車両用電動モータの駆動装置
【課題】 省スペースで簡単な構造で２段及び３段変速をスムーズに行なうことが出来る電動モータの駆動装置の提供。
【解決手段】 電動モータ４の第１入力軸１６には第１回転ケース３９を取付け、該第１回転ケース３９の内部には同軸を成して中心部に第２クラッチＣ２と外側部に第１クラッチＣ１を並列状態で取付け、また第１回転ケース３９の後方には第１ワンウェイクラッチＦ１を第１クラッチＣ１と並列状態で取付け、上記第１クラッチＣ１から延びる第１中空軸１７の先端には第１入力ギヤ１８を、また上記第１クラッチＣ１から延びる第１出力軸２３は上記第１中空軸１７の内部を貫通すると共に先端には第２入力ギヤ２４を取着し、そして、上記第１中空軸１７及び第１出力軸２３と所定の距離を隔てて平行に設けたカウンター軸２０に取着した第１出力ギヤ１９は第１入力ギヤ１８と、第２出力ギヤ２５は第２入力ギヤ２４と噛み合い、差動歯車装置４０を介して車軸３７ａ，３７ｂへ伝達する。
【解決手段】 電動モータ４の第１入力軸１６には第１回転ケース３９を取付け、該第１回転ケース３９の内部には同軸を成して中心部に第２クラッチＣ２と外側部に第１クラッチＣ１を並列状態で取付け、また第１回転ケース３９の後方には第１ワンウェイクラッチＦ１を第１クラッチＣ１と並列状態で取付け、上記第１クラッチＣ１から延びる第１中空軸１７の先端には第１入力ギヤ１８を、また上記第１クラッチＣ１から延びる第１出力軸２３は上記第１中空軸１７の内部を貫通すると共に先端には第２入力ギヤ２４を取着し、そして、上記第１中空軸１７及び第１出力軸２３と所定の距離を隔てて平行に設けたカウンター軸２０に取着した第１出力ギヤ１９は第１入力ギヤ１８と、第２出力ギヤ２５は第２入力ギヤ２４と噛み合い、差動歯車装置４０を介して車軸３７ａ，３７ｂへ伝達する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電動モータを駆動源とし、その電動モータの出力を減速して車輪へ伝達する車両用電動モータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、電動車両やハイブリッド車両等において車輪の駆動力源として用いられる電動モータは、内燃機関に比べて広い回転速度域で駆動することが可能である。そのため、電動モータから車輪までの変速比を切り替えるための変速装置を備えることは必ずしも必要ではない。しかし、２段階程度で変速比を切り替える簡易的な変速装置を電動モータと車輪との間に備えることで、大きいトルクを車輪に伝達可能にすると共に広い車速域にわたって電動モータを高い効率で駆動することが可能となる。
【０００３】
２段変速式リダクション機構を用いることで、固定減速比のリダクション機構を用いたシステムに比べ、モータの最大トルクを小さく出来る。２段変速式リダクション機構は、一般に油圧制御機構によりハイギヤとローギヤを走行状態に応じて自動的に切り替え、発進から最高速度まで継ぎ目のない加速を実現することが出来る。ローギヤは主に低速で大きい駆動力を必要とする時、またハイギヤは高速クルージング用に使われる。
【０００４】
図６は出力回転数と駆動力の関係を表している場合であり、（ａ）は固定式リダクション、（ｂ）は２段変速式リダクションを採用した場合で、２段変速式リダクション機構を用いることでモータを高い効率で使用出来る領域が大きく拡大する。すなわち、同図から明らかなように２段変速式リダクション機構の採用によって、モータの高効率作動範囲がほぼ２倍に拡げることが可能と成り、その結果、消費電力を抑制する効果が大きくなる。
【０００５】
特開２０１１−３３０７１号に係る「車両用電動モータ駆動装置」は、電動モータ駆動装置の小型化を図り、トルク伝達経路の切り換えを円滑に行なうことができるようにしている。
そこで、電動モータの出力軸と同軸上に第１シャフトを設け、その第１シャフトに平行に第２シャフトを設ける。第１シャフトを外側回転軸と、その外側回転軸内に挿入された内側回転軸とで形成し、その内側回転軸と第２シャフト間に第１減速ギヤ列を設け、外側回転軸と第２シャフト間に第１減速ギヤ列より減速比の小さい第２減速ギヤ列を設ける。第１シャフト上に、第１変速切換アクチュエータの作動により出力軸と内側回転軸を締結する第１摩擦クラッチと、第２変速切換アクチュエータの作動により出力軸と外側回転軸とを締結する第２摩擦クラッチを設けて電動モータ駆動装置の小型化を図り、トルク伝達経路の切り換えを円滑に行なうことができるように構成している。
【０００６】
ところで、この「車両用電動モータ駆動装置」が採用している切替え機構はモータの回転をネジのリードにより軸方向変位に変え、モータの電流を制御することできめ細かい軸方向変位及び荷重をコントロールすることが出来る。しかし、該切替え機構は、一方のクラッチを離しながら他方のクラッチを繋ぐ、いわゆるクラッチ・ｔｏ・クラッチ変速が行なわれ、その為に切替え機構は高い精度が必要となる。しかも、切替え機構は各クラッチごとに必要となり、製作コストが高くなると共に収容する為の大きなスペースが必要となる。
【０００７】
特開２０１１−８９６３２号に係る「車両用電動モータ駆動装置」は、電動モータ駆動装置の小型化を図り、トルク伝達経路の切り換えを円滑に行なうことができるように構成し、明細書の（００１９）には「さらに、第１摩擦クラッチに軸方向の押圧力を負荷する第１シフト用アクチュエータおよび前記第２摩擦クラッチに軸方向の押圧力を負荷する第２シフト用アクチュエータのそれぞれに、各摩擦クラッチ側からの反力によって押圧子が後退動する方向に回転子が回転するのを阻止する位置保持手段を設けたことにより、各摩擦クラッチを作動させた位置で第１シフト用アクチュエータおよび第２シフト用アクチュエータを保持することができる。そのとき、モータへの通電を遮断することができるため、エネルギの消費を低減することができる。」と記載しているが、特許文献１記載のようにクラッチ係合側のモータには常時通電していることで電力の消費が大きくなる。また、特許文献２記載のような摩擦クラッチ側からの反力によって押圧子が後退動する方向に回転子が回転するのを阻止する為の高度な反力防止機構が必要となる。
【特許文献１】特開２０１１−３３０７１号に係る「車両用電動モータ駆動装置」
【特許文献２】特開２０１１−８９６３２号に係る「車両用電動モータ駆動装置」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように、２段変速式リダクション機構を採用した従来の車両用電動モータ駆動装置においては上記のごとき問題がある。本発明が解決しようとする課題はこの問題点であり、小スペースで収まると共に切替えの為に高度なクラッチ制御機構を必要とせずにトルク伝達経路の切替えを円滑に行なうことが出来、またクラッチ制御時の消費電力を極力抑えることが出来る車両用電動モータの駆動装置及び駆動制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電動モータの駆動装置は、２段変速モード又は３段変速モードを採用することで、電動モータを常に高効率で作動するように構成している。そこで、２段変速モードの場合、２つの第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２、及び１つのワンウェイクラッチを用い、低速・中速状態では第１クラッチＣ１を係合させることで複数のギヤ列を介して出力軸が回転するように伝達している。
【００１０】
また、高速状態では第２クラッチＣ２を係合させることで複数のギヤ列を介して出力軸が回転するように伝達している。そして、ワンウェイクラッチを第１クラッチＣ１と並列して配置し、低速・中速状態でのモータトルクの高い領域では第１クラッチＣ１と共に回転トルクを分担して軸へ伝達する構造としている。その後、回転速度が高くなってトルクが低下したところで、第１クラッチＣ１を切り離しワンウェイクラッチのみで回転トルクを伝達しながら第２クラッチＣ２が係合するように制御され、２段変速モードに切替えることが出来る。
【００１１】
また、車両を惰性走行させる場合には第１クラッチＣ１，第２クラッチＣ２は係合することなく、ワンウェイクラッチの空転により出力軸からモータに回転トルクが伝達されないようにして機械的損失と電気的損失を低減している。さらに、車両が減速する場合には、第１クラッチＣ１又は第２クラッチＣ２が係合して、低速・中速・高速の領域で出力軸の回転トルクは電動モータに伝達され、発電機として機能する。後退時はモータの逆回転が行われるが、ワンウェイクラッチの空転により出力軸に回転トルクを伝達できないので第１クラッチＣ１を係合させて後退する。
【００１２】
一方、３段変速モードの場合、４つの第１クラッチＣ１，第２クラッチＣ２，第３クラッチＣ３，第４クラッチＣ４を用い、これら各クラッチを係合・開放することで、低速、中速、及び高速状態において高い効率で電動モータを作動して走行することが出来る。
１ＳＴモードで低速状態の場合、第１クラッチＣ１が係合すると共に第３クラッチＣ３が係合して複数ギヤ列を介して出力軸を回転することが出来る。この場合、第１クラッチＣ１と並列に配置された第１ワンウェイクラッチＦ１はトルクを分担して伝達し、同じく第３クラッチＣ３と並列に配置された第２ワンウェイクラッチＦ２はトルクを分担する。
【００１３】
すなわち、モータトルクが低い領域では第３クラッチＣ３が係合し、該第３クラッチＣ３と並列に配置された第２ワンウェイクラッチＦ２が作動してトルクを分担する。また、第１ワンウェイクラッチＦ１も作動して出力軸を回転することが出来る。そして、第２クラッチＣ２を係合することで２ＮＤモードに切替えることが出来、また減速回生時には第１クラッチＣ１，第３クラッチＣ３が係合して電動モータにて発電することが出来るように機能する。
【００１４】
２ＮＤモードで中速状態の場合、第２クラッチＣ２，第３クラッチＣ３が係合し、第３クラッチＣ３と並列して配置されている第２ワンウェイクラッチＦ２が作動して伝達トルクを分担する。そして複数ギヤ列を介して出力軸を回転することが出来る。第４クラッチＣ４を係合することで３ＲＤモードに切替えることが出来、そして、モータトルクが低い状態では第２クラッチＣ２が係合し、第２ワンウェイクラッチＦ２が作動する。また、減速回生時には第２クラッチＣ２，第３クラッチＣ３が係合して電動モータにて発電することが出来るように機能する。
【００１５】
３ＲＤモードで高速状態の場合には第２クラッチＣ２，第４クラッチＣ４が係合して複数ギヤ列を介して出力軸を回転することが出来る。そして、減速回生時にも第２クラッチＣ２，第４クラッチＣ４が係合した状態のままで電動モータにて発電することが出来るように機能する。一方、後退モードの場合にはワンウェイクラッチは空転する為、第１クラッチＣ１，第３クラッチＣ３が係合することで後退する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る車両用電動モータの駆動装置は、低速状態と高速状態で係合する第１クラッチＣ１，第２クラッチＣ２が異なり、この第１クラッチＣ１，第２クラッチＣ２を使い分けることで、車両の走行状態に応じて電動モータを高い効率で作動することが出来る。本発明では変速モータを備え、この変速モータが作動して第１クラッチＣ１を開放してワンウェイクラッチによる駆動を行い、第２クラッチＣ２を係合させることでスムーズな変速が出来、第１クラッチＣ１，第２クラッチＣ２の係合動作に際して高度な機構は必要としない。また、１つの変速モータを作動することで第１クラッチＣ１，第２クラッチＣ２が動作するように構成することで、電動モータの駆動装置全体がコンパクト化する。
【００１７】
そして、クラッチにワンウェイクラッチを並列に配置することで、モータのトルクが高い低回転領域では、クラッチとワンウェイクラッチの両方で伝達トルクを分担することが出来、回転速度が高くなってトルクが低下したところでクラッチを切り離して変速モードへ移行することが出来る。従って、従来のようにクラッチ・ｔｏ・クラッチ変換を行なわないで変速が可能と成り、その為に高度なクラッチ制御機構は不要となる。
【００１８】
また、トルクの高い低回転速度域ではクラッチとワンウェイクラッチが共同して機能することでトルクの分担を行なう為に、クラッチとワンウェイクラッチのトルク容量を小さく抑えることが出来、装置全体をコンパクト化出来る。一方、クラッチを係合することで、回生駆動と車両の後退も可能となる。
【００１９】
さらに、１ＳＴモードから２ＮＤモードへの変換の為の第１クラッチＣ１から第２クラッチＣ２への切り替え、逆に２ＮＤモードから１ＳＴモードへの変換の為の第２クラッチＣ２から第１クラッチＣ１への切り替えは、１つの切替え機構で行なうことが出来る為に、省スペースと成る。また、各クラッチ切替え機構は、クラッチの切り替え時のみ電力を消費する為に、上記特許文献１で説明した電動モータの駆動装置の場合のように、クラッチ係合側モータに常時通電する必要がなく、電力消費は少なくなり、特許文献２で説明した高度な反力防止機構が不要になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】電動モータの駆動装置の制御装置を示す実施例。
【図２】（ａ）は２段変速モードの電動モータの駆動装置を示す実施例、（ｂ）は各モードにおけるクラッチとワンウェイクラッチの作動状態を示す表。
【図３】（ａ）は３段変速モードの電動モータの駆動装置を示す実施例、（ｂ）は各モードにおけるクラッチとワンウェイクラッチの作動状態を示す表。
【図４】クラッチの切り替え機構を示す具体例。
【図５】車軸の回転速度とモータ駆動力の関係を示すグラフで、（ａ）は２段変速の場合、（ｂ）は３段変速の場合。
【図６】（ａ）は固定式リダクションでの電動モータの高効率域、（ｂ）は２段変速式リダクションでの電動モータの高効率域。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は本発明に係る車両用電動モータの駆動装置の制御システムを示している概略図である。該制御システムは、車両用電動モータの駆動装置を制御するための主制御ユニット１を備え、主制御ユニット１は、２つの第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２の係合制御ユニット２、バッテリ３、電動モータ４、駆動輪回転速度センサ、それにブレーキ制御ユニット５との間で、情報伝達が可能な状態で接続されている。
【００２２】
電動モータ４はインバータ６を制御することにより、所望の回転速度やトルクを出力するように制御することが出来る。クラッチの係合制御ユニット２は、２つの第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２の係合状態を切り替えるためのクラッチ切替機構を備えており、上記主制御ユニット１からの制御指令に基づいて第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２の係合又は解放が行なわれるように制御する。ここでは、第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２は、変速モータ２６が回転することでクラッチプッシャ４２が移動して制御するように構成している。
【００２３】
また、各車輪７，７・・・のブレーキ装置にはブレーキ制御ユニット５が繋がれて、該ブレーキ制御ユニット５は制動状態を切り替えるためのブレーキ切替機構を備えており、回制駆動による制動力が不足した場合、及び車両の挙動が不安定になる場合に主制御ユニット１からの制御指令に基づいて各車輪７，７・・・のブレーキ装置の制動力を制御することが出来る。
【００２４】
電動モータ４はインバータ６を介して、バッテリ３と電気的に接続されている。そして、電動モータ４は、それぞれ電力の供給を受けて動力を発生するモータ（電動機）としての機能と、動力の供給を受けて電力を発生するジェネレータ（発電機）としての機能とを果すことが出来る。電動モータがジェネレータとして機能する場合には、発電した電力をバッテリ３に供給して充電する。
【００２５】
また、電動モータ４がモータとして機能する場合には、バッテリ３に充電された電力の供給を受けて回転する。そして、電動モータ４の動作制御は、主制御ユニット１からの制御指令に従ってインバータ６を介して行われる。なお、バッテリ３は蓄電装置の一例であり、様々な種類の蓄電装置が存在する為に他の蓄電装置を用いたり、或いは複数種類の蓄電装置を組み合わせて利用することも可能である。
【００２６】
また、主制御ユニット１は、車両用電動モータの駆動装置が搭載される車両の各部の情報を取得するために、車両の各部に設けられたセンサ等からの情報を取得可能に構成されている。主制御ユニット１は、電動モータ回転センサ、車速センサ、バッテリ状態検出センサ、アクセル操作検出センサ８、ブレーキ操作検出センサ９、及びシフト位置検出センサ１０からの情報を取得可能に構成されている。
【００２７】
電動モータ回転センサは、電動モータ４の回転速度を検出するセンサである。車速センサは駆動輪等の車輪や当該車輪と比例する速度で回転する部材の回転速度を検出することにより車速を検出するセンサである。バッテリ状態検出センサはバッテリ３の充電量等の状態を検出するためのセンサであり、例えば電圧センサや電流センサ等により構成される。アクセル操作検出センサ８はアクセルペダル１１の操作量を検出するためのセンサである。ブレーキ操作検出センサ９はホイールブレーキに連動するブレーキペダル１２の操作量を検出するためのセンサである。シフト位置検出センサ１０は車両のシフトレバー１３の選択位置を検出するためのセンサである。
【００２８】
主制御ユニット１は、上記各センサで取得される情報を用いて適切な動作モードの選択を行う。そして、主制御ユニット１は、電動モータ４の駆動状態を制御し、或いは第１クラッチＣ１，第２クラッチＣ２係合制御ユニット２を介して第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２を制御し、並びにブレーキ制御ユニット５を介して各車輪７，７・・・のブレーキ装置の係合状態を制御することにより、選択された動作モードで動作するように車両用電動モータの駆動装置を制御する。また、主制御ユニット１は、車両用電動モータの駆動装置の動作状態とを協調制御することにより、選択された動作モードに応じて適切な走行が行われるように車両の走行状態を制御することが出来る。
【００２９】
本実施では、主制御ユニット１は、電動モータ４の特性を記憶している記憶部１４を備えており、この記憶部１４内には、車両の各部の状態に応じて動作モードを決定するために用いられる制御マップ１５が格納されている。すなわち、制御マップ１５に基づいて、車両は最も効率のよい状態で走行することが出来るように構成している。
【００３０】
図２は本発明に係る車両用電動モータの駆動装置の概略図を示している。電動モータ４の回転トルクを第１クラッチＣ１、第１ワンウェイクラッチＦ１、又は第２クラッチＣ２を介して車軸３７へ伝達するように構成している。
電動モータ４の第１入力軸１６は延びて先端には第２クラッチＣ２を取着し、該第２クラッチＣ２から第１出力軸２３が同心をなして延び、また第１入力軸１６の先端には筒状の第１回転ケース３９が取着され、第１回転ケース３９の内部には同心をなして第２クラッチＣ２が中心部に設けられ、第１クラッチＣ１が外側部に設けられている。そして、両第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２は共に第１回転ケース３９と同軸を成すと共に、その位置関係は互いに並列配置としている。また、第１回転ケース３９の後方には同じく同心を成して第１ワンウェイクラッチＦ１を取付けている。
【００３１】
上記第２クラッチＣ２から第１出力軸２３が延び、該第１出力軸２３の先端には第２入力ギヤ２４が取着されて、第１出力軸２３と共に回転することが出来る。そして第１クラッチＣ１からは筒状の第１中空軸１７が延びて先端には第１入力ギヤ１８が取着され、上記第１出力軸２３は第１中空軸１７の中心穴を貫通して延びている。従って、電動モータ４が作動するならば第１入力軸１６が回転し、該第１入力軸１６と共に第１回転ケース３９が回る。そして、第１入力軸１６に取付けられている第２クラッチＣ２が回転し、第１回転ケース３９の外側部に取付けられている第１クラッチＣ１も同時に回転し、さらには第１回転ケース３９の後方に設けている第１ワンウェイクラッチＦ１も回転することが出来る。
【００３２】
第２クラッチＣ２から延びる第１出力軸２３の先端に取着している第２入力ギヤ２４は第２出力ギヤ２５と噛み合っている。該第２出力ギヤ２５から延びるカウンター軸２０の先端にはカウンターギヤ２１が取付けられている。また、カウンター軸２０には第１出力ギヤ１９が取着され、その為に、カウンターギヤ２１は第２出力ギヤ２５又は第１出力ギヤ１９にてカウンター軸２０を介して回転することが出来、第１出力ギヤ１９及び第２出力ギヤ２５は共にカウンター軸２０に取着されることで回転速度は同一となる。また第１出力ギヤ１９は第１中空軸１７の先端に取着されている第１入力ギヤ１８と噛み合っている。
【００３３】
そして、カウンターギヤ２１はデフリングギヤ２２と噛み合い、該デフリングギヤ２２の回転は差動歯車装置４０を介して車軸３７ａ，３７ｂを駆動し、該車軸３７ａ，３７ｂと繋がっている車輪７，７を回転する。そこで、上記第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２は第１回転ケース３９の内部に収容されて電動モータ４にて回転し、外側の第１クラッチＣ１が係合するならば第１中空軸１７へ回転トルクが伝達され、同時に第１ワンウェイクラッチＦ１の回転トルクも第１中空軸へ伝達されて第１入力ギヤ１８が回転する。そして、第２クラッチＣ２が係合する場合には、電動モータ４の回転は第１出力軸２３へ伝達されて第２入力ギヤ２４が回転する。
【００３４】
ところで、第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２の切り替えは変速モータ２６にて行うことが出来るように構成している。そこで、変速モータ２６が回転するならばクラッチプッシャ４２が移動し、スラスト軸受け４１を介してスライド板４５が第１入力軸１６に沿って移動することが出来るように連結している。そして、スライド板４５と繋がっている連結部４６は第１回転ケース３９を貫通して第１クラッチＣ１，第２クラッチＣ２を係合・開放する機構と連結している。該クラッチプッシャ４２の外周には小さい突出部３６が設けられ、クラッチプッシャ４２が移動することで、突出部３６がセンサ２９に接近してその位置を検知する。
【００３５】
（Ａ）１ＳＴモードの場合
（１）低・中速状態
電動モータ４の第１入力軸１６が回転するならば、第１クラッチＣ１が係合することで第１中空軸が回転し、第１中空軸と共に第１入力ギヤ１８が回転する。第１入力ギヤ１８と噛み合っている大径の第１出力ギヤ１９が回転し、第１出力ギヤ１９と共にカウンター軸２０が回転する。そして、カウンター軸２０の先端に設けているカウンターギヤ２１が回転し、カウンターギヤ２１と噛み合っているデフリングギヤ２２が回転することが出来る。そして、デフリングギヤ２２の回転は差動歯車装置４０を介して車軸３７ａ，３７ｂが回転する。ここで、第１クラッチＣ１と並列に配置している第１ワンウェイクラッチＦ１を取付けており、低速回転域では電動モータのトルクが大きく、第１クラッチＣ１と第１ワンウェイクラッチＦ１とで伝達トルクを分担している。
【００３６】
（２）モータトルク低領域
モータトルク低領域では第１クラッチＣ１は係合せずに、第１ワンウェイクラッチＦ１が働く。第１ワンウェイクラッチＦ１は第１回転ケース３９の後方に取付けられて、該第１回転ケース３９と共に回転することが出来る。そこで、第１入力軸１６と共に第１回転ケース３９が回転することにより、同時に第１ワンウェイクラッチＦ１が回って第１中空軸へ回転トルクを伝達し、２ＮＤモードへの切替えの準備を行なう。
【００３７】
（３）減速回生状態
減速回生時には第１クラッチＣ１が働いて、電動モータ４は発電機として働くように制御される。すなわち、車軸３７ａ，３７ｂの回転は差動歯車装置４０を介してデフリングギヤ２２を回転し、デフリングギヤ２２と噛み合っているカウンターギヤ２１、そして第１出力ギヤ１９及び第１入力ギヤ１８が回転する。第１入力ギヤ１８が回転することで第１中空軸１７が回って、第１クラッチＣ１が係合することで第１回転ケース３９が回り、第１回転ケース３９は電動モータ４の第１入力軸１６を回転することが出来る。
【００３８】
（Ｂ）２ＮＤモードへの切替え及び２ＮＤモードの場合
（１）中・高速状態
上記のモータトルク低領域の時、電動モータ４の第１入力軸１６が回転して第１ワンウェイクラッチＦ１を介して回転トルクを伝えるならば、第２クラッチＣ２が係合することで第１中空軸１７の中心穴に嵌っている第１出力軸２３が回転し、第１出力軸２３と共に第２入力ギヤ２４が回転する。大径の第２入力ギヤ２４は小径の第２出力ギヤ２５と噛み合って回転し、第２出力ギヤ２５と共にカウンター軸２０が回転する。そして、カウンター軸２０の先端に設けているカウンターギヤ２１が回り、カウンターギヤ２１と噛み合っているデフリングギヤ２２が回転することが出来る。そして、デフリングギヤ２２の回転は差動歯車装置４０を介して車軸３７ａ，３７ｂが回る。この場合、互いに噛み合っている第２入力ギヤ２４と第２出力ギヤ２５、及び第１入力ギヤ１８と第１出力ギヤ１９とのギヤ比の違いから、第１中空軸１７は第１出力軸２３より回転速度が速く成る為に、第１ワンウェイクラッチＦ１は空転して作動しなくなる。
【００３９】
（２）減速回生
減速回生時には第２クラッチＣ２が係合して車軸３７ａ，３７ｂの回転を電動モータ４に伝達し、電動モータ４は発電機として機能することが出来る。
すなわち、車軸３７ａ，３７ｂの回転は差動歯車装置４０を介してデフリングギヤ２２を回転し、デフリングギヤ２２と噛み合っているカウンターギヤ２１、そして第２出力ギヤ２５及び第２入力ギヤ２４が回転する。第２入力ギヤ２４が回転することで第１出力軸２３が回って、第２クラッチＣ２が係合することで電動モータ４の第１入力軸１６を回転することが出来る。
【００４０】
（Ｃ）後退モードの場合
後退時は電動モータ４の逆回転が行われるが、第１ワンウェイクラッチＦ１の空転により車軸３７ａ，３７ｂに回転トルクを伝達できないので第１クラッチＣ１を係合させて後退する。
【００４１】
このように、車両の走行状態が低・中速の場合に第１クラッチＣ１が係合し、２ＮＤに変速する場合は第１クラッチＣ１を開放として第１ワンウェイクラッチＦ１を働かせて第２クラッチＣ２を係合する。そして、該第１クラッチＣ１，第２クラッチＣ２は変速モータ２６の主軸２７が回転することでクラッチプッシャ４２は軸方向に移動し、各第１クラッチＣ１，第２クラッチＣ２のＯＮセンサ２９，２９と第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２のＯＦＦセンサ２９を有し、クラッチプッシャ４２の移動によってＯＮ−ＯＦＦを検出するように変速モータ２６は回転・停止する。
すなわち、該クラッチプッシャ４２は変速モータ２６の回転にて軸方向へ変位してスラスト軸受け４１を介して第１クラッチＣ１又は第２クラッチＣ２が係合したり、第１クラッチＣ１，第２クラッチＣ２が共に開放される。
【００４２】
図２（ｂ）に示す表は、１ＳＴモードと２ＮＤモード、及び後退モードにおける各車両状態での第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、及び第１ワンウェイクラッチＦ１の作動状態を示している。１ＳＴモードの低・中速状態では、第１クラッチＣ１と第１ワンウェイクラッチＦ１が働き、モータトルク低領域では第１クラッチＣ１，第２クラッチＣ２は係合せずに第１ワンウェイクラッチＦ１が働き、減速回生時には第１クラッチＣ１が働くように制御される。そして、２ＮＤモードの中・高速状態では、第２クラッチＣ２が働き、また減速回生時にも第２クラッチＣ２が働く。そして後退モードの場合には、低速後退動する為に第１クラッチＣ１が働くように制御される。
【００４３】
図３は３速モードとした場合の本発明に係る車両用電動モータの駆動装置の概略図と各モードでの車両状態でのクラッチとワンウェイクラッチの働きを示している。電動モータ４の回転トルクを第１クラッチＣ１、第１ワンウェイクラッチＦ１、又は第２クラッチＣ２を介して、及び第３クラッチＣ３，第２ワンウェイクラッチＦ２，又は第４クラッチＣ４を介して車軸３７ａ，３７ｂへ伝達するように構成している。
【００４４】
電動モータ４の第１入力軸１６は延びて先端には第２クラッチＣ２を取着し、該第２クラッチＣ２から第１出力軸２３が同心をなして延び、第１入力軸１６の先端には筒状の第１回転ケース３９が取着され、第１回転ケース３９の内部には同心をなして第２クラッチＣ２が中心部に設けられ、第１クラッチＣ１が外側部に設けられている。そして、両第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２は共に第１回転ケース３９と同軸を成し、その位置関係は互いに並列配置としている。また、第１回転ケース３９の後方には同じく同心を成して第１ワンウェイクラッチＦ１を取付けている。
【００４５】
上記第２クラッチＣ２から第１出力軸２３が延び、該第１出力軸２３の先端には第２入力ギヤ２４が取着されて、第１出力軸２３と共に回転することが出来る。そして第１クラッチＣ１からは第１中空軸１７が延びて先端には第１入力ギヤ１８が取着され、上記第１出力軸２３は第１中空軸１７の中心穴を貫通して延びている。従って、電動モータ４が作動するならば第１入力軸１６が回転し、該第１入力軸１６と共に第１回転ケース３９は回る。そして、第１入力軸１６に取付けられている第２クラッチＣ２は回転し、第１回転ケース３９の外側に取付けられている第１クラッチＣ１も同時に回転し、さらには第１回転ケース３９の後方に設けている第１ワンウェイクラッチＦ１も回転することが出来る。
【００４６】
第２クラッチＣ２から延びる第１出力軸２３の先端に取着している第２入力ギヤ２４は第２出力ギヤ２５と噛み合っている。該第２出力ギヤ２５から延びる第２入力軸４７には筒状の第２回転ケース４３が取着され、該第２回転ケース４３の内部には第４クラッチＣ４と第３クラッチＣ３が設けられ、該第４クラッチＣ４は第２入力軸４７に取付けられ、第３クラッチＣ３が第２回転ケース４３の外側部に設けられている。そして、両第３クラッチＣ３と第４クラッチＣ４は共に第２回転ケース４３と同軸を成し、その位置関係は互いに並列配置としている。また、第２回転ケース４３の後方には同じく同心を成して第２ワンウェイクラッチＦ２を取付けている。
【００４７】
上記第４クラッチＣ４から第２出力軸３３が延び、該第２出力軸３３の先端には第４入力ギヤ３４が取着されて、第２出力軸３３と共に回転することが出来る。そして第３クラッチＣ３からは第２中空軸３０が延びて先端には第３入力ギヤ３１が取着され、上記第２出力軸３３は第２中空軸３０の中心穴を貫通して延びている。そして、上記第４入力ギヤ３４は第４出力ギヤ３５と噛み合い、第３入力ギヤ３１は第３出力ギヤ３２と噛み合っており、これら第４出力ギヤ３５及び第３出力ギヤ３２は互いに同軸上に取付けられ、差動歯車装置４０ａを回転駆動するように連結し、該差動歯車装置４０ａを介して車軸３７ａ，３７ｂへ回転トルクを伝達することが出来る。
【００４８】
そこで、第２入力軸４７の回転トルクは、第３クラッチＣ３、第２ワンウェイクラッチＦ２、又は第４クラッチＣ４を介して車軸３７ａ，３７ｂへ伝達するように構成している。
ところで、第３クラッチＣ３と第４クラッチＣ４の切り替えは変速モータ２６ａにて行うことが出来るように構成している。そこで、変速モータ２６ａが回転することでクラッチプッシャ４２ａが移動し、スラスト軸受け４１ａを介してスライド板４５ａが第２入力軸４７に沿って移動することが出来るように連結している。該クラッチプッシャ４２ａの外周には小さい突出部３６ａが設けられ、クラッチプッシャ４２ａの移動に伴って突出部３６ａが接近することでセンサ２９ａが検知するように構成している。
【００４９】
（Ａ）１ＳＴモードの場合
（１）低速状態
第１クラッチＣ１が係合して電動モータ４の第１入力軸１６は第１中空軸１７を回転し、第１中空軸１７と共に第１入力ギヤ１８が回転する。第１入力ギヤ１８と噛み合っている大径の第１出力ギヤ１９が回転し、第１出力ギヤ１９と共に第２入力軸４７が回転する。そして、第３クラッチＣ３が係合して第２中空軸３０が回転し、第２中空軸３０と共に先端の第３入力ギヤ３１が回転する。第３入力ギヤ３１と噛み合っている第３出力ギヤ３２が回り、差動歯車装置４０ａを介して車軸３７ａ，３７ｂは回転することが出来る。
【００５０】
この場合、第１ワンウェイクラッチＦ１が働いて第１中空軸１７に回転トルクを与えることが出来、さらに第２ワンウェイクラッチＦ２が働いて第２中空軸３０に回転トルクを与えることが出来る。すなわち、低速域では電動モータ４のトルクが大きく、第１クラッチＣ１と第１ワンウェイクラッチＦ１を組み合わせて伝達トルクを分担させ、同じく第３クラッチＣ３と第２ワンウェイクラッチＦ２を組み合わせて伝達トルクを分担している。該第１ワンウェイクラッチＦ１，第２ワンウェイクラッチＦ２は第１クラッチＣ１，第３クラッチＣ３と並列状態を成して配置されている。
【００５１】
（２）モータトルク低領域（２ＮＤモードへの準備状態）
この状態では、第１ワンウェイクラッチＦ１と第３クラッチＣ３及び第２ワンウェイクラッチＦ２が働いて車軸３７ａ，３７ｂを回転することが出来る。
（３）減速回生
車両が減速する場合には、第１クラッチＣ１、第３クラッチＣ３が働いて車軸３７ａ，３７ｂの回転にて電動モータ４を回転して発電することが出来る。この場合に第１ワンウェイクラッチＦ１，第２ワンウェイクラッチＦ２は空転して作動することはない。車軸３７ａ，３７ｂの回転にて差動歯車装置４０ａを介して第３出力ギヤ３２が回り、該第３出力ギヤ３２と噛み合っている第３入力ギヤ３１、そして第３クラッチＣ３が係合していることで第２回転ケース４３と共に第２入力軸４７が回転し、該第２入力軸４７に取着されている第１出力ギヤ１９が回り、第１出力ギヤ１９と噛み合っている第１入力ギヤ１８が回転する。そして、第１入力ギヤ１８と共に第１中空軸１７が回転し、第１クラッチＣ１を介して第１回転ケース３９が回り、第１回転ケース３９から延びる第１入力軸１６及び電動モータ４が回転する。
【００５２】
（Ｂ）２ＮＤモードへの切替え及び２ＮＤモードの場合
（１）中速状態
電動モータ４の第１入力軸１６が回転して第１ワンウェイクラッチＦ１を介して回転トルクを伝えるならば、第２クラッチＣ２が係合することで中空の第１中空軸１７の中心穴に嵌っている第１出力軸２３が回転し、第１出力軸２３と共に第２入力ギヤ２４が回転する。第２出力ギヤ２５は第２入力ギヤ２４と噛み合って回転し、第２出力ギヤ２５と共に第２入力軸４７が回転する。そして、第２入力軸４７と連結している第２回転ケース４３が回転し、該第２回転ケース４３の外側部に取着されている第３クラッチＣ３が係合することで第２中空軸３０が回り、第２中空軸３０と共に先端の第３入力ギヤ３１が回転する。そして、第３入力ギヤ３１と噛み合っている第３出力ギヤ３２が回転し、差動歯車装置４０ａを介して車軸３７ａ，３７ｂが回転し、該車軸３７ａ，３７ｂに取着している車輪７，７を回転することが出来る。
この場合、第３クラッチＣ３に並列して配置された第２ワンウェイクラッチＦ２が働いて第２中空軸３０に回転トルクを与えることが出来る。すなわち、中速状態での電動モータ４から伝達されて第２中空軸３０に作用する伝達トルクを互いに分担することが出来る。
【００５３】
（２）モータトルク低領域（３ＲＤモードへの準備状態）
この状態では、第２クラッチＣ２、及び第２ワンウェイクラッチＦ２が働いて車軸３７ａ，３７ｂを回転することが出来るように制御される。
（３）減速回生
車両が減速する場合には、第２クラッチＣ２と第３クラッチＣ３が働いて車軸３７ａ，３７ｂの回転にて電動モータ４を回転して発電することが出来る。すなわち、電動モータ４は発電機として機能する。車軸３７ａ，３７ｂの回転にて差動歯車装置４０ａを介して第３出力ギヤ３２が回り、該第３出力ギヤ３２と噛み合っている第３入力ギヤ３１、そして第３クラッチＣ３が係合していることで第２回転ケース４３と共に第２入力軸４７が回転し、該第２入力軸４７に取着されている第２出力ギヤ２５が回り、第２出力ギヤ２５と噛み合っている第２入力ギヤ２４が回転する。そして、第２入力ギヤ２４と共に第１出力軸２３が回転し、第２クラッチＣ２を介して第１入力軸１６及び電動モータ４が回転する。
【００５４】
（Ｃ）３ＲＤモードへの切替え及び３ＲＤモードの場合
（１）高速状態
電動モータ４の第１入力軸１６が回転するならば、第２クラッチＣ２が係合することで中空の第１中空軸１７の中心穴に嵌っている第１出力軸２３が回転し、第１出力軸２３と共に第２入力ギヤ２４が回転する。第２出力ギヤ２５は第２入力ギヤ２４と噛み合って回転し、第２出力ギヤ２５と共に第２入力軸４７が回転する。そして、第２入力軸４７の回転が第２ワンウェイクラッチＦ２を介して回転トルクを伝えている時に第４クラッチＣ４が係合することで第２中空軸の中心穴に嵌っている第２出力軸３３が回転し、第２出力軸３３と共に先端の第４入力ギヤ３４が回転する。そして、第４入力ギヤ３４と噛み合っている第４出力ギヤ３５が回転し、差動歯車装置４０ａを介して車軸３７ａ，３７ｂが回転することが出来る。
【００５５】
（２）減速回生
車両が減速する場合には、第２クラッチＣ２と第４クラッチＣ４が働いて車軸３７ａ，３７ｂの回転にて電動モータ４を回転して発電することが出来る。
車軸３７ａ，３７ｂの回転にて差動歯車装置４０ａを介して第４出力ギヤ３５が回り、該第４出力ギヤ３５と噛み合っている第４入力ギヤ３４、そして該第４入力ギヤ３４を取付けている第２出力軸３３が回り、第４クラッチＣ４が係合していることで第２入力軸４７が回転し、該第２入力軸４７に取着されている第２出力ギヤ２５が回り、第２出力ギヤ２５と噛み合っている第２入力ギヤ２４が回転する。そして、第２入力ギヤ２４と共に第１出力軸２３が回転し、第２クラッチＣ２を介して第１入力軸１６及び電動モータ４が回転する。
【００５６】
（Ｄ）後退モードの場合
車両が低速で後退する場合には、第１クラッチＣ１と第３クラッチＣ３が係合する。電動モータ４の第１入力軸１６が逆回転し、第１クラッチＣ１が係合することで第１中空軸１７が回転する。そして第１中空軸１７と共に第１入力ギヤ１８が回転し、第１入力ギヤ１８と噛み合っている第１出力ギヤ１９が回り、そして第２入力軸４７が回転する。該第２入力軸４７と連結している第２回転ケース４３が回転し、第２回転ケース４３の外側部に取付けられている第３クラッチＣ３が係合することで第２中空軸３０が回転し、第２中空軸３０と共に第３入力ギヤ３１が回り、第３入力ギヤ３１と噛み合っている第３出力ギヤ３２が回転する。そして差動歯車装置４０ａを介して車軸３７ａ，３７ｂが回転することが出来る。この場合、第１ワンウェイクラッチＦ１，第２ワンウェイクラッチＦ２は第１中空軸１７及び第２中空軸３０が逆回転することで作動しない。
【００５７】
図３（ｂ）に示す表は、１ＳＴモード、２ＮＤモード、３ＲＤモード、及び後退モードにおける各車両状態での第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第３クラッチＣ３、第４クラッチＣ４、及び第１ワンウェイクラッチＦ１、第２ワンウェイクラッチＦ２の作動状態を示している。１ＳＴモードの低速状態では、第１クラッチＣ１と第１ワンウェイクラッチＦ１、第３クラッチＣ３、第２ワンウェイクラッチＦ２が働き、１ＳＴモードのモータトルク低領域では第１ワンウェイクラッチＦ１、第３クラッチＣ３，及び第２ワンウェイクラッチＦ２が働き、１ＳＴモードの減速回生時には第１クラッチＣ１、第３クラッチＣ３が働くように制御される。
【００５８】
２ＮＤモードの中速状態では、第２クラッチＣ２、第３クラッチＣ３，及び第２ワンウェイクラッチＦ２が働き、２ＮＤモードのモータトルク低領域では、第２クラッチＣ２、第２ワンウェイクラッチＦ２が働き、２ＮＤモードの減速回生時には、第２クラッチＣ２、第３クラッチＣ３が働くように制御される。
３ＲＤモードの高速時には、第２クラッチＣ２及び第４クラッチＣ４が働き、３ＲＤモードの減速回生時には、第２クラッチＣ２及び第４クラッチＣ４が働く。
そして後退モードの場合には、低速後退動する為に第１クラッチＣ１及び第３クラッチＣ３が働くように制御される。
【００５９】
図４は変速モータ２６が回転してクラッチプッシャ４２が軸方向に移動し、第１クラッチＣ１，第２クラッチＣ２を係合・開放することが出来るクラッチ切替え機構４８を示す具体例である。変速モータ２６の主軸２７の外周にネジを形成することで、該主軸２７が変速モータ２６によって回転するならば、クラッチプッシャ４２は軸方向に変位して該クラッチプッシャ４２の外側に設けた突出部３６がセンサ２９，２９・・に近接してＯＮ−ＯＦＦの信号を出すことにより、変速モータを制御して各第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２の係合・開放を行なうことが出来る。そして、クラッチプッシャ４２の外周には凹溝４４，４４・・・が形成され、この凹溝４４，４４・・・にボールプランジャ２８のボール３８が嵌合して該クラッチプッシャ４２を位置決めしている為に、第１クラッチＣ１，第２クラッチＣ２が係合していても変速モータに電力を供給し続ける必要がない。
【００６０】
また、同図の（ｂ）に示すクラッチ切替え機構４８は、ボールプランジャ２８の代わりにブレーキ付き変速モータ２６ｂを用いている。このブレーキ付き変速モータ２６ｂが停止することでブレーキが作用して位置ズレすることはなく、上記ボールプランジャ２８と同じように機能することが出来る。クラッチプッシャ４２の先端にはスラスト軸受け４１を介してスライド板４５が第１入力軸１６に沿って移動出来るように取付けられ、該スライド板４５から延びる連結部４６にて第１クラッチＣ１，第２クラッチＣ２の係合及び開放動作が行なわれる。
【００６１】
図５（ａ）は１ＳＴモードと２ＮＤモードの２速モードを備えた本発明の車両用電動モータの駆動装置における車軸の回転速度とモータ駆動力の関係を示している。２段変速であって、１ＳＴモードと２ＮＤモードでのモータ駆動力の領域を表しており、特に同図においては１ＳＴモードでの高効率領域と２ＮＤモードでの高効率領域を示している。そこで、本発明の車両用電動モータの駆動装置を用いることで、主制御ユニット１によって１ＳＴモードであっても、２ＮＤモードであっても、高効率領域で電動モータ４が作動することが出来るように制御される。
【００６２】
図５（ｂ）は１ＳＴモード、２ＮＤモード、及び３ＲＤモードの３速モードを備えた本発明の車両用電動モータの駆動装置における車軸の回転速度とモータ駆動力の関係を示している。３段変速であって、１ＳＴモード、２ＮＤモード、及び３ＲＤモードでのモータ駆動力の領域を表しており、特に同図においては１ＳＴモードでの高効率領域と２ＮＤモードでの高効率領域、及び３ＲＤモードでの高効率領域を示している。そこで、本発明の車両用電動モータの駆動装置を用いることで、主制御ユニット１によって１ＳＴモードであっても、２ＮＤモードであっても、また３ＲＤモードであっても、上記高効率領域で電動モータ４が作動することが出来るように制御される。
【符号の説明】
【００６３】
Ｃ１ 第１クラッチ
Ｃ２ 第２クラッチ
Ｃ３ 第３クラッチ
Ｃ４ 第４クラッチ
Ｆ１ 第１ワンウェイクラッチ
Ｆ２ 第２ワンウェイクラッチ
１ 主制御ユニット
２ クラッチ係合制御ユニット
３ バッテリ
４ 電動モータ
５ ブレーキ制御ユニット
６ インバータ
７ 車輪
８ アクセル操作検出センサ
９ ブレーキ操作検出センサ
10 シフト位置検出センサ
11 アクセルペダル
12 ブレーキペダル
13 シフトレバー
14 記憶部
15 制御マップ
16 第１入力軸
17 第１中空軸
18 第１入力ギヤ
19 第１出力ギヤ
20 カウンター軸
21 カウンターギヤ
22 デフリングギヤ
23 第１出力軸
24 第２入力ギヤ
25 第２出力ギヤ
26 変速モータ
27 主軸
28 ボールプランジャ
29 センサ
30 第２中空軸
31 第３入力ギヤ
32 第３出力ギヤ
33 第２出力軸
34 第４入力ギヤ
35 第４出力ギヤ
36 突出部
37 車軸
38 ボール
39 第１回転ケース
40 差動歯車装置
41 スラスト軸受け
42 クラッチプッシャ
43 第２回転ケース
44 凹溝
45 スライド板
46 連結部
47 第２入力軸
48 クラッチ切替え機構
【技術分野】
【０００１】
この発明は電動モータを駆動源とし、その電動モータの出力を減速して車輪へ伝達する車両用電動モータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、電動車両やハイブリッド車両等において車輪の駆動力源として用いられる電動モータは、内燃機関に比べて広い回転速度域で駆動することが可能である。そのため、電動モータから車輪までの変速比を切り替えるための変速装置を備えることは必ずしも必要ではない。しかし、２段階程度で変速比を切り替える簡易的な変速装置を電動モータと車輪との間に備えることで、大きいトルクを車輪に伝達可能にすると共に広い車速域にわたって電動モータを高い効率で駆動することが可能となる。
【０００３】
２段変速式リダクション機構を用いることで、固定減速比のリダクション機構を用いたシステムに比べ、モータの最大トルクを小さく出来る。２段変速式リダクション機構は、一般に油圧制御機構によりハイギヤとローギヤを走行状態に応じて自動的に切り替え、発進から最高速度まで継ぎ目のない加速を実現することが出来る。ローギヤは主に低速で大きい駆動力を必要とする時、またハイギヤは高速クルージング用に使われる。
【０００４】
図６は出力回転数と駆動力の関係を表している場合であり、（ａ）は固定式リダクション、（ｂ）は２段変速式リダクションを採用した場合で、２段変速式リダクション機構を用いることでモータを高い効率で使用出来る領域が大きく拡大する。すなわち、同図から明らかなように２段変速式リダクション機構の採用によって、モータの高効率作動範囲がほぼ２倍に拡げることが可能と成り、その結果、消費電力を抑制する効果が大きくなる。
【０００５】
特開２０１１−３３０７１号に係る「車両用電動モータ駆動装置」は、電動モータ駆動装置の小型化を図り、トルク伝達経路の切り換えを円滑に行なうことができるようにしている。
そこで、電動モータの出力軸と同軸上に第１シャフトを設け、その第１シャフトに平行に第２シャフトを設ける。第１シャフトを外側回転軸と、その外側回転軸内に挿入された内側回転軸とで形成し、その内側回転軸と第２シャフト間に第１減速ギヤ列を設け、外側回転軸と第２シャフト間に第１減速ギヤ列より減速比の小さい第２減速ギヤ列を設ける。第１シャフト上に、第１変速切換アクチュエータの作動により出力軸と内側回転軸を締結する第１摩擦クラッチと、第２変速切換アクチュエータの作動により出力軸と外側回転軸とを締結する第２摩擦クラッチを設けて電動モータ駆動装置の小型化を図り、トルク伝達経路の切り換えを円滑に行なうことができるように構成している。
【０００６】
ところで、この「車両用電動モータ駆動装置」が採用している切替え機構はモータの回転をネジのリードにより軸方向変位に変え、モータの電流を制御することできめ細かい軸方向変位及び荷重をコントロールすることが出来る。しかし、該切替え機構は、一方のクラッチを離しながら他方のクラッチを繋ぐ、いわゆるクラッチ・ｔｏ・クラッチ変速が行なわれ、その為に切替え機構は高い精度が必要となる。しかも、切替え機構は各クラッチごとに必要となり、製作コストが高くなると共に収容する為の大きなスペースが必要となる。
【０００７】
特開２０１１−８９６３２号に係る「車両用電動モータ駆動装置」は、電動モータ駆動装置の小型化を図り、トルク伝達経路の切り換えを円滑に行なうことができるように構成し、明細書の（００１９）には「さらに、第１摩擦クラッチに軸方向の押圧力を負荷する第１シフト用アクチュエータおよび前記第２摩擦クラッチに軸方向の押圧力を負荷する第２シフト用アクチュエータのそれぞれに、各摩擦クラッチ側からの反力によって押圧子が後退動する方向に回転子が回転するのを阻止する位置保持手段を設けたことにより、各摩擦クラッチを作動させた位置で第１シフト用アクチュエータおよび第２シフト用アクチュエータを保持することができる。そのとき、モータへの通電を遮断することができるため、エネルギの消費を低減することができる。」と記載しているが、特許文献１記載のようにクラッチ係合側のモータには常時通電していることで電力の消費が大きくなる。また、特許文献２記載のような摩擦クラッチ側からの反力によって押圧子が後退動する方向に回転子が回転するのを阻止する為の高度な反力防止機構が必要となる。
【特許文献１】特開２０１１−３３０７１号に係る「車両用電動モータ駆動装置」
【特許文献２】特開２０１１−８９６３２号に係る「車両用電動モータ駆動装置」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように、２段変速式リダクション機構を採用した従来の車両用電動モータ駆動装置においては上記のごとき問題がある。本発明が解決しようとする課題はこの問題点であり、小スペースで収まると共に切替えの為に高度なクラッチ制御機構を必要とせずにトルク伝達経路の切替えを円滑に行なうことが出来、またクラッチ制御時の消費電力を極力抑えることが出来る車両用電動モータの駆動装置及び駆動制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電動モータの駆動装置は、２段変速モード又は３段変速モードを採用することで、電動モータを常に高効率で作動するように構成している。そこで、２段変速モードの場合、２つの第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２、及び１つのワンウェイクラッチを用い、低速・中速状態では第１クラッチＣ１を係合させることで複数のギヤ列を介して出力軸が回転するように伝達している。
【００１０】
また、高速状態では第２クラッチＣ２を係合させることで複数のギヤ列を介して出力軸が回転するように伝達している。そして、ワンウェイクラッチを第１クラッチＣ１と並列して配置し、低速・中速状態でのモータトルクの高い領域では第１クラッチＣ１と共に回転トルクを分担して軸へ伝達する構造としている。その後、回転速度が高くなってトルクが低下したところで、第１クラッチＣ１を切り離しワンウェイクラッチのみで回転トルクを伝達しながら第２クラッチＣ２が係合するように制御され、２段変速モードに切替えることが出来る。
【００１１】
また、車両を惰性走行させる場合には第１クラッチＣ１，第２クラッチＣ２は係合することなく、ワンウェイクラッチの空転により出力軸からモータに回転トルクが伝達されないようにして機械的損失と電気的損失を低減している。さらに、車両が減速する場合には、第１クラッチＣ１又は第２クラッチＣ２が係合して、低速・中速・高速の領域で出力軸の回転トルクは電動モータに伝達され、発電機として機能する。後退時はモータの逆回転が行われるが、ワンウェイクラッチの空転により出力軸に回転トルクを伝達できないので第１クラッチＣ１を係合させて後退する。
【００１２】
一方、３段変速モードの場合、４つの第１クラッチＣ１，第２クラッチＣ２，第３クラッチＣ３，第４クラッチＣ４を用い、これら各クラッチを係合・開放することで、低速、中速、及び高速状態において高い効率で電動モータを作動して走行することが出来る。
１ＳＴモードで低速状態の場合、第１クラッチＣ１が係合すると共に第３クラッチＣ３が係合して複数ギヤ列を介して出力軸を回転することが出来る。この場合、第１クラッチＣ１と並列に配置された第１ワンウェイクラッチＦ１はトルクを分担して伝達し、同じく第３クラッチＣ３と並列に配置された第２ワンウェイクラッチＦ２はトルクを分担する。
【００１３】
すなわち、モータトルクが低い領域では第３クラッチＣ３が係合し、該第３クラッチＣ３と並列に配置された第２ワンウェイクラッチＦ２が作動してトルクを分担する。また、第１ワンウェイクラッチＦ１も作動して出力軸を回転することが出来る。そして、第２クラッチＣ２を係合することで２ＮＤモードに切替えることが出来、また減速回生時には第１クラッチＣ１，第３クラッチＣ３が係合して電動モータにて発電することが出来るように機能する。
【００１４】
２ＮＤモードで中速状態の場合、第２クラッチＣ２，第３クラッチＣ３が係合し、第３クラッチＣ３と並列して配置されている第２ワンウェイクラッチＦ２が作動して伝達トルクを分担する。そして複数ギヤ列を介して出力軸を回転することが出来る。第４クラッチＣ４を係合することで３ＲＤモードに切替えることが出来、そして、モータトルクが低い状態では第２クラッチＣ２が係合し、第２ワンウェイクラッチＦ２が作動する。また、減速回生時には第２クラッチＣ２，第３クラッチＣ３が係合して電動モータにて発電することが出来るように機能する。
【００１５】
３ＲＤモードで高速状態の場合には第２クラッチＣ２，第４クラッチＣ４が係合して複数ギヤ列を介して出力軸を回転することが出来る。そして、減速回生時にも第２クラッチＣ２，第４クラッチＣ４が係合した状態のままで電動モータにて発電することが出来るように機能する。一方、後退モードの場合にはワンウェイクラッチは空転する為、第１クラッチＣ１，第３クラッチＣ３が係合することで後退する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る車両用電動モータの駆動装置は、低速状態と高速状態で係合する第１クラッチＣ１，第２クラッチＣ２が異なり、この第１クラッチＣ１，第２クラッチＣ２を使い分けることで、車両の走行状態に応じて電動モータを高い効率で作動することが出来る。本発明では変速モータを備え、この変速モータが作動して第１クラッチＣ１を開放してワンウェイクラッチによる駆動を行い、第２クラッチＣ２を係合させることでスムーズな変速が出来、第１クラッチＣ１，第２クラッチＣ２の係合動作に際して高度な機構は必要としない。また、１つの変速モータを作動することで第１クラッチＣ１，第２クラッチＣ２が動作するように構成することで、電動モータの駆動装置全体がコンパクト化する。
【００１７】
そして、クラッチにワンウェイクラッチを並列に配置することで、モータのトルクが高い低回転領域では、クラッチとワンウェイクラッチの両方で伝達トルクを分担することが出来、回転速度が高くなってトルクが低下したところでクラッチを切り離して変速モードへ移行することが出来る。従って、従来のようにクラッチ・ｔｏ・クラッチ変換を行なわないで変速が可能と成り、その為に高度なクラッチ制御機構は不要となる。
【００１８】
また、トルクの高い低回転速度域ではクラッチとワンウェイクラッチが共同して機能することでトルクの分担を行なう為に、クラッチとワンウェイクラッチのトルク容量を小さく抑えることが出来、装置全体をコンパクト化出来る。一方、クラッチを係合することで、回生駆動と車両の後退も可能となる。
【００１９】
さらに、１ＳＴモードから２ＮＤモードへの変換の為の第１クラッチＣ１から第２クラッチＣ２への切り替え、逆に２ＮＤモードから１ＳＴモードへの変換の為の第２クラッチＣ２から第１クラッチＣ１への切り替えは、１つの切替え機構で行なうことが出来る為に、省スペースと成る。また、各クラッチ切替え機構は、クラッチの切り替え時のみ電力を消費する為に、上記特許文献１で説明した電動モータの駆動装置の場合のように、クラッチ係合側モータに常時通電する必要がなく、電力消費は少なくなり、特許文献２で説明した高度な反力防止機構が不要になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】電動モータの駆動装置の制御装置を示す実施例。
【図２】（ａ）は２段変速モードの電動モータの駆動装置を示す実施例、（ｂ）は各モードにおけるクラッチとワンウェイクラッチの作動状態を示す表。
【図３】（ａ）は３段変速モードの電動モータの駆動装置を示す実施例、（ｂ）は各モードにおけるクラッチとワンウェイクラッチの作動状態を示す表。
【図４】クラッチの切り替え機構を示す具体例。
【図５】車軸の回転速度とモータ駆動力の関係を示すグラフで、（ａ）は２段変速の場合、（ｂ）は３段変速の場合。
【図６】（ａ）は固定式リダクションでの電動モータの高効率域、（ｂ）は２段変速式リダクションでの電動モータの高効率域。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は本発明に係る車両用電動モータの駆動装置の制御システムを示している概略図である。該制御システムは、車両用電動モータの駆動装置を制御するための主制御ユニット１を備え、主制御ユニット１は、２つの第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２の係合制御ユニット２、バッテリ３、電動モータ４、駆動輪回転速度センサ、それにブレーキ制御ユニット５との間で、情報伝達が可能な状態で接続されている。
【００２２】
電動モータ４はインバータ６を制御することにより、所望の回転速度やトルクを出力するように制御することが出来る。クラッチの係合制御ユニット２は、２つの第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２の係合状態を切り替えるためのクラッチ切替機構を備えており、上記主制御ユニット１からの制御指令に基づいて第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２の係合又は解放が行なわれるように制御する。ここでは、第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２は、変速モータ２６が回転することでクラッチプッシャ４２が移動して制御するように構成している。
【００２３】
また、各車輪７，７・・・のブレーキ装置にはブレーキ制御ユニット５が繋がれて、該ブレーキ制御ユニット５は制動状態を切り替えるためのブレーキ切替機構を備えており、回制駆動による制動力が不足した場合、及び車両の挙動が不安定になる場合に主制御ユニット１からの制御指令に基づいて各車輪７，７・・・のブレーキ装置の制動力を制御することが出来る。
【００２４】
電動モータ４はインバータ６を介して、バッテリ３と電気的に接続されている。そして、電動モータ４は、それぞれ電力の供給を受けて動力を発生するモータ（電動機）としての機能と、動力の供給を受けて電力を発生するジェネレータ（発電機）としての機能とを果すことが出来る。電動モータがジェネレータとして機能する場合には、発電した電力をバッテリ３に供給して充電する。
【００２５】
また、電動モータ４がモータとして機能する場合には、バッテリ３に充電された電力の供給を受けて回転する。そして、電動モータ４の動作制御は、主制御ユニット１からの制御指令に従ってインバータ６を介して行われる。なお、バッテリ３は蓄電装置の一例であり、様々な種類の蓄電装置が存在する為に他の蓄電装置を用いたり、或いは複数種類の蓄電装置を組み合わせて利用することも可能である。
【００２６】
また、主制御ユニット１は、車両用電動モータの駆動装置が搭載される車両の各部の情報を取得するために、車両の各部に設けられたセンサ等からの情報を取得可能に構成されている。主制御ユニット１は、電動モータ回転センサ、車速センサ、バッテリ状態検出センサ、アクセル操作検出センサ８、ブレーキ操作検出センサ９、及びシフト位置検出センサ１０からの情報を取得可能に構成されている。
【００２７】
電動モータ回転センサは、電動モータ４の回転速度を検出するセンサである。車速センサは駆動輪等の車輪や当該車輪と比例する速度で回転する部材の回転速度を検出することにより車速を検出するセンサである。バッテリ状態検出センサはバッテリ３の充電量等の状態を検出するためのセンサであり、例えば電圧センサや電流センサ等により構成される。アクセル操作検出センサ８はアクセルペダル１１の操作量を検出するためのセンサである。ブレーキ操作検出センサ９はホイールブレーキに連動するブレーキペダル１２の操作量を検出するためのセンサである。シフト位置検出センサ１０は車両のシフトレバー１３の選択位置を検出するためのセンサである。
【００２８】
主制御ユニット１は、上記各センサで取得される情報を用いて適切な動作モードの選択を行う。そして、主制御ユニット１は、電動モータ４の駆動状態を制御し、或いは第１クラッチＣ１，第２クラッチＣ２係合制御ユニット２を介して第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２を制御し、並びにブレーキ制御ユニット５を介して各車輪７，７・・・のブレーキ装置の係合状態を制御することにより、選択された動作モードで動作するように車両用電動モータの駆動装置を制御する。また、主制御ユニット１は、車両用電動モータの駆動装置の動作状態とを協調制御することにより、選択された動作モードに応じて適切な走行が行われるように車両の走行状態を制御することが出来る。
【００２９】
本実施では、主制御ユニット１は、電動モータ４の特性を記憶している記憶部１４を備えており、この記憶部１４内には、車両の各部の状態に応じて動作モードを決定するために用いられる制御マップ１５が格納されている。すなわち、制御マップ１５に基づいて、車両は最も効率のよい状態で走行することが出来るように構成している。
【００３０】
図２は本発明に係る車両用電動モータの駆動装置の概略図を示している。電動モータ４の回転トルクを第１クラッチＣ１、第１ワンウェイクラッチＦ１、又は第２クラッチＣ２を介して車軸３７へ伝達するように構成している。
電動モータ４の第１入力軸１６は延びて先端には第２クラッチＣ２を取着し、該第２クラッチＣ２から第１出力軸２３が同心をなして延び、また第１入力軸１６の先端には筒状の第１回転ケース３９が取着され、第１回転ケース３９の内部には同心をなして第２クラッチＣ２が中心部に設けられ、第１クラッチＣ１が外側部に設けられている。そして、両第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２は共に第１回転ケース３９と同軸を成すと共に、その位置関係は互いに並列配置としている。また、第１回転ケース３９の後方には同じく同心を成して第１ワンウェイクラッチＦ１を取付けている。
【００３１】
上記第２クラッチＣ２から第１出力軸２３が延び、該第１出力軸２３の先端には第２入力ギヤ２４が取着されて、第１出力軸２３と共に回転することが出来る。そして第１クラッチＣ１からは筒状の第１中空軸１７が延びて先端には第１入力ギヤ１８が取着され、上記第１出力軸２３は第１中空軸１７の中心穴を貫通して延びている。従って、電動モータ４が作動するならば第１入力軸１６が回転し、該第１入力軸１６と共に第１回転ケース３９が回る。そして、第１入力軸１６に取付けられている第２クラッチＣ２が回転し、第１回転ケース３９の外側部に取付けられている第１クラッチＣ１も同時に回転し、さらには第１回転ケース３９の後方に設けている第１ワンウェイクラッチＦ１も回転することが出来る。
【００３２】
第２クラッチＣ２から延びる第１出力軸２３の先端に取着している第２入力ギヤ２４は第２出力ギヤ２５と噛み合っている。該第２出力ギヤ２５から延びるカウンター軸２０の先端にはカウンターギヤ２１が取付けられている。また、カウンター軸２０には第１出力ギヤ１９が取着され、その為に、カウンターギヤ２１は第２出力ギヤ２５又は第１出力ギヤ１９にてカウンター軸２０を介して回転することが出来、第１出力ギヤ１９及び第２出力ギヤ２５は共にカウンター軸２０に取着されることで回転速度は同一となる。また第１出力ギヤ１９は第１中空軸１７の先端に取着されている第１入力ギヤ１８と噛み合っている。
【００３３】
そして、カウンターギヤ２１はデフリングギヤ２２と噛み合い、該デフリングギヤ２２の回転は差動歯車装置４０を介して車軸３７ａ，３７ｂを駆動し、該車軸３７ａ，３７ｂと繋がっている車輪７，７を回転する。そこで、上記第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２は第１回転ケース３９の内部に収容されて電動モータ４にて回転し、外側の第１クラッチＣ１が係合するならば第１中空軸１７へ回転トルクが伝達され、同時に第１ワンウェイクラッチＦ１の回転トルクも第１中空軸へ伝達されて第１入力ギヤ１８が回転する。そして、第２クラッチＣ２が係合する場合には、電動モータ４の回転は第１出力軸２３へ伝達されて第２入力ギヤ２４が回転する。
【００３４】
ところで、第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２の切り替えは変速モータ２６にて行うことが出来るように構成している。そこで、変速モータ２６が回転するならばクラッチプッシャ４２が移動し、スラスト軸受け４１を介してスライド板４５が第１入力軸１６に沿って移動することが出来るように連結している。そして、スライド板４５と繋がっている連結部４６は第１回転ケース３９を貫通して第１クラッチＣ１，第２クラッチＣ２を係合・開放する機構と連結している。該クラッチプッシャ４２の外周には小さい突出部３６が設けられ、クラッチプッシャ４２が移動することで、突出部３６がセンサ２９に接近してその位置を検知する。
【００３５】
（Ａ）１ＳＴモードの場合
（１）低・中速状態
電動モータ４の第１入力軸１６が回転するならば、第１クラッチＣ１が係合することで第１中空軸が回転し、第１中空軸と共に第１入力ギヤ１８が回転する。第１入力ギヤ１８と噛み合っている大径の第１出力ギヤ１９が回転し、第１出力ギヤ１９と共にカウンター軸２０が回転する。そして、カウンター軸２０の先端に設けているカウンターギヤ２１が回転し、カウンターギヤ２１と噛み合っているデフリングギヤ２２が回転することが出来る。そして、デフリングギヤ２２の回転は差動歯車装置４０を介して車軸３７ａ，３７ｂが回転する。ここで、第１クラッチＣ１と並列に配置している第１ワンウェイクラッチＦ１を取付けており、低速回転域では電動モータのトルクが大きく、第１クラッチＣ１と第１ワンウェイクラッチＦ１とで伝達トルクを分担している。
【００３６】
（２）モータトルク低領域
モータトルク低領域では第１クラッチＣ１は係合せずに、第１ワンウェイクラッチＦ１が働く。第１ワンウェイクラッチＦ１は第１回転ケース３９の後方に取付けられて、該第１回転ケース３９と共に回転することが出来る。そこで、第１入力軸１６と共に第１回転ケース３９が回転することにより、同時に第１ワンウェイクラッチＦ１が回って第１中空軸へ回転トルクを伝達し、２ＮＤモードへの切替えの準備を行なう。
【００３７】
（３）減速回生状態
減速回生時には第１クラッチＣ１が働いて、電動モータ４は発電機として働くように制御される。すなわち、車軸３７ａ，３７ｂの回転は差動歯車装置４０を介してデフリングギヤ２２を回転し、デフリングギヤ２２と噛み合っているカウンターギヤ２１、そして第１出力ギヤ１９及び第１入力ギヤ１８が回転する。第１入力ギヤ１８が回転することで第１中空軸１７が回って、第１クラッチＣ１が係合することで第１回転ケース３９が回り、第１回転ケース３９は電動モータ４の第１入力軸１６を回転することが出来る。
【００３８】
（Ｂ）２ＮＤモードへの切替え及び２ＮＤモードの場合
（１）中・高速状態
上記のモータトルク低領域の時、電動モータ４の第１入力軸１６が回転して第１ワンウェイクラッチＦ１を介して回転トルクを伝えるならば、第２クラッチＣ２が係合することで第１中空軸１７の中心穴に嵌っている第１出力軸２３が回転し、第１出力軸２３と共に第２入力ギヤ２４が回転する。大径の第２入力ギヤ２４は小径の第２出力ギヤ２５と噛み合って回転し、第２出力ギヤ２５と共にカウンター軸２０が回転する。そして、カウンター軸２０の先端に設けているカウンターギヤ２１が回り、カウンターギヤ２１と噛み合っているデフリングギヤ２２が回転することが出来る。そして、デフリングギヤ２２の回転は差動歯車装置４０を介して車軸３７ａ，３７ｂが回る。この場合、互いに噛み合っている第２入力ギヤ２４と第２出力ギヤ２５、及び第１入力ギヤ１８と第１出力ギヤ１９とのギヤ比の違いから、第１中空軸１７は第１出力軸２３より回転速度が速く成る為に、第１ワンウェイクラッチＦ１は空転して作動しなくなる。
【００３９】
（２）減速回生
減速回生時には第２クラッチＣ２が係合して車軸３７ａ，３７ｂの回転を電動モータ４に伝達し、電動モータ４は発電機として機能することが出来る。
すなわち、車軸３７ａ，３７ｂの回転は差動歯車装置４０を介してデフリングギヤ２２を回転し、デフリングギヤ２２と噛み合っているカウンターギヤ２１、そして第２出力ギヤ２５及び第２入力ギヤ２４が回転する。第２入力ギヤ２４が回転することで第１出力軸２３が回って、第２クラッチＣ２が係合することで電動モータ４の第１入力軸１６を回転することが出来る。
【００４０】
（Ｃ）後退モードの場合
後退時は電動モータ４の逆回転が行われるが、第１ワンウェイクラッチＦ１の空転により車軸３７ａ，３７ｂに回転トルクを伝達できないので第１クラッチＣ１を係合させて後退する。
【００４１】
このように、車両の走行状態が低・中速の場合に第１クラッチＣ１が係合し、２ＮＤに変速する場合は第１クラッチＣ１を開放として第１ワンウェイクラッチＦ１を働かせて第２クラッチＣ２を係合する。そして、該第１クラッチＣ１，第２クラッチＣ２は変速モータ２６の主軸２７が回転することでクラッチプッシャ４２は軸方向に移動し、各第１クラッチＣ１，第２クラッチＣ２のＯＮセンサ２９，２９と第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２のＯＦＦセンサ２９を有し、クラッチプッシャ４２の移動によってＯＮ−ＯＦＦを検出するように変速モータ２６は回転・停止する。
すなわち、該クラッチプッシャ４２は変速モータ２６の回転にて軸方向へ変位してスラスト軸受け４１を介して第１クラッチＣ１又は第２クラッチＣ２が係合したり、第１クラッチＣ１，第２クラッチＣ２が共に開放される。
【００４２】
図２（ｂ）に示す表は、１ＳＴモードと２ＮＤモード、及び後退モードにおける各車両状態での第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、及び第１ワンウェイクラッチＦ１の作動状態を示している。１ＳＴモードの低・中速状態では、第１クラッチＣ１と第１ワンウェイクラッチＦ１が働き、モータトルク低領域では第１クラッチＣ１，第２クラッチＣ２は係合せずに第１ワンウェイクラッチＦ１が働き、減速回生時には第１クラッチＣ１が働くように制御される。そして、２ＮＤモードの中・高速状態では、第２クラッチＣ２が働き、また減速回生時にも第２クラッチＣ２が働く。そして後退モードの場合には、低速後退動する為に第１クラッチＣ１が働くように制御される。
【００４３】
図３は３速モードとした場合の本発明に係る車両用電動モータの駆動装置の概略図と各モードでの車両状態でのクラッチとワンウェイクラッチの働きを示している。電動モータ４の回転トルクを第１クラッチＣ１、第１ワンウェイクラッチＦ１、又は第２クラッチＣ２を介して、及び第３クラッチＣ３，第２ワンウェイクラッチＦ２，又は第４クラッチＣ４を介して車軸３７ａ，３７ｂへ伝達するように構成している。
【００４４】
電動モータ４の第１入力軸１６は延びて先端には第２クラッチＣ２を取着し、該第２クラッチＣ２から第１出力軸２３が同心をなして延び、第１入力軸１６の先端には筒状の第１回転ケース３９が取着され、第１回転ケース３９の内部には同心をなして第２クラッチＣ２が中心部に設けられ、第１クラッチＣ１が外側部に設けられている。そして、両第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２は共に第１回転ケース３９と同軸を成し、その位置関係は互いに並列配置としている。また、第１回転ケース３９の後方には同じく同心を成して第１ワンウェイクラッチＦ１を取付けている。
【００４５】
上記第２クラッチＣ２から第１出力軸２３が延び、該第１出力軸２３の先端には第２入力ギヤ２４が取着されて、第１出力軸２３と共に回転することが出来る。そして第１クラッチＣ１からは第１中空軸１７が延びて先端には第１入力ギヤ１８が取着され、上記第１出力軸２３は第１中空軸１７の中心穴を貫通して延びている。従って、電動モータ４が作動するならば第１入力軸１６が回転し、該第１入力軸１６と共に第１回転ケース３９は回る。そして、第１入力軸１６に取付けられている第２クラッチＣ２は回転し、第１回転ケース３９の外側に取付けられている第１クラッチＣ１も同時に回転し、さらには第１回転ケース３９の後方に設けている第１ワンウェイクラッチＦ１も回転することが出来る。
【００４６】
第２クラッチＣ２から延びる第１出力軸２３の先端に取着している第２入力ギヤ２４は第２出力ギヤ２５と噛み合っている。該第２出力ギヤ２５から延びる第２入力軸４７には筒状の第２回転ケース４３が取着され、該第２回転ケース４３の内部には第４クラッチＣ４と第３クラッチＣ３が設けられ、該第４クラッチＣ４は第２入力軸４７に取付けられ、第３クラッチＣ３が第２回転ケース４３の外側部に設けられている。そして、両第３クラッチＣ３と第４クラッチＣ４は共に第２回転ケース４３と同軸を成し、その位置関係は互いに並列配置としている。また、第２回転ケース４３の後方には同じく同心を成して第２ワンウェイクラッチＦ２を取付けている。
【００４７】
上記第４クラッチＣ４から第２出力軸３３が延び、該第２出力軸３３の先端には第４入力ギヤ３４が取着されて、第２出力軸３３と共に回転することが出来る。そして第３クラッチＣ３からは第２中空軸３０が延びて先端には第３入力ギヤ３１が取着され、上記第２出力軸３３は第２中空軸３０の中心穴を貫通して延びている。そして、上記第４入力ギヤ３４は第４出力ギヤ３５と噛み合い、第３入力ギヤ３１は第３出力ギヤ３２と噛み合っており、これら第４出力ギヤ３５及び第３出力ギヤ３２は互いに同軸上に取付けられ、差動歯車装置４０ａを回転駆動するように連結し、該差動歯車装置４０ａを介して車軸３７ａ，３７ｂへ回転トルクを伝達することが出来る。
【００４８】
そこで、第２入力軸４７の回転トルクは、第３クラッチＣ３、第２ワンウェイクラッチＦ２、又は第４クラッチＣ４を介して車軸３７ａ，３７ｂへ伝達するように構成している。
ところで、第３クラッチＣ３と第４クラッチＣ４の切り替えは変速モータ２６ａにて行うことが出来るように構成している。そこで、変速モータ２６ａが回転することでクラッチプッシャ４２ａが移動し、スラスト軸受け４１ａを介してスライド板４５ａが第２入力軸４７に沿って移動することが出来るように連結している。該クラッチプッシャ４２ａの外周には小さい突出部３６ａが設けられ、クラッチプッシャ４２ａの移動に伴って突出部３６ａが接近することでセンサ２９ａが検知するように構成している。
【００４９】
（Ａ）１ＳＴモードの場合
（１）低速状態
第１クラッチＣ１が係合して電動モータ４の第１入力軸１６は第１中空軸１７を回転し、第１中空軸１７と共に第１入力ギヤ１８が回転する。第１入力ギヤ１８と噛み合っている大径の第１出力ギヤ１９が回転し、第１出力ギヤ１９と共に第２入力軸４７が回転する。そして、第３クラッチＣ３が係合して第２中空軸３０が回転し、第２中空軸３０と共に先端の第３入力ギヤ３１が回転する。第３入力ギヤ３１と噛み合っている第３出力ギヤ３２が回り、差動歯車装置４０ａを介して車軸３７ａ，３７ｂは回転することが出来る。
【００５０】
この場合、第１ワンウェイクラッチＦ１が働いて第１中空軸１７に回転トルクを与えることが出来、さらに第２ワンウェイクラッチＦ２が働いて第２中空軸３０に回転トルクを与えることが出来る。すなわち、低速域では電動モータ４のトルクが大きく、第１クラッチＣ１と第１ワンウェイクラッチＦ１を組み合わせて伝達トルクを分担させ、同じく第３クラッチＣ３と第２ワンウェイクラッチＦ２を組み合わせて伝達トルクを分担している。該第１ワンウェイクラッチＦ１，第２ワンウェイクラッチＦ２は第１クラッチＣ１，第３クラッチＣ３と並列状態を成して配置されている。
【００５１】
（２）モータトルク低領域（２ＮＤモードへの準備状態）
この状態では、第１ワンウェイクラッチＦ１と第３クラッチＣ３及び第２ワンウェイクラッチＦ２が働いて車軸３７ａ，３７ｂを回転することが出来る。
（３）減速回生
車両が減速する場合には、第１クラッチＣ１、第３クラッチＣ３が働いて車軸３７ａ，３７ｂの回転にて電動モータ４を回転して発電することが出来る。この場合に第１ワンウェイクラッチＦ１，第２ワンウェイクラッチＦ２は空転して作動することはない。車軸３７ａ，３７ｂの回転にて差動歯車装置４０ａを介して第３出力ギヤ３２が回り、該第３出力ギヤ３２と噛み合っている第３入力ギヤ３１、そして第３クラッチＣ３が係合していることで第２回転ケース４３と共に第２入力軸４７が回転し、該第２入力軸４７に取着されている第１出力ギヤ１９が回り、第１出力ギヤ１９と噛み合っている第１入力ギヤ１８が回転する。そして、第１入力ギヤ１８と共に第１中空軸１７が回転し、第１クラッチＣ１を介して第１回転ケース３９が回り、第１回転ケース３９から延びる第１入力軸１６及び電動モータ４が回転する。
【００５２】
（Ｂ）２ＮＤモードへの切替え及び２ＮＤモードの場合
（１）中速状態
電動モータ４の第１入力軸１６が回転して第１ワンウェイクラッチＦ１を介して回転トルクを伝えるならば、第２クラッチＣ２が係合することで中空の第１中空軸１７の中心穴に嵌っている第１出力軸２３が回転し、第１出力軸２３と共に第２入力ギヤ２４が回転する。第２出力ギヤ２５は第２入力ギヤ２４と噛み合って回転し、第２出力ギヤ２５と共に第２入力軸４７が回転する。そして、第２入力軸４７と連結している第２回転ケース４３が回転し、該第２回転ケース４３の外側部に取着されている第３クラッチＣ３が係合することで第２中空軸３０が回り、第２中空軸３０と共に先端の第３入力ギヤ３１が回転する。そして、第３入力ギヤ３１と噛み合っている第３出力ギヤ３２が回転し、差動歯車装置４０ａを介して車軸３７ａ，３７ｂが回転し、該車軸３７ａ，３７ｂに取着している車輪７，７を回転することが出来る。
この場合、第３クラッチＣ３に並列して配置された第２ワンウェイクラッチＦ２が働いて第２中空軸３０に回転トルクを与えることが出来る。すなわち、中速状態での電動モータ４から伝達されて第２中空軸３０に作用する伝達トルクを互いに分担することが出来る。
【００５３】
（２）モータトルク低領域（３ＲＤモードへの準備状態）
この状態では、第２クラッチＣ２、及び第２ワンウェイクラッチＦ２が働いて車軸３７ａ，３７ｂを回転することが出来るように制御される。
（３）減速回生
車両が減速する場合には、第２クラッチＣ２と第３クラッチＣ３が働いて車軸３７ａ，３７ｂの回転にて電動モータ４を回転して発電することが出来る。すなわち、電動モータ４は発電機として機能する。車軸３７ａ，３７ｂの回転にて差動歯車装置４０ａを介して第３出力ギヤ３２が回り、該第３出力ギヤ３２と噛み合っている第３入力ギヤ３１、そして第３クラッチＣ３が係合していることで第２回転ケース４３と共に第２入力軸４７が回転し、該第２入力軸４７に取着されている第２出力ギヤ２５が回り、第２出力ギヤ２５と噛み合っている第２入力ギヤ２４が回転する。そして、第２入力ギヤ２４と共に第１出力軸２３が回転し、第２クラッチＣ２を介して第１入力軸１６及び電動モータ４が回転する。
【００５４】
（Ｃ）３ＲＤモードへの切替え及び３ＲＤモードの場合
（１）高速状態
電動モータ４の第１入力軸１６が回転するならば、第２クラッチＣ２が係合することで中空の第１中空軸１７の中心穴に嵌っている第１出力軸２３が回転し、第１出力軸２３と共に第２入力ギヤ２４が回転する。第２出力ギヤ２５は第２入力ギヤ２４と噛み合って回転し、第２出力ギヤ２５と共に第２入力軸４７が回転する。そして、第２入力軸４７の回転が第２ワンウェイクラッチＦ２を介して回転トルクを伝えている時に第４クラッチＣ４が係合することで第２中空軸の中心穴に嵌っている第２出力軸３３が回転し、第２出力軸３３と共に先端の第４入力ギヤ３４が回転する。そして、第４入力ギヤ３４と噛み合っている第４出力ギヤ３５が回転し、差動歯車装置４０ａを介して車軸３７ａ，３７ｂが回転することが出来る。
【００５５】
（２）減速回生
車両が減速する場合には、第２クラッチＣ２と第４クラッチＣ４が働いて車軸３７ａ，３７ｂの回転にて電動モータ４を回転して発電することが出来る。
車軸３７ａ，３７ｂの回転にて差動歯車装置４０ａを介して第４出力ギヤ３５が回り、該第４出力ギヤ３５と噛み合っている第４入力ギヤ３４、そして該第４入力ギヤ３４を取付けている第２出力軸３３が回り、第４クラッチＣ４が係合していることで第２入力軸４７が回転し、該第２入力軸４７に取着されている第２出力ギヤ２５が回り、第２出力ギヤ２５と噛み合っている第２入力ギヤ２４が回転する。そして、第２入力ギヤ２４と共に第１出力軸２３が回転し、第２クラッチＣ２を介して第１入力軸１６及び電動モータ４が回転する。
【００５６】
（Ｄ）後退モードの場合
車両が低速で後退する場合には、第１クラッチＣ１と第３クラッチＣ３が係合する。電動モータ４の第１入力軸１６が逆回転し、第１クラッチＣ１が係合することで第１中空軸１７が回転する。そして第１中空軸１７と共に第１入力ギヤ１８が回転し、第１入力ギヤ１８と噛み合っている第１出力ギヤ１９が回り、そして第２入力軸４７が回転する。該第２入力軸４７と連結している第２回転ケース４３が回転し、第２回転ケース４３の外側部に取付けられている第３クラッチＣ３が係合することで第２中空軸３０が回転し、第２中空軸３０と共に第３入力ギヤ３１が回り、第３入力ギヤ３１と噛み合っている第３出力ギヤ３２が回転する。そして差動歯車装置４０ａを介して車軸３７ａ，３７ｂが回転することが出来る。この場合、第１ワンウェイクラッチＦ１，第２ワンウェイクラッチＦ２は第１中空軸１７及び第２中空軸３０が逆回転することで作動しない。
【００５７】
図３（ｂ）に示す表は、１ＳＴモード、２ＮＤモード、３ＲＤモード、及び後退モードにおける各車両状態での第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第３クラッチＣ３、第４クラッチＣ４、及び第１ワンウェイクラッチＦ１、第２ワンウェイクラッチＦ２の作動状態を示している。１ＳＴモードの低速状態では、第１クラッチＣ１と第１ワンウェイクラッチＦ１、第３クラッチＣ３、第２ワンウェイクラッチＦ２が働き、１ＳＴモードのモータトルク低領域では第１ワンウェイクラッチＦ１、第３クラッチＣ３，及び第２ワンウェイクラッチＦ２が働き、１ＳＴモードの減速回生時には第１クラッチＣ１、第３クラッチＣ３が働くように制御される。
【００５８】
２ＮＤモードの中速状態では、第２クラッチＣ２、第３クラッチＣ３，及び第２ワンウェイクラッチＦ２が働き、２ＮＤモードのモータトルク低領域では、第２クラッチＣ２、第２ワンウェイクラッチＦ２が働き、２ＮＤモードの減速回生時には、第２クラッチＣ２、第３クラッチＣ３が働くように制御される。
３ＲＤモードの高速時には、第２クラッチＣ２及び第４クラッチＣ４が働き、３ＲＤモードの減速回生時には、第２クラッチＣ２及び第４クラッチＣ４が働く。
そして後退モードの場合には、低速後退動する為に第１クラッチＣ１及び第３クラッチＣ３が働くように制御される。
【００５９】
図４は変速モータ２６が回転してクラッチプッシャ４２が軸方向に移動し、第１クラッチＣ１，第２クラッチＣ２を係合・開放することが出来るクラッチ切替え機構４８を示す具体例である。変速モータ２６の主軸２７の外周にネジを形成することで、該主軸２７が変速モータ２６によって回転するならば、クラッチプッシャ４２は軸方向に変位して該クラッチプッシャ４２の外側に設けた突出部３６がセンサ２９，２９・・に近接してＯＮ−ＯＦＦの信号を出すことにより、変速モータを制御して各第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２の係合・開放を行なうことが出来る。そして、クラッチプッシャ４２の外周には凹溝４４，４４・・・が形成され、この凹溝４４，４４・・・にボールプランジャ２８のボール３８が嵌合して該クラッチプッシャ４２を位置決めしている為に、第１クラッチＣ１，第２クラッチＣ２が係合していても変速モータに電力を供給し続ける必要がない。
【００６０】
また、同図の（ｂ）に示すクラッチ切替え機構４８は、ボールプランジャ２８の代わりにブレーキ付き変速モータ２６ｂを用いている。このブレーキ付き変速モータ２６ｂが停止することでブレーキが作用して位置ズレすることはなく、上記ボールプランジャ２８と同じように機能することが出来る。クラッチプッシャ４２の先端にはスラスト軸受け４１を介してスライド板４５が第１入力軸１６に沿って移動出来るように取付けられ、該スライド板４５から延びる連結部４６にて第１クラッチＣ１，第２クラッチＣ２の係合及び開放動作が行なわれる。
【００６１】
図５（ａ）は１ＳＴモードと２ＮＤモードの２速モードを備えた本発明の車両用電動モータの駆動装置における車軸の回転速度とモータ駆動力の関係を示している。２段変速であって、１ＳＴモードと２ＮＤモードでのモータ駆動力の領域を表しており、特に同図においては１ＳＴモードでの高効率領域と２ＮＤモードでの高効率領域を示している。そこで、本発明の車両用電動モータの駆動装置を用いることで、主制御ユニット１によって１ＳＴモードであっても、２ＮＤモードであっても、高効率領域で電動モータ４が作動することが出来るように制御される。
【００６２】
図５（ｂ）は１ＳＴモード、２ＮＤモード、及び３ＲＤモードの３速モードを備えた本発明の車両用電動モータの駆動装置における車軸の回転速度とモータ駆動力の関係を示している。３段変速であって、１ＳＴモード、２ＮＤモード、及び３ＲＤモードでのモータ駆動力の領域を表しており、特に同図においては１ＳＴモードでの高効率領域と２ＮＤモードでの高効率領域、及び３ＲＤモードでの高効率領域を示している。そこで、本発明の車両用電動モータの駆動装置を用いることで、主制御ユニット１によって１ＳＴモードであっても、２ＮＤモードであっても、また３ＲＤモードであっても、上記高効率領域で電動モータ４が作動することが出来るように制御される。
【符号の説明】
【００６３】
Ｃ１ 第１クラッチ
Ｃ２ 第２クラッチ
Ｃ３ 第３クラッチ
Ｃ４ 第４クラッチ
Ｆ１ 第１ワンウェイクラッチ
Ｆ２ 第２ワンウェイクラッチ
１ 主制御ユニット
２ クラッチ係合制御ユニット
３ バッテリ
４ 電動モータ
５ ブレーキ制御ユニット
６ インバータ
７ 車輪
８ アクセル操作検出センサ
９ ブレーキ操作検出センサ
10 シフト位置検出センサ
11 アクセルペダル
12 ブレーキペダル
13 シフトレバー
14 記憶部
15 制御マップ
16 第１入力軸
17 第１中空軸
18 第１入力ギヤ
19 第１出力ギヤ
20 カウンター軸
21 カウンターギヤ
22 デフリングギヤ
23 第１出力軸
24 第２入力ギヤ
25 第２出力ギヤ
26 変速モータ
27 主軸
28 ボールプランジャ
29 センサ
30 第２中空軸
31 第３入力ギヤ
32 第３出力ギヤ
33 第２出力軸
34 第４入力ギヤ
35 第４出力ギヤ
36 突出部
37 車軸
38 ボール
39 第１回転ケース
40 差動歯車装置
41 スラスト軸受け
42 クラッチプッシャ
43 第２回転ケース
44 凹溝
45 スライド板
46 連結部
47 第２入力軸
48 クラッチ切替え機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２段変速を行なうことが出来る電動モータの駆動装置において、２組のギヤ列と、１つのワンウェイクラッチと、２つのクラッチと、該クラッチの係合を切替えるクラッチ切替え機構を備え、電動モータの第１入力軸には第１回転ケースを取付け、該第１回転ケースの内部には同軸を成して第２クラッチと第１クラッチを並列状態で取付け、また第１回転ケースには第１ワンウェイクラッチを第１クラッチと並列状態で取付け、上記第１クラッチから延びる第１中空軸には上記第１ワンウェイクラッチが繋がれ、上記第１中空軸の先端には第１入力ギヤを、また上記第２クラッチから延びる第１出力軸は上記第１中空軸の内部を貫通すると共に先端には第２入力ギヤを取着し、そして、上記第１中空軸及び第１出力軸と所定の距離を隔てて平行に設けたカウンター軸に取着した第１出力ギヤは第１入力ギヤと、第２出力ギヤは第２入力ギヤと噛み合い、トルク伝達径路を切替えて差動歯車装置を介して車軸へ動力を伝達することを特徴とする車両用電動モータの駆動装置。
【請求項２】
２段変速を行なうことが出来る電動モータの駆動装置において、１ＳＴモードにおいては、低・中速状態の電動モータの大きなトルクを伝達する為に係合する第１クラッチと第１ワンウェイクラッチとでトルクを分担し、モータトルク低領域では第１ワンウェイクラッチが働き、減速回生状態では第１クラッチが係合し、２ＮＤモードにおいては、中・高速状態での電動モータトルクを伝達する為に第２クラッチが係合し、また減速回生状態では第２クラッチが係合し、そして後退モードにおいては、第１クラッチが係合するように制御し、上記第１クラッチから第２クラッチへの切り替えは、該第１クラッチを切り離し第１ワンウェイクラッチのみで回転トルクを伝達しながら第２クラッチが係合するように切替えることが出来るクラッチ切替え機構を備えた請求項１記載の車両用電動モータの駆動装置。
【請求項３】
上記クラッチ切替え機構は、変速モータの回転に伴って電動モータの主軸に沿って移動するクラッチプッシャを有し、該クラッチプッシャの移動によって上記クラッチの切り替えを可能とした請求項１、又は請求項２記載の車両用電動モータの駆動装置。
【請求項４】
上記クラッチ切替え機構は、変速モータの回転に伴って電動モータの主軸に沿って移動するクラッチプッシャを有し、該クラッチプッシャと共に軸受けを介して移動するスライド板から連結部を第１回転ケース内へ延ばし、該スライド板が前後進することで第１クラッチ又は第２クラッチが係合し、スライド板の中間位置では第１クラッチ及び第２クラッチ共に解放状態になるように第１クラッチと第２クラッチの切り替えを可能とした請求項１、請求項２、又は請求項３記載の車両用電動モータの駆動装置。
【請求項５】
３段変速を行なうことが出来る電動モータの駆動装置において、２組のギヤ列と、１つのワンウェイクラッチと、２つのクラッチと、該クラッチの係合を切替えるクラッチ切替え機構を第１入力軸側と第２入力軸側にそれぞれ備え、電動モータの第１入力軸には第１回転ケースを取付け、該第１回転ケースの内部には同軸を成して第２クラッチと第１クラッチを並列状態で取付け、また第１回転ケースには第１ワンウェイクラッチを第１クラッチと並列状態で取付け、上記第１クラッチから延びる第１中空軸には上記第１ワンウェイクラッチが繋がれ、上記第１中空軸の先端には第１入力ギヤを、また上記第２クラッチから延びる第１出力軸は上記第１中空軸の内部を貫通すると共に先端には第２入力ギヤを取着し、そして、上記第１中空軸及び第１出力軸と所定の距離を隔てて平行に設けた第２入力軸に取着した第１出力ギヤは第１入力ギヤと、第２出力ギヤは第２入力ギヤと噛み合い、上記第２入力軸には第２回転ケースを取付け、該第２回転ケースの内部には同軸を成して第４クラッチと第３クラッチを並列状態で取付け、また第２回転ケースには第２ワンウェイクラッチを第３クラッチと並列状態で取付け、上記第３クラッチから延びる第２中空軸には上記第２ワンウェイクラッチが繋がれ、上記第２中空軸の先端には第３入力ギヤを、また上記第４クラッチから延びる第２出力軸は上記第２中空軸の内部を貫通すると共に先端には第４入力ギヤを取着し、そして、上記第２中空軸及び第２出力軸と所定の距離を隔てて平行に設けた軸に取着した第３出力ギヤは第３入力ギヤと、第４出力ギヤは第４入力ギヤと噛み合い、トルク伝達経路を切替えて差動歯車装置を介して車軸へ動力を伝達することを特徴とする車両用電動モータの駆動装置。
【請求項６】
３段変速を行なうことが出来る電動モータの駆動装置において、１ＳＴモードにおいては、低速状態の電動モータの大きなトルクを伝達する為に第１クラッチと第３クラッチを係合すると共に第１ワンウェイクラッチと第２ワンウェイクラッチが働いてトルクを分担し、モータトルク低領域では第３クラッチが係合すると共に第１ワンウェイクラッチと第２ワンウェイクラッチが働き、減速回生状態では第１クラッチと第３クラッチが係合し、２ＮＤモードにおいては、中速状態での電動モータトルクを伝達する為に第２クラッチと第３クラッチが係合すると共に第２ワンウェイクラッチが働き、モータトルク低領域では第２クラッチが係合すると共に第２ワンウェイクラッチが働き、減速回生状態では第２クラッチと第３クラッチが係合し、３ＲＤモードにおいては、高速状態では第２クラッチと第４クラッチが係合し、減速回生状態では第２クラッチと第４クラッチが係合し、そして、後退モードにおいては、第１クラッチと第３クラッチが係合するように制御し、上記第１クラッチから第２クラッチへの切り替えは、該第１クラッチを切り離し第１ワンウェイクラッチのみで回転トルクを伝達しながら第２クラッチが係合するように切替えることが出来、同じく、上記第３クラッチから第４クラッチへの切替えは、該第３クラッチを切り離し第２ワンウェイクラッチみで回転トルクを伝達しながら第４クラッチ係合するように切替えることが出来るクラッチ切替え機構を備えた請求項５記載の車両用電動モータの駆動装置。
【請求項７】
上記クラッチ切替え機構は、変速モータの回転に伴って電動モータの主軸に沿って移動するクラッチプッシャを有し、該クラッチプッシャの移動によって上記第１回転ケース内のクラッチの切り替え、並びに別のクラッチプッシャの移動によって上記第２回転ケース内のクラッチの切り替えを可能とした請求項５、又は請求項６記載の車両用電動モータの駆動装置。
【請求項８】
上記クラッチ切替え機構は、変速モータの回転に伴って電動モータの主軸に沿って移動するクラッチプッシャを有し、該クラッチプッシャと共に軸受けを介して移動するスライド板から連結部を第１回転ケース内へ延ばし、該スライド板が前後進することで第１クラッチ又は第２クラッチが係合し、スライド板の中間位置では第１クラッチ及び第２クラッチ共に解放状態になるように第１クラッチと第２クラッチの切り替えを可能とし、一方、別のクラッチプッシャと共に軸受けを介して移動するスライド板から連結部を第２回転ケース内へ延ばし、該スライド板が前後進することで第３クラッチ又は第４クラッチが係合し、スライド板の中間位置では第３クラッチ及び第４クラッチ共に解放状態になるように第３クラッチと第４クラッチの切り替えを可能とした請求項５、請求項６、又は請求項７記載の車両用電動モータの駆動装置。
【請求項９】
上記クラッチ切替え機構の位置決めをセンサとクラッチプッシャの突出部にて検知出来るようにした請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、又は請求項８記載の車両用電動モータの駆動装置。
【請求項１０】
上記クラッチプッシャの外周の凹溝を形成し、この凹溝にボールプランジャのボールが嵌合してクラッチプッシャの位置決めを行なうようにした請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、又は請求項９記載の車両用電動モータの駆動装置。
【請求項１１】
上記クラッチプッシャの変速モータにブレーキを組み込んで該クラッチプッシャの位置決めを行なうようにした請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、又は請求項９記載の車両用電動モータの駆動装置。
【請求項１】
２段変速を行なうことが出来る電動モータの駆動装置において、２組のギヤ列と、１つのワンウェイクラッチと、２つのクラッチと、該クラッチの係合を切替えるクラッチ切替え機構を備え、電動モータの第１入力軸には第１回転ケースを取付け、該第１回転ケースの内部には同軸を成して第２クラッチと第１クラッチを並列状態で取付け、また第１回転ケースには第１ワンウェイクラッチを第１クラッチと並列状態で取付け、上記第１クラッチから延びる第１中空軸には上記第１ワンウェイクラッチが繋がれ、上記第１中空軸の先端には第１入力ギヤを、また上記第２クラッチから延びる第１出力軸は上記第１中空軸の内部を貫通すると共に先端には第２入力ギヤを取着し、そして、上記第１中空軸及び第１出力軸と所定の距離を隔てて平行に設けたカウンター軸に取着した第１出力ギヤは第１入力ギヤと、第２出力ギヤは第２入力ギヤと噛み合い、トルク伝達径路を切替えて差動歯車装置を介して車軸へ動力を伝達することを特徴とする車両用電動モータの駆動装置。
【請求項２】
２段変速を行なうことが出来る電動モータの駆動装置において、１ＳＴモードにおいては、低・中速状態の電動モータの大きなトルクを伝達する為に係合する第１クラッチと第１ワンウェイクラッチとでトルクを分担し、モータトルク低領域では第１ワンウェイクラッチが働き、減速回生状態では第１クラッチが係合し、２ＮＤモードにおいては、中・高速状態での電動モータトルクを伝達する為に第２クラッチが係合し、また減速回生状態では第２クラッチが係合し、そして後退モードにおいては、第１クラッチが係合するように制御し、上記第１クラッチから第２クラッチへの切り替えは、該第１クラッチを切り離し第１ワンウェイクラッチのみで回転トルクを伝達しながら第２クラッチが係合するように切替えることが出来るクラッチ切替え機構を備えた請求項１記載の車両用電動モータの駆動装置。
【請求項３】
上記クラッチ切替え機構は、変速モータの回転に伴って電動モータの主軸に沿って移動するクラッチプッシャを有し、該クラッチプッシャの移動によって上記クラッチの切り替えを可能とした請求項１、又は請求項２記載の車両用電動モータの駆動装置。
【請求項４】
上記クラッチ切替え機構は、変速モータの回転に伴って電動モータの主軸に沿って移動するクラッチプッシャを有し、該クラッチプッシャと共に軸受けを介して移動するスライド板から連結部を第１回転ケース内へ延ばし、該スライド板が前後進することで第１クラッチ又は第２クラッチが係合し、スライド板の中間位置では第１クラッチ及び第２クラッチ共に解放状態になるように第１クラッチと第２クラッチの切り替えを可能とした請求項１、請求項２、又は請求項３記載の車両用電動モータの駆動装置。
【請求項５】
３段変速を行なうことが出来る電動モータの駆動装置において、２組のギヤ列と、１つのワンウェイクラッチと、２つのクラッチと、該クラッチの係合を切替えるクラッチ切替え機構を第１入力軸側と第２入力軸側にそれぞれ備え、電動モータの第１入力軸には第１回転ケースを取付け、該第１回転ケースの内部には同軸を成して第２クラッチと第１クラッチを並列状態で取付け、また第１回転ケースには第１ワンウェイクラッチを第１クラッチと並列状態で取付け、上記第１クラッチから延びる第１中空軸には上記第１ワンウェイクラッチが繋がれ、上記第１中空軸の先端には第１入力ギヤを、また上記第２クラッチから延びる第１出力軸は上記第１中空軸の内部を貫通すると共に先端には第２入力ギヤを取着し、そして、上記第１中空軸及び第１出力軸と所定の距離を隔てて平行に設けた第２入力軸に取着した第１出力ギヤは第１入力ギヤと、第２出力ギヤは第２入力ギヤと噛み合い、上記第２入力軸には第２回転ケースを取付け、該第２回転ケースの内部には同軸を成して第４クラッチと第３クラッチを並列状態で取付け、また第２回転ケースには第２ワンウェイクラッチを第３クラッチと並列状態で取付け、上記第３クラッチから延びる第２中空軸には上記第２ワンウェイクラッチが繋がれ、上記第２中空軸の先端には第３入力ギヤを、また上記第４クラッチから延びる第２出力軸は上記第２中空軸の内部を貫通すると共に先端には第４入力ギヤを取着し、そして、上記第２中空軸及び第２出力軸と所定の距離を隔てて平行に設けた軸に取着した第３出力ギヤは第３入力ギヤと、第４出力ギヤは第４入力ギヤと噛み合い、トルク伝達経路を切替えて差動歯車装置を介して車軸へ動力を伝達することを特徴とする車両用電動モータの駆動装置。
【請求項６】
３段変速を行なうことが出来る電動モータの駆動装置において、１ＳＴモードにおいては、低速状態の電動モータの大きなトルクを伝達する為に第１クラッチと第３クラッチを係合すると共に第１ワンウェイクラッチと第２ワンウェイクラッチが働いてトルクを分担し、モータトルク低領域では第３クラッチが係合すると共に第１ワンウェイクラッチと第２ワンウェイクラッチが働き、減速回生状態では第１クラッチと第３クラッチが係合し、２ＮＤモードにおいては、中速状態での電動モータトルクを伝達する為に第２クラッチと第３クラッチが係合すると共に第２ワンウェイクラッチが働き、モータトルク低領域では第２クラッチが係合すると共に第２ワンウェイクラッチが働き、減速回生状態では第２クラッチと第３クラッチが係合し、３ＲＤモードにおいては、高速状態では第２クラッチと第４クラッチが係合し、減速回生状態では第２クラッチと第４クラッチが係合し、そして、後退モードにおいては、第１クラッチと第３クラッチが係合するように制御し、上記第１クラッチから第２クラッチへの切り替えは、該第１クラッチを切り離し第１ワンウェイクラッチのみで回転トルクを伝達しながら第２クラッチが係合するように切替えることが出来、同じく、上記第３クラッチから第４クラッチへの切替えは、該第３クラッチを切り離し第２ワンウェイクラッチみで回転トルクを伝達しながら第４クラッチ係合するように切替えることが出来るクラッチ切替え機構を備えた請求項５記載の車両用電動モータの駆動装置。
【請求項７】
上記クラッチ切替え機構は、変速モータの回転に伴って電動モータの主軸に沿って移動するクラッチプッシャを有し、該クラッチプッシャの移動によって上記第１回転ケース内のクラッチの切り替え、並びに別のクラッチプッシャの移動によって上記第２回転ケース内のクラッチの切り替えを可能とした請求項５、又は請求項６記載の車両用電動モータの駆動装置。
【請求項８】
上記クラッチ切替え機構は、変速モータの回転に伴って電動モータの主軸に沿って移動するクラッチプッシャを有し、該クラッチプッシャと共に軸受けを介して移動するスライド板から連結部を第１回転ケース内へ延ばし、該スライド板が前後進することで第１クラッチ又は第２クラッチが係合し、スライド板の中間位置では第１クラッチ及び第２クラッチ共に解放状態になるように第１クラッチと第２クラッチの切り替えを可能とし、一方、別のクラッチプッシャと共に軸受けを介して移動するスライド板から連結部を第２回転ケース内へ延ばし、該スライド板が前後進することで第３クラッチ又は第４クラッチが係合し、スライド板の中間位置では第３クラッチ及び第４クラッチ共に解放状態になるように第３クラッチと第４クラッチの切り替えを可能とした請求項５、請求項６、又は請求項７記載の車両用電動モータの駆動装置。
【請求項９】
上記クラッチ切替え機構の位置決めをセンサとクラッチプッシャの突出部にて検知出来るようにした請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、又は請求項８記載の車両用電動モータの駆動装置。
【請求項１０】
上記クラッチプッシャの外周の凹溝を形成し、この凹溝にボールプランジャのボールが嵌合してクラッチプッシャの位置決めを行なうようにした請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、又は請求項９記載の車両用電動モータの駆動装置。
【請求項１１】
上記クラッチプッシャの変速モータにブレーキを組み込んで該クラッチプッシャの位置決めを行なうようにした請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、又は請求項９記載の車両用電動モータの駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−２６０５（Ｐ２０１３−２６０５Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３６９２７（Ｐ２０１１−１３６９２７）
【出願日】平成２３年６月２１日（２０１１．６．２１）
【出願人】（５９４０７９１４３）アイシン・エィ・ダブリュ工業株式会社 (119)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２１日（２０１１．６．２１）
【出願人】（５９４０７９１４３）アイシン・エィ・ダブリュ工業株式会社 (119)
【Ｆターム（参考）】
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