(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪と後輪との一方をエンジンで駆動される駆動輪、他方を従動輪とする車両の左右の従動輪間に設ける電動式駆動装置であって、
１対の電動モータと、両電動モータと左右の従動輪との間に夫々介設した１対の差動装置とを備えるものにおいて、
ケーシングと、ケーシング内に軸方向に対向させて配置した入力側と出力側のカム板とを有し、入力側カム板から出力側カム板にケーシングを反力受けとして動力がボールを介して減速して伝達されるように構成した１対のボール式減速機を設け、
各ボール式減速機のケーシングを回転自在として、各ボール式減速機の入力軸と出力軸とに夫々前記各電動モータと前記各従動輪とを連結することにより、各ボール式減速機で前記各差動装置を構成すると共に、
前記１対のボール式減速機のケーシングを共通のケーシングで構成し、該共通のケーシング内で一方のボール式減速機の出力側カム板と他方のボール式減速機の出力側カム板とを軸方向に対向させ、両出力側カム板の間にスラストベアリングを介設し、
前記共通のケーシングの回転をブレーキ手段で拘束可能としたことを特徴とする車両用電動式駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、前輪と後輪との一方をエンジンで駆動される駆動輪、他方を従動輪とする車両の左右の従動輪間に設ける電動式駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電動式駆動装置として、特開平９−７９３４８号公報により、１対の電動モータと、１対の遊星歯車式差動装置とを備え、各差動装置のサンギアに各電動モータを各減速ギア列を介して連結すると共に、各差動装置のキャリアに各従動輪を連結し、更に、両差動装置のリングギア同士を連結して、リングギアの回転をブレーキ手段で拘束し得るようにしたものが知られている。
【０００３】
このものでは、ブレーキ手段をオンした状態で両電動モータを同方向に駆動して、減速ギア列を介して両差動装置のサンギアを同方向に回転させると、リングギアを反力受けとして両差動装置のキャリアが同方向に回転し、両電動モータの出力トルクが両従動輪に同方向の駆動力として伝達される。かくて、滑り易い路面での発進時に、ブレーキ手段をオンした状態で両電動モータを同方向に駆動することにより両従動輪を駆動し、発進アシストを行うことができる。そして、発進後ブレーキ手段をオフすると共に両電動モータを停止すると、リングギアが空転し、電動モータに従動輪側からの逆駆動トルクは伝達されなくなる。
【０００４】
また、ブレーキ手段をオフしたまま両電動モータを互に反対方向に駆動して、一方の差動装置のサンギアを正転、他方の差動装置のサンギアを逆転させると、一方の差動装置の遊星歯車を介してリングギアに逆転方向の反力、他方の差動装置の遊星歯車を介してリングギアに正転方向の反力が作用し、両反力のバランスで、リングギアに対し一方の差動装置のキャリアが正転方向、他方の差動装置のキャリアが逆転方向に回転する。即ち、一方の従動輪に一方の電動モータの出力トルクが駆動力、他方の従動輪に他方の電動モータの出力トルクが制動力として伝達されることになる。従って、車両の旋回時に、旋回外輪側の電動モータを正転、内輪側の電動モータを逆転させることにより外輪側従動輪に駆動力、内輪側従動輪に制動力を付与し、旋回アシストを行うことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
電動式駆動装置の軽量化やコストダウンのためには、電動モータとしてセルモータ等に用いられる小型モータを使用することが望まれる。この場合、電動モータと従動輪との間の伝動機構の減速比を大きく取ることが必要になるが、上記従来例のように差動装置として遊星歯車式のものを用いると、構造上差動装置の減速比を余り大きく取れないため、減速ギア列の減速比を大きくせざるを得ず、減速ギア列によって電動式駆動装置が大形化し、更には、ギアのバックラッシュに起因した騒音を生じ易くなる。
【０００６】
ところで、減速比を大きく取れる減速機として、ボール式減速機が知られている（実開平５−３７１３号公報参照）。この減速機は、ケーシングと、ケーシング内に軸方向に対向させて配置した入力側と出力側のカム板とを有し、入力側カム板から出力側カム板にケーシングを反力受けとして動力がボールを介して減速して伝達されるように構成されている。そして、ケーシングを回転自在とすると、ケーシングの空転で減速機の出力軸から入力軸への逆駆動トルクの伝達が阻止され、差動装置としても機能する。
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑み、ボール式減速機を用いて、小形化と騒音の低減とを図れるようにした車両用電動式駆動装置を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前輪と後輪との一方をエンジンで駆動される駆動輪、他方を従動輪とする車両の左右の従動輪間に設ける電動式駆動装置であって、１対の電動モータと、両電動モータと左右の従動輪との間に夫々介設した１対の差動装置とを備えるものにおいて、ケーシングと、ケーシング内に軸方向に対向させて配置した入力側と出力側のカム板とを有し、入力側カム板から出力側カム板にケーシングを反力受けとして動力がボールを介して減速して伝達されるように構成した１対のボール式減速機を設け、各ボール式減速機のケーシングを回転自在として、各ボール式減速機の入力軸と出力軸とに夫々前記各電動モータと前記各従動輪とを連結することにより、各ボール式減速機で前記各差動装置を構成すると共に、前記１対のボール式減速機のケーシングを共通のケーシングで構成し、該共通のケーシング内で一方のボール式減速機の出力側カム板と他方のボール式減速機の出力側カム板とを軸方向に対向させ、両出力側カム板の間にスラストベアリングを介設し、前記共通のケーシングの回転をブレーキ手段で拘束可能としている。
【０００９】
本発明によれば、ブレーキ手段によりケーシングを拘束した状態で両電動モータを同方向に駆動すると、各電動モータの出力トルクが各ボール式減速機の入力側カム板とボールと出力側カム板とを介して各従動輪に駆動力として伝達され、発進アシストが行われる。そして、発進後ブレーキ手段によるケーシングの拘束を解除すると共に両電動モータを停止するが、これによればケーシングが空転し、各電動モータに各従動輪側からの逆駆動トルクは伝達されなくなる。また、ケーシングの拘束を解除したまま両電動モータを互に反対方向に駆動して、一方のボール式減速機の入力側カム板を正転方向、他方のボール式減速機の入力側カム板を逆転方向に回転させると、一方のボール式減速機のケーシングに逆転方向の反方、他方のボール式減速機のケーシングに正転方向の反力が作用し、両反力のバランスでケーシングに対し一方のボール式減速機の出力側カム板が正転方向、他方のボール式減速機の出力側カム板が逆転方向に回転する。かくて、一方の従動輪に一方の電動モータの出力トルクが駆動力、他方の従動輪に他方の電動モータの出力トルクが制動力として伝達され、旋回アシストが行われる。
【００１０】
ここで、ボール式減速機は、遊星歯車式差動装置と異り、バックラッシュによる騒音を生じず、また、減速比を大きく取れるため、各電動モータと各ボール式減速機との間に減速比の大きなギア列を介設せずに済む。かくて、電動式駆動装置の小形化と騒音の低減とを図れる。
【００１１】
ところで、ボール式減速機では、動力伝達時に出力側カム板にボールを介して軸方向のスラスト力が作用する。そのため、ボール式減速機のケーシングの出力側カム板の軸承部の肉厚を厚くして、スラスト力に対する剛性を確保することが必要になる。その結果、各ボール式減速機毎に独立したケーシングを設けたのでは、電動式駆動装置の軸長が長くなる。これに対し、本発明では、両ボール式減速機のケーシングを共通のケーシングで構成し、一方のボール式減速機の出力側カム板と他方のボール式減速機の出力側カム板とを共通のケーシング内で軸方向に対向させ、両出力側カム板間にスラストベアリングを介設しているので、両出力側カム板に作用するスラスト力をスラストベアリングを介して両出力側カム板により相互に受けられるようになり、出力側カムのスラスト受け用の軸承部をケーシングに設けずに済む。かくて、電動式駆動装置の軸長を短くして一層の小形化を図れる。更に、各ボール式減速機毎に出力側カム板用のスラストベアリングを個別に設けずに済み、部品点数を削減してコストダウンを図ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、エンジン１により変速機２を介して左右の前輪３Ｌ，３Ｒを駆動する前輪駆動車両を示しており、従動輪たる左右の後輪４Ｌ，４Ｒ間に電動式駆動装置５が設けられている。
【００１３】
電動式駆動装置５は、図２に示す如く、左右１対の電動モータ６Ｌ，６Ｒと、左右１対のボール式減速機７Ｌ，７Ｒとで構成されている。各ボール式減速機７Ｌ,７Ｒは、ケーシング７０と、ケーシング７０内に軸支した中空の入力軸７１と、入力軸７１に挿通軸支した出力軸７２と、入力軸７１に形成した偏心距離ｅの偏心カム７１ａの外周に軸支した入力側カム板７３と、入力側カム板７３に対し軸方向に対向させてケーシング７０内に軸支した、出力軸７２に固定される出力側カム板７４と、入力側カム板７３のケーシング７０に対する自転を規制するボール式オルダム機構７５とを備えている。
【００１４】
入力側カム板７３には、図３に示すハイポ（内転）サイクロイド曲線ＨＳに沿った溝７３ａが形成され、また、出力側カム板７４には、図４に示すエピ（外転）サイクロイド曲線ＥＳに沿った溝７４ａが形成され、両カム板７３，７４間に、両溝７３ａ，７４ａに係合するようにボール７６が介設されている。尚、ハイポサイクロイド曲線ＨＳは、基準円Ｃの半径より前記偏心距離ｅだけ大きな半径の円ＣＡに沿って半径ｅの円を内転させて得られる曲線であり、また、エピサイクロイド曲線ＥＳは、基準円Ｃの半径よりｅだけ小さな半径の円ＣＢに沿って半径ｅの円を外転させて得られる曲線であり、エピサイクロイド曲線ＥＳの波の数がハイポサイクロイド曲線ＨＳの波の数より偶数分少なくなるように基準円Ｃの半径及び偏心距離ｅが設定される。
【００１５】
入力軸７１を回転させると、入力側カム板７３は、オルダム機構７５の働きで自転することなく半径ｅの円を描くように公転する。入力側カム板７３がパイポサイクロイド曲線ＨＳの波の数だけ公転すると、出力側カム板７４がボール７６を介してハイポサイクロイド曲線ＨＳとエピサイクロイド曲線ＥＳとの波の数の差だけ回転させられる。図示のものでは、パイポサイクロイド曲線ＨＳの波の数が１２、エピサイクロイド曲線ＥＳの波の数が１０であり、減速比は１２：（１２−１０）＝６：１となる。尚、図示のものは単なる例示であり、減速比はより大きくすることができる。
【００１６】
各ボール式減速機７Ｌ，７Ｒの入力軸７１の外端にはギア７１ｂが取付けられており、このギア７１ｂに各電動モータ６Ｌ，６Ｒの出力軸上のギア６ａを噛合させ、また、各ボール式減速機７Ｌ，７Ｒの出力軸７２に各後輪４Ｌ，４Ｒを連結し、左右の各電動モータ６Ｌ，６Ｒの出力トルクが左右の各ボール式減速機７Ｌ，７Ｒを介して左右の各後輪４Ｌ，４Ｒに伝達されるようにしている。
【００１７】
また、本実施形態では、左右のボール式減速機７Ｌ，７Ｒのケーシングを共通のケーシング７０で構成し、左側のボール式減速機７Ｌの出力側カム板７４と右側のボール式減速機７Ｒの出力側カム板７４とをケーシング７０内で軸方向に対向させ、両出力側カム板７４，７４間にスラストベアリング７７を介設している。これによれば、動力伝達時にボール７６を介して各出力側カム板７４に作用するスラスト力を共通のスラストベアリング７７を介して両出力側カム板７４，７４により相互に受けられる。
【００１８】
また、ケーシング７０は回転自在であり、この回転をブレーキ手段８で拘束し得るようにしている。ブレーキ手段８は、ケーシング７０の外周にスプライン係合した可動ドグ８ａと、可動ドグ８ａに対向する固定ドグ８ｂとから成るドグクラッチで構成されており、可動ドグ８ａをソレノイド８ｃにより進退させて固定ドグ８ｂに係脱させ、ケーシング７０の拘束とその解除とを行う。
【００１９】
各電動モータ６Ｌ，６Ｒは、コントローラ９により制御される各モータドライバ１０Ｌ，１０Ｒを介してバッテリ１１からの電力を供給され、また、ソレノイド８ｃへの通電もコントローラ９により制御される。コントローラ９は、発進に際し前輪３Ｌ，３Ｒがスリップしたときに発進アシスト制御を行い、車両の旋回時に旋回アシスト制御を行う。
【００２０】
発進アシスト制御では、ソレノイド８ｃに通電してブレーキ手段８によりケーシング７０の回転を拘束すると共に、両電動モータ６Ｌ，６Ｒを同方向に駆動する。これによれば、両ボール式減速機７Ｌ，７Ｒの入力側カム板７３，７３が同方向に公転し、ボール７６を介して両ボール減速機７Ｌ，７Ｒの出力側カム板７４，７４が同方向に減速回転される。この際、ケーシング７０にはボール７６と入力側カム板７３とオルダム機構７５とを介して出力側カム板７４の回転方向と反対方向の反力が作用するが、この反力はブレーキ手段８で受けられるため、両電動モータ６Ｌ，６Ｒの出力トルクが両後輪４Ｌ，４Ｒに駆動力として伝達され、発進がアシストされる。
【００２１】
発進後車速が所定速度に上昇すると、ソレノイド８ｃへの通電を停止してブレーキ手段８によるケーシング７０の拘束を解除すると共に、両電動モータ６Ｌ，６Ｒの駆動を停止する。この場合、各後輪４Ｌ，４Ｒと一体に各ボール式減速機７Ｌ，７Ｒの出力側カム板７４が回転するが、ケーシング７０は自由に回転するため、出力側カム７４の回転に伴い偏心カム７１ａ上で入力側カム板７３がケーシング７０と一体に自転し、後輪４Ｌ，４Ｒ側からの逆駆動トルクは入力軸７１に伝達されない。従って、走行中の後輪４Ｌ，４Ｒ側からの逆駆動による電動モータ６Ｌ，６Ｒの過回転が防止され、電動モータ６Ｌ，６Ｒの耐久性が確保される。
【００２２】
旋回アシスト制御では、ケーシング７０の拘束を解除したまま、左右の電動モータ６Ｌ，６Ｒのうち旋回外輪側のモータを正転方向、内輪側のモータを逆転方向に駆動する。例えば、右旋回時には、左側の電動モータ６Ｌを正転方向に駆動し、右側の電動モータ６Ｒを逆転方向に駆動する。これによれば、左側のボール式減速機７Ｌの入力側カム板７３がケーシング７０に対し正転方向に公転して、その出力側カム板７４に正転方向のトルクが伝達され、右側のボール式減速機７Ｒの入力側カム板７３がケーシング７０に対し逆転方向に公転して、その出力側カム板７４に逆転方向のトルクが伝達される。この際、ケーシング７０には、左側のボール式減速機７Ｌの出力側カム板７４の正転トルクによる逆転方向の反力と、右側のボール式減速機７Ｒの出力側カム板７４の逆転トルクによる正転方向の反力とが作用し、両反力のバランスにより、ケーシング７０の回転速度を基準にして、左側のボール式減速機７Ｌの出力側カム板７４、即ち、左後輪４Ｌが増速され、右側のボール式減速機７Ｒの出力側カム板７４、即ち、右後輪４Ｒが減速される。その結果、外輪たる左後輪４Ｌに駆動力、内輪たる右後輪４Ｒに制動力が付与されて右旋回方向へのヨーモーメントが発生し、旋回がアシストされる。
【００２３】
ここで、電動モータ６Ｌ，６Ｒとしてセルモータ等として用いられる安価な小型モータを使用すると、発進アシストや旋回アシストに必要な駆動力や制動力を得るために、電動モータ６Ｌ，６Ｒと後輪４Ｌ，４Ｒとの間の減速比を大きくするとが必要になるが、ボール式減速機７Ｌ，７Ｒは減速比を大きく取れるため、電動モータ６Ｌ，６Ｒとボール式減速機７Ｌ，７Ｒの入力軸７１，７１との間に減速比の大きなギア例を介設する必要はなく、電動式駆動装置５の小形化を図れる。また、遊星歯車式差動装置と異なり、ギアのバックラッシュによる騒音は発生せず、減速比の大きなギア列が不要になることと相俟って、騒音を低減できる。
【００２４】
尚、各ボール式減速機７Ｌ，７Ｒ毎に各別のケーシングを設けて、両ケーシングを連結することも可能であるが、本実施形態の如く両ボール式減速機７Ｌ，７Ｒのケーシングを共通のケーシング７０で構成して、両ボール減速機７Ｌ，７Ｒの出力側カム板７４，７４間に共通のスラストベアリング７７を介設すれば、ケーシング７０に出力側カム板７４のスラスト受け用の軸承部を設けずに済み、ケーシング７０の軸長を短縮して、電動式駆動装置５を一層小形化できる。また、各ボール式減速機７Ｌ，７Ｒ毎に出力側カム板７４用のスラストベアリングを個別に設けずに済み、部品点数を削減してコストダウンを図れる。
【００２５】
図５は電動式駆動装置５の第２実施形態を示しており、上記第１実施形態と同様の部材には上記と同一の符号を付している。このものでは、各ボール式減速機７Ｌ，７Ｒの入力側カム板７３を入力軸７１に固定とし、入力側カム板７３と出力側カム板７４との間に、ケーシング７０に固定のボール保持板７８を介設して、ボール保持板７８に、図６に示す如く、ボール７６が遊嵌する複数の貫通孔７８ａを形成している。入力側カム板７３には、図７に示す如く、長径Ｒｙ、短径Ｒｘの楕円状の溝７３ａ′が形成され、出力側カム板７４には、図８に示す如く、ハイポサイクロイド曲線に沿った溝７４ａ′が形成され、両溝７３ａ′，７４ａ′にボール７６が係合している。
【００２６】
貫通孔７８ａは半径Ｒｓ＝（Ｒｙ＋Ｒｘ）／２の円上に配置されており、その数は溝７４ａ′の波の数より偶数分少なくなっている。溝７４ａ′は、出力側カム板７４の回転中心からの距離が溝７４ａ′の波山部でＲｙ、波谷部でＲｘになるように形成されている。
【００２７】
このものでは、入力側カム板７３を溝７４ａ′の波の数だけ回転させると、この波の数とボール７６の数（貫通孔７８ａの数）との差の数だけ出力側カム板７４が回転する。
【００２８】
両ボール式減速機７Ｌ，７Ｒのケーシングは上記第１実施形態と同様に共通のケーシング７０で構成されており、両ボール式減速機７Ｌ，７Ｒの出力側カム板７４，７４をケーシング７０内で軸方向に対向させて、両出力側カム板７４，７４間にスラストベアリング７７を介設し、ケーシング７０の軸長の短縮と部品点数の削除とを図っている。
【００２９】
第２実施形態のものでも、ブレーキ手段８によりケーシング７０の回転を拘束した状態で両電動モータ６Ｌ，６Ｒを同方向に駆動すると、両後輪４Ｌ，４Ｒに電動モータ６Ｌ，６Ｒの出力トルクが駆動力として伝達され、発進アシストが行われる。発進後、ケーシング７０の拘束を解除すると共に電動モータ６Ｌ，６Ｒの駆動を停止するが、これによれば、ケーシング７０が出力側カム板７４の回転に伴い空転して、後輪４Ｌ，４Ｒ側からの逆駆動トルクは入力軸７１に伝達されなくなる。また、ケーシング７０の拘束を解除したまま両電動モータ６Ｌ，６Ｒを互に反対方向に駆動すれば、両後輪４Ｌ，４Ｒの一方に駆動力、他方に制動力が付与され、旋回アシストが行われる。
【００３０】
以上、前輪駆動車両における後輪の電動式駆動装置に本発明を適用した実施形態について説明したが、後輪駆動車両における従動輪たる前輪の電動式駆動装置にも同様に本発明を適用できる。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、発進アシスト機能と旋回アシスト機能とを得られると共に、装置を小形化して、且つ、騒音を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明装置の使用例を示す図
【図２】  本発明装置の第１実施形態を示す断面図
【図３】  第１実施形態の入力側カム板に形成する溝の形状を示す図
【図４】  第１実施形態の出力側カム板に形成する溝の形状を示す図
【図５】  本発明装置の第２実施形態を示す断面図
【図６】  第２実施形態のボール保持板の側面図
【図７】  第２実施形態の入力側カム板の側面図
【図８】  第２実施形態の出力側カム板の側面図
【符号の説明】
１          エンジン            ３Ｌ，３Ｒ  前輪（駆動輪）
４Ｌ，４Ｒ  後輪（従動輪）      ５          電動式駆動装置
６Ｌ，６Ｒ  電動モータ          ７Ｌ，７Ｒ  ボール式減速機
７０        ケーシング          ７１        入力軸
７２        出力軸              ７３        入力側カム板
７４        出力側カム板        ７６        ボール
７７        スラストベアリング
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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