(57)【要約】【課題】本発明は、車輌の一つ以上の車輪に駆動トルクを与えるための独自の装置を提供する。【解決手段】車輌の車輪２２，２４に駆動トルクを提供する装置（システム）２０は、回転する車軸を独立に駆動する能力を有する電動機３０を備えている。一例は、一個の固定子３２と、第一車軸に連結した第一電機子３４及び第二車軸に連結した第二電機子３６とを備えている。制御器４０は、各々の車輪において望みの車輪速度または駆動トルクを達成するように、電機子への動力を独立に制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の構成からなる車軸組立物：
第一車軸；
第一車軸とは独立に回転するように支持された第二車軸；
固定子と、第一車軸に連結した第一電機子と、第二車軸に連結した第二電機子とを備えた電動機；及び
第一及び第二車軸それぞれに望みどおりの回転をさせるように、第二電機子の動きとは独立に第一電機子の動きを制御する制御器。
【請求項２】
対応する車軸の望みの回転に応じてそれぞれの電機子を回転させるように、制御器が、各電機子への動力供給を制御することを特徴とする、請求項１の組立物。
【請求項３】
制御器が、対応する車軸の回転に抵抗する制動力を選択的に付加するように、電機子を制御することを特徴とする、請求項１の組立物。
【請求項４】
電源を備え、且つ制動力を付加する時に少なくとも一つの電機子が電源に充電するための電流を選択的に生成することを特徴とする、請求項３の組立物。
【請求項５】
固定子が円筒形であり、第一電機子が少なくとも部分的に固定子内に収容され、第二電機子は少なくとも部分的に固定子外面の周囲に収容されていることを特徴とする、請求項１の組立物。
【請求項６】
第一及び第二電機子が、それぞれ少なくとも部分的に固定子外面の周囲に収容され、且つ電機子は軸方向に互いに間隔を空けて配置されていることを特徴とする、請求項１の組立物。
【請求項７】
第一電機子と連結した第一整流子及び、第二電機子と連結した第二整流子を備え、且つ電機子を独立に制御するために制御器が各整流子と連通していることを特徴とする、請求項１の組立物。
【請求項８】
電機子と固定子の間の相対的回転を防ぐために、少なくとも一つの電機子を固定子に選択的に拘束するための、拘束装置を備えることを特徴とする、請求項１の組立物。
【請求項９】
拘束装置が、機械的に電機子を固定子に拘束する噛合い部材と、噛合い部材を機械的拘束位置へ選択的に動かす駆動体とを、備えていることを特徴とする、請求項８の組立物。
【請求項１０】
内部に電動機が支持されているハウジングを備え、ハウジングは車輌上に支持されており、固定子はハウジング内部にハウジングに対し相対的に静止状態で支持され、且つハウジング内に支持された電源を備えていることを特徴とする、請求項１の組立物。
【請求項１１】
以下の構成からなる車輌駆動制御装置：
第一車軸；
第一車軸とは独立に回転するように支持された第二車軸；
車輌の運転状態の検出値を提供する少なくとも一つのセンサ；
固定子と、第一車軸に連結した第一電機子と、第二車軸に連結した第二電機子とを備えた電動機；及び
第一及び第二車軸それぞれに望みどおりの回転をさせるように、第二電機子の動きとは独立に第一電機子の動きを制御する制御器、制御器はセンサからの検出値を電機子制御方法の決定時に使用する。
【請求項１２】
制御器が、対応する車軸の回転に抵抗する制動力を選択的に付加するように、電機子を制御することを特徴とする、請求項１１の装置。
【請求項１３】
電源を備え、且つ制動力を付加する時に少なくとも一つの電機子が電源に充電するための電流を選択的に生成することを特徴とする、請求項１２の装置。
【請求項１４】
変向角度の検出値、車輪速度の検出値、及び車速の検出値を含む、複数の検出値を制御器に提供する複数のセンサを備え、且つ制御器がセンサ検出値に応じて電機子を制御することを特徴とする、請求項１１の装置。
【請求項１５】
固定子が車枠に相対的に固定されており、電機子と固定子の間の相対的回転を防ぐために、少なくとも一つの電機子を固定子に選択的に拘束するための、拘束装置を備えることを特徴とする、請求項１１の装置。
【請求項１６】
拘束装置が、電機子を相対的に固定子に拘束するため対応する電機子の一つへ対応する面を選択的に噛合う噛合い部材と、制御器からの命令に応じて噛合い部材を選択的に動かし対応する面と噛合わさせる駆動体とを、備えていることを特徴とする、請求項１５の装置。
【請求項１７】
以下の工程から成る、軸上に整列した二つの車輪の回転を制御する方法：
固定子と、第一の電機子が一方の車輪と共に回転し、第二の電機子が他方の車輪と共に回転するように固定子に連結された、二つの電機子とを備えた電動機を用意する工程；及び
各々の車輪に望みどおりの回転をさせるように、電機子をそれぞれ独立に制御する工程。
【請求項１８】
各々の車輪に望みの量の駆動トルクを与えるように、電機子へ独立に動力を供給する工程を含むことを特徴とする、請求項１７の方法。
【請求項１９】
少なくとも一つの電機子を選択的に切換えて、対応する車輪の回転に応じて電気エネルギーを発生させる工程と、発生したエネルギーを車輌上の電源に供給する工程とを含むことを特徴とする、請求項１７の方法。
【請求項２０】
少なくとも一つの電機子を選択的に制御して、対応する車輪の回転速度を制御する制動力を提供させる工程を含むことを特徴とする、請求項１７の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には電動機に関する。より厳密には、本発明は、車輌駆動装置内部の電動機配列に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の自動車は、一組以上の車輪に駆動トルクを与えて望みのままに車輌を推進させる、内燃機関により動力を供給されてきた。最近の傾向は、内燃機関の代り又は補助として、それ以外の動力源を取り入れるようになった。このようなものの一例は、内燃機関動力又は電気的動力を利用した、電気ハイブリッド車である。このような代替動力装置の欠点は、このような装置を車輌に取り入れる能力の差によって、潜在的利点が制限されるということである。代替電源に適合する設計は、一般に現行の車輌部品構造に強く依存している。利用可能空間及び部品の設計が制限されていることが、代替駆動装置の効果的な集積化に対する真剣な挑戦をもたらしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
車輌に詰め込むための制限の範囲内で適切な制御が達成できるような、車載用補助的又は代替的動力装置に対する新規装置の必要性が存在している。本発明はその必要性に焦点を当てており、車輌の一つ以上の車輪に駆動トルクを与えるための独自の装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（発明の要約）  
一般的に言えば、本発明は、二つ以上の電動機速度が利用可能で、独立に回転できる車軸に対して独立してトルクを与えるように、二つ以上の電機子を有する電動機を備えた車軸組立物である。  
本発明に従って設計された車軸組立物の一例は、第一車軸を備えている。第二車軸は、第一車軸とは独立に回転出来るように支持されている。電動機は、固定子、第一電機子及び第二電機子を備えている。各電機子は、車軸の一つと連結されている。制御器は、第一及び第二車軸にそれぞれ独立に望みの回転をさせるように、電機子への動力供給を制御する。  
本発明に従って設計された電動機組立物は、機械的差動歯車組立物に類似した特徴を備える。  
本発明の特徴及び利点は、現状で好ましい実施形態についての以下の詳細な説明から、当業者にとっては明白になるであろう。詳細な説明に伴う図面は、以下のように簡潔に説明されるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
（好ましい実施形態の詳細な説明）  
図１は、車輪２２及び２４に駆動トルクを与えるための車輌車軸駆動装置２０を、部分断面図で概略説明している。装置（システム）２０は、車輪２２と連結している第一車軸２６、及び車輪２４と連結している第二車軸２８を備えている。車軸２６及び２８は、車軸がそれぞれ独立に回転できるような、在来の選ばれた方法で車輌上に支持される。動力組立物（下で説明）が車台に搭載できて、ばね下質量が低減されるように、独立懸架構造が好ましい。
【０００６】
発明装置は、車輪２２と２４との間で異なった回転速度を可能とし、例えば旋回その他の走行状態に適合する。
【０００７】
電動機３０は、車軸２６及び２８に選択的に駆動トルクを与え、車輪２２及び２４に望みどおりの回転をさせる。電動機３０は、車軸に対する駆動トルクの第一供給源として使用されることもある。代って電動機３０は、通常、内燃機関（図示されていない）により在来の駆動軸装置（図示されていない）を経由して供給される駆動力を補うのに用いられることがある。従って、電動機３０は、特定の車輌構造に依存して、常時又は選ばれた時点での駆動トルクの第一供給源又は、駆動トルクの補助供給源となることもある。
【０００８】
電動機３０は、凡そ在来手法で構成された固定子３２を備えている。第一電機子３４は、固定子３２に対し相対的に回転するよう支持されている。第二電機子３６は、第一電機子３４とは独立に固定子３２に対し相対的に、望ましい場合は電機子３４に対し相対的に、回転するよう支持されている。固定子３２並びに電機子３４及び３６は既知の部品から構成されているので、既知の電動機技術が必要に応じて望み通りの相対的回転を与える。固定子３２は、車枠（図示されていない）に対し相対的に固定された位置に留まるよう支持されるのが望ましい。
【０００９】
制御器４０は、各々に望みの回転をさせるために、電機子３４及び３６への電力供給を独立に制御する。第一整流子／ブラシ装置４２は、制御器４０に第一電機子の動き又は稼動を制御させる。第二整流子／ブラシ装置４４は、制御器４０に電機子３６を独立に制御させる。車輪２２及び２４おける特定の運転条件及びトルクの必要量に依存して、制御器４０は、車輪における必要な駆動トルク及び速度を達成するために、電機子３４及び３６に適切な応答を生じさせる。
【００１０】
例えば、旋回時には、車輪２２が車輪２４より速く回転する必要があるであろう。車輪切断などの適切な情報を受信した場合、制御器４０は、電機子３４を電機子３６より速く回転させることにより、このような筋書きに対応するようにプログラミングされていることが好ましい。大抵の運転条件において、制御器４０は、電機子３４及び３６が同じ速度で回転するよう保持する傾向がある。車輪２２及び２４の間で好ましくないすべりが発生した場合は、制御器４０は、適切な駆動トルクが車輪２２及び２４の間に分配されるように、電機子３４及び３６を回転させることにより、このような状況に対処するようプログラミングされていることが好ましい。
【００１１】
電動機組立物３０は、機械的差動歯車装置に類似した動作を行なう能力を提供する。独立した電機子３４及び３６は、車輪２２及び２４を独立に回転させ、望みに応じて、車輪を拘束して一緒に回転させる。
【００１２】
図１に図示した実施例は、第一電機子３４の一部が固定子３２の周囲に収容されるようにすることを包含している。電機子３６の一部は、固定子３２の内部に収納されている。もう一つの配列が図２に示され、電機子３４’ 及び３６’ の両者は少なくとも部分的に固定子３２内に収容されている。更にもう一つの代替物が図３に示され、電機子３４” 及び ３６” の両者は少なくとも部分的に固定子３２の周囲に収容されている。
【００１３】
図１〜３に図示した実施例において、電機子間に軸に沿った幾らかの空隙が保たれ、固定子３２と相互作用しているそれぞれの電機子に伴う、磁場間での干渉の可能性を最少にする。本明細書の利益を受ける当業者は、種々の電動機構成が本発明の範囲内に存在することを理解するであろう。
【００１４】
図示した実施例のもう一つの特徴は、駐車制動特性である。駐車用装置５０は、それぞれ電機子３４及び３６上に在る対応する面５６及び５８と選択的に噛合う噛合い部材５２及び５４を備えている。ソレノイドなどの駆動体６０は、噛合い部材５２及び５４と対応する電機子の間で選択的噛合いを生ずるように、制御器４０によって制御されることが好ましい。噛合い部材を対応する面と噛合わせるように動かすことにより、電機子と固定子３２の間で相対的回転が許されないように電機子を拘束することができる。固定子３２は、好ましくは車枠又は車台に相対的に固定された位置において支持されているので、車輪２２及び２４は効果的に適所に拘束され、それにより駐車制動機能を提供する。
【００１５】
図１に図示した実施例は、内部に電動機３０が支持されているハウジング６４を備えている。図示されているハウジングの一部は、蓄電池又は燃料電池などの電源６６を収納するように構成されている。一例として、ハウジング６４及び全体の組立物の詰め込みと寸法を最小にするように、電源６６は、ハウジング６４内部の電動機３０の周りに効果的に分布させられる。在来型の封止装置６８は、車軸２６及び２８の回転には適合しつつ、汚染物質がハウジングに入るのを防ぐ。
【００１６】
発明の装置のもう一つの特徴は、一つ又はそれ以上の電機子が、電源６６を再充電するための回生電源として利用できることである。例えば惰力走行又は制動時に、電機子が電流を発生するのに利用され、次いで電流は例えば蓄電池又は燃料電池を再充電するため電源に供給されるよう、制御器４０は、一つ又はそれ以上の電機子を回生方式に切換える。電動機技術を理解している当業者は、本明細書で与えられたこのような特徴を実行する方法を実現するであろう。
【００１７】
加えて、制御器４０は、一つ又はそれ以上の電機子が望みに応じて対応する車輪に制動力を与えるように、制御することがある。従って、本発明に従って設計された装置を取り入れた車輌について、機械的制動の必要条件が減少するので、更なる経済的利点が提供される。電機子３４及び３６の出力と車輪２２及び２４との間で歯車減速が必要となるような程度においては、適切な歯車減速装置（図示されていない）が、例えば軸組立物又は車輪ハブ組立物の一部に取り入れられることがある。
【００１８】
図４は、本発明に従って設計された装置を取り入れた、一実施例車輌を概略的に説明している。制御器４０は、車輌の現状の運転条件に関する検出値を提供する、複数の感知器７０、７２、７４及び７６から、情報を集める。実施例の感知器は、車輪速度センサ、変向（舵取り）角度センサ、及び全車速センサを含む。制御器４０は、種々の感知器からの情報を受け取るように、且つそれに応じて車輪２２及び２４の間に望みのトルク分布を与えるべく電動機３０を制御するように、プログラミングされていることが好ましい。
【００１９】
図４に図示されているように、車輌は、第一電動機／車軸組立物装置２０Ａが一組の車輪と連結し、第二電動機／駆動組立物２０Ｂが第二の組の車輪と連結するように、二つ以上の駆動軸を備えている。このような装置においては、その組の向かい合う車輪を独立に制御するばかりでなく、望みの量のトルク分布を達成するためには必要なこともある各車輪の組を独立に制御することも行なうように、制御器４０がプログラミングされていることが好ましい。
【００２０】
発明の装置は、車輌の車輪を駆動する代替電源を取り入れる能力を提供する。加えて、発明の装置は、機械的差動歯車装置、駆動トルク電源、及び制動力付与器への置換えとして働く能力を提供する。更に、発明の装置は、通常の詰め込み制限の下で、新動力装置をより良く車輌上に一体化させるが、それは発明の装置が必ずしも在来型動力伝達経路組立物の必要特性の全てを当てにしているわけではないからである。
【００２１】
以上の説明は、本質的に制限的ではなく例示的なものである。本発明の本質から必ずしも逸脱しないような、開示した実施例に対しての変更物及び修正物が、当業者にとっては明白なものとなることもあろう。本発明に対して与えられる法的保護の範囲は、前述の特許請求の範囲を精読することによってのみ決定され得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に従って設計された装置の概略を説明する図である。
【図２】代りの実施形態の選ばれた部分の概略を説明する図である。
【図３】もう一つの代りの実施形態における選ばれた部分の概略を説明する図である。
【図４】本発明に従って設計された装置を取り入れた車両の概略を説明する図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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