JP4593090B2 - 車輪と一体化されたギア比変更機構を有する駆動装置 - Google Patents
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Description
本発明は全てが電気駆動の自動車だけでなく、ハイブリッドタイプの車両、特に、直列ハイブリッドタイプの車両にも関するものである。
上記形式にすることによって得られる利点(車輪に電気モータを組み込むことによって得られる利点)を十分に活かすためには、地面との連結組立体をできる限り小型、軽量化することが必要である。特に、電気モータから車輪までの駆動系は各部品が非懸垂重量であるため、できる限り軽量かつ小型にするのが望ましい。
(a)駆動車輪が取り付けられる回転ハブを支持し且つ駆動車輪の回転軸線を規定する車輪支持体、
(b)駆動車輪の回転軸線と同じ軸線を有し且つ回転ハブと直接に歯車係合した回転歯車、
(c)電気モータのシャフトに連結される入力シャフトを有し且つ上記の回転歯車と常に噛合った少なくとも2つのピニオンを有する配列であって、この配列はギア比変更機構を有し、このギア比変更機構は所定ギア比位置の間にニュートラル位置を有し、上記入力シャフトと1方のピニオンのとの間で直接噛合い、上記入力シャフトと他方のピニオンとの間で上記の直接噛合いとは異なる減速比を有する少なくとも一つの他の機械的伝動路を有する配列。
[図1]および[図2]はタイヤTを装着した車輪Wを示している。この車輪Wは車輪支持体Kに回転自在に取り付けられている。車輪支持体Kの回転軸線はX−Xである。図にはハウジング1が示してある。このハウジング1はカバー2と、電気駆動モータMの固定子部分Sとによって覆われている。ハウジング1は上側延長部10と、下側延長部11とを有し、車輪Wを車両のシャシまたはボデーに懸架する懸架系はこの延長部10、11の端部に取り付けられる。図には自動車の接地装置(ground contact system)の非懸架部材のみが示してある。
ハウジング1の内部には回転する歯車3([図1]と[図3]参照)が見える。この歯車3は車輪Wに直接結合し、上記軸線X−Xの周りを回転する。
(1) 噛合いクラッチ46が中間ピニオン6を介して歯車を駆動して回転ギアを逆転させる位置、すなわち、噛合いクラッチ46が遊びピニオン42と噛み合い、従って、中間ピニオン6および補助ピニオン310を介して第1ピニオン31と噛合う位置(図3A、4Aを参照)(これが上記の他の機械的伝動路である)、
(2)補助ピニオン530と噛合い、従って、第2ピニオン53と噛合う位置(図3C、4Cを参照)、
(3)中間のニュートラル位置(図3B、4B)
ギアを変えると駆動用電気モータの速度がほぼ瞬間的且つ大きく変更される。車両が複数の駆動車輪を備え、その各々に本発明の電気モータ/歯車装置を組込んだ場合には、例えば車両の少なくとも同じ車軸の車輪で同期させて変更することができる。
変速機の方向とは無関係に、そして、変速経路とは無関係に、ギア比を変更するとモータトルクが無効になり(帯域1)、変速装置はニュートラル位置(帯域2)へ移動し、その後、電気モータの回転速度は選択したギア比に対応するレベル(帯域3)に調整されて、上記のギア比で機械的に係合し、電気モータは再度所望トルクへ案内される。
[図6]は本発明の好ましいクロノグラムであるが、本発明がこの具体例に限定されるものではない。
(1)第1ギア比(高減速比)では、車輪で大きいトルクが得られ、従って、高い動的パフォーマンスが得られる。
(2)第2ギア比(低減速比)では、車両の設計最大速度にすることができる。
(3)四輪駆動でなく二輪駆動車輪を有する車両では、始動トルクが増加する(使用材料が減り、従って、重量およびコストが減る)。
(1)センサ:アクセルペダル位置、ブレーキペダル位置または圧力、ハンドル位置、ガス弁位置およびエンジン加熱量(車両が燃焼エンジンを備えている場合);
(2)電子トラクションからの情報:エンジン速度、現在のギア比、これらの情報はCAN(登録商標)Rバスまたはそれと同様なバスを介してを定期的にアップデートされる(例えば10ミリ秒毎)。計算装置はこれらの情報から各車輪の速度を計算することができる。
車輪の所に速度センサを用いないで、ギア比変更中の車輪の速度を知ることが望まれているということを思い出す必要がある。一つのギア比にあるときには、車輪の速度は対応する駆動モータによって与えられる。しかし、ギア比変更機構がニュートラルにあるときには車輪の速度を知る必要がある。この期間中は電気モータの速度情報から車輪の速度を知ることができない。
あるギア比に噛合での車両速度は下記のセンサを組み合わせて用いて求めることができる:
(1)ブラシレス同期電気モータと一体化された位置センサ、
(2)ギア比変更装置(直接噛合い式または減速歯車装置)に取付けられた位置センサ。
(1)第1ギア比に入っていることを管理する。
(2)「駆動モータの速度」および「第1ギア比に入っていること」から車輪速度を計算する。
(3)モータトルクをゼロにする。
(4)ニュートラルへ移動
(5)上記で計算した車輪速度をベースにとして電気モータ速度を再度調節する。
(6)第2ギア比にする。
(7)第2ギア比に入っていることを管理する。
(8)モータトルクを回復させる。
4輪すべてが駆動車輪である車両の場合には、2つの車軸でのギア比変更時間をズラすことができる。すなわち、ギア比変更を第1の車軸で行い、次に第2の車軸でギア比変更を行う。第1の車軸でギア比変更を行う間にギア比変更に関係する車輪速度を駆動モータの速度と他の車軸の現在のギア比とから計算装置で計算する。他の車軸の車輪はいわゆる「センサ車輪」の役目をする。上記のギア比変更に関係する車輪速度は上記のCAN(登録商標)バスを介して第1の車軸(「操作車輪」とよばれる)の電子制御装置へ伝られる。センサ車輪と操作車輪の役割を車軸を変えて繰り返す。
Claims (8)
- 自動車用駆動装置であって、
駆動ホイール(W)を受け入れるように設計され該駆動ホイール用の回転軸を有する回転ハブを支持するホイール支持体(K)と、
前記駆動ホイールの回転軸と同じ回転軸をする回転歯車(3)であって、前記ハブと直接かみ合う回転歯車(3)と、
前記駆動ホイールの内部に配置され前記回転歯車を収容する内部空間を有するハウジングと、
前記回転歯車と常時かみ合った少なくとも2つの歯車(31、53)と、電気モータ(M)のシャフトと連結するように設計された入力シャフトと、ギア比変更機構と、を備えた機構であって、
該ギア比変更機構は、
前記シフト機構が前記入力シャフトを前記歯車の一方と直接連結し、前記一方の歯車が前記入力シャフトの共通軸を中心に回転できるようにする第1駆動位置と、
前記シフト機構が前記入力シャフトを、前記歯車の他方と機械的伝達経路を介して間接的に連結する第2駆動位置であって、前記機械的伝達経路が前記第1駆動位置で達成されるギア比とは異なるギア減速比を達成する第2駆動位置と、
非駆動ニュートラル位置と、の間で切り替え可能である、
ことを特徴とする自動車用駆動装置。 - 上記ギア比変更機構が、前記入力シャフトと前記一方の歯車の共通軸線に沿って摺動可能なかみ合いクラッチ(46)を備えている、
請求項1に記載の自動車用駆動装置。 - 前記第2駆動位置において、前記かみ合いクラッチが、中間歯車(6)を介して前記他方の歯車を回転させる、
請求項2に記載の自動車用駆動装置。 - 前記第1駆動位置において、前記かみ合いクラッチ(46)が中間歯車を介さずに、1:1の比率で、前記一方の歯車を直接回転させる、
請求項2に記載の自動車用駆動装置。 - 前記自動車用駆動装置が摩擦クラッチを有しない、
請求項1に記載の自動車用駆動装置。 - 前記ギア比変更機構が、2つのギア比の間のみをシフト可能である、
請求項1に記載の自動車用駆動装置。 - 前記電気モータ(M)が同期電気モータであり、該同期電気モータが、該モータの制御に使用される、少なくとも1つの一体化されたロータ位置センサを有している、
請求項1に記載の自動車用駆動装置。 - ホイール回転速度を決定するために使用されるセンサは、前記電気モータと一体化された位置センサと前記ギア比変更機構に関連した位置センサだけである、
請求項7に記載の自動車用駆動装置。
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