(57)【要約】【課題】  小型小容量の電動モータで車両の駆動アシストおよび旋回アシストの両方を行えるようにする。【解決手段】  メイン電磁クラッチＣを係合して電動モータＭを駆動すると、そのトルクが差動機構ＤＲを介して左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲに伝達され、エンジンによる車両の駆動がアシストされる。また左電磁クラッチＣＬおよび右電磁クラッチＣＲの一方を係合してトルク配分機構ＴＤを作動させると、左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲ間でトルクが伝達されて旋回方向のヨーモーメントが発生し、車両の旋回をアシストすることができる。トルク配分機構ＴＤはメイン電磁クラッチＣの作動状態とは無関係に、つまり電動モータＭのトルクに頼らずに左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲのトルク差を発生させることができるので、大型大容量の電動モータＭを必要とせずに、小型小容量の電動モータＭで車両の加速時に旋回方向のヨーモーメントを発生させることができる。【選択図】        図５
2007216746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪および後輪の一方を主原動機（Ｅ）で駆動される主駆動輪（ＷＦＬ，ＷＦＲ）とし、前輪および後輪の他方を補助原動機（Ｍ）で駆動される補助駆動輪（ＷＲＬ，ＷＲＲ）とし、左右の補助駆動輪（ＷＲＬ，ＷＲＲ）に対してトルクを配分可能な車両用トルク配分装置であって、
左右の補助駆動輪（ＷＲＬ，ＷＲＲ）にそれぞれ接続された左右の車軸（ＡＲＬ，ＡＲＲ）に補助原動機（Ｍ）のトルクを配分する差動機構（ＤＲ）と、
補助原動機（Ｍ）から差動機構（ＤＲ）までのトルク伝達経路を接続あるいは遮断するクラッチ（Ｃ）と、
クラッチ（Ｃ）の作動状態とは無関係に左右の車軸（ＡＲＬ，ＡＲＲ）間で相互にトルクを伝達して旋回方向のヨーモーメントを発生させるトルク配分機構（ＴＤ）とを備え、  補助原動機（Ｍ）のトルクを補助駆動輪（ＷＲＬ，ＷＲＲ）に配分して駆動アシストを行うときにクラッチ（Ｃ）を係合し、旋回方向のヨーモーメントを発生させて旋回アシストを行うときにトルク配分機構（ＴＤ）を作動させることを特徴とする車両用トルク配分装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前輪および後輪の一方を主原動機で駆動される主駆動輪とし、前輪および後輪の他方を補助原動機で駆動される補助駆動輪とし、左右の補助駆動輪に対してトルクを配分可能な車両用トルク配分装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
左右の前輪をエンジンで駆動し、左右の後輪を一対の電動モータを備えた左右輪駆動装置で駆動する車両が、下記特許文献１により公知である。
【０００３】
左右輪駆動装置の一対の電動モータは、各々のアウタロータが車体に対して回転自在な状態とブレーキ手段によって車体に対して拘束される状態とを切り換え可能に支持され、かつ各々のインナロータが減速歯車を介して左右の後輪の車軸に接続される。従って、ブレーキ手段をオンして左右の電動モータのアウタロータを車体に拘束した状態で、両インナロータを同方向に駆動すれば左右の後輪に同方向のトルクを伝達して車両の駆動をアシストすることができ、またブレーキ手段をオフして両アウタロータの相対回転を許容した状態で、両インナロータを逆方向に駆動すれば左右の後輪に逆方向のトルクを伝達して車両の旋回をアシストすることができる。
【特許文献１】特開２００４−４０９７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１に記載されたものは、ブレーキ手段をオンして左右の電動モータのアウタロータの回転を拘束した状態で、両インナロータを同方向に異なる速度で駆動して加速をアシストしながら旋回をアシストしようとすると、旋回外輪に接続された側の電動モータの負荷が増大し、大型大容量の電動モータが必要になって重量およびコストが増加するという問題があった。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、小型小容量の電動モータで車両の駆動アシストおよび旋回アシストの両方を行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、前輪および後輪の一方を主原動機で駆動される主駆動輪とし、前輪および後輪の他方を補助原動機で駆動される補助駆動輪とし、左右の補助駆動輪に対してトルクを配分可能な車両用トルク配分装置であって、左右の補助駆動輪にそれぞれ接続された左右の車軸に補助原動機のトルクを配分する差動機構と、補助原動機から差動機構までのトルク伝達経路を接続あるいは遮断するクラッチと、クラッチの作動状態とは無関係に左右の車軸間で相互にトルクを伝達して旋回方向のヨーモーメントを発生させるトルク配分機構とを備え、補助原動機のトルクを補助駆動輪に配分して駆動アシストを行うときにクラッチを係合し、旋回方向のヨーモーメントを発生させて旋回アシストを行うときにトルク配分機構を作動させることを特徴とする車両用トルク配分装置が提案される。
【０００７】
尚、実施の形態のエンジンＥは本発明の主原動機に対応し、実施の形態の電動モータＭは本発明の補助原動機に対応し、実施の形態の後部差動機構ＤＲは本発明の差動機構に対応し、実施の形態のメイン電磁クラッチＣは本発明のクラッチに対応し、実施の形態の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲは本発明の主駆動輪に対応し、実施の形態の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲは本発明の補助駆動輪に対応する。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の構成によれば、クラッチを係合して補助原動機を駆動すると、補助原動機のトルクが差動機構を介して左右の補助駆動輪に伝達され、主原動機による車両の駆動が補助原動機によってアシストされる。この状態でトルク配分機構を作動させると、左右の補助駆動輪の車軸間でトルクが伝達されて旋回方向のヨーモーメントが発生し、車両を加速させながら旋回をアシストすることができる。またクラッチを遮断した状態でトルク配分機構を作動させると、左右の補助駆動輪の車軸間でトルクが伝達されて旋回方向のヨーモーメントが発生し、車両の旋回をアシストすることができる。このように、トルク配分機構はクラッチの作動状態とは無関係に、つまり補助原動機のトルクに頼らずに左右の補助駆動輪のトルクに差を発生させることができるので、大型大容量の補助原動機を必要とせずに、小型小容量の補助原動機で車両を加速させながら旋回方向のヨーモーメントを発生させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１〜図６は本発明の実施の形態を示すもので、図１は四輪駆動車両の駆動系を示す図、図２は後輪の駆動系の構造を示す図、図３は左旋回時の作用説明図、図４は右旋回時の作用説明図、図５は左旋回加速時の作用説明図、図６は右旋回加速時の作用説明図である。
【００１１】
図１に示すように、四輪駆動の車両は主駆動輪である左右の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲと、補助駆動輪である左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲとを備える。左右の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲの車軸ＡＦＬ，ＡＦＲは、主原動機であるエンジンＥによりトランスミッションＴおよび前部差動機構ＤＦを介して駆動される。エンジンＥから左右の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲへのトルク伝達経路の構造は、通常のフロントエンジン・フロントドライブの車両と同じである。また左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲの車軸ＡＲＦ，ＡＲＲは、補助原動機である電動モータＭにより、メイン電磁クラッチＣを備えた遊星歯車式減速機Ｒおよび後部差動機構ＤＲを介して駆動される。更に、左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲの車軸ＡＲＦ，ＡＲＲ間には、相互にトルクを伝達するトルク配分機構ＴＤが配置される。
【００１２】
次に、図２に基づいて電動モータＭから左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲまでのトルク伝達経路の構造を説明する。
【００１３】
遊星歯車式減速機Ｒは、電動モータＭの出力軸１１に固定したサンギヤ１２と、プラネタリキャリヤ１３と、インナリングギヤ１４と、プラネタリキャリヤ１３に回転自在に支持されてサンギヤ１２およびインナリングギヤ１４に同時に噛合する複数のプラネタリギヤ１５…と、インナリングギヤ１４と一体のアウタリングギヤ１６とを備える。プラネタリキャリヤ１３には電動モータＭの出力軸１１と同軸のプラネタリキャリヤ軸１７が固定されており、メイン電磁クラッチＣを係合するとプラネタリキャリヤ軸１７がケーシング１８に回転不能に拘束される。
【００１４】
後部差動機構ＤＲはダブルピニオン式の遊星歯車機構よりなり、遊星歯車式減速機Ｒのアウタリングギヤ１６に噛合するアウタリングギヤ２３と、アウタリングギヤ２３と一体のインナリングギヤ２４と、インナリングギヤ２４の内部に同軸に配設されたサンギヤ２５と、インナリングギヤ２４に噛合する複数のアウタプラネタリギヤ２６…と、サンギヤ２５およびアウタプラネタリギヤ２６…に同時に噛合する複数のインナプラネタリギヤ２７…と、アウタプラネタリギヤ２６…およびインナプラネタリギヤ２７…を回転自在に支持するプラネタリキャリヤ２８とを備える。後部差動機構ＤＲは、そのインナリングギヤ２４が入力要素として機能するとともに、一方の出力要素として機能するサンギヤ２５が右出力軸２９Ｒを介して右後輪ＷＲＲの車軸ＡＲＲに接続され、また他方の出力要素として機能するプラネタリキャリヤ２８が左出力軸２９Ｌを介して左後輪ＷＲＬの車軸ＡＲＬに接続される。
【００１５】
トルク配分機構ＴＤのキャリヤ部材３１は右出力軸２９Ｒの外周に回転自在に支持されており、円周方向に９０°間隔で配置された４本のピニオン軸３２の各々に、第１ピニオン３３、第２ピニオン３４および第３ピニオン３５を一体に形成した３連ピニオン部材３６が回転自在に支持される。
【００１６】
右出力軸２９Ｒの外周に回転自在に支持されて前記第１ピニオン３３に噛合する第１サンギヤ３７は、後部差動機構ＤＲのプラネタリキャリヤ２８に連結される。また右出力軸２９Ｒの外周に固定された第２サンギヤ３８は前記第２ピニオン３４に噛合する。更に、右出力軸２９Ｒの外周に回転自在に支持された第３サンギヤ３９は前記第３ピニオン３５に噛合する。
【００１７】
実施の形態における第１ピニオン３３、第２ピニオン３４、第３ピニオン３５、第１サンギヤ３７、第２サンギヤ３８および第３サンギヤ３９の歯数は以下のとおりである。
【００１８】
第１ピニオン３３の歯数  Ｚｂ＝１７
第２ピニオン３４の歯数  Ｚｄ＝１７
第３ピニオン３５の歯数  Ｚｆ＝３４
第１サンギヤ３７の歯数  Ｚａ＝３２
第２サンギヤ３８の歯数  Ｚｃ＝２８
第３サンギヤ３９の歯数  Ｚｅ＝３２
第３サンギヤ３９は右電磁クラッチＣＲを介してケーシング１８に結合可能であり、右電磁クラッチＣＲの係合によってキャリヤ部材３１の回転数が増速される。またキャリヤ部材３１は左電磁クラッチＣＬを介してケーシング１８に結合可能であり、左電磁クラッチＣＬの係合によってキャリヤ部材３１の回転数が減速される。そして前記電動モータＭ、メイン電磁クラッチＣ、左電磁クラッチＣＬおよび右電磁クラッチＣＲは、マイクロコンピュータを含む電子制御ユニットＵにより制御される。
【００１９】
電子制御ユニットＵは、エンジントルクＴｅ、エンジン回転数Ｎｅ、車速Ｖおよび操舵角θを所定のプログラムに基づいて演算処理し、前記電動モータＭ、メイン電磁クラッチＣ、左電磁クラッチＣＬおよび右電磁クラッチＣＲを制御する。
【００２０】
次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。
【００２１】
車両の発進時や加速時には、図２に示すように、メイン電磁クラッチＣを係合して左電磁クラッチＣＬおよび右電磁クラッチＣＲを係合解除した状態で、電動モータＭを駆動する。メイン電磁クラッチＣを係合すると、遊星歯車式減速機Ｒのプラネタリキャリヤ１３が拘束されるため、電動モータＭの出力軸１１の回転はサンギヤ１２およびプラネタリギヤ１５…を介してインナリングギヤ１４に減速して伝達され、インナリングギヤ１４と一体のアウタリングギヤ１６の回転が後部差動機構ＤＲのアウタリングギヤ２３に入力される。
【００２２】
このとき、左電磁クラッチＣＬおよび右電磁クラッチＣＲは係合解除していてトルク配分機構ＴＤは機能しないため、後部差動機構ＤＲは通常の差動機能を発揮し、図２に斜線を施した矢印で示したように、電動モータＭのトルクを左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲに均等に配分する。これにより、電動モータＭでエンジンＥのトルクをアシストして車両の発進性能や加速性能を高めることができる。
【００２３】
車両の減速時に、上述した車両の発進時や加速時と同様に、メイン電磁クラッチＣを係合して左電磁クラッチＣＬおよび右電磁クラッチＣＲを係合解除すれば、左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲの回転を電動モータＭに逆伝達して回生制動を行い、車両の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収することができる。
【００２４】
また車両の左旋回時に、図３に示すように、メイン電磁クラッチＣを係合解除した状態で左電磁クラッチＣＬだけを係合することで、トルク配分機構ＴＤのキャリヤ部材３１をケーシング１８に拘束する。このとき、右後輪ＷＲＲと一体の右出力軸２９Ｒと、左後輪ＷＲＬと一体の左出力軸２９Ｌ（即ち、後部差動機構ＤＲのプラネタリキャリヤ２８）とは、第２サンギヤ３８、第２ピニオン３４、第１ピニオン３３および第１サンギヤ３７を介して連結されているため、右後輪ＷＲＲの回転数ＮＲは左後輪ＷＲＬの回転数ＮＬに対して次式の関係で増速される。
【００２５】
ＮＲ／ＮＬ＝（Ｚｄ／Ｚｃ）×（Ｚａ／Ｚｂ）
＝１．１４３                            …（１）
上述のようにして右後輪ＷＲＲの回転数ＮＲが左後輪ＷＲＬの回転数ＮＬに対して増速されると、図３に斜線を施した矢印で示したように、旋回内輪である左後輪ＷＲＬのトルクの一部を旋回外輪である右後輪ＷＲＲに伝達し、車両の左旋回をアシストして旋回性能を高めることができる。
【００２６】
尚、キャリヤ部材３１を左電磁クラッチＣＬにより停止させる代わりに、左電磁クラッチＣＬの締結力を適宜調整してキャリヤ部材３１の回転数を減速すれば、その減速に応じて右後輪ＷＲＲの回転数ＮＲを左後輪ＷＲＬの回転数ＮＬに対して増速し、旋回内輪である左後輪ＷＲＬから旋回外輪である右後輪ＷＲＲに任意のトルクを伝達することができる。
【００２７】
一方、車両の右旋回時に、図４に示すように、メイン電磁クラッチＣを係合解除した状態で右電磁クラッチＣＲだけを係合すると、第３サンギヤ３９がケーシング１８に締結されるため、右出力軸２９Ｒの回転数に対してキャリヤ部材３１の回転数が増速され、左後輪ＷＲＬの回転数ＮＬは右後輪ＷＲＲの回転数ＮＲに対して次式の関係で増速される。
【００２８】
ＮＬ／ＮＲ＝｛１−（Ｚｅ／Ｚｆ）×（Ｚｂ／Ｚａ）｝
÷｛１−（Ｚｅ／Ｚｆ）×（Ｚｄ／Ｚｃ）｝
＝１．１６７                                  …（２）
上述のようにして左後輪ＷＲＬの回転数ＮＬが右後輪ＷＲＲの回転数ＮＲに対して増速されると、図４に斜線を施した矢印で示したように、旋回内輪である右後輪ＷＲＲのトルクの一部を旋回外輪である左後輪ＷＲＬに伝達することができる。この場合にも、右電磁クラッチＣＲの締結力を適宜調整してキャリヤ部材３１の回転数を増速すれば、その増速に応じて左後輪ＷＲＬの回転数ＮＬを右後輪ＷＲＲの回転数ＮＲに対して増速し、旋回内輪である右後輪ＷＲＲから旋回外輪である左後輪ＷＲＬに任意のトルクを伝達し、車両の右旋回をアシストして旋回性能を高めることができる。
【００２９】
この場合にも、第３サンギヤ３９を右電磁クラッチＣＲにより停止させる代わりに、右電磁クラッチＣＲの締結力を適宜調整して第３サンギヤ３９の回転数を減速すれば、その減速に応じて左後輪ＷＲＬの回転数ＮＬを右後輪ＷＲＲの回転数ＮＲに対して増速し、旋回内輪である右後輪ＷＲＲから旋回外輪である左後輪ＷＲＬに任意のトルクを伝達することができる。
【００３０】
（１）式および（２）式を比較すると明らかなように、第１ピニオン３３、第２ピニオン３４、第３ピニオン３５、第１サンギヤ３７、第２サンギヤ３８および第３サンギヤ３９の歯数を前述の如く設定したことにより、左後輪ＷＲＬから右後輪ＷＲＲへの増速率（約１．１４３）と、右後輪ＷＲＲから左後輪ＷＲＬへの増速率（約１．１６７）とを略等しくすることができる。
【００３１】
このように、左旋回時に左電磁クラッチＣＬを係合し、あるいは右旋回時に右電磁クラッチＣＲを係合すると、旋回内輪から旋回外輪にトルクを伝達して旋回をアシストすることができるが、逆に、左旋回時に右電磁クラッチＣＬを係合し、右旋回時に左電磁クラッチＣＬを係合すると、旋回外輪から旋回内輪にトルクを伝達して旋回を抑制するヨーモーメントを発生させ、車両挙動を安定させることができる。
【００３２】
上述した車両の左旋回時および右旋回時にはメイン電磁クラッチＣを係合解除して電動モータＭと後部差動機構ＤＲとを切り離しているが、図５および図６に示すように、メイン電磁クラッチＣを係合して電動モータＭを駆動すると、そのトルクが後部差動機構ＤＲを介して左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲに伝達されるため、これと同時に左電磁クラッチＣＬあるいは右電磁クラッチＣＲを係合することで、旋回をアシストあるいは抑制するヨーモーメントを発生させながら車両を加速することができる。もちろん、電動モータＭを回生制動すれば、旋回をアシストあるいは抑制するヨーモーメントを発生させながら車両を減速することができる。
【００３３】
以上のように、メイン電磁クラッチＣが係合して電動モータＭのトルクが左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲに伝達されているか否かに関わらず、トルク配分機構ＴＤは左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲの一方から他方にトルクを伝達してヨーモーメントを発生させるので、電動モータＭのトルクで車両の加速をアシストとすると同時に旋回方向のヨーモーメントを発生させる場合でも、電動モータＭは加速をアシストとするトルクだけを発生させれば良く、従って電動モータＭに小型小容量のものを使用して重量やコストを削減することができる。
【００３４】
以上、本発明の実施の形態を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３５】
例えば、実施の形態では前輪ＷＦＬ，ＷＦＲを主駆動輪とし、後輪ＷＲＬ，ＷＲＲを補助駆動輪としているが、その関係を入れ換えても良い。
【００３６】
また本発明の主原動機は実施の形態のエンジンＥに限定されず、電動モータやハイブリッド駆動源であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】四輪駆動車両の駆動系を示す図
【図２】後輪の駆動系の構造を示す図
【図３】左旋回時の作用説明図
【図４】右旋回時の作用説明図
【図５】左旋回加速時の作用説明図
【図６】右旋回加速時の作用説明図
【符号の説明】
【００３８】
ＡＦＬ      車軸
ＡＦＲ      車軸
Ｃ          メイン電磁クラッチ（クラッチ）
ＤＲ        後部差動機構（差動機構）
Ｅ          エンジン（主原動機）
Ｍ          電動モータ（補助原動機）
ＴＤ        トルク配分機構
ＷＦＬ      主駆動輪（前輪）
ＷＦＲ      主駆動輪（前輪）
ＷＲＬ      補助駆動輪（後輪）
ＷＲＲ      補助駆動輪（後輪）
【図１】
2007216746.tif 000003
【図２】
2007216746.tif 000004
【図３】
2007216746.tif 000005
【図４】
2007216746.tif 000006
【図５】
2007216746.tif 000007
【図６】
2007216746.tif 000008