JP2017141889A - Vehicle drive device - Google Patents
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Abstract
Description
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車両駆動装置に関するものである。 The present invention relates to a vehicle drive device capable of amplifying a torque difference and transmitting drive torque from two independent drive sources to left and right drive wheels.
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の駆動輪に適宜駆動トルク差を与え、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大されて左右の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にするために、各電動モータは同じ出力特性にして、それぞれの減速機も同じ減速比にしている。 In a vehicle such as an electric vehicle, electric motors are arranged on the left and right drive wheels, respectively, and each electric motor is controlled independently to give an appropriate drive torque difference between the left and right drive wheels, thereby reducing the turning moment of the vehicle. It is known to control. For example, when each electric motor is independently connected to the left and right drive wheels via a reduction gear, the rotational speed of each electric motor is reduced by the respective reduction gear, and the output torque of each electric motor is It is increased by each reducer and transmitted to the left and right drive wheels. Here, in order to make the vehicle turn right and turn left in the same manner, each electric motor has the same output characteristics, and each reduction gear has the same reduction ratio.
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を減速機を介して伝達する。 By the way, when it is desired to make a difference between the output torques of the left and right drive wheels, a difference is made between the output torques of the left and right electric motors, and the output torques of the left and right electric motors are transmitted to the left and right drive wheels via a reduction gear.
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。 The output torques of the left and right electric motors transmitted to the left and right drive wheels are increased according to the reduction ratio of the speed reducer. However, the ratio of the difference between the output torques of the left and right drive wheels is the same as the ratio of the difference between the output torques of the left and right electric motors because the reduction ratio of the left and right reduction gears is the same. The ratio of the torque difference is not increased.
ところが、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、左右の電動モータから与えられる出力トルクの差の比率よりも左右の駆動輪に伝達される出力トルクの差の比率を大きくすることが有効な場合がある。 However, in order to achieve smooth turning of the vehicle and to suppress changes in vehicle behavior such as extreme understeer and extreme oversteer, the left and right drive is more than the ratio of the difference in output torque applied from the left and right electric motors. It may be effective to increase the ratio of the difference in output torque transmitted to the wheels.
特許文献1及び特許文献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、二つの駆動源から与えられるトルクの差を増幅して左右の駆動輪に与えることができる車両駆動装置が開示されている。
特許文献1に開示された車両駆動装置(以下、従来技術1という。)を図11及び図12を参照して説明する。図11は、従来技術1に係る車両駆動装置の歯車構成を示すスケルトン図、図12は従来技術1に係る車両駆動装置に組み込まれた歯車装置によるトルク差の増幅率を説明するための速度線図である。
A vehicle drive device disclosed in Patent Document 1 (hereinafter referred to as Conventional Technology 1) will be described with reference to FIGS. FIG. 11 is a skeleton diagram showing the gear configuration of the vehicle drive device according to the
車両駆動装置100は、車両に搭載された左右の電動モータ102L及び電動モータ102R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106L、106R、107L、107Rとを備えている。
The
電動モータ102L及び電動モータ102R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。
The
電動モータ102Lの出力軸102aL、電動モータ102Rの出力軸102aRは、それぞれ減速ギヤ列106L、106R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107L、107Rを介して左右の駆動輪104L、104Rに与えられる。
The output shaft 102aL of the
歯車装置105は、3要素2自由度の同一の遊星歯車機構110L、110Rが同軸上に二つ組み合わされて構成されている。
The
遊星歯車機構110L、110R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太陽歯車SL、SR及び内歯車RL、RRと、これら太陽歯車SL、SRと内歯車RL、RRとの間に位置する複数の遊星歯車PL、PRと、遊星歯車PL、PRを回動可能に支持し、太陽歯車SL、SR及び内歯車RL、RRと同軸上に設けられた遊星キャリヤCL、CRとから構成される。ここで、太陽歯車SL、SRと遊星歯車PL、PRは外周にギヤ歯を有する外歯歯車であり、内歯車RL、RRは内周にギヤ歯を有する内歯歯車である。
As the
遊星歯車PL、PRは太陽歯車SL、SRと内歯車RL、RRとに噛み合っている。図11に示すようなシングルピニオン遊星歯車機構では、遊星キャリヤCL、CRを固定した場合に太陽歯車SL、SRと内歯車RL、RRとが逆方向に回転するため、速度線図に表すと内歯車RL、RR及び太陽歯車SL、SRが遊星キャリヤCL、CRに対して反対側に配置される。換言すると、内歯車RL、RRは遊星キャリヤCL、CRを挟んで太陽歯車SL、SRの反対側に配置される。 The planetary gears P L and P R mesh with the sun gears S L and S R and the internal gears R L and R R. In the single pinion planetary gear mechanism as shown in FIG. 11, when the planetary carriers C L and C R are fixed, the sun gears S L and S R and the internal gears R L and R R rotate in opposite directions, so that the speed In the diagram, the internal gears R L and R R and the sun gears S L and S R are arranged on the opposite side with respect to the planetary carriers C L and C R. In other words, the internal gears R L , R R are arranged on the opposite side of the sun gears S L , S R across the planetary carriers C L , C R.
図12に示す速度線図においては、遊星キャリヤCL、CRから内歯車RL、RRまでの長さと遊星キャリヤCL、CRから太陽歯車SL、SRまでの長さの比は、内歯車RL、RRの歯数Zrの逆数(1/Zr)と太陽歯車SL、SRの歯数Zsの逆数(1/Zs)との比と等しい。 In the velocity diagram shown in FIG. 12, the ratio of the length from the planet carriers C L and C R to the internal gears R L and R R and the length from the planet carriers C L and C R to the sun gears S L and S R Is equal to the ratio of the reciprocal number (1 / Zr) of the number of teeth Zr of the internal gears R L and R R and the reciprocal number (1 / Zs) of the number of teeth Zs of the sun gears S L and S R.
この歯車装置105は、図11に示すように、太陽歯車SL、遊星キャリヤCL、遊星歯車PL及び内歯車RLを有する第1遊星歯車機構110Lと、同じく太陽歯車SR、遊星キャリヤCR、遊星歯車PR及び内歯車RRを有する第2遊星歯車機構110Rとが同軸上に組み合わされて構成されている。
As shown in FIG. 11, the
そして、第1遊星歯車機構110Lの太陽歯車SLと第2遊星歯車機構110Rの内歯車RRとが第1結合部材111によって結合され、第1遊星歯車機構110Rの内歯車RLと第2遊星歯車機構110Rの太陽歯車SRとが第2結合部材112によって結合されている。
Then, the sun gear S L of the first
第1結合部材111には、電動モータ102Lで発生されたトルクTM1が減速ギヤ列106Lを介して入力され、第2結合部材112には、電動モータ102Rで発生されたトルクTM2が減速ギヤ列106Rを介して入力される。また、第1遊星歯車機構110Lの遊星キャリヤCL及び第2遊星歯車機構110Rの遊星キャリヤCRは、それぞれ減速ギヤ列107L、107R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。
The torque TM1 generated by the
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12に示す速度線図を用いて説明する。
Here, the driving torque transmitted by the
歯車装置105は、二つの同一の遊星歯車機構110L、110Rを組み合わせて構成されるため、図12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、理解を容易にするために、二本の速度線図を上下にずらし、上側に遊星歯車機構110Lの速度線図を示し、下側に遊星歯車機構110Rの速度線図を示す。
Since the
また、第1の遊星歯車機構110Lの速度線図と第2の遊星歯車機構110Rの速度線図は、太陽歯車SL、SRと内歯車RL、RRが左右反対に配置される。すなわち、図12において、第1の遊星歯車機構110Lの太陽歯車SLの下に第2の遊星歯車機構110Rの内歯車RRが配置され、第1の遊星歯車機構110Lの内歯車RLの下に第2の遊星歯車機構110Rの太陽歯車SRが配置される。
Further, in the velocity diagram of the first
この歯車装置105は、図12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、第1結合部材111及び第2結合部材112によってそれぞれ結合されている。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のモータ102L及び第2の電動モータ102R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102L、102Rから出力されたトルクTM1及びTM2は各減速ギヤ列106L、106R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、理解を容易にするため、速度線図及び各計算式の以降の説明においては、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。
In the
一方、図12に示す速度線図上で中間に位置する遊星キャリヤCL、CR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。
On the other hand, driving torques TL and TR transmitted from the planetary carriers C L and C R located in the middle of the velocity diagram shown in FIG. 12 to the left and
このように構成された歯車装置105によって、第1の電動モータ102L及び第2の電動モータ102R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)を与えると、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。
The
(TL−TR)=α×(TM2−TM1) …(1) (TL-TR) = α × (TM2-TM1) (1)
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、二つの遊星歯車機構110L、110Rは、シングルピニオン遊星歯車機構であり、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車RLと遊星キャリヤCLとの距離及び内歯車RRと遊星キャリヤCRとの距離は等しく、これをaとする。また、太陽歯車SLと遊星キャリヤCLとの距離及び太陽歯車SRと遊星キャリヤCRとの距離も等しく、これをbとする。
The torque difference amplification factor α of the
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の電動モータ102L、第2の電動モータ102RのトルクTM1、TM2を入力し、遊星キャリヤCL、CRから駆動トルクTL、TRを取り出す場合、トルクの入力と出力の関係から、以下の式(2)が得られる。
Torques TM1 and TM2 of the first
TR+TL=TM1+TM2 …(2) TR + TL = TM1 + TM2 (2)
また、図中の左端(RL、SR)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12において、矢印M方向が+のモーメント方向を示している。 Also, the equation of moment with reference to the left end (R L , S R ) in the figure is the following equation (3). In FIG. 12, the arrow M direction indicates the + moment direction.
0=aTL+bTR−(a+b)TM1 …(3) 0 = aTL + bTR− (a + b) TM1 (3)
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。
TL=((a/(b−a))+1)・TM2−(a/(b−a))・TM1…(4)
TR=((a/(b−a))+1)・TM1−(a/(b−a))・TM2…(5)
Summarizing TL and TR from these equations (2) and (3), the following equations (4) and (5) are obtained.
TL = ((a / (ba)) + 1) .TM2- (a / (ba)). TM1 (4)
TR = ((a / (ba)) + 1) .TM1- (a / (ba)). TM2 (5)
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。
(TL−TR)=((a+b)/(b−a))・(TM2−TM1)…(6)
From these equations (4) and (5), the drive torque difference (TL-TR) is the following equation (6).
(TL-TR) = ((a + b) / (ba)). (TM2-TM1) (6)
シングルピニオン形式の遊星歯車機構の場合、長さaは内歯車RL、RRの歯数Zrの逆数(1/Zr)、長さbは太陽歯車SL、SR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。
(TL−TR)=((Zr+Zs)/(Zr−Zs))・(TM2−TM1)…(7)
In the case of a single pinion type planetary gear mechanism, the length a is the reciprocal (1 / Zr) of the number of teeth Zr of the internal gears R L and R R , and the length b is the reciprocal of the number of teeth Zs of the sun gears S L and S R. Since (1 / Zs), the above equation can be rewritten as equation (7).
(TL-TR) = ((Zr + Zs) / (Zr-Zs)). (TM2-TM1) (7)
上記(7)式よりトルク差増幅率αは、(Zr+Zs)/(Zr−Zs)となる。 From the above equation (7), the torque difference amplification factor α is (Zr + Zs) / (Zr−Zs).
上記したように、この従来技術1では、第1の電動モータ102L、第2の電動モータ102Rからの入力は、SL+RR、SR+RLとなり、駆動輪104L、104Rへの出力はCL、CRとなる。
As described above, in the
二つの電動モータ102L、102R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。
When different torques TM1 and TM2 are generated by the two
次に、特許文献2に開示された車両駆動装置(以下、従来技術2という。)を図13及び図14を参照して説明する。図13は、従来技術2に係る車両駆動輪装置の歯車構成を示すスケルトン図、図14は従来技術2に係る車両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。 Next, a vehicle drive device disclosed in Patent Document 2 (hereinafter referred to as Conventional Technology 2) will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is a skeleton diagram showing the gear configuration of the vehicle drive wheel device according to the conventional technique 2, and FIG. 14 is a velocity diagram for explaining the torque difference amplification factor by the vehicle drive device according to the conventional technique 2.
なお、図13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102L、102Rを配置して従来技術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。
In FIG. 13, in order to make the difference from the
図13に示すように、車両駆動装置100は、車両に搭載された第1の電動モータ102L及び第2の電動モータ102R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106L、106Rとを備えている。
As shown in FIG. 13, the
第1の電動モータ102L及び第2の電動モータ102R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の電動モータ102Lの出力軸102aL、第2の電動モータ102Rの出力軸102aRは、それぞれ減速ギヤ列106L、106Rを介して歯車装置105の太陽歯車SL、SR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。
The first
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110L、110R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110L、110R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。
Like the
そして、第1の遊星歯車機構110Lの遊星キャリヤCLと第2の遊星歯車機構110Rの内歯車RRとが第1結合部材111によって結合され、第1の遊星歯車機構110Lの内歯車RLと第2の遊星歯車機構110Rの遊星キャリヤCRとが第2結合部材112によって結合されている。
Then, the planet carrier C L of the first
第1の電動モータ102Lで発生されたトルクTM1が減速ギヤ列106Lを介して第1の遊星歯車機構110Lの太陽歯車SLに入力され、第2の電動モータ102Rで発生されたトルクTM2が減速ギヤ列106Rを介して第2の遊星歯車機構110Rの太陽歯車SRに入力される。
The first
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。
The
上記したように、この従来技術2では、電動モータ102L、102Rからの入力は、SL、SRとなり、駆動輪104L、104Rへの出力は、CL+RR、CR+RLとなる。
As described above, in the conventional technique 2, the inputs from the
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14に示す速度線図を用いて説明する。
Here, the driving torque transmitted by the
歯車装置105は、二つの同一のシングルピニオンの遊星歯車機構110L、110Rを組み合わせて構成されるため、図14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、理解を容易にするために、二本の速度線図を上下にずらし、上側に第1の遊星歯車機構110Lの速度線図を示し、下側に第2の遊星歯車機構110Rの速度線図を示している。また、従来技術1での説明と同様に、速度線図及び各計算式の以降の説明においては、各減速ギヤ列106L、106Rでの減速比を省略し、各太陽歯車SL、SRに入力されるトルクをTM1及びTM2のままとする。
Since the
図13に示す歯車装置105では、図14に示す遊星キャリヤCLと内歯車RRが、図中破線で示すように、第1結合部材111によって結合され、遊星キャリヤCRと内歯車RLが、図中破線で示すように、第2結合部材112によって結合されている。
In the
そして、太陽歯車SL、SRにそれぞれ第1の電動モータ102L及び第2の電動モータ102R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結合部材111、第2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。
The torques TM1 and TM2 output from the first
このように構成された歯車装置105によっても、第1の電動モータ102L及び第2の電動モータ102R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(=TR−TL)を発生させることができる。
Also with the
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形式の遊星歯車機構110L、110R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車RLと遊星キャリヤCLとの距離及び内歯車RRと遊星キャリヤCRとの距離は等しく、これをaとする。また、太陽歯車SLと遊星キャリヤCLとの距離及び太陽歯車SRと遊星キャリヤCRとの距離も等しく、これをbとする。
The torque difference amplification factor α of the
この従来技術2の歯車装置105を速度線図で示すと図14のようになる。
FIG. 14 shows the
この速度線図において、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14において、矢印M方向が+のモーメント方向を示している。 In this speed diagram, when considering the balance of torque, the torque difference gain α can be obtained. In FIG. 14, the arrow M direction indicates the + moment direction.
SR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)
The following equation (8) is calculated from the balance of the moment M with respect to the point of S R.
b.TR + (a + b) .TL- (a + 2b) .TM1 = 0 (8)
SL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)
The following equation (9) is calculated from the balance of the moment M with respect to the point of S L.
-B.TL- (a + b) .TR + (a + 2b) .TM2 = 0 (9)
(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)
The following expression (10) is calculated from the expression (8) + the expression (9).
a. (TR-TL)-(a + 2b). (TM2-TM1) = 0
(TR-TL) = ((a + 2b) / a). (TM2-TM1) (10)
(10)式の(a+2b)/aがトルク差増幅率αとなる。 (A + 2b) / a in the equation (10) is the torque difference amplification factor α.
a=1/Zr、b=1/Zsを代入すると、α=(2Zr+Zs)/Zsとなる。 When a = 1 / Zr and b = 1 / Zs are substituted, α = (2Zr + Zs) / Zs.
この従来技術2では、電動モータ102L、102Rからの入力は、SL、SR、駆動輪104L、104Rへの出力はCL+RR、CR+RLであり、トルク差増幅率αは、(2Zr+Zs)/Zsである。
In this prior art 2, the inputs from the
上記のように、従来技術1及び従来技術2に記載のものにおいては、二つの電動モータ102L、102R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。
As described above, in the
ところで、前記従来技術1及び従来技術2では、2つの遊星歯車機構を構成する内歯車RL、RRと結合部材とを接続することによりトルク差を増幅するようにしているため、左右どちらかの内歯車RL、RRと別部材を繋ぐ結合部材の1つが、必ず他方の内歯車RL、RRより大径になるため、装置が大型化するという問題がある。
By the way, in the
車両駆動装置は、車体に搭載されるため、搭載空間を小さくして車室空間を広く確保するためには、トルク差を増幅する歯車装置の小型化、軽量化は必須である。 Since the vehicle drive device is mounted on the vehicle body, it is essential to reduce the size and weight of the gear device that amplifies the torque difference in order to reduce the mounting space and secure a large vehicle interior space.
車両駆動装置のトルク差を増幅する歯車装置の入力軸を直接電動モータに連結し、歯車装置の出力軸を駆動輪に連結すると、駆動輪に必要な駆動トルクに合わせた電動モータの駆動力が必要となるため、電動モータが大型化してしまう。このため、車両駆動装置には電動モータのトルクを増大して駆動輪に伝達する減速機構としてのいくつかの歯車軸を有する。歯車軸は、電動モータの出力軸と連結し、入力歯車としての小径歯車を有する入力歯車軸と、駆動輪と連結し、出力歯車としての大径歯車を有する出力歯車軸と、入力歯車軸と出力歯車軸の間で歯車が噛合うことで動力伝達を行う中間歯車軸を少なくとも1つ以上配置する構成になっている。 When the input shaft of the gear device that amplifies the torque difference of the vehicle drive device is directly connected to the electric motor, and the output shaft of the gear device is connected to the drive wheel, the drive force of the electric motor that matches the drive torque required for the drive wheel is obtained. Since this is necessary, the electric motor becomes large. For this reason, the vehicle drive device has several gear shafts as a reduction mechanism that increases the torque of the electric motor and transmits it to the drive wheels. The gear shaft is connected to the output shaft of the electric motor, the input gear shaft having a small diameter gear as an input gear, the output gear shaft having a large diameter gear as an output gear connected to a drive wheel, and the input gear shaft, At least one or more intermediate gear shafts that transmit power by engaging the gears between the output gear shafts are arranged.
従来技術1および従来技術2では、車両駆動装置における歯車装置の配置について具体的に言及されていないが、歯車装置を2段減速の出力側に設けた場合、出力トルクに対する構成部品(歯車、軸受等)の強度確保のため、構成部品が大型化し、その結果、車両駆動装置が大型化し、製作コストも上がる可能性がある。
In the
また、歯車装置を2段減速の入力側に設けた場合、歯車装置を構成する遊星歯車機構の各歯車が高速で回転し、歯車の歯面同士のすべりによる摩擦熱が発生し易い。歯車歯面の冷却に潤滑油を用いた場合、遊星歯車機構を2つ連結することで構成が複雑になり、歯車装置内部への潤滑油路の確保が困難になる可能性がある。 Further, when the gear device is provided on the input side of the two-stage reduction, each gear of the planetary gear mechanism constituting the gear device rotates at high speed, and frictional heat due to slippage between the gear tooth surfaces tends to occur. When lubricating oil is used for cooling the gear tooth surface, the configuration becomes complicated by connecting two planetary gear mechanisms, and it may be difficult to secure a lubricating oil path inside the gear device.
また、歯車の歯面同士の片当たりによる異常摩耗を防ぐため、軸受構成等、歯車軸の回転精度を確保する必要があるが、従来技術1と従来技術2では、共に歯車装置の軸受構成までの記載はない。 Further, in order to prevent abnormal wear due to contact between the tooth surfaces of the gears, it is necessary to ensure the rotation accuracy of the gear shaft, such as a bearing configuration. There is no description.
そこで、この発明は、車両駆動装置に組み込む歯車装置自体を大幅に大径化することなく、歯車装置を構成する遊星歯車機構内部の歯車歯面や軸受部分への潤滑も容易に行え、歯車軸の回転精度の確保も可能にしようとするものである。 Therefore, the present invention can easily lubricate the gear tooth surfaces and the bearing portion inside the planetary gear mechanism constituting the gear device without significantly increasing the diameter of the gear device itself incorporated in the vehicle drive device. It is intended to ensure the rotation accuracy of the.
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、前記二つの駆動源と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動力を左右輪に分配する歯車装置と、前記二つの駆動源の動力を前記駆動輪に伝達する減速装置とを備える車両駆動装置において、前記減速装置は、駆動源に連結し、入力歯車を有する入力歯車軸と、駆動輪に連結し、出力歯車を有する出力歯車軸と、歯車の噛合いにより入力歯車軸から出力歯車軸の間の動力伝達を行う中間歯車軸が少なくとも1つ以上配され、前記減速装置を構成する歯車が外歯車であり、前記二つの駆動源からの動力を左右輪に分配する歯車装置が、同軸に配された左右の1対の中間歯車軸と同軸上に二つ組み合わせた3要素2自由度の遊星歯車機構からなり、この遊星歯車機構は、内歯車と、前記内歯車と同軸上に設けられた遊星キャリヤと、前記内歯車と同軸上に設けられた太陽歯車と、公転歯車としての遊星歯車とを有し、前記二つの遊星歯車機構の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、前記歯車装置と同軸上にある前記減速装置の中間歯車軸に、入力歯車または駆動側中間歯車軸の歯車と噛み合う入力側外歯車と、前記遊星歯車機構の遊星キャリヤと連結され、出力歯車または従動側中間歯車軸の歯車と噛み合う出力側小径歯車とを有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides two drive sources mounted on a vehicle and independently controllable, and provided between the two drive sources and the left and right drive wheels. In a vehicle drive device comprising: a gear device that distributes power from a power source to left and right wheels; and a speed reducer that transmits power from the two drive sources to the drive wheels, the speed reducer is connected to the drive source and is input At least one input gear shaft having a gear, an output gear shaft connected to a drive wheel and having an output gear, and at least one intermediate gear shaft that transmits power between the input gear shaft and the output gear shaft by meshing of the gears The gear that constitutes the speed reduction device is an external gear, and the gear device that distributes the power from the two drive sources to the left and right wheels is coaxial with a pair of left and right intermediate gear shafts arranged coaxially. 3 elements 2 degrees of freedom planetary gear combined with 2 The planetary gear mechanism comprises an internal gear, a planet carrier provided coaxially with the internal gear, a sun gear provided coaxially with the internal gear, and a planetary gear as a revolving gear. And a first coupling member that couples one planet carrier and the other sun gear of the two planetary gear mechanisms, and a second coupling member that couples one sun gear and the other planet carrier. An input side external gear meshing with an input gear or a drive side intermediate gear shaft and an planetary carrier of the planetary gear mechanism, and an output gear or An output-side small-diameter gear meshing with the gear of the driven-side intermediate gear shaft is provided.
前記入力歯車または駆動側の中間歯車軸の歯車と噛み合う入力側外歯車は、前記遊星歯車機構の内歯車の外周部に一体に形成することができる。 The input side external gear that meshes with the input gear or the gear on the drive side intermediate gear shaft can be integrally formed on the outer peripheral portion of the internal gear of the planetary gear mechanism.
前記入力歯車または駆動側の中間歯車軸の歯車と噛み合う入力側外歯車は、前記遊星歯車機構の内歯車と別部材により形成してもよい。 The input side external gear that meshes with the input gear or the gear on the drive side intermediate gear shaft may be formed by a member separate from the internal gear of the planetary gear mechanism.
入力歯車または駆動側の中間歯車軸の歯車と噛み合う入力側外歯車と、前記遊星歯車機構の内歯車とが、前記歯車装置と同軸上にある前記減速機構の中間歯車軸に、軸方向に重なり合う位置に配置することができる。 An input side external gear that meshes with an input gear or a gear on the drive side intermediate gear shaft, and an internal gear of the planetary gear mechanism overlap the intermediate gear shaft of the reduction mechanism that is coaxial with the gear device in the axial direction. Can be placed in position.
前記遊星歯車機構の遊星キャリヤは、遊星歯車を支持するキャリヤピンを介して、車両のインボード側およびアウトボード側に延設し、キャリヤフランジを有する中空軸部であって、前記遊星キャリヤの両端を車両駆動装置のハウジングに対して転がり軸受で回転自在に支持することができる。 The planetary carrier of the planetary gear mechanism is a hollow shaft portion that extends on the inboard side and the outboard side of the vehicle via a carrier pin that supports the planetary gear and has a carrier flange, and has both ends of the planetary carrier. Can be rotatably supported by a rolling bearing with respect to the housing of the vehicle drive device.
前記遊星キャリヤのアウトボード側に、出力歯車または従動側の中間歯車軸の歯車と噛み合う出力側小径歯車を設けることができる。 On the outboard side of the planetary carrier, an output-side small-diameter gear that meshes with an output gear or a gear of a driven-side intermediate gear shaft can be provided.
前記遊星キャリヤのインボード側に、出力歯車または従動側の中間歯車軸の歯車と噛み合う出力側小径歯車を設けるようにしてもよい。 An output-side small-diameter gear that meshes with the output gear or the gear of the intermediate gear shaft on the driven side may be provided on the inboard side of the planetary carrier.
前記遊星歯車機構の内歯車は、遊星キャリヤに対して転がり軸受によって回転自在に支持することができる。 The internal gear of the planetary gear mechanism can be rotatably supported by a rolling bearing with respect to the planet carrier.
前記車両駆動装置の減速装置ハウジングが、中央ハウジングと左右の側面ハウジングからなる3ピース構成であり、前記中央ハウジングの中央部には左右を仕切る仕切り壁が設けられ、前記歯車装置の前記第1結合部材と前記第2結合部材を前記仕切り壁を貫通するように設けることができる。 The speed reducer housing of the vehicle drive device has a three-piece configuration including a central housing and left and right side housings. A partition wall is provided at the central portion of the central housing to partition the left and right, and the first coupling of the gear device A member and the second coupling member may be provided so as to penetrate the partition wall.
前記第1結合部材と第2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、他方の結合部材が前記中空軸内部に挿通される軸からなる2重構造である歯車装置であって、前記第1結合部材および前記第2結合部材と、それぞれの結合部材が連結する遊星キャリヤとの連結をスプライン嵌合としてもよい。 A gear device having a double structure in which the first coupling member and the second coupling member are arranged coaxially, one coupling member is a hollow shaft, and the other coupling member is a shaft inserted into the hollow shaft. And it is good also as a spline fitting to connect the said 1st coupling member and the said 2nd coupling member, and the planet carrier to which each coupling member connects.
前記第1結合部材および第2結合部材の内、内径側の結合部材と連結する太陽歯車の最大径を、外径側の結合部材とスプライン嵌合する遊星キャリヤのスプライン最小径よりも小さくすることができる。 Of the first coupling member and the second coupling member, the maximum diameter of the sun gear connected to the coupling member on the inner diameter side is made smaller than the minimum spline diameter of the planet carrier that is spline-fitted with the coupling member on the outer diameter side. Can do.
前記スプライン嵌合は、軸方向に摺動可能な嵌合とすることができる。 The spline fitting may be a fitting that is slidable in the axial direction.
前記第1結合部材および第2結合部材の内、外径側の結合部材の両端にスラスト軸受を設けることができる。 Thrust bearings can be provided at both ends of the outer diameter side coupling member of the first coupling member and the second coupling member.
前記第1結合部材および第2結合部材の内、内径側の結合部材において、遊星キャリヤとのスプライン嵌合部とは反対の軸端を転がり軸受で回転自在に支持することができる。 Of the first coupling member and the second coupling member, in the coupling member on the inner diameter side, the shaft end opposite to the spline fitting portion with the planet carrier can be rotatably supported by a rolling bearing.
前記第1結合部材および第2結合部材の内、内径側の結合部材の内径に給油穴を設けることができる。 An oil supply hole can be provided in the inner diameter of the inner diameter side of the first coupling member and the second coupling member.
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、太陽歯車と遊星キャリヤの接続であり、内歯車より大径の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車両駆動装置を小型、軽量化することができる。 As described above, according to the present invention, the connection between the two planetary gear mechanisms of the gear device that is the torque difference amplifying mechanism is a connection between the sun gear and the planet carrier, and a connecting member having a larger diameter than the internal gear is required. Therefore, the torque difference amplification mechanism can be reduced, and the vehicle drive device including the torque difference amplification mechanism can be reduced in size and weight.
トルク差増幅機構である歯車装置を車両駆動装置の1対の中間歯車軸と同軸に設けることにより、歯車装置自体が大幅に大径化することがない。 By providing the gear device, which is a torque difference amplification mechanism, coaxially with the pair of intermediate gear shafts of the vehicle drive device, the gear device itself does not greatly increase in diameter.
また、2つの遊星歯車機構を、中空軸とその中空軸の内部に挿通される軸からなる2重構造の第1結合部材及び第2結合部材によって結合し、内径側の結合部材の内径側に給油穴を設けることより、軸心給油が行えるので、遊星歯車機構内部の歯車歯面や軸受部分への潤滑が容易になる。 In addition, the two planetary gear mechanisms are coupled by a first coupling member and a second coupling member having a double structure comprising a hollow shaft and a shaft inserted into the hollow shaft, and are connected to the inner diameter side of the inner diameter side coupling member. By providing the oil supply hole, the shaft center oil supply can be performed, so that the gear tooth surface and the bearing portion inside the planetary gear mechanism can be easily lubricated.
遊星歯車機構の内歯車と入力側外歯車を一体形成とし、内歯車の外周部に入力側外歯車を設けることにより、更なる小型化が行える。 Further reduction in size can be achieved by integrally forming the internal gear of the planetary gear mechanism and the input side external gear and providing the input side external gear on the outer peripheral portion of the internal gear.
さらに、歯車装置の遊星キャリヤの両端を転がり軸受で支持し、内歯車を遊星キャリヤに対して軸受によって支持することにより、歯車軸の回転精度を確保することができる。 Furthermore, the rotational accuracy of the gear shaft can be ensured by supporting both ends of the planetary carrier of the gear device with rolling bearings and supporting the internal gear with respect to the planetary carrier by bearings.
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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図7に示す電気自動車AMは、後輪輪駆動方式であり、シャーシ60と、後輪としての駆動輪61L、61Rと、前輪62L、62Rと、この発明に係る2モータ式の車両駆動装置1、バッテリ63、インバータ64等を備える。図7では、車両駆動装置1の歯車構成をスケルトン図で示している。
The electric vehicle AM shown in FIG. 7 is a rear wheel drive system, and includes a
図1に示す車両駆動装置1は、車両に搭載され独立して制御可能な二つの駆動源としての電動モータ2L、2Rと、左右の駆動輪61L、61Rと二つの電動モータ2L、2Rとの間に設けられる左右2基の減速装置3L、3Rとを備える。
A
2モータ式の車両駆動装置1の駆動トルクは、等速ジョイント65a、65bと中間シャフト65cからなるドライブシャフトを介して左右の駆動輪61L、61Rに伝達される。
The drive torque of the two-motor type
なお、2モータ式の車両駆動装置1の搭載形態としては、図7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。
As a mounting form of the two-motor type
2モータ式の車両駆動装置1における左右の電動モータ2L、2Rは、同一の最大出力を有する同一規格の電動モータが用いられ、図1に示すように、モータハウジング4L、4R内に収容されている。
The left and right
モータハウジング4L、4Rは、円筒形のモータハウジング本体4aL、4aRと、このモータハウジング本体4aL、4aRの外側面を閉塞する外側壁4bL、4bRと、モータハウジング本体4aL、4aRの内側面に減速装置3L、3Rと隔てる内側壁4cL、4cRとからなる。モータハウジング本体4aL、4aRの内側壁4cL、4cRには、モータ軸5aを引き出す開口部が設けられている。
The
電動モータ2L、2Rは、図1に示すように、モータハウジング本体4aL、4aRの内周面にステータ6を設け、このステータ6の内周に間隔をおいてロータ5を設けたラジアルギャップタイプのものを使用している。なお、電動モータ2L、2Rは、アキシャルギャップタイプのものを使用してもよい。
As shown in FIG. 1, the electric motors 2 </ b> L and 2 </ b> R are of a radial gap type in which a
ロータ5は、モータ軸5aを中心部に有し、そのモータ軸5aはモータハウジング本体4aL、4aRの内側壁4cL、4cRの開口部からそれぞれ減速装置3L、3R側に引き出されている。モータハウジング本体4aL、4aRの内側壁4cL、4cRの開口部とモータ軸5aとの間にはシール部材7が設けられている。
The
モータ軸5aは、モータハウジング本体4aL、4aRの内側壁4cL、4cRと外側壁4bL、4bRとに転がり軸受8a、8bによって回転自在に支持されている(図1)。
The
左右並列に設けられた2基の減速装置3L、3Rを収容する減速装置ハウジング9は、減速装置3L、3Rの歯車軸と直交する方向に3ピースに分割され、図1に示すように、中央ハウジング9aとこの中央ハウジング9aの両側面に固定される左右の側面ハウジング9bL、9bRの3ピース構造になっている。左右の側面ハウジング9bL、9bRは、中央ハウジング9aの両側の開口部に複数のボルト(図示省略)によって固定されている。
A reduction gear housing 9 that accommodates two
減速装置ハウジング9の側面ハウジング9bL、9bRのアウトボード側(車体外側)の側面と電動モータ2L、2Rのモータハウジング本体4aL、4aRの内側壁4cL、4cRとを、複数のボルト10によって固定することにより、減速装置ハウジング9の左右に2基の電動モータ2L、2Rが固定配置される(図1)。
A plurality of
中央ハウジング9aには、図1に示すように、中央に仕切り壁11が設けられている。減速装置ハウジング9は、この仕切り壁11によって左右に2分割され、2基の減速装置3L、3Rを収容する独立した左右の収容室が並列に設けられている。
As shown in FIG. 1, the
減速装置3L、3Rは、図1に示すように、左右対称形に設けられ、モータ軸5aから動力が伝達される入力歯車12aを有する入力歯車軸12L、12Rと、この入力歯車12aに噛み合う大径の入力側外歯車13aと出力歯車14aに噛み合う出力側小径歯車13bを有する中間歯車軸13L、13Rと、出力歯車14aを有し、減速装置ハウジング9から引き出されて等速ジョイント65a、65b、中間シャフト65c(図3)を介して駆動輪61L、61Rにトルクを伝達する出力歯車軸14L、14Rとを備える平行軸歯車減速機である。左右2基の減速装置3L、3Rの各入力歯車軸12L、12R、各中間歯車軸13L、13R、各出力歯車軸14L、14Rは、それぞれが同軸上に配置されている。
As shown in FIG. 1, the reduction gears 3L and 3R are provided symmetrically and have large
減速装置3L、3Rの入力歯車軸12L、12Rの両端は、中央ハウジング9aの仕切り壁11の左右両面に形成した軸受嵌合穴16aと側面ハウジング9bL、9bRに形成した軸受嵌合穴16bに転がり軸受17a、17bを介して回転自在に支持されている。軸受嵌合穴16a、16bは、転がり軸受17a、17bの外輪が当接する壁部のある段付き形状になっている。
Both ends of the
入力歯車軸12L、12Rのアウトボード側の端部は、側面ハウジング9bL、9bRに設けた開口部から外側に引き出されており、開口部と入力歯車軸12L、12Rの外側端部との間にはオイルシール18を設け、減速装置ハウジング9に封入された潤滑油の漏洩を防止している。
The end portions on the outboard side of the
入力歯車軸12L、12Rは中空構造であり、この中空の入力歯車軸12L、12Rに、モータ軸5aの端部が挿入されている。入力歯車軸12L、12Rとモータ軸5aとは、スプライン(セレーションも含む以下同じ)結合されている。
The
中間歯車軸13L、13Rは、少なくとも一つ以上配置されており、図1に示す実施形態では、一対の中間歯車軸13L、13Rを有する。
At least one or more
中間歯車軸13L、13Rは、外周面に入力歯車12aに噛み合う入力側外歯車13aと出力歯車14aに噛み合う出力側小径歯車13bを有する段付きの歯車軸を構成している。この中間歯車軸13L、13Rの両端は、中央ハウジング9aの仕切り壁11の両面に形成した軸受嵌合穴19aと側面ハウジング9bL、9bRに形成した軸受嵌合穴19bとに転がり軸受20a、20bを介して支持されている。そして、軸受嵌合穴19a、19bは、転がり軸受20a、20bの外輪が当接する壁部のある段付き形状になっており、後述する第1結合部材31と第2結合部材32が通るように貫通している。
The
同軸上に配置された中間歯車軸13L、13Rには、この中間歯車軸13L、13Rと同軸上に、二つの電動モータ2L、2Rから与えられる駆動トルクを左右の駆動輪61L、61Rにトルク差を増幅して分配する歯車装置30が組み込まれている。
The
歯車装置30は、同軸に配された左右の1対の中間歯車軸13L、13Rと同軸上に二つ組み合わせた3要素2自由度の遊星歯車機構30L、30Rからなる。
The
歯車装置30を構成する遊星歯車機構30L、30Rは、図2の拡大図に示すように、中間歯車軸13L、13Rの大径の入力側外歯車13aにそれぞれ組み込まれた内歯車RL、RRと、内歯車RL、RRと同軸上に設けられた太陽歯車SL、SRと、内歯車RL、RRと太陽歯車SL、SRに噛み合う公転歯車としての遊星歯車PL、PRと、遊星歯車PL、PRに連結され、内歯車RL、RRと同軸上に設けられた遊星キャリヤCL、CRと、一方の遊星キャリヤCL(図2では図の左側)と他方の太陽歯車SR(図2では図の右側)とを結合する第1結合部材31と、一方の太陽歯車SL(図2では図の左側)と他方の遊星キャリヤCR(図2では図の右側)とを結合する第2結合部材32と、内歯車RL、RRに連結された、入力歯車軸12L、12Rの入力歯車12aと噛み合う中間歯車軸13L、13Rの入力側外歯車13aと、出力歯車軸14L、14Rの出力歯車14aと噛み合う中間歯車軸13L、13Rの出力側小径歯車13bとを有し、中間歯車軸13L、13Rの出力側小径歯車13bを、遊星キャリヤCL、CRに連結した構成である。
As shown in the enlarged view of FIG. 2, the
なお、中間歯車軸13L、13Rを複数対設けた場合には、入力側外歯車13aに連結された内歯車RL、RRは、複数対の中間歯車軸13L、13Rの内、入力歯車12aと噛み合う入力側外歯車13aに配置され、また、出力側小径歯車13bが、複数対の中間歯車軸13L、13Rの内の従動側の中間歯車軸13L、13Rに設けられた歯車と噛み合うように配置される。
When a plurality of pairs of
図2に示す実施形態では、内歯車RL、RRに連結された入力側外歯車13aは、内歯車RL、RRと一体に形成しているが、別体に形成してもよい。
In the embodiment shown in FIG. 2, the internal gear R L, R R in connected input-side
また、図2に示す実施形態では、遊星キャリヤCL、CRに連結された出力側小径歯車13bは、遊星キャリヤCL、CRと一体に形成しているが、別体に形成してもよい。
Further, in the embodiment shown in FIG. 2, the planet carrier C L, the output-side small-
また、図2に示す実施形態では、出力側小径歯車13bと出力歯車軸14L、14Rの出力歯車14aは、車両駆動装置1のアウトボード側(車両の外側)に設けているが、図9及び図10に示す実施形態のように、車両駆動装置1のインボード側(車両の内側)に設けるようにしてもよい。
In the embodiment shown in FIG. 2, the output-side small-
遊星キャリヤCL、CRは、図2に示すように、遊星歯車PL、PRを支持するキャリヤピン33と、キャリヤピン33のアウトボード側端部に連結されたアウトボード側のキャリヤフランジ34aと、インボード側端部に連結されたインボード側のキャリヤフランジ34bを有する。
As shown in FIG. 2, the planetary carriers C L and C R are composed of a
アウトボード側のキャリヤフランジ34aは、アウトボード側に延びる中空軸部35を備えており、中空軸部35のアウトボード側の端部が、減速装置ハウジング9の側面ハウジング9bL、9bRに形成した軸受嵌合穴19bに転がり軸受20bを介して支持されている。
The
インボード側のキャリヤフランジ34bは、インボード側に延びる中空軸部36を備えており、中空軸部36のインボード側の端部が、中央ハウジング9aの仕切り壁11に形成した軸受嵌合穴19aに転がり軸受20aを介して支持されている。
The
図1に示す実施形態では、前記出力側小径歯車13bが、キャリヤフランジ34aの中空軸部35の外周面に一体に形成されている。
In the embodiment shown in FIG. 1, the output-side small-
遊星歯車PL、PRは、針状ころ軸受37を介してキャリヤピン33によって支持されている。
The planetary gears P L and P R are supported by the
また、前記各キャリヤフランジ34a、34bの対向面と遊星歯車PL、PRの間にスラスト板38を挿入し、遊星歯車PL、PRの回転の円滑化を図っている。
Further, each
前記各キャリヤフランジ34a、34bの外周面と内歯車RL、RRとの間には、転がり軸受39a、39bを配置している。
Wherein each
また、インボード側のキャリヤフランジ34bと、インボード側のキャリヤフランジ34bの中空軸部36を支持する転がり軸受20aとの間には、カラー40を配置している。
A
車両駆動装置1の歯車装置30を構成する2つの遊星歯車機構30L、30Rを連結している第1結合部材31および第2結合部材32は、減速装置ハウジング9の中央ハウジング9aを左右に仕切る仕切り壁11を貫通して組み込まれている。
The
この第1結合部材31と第2結合部材32は、同軸上に配置されると共に、一方の結合部材(図1及び図2の実施形態では第2結合部材32)が中空軸、他方の結合部材(図1及び図2の実施形態では第1結合部材31)が中空軸に挿通される軸からなる2重構造になっている。
The
図1及び図2に示す実施形態では、中空軸で構成される第2結合部材32の右側の遊星歯車機構30L、30Rの端部と、遊星キャリヤCRのインボード側のキャリヤフランジ34bの中空軸部36とにスプライン41を設け、第2結合部材32を遊星キャリヤCRに対しスプライン嵌合により連結している。
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the right side of the
また、図1及び図2に示す実施形態では、第1結合部材31の左側の遊星歯車機構30L、30Rの端部と、遊星キャリヤCLのアウトボード側のキャリヤフランジ34aの中空軸部35とにスプライン42を設けて、第1結合部材31を遊星キャリヤCLに対しスプライン嵌合により連結している。
Further, in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the left side of the
上記のように、2つの遊星歯車機構30L、30Rの第1結合部材31と第2結合部材32とを、遊星キャリヤCLと遊星キャリヤCRに対しスプライン嵌合によって連結することにより、2つの遊星歯車機構が左右に分割することが可能となり、3ピース構成の減速装置ハウジング9に他の減速歯車軸と一緒に左右から組込むことができる。
As described above, the two
第2結合部材32の遊星キャリヤCL側の端部は、その外周面に、左側の遊星歯車機構の遊星歯車PLと噛み合う外歯車が形成され、この外歯車が左側の遊星歯車機構の太陽歯車SLを構成している。
End of the planet carrier C L of the
中空軸で構成される第2結合部材32に挿通される第1結合部材31は、右側の遊星歯車機構30R側の端部に大径部43を有し、この大径部43の外周面に、右側の遊星歯車機構30Rの遊星歯車PRと噛み合う外歯車が形成され、この外歯車が右側の遊星歯車機構30Rの太陽歯車SRを構成している。
The
第1結合部材31および第2結合部材32の内、内径側の結合部材(第1結合部材31)と連結している太陽歯車SRの最大径は、外径側の結合部材(第2結合部材32)が嵌合う遊星キャリヤCRのインボード側のキャリヤフランジ34bの中空軸部36の内面のスプライン穴の最小径よりも小さく設定することにより、内径側の結合部材(第1結合部材31)を容易に組み込むことが可能である。
Of the
内径側の結合部材(第1結合部材31)の外周面と、外径側の結合部材(第2結合部材32)の内周面との間には、カラー44と、カラー44の両端に針状ころ軸受45、46を介在させている。
Between the outer peripheral surface of the inner diameter side coupling member (first coupling member 31) and the inner peripheral surface of the outer diameter side coupling member (second coupling member 32), there are
第1結合部材31および第2結合部材32と遊星キャリヤCL、CRとの嵌合(スプライン41、42)は、軸方向に摺動可能な嵌め合い公差とすることにより、はすば歯車のスラスト力による歯車歯面への偏荷重を防ぐことができる。
The
また、第1結合部材31および第2結合部材32と遊星キャリヤCL、CRとのスプライン(スプライン41、42)嵌合部の摺動による軸方向移動は、外径側結合部材(図1及び図2の実施形態では第2結合部材32)の両端にスラスト軸受47、48を設けることにより規制している。
Further, the axial movement of the
2つの遊星歯車機構30L、30Rを連結する2重構造の軸の内径側の結合部材(図1及び図2の実施形態では第1結合部材31)は、結合部材(図1及び図2の実施形態では第1結合部材31)と遊星キャリヤ(図1及び図2の実施形態ではCL)とのスプライン嵌合と反対側の軸端を、他方の遊星キャリヤ(図1及び図2の実施形態ではCR)に対して深溝玉軸受49によって支持している。
The coupling member (the
2つの遊星歯車機構30L、30Rを連結する2重構造の軸の内径側の結合部材(図1及び図2の実施形態では第1結合部材31)には、軸心に給油穴50を設けている。内径側の結合部材(図1及び図2の実施形態では第1結合部材31)の給油穴50には、外径側結合部材(図1及び図2の実施形態では第2結合部材32)の両端のスラスト軸受47、48の位置に、径方向の給油通路51、52を設けている。
The coupling member (the
出力歯車軸14L、14Rは、大径の出力歯車14aを有し、中央ハウジング9aの仕切り壁11の両面に形成した軸受嵌合穴53aと側面ハウジング9bL、9bRに形成した軸受嵌合穴53bに転がり軸受54a、54bによって支持されている。そして、軸受嵌合穴53a、53bは、転がり軸受54a、54bの外輪が当接する壁部のある段付き形状になっている。
The
出力歯車軸14L、14Rのアウトボード側の端部は、側面ハウジング9bL、9bRに形成した開口部から減速装置ハウジング9の外側に引き出され、引き出された出力歯車軸14L、14Rのアウトボード側の端部の外周面に、等速ジョイント65aの外側継手部がスプライン結合されている。
Outboard side ends of the
出力歯車軸14L、14Rに結合された等速ジョイント65aは、中間シャフト65c、等速ジョイント65bを介して駆動輪61L、61Rに接続される(図7)。
The constant velocity joint 65a coupled to the
出力歯車軸14L、14Rのアウトボード側の端部と側面ハウジング9bL、9bRに形成した開口部との間には、オイルシール55を設け、減速装置ハウジング9に封入された潤滑油の漏洩および外部からの泥水などの侵入を防止している。
An
図1に示す実施形態の2モータ式の車両駆動装置1の歯車構成は、図7に示すスケルトン図の通りである。
The gear configuration of the two-motor type
図7に示すように、左右の電動モータ2L及び電動モータ2Rは、車両に搭載されたバッテリ63からインバータ64を介して与えられた電力により動作する。そして、電動モータ2L、2R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。
As shown in FIG. 7, the left and right electric motors 2 </ b> L and 2 </ b> R are operated by electric power supplied via an
電動モータ2L、2Rのモータ軸5aのトルクは、減速装置3L、3Rの入力歯車軸12L、12Rの入力歯車12aと中間歯車軸13L、13Rの大径の入力側外歯車13aとの歯数比で増大されて歯車装置30の内歯車RL、RRに伝達される。
The torque of the
そして、歯車装置30を介して中間歯車軸13L、13Rの出力側小径歯車13bが出力歯車軸14L、14Rの大径の出力歯車14aに噛み合って出力側小径歯車13bと出力歯車14aとの歯数比で電動モータ2L、2Rのモータ軸5aのトルクがさらに増幅されて、駆動輪61L、61Rに出力される。
Then, the output side
歯車装置30は、3要素2自由度の同一の遊星歯車機構30L、30Rが同軸上の中間歯車軸13L、13Rに二つ組み合わされて構成され、遊星歯車機構30L、30Rとして、シングルピニオン形式の遊星歯車機構を採用している。
The
遊星歯車機構30L、30Rは、同軸上に設けられた太陽歯車SL、SR及び内歯車RL、RRと、これら太陽歯車SL、SRと内歯車RL、RRとの間に位置する複数の遊星歯車PL、PRと、遊星歯車PL、PRを回動可能に支持し太陽歯車SL、SR及び内歯車RL、RRと同軸上に設けられた遊星キャリヤCL、CRとから構成される。ここで、太陽歯車SL、SRと遊星歯車PL、PRは外周にギヤ歯を有する外歯歯車であり、内歯車RL、RRは内周にギヤ歯を有する内歯歯車である。遊星歯車PL、PRは太陽歯車SL、SRと内歯車RL、RRとに噛み合っている。
The
遊星歯車機構30L、30Rでは、遊星キャリヤCL、CRを固定した場合に太陽歯車SL、SRと内歯車RL、RRとが逆方向に回転するため、図8に示す速度線図に表すと内歯車RL、RR及び太陽歯車SL、SRが遊星キャリヤCL、CRに対して反対側に配置される。
In the
この歯車装置30は、前記のように、太陽歯車SL、遊星キャリヤCL、遊星歯車PL及び内歯車RLを有する第1の遊星歯車機構30Lと、同じく太陽歯車SR、遊星キャリヤCR、遊星歯車PR及び内歯車RRを有する第2の遊星歯車機構30Rとが同軸上に組み合わされて構成されている。
As described above, the
そして、第1の遊星歯車機構30Lの遊星キャリヤCLと第2の遊星歯車機構30Rの太陽歯車SRとが結合されて第1結合部材31を形成し、第1の遊星歯車機構30Lの太陽歯車SLと第2の遊星歯車機構30Rの遊星キャリヤCRとが結合されて第2結合部材32を形成している。
Then, coupled with the planet carrier C L of the first
第1の遊星歯車機構30Lの内歯車RLに電動モータ2Lで発生したトルクTM1は、入力歯車軸12Lの入力歯車12aと入力側外歯車13aとが噛み合って中間歯車軸13Lに伝達され、中間歯車軸13Lに伝達されたトルクが、第1の遊星歯車機構30Lを介して中間歯車軸13Lの出力側小径歯車13bに伝達され、中間歯車軸13Lの出力側小径歯車13bと出力歯車軸14Lの出力歯車14aとが噛み合って出力歯車軸14Lから駆動輪61Lに駆動トルクTLが出力される。
The torque TM1 generated by the
第2の遊星歯車機構30Rの内歯車RRに電動モータ2Rで発生したトルクTM2は、入力歯車軸12Rの入力歯車12aと入力側外歯車13aとが噛み合って中間歯車軸13Rに伝達され、中間歯車軸13Rに伝達されたトルクが、第2の遊星歯車機構30Rを介して中間歯車軸13Rの出力側小径歯車13bに伝達され、中間歯車軸13Rの出力側小径歯車13bと出力歯車軸14Rの出力歯車14aとが噛み合って出力歯車軸14Rから駆動輪61Rに駆動トルクTLが出力される。
Torque TM2 generated by the
電動モータ2L、2Rからの出力は、二つの遊星歯車機構30L、30Rのそれぞれの内歯車RL、RRに与えられ、第1結合部材31、第2結合部材32からの出力が駆動輪61L、61Rに与えられる。
第2結合部材32は、中空軸で構成されており、その内部に第1結合部材31が挿通され、第1結合部材31と第2結合部材32を構成する軸は二重構造になっている。
The
第1結合部材31は、その一端(図中右端)が太陽歯車SRの回転軸であり、他端(図中左端)が太陽歯車SLを貫通して設けられ、遊星キャリヤCLに接続されている。また、中空軸である第2結合部材32は、一端(図中左端)が太陽歯車SLの回転軸となっており、他端(図中右端)は遊星キャリヤCRと接続されている。この第1結合部材31と第2結合部材32によって、二つの遊星歯車機構30L、30Rが結合されている。
The
次に、前記歯車装置30の組立て手順を、図3〜図6に基づいて説明する。
Next, the assembly procedure of the
前記歯車装置30の組立てるには、まず、図3に示すように、中空軸で構成された第2結合部材32に第1結合部材31を挿入して、第1結合部材31と第2結合部材32の組立体を作成し、この第1結合部材31と第2結合部材32の組立体を、矢印で示すように、予め組立てた右側の遊星歯車機構30Rの組立体に挿入する。
To assemble the
次いで、図4に示すように、右側の遊星歯車機構30Rの組立体に、第1結合部材31と第2結合部材32の組立体を挿入して作成した組立体に、矢印で示すように、中央ハウジング9aと右側の側面ハウジング9bRを装着する。
Next, as shown in FIG. 4, an assembly formed by inserting the assembly of the
この後、図5の矢印で示すように、図4で組立てた組立体に、予め組立てた状態の左側の遊星歯車機構30Lの組立体と、左側の側面ハウジング9bLとを装着すると、図6に示す歯車装置30の組立てが完了する。
Thereafter, as shown by the arrow in FIG. 5, when the assembly of the left
ところで、歯車装置30は、二つの同一のシングルピニオン形式の遊星歯車機構30L、30Rを組み合わせて構成されるため、図12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、上側に左側の遊星歯車機構30Lの速度線図を示し、下側に右側の遊星歯車機構30Rの速度線図を示す。また本来は、図1の実施形態では、各電動モータ2L、2Rから出力されたトルクTM1及びTM2は、各入力歯車軸12L、12Rの入力歯車12aと噛み合う入力側外歯車13aを介して各内歯車RL、RRに入力されるため減速比が掛かる、また、歯車装置30から取り出された駆動トルクTL、TRは、出力歯車14aと噛み合う出力側小径歯車13bを介し左右の駆動輪61L、61R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、図4に示す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、各内歯車RL、RR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。
Incidentally, the
歯車装置30を構成する二つの遊星歯車機構30L、30R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車RLと遊星キャリヤCLとの距離及び内歯車RRと遊星キャリヤCRとの距離は等しく、これをaとする。また、太陽歯車SLと遊星キャリヤCLとの距離及び太陽歯車SRと遊星キャリヤCRとの距離も等しく、これをbとする。遊星キャリヤCL、CRから内歯車RL、RRまでの長さと遊星キャリヤCL、CRから太陽歯車SL、SRまでの長さの比は、内歯車RL、RRの歯数Zrの逆数(1/Zr)と太陽歯車SL、SR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。
Since the two
RR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8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)
The following equation (11) is calculated from the balance of the moment M based on the point of R R. In FIG. 8, the arrow direction M in the figure is the positive direction of the moment.
a * TR + (a + b) * TL- (b + 2a) * TM1 = 0 (11)
RL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)
The following equation (12) is calculated from the balance of moment M with reference to point R L.
-A.TL- (a + b) .TR + (b + 2a) .TM2 = 0 (12)
(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)
The following expression (13) is obtained from the expression (11) + the expression (12).
-B. (TR-TL) + (2a + b). (TM2-TM1) = 0
(TR-TL) = ((2a + b) / b). (TM2-TM1) (13)
(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。 (2a + b) / b in the equation (13) is the torque amplification factor α. When a = 1 / Zr and b = 1 / Zs are substituted, α = (Zr + 2Zs) / Zr, and the following torque difference amplification factor α is obtained.
α=(Zr+2Zs)/Zr α = (Zr + 2Zs) / Zr
この発明では、電動モータ2L、2Rからの入力は、RL、RRとなり、駆動輪61L、61Rへの出力はSR+CL、SL+CRとなる。
In the present invention, the
そして、二つの電動モータ2L、2R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30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30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61Lと右駆動輪61R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。
Then, when different torques TM1 and TM2 are generated by the two
従来技術1及び従来技術2では、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内歯車Rが含まれるため、左右どちらかの内歯車と別部材を繋ぐ結合部材の1つが必ず他方の内歯車Rより大径にならなければならない。
In the
この発明では、トルク差分配機構である歯車装置30を構成する2つの遊星歯車機構30L、30Rの接続は、太陽歯車SLと遊星キャリヤCR、太陽歯車SRと遊星キャリヤCLであるから、内歯車RL、RRよりも大径の接続部材を必要としない。このため、この発明では、従来技術1及び従来技術2のものに比してトルク差分配機構を小さくすることができので、トルク差分配機構を組み込んだ電気自動車用の車両駆動装置1を小さく軽量化することができる。
In the present invention, two
電気自動車用の車両駆動装置1を小さく軽量化することにより、車両駆動装置1の車体搭載レイアウトと共に、周辺補機類の車体搭載レイアウトの自由度が向上する。
By reducing the size and weight of the
また、車両駆動装置1が小型化することにより、車室空間が拡大する等のメリットがある。
Further, there is a merit that the vehicle interior space is expanded by downsizing the
以上、図1及び図2に示す実施形態では、出力歯車軸14L、14Rの出力歯車14aは、減速装置3L、3Rのアウトボード側(車両の外側)に設けているが、図9及び図10に示す実施形態は、減速装置3L、3Rのインボード側(車両の内側)に、出力歯車14aと出力歯車軸14L、14Rの出力歯車14aを設けている。
As described above, in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the
図9及び図10に示す実施形態は、図1及び図2に示す実施形態に対し、出力歯車14aと出力歯車軸14L、14Rの出力歯車14aを、車両駆動装置1のアウトボード側(車両の外側)に設けるか、車両駆動装置1のインボード側(車両の内側)に設けるかの相違があるだけであるから、図9及び図10に示す実施形態は、図1及び図2に示す実施形態と同一の符号を附すことにより、重複する説明を省略する。
The embodiment shown in FIGS. 9 and 10 differs from the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 in that the
図1に示す実施形態では、二つの駆動源として電動モータ2L、2R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。 In the embodiment shown in FIG. 1, the electric motors 2 </ b> L and 2 </ b> R are used as the two drive sources, and the same standard electric motor having the same maximum output is illustrated, but the two drive sources are not limited thereto. .
なお、車両駆動装置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の電動モータ2L及び第2の電動モータ2Rを駆動源とした燃料電池自動車であってもよい。
The vehicle on which the
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。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be further implemented in various forms without departing from the gist of the present invention.
1 :車両駆動装置
2L、2R :電動モータ
3L、3R :減速装置
4L、4R :モータハウジング
4aL、4aR :モータハウジング本体
4bL、4bR :外側壁
4cL、4cR :内側壁
5 :ロータ
5a :モータ軸
6 :ステータ
7 :シール部材
8a、8b :転がり軸受
9 :減速装置ハウジング
9a :中央ハウジング
9bL、9bR :側面ハウジング
10 :ボルト
11 :仕切り壁
12L、12R :入力歯車軸
12a :入力歯車
13L、13R :中間歯車軸
13a :入力側外歯車
13b :出力側小径歯車
14L、14R :出力歯車軸
14a :出力歯車
16a、16b :軸受嵌合穴
17a、17b :転がり軸受
18 :オイルシール
19a、19b :軸受嵌合穴
20a、20b :転がり軸受
30 :歯車装置
30L、30R :遊星歯車機構
31 :第1結合部材
32 :第2結合部材
33 :キャリヤピン
34a、34b :キャリヤフランジ
35、36 :中空軸部
37 :軸受
38 :スラスト板
39a、39b :転がり軸受
40 :カラー
41、42 :スプライン
43 :大径部
44 :カラー
45、46 :軸受
47、48 :スラスト軸受
49 :深溝玉軸受
50 :給油穴
51、52 :給油通路
53a、53b :軸受嵌合穴
54a、54b :転がり軸受
55 :オイルシール
60 :シャーシ
61L、61R :駆動輪
62L、62R :前輪
63 :バッテリ
64 :インバータ
65a、65b :等速ジョイント
65c :中間シャフト
AM :電気自動車
CL、CR :遊星キャリヤ
M :モーメント
PL、PR :遊星歯車
RL、RR :内歯車
SL、SR :太陽歯車
TM1、TM2 :電動モータで発生したトルク
TL、TR :駆動トルク
Zr :内歯車の歯数
Zs :太陽歯車の歯数
a、b :距離
α :トルク差増幅率
ΔTIN :入力トルク差
ΔTOUT :駆動トルク差
1: Vehicle drive device 2L, 2R: Electric motor 3L, 3R: Deceleration device 4L, 4R: Motor housing 4aL, 4aR: Motor housing body 4bL, 4bR: Outer wall 4cL, 4cR: Inner wall 5: Rotor 5a: Motor shaft 6 : Stator 7: Sealing members 8a and 8b: Rolling bearing 9: Reduction gear housing 9a: Central housing 9bL and 9bR: Side housing 10: Bolt 11: Partition walls 12L and 12R: Input gear shaft 12a: Input gear shafts 13L and 13R: Intermediate Gear shaft 13a: Input side external gear 13b: Output side small diameter gears 14L, 14R: Output gear shaft 14a: Output gears 16a, 16b: Bearing fitting holes 17a, 17b: Rolling bearing 18: Oil seals 19a, 19b: Bearing fitting Holes 20a, 20b: Rolling bearing 30: Gear units 30L, 30R: Planetary teeth Vehicle mechanism 31: first coupling member 32: second coupling member 33: carrier pins 34a, 34b: carrier flanges 35, 36: hollow shaft portion 37: bearing 38: thrust plates 39a, 39b: rolling bearing 40: collars 41, 42 : Spline 43: Large diameter portion 44: Collar 45 and 46: Bearing 47 and 48: Thrust bearing 49: Deep groove ball bearing 50: Oil supply hole 51 and 52: Oil supply passage 53a and 53b: Bearing fitting hole 54a and 54b: Rolling bearing 55: oil seal 60: chassis 61L, 61R: drive wheels 62L, 62R: front wheel 63: battery 64: inverter 65a, 65b: the constant velocity joint 65c: intermediate shaft AM: electric vehicle C L, C R: planet carrier M: moment P L, P R: planetary gear R L, R R: internal gear S L, S R: sun gear TM1, TM2: electrostatic Torque TL is generated by the motor, TR: drive torque Zr: number of teeth Zs of the internal gear: the number of teeth a of the sun gear, b: Distance alpha: torque difference gain DerutaTIN: input torque difference DerutaTOUT: drive torque difference
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