電気自動車用駆動装置
【課題】遊星歯車式変速機１１を組み込んだ電気自動車用駆動装置を小型且つ簡易にし、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の向上を図れる構造を実現する。
【解決手段】前記遊星歯車式変速機１１は、シングルピニオン式である第一遊星歯車機構１２と、ダブルピニオン式である第二遊星歯車機構１３とから構成され、電動モータ１ａの動力を所望の変速比で変速してから従動側回転軸５ａに伝達する。第一制動装置１４はリング歯車２２を、第二制動装置１５は第二太陽歯車１９を、固定の部分に対する回転を許容する状態と阻止する状態とにそれぞれ切り換える。
【解決手段】前記遊星歯車式変速機１１は、シングルピニオン式である第一遊星歯車機構１２と、ダブルピニオン式である第二遊星歯車機構１３とから構成され、電動モータ１ａの動力を所望の変速比で変速してから従動側回転軸５ａに伝達する。第一制動装置１４はリング歯車２２を、第二制動装置１５は第二太陽歯車１９を、固定の部分に対する回転を許容する状態と阻止する状態とにそれぞれ切り換える。
【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）してから駆動輪に伝達する、電気自動車用駆動装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年に於ける化石燃料の消費量低減の流れを受けて、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１９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１９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１９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１９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２０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、この駆動側回転軸４と平行に設けられた従動側回転軸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、前記従動側回転軸５の側の回転速度が前記駆動側回転軸４の回転速度よりも、所定の減速比により定まる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対の駆動輪に繋がる出力軸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。即ち、この歯車伝達機構６ａ（６ｂ）は、前記駆動側回転軸４の軸方向中間部に設けた歯車１０ａ（１０ｂ）と、前記従動側回転軸５の軸方向中間部に設けた歯車１０ｃ（１０ｄ）とを噛合させて動力を伝達する。従って、これら両歯車１０ａ、１０ｃ（１０ｂ、１０ｄ）は、前記電動モータ１の出力する総ての動力を伝達できる様に、十分な強度及び耐久性が必要とされる。この結果、前記両歯車伝達機構６ａ、６ｂを組み込んだ電気自動車用駆動装置が大型化したり、重量が嵩んでしまう可能性がある。
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。この一方のクラッチ機構７ａは、前記駆動側回転軸４の軸方向中間部に設けられており、この駆動側回転軸４が回転している状態のまま、前記両歯車伝達機構６ａ、６ｂのうちの一方の歯車伝達機構６ａを構成する歯車１０ａの断接状態（前記駆動側回転軸４とこの歯車１０ａとが同期して回転する状態と、この歯車１０ａがこの駆動側回転軸４に対して空転する状態と）を切り換える。この為に、上述した従来構造に於いては、前記一方のクラッチ機構７ａとして、電磁クラッチを使用しており、前記電気自動車用駆動装置の構造が複雑になる可能性がある。又、トルクの伝達容量を確保する事も難しい。
【０００６】
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、単位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、前記両回転軸同士の間での動力の伝達は、１対の歯車の係合により行われる。又、前記両クラッチは、これら両回転軸が回転した状態のまま、これら両回転軸の軸方向中間部に設けられた歯車が、これら両回転軸に対し同期して回転する状態と、同じく空転する状態とをそれぞれ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構造の簡易化を図る為には改良の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【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】
【０００８】
本発明は、上述の様な事情に鑑み、小型且つ簡易に構成でき、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】
【０００９】
本発明の電気自動車用駆動装置は、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。
このうちの電動モータは、前記遊星歯車式変速の駆動側回転軸を回転駆動する。
又、この遊星歯車式変速機は、この駆動側回転軸と、従動側回転軸と、第一、第二両遊星歯車機構と、リング歯車と、第一、第二両制動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、第一太陽歯車と、複数個（例えば３〜４個）の第一遊星歯車と、キャリアとから構成され、このキャリアに回転可能に支持されたこれら各第一遊星歯車を、前記第一太陽歯車に噛合させるシングルピニオン式である。そして、この第一太陽歯車は、前記駆動側回転軸により回転駆動する状態で設けられている。
又、前記第二遊星歯車機構は、第二太陽歯車と、前記各第一遊星歯車と同軸に設けられてこれら各第一遊星歯車と同期して回転する複数個の第二遊星歯車と、これら各第二遊星歯車と同数の第三遊星歯車と、前記キャリアとから構成され、このキャリアに回転可能に支持されて対となる前記各第二、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各第三遊星歯車を前記第二太陽歯車に噛合させるダブルピニオン式である。そして、前記キャリア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、前記リング歯車は、前記各第一遊星歯車若しくは前記各第二、第三遊星歯車のうちの外径寄りの各第二遊星歯車に噛合している。
又、前記両制動装置のうちの第一制動装置は前記リング歯車を、同じく第二制動装置は前記第二太陽歯車を、変速機を収納したケース等の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、それぞれ切り換えるものである。そして、減速比の大きい低速モード状態では、前記第一制動装置により、前記リング歯車が前記固定の部分に対して回転するのを阻止し、前記第二制動装置を解放して、前記第二太陽歯車がこの固定の部分に対して回転するのを許容する。一方、減速比の小さい高速モード状態では、前記第一制動装置を解放して、前記リング歯車が前記固定の部分に対して回転するのを許容し、前記第二制動装置により、前記第二太陽歯車がこの固定の部分に対して回転するのを阻止する。
【００１０】
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２に記載した発明の様に、前記第一、第二両制動装置の作動状態を切り換える為のアクチュエータを、サーボモータの回転駆動力を軸方向の推力に変換し、この軸方向の推力に基づいて前記固定の部分（この固定の部分に対し、回転を阻止した状態で組み付けた部材を含む。以下同じ。）と相手部材（前記リング歯車若しくは前記第二太陽歯車又はこれらと同期して回転する部分）の摩擦係合部とを互いに近付く方向に軸方向に相対変位させ、前記相手部材をこの固定の部分に押し付けて、これら固定の部分と前記相手部材とを摩擦係合させる。そして、この相手部材のこの固定の部分に対する回転を阻止する。
この様な請求項２に記載した発明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、前記第一、第二両制動装置の作動状態を、単一のアクチュエータにより切り換えるものとする。そして、前記サーボモータを所定方向に回転した場合に、前記リング歯車又はこのリング歯車と同期して回転する部分に設けた第一摩擦係合部と、前記固定の部分とを互いに近付く方向に軸方向に相対変位させ、この第一摩擦係合部をこの固定の部分に向け押し付けて摩擦係合させる事により、前記リング歯車がこの固定の部分に対し回転するのを阻止する。又、前記第二太陽歯車又はこの第二太陽歯車と同期して回転する部分に設けた第二摩擦係合部と、前記固定の部分とを互いに離隔する方向に相対変位させ、この第二摩擦係合部をこの固定の部分に向けて押し付ける力を解除する事により、前記第二太陽歯車がこの固定の部分に対し回転するのを許容する。一方、前記サーボモータを前記所定方向と反対方向に回転した場合に、前記第一摩擦係合部と前記固定の部分とを互いに離隔する方向に軸方向に相対変位させ、この第一摩擦係合部をこの固定の部分に向けて押し付ける力を解除する事により、前記リング歯車がこの固定の部分に対し回転するのを許容する。又、前記第二摩擦係合部とこの固定の部分とを互いに近付く方向に軸方向に相対変位させ、この第二摩擦係合部をこの固定の部分に向け押し付けて摩擦係合させる事により、前記第二太陽歯車がこの固定の部分に対し回転するのを阻止する。
【００１１】
上述の様な請求項３に記載した発明を実施する場合、例えば請求項４に記載した発明の様に、前記アクチュエータを、ピストンと、ウォームホイールとを備えるものとする。このうちのピストンは、軸方向中間部の外周面を雄ねじ部としたもので、前記遊星歯車式変速機を納めるケーシング内に、回転を阻止された状態で軸方向の変位を可能に設ける。又、前記ウォームホイールは、前記サーボモータの出力軸に支持固定されたウォームギヤと噛合するもので、全体を円筒状とする。又、前記ウォームホイールの内周面に、前記雄ねじ部と螺合する雌ねじ部を設ける。又、前記第一、第二両制動装置を、前記ピストンに関して互いに軸方向反対側に配置する。そして、前記サーボモータを所定方向に回転した場合に、前記ピストンを、このピストンの軸方向片端部により前記第一摩擦係合部を前記固定の部分に向けて押し付ける方向に変位させる。一方、前記サーボモータを前記所定方向と反対方向に回転した場合に、前記ピストンを、このピストンの軸方向他端部により前記第二摩擦係合部を前記固定の部分に向けて押し付ける方向に変位させる。
【００１２】
或いは、請求項５に記載した発明の様に、前記アクチュエータを、第一、第二両ピストンと、ウォームホイールとを備えるものとする。このうちの第一、第二両ピストンは、それぞれの軸方向基端部の外周面を、互いにねじ切り方向を互いに反対方向とした第一、第二両雄ねじ部とし、前記遊星歯車式変速機を納めるケーシング内に、回転を阻止した状態で軸方向の変位を可能に、それぞれ設ける。又、前記ウォームホイールは、前記サーボモータの出力軸に支持固定されたウォームギヤと噛合するもので、内周面を軸方向片半部の大径部と軸方向他半部の小径部とを段部により連続させた段付円筒面とする。そして、前記ウォームホイールの内周面のうちの大径部に前記第一雄ねじ部と螺合する第一雌ねじ部を、同じく小径部に前記第二雄ねじ部と螺合する第二雌ねじ部を、それぞれ設ける。又、前記第一、第二両制動装置を、前記ピストンに対し互いに軸方向に関して同じ側に配置する。そして、前記サーボモータを所定方向に回転させた場合に、前記第一ピストンを、この第一ピストンの軸方向先端部により前記第一摩擦係合部を前記固定の部分に向けて押し付ける方向に変位させ、前記第二ピストンを、この第二ピストンの先端部により前記第二摩擦係合部を前記固定の部分に向けて押し付ける力を解除する方向に変位させる。一方、前記サーボモータを前記所定方向と反対方向に回転させた場合に、前記第一ピストンを、この第一ピストンの軸方向先端部により前記第一摩擦係合部を前記固定の部分に向けて押し付ける力を解除する方向に変位させ、前記第二ピストンを、この第二ピストンの先端部により前記第二摩擦係合部を前記固定の部分に向けて押し付ける方向に変位させる。
【００１３】
上述の様な本発明を実施する場合に好ましくは、請求項６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電動モータの出力トルクで除した値である、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。
【発明の効果】
【００１４】
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簡易に構成する事ができる。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られる。即ち、例えば前記両遊星歯車機構を構成する各遊星歯車の数（第一〜第三各遊星歯車のそれぞれの個数）を３〜４個とすると、１個の遊星歯車に加わる動力は総ての動力の３割程度である。従って、前記各遊星歯車１個当たりが、前記遊星歯車式変速機の伝達する最大総動力の３割程度を伝達できる様に設計すれば良い。又、第一、第二両太陽歯車及びリング歯車は、それぞれ複数箇所で前記各遊星歯車と噛合する事で動力を伝達する。この為、これら各歯車の各歯に必要とされる強度及び剛性を、前述した従来構造の様に、互いに１箇所でのみ噛合している１対の歯車の噛み合いにより動力を伝達する場合と比較して低く抑えられる。この結果、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、変速機構の小型・軽量化を図れる。
又、減速比の切り換えを１対の制動装置により、第二太陽歯車とリング歯車とを、固定の部分に対し回転が阻止される状態と、同じく許容される状態とに、それぞれ切り換える事により行う。即ち、減速比を切り換える為に、回転体同士（例えば、回転軸と、この回転軸の軸方向中間部に設けられた歯車）の断接（係合）状態を切り換える必要がないので、前記両制動装置を構成するアクチュエータを、前述した従来構造のクラッチ装置と比較して簡易な構造とする事ができる。この結果、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、小型且つ簡易に構成する事ができる。又、各部のトルク伝達容量も確保し易い。
【００１５】
又、請求項６に記載した発明の様に、低速モード状態に於ける減速比を高速モード状態に於ける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、十分効果的に改善できる。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、前述した図１９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１９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】
【００１６】
【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、低速モードでトルク伝達を行う状態を示す略断面図（Ａ）と、高速モードでトルク伝達を行う状態を示す同様の図（Ｂ）。
【図３】本発明の実施の形態の第２例を、遊星歯車式変速機を取り出して示す略断面図。
【図４】同第３例を示す略断面図。
【図５】同じく、図２と同様の図。
【図６】本発明の実施の形態の第４例を示す略断面図。
【図７】同じく、図２と同様の図。
【図８】同じく、電気自動車用駆動装置の断面図。
【図９】図８のＸ部拡大図。
【図１０】図８の右方から見た状態を示す端面図。
【図１１】要部を取り出して示す斜視図。
【図１２】アクチュエータの動作を説明する為の模式図。
【図１３】本発明の実施の形態の第５例を示す略断面図。
【図１４】同じく、図２と同様の図。
【図１５】同じく、図１２と同様の図。
【図１６】参考例の第１例を示す略断面図。
【図１７】同第２例を示す略断面図。
【図１８】同第３例を示す略断面図。
【図１９】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２０】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。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［実施の形態の第１例］
図１〜２は、請求項１、６に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例の電気自動車用駆動装置は、電動モータ１ａと、遊星歯車式変速機１１と、回転伝達装置３ａとを備える。このうちの電動モータ１ａは、その出力軸により、この出力軸と同心に設けられた、前記遊星歯車式変速機１１の駆動側回転軸４ａを回転駆動する。
【００１８】
又、この遊星歯車式変速機１１は、前記電動モータ１ａと前記回転伝達装置３ａとの間に設置され、この電動モータ１ａの動力を所定の変速比で変速してから、中空円管状の従動側回転軸５ａ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１１は、前記電動モータ１ａの出力軸と同心に配置された、前記駆動側回転軸４ａ及び前記従動側回転軸５ａと、第一、第二両遊星歯車機構１２、１３と、リング歯車２２と、第一、第二両制動装置１４、１５とから構成される。このうちの第一遊星歯車機構１２は、第一太陽歯車１６と、複数個（例えば３〜４個）の第一遊星歯車１７、１７と、キャリア１８とにより構成している。前記各第一遊星歯車機構１２は、このキャリア１８に回転可能に支持された前記各第一遊星歯車１７、１７を、前記第一太陽歯車１６に噛合させる、シングルピニオン式としている。この第一太陽歯車１６は、前記駆動側回転軸４ａの端部（図１の左端部）に設けられ、この駆動側回転軸４ａにより回転駆動される。
【００１９】
又、前記第二遊星歯車機構１３は、第二太陽歯車１９と、前記各第一遊星歯車１７、１７と同軸に設けられ、これら各第一遊星歯車１７、１７と同期して回転する各第二遊星歯車２０、２０と、これら各第二遊星歯車２０、２０と同数の第三遊星歯車２１、２１と、前記キャリア１８とにより構成している。前記第二遊星歯車機構１３は、このキャリア１８に回転可能に支持されて対となる第二、第三各遊星歯車２０、２１を互いに噛合させると共に、このうちの内径寄りの各第三遊星歯車２１、２１を前記第二太陽歯車１９に、それぞれ噛合させる、ダブルピニオン式としている。本例の場合、前記第一、第二各遊星歯車１７、２０のピッチ円直径及び歯数を同じとし、これら第一、第二各遊星歯車１７、２０を軸方向に連続して（一体に）設ける事で、所謂ロングピニオンギヤとしている。又、前記キャリア１８は、前記従動側回転軸５ａに動力を伝達する様に支持されている。
又、前記リング歯車２２は、前記第二、第三各遊星歯車２０、２１のうちの、外径寄りの各第二遊星歯車２０、２０に噛合している。
【００２０】
又、前記第一制動装置１４は、前記リング歯車２２と、変速機を収納したケース等の、固定の部分との間に設けられている。この様な第一制動装置１４は、アクチュエータを制御して係合（断接）状態を切り換える事により、前記リング歯車２２が固定の部分に対し回転が阻止される状態と、同じく許容される（空転する）状態とを切り換える。同様に、前記第二制御装置１５は、前記第二太陽歯車１９と前記固定の部分との間に設けられ、アクチュエータを制御して断接状態を切り換える事により、前記第二太陽歯車１９が固定の部分に対し回転が阻止される状態と、同じく許容される（空転する）状態とを切り換える。尚、前記第一、第二両制動装置１４、１５のアクチュエータの構造は特に問わない。即ち、機械式のものを使用する事もできるし、油圧式や電磁式のものを使用しても良い。
【００２１】
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１１の従動側回転軸５ａ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。
【００２２】
上述の様に構成する本例の電気自動車用駆動装置のうちの前記遊星歯車式変速機１１は、前記第一、第二両制動装置１４、１５の断接状態を切り換える事で、前記駆動側回転軸４ａと前記従動側回転軸５ａとの間の減速比が大きい低速モード状態と、同じく減速比の小さい高速モード状態との何れか一方の状態で運転する。即ち、前記第一制動装置１４を接続して前記リング歯車２２の回転を阻止し、前記第二制動装置１５を切断して前記第二太陽歯車１９の回転を許容する（この第二太陽歯車１９を空転させる）事で、前記低速モード状態を実現する。一方、前記第一制動装置１４を切断して前記リング歯車２２の回転を許容し（このリング歯車２２を空転させ）、前記第二制動装置１５を接続して前記第二太陽歯車１９の回転を阻止する事で、前記高速モード状態を実現する。以下、それぞれの場合に就いて説明する。
【００２３】
［第一制動装置１４を接続し、第二制動装置１５を切断する低速モード］
この低速モードでは、前記第一、第二両制動装置１４、１５のアクチュエータをそれぞれ制御する事で、図２の（Ａ）に太線で示す様に、前記リング歯車２２の回転を阻止し、前記第二太陽歯車１９の回転を許容する。
この様な低速モード状態に於いて、前記電動モータ１ａの動力は、次の(A)に示す経路を通って、前記従動側回転軸５ａに伝達される。
(A) 電動モータ１ａ→駆動側回転軸４ａ→第一太陽歯車１６→各第一遊星歯車１７、１７の自転運動→各第二遊星歯車２０、２０の自転運動→リング歯車２２との噛合に基づく各第二遊星歯車２０、２０の公転運動→キャリア１８→従動側回転軸５ａ
【００２４】
この様に、低速モード状態では、前記第一太陽歯車１６を介して前記各第一遊星歯車１７、１７に伝達された電動モータ１ａの動力が、前記リング歯車２２との噛合に基づいて自転しつつ公転する、前記各第二遊星歯車２０、２０を介して、前記キャリア１８に伝達される。この様に、低速モード状態では、ピッチ円直径が大きく、歯数の多いリング歯車２２との噛合に基づいて自転しつつ公転する、前記各第二遊星歯車２０、２０を介して動力を伝達する事で、前記遊星歯車式変速機１１の減速比を大きくする事ができる。
【００２５】
この様な、低速モード状態での減速比ｉＬは、前記第一太陽歯車１６の歯数をＺ１６、前記リング歯車２２の歯数をＺ２２とした場合、次の（１）式で表わされる。
【数１】
【００２６】
［第一制動装置１４を切断し、第二制動装置１５を接続する高速モード］
この高速モードでは、前記第一、第二両制動装置１４、１５のアクチュエータをそれぞれ制御する事で、図２の（Ｂ）に太線で示す様に、前記リング歯車２２の回転を許容し、前記第二太陽歯車１９の回転を阻止する。
この様な高速モード状態に於いて、前記電動モータ１ａの動力は、次の(B)に示す経路を通って、前記従動側回転軸５ａに伝達される。
(B) 電動モータ１ａ→駆動側回転軸４ａ→第一太陽歯車１６→各第一遊星歯車１７、１７の自転運動→各第二遊星歯車２０、２０の自転運動→各第三遊星歯車２１、２１の自転運動→第二太陽歯車１９との噛合に基づく各第三遊星歯車２１、２１の公転運動→キャリア１８→従動側回転軸５ａ
【００２７】
この様に、高速モード状態では、前記第一太陽歯車１６を介して前記各第一遊星歯車１７、１７に伝達された電動モータ１ａの動力が、前記第二太陽歯車１９との噛合に基づいて自転しつつ公転する、前記各第三遊星歯車２１、２１を介してキャリア１８に伝達される。この様に、高速モード状態では、ピッチ円直径が小さく、歯数の少ない第二太陽歯車１９との噛合に基づいて自転しつつ公転する、前記各第三遊星歯車２１、２１を介して動力を伝達する事で、前記遊星歯車式変速機１１の減速比が小さくなる。
【００２８】
この様な、高速モード状態での減速比ｉＨは、前記第二太陽歯車１９の歯数をＺ１９とした場合、次の（２）式で表わされる。
【数２】
【００２９】
ここで、本例の場合、前記低速モード状態と前記高速モード状態との間の段間比Ｉ（この低速モード状態に於ける減速比／この高速モード状態に於ける減速比）を、２若しくは２の近傍としている。低速モード状態に於ける減速比と、高速モード状態に於ける減速比とは、それぞれ前記（１）、（２）式で表わされるので、前記段間比Ｉは次の（３）式で表わされる。
【数３】
そこで、前記各歯車１６、１９、２２の歯数Ｚ１６、Ｚ１９、Ｚ２２を適切な値に規制する事で、前記段間比Ｉを２若しくは２の近傍としている。
【００３０】
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簡易に構成できるので、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１１を用いており、動力を複数の遊星歯車１７、２０、２１に分散して伝達する為、これら各遊星歯車１７、２０、２１の１個当たりが伝達するトルクを低く抑えられる。又、前記第一太陽歯車１６は前記各第一遊星歯車１７、１７と、前記リング歯車２２は前記各第二遊星歯車２０、２０と、前記第二太陽歯車１９は前記各第三遊星歯車２１、２１と、それぞれ複数箇所で噛合する事で動力を伝達する。従って、前記各歯車１６、１９、２２の歯に必要とされる強度や剛性は、前述した従来構造の様に、１対の歯車１０ａ、１０ｃ（１０ｂ、１０ｄ）の１箇所ずつ噛合により動力を伝達する場合と比較して低く抑えられる。この結果、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・軽量化する事が可能となる。
【００３１】
又、前記遊星歯車式変速機１１は、減速比の異なる低速モードと高速モードとを、前記第一、第二両制動装置１４、１５を制御する（選択的に作動させる）事で、前記リング歯車２２及び前記第二太陽歯車１９の回転の可否を、それぞれ切り換える事により選択する。本例の場合、前記第一、第二両制動装置１４、１５は、前記両歯車１９、２２を、常に静止している（回転する事がない）部分に対する回転の可否を切り換えるものであり、前述した従来構造の様に、回転体同士（回転軸と歯車）の相対回転の可否を切り換える必要がない。この為、前記第一、第二両制動装置１４、１５の断接状態を切り換える為のアクチュエータとして油圧式の様に、小型でしかも大きな力を発生させられるものを使用できて、トルクの伝達容量を確保しつつ、前記遊星歯車式変速機１１を組み込んだ電気自動車用駆動装置の構造の簡易化を図れる。
【００３２】
又、前記各歯車１６、１９、２２の歯数Ｚ１６、Ｚ１９、Ｚ２２を適切な値に規制する事で、前記低速モードと前記高速モードとの間の段間比を２若しくは２の近傍にできる。この結果、前記電動モータ１ａ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。
【００３３】
［本発明の実施の形態の第２例］
図３も、請求項１、６に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の電気自動車用駆動装置を構成する遊星歯車式変速機１１ａは、リング歯車２２ａを、シングルピニオン式である第一遊星歯車機構１２ａの第一遊星歯車１７、１７に噛合させている。
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、重複する説明は省略する。
【００３４】
［実施の形態の第３例］
図４〜５は、請求項１、２、６に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合、第一、第二両制動装置１４ａ、１５ａの断接状態を切り換える為のアクチュエータ３７ａ、３７ｂを、それぞれ、サーボモータの回転駆動力を軸方向の推力に変換する電動式のものとしている。即ち、前記両アクチュエータ３７ａ、３７ｂは、図示しないサーボモータと、ピストン３８と、ウォームホイール３９とをそれぞれ備える。このうちのピストン３８は、軸方向中間部の外周面を雄ねじ部４０としたもので、遊星歯車式変速機１１ａを収納したケーシング内に、回転を阻止した状態で、軸方向の変位のみを可能に支持している。又、前記ウォームホイール３９は、前記サーボモータの出力軸に支持固定されたウォームギヤ（図示省略）と噛合するもので、全体を円環状としており、前記ケーシング内に、軸方向の変位を阻止した状態で、回転のみ可能に支持している。又、前記ウォームホイール３９の内周面に、前記雄ねじ部４０と螺合する雌ねじ部４１を設けている。尚、本例の場合、前記両アクチュエータ３７ａ、３７ｂを前記遊星歯車式変速機１１ａの軸方向中間部に設ける為、前記ピストン３８を円筒状とし、内径側に、この遊星歯車式変速機１１ａを構成する各部材を配置している。但し、前記両アクチュエータ３７ａ、３７ｂの両方或いは何れか一方を、前記遊星歯車式変速機１１ａと軸方向に隣接する部分に設ける場合には、当該アクチュエータのピストンを円柱状とする事もできる。
【００３５】
上述の様に構成するアクチュエータ３７ａ（３７ｂ）の作動時には、前記サーボモータの出力軸を所定方向に回転し、前記ウォームホイール３９を回転駆動する。そして、前記雄ねじ部４０と前記雌ねじ部４１との螺合に基づいて、前記ピストン３８の先端部により、リング歯車２２ａと同期した回転を可能に支持された第一回転部材４２に設けられた、湿式多板クラッチを構成する回転側摩擦プレートである第一摩擦係合部４３（又は、第二太陽歯車１９と同期した回転を可能に支持された第二回転部材４４に設けられた、湿式多板クラッチを構成する回転側摩擦プレートである第二摩擦係合部４５）を、前記遊星歯車式変速機１１ａを収納したケーシング内に設けられて回転しない部分である、湿式多板クラッチを構成する非回転側摩擦プレートを設けた固定の部分４６に向け（図４〜５の左方に）押し付ける。そして、前記第一摩擦係合部４３（又は、前記第二摩擦係合部４５）と、前記固定の部分４６とを摩擦係合させて、前記リング歯車２２ａ（又は、前記第二太陽歯車１９）の回転を阻止する。これに対し、このリング歯車２２ａ（又はこの第二太陽歯車１９）の回転を許容する場合には、前記サーボモータの出力軸を前記所定方向とは逆方向に回転し、前記ピストン３８を、このピストン３８の先端部が前記第一摩擦係合部４３（又は、前記第二摩擦係合部４５）を、前記固定の部分４６に向け押し付けている力を解除する方向（図４〜５の右方）に変位させる。この結果、前記リング歯車２２ａ（又は、前記第二太陽歯車１９）の回転が許容される。
【００３６】
本例の電気自動車用駆動装置の場合、駆動側回転軸４ａと従動側回転軸５ａとの間の減速比の大きい低速モード状態で運転する場合には、図示しない制御装置により、図５の（Ａ）に示す様に、前記両アクチュエータ３７ａ、３７ｂのうち一方のアクチュエータ３７ａのサーボモータを前記所定方向に回転して、前記リング歯車２２ａの前記固定の部分４６に対する回転を阻止し、同じく他方のアクチュエータ３７ｂのサーボモータを前記所定方向と反対方向に回転して、前記第二太陽歯車１９の回転を許容する。これに対し、減速比の小さい高速モードで運転する場合には、前記制御装置により、同図の（Ｂ）に示す様に、前記一方のアクチュエータ３７ａのサーボモータを前記所定方向と反対方向に回転して、前記リング歯車２２ａの回転を許容し、前記他方のアクチュエータ３７ｂのサーボモータを前記所定方向に回転して、前記第二太陽歯車１９の回転を阻止する。
【００３７】
又、本例の場合、前記サーボモータの出力軸の回転を、この出力軸に支持固定されたウォームギヤと前記ウォームホイール３９との噛合、及び、前記ピストン３８の雄ねじ部４０とこのウォームホイール３９の雌ねじ部４１との螺合に基づいて、このピストン３８の軸方向の推力に変換する。そして、この軸方向の推力に基づきこのピストン３８の先端面により前記第一摩擦係合部４３（又は、前記第二摩擦係合部４５）を、前記固定の部分４６に向け押し付けて、これら第一摩擦係合部４３（又は、第二摩擦係合部４５）と固定の部分４６とを摩擦係合させる。この状態で、前記ウォームギヤと前記ウォームホイール３９との噛合、及び、前記雄ねじ部４０と前記雌ねじ部４１との螺合により、前記第一摩擦係合部４３（又は、前記第二摩擦係合部４５）が、前記固定の部分４６に向け押し付けている力を解除する方向に変位するのを抑えられる。この為、前記第一摩擦係合部４３（又は、前記第二摩擦係合部４５）と前記固定の部分４６とを摩擦係合した状態で、前記サーボモータに通電し続ける必要がなく、無駄な電力消費を防止できる。
【００３８】
尚、前記ウォームホイール３９の回転を前記ピストン３８の軸方向の推力に変換する為の構造として、前記雄ねじ部４０と前記雌ねじ部４１との螺合の代わりに、ボールねじ機構を採用する事もできる。即ち、ウォームホイールの内周面に断面形状が部分円弧形で螺旋状に形成した外径側ボールねじ溝と、ピストンの外周面に断面形状が部分円弧形で螺旋状に形成した内径側ボールねじ溝との間に複数個のボールを転動自在に設ける。ウォームギヤとウォームホイールとの噛合だけで摩擦係合部が、固定の部分に向け押し付けている力を解除する方向に変位するのを抑えられるのであれば、上述の様なボールねじ機構を採用する事により、前記雄ねじ部４０と前記雌ねじ部４１との螺合による場合と比較して、サーボモータの出力を小さく抑えられ、このサーボモータの消費電力の低減や小型化を図れる。
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２例と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
【００３９】
［実施の形態の第４例］
図６〜１２は、請求項１〜４、６に対応する、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の場合、第一、第二両制動装置１４ｂ、１５ｂの断接状態を、単一のアクチュエータ３７ｃにより切り換える様に構成している。この為に、本例のアクチュエータ３７ｃは、ピストン３８ａの軸方向中間部の外周面に雄ねじ部４０ａを設けている。そして、この雄ねじ部４０ａを、ウォームホイール３９の内周面に設けた雌ねじ部４１と螺合している。又、前記第一、第二両制動装置１４ｂ、１５ｂを、前記アクチュエータ３７ｃに関して互いに軸方向反対側に配置している（これら第一、第二両制動装置１４ｂ、１５ｂを構成する第一、第二両摩擦係合部４３、４５が、前記ピストン３８ａの軸方向両端面にそれぞれ対向する様にしている）。
【００４０】
本例の電気自動車用駆動装置は、減速比の大きい低速モード状態で運転する場合には、図１２の（Ａ）に示す様に、サーボモータ４７の出力軸を所定方向｛同図の（Ａ）の時計方向｝に回転し、この出力軸に支持固定したウォームギヤ４８との噛合に伴い前記ウォームホイール３９を回転駆動する。すると、前記ピストン３８ａが、前記雄ねじ部４０ａと雌ねじ部４１との螺合に基づいて変位し、このピストン３８ａの軸方向片端部｛図１２の（Ａ）の右端部｝が前記第一摩擦係合部４３を固定の部分４６に向けて押し付け、同じく軸方向他端部｛同図の（Ａ）の左端部｝が前記第二摩擦係合部４５を前記固定の部分４６に向けて押し付ける力を解除する方向｛同図の（Ａ）の右方｝に変位する。この結果、前記第一摩擦係合部４３と前記固定の部分４６とが摩擦係合してリング歯車２２ａの回転が阻止されると共に、第二太陽歯車１９の回転が許容される。
【００４１】
これに対し、減速比の小さい高速モード状態で運転する場合には、図１２の（Ｂ）に示す様に、前記サーボモータ４７の出力軸を前記所定方向とは反対方向｛同図の（Ｂ）の反時計方向｝に回転し、前記ウォームホイール３９を回転駆動する。すると、前記ピストン３８ａが、前記螺合に基づいて変位し、このピストン３８ａの軸方向片端部が前記第一摩擦係合部４３を固定の部分４６に向けて押し付ける力を解除し、同じく軸方向他端部が前記第二摩擦係合部４５を前記固定の部分４６に向けて押し付ける。この結果、これら第二摩擦係合部４５と固定の部分４６とが摩擦係合して前記第二太陽歯車１９の回転が阻止されると共に、前記リング歯車２２ａの回転が許容される。
【００４２】
上述の様な本例の電気自動車用駆動装置によれば、前記第一、第二両制動装置１４ｂ、１５ｂの断接状態を、単一のアクチュエータ３７ｃにより切り換える事ができる。この為、電気自動車用駆動装置を、前述した実施の形態の第３例の場合と比較して、更に小型且つ簡易に構成でき、電気自動車の利便性をより向上させる事ができる。
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２〜３例と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
【００４３】
［実施の形態の第５例］
図１３〜１５は、請求項１〜３、５、６に対応する、本発明の実施の形態の第５例を示している。本例の場合も、上述した実施の形態の第４例の場合と同様に、第一、第二両制動装置１４ｃ、１５ｃを単一のアクチュエータ３７ｄにより切り換える様に構成している。本例のアクチュエータ３７ｄは、図示しないサーボモータと、第一、第二両ピストン４９、５０と、ウォームホイール３９ａとを備える。このうちの第一、第二両ピストン４９、５０は、それぞれの軸方向基端部（図１３〜１５の左端部）の外周面を、互いにねじ切り方向を反対方向とした第一、第二両雄ねじ部５１、５２としている。又、前記ウォームホイール３９ａは、内周面を軸方向片半部（図１３〜１５の右半部）の大径部５３と、軸方向他半部（図１３〜１５の左半部）の小径部５４とを段部５５により連続させた段付円筒面としている。そして、前記ウォームホイール３９ａの内周面のうち前記大径部５３に前記第一雄ねじ部５１と螺合する第一雌ねじ部５６を、同じく小径部５４に前記第二雄ねじ部５２と螺合する第二雌ねじ部５７を、それぞれ設けている。
【００４４】
又、前記第一、第二両制動装置１４ｃ、１５ｃを、前記アクチュエータ３７ｄに対し軸方向に関して互いに同じ側に配置し、これら第一、第二両制動装置１４ｃ、１５ｃを構成する第一、第二両摩擦係合部４３、４５が、前記第一、第二両ピストン４９、５０の先端面にそれぞれ対向する様に構成している。この為に、このうちの第一ピストン４９を円筒状とし、内径側に前記第二ピストン５０の軸方向中間部乃至先端部を挿通した状態で、前記第一雄ねじ部５１を前記第一雌ねじ部５６に螺合し支持している。
【００４５】
本例の電気自動車用駆動装置は、減速比の大きい低速モード状態で運転する場合には、図１５の（Ａ）に示す様に、前記サーボモータの出力軸を所定方向｛同図の（Ａ）の時計方向｝に回転し、前記ウォームホイール３９ａを回転駆動する。すると、前記雄ねじ部５１と前記第一雌ねじ部５６との螺合に基づいて、前記第一ピストン４９が変位し、この第一ピストン４９の先端部｛図１５の（Ａ）の右端部｝が前記第一摩擦係合部４３を、固定の部分４６に向けて押し付ける｛同図の（Ａ）の右方に変位する｝。一方、前記第二ピストン４７は、前記第一雄ねじ部５１と反対方向にねじ切られた前記第二雄ねじ部５２と、前記第二雌ねじ部５７との螺合に基づいて、この第二ピストン４７の先端部が前記第二摩擦係合部４５を前記固定の部分４６に向けて押し付ける力を解除する方向｛同図の（Ａ）の左方｝に変位する。この結果、図１４〜１５の（Ａ）に示す様に、前記第一摩擦係合部４３と前記固定の部分４６とが摩擦係合してリング歯車２２の回転が阻止されると共に、第二太陽歯車１９の回転が許容される。
【００４６】
これに対し、減速比の小さい高速モード状態で運転する場合には、図１５の（Ｂ）に示す様に、前記サーボモータの出力軸を前記所定方向と反対方向｛同図の（Ｂ）の反時計方向｝に回転させ、前記ウォームホイール３９ａを回転駆動する。すると、前記雄ねじ部５１と前記第一雌ねじ部５６との螺合に基づいて、前記第一ピストン４９が、この第一ピストン４９の先端部が前記第一摩擦係合部４３を前記固定の部分４６に向けて押し付ける力を解除する方向｛同図の（Ｂ）の左方｝に変位する。一方、前記第二ピストン４７は、前記第二雄ねじ部５０と前記第二雌ねじ部５７との螺合に基づいて、この第二ピストン４７の先端部が前記第二摩擦係合部４５を前記固定の部分４６に向けて押し付ける｛同図の（Ｂ）の右方に変位する｝。この結果、図１４〜１５の（Ｂ）に示す様に、これら第二摩擦係合部４５と固定の部分４６とが摩擦係合して前記第二太陽歯車１９の回転が阻止されると共に、前記リング歯車２２の回転が許容される。
【００４７】
本例の電気自動車用駆動装置の場合、前述した実施の形態の第４例の場合と同様に、前記第一、第二両制動装置１４ｃ、１５ｃの断接状態を、単一のアクチュエータ３７ｄにより切り換える事ができる為、電気自動車の利便性をより向上させる事ができる。
更に、本例の場合、前記第一、第二両制動装置１４ｃ、１５ｃを、遊星歯車式変速機１１を構成する第一、第二両遊星歯車機構１２、１３と軸方向に隣接する状態で配置している。そして、前記第一、第二両制動装置１４ｃ、１５ｃは、前記両歯車２２、１９と同期して回転する第一、第二両回転部材４２、４４に設けた前記第一、第二両摩擦係合部４３、４５を、前記固定の部分４６に対し軸方向に相対変位させる事で、前記両歯車２２、１９の回転の可否を切り換える様に構成している。この為、前記第一、第二両回転部材４２、４４を含め、前記第一、第二両制動装置１４ｃ、１５ｃを構成する部材の寸法、形状及び配置を適切に規制すれば、これら両制動装置１４ｃ、１５ｃの外径を、前記両遊星歯車機構１２、１３の外径以下に抑えられ、前記電動自動車用駆動装置のより一層の小型化を図れる。
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、３、４例と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
【実施例】
【００４８】
前述した図１に示す、本発明の電気自動車用駆動装置を構成する遊星歯車式変速機１１の段間比Ｉに関して、具体的な値の１例を示す。
先ず、第一、第二両遊星歯車機構１２、１３を構成する各歯車１６、１７（、２０）、１９、２１、２２の歯数Ｚ１６、Ｚ１７（＝Ｚ２０）、Ｚ１９、Ｚ２１、Ｚ２２に就いて、以下の様に規制する。
Ｚ１６＝３１
Ｚ１７＝１７
Ｚ１９＝１５
Ｚ２１＝１９
Ｚ２２＝６５
この条件下で、前述した（１）式〜（３）式より求められる、低速モードでの減速比ｉＬと、高速モードでの減速比ｉＨと、段間比Ｉとは、以下の通りとなる。
ｉＬ＝０．３２３
ｉＨ＝０．６７４
Ｉ＝２．０９
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の電気自動車用駆動装置を実施する場合に、電動モータと、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。この様にすれば、効率の良い、小型且つ高回転型の電動モータを使用して、前記遊星歯車式変速機部分の運転速度を適正値にできる。又、前記第一、第二両制動装置のアクチュエータの構造は特に問わない。即ち、機械式のものを使用する事もできるし、油圧式や電磁式のものを使用しても良い。
【００５０】
以下では、本発明と同様に、電気自動車用駆動装置の小型化を図る為、この電気自動車用駆動装置に組み込む変速機に遊星歯車機構を用いた、遊星歯車式変速機の具体例（本発明に関する参考例）に就いて説明する。
［本発明に関する参考例の第１例］
図１６は、本発明に関する参考例の第１例を示している。本参考例は、遊星歯車式変速機１１ｂを、電動モータ１ａの出力軸により回転駆動される駆動側回転軸４ｂと、遊星歯車機構２３と、従動側回転軸５ｂと、クラッチ機構２４と、制動装置２５とから構成している。この従動側回転軸５ｂは、前記駆動側回転軸４ｂと同心に設けられ、その回転を回転伝達装置３ａに入力し、デファレンシャルギヤ８ａ（図１〜２参照）の入力部に伝達する様にしている。
【００５１】
又、前記遊星歯車機構２３は、太陽歯車２６と、複数の遊星歯車２７、２７と、リング歯車２８と、キャリア２９とから構成される。前記遊星歯車機構２３は、このキャリア２９に回転可能に支持された前記各遊星歯車２７、２７を、前記太陽歯車２６に噛合させると共に、前記リング歯車２８にも噛合させるシングルピニオン式としている。前記太陽歯車２６は、前記駆動側回転軸４ｂの軸方向中間部に設けられ、この駆動側回転軸４ｂにより回転駆動される。又、前記キャリア２９は、前記従動側回転軸５ｂに動力を伝達する様に支持されている。
【００５２】
又、前記クラッチ機構２４は、前記駆動側回転軸４ｂと前記従動側回転軸５ｂとの間に設けられ、動力が伝達される状態と同じく伝達されない状態とを切り換え可能にしている。前記制動装置２５は、前記リング歯車２８とケース等の固定の部分との間に設けられ、このリング歯車２８をこの固定の部分に対し回転が許容される状態と、同じく阻止される状態とを切り換え可能としている。
【００５３】
上述の様に構成される本参考例の遊星歯車式変速機１１ｂは、前記クラッチ機構２４と前記制動装置２５との断接状態をそれぞれ切り換える事で、前記駆動側回転軸４ｂと前記従動側回転軸５ｂとの間の減速比が大きい低速モード状態と、同じく減速比の小さい高速モード状態との何れか一方の状態で運転する。即ち、前記クラッチ機構２４を切断して前記駆動側回転軸４ｂと前記従動側回転軸５ｂとの間での直接の動力伝達を不能とし、前記制動装置２５を接続して、前記固定の部分に対する前記リング歯車２８の回転を阻止する事で、前記低速モードを実現する。
この低速モードに於ける前記遊星歯車式変速機１１ｂの減速比ｉＬ１は、前記両歯車２６、２８の歯数をＺ２６、Ｚ２８とすると、次の（４）式の様に表わされる。
【数４】
【００５４】
又、前記クラッチ機構２４を接続して前記駆動側回転軸４ｂと前記従動側回転軸５ｂとの間での直接の動力伝達を可能とし、前記制動装置２５を切断して前記固定の部分に対する前記リング歯車２８の回転を許容する事で、前記高速モードを実現する。この高速モードに於ける前記遊星歯車式変速機１１ｂの減速比ｉＨ１は１となる（減速されない）。
従って、前記低速モードと前記高速モードとの間の段間比Ｉ１は次の（５）式で表わされる。
【数５】
この様な、段間比Ｉ１を２若しくは２の近傍とする為には、前記遊星歯車機構２３を構成する両歯車２６、２８の歯数を、同じ若しくは近い値とする必要があるが、実際には、その様な設計は難しい。従って、前記遊星歯車式変速機１１ｂを取り込んだ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を得る事での、車両の加速性能及び高速性能の改善を図りづらい。又、前記両回転軸４ｂ、５ｂ同士の間で直接動力を伝達する状態と伝達しない状態とを、これら両回転軸４ｂ、５ｂが回転している状態のまま切り換える為のクラッチ機構２４が必要となり、構造が複雑になる可能性がある。
【００５５】
［本発明に関する参考例の第２例］
図１７は、本発明に関する参考例の第２例を示している。本参考例は、遊星歯車式変速機１１ｃを、電動モータ１ａと同心に設けられた駆動側回転軸４ｂと、遊星歯車機構２３ａと、従動側回転軸５ｂと、クラッチ機構２４と、制動装置２５ａとから構成している。このうちの遊星歯車機構２３ａは、キャリア２９ａに回転可能に支持された、複数の遊星軸３０、３０の軸方向一端部（図１７の左端部）にそれぞれ支持固定された第一遊星歯車３１、３１を太陽歯車２６ａに、同じく軸方向他端部（図１７の右端部）にそれぞれ支持固定された第二遊星歯車３２、３２をリング歯車２８ａに、それぞれ噛合させている。
又、前記制動装置２５ａは、前記リング歯車２８ａと固定の部分との間に設けられ、このリング歯車２８ａをこの固定の部分に対し回転が許容される状態と、同じく阻止される状態とを切り換え可能としている。
【００５６】
この様に構成される本参考例の遊星歯車式変速機１１ｃは、上述した参考例の第１例と同様に、前記クラッチ機構２４及び前記制動装置２５ａの断接状態を切り換える事により、減速比の大きい低速モードと、同じく小さい高速モードとを切り換える。この低速モードに於ける前記遊星歯車式変速機１１ｃの減速比ｉＬ２は、前記各歯車２６ａ、２８ａ、３１、３２の歯数をＺ２６ａ、Ｚ２８ａ、Ｚ３１、Ｚ３２とすると、次の（６）式の様に表わされる。
【数６】
一方、高速モードに於ける減速比ｉＨ２は１（減速されない）である為、低速モードと高速モードとの間の段間比Ｉ２は次の（７）式の通りである。
【数７】
【００５７】
この様な、段間比Ｉ２は、前記各歯数Ｚ２６ａ、Ｚ２８ａ、Ｚ３１、Ｚ３２を適切な値に規制して、２若しくは２の近傍とする事ができる為、前記遊星歯車式変速機１１ｃを取り込んだ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の改善できる。但し、本参考例の場合も、上述した参考例の第１例と同様に、前記両回転軸４ｂ、５ｂ同士の間で動力を伝達する状態と伝達しない状態とを、これら両回転軸４ｂ、５ｂが回転している状態のまま、切り換える為のクラッチ機構２４が必要となり、構造が複雑になる可能性がある。
【００５８】
［本発明に関する参考例の第３例］
図１８は、本発明に関する参考例の第３例を示している。本参考例は、遊星歯車式変速機１１ｄを、駆動側回転軸４ｂと、遊星歯車機構２３ｂと、従動側回転軸５ｂと、第一、第二両制動装置３３、３４とから構成している。このうちの遊星歯車機構２３ｂは、キャリア２９ｂに回転可能に支持された、複数の遊星軸３０ａ、３０ａの軸方向中間部にそれぞれ支持固定した第一遊星歯車３１ａ、３１ａを太陽歯車２６ｂに噛合させると共に、第一リング歯車３５にも噛合させている。又、前記各遊星軸３０ａ、３０ａの端部（図１８の右端部）にそれぞれ支持固定した第二遊星歯車３２ａ、３２ａを第二リング歯車３６に噛合させている。そして、これら第一、第二両リング歯車３５、３６を、前記両制動装置３３、３４により、固定の部分に対し回転を許容する状態と回転を阻止する状態とを、それぞれ切り換え可能としている。
【００５９】
上述の様に構成する本参考例の遊星歯車式変速機１１ｄの場合、前記両制動装置３３、３４の断接状態を切り換える事により、減速比の異なる２つのモードを切り換える。即ち、前記第一制動装置３３を接続して前記第一リング歯車３５の回転を阻止し、前記第二制動装置３４を切断して前記第二リング歯車３６の回転を許容した第一のモードに於ける減速比ｉａは、次の（８）式で表わされる。
【数８】
数式中のＺ２６ｂ、Ｚ３５は、それぞれ前記太陽歯車２６ｂ及び前記第一リング歯車３５の歯数を示している。
【００６０】
又、前記第一制動装置３３を切断して前記第一リング歯車３５の回転を許容し、前記第二制動装置３４を接続して前記第二リング歯車３６の回転を阻止した第二のモードに於ける減速比ｉｂは、次の（９）式で表わされる。
【数９】
数式中のＺ３１ａ、Ｚ３２ａ、Ｚ３６は、それぞれ前記各歯車３１ａ、３２ａ、３６の歯数を示している。
【００６１】
ここで、前記第一遊星歯車３１ａの歯数Ｚ３１ａが、前記第二遊星歯車３２ａの歯数Ｚ３２ａよりも少ない（Ｚ３１ａ＜Ｚ３２ａ）場合、前記第一のモードに於ける減速比ｉａが、前記第二のモードに於ける減速比ｉｂよりも大きくなる（ｉａ＞ｉｂ）。又、前記第一、第二両リング歯車３５、３６の歯数Ｚ３５、Ｚ３６は、それぞれ次の（１０）〜（１１）の様に表わされる。
【数１０】
【数１１】
従って、前記遊星歯車式変速機１１ｄの段間比Ｉｃ１（＝ｉａ／ｉｂ）は、次の（１２）式の様に表わされる。
【数１２】
【００６２】
この様に表わされるＩｃ１を、前記各歯車３１ａ、３２ａの歯数Ｚ３１ａ、Ｚ３２ａを適切に規制し、２若しくは２の近傍とする事は難しい。即ち、段間比Ｉｃ１を２若しくは２の近傍とするには、前記（１２）式より、前記第一遊星歯車３１ａの歯数Ｚ３１ａを０若しくは０の近傍としなければならない。実際には、この歯数Ｚ３１ａを０若しくは０の近傍とする事は難しく、段間比Ｉｃ１を２若しくは２の近傍とする事は困難である。
従って、本参考例の遊星歯車式変速機１１ｄを組み込んだ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る事での車両の加速性能及び高速性能の改善を図りづらい。
【００６３】
一方、前記第一遊星歯車３１ａの歯数Ｚ３１ａが、前記第二遊星歯車３２ａの歯数Ｚ３２ａよりも多い（Ｚ３１ａ＞Ｚ３２ａ）場合、前記第一のモードに於ける減速比ｉａが、前記第二のモードに於ける減速比ｉｂよりも小さくなる（ｉａ＜ｉｂ）。従って、前記遊星歯車式変速機１１ｄの段間比Ｉｃ２＝（ｉｂ／ｉａ）は、次の（１３）式の様に表わされる。
【数１３】
【００６４】
この様に表わされる段間比Ｉｃ２を２若しくは２の近傍とするには、前記（１３）式より、前記第一遊星歯車３１ａの歯数Ｚ３１ａを、前記第二遊星歯車３２ａの歯数Ｚ３２ａの３倍程度（Ｚ３１ａ≒３Ｚ３２ａ）としなければならない。前記歯数Ｚ３１ａをこの歯数Ｚ３２ａの３倍程度とすると、前記第一遊星歯車３１ａ及び前記第一リング歯車３５のピッチ円直径が大きくなり、前記遊星歯車式変速機１１ｄが大型化してしまう可能性がある。
【符号の説明】
【００６５】
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
１０ａ〜１０ｄ 歯車
１１、１１ａ〜１１ｄ 遊星歯車式変速機
１２、１２ａ 第一遊星歯車機構
１３ 第二遊星歯車機構
１４、１４ａ〜１４ｃ 第一制動装置
１５、１５ａ〜１５ｃ 第二制動装置
１６ 第一太陽歯車
１７ 第一遊星歯車
１８ キャリア
１９ 第二太陽歯車
２０ 第二遊星歯車
２１ 第三遊星歯車
２２、２２ａ リング歯車
２３、２３ａ、２３ｂ 遊星歯車機構
２４ クラッチ装置
２５、２５ａ 制動装置
２６、２６ａ、２６ｂ 太陽歯車
２７ 遊星歯車
２８、２８ａ リング歯車
２９、２９ａ、２９ｂ キャリア
３０、３０ａ 遊星軸
３１、３１ａ 第一遊星歯車
３２、３２ａ 第二遊星歯車
３３ 第一制動装置
３４ 第二制動装置
３５ 第一リング歯車
３６ 第二リング歯車
３７ａ〜３７ｄ アクチュエータ
３８、３８ａ ピストン
３９、３９ａ ウォームホイール
４０、４０ａ 雄ねじ部
４１ 雌ねじ部
４２ 第一回転部材
４３ 第一摩擦係合部
４４ 第二回転部材
４５ 第二摩擦係合部
４６ 固定の部分
４７ サーボモータ
４８ ウォームギヤ
４９ 第一ピストン
５０ 第二ピストン
５１ 第一雄ねじ部
５２ 第二雄ねじ部
５３ 大径部
５４ 小径部
５５ 段部
５６ 第一雌ねじ部
５７ 第二雌ねじ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータの出力を変速（減速）してから駆動輪に伝達する、電気自動車用駆動装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年に於ける化石燃料の消費量低減の流れを受けて、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１９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１９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１９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１９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２０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、この駆動側回転軸４と平行に設けられた従動側回転軸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、前記従動側回転軸５の側の回転速度が前記駆動側回転軸４の回転速度よりも、所定の減速比により定まる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対の駆動輪に繋がる出力軸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。即ち、この歯車伝達機構６ａ（６ｂ）は、前記駆動側回転軸４の軸方向中間部に設けた歯車１０ａ（１０ｂ）と、前記従動側回転軸５の軸方向中間部に設けた歯車１０ｃ（１０ｄ）とを噛合させて動力を伝達する。従って、これら両歯車１０ａ、１０ｃ（１０ｂ、１０ｄ）は、前記電動モータ１の出力する総ての動力を伝達できる様に、十分な強度及び耐久性が必要とされる。この結果、前記両歯車伝達機構６ａ、６ｂを組み込んだ電気自動車用駆動装置が大型化したり、重量が嵩んでしまう可能性がある。
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。この一方のクラッチ機構７ａは、前記駆動側回転軸４の軸方向中間部に設けられており、この駆動側回転軸４が回転している状態のまま、前記両歯車伝達機構６ａ、６ｂのうちの一方の歯車伝達機構６ａを構成する歯車１０ａの断接状態（前記駆動側回転軸４とこの歯車１０ａとが同期して回転する状態と、この歯車１０ａがこの駆動側回転軸４に対して空転する状態と）を切り換える。この為に、上述した従来構造に於いては、前記一方のクラッチ機構７ａとして、電磁クラッチを使用しており、前記電気自動車用駆動装置の構造が複雑になる可能性がある。又、トルクの伝達容量を確保する事も難しい。
【０００６】
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、単位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、前記両回転軸同士の間での動力の伝達は、１対の歯車の係合により行われる。又、前記両クラッチは、これら両回転軸が回転した状態のまま、これら両回転軸の軸方向中間部に設けられた歯車が、これら両回転軸に対し同期して回転する状態と、同じく空転する状態とをそれぞれ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構造の簡易化を図る為には改良の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【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】
【０００８】
本発明は、上述の様な事情に鑑み、小型且つ簡易に構成でき、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】
【０００９】
本発明の電気自動車用駆動装置は、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。
このうちの電動モータは、前記遊星歯車式変速の駆動側回転軸を回転駆動する。
又、この遊星歯車式変速機は、この駆動側回転軸と、従動側回転軸と、第一、第二両遊星歯車機構と、リング歯車と、第一、第二両制動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、第一太陽歯車と、複数個（例えば３〜４個）の第一遊星歯車と、キャリアとから構成され、このキャリアに回転可能に支持されたこれら各第一遊星歯車を、前記第一太陽歯車に噛合させるシングルピニオン式である。そして、この第一太陽歯車は、前記駆動側回転軸により回転駆動する状態で設けられている。
又、前記第二遊星歯車機構は、第二太陽歯車と、前記各第一遊星歯車と同軸に設けられてこれら各第一遊星歯車と同期して回転する複数個の第二遊星歯車と、これら各第二遊星歯車と同数の第三遊星歯車と、前記キャリアとから構成され、このキャリアに回転可能に支持されて対となる前記各第二、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各第三遊星歯車を前記第二太陽歯車に噛合させるダブルピニオン式である。そして、前記キャリア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、前記リング歯車は、前記各第一遊星歯車若しくは前記各第二、第三遊星歯車のうちの外径寄りの各第二遊星歯車に噛合している。
又、前記両制動装置のうちの第一制動装置は前記リング歯車を、同じく第二制動装置は前記第二太陽歯車を、変速機を収納したケース等の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、それぞれ切り換えるものである。そして、減速比の大きい低速モード状態では、前記第一制動装置により、前記リング歯車が前記固定の部分に対して回転するのを阻止し、前記第二制動装置を解放して、前記第二太陽歯車がこの固定の部分に対して回転するのを許容する。一方、減速比の小さい高速モード状態では、前記第一制動装置を解放して、前記リング歯車が前記固定の部分に対して回転するのを許容し、前記第二制動装置により、前記第二太陽歯車がこの固定の部分に対して回転するのを阻止する。
【００１０】
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２に記載した発明の様に、前記第一、第二両制動装置の作動状態を切り換える為のアクチュエータを、サーボモータの回転駆動力を軸方向の推力に変換し、この軸方向の推力に基づいて前記固定の部分（この固定の部分に対し、回転を阻止した状態で組み付けた部材を含む。以下同じ。）と相手部材（前記リング歯車若しくは前記第二太陽歯車又はこれらと同期して回転する部分）の摩擦係合部とを互いに近付く方向に軸方向に相対変位させ、前記相手部材をこの固定の部分に押し付けて、これら固定の部分と前記相手部材とを摩擦係合させる。そして、この相手部材のこの固定の部分に対する回転を阻止する。
この様な請求項２に記載した発明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、前記第一、第二両制動装置の作動状態を、単一のアクチュエータにより切り換えるものとする。そして、前記サーボモータを所定方向に回転した場合に、前記リング歯車又はこのリング歯車と同期して回転する部分に設けた第一摩擦係合部と、前記固定の部分とを互いに近付く方向に軸方向に相対変位させ、この第一摩擦係合部をこの固定の部分に向け押し付けて摩擦係合させる事により、前記リング歯車がこの固定の部分に対し回転するのを阻止する。又、前記第二太陽歯車又はこの第二太陽歯車と同期して回転する部分に設けた第二摩擦係合部と、前記固定の部分とを互いに離隔する方向に相対変位させ、この第二摩擦係合部をこの固定の部分に向けて押し付ける力を解除する事により、前記第二太陽歯車がこの固定の部分に対し回転するのを許容する。一方、前記サーボモータを前記所定方向と反対方向に回転した場合に、前記第一摩擦係合部と前記固定の部分とを互いに離隔する方向に軸方向に相対変位させ、この第一摩擦係合部をこの固定の部分に向けて押し付ける力を解除する事により、前記リング歯車がこの固定の部分に対し回転するのを許容する。又、前記第二摩擦係合部とこの固定の部分とを互いに近付く方向に軸方向に相対変位させ、この第二摩擦係合部をこの固定の部分に向け押し付けて摩擦係合させる事により、前記第二太陽歯車がこの固定の部分に対し回転するのを阻止する。
【００１１】
上述の様な請求項３に記載した発明を実施する場合、例えば請求項４に記載した発明の様に、前記アクチュエータを、ピストンと、ウォームホイールとを備えるものとする。このうちのピストンは、軸方向中間部の外周面を雄ねじ部としたもので、前記遊星歯車式変速機を納めるケーシング内に、回転を阻止された状態で軸方向の変位を可能に設ける。又、前記ウォームホイールは、前記サーボモータの出力軸に支持固定されたウォームギヤと噛合するもので、全体を円筒状とする。又、前記ウォームホイールの内周面に、前記雄ねじ部と螺合する雌ねじ部を設ける。又、前記第一、第二両制動装置を、前記ピストンに関して互いに軸方向反対側に配置する。そして、前記サーボモータを所定方向に回転した場合に、前記ピストンを、このピストンの軸方向片端部により前記第一摩擦係合部を前記固定の部分に向けて押し付ける方向に変位させる。一方、前記サーボモータを前記所定方向と反対方向に回転した場合に、前記ピストンを、このピストンの軸方向他端部により前記第二摩擦係合部を前記固定の部分に向けて押し付ける方向に変位させる。
【００１２】
或いは、請求項５に記載した発明の様に、前記アクチュエータを、第一、第二両ピストンと、ウォームホイールとを備えるものとする。このうちの第一、第二両ピストンは、それぞれの軸方向基端部の外周面を、互いにねじ切り方向を互いに反対方向とした第一、第二両雄ねじ部とし、前記遊星歯車式変速機を納めるケーシング内に、回転を阻止した状態で軸方向の変位を可能に、それぞれ設ける。又、前記ウォームホイールは、前記サーボモータの出力軸に支持固定されたウォームギヤと噛合するもので、内周面を軸方向片半部の大径部と軸方向他半部の小径部とを段部により連続させた段付円筒面とする。そして、前記ウォームホイールの内周面のうちの大径部に前記第一雄ねじ部と螺合する第一雌ねじ部を、同じく小径部に前記第二雄ねじ部と螺合する第二雌ねじ部を、それぞれ設ける。又、前記第一、第二両制動装置を、前記ピストンに対し互いに軸方向に関して同じ側に配置する。そして、前記サーボモータを所定方向に回転させた場合に、前記第一ピストンを、この第一ピストンの軸方向先端部により前記第一摩擦係合部を前記固定の部分に向けて押し付ける方向に変位させ、前記第二ピストンを、この第二ピストンの先端部により前記第二摩擦係合部を前記固定の部分に向けて押し付ける力を解除する方向に変位させる。一方、前記サーボモータを前記所定方向と反対方向に回転させた場合に、前記第一ピストンを、この第一ピストンの軸方向先端部により前記第一摩擦係合部を前記固定の部分に向けて押し付ける力を解除する方向に変位させ、前記第二ピストンを、この第二ピストンの先端部により前記第二摩擦係合部を前記固定の部分に向けて押し付ける方向に変位させる。
【００１３】
上述の様な本発明を実施する場合に好ましくは、請求項６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電動モータの出力トルクで除した値である、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。
【発明の効果】
【００１４】
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簡易に構成する事ができる。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られる。即ち、例えば前記両遊星歯車機構を構成する各遊星歯車の数（第一〜第三各遊星歯車のそれぞれの個数）を３〜４個とすると、１個の遊星歯車に加わる動力は総ての動力の３割程度である。従って、前記各遊星歯車１個当たりが、前記遊星歯車式変速機の伝達する最大総動力の３割程度を伝達できる様に設計すれば良い。又、第一、第二両太陽歯車及びリング歯車は、それぞれ複数箇所で前記各遊星歯車と噛合する事で動力を伝達する。この為、これら各歯車の各歯に必要とされる強度及び剛性を、前述した従来構造の様に、互いに１箇所でのみ噛合している１対の歯車の噛み合いにより動力を伝達する場合と比較して低く抑えられる。この結果、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、変速機構の小型・軽量化を図れる。
又、減速比の切り換えを１対の制動装置により、第二太陽歯車とリング歯車とを、固定の部分に対し回転が阻止される状態と、同じく許容される状態とに、それぞれ切り換える事により行う。即ち、減速比を切り換える為に、回転体同士（例えば、回転軸と、この回転軸の軸方向中間部に設けられた歯車）の断接（係合）状態を切り換える必要がないので、前記両制動装置を構成するアクチュエータを、前述した従来構造のクラッチ装置と比較して簡易な構造とする事ができる。この結果、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、小型且つ簡易に構成する事ができる。又、各部のトルク伝達容量も確保し易い。
【００１５】
又、請求項６に記載した発明の様に、低速モード状態に於ける減速比を高速モード状態に於ける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、十分効果的に改善できる。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、前述した図１９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１９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】
【００１６】
【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、低速モードでトルク伝達を行う状態を示す略断面図（Ａ）と、高速モードでトルク伝達を行う状態を示す同様の図（Ｂ）。
【図３】本発明の実施の形態の第２例を、遊星歯車式変速機を取り出して示す略断面図。
【図４】同第３例を示す略断面図。
【図５】同じく、図２と同様の図。
【図６】本発明の実施の形態の第４例を示す略断面図。
【図７】同じく、図２と同様の図。
【図８】同じく、電気自動車用駆動装置の断面図。
【図９】図８のＸ部拡大図。
【図１０】図８の右方から見た状態を示す端面図。
【図１１】要部を取り出して示す斜視図。
【図１２】アクチュエータの動作を説明する為の模式図。
【図１３】本発明の実施の形態の第５例を示す略断面図。
【図１４】同じく、図２と同様の図。
【図１５】同じく、図１２と同様の図。
【図１６】参考例の第１例を示す略断面図。
【図１７】同第２例を示す略断面図。
【図１８】同第３例を示す略断面図。
【図１９】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２０】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。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［実施の形態の第１例］
図１〜２は、請求項１、６に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例の電気自動車用駆動装置は、電動モータ１ａと、遊星歯車式変速機１１と、回転伝達装置３ａとを備える。このうちの電動モータ１ａは、その出力軸により、この出力軸と同心に設けられた、前記遊星歯車式変速機１１の駆動側回転軸４ａを回転駆動する。
【００１８】
又、この遊星歯車式変速機１１は、前記電動モータ１ａと前記回転伝達装置３ａとの間に設置され、この電動モータ１ａの動力を所定の変速比で変速してから、中空円管状の従動側回転軸５ａ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１１は、前記電動モータ１ａの出力軸と同心に配置された、前記駆動側回転軸４ａ及び前記従動側回転軸５ａと、第一、第二両遊星歯車機構１２、１３と、リング歯車２２と、第一、第二両制動装置１４、１５とから構成される。このうちの第一遊星歯車機構１２は、第一太陽歯車１６と、複数個（例えば３〜４個）の第一遊星歯車１７、１７と、キャリア１８とにより構成している。前記各第一遊星歯車機構１２は、このキャリア１８に回転可能に支持された前記各第一遊星歯車１７、１７を、前記第一太陽歯車１６に噛合させる、シングルピニオン式としている。この第一太陽歯車１６は、前記駆動側回転軸４ａの端部（図１の左端部）に設けられ、この駆動側回転軸４ａにより回転駆動される。
【００１９】
又、前記第二遊星歯車機構１３は、第二太陽歯車１９と、前記各第一遊星歯車１７、１７と同軸に設けられ、これら各第一遊星歯車１７、１７と同期して回転する各第二遊星歯車２０、２０と、これら各第二遊星歯車２０、２０と同数の第三遊星歯車２１、２１と、前記キャリア１８とにより構成している。前記第二遊星歯車機構１３は、このキャリア１８に回転可能に支持されて対となる第二、第三各遊星歯車２０、２１を互いに噛合させると共に、このうちの内径寄りの各第三遊星歯車２１、２１を前記第二太陽歯車１９に、それぞれ噛合させる、ダブルピニオン式としている。本例の場合、前記第一、第二各遊星歯車１７、２０のピッチ円直径及び歯数を同じとし、これら第一、第二各遊星歯車１７、２０を軸方向に連続して（一体に）設ける事で、所謂ロングピニオンギヤとしている。又、前記キャリア１８は、前記従動側回転軸５ａに動力を伝達する様に支持されている。
又、前記リング歯車２２は、前記第二、第三各遊星歯車２０、２１のうちの、外径寄りの各第二遊星歯車２０、２０に噛合している。
【００２０】
又、前記第一制動装置１４は、前記リング歯車２２と、変速機を収納したケース等の、固定の部分との間に設けられている。この様な第一制動装置１４は、アクチュエータを制御して係合（断接）状態を切り換える事により、前記リング歯車２２が固定の部分に対し回転が阻止される状態と、同じく許容される（空転する）状態とを切り換える。同様に、前記第二制御装置１５は、前記第二太陽歯車１９と前記固定の部分との間に設けられ、アクチュエータを制御して断接状態を切り換える事により、前記第二太陽歯車１９が固定の部分に対し回転が阻止される状態と、同じく許容される（空転する）状態とを切り換える。尚、前記第一、第二両制動装置１４、１５のアクチュエータの構造は特に問わない。即ち、機械式のものを使用する事もできるし、油圧式や電磁式のものを使用しても良い。
【００２１】
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１１の従動側回転軸５ａ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。
【００２２】
上述の様に構成する本例の電気自動車用駆動装置のうちの前記遊星歯車式変速機１１は、前記第一、第二両制動装置１４、１５の断接状態を切り換える事で、前記駆動側回転軸４ａと前記従動側回転軸５ａとの間の減速比が大きい低速モード状態と、同じく減速比の小さい高速モード状態との何れか一方の状態で運転する。即ち、前記第一制動装置１４を接続して前記リング歯車２２の回転を阻止し、前記第二制動装置１５を切断して前記第二太陽歯車１９の回転を許容する（この第二太陽歯車１９を空転させる）事で、前記低速モード状態を実現する。一方、前記第一制動装置１４を切断して前記リング歯車２２の回転を許容し（このリング歯車２２を空転させ）、前記第二制動装置１５を接続して前記第二太陽歯車１９の回転を阻止する事で、前記高速モード状態を実現する。以下、それぞれの場合に就いて説明する。
【００２３】
［第一制動装置１４を接続し、第二制動装置１５を切断する低速モード］
この低速モードでは、前記第一、第二両制動装置１４、１５のアクチュエータをそれぞれ制御する事で、図２の（Ａ）に太線で示す様に、前記リング歯車２２の回転を阻止し、前記第二太陽歯車１９の回転を許容する。
この様な低速モード状態に於いて、前記電動モータ１ａの動力は、次の(A)に示す経路を通って、前記従動側回転軸５ａに伝達される。
(A) 電動モータ１ａ→駆動側回転軸４ａ→第一太陽歯車１６→各第一遊星歯車１７、１７の自転運動→各第二遊星歯車２０、２０の自転運動→リング歯車２２との噛合に基づく各第二遊星歯車２０、２０の公転運動→キャリア１８→従動側回転軸５ａ
【００２４】
この様に、低速モード状態では、前記第一太陽歯車１６を介して前記各第一遊星歯車１７、１７に伝達された電動モータ１ａの動力が、前記リング歯車２２との噛合に基づいて自転しつつ公転する、前記各第二遊星歯車２０、２０を介して、前記キャリア１８に伝達される。この様に、低速モード状態では、ピッチ円直径が大きく、歯数の多いリング歯車２２との噛合に基づいて自転しつつ公転する、前記各第二遊星歯車２０、２０を介して動力を伝達する事で、前記遊星歯車式変速機１１の減速比を大きくする事ができる。
【００２５】
この様な、低速モード状態での減速比ｉＬは、前記第一太陽歯車１６の歯数をＺ１６、前記リング歯車２２の歯数をＺ２２とした場合、次の（１）式で表わされる。
【数１】
【００２６】
［第一制動装置１４を切断し、第二制動装置１５を接続する高速モード］
この高速モードでは、前記第一、第二両制動装置１４、１５のアクチュエータをそれぞれ制御する事で、図２の（Ｂ）に太線で示す様に、前記リング歯車２２の回転を許容し、前記第二太陽歯車１９の回転を阻止する。
この様な高速モード状態に於いて、前記電動モータ１ａの動力は、次の(B)に示す経路を通って、前記従動側回転軸５ａに伝達される。
(B) 電動モータ１ａ→駆動側回転軸４ａ→第一太陽歯車１６→各第一遊星歯車１７、１７の自転運動→各第二遊星歯車２０、２０の自転運動→各第三遊星歯車２１、２１の自転運動→第二太陽歯車１９との噛合に基づく各第三遊星歯車２１、２１の公転運動→キャリア１８→従動側回転軸５ａ
【００２７】
この様に、高速モード状態では、前記第一太陽歯車１６を介して前記各第一遊星歯車１７、１７に伝達された電動モータ１ａの動力が、前記第二太陽歯車１９との噛合に基づいて自転しつつ公転する、前記各第三遊星歯車２１、２１を介してキャリア１８に伝達される。この様に、高速モード状態では、ピッチ円直径が小さく、歯数の少ない第二太陽歯車１９との噛合に基づいて自転しつつ公転する、前記各第三遊星歯車２１、２１を介して動力を伝達する事で、前記遊星歯車式変速機１１の減速比が小さくなる。
【００２８】
この様な、高速モード状態での減速比ｉＨは、前記第二太陽歯車１９の歯数をＺ１９とした場合、次の（２）式で表わされる。
【数２】
【００２９】
ここで、本例の場合、前記低速モード状態と前記高速モード状態との間の段間比Ｉ（この低速モード状態に於ける減速比／この高速モード状態に於ける減速比）を、２若しくは２の近傍としている。低速モード状態に於ける減速比と、高速モード状態に於ける減速比とは、それぞれ前記（１）、（２）式で表わされるので、前記段間比Ｉは次の（３）式で表わされる。
【数３】
そこで、前記各歯車１６、１９、２２の歯数Ｚ１６、Ｚ１９、Ｚ２２を適切な値に規制する事で、前記段間比Ｉを２若しくは２の近傍としている。
【００３０】
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簡易に構成できるので、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１１を用いており、動力を複数の遊星歯車１７、２０、２１に分散して伝達する為、これら各遊星歯車１７、２０、２１の１個当たりが伝達するトルクを低く抑えられる。又、前記第一太陽歯車１６は前記各第一遊星歯車１７、１７と、前記リング歯車２２は前記各第二遊星歯車２０、２０と、前記第二太陽歯車１９は前記各第三遊星歯車２１、２１と、それぞれ複数箇所で噛合する事で動力を伝達する。従って、前記各歯車１６、１９、２２の歯に必要とされる強度や剛性は、前述した従来構造の様に、１対の歯車１０ａ、１０ｃ（１０ｂ、１０ｄ）の１箇所ずつ噛合により動力を伝達する場合と比較して低く抑えられる。この結果、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・軽量化する事が可能となる。
【００３１】
又、前記遊星歯車式変速機１１は、減速比の異なる低速モードと高速モードとを、前記第一、第二両制動装置１４、１５を制御する（選択的に作動させる）事で、前記リング歯車２２及び前記第二太陽歯車１９の回転の可否を、それぞれ切り換える事により選択する。本例の場合、前記第一、第二両制動装置１４、１５は、前記両歯車１９、２２を、常に静止している（回転する事がない）部分に対する回転の可否を切り換えるものであり、前述した従来構造の様に、回転体同士（回転軸と歯車）の相対回転の可否を切り換える必要がない。この為、前記第一、第二両制動装置１４、１５の断接状態を切り換える為のアクチュエータとして油圧式の様に、小型でしかも大きな力を発生させられるものを使用できて、トルクの伝達容量を確保しつつ、前記遊星歯車式変速機１１を組み込んだ電気自動車用駆動装置の構造の簡易化を図れる。
【００３２】
又、前記各歯車１６、１９、２２の歯数Ｚ１６、Ｚ１９、Ｚ２２を適切な値に規制する事で、前記低速モードと前記高速モードとの間の段間比を２若しくは２の近傍にできる。この結果、前記電動モータ１ａ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。
【００３３】
［本発明の実施の形態の第２例］
図３も、請求項１、６に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の電気自動車用駆動装置を構成する遊星歯車式変速機１１ａは、リング歯車２２ａを、シングルピニオン式である第一遊星歯車機構１２ａの第一遊星歯車１７、１７に噛合させている。
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、重複する説明は省略する。
【００３４】
［実施の形態の第３例］
図４〜５は、請求項１、２、６に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合、第一、第二両制動装置１４ａ、１５ａの断接状態を切り換える為のアクチュエータ３７ａ、３７ｂを、それぞれ、サーボモータの回転駆動力を軸方向の推力に変換する電動式のものとしている。即ち、前記両アクチュエータ３７ａ、３７ｂは、図示しないサーボモータと、ピストン３８と、ウォームホイール３９とをそれぞれ備える。このうちのピストン３８は、軸方向中間部の外周面を雄ねじ部４０としたもので、遊星歯車式変速機１１ａを収納したケーシング内に、回転を阻止した状態で、軸方向の変位のみを可能に支持している。又、前記ウォームホイール３９は、前記サーボモータの出力軸に支持固定されたウォームギヤ（図示省略）と噛合するもので、全体を円環状としており、前記ケーシング内に、軸方向の変位を阻止した状態で、回転のみ可能に支持している。又、前記ウォームホイール３９の内周面に、前記雄ねじ部４０と螺合する雌ねじ部４１を設けている。尚、本例の場合、前記両アクチュエータ３７ａ、３７ｂを前記遊星歯車式変速機１１ａの軸方向中間部に設ける為、前記ピストン３８を円筒状とし、内径側に、この遊星歯車式変速機１１ａを構成する各部材を配置している。但し、前記両アクチュエータ３７ａ、３７ｂの両方或いは何れか一方を、前記遊星歯車式変速機１１ａと軸方向に隣接する部分に設ける場合には、当該アクチュエータのピストンを円柱状とする事もできる。
【００３５】
上述の様に構成するアクチュエータ３７ａ（３７ｂ）の作動時には、前記サーボモータの出力軸を所定方向に回転し、前記ウォームホイール３９を回転駆動する。そして、前記雄ねじ部４０と前記雌ねじ部４１との螺合に基づいて、前記ピストン３８の先端部により、リング歯車２２ａと同期した回転を可能に支持された第一回転部材４２に設けられた、湿式多板クラッチを構成する回転側摩擦プレートである第一摩擦係合部４３（又は、第二太陽歯車１９と同期した回転を可能に支持された第二回転部材４４に設けられた、湿式多板クラッチを構成する回転側摩擦プレートである第二摩擦係合部４５）を、前記遊星歯車式変速機１１ａを収納したケーシング内に設けられて回転しない部分である、湿式多板クラッチを構成する非回転側摩擦プレートを設けた固定の部分４６に向け（図４〜５の左方に）押し付ける。そして、前記第一摩擦係合部４３（又は、前記第二摩擦係合部４５）と、前記固定の部分４６とを摩擦係合させて、前記リング歯車２２ａ（又は、前記第二太陽歯車１９）の回転を阻止する。これに対し、このリング歯車２２ａ（又はこの第二太陽歯車１９）の回転を許容する場合には、前記サーボモータの出力軸を前記所定方向とは逆方向に回転し、前記ピストン３８を、このピストン３８の先端部が前記第一摩擦係合部４３（又は、前記第二摩擦係合部４５）を、前記固定の部分４６に向け押し付けている力を解除する方向（図４〜５の右方）に変位させる。この結果、前記リング歯車２２ａ（又は、前記第二太陽歯車１９）の回転が許容される。
【００３６】
本例の電気自動車用駆動装置の場合、駆動側回転軸４ａと従動側回転軸５ａとの間の減速比の大きい低速モード状態で運転する場合には、図示しない制御装置により、図５の（Ａ）に示す様に、前記両アクチュエータ３７ａ、３７ｂのうち一方のアクチュエータ３７ａのサーボモータを前記所定方向に回転して、前記リング歯車２２ａの前記固定の部分４６に対する回転を阻止し、同じく他方のアクチュエータ３７ｂのサーボモータを前記所定方向と反対方向に回転して、前記第二太陽歯車１９の回転を許容する。これに対し、減速比の小さい高速モードで運転する場合には、前記制御装置により、同図の（Ｂ）に示す様に、前記一方のアクチュエータ３７ａのサーボモータを前記所定方向と反対方向に回転して、前記リング歯車２２ａの回転を許容し、前記他方のアクチュエータ３７ｂのサーボモータを前記所定方向に回転して、前記第二太陽歯車１９の回転を阻止する。
【００３７】
又、本例の場合、前記サーボモータの出力軸の回転を、この出力軸に支持固定されたウォームギヤと前記ウォームホイール３９との噛合、及び、前記ピストン３８の雄ねじ部４０とこのウォームホイール３９の雌ねじ部４１との螺合に基づいて、このピストン３８の軸方向の推力に変換する。そして、この軸方向の推力に基づきこのピストン３８の先端面により前記第一摩擦係合部４３（又は、前記第二摩擦係合部４５）を、前記固定の部分４６に向け押し付けて、これら第一摩擦係合部４３（又は、第二摩擦係合部４５）と固定の部分４６とを摩擦係合させる。この状態で、前記ウォームギヤと前記ウォームホイール３９との噛合、及び、前記雄ねじ部４０と前記雌ねじ部４１との螺合により、前記第一摩擦係合部４３（又は、前記第二摩擦係合部４５）が、前記固定の部分４６に向け押し付けている力を解除する方向に変位するのを抑えられる。この為、前記第一摩擦係合部４３（又は、前記第二摩擦係合部４５）と前記固定の部分４６とを摩擦係合した状態で、前記サーボモータに通電し続ける必要がなく、無駄な電力消費を防止できる。
【００３８】
尚、前記ウォームホイール３９の回転を前記ピストン３８の軸方向の推力に変換する為の構造として、前記雄ねじ部４０と前記雌ねじ部４１との螺合の代わりに、ボールねじ機構を採用する事もできる。即ち、ウォームホイールの内周面に断面形状が部分円弧形で螺旋状に形成した外径側ボールねじ溝と、ピストンの外周面に断面形状が部分円弧形で螺旋状に形成した内径側ボールねじ溝との間に複数個のボールを転動自在に設ける。ウォームギヤとウォームホイールとの噛合だけで摩擦係合部が、固定の部分に向け押し付けている力を解除する方向に変位するのを抑えられるのであれば、上述の様なボールねじ機構を採用する事により、前記雄ねじ部４０と前記雌ねじ部４１との螺合による場合と比較して、サーボモータの出力を小さく抑えられ、このサーボモータの消費電力の低減や小型化を図れる。
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２例と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
【００３９】
［実施の形態の第４例］
図６〜１２は、請求項１〜４、６に対応する、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の場合、第一、第二両制動装置１４ｂ、１５ｂの断接状態を、単一のアクチュエータ３７ｃにより切り換える様に構成している。この為に、本例のアクチュエータ３７ｃは、ピストン３８ａの軸方向中間部の外周面に雄ねじ部４０ａを設けている。そして、この雄ねじ部４０ａを、ウォームホイール３９の内周面に設けた雌ねじ部４１と螺合している。又、前記第一、第二両制動装置１４ｂ、１５ｂを、前記アクチュエータ３７ｃに関して互いに軸方向反対側に配置している（これら第一、第二両制動装置１４ｂ、１５ｂを構成する第一、第二両摩擦係合部４３、４５が、前記ピストン３８ａの軸方向両端面にそれぞれ対向する様にしている）。
【００４０】
本例の電気自動車用駆動装置は、減速比の大きい低速モード状態で運転する場合には、図１２の（Ａ）に示す様に、サーボモータ４７の出力軸を所定方向｛同図の（Ａ）の時計方向｝に回転し、この出力軸に支持固定したウォームギヤ４８との噛合に伴い前記ウォームホイール３９を回転駆動する。すると、前記ピストン３８ａが、前記雄ねじ部４０ａと雌ねじ部４１との螺合に基づいて変位し、このピストン３８ａの軸方向片端部｛図１２の（Ａ）の右端部｝が前記第一摩擦係合部４３を固定の部分４６に向けて押し付け、同じく軸方向他端部｛同図の（Ａ）の左端部｝が前記第二摩擦係合部４５を前記固定の部分４６に向けて押し付ける力を解除する方向｛同図の（Ａ）の右方｝に変位する。この結果、前記第一摩擦係合部４３と前記固定の部分４６とが摩擦係合してリング歯車２２ａの回転が阻止されると共に、第二太陽歯車１９の回転が許容される。
【００４１】
これに対し、減速比の小さい高速モード状態で運転する場合には、図１２の（Ｂ）に示す様に、前記サーボモータ４７の出力軸を前記所定方向とは反対方向｛同図の（Ｂ）の反時計方向｝に回転し、前記ウォームホイール３９を回転駆動する。すると、前記ピストン３８ａが、前記螺合に基づいて変位し、このピストン３８ａの軸方向片端部が前記第一摩擦係合部４３を固定の部分４６に向けて押し付ける力を解除し、同じく軸方向他端部が前記第二摩擦係合部４５を前記固定の部分４６に向けて押し付ける。この結果、これら第二摩擦係合部４５と固定の部分４６とが摩擦係合して前記第二太陽歯車１９の回転が阻止されると共に、前記リング歯車２２ａの回転が許容される。
【００４２】
上述の様な本例の電気自動車用駆動装置によれば、前記第一、第二両制動装置１４ｂ、１５ｂの断接状態を、単一のアクチュエータ３７ｃにより切り換える事ができる。この為、電気自動車用駆動装置を、前述した実施の形態の第３例の場合と比較して、更に小型且つ簡易に構成でき、電気自動車の利便性をより向上させる事ができる。
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２〜３例と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
【００４３】
［実施の形態の第５例］
図１３〜１５は、請求項１〜３、５、６に対応する、本発明の実施の形態の第５例を示している。本例の場合も、上述した実施の形態の第４例の場合と同様に、第一、第二両制動装置１４ｃ、１５ｃを単一のアクチュエータ３７ｄにより切り換える様に構成している。本例のアクチュエータ３７ｄは、図示しないサーボモータと、第一、第二両ピストン４９、５０と、ウォームホイール３９ａとを備える。このうちの第一、第二両ピストン４９、５０は、それぞれの軸方向基端部（図１３〜１５の左端部）の外周面を、互いにねじ切り方向を反対方向とした第一、第二両雄ねじ部５１、５２としている。又、前記ウォームホイール３９ａは、内周面を軸方向片半部（図１３〜１５の右半部）の大径部５３と、軸方向他半部（図１３〜１５の左半部）の小径部５４とを段部５５により連続させた段付円筒面としている。そして、前記ウォームホイール３９ａの内周面のうち前記大径部５３に前記第一雄ねじ部５１と螺合する第一雌ねじ部５６を、同じく小径部５４に前記第二雄ねじ部５２と螺合する第二雌ねじ部５７を、それぞれ設けている。
【００４４】
又、前記第一、第二両制動装置１４ｃ、１５ｃを、前記アクチュエータ３７ｄに対し軸方向に関して互いに同じ側に配置し、これら第一、第二両制動装置１４ｃ、１５ｃを構成する第一、第二両摩擦係合部４３、４５が、前記第一、第二両ピストン４９、５０の先端面にそれぞれ対向する様に構成している。この為に、このうちの第一ピストン４９を円筒状とし、内径側に前記第二ピストン５０の軸方向中間部乃至先端部を挿通した状態で、前記第一雄ねじ部５１を前記第一雌ねじ部５６に螺合し支持している。
【００４５】
本例の電気自動車用駆動装置は、減速比の大きい低速モード状態で運転する場合には、図１５の（Ａ）に示す様に、前記サーボモータの出力軸を所定方向｛同図の（Ａ）の時計方向｝に回転し、前記ウォームホイール３９ａを回転駆動する。すると、前記雄ねじ部５１と前記第一雌ねじ部５６との螺合に基づいて、前記第一ピストン４９が変位し、この第一ピストン４９の先端部｛図１５の（Ａ）の右端部｝が前記第一摩擦係合部４３を、固定の部分４６に向けて押し付ける｛同図の（Ａ）の右方に変位する｝。一方、前記第二ピストン４７は、前記第一雄ねじ部５１と反対方向にねじ切られた前記第二雄ねじ部５２と、前記第二雌ねじ部５７との螺合に基づいて、この第二ピストン４７の先端部が前記第二摩擦係合部４５を前記固定の部分４６に向けて押し付ける力を解除する方向｛同図の（Ａ）の左方｝に変位する。この結果、図１４〜１５の（Ａ）に示す様に、前記第一摩擦係合部４３と前記固定の部分４６とが摩擦係合してリング歯車２２の回転が阻止されると共に、第二太陽歯車１９の回転が許容される。
【００４６】
これに対し、減速比の小さい高速モード状態で運転する場合には、図１５の（Ｂ）に示す様に、前記サーボモータの出力軸を前記所定方向と反対方向｛同図の（Ｂ）の反時計方向｝に回転させ、前記ウォームホイール３９ａを回転駆動する。すると、前記雄ねじ部５１と前記第一雌ねじ部５６との螺合に基づいて、前記第一ピストン４９が、この第一ピストン４９の先端部が前記第一摩擦係合部４３を前記固定の部分４６に向けて押し付ける力を解除する方向｛同図の（Ｂ）の左方｝に変位する。一方、前記第二ピストン４７は、前記第二雄ねじ部５０と前記第二雌ねじ部５７との螺合に基づいて、この第二ピストン４７の先端部が前記第二摩擦係合部４５を前記固定の部分４６に向けて押し付ける｛同図の（Ｂ）の右方に変位する｝。この結果、図１４〜１５の（Ｂ）に示す様に、これら第二摩擦係合部４５と固定の部分４６とが摩擦係合して前記第二太陽歯車１９の回転が阻止されると共に、前記リング歯車２２の回転が許容される。
【００４７】
本例の電気自動車用駆動装置の場合、前述した実施の形態の第４例の場合と同様に、前記第一、第二両制動装置１４ｃ、１５ｃの断接状態を、単一のアクチュエータ３７ｄにより切り換える事ができる為、電気自動車の利便性をより向上させる事ができる。
更に、本例の場合、前記第一、第二両制動装置１４ｃ、１５ｃを、遊星歯車式変速機１１を構成する第一、第二両遊星歯車機構１２、１３と軸方向に隣接する状態で配置している。そして、前記第一、第二両制動装置１４ｃ、１５ｃは、前記両歯車２２、１９と同期して回転する第一、第二両回転部材４２、４４に設けた前記第一、第二両摩擦係合部４３、４５を、前記固定の部分４６に対し軸方向に相対変位させる事で、前記両歯車２２、１９の回転の可否を切り換える様に構成している。この為、前記第一、第二両回転部材４２、４４を含め、前記第一、第二両制動装置１４ｃ、１５ｃを構成する部材の寸法、形状及び配置を適切に規制すれば、これら両制動装置１４ｃ、１５ｃの外径を、前記両遊星歯車機構１２、１３の外径以下に抑えられ、前記電動自動車用駆動装置のより一層の小型化を図れる。
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、３、４例と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
【実施例】
【００４８】
前述した図１に示す、本発明の電気自動車用駆動装置を構成する遊星歯車式変速機１１の段間比Ｉに関して、具体的な値の１例を示す。
先ず、第一、第二両遊星歯車機構１２、１３を構成する各歯車１６、１７（、２０）、１９、２１、２２の歯数Ｚ１６、Ｚ１７（＝Ｚ２０）、Ｚ１９、Ｚ２１、Ｚ２２に就いて、以下の様に規制する。
Ｚ１６＝３１
Ｚ１７＝１７
Ｚ１９＝１５
Ｚ２１＝１９
Ｚ２２＝６５
この条件下で、前述した（１）式〜（３）式より求められる、低速モードでの減速比ｉＬと、高速モードでの減速比ｉＨと、段間比Ｉとは、以下の通りとなる。
ｉＬ＝０．３２３
ｉＨ＝０．６７４
Ｉ＝２．０９
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の電気自動車用駆動装置を実施する場合に、電動モータと、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。この様にすれば、効率の良い、小型且つ高回転型の電動モータを使用して、前記遊星歯車式変速機部分の運転速度を適正値にできる。又、前記第一、第二両制動装置のアクチュエータの構造は特に問わない。即ち、機械式のものを使用する事もできるし、油圧式や電磁式のものを使用しても良い。
【００５０】
以下では、本発明と同様に、電気自動車用駆動装置の小型化を図る為、この電気自動車用駆動装置に組み込む変速機に遊星歯車機構を用いた、遊星歯車式変速機の具体例（本発明に関する参考例）に就いて説明する。
［本発明に関する参考例の第１例］
図１６は、本発明に関する参考例の第１例を示している。本参考例は、遊星歯車式変速機１１ｂを、電動モータ１ａの出力軸により回転駆動される駆動側回転軸４ｂと、遊星歯車機構２３と、従動側回転軸５ｂと、クラッチ機構２４と、制動装置２５とから構成している。この従動側回転軸５ｂは、前記駆動側回転軸４ｂと同心に設けられ、その回転を回転伝達装置３ａに入力し、デファレンシャルギヤ８ａ（図１〜２参照）の入力部に伝達する様にしている。
【００５１】
又、前記遊星歯車機構２３は、太陽歯車２６と、複数の遊星歯車２７、２７と、リング歯車２８と、キャリア２９とから構成される。前記遊星歯車機構２３は、このキャリア２９に回転可能に支持された前記各遊星歯車２７、２７を、前記太陽歯車２６に噛合させると共に、前記リング歯車２８にも噛合させるシングルピニオン式としている。前記太陽歯車２６は、前記駆動側回転軸４ｂの軸方向中間部に設けられ、この駆動側回転軸４ｂにより回転駆動される。又、前記キャリア２９は、前記従動側回転軸５ｂに動力を伝達する様に支持されている。
【００５２】
又、前記クラッチ機構２４は、前記駆動側回転軸４ｂと前記従動側回転軸５ｂとの間に設けられ、動力が伝達される状態と同じく伝達されない状態とを切り換え可能にしている。前記制動装置２５は、前記リング歯車２８とケース等の固定の部分との間に設けられ、このリング歯車２８をこの固定の部分に対し回転が許容される状態と、同じく阻止される状態とを切り換え可能としている。
【００５３】
上述の様に構成される本参考例の遊星歯車式変速機１１ｂは、前記クラッチ機構２４と前記制動装置２５との断接状態をそれぞれ切り換える事で、前記駆動側回転軸４ｂと前記従動側回転軸５ｂとの間の減速比が大きい低速モード状態と、同じく減速比の小さい高速モード状態との何れか一方の状態で運転する。即ち、前記クラッチ機構２４を切断して前記駆動側回転軸４ｂと前記従動側回転軸５ｂとの間での直接の動力伝達を不能とし、前記制動装置２５を接続して、前記固定の部分に対する前記リング歯車２８の回転を阻止する事で、前記低速モードを実現する。
この低速モードに於ける前記遊星歯車式変速機１１ｂの減速比ｉＬ１は、前記両歯車２６、２８の歯数をＺ２６、Ｚ２８とすると、次の（４）式の様に表わされる。
【数４】
【００５４】
又、前記クラッチ機構２４を接続して前記駆動側回転軸４ｂと前記従動側回転軸５ｂとの間での直接の動力伝達を可能とし、前記制動装置２５を切断して前記固定の部分に対する前記リング歯車２８の回転を許容する事で、前記高速モードを実現する。この高速モードに於ける前記遊星歯車式変速機１１ｂの減速比ｉＨ１は１となる（減速されない）。
従って、前記低速モードと前記高速モードとの間の段間比Ｉ１は次の（５）式で表わされる。
【数５】
この様な、段間比Ｉ１を２若しくは２の近傍とする為には、前記遊星歯車機構２３を構成する両歯車２６、２８の歯数を、同じ若しくは近い値とする必要があるが、実際には、その様な設計は難しい。従って、前記遊星歯車式変速機１１ｂを取り込んだ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を得る事での、車両の加速性能及び高速性能の改善を図りづらい。又、前記両回転軸４ｂ、５ｂ同士の間で直接動力を伝達する状態と伝達しない状態とを、これら両回転軸４ｂ、５ｂが回転している状態のまま切り換える為のクラッチ機構２４が必要となり、構造が複雑になる可能性がある。
【００５５】
［本発明に関する参考例の第２例］
図１７は、本発明に関する参考例の第２例を示している。本参考例は、遊星歯車式変速機１１ｃを、電動モータ１ａと同心に設けられた駆動側回転軸４ｂと、遊星歯車機構２３ａと、従動側回転軸５ｂと、クラッチ機構２４と、制動装置２５ａとから構成している。このうちの遊星歯車機構２３ａは、キャリア２９ａに回転可能に支持された、複数の遊星軸３０、３０の軸方向一端部（図１７の左端部）にそれぞれ支持固定された第一遊星歯車３１、３１を太陽歯車２６ａに、同じく軸方向他端部（図１７の右端部）にそれぞれ支持固定された第二遊星歯車３２、３２をリング歯車２８ａに、それぞれ噛合させている。
又、前記制動装置２５ａは、前記リング歯車２８ａと固定の部分との間に設けられ、このリング歯車２８ａをこの固定の部分に対し回転が許容される状態と、同じく阻止される状態とを切り換え可能としている。
【００５６】
この様に構成される本参考例の遊星歯車式変速機１１ｃは、上述した参考例の第１例と同様に、前記クラッチ機構２４及び前記制動装置２５ａの断接状態を切り換える事により、減速比の大きい低速モードと、同じく小さい高速モードとを切り換える。この低速モードに於ける前記遊星歯車式変速機１１ｃの減速比ｉＬ２は、前記各歯車２６ａ、２８ａ、３１、３２の歯数をＺ２６ａ、Ｚ２８ａ、Ｚ３１、Ｚ３２とすると、次の（６）式の様に表わされる。
【数６】
一方、高速モードに於ける減速比ｉＨ２は１（減速されない）である為、低速モードと高速モードとの間の段間比Ｉ２は次の（７）式の通りである。
【数７】
【００５７】
この様な、段間比Ｉ２は、前記各歯数Ｚ２６ａ、Ｚ２８ａ、Ｚ３１、Ｚ３２を適切な値に規制して、２若しくは２の近傍とする事ができる為、前記遊星歯車式変速機１１ｃを取り込んだ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の改善できる。但し、本参考例の場合も、上述した参考例の第１例と同様に、前記両回転軸４ｂ、５ｂ同士の間で動力を伝達する状態と伝達しない状態とを、これら両回転軸４ｂ、５ｂが回転している状態のまま、切り換える為のクラッチ機構２４が必要となり、構造が複雑になる可能性がある。
【００５８】
［本発明に関する参考例の第３例］
図１８は、本発明に関する参考例の第３例を示している。本参考例は、遊星歯車式変速機１１ｄを、駆動側回転軸４ｂと、遊星歯車機構２３ｂと、従動側回転軸５ｂと、第一、第二両制動装置３３、３４とから構成している。このうちの遊星歯車機構２３ｂは、キャリア２９ｂに回転可能に支持された、複数の遊星軸３０ａ、３０ａの軸方向中間部にそれぞれ支持固定した第一遊星歯車３１ａ、３１ａを太陽歯車２６ｂに噛合させると共に、第一リング歯車３５にも噛合させている。又、前記各遊星軸３０ａ、３０ａの端部（図１８の右端部）にそれぞれ支持固定した第二遊星歯車３２ａ、３２ａを第二リング歯車３６に噛合させている。そして、これら第一、第二両リング歯車３５、３６を、前記両制動装置３３、３４により、固定の部分に対し回転を許容する状態と回転を阻止する状態とを、それぞれ切り換え可能としている。
【００５９】
上述の様に構成する本参考例の遊星歯車式変速機１１ｄの場合、前記両制動装置３３、３４の断接状態を切り換える事により、減速比の異なる２つのモードを切り換える。即ち、前記第一制動装置３３を接続して前記第一リング歯車３５の回転を阻止し、前記第二制動装置３４を切断して前記第二リング歯車３６の回転を許容した第一のモードに於ける減速比ｉａは、次の（８）式で表わされる。
【数８】
数式中のＺ２６ｂ、Ｚ３５は、それぞれ前記太陽歯車２６ｂ及び前記第一リング歯車３５の歯数を示している。
【００６０】
又、前記第一制動装置３３を切断して前記第一リング歯車３５の回転を許容し、前記第二制動装置３４を接続して前記第二リング歯車３６の回転を阻止した第二のモードに於ける減速比ｉｂは、次の（９）式で表わされる。
【数９】
数式中のＺ３１ａ、Ｚ３２ａ、Ｚ３６は、それぞれ前記各歯車３１ａ、３２ａ、３６の歯数を示している。
【００６１】
ここで、前記第一遊星歯車３１ａの歯数Ｚ３１ａが、前記第二遊星歯車３２ａの歯数Ｚ３２ａよりも少ない（Ｚ３１ａ＜Ｚ３２ａ）場合、前記第一のモードに於ける減速比ｉａが、前記第二のモードに於ける減速比ｉｂよりも大きくなる（ｉａ＞ｉｂ）。又、前記第一、第二両リング歯車３５、３６の歯数Ｚ３５、Ｚ３６は、それぞれ次の（１０）〜（１１）の様に表わされる。
【数１０】
【数１１】
従って、前記遊星歯車式変速機１１ｄの段間比Ｉｃ１（＝ｉａ／ｉｂ）は、次の（１２）式の様に表わされる。
【数１２】
【００６２】
この様に表わされるＩｃ１を、前記各歯車３１ａ、３２ａの歯数Ｚ３１ａ、Ｚ３２ａを適切に規制し、２若しくは２の近傍とする事は難しい。即ち、段間比Ｉｃ１を２若しくは２の近傍とするには、前記（１２）式より、前記第一遊星歯車３１ａの歯数Ｚ３１ａを０若しくは０の近傍としなければならない。実際には、この歯数Ｚ３１ａを０若しくは０の近傍とする事は難しく、段間比Ｉｃ１を２若しくは２の近傍とする事は困難である。
従って、本参考例の遊星歯車式変速機１１ｄを組み込んだ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る事での車両の加速性能及び高速性能の改善を図りづらい。
【００６３】
一方、前記第一遊星歯車３１ａの歯数Ｚ３１ａが、前記第二遊星歯車３２ａの歯数Ｚ３２ａよりも多い（Ｚ３１ａ＞Ｚ３２ａ）場合、前記第一のモードに於ける減速比ｉａが、前記第二のモードに於ける減速比ｉｂよりも小さくなる（ｉａ＜ｉｂ）。従って、前記遊星歯車式変速機１１ｄの段間比Ｉｃ２＝（ｉｂ／ｉａ）は、次の（１３）式の様に表わされる。
【数１３】
【００６４】
この様に表わされる段間比Ｉｃ２を２若しくは２の近傍とするには、前記（１３）式より、前記第一遊星歯車３１ａの歯数Ｚ３１ａを、前記第二遊星歯車３２ａの歯数Ｚ３２ａの３倍程度（Ｚ３１ａ≒３Ｚ３２ａ）としなければならない。前記歯数Ｚ３１ａをこの歯数Ｚ３２ａの３倍程度とすると、前記第一遊星歯車３１ａ及び前記第一リング歯車３５のピッチ円直径が大きくなり、前記遊星歯車式変速機１１ｄが大型化してしまう可能性がある。
【符号の説明】
【００６５】
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
１０ａ〜１０ｄ 歯車
１１、１１ａ〜１１ｄ 遊星歯車式変速機
１２、１２ａ 第一遊星歯車機構
１３ 第二遊星歯車機構
１４、１４ａ〜１４ｃ 第一制動装置
１５、１５ａ〜１５ｃ 第二制動装置
１６ 第一太陽歯車
１７ 第一遊星歯車
１８ キャリア
１９ 第二太陽歯車
２０ 第二遊星歯車
２１ 第三遊星歯車
２２、２２ａ リング歯車
２３、２３ａ、２３ｂ 遊星歯車機構
２４ クラッチ装置
２５、２５ａ 制動装置
２６、２６ａ、２６ｂ 太陽歯車
２７ 遊星歯車
２８、２８ａ リング歯車
２９、２９ａ、２９ｂ キャリア
３０、３０ａ 遊星軸
３１、３１ａ 第一遊星歯車
３２、３２ａ 第二遊星歯車
３３ 第一制動装置
３４ 第二制動装置
３５ 第一リング歯車
３６ 第二リング歯車
３７ａ〜３７ｄ アクチュエータ
３８、３８ａ ピストン
３９、３９ａ ウォームホイール
４０、４０ａ 雄ねじ部
４１ 雌ねじ部
４２ 第一回転部材
４３ 第一摩擦係合部
４４ 第二回転部材
４５ 第二摩擦係合部
４６ 固定の部分
４７ サーボモータ
４８ ウォームギヤ
４９ 第一ピストン
５０ 第二ピストン
５１ 第一雄ねじ部
５２ 第二雄ねじ部
５３ 大径部
５４ 小径部
５５ 段部
５６ 第一雌ねじ部
５７ 第二雌ねじ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータと、この電動モータの出力軸により回転駆動される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、前記駆動側回転軸と、前記従動側回転軸と、第一、第二両遊星歯車機構と、リング歯車と、第一、第二両制動装置とを組み合わせて成り、
このうちの前記第一遊星歯車機構は、第一太陽歯車と、複数個の第一遊星歯車と、キャリアとから構成され、このキャリアに回転可能に支持されたこれら各第一遊星歯車を、前記第一太陽歯車に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、第二太陽歯車と、前記各第一遊星歯車と同軸に設けられ、これら各第一遊星歯車と同期して回転する複数個の第二遊星歯車と、これら各第二遊星歯車と同数の第三遊星歯車と、前記キャリアとから構成され、このキャリアに回転可能に支持されて対となる前記各第二、第三遊星歯車同士を互いに噛合させると共に、このうちの内径寄りの各第三遊星歯車を前記第二太陽歯車に噛合させるダブルピニオン式であり、前記キャリアにより前記従動側回転軸を回転駆動する様にしており、
前記リング歯車は、前記各第一遊星歯車若しくは前記各第二、第三遊星歯車のうちの外径寄りの各第二遊星歯車に噛合しており、
前記第一制動装置は前記リング歯車を、前記第二制動装置は前記第二太陽歯車を、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にそれぞれ切り換えるものであり、減速比の大きい低速モード状態では、前記第一制動装置を作動させる事により前記リング歯車が前記固定の部分に対して回転するのを阻止すると共に、前記第二制動装置を非作動とする事により前記第二太陽歯車がこの固定の部分に対して回転するのを許容し、減速比の小さい高速モード状態では、前記第一制動装置を非作動とする事により前記リング歯車が前記固定の部分に対して回転するのを許容すると共に、前記第二制動装置を作動させる事により前記第二太陽歯車がこの固定の部分に対して回転するのを阻止する事を特徴とする電気自動車用駆動装置。
【請求項２】
前記第一、第二両制動装置の作動状態を切り換える為のアクチュエータが、サーボモータの回転駆動力を軸方向の推力に変換し、この軸方向の推力に基づいて前記固定の部分と相手部材の摩擦係合部とを互いに近付く方向に軸方向に相対変位させ、この相手部材を前記固定の部分を押し付ける事により、これら固定の部分と相手部材とを摩擦係合するものである、請求項１に記載の電気自動車用駆動装置。
【請求項３】
単一のアクチュエータにより前記第一、第二両制動装置の作動状態を切り換える為に、前記サーボモータを所定方向に回転させた場合に、前記リング歯車又はこのリング歯車と同期して回転する部分に設けた第一摩擦係合部と、前記固定の部分とを互いに近付く方向に相対変位させ、この第一摩擦係合部をこの固定の部分に向け押し付けて摩擦係合させる事により、前記リング歯車がこの固定の部分に対し回転するのを阻止し、前記第二太陽歯車又はこの第二太陽歯車と同期して回転する部分に設けた第二摩擦係合部と、前記固定の部分とを互いに離隔する方向に軸方向に相対変位させ、この第二摩擦係合部をこの固定の部分に向けて押し付ける力を解除する事で、前記第二太陽歯車がこの固定の部分に対し回転するのを許容し、前記サーボモータを前記所定方向と反対方向に回転させた場合に、前記第一摩擦係合部と前記固定の部分とを互いに離隔する方向に軸方向に相対変位させ、この第一摩擦係合部をこの固定の部分に向けて押し付ける力を解除する事で、前記リング歯車がこの固定の部分に対し回転するのを許容し、前記第二摩擦係合部と前記固定の部分とを互いに近付く方向に軸方向に相対変位させ、この第二摩擦係合部をこの固定の部分に向け押し付けて摩擦係合させる事により、前記第二太陽歯車がこの固定の部分に対し回転するのを阻止する、請求項２に記載の電気自動車用駆動装置。
【請求項４】
前記アクチュエータが、ピストンと、前記サーボモータの出力軸に支持固定されたウォームギヤと噛合するウォームホイールとを備えており、
このうちのピストンは、軸方向中間部の外周面を雄ねじ部としたもので、前記遊星歯車式変速機を納めるケーシング内に、回転を阻止された状態で軸方向の変位を可能に設けられており、
前記ウォームホイールは、全体を円筒状とし、内周面に前記雄ねじ部と螺合する雌ねじ部を設けており、
前記第一、第二両制動装置を、前記ピストンに関して互いに軸方向反対側に配置しており、前記サーボモータを所定方向に回転させた場合に、前記ピストンが、このピストンの軸方向片端部により前記第一摩擦係合部を前記固定の部分に向けて押し付ける方向に変位し、前記サーボモータを前記所定方向と反対方向に回転させた場合に、前記ピストンが、このピストンの軸方向他端部により前記第二摩擦係合部を前記固定の部分に向けて押し付ける方向に変位するものである、請求項３に記載の電動自動車用駆動装置。
【請求項５】
前記アクチュエータが、第一、第二両ピストンと、前記サーボモータの出力軸に支持固定されたウォームギヤと噛合するウォームホイールとを備えており、
このうちの第一、第二両ピストンは、それぞれの軸方向基端部の外周面を、互いにねじ切り方向を互いに反対方向とした第一、第二両雄ねじ部としたもので、前記遊星歯車式変速機を納めるケーシング内に、回転を阻止された状態で軸方向の変位を可能にそれぞれ設けられており、
前記ウォームホイールは、内周面を軸方向片半部の大径部と軸方向他半部の小径部とを段部により連続させた段付円筒面としており、前記内周面のうちの大径部に前記第一雄ねじ部と螺合する第一雌ねじ部を、同じく小径部に前記第二雄ねじ部と螺合する第二雌ねじ部を、それぞれ設けており、
前記第一、第二両制動装置を、前記第一、第二両ピストンに対し互いに軸方向に関して同じ側に配置しており、前記サーボモータを所定方向に回転させた場合に、前記第一ピストンが、この第一ピストンの軸方向先端部により前記第一摩擦係合部を前記固定の部分に向けて押し付ける方向に変位し、前記第二ピストンが、この第二ピストンの先端部により前記第二摩擦係合部を前記固定の部分に向けて押し付ける力を解除する方向に変位し、前記サーボモータの出力軸を前記所定方向と反対方向に回転させた場合に、前記第一ピストンが、この第一ピストンの軸方向先端部により前記第一摩擦係合部を前記固定の部分に向けて押し付ける力を解除する方向に変位し、前記第二ピストンが、この第二ピストンの先端部により前記第二摩擦係合部を前記固定の部分に向けて押し付ける方向に変位するものである、請求項３に記載の電動自動車用駆動装置。
【請求項６】
前記遊星歯車式変速機の、前記低速モード状態での減速比を、同じく前記高速モード状態での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１〜５のうちの何れか１項に記載の電気自動車用駆動装置。
【請求項１】
電動モータと、この電動モータの出力軸により回転駆動される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、前記駆動側回転軸と、前記従動側回転軸と、第一、第二両遊星歯車機構と、リング歯車と、第一、第二両制動装置とを組み合わせて成り、
このうちの前記第一遊星歯車機構は、第一太陽歯車と、複数個の第一遊星歯車と、キャリアとから構成され、このキャリアに回転可能に支持されたこれら各第一遊星歯車を、前記第一太陽歯車に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、第二太陽歯車と、前記各第一遊星歯車と同軸に設けられ、これら各第一遊星歯車と同期して回転する複数個の第二遊星歯車と、これら各第二遊星歯車と同数の第三遊星歯車と、前記キャリアとから構成され、このキャリアに回転可能に支持されて対となる前記各第二、第三遊星歯車同士を互いに噛合させると共に、このうちの内径寄りの各第三遊星歯車を前記第二太陽歯車に噛合させるダブルピニオン式であり、前記キャリアにより前記従動側回転軸を回転駆動する様にしており、
前記リング歯車は、前記各第一遊星歯車若しくは前記各第二、第三遊星歯車のうちの外径寄りの各第二遊星歯車に噛合しており、
前記第一制動装置は前記リング歯車を、前記第二制動装置は前記第二太陽歯車を、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にそれぞれ切り換えるものであり、減速比の大きい低速モード状態では、前記第一制動装置を作動させる事により前記リング歯車が前記固定の部分に対して回転するのを阻止すると共に、前記第二制動装置を非作動とする事により前記第二太陽歯車がこの固定の部分に対して回転するのを許容し、減速比の小さい高速モード状態では、前記第一制動装置を非作動とする事により前記リング歯車が前記固定の部分に対して回転するのを許容すると共に、前記第二制動装置を作動させる事により前記第二太陽歯車がこの固定の部分に対して回転するのを阻止する事を特徴とする電気自動車用駆動装置。
【請求項２】
前記第一、第二両制動装置の作動状態を切り換える為のアクチュエータが、サーボモータの回転駆動力を軸方向の推力に変換し、この軸方向の推力に基づいて前記固定の部分と相手部材の摩擦係合部とを互いに近付く方向に軸方向に相対変位させ、この相手部材を前記固定の部分を押し付ける事により、これら固定の部分と相手部材とを摩擦係合するものである、請求項１に記載の電気自動車用駆動装置。
【請求項３】
単一のアクチュエータにより前記第一、第二両制動装置の作動状態を切り換える為に、前記サーボモータを所定方向に回転させた場合に、前記リング歯車又はこのリング歯車と同期して回転する部分に設けた第一摩擦係合部と、前記固定の部分とを互いに近付く方向に相対変位させ、この第一摩擦係合部をこの固定の部分に向け押し付けて摩擦係合させる事により、前記リング歯車がこの固定の部分に対し回転するのを阻止し、前記第二太陽歯車又はこの第二太陽歯車と同期して回転する部分に設けた第二摩擦係合部と、前記固定の部分とを互いに離隔する方向に軸方向に相対変位させ、この第二摩擦係合部をこの固定の部分に向けて押し付ける力を解除する事で、前記第二太陽歯車がこの固定の部分に対し回転するのを許容し、前記サーボモータを前記所定方向と反対方向に回転させた場合に、前記第一摩擦係合部と前記固定の部分とを互いに離隔する方向に軸方向に相対変位させ、この第一摩擦係合部をこの固定の部分に向けて押し付ける力を解除する事で、前記リング歯車がこの固定の部分に対し回転するのを許容し、前記第二摩擦係合部と前記固定の部分とを互いに近付く方向に軸方向に相対変位させ、この第二摩擦係合部をこの固定の部分に向け押し付けて摩擦係合させる事により、前記第二太陽歯車がこの固定の部分に対し回転するのを阻止する、請求項２に記載の電気自動車用駆動装置。
【請求項４】
前記アクチュエータが、ピストンと、前記サーボモータの出力軸に支持固定されたウォームギヤと噛合するウォームホイールとを備えており、
このうちのピストンは、軸方向中間部の外周面を雄ねじ部としたもので、前記遊星歯車式変速機を納めるケーシング内に、回転を阻止された状態で軸方向の変位を可能に設けられており、
前記ウォームホイールは、全体を円筒状とし、内周面に前記雄ねじ部と螺合する雌ねじ部を設けており、
前記第一、第二両制動装置を、前記ピストンに関して互いに軸方向反対側に配置しており、前記サーボモータを所定方向に回転させた場合に、前記ピストンが、このピストンの軸方向片端部により前記第一摩擦係合部を前記固定の部分に向けて押し付ける方向に変位し、前記サーボモータを前記所定方向と反対方向に回転させた場合に、前記ピストンが、このピストンの軸方向他端部により前記第二摩擦係合部を前記固定の部分に向けて押し付ける方向に変位するものである、請求項３に記載の電動自動車用駆動装置。
【請求項５】
前記アクチュエータが、第一、第二両ピストンと、前記サーボモータの出力軸に支持固定されたウォームギヤと噛合するウォームホイールとを備えており、
このうちの第一、第二両ピストンは、それぞれの軸方向基端部の外周面を、互いにねじ切り方向を互いに反対方向とした第一、第二両雄ねじ部としたもので、前記遊星歯車式変速機を納めるケーシング内に、回転を阻止された状態で軸方向の変位を可能にそれぞれ設けられており、
前記ウォームホイールは、内周面を軸方向片半部の大径部と軸方向他半部の小径部とを段部により連続させた段付円筒面としており、前記内周面のうちの大径部に前記第一雄ねじ部と螺合する第一雌ねじ部を、同じく小径部に前記第二雄ねじ部と螺合する第二雌ねじ部を、それぞれ設けており、
前記第一、第二両制動装置を、前記第一、第二両ピストンに対し互いに軸方向に関して同じ側に配置しており、前記サーボモータを所定方向に回転させた場合に、前記第一ピストンが、この第一ピストンの軸方向先端部により前記第一摩擦係合部を前記固定の部分に向けて押し付ける方向に変位し、前記第二ピストンが、この第二ピストンの先端部により前記第二摩擦係合部を前記固定の部分に向けて押し付ける力を解除する方向に変位し、前記サーボモータの出力軸を前記所定方向と反対方向に回転させた場合に、前記第一ピストンが、この第一ピストンの軸方向先端部により前記第一摩擦係合部を前記固定の部分に向けて押し付ける力を解除する方向に変位し、前記第二ピストンが、この第二ピストンの先端部により前記第二摩擦係合部を前記固定の部分に向けて押し付ける方向に変位するものである、請求項３に記載の電動自動車用駆動装置。
【請求項６】
前記遊星歯車式変速機の、前記低速モード状態での減速比を、同じく前記高速モード状態での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１〜５のうちの何れか１項に記載の電気自動車用駆動装置。
【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】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【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】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１３−１０８６１９（Ｐ２０１３−１０８６１９Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２２４９８３（Ｐ２０１２−２２４９８３）
【出願日】平成２４年１０月１０日（２０１２．１０．１０）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１０月１０日（２０１２．１０．１０）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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