(57)【要約】      （修正有）【課題】トルク差増幅機構を小さくして、トルク差増幅機構を含む左右駆動輪装置を小型、軽量化する。【解決手段】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２、３と駆動輪４Ｌ、４Ｒとの間に設けられ、遊星歯車機構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、遊星歯車機構１０Ａ、１０Ｂは、それぞれ入力用のリングギヤと、リングギヤと同軸上に設けられた出力用の遊星キャリアと、リングギヤと同軸上に設けられたサンギヤと、を有し、歯車軸装置５は、遊星キャリアＣ１とサンギヤＳ２とを結合する第１結合部材１１と、サンギヤＳ１と遊星キャリアＣ２とを結合する第２の結合部材１２とを有し、電動モータ２は、リングギヤＲ１に接続され、電動モータ３は、リングギヤＲ２に接続され、駆動輪4Ｌは第１の結合部材１１と接続され、駆動輪４Ｒは第２の結合部材１２と接続される。【選択図】図１
2017078449.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、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と、を備えた左右輪駆動装置であって、
前記遊星歯車機構は、それぞれ入力用のリングギヤと、前記リングギヤと同軸上に設けられた出力用の遊星キャリアと、前記リングギヤと同軸上に設けられたサンギヤと、を有し、
前記歯車軸装置は、一方の前記遊星キャリアと他方のサンギヤとを結合する第１結合部材と、一方のサンギヤと他方の遊星キャリアとを結合する第２の結合部材とを有し、
一方の前記駆動源は、一方のリングギヤに接続され、他方の前記駆動源は、他方のリングギヤに接続され、
一方の前記駆動輪は前記第１の結合部材と接続され、他方の前記駆動輪は前記第２の結合部材と接続されたことを特徴とする左右輪駆動装置。
【請求項２】
前記歯車装置は、前記第１の結合部材と前記第２の結合部材が同軸上に配置されると共に、一方の結合部材が中空軸、他方の結合部材が中空軸に挿通される軸を有し、二つの遊星歯車軸の間を通る軸が２重構造であ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】
前記挿通される軸は、一端が前記他方のサンギヤに接続された回転軸であり、他端が前記一方のサンギヤの中心を貫通して設けられ、二つの前記遊星歯車機構を繋ぐことを特徴とする請求項２に記載の左右輪駆動装置。
【請求項４】
前記二つの駆動源は、いずれも電動モータであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の左右輪駆動装置。
【請求項５】
前記駆動源の出力軸と前記遊星歯車機構の入力用リングギヤとの間に減速用歯車機構が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の左右輪駆動装置。
【請求項６】
前記歯車装置と駆動輪との間に減速用歯車機構が設けられていることを特徴とする請求項１〜４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。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。このため、左右駆動輪間に駆動トルク差を与えるには、電動モータ間にトルク差を与えることとなるが、それぞれの減速比が同じであるため、左右駆動輪のそれぞれの駆動トルクと左右駆動輪間の駆動トルク差の比率は、各電動モータのそれぞれの出力トルクと各電動モータ間の出力トルク差の比率と同じである。換言すれば、電動モータ間の出力トルク差の減速比倍より大きな駆動トルク差を左右駆動輪間に与えることができない。
【０００３】
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。
【０００４】
そこで、特許文献１及び２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。
【０００５】
特許文献１に開示された左右輪駆動装置（以下、従来技術１という。）を図５及び図６を参照して説明する。図５は、従来技術１に係る左右駆動輪装置を示すスケルトン図、図６は従来技術１に係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。
【０００６】
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、１０８、１０９とを備えている。
【０００７】
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、電子制御装置（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からの出力は減速ギヤ列１０８、１０９を介して左右の駆動輪１０４Ｌ、１０４Ｒに与えられる。
【０００８】
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、例えば、シングルピニオン遊星歯車機構が採用されている。シングルピニオン遊星歯車機構は、同軸上に設けられたサンギヤＳ及びリングギヤＲと、これらサンギヤＳとリングギヤＲとの間に位置する複数のプラネタリギヤＰと、プラネタリギヤＰを回動可能に支持しサンギヤＳ及びリングギヤＲと同軸上に設けられた遊星キャリアＣとから構成される。ここで、サンギヤＳとプラネタリギヤＰは外周にギヤ歯を有する外歯歯車であり、リングギヤＲは内周にギヤ歯を有する内歯歯車である。プラネタリギヤＰはサンギヤＳとリングギヤＲとに噛み合っている。遊星歯車機構では、キャリアＣを固定した場合にサンギヤＳとリングギヤＲとが逆方向に回転するため、速度線図に表すとリングギヤＲ及びサンギヤＳがキャリアＣに対して反対側に配置される。換言すると、リングギヤＲはキャリアＣを挟んでサンギヤＳの反対側に配置される。
【０００９】
図６に示す速度線図においては、キャリアＣからリングギヤＲまでの長さとキャリアＣからサンギヤＳまでの長さの比は、リングギヤＲの歯数Ｚｒの逆数（１／Ｚｒ）とサンギヤＳの歯数Ｚｓの逆数（１／Ｚｓ）との比と等しい。
【００１０】
この歯車装置１０５は、図５に示すように、サンギヤＳ１、キャリアＣ１、プラネタリギヤＰ１及びリングギヤＲ１を有する第１遊星歯車機構１１０Ａと、同じくサンギヤＳ２、キャリアＣ２、プラネタリギヤＰ２及びリングギヤＲ２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。
【００１１】
そして、第１遊星歯車機構１１０ＡのサンギヤＳ１と第２遊星歯車機構１１０ＢのリングギヤＲ２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のリングギヤＲ１と第２遊星歯車機構１１０Ｂのサンギヤ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のキャリアＣ１及び第２遊星歯車機構１１０ＢのキャリアＣ２は、それぞれ減速ギヤ列１０８、１０９を介して左右の駆動輪１０４Ｌ、１０４Ｒに接続されて出力が取り出される。
【００１２】
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６に示す速度線図を用いて説明する。歯車装置１０５は、二つの同一のシングルピニオン遊星歯車機構１１０Ａ、１１０Ｂを組み合わせて構成されるため、図６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。
【００１３】
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、サンギヤＳとリングギヤＲとが左右反対に配置される。すなわち、図６において、第１遊星歯車機構１１０ＡのサンギヤＳ１の下に第２遊星歯車機構１１０ＢのリングギヤＲ２が配置され、第１遊星歯車機構１１０ＡのリングギヤＲ１の下に第２遊星歯車機構１１０ＢのサンギヤＳ２が配置される。
【００１４】
この歯車装置１０５は、図６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及び第２結合部材１１２に、それぞれ第１電動モータ１０２及び第２電動モータ１０３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。
【００１５】
一方、速度線図上で中間に位置するキャリアＣ１、Ｃ２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。
【００１６】
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。
【００１７】
（ＴＬ−ＴＲ）＝α×（ＴＭ２−ＴＭ１）  …（１）
【００１８】
この従来技術１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、二つのシング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リングギヤＲ１とキャリアＣ１との距離及びリングギヤＲ２とキャリアＣ２との距離は等しく、これをａとする。また、サンギヤＳ１とキャリアＣ１との距離及びサンギヤＳ２とキャリアＣ２との距離も等しく、これをｂとする。
【００１９】
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、キャリアＣ１、Ｃ２から駆動トルクＴＬ、ＴＲを取り出す。
【００２０】
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）
【００２１】
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（３）となる。なお、図６において、矢印Ｍ方向が＋のモーメント方向を示している。
０＝ａＴＬ＋ｂＴＲ−（ａ＋ｂ）ＴＭ１    …（３）
【００２２】
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。
【００２３】
ＴＬ＝（（ａ／（ｂ−ａ））＋１）・ＴＭ２−（ａ／（ｂ−ａ））・ＴＭ１…（４）
ＴＲ＝（（ａ／（ｂ−ａ））＋１）・ＴＭ１−（ａ／（ｂ−ａ））・ＴＭ２…（５）
【００２４】
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。
【００２５】
（ＴＬ−ＴＲ）＝（（ａ＋ｂ）／（ｂ−ａ））・（ＴＭ２−ＴＭ１）…（６）
【００２６】
シングルピニオン遊星歯車機構の場合、長さａはリングギヤＲの歯数Ｚｒの逆数（１／Ｚｒ）、長さｂはサンギヤ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。
【００２７】
（ＴＬ−ＴＲ）＝（（Ｚｒ＋Ｚｓ）／（Ｚｒ−Ｚｓ））・（ＴＭ２−ＴＭ１）…（７）
【００２８】
上記（７）式よりトルク差増幅率αは、（Ｚｒ＋Ｚｓ）／（Ｚｒ−Ｚｓ）となる。
【００２９】
上記したように、この従来技術１では、第１、第２電動モータ１０２、１０３からの入力は、Ｓ１＋Ｒ２、Ｓ２＋Ｒ１となり、駆動輪１０４Ｌ、１０４Ｒへの出力はＣ１、Ｃ２となる。
【００３０】
二つの電動モータ１０２、１０３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、入力トルク差ΔＴＩＮが小さくても、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。
【００３１】
特許文献２に開示された左右輪駆動装置（以下、従来技術２という。）を図７及び図８を参照して説明する。図７は、従来技術２に係る左右駆動輪装置を示すスケルトン図、図８は従来技術２に係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。なお、図７においては、従来技術１との差を分かりやすくするために、左右に電動モータ１０２、１０３を配置して従来例１と同様の図にし、同一構成部分には同一符号を付している。
【００３２】
図７に示すように、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。
【００３３】
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、電子制御装置（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を介して歯車装置１０５のサンギヤＳ１、Ｓ２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。
【００３４】
従来技術１と同様に従来技術２の歯車装置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、例えば、シングルピニオン遊星歯車機構が採用されている。
【００３５】
そして、第１遊星歯車機構１１０Ａの遊星キャリアＣ１と第２遊星歯車機構１１０ＢのリングギヤＲ２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のリングギヤＲ１と第２遊星歯車機構１１０Ｂの遊星キャリアＣ２とが結合されて第２結合部材１１２を形成している。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を介して第１遊星歯車機構１１０ＡのサンギヤＳ１に入力され、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を介して第２の遊星歯車機構１１０ＢのサンギヤＳ２に入力される。
【００３６】
また、第１結合部材１１１、第２の結合部材１１２は、それぞれ左右の駆動輪１０４Ｌ、１０４Ｒに接続されて出力が取り出される。
【００３７】
上記したように、この従来技術２では、電動モータ１０２、１０３からの入力は、Ｓ１、Ｓ２となり、駆動輪１０４Ｌ、１０４Ｒへの出力は、Ｃ１＋Ｒ２、Ｃ２＋Ｒ１となる。
【００３８】
ここで、従来技術２の歯車装置１０５によって伝達される駆動トルクについて、図８に示す速度線図を用いて説明する。歯車装置１０５は、二つの同一のシングルピニオン遊星歯車機構１１０Ａ、１１０Ｂを組み合わせて構成されるため、図８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。また、従来技術１での説明と同様に、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１０６、１０７での減速比を省略し、各サンギヤＳ１、Ｓ２に入力されるトルクをＴＭ１及びＴＭ２のままとする。
【００３９】
本歯車装置１０５は、図８に示す遊星キャリアＣ１とリングギヤＲ２、遊星キャリアＣ２とリングギヤ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１１１及び第２結合部材１１２が形成される。そして、サンギヤＳ１、Ｓ２にそれぞれ第１電動モータ１０２及び第２電動モータ１０３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１１１、第２の結合部材１１２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。
【００４０】
このように構成された歯車装置１０５によっても、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。
【００４１】
この従来技術２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。この従来技術２においても、二つのシング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リングギヤＲ１とキャリアＣ１との距離及びリングギヤＲ２とキャリアＣ２との距離は等しく、これをａとする。また、サンギヤＳ１とキャリアＣ１との距離及びサンギヤＳ２とキャリアＣ２との距離も等しく、これをｂとする。
【００４２】
この従来技術２においては、図８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８において、矢印Ｍ方向が＋のモーメント方向を示している。
【００４３】
Ｓ２の点を基準にしたモーメントＭの釣り合いから下記（８）式が算出される。
ｂ・ＴＲ＋（ａ＋ｂ）・ＴＬ−（ａ＋２ｂ）・ＴＭ１＝０  …（８）
Ｓ１の点を基準にしたモーメントＭの釣り合いから下記（９）式が算出される。
−ｂ・ＴＬ−（ａ＋ｂ）・ＴＲ＋（ａ＋２ｂ）・ＴＭ２＝０  …（９）
【００４４】
（８）式＋（９）式より、下記（１０）式が算出される。
ａ・（ＴＲ−ＴＬ）―（ａ＋２ｂ）・（ＴＭ２−ＴＭ１）＝０
（ＴＲ−ＴＬ）＝（（ａ＋２ｂ）／ａ）・（ＴＭ２−ＴＭ１）    …（１０）
【００４５】
（１０）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。
【００４６】
上記したように、この従来技術２では、電動モータ１０２、１０３からの入力は、Ｓ１、Ｓ２、駆動輪１０４Ｌ、１０４Ｒ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。
【００４７】
上記したように、従来技術１及び２に記載のものにおいては、二つの電動モータ１０２、１０３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ΔＴＯＵＴを得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４８】
【特許文献１】特開２０１５−２１５９４号公報
【特許文献２】特許第４９０７３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００４９】
ところで、上記した従来技術１及び２はトルク差増幅機構である２つの遊星歯車機構を接続する結合部材にリングギヤＲが含まれるため、左右どちらかのリンクギヤＲと別部材を繋ぐ結合部材の１つが必ず他方のリングギヤＲより大径とならなければならないため、装置が大型化するという問題があった。
【００５０】
電動モータとこれら歯車装置を車体に搭載する場合には、小型化を図ることが望ましい。そこで、この発明は、トルク差増幅機構を小さくして、トルク差増幅機構を含む左右駆動輪装置を小型、軽量化することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００５１】
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、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と、を備えた左右輪駆動装置であって、前記遊星歯車機構は、それぞれ入力用のリングギヤと、前記リングギヤと同軸上に設けられた出力用の遊星キャリアと、前記リングギヤと同軸上に設けられたサンギヤと、を有し、前記歯車軸装置は、一方の前記遊星キャリアと他方のサンギヤとを結合する第１結合部材と、一方のサンギヤと他方の遊星キャリアとを結合する第２の結合部材とを有し、一方の前記駆動源は、一方のリングギヤに接続され、他方の前記駆動源は、他方のリングギヤに接続され、
一方の前記駆動輪は前記第１の結合部材と接続され、他方の前記駆動輪は前記第２の結合部材と接続されたことを特徴とする。
【００５２】
また、前記歯車装置は、前記第１の結合部材と前記第２の結合部材が同軸上に配置されると共に、一方の結合部材が中空軸、他方の結合部材が中空軸に挿通される軸を有し、二つの遊星歯車軸の間を通る軸が２重構造に構成することができる。
【００５３】
そして、前記挿通される軸は、一端が前記他方のサンギヤに接続された回転軸であり、他端が前記一方のサンギヤの中心を貫通して設けられ、二つの前記遊星歯車機構を繋ぐように構成することができる。
【００５４】
また、前記二つの駆動源は、いずれも電動モータで構成すればよい。
【００５５】
また、前記駆動源の出力軸と前記遊星歯車機構の入力用リングギヤとの間に減速用歯車機構を設け、前記歯車装置と駆動輪との間に減速用歯車機構を設けてもよい。
【発明の効果】
【００５６】
以上のように、この発明によれば、トルク差増幅機構である歯車装置の２つの遊星歯車機構の接続は、サンギヤと遊星キャリアの接続であり、リングギヤより大径な接続部材は必要としないので、トルク差増幅機構を小さくすることができ、トルク差増幅機構を含む左右輪駆動装置を小型、軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】この発明の実施形態に係る左右駆動輪装置を示すスケルトン図である。
【図２】この発明の他の実施形態に係る左右駆動輪装置を示すスケルトン図である。
【図３】この発明に係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４】この発明の左右駆動輪装置を搭載した電気自動車の説明図である。
【図５】従来技術１に係る左右駆動輪装置を示すスケルトン図である。
【図６】従来技術１に係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７】従来技術２に係る左右駆動輪装置を示すスケルトン図である。
【図８】従来技術２に係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。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
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４に示す電気自動車ＡＭは、後輪輪駆動方式であり、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６、インバータ７等を備える。
【００５９】
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１５、１６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、同一の最大出力を有する同一規格の電動モータを用いる。
【００６０】
なお、左右輪駆動装置１の搭載形態としては、図４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。
【００６１】
図１及び図４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６からインバータ７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、電子制御装置（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１５、１６を介して歯車装置５のリングギヤＲ１、Ｒ２に接続される。歯車装置５からの出力は左右の駆動輪４Ｌ、４Ｒに与えられる。減速ギヤ列１５、１６は同じ歯数比で構成される。
【００６２】
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、シングルピニオン遊星歯車機構が採用されている。シングルピニオン遊星歯車機構は、同軸上に設けられたサンギヤＳ及びリングギヤＲと、これらサンギヤＳとリングギヤＲとの間に位置する複数のプラネタリギヤＰと、プラネタリギヤＰを回動可能に支持しサンギヤＳ及びリングギヤＲと同軸上に設けられた遊星キャリアＣとから構成される。ここで、サンギヤＳとプラネタリギヤＰは外周にギヤ歯を有する外歯歯車であり、リングギヤＲは内周にギヤ歯を有する内歯歯車である。プラネタリギヤＰはサンギヤＳとリングギヤＲとに噛み合っている。
【００６３】
上述したように、遊星歯車機構では、キャリアＣを固定した場合にサンギヤＳとリングギヤＲとが逆方向に回転するため、速度線図に表すとリングギヤＲ及びサンギヤＳがキャリアＣに対して反対側に配置される。
【００６４】
この歯車装置５は、図１に示すように、サンギヤＳ１、キャリアＣ１、プラネタリギヤＰ１及びリングギヤＲ１を有する第１遊星歯車機構１０Ａと、同じくサンギヤＳ２、キャリアＣ２、プラネタリギヤＰ２及びリングギヤ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。
【００６５】
そして、第１遊星歯車機構１０Ａの遊星キャリアＣ１と第２遊星歯車機構１０Ｂのサンギヤ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のサンギヤＳ１と第２遊星歯車機構１０Ｂの遊星キャリアＣ２とが結合されて第２結合部材１２を形成している。
【００６６】
第１遊星歯車機構１０Ａのリングギヤ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１５を介して入力され、第２遊星歯車機構１０Ｂのリングギヤ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１５を介して入力される。
【００６７】
第１結合部材１１は左の駆動輪４Ｌに接続され駆動トルクＴＬが取り出される。第２結合部材１２は右駆動輪４Ｒに接続され駆動トルクＴＲが取り出される。
【００６８】
図２は、この発明の他の実施形態を示すスケルトン図である。この他の実施形態においては、第１、第２電動モータ２、３からの出力は減速ギヤ列を介さずに、第１、第２の遊星歯車機構１０Ａ、１０ＢのそれぞれのリングギヤＲ１、Ｒ２に与えられ、第１結合部材１１、第２結合部材１２からの出力が第１、第２電動モータ２、３の中空軸の出力軸２ａ、３ａの内部を通り減速ギヤ列１７、１８を介して減速してから駆動輪４Ｌ、４Ｒに与えられる。減速ギヤ列１７、１８は同じ歯数比で構成される。その他の構成は図１に示す実施形態と同じである。
【００６９】
そして、上記した図１及び図２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を含んで構成されており、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を含んで構成されており、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。
【００７０】
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）がサンギヤＳ２の回転軸であり、他端（図中左端）がサンギヤＳ１を貫通して設けられ、遊星キャリア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）がサンギヤＳ１の回転軸となっており、他端（図中右端）は遊星キャリア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。
【００７１】
また、図２の例では、第１結合部材１１から減速ギヤ列１７への接続、遊星キャリアＣ２から減速ギヤ列１８への接続が、それぞれの電動モータ２、３のモータ軸を貫通して設けられている。すなわち、電動モータ２、３のモータ軸は、中空軸を含んで構成され、それぞれの減速ギヤ列１７、１８と接続する軸とが同軸上に配置され、これらの軸は二重構造となっている。
【００７２】
なお、図１の例では、減速ギヤ列を介さずに歯車装置５からの出力を駆動輪４Ｌ、４Ｒに伝達しているが、減速ギヤ列を介して歯車装置５からの出力を伝達するように構成してもよい。また、図２の例では電動モータ２、３からの出力を減速ギヤ列を介さずに歯車装置5に伝達しているが、減速ギヤ列を介して電動モータ２、３からの出力を伝達するように構成してもよい。
【００７３】
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３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３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１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１５、１６を介し各リングギヤＲ１、Ｒ２に入力されるため減速比が掛かる、あるいは、図２においては歯車装置５から取り出された駆動トルクＴＬ、ＴＲは各減速ギヤ列１７、１８を介し左右の駆動輪４Ｌ、４Ｒへ伝達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、従来技術１、２での説明と同様に、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、各リングギヤ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。
【００７４】
二つのシングルピニオン遊星歯車機構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リングギヤＲ１とキャリアＣ１との距離及びリングギヤＲ２とキャリアＣ２との距離は等しく、これをａとする。また、サンギヤＳ１とキャリアＣ１との距離及びサンギヤＳ２とキャリアＣ２との距離も等しく、これをｂとする。キャリアＣからリングギヤＲまでの長さとキャリアＣからサンギヤＳまでの長さの比は、リングギヤＲの歯数Ｚｒの逆数（１／Ｚｒ）とサンギヤ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。
【００７５】
Ｒ２の点を基準にしたモーメントＭの釣り合いから下記（１１）式が算出される。なお、図３において、図中矢印方向Ｍがモーメントの正方向である。
ａ・ＴＲ＋（ａ＋ｂ）・ＴＬ−（ｂ＋２ａ）・ＴＭ１＝０  …（１１）
Ｒ１の点を基準にしたモーメントＭの釣り合いから下記（１２）式が算出される。
−ａ・ＴＬ−（ａ＋ｂ）・ＴＲ＋（ｂ＋２ａ）・ＴＭ２＝０  …（１２）
【００７６】
（１１）式＋（１２）式より、下記（１３）式が得られる。
−ｂ・（ＴＲ−ＴＬ）＋（２ａ＋ｂ）・（ＴＭ２−ＴＭ１）＝０
（ＴＲ−ＴＬ）＝（（２ａ＋ｂ）／ｂ）・（ＴＭ２−ＴＭ１）    …（１３）
【００７７】
（１３）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。
【００７８】
α＝（Ｚｒ＋２Ｚｓ）／Ｚｒ
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
上記したように、従来技術１及び２は、トルク差増幅機構である歯車装置１０５の、２つの遊星歯車機構の左右接続部材にリングギヤＲが含まれるため、左右どちらかのリングギヤと別部材を繋ぐ結合部材の１つが必ず他方のリングギヤＲより大径とならなければならない。
【００８２】
一方、この発明では、トルク差増幅機構である歯車装置５の２つの遊星歯車機構１０Ａ、１０Ｂの接続は、サンギヤＳと遊星キャリアＣの接続であり、リングギヤＲより大径な接続部材は必要としない。このため、この発明では、従来技術１及び２のものに比してトルク差増幅機構を小さくすることができる。そして、トルク差増幅機構を含む電気自動車用駆動装置を小さく軽量とすることができる。それにより、駆動装置自体や周辺補機類の車体搭載レイアウトの自由度が向上する、駆動装置が小型化することで車室空間が拡大する等のメリットがある。
【００８３】
次に、左右輪駆動装置の体格に影響する何段減速で成立するかを説明する。この発明と従来技術２は、トルク差増幅機構を構成する歯車装置の出力軸を駆動輪と同軸とすることが可能である。トルク差増幅機構を構成する歯車装置では出力の減速も増速もされないため、電動モータの動力を減速するには、トルク差増幅機構を構成する歯車装置の前あるいは後、あるいは前後に減速ギヤ列が必要である。
【００８４】
電動モータの動力を減速して出力するとして、電動モータのモータ軸を中空にするなど特殊な構造としない場合は、この発明と従来技術２のものは、最低１段減速（２軸）で成立する。
【００８５】
一方、従来技術１では、遊星キャリアＣが駆動輪への出力となっており、サンギヤＳとリングギヤＲへ電動モータの動力を入力する関係上、電動モータのモータ軸を中空にするなど特殊な構造としない場合は、図５に示すように、トルク差増幅機構を構成する歯車装置の前と後に減速ギヤ列を入れる２段減速（３軸）が必要である。このため、駆動装置が大型化するので搭載レイアウトの自由度が低下し、歯車数も増加するため部品コストが増加しがちであり、段数が少ないこの発明と従来技術２の方が、駆動装置が小型となり、軽量化や搭載レイアウトの面から有利である。
【００８６】
また、電動モータのモータ軸を中空とし内部に軸を通すなど段数を減らす構造も考えられるが、この発明と従来技術２では、１軸減らせば電動モータのモータ軸も歯車装置の出力軸も同軸となる構造となるのに対し、従来技術１で電動モータのモータ軸も歯車装置の出力軸も同軸とするには２軸も減らさなければならず、遊星キャリアからの出力軸を一方の電動モータより大径の中空軸としなければならないなど、相当な困難が伴い合理的ではない。
【００８７】
また、同じ歯数であれば、トルク差増幅率αの関係式より、この発明と従来技術１及び２のαは異なことになる。ただし、歯数を変えれば、違う機構間で同じαとすることは一部において可能である。例えば歯数を、サンギヤ：Ｚｓ＝４０、プラネタリギヤ：Ｚｐ＝２０、リングギヤ：Ｚｒ＝８０とすれば、この発明では、α＝２となり、Ｚｓ＝２７、Ｚｐ＝２７、Ｚｒ＝８１とした従来技術１と同じとなる。ただし、例えば、Ｚｓ＝２７、Ｚｐ＝２７、Ｚｒ＝８１とした従来技術２ではα＝７となるが、この発明でα＝７とするにはトルク差増幅率αの関係式より、ＺｓがＺｒの３倍であることが必要であり、成り立たない。逆に、従来技術２でα＝２とするには、ＺｓがＺｒの２倍であることが必要であり、同じく成り立たない。トルク差増幅率αをいくらにするかは、車両に付与したい走行性能により適宜設定されるものである。
【００８８】
上記した実施形態では、二つの駆動源として電動モータ２、３を用い、同一の最大出力を有する同一規格の電動モータである場合を例示したが、二つの駆動源はこれに限られない。
【００８９】
なお、左右輪駆動装置１が搭載される車両は、電気自動車やハイブリッド電気自動車に限られず、例えば第１電動モータ２及び第２電動モータ３を駆動源とした燃料電池自動車であってもよい。
【００９０】
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】
【００９１】
１          ：左右輪駆動装置
２          ：第１電動モータ
３          ：第２電動モータ
４Ｌ        ：左駆動輪
４Ｒ        ：右駆動輪
１４Ｌ      ：前輪
１４Ｒ      ：前輪
５          ：歯車装置
６          ：バッテリ
７          ：インバータ
８          ：等速ジョイント
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
１５        ：減速ギヤ列
１６        ：減速ギヤ列
１７        ：減速ギヤ列
１８        ：減速ギヤ列
５０        ：シャーシ
ＡＭ        ：電気自動車
Ｃ１        ：遊星キャリア
Ｃ２        ：遊星キャリア
Ｐ１        ：プラネタリギヤ
Ｐ２        ：プラネタリギヤ
Ｒ１        ：リングギヤ
Ｒ２        ：リングギヤ
Ｓ１        ：サンギヤ
Ｓ２        ：サンギヤ
ＴＬ、ＴＲ  ：駆動トルク
ＴＭ１、ＴＭ２    ： トルク
α          ：トルク差増幅率
【図１】
2017078449.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2017078449.tif 000007
【図６】
2017078449.tif 000008
【図７】
2017078449.tif 000009
【図８】
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