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WO2010070717A1 - モータロック装置及び車両の駆動装置 - Google Patents

モータロック装置及び車両の駆動装置 Download PDF

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WO2010070717A1
WO2010070717A1 PCT/JP2008/072762 JP2008072762W WO2010070717A1 WO 2010070717 A1 WO2010070717 A1 WO 2010070717A1 JP 2008072762 W JP2008072762 W JP 2008072762W WO 2010070717 A1 WO2010070717 A1 WO 2010070717A1
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WO
WIPO (PCT)
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rotating body
rotor
lock
convex portions
motor
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2008/072762
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
前田 英治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Priority to PCT/JP2008/072762 priority patent/WO2010070717A1/ja
Priority to DE112008004186T priority patent/DE112008004186T5/de
Priority to US13/131,709 priority patent/US20110227435A1/en
Priority to CN2008801321163A priority patent/CN102224660A/zh
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    • H02K7/10Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/102Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with friction brakes
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Definitions

  • the present invention relates to a motor lock device applied to a motor provided with a plurality of convex portions arranged in a circumferential direction on a rotor, and a drive device for a vehicle including the motor.
  • the stator is provided with a plurality of excitation portions at equal intervals in the circumferential direction, and a plurality of convex portions protruding toward the stator are provided at equal intervals in the circumferential direction to excite each excitation portion of the stator in a predetermined order.
  • a reluctance motor that rotates a rotor by this is known.
  • reluctance motors one that locks the rotor so that the rotor does not rotate when stopped is known.
  • the rotor is provided so as to be movable in the axial direction, and includes a compression spring that urges the rotor to one side along the axis, and when stopped, the compression spring moves the rotor to one side, and a brake shoe provided on the rotor is provided.
  • a compression spring that urges the rotor to one side along the axis, and when stopped, the compression spring moves the rotor to one side, and a brake shoe provided on the rotor is provided.
  • the device of Patent Document 1 since it is necessary to provide a brake member on the side of the rotor and to provide a friction member on the housing so as to face the brake shoe, the device becomes longer in the axial direction and the device may be enlarged. There is. Moreover, since it is necessary to provide the rotor so as to be movable in the axial direction in order to bring the brake shoe and the friction member into contact with or apart from each other, the apparatus may be complicated.
  • an object of the present invention is to provide a motor lock device and a vehicle drive device that can lock the rotor with a relatively simple configuration and that are advantageous for downsizing the device.
  • the motor lock device of the present invention is provided so as to be relatively rotatable around a common axis, and has a pair of rotating bodies, one of which is a stator and the other of which is a rotor.
  • a motor provided with a plurality of convex portions projecting toward the rotating body to be arranged in the circumferential direction, and fixed between the convex portions of the rotating body that is fixed to be non-rotatable around the axis and becomes the rotor
  • a lock member movable between a lock position inserted into the rotor and a release position removed from between the convex portions of the rotating body serving as the rotor, and driving the lock member between the lock position and the release position Driving means.
  • the rotating body that becomes the rotor can be locked by the lock member.
  • the rotating body can be locked using a plurality of convex portions provided on the rotating body serving as the rotor, it is not necessary to provide a member that engages the locking member on the rotating body serving as the rotor. Therefore, the rotor can be locked with a relatively simple configuration and the apparatus can be downsized.
  • the rotating body that becomes the rotor may be provided with a protective member that covers a portion of the surface of the plurality of convex portions that contacts the lock member at the lock position.
  • the convex portion can be protected from the lock member by the protective member.
  • the plurality of convex portions protrudes in a radial direction from the rotating body serving as the rotor
  • the locking member is a convex portion of the rotating body serving as the rotor from the axial direction.
  • the rotating body that is inserted between and becomes the rotor is provided in the circumferential direction at the same interval as the plurality of convex portions through the gaps in which the number of the convex portions can be inserted and the lock member can be inserted.
  • a plurality of protrusions that are larger than the protrusions, and the protrusions are arranged on the outer sides in the axial direction of the protrusions and are provided so as to rotate integrally with the rotating body that becomes the rotor.
  • a joint may be provided.
  • the lock member when the lock member is moved to the lock position, the lock member can be engaged with the protrusion having a larger width in the circumferential direction than the protrusion. In this case, since the lock member can be prevented from engaging with the convex portion, the convex portion can be protected from the lock member.
  • the rotating body serving as the stator is disposed on an outer periphery of the rotating body serving as the rotor, and the plurality of convex portions protrude from the rotating body serving as the first stator.
  • the axial length of the rotating body that becomes the rotor is set longer than that of the rotating body that becomes the stator, and the locking member is a radial direction of a portion of the plurality of convex portions that protrudes from the rotating body that becomes the stator. It may be arranged outside.
  • a reluctance motor is known as a motor in which a plurality of convex portions are provided on a rotating body that becomes a rotor. Therefore, the motor is provided with a plurality of exciting portions arranged at equal intervals in the circumferential direction on the rotating body that becomes the stator, and the rotating body that becomes the rotor by exciting the plurality of exciting portions in a predetermined order.
  • the reluctance motor which rotates may be sufficient.
  • a first rotating body that serves as a rotor and a second rotating body that is disposed on the outer periphery of the first rotating body and serves as a stator are provided so as to be relatively rotatable around a common axis
  • the first rotating body includes a reluctance motor provided with a plurality of convex portions protruding toward the second rotating body so as to be arranged in the circumferential direction, and an internal combustion engine, and the power output from the internal combustion engine
  • a drive device for a vehicle capable of driving drive wheels using the power output from the reluctance motor.
  • the vehicle drive device is fixed to a vehicle body of the vehicle so as not to rotate about the axis, and A lock member movable between a lock position inserted between the convex portions and a release position removed from between the convex portions of the first rotating body; and the lock member between the lock position and the release position.
  • Driving And a motor lock device comprising a means.
  • the first rotator can be locked using a plurality of convex portions provided on the first rotator as in the motor lock device of the present invention described above. Therefore, the rotor can be locked with a relatively simple configuration, and the apparatus can be downsized.
  • the first rotating body may be provided with a protective member that covers a portion of the surface of the plurality of convex portions that contacts the lock member at the lock position.
  • the convex portion can be protected from the lock member by the protective member.
  • the lock member is inserted between the convex portions of the first rotating body from the axial direction, and the same number of the first rotating bodies as the plurality of convex portions, and
  • the protrusions are provided in the circumferential direction at the same intervals as the plurality of protrusions through gaps into which the lock member can be inserted, and have a plurality of protrusions whose circumferential width is larger than the protrusions.
  • An engaging portion may be provided that is disposed on the outer side in the axial direction of the portion and provided so as to rotate integrally with the first rotating body. In this case, since the lock member and the protruding portion of the engaging portion can be engaged with each other, the lock member can be prevented from engaging with the convex portion. Therefore, the convex portion can be protected from the lock member.
  • the length of the first rotating body in the axial direction is set longer than that of the second rotating body so that the plurality of convex portions protrude from the second rotating body.
  • the locking member may be disposed on the radially outer side of the portion of the plurality of convex portions that protrudes from the second rotating body. In this case, since the motor lock device can be prevented from becoming longer in the axial direction, the device can be further downsized.
  • the figure which expands and shows the 1st motor generator of the drive device of FIG. The figure which shows the cross section of the 1st motor generator in the III-III line
  • the figure which shows the 1st motor generator with which the drive device which concerns on the 2nd form of this invention is provided.
  • FIG. 1 shows an outline of a driving apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • the drive device 1 is mounted on a vehicle.
  • the driving apparatus 1 includes an internal combustion engine 2, and a first motor generator (first MG) 3 and a second motor generator (second MG) 4 that function as an electric motor and a generator.
  • the internal combustion engine 2 and the second MG 4 are driving power sources for the vehicle. Therefore, this vehicle is configured as a hybrid vehicle in which the internal combustion engine 2 and the second MG 4 are mounted as a driving power source. Since the internal combustion engine 2 and the second MG 4 are well-known ones mounted on a hybrid vehicle, detailed description thereof is omitted.
  • the crankshaft 2 a of the internal combustion engine 2, the output shaft 3 a of the first MG 3, and the output shaft 4 a of the second MG 4 are connected to the power split mechanism 5.
  • the power split mechanism 5 is a known device capable of switching the transmission state of the power output from each of the internal combustion engine 2, the first MG 3, and the second MG 4 by switching the connection state of the internal combustion engine 2, the first MG 3, and the second MG 4. Is.
  • the power split mechanism 5 is composed of, for example, a planetary gear mechanism. The power output from the power split mechanism 5 is transmitted to the drive wheels 7 of the vehicle via the speed reducer 6.
  • the first MG 3 includes a stator 10 and a rotor 11.
  • the stator 10 and the rotor 11 are provided so as to be relatively rotatable about a common axis CL. Further, the stator 10 is disposed on the outer periphery of the rotor 11.
  • the output shaft 3 a is connected to rotate integrally with the rotor 11.
  • the rotor 11 includes a cylindrical rotor body 12 and a plurality (six in FIG.
  • the stator 10 includes a cylindrical stator body 14 and a plurality (eight in FIG. 2) of stator salient pole portions 15 projecting radially inward from the inner peripheral surface 14a of the stator body 14.
  • the stator salient pole portions 15 are provided on the inner peripheral surface 14a so as to be arranged at equal intervals in the circumferential direction.
  • the height of the stator salient pole 15 is set so that the stator salient pole 15 does not collide with the rotor salient pole 13 when the stator 10 and the rotor 11 rotate relative to each other.
  • Each stator salient pole portion 15 is wound with a coil 16 through which an excitation current flows.
  • Excitation currents are sequentially supplied to the coils 16 in the circumferential direction, thereby exciting the stator salient pole portions 15 in order in the circumferential direction. Then, the rotor 11 is rotationally driven by being sequentially drawn in the circumferential direction by the stator salient pole portion 15 of the stator 10 in which the rotor salient pole portion 13 of the rotor 11 is excited. That is, the first MG 3 is configured as a switched reluctance motor. Note that the control method of the excitation current to each coil 16 may be the same as the control method generally used in the switched reluctance motor, and thus detailed description thereof is omitted.
  • the rotor salient pole portion 13 of the rotor 11 corresponds to the convex portion of the present invention
  • the stator salient pole portion 15 of the stator 10 corresponds to the exciting portion of the present invention.
  • the rotor 11 corresponds to a first rotating body
  • the stator 10 corresponds to a second rotating body.
  • the first MG 3 is provided with a motor lock device 20A.
  • the motor lock device 20 ⁇ / b> A includes a lock plate 21 as a lock member and an actuator 22 as a driving unit that drives the lock plate 21.
  • the lock plate 21 is a disc having the same diameter as the rotor 11, and is provided so as to be coaxial with the rotor 11 and face the side surface of the rotor 11.
  • the lock plate 21 is provided with a plurality (six in FIG. 2) of lock teeth 21a arranged at equal intervals in the circumferential direction so as to be inserted between the rotor salient pole portions 13 of the rotor 11 at predetermined positions. Yes.
  • Each lock tooth 21 a is provided so that its circumferential width is slightly smaller than the width between the rotor salient pole portions 13 of the rotor 11.
  • the lock plate 21 has a lock position where a plurality of lock teeth 21 a are inserted between the rotor salient pole portions 13 of the rotor 11 and a release where the plurality of lock teeth 21 a are removed from between the rotor salient pole portions 13 of the rotor 11. It is provided so as to be movable in the direction of the axis CL between the positions and not rotatable around the axis CL.
  • the actuator 22 drives the lock plate 21 between the lock position and the release position.
  • the actuator 22 may be a well-known one such as an electric type or a hydraulic type, and thus detailed description thereof is omitted.
  • the operation of the actuator 22 is controlled by a motor generator control unit (MGCU) 30.
  • the MGCU 30 is configured as a computer including a microprocessor and peripheral devices such as a RAM and a ROM necessary for the operation thereof.
  • the operation is switched so that the first MG 3 and the second MG 4 function as an electric motor or a generator based on the state of charge (shown).
  • the MGCU 30 controls the operations of the first MG 3 and the second MG 4 via the inverter 31.
  • the MGCU 30 controls the actuator 22 so that the lock plate 21 moves to the lock position when a predetermined lock condition for locking the rotor 11 of the first MG 3 is satisfied. Note that it is determined that the predetermined lock condition is satisfied when, for example, the first MG 3 does not need to be operated as an electric motor and a generator.
  • the MGCU 30 first aligns the rotor 11. In this alignment, the rotor 11 is rotated to a predetermined position where each lock tooth 21a does not collide with each rotor salient pole portion 13 of the rotor 11 when the lock plate 21 is moved to the lock position. Then, the MGCU 30 controls the actuator 22 so that the lock plate 21 moves to the lock position after the alignment is completed. Note that when the rotor 11 is unlocked, the actuator 22 is controlled so that the lock plate 21 moves to the release position.
  • the plurality of lock teeth 21a provided on the lock plate 21 are inserted between the rotor salient pole portions 13 of the rotor 11, and these rotors
  • the rotor 11 is locked using the salient pole part 13. Therefore, it is not necessary to newly provide an engagement member for engaging the rotor 11 with the lock teeth 21a. Therefore, the rotor 11 can be locked with a relatively simple configuration, and the size of the apparatus can be reduced.
  • FIG. 4 is an enlarged perspective view showing a part of the rotor 11 of the first modification.
  • a protection member 40 is provided on each rotor salient pole portion 13. The rest is the same as the driving device 1 described above.
  • the protection member 40 is provided so as to cover a portion of the surface of the rotor salient pole portion 13 that faces the lock teeth 21a at the lock position, that is, a portion that meshes with the lock teeth 21a.
  • the thickness of the protection member 40 is set so that the protection member 40 does not interfere with the lock teeth 21a when the lock teeth 21a are inserted between the rotor salient pole portions 13.
  • the protection member 40 may be made of an elastic material such as rubber, or may be made of a metal material. In the first modification, it is possible to prevent the rotor salient pole portion 13 from directly meshing with the lock teeth 21a when the lock plate 21 is moved to the lock position. Therefore, the rotor salient pole portion 13 can be protected from the lock teeth 21a.
  • Each protection member 40 may be separately attached to each rotor salient pole portion 13, or may be integrally provided on the plate member 41 and attached to each rotor salient pole portion 13 as shown in FIG.
  • the plate member 41 cuts one electromagnetic steel plate so that the portions to be the protection members 40 remain on both sides of the portion 41a disposed on the side of each rotor salient pole portion 13 of the plate member 41, What is necessary is just to produce these remaining parts by bend
  • the protection member 40 and the plate member 41 are formed of the same material.
  • FIG. 6 is an enlarged perspective view showing a part of the rotor 11 of the second modified example.
  • the rotor 11 is provided with an end face plate 50 as an engaging portion on the side surface of the rotor 11 facing the lock plate 21.
  • the end face plate 50 is attached to the rotor 11 so as to rotate integrally with the rotor 11.
  • the end face plate 50 includes a disc portion 50 a disposed on the side surface of the rotor main body 12 and a projecting portion 50 b disposed on the side surface of each rotor salient pole portion 13.
  • the disc part 50 a is formed in the same shape as the cross section of the rotor body 12.
  • the protrusion 50b is formed so that the circumferential width W2 thereof is larger than the circumferential width W1 of the rotor salient pole part 21a, and a gap into which the lock teeth 21b can be inserted is provided between the protrusions 50b.
  • the height of the protruding portion 50b is the same as the height of the rotor salient pole portion 13.
  • the shape of the lock teeth 21a and the shape of the protrusions 50b may be changed as appropriate.
  • the lock teeth 21a may be formed in a truncated cone shape as shown in FIG.
  • the protruding portion 50b of the end face board 50 is formed so that no rattling occurs in the circumferential direction when the lock teeth 21b are inserted between the protruding portions 50b. That is.
  • the width W2 of the protrusion 50b is set so that the distance between the protrusions 50b is slightly larger than the diameter of the base of the lock tooth 21b. Even in this case, the rotor salient pole portion 13 can be prevented from meshing with the lock teeth 21a, so that the rotor salient pole portion 13 can be protected from the lock teeth 21a.
  • FIGS. 8 and 9 show the first MG 3 provided in the driving device 1 of the second embodiment.
  • 8 is a view of the first MG3 as seen from the direction of arrow VIII in FIG. 9
  • FIG. 9 is a view of the first MG3 as seen from the direction of arrow IX in FIG. Since parts other than the first MG 3 in the second form are the same as those in the first form described above, the description thereof is omitted. Also, in the first MG 3, the same reference numerals are given to portions common to the first embodiment, and the description thereof is omitted.
  • the motor lock device 20 ⁇ / b> B includes a lock pole 60 as a lock member that is disposed radially outside the portion of the rotor 11 that protrudes from the stator 10, and an actuator 61 as a drive unit that drives the lock pole 60. .
  • lock teeth 60 a that are inserted between the rotor salient pole portions 13 and mesh with the rotor salient pole portions 13 are provided at one end of the lock pole 60.
  • the lock pole 60 can rotate between a lock position where the lock teeth 60 a are inserted between the rotor salient pole portions 13 and a release position where the lock teeth 60 a are removed from between the rotor salient pole portions 13. It is supported by the support 62.
  • the actuator 61 drives the lock pole 60 between the lock position and the release position.
  • the lock teeth 60a and the rotor salient pole portion 13 can be engaged with each other by moving the lock pole 60 to the lock position, so that the rotor 11 can be locked.
  • the lock pole 60 is moved to the release position, the meshing is released, so that the lock of the rotor 11 can be released.
  • the rotor 11 can be locked using the rotor salient pole portion 13 of the rotor 11, the rotor 11 can be locked with a relatively simple configuration. Moreover, in this form, since the rotor pole 60 is arrange
  • the shape of the lock teeth 60a may be any shape as long as it can be inserted between the rotor salient pole portions 13 and can mesh with the rotor salient pole portions 13, and may be, for example, a bowl shape.
  • the motor lock device of the present invention is not limited to the motor described above, and may be applied to various motors in which the rotor includes a plurality of convex portions that are arranged in the circumferential direction and project in the radial direction.
  • the present invention may be applied to a motor in which the rotor is disposed on the outer periphery of the stator and a plurality of convex portions protruding toward the stator are arranged on the inner peripheral surface of the rotor in the circumferential direction.
  • the motor to which the motor lock device of the present invention is applied is not limited to a motor provided in a vehicle drive device.
  • the present invention may be applied to a motor 71 that is provided in the wheel 70 and drives the wheel 70 as shown in FIGS. 10 and 11, a so-called in-wheel motor.
  • 10 is a view of the wheel 70 as viewed from the direction of the arrow X in FIG. 11, and FIG. 11 shows a cross section of the wheel 70 taken along the line XI-XI in FIG. 10 and 11, the same reference numerals are given to the same parts as those described above, and the description thereof will be omitted.
  • the stator 72 is fixed to the vehicle body, and the rotor 73 is coaxially disposed on the outer periphery of the stator 72.
  • a tire 74 is attached to the outer periphery of the rotor 73.
  • a switched tritance motor is used as the motor 71, a plurality of rotor salient pole portions 73 a that protrude toward the stator 72 are provided on the inner peripheral surface of the rotor 73. Therefore, the motor lock device 20C is provided so that the lock teeth 21a can be inserted between the rotor salient pole portions 73a as shown in FIG.
  • the lock plate 21 is arranged on the side surface of the rotor 73, and the position where the lock teeth 21a are inserted between the rotor salient pole portions 73a and the position where the lock teeth 21a are removed from between the rotor salient pole portions 73a. May be provided so as to be movable between the two.
  • the motor lock device 20C the lock teeth 21a and the rotor salient pole portions 73a can be engaged with each other by moving the lock plate 21 to the lock position, so that the rotor 73 can be locked. Therefore, this motor lock device 20C can function as a parking brake, for example.

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Abstract

 比較的簡素な構成でロータをロックでき、かつ装置の小型化に有利なモータロック装置を提供する。  共通の軸線(CL)の回りに相対回転可能に設けられたステータ(10)及びロータ(11)を有し、ロータ(11)にはステータ(10)に向かって突出する複数のロータ突極部(13)が周方向に並ぶように設けられているモータジェネレータ(3)に適用されるモータロック装置(20)において、軸線(CL)回りに回転不能に固定され、かつロータ(11)のロータ突極部(13)間に挿入されるロック位置とロータ(11)のロータ突極部(13)間から取り除かれる解除位置との間で移動可能なロックプレート(21)と、ロックプレート(21)をロック位置と解除位置との間で駆動するアクチュエータ(22)とを備えている。

Description

モータロック装置及び車両の駆動装置
 本発明は、ロータに周方向に並ぶ複数の凸部が設けられたモータに適用されるモータロック装置及びそのモータを備えた車両の駆動装置に関する。
 ステータに周方向に等間隔で複数の励磁部が設けられるとともにステータに向かって突出する複数の凸部がロータに周方向に等間隔で設けられ、ステータの各励磁部を所定の順で励磁することによりロータを回転させるリラクタンスモータが知られている。このようなリラクタンスモータにおいて、停止時にロータが回転しないようにロータをロックさせるものが知られている。例えば、ロータを軸線方向に移動可能に設けるとともにそのロータを軸線に沿って一方に付勢する圧縮バネを備え、停止時には圧縮バネがロータを一方に移動させ、ロータに設けられているブレーキシューをハウジングに設けられている摩擦部材と接触させてロータの回転をロックするものが知られている(特許文献1参照)。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献2が存在する。
特開平10-210708号公報 特開平9-156387号公報
 特許文献1の装置では、ロータの側方にブレーキシューを設けるとともにそのブレーキシューと対向するようにハウジングに摩擦部材を設ける必要があるため、装置が軸線方向に長くなり、装置が大型化するおそれがある。また、ブレーキシューと摩擦部材とを接触させたり離間させたりするためにロータを軸線方向に移動可能なように設ける必要があるため、装置が複雑になるおそれがある。
 そこで、本発明は、比較的簡素な構成でロータをロックでき、かつ装置の小型化に有利なモータロック装置及び車両の駆動装置を提供することを目的とする。
 本発明のモータロック装置は、共通の軸線の回りに相対回転可能に設けられ、一方がステータになるとともに他方がロータになる一対の回転体を有し、前記ロータになる回転体には前記ステータになる回転体に向かって突出する複数の凸部が周方向に並ぶように設けられているモータに適用され、前記軸線回りに回転不能に固定され、かつ前記ロータになる回転体の凸部間に挿入されるロック位置と前記ロータになる回転体の凸部間から取り除かれる解除位置との間で移動可能なロック部材と、前記ロック部材を前記ロック位置と前記解除位置との間で駆動する駆動手段と、を備えている。
 本発明のモータロック装置によれば、ロック部材をロック位置に移動させることにより、このロック部材でロータになる回転体をロックすることができる。この場合、ロータになる回転体に設けられている複数の凸部を利用してその回転体をロックできるので、ロータになる回転体にロック部材と係合させる部材を設ける必要がない。そのため、比較的簡素な構成でロータをロックできるとともに装置の小型化を図ることが可能となる。
 本発明のモータロック装置の一形態において、前記ロータになる回転体には、前記複数の凸部の表面のうち前記ロック位置の前記ロック部材と接する部分を覆う保護部材が設けられていてもよい。この場合、保護部材によって凸部をロック部材から保護することができる。
 本発明のモータロック装置の一形態において、前記複数の凸部は、前記ロータになる回転体から半径方向に突出しており、前記ロック部材は、前記軸線方向から前記ロータになる回転体の凸部間に挿入され、前記ロータになる回転体は、前記複数の凸部と同数、かつ前記ロック部材が挿入可能な隙間を介して前記複数の凸部と同じ間隔で周方向に設けられるとともに周方向の幅が前記凸部より大きい複数の突出部を有し、前記突出部が前記凸部の前記軸線方向外側にそれぞれ配置されるとともに前記ロータになる回転体と一体に回転するように設けられる係合部を備えていてもよい。この形態では、ロック部材をロック位置に移動させたときにロック部材を凸部よりも周方向の幅が大きい突出部と噛み合わせることができる。この場合、ロック部材が凸部と噛み合うことを防止できるので、ロック部材から凸部を保護することができる。
 本発明のモータロック装置の一形態においては、前記ステータになる回転体が、前記ロータになる回転体の外周に配置され、前記複数の凸部が前記第ステータになる回転体からはみ出るように前記ロータになる回転体の前記軸線方向の長さが前記ステータになる回転体よりも長く設定され、前記ロック部材は、前記複数の凸部のうち前記ステータになる回転体からはみ出た部分の径方向外側に配置されていてもよい。このようにロック部材をロータになる回転体の径方向外側に配置することにより、モータロック装置が軸線方向に長くなることを防止できる。そのため、さらに装置の小型化を図ることができる。
 ロータになる回転体に複数の凸部が設けられるモータとしては、リラクタンスモータが知られている。そこで、前記モータは、前記ステータになる回転体に周方向に等間隔で配置された複数の励磁部が設けられ、それら複数の励磁部を所定の順で励磁させることにより前記ロータになる回転体を回転させるリラクタンスモータであってもよい。
 本発明の車両の駆動装置は、ロータになる第1回転体及び前記第1回転体の外周に配置されてステータになる第2回転体が共通の軸線の回りに相対回転可能に設けられ、前記第1回転体には前記第2回転体に向かって突出する複数の凸部が周方向に並ぶように設けられているリラクタンスモータと、内燃機関と、を備え、前記内燃機関から出力された動力及び前記リラクタンスモータから出力された動力を利用して駆動輪を駆動可能な車両の駆動装置において、前記軸線回りに回転不能になるように前記車両の車体に固定され、かつ前記第1回転体の凸部間に挿入されるロック位置と前記第1回転体の凸部間から取り除かれる解除位置との間で移動可能なロック部材と、前記ロック部材を前記ロック位置と前記解除位置との間で駆動する駆動手段と、を有するモータロック装置を備えている。
 本発明の車両の駆動装置によれば、上述した本発明のモータロック装置と同様に第1回転体に設けられている複数の凸部を利用してこの第1回転体をロックできる。そのため、比較的簡素な構成でロータをロックでき、かつ装置の小型化を図ることができる。
 本発明の車両の駆動装置の一形態において、前記第1回転体には、前記複数の凸部の表面のうち前記ロック位置の前記ロック部材と接する部分を覆う保護部材が設けられていてもよい。この場合、保護部材によってロック部材から凸部を保護することができる。
 本発明の車両の駆動装置の一形態において、前記ロック部材は、前記軸線方向から前記第1回転体の凸部間に挿入され、前記第1回転体は、前記複数の凸部と同数、かつ前記ロック部材が挿入可能な隙間を介して前記複数の凸部と同じ間隔で周方向に設けられるとともに周方向の幅が前記凸部より大きい複数の突出部を有し、前記突出部が前記凸部の前記軸線方向外側にそれぞれ配置されるとともに前記第1回転体と一体に回転するように設けられる係合部を備えていてもよい。この場合、ロック部材と係合部の突出部とを噛み合わせることができるので、ロック部材が凸部と噛み合うことを防止できる。そのため、ロック部材から凸部を保護することができる。
 本発明の車両の駆動装置の一形態においては、前記複数の凸部が前記第2回転体からはみ出るように前記第1回転体の前記軸線方向の長さが前記第2回転体よりも長く設定され、前記ロック部材は、前記複数の凸部のうち前記第2回転体からはみ出た部分の径方向外側に配置されていてもよい。この場合、モータロック装置が軸線方向に長くなることを防止できるので、装置をさらに小型化できる。
本発明の第1の形態に係る駆動装置の概略を示す図。 図1の駆動装置の第1モータジェネレータを拡大して示す図。 図2のIII-III線における第1モータジェネレータの断面を示す図。 第1の形態に係る駆動装置の第1の変形例に設けられる第1モータジェネレータの一部を拡大して示す図。 第1の変形例の他の例を示す図。 第1の形態に係る駆動装置に第2の変形例に設けられる第1モータジェネレータの一部を拡大して示す図。 第2の変形例の他の例を示す図。 本発明の第2の形態に係る駆動装置が備える第1モータジェネレータを示す図。 図8の第1モータジェネレータを図8の矢印IX方向から見た図。 本発明のモータロック装置をインホイールモータに適用した例を示す図。 図10のXI-XI線における車輪の断面を示す図。
(第1の形態)
 図1は、本発明の第1の形態に係る駆動装置の概略を示している。この駆動装置1は、車両に搭載される。図1に示したように駆動装置1は、内燃機関2と、電動機及び発電機として機能する第1モータジェネレータ(第1MG)3及び第2モータジェネレータ(第2MG)4とを備えている。内燃機関2及び第2MG4は、車両の走行用動力源となる。そのため、この車両は内燃機関2及び第2MG4が走行用動力源として搭載されたハイブリッド車両として構成されている。これら内燃機関2及び第2MG4は、ハイブリッド車両に搭載される周知のものであるため、詳細な説明は省略する。内燃機関2のクランク軸2a、第1MG3の出力軸3a、及び第2MG4の出力軸4aは、動力分割機構5に接続されている。動力分割機構5は、内燃機関2、第1MG3、及び第2MG4の接続状態を切り替えて内燃機関2、第1MG3、及び第2MG4のそれぞれから出力された動力の伝達先を切り替えることが可能な周知のものである。動力分割機構5は、例えば遊星歯車機構で構成される。動力分割機構5から出力された動力は、減速機6を介して車両の駆動輪7に伝達される。
 図2及び図3は、第1MG3を拡大して示した図である。なお、図2は第1MG3を図3の矢印II方向から見た図であり、図3は図2のIII-III線における第1MG3の断面を示している。図2に示したように第1MG3は、ステータ10と、ロータ11とを備えている。ステータ10とロータ11とは、共通の軸線CLの回りに相対回転可能に設けられている。また、ステータ10は、ロータ11の外周に配置されている。出力軸3aは、ロータ11と一体に回転するように接続されている。ロータ11は、円筒状のロータ本体12と、ロータ本体12の外周面12aから半径方向外側に突出する複数(図2では6個)のロータ突極部13とを備えている。これらのロータ突極部13は、外周面12aに周方向に等間隔で並ぶように設けられている。
 ステータ10は、円筒状のステータ本体14と、ステータ本体14の内周面14aから半径方向内側に突出する複数(図2では8個)のステータ突極部15とを備えている。これらのステータ突極部15は、内周面14aに周方向に等間隔で並ぶように設けられている。なお、ステータ突極部15の高さは、ステータ10とロータ11とが相対回転したときにステータ突極部15がロータ突極部13と衝突しないように設定されている。各ステータ突極部15には、励磁電流が流されるコイル16がそれぞれ巻き付けられている。これら各コイル16には周方向に順番に励磁電流が供給され、これにより各ステータ突極部15を周方向に順番に励磁する。そして、ロータ11のロータ突極部13が励磁されたステータ10のステータ突極部15に周方向に順番に引き寄せられることにより、ロータ11が回転駆動される。すなわち、第1MG3はスイッチトリラクタンスモータとして構成されている。なお、各コイル16への励磁電流の制御方法は、スイッチトリラクタンスモータにおいて一般に使用される制御方法と同じで良いため、詳細な説明を省略する。このように第1MG3が回転駆動することにより、ロータ11のロータ突極部13が本発明の凸部に相当し、ステータ10のステータ突極部15が本発明の励磁部に相当する。また、ロータ11が第1回転体に相当し、ステータ10が第2回転体に相当する。
 第1MG3には、モータロック装置20Aが設けられている。モータロック装置20Aは、ロック部材としてのロックプレート21と、このロックプレート21を駆動する駆動手段としてのアクチュエータ22とを備えている。ロックプレート21は、ロータ11と同じ直径の円板であり、ロータ11と同軸かつロータ11の側面と対向するように設けられる。ロックプレート21には、所定位置におけるロータ11のロータ突極部13間にそれぞれ挿入可能なように周方向に等間隔で配置される複数(図2では6つ)のロック歯21aが設けられている。各ロック歯21aは、その周方向の幅がロータ11のロータ突極部13間の幅よりも若干小さくなるように設けられている。そして、ロックプレート21は、複数のロック歯21aがロータ11のロータ突極部13間にそれぞれ挿入されるロック位置とそれら複数のロック歯21aがロータ11のロータ突極部13間から取り除かれる解除位置との間で軸線CL方向に移動可能、かつ軸線CL回りに回転不能なように設けられている。アクチュエータ22は、ロックプレート21をロック位置と解除位置との間で駆動する。なお、アクチュエータ22は、電動式や油圧式などの周知のものでよいため、詳細な説明を省略する。
 アクチュエータ22の動作は、モータジェネレータコントロールユニット(MGCU)30にて制御される。MGCU30は、MGCU30は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なRAM、ROM等の周辺機器を含んだコンピュータとして構成され、例えば車両に要求される駆動力及び第1MG3、第2MG4に接続されたバッテリ(不図示)の充電状態などに基づいて第1MG3及び第2MG4が電動機又は発電機として機能するようにその動作を切り替える。この際、MGCU30は、インバータ31を介して第1MG3及び第2MG4の動作を制御する。
 MGCU30は、第1MG3のロータ11をロックすべき所定のロック条件が成立した場合にロックプレート21がロック位置に移動するようにアクチュエータ22を制御する。なお、所定のロック条件は、例えば第1MG3を電動機及び発電機として動作させる必要がない場合に成立したと判断される。この際、MGCU30は、まずロータ11の位置合わせを行う。この位置合わせでは、ロックプレート21をロック位置に移動させたときに各ロック歯21aがロータ11の各ロータ突極部13と衝突しない所定位置までロータ11を回転させる。そして、MGCU30は、位置合わせが完了した後、ロックプレート21がロック位置に移動するようにアクチュエータ22を制御する。なお、ロータ11のロックを解除する場合は、ロックプレート21が解除位置に移動するようにアクチュエータ22が制御される。
 このようにロックプレート21をロック位置に移動させて各ロータ突極部13間にロック歯21aをそれぞれ挿入することにより、これらロック歯21aと各ロータ突極部13とを噛み合わせてロータ11をロックすることができる。一方、ロックプレート21を解除位置に移動することにより、各ロック歯21aと各ロータ突極部13との噛み合いを解除してロータ11のロックを解除できる。
 以上に説明したように、第1の形態に係る駆動装置1によれば、ロックプレート21に設けられている複数のロック歯21aをロータ11の各ロータ突極部13間に挿入し、これらロータ突極部13を利用してロータ11をロックする。そのため、ロータ11にロック歯21aと係合させるための係合部材を新たに設ける必要がない。従って、比較的簡素な構成でロータ11をロックできるとともに、装置の小型化を図ることができる。
 図4~図7は、第1の形態に係る駆動装置1の変形例を示している。図4は、第1の変形例のロータ11の一部を拡大して示す斜視図である。この図に示したように第1の変形例では、各ロータ突極部13に保護部材40がそれぞれ設けられる。それ以外は、上述した駆動装置1と同じである。保護部材40は、ロータ突極部13の表面のうちロック位置のロック歯21aと対向する部分、すなわちロック歯21aと噛み合う部分を覆うように設けられている。なお、保護部材40の厚さは、ロック歯21aがロータ突極部13間に挿入される際に保護部材40がロック歯21aに干渉しないように設定される。保護部材40は、例えばゴムなどの弾性材料製であってもよいし、金属材料製であってもよい。この第1の変形例では、ロックプレート21をロック位置に移動させたときにロータ突極部13がロック歯21aと直接噛み合うことを防止できる。そのため、ロック歯21aからロータ突極部13を保護することができる。
 各保護部材40は、それぞれ別々に各ロータ突極部13に取り付けてもよいし、図5に示したように板部材41に一体に設けて各ロータ突極部13に取り付けてもよい。この板部材41は、例えば板部材41のうち各ロータ突極部13の側方に配置される部分41aの両側に保護部材40となる部分がそれぞれ残るように一枚の電磁鋼板を切断し、これら残した部分を図5に示したように全て同じ方向に折り曲げることにより作製すればよい。この場合、保護部材40と板部材41とは同じ材料で形成される。このように各保護部材40を板部材41に一体に設けることにより、保護部材40の取付作業の手間を軽減できる。
 図6は、第2の変形例のロータ11の一部を拡大して示す斜視図である。この変形例では、ロックプレート21と対向するロータ11の側面に係合部としての端面盤50をロータ11が備えている。端面盤50は、ロータ11と一体に回転するようにロータ11に取り付けられている。端面盤50は、ロータ本体12の側面に配置される円板部50aと、各ロータ突極部13の側面にそれぞれ配置される突出部50bとを備えている。円板部50aは、ロータ本体12の断面と同じ形状に形成されている。一方、突出部50bは、その周方向の幅W2がロータ突極部21aの周方向の幅W1より大きく、かつ突出部50b間にロック歯21bが挿入可能な隙間が設けられるように形成されている。なお、突出部50bの高さは、ロータ突極部13の高さと同じである。この第2の変形例によれば、ロックプレート21をロック位置に移動させたときにロック歯21aと端面盤50の突出部50bとを噛み合わせてロータ11をロックすることができる。この場合、ロータ突極部13がロック歯21aと噛み合わないので、ロック歯21aからロータ突極部13を保護することができる。
 なお、第2の変形例では、ロック歯21aの形状及び突出部50bの形状を適宜に変更してよい。例えば、図7に示したようにロック歯21aを円錐台状に形成してもよい。この場合、端面盤50の突出部50bは、突出部50b間にロック歯21bが挿入されたときに周方向にがたつきが発生しないように形成される。すなわち。突出部50b間の距離がロック歯21bの根元の直径より若干大きい程度になるように突出部50bの幅W2が設定される。この場合においてもロータ突極部13がロック歯21aと噛み合うことを防止できるので、ロック歯21aからロータ突極部13を保護することができる。
(第2の形態)
 次に図8及び図9を参照して本発明の第2の形態に係る駆動装置を説明する。図8及び図9は、第2の形態の駆動装置1が備えている第1MG3を示している。なお、図8は、第1MG3を図9の矢印VIII方向から見た図であり、図9は第1MG3を図8の矢印IX方向から見た図である。第2の形態において第1MG3以外の部分は上述した第1の形態と同じであるため、説明は省略する。また、第1MG3においても第1の形態と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
 図9に示したように第2の形態の第1MG3では、各ロータ突極部13がステータ10の外側にはみ出るようにロータ11の軸線CL方向の長さがステータ10より長い。モータロック装置20Bは、ロータ11のうちステータ10からはみ出た部分の径方向外側に配置されるロック部材としてのロックポール60と、ロックポール60を駆動する駆動手段としてのアクチュエータ61とを備えている。図8に示したようにロックポール60の一方の端部には、ロータ突極部13間に挿入されてロータ突極部13と噛み合うロック歯60aが設けられている。図8に示したようにロックポール60は、そのロック歯60aがロータ突極部13間に挿入されるロック位置とロータ突極部13間から取り除かれる解除位置との間で回転移動可能なように支柱62に支持されている。アクチュエータ61は、ロックポール60をロック位置と解除位置との間で駆動する。
 このモータロック装置20Bでは、ロックポール60をロック位置に移動させることによりロック歯60aとロータ突極部13とを噛み合わせることができるので、ロータ11をロックすることができる。一方、ロックポール60を解除位置に移動させた場合はその噛み合いが解除されるので、ロータ11のロックを解除できる。
 この形態においても、ロータ11のロータ突極部13を利用してロータ11をロックすることができるので、比較的簡素な構成でロータ11をロックできる。また、この形態では、ロータポール60がロータ11の径方向外側に配置されるので、第1MG3が軸線方向に長くなることを抑制できる。そのため、装置の小型化を図ることができる。なお、ロック歯60aの形状は、ロータ突極部13間に挿入可能、かつロータ突極部13と噛み合うことが可能な形状であればよく、例えば鉤状でもよい。
 本発明は上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明のモータロック装置は、上述したモータに限定されず、周方向に並ぶように配置されて半径方向に突出する複数の凸部をロータが備えている種々のモータに適用してよい。例えば、ロータがステータの外周に配置され、ステータに向かって突出する複数の凸部がロータの内周面に周方向に並ぶにように設けられているモータに適用してもよい。また、ロータとステータの両方が軸線CLの回りに回転可能に設けられているモータに適用してもよい。さらに、ロータ突極部に磁石が設けられているモータに適用してもよい。
 本発明のモータロック装置が適用されるモータは、車両の駆動装置に設けられるモータに限定されない。例えば、図10及び図11に示したように車輪70内に設けられてその車輪70を駆動するモータ71、いわゆるインホイールモータに適用してもよい。図10は車輪70を図11の矢印X方向から見た図であり、図11は図10のXI-XI線における車輪70の断面を示している。なお、図10及び図11において上述した各形態と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。このようなモータ71では、ステータ72が車体に固定され、そのステータ72の外周にロータ73が同軸に配置される。そして、タイヤ74がロータ73の外周に取り付けられる。このモータ71としてスイッチトリランクタンスモータが利用されている場合、ロータ73の内周面にはステータ72に向かって突出する複数のロータ突極部73aが設けられる。そこで、モータロック装置20Cは、図11に示したようにこれらロータ突極部73a間にロック歯21aを挿入可能なように設けられる。この場合、ロータ73の側面にロックプレート21を配置し、このロックプレート21をロック歯21aがロータ突極部73a間に挿入される位置とロック歯21aがロータ突極部73a間から取り除かれる位置との間で移動可能なように設ければよい。このモータロック装置20Cによれば、ロックプレート21をロック位置に移動させることによってロック歯21aとロータ突極部73aとを噛み合わせることができるので、ロータ73をロックすることができる。そのため、このモータロック装置20Cを例えばパーキングブレーキとして機能させることができる。

Claims (9)

  1.  共通の軸線の回りに相対回転可能に設けられ、一方がステータになるとともに他方がロータになる一対の回転体を有し、前記ロータになる回転体には前記ステータになる回転体に向かって突出する複数の凸部が周方向に並ぶように設けられているモータに適用され、
     前記軸線回りに回転不能に固定され、かつ前記ロータになる回転体の凸部間に挿入されるロック位置と前記ロータになる回転体の凸部間から取り除かれる解除位置との間で移動可能なロック部材と、前記ロック部材を前記ロック位置と前記解除位置との間で駆動する駆動手段と、を備えているモータロック装置。
  2.  前記ロータになる回転体には、前記複数の凸部の表面のうち前記ロック位置の前記ロック部材と接する部分を覆う保護部材が設けられている請求項1のモータロック装置。
  3.  前記複数の凸部は、前記ロータになる回転体から半径方向に突出しており、
     前記ロック部材は、前記軸線方向から前記ロータになる回転体の凸部間に挿入され、
     前記ロータになる回転体は、前記複数の凸部と同数、かつ前記ロック部材が挿入可能な隙間を介して前記複数の凸部と同じ間隔で周方向に設けられるとともに周方向の幅が前記凸部より大きい複数の突出部を有し、前記突出部が前記凸部の前記軸線方向外側にそれぞれ配置されるとともに前記ロータになる回転体と一体に回転するように設けられる係合部を備えている請求項1のモータロック装置。
  4.  前記ステータになる回転体が、前記ロータになる回転体の外周に配置され、
     前記複数の凸部が前記第ステータになる回転体からはみ出るように前記ロータになる回転体の前記軸線方向の長さが前記ステータになる回転体よりも長く設定され、
     前記ロック部材は、前記複数の凸部のうち前記ステータになる回転体からはみ出た部分の径方向外側に配置されている請求項1のモータロック装置。
  5.  前記モータは、前記ステータになる回転体に周方向に等間隔で配置された複数の励磁部が設けられ、それら複数の励磁部を所定の順で励磁させることにより前記ロータになる回転体を回転させるリラクタンスモータである請求項1~4のいずれか一項のモータロック装置。
  6.  ロータになる第1回転体及び前記第1回転体の外周に配置されてステータになる第2回転体が共通の軸線の回りに相対回転可能に設けられ、前記第1回転体には前記第2回転体に向かって突出する複数の凸部が周方向に並ぶように設けられているリラクタンスモータと、内燃機関と、を備え、前記内燃機関から出力された動力及び前記リラクタンスモータから出力された動力を利用して駆動輪を駆動可能な車両の駆動装置において、
     前記軸線回りに回転不能になるように前記車両の車体に固定され、かつ前記第1回転体の凸部間に挿入されるロック位置と前記第1回転体の凸部間から取り除かれる解除位置との間で移動可能なロック部材と、前記ロック部材を前記ロック位置と前記解除位置との間で駆動する駆動手段と、を有するモータロック装置を備えている車両の駆動装置。
  7.  前記第1回転体には、前記複数の凸部の表面のうち前記ロック位置の前記ロック部材と接する部分を覆う保護部材が設けられている請求項6の車両の駆動装置。
  8.  前記ロック部材は、前記軸線方向から前記第1回転体の凸部間に挿入され、
     前記第1回転体は、前記複数の凸部と同数、かつ前記ロック部材が挿入可能な隙間を介して前記複数の凸部と同じ間隔で周方向に設けられるとともに周方向の幅が前記凸部より大きい複数の突出部を有し、前記突出部が前記凸部の前記軸線方向外側にそれぞれ配置されるとともに前記第1回転体と一体に回転するように設けられる係合部を備えている請求項6の車両の駆動装置。
  9.  前記複数の凸部が前記第2回転体からはみ出るように前記第1回転体の前記軸線方向の長さが前記第2回転体よりも長く設定され、
     前記ロック部材は、前記複数の凸部のうち前記第2回転体からはみ出た部分の径方向外側に配置されている請求項6の車両の駆動装置。
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