(57)【要約】      （修正有）【課題】トルク差増幅機構を用いた左右輪駆動装置において、一方の駆動源の動力が遮断したときも大きな旋回モーメントが発生することを抑制し、修理工場等まで走行ができるようにした左右輪駆動装置を提供する。【解決手段】車両に搭載され独立して制御可能な二つの電動モータ２、３と、左右の駆動輪４Ｌ、４Ｒと、電動モータと左右の駆動輪との間に設けられ、太陽歯車Ｓ１、Ｓ２、遊星キャリヤＣ１，Ｃ２、及び内歯歯車Ｒ１、Ｒ２により構成される遊星歯車機構１０Ａ、１０Ｂを同軸上に二つ組み合わせた歯車装置５と、を備えた左右輪駆動装置であって、電動モータからの出力が伝達される出力軸２ａ、３ａ同士を接続又は遮断するクラッチ機構を歯車装置より上流側に設け、クラッチ機構は正常走行時には回転軸同士の接続を遮断し、電動モータの一方が出力遮断された時には回転軸同士を接続する。【選択図】図１
2017150616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され独立して制御可能な二つの駆動源と、左右の駆動輪と、前記二つの駆動源と前記左右の駆動輪との間に設けられ、前記二つの駆動源からの駆動力を左右の駆動輪に分配する歯車装置とを備える左右輪駆動装置であって、
前記歯車装置は、太陽歯車、遊星キャリヤ及び内歯歯車により構成される遊星歯車機構を同軸上に二つ組み合わせて構成され、前記二つの駆動源からの駆動力を前記歯車装置に伝達するそれぞれの回転軸同士がクラッチ機構を介して接続され、前記クラッチ機構は正常走行時には回転軸同士の接続が遮断され、前記二つの駆動源の一方が出力遮断された時には回転軸同士が接続されることを特徴とする左右輪駆動装置。
【請求項２】
前記クラッチ機構は、前記遊星歯車機構より上流側の回転軸同士を接続又は遮断することを特徴とする請求項１に記載の左右輪駆動装置。
【請求項３】
前記遊星歯車機構は、入力用の太陽歯車と、前記太陽歯車と同軸上に設けられた出力用の内歯歯車と、前記太陽歯車と同軸上に設けられた遊星キャリヤと、を有し、
前記歯車装置は、一方の遊星キャリヤと他方の太陽歯車とを結合する第１結合部材と、一方の太陽歯車と他方の遊星キャリヤとを結合する第２結合部材とを有し、
一方の前記駆動源の駆動力は、前記第２結合部材に伝達され、他方の前記駆動源の駆動力は、前記第１結合部材に伝達され、
一方の前記駆動輪は一方の内歯歯車から駆動力が伝達され、他方の前記駆動輪は他方の内歯歯車から駆動力が伝達されることを特徴とする請求項１又は２に記載の左右輪駆動装置。
【請求項４】
前記遊星歯車機構は、入力用の太陽歯車と、前記太陽歯車と同軸上に設けられた入力用の内歯歯車と、前記太陽歯車と同軸上に設けられて分配された駆動力を出力する遊星キャリヤと、を有し、
前記歯車装置は、一方の太陽歯車と他方の内歯歯車とを結合する第１結合部材と、他方の太陽歯車と一方の内歯歯車とを結合する第２結合部材とを有し、
一方の前記駆動源の駆動力は、前記第１結合部材に伝達され、他方の前記駆動源の駆動力は、第２の結合部材に伝達され、
一方の前記駆動輪は一方の遊星キャリヤから駆動力が伝達され、他方の前記駆動輪は他方の遊星キャリヤから駆動力が伝達されることを特徴とする請求項１又は２に記載の左右輪駆動装置。
【請求項５】
前記遊星歯車機構は、入力用の太陽歯車と、前記太陽歯車と同軸上に設けられた出力用の内歯歯車と、前記太陽歯車と同軸上に設けられた遊星キャリヤと、を有し、
前記歯車装置は、一方の遊星キャリヤと他方の内歯歯車とを結合する第１結合部材と、他方の遊星キャリヤと一方の内歯歯車とを結合する第２の結合部材とを有し、
一方の前記駆動源の駆動力は、前記一方の太陽歯車に接続され、他方の前記駆動源は、前記他方の太陽歯車に接続され、
一方の前記駆動輪は第１結合部材から駆動力が伝達され、他方の前記駆動輪は第２結合部材から駆動力が伝達されることを特徴とする請求項１又は２に記載の左右輪駆動装置。
【請求項６】
前記遊星歯車機構は、それぞれ入力用の内歯歯車と、前記内歯歯車と同軸上に設けられた出力用の遊星キャリヤと、前記内歯歯車と同軸上に設けられた太陽歯車と、を有し、
前記歯車装置は、一方の遊星キャリヤと他方の太陽歯車とを結合する第１結合部材と、一方の太陽歯車と他方の遊星キャリヤとを結合する第２結合部材とを有し、
一方の前記駆動源の駆動力は、一方の内歯歯車に伝達され、他方の前記駆動源の駆動力は、他方の内歯歯車に伝達され、
一方の前記駆動輪は前記第１結合部材から駆動力が伝達され、他方の前記駆動輪は前記第２結合部材から駆動力が伝達されることを特徴とする請求項１又は２に記載の左右輪駆動装置。
【請求項７】
前記クラッチ機構と接続される回転軸は、前記駆動源の出力軸であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の左右輪駆動装置。
【請求項８】
前記駆動源からの出力が減速ギヤ列を介して前記歯車装置に伝達され、前記クラッチ機構に接続される回転軸が、前記減速ギヤ列の歯車軸であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の左右輪駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、独立した二つの駆動源からの駆動トルクを左右の駆動輪にトルク差を増幅して伝達することができる左右輪駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車等の車両において、左右の駆動輪にそれぞれ電動モータを配置して、各電動モータを独立して制御することにより左右輪に適宜駆動トルク差を与えて、これにより車両の旋回モーメントを制御することが知られている。例えば、各電動モータがそれぞれ減速機を介して左右の駆動輪に独立して接続されている場合、各電動モータの回転速度はそれぞれの減速機で減速され、かつ、各電動モータの出力トルク（駆動力）はそれぞれの減速機で増幅されて左右駆動輪に伝達される。
【０００３】
ここで、車両の右旋回時と左旋回時の挙動を同様とするために、各電動モータは同じ出力特性とされ、それぞれの減速機も同じ減速比とされる。ところで、左右の駆動輪の出力トルクに差を付けたい場合、左右の電動モータの出力トルクに差を付け、左右の駆動輪に左右の電動モータの出力トルクが減速機を介して伝達される。左右の駆動輪に伝達される左右の電動モータの出力トルクは、減速機の減速比に応じて増大される。但し、左右の駆動輪の出力トルクの差の比率は、左右の減速機の減速比が同じであるので、左右の電動モータの出力トルクの差の比率と同一であり、左右の駆動輪の出力トルクの差の比率が増大されるわけではない。
【０００４】
ところで、車両のスムーズな旋回走行の実現や、極端なアンダーステア、極端なオーバーステア等の車両の挙動変化を抑制するために、左右の駆動輪の間に大きな駆動トルクの差を発生させることが有効な場合がある。そのため、二つの電動モータから出力されるトルクの差を増幅し左右の駆動輪に伝達することが望まれる。
【０００５】
そこで、特許文献１には、二つの駆動源と左右の駆動輪との間に、３要素２自由度の遊星歯車機構を同軸上に二つ組み合わせた歯車装置を備え、トルクの差を増幅した左右輪駆動装置が開示されている。
【０００６】
特許文献１に開示された左右輪駆動装置を図１４及び図１５を参照して説明する。図１４は、特許文献１に開示された左右駆動輪装置を示すスケルトン図、図１５は特許文献１に開示された左右輪駆動装置によるトルク差増幅率を説明するための速度線図である。
【０００７】
左右輪駆動装置１００は、車両に搭載された第１電動モータ１０２及び第２電動モータ１０３と、左駆動輪１０４Ｌ及び右駆動輪１０４Ｒと、これらの間に設けられる歯車装置１０５と減速ギヤ列１０６、１０７とを備えている。
【０００８】
第１電動モータ１０２及び第２電動モータ１０３は、車両に搭載されたバッテリ（図示省略）からの電力により動作し、コントローラ（図示省略）により個別に制御され、異なるトルクを発生させて出力することができる。第１電動モータ１０２の出力軸１０２ａ、第２電動モータ１０３の出力軸１０３ａは、それぞれ減速ギヤ列１０６、１０７を介して後述する歯車装置１０５の各結合部材１１１、１１２に接続される。歯車装置１０５からの出力は左右の駆動輪１０４Ｌ、１０４Ｒに与えられる。
【０００９】
減速ギヤ列１０６は、第１電動モータ１０２と歯車装置１０５との間に設けられ、第１電動モータ１０２の回転速度を減速して歯車装置１０５へと出力する。減速ギヤ列１０７は、第２電動モータ１０３と歯車装置１０５との間に設けられ、第２電動モータ１０３の回転速度を減速して歯車装置１０５へと出力する。減速ギヤ列１０６、１０７は２段の減速ギヤ列である。また、第１電動モータ１０２及び第２電動モータ１０３が発生するトルクＴＭ１、ＴＭ２は、歯車装置１０５を介して左右の駆動輪１０４Ｌ、１０４Ｒへ伝達される。
【００１０】
歯車装置１０５は、３要素２自由度の同一の遊星歯車機構１１０Ａ、１１０Ｂが同軸上に二つ組み合わされて構成されている。遊星歯車機構１１０Ａ、１１０Ｂには、二連の遊星歯車を有するダブルピニオン遊星歯車機構が採用されている。この遊星歯車機構は、同軸上に設けられた太陽歯車Ｓ及び内歯歯車Ｒと、これら太陽歯車Ｓと内歯歯車Ｒとの間にあって同軸上に設けられた遊星キャリヤＣと、この遊星キャリヤＣに回動可能に支持され互いに噛み合う複数の二連の遊星歯車Ｐから構成されている。一方の遊星歯車Ｐは太陽歯車Ｓと噛み合い、他方の遊星歯車Ｐは内歯歯車Ｒと噛み合っている。
【００１１】
この遊星歯車機構では、遊星キャリヤＣを固定した場合に太陽歯車Ｓと内歯歯車Ｒとが同一方向に回転するため、速度線図に表すと内歯歯車Ｒ及び太陽歯車Ｓが遊星キャリヤＣに対して同じ側に配置される。換言すると、遊星キャリヤＣは内歯歯車Ｒを挟んで太陽歯車Ｓの反対側に配置され、内歯歯車Ｒを固定した場合は太陽歯車Ｓと遊星キャリヤＣとが逆方向に回転する。
【００１２】
図１５に示す速度線図においては、遊星キャリヤＣから内歯歯車Ｒまでの長さと遊星キャリヤＣから太陽歯車Ｓまでの長さの比は、内歯歯車Ｒの歯数Ｚｒの逆数（１／Ｚｒ）と太陽歯車Ｓの歯数Ｚｓの逆数（１／Ｚｓ）との比と等しい。
【００１３】
この歯車装置１０５は、図１４に示すように、太陽歯車Ｓ１、内歯歯車Ｒ１、遊星歯車Ｐ１及び遊星キャリヤＣ１を有する第１遊星歯車機構１１０Ａと、同じく太陽歯車Ｓ２、内歯歯車Ｒ２、遊星歯車Ｐ２及び遊星キャリヤＣ２を有する第２遊星歯車機構１１０Ｂとが同軸上に組み合わされて構成されている。
【００１４】
そして、第１遊星歯車機構１１０Ａの太陽歯車Ｓ１と第２遊星歯車機構１１０Ｂの遊星キャリヤＣ２とが結合されて第１結合部材１１１を形成し、第１遊星歯車機構１１０Ａの遊星キャリヤＣ１と第２遊星歯車機構１１０Ｂの太陽歯車Ｓ２とが結合されて第２結合部材１１２を形成している。第１結合部材１１１には、第１電動モータ１０２で発生されたトルクＴＭ１が減速ギヤ列１０６を介して入力され、第２結合部材１１２には、第２電動モータ１０３で発生されたトルクＴＭ２が減速ギヤ列１０７を介して入力される。また、第１遊星歯車機構１１０Ａの内歯歯車Ｒ１は出力軸１１４を介して左駆動輪１０４Ｌに接続され、第２遊星歯車機構１１０Ｂの内歯歯車Ｒ２は出力軸１１３を介して右駆動輪１０４Ｒに接続される。
【００１５】
ここで、歯車装置１０５によって伝達される駆動トルクについて、図１５に示す速度線図を用いて説明する。歯車装置１０５は、二つの同一の遊星歯車機構１１０Ａ、１１０Ｂを組み合わせて構成されるため、図１５に示すように二本の速度線図によって表すことができる。ここでは、分かりやすいように、二本の速度線図を上下にずらし、上側に第１遊星歯車機構１１０Ａの速度線図を示し、下側に第２遊星歯車機構１１０Ｂの速度線図を示す。
【００１６】
また、第１遊星歯車機構１１０Ａの速度線図と第２遊星歯車機構１１０Ｂの速度線図とは、太陽歯車Ｓと遊星キャリヤＣとが左右反対に配置される。すなわち、図１５において、第１遊星歯車機構１１０Ａの太陽歯車Ｓ１の下に第２遊星歯車機構１１０Ｂの遊星キャリヤＣ２が配置され、第１遊星歯車機構１１０Ａの遊星キャリヤＣ１の下に第２遊星歯車機構１１０Ｂの太陽歯車Ｓ２が配置される。
【００１７】
この歯車装置１０５は、図１５に示す二本の速度線図の両端に位置する要素同士が、図中破線で示すようにそれぞれ結合されて第１結合部材１１１及び第２結合部材１１２が形成される。そして、第１結合部材１１１に第１電動モータ１０２から出力されたトルクＴＭ１が減速ギヤ列１０６を介して与えられる。この第１結合部材１１１に接続された太陽歯車Ｓ１には、第１電動モータ１０２から出力されたトルクＴＭ１の一部が減速ギヤ列１０６を介して与えられることになる。そして、第１電動モータ１０２から出力されたトルクＴＭ１の残部は減速ギヤ列１０６を介して遊星キャリヤＣ２に与えられる。
【００１８】
第２結合部材１１２に第２電動モータ１０３から出力されたトルクＴＭ２が減速ギヤ列１０７を介して入力される。この第２結合部材１１２に接続された太陽歯車Ｓ２には、第２電動モータ１０３から出力されたトルクＴＭ２の一部が減速ギヤ列１０７を介して与えられることになる。そして、第２電動モータ１０３から出力されたトルクＴＭ２の残部は減速ギヤ列１０７を介して遊星キャリヤＣ１に与えられる。ここで本来は、各電動モータ１０２、１０３から出力されたトルクＴＭ１及びＴＭ２は各減速ギヤ列１０６、１０７を介し各結合部材１１１、１１２に入力されるため減速比が掛かるが、以降、理解を容易にするため、速度線図及び各計算式の説明においては減速比を省略し、各結合部材１１１、１１２に入力されるトルクをＴＭ１及びＴＭ２のままとする。
【００１９】
一方、速度線図上で中間に位置する内歯歯車Ｒ１、Ｒ２から左右の駆動輪１０４Ｌ、１０４Ｒに伝達される駆動トルクＴＬ、ＴＲが出力される。
【００２０】
このように構成された歯車装置１０５によって、第１電動モータ１０２及び第２電動モータ１０３で発生させる各駆動トルクＴＭ１、ＴＭ２にトルク差（入力トルク差）ΔＴＩＮ（＝ＴＭ２−ＴＭ１）を与えることで、左駆動輪１０４Ｌに伝達される駆動トルクＴＬと右駆動輪１０４Ｒに伝達される駆動トルクＴＲとに駆動トルク差ΔＴＯＵＴ（＝ＴＬ−ＴＲ）を発生させることができる。すなわち、この歯車装置１０５によれば、以下の式（１）の関係が得られる。なお、係数αはトルク差増幅率である。
【００２１】
（ＴＬ−ＴＲ）＝α×（ＴＭ２−ＴＭ１）  …（１）
【００２２】
この従来技術に係る歯車装置１０５のトルク差増幅率αについて説明する。ここでは、二つのダブルピニオン遊星歯車機構１１０Ａ、１１０Ｂは、同一の歯数の歯車要素を使用しているため、速度線図においては、内歯歯車Ｒ１と遊星キャリヤＣ１との距離及び内歯歯車Ｒ２と遊星キャリヤＣ２との距離は等しく、これをａとする。また、太陽歯車Ｓ１と内歯歯車Ｒ１との距離及び太陽歯車Ｓ２と内歯歯車Ｒ２との距離も等しく、これをｂとする。
【００２３】
左右両端の第１結合部材１１１、第２結合部材１１２に、それぞれ第１電動モータ１０２、第２電動モータ１０３のトルクＴＭ１、ＴＭ２を入力し、内歯歯車Ｒ１、Ｒ２から駆動トルクＴＬ、ＴＲを取り出す。
【００２４】
トルクの入力と出力の関係から、以下の式（２）が得られる。
ＴＲ＋ＴＬ＝ＴＭ１＋ＴＭ２      …（２）
【００２５】
また、図中の左端（Ｃ１、Ｓ２部）を基準としたモーメントの式は以下の式（３）となる。なお、図において、矢印Ｍ方向が正のモーメント方向を示している。
【００２６】
０＝ａＴＬ＋ｂＴＲ−（ａ＋ｂ）ＴＭ１    …（３）
【００２７】
これら式（２）、（３）からＴＬ、ＴＲについてまとめると、以下の（４）、（５）式となる。
【００２８】
ＴＬ＝（（ａ／（ｂ−ａ））＋１）・ＴＭ２−（ａ／（ｂ−ａ））・ＴＭ１…（４）
ＴＲ＝（（ａ／（ｂ−ａ））＋１）・ＴＭ１−（ａ／（ｂ−ａ））・ＴＭ２…（５）
【００２９】
これら（４）、（５）式から駆動トルク差（ＴＬ−ＴＲ）は以下の（６）式となる。
【００３０】
（ＴＬ−ＴＲ）＝（（ａ＋ｂ）／（ｂ−ａ））・（ＴＭ２−ＴＭ１）…（６）
【００３１】
ダブルピニオン遊星歯車機構の場合、長さａは内歯歯車Ｒの歯数Ｚｒの逆数（１／Ｚｒ）、長さａ＋ｂは太陽歯車Ｓの歯数Ｚｓの逆数（１／Ｚｓ）となるため、上記の式は（７）式のように書き換えられる。
【００３２】
（ＴＬ−ＴＲ）＝（Ｚｒ／（Ｚｒ−２Ｚｓ））・（ＴＭ２−ＴＭ１）…（７）
【００３３】
上記（１）、（７）式よりトルク差増幅率αは、Ｚｒ／（Ｚｒ−２Ｚｓ）となる。
【００３４】
上記したように、この従来技術では、第１、第２電動モータ１０２、１０３からの入力は、Ｓ１＋Ｃ２、Ｓ２＋Ｃ１となり、駆動輪１０４Ｌ、１０４Ｒへの出力はＲ１、Ｒ２となる。
【００３５】
二つの電動モータ１０２、１０３で異なるトルク（駆動力）ＴＭ１、ＴＭ２を発生させて入力トルク差ΔＴＩＮ（＝（ＴＭ２−ＴＭ１））を与えると、歯車装置１０５において入力トルク差ΔＴＩＮが増幅され、入力トルク差ΔＴＩＮよりも大きな駆動トルク差α・ΔＴＩＮを得ることができる。すなわち、歯車装置１０５において所定のトルク差増幅率αで入力トルク差ΔＴＩＮを増幅することができ、左駆動輪１０４Ｌと右駆動輪１０４Ｒとに伝達される駆動トルクＴＬ、ＴＲに、入力トルク差ΔＴＩＮよりも大きな駆動トルク差ΔＴＯＵＴ（＝α・（ＴＭ２−ＴＭ１））を与えることができる。
【００３６】
ところで、上記したトルク差増幅機構を用いた左右輪駆動装置においては、一方の駆動源が壊れた場合には、一方の駆動輪だけでなく他方の駆動輪にも影響が及ぶことになる。
【００３７】
例えば、一方の駆動源の出力遮断、即ち、電動モータは回転するがトルクが発生しない場合について説明する。
【００３８】
上記した左右輪のトルクＴＬ、ＴＲを示す上記（４）、（５）式を、内歯歯車Ｒの歯数Ｚｒ、太陽歯車Ｓの歯数Ｚｓにより、書き換えると次の（４’）、（５’）となる。
【００３９】
ＴＬ＝（（Ｚｒ−Ｚｓ）／（Ｚｒ−２Ｚｓ））・ＴＭ２−（Ｚｓ／（Ｚｒ−２Ｚｓ））・ＴＭ１    …（４’）
ＴＲ＝（（Ｚｒ−Ｚｓ）／（Ｚｒ−２Ｚｓ））・ＴＭ１−（Ｚｓ／（Ｚｒ−２Ｚｓ））・ＴＭ２    …（５’）
【００４０】
ここで、一方の駆動源のトルク（駆動力）、例えば、第１電動モータ１０２のトルクＴＭ１が０（出力遮断）になった場合には、上記（４’）、（５’）は以下のようになる。
【００４１】
ＴＬ＝（（Ｚｒ−Ｚｓ）／（Ｚｒ−２Ｚｓ））・ＴＭ２    …（４”）
ＴＲ＝−（Ｚｓ／（Ｚｒ−２Ｚｓ））・ＴＭ２            …（５”）
【００４２】
上記（４”）、（５”）に示すように、左右の駆動輪で逆向きのトルクとなる。この例では、左側の駆動輪１０４ＬのトルクＴＬは力行、右側の駆動輪１０４ＲのトルクＴＲは回生となる。しかもトルク差が増幅されるため、大きな旋回モーメントが発生し、真っ直ぐ走行することが非常に困難になる。
【００４３】
一方、駆動源の固着、例えば、電動モータの焼き付きや噛み込みが生じた場合につき説明する。一方の駆動源の固着では、ダブルピニオン遊星歯車の場合、糊付け法により、出力となる内歯歯車Ｒ１、Ｒ２の回転速度ωｒ１、ωｒ２は、遊星キャリヤＣ１、Ｃ２と太陽歯車Ｓ１、Ｓ２の回転速度ωｃ１、ωｃ２、ωｓ１、ωｓ２を用いて、次のように表すことができる。
【００４４】
ωｒ１＝（１−（Ｚｓ／Ｚｒ））・ωｃ１＋（Ｚｓ／Ｚｒ）・ωｓ１    …（８）
ωｒ２＝（１−（Ｚｓ／Ｚｒ））・ωｃ２＋（Ｚｓ／Ｚｒ）・ωｓ２    …（９）
【００４５】
ここで、一方の駆動源、例えば第２電動モータ１０３が固着し、ωｃ１とωｓ２が０となると、上記の（８）、（９）式は次のようになる。
【００４６】
ωｒ１＝（Ｚｓ／Ｚｒ）・ωｓ１      …（８’）
ωｒ２＝（１−（Ｚｓ／Ｚｒ））・ωｃ２…（９’）
【００４７】
（８’）、（９’）に示すように、左右で回転速度の差は発生するものの、逆回転することはないため、ハンドルで進行方向を補正しながら修理工場まで何とか走行できる。
【００４８】
駆動源である電動モータが回転しない固着状態となるのは、モータロータの支持軸受が焼き付いたり、大きく破損する等、重篤な状態である。通常は、そこに至るまでに、音が大きくなってきたり、異音や振動が発生する等の前兆があり、運転手が気づくことが多いと考えられる。また、設計側も急に固着することがないように設計し、また、評価試験等により、急に電動モータが固着するようなことがないと確認されたものが投入されるはずであり、固着の問題は殆ど発生しないと考えられる。
【００４９】
一方、駆動源である電動モータの出力遮断については、駆動源自身の問題もあるが、駆動源以外が原因となることもある。例えば、冷却水が漏れて喪失することで電動モータが過熱し、電動モータの運転可能条件から外れ、インバータの制御により電流がカットされる場合や、インバータの故障により一方の駆動源のみがトルクを発生しない等が考えられる。
【００５０】
このように、トルク差増幅機構を備えた左右輪駆動装置を搭載した電気自動車においては、一方の駆動源が固着するよりも発生確率が高いと考えられる、一方の駆動源の出力遮断が生じた場合に、走行が非常に困難になってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５１】
【特許文献１】特開２０１５−２１５９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００５２】
この発明は、トルク差増幅機構を用いた左右輪駆動装置において、一方の駆動源の動力が遮断したときも大きな旋回モーメントが発生することを抑制し、修理工場等まで走行ができるようにした左右輪駆動装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００５３】
前記の課題を解決するために、この発明は、車両に搭載され独立して制御可能な二つの駆動源と、左右の駆動輪と、前記二つの駆動源と前記左右の駆動輪との間に設けられ、前記二つの駆動源からの駆動力を左右の駆動輪に分配する歯車装置とを備える左右輪駆動装置であって、前記歯車装置は、太陽歯車、遊星キャリヤ及び内歯歯車により構成される遊星歯車機構を同軸上に二つ組み合わせて構成され、前記二つの駆動源からの駆動力を前記歯車装置に伝達するそれぞれの回転軸同士の接続がクラッチ機構を介して接続され、前記クラッチ機構は正常走行時には回転軸同士が遮断され、前記二つの駆動源の一方が出力遮断された時には回転軸同士が接続されることを特徴とする。
【００５４】
前記クラッチ機構は、前記遊星歯車機構より上流側の回転軸同士を接続又は遮断するように構成すればよい。
【００５５】
また、前記遊星歯車機構は、入力用の太陽歯車と、前記太陽歯車と同軸上に設けられた出力用の内歯歯車と、前記太陽歯車と同軸上に設けられた遊星キャリヤと、を有し、前記歯車装置は、一方の遊星キャリヤと他方の太陽歯車とを結合する第１結合部材と、一方の太陽歯車と他方の遊星キャリヤとを結合する第２結合部材とを有し、一方の前記駆動源の駆動力は、前記第２結合部材に伝達され、他方の前記駆動源の駆動力は、前記第１結合部材に伝達され、一方の前記駆動輪は一方の内歯歯車から駆動力が伝達され、他方の前記駆動輪は他方の内歯歯車から駆動力が伝達されることを特徴とする。
【００５６】
また、前記遊星歯車機構は、入力用の太陽歯車と、前記太陽歯車と同軸上に設けられた入力用の内歯歯車と、前記太陽歯車と同軸上に設けられて分配された駆動力を出力する遊星キャリヤと、を有し、前記歯車装置は、一方の太陽歯車と他方の内歯歯車とを結合する第１結合部材と、他方の太陽歯車と一方の内歯歯車とを結合する第２結合部材とを有し、一方の前記駆動源の駆動力は、前記第１結合部材に伝達され、他方の前記駆動源の駆動力は、第２の結合部材に伝達され、一方の前記駆動輪は一方の遊星キャリヤから駆動力が伝達され、他方の前記駆動輪は他方の遊星キャリヤから駆動力が伝達されることを特徴とする。
【００５７】
また、前記遊星歯車機構は、入力用の太陽歯車と、前記太陽歯車と同軸上に設けられた出力用の内歯歯車と、前記太陽歯車と同軸上に設けられた遊星キャリヤと、を有し、前記歯車装置は、一方の遊星キャリヤと他方の内歯歯車とを結合する第１結合部材と、他方の遊星キャリヤと一方の内歯歯車とを結合する第２の結合部材とを有し、一方の前記駆動源の駆動力は、前記一方の太陽歯車に接続され、他方の前記駆動源は、前記他方の太陽歯車に接続され、一方の前記駆動輪は第１結合部材から駆動力が伝達され、他方の前記駆動輪は第２結合部材から駆動力が伝達されることを特徴とする。
【００５８】
また、前記遊星歯車機構は、それぞれ入力用の内歯歯車と、前記内歯歯車と同軸上に設けられた出力用の遊星キャリヤと、前記内歯歯車と同軸上に設けられた太陽歯車と、を有し、前記歯車装置は、一方の遊星キャリヤと他方の太陽歯車とを結合する第１結合部材と、一方の太陽歯車と他方の遊星キャリヤとを結合する第２結合部材とを有し、一方の前記駆動源の駆動力は、一方の内歯歯車に伝達され、他方の前記駆動源の駆動力は、他方の内歯歯車に伝達され、一方の前記駆動輪は前記第１結合部材から駆動力が伝達され、他方の前記駆動輪は前記第２結合部材から駆動力が伝達されることを特徴とする。
【００５９】
また、前記クラッチ機構と接続される回転軸は、前記駆動源の出力軸にすることができる。
【００６０】
また、前記駆動源からの出力が減速ギヤ列を介して前記歯車装置に伝達され、前記クラッチ機構に接続される回転軸が、前記減速ギヤ列の歯車軸にすることができる。
【発明の効果】
【００６１】
以上のように、この発明によれば、どちらか一方の駆動源が出力遮断された場合には、クラッチ機構により、回転軸同士が接続され、一方の駆動源の駆動力が二つの遊星歯車機構に分割して伝達され、左右両輪間の駆動力の差と回転速度差は発生せず、走行の大部分を占める直進走行に車が流されることなく対応でき、修理工場等へ車を運ぶことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】この発明の第１の実施形態にかかる左右駆動輪装置を搭載した電気自動車の説明図であり、左右駆動輪装置はスケルトン図で表している。
【図２】この発明の第２の実施形態にかかる左右駆動輪装置を搭載した電気自動車の説明図であり、左右駆動輪装置はスケルトン図で表している。
【図３】この発明の第３の実施形態にかかる左右駆動輪装置を搭載した電気自動車の説明図であり、左右駆動輪装置はスケルトン図で表している。
【図４】この発明の第４の実施形態にかかる左右駆動輪装置を搭載した電気自動車の説明図であり、左右駆動輪装置はスケルトン図で表している。
【図５】この発明の第４の実施形態にかかる左右輪駆動装置によるトルク差増幅率を説明するための速度線図である。
【図６】この発明の第５の実施形態にかかる左右駆動輪装置を搭載した電気自動車の説明図であり、左右駆動輪装置はスケルトン図で表している。
【図７】この発明の第５の実施形態にかかる左右輪駆動装置によるトルク差増幅率を説明するための速度線図である。
【図８】この発明の第６の実施形態にかかる左右駆動輪装置を搭載した電気自動車の説明図であり、左右駆動輪装置はスケルトン図で表している。
【図９】この発明の第６の実施形態にかかる左右輪駆動装置によるトルク差増幅率を説明するための速度線図である。
【図１０】この発明に用いられるクラッチ機構を示す断面図であり、回転軸同士を遮断している状態を示している。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線断面図である。
【図１２】この発明に用いられるクラッチ機構を示す断面図であり、回転軸同士を接続している状態を示している。
【図１３】図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図である。
【図１４】従来の左右駆動輪装置を示すスケルトン図である。
【図１５】従来の左右輪駆動装置によるトルク差増幅率を説明するための速度線図である。
【発明を実施するための形態】
【００６３】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は、この発明の第１の実施形態にかかる左右駆動輪装置を搭載した電気自動車の説明図であり、左右駆動輪装置はスケルトン図で表している。
【００６４】
図１に示す電気自動車ＡＭは、後輪駆動方式であり、シャーシ５０と、後輪としての駆動輪４Ｌ、４Ｒと、前輪１４Ｌ、１４Ｒと、この発明に係る左右輪駆動装置１、バッテリ１６、インバータ１７、コントローラ３０等を備える。
【００６５】
左右輪駆動装置１は、車両に搭載された駆動源としての第１電動モータ２及び第２電動モータ３と、左駆動輪４Ｌ及び右駆動輪４Ｒと、これらの間に設けられる歯車装置５と減速ギヤ列６、７とを備えている。
【００６６】
左右輪駆動装置１からの出力が等速ジョイント８を介して左右の駆動輪４Ｌ、４Ｒに伝達される。この実施形態では、第１電動モータ２及び第２電動モータ３は、同じ出力特性の電動モータを用いる。
【００６７】
なお、左右輪駆動装置１の搭載形態としては、図１に示す後輪駆動方式の他、前輪駆動方式、四輪駆動方式でもよい。
【００６８】
図１に示すように、第１電動モータ２及び第２電動モータ３は、車両に搭載されたバッテリ１６からインバータ１７を介して与えられた電力により動作する。そして、第１電動モータ２及び第２電動モータ３は、コントローラ３０により個別に制御され、異なるトルクを発生させて出力することができる。第１電動モータ２の出力軸２ａ、第２電動モータ３の出力軸３ａは、それぞれ減速ギヤ列６、７を介して後述する歯車装置５の遊星キャリヤＣ２、Ｃ１と各結合部材１１、１２に接続される。歯車装置５からの出力は歯車装置５の出力軸９Ａ、９Ｂから等速ジョイント８を介して左右の駆動輪４Ｌ、４Ｒに与えられる。減速ギヤ列６、７は同じ歯数比で構成される。この第１の実施形態においては、減速ギヤ列６、７は、２段の減速機構で構成されている。
【００６９】
減速ギヤ列６は、第１電動モータ２と歯車装置５との間に設けられ、第１電動モータ２の回転速度を２段に減速して歯車装置５へと出力する。減速ギヤ列７は、第２電動モータ３と歯車装置５との間に設けられ、第２電動モータ３の回転速度を２段に減速して歯車装置５へと出力する。また、第１電動モータ２及び第２電動モータ３が発生するトルク（駆動力）ＴＭ１、ＴＭ２は、歯車装置５を出力軸９Ａ、９Ｂから介して等速ジョイント８から左右の駆動輪４Ｌ、４Ｒへ伝達される。
【００７０】
歯車装置５は、太陽歯車Ｓ、遊星キャリヤＣ及び内歯歯車Ｒからなる３要素２自由度の同一の遊星歯車機構１０Ａ、１０Ｂが同軸上に二つ組み合わされて構成されている。この実施形態の遊星歯車機構１０Ａ、１０Ｂには、二連の遊星歯車を有するダブルピニオン遊星歯車機構が採用されている。ダブルピニオン遊星歯車機構は、同軸上に設けられた太陽歯車Ｓ及び内歯歯車Ｒと、これら太陽歯車Ｓと内歯歯車Ｒとの間にあって同軸上に設けられた遊星キャリヤＣと、この遊星キャリヤＣに回動可能に支持され互いに噛み合う複数の二連の遊星歯車Ｐから構成されている。一方の遊星歯車Ｐは太陽歯車Ｓと噛み合い、他方の遊星歯車Ｐは内歯歯車Ｒと噛み合っている。
【００７１】
この遊星歯車機構では、遊星キャリヤＣを固定した場合に太陽歯車Ｓと内歯歯車Ｒとが同一方向に回転するため、上記したように、速度線図に表すと内歯歯車Ｒ及び太陽歯車Ｓが遊星キャリヤＣに対して同じ側に配置される。換言すると、遊星キャリヤＣは内歯歯車Ｒを挟んで太陽歯車Ｓの反対側に配置され、内歯歯車Ｒを固定した場合は太陽歯車Ｓと遊星キャリヤＣとが逆方向に回転する。この第１の実施形態の歯車装置５は、図１４の歯車装置１０５と同じ構成であり、速度線図は図１５と同じになる。
【００７２】
この歯車装置５は、太陽歯車Ｓ１、内歯歯車Ｒ１、複数の二連の遊星歯車Ｐ１及び遊星キャリヤＣ１を有する第１遊星歯車機構１０Ａと、同じく太陽歯車Ｓ２、内歯歯車Ｒ２、複数の二連の遊星歯車Ｐ２及び遊星キャリヤＣ２を有する第２遊星歯車機構１０Ｂとが同軸上に組み合わされて構成されている。
【００７３】
そして、第１遊星歯車機構１０Ａの太陽歯車Ｓ１と第２遊星歯車機構１０Ｂの遊星キャリヤＣ２とが結合されて第１結合部材１１を形成し、第１遊星歯車機構１０Ａの遊星キャリヤＣ１と第２遊星歯車機構１０Ｂの太陽歯車Ｓ２とが結合されて第２結合部材１２を形成している。第１結合部材１１には、第１電動モータ２で発生されたトルクＴＭ１が減速ギヤ列６を介して入力され、第２結合部材１２には、第２電動モータ３で発生されたトルクＴＭ２が減速ギヤ列７を介して入力される。また、第１遊星歯車機構１０Ａの内歯歯車Ｒ１に接続される出力軸９Ａは等速ジョイント８を介して左駆動輪４Ｌに接続され、第２遊星歯車機構１０Ｂの内歯歯車Ｒ２に接続される出力軸９Ｂは等速ジョイント８を介して右駆動輪４Ｒに接続される。
【００７４】
２つの遊星歯車機構１０Ａ、１０Ｂは、第１電動モータ２、第２電動モータ３のトルク差を増幅するが、左側の駆動輪４Ｌ、右側の駆動輪４Ｒの回転速度に差がない場合、即ち、直進時には、トルク差増幅機構の遊星歯車機構１０Ａ、１０Ｂは全体が一体で回転することになり、内部の内歯歯車Ｒと遊星歯車Ｐとの間、遊星歯車Ｐと太陽歯車Ｓとの間では回転は生じない。即ち、第１電動モータ２の出力が減速ギヤ列６で減速され、出力軸９Ｂから等速ジョイント８を介して左駆動輪４Ｒに与えられる。そして、第２電動モータ３の出力が減速ギヤ列７で減速され、出力軸９Ａから等速ジョイント８を介して右駆動輪４Ｌに与えられる。
【００７５】
遊星歯車機構１０Ａ、１０Ｂを構成する歯車は、はすば歯車でも平歯車のどちらを用いてもよい。平歯車は、はすば歯車よりも回転時に発生する音が大きいとされるが、実際の走行で大部分を占める直進状態ではトルク差増幅機構を構成する歯車装置５の遊星歯車機構１０Ａ、１０Ｂは平歯車であっても内部は回転しないため、回転による音は発生しない。そして、平歯車を用いることで、捩りながら歯車を入れていくことがなくなり、組立が容易となる。また、歯車の加工も容易となり、加工、組立コストを低減することができる。
【００７６】
一方、第１電動モータ２、第２電動モータ３から歯車装置５までトルク（駆動力）を伝達する減速ギヤ列６、７は常時回転するため、はすば歯車を用いる方が良い。また、この第１の実施形態では、歯車装置５から駆動輪４Ｌ、４Ｒに直接トルクを伝達しているが、歯車装置５から減速ギヤ列を介して駆動輪４Ｌ、４Ｒにトルクを伝達する場合には、この減速ギヤ列も常時回転するため、はすば歯車を用いる方が良い。
【００７７】
二つの電動モータ２、３で異なるトルクＴＭ１、ＴＭ２を発生させて入力トルク差ΔＴＩＮ（＝（ＴＭ２−ＴＭ１））を与えると、歯車装置５において入力トルク差ΔＴＩＮが増幅され、入力トルク差ΔＴＩＮよりも大きな駆動トルク差α・ΔＴＩＮを得ることができる。
【００７８】
このトルク差の増幅率αは、上記したＺｒ／（Ｚｒ−２Ｚｓ）である。上記したように、Ｚｒは、内歯歯車Ｒの歯数、Ｚｓは、太陽歯車Ｓの歯数である。
【００７９】
上記したように、トルク差増幅機構を構成する歯車装置５を備えた左右輪駆動装置１においては、一方の電動モータが壊れた場合には、一方の駆動輪だけでなく他方の駆動輪にも影響が及ぶことになる。すなわち、左右の駆動輪で逆向きのトルクとなり、大きな旋回モーメントが発生し、真っ直ぐ走行することが非常に困難になる。
【００８０】
そこで、この第１の実施形態においては、図１に示すように、第１電動モータ２の出力軸２ａと第２電動モータ３の出力軸３ａとをクラッチ機構２０を介して接続している。このクラッチ機構２０は、遊星歯車機構よりなる歯車装置５より、上流側で、第１電動モータ２の出力軸２ａと第２電動モータ３の出力軸３ａを接続又は遮断する。クラッチ機構２０は正常走行時には出力軸２ａと出力軸３ａの接続を遮断し、第１電動モータ２又は第２電動モータ３の一方が出力遮断された時には、出力軸２ａと出力軸３ａとを接続するようにコントローラ３０により制御される。
【００８１】
このクラッチ機構２０は、例えば、通電や油圧の加圧によって接続状態となり、非通電状態や非加圧状態では開放となるものが用いられている。この実施形態は、異常時に、クラッチ機構２０が出力軸２ａと出力軸３ａを接続するように、コントローラ３０が制御するので、通常の走行状態では、電力や油圧の動力源を使用せずに遮断状態を保ち、電力消費を抑え電気自動車の航続距離に影響を及ぼさないようにしている。
【００８２】
例えば、第１電動モータ２が出力遮断され、モータロータは回転するがトルクを発生しない異常な状況となった場合には、コントローラ３０は、クラッチ機構２０を制御し、出力軸２ａと出力軸３ａとを接続する。クラッチ機構２０により、出力軸２ａと出力軸３ａが接続されるので、第２電動モータ３からのトルクが出力軸２ａ側に与えられる。即ち、第２電動モータ３の出力は減速ギヤ列７を介して遊星歯車機構１０Ａの遊星キャリヤＣ１と結合部材１２から遊星歯車機構１０Ｂの太陽歯車Ｓ２に与えられるだけでなく、減速ギヤ列６を介して、遊星歯車機構１０Ｂの遊星キャリヤＣ２と結合部材１１から遊星歯車機構１０Ａの太陽歯車Ｓ１に分割して伝達される。
【００８３】
この結果、左右両輪間のトルク差と回転速度差は発生せず、旋回時に小回りがきかなくなるものの、上述したように、大きな旋回モーメントが発生して真っ直ぐ走ることが困難となることはなく、走行の大部分を占める直進走行に車が流されることなく対応でき、修理工場等へ車を運ぶことが可能となる。
【００８４】
また、クラッチ機構２０を歯車装置５より上流側に配置することにより、トルク差が増幅される前に、歯車装置５へトルクを与える回転軸の遮断又は接続を行うことができ、小さなトルク用のクラッチ機構で対応することができる。このように、クラッチ機構２０を歯車装置５より上流側に配置することにより、正常走行時には使用しないクラッチ機構２０を小型化することができる。
【００８５】
第１電動モータ２と第２電動モータ３からの駆動力を遮断又は接続するクラッチ機構２０は、図１に示すように、第１電動モータ２の出力軸２ａと第２電動モータ３の出力軸３ａを接続する位置に設けているが、第１電動モータ２、第２電動モータ３からそれぞれ等しく減速された減速後の回転軸同士をクラッチ機構２０で接続するように構成してもよい。
【００８６】
第１電動モータ２、第２電動モータ３からそれぞれ等しく減速された減速後の回転軸同士にクラッチ機構２０を設けた第２の実施形態につき図２に従い説明する。図２に示すように、第１電動モータ２の出力軸２ａ、第２電動モータ３の出力軸３ａは、それぞれ減速ギヤ列６、７を介して減速される。減速ギヤ列６からの出力が第１遊星歯車機構１０Ｂの遊星キャリヤＣ２に与えられ、そして、第１結合部材１１に与えられて第１遊星歯車機構１０Ａの太陽歯車Ｓ１に与えられる。
【００８７】
減速ギヤ列７からの出力が第１遊星歯車機構１０Ａの遊星キャリヤＣ１に与えられ、そして、第２結合部材１２に与えられて第２遊星歯車機構１０Ｂの太陽歯車Ｓ２に与えられる。このように、第１電動モータ２、第２電動モータ３からそれぞれ減速ギヤ列６、７で減速された出力が歯車装置５のキャリヤＣ２、キャリヤＣ１と結合部材１１、１２に与えられる。
【００８８】
この減速ギヤ列６の回転軸６ａと減速ギヤ列７の回転軸７ａがクラッチ機構２０を介して接続されている。クラッチ機構２０は正常走行時には回転軸６ａと回転軸７ａの接続を遮断し、第１電動モータ２又は第２電動モータ３の一方が出力遮断された時には、回転軸６ａと回転軸７ａとを接続するようにコントローラ３０により制御される。
【００８９】
クラッチ機構２０を設けた位置以外は第１の実施形態と同じ構成なので、ここでは同一部分には同一符号を付しその説明を割愛する。
【００９０】
この第２の実施形態においては、例えば、第１電動モータ２が出力遮断され、モータロータは回転するがトルクを発生しない異常な状況となった場合には、コントローラ３０は、クラッチ機構２０を制御し、回転軸６ａと回転軸７ａとを接続する。クラッチ機構２０により、回転軸６ａと回転軸７ａが接続されるので、第２電動モータ３からのトルクが回転軸６ａ側に与えられる。即ち、第２電動モータ３の出力は減速ギヤ列７を介して遊星歯車機構１０Ａの遊星キャリヤＣ１と結合部材１２から遊星歯車機構１０Ｂの太陽歯車Ｓ２に与えられるだけでなく、回転軸６ａから遊星歯車機構１０Ｂの遊星キャリヤＣ２と結合部材１１から遊星歯車機構１０Ａの太陽歯車Ｓ１に分割して伝達される。
【００９１】
この結果、左右両輪間のトルク差と回転速度差は発生せず、旋回時に小回りがきかなくなるものの、上述したように、大きな旋回モーメントが発生して真っ直ぐ走ることが困難となることはなく、走行の大部分を占める直進走行に車が流されることなく対応でき、修理工場等へ車を運ぶことが可能となる。
【００９２】
次に、この発明の第３の実施形態につき、図３を参照して説明する。第１の実施形態、第２の実施形態は、減速ギヤ列６、７が２段の減速機構であるのに対して、この第３の実施形態の減速ギヤ列６、７は１段の減速機構である。図３に示すように、第１電動モータ２の出力軸２ａと第２電動モータ３の出力軸３ａがクラッチ機構２０を介して接続している。このクラッチ機構２０は、遊星歯車機構よりなる歯車装置５より、上流側で、第１電動モータ２の出力軸２ａと第２電動モータ３の出力軸３ａを接続又は遮断する。クラッチ機構２０は正常走行時には出力軸２ａと出力軸３ａの接続を遮断し、第１電動モータ２又は第２電動モータ３の一方が出力遮断された時には、出力軸２ａと出力軸３ａとを接続するようにコントローラ３０により制御される。
【００９３】
減速ギヤ列６、７の減速機構が２段から１段に代わるだけで、他の構成は第１の実施形態と同じ構成なので、ここでは同一部分には同一符号を付しその説明を割愛する。
【００９４】
次に、この発明の第４の実施形態につき説明する。第４の実施形態は、第１〜第３の実施形態が二連の遊星歯車を有するダブルピニオン遊星歯車機構であるのに対して、一つの遊星歯車が太陽歯車と内歯歯車とに噛み合うシングルピニオン遊星歯車装置を歯車装置５に用いたものである。
【００９５】
シングルピニオン遊星歯車装置を用いた歯車装置５について、図４及び図５を参照して説明する。図４は、第４の実施形態にかかる左右駆動輪装置を示すスケルトン図、図５は第４の実施形態にかかる左右輪駆動装置によるトルク差増幅率を説明するための速度線図である。
【００９６】
図４に示す電気自動車ＡＭは、後輪駆動方式であり、シャーシ５０と、後輪としての駆動輪４Ｌ、４Ｒと、前輪１４Ｌ、１４Ｒと、この発明に係る左右輪駆動装置１、バッテリ１６、インバータ１７、コントローラ３０等を備える。
【００９７】
この左右輪駆動装置１は、車両に搭載された第１電動モータ２及び第２電動モータ３と、左駆動輪４Ｌ及び右駆動輪４Ｒと、これらの間に設けられる歯車装置５と減速ギヤ列６、７、１８、１９とを備えている。
【００９８】
第１電動モータ２及び第２電動モータ３は、車両に搭載されたバッテリ１６からの電力により動作し、コントローラ３０により個別に制御され、異なるトルクを発生させて出力することができる。第１電動モータ２の出力軸２ａ、第２電動モータ３の出力軸３ａは、それぞれ減速ギヤ列６、７を介して歯車装置５の各結合部材１１、１２に接続される。歯車装置５からの出力は減速ギヤ列１８、１９の出力軸１８Ａ、１９Ａから等速ジョイント８を介して左右の駆動輪４Ｌ、４Ｒに与えられる。
【００９９】
歯車装置５は、３要素２自由度の同一の遊星歯車機構１０Ａ、１０Ｂが同軸上に二つ組み合わされて構成されている。遊星歯車機構１０Ａ、１０Ｂには、シングルピニオン遊星歯車機構が採用されている。このシングルピニオン遊星歯車機構は、同軸上に設けられた太陽歯車Ｓ及び内歯歯車Ｒと、これら太陽歯車Ｓと内歯歯車Ｒとの間に位置する複数のプラネタリギヤとしての遊星歯車Ｐと、遊星歯車Ｐを回動可能に支持し太陽歯車Ｓ及び内歯歯車Ｒと同軸上に設けられた遊星キャリヤＣとから構成される。ここで、太陽歯車Ｓと遊星歯車Ｐは外周にギヤ歯を有する外歯歯車であり、内歯歯車Ｒは内周にギヤ歯を有する。遊星歯車Ｐは太陽歯車Ｓと内歯歯車Ｒとに噛み合っている。シングルピニオン遊星歯車機構では、遊星キャリヤＣを固定した場合に太陽歯車Ｓと内歯歯車Ｒとが逆方向に回転するため、速度線図に表すと内歯歯車Ｒ及び太陽歯車Ｓが遊星キャリヤＣに対して反対側に配置される。換言すると、内歯歯車Ｒは遊星キャリヤＣを挟んで太陽歯車Ｓの反対側に配置される。
【０１００】
図５に示す速度線図においては、遊星キャリヤＣから内歯歯車Ｒまでの長さと遊星キャリヤＣから太陽歯車Ｓまでの長さの比は、内歯歯車Ｒの歯数Ｚｒの逆数（１／Ｚｒ）と太陽歯車Ｓの歯数Ｚｓの逆数（１／Ｚｓ）との比と等しい。
【０１０１】
この歯車装置５は、図４に示すように、太陽歯車Ｓ１、遊星キャリヤＣ１、遊星歯車Ｐ１及び内歯歯車Ｒ１を有する第１遊星歯車機構１０Ａと、同じく太陽歯車Ｓ２、遊星キャリヤＣ２、遊星歯車Ｐ２及び内歯歯車Ｒ２を有する第２遊星歯車機構１０Ｂとが同軸上に組み合わされて構成されている。
【０１０２】
そして、第１遊星歯車機構１０Ａの太陽歯車Ｓ１と第２遊星歯車機構１０Ｂの内歯歯車Ｒ２とが結合されて第１結合部材１１を形成し、第１遊星歯車機構１０Ａの内歯歯車Ｒ１と第２遊星歯車機構１０Ｂの太陽歯車Ｓ２とが結合されて第２結合部材１２を形成している。第１結合部材１１には、第１電動モータ２で発生されたトルクＴＭ１が減速ギヤ列６を介して入力され、第２結合部材１２には、第２電動モータ３で発生されたトルクＴＭ２が減速ギヤ列７を介して入力される。また、第１遊星歯車機構１０Ａの遊星キャリヤＣ１の回転軸Ｃ１Ａ及び第２遊星歯車機構１０Ｂの遊星キャリヤＣ２の回転軸Ｃ２Ａは、それぞれ減速ギヤ列１８、１９に接続される。そして、減速ギヤ列１８、１９出力軸１８Ａ、１９Ａが等速ジョイント８を介して左右の駆動輪４Ｌ、４Ｒに接続され、左右の駆動輪４Ｌ、４Ｒに出力が与えられる。
【０１０３】
ここで、歯車装置５によって伝達される駆動トルクについて、図５に示す速度線図を用いて説明する。歯車装置５は、二つの同一のシングルピニオン遊星歯車機構１０Ａ、１０Ｂを組み合わせて構成されるため、図５に示すように二本の速度線図によって表すことができる。ここでは、分かりやすいように、二本の速度線図を上下にずらし、上側に第１遊星歯車機構１０Ａの速度線図を示し、下側に第２遊星歯車機構１０Ｂの速度線図を示す。
【０１０４】
また、第１遊星歯車機構１０Ａの速度線図と第２遊星歯車機構１０Ｂの速度線図とは、太陽歯車Ｓと内歯歯車Ｒとが左右反対に配置される。すなわち、図５において、第１遊星歯車機構１０Ａの太陽歯車Ｓ１の下に第２遊星歯車機構１０Ｂの内歯歯車Ｒ２が配置され、第１遊星歯車機構１０Ａの内歯歯車Ｒ１の下に第２遊星歯車機構１０Ｂの太陽歯車Ｓ２が配置される。
【０１０５】
この歯車装置５は、図５に示す二本の速度線図の両端に位置する要素同士が、図中破線で示すようにそれぞれ結合されて第１結合部材１１及び第２結合部材１２が形成される。そして、第１結合部材１１及び第２結合部材１２に、それぞれ第１電動モータ２及び第２電動モータ３から出力されたトルクＴＭ１及びＴＭ２が入力される。ここで本来は、各電動モータ２、３から出力されたトルクＴＭ１及びＴＭ２は各減速ギヤ列６、７を介し各結合部材１１、１２に入力されるため減速比が掛かるが、以降、理解を容易にするため、速度線図及び各計算式の説明においては減速比を省略し、太陽歯車Ｓ１、Ｓ２及び各結合部材１１、１２に入力されるトルクをＴＭ１及びＴＭ２のままとする。
【０１０６】
一方、速度線図上で中間に位置する遊星キャリヤＣ１、Ｃ２から左右の駆動輪４Ｌ、４Ｒに伝達される駆動トルクＴＬ、ＴＲが出力される。
【０１０７】
このように構成された歯車装置５によって、第１電動モータ２及び第２電動モータ３で発生させる各駆動トルクＴＭ１、ＴＭ２にトルク差（入力トルク差）ΔＴＩＮ（＝ＴＭ２−ＴＭ１）を与えることで、左駆動輪４Ｌに伝達される駆動トルクＴＬと右駆動輪４Ｒに伝達される駆動トルクＴＲとに駆動トルク差ΔＴＯＵＴ（＝ＴＬ−ＴＲ）を発生させることができる。すなわち、この歯車装置５によれば、以下の式（１０）の関係が得られる。なお、係数αはトルク差増幅率である。
【０１０８】
（ＴＬ−ＴＲ）＝α×（ＴＭ２−ＴＭ１）  …（１０）
【０１０９】
この第４の実施形態にかかる歯車装置５のトルク差増幅率αについて説明する。ここでは、二つの遊星歯車機構１０Ａ、１０Ｂは、同一の歯数の歯車要素を使用しているため、速度線図においては内歯歯車Ｒ１と遊星キャリヤＣ１との距離及び内歯歯車Ｒ２と遊星キャリヤＣ２との距離は等しく、これをａとする。また、太陽歯車Ｓ１と遊星キャリヤＣ１との距離及び太陽歯車Ｓ２と遊星キャリヤＣ２との距離も等しく、これをｂとする。
【０１１０】
左右両端の第１結合部材１１、第２結合部材１２に、それぞれ第１電動モータ２、第２電動モータ３のトルクＴＭ１、ＴＭ２を入力し、遊星キャリヤＣ１、Ｃ２から駆動トルクＴＬ、ＴＲを取り出す。
【０１１１】
トルクの入力と出力の関係から、以下の式（１１）が得られる。
ＴＲ＋ＴＬ＝ＴＭ１＋ＴＭ２      …（１１）
【０１１２】
また、図中の左端（Ｒ１、Ｓ２部）を基準としたモーメントの式は以下の式（１２）となる。なお、図５において、矢印Ｍ方向が正のモーメント方向を示している。
０＝ａＴＬ＋ｂＴＲ−（ａ＋ｂ）ＴＭ１    …（１２）
【０１１３】
これら式（１１）、（１２）からＴＬ、ＴＲについてまとめると、以下の（１３）、（１４）式となる。
【０１１４】
ＴＬ＝（（ａ／（ｂ−ａ））＋１）・ＴＭ２−（ａ／（ｂ−ａ））・ＴＭ１…（１３）
ＴＲ＝（（ａ／（ｂ−ａ））＋１）・ＴＭ１−（ａ／（ｂ−ａ））・ＴＭ２…（１４）
【０１１５】
これら（１３）、（１４）式から駆動トルク差（ＴＬ−ＴＲ）は以下の（１５）式となる。
【０１１６】
（ＴＬ−ＴＲ）＝（（ａ＋ｂ）／（ｂ−ａ））・（ＴＭ２−ＴＭ１）…（１５）
【０１１７】
シングルピニオン遊星歯車機構の場合、長さａは内歯歯車Ｒの歯数Ｚｒの逆数（１／Ｚｒ）、長さｂは太陽歯車Ｓの歯数Ｚｓの逆数（１／Ｚｓ）となるため、上記の式は（１６）式のように書き換えられる。
【０１１８】
（ＴＬ−ＴＲ）＝（（Ｚｒ＋Ｚｓ）／（Ｚｒ−Ｚｓ））・（ＴＭ２−ＴＭ１）…（１６）
【０１１９】
上記（１６）式よりトルク差増幅率αは、（Ｚｒ＋Ｚｓ）／（Ｚｒ−Ｚｓ）となる。
【０１２０】
上記したように、この第４の実施形態では、第１、第２電動モータ２、３からの入力は、Ｓ１＋Ｒ２、Ｓ２＋Ｒ１となり、駆動輪４Ｌ、４Ｒへの出力はＣ１、Ｃ２となる。
【０１２１】
上記した左右輪のトルクＴＬ、ＴＲを示す上記（１３）、（１４）式を、内歯歯車Ｒ歯数Ｚｒ、太陽歯車Ｓの歯数Ｚｓにより、書き換えると次の（１３’）、（１４’）となる。
【０１２２】
ＴＬ＝（（Ｚｓ／（Ｚｒ−Ｚｓ））＋１）・ＴＭ２−（Ｚｓ／（Ｚｒ−Ｚｓ））・ＴＭ１…（１３’）
ＴＲ＝（（Ｚｓ／（Ｚｒ−Ｚｓ））＋１）・ＴＭ１−（Ｚｓ／（Ｚｒ−Ｚｓ））・ＴＭ２…（１４’）
【０１２３】
この第４の実施形態の歯車装置５を用いた左右輪駆動装置においても一方の駆動源が壊れた場合には、一方の駆動輪だけでなく他方の駆動輪にも影響が及ぶことになる。
【０１２４】
例えば、一方の駆動源の出力遮断、即ち、電動モータは回転するがトルクが発生しない場合について説明する。
【０１２５】
ここで、一方の駆動源のトルク、例えば、第１電動モータ２のトルクＴＭ１が０（出力遮断）になった場合には、上記（１３’）、（１４’）は以下のようになる。
【０１２６】
ＴＬ＝（（Ｚｓ／（Ｚｒ−Ｚｓ））＋１）・ＴＭ２    …（１３”）
ＴＲ＝−（Ｚｓ／（Ｚｒ−Ｚｓ））・ＴＭ２        …（１４”）
【０１２７】
上記（１３”）、（１４”）に示すように、左右の駆動輪で逆向きのトルクとなる。左側の駆動輪４ＬのトルクＴＬは力行、右側の駆動輪４ＲのトルクＴＲは回生となる。しかもトルク差が増幅されるため、大きな旋回モーメントが発生し、真っ直ぐ走行することが非常に困難になる。
【０１２８】
上記したように、トルク差増幅機構を構成する歯車装置５を備えた左右輪駆動装置１においては、一方の電動モータの出力が遮断された場合には、一方の駆動輪だけでなく他方の駆動輪にも影響が及ぶことになる。すなわち、左右の駆動輪で逆向きのトルクとなり、大きな旋回モーメントが発生し、真っ直ぐ走行することが非常に困難になる。
【０１２９】
そこで、この第４の実施形態においては、図４に示すように、第１電動モータ２の出力軸２ａと第２電動モータ３の出力軸３ａとをクラッチ機構２０を介して接続している。このクラッチ機構２０は、遊星歯車機構よりなる歯車装置５より、上流側で、第１電動モータ２の出力軸２ａと第２電動モータ３の出力軸３ａを接続又は遮断する。クラッチ機構２０は正常走行時には出力軸２ａと出力軸３ａの接続を遮断し、第１電動モータ２又は第２電動モータ３の一方が出力遮断された時には、出力軸２ａと出力軸３ａとを接続するようにコントローラ３０により制御される。
【０１３０】
このクラッチ機構２０は、例えば、通電や油圧の加圧によって接続状態となり、非通電状態や非加圧状態では開放となるものが用いられている。この実施形態は、異常時に、クラッチ機構２０が出力軸２ａと出力軸３ａを接続するように、コントローラ３０が制御するので、通常の走行状態では、電力や油圧の動力源を使用せずに遮断状態を保ち、電力消費を抑え電気自動車の航続距離に影響を及ぼさないようにしている。
【０１３１】
例えば、第１電動モータ２が出力遮断され、モータロータは回転するがトルクを発生しない異常な状況となった場合には、コントローラ３０は、クラッチ機構２０を制御し、出力軸２ａと出力軸３ａとを接続する。クラッチ機構２０により、出力軸２ａと出力軸３ａが接続されるので、第２電動モータ３からのトルクが出力軸２ａ側に与えられる。即ち、第２電動モータ３の出力は減速ギヤ列７を介して遊星歯車機構１０Ｂの太陽歯車Ｓ２と遊星歯車機構の１０Ａの内歯歯車Ｒ１に与えられるだけでなく、減速ギヤ列６を介して、遊星歯車機構１０Ａの太陽歯車Ｓ１と遊星歯車機構１０Ｂの内歯歯車Ｒ２に分割して伝達される。
【０１３２】
この結果、左右両輪間のトルク差と回転速度差は発生せず、旋回時に小回りがきかなくなるものの、上述したように、大きな旋回モーメントが発生して真っ直ぐ走ることが困難となることはなく、走行の大部分を占める直進走行に車が流されることなく対応でき、修理工場等へ車を運ぶことが可能となる。
【０１３３】
次に、この発明の第５の実施形態につき説明する。図６は、第５の実施形態にかかる左右駆動輪装置を示すスケルトン図、図７は第５の実施形態にかかる左右輪駆動装置によるトルク差増幅率を説明するための速度線図である。
【０１３４】
図６に示す電気自動車ＡＭは、後輪駆動方式であり、シャーシ５０と、後輪としての駆動輪４Ｌ、４Ｒと、前輪１４Ｌ、１４Ｒと、この発明に係る左右輪駆動装置１、バッテリ１６、インバータ１７、コントローラ３０等を備える。
【０１３５】
図６に示すように、左右輪駆動装置１は、車両に搭載された第１電動モータ２及び第２電動モータ３と、左駆動輪４Ｌ及び右駆動輪４Ｒと、これらの間に設けられる歯車装置５と減速ギヤ列６、７とを備えている。
【０１３６】
第１電動モータ２及び第２電動モータ３は、車両に搭載されたバッテリ１６からの電力により動作し、コントローラ３０により個別に制御され、異なるトルクを発生させて出力することができる。第１電動モータ２の出力軸２ａは減速ギヤ列６を介して歯車装置５の太陽歯車Ｓ1に接続され、第２電動モータ３の出力軸３ａは減速ギヤ列７を介して歯車装置５の太陽歯車Ｓ２に接続される。歯車装置５からの出力は遊星キャリヤＣ１、Ｃ２に接続された回転軸Ｃ１Ａ、Ｃ２Ａから等速ジョイント８を介して左右の駆動輪４Ｌ、４Ｒに与えられる。
【０１３７】
第４の実施形態と同様に歯車装置５は、３要素２自由度の同一の遊星歯車機構１０Ａ、１０Ｂが同軸上に二つ組み合わされて構成されている。遊星歯車機構１０Ａ、１０Ｂには、例えば、二連の遊星歯車からなるダブルピニオン遊星歯車機構が採用されている。
【０１３８】
そして、第１遊星歯車機構１０Ａの遊星キャリヤＣ１と第２遊星歯車機構１０Ｂの内歯歯車Ｒ２とが結合されて第１結合部材１１を形成し、第１遊星歯車機構１０Ａの内歯歯車Ｒ１と第２遊星歯車機構１０Ｂの遊星キャリヤＣ２とが結合されて第２結合部材１２を形成している。第１電動モータ２で発生されたトルクＴＭ１が減速ギヤ列６を介して第１遊星歯車機構１０Ａの太陽歯車Ｓ１に入力され、第２電動モータ３で発生されたトルクＴＭ２が減速ギヤ列７を介して第２の遊星歯車機構１０Ｂの太陽歯車Ｓ２に入力される。
【０１３９】
また、第１結合部材１１、第２結合部材１２は、接続された回転軸Ｃ１Ａ、Ｃ２Ａから等速ジョイント8を介してそれぞれ左右の駆動輪４Ｌ、４Ｒに接続される。左右の駆動輪４Ｌ、４Ｒには、回転軸Ｃ１Ａ、Ｃ２Ａ、等速ジョイント8を介して出力が与えられる。
【０１４０】
上記したように、この第５の実施形態では、電動モータ２、３からの入力は、Ｓ１、Ｓ２となり、駆動輪４Ｌ、４Ｒへの出力は、Ｃ１＋Ｒ２、Ｃ２＋Ｒ１となる。
【０１４１】
ここで、この第５の実施形態の歯車装置５によって伝達される駆動トルクについて、図７に示す速度線図を用いて説明する。歯車装置５は、二つの同一のダブルピニオン遊星歯車機構１０Ａ、１０Ｂを組み合わせて構成されるため、図７に示すように二本の速度線図によって表すことができる。ここでは、分かりやすいように、二本の速度線図を上下にずらし、上側に第１遊星歯車機構１０Ａの速度線図を示し、下側に第２遊星歯車機構１０Ｂの速度線図を示す。また、上記の説明と同様に、以降の速度線図及び各計算式の説明においては各減速ギヤ列６、７での減速比を省略し、各太陽歯車Ｓ１、Ｓ２に入力されるトルクをＴＭ１及びＴＭ２のままとする。
【０１４２】
第５の実施形態の歯車装置５は、図７に示す遊星キャリヤＣ１と内歯歯車Ｒ２、遊星キャリヤＣ２と内歯歯車Ｒ１が、図中破線で示すようにそれぞれ結合されて第１結合部材１１及び第２結合部材１２が形成される。そして、太陽歯車Ｓ１、Ｓ２にそれぞれ第１電動モータ２及び第２電動モータ３から出力されたトルクＴＭ１及びＴＭ２が入力される。一方、速度線図上で中間に位置する第１の結合部材１１、第２の結合部材１２から左右の駆動輪４Ｌ、４Ｒに伝達される駆動トルクＴＬ、ＴＲが出力される。
【０１４３】
このように構成された歯車装置５によっても、第１電動モータ２及び第２電動モータ３で発生させる各駆動トルクＴＭ１、ＴＭ２にトルク差（入力トルク差）ΔＴＩＮ（＝ＴＭ２−ＴＭ１）を与えることで、左駆動輪４Ｌに伝達される駆動トルクＴＬと右駆動輪４Ｒに伝達される駆動トルクＴＲとに駆動トルク差ΔＴＯＵＴ（＝ＴＲ−ＴＬ）を発生させることができる。
【０１４４】
この第５の実施形態にかかる歯車装置５のトルク差増幅率αについて説明する。この遊星歯車機構１０Ａ、１０Ｂは、同一の歯数の歯車要素を使用しているため、速度線図においては内歯歯車Ｒ１と遊星キャリヤＣ１との距離及び内歯歯車Ｒ２と遊星キャリヤＣ２との距離は等しく、これをａとする。また、太陽歯車Ｓ１と遊星キャリヤＣ１との距離及び太陽歯車Ｓ２と遊星キャリヤＣ２との距離も等しく、これをｂとする。
【０１４５】
この第５の実施形態においては、図７の速度線図が得られ、速度線図において、トルクの釣り合いを考えると、トルク差増幅率αを求めることができる。なお、図７において、矢印Ｍ方向が正のモーメント方向を示している。
【０１４６】
Ｓ２の点を基準にしたモーメントＭの釣り合いから下記（１５）式が算出される。
ｂ・ＴＲ＋（ａ＋ｂ）・ＴＬ−（ａ＋２ｂ）・ＴＭ１＝０  …（１５）
Ｓ１の点を基準にしたモーメントＭの釣り合いから下記（１６）式が算出される。
−ｂ・ＴＬ−（ａ＋ｂ）・ＴＲ＋（ａ＋２ｂ）・ＴＭ２＝０  …（１６）
【０１４７】
（１５）式＋（１６）式より、下記（１７）式が算出される。
ａ・（ＴＲ−ＴＬ）―（ａ＋２ｂ）・（ＴＭ２−ＴＭ１）＝０
（ＴＲ−ＴＬ）＝（（ａ＋２ｂ）／ａ）・（ＴＭ２−ＴＭ１）    …（１７）
【０１４８】
（１７）式の（ａ＋２ｂ）／ａがトルク差増幅率αとなる。
ａ＝１／Ｚｒ、ｂ＝１／Ｚｓを代入すると、α＝（２Ｚｒ＋Ｚｓ）／Ｚｓとなる。
【０１４９】
上記したように、この第５の実施形態では、電動モータ２、３からの入力は、Ｓ１、Ｓ２、駆動輪４Ｌ、４Ｒへの出力はＣ１＋Ｒ２、Ｃ２＋Ｒ１であり、トルク差増幅率αは、（２Ｚｒ＋Ｚｓ）／Ｚｓである。
【０１５０】
（１５）、（１６)式からトルクＴＬ、ＴＲを求めると次の（１８）、（１９)となる。
【０１５１】
ＴＬ＝（（ａ＋ｂ）／ａ）・ＴＭ１−（ｂ／ａ）・ＴＭ２  …（１８）
ＴＲ＝（（ａ＋ｂ）／ａ）・ＴＭ２−（ｂ／ａ）・ＴＭ１  …（１９）
【０１５２】
上記したように、第５の実施形態のものにおいては、二つの電動モータ２、３で異なるトルクＴＭ１、ＴＭ２を発生させて入力トルク差ΔＴＩＮを与えると、歯車装置５において入力トルク差ΔＴＩＮが増幅され、入力トルク差ΔＴＩＮよりも大きな駆動トルク差ΔＴＯＵＴを得ることができる。
【０１５３】
ここで、一方の駆動源のトルク、例えば、第１電動モータ２のトルクＴＭ１が０（出力遮断）になった場合には、上記（１８）、（１９）は以下のようになる。
【０１５４】
ＴＬ＝−（ｂ／ａ）・ＴＭ２  …（１８’）
ＴＲ＝（（ａ＋ｂ）／ａ）・ＴＭ２  …（１９’）
【０１５５】
上記（１８’）、（１９’）に示すように、左右の駆動輪で逆向きのトルクとなる。左側の駆動輪４ＬのトルクＴＬは回生、右側の駆動輪４ＲのトルクＴＲは力行となる。しかもトルク差が増幅されるため、大きな旋回モーメントが発生し、真っ直ぐ走行することが非常に困難になる。
【０１５６】
そこで、この第５の実施形態においては、図６に示すように、第１電動モータ２の出力軸２ａと第２電動モータ３の出力軸３ａとをクラッチ機構２０を介して接続している。このクラッチ機構２０は、遊星歯車機構よりなる歯車装置５より、上流側で、第１電動モータ２の出力軸２ａと第２電動モータ３の出力軸３ａを接続又は遮断する。クラッチ機構２０は正常走行時には出力軸２ａと出力軸３ａの接続を遮断し、第１電動モータ２又は第２電動モータ３の一方が出力遮断された時には、出力軸２ａと出力軸３ａとを接続するようにコントローラ３０により制御される。
【０１５７】
このクラッチ機構２０は、例えば、通電や油圧の加圧によって接続状態となり、非通電状態や非加圧状態では開放となるものが用いられている。この実施形態は、異常時に、クラッチ機構２０が出力軸２ａと出力軸３ａを接続するように、コントローラ３０が制御するので、通常の走行状態では、電力や油圧の動力源を使用せずに遮断状態を保ち、電力消費を抑え電気自動車の航続距離に影響を及ぼさないようにしている。
【０１５８】
例えば、第１電動モータ２が出力遮断され、モータロータは回転するがトルクを発生しない異常な状況となった場合には、コントローラ３０は、クラッチ機構２０を制御し、出力軸２ａと出力軸３ａとを接続する。クラッチ機構２０により、出力軸２ａと出力軸３ａが接続されるので、第２電動モータ３からのトルクが出力軸２ａ側に与えられる。即ち、第２電動モータ３の出力は遊星歯車機構１０Ｂの太陽歯車Ｓ２に与えられるだけでなく、減速ギヤ列６を介して、遊星歯車機構１０Ａの太陽歯車Ｓ１に分割して伝達される。
【０１５９】
この結果、左右両輪間のトルク差と回転速度差は発生せず、旋回時に小回りがきかなくなるものの、上述したように、大きな旋回モーメントが発生して真っ直ぐ走ることが困難となることはなく、走行の大部分を占める直進走行に車が流されることなく対応でき、修理工場等へ車を運ぶことが可能となる。
【０１６０】
次に、この発明の第６の実施形態につき説明する。図８は、第６の実施形態にかかる左右駆動輪装置を示すスケルトン図、図９は第６の実施形態にかかる左右輪駆動装置によるトルク差増幅率を説明するための速度線図である。
【０１６１】
図８に示す電気自動車ＡＭは、後輪駆動方式であり、シャーシ５０と、後輪としての駆動輪４Ｌ、４Ｒと、前輪１４Ｌ、１４Ｒと、この発明に係る左右輪駆動装置１、バッテリ１６、インバータ１７、コントローラ３０等を備える。
【０１６２】
左右輪駆動装置１は、車両に搭載された第１電動モータ２及び第２電動モータ３と、左駆動輪４Ｌ及び右駆動輪４Ｒと、これらの間に設けられる歯車装置５と減速ギヤ列６、７とを備えている。左右輪駆動装置１からの出力が等速ジョイント８を介して左右の駆動輪４Ｌ、４Ｒに伝達される。この実施形態では、第１電動モータ２及び第２電動モータ３は、同じ出力特性の電動モータを用いる。
【０１６３】
なお、左右輪駆動装置１の搭載形態としては、図８に示す後輪駆動方式の他、前輪駆動方式、四輪駆動方式でもよい。
【０１６４】
図８に示すように、第１電動モータ２及び第２電動モータ３は、車両に搭載されたバッテリ１６からインバータ１７を介して与えられた電力により動作する。そして、第１電動モータ２及び第２電動モータ３は、コントローラ３０により個別に制御され、異なるトルクを発生させて出力することができる。第１電動モータ２の出力軸２ａは減速ギヤ列６を介して歯車装置５の内歯歯車Ｒ１に接続され、第２電動モータ３の出力軸３ａは減速ギヤ列７を介して歯車装置５の内歯歯車Ｒ２に接続される。歯車装置５からの出力は出力軸９Ａ、９Ｂから等速ジョイント８を介して左右の駆動輪４Ｌ、４Ｒに与えられる。減速ギヤ列６、７は同じ歯数比で構成される。
【０１６５】
歯車装置５は、３要素２自由度の同一の遊星歯車機構１０Ａ、１０Ｂが同軸上に二つ組み合わされて構成されている。遊星歯車機構１０Ａ、１０Ｂには、同軸上に設けられた太陽歯車Ｓ及び内歯歯車Ｒと、これら太陽歯車Ｓと内歯歯車Ｒとの間に位置する複数の遊星歯車Ｐと、遊星歯車Ｐを回動可能に支持し太陽歯車Ｓ及び内歯歯車Ｒと同軸上に設けられた遊星キャリヤＣとから構成される。ここで、太陽歯車Ｓと遊星歯車Ｐは外周にギヤ歯を有する外歯歯車であり、内歯歯車Ｒはリングの内周にギヤ歯を有する。遊星歯車Ｐは太陽歯車Ｓと内歯歯車Ｒとに噛み合っている。
【０１６６】
上述したように、遊星歯車機構では、遊星キャリヤＣを固定した場合に太陽歯車Ｓと内歯歯車Ｒとが逆方向に回転するため、速度線図に表すと内歯歯車Ｒ及び太陽歯車Ｓが遊星キャリヤＣに対して反対側に配置される。
【０１６７】
この歯車装置５は、図８に示すように、太陽歯車Ｓ１、遊星キャリヤＣ１、遊星歯車Ｐ１及び内歯歯車Ｒ１を有する第１遊星歯車機構１０Ａと、同じく太陽歯車Ｓ２、遊星キャリヤＣ２、遊星歯車Ｐ２及び内歯歯車Ｒ２を有する第２遊星歯車機構１０Ｂとが同軸上に組み合わされて構成されている。
【０１６８】
そして、第１遊星歯車機構１０Ａの遊星キャリヤＣ１と第２遊星歯車機構１０Ｂの太陽歯車Ｓ２とが結合されて第１結合部材１１を形成し、第１遊星歯車機構１０Ａの太陽歯車Ｓ１と第２遊星歯車機構１０Ｂの遊星キャリヤＣ２とが結合されて第２結合部材１２を形成している。
【０１６９】
第１遊星歯車機構１０Ａの内歯歯車Ｒ１に第１電動モータ２で発生したトルクＴＭ１が減速ギヤ列６を介して入力され、第２遊星歯車機構１０Ｂの内歯歯車Ｒ２に第２電動モータ３で発生したトルクＴＭ２が減速ギヤ列７を介して入力される。
【０１７０】
第１結合部材１１には出力軸９Ａが接続され、この出力軸９Ａに等速ジョイント８を介して左駆動輪４Ｌが接続される。出力軸９Ａから駆動トルクＴＬが等速ジョイント８を介して左駆動輪４Ｌに与えられる。第２結合部材１２には出力軸９Ｂが接続され、この出力軸９Ｂに等速ジョイント８を介して右駆動輪４Ｒが接続される。出力軸９Ｂから駆動トルクＴＲが等速ジョイント８を介して右駆動輪４Ｒに与えられる。
【０１７１】
尚、図８においては、第１結合部材１１、第２結合部材１２に接続された出力軸９Ａ、９Ｂから等速ジョイント８を介して駆動輪４Ｌ、４Ｒに駆動トルクを与えているが、第１結合部材１１、第２結合部材１２からの出力を、減速ギヤ列で減速してから駆動輪４Ｌ、４Ｒに与えるように構成してもよい。
【０１７２】
そして、上記した図８の例では、第２結合部材１２は、歯車装置５の軸心に沿って延在する中空軸で構成されており、その内部には第１結合部材１１が挿通されている。第１結合部材１１は、歯車装置５の軸心に沿って延在する軸で構成されており、第１結合部材１１及び第２結合部材１２は同軸上に配置されて、これらの軸は二重構造となっている。
【０１７３】
第１結合部材１１は、例えば、中実軸で構成され、中実軸である第１結合部材１１は、その一端（図中右端）が太陽歯車Ｓ２の回転軸であり、他端（図中左端）が太陽歯車Ｓ１を貫通して設けられ、遊星キャリヤＣ１に接続されている。また、中空軸である第２結合部材１２は、一端（図中左端）が太陽歯車Ｓ１の回転軸となっており、他端（図中右端）は遊星キャリヤＣ２と接続されている。このようにして、二つの遊星歯車機構１０Ａ、１０Ｂを繋いでいる。
【０１７４】
ここで、歯車装置５によって伝達される駆動トルクについて、図９に示す速度線図を用いて説明する。歯車装置５は、二つの同一のシングルピニオン遊星歯車機構１０Ａ、１０Ｂを組み合わせて構成されるため、図９に示すように二本の速度線図によって表すことができる。ここでは、分かりやすいように、二本の速度線図を上下にずらし、上側に第１遊星歯車機構１０Ａの速度線図を示し、下側に第２遊星歯車機構１０Ｂの速度線図を示す。また本来は、図９においては各電動モータ２、３から出力されたトルクＴＭ１及びＴＭ２は各減速ギヤ列６、７を介し各内歯歯車Ｒ１、Ｒ２に入力されるため減速比が掛かるが、以降、理解を容易にするため、上記の説明と同様に、速度線図及び各計算式の説明においては減速比を省略し、各内歯歯車Ｒ１、Ｒ２に入力されるトルクをＴＭ１及びＴＭ２のまま、駆動トルクはＴＬ、ＴＲのままとする。
【０１７５】
二つの遊星歯車機構１０Ａ、１０Ｂは、同一の歯数の歯車要素を使用しているため、速度線図においては内歯歯車Ｒ１と遊星キャリヤＣ１との距離及び内歯歯車Ｒ２と遊星キャリヤＣ２との距離は等しく、これをａとする。また、太陽歯車Ｓ１と遊星キャリヤＣ１との距離及び太陽歯車Ｓ２と遊星キャリヤＣ２との距離も等しく、これをｂとする。遊星キャリヤＣから内歯歯車Ｒまでの長さと遊星キャリヤＣから太陽歯車Ｓまでの長さの比は、内歯歯車Ｒの歯数Ｚｒの逆数（１／Ｚｒ）と太陽歯車Ｓの歯数Ｚｓの逆数（１／Ｚｓ）との比と等しい。よって、ａ＝（１／Ｚｒ）、ｂ＝（１／Ｚｓ）である。
【０１７６】
Ｒ２の点を基準にしたモーメントＭの釣り合いから下記（２０）式が算出される。なお、図９において、図中矢印Ｍ方向がモーメントの正方向である。
ａ・ＴＲ＋（ａ＋ｂ）・ＴＬ−（ｂ＋２ａ）・ＴＭ１＝０  …（２０）
Ｒ１の点を基準にしたモーメントＭの釣り合いから下記（２１）式が算出される。
−ａ・ＴＬ−（ａ＋ｂ）・ＴＲ＋（ｂ＋２ａ）・ＴＭ２＝０  …（２１）
【０１７７】
（２０）式＋（２１）式より、下記（２２）式が得られる。
−ｂ・（ＴＲ−ＴＬ）＋（２ａ＋ｂ）・（ＴＭ２−ＴＭ１）＝０
（ＴＲ−ＴＬ）＝（（２ａ＋ｂ）／ｂ）・（ＴＭ２−ＴＭ１）    …（２２）
【０１７８】
（２２）式の（２ａ＋ｂ）／ｂがトルク増幅率αとなる。ａ＝１／Ｚｒ、ｂ＝１／Ｚｓを代入すると、α＝（Ｚｒ＋２Ｚｓ）／Ｚｒとなり、下記のトルク差増幅率αが得られる。
【０１７９】
α＝（Ｚｒ＋２Ｚｓ）／Ｚｒ
【０１８０】
この発明では、第１、第２電動モータ２、３からの入力は、Ｒ１、Ｒ２となり、駆動輪４Ｌ、４Ｒへの出力はＳ２＋Ｃ１、Ｓ１＋Ｃ２となる。
【０１８１】
（２０）、（２１)式からトルクＴＬ、ＴＲを求めると次の（２３）、（２４)となる。
【０１８２】
ＴＬ＝（（ａ＋ｂ）／ｂ）・ＴＭ１―（ａ／ｂ）・ＴＭ２…（２３）
ＴＲ＝（（ａ＋ｂ）／ｂ）・ＴＭ２―（ａ／ｂ）・ＴＭ１…（２４）
【０１８３】
そして、二つの電動モータ２、３で異なるトルクＴＭ１、ＴＭ２を発生させて入力トルク差ΔＴＩＮ（＝（ＴＭ２−ＴＭ１））を与えると、歯車装置５において入力トルク差ΔＴＩＮが増幅され、入力トルク差ΔＴＩＮよりも大きな駆動トルク差α・ΔＴＩＮを得ることができる。すなわち、入力トルク差ΔＴＩＮが小さくても、歯車装置５において上記したトルク差増幅率α（＝（Ｚｒ＋２Ｚｓ）／Ｚｒ）で入力トルク差ΔＴＩＮを増幅することができ、左駆動輪４Ｌと右駆動輪４Ｒとに伝達される駆動トルクＴＬ、ＴＲに、入力トルク差ΔＴＩＮよりも大きな駆動トルク差ΔＴＯＵＴ（＝α・（ＴＭ２−ＴＭ１））を与えることができる。
【０１８４】
ここで、一方の駆動源のトルク、例えば、第１電動モータ２のトルクＴＭ１が０（出力遮断）になった場合には、上記（２３）、（２４）は以下のようになる。
【０１８５】
ＴＬ＝−（ａ／ｂ）・ＴＭ２  …（２３’）
ＴＲ＝（（ａ＋ｂ）／ｂ）・ＴＭ２  …（２４’）
【０１８６】
上記（２３’）、（２４’）に示すように、左右の駆動輪で逆向きのトルクとなる。左側の駆動輪４ＬのトルクＴＬは回生、右側の駆動輪４ＲのトルクＴＲは力行となる。しかもトルク差が増幅されるため、大きな旋回モーメントが発生し、真っ直ぐ走行することが非常に困難になる。
【０１８７】
そこで、この第６の実施形態においては、図８に示すように、第１電動モータ２の出力軸２ａと第２電動モータ３の出力軸３ａとをクラッチ機構２０を介して接続している。このクラッチ機構２０は、遊星歯車機構よりなる歯車装置５より、上流側で、第１電動モータ２の出力軸２ａと第２電動モータ３の出力軸３ａを接続又は遮断する。クラッチ機構２０は正常走行時には出力軸２ａと出力軸３ａの接続を遮断し、第１電動モータ２又は第２電動モータ３の一方が出力遮断された時には、出力軸２ａと出力軸３ａとを接続するようにコントローラ３０により制御される。
【０１８８】
このクラッチ機構２０は、例えば、通電や油圧の加圧によって接続状態となり、非通電状態や非加圧状態では開放となるものが用いられている。この実施形態は、異常時に、クラッチ機構２０が出力軸２ａと出力軸３ａを接続するように、コントローラ３０が制御するので、通常の走行状態では、電力や油圧の動力源を使用せずに遮断状態を保ち、電力消費を抑え電気自動車の航続距離に影響を及ぼさないようにしている。
【０１８９】
例えば、第１電動モータ２が出力遮断され、モータロータは回転するがトルクを発生しない異常な状況となった場合には、コントローラ３０は、クラッチ機構
２０を制御し、出力軸２ａと出力軸３ａとを接続する。クラッチ機構２０により、出力軸２ａと出力軸３ａが接続されるので、第２電動モータ３からのトルクが出力軸２ａ側に与えられる。即ち、第２電動モータ３の出力は減速ギヤ列７を介して遊星歯車機構１０Ｂの内歯歯車Ｒ２に与えられるだけでなく、減速ギヤ列６を介して、遊星歯車機構１０Ａの内歯歯車Ｒ１に分割して伝達される。
【０１９０】
この結果、左右両輪間のトルク差と回転速度差は発生せず、旋回時に小回りがきかなくなるものの、上述したように、大きな旋回モーメントが発生して真っ直ぐ走ることが困難となることはなく、走行の大部分を占める直進走行に車が流されることなく対応でき、修理工場等へ車を運ぶことが可能となる。
【０１９１】
次に、上記したクラッチ機構２０の一例につき、図１０〜図１３を参照して説明する。図１０は、クラッチ機構２０が遮断している状態を示す断面図、図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ線断面図、図１２は、クラッチ機構２０が接続している状態を示す断面図、図１３は、図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図である。これらの図においては、出力軸２ａと出力軸３ａを接続又は遮断するクラッチ機構２０を記載しているが、減速ギヤ列６、７の回転軸に接続又は遮断するクラッチ機構２０を設けた場合についても同様のクラッチ機構２０を用いることができる。
【０１９２】
このクラッチ機構２０は、２ウェイクラッチで構成され、１つのクラッチ機構で駆動と空転を切り替えることができ、出力軸２ａと出力軸３ａを接続又は遮断することができる。
【０１９３】
クラッチ機構２０は、機械式ローラクラッチ部２１と電磁クラッチ部２２を組み合わせ、２ウェイクラッチの駆動と空転を電磁クラッチ部２２により制御する。即ち、電磁クラッチ部２２に通電したときに、出力軸２ａと出力軸３ａを接続し、電磁クラッチ部２２に電気を与えないときには、出力軸２ａと出力軸３ａを遮断する。
【０１９４】
図１０〜図１３に示すように、クラッチ機構２０は、外輪２１０に出力軸２ａがスプライン嵌合により結合され、外輪２１０と出力軸２ａが一体に回転する。外輪２１０の内側には、出力軸３ａとスプライン嵌合により結合されたカムリング２１３が挿入されている。そして、カムリング２１３に連接して設けられた筒部２１３ｂと外輪２１０との間に軸受２１４が嵌め込まれ、外輪２１０の内側にカムリング２１３を介して出力軸３ａが回転自在に支持されている。そして、カムリング２１３と出力軸３ａが一体に回転する。
【０１９５】
カムリング２１３の外周に、外輪２１０の内周面２１０ａとの間で周方向の両端が狭小の楔空間を形成する複数のカム面２１３ａを周方向に等間隔に設けている。そして、外輪２１０とカムリング２１３との間に組み込まれた保持器２１２には、カム面２１３ａと対向する位置にポケットが形成され、このポケット内にローラ２１１を組み込み、カムリング２１３と外輪２１０の相対回転によりローラ２１１を外輪２１０の内周面２１０ａとカム面２１３ａとの間で係合させて、外輪２１０とカムリング２１３との間で回転を伝達するようにしている。ローラ２１１が両端の楔空間に位置しない場合には、ローラ２１１と内周面２１０ａの間には隙間が形成されており、外輪２１０とカムリング２１３間は空転する。
【０１９６】
電磁クラッチ部２２には、電磁石２２０を覆うロータ２２３が設けられ、このロータ２２３と外輪２１０との間にスリーブ２２４が取り付けられ、外輪２１０とロータ２２３とが一体に回転する。このロータ２２３の内周側には出力軸３ａが挿入され、ロータ２２３は出力軸３ａに対して回転自在に支持される。
【０１９７】
ロータ２２３と軸方向に対向して環状のアーマチュア２２１が配され、このアーマチュア２２１がカムリング２１３の端部に軸方向に移動自在に取り付けられている。
【０１９８】
電磁クラッチ部２２の電磁石２２０に通電すると、ロータ２２３にアーマチュア２２１が接触し、外輪２１０とアーマチュア２２１が一体に回転する。
【０１９９】
図１０及び図１１に示すように、電磁クラッチ部２２に通電がない状態では、ロータ２２３とアーマチュア２２１が離れた状態となる。アーマチュア２２１には外輪２１０の回転は伝えられず、図１１に示すように、外輪２１０の内周面２１０ａとローラ２１１との間に隙間がある状態が保たれる。このため、ローラクラッチ部２１が解除された状態となり、出力軸２ａと出力軸３ａとは接続が遮断された状態が保たれる。即ち、出力軸２ａが回転してもその回転は出力軸３ａには伝わることはない。
【０２００】
図１２及び図１３に示すように、電磁クラッチ部２２に通電がされると、ロータ２２３にアーマチュア２２１が接触し、外輪２１０とアーマチュア２２１が一体に回転する。そして、外輪２１０とカムリング２１３との間で楔が形成され、カムリング２１３と外輪２１０の相対回転によりローラ２１１を外輪２１０の内周面２１０ａとカム面２１３ａとの間で係合し、出力軸２ａと出力軸３ａとが接続され、出力軸２ａの回転力が出力軸３ａに伝達、又は出力軸３ａの回転力が出力軸２ａに伝達されることになる。
【０２０１】
このクラッチ機構２０は、通電よって接続状態となり、非通電状態では開放となる。この実施形態は、異常時に、クラッチ機構２０が出力軸２ａと出力軸３ａを接続するように、コントローラ３０が電磁クラッチ部２２に通電するように制御すると、電磁石２２０の磁力により駆動しロータ２２３にアーマチュア２２１が接触し、外輪２１０とアーマチュア２２１が一体に回転する。そして、外輪２１０とカムリング２１３との間で楔が形成され、カムリング２１３と外輪２１０の相対回転によりローラ２１１を外輪２１０の内周面２１０ａとカム面２１３ａとの間で係合し、出力軸２ａと出力軸３ａとが接続される。そして、通常の走行状態では、コントローラ３０は、電磁クラッチ部２２を非通電状態となるように制御し、電磁石２２０の磁力がなくなり、ロータ２２３とアーマチュア２２１が離れた状態となり、ローラクラッチ部２１が解除された状態が保たれ、出力軸２ａと出力軸３ａとは遮断されたままとなる。
【０２０２】
上記したように、第１〜第６の実施形態にかかる左右輪駆動装置を搭載した車両において、２つの駆動源である電動モータ２、３のうち一方が突如、出力遮断された場合に、例えば、一方の電動モータ用のインバータ素子の故障や、電動モータ駆動源への電線の切断等があった場合、コントローラ３０は、運転者に安全な停止を促す表示を行いつつ、出力遮断されていない側の電動モータ２又は３のトルクを遮断、あるいは非常に小さな水準に低減する制御を行えばよい。
【０２０３】
一方の駆動源である電動モータが出力遮断された場合には、他方の電動モータがそのまま大きなトルクを発生すると、上記したように、大きな旋回モーメントが発生し、最悪スピンに陥る可能性がある。一方の電動モータ２又は３が出力遮断する、あるいは出力遮断されたとコントローラ３０が判明した瞬間に、運転者へは異常が発生したことを示しつつ停止を促し、車両はスピンに陥らないよう他方の駆動源のトルクを遮断、あるいは移動ができる最低限の出力に制御して車両を停止させて事故を未然に防ぐように制御するとよい。
【０２０４】
その後、一方の駆動源が出力遮断された状況で車両が停止した後に、コントローラ３０がクラッチ機構２０を接続するように制御し、一方の駆動源からのトルクを受けていた歯車装置５の入力にも他方の駆動源からのトルクを入力するように制御し、上記したように、直進走行を可能とする。
【０２０５】
このように、一旦停止することで、運転者に車両に異常が生じていることを強く認識させる。以降再び走行するにしても総出力が制限された状態であり、早期に修理工場へ行き修理することを促す表示をする。停止時にクラッチを接続することで、走行中に無理に接続し車両挙動が不安定となることもない。以降修理がおこなわれ異常信号が解除されるまで車両の電源オンによりクラッチ機構２０は接続状態を保つように制御する。
【０２０６】
また、一方の駆動源の出力遮断後に、クラッチ機構２０が接続されるまでに他方の駆動源のみで移動する際に、旋回モーメントが生じながらも、正常状態と同様の操舵ができる様に片側に流れようとする動きを操舵装置が補正するように制御するようにして、走行の継続を可能にするように構成することも考えられる。そして、クラッチ機構２０が接続された後は、左右駆動輪が直結されるため曲がりにくくなるが、正常状態と同様の操舵ができる様に操舵が大きくなるよう操舵装置が補正すればよい。なお、 操舵補正により直進しながらステアリングホイールが横を向くと違和感があるので、ステアリングホイールと操舵装置が機械的に接続されない、ステアバイワイヤが好ましい。
【０２０７】
この発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、この発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、及び範囲内の全ての変更を含む。
【符号の説明】
【０２０８】
１          ：左右輪駆動装置
２          ：第１電動モータ
３          ：第２電動モータ
２ａ、３ａ  ：出力軸
４Ｌ        ：左駆動輪
４Ｒ        ：右駆動輪
１４Ｌ      ：左前輪
１４Ｒ      ：右前輪
５          ：歯車装置
６          ：減速ギヤ列
７          ：減速ギヤ列
６ａ、７ａ  ：回転軸
８          ：等速ジョイント
９Ａ、９Ｂ  ：出力軸
１０Ａ      ：第１遊星歯車機構
１０Ｂ      ：第２遊星歯車機構
１１        ：第１結合部材
１２        ：第２結合部材
１６        ：バッテリ
１７        ：インバータ
１８        ：減速ギヤ列
１９        ：減速ギヤ列
１８Ａ、１９Ａ  ：出力軸
２０        ：クラッチ機構
２１        ：ローラクラッチ部
２２        ：電磁クラッチ部
３０        ：コントローラ
５０        ：シャーシ
２１０      ：外輪
２１０ａ    ：内周面
２１１      ：ローラ
２１２      ：保持器
２１３      ：カムリング
２１３ａ    ：カム面
２１３ｂ    ：筒部
２１４      ：軸受
２２０      ：電磁石
２２１      ：アーマチュア
２２３      ：ロータ
２２４      ：スリーブ
ＡＭ        ：電気自動車
Ｃ１        ：遊星キャリヤ
Ｃ２        ：遊星キャリヤ
Ｃ１Ａ、Ｃ２Ａ  ：回転軸
Ｍ          ：モーメント
Ｐ１        ：遊星歯車
Ｐ２        ：遊星歯車
Ｒ１        ：内歯歯車
Ｒ２        ：内歯歯車
Ｓ１        ：太陽歯車
Ｓ２        ：太陽歯車
ＴＬ、ＴＲ  ：駆動トルク
ＴＭ１、ＴＭ２    ： トルク
Ｚｒ        ：内歯歯車Ｒの歯数
Ｚｓ        ：太陽歯車Ｓの歯数
α          ：トルク差増幅率
【図１】
2017150616.tif 000003
【図２】
2017150616.tif 000004
【図３】
2017150616.tif 000005
【図４】
2017150616.tif 000006
【図５】
2017150616.tif 000007
【図６】
2017150616.tif 000008
【図７】
2017150616.tif 000009
【図８】
2017150616.tif 000010
【図９】
2017150616.tif 000011
【図１０】
2017150616.tif 000012
【図１１】
2017150616.tif 000013
【図１２】
2017150616.tif 000014
【図１３】
2017150616.tif 000015
【図１４】
2017150616.tif 000016
【図１５】
2017150616.tif 000017