、車両は前進する。このとき車両の速度は低速域である。

【0037】

電動モータ３の回転速度が上昇して車両の速度が所定の高速域に入ると、切り替え機構６２によって二方向クラッチ１１は第１の状態に切り替わる。すなわち二方向クラッチ１１の内輪２３が空転状態から固定状態に切り替わる。したがって入力軸５の回転は第２連結ギヤ１５と外輪２１とを介して高速回転として二方向クラッチ１１の内輪２３に伝達される。なお、車両の速度の低速域と高速域とは、第１連結ギヤ１３と第２連結ギヤ１５とのギヤ比等によって適宜設定される。また、車両の速度が高速域に入った際に、二方向クラッチ１１を第４の状態に制御して内輪２３を固定状態としても良い。また、高速域においては、一方向クラッチ９の内輪１９と嵌合する出力軸７の回転速度は、一方向クラッチ９の外輪１７の回転速度よりも速い状態である。したがって一方向クラッチ９は、内輪１９すなわち出力軸７が外輪１７に対して空転している状態である。

【0038】

入力軸５の回転が二方向クラッチ１１の内輪２３に伝達され、車両が加速されている状態すなわち入力軸５の回転速度が上昇している状態においては、二方向クラッチ１１は上述した第１の状態に制御される。すなわち第１の爪部材４１が内輪２３の歯部４５に噛み合い、第２の爪部材４３が歯部４５に対して非噛み合いの状態である。この状態において、二方向クラッチ１１は、内輪２３と外輪２１とが一体となって周方向他方に回転する。こうして、二方向クラッチ１１の外輪２１から入力された電動モータ３からの駆動力は、第１の爪部材４１を介して内輪２３に伝達され、内輪２３と一体回転する出力軸７に伝達される。すなわち電動モータ３からの駆動力は高速変速機構部２７を介して出力軸７に伝達される。出力軸７に伝達された電動モータ３からの駆動力は、第３連結ギヤ２９を介して後段の機構に伝達され、さらに車両の駆動輪に伝達される。このとき車両の加速を中断すると二方向クラッチ１１が空転するので、車両は空走することが可能である。

【0039】

本実施形態の駆動装置１は、車両が高速で安定して走行している状態または下り坂を走行している状態において、電動モータ３からの駆動力を用いずに慣性によって走行することができる。この場合、二方向クラッチ１１は上述した第２の状態に制御される。すなわち第１の爪部材４１および第２の爪部材４３が、両方とも内輪２３の歯部４５に対して非噛み合いの状態である。このように電動モータ３と出力軸７とが切り離されることにより、出力軸７の回転による出力軸７からの駆動力が電動モータ３へ伝達されない状態になるとともに、高速走行時における電動モータ３の負荷が低減される。

【0040】

以上に説明したように、本実施形態の駆動装置１は、一方向クラッチ９および二方向クラッチ１１を用いることにより、２速変速の変速装置の構造を簡素化することができる。その結果、本実施形態の駆動装置１は大型化を抑制でき、配置スペースの増加を抑制するとともに、軽量化を図ることができる。

【0041】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る駆動装置１０１について説明する。
第２実施形態に係る駆動装置１０１は、第１実施形態に係る駆動装置１とは低速変速機構部１２５の構成が異なっている。他の構成は第１実施形態と同様である。第２実施形態は、第１実施形態の図１～３を援用し、第１実施形態と異なる構成を中心に説明する。

【0042】

図４は、第２実施形態に係る駆動装置１０１の構成を示すスケルトン図である。
図４に示すように、本実施形態に係る駆動装置１０１は、出力軸７に２つの二方向クラッチ１１、１１１が設けられている。すなわち本実施形態に係る駆動装置１０１は、第１実施形態における一方向クラッチ９に代えて二方向クラッチ１１１を備えている。二方向クラッチ１１１は、図３に示す構成と同様である。

【0043】

本実施形態の駆動装置１０１においては、低速変速機構部１２５の二方向クラッチ１１１は、第１実施形態と同様の切り替え機構１６２によって、第１の状態すなわち第１の爪部材１４１が内輪１２３の歯部１４５に噛み合い、第２の爪部材１４３が歯部１４５に対して非噛み合いの状態と、第２の状態すなわち第１の爪部材１４１と第２の爪部材１４３の両方が内輪１２３の歯部１４５に対して非噛み合いの状態と、第３の状態すなわち第１の爪部材１４１が内輪１２３の歯部１４５に対して非噛み合いの状態であり、第２の爪部材１４３が歯部１４５に噛み合っている状態と、第４の状態すなわち第１の爪部材１４１と第２の爪部材１４３の両方が歯部１４５に対して噛み合っている状態とを切り替えている。

【0044】

本実施形態の駆動装置１０１は、低速変速機構部１２５に二方向クラッチ１１１を用いることにより、電動モータ３の正転と逆転とに対応することが可能となっている。
なお、以下の駆動装置１０１の作動の説明は、援用する図１～３、および図４において、軸方向一方側を正面とし、駆動装置１０１を正面から見た状態での作動を説明する。

【0045】

本実施形態の駆動装置１０１は、例えば、二方向クラッチ１１１が上記第１の状態または第４の状態に制御された場合、入力軸５が周方向一方への回転を始めると、入力軸５の回転は第１連結ギヤ１３を介して低速回転として二方向クラッチ１１１の外輪１２１に伝達され、二方向クラッチ１１１は、内輪１２３と外輪１２１とが一体となって周方向他方に回転する。こうして、二方向クラッチ１１１の外輪１２１から入力された電動モータ３からの駆動力は、第１の爪部材１４１を介して内輪１２３に伝達され、内輪１２３と一体回転する出力軸７に伝達される。出力軸７に伝達された駆動力は、第３連結ギヤ２９を介して後段の例えば車両等の駆動輪３０へ伝達される。なお、この時二方向クラッチ１１は、切り替え機構６２によって第２の状態または第３の状態に制御される。すなわち二方向クラッチ１１は、外輪２１に対して内輪２３は空転している。

【0046】

電動モータ３の回転速度が上昇して車両の速度が高速域に入ると、二方向クラッチ１１１は、低速域において第４の状態に制御されていた場合は第１の状態または第２の状態に切り替わり、第１の状態に制御されていた場合はそのまま第１の状態が保持されるか、または第２の状態に切り替わる。また、高速域に入ると、二方向クラッチ１１は第１実施形態と同様に、切り替え機構６２によって第１の状態に切り替わる。なお、この時二方向クラッチ１１を第４の状態に制御しても良い。すなわち二方向クラッチ１１の内輪２３が空転状態から固定状態に切り替わる。こうして電動モータ３からの駆動力が出力軸７に伝達される。高速域における高速変速機構部２７の作動は、第１実施形態と同様である。なお、高速域においては、二方向クラッチ１１１の内輪１２３と嵌合する出力軸７の回転速度は、二方向クラッチ１１１の外輪１２１の回転速度よりも速い状態である。したがって二方向クラッチ１１１は内輪１２３すなわち出力軸７が外輪１２１に対して空転している状態である。

【0047】

一方、本実施形態の駆動装置１０１が逆転の場合は、電動モータ３が逆転する時、二方向クラッチ１１１は上記第３、または上記第４の状態に制御される。これにより、入力軸５が周方向他方への回転を始めると、入力軸５の回転は第１連結ギヤ１３を介して低速回転として二方向クラッチ１１１の外輪１２１に伝達され、二方向クラッチ１１１は、内輪１２３と外輪１２１とが一体となって周方向一方に回転する。こうして、二方向クラッチ１１１の外輪１２１から入力された電動モータ３からの駆動力は、第２の爪部材１４３を介して内輪１２３に伝達され、外輪１２１と一体回転する出力軸７に伝達される。出力軸７に伝達された電動モータ３からの駆動力は、第３連結ギヤ２９を介して、例えば車両等の駆動輪３０へ伝達される。なお、この時二方向クラッチ１１は、第１の状態または第２の状態に制御される。すなわち二方向クラッチ１１は、外輪２１に対して内輪２３は空転している。また、この場合、車両の速度が高速域に入ると、二方向クラッチ１１は、上記第３の状態または上記第４の状態に切り替わり、電動モータ３からの駆動力を出力軸７に伝達する。なお、二方向クラッチ１１１は、低速域において第４の状態に制御されていた場合は第３の状態または第２の状態に切り替わり、第３の状態に制御されていた場合はそのまま第３の状態が保持されるか、または第２の状態に切り替わる。また、高速域においては、二方向クラッチ１１１の内輪１２３と嵌合する出力軸７の回転速度は、二方向クラッチ１１１の外輪１２１の回転速度よりも速い状態である。したがって二方向クラッチ１１１は内輪１２３すなわち出力軸７が外輪１２１に対して空転している状態である。

【0048】

このように、本実施形態の駆動装置１０１は、低速変速機構部１２５に二方向クラッチ１１１を用いることにより、駆動装置１０１自体の正転と逆転とに対応することが可能となっている。その結果、車両の前進用と後進用の駆動源および駆動装置をそれぞれ設ける必要がなく、更なる配置スペースの増加の抑制および軽量化を図ることができる。

【0049】

以上説明したように、本発明の第１および第２実施形態によれば、駆動源の駆動力を伝達するための駆動装置において、配置スペースの増加を抑制し、軽量化を図ることができる駆動装置を提供することができる。

【0050】

なお、本発明の駆動装置は、上記第１および第２実施形態に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。例えば駆動源は電動モータ３に代えてエンジンとしても良いし、電動モータ３とエンジンとを両方用いる駆動源としても良い。また、一方向クラッチ９は、ローラ型、ラチェット型、或いはカム型のものを用いても良い。

【符号の説明】

【0051】

１、１０１ 駆動装置
３ 電動モータ
５ 入力軸
７ 出力軸
９ 一方向クラッチ
１１、１１１ 二方向クラッチ
１３ 第１連結ギヤ
１５ 第２連結ギヤ
１７ 外輪
１９ 内輪
２１、１２１ 外輪
２３、１２３ 内輪
２５、１２５ 低速変速機構部
２７ 高速変速機構部
２９ 第３連結ギヤ
３１ スプラグ
４１、１４１ 第１爪部材
４３、１４３ 第２爪部材
４５、１４５ 歯部
４９、５７ 逃げ部
５３、５９ 爪部
５５、６１ スプリング

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】