JP5901484B2 - Driving force transmission device for vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、車両を推進させるための第1及び第2駆動輪に、駆動源からの駆動力を伝達する車両用の駆動力伝達装置に関する。 The present invention relates to a driving force transmission device for a vehicle that transmits driving force from a driving source to first and second driving wheels for propelling the vehicle.
従来、この種の駆動力伝達装置として、例えば特許文献1に開示されたものが知られている。この駆動力伝達装置は、差動装置と相反モータを備えている。差動装置は、ベベルギヤ式のものであり、エンジンの動力は、差動装置のピニオンギヤから左右のサイドギヤに伝達された後、これらのサイドギヤと一体の左右のドライブシャフトを介して、左右の車輪に伝達される。
Conventionally, as this type of driving force transmission device, for example, a device disclosed in
相反モータは、上記のドライブシャフトとは異なる回転軸線上に配置されており、アウタロータ及びインナロータを有する。両ロータは、相対的に回転しながら相反するトルクを発生させる。左ドライブシャフト及びアウタロータの出力軸には、互いに噛み合うヘリカルギヤがそれぞれ設けられており、アウタロータのトルクは、これらのヘリカルギヤを介して左ドライブシャフトに出力される。同様に、右ドライブシャフト及びインナロータの出力軸には、互いに噛み合うヘリカルギヤが設けられており、インナロータのトルクは、これらのヘリカルギヤを介して右ドライブシャフトに出力される。そして、両ロータから相反するトルクが左右のドライブシャフトに伝達されることで、左右の車輪に配分されるトルクが調整される。 The reciprocal motor is disposed on a rotation axis different from that of the drive shaft, and includes an outer rotor and an inner rotor. Both rotors generate contradictory torques while rotating relatively. Helical gears that mesh with each other are provided on the output shafts of the left drive shaft and the outer rotor, respectively, and the torque of the outer rotor is output to the left drive shaft via these helical gears. Similarly, helical gears that mesh with each other are provided on the output shafts of the right drive shaft and the inner rotor, and the torque of the inner rotor is output to the right drive shaft via these helical gears. And the torque distributed from both rotors is transmitted to the left and right drive shafts, so that the torque distributed to the left and right wheels is adjusted.
上述したように、従来の駆動力伝達装置では、差動装置と相反モータは互いに別個の回転軸線上に配置されている。このため、駆動力伝達装置の径方向(回転軸線と直交する方向)のサイズが増大し、大型化を招いてしまう。また、相反モータのトルクは、その出力軸に設けられたヘリカルギヤから、これに噛み合うドライブシャフトのヘリカルギヤを介して、ドライブシャフトに伝達される。このため、これらのヘリカルギヤにおいてトルクの伝達ロスが生じることは避けられず、相反モータから車輪へのトルクの伝達効率が低下してしまう。 As described above, in the conventional driving force transmission device, the differential device and the reciprocal motor are arranged on separate rotation axes. For this reason, the size of the driving force transmission device in the radial direction (direction orthogonal to the rotational axis) increases, leading to an increase in size. The torque of the reciprocal motor is transmitted from the helical gear provided on the output shaft to the drive shaft via the helical gear of the drive shaft meshing with the helical gear. For this reason, torque transmission loss is unavoidable in these helical gears, and the torque transmission efficiency from the reciprocal motor to the wheels is reduced.
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、駆動力伝達装置の回転軸線と直交する方向のコンパクト化を図ることができるとともに、回転電機から駆動輪へのトルクの伝達効率を向上させることができる車両用の駆動力伝達装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can reduce the size in the direction orthogonal to the rotational axis of the driving force transmission device and reduce the torque from the rotating electrical machine to the driving wheels. An object of the present invention is to provide a vehicle driving force transmission device capable of improving transmission efficiency.
上記の目的を達成するために、請求項1に係る発明は、車両Vを推進するための第1及び第2駆動輪(実施形態における(以下、本項において同じ)左右の前輪WFL、WFR)に、駆動源(内燃機関1)からの駆動力を伝達する車両用の駆動力伝達装置3、51であって、互いの間で動力を伝達可能な第1回転要素(右サイドギヤ10R又は左サイドギヤ10L)、第2回転要素(左サイドギヤ10L又は右サイドギヤ10R)及び第3回転要素(デフケース8)を有し、第1回転要素、第3回転要素及び第2回転要素の回転速度が共線図においてこの順で並ぶ共線関係を満たすように構成された差動装置5を備え、第1回転要素は第1駆動輪に連結され、第2回転要素は第2駆動輪に連結され、第3回転要素は駆動源に連結されており、第1ロータ(アウタロータ14)及び第2ロータ(インナロータ15)を有し、第1及び第2ロータが相対的に回転しながら相反するトルクを発生させるように構成された回転電機(モータ6)をさらに備え、第1ロータは、第1回転要素に対して、互いに同一の回転軸線上に配置され、かつ一体に連結されており、第2ロータは、第2回転要素に対して、互いに同一の回転軸線上に配置され、かつ一体に連結されており、第1回転要素は中空部(右サイドギヤ10Rの中空部10Ra又は左サイドギヤ10Lの中空部10La)を有し、回転電機は、第1回転要素に対して、第2回転要素と反対側に配置されており、第2ロータと第2回転要素は、第1回転要素の中空部を貫通して延びる連結軸4La又は53aによって、互いに一体に連結されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
この車両用の駆動力伝達装置によれば、差動装置の第1、第2及び第3回転要素の間で動力の伝達が可能になっており、また、第1回転要素は車両の第1駆動輪に、第3回転要素は駆動源に、第2回転要素は第2駆動輪に、それぞれ連結されている。したがって、駆動源からの駆動力は、差動装置の第3回転要素から第1及び第2回転要素をそれぞれ介して、第1及び第2駆動輪に伝達される。また、これらの第1、第3及び第2回転要素は、その回転速度が共線図においてこの順で並ぶ共線関係を満たすように構成されている。したがって、車両の旋回時などに第1及び第2駆動輪の軌跡の長さの違いによって差回転が発生した場合には、この共線関係を満たすように、旋回半径が小さい駆動輪の回転速度が低下すると同時に、旋回半径が大きい駆動輪の回転速度が上昇することによって、両駆動輪の間に差回転が与えられる。 According to this vehicle driving force transmission device, power can be transmitted between the first, second, and third rotating elements of the differential, and the first rotating element is the first of the vehicle. The drive wheel, the third rotation element are connected to the drive source, and the second rotation element is connected to the second drive wheel. Accordingly, the driving force from the driving source is transmitted from the third rotating element of the differential device to the first and second driving wheels via the first and second rotating elements, respectively. The first, third, and second rotating elements are configured such that their rotational speeds satisfy a collinear relationship arranged in this order in the nomograph. Therefore, when a differential rotation occurs due to a difference in the trajectory lengths of the first and second drive wheels, such as when the vehicle is turning, the rotation speed of the drive wheels having a small turning radius so as to satisfy this collinear relationship. At the same time, the rotational speed of the driving wheel having a large turning radius increases, so that a differential rotation is provided between the two driving wheels.
また、回転電機は、第1及び第2ロータを有し、両ロータが相対的に回転しながら、相反するトルクを発生させるように構成されており、第1ロータは差動装置の第1回転要素に連結され、第2ロータは第2回転要素に連結されている。したがって、回転電機を作動させ、第1及び第2ロータに発生した相反するトルクを、第1及び第2回転要素をそれぞれ介して第1及び第2駆動輪に付与することによって、両駆動輪へのトルクの配分が調整される。 The rotating electrical machine includes first and second rotors, and is configured to generate contradictory torque while the two rotors rotate relatively, and the first rotor is configured to perform the first rotation of the differential device. Connected to the element, the second rotor is connected to the second rotating element. Therefore, by operating the rotating electrical machine and applying opposite torques generated in the first and second rotors to the first and second driving wheels via the first and second rotating elements, respectively, both driving wheels are provided. Torque distribution is adjusted.
さらに、第1ロータは第1回転要素と同一の回転軸線上に配置され、第2ロータは第2回転要素と同一の回転軸線上に配置されていて、これらの4つの要素が同一の回転軸線上に配置されている。したがって、差動装置と電動機が互いに異なる回転軸線上に配置された従来の場合と比較して、駆動力伝達装置の径方向(回転軸線と直交する方向)のコンパクト化を図ることができる。 Furthermore, the first rotor is disposed on the same rotational axis as the first rotational element, the second rotor is disposed on the same rotational axis as the second rotational element, and these four elements are disposed on the same rotational axis. It is arranged on the line. Therefore, the radial direction of the driving force transmission device (direction perpendicular to the rotation axis) can be reduced as compared with the conventional case in which the differential device and the electric motor are arranged on different rotation axes.
また、第1ロータは第1回転要素と一体に連結され、第2ロータは第2回転要素と一体に連結されており、第1ロータと第1回転要素の間、及び第2ロータと第2回転要素の間には、動力を伝達するための歯車などは存在しない。したがって、従来の場合と異なり、中間部材でのトルクの伝達ロスがなくなることによって、回転電機から第1及び第2駆動輪へのトルクの伝達効率を向上させることができる。 In addition, the first rotor is integrally connected to the first rotating element, the second rotor is integrally connected to the second rotating element, the first rotor and the first rotating element, and the second rotor and the second rotor. There are no gears or the like for transmitting power between the rotating elements. Accordingly, unlike the conventional case, the torque transmission loss from the rotating electrical machine to the first and second drive wheels can be improved by eliminating the torque transmission loss in the intermediate member.
また、この構成によれば、回転電機が、第1回転要素に対して、第2回転要素と反対側に配置されるとともに、回転電機の第2ロータと第2回転要素は、第1回転要素の中空部を貫通して延びる連結軸により、互いに一体に連結されている。これにより、請求項1の構成を実現でき、前述した請求項1による作用を得ることができる。
Further , according to this configuration, the rotating electrical machine is disposed on the opposite side of the first rotating element from the second rotating element, and the second rotor and the second rotating element of the rotating electrical machine are the first rotating element. Are connected together by a connecting shaft extending through the hollow portion. Thereby, the structure of
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の車両用の駆動力伝達装置3、51において、第1及び第2ロータは、第1及び第2ロータの回転軸線と直交する方向において、互いに対向するように配置されていることを特徴とする。
The invention according to
この構成によれば、第1及び第2ロータが径方向に互いに対向するように配置されているので、両ロータが回転軸線方向に並設される場合と比較して、駆動力伝達装置の回転軸線方向のコンパクト化を図ることができる。 According to this configuration, since the first and second rotors are arranged so as to face each other in the radial direction, the rotation of the driving force transmission device can be compared with a case where both rotors are arranged in parallel in the rotation axis direction. The axial direction can be made compact.
請求項3に係る発明は、請求項1又は2に記載の車両用の駆動力伝達装置3、51において、差動装置は、第3回転要素と一体に公転するとともに、第1回転要素と第2回転要素の間で動力を伝達するための第4回転要素を有し、第4回転要素は、第3回転要素に一体に設けられたピニオンシャフト9aと、ピニオンシャフト9aに回転自在に支持されたピニオンギヤ9と、を有し、ピニオンシャフト9aは、第1及び第2回転要素の回転軸線上に、回転軸線の方向に貫通する中空部9bを有するとともに、中空部9bから径方向に延びており、連結軸4La又は53aは、ピニオンシャフト9aの中空部9bを貫通して延びていることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the vehicle driving
この構成によれば、第4回転要素がピニオンシャフト及びピニオンギヤを有し、ピニオンシャフトが第3回転要素に一体に設けられているので、ピニオンシャフトを第3回転要素で強固に保持することができる。また、ピニオンシャフトの中空部を連結軸が貫通しているので、連結軸によって第2ロータと第2回転要素を連結することができる。 According to this configuration, the fourth rotating element has the pinion shaft and the pinion gear, and the pinion shaft is provided integrally with the third rotating element, so that the pinion shaft can be firmly held by the third rotating element. . Further, since the connecting shaft passes through the hollow portion of the pinion shaft, the second rotor and the second rotating element can be connected by the connecting shaft.
請求項4に係る発明は、車両Vを推進するための第1及び第2駆動輪(左右の前輪WFL、WFR)に、駆動源(内燃機関1)からの駆動力を伝達する車両用の駆動力伝達装置3、51であって、互いの間で動力を伝達可能な第1回転要素(右サイドギヤ10R又は左サイドギヤ10L)、第2回転要素(左サイドギヤ10L又は右サイドギヤ10R)及び第3回転要素(デフケース8)を有し、第1回転要素、第3回転要素及び第2回転要素の回転速度が共線図においてこの順で並ぶ共線関係を満たすように構成された差動装置5を備え、第1回転要素は第1駆動輪に連結され、第2回転要素は第2駆動輪に連結され、第3回転要素は駆動源に連結されており、第1ロータ(アウタロータ14)及び第2ロータ(インナロータ15)を有し、第1及び第2ロータが相対的に回転しながら相反するトルクを発生させるように構成された回転電機(モータ6)をさらに備え、第1ロータは、第1回転要素に対して、互いに同一の回転軸線上に配置され、かつ一体に連結されており、第2ロータは、第2回転要素に対して、互いに同一の回転軸線上に配置され、かつ一体に連結されており、差動装置5は、差動装置収容部材(変速機ケース41)に収容されており、回転電機は、回転電機収容部材(モータケース42)に収容されており、回転電機収容部材は、差動装置収容部材に取り付けられていることを特徴とする。
The invention according to claim 4 is a vehicle drive that transmits a driving force from a driving source (internal combustion engine 1) to first and second driving wheels (left and right front wheels WFL, WFR) for propelling the vehicle V. The
この構成によれば、回転電機を収容する回転電機収容部材が、差動装置を収容する差動装置収容部材に取り付けられているので、回転電機及び回転電機収容部材を備えていない車両に、両者を後付けで設置することができる。 According to this configuration, since the rotating electrical machine housing member that houses the rotating electrical machine is attached to the differential device housing member that houses the differential device, both the rotating electrical machine and the vehicle that does not include the rotating electrical machine housing member are mounted on the vehicle. Can be installed later.
請求項5に係る発明は、請求項1ないし4のいずれかに記載の車両用の駆動力伝達装置3において、回転電機は、第3回転要素の回転軸線と直交する方向において、駆動源と重なり合うように配置されている(図1)ことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the vehicle driving
この構成によれば、回転電機が、第3回転要素の回転軸線と直交する方向において、駆動源と重なり合うように配置されているので、駆動源と重なり合わないように配置した場合と比較して、第3回転要素の回転軸線の方向における駆動力伝達装置及び駆動源を含む全体の寸法を、小さくことができる。 According to this configuration, since the rotating electrical machine is disposed so as to overlap the drive source in the direction orthogonal to the rotation axis of the third rotating element, as compared with the case where it is disposed so as not to overlap the drive source. The overall dimensions including the driving force transmission device and the driving source in the direction of the rotation axis of the third rotating element can be reduced.
請求項6に係る発明は、請求項1ないし4のいずれかに記載の車両用の駆動力伝達装置51において、回転電機は、第3回転要素に対し、第3回転要素の回転軸線の方向において、駆動源と反対側に配置されている(図12)ことを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the vehicle driving
この構成によれば、回転電機が、第3回転要素に対し、第3回転要素の回転軸線の方向において、駆動源と反対側に配置されているので、駆動源と同じ側に配置した場合と比較して、回転電機及び駆動源を含む全体の重量バランスを整えることができる。 According to this configuration, the rotating electrical machine is disposed on the opposite side of the driving source in the direction of the rotation axis of the third rotating element with respect to the third rotating element. In comparison, the overall weight balance including the rotating electrical machine and the drive source can be adjusted.
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図1に示すように、本発明を適用した車両Vは、左右の前輪WFL、WFR及び後輪WRL、WRRを有するFF式の四輪車両である。なお、図1では、便宜上、一部の要素の符号の図示を省略している。車両Vの前部には、内燃機関(以下「エンジン」という)1が設けられており、エンジン1のクランク軸1aは、トルクコンバータT/C及びクラッチの少なくとも一方を介して変速機2に連結されている。エンジン1の駆動力は、変速機2で変速された後、変速機2に連結された入力軸12を介して駆動力伝達装置3に入力される。入力された駆動力は、駆動力伝達装置3によって左右の出力軸(ドライブシャフト)4L、4Rに配分され、駆動輪としての左右の前輪WFL、WFRに伝達される。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, a vehicle V to which the present invention is applied is an FF type four-wheel vehicle having left and right front wheels WFL, WFR and rear wheels WRL, WRR. In FIG. 1, for the sake of convenience, reference numerals of some elements are omitted. An internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) 1 is provided at the front of the vehicle V, and a crankshaft 1a of the
図2に示すように、本発明の第1実施形態による駆動力伝達装置3は、車両Vの旋回時などに両前輪WFL、WFRに差回転を発生させるための差動装置5と、両前輪WFL、WFRへのトルクの配分を調整するためのモータ6を備えている。差動装置5は、上述したトルクコンバータT/C及びクラッチの少なくとも一方並びに変速機2とともに、変速機ケース41に収容されている。変速機ケース41は、エンジン1の本体1bに取り付けられており、その内部には、差動装置5などに供給される潤滑油が充填されている。
As shown in FIG. 2, the driving
差動装置5は、ベベルギヤ式のものであり、ドリブンギヤ7を一体に有するデフケース8と、デフケース8に収容された2つのピニオンギヤ9及び左右一対のサイドギヤ10L、10Rを備えている。
The
デフケース8は、変速機ケース41に、一対の軸受B1、B1を介して回転自在に支持されている。デフケース8のドリブンギヤ7には、入力軸12に一体に設けられたドライブギヤ13が噛み合っている。
The
2つのピニオンギヤ9は、ベベルギヤで構成されており、2つのピニオンシャフト9aにそれぞれ回転自在に支持されている。図2及び図10に示すように、これらのピニオンシャフト9aは、サイドギヤ10L、10Rの回転軸線上に、左右方向に貫通する円形の中空部9bを有し、この中空部9bから径方向に延びるとともに、デフケース8と一体に設けられている。なお、ピニオンギヤ9及びピニオンシャフト9aの数は任意であり、図11は、ピニオンギヤ9及びピニオンシャフト9aをそれぞれ3つとした場合のピニオンシャフト9aを示している。
The two pinion gears 9 are constituted by bevel gears and are rotatably supported by the two
左右のサイドギヤ10L、10Rもまたベベルギヤで構成されており、各ピニオンギヤ9に噛み合っている。サイドギヤ10L、10Rには、左右の出力軸4L、4Rの一端部が直結され、これらの出力軸4L、4Rの他端部は、それぞれ左右の前輪WFL、WFRに連結されている。また、サイドギヤ10L、10Rにはそれぞれ、同心状の孔から成る中空部10La、10Raが形成されている。
The left and right side gears 10 </ b> L and 10 </ b> R are also constituted by bevel gears and mesh with the pinion gears 9. One end portions of the left and
以上の構成により、エンジン1の駆動力は、変速機2で変速された後、入力軸12からドライブギヤ13及びドリブンギヤ7を介して、減速された状態でデフケース8に伝達される。これにより、デフケース8が回転し、それと一緒にピニオンシャフト9a及び各ピニオンギヤ9が回転(公転)することによって、これに噛み合う左右のサイドギヤ10L、10Rが互いに同じ方向に回転する。周知のように、この場合の左サイドギヤ10Lの回転速度NL、デフケース8の回転速度ND及び右サイドギヤ10Rの回転速度NRは、共線図において単一の直線上にこの順で並ぶ共線関係にある(図3参照)。
With the above configuration, the driving force of the
以上の構成によれば、左右のサイドギヤ10L、10Rは、デフケース8と一体に、互いに同じ速度で回転する(図3の実線)。また、例えば車両Vの右旋回状態では、旋回の外周輪である左前輪WFLの回転軌跡が、内周輪である右前輪WFRの回転軌跡よりも大きいために、ピニオンギヤ9がデフケース8に対して回転(自転)し、左サイドギヤ10Lを余分に回転させることによって、両前輪WFL、WFRへの配分トルクが等しく、かつ左前輪WFLの回転速度がより大きな状態で、差回転が発生する(同図の破線)。車両Vが左旋回状態の場合には、サイドギヤ10L、10Rの回転速度は、上記と逆の関係になる(同図の1点鎖線)。
According to the above configuration, the left and right side gears 10L and 10R rotate integrally with the
また、前述した右出力軸4Rは、右サイドギヤ10Rに直結され、そこから右方に延びており、左側から順に、第1中空部4Ra、モータ収容部4Rb、第2中空部4Rc及び中実部4Rdで構成されている。第1中空部4Raは、右サイドギヤ10Rに直結され、右サイドギヤ10Rの中空部10Raに連なるとともに、デフケース8及び変速機ケース41を貫通している。また、第2中空部4Rcには、中空の回転軸4Reが一体に設けられている。回転軸4Reは、中実部4Rdを部分的に覆うとともに、後述するモータケース42に設けられた軸受B2に挿入されており、それにより、第2中空部4Rcを含む右出力軸4Rは、モータケース42に回転自在に支持されている。
Further, the
上記の中実部4Rdは、モータケース42を貫通し、外部に延びており、その先端部に右前輪WFRが取り付けられている。また、モータ収容部4Rbは、両側の第1及び第2中空部4Ra、4Rcよりも拡径されており、その内部にモータ6の後述するアウタロータ14及びインナロータ15が収容されている。なお、変速機ケース41に収容された潤滑油は、右サイドギヤ10Rの付近から右出力軸4Rの第1中空部4Raの内部を通って、モータ6側に供給される。
The solid portion 4Rd passes through the
一方、左出力軸4Lは、中実状のものであり、左サイドギヤ10Lに直結され、そこから左方にデフケース8及び変速機ケース41を貫通して外部に延びていて、その先端部に左前輪WFLが取り付けられている。また、左サイドギヤ10Lには、左出力軸4Lと同軸状の連結軸4Laが一体に設けられている。この連結軸4Laは、左サイドギヤ10Lから右方に延びており、左サイドギヤ10Lの中空部10La、ピニオンシャフト9aの中空部9b、右サイドギヤ10Rの中空部10Ra、及び右出力軸4Rの第1中空部4Raを貫通して、モータ収容部4Rb内に延び、インナロータ15に直結されている。
On the other hand, the
モータ6は、上述した回転自在のアウタロータ14及びインナロータ15を有する、いわゆる相反モータで構成されるとともに、力行及び発電が可能なモータジェネレータとして構成されている。ここで、相反モータとは、一般的な、ステータとロータを備えるモータのステータに相当する部分を回転自在のロータとしたもので、互いのロータの間に周方向の斥力が発生した時に、同じ大きさの逆方向のトルクが両方のロータに発生するように構成したものである。
The
モータ6は、例えば3相同期モータで構成されている。アウタロータ14は、リング状に形成され、3相の界磁巻線(図示せず)が巻かれるとともに、右出力軸4Rのモータ収容部4Rbの内周面に固定されており、右出力軸4Rによって直結された右サイドギヤ10Rと一体に回転する。インナロータ15は、例えばリング状の永久磁石で構成され、アウタロータ14の径方向の内側に対向するように配置されており、連結軸4Laによって直結された左サイドギヤ10Lと一体に回転する。
The
また、モータ6を力行する場合のアウタロータ14の界磁巻線への電力の供給、及びモータ6で発電する場合のアウタロータ14の界磁巻線からの電力の供給は、集電装置16によって行われる。この集電装置16は、スリップリング17と、スリップリング17に電力を供給するためのブラシ18を備えている。
The
スリップリング17は、導電材料から成る、3相用の3つのスリップリング17(図2には一括して図示)で構成されている。これらの3つのスリップリング17は、右出力軸4Rの第2中空部4Rcに嵌合し、互いに絶縁された状態で、右出力軸4Rの軸線方向に並設されている。各スリップリング17は、それぞれのリード線17a(1つのみ図示)を介して、アウタロータ14の界磁巻線に接続されている。
The
ブラシ18は、スリップリング17に対応する3つのブラシ18で構成され、ホルダ21に取り付けられており、スリップリング17に外側から接触している。なお、ブラシ18の数は3の倍数でもよい。また、ブラシ18は、図4に示す制御装置22を介して、バッテリ23に接続されている。
The
制御装置22は、モータ6とバッテリ23との間の電力の授受を制御するPDUと、モータ6の他の制御を行うモータECU(いずれも図示せず)などを一体化したものである。
The
以上の構成により、制御装置22によってモータ6を力行制御すると、バッテリ23から各ブラシ18に電力が供給され、さらに、各ブラシ18からスリップリング17及びリード線17aを介して、アウタロータ14の界磁巻線に供給される。これにより、そのときの電流の向きに応じた方向のトルクがインナロータ15に付与され、そのトルクの方向にインナロータ15がアウタロータ14に対して相対的に回転するとともに、その反作用として、このトルクと同じ大きさの逆方向のトルクがアウタロータ14に付与される。
With the above configuration, when the power control of the
また、両ロータ14、15の間に差回転が生じている状態で、制御装置22によってモータ6を発電制御すると、両ロータ14、15間の差回転分に相当する機械エネルギが電気エネルギに変換されることによって、モータ6で発電が行われる。これにより、両ロータ14、15間の差回転が減少する方向にトルクが作用するとともに、モータ6で発生した電力は、スリップリング17及びブラシ18などを介して、バッテリ23に回収される。この発電制御中においても、アウタロータ14及びインナロータ15に作用するトルクは、互いに同じ大きさで、逆方向になる。
In addition, when the
また、モータ6は、モータ収容部4Rb及び集電装置16とともに、モータケース42に収容されている。モータケース42は、変速機ケース41の右側面の差動装置5と対応する部分に取り付けられている。
The
また、左右の出力軸4L、4Rには、それらの回転速度NL、NRを検出する回転速度センサ31、32が設けられており、その検出信号は、制御装置22に出力される(図4参照)。前述したように、左出力軸4Lは、差動装置5の左サイドギヤ10L、左前輪WFL及びインナロータ15と一体に構成されているので、回転速度センサ31で検出される回転速度NLは、これらの構成要素の回転速度を共通に表す。同様に、回転速度センサ32で検出される回転速度NRは、右出力軸4R、右サイドギヤ10R、右前輪WFR及びアウタロータ14の回転速度を共通に表す。
The left and
さらに、制御装置22には、操舵角度センサ33から、車両Vの操舵角度ASを表す検出信号が入力される。制御装置22は、入力されたこれらの検出信号などに基づき、車両Vの走行状態を判定するとともに、判定された車両Vの走行状態に応じて、モータ6を制御する。
Further, a detection signal indicating the steering angle AS of the vehicle V is input from the
次に、これまでに説明した差動装置5及びモータ6を含む駆動力伝達装置3の動作を、図5〜図9を参照しながら、詳細に説明する。なお、図5〜図9では、便宜上、変速機2や差動装置5、モータ6などの各種の要素の図示を省略している。
Next, the operation of the driving
まず、図5に示すように、車両Vがエンジン1の駆動力により直進走行しているときには、左右の前輪WFL、WFRへの配分トルクTL、TRが互いに等しく、かつ両前輪WFL、WFRの回転速度NL、NRも互いに等しい。
First, as shown in FIG. 5, when the vehicle V is traveling straight by the driving force of the
また、図6に示すように、車両Vが上記の直進状態から右旋回状態に移行すると、差動装置5の作用により、前輪WFL、WFRへの配分トルクTL、TRが等しい状態で、差回転が発生し、外輪側である左前輪WFLの回転速度NLが、内輪側である右前輪WFRの回転速度NRより大きくなる。これに伴い、インナロータ15の回転速度NLは、アウタロータ14の回転速度NRを上回るようになる。
Also, as shown in FIG. 6, when the vehicle V shifts from the straight traveling state to the right turning state, the
この状態で、さらに右旋回させるには、制御装置22により、インナロータ15とアウタロータ14との差回転(=NL−NR)が増加する方向に、モータ6を力行制御する。
In this state, in order to further turn right, the
これにより、インナロータ15から左出力軸4Lを介して左前輪WFLに、駆動トルク(+TM)が付与されると同時に、アウタロータ14から右出力軸4Rを介して右前輪WFRに、駆動トルクTMと同じ大きさの制動トルク(−TM)が付与される。その結果、左前輪WFLの駆動トルクが増加し、右前輪WFRの駆動トルクが減少することによって、右旋回ヨーモーメントが増加するので、車両Vの右旋回性能を向上させることができる。
As a result, drive torque (+ TM) is applied from the
また、図7に示すように、車両Vの右旋回が減速状態で行われる場合には、エンジンブレーキと差動装置5の作用により、前輪WFL、WFRに互いに等しい制動トルク(−TL、−TR)が配分された状態で、左前輪WFLの回転速度NLの方がより大きな差回転が発生する。この場合にも、図6に示した加速・右旋回状態の場合と同様、モータ6を、インナロータ15とアウタロータ14との差回転が増加する方向に力行制御する。その結果、図6の場合と同様、左右の前輪WFL、WFRに駆動トルク(+TM)及び制動トルク(−TM)がそれぞれ付与され、右旋回ヨーモーメントが増加することによって、車両Vの右旋回性能を向上させることができる。
As shown in FIG. 7, when the vehicle V turns right in a decelerating state, the braking torque (−TL, −F) equal to the front wheels WFL, WFR is caused by the action of the engine brake and the differential 5. In a state in which (TR) is allocated, a larger differential rotation occurs at the rotational speed NL of the left front wheel WFL. Also in this case, as in the acceleration / right turn state shown in FIG. 6, the
なお、図示しないが、車両Vの左旋回状態では、アウタロータ14の回転速度NRがインナロータ15の回転速度NLを上回るとともに、それに応じて、アウタロータ14とインナロータ15との差回転(=NR−NL)が増加する方向にモータ6を力行制御することによって、上述した右旋回状態の場合と同様の効果を得ることができる。
Although not shown, when the vehicle V is turning counterclockwise, the rotational speed NR of the
図8は、車両Vの高速の直進走行時などにおいて左前輪WFLが若干スリップする(弱スリップ)ことによって、その回転速度NLが右前輪WFRの回転速度NRよりも大きくなった状態を示す。この状態では、例えば、検出された操舵角度ASが比較的小さく、かつ左右の前輪WFL、WFRの回転速度NL、NRの差が大きくなるのに応じて、制御装置22により、インナロータ15とアウタロータ14との差回転が減少するように、モータ6を発電制御する。
FIG. 8 shows a state in which the rotation speed NL is higher than the rotation speed NR of the right front wheel WFR due to a slight slip (weak slip) of the left front wheel WFL when the vehicle V is traveling straight ahead at a high speed. In this state, for example, when the detected steering angle AS is relatively small and the difference between the rotational speeds NL and NR of the left and right front wheels WFL and WFR increases, the
これにより、左前輪WFLに制動トルク(−TM)が付与されると同時に、右前輪WFRに駆動トルク(+TM)が付与される結果、両前輪WFL、WFRの差回転が減少し、両者の差動が制限されることによって、車輪のスリップによるエンジン1の吹き上がりを防止することができる。
As a result, the braking torque (-TM) is applied to the left front wheel WFL, and at the same time, the driving torque (+ TM) is applied to the right front wheel WFR. As a result, the differential rotation between the front wheels WFL and WFR is reduced. By restricting the movement, it is possible to prevent the
図9は、車両Vの急発進時や低μ路において左前輪WFLが大きくスリップする(強スリップ)ことで、その回転が急激に増大する(吹き上がる)おそれがある状態を示す。この状態では、例えば、検出された右前輪WFRの回転速度NRが0に近く、かつ左前輪WFLの回転速度NLが大きくなるのに応じて、制御装置22により、図8の場合と同様、インナロータ15とアウタロータ14との差回転が減少するように、モータ6を発電制御する。その結果、図8の場合と同様、両前輪WFL、WFRの差回転が減少し、差動が制限されることによって、車両Vの発進性能や低μ路での走行性能を向上させることができる。
FIG. 9 shows a state in which the left front wheel WFL slips greatly (strong slip) when the vehicle V starts suddenly or on a low μ road, so that its rotation may increase rapidly (blow up). In this state, for example, as the detected rotational speed NR of the right front wheel WFR is close to 0 and the rotational speed NL of the left front wheel WFL increases, the inner rotor is controlled by the
なお、図示しないが、車両Vの右前輪WFRがスリップしている場合には、アウタロータ14とインナロータ15との差回転が減少するようにモータ6を発電制御することによって、上述した左前輪WFLのスリップの場合と同様の効果を得ることができる。
Although not shown, when the right front wheel WFR of the vehicle V is slipping, the
以上のように、第1実施形態によれば、差動装置5の左右のサイドギヤ10L、10Rと、モータ6のアウタロータ14及びインナロータ15が、同一の回転軸線上に配置されているので、差動装置と電動機が互いに異なる回転軸線上に配置された従来の場合と比較して、駆動力伝達装置3の径方向のコンパクト化を図ることができる。
As described above, according to the first embodiment, the left and right side gears 10L and 10R of the
また、アウタロータ14は、右出力軸4Rにより右サイドギヤ10Rと一体に連結され、インナロータ15は、ピニオンシャフト9aの中空部9b、右サイドギヤ10Rの中空部10Raや右出力軸4Rの第1中空部4Raなどを貫通して延びる連結軸4Laにより、左サイドギヤ10Lと一体に連結されている。この構成により、従来の場合と異なり、歯車を介したトルクの伝達ロスがなくなるので、モータ6から前輪WFL、WFRへのトルクの伝達効率を向上させることができる。
The
さらに、モータ6のアウタロータ14及びインナロータ15が径方向に互いに対向するように配置されるので、両ロータが回転軸線方向に並設される場合と比較して、駆動力伝達装置3の回転軸線方向のコンパクト化を図ることができる。
Furthermore, since the
また、モータ6を収容するモータケース42が、差動装置5などを収容する変速機ケース41に取り付けられているので、モータ6及びモータケース42を備えていない車両Vに、両者6、42を後付けで設置することができる。さらに、図1に示すように、モータ6が、デフケース8の回転軸線と直交する方向において、エンジン1と完全に重なり合うように配置されているので、エンジン1と重なり合わないように配置した場合と比較して、デフケース8の回転軸線の方向における駆動力伝達装置3及びエンジン1を含む全体の寸法を、小さくことができる。なお、モータ6をエンジン1と部分的に重なり合うように配置してもよいことは、もちろんである。
Further, since the
また、差動装置5のピニオンギヤ9及び右サイドギヤ10Rがベベルギヤで構成されており、これらの歯面が回転軸線側に向かって斜めに延びていることで、右出力軸4Rの第1中空部4Raが絞られている。これにより、この第1中空部4Raを介した、差動装置5側からモータ6側への潤滑油の過度の流入を防止でき、したがって、アウタロータ14及びインナロータ15の回転抵抗を軽減することができる。
Further, the pinion gear 9 and the
次に、図12及び図13を参照しながら、本発明の第2実施形態による駆動力伝達装置51について説明する。この駆動力伝達装置51は、第1実施形態と比較して、次の点(a)〜(c)が異なっている。図12及び図13において、第1実施形態と同じ構成要素については、同じ符号を付しており、図12では、便宜上、一部の要素の符号の図示を省略している。以下、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。
(a)モータケース42及びモータ6が、差動装置5に対して右側ではなく、左側に配置されている点。
(b)左右の出力軸52、53の構成。
(c)アウタロータ14及びインナロータ15が、第1実施形態の場合とは逆に、左右の出力軸52及び53にそれぞれ連結されている点。
Next, a driving
(A) The
(B) Configuration of the left and
(C) The
左出力軸52は、第1実施形態の右出力軸4Rと同様、その一部が中空状に形成されている。具体的には、左出力軸52は、左サイドギヤ10Lに直結され、そこから左方に延びており、右側から順に、第1中空部52a、モータ収容部52b、第2中空部52c及び中実部52dで構成されている。第1中空部52aは、左サイドギヤ10Lに直結され、左サイドギヤ10Lの中空部10Laに連なるとともに、デフケース8及び変速機ケース41を貫通している。第2中空部52cと一体の中空の回転軸52eは、中実部52dを部分的に覆うとともに、軸受B2に挿入されており、それにより、第2中空部52cを含む左出力軸52は、モータケース42に回転自在に支持されている。
A part of the
上記の中実部52dは、モータケース42を貫通し、外部に延びており、その先端部に左前輪WFLが取り付けられている。さらに、モータ収容部52bの内部には、アウタロータ14及びインナロータ15が収容されている。なお、変速機ケース41に収容された潤滑油は、左サイドギヤ10Lの付近から左出力軸52の第1中空部52aの内部を通って、モータ6側に供給される。
The
一方、右出力軸53は、第1実施形態の左出力軸4Lと同様、中実状に形成されている。具体的には、右出力軸53は、右サイドギヤ10Rに直結され、そこから右方にデフケース8及び変速機ケース41を貫通して外部に延びていて、その先端部に右前輪WFRが取り付けられている。また、右サイドギヤ10Rには、右出力軸53と同軸状の連結軸53aが一体に設けられている。この連結軸53aは、右サイドギヤ10Rから左方に延びており、右サイドギヤ10Rの中空部10Ra、ピニオンシャフト9aの中空部9b、左サイドギヤ10Lの中空部10La、及び左出力軸52の第1中空部52aを貫通して、モータ収容部52b内に延び、インナロータ15に直結されている。
On the other hand, the
左出力軸52のモータ収容部52bの内周面には、アウタロータ14が固定されており、アウターロータ14は、左出力軸52によって直結された左サイドギヤ10Lと一体に回転する。インナロータ15は、連結軸53aによって直結された右サイドギヤ10Rと一体に回転する。また、モータケース42は、変速機ケース41の左側面の差動装置5と対応する部分に取り付けられている。
The
以上の構成の駆動力伝達装置51では、第1実施形態において図5〜図9を用いて説明した動作が同様に行われる。以上により、第2実施形態によれば、第1実施形態による効果、すなわち、駆動力伝達装置51の径方向のコンパクト化などの効果を、同様に得ることができる。
In the driving
それに加え、図12に示すように、モータ6が、デフケース8に対し、その回転軸線の方向において、エンジン1と反対側に配置されているので、エンジン1と同じ側に配置した場合と比較して、モータ6及びエンジン1を含む全体の重量バランスを整えることができる。
In addition, as shown in FIG. 12, the
なお、本発明は、説明した第1及び第2実施形態(以下、総称して「実施形態」という)に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、差動装置として、第1、第2及び第3回転要素を左右のサイドギヤ10L、10R及びデフケース8で構成したベベルギヤ式のものを用いている。本発明はこれに限らず、第1、第3及び第2回転要素の回転速度が共線図においてこの順で並ぶような共線関係を有する限り、他のタイプの差動装置、例えば遊星歯車装置を採用することが可能である。また、実施形態は、本発明を前輪駆動式の車両Vに適用した例であるが、本発明はこれに限らず、後輪駆動式の車両に適用してもよい。この場合、エンジンの配置位置は、車両の前部(FR式)、車両の中央部(MR式)、又は車両の後部(RR式)のいずれでもよい。
The present invention is not limited to the first and second embodiments described below (hereinafter collectively referred to as “embodiments”), and can be implemented in various modes. For example, in the embodiment, as the differential device, a bevel gear type in which the first, second, and third rotating elements are configured by the left and right side gears 10L, 10R and the
また、実施形態のモータ6は、駆動力伝達装置3の径方向にアウタロータ14及びインナロータ15を配置したラジアルタイプのものであるが、これに限らず、2つのロータを回転軸線方向に配置したアキシャルタイプのものを採用してもよい。さらに、実施形態では、モータ6は3相同期モータであるが、2相同期モータでもよく、その場合、ブラシの数は2の倍数でもよい。また、実施形態では、車両Vの駆動源は内燃機関であるが、電動機でもよいことはもちろんである。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
In addition, the
1 内燃機関(駆動源)
3 駆動力伝達装置
6 モータ(回転電機)
8 デフケース(第3回転要素)
9 ピニオンギヤ(第4回転要素)
9a ピニオンシャフト(第4回転要素)
9b ピニオンシャフトの中空部
10L 左サイドギヤ(第2回転要素)
10R 右サイドギヤ(第1回転要素)
10Ra 右サイドギヤの中空部(第1回転要素の中空部)
14 アウタロータ(第1ロータ)
15 インナロータ(第2ロータ)
41 変速機ケース(差動装置収容部材)
42 モータケース(回転電機収容部材)
V 車両
WFL 左前輪(第2駆動輪)
WFR 右前輪(第1駆動輪)
NL 左サイドギヤの回転速度(第2回転要素の回転速度)
NR 右サイドギヤの回転速度(第1回転要素の回転速度)
ND デフケースの回転速度(第3回転要素の回転速度)
51 駆動力伝達装置
1 Internal combustion engine (drive source)
3 Driving
8 Differential case (3rd rotating element)
9 Pinion gear (4th rotating element)
9a Pinion shaft (fourth rotating element)
9b Hollow part of
10R Right side gear (first rotating element)
10Ra Hollow part of the right side gear (hollow part of the first rotating element)
14 Outer rotor (first rotor)
15 Inner rotor (second rotor)
41 Transmission case (differential device housing member)
42 Motor case (rotary electric machine housing member)
V Vehicle WFL Front left wheel (second drive wheel)
WFR Right front wheel (first drive wheel)
NL Rotation speed of left side gear (Rotation speed of second rotation element)
NR Rotation speed of the right side gear (Rotation speed of the first rotation element)
ND differential case rotation speed (rotation speed of the third rotation element)
51 Driving force transmission device
Claims (6)
互いの間で動力を伝達可能な第1回転要素、第2回転要素及び第3回転要素を有し、前記第1回転要素、前記第3回転要素及び前記第2回転要素の回転速度が共線図においてこの順で並ぶ共線関係を満たすように構成された差動装置を備え、
前記第1回転要素は前記第1駆動輪に連結され、前記第2回転要素は前記第2駆動輪に連結され、前記第3回転要素は前記駆動源に連結されており、
第1ロータ及び第2ロータを有し、当該第1及び第2ロータが相対的に回転しながら相反するトルクを発生させるように構成された回転電機をさらに備え、
前記第1ロータは、前記第1回転要素に対して、互いに同一の回転軸線上に配置され、かつ一体に連結されており、前記第2ロータは、前記第2回転要素に対して、互いに同一の回転軸線上に配置され、かつ一体に連結されており、
前記第1回転要素は中空部を有し、
前記回転電機は、前記第1回転要素に対して、前記第2回転要素と反対側に配置されており、
前記第2ロータと前記第2回転要素は、前記第1回転要素の前記中空部を貫通して延びる連結軸によって、互いに一体に連結されていることを特徴とする車両用の駆動力伝達装置。 A driving force transmission device for a vehicle that transmits a driving force from a driving source to first and second driving wheels for propelling the vehicle,
A first rotating element, a second rotating element, and a third rotating element that can transmit power between each other, and the rotational speeds of the first rotating element, the third rotating element, and the second rotating element are collinear. In the figure, provided with a differential device configured to satisfy the collinear relationship arranged in this order,
The first rotation element is connected to the first drive wheel, the second rotation element is connected to the second drive wheel, and the third rotation element is connected to the drive source;
A rotating electric machine having a first rotor and a second rotor, the rotating electric machine configured to generate contradictory torque while the first and second rotors rotate relatively;
The first rotor is disposed on the same rotational axis with respect to the first rotating element and is integrally connected thereto, and the second rotor is mutually identical with respect to the second rotating element. Arranged on the axis of rotation of the
The first rotating element has a hollow portion;
The rotating electrical machine is disposed on the side opposite to the second rotating element with respect to the first rotating element,
The driving force transmission device for a vehicle, wherein the second rotor and the second rotating element are integrally connected to each other by a connecting shaft extending through the hollow portion of the first rotating element .
当該第4回転要素は、前記第3回転要素に一体に設けられたピニオンシャフトと、当該ピニオンシャフトに回転自在に支持されたピニオンギヤと、を有し、
前記ピニオンシャフトは、前記第1及び第2回転要素の回転軸線上に、当該回転軸線の方向に貫通する中空部を有するとともに、当該中空部から径方向に延びており、
前記連結軸は、前記ピニオンシャフトの前記中空部を貫通して延びていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の車両用の駆動力伝達装置。 The differential device has a fourth rotating element for revolving integrally with the third rotating element and transmitting power between the first rotating element and the second rotating element,
The fourth rotating element has a pinion shaft provided integrally with the third rotating element, and a pinion gear rotatably supported by the pinion shaft,
The pinion shaft has a hollow portion penetrating in the direction of the rotation axis on the rotation axis of the first and second rotating elements, and extends in a radial direction from the hollow portion,
The driving force transmission device for a vehicle according to claim 1 or 2 , wherein the connecting shaft extends through the hollow portion of the pinion shaft .
互いの間で動力を伝達可能な第1回転要素、第2回転要素及び第3回転要素を有し、前記第1回転要素、前記第3回転要素及び前記第2回転要素の回転速度が共線図においてこの順で並ぶ共線関係を満たすように構成された差動装置を備え、
前記第1回転要素は前記第1駆動輪に連結され、前記第2回転要素は前記第2駆動輪に連結され、前記第3回転要素は前記駆動源に連結されており、
第1ロータ及び第2ロータを有し、当該第1及び第2ロータが相対的に回転しながら相反するトルクを発生させるように構成された回転電機をさらに備え、
前記第1ロータは、前記第1回転要素に対して、互いに同一の回転軸線上に配置され、かつ一体に連結されており、前記第2ロータは、前記第2回転要素に対して、互いに同一の回転軸線上に配置され、かつ一体に連結されており、
前記差動装置は、差動装置収容部材に収容されており、
前記回転電機は、回転電機収容部材に収容されており、
当該回転電機収容部材は、前記差動装置収容部材に取り付けられていることを特徴とする車両用の駆動力伝達装置。 A driving force transmission device for a vehicle that transmits a driving force from a driving source to first and second driving wheels for propelling the vehicle,
A first rotating element, a second rotating element, and a third rotating element that can transmit power between each other, and the rotational speeds of the first rotating element, the third rotating element, and the second rotating element are collinear. In the figure, provided with a differential device configured to satisfy the collinear relationship arranged in this order,
The first rotation element is connected to the first drive wheel, the second rotation element is connected to the second drive wheel, and the third rotation element is connected to the drive source;
A rotating electric machine having a first rotor and a second rotor, the rotating electric machine configured to generate contradictory torque while the first and second rotors rotate relatively;
The first rotor is disposed on the same rotational axis with respect to the first rotating element and is integrally connected thereto, and the second rotor is mutually identical with respect to the second rotating element. Arranged on the axis of rotation of the
The differential is housed in a differential housing member,
The rotating electrical machine is housed in a rotating electrical machine housing member,
The rotary electrical machine containing member, the driving force transmitting device of the car dual, characterized in that attached to the differential housing member.
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