JP6648173B2

JP6648173B2 - 車両用駆動装置

Info

Publication number: JP6648173B2
Application number: JP2018024259A
Authority: JP
Inventors: 中山　茂; 茂中山
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2018-02-14
Filing date: 2018-02-14
Publication date: 2020-02-14
Anticipated expiration: 2038-02-14
Also published as: US10704609B2; US20190249721A1; JP2019138425A; CN110154751A; CN110154751B

Description

本発明は、車両用駆動装置に関する。

駆動源にエンジンと電動モーターを併用する車両用駆動装置において、電動モーターと、電動モーターの減速機構と、デファレンシャル装置とを有し、電動モーターと車輪との間で駆動力をクラッチにより断続するものが知られている。そして、電動モーターと車輪との駆動力経路を切り離し、車輪の連れ回りによる電動モーターの回転を防止し、レギュレータ回路などを電動モーターの起電力から保護するものが知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００３−１０４０７３号公報

しかし、特許文献１に記載されたものは、クラッチとして、多板式のクラッチが用いられている。このため、クラッチの部品点数が多く、複雑な構造が必要となる。また、湿式のクラッチを用いる場合には、潤滑油の粘性抵抗により、電動モーターへの連れまわりを防止するために、別段の装置を用いている。
これにより、装置自体の示すスペースが大きくなるとともに、クラッチバネ等の付勢力に対向して、付勢力を超える大きな力を出力する必要がある。
上述した従来の欠点に鑑み、本発明の目的は、簡単な構造により応答性能の高いクラッチ機構を構成することができ、省スペース、省エネルギーを図ることのできる車両用駆動装置を提供する事である。

前記目的を達成するため、本発明に係る車両用駆動装置は、駆動源と、前記駆動源の駆動力が遊星減速機構を介して伝達されるデファレンシャル装置とを備えた車両用駆動装置において、前記遊星減速機構のリングギヤの端部の内側に、前記デファレンシャル装置のデフケースが前記リングギヤと回転軸を同一にして配置され、前記端部と前記デフケースとの間に、前記リングギヤに固定された係合部と、前記デフケースと一体に回転し、前記係合部と係合して駆動力が伝達されるクラッチと、を備え、前記クラッチは、内周面が前記デフケースの外周面に係合する筒状に形成され、回転軸方向への移動により前記係合部との係合または解除を行い、前記クラッチの外周面に接離自在とされた当接体を備え、
前記クラッチの外周面に前記クラッチの回転方向と交差する案内面を形成し、前記当接体が前記案内面に当接することにより、前記デフケースの外周面上での前記クラッチの移動を行うことを特徴とする。
これによれば、当接体を案内面に当接させることでクラッチの移動を行うことができる
ので、簡単な構成で、省スペースかつ省エネルギーのクラッチ機構を構成することができ
る。

また、前記構成において、前記クラッチの外周面に、前記案内面を有する案内溝を設けたことを特徴とする。
これによれば、案内面を案内溝で構成することにより、案内溝に当接体を挿入することで、クラッチを移動させることができる。

また、前記構成において、前記クラッチの外周面に、前記クラッチが前記減速機構と係合した状態で前記当接体が挿入され、前記当接体を前記案内溝に導入する導入溝を、前記クラッチの回転方向に沿って設けたことを特徴とする。
これによれば、導入溝に当接体を挿入させることで、当接体を導入溝から案内溝に案内することができ、これにより、クラッチを移動させることができる。

また、前記構成において、前記クラッチの外周面に、前記当接体を前記案内溝から前記クラッチを前記減速機構との係合を解除する位置に保持する解除用溝を、前記クラッチの回転方向に沿って設けたことを特徴とする。
これによれば、当接体を解除用溝に挿入させることで、クラッチを減速機構との係合を解除する位置に移動させることができる。

また、前記構成において、前記当接体が前記解除用溝に位置している状態で、前記クラッチを保持する保持機構を備えていることを特徴とする。
これによれば、保持機構により、クラッチを減速機構との係合を解除する位置に保持することができる。

また、前記構成において、前記当接体は、ソレノイドにより駆動されるソレノイドピンであることを特徴とする。
これによれば、ソレノイドピンを導入溝、案内溝および解除用溝に挿入することで、クラッチを移動させることができる。

本発明に係る、車両用駆動装置によれば、減速機構とデファレンシャル装置との間に、クラッチ操作のための油圧を発生させる電気オイルポンプや、電磁ソレノイドなどのアクチュエータが不要となり、その為の制御回路なども不要となり、これにより、簡単な構成で、省スペースかつ省エネルギーのクラッチ機構を構成することができる。また、応答性の高いクラッチオフ動作を行うことが可能となる。

車両用駆動装置の減速機構および差動装置の構成を示す断面図である。クラッチの構成を示す断面図である。クラッチと係合溝の構成であって、クラッチ切離し動作の前半を示す図である。クラッチと係合溝の構成であって、クラッチ切離し動作の後半を示す図である。

［実施形態１］
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１から図４を用いて、本発明の実施形態に係る車両用駆動装置１を説明する。
図１は車両用駆動装置の減速機構および差動装置の構成を示す断面図であり、図２はクラッチの構成を示す断面図であり、図３はクラッチと係合溝の構成であって、クラッチ切離し動作の前半を示す図である。そして、図４は、クラッチと係合溝の構成であって、クラッチ切離し動作の後半を示す図である。

図１を用いて、車両用駆動装置１の全体構成について説明する。
図１において、ＵＰは上方、ＬＨは左方向を示す。図１において、車両用駆動装置１は、ケース２内に、駆動源としての電動モーター３、減速機構４、デファレンシャル装置５を有している。そして、デファレンシャル装置５には、車軸６および車軸７が接続している。

ケース２内に配置された電動モーター３は、出力軸３１を有し、電力を駆動力として出力する。電動モーター３の出力軸３１は、中空軸であり、出力軸３１の中空部には、車軸６が挿入されている。出力軸３１の一端には、サンギヤ４１が設けられており、サンギヤ４１は、出力軸３１と一体的に回転駆動される。サンギヤ４１は、減速機構４に駆動力を伝達するものである。

減速機構４は、サンギヤ４１、第一プラネタリギヤ４２、第二プラネタリギヤ４３、軸４４、およびリングギヤ４５により構成されている。
サンギヤ４１には、キャリア４６に回動自在に支持された第一プラネタリギヤ４２が噛合されており、第一プラネタリギヤ４２は、軸４４を介して、第二プラネタリギヤ４３と一体に形成されている。第一プラネタリギヤ４２と第二プラネタリギヤ４３とは、一体的に回動するものであり、第一プラネタリギヤ４２の歯数は、第二プラネタリギヤ４３の歯数よりも多く形成されている。

減速機構４の第二プラネタリギヤ４３は、リングギヤ４５に噛合されている。リングギヤ４５は、第二プラネタリギヤ４３より伝達される駆動力により、サンギヤ４１と同一の回転軸で回転される。そして、リングギヤ４５は、回転軸方向に移動するクラッチ８を介して、デファレンシャル装置５に接続されている。
なお、キャリア４６はケース２に固定されており、減速機構４は、スター型の遊星減速機構となっている。

デファレンシャル装置５は、デフケース５１、ピニオン軸５２、２つのピニオン５３、左側のサイドギヤ５４、右側のサイドギヤ５５により構成される。デフケース５１において、ピニオン軸５２は、車軸６および車軸７と直交するように固定されている。ピニオン軸５２には、２つのピニオン５３が嵌められており、ピニオン５３は、それぞれサイドギヤ５４およびサイドギヤ５５と噛合されている。
サイドギヤ５４は、デフケース５１内において、車軸６の一端に固定されており、車軸６と一体的に回動する。サイドギヤ５５は、デフケース５１内において、車軸７の一端に固定されており、車軸７と一体的に回動する。
なお、デフケース５１は、減速機構４のリングギヤ４５と、減速機構４の回転軸の方向において、重なる位置に配置されるものである。すなわち、図１に示すごとく、リングギヤ４５の内側にデフケース５１の一部が挿入されている。
このように、車両用駆動装置１において、電動モーター３の駆動力は、減速機構４により減速され、減速機構４に接続するデファレンシャル装置５を介して車軸６および車軸７に伝達される。

また、ケース２の外側には、ソレノイド９が取り付けられており、ソレノイド９のソレノイドピン９１（当接体）をクラッチ８に当接させることができる。
ソレノイド９は、デファレンシャル装置５に装着されたクラッチ８を移動させるものであり、これにより、減速機構４とデファレンシャル装置５との駆動力を伝達するか否かを選択可能となっている。

次に、クラッチ８の構成について、図２を用いて説明する。
クラッチ８は、デファレンシャル装置５を内装するドグスリーブにより構成されている。クラッチ８は筒状に形成されており、クラッチ８は、デファレンシャル装置５のデフケース５１に取り付けられている。
これにより、クラッチ８は、デフケース５１と一体に回転駆動され、デフケース５１の回転軸方向（車軸６もしくは車軸７の延出方向）に移動可能とされている。

クラッチ８の内周面には、係合部８６が設けられ、クラッチ８の係合部８６は、デフケース５１の外周面に設けた係合部５９に係合されている。係合部８６および係合部５９は、それぞれデフケース５１の回転軸方向に延びた溝により構成されており、この溝同士が係合されることで、クラッチ８とデフケース５１は、一体となって回転駆動され、デフケース５１に対するクラッチ８の回転軸方向への移動を可能としている。
デフケース５１の外周には、デフケース５１の一部を半径方向外方に延出してなるストッパ５１ａが形成されている。ストッパ５１ａの一側面には、クラッチ８の減速機構４側の端部が当接可能とされ、これにより、クラッチ８の減速機構４側への移動が規制される。
なお、ストッパ５１ａは、リングギヤ４５の内側に位置している。

また、クラッチ８の内周側には、段差部８５が形成されている。デフケース５１の外周面には、デフケース５１の半径方向に延在する穴５８が形成されており、この穴５８の内部には、ボール５６が収容されている。ボール５６は、内部に収容されたバネ５７の付勢力により、半径方向外方に向けて付勢されている。このボール５６、穴５８、バネ５７により保持機構が構成される。

クラッチ８が減速機構４とデファレンシャル装置５との駆動力を伝達する状態に保持されている場合には、ボール５６は、クラッチ８の段差部８５に当接されており、クラッチ８の段差部８５は、ボール５６の外形状に沿った形状となっている。
そして、クラッチ８が移動されると、クラッチ８の段差部８５により、バネ５７の付勢力を超える力をボール５６に加えて、ボール５６を穴５８に押し込み、クラッチ８の移動が可能となる。この状態で、クラッチ８の内周面にボール５６がバネ５７の付勢力により当接されているので、クラッチ８のデフケース５１に対する回転軸方向への移動を規制することができるように構成されている。

クラッチ８は、リングギヤ４５に固定された係合部４５ｂを介して、リングギヤ４５に係合されている。リングギヤ４５の端部４５ａの内側には、係合部４５ｂが取り付けられており、係合部４５ｂの内周面には、溝部４５ｃが設けられている。また、係合部４５ｂは、デフケース５１のストッパ５１ａの外周部に係合されており、これにより、デフケース５１に対する係合部４５ｂの配置精度を確保できる。

クラッチ８の減速機構４側には、外歯８１が設けられており、係合部４５ｂの溝部４５ｃと、クラッチ８の外歯８１とを係合させることにより、クラッチ８とリングギヤ４５とを一体に回転させることが可能となる。
クラッチ８の外歯８１は平歯により構成されており、溝部４５ｃは外歯８１に噛合う形状となっている。このため、クラッチ８の外歯８１は、溝部４５ｃと係合した状態で、クラッチ８の回転軸方向に移動可能となっている。
なお、係合部４５ｂとクラッチ８との係合は、外歯８１をスプライン歯とし、溝部４５ｃをこれに対応するボス形状とし、係合部４５ｂとクラッチ８とをスプライン係合させることが可能である。また、係合時に、係合部４５ｂとクラッチ８とを一体的に回転させる他の係合構造を利用することも可能である。

図３は、クラッチと係合溝の構成であって、クラッチ切離し動作の前半を示す図である。図３の（Ａ）はソレノイドピン９１の当接前の状態を示すものであり、図３の（Ｂ）はソレノイドピン９１と導入溝８４との当接状態を示すものである。
図４は、クラッチと係合溝の構成であって、クラッチ切離し動作の後半を示す図である。図４の（Ｃ）はソレノイドピン９１と案内溝との当接状態を示すものであり、図４の（Ｄ）はクラッチの切離し終了時の状態を示す図である。

図３および図４に示すように、クラッチ８の外周面には、当接体であるソレノイド９のソレノイドピン９１が挿入される係合溝が外周面に沿って形成されている。係合溝は、クラッチ８の外周面に沿って一定距離で設けられた導入溝８４と、案内溝８３と、クラッチ８の外周面に沿って一周する解除用溝８２とにより構成される。
導入溝８４は、当接体であるソレノイドピン９１を係合溝に導入する溝であり、導入溝８４は、クラッチ８の外周面において、クラッチの回転方向に沿って間欠に設けられている。導入溝８４は、解除用溝８２と平行に形成されるものである。
そして、導入溝８４の終端には、案内溝８３の始端が接続されている。
クラッチ８は、ソレノイドピン９１が導入溝８４に係合している状態で、図２に示すように、係合部４５ｂの溝部４５ｃと、クラッチ８の外歯８１とが係合した状態に保持され、クラッチ８とリングギヤ４５とを一体に回転させることが可能となる。
なお、導入溝８４は、クラッチ８の外周面に間欠的に複数設定してもよく、この場合には、各導入溝８４にそれぞれ案内溝８３を接続するようにすればよい。

案内溝８３は、クラッチ８の回転方向に交差するように反回転方向に傾斜して形成されている。案内溝８３の終端は、解除用溝８２に接続されている。この案内溝８３の立ち上がり面がクラッチ８の案内面となるものである。
解除用溝８２は、クラッチ８の外周面に回転方向に沿って連続して形成されている。
クラッチ８は、ソレノイドピン９１が解除用溝８２に係合している状態で、係合部４５ｂの溝部４５ｃと、クラッチ８の外歯８１との係合が解除された状態に保持され、リングギヤ４５によるデフケース５１の回転は行われない。

次に、クラッチ８の動作について、図３および図４を用いて説明する。
なお、図３および図４において、ＲＯはクラッチ８の回転方向を示すものであり、二点鎖線Ｌは、ソレノイドピン９１の回転軸線上の位置を示すものである。
図３（Ａ）に示すように、ソレノイドに通電していない状態では、ソレノイドピン９１は、引き込まれた状態に保持されており、ソレノイドピン９１は、導入溝８４に係合されていない。このとき、クラッチ８がリングギヤ４５と係合した状態において、クラッチ８の回転軸方向における導入溝８４は、ソレノイド９のソレノイドピン９１に対応するように位置している。
この場合には、リングギヤ４５とクラッチ８とは係合した状態となっており、電動モーター３の回転駆動力は、減速機構４を介してデファレンシャル装置５に伝達される。

図３の（Ｂ）に示すように、ソレノイド９に通電すると、ソレノイドピン９１はソレノイド９から突出され、クラッチ８の回動によりソレノイドピン９１と導入溝８４との位置が一致した場合に、ソレノイドピン９１が導入溝８４に挿入される。
これにより、回転しているクラッチ８の導入溝８４に挿入されたソレノイドピン９１は、図４（Ｃ）に示すように、導入溝８４から案内溝８３に相対的に移動される。
そして、クラッチ８がさらに回転されると、ソレノイドピン９１は、案内溝８３から解除用溝８２に相対的に移動される。
このように、ソレノイドピン９１が、導入溝８４、案内溝８３、解除用溝８２に沿って移動されると、相対的にクラッチ８がクラッチ８の回転軸方向に移動され、リングギヤ４５とクラッチ８との係合が解除される。そのため、電動モーター３の回転駆動力は、デファレンシャル装置５には伝達されない。
このとき、図４（Ｄ）に示すように、クラッチ８が移動して、解除用溝８２がソレノイドピン９１の位置に到達した場合には、ソレノイド９の通電を停止することにより、ソレノイドピン９１はソレノイド９内に引き込んだ状態に保持する。クラッチ８の内周面には、ボール５６が当接しているので、ソレノイドピン９１を引き込んだ場合でも、クラッチ８のデフケース５１に対する位置を確実に保持することが可能である。
なお、本実施形態においては、案内溝８３とソレノイド９とにより、クラッチ８にかかる駆動力の一部をクラッチ８の移動方向への力に変換する。そのため、ソレノイド９は、クラッチ８を係合状態に保持する付勢力（本実施形態においては、ボール５６を介したバネ５７による付勢力）よりも小さな出力のものでも良い。

以上述べたように、本実施形態においては、減速機構４とデファレンシャル装置５との間に、デファレンシャル装置５と一体に回転するとともに回転軸方向への移動により減速機構４との係合または解除を行うクラッチ８と、クラッチ８の外周面に接離自在とされたソレノイドピン９１（当接体）と、を備え、クラッチ８の外周面にクラッチ８の回転方向と交差する案内溝８３（案内面）を形成し、ソレノイドピン９１が案内溝８３に当接することでクラッチ８の移動を行う。
これにより、駆動用の電動モーター３とデファレンシャル装置５との間に、クラッチ操作のための油圧を発生させる電気オイルポンプや、電磁ソレノイドなどのアクチュエータが不要となり、その為の制御回路なども不要となる。これにより、簡単な構成で、省スペースかつ省エネルギーのクラッチ機構を構成することができる。また、応答性の高いクラッチオフ動作を行うことが可能となる。

なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で任意に変形及び応用が可能である。
また、上記実施の形態では、他のクラッチ機構に適用可能である。

１車両用駆動装置
２ケース
３電動モーター
４減速機構
５デファレンシャル装置
８クラッチ
９ソレノイド
４５リングギヤ
４５ｂ係合部
５１デフケース
８２解除用溝
８３案内溝
８４導入溝
９１ソレノイドピン

Claims

駆動源と、前記駆動源の駆動力が遊星減速機構を介して伝達されるデファレンシャル装置とを備えた車両用駆動装置において、
前記遊星減速機構のリングギヤの端部の内側に、前記デファレンシャル装置のデフケースが前記リングギヤと回転軸を同一にして配置され、
前記端部と前記デフケースとの間に、
前記リングギヤに固定された係合部と、
前記デフケースと一体に回転し、前記係合部と係合して駆動力が伝達されるクラッチと、を備え、
前記クラッチは、内周面が前記デフケースの外周面に係合する筒状に形成され、回転軸方向への移動により前記係合部との係合または解除を行い、
前記クラッチの外周面に接離自在とされた当接体を備え、
前記クラッチの外周面に前記クラッチの回転方向と交差する案内面を形成し、前記当接体が前記案内面に当接することにより、前記デフケースの外周面上での前記クラッチの移動を行うことを特徴とする車両用駆動装置。
前記クラッチの外周面に、前記案内面を有する案内溝を設けたことを特徴とする請求項１に記載の車両用駆動装置。
前記クラッチの外周面に、前記クラッチが前記係合部と係合した状態で前記当接体が挿入され、前記当接体を前記案内溝に導入する導入溝を、前記クラッチの回転方向に沿って設けたことを特徴とする請求項２に記載の車両用駆動装置。
前記クラッチの外周面に、前記当接体を前記案内溝から前記クラッチを前記係合部との係合を解除する位置に保持する解除用溝を、前記クラッチの回転方向に沿って設けたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の車両用駆動装置。
前記当接体が前記解除用溝に位置している状態で、前記クラッチを保持する保持機構を備えていることを特徴とする請求項４に記載の車両用駆動装置。
前記当接体は、ソレノイドにより駆動されるソレノイドピンであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の車両用駆動装置。