JP2005138824A - Independent left/right wheel driving device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気自動車や燃料電池車等に適用される車両用左右輪独立駆動装置に関するものである。 The present invention relates to a vehicle left and right wheel independent drive device applied to an electric vehicle, a fuel cell vehicle, and the like.
従来、車両用左右輪独立駆動装置としては、第1回転要素と第2回転要素と第3回転要素との3個の回転要素を有する一対の差動装置をそれぞれ左右両輪に配置し、両差動装置の第1回転要素に各々連結される一対の電動機を設け、両差動装置の第2回転要素を各々左右の車輪に連結すると共に、両差動装置の第3回転要素同士を連結し、第3回転要素の回転を拘束するブレーキ手段を設けたものがある(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、従来の車両用左右輪独立駆動装置にあっては、2つの電動機を白湯雨両輪のそれぞれに設置し、さらに、各電動機のモータ軸を各差動装置の軸と平行に設けているため、2つの電動機を差動装置軸を挟んで車両前方位置と車両後方位置に配置した場合には、装置が前後方向に大きくなるし、また、2つの電動機を差動装置軸を挟んで車両上方位置と車両下方位置に配置した場合には、装置が上下方向に大きくなるというように、車載時に必要スペースが大きくなりコンパクト性に欠ける。加えて、平行軸歯車と遊星歯車を左右輪のそれぞれについて2組有するため、ギヤノイズ発生源が多くなり、静粛性が悪化するという問題があった。 However, in the conventional left and right wheel independent drive device for a vehicle, two motors are installed on each of the white hot water rain wheels, and the motor shaft of each motor is provided in parallel with the shaft of each differential device. When two electric motors are arranged at the vehicle front position and the vehicle rear position across the differential shaft, the device becomes larger in the front-rear direction, and the two electric motors are located above the vehicle across the differential shaft. When it is arranged at the position and the lower position of the vehicle, the required space becomes large when the vehicle is mounted, and the compactness is lacking. In addition, since there are two pairs of parallel shaft gears and planetary gears for each of the left and right wheels, there is a problem that the number of gear noise generation sources increases and the quietness deteriorates.
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、必要スペースが小さい高い車載性と、振動騒音の発生を抑制した高い静粛性と、を併せて達成することができる車両用左右輪独立駆動装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made by paying attention to the above-described problems, and can achieve both left and right wheel independent driving for vehicles capable of achieving both high in-vehicle performance with a small required space and high quietness with suppressed generation of vibration noise. An object is to provide an apparatus.
上記目的を達成するため、本発明では、車両の左右前輪間、または、左右後輪間、あるいは、左右前輪間及び左右後輪間に設けられ、電動機と遊星歯車減速機構とを有する車両用左右輪独立駆動装置において、
前記電動機を、同軸上にインナーロータとアウターロータとステータを配置した同軸三層モータとし、前記遊星歯車減速機構を、前記インナーロータを入力とし第1ドライブシャフトを出力とする第1遊星歯車減速機構と、前記アウターロータを入力とし第2ドライブシャフトを出力とする第2遊星歯車減速機構とにより構成し、かつ、第1遊星歯車減速機構の減速比を第2遊星歯車減速機構の減速比よりも大きな減速比に設定した。
In order to achieve the above object, in the present invention, the left and right front wheels of a vehicle, the left and right rear wheels, or the left and right front wheels and the left and right rear wheels are provided. In the wheel independent drive device,
The electric motor is a coaxial three-layer motor in which an inner rotor, an outer rotor, and a stator are coaxially arranged, and the planetary gear reduction mechanism is a first planetary gear reduction mechanism that has the inner rotor as an input and a first drive shaft as an output. And a second planetary gear reduction mechanism having the outer rotor as an input and a second drive shaft as an output, and the reduction ratio of the first planetary gear reduction mechanism is greater than the reduction ratio of the second planetary gear reduction mechanism A large reduction ratio was set.
よって、本発明の車両用左右輪独立駆動装置にあっては、第1遊星歯車減速機構の減速比を第2遊星歯車減速機構の減速比よりも大きな減速比に設定することで、高回転低トルクというインナーロータの出力特性と、低回転高トルクというアウターロータの出力特性に対応した第1遊星歯車減速機構と第2遊星歯車減速機構となる。そして、2つの独立したモータ機能を持ちながらも外観上は1つのモータである同軸三層モータを採用することで、同軸三層モータと両遊星歯車減速機構と両ドライブシャフトを同軸上にコンパクトに配置でき、必要スペースが小さい高い車載性を達成することができる。併せて、従来技術のように2組の平行軸歯車を用いることがないので、ギヤノイズ発生源が少なく、振動騒音の発生を抑制した高い静粛性を達成することができる。 Therefore, in the left and right wheel independent drive device for a vehicle of the present invention, by setting the reduction ratio of the first planetary gear reduction mechanism to a reduction ratio larger than the reduction ratio of the second planetary gear reduction mechanism, it is possible to reduce the rotation speed. The first planetary gear reduction mechanism and the second planetary gear reduction mechanism correspond to the output characteristic of the inner rotor called torque and the output characteristic of the outer rotor called low rotation high torque. By adopting a coaxial three-layer motor, which has two independent motor functions but is one motor in appearance, the coaxial three-layer motor, both planetary gear reduction mechanisms, and both drive shafts can be made compact on the same axis. It can be arranged, and a high in-vehicle property with a small required space can be achieved. In addition, since two sets of parallel shaft gears are not used unlike the prior art, there are few gear noise generation sources, and high silence with suppressed generation of vibration noise can be achieved.
以下、本発明の車両用左右輪独立駆動装置を実現する最良の実施の形態を、図面に示す実施例1〜実施例6に基づいて説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the best mode for realizing a vehicle left and right wheel independent drive device of the present invention will be described based on Examples 1 to 6 shown in the drawings.
まず、構成を説明する。
図1は実施例1の車両用左右輪独立駆動装置が適用された燃料電池車を示す全体システム図である。実施例1の車両用左右輪独立駆動装置は、図1に示すように、車両の左右前輪27F,37F間及び左右後輪27R,37R間にそれぞれ設けられ、同軸三層モータ10F,10R(電動機)と、第1遊星歯車減速機構20F,20Rと、第2遊星歯車減速機構30F,30Rと、第1ドライブシャフト26F,26Rと、第2ドライブシャフト36F,36Rと、を有する。
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is an overall system diagram showing a fuel cell vehicle to which a left and right wheel independent drive device for a vehicle according to a first embodiment is applied. As shown in FIG. 1, the vehicle left and right wheel independent drive device of the first embodiment is provided between the left and right
前記同軸三層モータ10F,10Rにモータ駆動電流を印加する燃料電池システムは、図1に示すように、メタノール燃料タンク1に貯留されている燃料のメタノールをメタノール改質器2で水と反応させて水素を取り出す。この水素を燃料電池3で酸素と反応させて発電し、直流を交流に変換するインバータ4を介して同軸三層モータ10F,10Rを駆動する。前記燃料電池3は、燃料ガス及び空気を加圧して燃料電池3内に供給する加圧型であるため、加圧空気を作り出すコンプレッサ5を備えている。そして、前記インバータ4は、モータ駆動制御のためのパワーコントロールユニット6からの指令に応じて動作する。また、燃料電池3の始動性の悪さを補うためにリチウムイオン2次電池7を搭載している。なお、点線で囲まれた部分の前記メタノール改質器2と前記燃料電池3と前記コンプレッサ5により燃料電池パワーユニット8が構成されている。
As shown in FIG. 1, the fuel cell system for applying a motor driving current to the coaxial three-
図2は実施例1の車両用左右輪独立駆動装置を示す断面図である。なお、左右前輪27F,37F間及び左右後輪27R,37R間に設けられた車両用左右輪独立駆動装置は同じものであるため、前後輪を示すF,Rを省略して以下説明する。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the vehicle left and right wheel independent drive device of the first embodiment. Since the vehicle left and right wheel independent drive devices provided between the left and right
前記同軸三層モータ10は、外観的には1つのモータであるが2つのモータジェネレータ機能を有する。この複軸多層モータMは、モータケース15に固定され、コイルを巻いた固定電機子としてのステータ11と、該ステータ11の内側に配置し、永久磁石を埋設したインナーロータ12と、前記ステータ11の外側に配置し、永久磁石を埋設したアウターロータ13と、を同軸上に三層配置することで構成されている。
The coaxial three-
前記インナーロータ12には、永久磁石が軸方向に複数本埋設されている。例えば、永久磁石を軸方向に12本埋設し、2本を対として同じ極性を示し3極対としている。
A plurality of permanent magnets are embedded in the
前記アウターロータ13には、インナーロータ12と同様に、永久磁石が軸方向に複数本埋設されている。例えば、永久磁石を軸方向に12本埋設し、1本づつ極性を異ならせることで6極対としている。
Similar to the
前記ステータ11は、積層鋼鈑にコイルが巻き付けられたコイル付きステータティースが円周上に複数配列されている。例えば、コイル数を18とし、6相コイルを3回繰り返しながら円周上に配列している。このコイルには、3相交流と6相交流を複合させた複合電流が印加され、この複合電流により、3相駆動の前記インナーロータ12と6相駆動の前記アウターロータ13とを独立に駆動制御できるようにしている。
In the
前記第1遊星歯車減速機構20は、前記インナーロータ12を入力とし第1ドライブシャフト26を出力とする。この第1遊星歯車減速機構20としては、サンギヤ21と、該サンギヤ21に噛み合うピニオン22を支持するピニオンキャリア23と、前記サンギヤ21に噛み合うリングギヤ24とを有する単純遊星歯車を採用している。そして、前記サンギヤ21をインナーロータ出力軸に連結し、前記リングギヤ24を減速機ケース25に固定し、前記ピニオンキャリア23を第1ドライブシャフト26を介して車輪27に連結している。
The first planetary
前記第2遊星歯車減速機構30は、前記アウターロータ13を入力とし第2ドライブシャフト36を出力とする。この第2遊星歯車減速機構30としては、第1遊星歯車減速機構20と同様に、サンギヤ31と、該サンギヤ31に噛み合うピニオン32を支持するピニオンキャリア33と、前記サンギヤ31に噛み合うリングギヤ34とを有する単純遊星歯車を採用している。そして、前記サンギヤ31をアウターロータ出力軸に連結し、前記リングギヤ34を減速機ケース35に固定し、前記ピニオンキャリア33を第2ドライブシャフト36を介して車輪37に連結している。
The second planetary
前記第1遊星歯車減速機構20の減速比i20を第2遊星歯車減速機構30の減速比i30は、サンギヤ21,31の歯数をZ21,Z31とし、リングギヤ24,34の歯数をZ24,Z34としたとき、
i20=(1+λ20)/λ20 λ20=Z21/Z24 …(1)
i30=(1+λ30)/λ30 λ30=Z31/Z34 …(2)
で与えられる。
The reduction ratio i20 of the first planetary
i20 = (1 + λ20) / λ20 λ20 = Z21 / Z24 (1)
i30 = (1 + λ30) / λ30 λ30 = Z31 / Z34 (2)
Given in.
そこで、サンギヤ21,31の歯数関係をZ21<Z31とし、リングギヤ24,34の歯数をZ24>Z34とすることで、第1遊星歯車減速機構20の減速比i20を第2遊星歯車減速機構30の減速比i30よりも大きな減速比に設定している。
Therefore, the relationship between the number of teeth of the
また、前記第1遊星歯車減速機構20のリングギヤ歯数Z24と、前記第2遊星歯車減速機構30のリングギヤ歯数Z34と、の両歯数差|Z24−Z34|を3以上となるように設定している。
Also, the difference in the number of teeth | Z24−Z34 | between the number of ring gear teeth Z24 of the first planetary
次に、作用を説明する。 Next, the operation will be described.
[駆動トルク均等性]
同軸三層モータ10は、外観的には1つのモータであるが2つのモータジェネレータ機能を有するメリットがある反面、高回転低トルクというインナーロータの出力特性と、低回転高トルクというアウターロータの出力特性を示す。
[Driving torque uniformity]
The coaxial three-
よって、左右の車輪への遊星歯車減速機構の減速比を同じにした場合には、2つの出力特性の差が大きく影響し、例えば、直進走行時で左右の車輪を同じ回転数になるようにモータ制御した場合、インナーロータに接続される車輪への伝達駆動トルクが低く、アウターロータに接続される車輪の伝達駆動トルクが高いというように、左右の駆動トルクに差が生じてしまう。 Therefore, when the reduction ratio of the planetary gear reduction mechanism to the left and right wheels is the same, the difference between the two output characteristics greatly affects, for example, so that the left and right wheels have the same rotation speed during straight traveling. When the motor is controlled, there is a difference between the left and right drive torques such that the transmission drive torque to the wheels connected to the inner rotor is low and the transmission drive torque of the wheels connected to the outer rotor is high.
これに対し、実施例1では、第1遊星歯車減速機構20の減速比i20を第2遊星歯車減速機構30の減速比i30よりも大きな減速比に設定したことで、インナーロータ12に接続される車輪への伝達駆動トルクは、高回転特性を利用した第1遊星歯車減速機構20での大減速により、大きなトルク幅でのトルク上昇となり、アウターロータ13に接続される車輪の伝達駆動トルクは、第2遊星歯車減速機構30での小減速により、小さなトルク幅でのトルク上昇となる。
On the other hand, in the first embodiment, the reduction ratio i20 of the first planetary
この結果、左右の駆動トルク差が是正され、インナーロータに接続される車輪への伝達駆動トルクと、アウターロータに接続される車輪の伝達駆動トルクと、の均等性が確保される。 As a result, the left and right drive torque difference is corrected, and the uniformity of the transmission drive torque to the wheels connected to the inner rotor and the transmission drive torque of the wheels connected to the outer rotor is ensured.
[コンパクト性]
従来技術の場合、動力源として、2つのモータを使用したものであるため、一対の差動装置の周りに2つのモータが突出して配置されるレイアウトになり、車両に搭載する上でレイアウト自由度が低い上に、車室スペース等を狭くしてしまう。
[Compactness]
In the case of the prior art, since two motors are used as a power source, the layout is such that two motors protrude around a pair of differential devices, and the degree of freedom in layout when mounted on a vehicle In addition to being low, the cabin space is narrowed.
これに対し、実施例1では、2つの独立したモータ機能を持ちながらも外観上は1つのモータである同軸三層モータを採用しているため、図1及び図2に示すように、同軸三層モータ10と両遊星歯車減速機構20,30と両ドライブシャフト26,36を同軸上にコンパクトに配置でき、必要スペースが小さく高いレイアウト自由度を持つと共に、車室スペースや他の機器類のスペースを十分に確保できるというように、高い車載性を達成することができる。
On the other hand, in the first embodiment, a coaxial three-layer motor, which is one motor in appearance while having two independent motor functions, is employed, and therefore, as shown in FIGS. The
[静粛性]
従来技術の場合、動力源として、一対の差動装置に対する2つのモータからの駆動入力をを2組の平行軸歯車を用いて行うものであるため、ギヤノイズ発生源として、遊星歯車により構成される差動装置と、2組の平行軸歯車とが存在することになり、ギヤノイズ発生源が多い分、高い静粛性を達成することが困難であるし、高い静粛性を達成しようとするためには、防音カバーで覆ったり、高い振動減衰性を持つパワーユニットマウントを採用せざるを得ず、コンパクト性を損なうと共に、部品点数の増大によりコスト的に不利になるという問題があった。
[Quietness]
In the case of the prior art, as a power source, drive input from two motors to a pair of differential devices is performed using two sets of parallel shaft gears. There will be a differential gear and two sets of parallel shaft gears. Since there are many sources of gear noise, it is difficult to achieve high silence, and in order to achieve high silence. However, there is a problem that a power unit mount having a high sound damping property or covering with a soundproof cover must be adopted, and the compactness is impaired, and the increase in the number of parts is disadvantageous in terms of cost.
これに対し、実施例1では、従来技術のように2組の平行軸歯車を用いることがないので、ギヤノイズ発生源は両遊星歯車減速機構20,30のみとなり、ギヤノイズ発生源が少なく、振動騒音の発生を抑制した高い静粛性を達成することができる。
On the other hand, in the first embodiment, two sets of parallel shaft gears are not used as in the prior art, so the gear noise generation source is only the planetary
なお、遊星歯車では、サンギヤ歯数、リングギヤ歯数及びピニオンの個数の選定からギヤノイズを低減する方法が多数公知となっておりそれらを適用することでギヤノイズの低減も図ることができる。 In planetary gears, many methods for reducing gear noise are known from the selection of the number of sun gear teeth, the number of ring gear teeth, and the number of pinions. By applying these methods, gear noise can be reduced.
さらに、実施例1では、第1遊星歯車減速機構20のリングギヤ歯数Z24と、前記第2遊星歯車減速機構30のリングギヤ歯数Z34と、の両歯数差(Z24−Z34)を3以上となるように設定しているため、起振力の増幅やうなり現象の発生を防止することができる。
Further, in the first embodiment, the difference in both teeth numbers (Z24−Z34) between the number of ring gear teeth Z24 of the first planetary
すなわち、通常の直進走行時、左右の車輪27,37は同じ回転数で回転する。したがって、各遊星歯車減速機構20,30の出力軸であるキャリア23,33も同じ回転でリングギヤ24,34の周りを回転する。よって、リングギヤ24,34の歯数をZ24,Z34とすると、ギヤノイズの次数は出力軸回転のZ24次とZ34次となる。今、Z24=Z34とすると両遊星歯車減速機構20,30からのギヤノイズは同じ次数となり、起振力が2倍になってしまう。また、その差が1あるいは2の場合には回転の1次あるいは2次のうなり現象を生じる場合がある。実施例1のように、リングギヤ24,34の歯数Z24,Z34の差を3以上とすることで、起振力の増幅やうなり現象の発生を防止することができ静粛性が向上する。
That is, during normal straight traveling, the left and
次に、効果を説明する。
実施例1の車両用左右輪独立駆動装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle left and right wheel independent drive device of the first embodiment, the effects listed below can be obtained.
(1) 車両の左右前輪27F,37F間及び左右後輪27R,37R間に設けられ、電動機と遊星歯車減速機構とを有する車両用左右輪独立駆動装置において、前記電動機を、同軸上にインナーロータ12とアウターロータ13とステータ11を配置した同軸三層モータ10とし、前記遊星歯車減速機構を、前記インナーロータ12を入力とし第1ドライブシャフト26を出力とする第1遊星歯車減速機構20と、前記アウターロータ13を入力とし第2ドライブシャフト36を出力とする第2遊星歯車減速機構30とにより構成し、かつ、第1遊星歯車減速機構20の減速比i20を第2遊星歯車減速機構30の減速比i30よりも大きな減速比に設定したため、必要スペースが小さい高い車載性と、振動騒音の発生を抑制した高い静粛性と、を併せて達成することができる。
(1) In a vehicle left and right wheel independent drive device provided between the left and right
(2) 第1遊星歯車減速機構20と第2遊星歯車減速機構30を、それぞれサンギヤ21,31とピニオンキャリア23,33とリングギヤ24,34とを有する単純遊星歯車とし、前記サンギヤ21,31をロータ出力軸に連結し、前記リングギヤ24,34を減速機ケース25,35に固定し、前記ピニオンキャリア23,33をドライブシャフト26,36を介して車輪27,37に連結したため、単純遊星歯車としては減速比を最も大きく取れ、高回転低トルクというインナーロータ12の出力特性と、低回転高トルクというアウターロータ13の出力特性に対応した第1遊星歯車減速機構20の減速比i20と第2遊星歯車減速機構30の減速比i30とを容易に設定することができる。
(2) The first planetary
(3) 第1遊星歯車減速機構20のリングギヤ歯数Z24と、前記第2遊星歯車減速機構30のリングギヤ歯数Z34と、の両歯数差(Z24−Z34)を3以上となるように設定したため、両遊星歯車両減速機構20,30から発生する起振力の増幅やギヤノイズのうなり現象を抑制することで、さらに静粛性を向上させることができる。
(3) The difference in the number of teeth (Z24−Z34) between the number of ring gear teeth Z24 of the first planetary
実施例2は、第1遊星歯車減速機構20を複合遊星歯車機構とした点で実施例1とは異なる例である。
The second embodiment is an example different from the first embodiment in that the first planetary
すなわち、図3に示すように、第1遊星歯車減速機構20を、サンギヤ21に噛み合う大径ピニオン22Lとリングギヤ24に噛み合う小径ピニオン22Sを一体にした段付きピニオン22を有する複合遊星歯車機構としている。第2遊星歯車減速機構30は、実施例1と同様に、サンギヤ31とピニオンキャリア33とリングギヤ34とを有する単純遊星歯車とし、前記サンギヤ21,31をロータ出力軸に連結し、前記リングギヤ24,34を減速機ケース25,35に固定し、前記ピニオンキャリア23,33をドライブシャフト26,36を介して車輪27,37に連結している。なお、他の構成は実施例1と同様であるので、図面に同一符号を付して説明を省略する。
That is, as shown in FIG. 3, the first planetary
次に、実施例2の作用を説明すると、前記段付ピニオン22を有する第1遊星歯車減速機構20の減速比i20は、サンギヤ21の歯数をZ21,リングギヤ24の歯数をZ24,大径ピニオン22Lの歯数をZ22L,小径ピニオン22Sの歯数をZ22Sとすると、
i20=1+i0 i0=(Z22L・Z24)/(Z22S・Z21) …(3)
で与えられる。この(3)式より、実施例2の第1遊星歯車減速機構20は、実施例1の第1遊星歯車減速機構20に比べて、さらに大きな減速比をコンパクトな構成で得ることができる。
Next, the operation of the second embodiment will be described. The reduction gear ratio i20 of the first planetary
i20 = 1 + i0 i0 = (Z22L / Z24) / (Z22S / Z21) (3)
Given in. From this equation (3), the first planetary
次に、効果を説明する。
実施例2の車両用左右輪独立駆動装置にあっては、実施例1の(1),(3)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle left and right wheel independent drive device of the second embodiment, in addition to the effects (1) and (3) of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(4) 第1遊星歯車減速機構20を、サンギヤ21に噛み合う大径ピニオン22Lとリングギヤ24に噛み合う小径ピニオン22Sを一体にした段付きピニオン22を有する複合遊星歯車機構とし、第2遊星歯車減速機構30を、サンギヤ31とピニオンキャリア33とリングギヤ34とを有する単純遊星歯車とし、前記サンギヤ21,31をロータ出力軸に連結し、前記リングギヤ24,34を減速機ケース25,35に固定し、前記ピニオンキャリア23,33をドライブシャフト26,36を介して車輪27,37に連結したため、第1遊星歯車減速機構20は実施例1に比べてさらに大きな減速比i20を取ることができ、より高回転型のモータに適用することができる。
(4) The first planetary
実施例3は、両遊星歯車減速機構20,30を段付きピニオン22,32を有する複合遊星歯車機構とした例である。
The third embodiment is an example in which both planetary gear
すなわち、図4に示すように、第1遊星歯車減速機構20と第2遊星歯車減速機構30は、それぞれサンギヤ21,31に噛み合う大径ピニオン22L,32Lとリングギヤ24,34に噛み合う小径ピニオン22S,32Sを一体にした段付きピニオン22,32を有する複合遊星歯車機構とされる。そして、前記サンギヤ21,31をロータ出力軸に連結し、前記リングギヤ24,34を減速機ケース25,35に固定し、前記ピニオンキャリア23,33をドライブシャフト26,36を介して車輪27,37に連結している。なお、他の構成は実施例1と同様であるので、図面に同一符号を付して説明を省略する。
That is, as shown in FIG. 4, the first planetary gear
次に、実施例3の作用を説明すると、実施例3の両遊星歯車減速機構20,30を、共に段付きピニオン22,32を有する複合遊星歯車機構としたことで、実施例1の両遊星歯車減速機構20,30、及び実施例2の第2遊星歯車機構30に比べ、さらに大きな減速比i20,i30を得ることができる。
Next, the operation of the third embodiment will be described. Both planetary gear
次に、効果を説明する。
実施例3の車両用左右輪独立駆動装置にあっては、実施例1の(1),(3)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle left and right wheel independent drive device of the third embodiment, in addition to the effects (1) and (3) of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(5) 第1遊星歯車減速機構20と第2遊星歯車減速機構30を、それぞれサンギヤ21,31に噛み合う大径ピニオン22L,32Lとリングギヤ24,34に噛み合う小径ピニオン22S,32Sを一体にした段付きピニオン22,32を有する複合遊星歯車機構とし、前記サンギヤ21,31をロータ出力軸に連結し、前記リングギヤ24,34を減速機ケース25,35に固定し、前記ピニオンキャリア23,33をドライブシャフト26,36を介して車輪27,37に連結したため、第1遊星歯車減速機構20の大きな減速比i20と第2遊星歯車減速機構30の大きな減速比i30とをコンパクトな構成にて得ることができ、より高回転型のモータに適用することができる。
(5) A stage in which the first planetary gear
実施例4は、第1遊星歯車減速機構をリングギヤ出力による複合遊星歯車機構とした例である。 The fourth embodiment is an example in which the first planetary gear reduction mechanism is a compound planetary gear mechanism with ring gear output.
すなわち、図5に示すように、第1遊星歯車減速機構20は、サンギヤ21及び第1リングギヤ24Lに噛み合う大径ピニオン22Lと第2リングギヤ24Sに噛み合う小径ピニオン22Sを一体にした段付きピニオン22を有する複合遊星歯車機構とし、前記サンギヤ21をインナーロータ12の出力軸に連結し、前記第1リングギヤ24Lを減速機ケース25に固定し、前記第2リングギヤ24Sを第1ドライブシャフト26を介して車輪27に連結している。なお、実施例4の第2遊星歯車減速機構30は、実施例3の第2遊星歯車減速機構30と同じ構成であり、他の構成は実施例1と同様であるので、図面に同一符号を付して説明を省略する。
That is, as shown in FIG. 5, the first planetary gear
次に、実施例4の作用を説明すると、第1遊星歯車減速機構20の減速比i20は、サンギヤ21の歯数をZ21,第1リングギヤ24Lの歯数をZ24L,第2リングギヤ24Sの歯数をZ24S,大径ピニオン22Lの歯数をZ22L,小径ピニオン22Sの歯数をZ22Sとすると、
i20=(io'+io")/(io'−1)
io=Z22L/Z21>1,io'=(Z22L・Z24S)/(Z24L・Z22S)>1,io"=io・io'>1…(4)
で与えられる。(4)式より、実施例4の第1遊星歯車減速機構20の減速比i20は、実施例2や実施例3の第1遊星歯車減速機構20に比べて、さらに大きな減速比を得ることができる。
Next, the operation of the fourth embodiment will be described. The reduction ratio i20 of the first planetary
i20 = (io '+ io ") / (io'-1)
io = Z22L / Z21> 1, io '= (Z22L / Z24S) / (Z24L / Z22S)> 1, io "= io.io'> 1 (4)
Given in. From the equation (4), the reduction ratio i20 of the first planetary
次に、効果を説明する。
実施例4の車両用左右輪独立駆動装置にあっては、実施例1の(1),(3)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle left and right wheel independent drive device of the fourth embodiment, in addition to the effects (1) and (3) of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(6) 第1遊星歯車減速機構20を、サンギヤ21及び第1リングギヤ24Lに噛み合う大径ピニオン22Lと第2リングギヤ24Sに噛み合う小径ピニオン22Sを一体にした段付きピニオン22を有する複合遊星歯車機構とし、前記サンギヤ21をインナーロータ12の出力軸に連結し、前記第1リングギヤ24Lを減速機ケース25に固定し、前記第2リングギヤ24Sを第1ドライブシャフト26を介して車輪27に連結したため、第1遊星歯車減速機構20は実施例1,2,3に比べてさらに大きな減速比i20を取ることができ、より高回転型のモータに適用することができる。
(6) The first planetary
実施例5は、第2遊星歯車減速機構30を、段付きピニオンを有するリングギヤ出力による複合遊星歯車機構とした例である。
The fifth embodiment is an example in which the second planetary gear
すなわち、図6に示すように、第2遊星歯車減速機構30は、サンギヤ31に噛み合う大径ピニオン32Lとリングギヤ34に噛み合う小径ピニオン32Sを一体にした段付きピニオン32を有する複合遊星歯車機構とし、前記サンギヤ31をアウターロータ13の出力軸に連結し、ピニオンキャリア33を減速機ケース35に固定し、前記リングギヤ34を第2ドライブシャフト36を介して車輪37に連結したものである。なお、実施例5の第1遊星歯車減速機構20は、実施例2,3の第1遊星歯車減速機構20と同じ構成であり、他の構成は実施例1と同様であるので、図面に同一符号を付して説明を省略する。
That is, as shown in FIG. 6, the second planetary gear
次に、実施例5の作用を説明すると、第2遊星歯車減速機構30は、サンギヤ31をアウターロータ13の出力軸に連結し、ピニオンキャリア33をモータケース15に固定し、リングギヤ34を第2ドライブシャフト36を介して車輪37に連結したため、アウターロータ13の出力は、逆転されて車輪37に伝達される。したがって、左右両車輪27,37の回転方向を同一方向とするためにはインナーロータ12とアウターロータ13の回転を逆方向とする必要が生じる。これによりステータ11に作用するインナーロータ12からの反力と、アウターロータ13からの反力は逆方向となり、ステータ11に作用する力を緩和することができるという効果が生じる。
Next, the operation of the fifth embodiment will be described. The second planetary gear
尚、図2乃至図5に示した第1遊星歯車減速機構20および第2遊星歯車減速機構30においては、ピニオンキャリア23,33をドライブシャフト26,36を介して車輪27,37に連結しているが、実施例5のように、ロータの出力軸をサンギヤに連結し、ピニオンキャリアをモータケースに固定し、リングギヤをドライブシャフトを介して車輪に連結した場合にも、同様の効果が得られる。
In the first planetary
図2及び図3に記載の単純遊星歯車機構による第2遊星歯車減速機構30の減速比i30は、サンギヤ31の歯数をZ31,リングギヤ34の歯数をZ34とすると、
i30=−(1/λ30) λ30=Z31/Z34 …(5)
で与えられる。
The reduction ratio i30 of the second planetary
i30 =-(1 / λ30) λ30 = Z31 / Z34 (5)
Given in.
一方、実施例5における第2遊星歯車減速機構30の減速比i30は、サンギヤ31の歯数をZ31,リングギヤ34の歯数をZ34,大径ピニオン32Lの歯数をZ32L,小径ピニオン32Sの歯数をZ32Sとすると、
i30=−io io=(Z32L・Z34)/(Z32S・Z31) …(6)
で与えられる。(5)式と(6)式とを対比すると、第2遊星歯車減速機構30を実施例5の構成とすることにより、実施例1,2あるいは実施例3,4の第2遊星歯車減速機構30に比べて減速比i30を多少小さくできるので、インナーロータ12側の第1遊星歯車減速機構20の減速比i20との差をつけやすくなるという利点も得られる。
On the other hand, the reduction ratio i30 of the second planetary
i30 = -io io = (Z32L / Z34) / (Z32S / Z31) (6)
Given in. Comparing the formulas (5) and (6), the second planetary gear
次に、効果を説明する。
実施例5の車両用左右輪独立駆動装置にあっては、実施例1の(1),(3)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle left and right wheel independent drive device of the fifth embodiment, in addition to the effects (1) and (3) of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(7) 第2遊星歯車減速機構30を、サンギヤ31に噛み合う大径ピニオン32Lとリングギヤ34に噛み合う小径ピニオン32Sを一体にした段付きピニオン32を有する複合遊星歯車機構とし、前記サンギヤ31をアウターロータ13の出力軸に連結し、ピニオンキャリア33をモータケース15に固定し、前記リングギヤ34を第2ドライブシャフト36を介して車輪37に連結したため、インナーロータ12とアウターロータ13の回転を逆方向とする必要が生じることで、ステータ11に作用する力を緩和することができると共に、インナーロータ12側の第1遊星歯車減速機構20の減速比i20とアウターロータ13側の第2遊星歯車減速機構30の減速比i30との差がつけやすくなるという効果を得ることができる。
(7) The second planetary gear
実施例6は、両遊星歯車減速機構20,30の固定要素と減速機ケース25,35との間にブレーキ機構を設けた例である。
The sixth embodiment is an example in which a brake mechanism is provided between the fixed elements of the planetary gear
すなわち、図7に示すように、実施例3の第1遊星歯車減速機構20と第2遊星歯車減速機構30のリングギヤ24,34(固定要素)を、減速機ケース25,35に対して断接するブレーキ機構28,38を設けている。このブレーキ機構28,38は、油圧により締結される多板式のものである。ここで、図6に示す実施例5のようにキャリア33をモータケース15に対して固定する場合には、図示はしないがキャリア33とモータケース15の間にブレーキ機構を配設する。なお、他の構成は、実施例3と同様であるので、図面に同一符号を付して説明を省略する。
That is, as shown in FIG. 7, the ring gears 24 and 34 (fixed elements) of the first planetary
次に、実施例6の作用を説明すると、フル充電時等であって、回生不要の時にこのブレーキ機構28,38を切断しておけば、同軸三層モータ10を引きずることなく空回りさせることができるので、両遊星歯車減速機構20,30の発熱を抑制することができ両遊星歯車減速機構20,30の耐久性を向上させることができる。
Next, the operation of the sixth embodiment will be described. If the
次に、効果を説明する。
実施例6の車両用左右輪独立駆動装置にあっては、実施例1〜実施例5の各効果に加え、下記の効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the vehicle left and right wheel independent drive device of the sixth embodiment, in addition to the effects of the first to fifth embodiments, the following effects can be obtained.
(8) 第1遊星歯車減速機構20と第2遊星歯車減速機構30のリングギヤ24,34を、減速機ケース25,35に対して断接するブレーキ機構28,38を設けたため、回生不要時にブレーキ機構28,38を切断しておけば、両遊星歯車減速機構20,30の発熱を抑制することができ、両遊星歯車減速機構20,30の耐久性が向上するという効果が得られる。
(8) Since the
以上、本発明の車両用左右輪独立駆動装置を実施例1〜実施例6に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。 As mentioned above, although the left-right wheel independent drive apparatus for vehicles of this invention has been demonstrated based on Example 1- Example 6, it is not restricted to these Examples about a specific structure, Claim of Claims Design changes and additions are allowed without departing from the spirit of the invention according to each claim.
例えば、実施例1〜実施例6に本発明の車両用左右輪独立駆動装置の例を示したが、車両の要求特性や電動機の出力特性から最適な構成を選択すればよい。 For example, although the examples of the vehicle left and right wheel independent drive device of the present invention are shown in the first to sixth embodiments, an optimum configuration may be selected from the required characteristics of the vehicle and the output characteristics of the electric motor.
本発明の実施例1〜実施例6では、本発明の車両用左右輪独立駆動装置を燃料電池車へ適用した例を示したが、燃料電池の代わりにバッテリが搭載された電気自動車に適用することができることは勿論のことである。また、本発明の実施例1〜実施例6では、左右前輪間と左右後輪間の両方に左右輪独立駆動装置を搭載した例を示したが、左右前輪間のみ、或いは、左右後輪間のみに左右輪独立駆動装置を搭載しても良い。さらに、前輪または後輪をエンジンにより駆動する場合、他方の後輪または前輪をモータ駆動するモータ四輪駆動車にも適用することができる。 In the first to sixth embodiments of the present invention, the vehicle left and right wheel independent drive device of the present invention is applied to a fuel cell vehicle. However, the present invention is applied to an electric vehicle equipped with a battery instead of a fuel cell. Of course, it can be done. In the first to sixth embodiments of the present invention, an example in which the left and right wheel independent drive devices are mounted between the left and right front wheels and between the left and right rear wheels is shown. Only the left and right wheel independent drive device may be mounted. Further, when the front wheels or the rear wheels are driven by the engine, the present invention can be applied to a motor four-wheel drive vehicle in which the other rear wheel or front wheel is driven by a motor.
10 同軸三層モータ
20 第1遊星歯車減速機構
30 第2遊星歯車減速機構
11 ステータ
12 インナーロータ
13 アウターロータ
15 モータケース
21 サンギヤ
22 ピニオン
22L 大径ピニオン
22S 小径ピニオン
23 ピニオンキャリア
24 リングギヤ
24L 第1リングギヤ
24S 第2リングギヤ
25 減速機ケース
26 ドライブシャフト
27 車輪
28 ブレーキ機構
31 サンギヤ
32 ピニオン
32L 大径ピニオン
32S 小径ピニオン
33 ピニオンキャリア
34 リングギヤ
35 減速機ケース
36 ドライブシャフト
37 車輪
38 ブレーキ機構
10 coaxial three-
Claims (8)
前記電動機を、同軸上にインナーロータとアウターロータとステータを配置した同軸三層モータとし、
前記遊星歯車減速機構を、前記インナーロータを入力とし第1ドライブシャフトを出力とする第1遊星歯車減速機構と、前記アウターロータを入力とし第2ドライブシャフトを出力とする第2遊星歯車減速機構とにより構成し、かつ、第1遊星歯車減速機構の減速比を第2遊星歯車減速機構の減速比よりも大きな減速比に設定したことを特徴とする車両用左右輪独立駆動装置。 In the vehicle left and right wheel independent drive device provided between the left and right front wheels of the vehicle, between the left and right rear wheels, or between the left and right front wheels and between the left and right rear wheels, and having an electric motor and a planetary gear reduction mechanism,
The electric motor is a coaxial three-layer motor in which an inner rotor, an outer rotor, and a stator are arranged on the same axis,
The planetary gear speed reduction mechanism includes a first planetary gear speed reduction mechanism that uses the inner rotor as an input and a first drive shaft as an output, and a second planetary gear speed reduction mechanism that uses the outer rotor as an input and a second drive shaft as an output. And a left and right wheel independent drive device for vehicles, wherein the reduction ratio of the first planetary gear reduction mechanism is set to a reduction ratio larger than the reduction ratio of the second planetary gear reduction mechanism.
前記第1遊星歯車減速機構と第2遊星歯車減速機構を、それぞれサンギヤとピニオンキャリアとリングギヤとを有する単純遊星歯車とし、
前記サンギヤをロータ出力軸に連結し、前記リングギヤを減速機ケースに固定し、前記ピニオンキャリアをドライブシャフトを介して車輪に連結したことを特徴とする車両用左右輪独立駆動装置。 In the vehicle left and right wheel independent drive device according to claim 1,
The first planetary gear reduction mechanism and the second planetary gear reduction mechanism are simple planetary gears each having a sun gear, a pinion carrier, and a ring gear;
A left and right wheel independent drive device for a vehicle, wherein the sun gear is connected to a rotor output shaft, the ring gear is fixed to a reduction gear case, and the pinion carrier is connected to a wheel via a drive shaft.
前記第1遊星歯車減速機構を、サンギヤに噛み合う大径ピニオンとリングギヤに噛み合う小径ピニオンを一体にした段付きピニオンを有する複合遊星歯車機構とし、
前記第2遊星歯車減速機構を、サンギヤとピニオンキャリアとリングギヤとを有する単純遊星歯車とし、
前記サンギヤをロータ出力軸に連結し、前記リングギヤを減速機ケースに固定し、前記ピニオンキャリアをドライブシャフトを介して車輪に連結したことを特徴とする車両用左右輪独立駆動装置。 In the vehicle left and right wheel independent drive device according to claim 1,
The first planetary gear reduction mechanism is a compound planetary gear mechanism having a stepped pinion in which a large-diameter pinion meshing with a sun gear and a small-diameter pinion meshing with a ring gear are integrated.
The second planetary gear reduction mechanism is a simple planetary gear having a sun gear, a pinion carrier, and a ring gear,
A left and right wheel independent drive device for a vehicle, wherein the sun gear is connected to a rotor output shaft, the ring gear is fixed to a reduction gear case, and the pinion carrier is connected to a wheel via a drive shaft.
前記第1遊星歯車減速機構と第2遊星歯車減速機構を、それぞれサンギヤに噛み合う大径ピニオンとリングギヤに噛み合う小径ピニオンを一体にした段付きピニオンを有する複合遊星歯車機構とし、
前記サンギヤをロータ出力軸に連結し、前記リングギヤを減速機ケースに固定し、前記ピニオンキャリアをドライブシャフトを介して車輪に連結したことを特徴とする車両用左右輪独立駆動装置。 In the vehicle left and right wheel independent drive device according to claim 1,
The first planetary gear speed reduction mechanism and the second planetary gear speed reduction mechanism are each a compound planetary gear mechanism having a stepped pinion in which a large diameter pinion meshing with a sun gear and a small diameter pinion meshing with a ring gear are integrated.
A left and right wheel independent drive device for a vehicle, wherein the sun gear is connected to a rotor output shaft, the ring gear is fixed to a reduction gear case, and the pinion carrier is connected to a wheel via a drive shaft.
前記第1遊星歯車減速機構の第1リングギヤ歯数と、第2遊星歯車減速機構の第2リングギヤ歯数と、の両歯数差を3以上となるように設定したことを特徴とする車両用左右輪独立駆動装置。 The vehicle left and right wheel independent drive device according to any one of claims 1 to 4,
For vehicles, wherein the difference between the number of teeth of the first ring gear teeth of the first planetary gear reduction mechanism and the number of second ring gear teeth of the second planetary gear reduction mechanism is set to 3 or more. Left and right wheel independent drive device.
前記第1遊星歯車減速機構を、サンギヤ及び第1リングギヤに噛み合う大径ピニオンと第2リングギヤに噛み合う小径ピニオンを一体にした段付きピニオンを有する複合遊星歯車機構とし、
前記サンギヤをインナーロータ出力軸に連結し、前記第1リングギヤを減速機ケースに固定し、前記第2リングギヤを第1ドライブシャフトを介して車輪に連結したことを特徴とする車両用左右輪独立駆動装置。 In the vehicle left and right wheel independent drive device according to claim 1,
The first planetary gear reduction mechanism is a compound planetary gear mechanism having a stepped pinion in which a large-diameter pinion meshing with a sun gear and a first ring gear and a small-diameter pinion meshing with a second ring gear are integrated.
The left and right wheels independent drive for vehicles, wherein the sun gear is connected to an inner rotor output shaft, the first ring gear is fixed to a reduction gear case, and the second ring gear is connected to a wheel via a first drive shaft. apparatus.
前記第2遊星歯車減速機構を、サンギヤに噛み合う大径ピニオンとリングギヤに噛み合う小径ピニオンを一体にした段付きピニオンを有する複合遊星歯車機構とし、
前記サンギヤをアウターロータ出力軸に連結し、ピニオンキャリアをケースに固定し、前記リングギヤを第2ドライブシャフトを介して車輪に連結したことを特徴とする車両用左右輪独立駆動装置。 In the vehicle left and right wheel independent drive device according to claim 1,
The second planetary gear reduction mechanism is a compound planetary gear mechanism having a stepped pinion in which a large-diameter pinion meshing with a sun gear and a small-diameter pinion meshing with a ring gear are integrated.
A left and right wheel independent drive device for a vehicle, wherein the sun gear is connected to an outer rotor output shaft, a pinion carrier is fixed to a case, and the ring gear is connected to a wheel via a second drive shaft.
前記第1遊星歯車減速機構と第2遊星歯車減速機構の固定要素を、減速機ケースに対して断接するブレーキ機構を設けたことを特徴とする車両用左右輪独立駆動装置。
In the vehicle left and right wheel independent drive device according to any one of claims 1 to 7,
A left and right wheel independent drive device for a vehicle, comprising a brake mechanism for connecting and disconnecting fixed elements of the first planetary gear reduction mechanism and the second planetary gear reduction mechanism to a reduction gear case.
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