JPWO2019016907A1 - Torque vectoring drive - Google Patents

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Abstract

駆動装置は、軸周りに回転可能な一対の駆動軸と、それぞれ前記一対の駆動軸と同軸であって前記軸周りにトルクを生ずる一対のモータと、それぞれ前記一対の駆動軸の何れかと駆動的に結合した一対のサイドギヤと、前記一対の駆動軸間の差動を許容するべく前記一対のサイドギヤにギヤ結合した前記軸周りに回転可能なケーシングと、を備えたデファレンシャルと、一対の遊星ギヤ組であって、それぞれの遊星ギヤ組は、前記ケーシングと固定的に結合した第１のギヤと、前記第１のギヤと噛合し、前記一対のモータの何れかと駆動的に結合して入力を受容する第２のギヤと、前記一対の駆動軸の何れかと駆動的に結合し、前記第２のギヤと噛合して前記入力を減速して前記駆動軸に出力する第３のギヤと、を備えた、一対の遊星ギヤ組と、を備える。The driving device includes: a pair of drive shafts rotatable around the shaft; a pair of motors each coaxial with the pair of drive shafts and generating torque around the shaft; A pair of side gears coupled to each other, a casing rotatable around the shafts gear-coupled to the pair of side gears to allow a differential between the pair of drive shafts, and a pair of planetary gear sets. Wherein each planetary gear set meshes with a first gear fixedly connected to the casing and the first gear, and is drivingly connected to one of the pair of motors to receive an input. And a third gear that is drivingly connected to one of the pair of drive shafts, meshes with the second gear, reduces the input and outputs the input to the drive shaft. A pair of planetary gear sets , Comprising a.

Description

以下の開示は、駆動軸ごとに用意されたモータを利用した駆動装置に関し、特に遊星ギヤ組およびデファレンシャルを利用して一対の駆動軸間にトルク差を発生させることができる駆動装置に関する。   The following disclosure relates to a driving device using a motor prepared for each driving shaft, and more particularly to a driving device that can generate a torque difference between a pair of driving shafts using a planetary gear set and a differential.

車軸ごとに用意されたモータを利用して車両を駆動する装置は、１９世紀末頃から検討されており、その幾つかは実用にもされている。モータが発生するトルクがほとんど損失されずに車軸に伝達されるので、エネルギ効率の点で有利である。さらには、モータごとに異なるトルクを発生させることによって、車軸間にトルク差を発生させ、車輪の向きからは独立して車両の進行を方向づける（ベクタリング）ことができる利点がある。   Devices for driving a vehicle using a motor prepared for each axle have been studied since the late 19th century, and some of them have been put to practical use. Since the torque generated by the motor is transmitted to the axle with little loss, it is advantageous in terms of energy efficiency. Furthermore, by generating a different torque for each motor, there is an advantage that a torque difference is generated between the axles and the traveling of the vehicle can be directed (vectored) independently of the direction of the wheels.

トルクベクタリング自体は、車軸ごとにモータを用意しなくても実現可能である。例えば特許文献１に開示された関連技術によれば、エンジンからプロペラシャフトを介してデファレンシャルにトルクを印加しており、これに一対のクラッチをデファレンシャルと組み合わせることにより、デファレンシャルから分配されるトルクに差を発生させている。   The torque vectoring itself can be realized without preparing a motor for each axle. For example, according to the related art disclosed in Patent Document 1, torque is applied to a differential from an engine via a propeller shaft, and by combining a pair of clutches with the differential, the difference in torque distributed from the differential is increased. Is occurring.

日本国特許公開２００７−１３２５１７号Japanese Patent Publication No. 2007-132517

一方のモータによるトルクを他方のモータによるトルクの例えば８０％に減じたとしても、両車軸に印加されるトルク比は１０：８に過ぎないし、また総出力は９０％に減じられてしまう。クラッチを利用したトルクベクタリングシステムでは、エンジンからデファレンシャルに至る長大なドライブトレーンやクラッチにおいて、無視できないエネルギ損失が生ずる。   Even if the torque from one motor is reduced to, for example, 80% of the torque from the other motor, the torque ratio applied to both axles is only 10: 8, and the total output is reduced to 90%. In a torque vectoring system using a clutch, a considerable drive train or clutch from the engine to the differential causes a considerable energy loss.

以下の装置は、これらの問題に鑑みて創作されたものである。   The following device has been created in view of these problems.

その一局面によれば、駆動装置は、駆動装置は、軸周りに回転可能な一対の駆動軸と、それぞれ前記一対の駆動軸と同軸であって前記軸周りにトルクを生ずる一対のモータと、それぞれ前記一対の駆動軸の何れかと駆動的に結合した一対のサイドギヤと、前記一対の駆動軸間の差動を許容するべく前記一対のサイドギヤにギヤ結合した前記軸周りに回転可能なケーシングと、を備えたデファレンシャルと、一対の遊星ギヤ組であって、それぞれの遊星ギヤ組は、前記ケーシングと固定的に結合した第１のギヤと、前記第１のギヤと噛合し、前記一対のモータの何れかと駆動的に結合して入力を受容する第２のギヤと、前記一対の駆動軸の何れかと駆動的に結合し、前記第２のギヤと噛合して前記入力を減速して前記駆動軸に出力する第３のギヤと、を備えた、一対の遊星ギヤ組と、を備える。   According to the one aspect, the drive device, the drive device, a pair of drive shafts rotatable around the axis, and a pair of motors that are coaxial with the pair of drive shafts and generate torque around the axes, A pair of side gears each drivingly coupled to any one of the pair of drive shafts, and a casing rotatable around the shaft gear-coupled to the pair of side gears to allow a differential between the pair of drive shafts; And a pair of planetary gear sets, wherein each planetary gear set meshes with a first gear fixedly connected to the casing and the first gear, and A second gear that is drivingly connected to any one of the pair of drive shafts, and that is drivingly connected to one of the pair of drive shafts; The third giant to output to Comprising the, comprising a pair of planetary gear set, a.

図１は、一実施形態による駆動装置を模式的に示しており、デファレンシャルのケーシングが不思議遊星ギヤ組の一方のアウタギヤに結合している例を示している。FIG. 1 schematically shows a driving device according to an embodiment, and shows an example in which a casing of a differential is connected to one outer gear of a mysterious planetary gear set. 図２は、他の実施形態による駆動装置を模式的に示している。FIG. 2 schematically shows a driving device according to another embodiment. 図３は、さらに他の実施形態による駆動装置を模式的に示している。FIG. 3 schematically shows a driving device according to still another embodiment. 図４Ａは、他の形式の遊星ギヤ組を利用した例であって、デファレンシャルのケーシングが遊星ギヤ組のサンギヤに結合した例を示している。FIG. 4A shows an example in which another type of planetary gear set is used, in which a casing of a differential is connected to a sun gear of the planetary gear set. 図４Ｂは、他の形式の遊星ギヤ組を利用した例であって、デファレンシャルのケーシングが遊星ギヤ組のアウタギヤに結合した例を示している。FIG. 4B shows an example in which another type of planetary gear set is used, in which a casing of a differential is connected to an outer gear of the planetary gear set. 図５は、ラジアルギャップ型モータを利用した例を示している。FIG. 5 shows an example in which a radial gap type motor is used. 図６は、トルク差が生じる原理を説明するための模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the principle of generating a torque difference. 図７は、何れかの実施形態による駆動装置が適用された例による後輪駆動車の模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram of a rear-wheel drive vehicle according to an example to which the drive device according to any of the embodiments is applied. 図８は、何れかの実施形態による駆動装置が適用された例による歩行ロボットの模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram of a walking robot according to an example to which the driving device according to any of the embodiments is applied.

添付の図面を参照して以下に幾つかの例示的な実施形態を説明する。   Several exemplary embodiments are described below with reference to the accompanying drawings.

以下の説明および添付の請求の範囲において、特段の説明がなければ、軸は車軸等の駆動軸の回転中心を意味する。   In the following description and the appended claims, an axis means a rotation center of a drive shaft such as an axle unless otherwise specified.

以下の説明は、主に、駆動装置を一対の前車軸または後車軸に適用する例に関する。かかる例では、外部の動力源なしに、一対のモータのみにより左右の車軸を駆動することができ、さらに両車軸間に著しいトルク差を生ずることができる。しかしながら以下の例は説明の便宜のための例に過ぎず、もちろん前車軸と後車軸の両方に駆動装置を適用することができるし、また前後の車軸を結ぶプロペラシャフトに適用して前後輪へトルク配分を動的に調整する目的に利用することができる。また以下の実施形態による駆動装置に、他のモータや内燃機関のごとき補助的な動力源を組み合わせることもできる。   The following description mainly relates to an example in which the drive device is applied to a pair of front or rear axles. In such an example, the left and right axles can be driven by only a pair of motors without an external power source, and a significant torque difference can be generated between the two axles. However, the following example is merely an example for convenience of explanation, and of course, the drive device can be applied to both the front axle and the rear axle, and also applied to the propeller shaft connecting the front and rear axles to the front and rear wheels. It can be used for the purpose of dynamically adjusting the torque distribution. Further, an auxiliary power source such as another motor or an internal combustion engine can be combined with the drive device according to the following embodiment.

主に図１を参照するに、本実施形態に係る駆動装置は、概して、一対の駆動軸１Ａ，１Ｂと、これらの間の差動を許容するデファレンシャル３と、デファレンシャル３および駆動軸１Ａ，１Ｂの何れかと結合した遊星ギヤ組５Ａ，５Ｂとを備え、その全体は例えばベアリング９Ａ，９Ｂにより支持されて軸周りに回転可能である。駆動装置の動力源であるモータ７Ａ，７Ｂは、駆動軸１Ａ，１Ｂと同軸であって、それぞれ軸周りにトルクを生じて遊星ギヤ組５Ａ，５Ｂの何れかを介して駆動軸１Ａ，１Ｂにトルクを与える。駆動軸１Ａ，１Ｂは例えば右および左の車軸であって、図６に示すごとくそれぞれの末端にはホイールＷＡ，ＷＢを備えるが、既に述べた通り駆動軸はプロペラシャフトやその他のシャフトに接続されていてもよい。   Referring mainly to FIG. 1, the drive device according to the present embodiment generally includes a pair of drive shafts 1A and 1B, a differential 3 that allows a differential between these, a differential 3 and the drive shafts 1A and 1B. And planetary gear sets 5A and 5B coupled to any one of them, and the whole thereof is supported by bearings 9A and 9B, for example, and is rotatable around its axis. The motors 7A and 7B, which are the power sources of the driving device, are coaxial with the drive shafts 1A and 1B, generate torque around the respective shafts, and transmit the torque to the drive shafts 1A and 1B via one of the planetary gear sets 5A and 5B. Give torque. The drive shafts 1A and 1B are, for example, right and left axles, and are provided with wheels WA and WB at their respective ends as shown in FIG. 6, but the drive shaft is connected to a propeller shaft or another shaft as described above. May be.

図１に戻って参照するに、駆動軸１Ａ，１Ｂは、それぞれデファレンシャル３のサイドギヤ１１Ａ，１１Ｂに結合しており、これらは共にケーシング１５に回転可能に支持された複数のピニオン１３に噛合しており、以ってその間の差動が許容される。デファレンシャル３は、図１のごとくベベルギヤ式であってもよいが、図２のごとくフェースギヤ式でもよく、あるいは図３のごとくダブルピニオンギヤ式でもよい。それぞれ軸方向または径方向にデファレンシャルの寸法を抑えることができるので、装置全体を極めてコンパクトに構成することができる。あるいは遊星ギヤ組５Ａ，５Ｂを互いに近接せしめることができるので、遊星ギヤ組５Ａ，５Ｂ同士を構造的、機械的、電気的ないし他の何らかの意味で連結ないし連携させるのに有利である。もちろん他の任意の形式のデファレンシャルを利用することができる。   Referring back to FIG. 1, the drive shafts 1A and 1B are respectively coupled to side gears 11A and 11B of the differential 3, which mesh with a plurality of pinions 13 rotatably supported by a casing 15. Therefore, the differential between them is allowed. The differential 3 may be a bevel gear type as shown in FIG. 1, but may be a face gear type as shown in FIG. 2 or a double pinion gear type as shown in FIG. Since the size of the differential can be suppressed in the axial direction or the radial direction, respectively, the entire apparatus can be extremely compact. Alternatively, since the planetary gear sets 5A, 5B can be brought close to each other, it is advantageous to connect or cooperate the planetary gear sets 5A, 5B in any structural, mechanical, electrical, or other meaning. Of course, any other type of differential can be used.

また図示されていないが、デファレンシャル３は差動制限機構を備えてもよい。これは一方の車軸がトラクションを失った場合の対策としてだけではなく、一方のモータが故障した場合の安全対策としても有用である。   Although not shown, the differential 3 may include a differential limiting mechanism. This is useful not only as a measure when one axle loses traction, but also as a safety measure when one motor fails.

ケーシング１５は、遊星ギヤ組５Ａ，５Ｂを介して連結したモータ７Ａ，７Ｂ以外の動力源とは駆動的に連結されておらず、即ち自由に軸周りに回転可能である。ケーシング１５から外方に突出したリングギヤがないので、ケーシング１５をコンパクトにすることができ、またケーシング１５を一対のモータ７Ａ，７Ｂの内側に収めることもできる。もちろん、あるいはケーシング１５はトルクを受容するべくリングギヤを備えて、外部の補助的な動力源に連結されていてもよい。   The casing 15 is not drivingly connected to power sources other than the motors 7A and 7B connected via the planetary gear sets 5A and 5B, that is, can freely rotate around the axis. Since there is no ring gear protruding outward from the casing 15, the casing 15 can be made compact, and the casing 15 can be housed inside the pair of motors 7A and 7B. Of course, or alternatively, the casing 15 may be provided with a ring gear for receiving torque and connected to an external auxiliary power source.

遊星ギヤ組５Ａ，５Ｂは、それぞれ、ケーシング１５と固定的に結合した第１のギヤ２１Ａ，２１Ｂ、トルクを受容するための第２のギヤ２３Ａ，２３Ｂ、および出力のための第３のギヤ２５Ａ，２５Ｂよりなる。   The planetary gear sets 5A and 5B respectively include first gears 21A and 21B fixedly connected to the casing 15, second gears 23A and 23B for receiving torque, and third gears 25A for output. , 25B.

第２のギヤ２３Ａ，２３Ｂは遊星ギヤであり、これを回転可能に支持するキャリヤ３１Ａ，３１Ｂは、モータ７Ａ，７Ｂに連結されてトルクを受容し、軸周りに回転する。またその一端３３Ａ，３３Ｂは第１のギヤ２１Ａ，２１Ｂに噛合し、その他端３５Ａ，３５Ｂは第３のギヤ２５Ａ，２５Ｂに噛合する。言うまでもなく、第２のギヤ２３Ａ，２３Ｂは自身の軸周りに回転し、駆動軸１Ａ，１Ｂの軸周りにも回転する。   The second gears 23A and 23B are planetary gears, and the carriers 31A and 31B rotatably supporting the planetary gears are connected to the motors 7A and 7B to receive torque and rotate around the axis. One end 33A, 33B meshes with the first gear 21A, 21B, and the other end 35A, 35B meshes with the third gear 25A, 25B. Needless to say, the second gears 23A and 23B rotate around their own axes and also rotate around the drive shafts 1A and 1B.

第１のギヤ２１Ａ，２１Ｂおよび第３のギヤ２５Ａ，２５Ｂは共に内歯を有するアウタギヤとすることができ、その場合は第２のギヤ２３Ａ，２３Ｂはこれらの内側に噛合する。もし第１のギヤ２１Ａ，２１Ｂが固定されていれば遊星ギヤ組５Ａ，５Ｂは所謂不思議遊星ギヤと一致するが、本実施形態においては第１のギヤ２１Ａ，２１Ｂは共にケーシング１５と固定的に結合しており、共に軸周りに回転する。また第３のギヤ２５Ａ，２５Ｂは、それぞれ駆動軸１Ａ，１Ｂに固定的に結合しており、共に軸周りに回転する。   The first gears 21A, 21B and the third gears 25A, 25B can both be outer gears having internal teeth, in which case the second gears 23A, 23B mesh with them. If the first gears 21A, 21B are fixed, the planetary gear sets 5A, 5B match the so-called mysterious planetary gears, but in the present embodiment, both the first gears 21A, 21B are fixedly connected to the casing 15. Are coupled and rotate together about an axis. The third gears 25A and 25B are fixedly connected to the drive shafts 1A and 1B, respectively, and both rotate around the axes.

第１のギヤ２１Ａ，２１Ｂの歯数は第３のギヤ２５Ａ，２５Ｂの歯数よりも僅かに多く（あるいは少なく）なっており、第２のギヤ２３Ａ，２３Ｂが第１のギヤ２１Ａ，２１Ｂに対して回転する時、かかる歯数差に応じた減速比ｋをもって第３のギヤ２５Ａ，２５Ｂに回転が生じる。本実施形態においては、遊星ギヤ組５Ａ，５Ｂは、減速比に応じた倍力の目的のみならず、モータ７Ａ，７Ｂから駆動軸１Ａ，１Ｂに直接に入力されるトルクと、デファレンシャル３を経由するトルクとを減速比ｋに応じて配分する目的に利用されている。これについては後により詳しく述べる。   The number of teeth of the first gears 21A, 21B is slightly larger (or smaller) than the number of teeth of the third gears 25A, 25B, and the second gears 23A, 23B are connected to the first gears 21A, 21B. When rotating, the third gears 25A and 25B rotate with a reduction ratio k corresponding to the difference in the number of teeth. In the present embodiment, the planetary gear sets 5A and 5B not only serve the purpose of boosting according to the reduction ratio, but also transmit the torque directly input to the drive shafts 1A and 1B from the motors 7A and 7B and the differential 3 It is used for the purpose of distributing the generated torque according to the reduction ratio k. This will be described in more detail later.

歯数差が小さいほど大きな減速比ｋが得られるので、上述の実施形態は大きな減速比ｋを得るのに有利である。もちろん遊星ギヤ組５Ａ，５Ｂには他の構成を適用してもよい。図４Ａないし４Ｂに示す例においては、古典的な遊星ギヤに対応する機構が利用されている。以下では一方の遊星ギヤ組５Ａについてのみ説明するが、他方の遊星ギヤ組５Ｂも同様である。   The larger the reduction in the number of teeth, the greater the reduction ratio k can be obtained, and thus the above-described embodiment is advantageous for obtaining a large reduction ratio k. Of course, other configurations may be applied to the planetary gear sets 5A and 5B. In the example shown in FIGS. 4A and 4B, a mechanism corresponding to a classic planetary gear is used. Hereinafter, only one planetary gear set 5A will be described, but the same applies to the other planetary gear set 5B.

図４Ａに示す例によれば、第１のギヤ２１Ａはサンギヤであり、第２のギヤ２３Ａは内歯を有するアウタギヤであり、第３のギヤ２５Ａは遊星ギヤである。第３のギヤ２５Ａは第１のギヤ２１Ａと第２のギヤ２３Ａの両方と噛合し、軸周りに回転すると共に自身の軸の周りにも回転する。第２のギヤ２３Ａが第１のギヤ２１Ａに対して回転する時、減速比ｋをもって第３のギヤ２５Ａに回転が生じる。   According to the example shown in FIG. 4A, the first gear 21A is a sun gear, the second gear 23A is an outer gear having internal teeth, and the third gear 25A is a planetary gear. The third gear 25A meshes with both the first gear 21A and the second gear 23A, and rotates about its own axis and also about its own axis. When the second gear 23A rotates with respect to the first gear 21A, the third gear 25A rotates with a reduction ratio k.

デファレンシャル３のケーシング１５は第１のギヤ２１Ａと固定的に結合しており、共に軸周りに回転する。第２のギヤ２３Ａはモータ７Ａに連結されてトルクを受容する。第３のギヤ２５Ａはキャリヤ３１Ａに回転可能に支持され、キャリヤ３１Ａは駆動軸１Ａに固定的に結合している。   The casing 15 of the differential 3 is fixedly connected to the first gear 21A, and both rotate around the axis. Second gear 23A is connected to motor 7A to receive torque. The third gear 25A is rotatably supported by the carrier 31A, and the carrier 31A is fixedly connected to the drive shaft 1A.

図１ないし３に示す例に比べると大きな減速比を得るのが難しいが、より簡易な構造で同様な作用を奏する。   Although it is difficult to obtain a large reduction ratio as compared with the examples shown in FIGS. 1 to 3, the same operation is achieved with a simpler structure.

あるいは図４Ｂに示すごとく、第１のギヤ２１Ａはケーシング１５に固定的に結合したアウタギヤであり、第２のギヤ２３Ａはモータ７Ａに駆動的に結合したサンギヤであり、第３のギヤ２５Ａはこれらに噛合する遊星ギヤであってもよい。第３のギヤ２５Ａのキャリヤ３１Ａは駆動軸１Ａに固定的に結合する。   Alternatively, as shown in FIG. 4B, the first gear 21A is an outer gear fixedly connected to the casing 15, the second gear 23A is a sun gear drivingly connected to the motor 7A, and the third gear 25A is May be a planetary gear that meshes with. The carrier 31A of the third gear 25A is fixedly connected to the drive shaft 1A.

内周に位置するサンギヤにモータを結合しなければならないが、かかる例でも図１ないし４Ａの例と同様な作用を奏する。   The motor must be connected to the sun gear located on the inner periphery, but in such an example, the same operation as in the examples of FIGS.

モータ７Ａ，７Ｂには、例えば各図に例示されるごとく、アクシアルギャップ式モータを利用することができる。ソレノイド４３Ａ，４３Ｂは軸方向にギャップを備え、かかるギャップにロータ４１Ａ，４１Ｂが介在し、これは既に述べた通り第２のギヤ２３Ａ，２３Ｂに駆動的に結合している。ギャップ間を流れる磁束がロータ４１Ａ，４１Ｂに軸周りのトルクを生じ、これが第２のギヤ２３Ａ，２３Ｂに伝達される。   As the motors 7A and 7B, for example, as illustrated in each drawing, an axial gap type motor can be used. The solenoids 43A, 43B are provided with gaps in the axial direction, and the rotors 41A, 41B are interposed in the gaps, and are drivingly connected to the second gears 23A, 23B as described above. The magnetic flux flowing between the gaps generates torque around the axis on the rotors 41A and 41B, which is transmitted to the second gears 23A and 23B.

アクシアルギャップ式は、そのロータの径の３乗に比例してトルクを発生するので、大きなトルクを発生するのに有利である。また軸方向の寸法は小さくできるので、装置全体の小型化に有利である。もちろん図５に示すごとく、ラジアルギャップ式モータを利用してもよい。ラジアルギャップ式は比較的に高回転にまで大きなトルクを維持できる点で有利である。   The axial gap type generates a torque in proportion to the cube of the diameter of the rotor, and is therefore advantageous for generating a large torque. Further, since the dimension in the axial direction can be reduced, it is advantageous for miniaturization of the entire apparatus. Of course, as shown in FIG. 5, a radial gap type motor may be used. The radial gap type is advantageous in that a large torque can be maintained even at a relatively high rotation.

ベアリング９Ａ，９Ｂは、図示のごとくデファレンシャル３を支持してもよいし、あるいは直接には遊星ギヤ組５Ａ，５Ｂまたは駆動軸１Ａ，１Ｂを支持し、他の要素は間接的に支持する構造であってもよい。もちろんベアリングは一対に限らない。   The bearings 9A and 9B may support the differential 3 as shown, or may directly support the planetary gear sets 5A and 5B or the drive shafts 1A and 1B and indirectly support other elements. There may be. Of course, the bearing is not limited to a pair.

図６を参照して各実施形態による駆動装置の動作を説明する。   The operation of the driving device according to each embodiment will be described with reference to FIG.

モータ７Ａ，７Ｂが発生したトルクＩａ，Ｉｂは、その一部Ｄが遊星ギヤ組５Ａ，５Ｂを介してデファレンシャル３に入力され、さらにデファレンシャル３を介して駆動軸１Ａ，１Ｂにそれぞれ分配される。デファレンシャル３を経由しない部分（Ｉａ−Ｄ）は、遊星ギヤ組５Ａ，５Ｂを経由し、その減速比ｋに応じて増倍されて、駆動軸１Ａ，１Ｂに伝達される。結果的に駆動軸１Ａ，１Ｂに印加されるトルクは、それぞれＯａ＝Ｄ＋（Ｉａ−Ｄ）×ｋ，Ｏｂ＝Ｄ＋（Ｉｂ−Ｄ）×ｋである。   A part D of the torques Ia and Ib generated by the motors 7A and 7B is input to the differential 3 via the planetary gear sets 5A and 5B, and is further distributed to the drive shafts 1A and 1B via the differential 3. The portion (Ia-D) that does not pass through the differential 3 passes through the planetary gear sets 5A and 5B, is multiplied according to the reduction ratio k, and transmitted to the drive shafts 1A and 1B. As a result, the torque applied to the drive shafts 1A and 1B is Oa = D + (Ia-D) * k and Ob = D + (Ib-D) * k, respectively.

モータ７Ａ，７Ｂが発生するトルクＩａ，Ｉｂが互いに等しいときには、これらはＤとも等しいので、結果的にＯａ＝Ｏｂ＝Ｉａ＝Ｉｂであり、トルクベクタリングは生じない。ところが、例えばＩａ＝１０に対してＩｂ＝８とすると、デファレンシャル３が等分にＤ＝（１０＋８）／２＝９を駆動軸１Ａ，１Ｂに分配するので、出力トルクＯａ＝９＋（１０−９）×ｋ＝９＋ｋ、Ｏｂ＝９＋（８−９）×ｋ＝９−ｋである。例えば減速比ｋが８であるとすると、入力比Ｉａ：Ｉｂ＝１０：８に対し、出力比Ｏａ：Ｏｂ＝１７：１にもなり、モータのトルク差よりも出力のトルク差は遥かに大きい。   When the torques Ia and Ib generated by the motors 7A and 7B are equal to each other, they are also equal to D. As a result, Oa = Ob = Ia = Ib, and no torque vectoring occurs. However, for example, if Ib = 8 with respect to Ia = 10, the differential 3 equally distributes D = (10 + 8) / 2 = 9 to the drive shafts 1A and 1B, so that the output torque Oa = 9 + (10−9). ) × k = 9 + k and Ob = 9 + (8−9) × k = 9−k. For example, if the reduction ratio k is 8, the output ratio Oa: Ob = 17: 1 with respect to the input ratio Ia: Ib = 10: 8, and the output torque difference is much larger than the motor torque difference. .

すなわち、本実施形態によれば、モータが直接に駆動軸を駆動するよりも遥かに大きなトルクベクタリング効果が得られる。あるいは同じトルクベクタリング効果を得るのに、一方に対して他方のモータの出力を僅かに減ずるだけでよいので、総出力の減少は僅かである。これは、総出力を維持する必要がある状況、例えば悪路や急勾配の道路を走行しようとする状況において、極めて大きな利点をもたらす。   That is, according to the present embodiment, a much greater torque vectoring effect can be obtained than when the motor directly drives the drive shaft. Alternatively, the output of the other motor only needs to be slightly reduced with respect to one to obtain the same torque vectoring effect, so that the total output is slightly reduced. This provides a significant advantage in situations where total power needs to be maintained, for example, when driving on rough or steep roads.

モータが各駆動軸を独立に駆動するシステムにおいては、モータが発生するトルクが均等であっても、回転数が均等でなければ、車両は直進し得ない。かかる問題を解決するために、例えば両駆動軸を同期せしめるカウンタシャフトのごとき機構が必要である。本実施形態においては、デファレンシャルが両駆動軸間に介在し、また両遊星ギヤ組がそのケーシングを介して連結しているので、両駆動軸は自律的に同期し、直進性が保証される。すなわちカウンタシャフトのごとき機構を省略することができる。   In a system in which the motor drives each drive shaft independently, even if the torque generated by the motor is equal, the vehicle cannot go straight unless the rotation speed is equal. In order to solve such a problem, a mechanism such as a counter shaft for synchronizing both drive shafts is required. In this embodiment, since the differential is interposed between the two drive shafts, and the two planetary gear sets are connected via the casing, the two drive shafts are autonomously synchronized, and straightness is guaranteed. That is, a mechanism such as a counter shaft can be omitted.

本実施形態によれば、デファレンシャルや駆動軸と同軸なモータを利用することができ、径方向に外方に突出した構造を省略することができる。外部に内燃機関や電動モータを有する装置に比べ、極めてコンパクトな駆動装置が提供される。また言うまでもなく、外部の燃焼機関や電動モータからトルクを入力するための一切の構造、例えばプロペラシャフトやリングギヤのごとき構造を省くことができるので、これらを原因とするエネルギ損失を回避し、極めて簡易な構造の電気自動車を提供することができる。   According to the present embodiment, a motor that is coaxial with the differential or the drive shaft can be used, and the structure that projects outward in the radial direction can be omitted. An extremely compact drive device is provided as compared with a device having an internal combustion engine or an electric motor outside. Needless to say, any structure for inputting torque from an external combustion engine or an electric motor, for example, a structure such as a propeller shaft or a ring gear, can be omitted. An electric vehicle having a simple structure can be provided.

上述の何れかの実施形態による駆動装置は、例えば図７に示すごとく、車両１００の駆動装置として利用することができる。図７の例は後輪駆動車の例だが、既に述べた通り、前輪駆動車あるいは四輪駆動車に利用することができるし、また前後の車軸を結ぶプロペラシャフトに適用して前後輪へトルク配分を動的に調整する目的に利用することができる。   The drive device according to any one of the above-described embodiments can be used as a drive device of the vehicle 100, for example, as illustrated in FIG. The example of FIG. 7 is an example of a rear-wheel drive vehicle, but as described above, it can be used for a front-wheel drive vehicle or a four-wheel drive vehicle. It can be used for the purpose of dynamically adjusting the allocation.

あるいは上述の何れかの実施形態による駆動装置は、一対の駆動軸の間にトルク差を生ずる必要のある何れの用途にも利用できる。例えば図８に示すごとく、二足歩行ロボットの足１１０を駆動する用途に利用できる。一対の駆動軸１Ａ，１Ｂからそれぞれ腿ＴＡ，ＴＢを下方に延長し、その下端に脚部ＬＡ，ＬＢを揺動可能に連結すれば、二足歩行ロボットの足１１０が構成される。デファレンシャル３をロボットに対して固定し、一対の駆動軸１Ａ，１Ｂにトルク差を生じさせれば、脚部ＬＡ，ＬＢの一方は地面を後方に蹴り他方は前方に振り出される。電流の印加を変えてモータを逆転させることにより、かかる動作を交互に行わせることができるので、ロボットを歩行せしめる目的に駆動装置を利用することができる。   Alternatively, the drive device according to any of the above-described embodiments can be used for any application that requires a torque difference between a pair of drive shafts. For example, as shown in FIG. 8, the present invention can be used for driving a leg 110 of a bipedal walking robot. If the thighs TA and TB are extended downward from the pair of drive shafts 1A and 1B, respectively, and legs LA and LB are swingably connected to lower ends thereof, the legs 110 of the bipedal walking robot are configured. If the differential 3 is fixed to the robot and a torque difference is generated between the pair of drive shafts 1A and 1B, one of the legs LA and LB kicks the ground backward and the other swings forward. The operation can be alternately performed by changing the application of the electric current and rotating the motor in reverse, so that the driving device can be used for the purpose of making the robot walk.

もちろん多足ロボットの複数対の足にそれぞれ利用することができるし、あるいは腕の駆動に利用することもできる。   Of course, it can be used for a plurality of pairs of legs of a multi-legged robot, or can be used for driving an arm.

幾つかの実施形態を説明したが、上記開示内容に基づいて実施形態の修正ないし変形をすることが可能である。   Although some embodiments have been described, modifications or variations of the embodiments can be made based on the above disclosure.

一対のモータのみにより駆動され顕著なトルクベクタリングが可能な駆動装置が提供される。   A drive device is provided that is driven by only a pair of motors and is capable of significant torque vectoring.

Claims (7)

軸周りに回転可能な一対の駆動軸と、
それぞれ前記一対の駆動軸と同軸であって前記軸周りにトルクを生ずる一対のモータと、
それぞれ前記一対の駆動軸の何れかと駆動的に結合した一対のサイドギヤと、前記一対の駆動軸間の差動を許容するべく前記一対のサイドギヤにギヤ結合した前記軸周りに回転可能なケーシングと、を備えたデファレンシャルと、
一対の遊星ギヤ組であって、それぞれの遊星ギヤ組は、前記ケーシングと固定的に結合した第１のギヤと、前記第１のギヤと噛合し、前記一対のモータの何れかと駆動的に結合して入力を受容する第２のギヤと、前記一対の駆動軸の何れかと駆動的に結合し、前記第２のギヤと噛合して前記入力を減速して前記駆動軸に出力する第３のギヤと、を備えた、一対の遊星ギヤ組と、
を備えた、駆動装置。A pair of drive shafts rotatable around the shaft,
A pair of motors each being coaxial with the pair of drive shafts and generating torque around the shaft,
A pair of side gears each drivingly coupled to one of the pair of drive shafts, and a casing rotatable around the shaft gear-coupled to the pair of side gears to allow a differential between the pair of drive shafts; A differential with
A pair of planetary gear sets, each of which is a first gear fixedly connected to the casing, meshes with the first gear, and is drivingly connected to one of the pair of motors. And a second gear for receiving an input and drivingly coupled to one of the pair of drive shafts, and meshing with the second gear to reduce the input and output the third gear to the drive shaft. A pair of planetary gear sets, comprising:
, A driving device. 前記第１のギヤは、前記第２のギヤと噛合するアウタギヤまたはサンギヤである、請求項１の駆動装置。   The drive device according to claim 1, wherein the first gear is an outer gear or a sun gear that meshes with the second gear. 前記第２のギヤは、前記第３のギヤと噛合するアウタギヤまたは遊星ギヤである、請求項１の駆動装置。   The drive device according to claim 1, wherein the second gear is an outer gear or a planetary gear that meshes with the third gear. 前記第２のギヤは遊星ギヤを備え、前記第１のギヤおよび前記第３のギヤは、前記第２のギヤと噛合する内歯を有するアウタギヤである、請求項１の駆動装置。   The drive device according to claim 1, wherein the second gear includes a planetary gear, and the first gear and the third gear are outer gears having internal teeth meshing with the second gear. 前記第２のギヤは前記遊星ギヤを回転可能に支持するキャリヤを備え、前記一対のモータはそれぞれ前記第２のギヤを駆動するロータを備え、前記キャリヤは前記ロータに固定的に結合する、請求項４の駆動装置。   The second gear includes a carrier that rotatably supports the planetary gear, the pair of motors each includes a rotor that drives the second gear, and the carrier is fixedly coupled to the rotor. Item 4. The driving device according to Item 4. 前記ケーシングは前記一対のモータ以外の動力源とは駆動的に結合していない、請求項１の駆動装置。   The drive device according to claim 1, wherein the casing is not drivingly connected to a power source other than the pair of motors. 前記デファレンシャルは、ベベルギヤ式、フェースギヤ式、およびダブルピニオンギヤ式の何れかである、請求項１の駆動装置。   The drive device according to claim 1, wherein the differential is one of a bevel gear type, a face gear type, and a double pinion gear type.
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