(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車輪を電動モータで駆動する電動式駆動装置であって、
電動モータと車輪との間に反力受け部材を有する遊星歯車機構を介設し、
該遊星歯車機構は、サンギヤ、プラネタリギヤ、リングギヤのうちの何れか１つの回転要素に電動モータを連結するとともに、残りの回転要素のうちの何れか１つの要素に車輪を連結し、さらに、残りの回転要素を反力受け部材として発電機に連結し、
該発電機により反力受け部材を制動した状態で電動モータを作動させることにより電動モータの出力トルクを車輪に伝達するものにおいて、
発電機の負荷を可変する制御手段を設け、
該制御手段は、発進アシスト制御の際に電動モータを起動させ、その後に発電機の負荷を徐々に増加させることで車輪を駆動する、
ことを特徴とする車両用電動式駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の車輪を電動モータで駆動する電動式駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の装置として、特開平９−７９３４８号公報により、第１と第２と第３の回転要素を有する左右１対の差動装置と、両差動装置の第１回転要素に夫々連結される左右１対の電動モータとを備え、両差動装置の第２回転要素を夫々左右の車輪に連結すると共に、両差動装置の第３回転要素同士を連結して、両差動装置により第３回転要素を反力受け部材とする伝動機構を構成し、第３回転要素をブレーキ手段により制動した状態で両電動モータを作動させることにより各電動モータの出力トルクを各車輪に伝達するようにしたものは知られている。
【０００３】
このものでブレーキ手段は、第３回転要素をケーシングに連結して回り止めするドグクラッチで構成されており、ドグクラッチをオンした状態で両電動モータを共に正転または逆転することにより、左右の車輪を共に正転方向または逆転方向に駆動して、前進または後進の発進アシストを行い、発進後はドグクラッチをオフし、車輪の旋回時に両電動モータを互に反対方向に回転させることにより、旋回外輪側の車輪を増速、内輪側の車輪を減速して旋回アシストを行うようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例のものでは、ドグクラッチをオンして電動モータを起動する発進アシスト開始時に車輪の駆動力が急に立上ってショックが発生し、また、電動モータと車輪との間の減速比が一義的に決まるため、発進時の車輪速度の変化に合わせて電動モータの回転速度を変化させる必要があって、電動モータを効率の良い回転速度域だけで使用することができず、低効率の回転速度域でも車輪の所要の駆動力を得られるようにする必要があることから電動モータの小形化が困難になっている。
【０００５】
本発明は、以上の点に鑑み、発進アシスト開始時のショックを緩和し、且つ、電動モータと車輪との間の速度比を可変して電動モータを効率の良い回転速度域で使用できるようにした車両用電動式駆動装置を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明は、車両の車輪を電動モータで駆動する電動式駆動装置であって、電動モータと車輪との間に反力受け部材を有する伝動機構を介設し、反力受け部材をブレーキ手段により制動した状態で電動モータを作動させることにより電動モータの出力トルクを車輪に伝達するものにおいて、ブレーキ手段を反力受け部材に連結される発電機で構成すると共に、発電機の負荷を可変する制御手段を設けている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明は、車両の車輪を電動モータで駆動する電動式駆動装置であって、電動モータと車輪との間に反力受け部材を有する遊星歯車機構を介設し、該遊星歯車機構は、サンギヤ、プラネタリギヤ、リングギヤのうちの何れか１つの回転要素に電動モータを連結するとともに、残りの回転要素のうちの何れか１つの要素に車輪を連結し、さらに、残りの回転要素を反力受け部材として発電機に連結し、該発電機により反力受け部材を制動した状態で電動モータを作動させることにより電動モータの出力トルクを車輪に伝達するものにおいて、発電機の負荷を可変する制御手段を設け、該制御手段は、発進アシスト制御の際に電動モータを起動させ、その後に発電機の負荷を徐々に増加させることで車輪を駆動するようにしている。
【０００８】
また、反力受け部材に対する制動力が小さく、反力受け部材が駆動反力で逆転すると、電動モータと車輪との間の減速比が大きくなり、反力受け部材の制動力の増加に伴って減速比が小さくなる。従って、電動モータの回転速度を変化させなくても、発電機の負荷を変化させて反力受け部材の制動力を変化させることにより、減速比を変化させて車輪速度の変化に対処することができる。その結果、電動モータを効率の良い回転速度域だけで使用することが可能となり、電動モータの小形化を図ることができる。
更に、車両のブレーキング時に発電機を回生ブレーキとして機能させることもできる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、エンジン１により変速機２を介して左右の前輪３Ｌ，３Ｒを駆動する前輪駆動車両を示しており、各前輪３Ｌ，３Ｒは両端に等速ジョイント４ａを有する各ドライブシャフト４Ｌ，４Ｒを介して変速機２に連結されている。
【００１０】
従動輪たる左右の後輪５Ｌ，５Ｒには夫々両端に等速ジョイント６ａを有する連結軸６Ｌ，６Ｒが連結され、両連結軸６Ｌ，６Ｒ間に電動式駆動装置７が介設されている。
【００１１】
電動式駆動装置７は、図２に示す如く、左右１対の差動装置８Ｌ，８Ｒと、１対の電動モータ９Ｌ，９Ｒとを備えている。各差動装置８Ｌ，８Ｒは、サンギア８ａと、リングギア８ｂと、該両ギア８ａ，８ｂに噛合するプラネタリギア８ｃを支持するキャリア８ｄとから成る遊星歯車式差動装置で構成されている。そして、各差動装置８Ｌ，８Ｒの第１回転要素たるサンギア８ａに各電動モータ９Ｌ，９Ｒを夫々減速ギア列１０Ｌ，１０Ｒを介して連結すると共に、各差動装置８Ｌ，８Ｒの第２回転要素たるキャリア８ｄを各連結軸６Ｌ，６Ｒの等速ジョイント６ａに連結し、更に、両差動装置８Ｌ，８Ｒの第３回転要素たるリングギア８ｂ同士を連結し、両差動装置８Ｌ，８Ｒによりリングギア８ｂを反力受け部材とする伝動機構を構成している。尚、両差動装置８Ｌ，８Ｒのサンギア８ａ同士、リングギア８ｂ同士、プラネタリアギア８ｃ同士、キャリア８ｄ同士の諸元は夫々同一になっている。
【００１２】
各電動モータ９Ｌ，９Ｒは、コントローラ１１により制御される各ドライバー回路１２Ｌ，１２Ｒを介してバッテリ１３から電力を供給される。
【００１３】
電動式駆動装置７は、更に、両差動装置８Ｌ，８Ｒのリングギア８ｂを制動するブレーキ手段として、リングギア８ｂに連結される発電機１４を備えている。そして、発電機１４に発生電力を電動モータ９Ｌ，９Ｒやバッテリ１３に供給する負荷回路１５を接続し、負荷回路１５をコントローラ１１で制御して発電機１４の負荷を可変し得るようにしている。
【００１４】
コントローラ１１は、滑り易い路面での発進時に前輪３Ｌ，３Ｒがスリップしたとき後輪４Ｌ，４Ｒを駆動する発進アシスト制御と、車両の旋回時に旋回外輪側の後輪を増速、内輪側の後輪を減速する旋回アシスト制御とを行う。
【００１５】
発進アシスト制御では、先ず、発電機１４の負荷を実質的に零にした状態で左右の両電動モータ９Ｌ，９Ｒを互に同方向に起動する。この場合、各差動装置８Ｌ，８Ｒのサンギア８ａの回転でプラネタリギア８ｃが自転し、リングギア８ｂにサンギア８ａの回転方向とは反対方向の駆動反力が作用する。発電機１４の負荷が零であると、発電機１４によってリングギア８ｂに与えられる制動力も零になり、図３のａ線で示す如くリングギア８ａが駆動反力によってサンギア８ａとは反対方向に空転し、キャリア８ｄは静止したままになり、後輪５Ｌ，５Ｒに電動モータ９Ｌ，９Ｒの出力トルクは伝達されない。
【００１６】
電動モータ９Ｌ，９Ｒの起動後、発電機１４の負荷を徐々に増加させるが、これによればリングギア８ｂの制動力も徐々に増加し、リングギア８ｂの回転速度が減少してその分キャリア８ｄの回転速度が増加し、後輪５Ｌ，５Ｒの駆動力が徐々に立上る。そして最終的には図３のｂ線で示す如くリングギア８ｂの回転が拘束され、キャリア８ｄ、即ち、後輪５Ｌ，５Ｒの回転速度は電動モータ９Ｌ，９Ｒの回転速度を減速ギア列１０Ｌ，１０Ｒのギア比とサンギア８ａとリングギア８ｂのギア比とで定まる所定の減速比で除した値に上昇する。また、発電機１４をモータとして機能させ、リングギア８ｂを図３のｃ線で示す如くサンギア８ａと同方向に回転させることで後輪５Ｌ，５Ｒの回転速度を更に上昇させることも可能である。結局、電動モータ９Ｌ，９Ｒと後輪５Ｌ，５Ｒとの間の減速比を可変できるようになり、発進時の後輪速度の上昇に合わせて減速比を減少させることにより、電動モータ９Ｌ，９Ｒを効率の良い回転速度域だけで使用することができる。そのため、電動モータ９Ｌ，９Ｒを小形化でき、更に、発電機１４の発生電力を電動モータ９Ｌ，９Ｒやバッテリ１３に供給することで、電力ロスも低減できる。
【００１７】
発進後、後輪速度が所定速度に上昇したところで電動モータ９Ｌ，９Ｒへの通電を停止すると共に発電機１４の負荷を零にし、発進アシストを終了する。この状態では、キャリア８ｄの回転に伴いリングギア８ｂがキャリア８ｄと同方向に空転し、左右の後輪５Ｌ，５Ｒの差回転を生じない限りサンギア８ａは回転しない。
【００１８】
旋回アシスト制御では、発電機１４の負荷を零にしたまま旋回外輪側の電動モータを正転、内輪側の電動モータを逆転する。例えば、右旋回時には、左側の電動モータ９Ｌを正転、右側の電動モータ９Ｒを逆転する。これによれば、左側の差動装置８Ｌのサンギア８ａが正転してそのキャリア８ｄがリングギア８ｂに対し正転し、また、右側の差動装置８Ｒのサンギア８ａが逆転してそのキャリア８ｄがリングギア８ｂに対し逆転する。この場合、左側の差動装置８Ｌのリングギア８ｂには逆転方向の反力が作用し、右側の差動装置８Ｒのリングギア８ｂには正転方向の反力が作用するが、両リングギア８ｂ，８ｂは互に連結されているため、両反力は打消される。従って、リングギア８ｂの回転速度を基準にして、左側の差動装置８Ｌのキャリア８ｄ、即ち、左後輪５Ｌが増速され、右側の差動装置８Ｒのキャリア８ｄ、即ち、右後輪５Ｒが減速される。その結果、外輪たる左後輪５Ｌに駆動力、内輪たる右後輪５Ｒに制動力が付与されて右旋回方向へのヨーモーメントが発生し、旋回がアシストされる。
【００１９】
車両のブレーキング時には、発電機１４の負荷を増加し、発電機１４を回生ブレーキとして機能させ、ブレーキングを助ける。
【００２０】
ところで、上記実施形態では、２個の電動モータ９Ｌ，９Ｒを用いて、発進アシストと旋回アシストとを行い得られるようにしたが、発進アシストだけを行う場合には、図４に示す如く、コントローラ１１により制御されるドライバー１２を介してバッテリ１３からの電力を供給する１個の電動モータ９と、１個の遊星歯車式差動装置８と、１個の傘歯車式差動装置１６とを用い、遊星歯車式差動装置８のサンギア８ａに電動モータ９を減速ギア列１０を介して連結すると共に、プラネタリギア８ｃを担持するキャリア８ｄを傘歯車式差動装置１６のデフケース１６ａに連結し、デフケース１６ａに軸支される左右のサイドギア１６ｂ，１６ｂを左右の連結軸６Ｌ，６Ｒの等速ジョイント６ａに連結する。これによれば、両差動装置８，１６により遊星歯車式差動装置８のリングギア８ｂを反力受け部材とする伝動機構が構成され、リングギア８ｂを制動した状態で電動モータ９を作動すると、両差動装置８，１６を介して左右の後輪５Ｌ，５Ｒに電動モータ９の出力トルクが伝達される。
【００２１】
そして、リングギア８ｂにブレーキ手段たる発電機１４を連結し、発電機１４にコントローラ１１で制御される負荷回路１５を接続し、発進アシスト時に、当初は発電機１４の負荷を零にした状態で電動モータ９を起動し、その後発電機１４の負荷を徐々に増加させ、後輪５Ｌ，５Ｒの駆動力を徐々に立上げると共に、電動モータ９の回転速度を効率の良い回転速度域に維持したまま減速比を減少させて、後輪速度を上昇させる。
【００２２】
以上、前輪駆動車両の従動輪たる後輪の電動式駆動装置に本発明を適用した実施形態について説明したが、後輪駆動車両の従動輪たる前輪の電動式駆動装置にも同様に本発明を適用できる。
【００２３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、発進アシスト開始時のショックを緩和できると共に、電動モータと車輪との間の減速比を可変して、電動モータを効率の良い回転速度域だけで使用することができるため、電動モータの小形化を図ることができ、更には、発電機をブレーキング時に回生ブレーキとして機能させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明装置の使用例を示す図
【図２】  本発明装置の第１実施形態を示すスケルトン図
【図３】  モータ速度と車輪速度とリングギアの速度との相互の関係を示す図
【図４】  本発明装置の第２実施形態を示すスケルトン図
【符号の説明】
５Ｌ，５Ｒ      後輪（車輪）                  ７  電動式駆動装置
８Ｌ，８Ｒ，８  差動装置（伝動機構）
８ｂ            リングギア（反力受け部材）
９Ｌ，９Ｒ，９  電動モータ
１１            コントローラ（制御手段）    １４  発電機
１５            負荷回路
【図１】
0003683404.tif 000002
【図２】
0003683404.tif 000003
【図３】
0003683404.tif 000004
【図４】
0003683404.tif 000005