(57)【要約】【課題】本発明は、駆動トルクと旋回トルクとの干渉がなく、優れた旋回効率を持つアクティブディファレンシャルギヤ装置を得ることを目的とするものである。【解決手段】第１キャリア２２は、第２キャリア２６と一体に回転するように連結されている。第１アウタギヤ２０は、車両ボディ１に固定されている。第１サンギヤ１９には、ディファレンシャルギヤ６に入力される回転と同様の回転が入力される。旋回モータ１６からの旋回操作力は、第２アウタギヤ２４に入力される。第２サンギヤ２３の回転は、第１車輪軸２に伝達される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１車輪が設けられた第１車輪軸と第２車輪が設けられた第２車輪軸との間に設けられ、上記第１及び第２車輪を回転させるための走行駆動力が入力されるディファレンシャルギヤ、
第１サンギヤ、上記第１サンギヤと同軸に配置された第１アウタギヤ、上記第１サンギヤ及び上記第１アウタギヤと噛み合う第１遊星ギヤ、及び上記第１遊星ギヤの公転により上記第１サンギヤの回転中心を中心として回転される第１キャリアを有する第１遊星ギヤ機構、及び
第２サンギヤ、上記第２サンギヤと同軸に配置された第２アウタギヤ、上記第２サンギヤ及び上記第２アウタギヤと噛み合う第２遊星ギヤ、及び上記第２遊星ギヤの公転により上記第２サンギヤの回転中心を中心として回転される第２キャリアを有する第２遊星ギヤ機構
を備え、
上記第２サンギヤを上記第１サンギヤに対応する要素、上記第２アウタギヤを上記第１アウタギヤに対応する要素、上記第２キャリアを上記第１キャリアに対応する要素としたとき、上記第１サンギヤ、上記第１アウタギヤ及び上記第１キャリアのうちのいずれか１つである連結要素は、上記連結要素に対応する要素と一体に回転するように連結されており、
上記第１サンギヤ、上記第１アウタギヤ及び上記第１キャリアから上記連結要素を除いた２つのうちの１つである固定要素は、上記第１及び第２車輪軸を回転可能に支持する車両ボディに固定され、
上記第１サンギヤ、上記第１アウタギヤ及び上記第１キャリアから上記連結要素及び上記固定要素を除いた入力要素には、上記ディファレンシャルギヤに走行駆動力として入力される回転と同様の回転が入力されるようになっており、
上記固定要素に対応する要素には、上記第１及び第２車輪軸を旋回させるための旋回操作力が入力されるようになっており、
上記入力要素に対応する要素の回転は、上記第１及び第２車輪軸のいずれか一方に伝達されるようになっているアクティブディファレンシャルギヤ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両における走行駆動力及び旋回操作力の伝達に用いられるアクティブディファレンシャルギヤ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のディファレンシャルギヤ装置は、制限トルクを調整可能な作動制限機構を有するディファレンシャルギヤ、操舵角センサ、複数の車輪速センサ、及びこれらセンサからの信号に応じて制限トルクを制御するコントローラを有している。コントローラは、車両の低速旋回中に、駆動輪のスリップ率が所定値に達するまでは制限トルクを小さく抑え、駆動輪のスリップ率が所定値に達すると大きな制限トルクを作用させる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１０９７２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記のような従来のディファレンシャルギヤ装置では、スリップ率を検出してから旋回を妨げるヨーモーメントの発生を抑えるものであり、完全なアクティブ制御ではないため、旋回効率を十分に高めることはできなかった。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、駆動トルクと旋回トルクとの干渉がなく、優れた旋回効率を持つアクティブディファレンシャルギヤ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るアクティブディファレンシャルギヤ装置は、第１車輪が設けられた第１車輪軸と第２車輪が設けられた第２車輪軸との間に設けられ、第１及び第２車輪を回転させるための走行駆動力が入力されるディファレンシャルギヤ、第１サンギヤ、第１サンギヤと同軸に配置された第１アウタギヤ、第１サンギヤ及び第１アウタギヤと噛み合う第１遊星ギヤ、及び第１遊星ギヤの公転により第１サンギヤの回転中心を中心として回転される第１キャリアを有する第１遊星ギヤ機構、及び第２サンギヤ、第２サンギヤと同軸に配置された第２アウタギヤ、第２サンギヤ及び第２アウタギヤと噛み合う第２遊星ギヤ、及び第２遊星ギヤの公転により第２サンギヤの回転中心を中心として回転される第２キャリアを有する第２遊星ギヤ機構を備え、第２サンギヤを第１サンギヤに対応する要素、第２アウタギヤを第１アウタギヤに対応する要素、第２キャリアを第１キャリアに対応する要素としたとき、第１サンギヤ、第１アウタギヤ及び第１キャリアのうちのいずれか１つである連結要素は、連結要素に対応する要素と一体に回転するように連結されており、第１サンギヤ、第１アウタギヤ及び第１キャリアから連結要素を除いた２つのうちの１つである固定要素は、第１及び第２車輪軸を回転可能に支持する車両ボディに固定され、第１サンギヤ、第１アウタギヤ及び第１キャリアから連結要素及び固定要素を除いた入力要素には、ディファレンシャルギヤに走行駆動力として入力される回転と同様の回転が入力されるようになっており、固定要素に対応する要素には、第１及び第２車輪軸を旋回させるための旋回操作力が入力されるようになっており、入力要素に対応する要素の回転は、第１及び第２車輪軸のいずれか一方に伝達されるようになっている。
【発明の効果】
【０００７】
この発明のアクティブディファレンシャルギヤ装置によれば、駆動速度に依存せず旋回モーメントを加えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるアクティブディファレンシャルギヤ装置を示す構成図である。車両ボディ１には、第１及び第２車輪軸２，３が回転可能に支持されている。第１及び第２車輪軸２，３は、同一軸線上に配置されている。第１車輪軸２の第１端部には、第１車輪軸２と一体に回転する第１車輪４が設けられている。第２車輪軸３の第１端部には、第２車輪軸３と一体に回転する第２車輪５が設けられている。
【０００９】
第１車輪軸２の第２端部と第２車輪軸３の第２端部との間には、ディファレンシャルギヤ６が設けられている。ディファレンシャルギヤ６は、第１車輪軸２と一体に回転する第１差動大歯車７、第２車輪軸３と一体に回転する第２差動大歯車８、第１及び第２差動大歯車７，８と噛み合う差動小歯車９、差動小歯車９を保持するケーシング１０、ケーシング１０に固着された駆動スプロケット１１、及びケーシング１０に固着された第１伝達スプロケット１２を有している。
【００１０】
ケーシング１０には、走行駆動源である駆動モータ１３からの走行駆動力が入力される。具体的には、駆動モータ１３の駆動力は、駆動モータ１３に設けられた駆動モータスプロケット１４、駆動モータスプロケット１４と駆動スプロケット１１との間に巻回された第１チェーン１５、及び駆動スプロケット１１を介してケーシング１０に入力される。
【００１１】
旋回駆動源である旋回モータ１６からの旋回操作力は、トルクキャンセル機構１７を介して第１車輪軸２に入力される。旋回モータ１６は、ハンドル（図示せず）の操舵角に応じて制御される。トルクキャンセル機構１７は、互いに同様のギヤ構成を有する第１及び第２遊星ギヤ機構１８ａ，１８ｂを有している。
【００１２】
第１遊星ギヤ機構１８ａは、第１サンギヤ１９、第１サンギヤ１９と同軸に配置された第１アウタギヤ２０、第１サンギヤ１９及び第１アウタギヤ２０と噛み合う複数の第１遊星ギヤ２１、及び第１遊星ギヤ２１を保持し第１遊星ギヤ２１の公転により第１サンギヤ１９の回転中心を中心として回転される第１キャリア２２を有する。
【００１３】
第２遊星ギヤ機構１８ｂは、第２サンギヤ２３、第２サンギヤ２３と同軸に配置された第２アウタギヤ２４、第２サンギヤ２３及び第２アウタギヤ２４と噛み合う複数の第２遊星ギヤ２５、及び第２遊星ギヤ２５を保持し第２遊星ギヤ２５の公転により第２サンギヤ２３の回転中心を中心として回転される第２キャリア２６を有する。
【００１４】
第２サンギヤ２３、第２アウタギヤ２４及び第２遊星ギヤ２５のピッチ円径比は、第１サンギヤ１９、第１アウタギヤ２０及び第１遊星ギヤ２１のピッチ円径比とそれぞれ同じである。また、トルクキャンセル機構１７においては、第２サンギヤ２３は第１サンギヤ１９に対応する要素、第２アウタギヤ２４は第１アウタギヤ２０に対応する要素、第２キャリア２６は第１キャリア２２に対応する要素である。
【００１５】
さらに、トルクキャンセル機構１７においては、第１サンギヤ１９、第１アウタギヤ２０及び第１キャリア２２のいずれか１つが連結要素に設定される。また、第１サンギヤ１９、第１アウタギヤ２０及び第１キャリア２２から連結要素を除いた２つのうちの１つが固定要素に設定され、残りの１つが入力要素に設定される。
【００１６】
そして、この例では、第１キャリア２２が連結要素、第１アウタギヤ２０が固定要素、第１サンギヤ１９が入力要素にそれぞれ設定されている。
【００１７】
連結要素である第１キャリア２２は、第１キャリア２２に対応する要素である第２キャリア２６と一体に回転するように第２キャリア２６に連結されている。固定要素である第１アウタギヤ２０は、車両ボディ１に固定されている。入力要素である第１サンギヤ１９には、ディファレンシャルギヤ６に走行駆動力として入力される回転と同様の回転が入力されるようになっている。
【００１８】
第１サンギヤ１９には、第１サンギヤ１９と一体に回転する第２伝達スプロケット２７が連結されている。第１及び第２伝達スプロケット１２，２７間には、第２チェーン２８が巻回されている。ケーシング１０に入力された回転は、第１伝達スプロケット１２、第２チェーン２８及び第２伝達スプロケット２７を介して第１サンギヤ１９に伝達される。
【００１９】
旋回モータ１６からの旋回操作力は、固定要素に対応する要素である第２アウタギヤ２４に入力されるようになっている。第２アウタギヤ２４には、第２アウタギヤ２４と一体に回転する第３伝達スプロケット２９が固定されている。旋回モータ１６の駆動力は、旋回モータ１６に設けられた旋回モータスプロケット３０、旋回モータスプロケット３０と第３伝達スプロケット２９との間に巻回された第３チェーン３１、及び第３伝達スプロケット２９を介して第２アウタギヤ２４に入力される。
【００２０】
第２サンギヤ２３には、第２サンギヤ２３と一体に回転する第４伝達スプロケット３２が連結されている。第１車輪軸２には、車輪軸スプロケット３３が固定されている。第４伝達スプロケット３２と車輪軸スプロケット３３との間には、第４チェーン３４が巻回されている。入力要素に対応する要素である第２サンギヤ２３の回転は、第４伝達スプロケット３２、第４チェーン３４及び車輪軸スプロケット３３を介して第１車輪軸２に伝達される。
【００２１】
図２は図１のアクティブディファレンシャルギヤ装置の組立例を示す斜視図である。なお、図２では、車輪４，５、モータ１３，１６及びチェーン１５，２８，３１，３４の図示を省略している。アクティブディファレンシャルギヤ装置は、車両ボディ１に固定された第１ないし第４の支持板１ａ〜１ｄにより支持されている。第１アウタギヤ２０は、支持板１ｃに固定されている。
【００２２】
図３は図１のアクティブディファレンシャルギヤ装置に駆動モータ１３からの駆動トルクのみを与えた場合の駆動トルクの伝達の様子を示す説明図、図４は図１のアクティブディファレンシャルギヤ装置に旋回モータ１６からの旋回トルクのみを与えた場合の旋回トルクの伝達の様子を示す説明図である。
【００２３】
駆動トルクのみを与えた場合、駆動トルクは旋回トルクに影響を及ぼすことなく、第１及び第２車輪４，５に分配される。一方、旋回トルクのみを与えた場合、旋回トルクは駆動トルクに影響を及ぼすことなく、第１車輪４に伝達される。また、第２車輪５には、ディファレンシャルギヤ６によって第１車輪４とは逆向きに旋回トルクが伝達される。
【００２４】
なお、発明者らが試作した装置では、Ｄ１：Ｄ２＝１１：６、Ｓ１：Ｓ２＝１：２、Ｓ２：Ｓ３＝１１：５に設定した。
【００２５】
図５は図１のアクティブディファレンシャルギヤ装置に駆動トルク及び旋回トルクの両方を与えた場合の両トルクの伝達の様子を示す説明図である。図中、実線の矢印が駆動トルク、破線の矢印が旋回トルクを示している。
【００２６】
このような構成によれば、駆動トルクと旋回トルクとの干渉がなく、優れた旋回効率を持つアクティブディファレンシャルギヤ装置を得ることができる。また、駆動速度に依存せず旋回モーメントを独立して制御でき、駆動及び旋回の制御をそれぞれ簡単にすることができる。さらに、旋回モータ１６を駆動モータ１３に比べて低出力のモータとすることができ、各車輪４，５に駆動兼旋回モータを装着する場合に比べて、省電力化を図ることができる。
【００２７】
さらにまた、従来のディファレンシャルギヤ装置では、スリップ率を検出してから旋回を妨げるヨーモーメントの発生を抑えていたが、実施の形態１のアクティブディファレンシャルギヤ装置では、各車輪４，５を理論回転数で制御することができるので、スリップの発生自体を阻止する完全なアクティブ制御を実現することができる。これにより、走行速度や路面状況によらず、同じ半径で旋回することができる。
【００２８】
なお、上記の例では、第２サンギヤ２３の回転を第１車輪軸２に伝達したが、第２車輪軸３に伝達してもよい。
また、上記の例では、第１キャリア２２を連結要素としたが、第１サンギヤ１９又は第１アウタギヤ２０を連結要素としてもよい。同様に、第１キャリア２２又は第１サンギヤ１９を固定要素としてもよい。また、第１アウタギヤ２０又は第１キャリア２２を入力要素としてもよい。
さらに、この発明は、例えば、２輪車（車椅子等）、３輪車、４輪車など、あらゆる車両に適用できる。
さらにまた、走行駆動源は駆動モータ１３に限定されるものではなく、例えば内燃機関等であってもよい。同様に、旋回操作源も旋回モータ１６に限定されるものではない。
また、上記の例では、トルクの伝達にスプロケット及びチェーンの組み合わせを使ったが、これに限定されるものではなく、例えば、プーリ及びベルトの組み合わせや、複数の歯車の組み合わせ等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の実施の形態１によるアクティブディファレンシャルギヤ装置を示す構成図である。
【図２】図１のアクティブディファレンシャルギヤ装置の組立例を示す斜視図である。
【図３】図１のアクティブディファレンシャルギヤ装置に駆動モータからの駆動トルクのみを与えた場合の駆動トルクの伝達の様子を示す説明図である。
【図４】図１のアクティブディファレンシャルギヤ装置に旋回モータからの旋回トルクのみを与えた場合の旋回トルクの伝達の様子を示す説明図である。
【図５】図１のアクティブディファレンシャルギヤ装置に駆動トルク及び旋回トルクの両方を与えた場合の両トルクの伝達の様子を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  車両ボディ、２  第１車輪軸、３  第２車輪軸、４  第１車輪、５  第２車輪、６  ディファレンシャルギヤ、１８ａ  第１遊星ギヤ機構、１９  第１サンギヤ（入力要素）、２０  第１アウタギヤ（固定要素）、２１  第１遊星ギヤ、２２  第１キャリア（連結要素）、１８ｂ  第２遊星ギヤ機構、２３  第２サンギヤ（入力要素に対応する要素）、２４  第２アウタギヤ（固定要素に対応する要素）、２５  第２遊星ギヤ、２６  第２キャリア（連結要素に対応する要素）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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