CN105960550B - 动力装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够实现装置的小型化、轻量化及制造成本的削减的动力装置。由相互一体的第一小齿轮(P1)~第三小齿轮(P3)构成的三联小齿轮(32)和附加小齿轮(33)由旋转自如的行星齿轮架(31)支承为旋转自如。附加小齿轮(33)与太阳齿轮(S)及第三小齿轮(P3)啮合,第一小齿轮(P1)及第二小齿轮(P2)与第一齿圈(R1)及第二齿圈(R2)啮合。由行星齿轮架(31)、太阳齿轮(S)、第一齿圈(R1)及第二齿圈(R2)构成的四个旋转要素的转速在共线图中满足在单一的直线上排列的共线关系,在共线图中分别位于两外侧的太阳齿轮(S)及行星齿轮架(31)与第一旋转电机(11)及第二旋转电机(12)连结,分别位于太阳齿轮(S)及行星齿轮架(31)这两者的旁边的第二齿圈(R2)及第一齿圈(R1)与左右的输出轴(SL、SR)连结。

Description

动力装置
技术领域
本发明涉及一种对用于推进运输机的两个被驱动部进行驱动的动力装置。
背景技术
以往,作为这种动力装置,已知有例如专利文献1所公开的装置。在该动力装置中,通过所谓的单小齿轮类型的第一行星齿轮机构及第二行星齿轮机构的组合来构成具有第一旋转要素~第四旋转要素的差动装置,第一旋转要素~第四旋转要素的转速在共线图中满足在单一的直线上依次排列的共线关系。具体来说,第一行星齿轮机构具有第一太阳齿轮、第一小齿轮、第一行星齿轮架及第一齿圈,第二行星齿轮机构具有第二太阳齿轮、第二小齿轮、第二行星齿轮架及第二齿圈。上述的第一太阳齿轮与第二行星齿轮架经由空心的第一旋转轴而相互连结,第一行星齿轮架与第二太阳齿轮经由实心的第二旋转轴而相互连结。另外,第二旋转轴在第一旋转轴的内侧配置成旋转自如。
在以上的结构的差动装置中,第一齿圈相当于第一旋转要素,相互连结的第一行星齿轮架及第二太阳齿轮相当于第二旋转要素,相互连结的第一太阳齿轮及第二行星齿轮架相当于第三旋转要素,第二齿圈相当于第四旋转要素。另外,该以往的动力装置搭载于四轮的车辆,第一旋转要素与第一旋转电机连结,第二旋转要素与左驱动轮连结,第三旋转要素与右驱动轮连结,第四旋转要素与第二旋转电机连结。在动力装置中,通过对第一旋转电机及第二旋转电机进行控制,来控制向左右的驱动轮分配的转矩。
另外,作为以往的这种动力装置,已知有例如专利文献2所公开的装置。该以往的动力装置的差动装置由均为单小齿轮类型的第一行星齿轮机构~第三行星齿轮机构的组合来构成,并具有相互之间能够传递动力的第 一旋转要素~第五旋转要素。上述的第一旋转要素~第五旋转要素的转速满足共线关系,在表示该共线关系的共线图中,第一旋转要素~第五旋转要素的转速在单一的直线上依次排列。具体来说,第一行星齿轮机构具有第一太阳齿轮、第一小齿轮、第一行星齿轮架及第一齿圈,第二行星齿轮机构具有第二太阳齿轮、第二小齿轮、第二行星齿轮架及第二齿圈,第三行星齿轮机构具有第三太阳齿轮、第三小齿轮、第三行星齿轮架及第三齿圈。上述的第一行星齿轮架与第三齿圈经由筒状的第一连结部而相互连结,第一齿圈与第三行星齿轮架经由筒状的第二连结部而相互连结。另外,第三行星齿轮架与第二齿圈经由筒状的第三连结部而相互连结,第二行星齿轮架与第三太阳齿轮经由实心的旋转轴而相互连结。通过以上,构成上述的第一旋转要素~第五旋转要素。
另外,专利文献2的动力装置搭载于四轮的车辆,第一旋转要素与第一旋转电机连结,第二旋转要素与左驱动轮连结,第三旋转要素与发动机连结,第四旋转要素与右驱动轮连结,第五旋转要素与第二旋转电机连结。通过对上述的第一旋转电机及第二旋转电机进行控制,来控制向左右的驱动轮分配的转矩。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第4637136号(图2等)
专利文献2:日本专利第5153587号(图2等)
发明要解决的课题
在上述的专利文献1的动力装置中,为了构成第一旋转要素~第四旋转要素,需要由第一太阳齿轮及第二太阳齿轮、第一小齿轮及第二小齿轮、第一行星齿轮架及第二行星齿轮架、以及第一齿圈及第二齿圈构成的8个旋转要素、将第一太阳齿轮与第二行星齿轮架相互连结的第一旋转轴、将第一行星齿轮架与第二太阳齿轮相互连结的第二旋转轴,合计需要10个部件。这样,构成装置的要素的数量比较多,从而导致装置的大型化、重量化及制造成本的增加。
另外,在专利文献2的动力装置中,为了构成第一旋转要素~第五旋转要素,需要由第一太阳齿轮~第三太阳齿轮、第一小齿轮~第三小齿轮、 第一行星齿轮架~第三行星齿轮架及第一齿圈~第三齿圈构成的12个旋转要素、将各齿轮等相互连结的第一连结部~第三连结部及旋转轴,合计需要16个部件。这样,与专利文献1同样,构成装置的要素的数量比较多,从而导致装置的大型化、重量化及制造成本的增加。
发明内容
本发明为了解决以上那样的课题而提出,其目的在于提供一种能够实现装置的小型化、轻量化及制造成本的削减的动力装置。
用于解决课题的方案
为了实现上述的目的,技术方案1的发明涉及一种动力装置,其对用于推进运输机(实施方式中的(以下,在本方案中相同)车辆V)的两个被驱动部(左右的输出轴SL、SR)进行驱动,其特征在于,所述动力装置具备:第一能量输入输出装置(第一旋转电机11),其能够输入输出旋转能量;第二能量输入输出装置(第二旋转电机12),其能够输入输出旋转能量;以及差动装置GSF,差动装置GSF具有:旋转自如的行星齿轮架31;三联小齿轮32,其包括相互设为一体的作为外齿轮的第一小齿轮P1、第二小齿轮P2及第三小齿轮P3,且由行星齿轮架31支承为旋转自如;第一齿轮(第一齿圈R1),其为第一太阳齿轮和第一齿圈R1中的一方,所述第一太阳齿轮由外齿轮构成,并且与第一小齿轮P1对应而设置在第一小齿轮P1的内周侧,所述第一齿圈R1由内齿轮构成,并且与第一小齿轮对应而设置在第一小齿轮的外周侧;第二齿轮(第二齿圈R2),其为第二太阳齿轮和第二齿圈R2中的一方,所述第二太阳齿轮由外齿轮构成,并且与第二小齿轮对应而设置在第二小齿轮P2的内周侧,所述第二齿圈R2由内齿轮构成,并且与第二小齿轮P2对应而设置在第二小齿轮P2的外周侧;第三齿轮(太阳齿轮S),其为第三太阳齿轮(太阳齿轮S)和第三齿圈中的一方,所述第三太阳齿轮由外齿轮构成,并且与第三小齿轮P3对应而设置在第三小齿轮P3的内周侧,所述第三齿圈由内齿轮构成,并且与第三小齿轮P3对应而设置在第三小齿轮P3的外周侧;以及附加小齿轮33,其与第一小齿轮P1~第三小齿轮P3中的至少一个及该至少一个所对应的第一齿轮~第三齿轮啮合,并且由行星齿轮架31支承为旋转自 如,其中,第一小齿轮P1在附加小齿轮33与第一小齿轮P1及第一齿轮均未啮合时,与第一齿轮啮合,第二小齿轮P2在附加小齿轮33与第二小齿轮P2及第二齿轮均未啮合时,与第二齿轮啮合,第三小齿轮P3在附加小齿轮与第三小齿轮P3及第三齿轮均未啮合时,与第三齿轮啮合,由行星齿轮架31及第一齿轮~第三齿轮构成的四个旋转要素的转速在共线图中满足在单一的直线上排列的共线关系,四个旋转要素中的、在共线图中分别位于两外侧的第一外侧旋转要素及第二外侧旋转要素(太阳齿轮S、行星齿轮架31)与第一能量输入输出装置及第二能量输入输出装置分别机械地连结,分别位于第一外侧旋转要素及第二外侧旋转要素的旁边的第一准外侧旋转要素及第二准外侧旋转要素(第二齿圈R2、第一齿圈R1)与两个被驱动部中的一方及另一方分别机械地连结(图18、图19)。
根据该结构,差动装置具有旋转自如的行星齿轮架、由相互一体的第一小齿轮~第三小齿轮构成的三联小齿轮、第一齿轮~第三齿轮及附加小齿轮。第一齿轮为与第一小齿轮对应而设置的第一太阳齿轮及第一齿圈中的一方,第二齿轮为与第二小齿轮对应而设置的第二太阳齿轮及第二齿圈中的一方,第三齿轮为与第三小齿轮对应而设置的第三太阳齿轮及第三齿圈中的一方。上述的第一太阳齿轮~第三太阳齿轮由外齿轮构成,第一齿圈~第三齿圈由内齿轮构成。另外,三联小齿轮及附加小齿轮由行星齿轮架支承为旋转自如,附加小齿轮与第一小齿轮~第三小齿轮中的至少一个及该至少一个所对应的第一齿轮~第三齿轮啮合。而且,第一小齿轮~第三小齿轮及第一齿轮~第三齿轮中的与附加小齿轮未啮合的齿轮中的对应的齿轮彼此啮合。
另外,通过上述的行星齿轮架及第一齿轮~第三齿轮来构成四个旋转要素,且上述的四个旋转要素的转速在共线图中处于在单一的直线上排列的共线关系。在此,附加小齿轮用于变更共线图中的第一齿轮~第三齿轮中的一个或两个相对于行星齿轮架的位置,因此最大为两个就足够。即,根据上述的结构,在构成四个旋转要素方面,最大由行星齿轮架、三联小齿轮、第一齿轮~第三齿轮及两个附加小齿轮构成的合计7个部件就足够,最小合计6个部件就足够。这样,与前述的专利文献1的情况不同,不需要将各种旋转要素相互连结的第一旋转轴及第二旋转轴,能够通过比专利 文献1的10个部件少的6个或7个部件,构成与专利文献1同等的差动装置。因此,能够削减动力装置整体的部件件数,能够实现装置的小型化、轻量化及制造成本的削减。
另外,四个旋转要素中的、在共线图中分别位于两外侧的第一外侧旋转要素及第二外侧旋转要素与第一能量输入输出装置及第二能量输入输出装置分别机械地连结,分别位于第一外侧旋转要素及第二外侧旋转要素的旁边的第一准外侧旋转要素及第二准外侧旋转要素与两个被驱动部中的一方及另一方分别机械地连结。由此,从第一能量输入输出装置及第二能量输入输出装置输出的旋转能量经由差动装置向两个被驱动部传递,能够适当地驱动两被驱动部。在这种情况下,如上述那样,四个旋转要素的转速彼此处于共线关系,因此通过控制第一能量输入输出装置及第二能量输入输出装置中的旋转能量的输入输出,能够适当地控制向两个被驱动部分配的旋转能量(转矩)。
技术方案2的发明在技术方案1所记载的动力装置的基础上,其特征在于,差动装置GS还具有第四齿轮(太阳齿轮S),其为第一太阳齿轮~第三太阳齿轮及第一齿圈R1~第三齿圈R3中的除第一齿轮~第三齿轮以外的一个,附加小齿轮33与第一小齿轮P1~第三小齿轮P3中的至少一个及该至少一个所对应的第一齿轮~第四齿轮(第一齿圈R1、第二齿圈R2、第三齿圈R3、太阳齿轮S)啮合,第四齿轮所对应的第一小齿轮P1~第三小齿轮P3中的一个在附加小齿轮33与第一小齿轮P1~第三小齿轮P3中的一个及第四齿轮均未啮合时,与第四齿轮啮合,由行星齿轮架31及第一齿轮~第四齿轮构成的五个旋转要素的转速在共线图中满足在单一的直线上排列的共线关系,五个旋转要素中的第一外侧旋转要素及第二外侧旋转要素(太阳齿轮S、行星齿轮架31)与第一能量输入输出装置及第二能量输入输出装置分别机械地连结,第一准外侧旋转要素及第二准外侧旋转要素(第二齿圈R2、第一齿圈R1)与一方及另一方的被驱动部分别机械地连结(图2、图4)。
根据该结构,差动装置还具有技术方案1的发明所述的第一太阳齿轮~第三太阳齿轮及第一齿圈~第三齿圈中的除第一齿轮~第三齿轮以外的一个即第四齿轮,附加小齿轮与第一小齿轮~第三小齿轮中的至少一 个及该至少一个所对应的第一齿轮~第四齿轮啮合。另外,第四齿轮所对应的第一小齿轮~第三小齿轮中的一个在附加小齿轮与第一小齿轮~第三小齿轮中的所述一个及第四齿轮均未啮合时,与第四齿轮啮合。
另外,通过上述的行星齿轮架及第一齿轮~第四齿轮来构成五个旋转要素,且上述的五个旋转要素的转速在共线图中处于在单一的直线上排列的共线关系。在此,附加小齿轮用于变更共线图中的第一齿轮~第四齿轮中的一个至三个中的任一者相对于行星齿轮架的位置,因此最大采用三个就足够。即,根据上述的结构,在构成五个旋转要素方面,最大由行星齿轮架、三联小齿轮、第一齿轮~第四齿轮及三个附加小齿轮构成的合计9个部件就足够,最小合计7个部件就足够。这样,与前述的专利文献2的情况不同,不需要将各种旋转要素相互连结的第一连结部~第三连结部及旋转轴,通过比专利文献2的16个部件少的7个或9个部件,就能够构成与专利文献2同等的差动装置。因此,能够削减动力装置整体的部件件数,能够实现装置的小型化、轻量化及制造成本的削减。
另外,五个旋转要素中的、在共线图中分别位于两外侧的第一外侧旋转要素及第二外侧旋转要素与第一能量输入输出装置及第二能量输入输出装置分别机械地连结,分别位于第一外侧旋转要素及第二外侧旋转要素的旁边的第一准外侧旋转要素及第二准外侧旋转要素与两个被驱动部中的一方及另一方分别机械地连结。由此,与技术方案1的发明同样,能够适当地控制向两个被驱动部分配的旋转能量(转矩)。
技术方案3的发明在技术方案2所记载的动力装置的基础上,其特征在于,还具备能量输出装置(发动机3),其能够输出旋转能量,且与第一能量输入输出装置及第二能量输入输出装置分开另行设置,中央旋转要素(第三齿圈R3)与能量输出装置机械地连结,该中央旋转要素为五个旋转要素中的除第一外侧旋转要素及第二外侧旋转要素以及第一准外侧旋转要素及第二准外侧旋转要素以外的旋转要素(图2、图4)。
根据该结构,中央旋转要素与能够输出旋转能量的能量输出装置机械地连结,该中央旋转要素为五个旋转要素中的除第一外侧旋转要素及第二外侧旋转要素以及第一准外侧旋转要素及第二准外侧旋转要素以外的旋转要素,且该能量输出装置与第一能量输入输出装置及第二能量输入输出 装置分开另行设置。由此,在两个被驱动部上,除了来自第一能量输入输出装置及第二能量输入输出装置的旋转能量之外,还传递有来自能量输出装置的旋转能量,因此能够减小第一能量输入输出装置及第二能量输入输出装置所需的转矩,由此能够实现两装置的小型化。
技术方案4的发明在技术方案1~3中任一项所记载的动力装置的基础上,其特征在于,第一准外侧旋转要素及第二准外侧旋转要素分别是作为行星齿轮架31及第一齿轮~第三齿轮中的一个及另一个的、行星齿轮架31及第一齿圈R1~第三齿圈R2中的一个及另一个(第二齿圈R2、第一齿圈R1)(图18、图19)。
根据该结构,与两个被驱动部中的一方及另一方分别连结的第一准外侧旋转要素及第二准外侧旋转要素分别是行星齿轮架及第一齿圈~第三齿圈中的一个及另一个。由此,得到以下这样的效果。即,在与本发明不同而将前述的作为第一齿轮的第一太阳齿轮与被驱动部连结时,有时向第一太阳齿轮传递比较大的转矩。与此相对,如图20所示,根据第一太阳齿轮的啮合半径rs比较小的情况、及从第一太阳齿轮向被驱动部传递的转矩由该啮合半径rs与作用于第一太阳齿轮的切线方向的啮合反作用力fs之积表示的情况,在第一太阳齿轮上,伴随着较大的转矩向被驱动部传递而作用有非常大的啮合反作用力fs。因此,为了耐受这样的啮合反作用力fs,必须将第一太阳齿轮的齿宽设定为较大值,由此使动力装置大型化。该情况也同样适用于将作为第二齿轮及第三齿轮的第二太阳齿轮及第三太阳齿轮与被驱动部连结的情况。
另外,如图20所示,在第一小齿轮与第一太阳齿轮啮合的情况下,在支承第一小齿轮的轴承(以下称作“第一小齿轮轴承”)上,伴随着第一小齿轮的旋转而作用离心力gp。而且,在第一小齿轮上,伴随着从第一太阳齿轮向被驱动部的较大的转矩的传递而作用有来自第一太阳齿轮的比较大的法线方向的啮合反作用力ps,该啮合反作用力ps沿与上述的离心力gp相同的方向作用于第一小齿轮轴承。需要说明的是,图20是第一小齿轮为三个的例子,在该图中,为了方便,仅对位于右下方的第一小齿轮示出离心力gp及啮合反作用力ps。这样,在第一小齿轮轴承上作用有将伴随着第一小齿轮的旋转的离心力gp和来自第一太阳齿轮的较大的啮 合反作用力ps加在一起的非常大的合力,因此第一小齿轮轴承为了确保其充分的耐久性而必须大型化。因而,由此也使动力装置大型化。该情况在不使第一小齿轮与第一太阳齿轮啮合而设置与第一太阳齿轮及第一小齿轮这双方啮合的附加小齿轮的情况下,对于支承该附加小齿轮的轴承也同样适用,在作为第二齿轮的第二太阳齿轮及作为第三齿轮的第三太阳齿轮与被驱动部连结的情况下也分别同样适用。
根据本发明,如前述那样,在一方及另一方的被驱动部上分别连结行星齿轮架及第一齿圈~第三齿圈中的一个及另一个,而不连结第一太阳齿轮~第三太阳齿轮。图21表示使三个第一小齿轮与第一齿圈啮合且使第一齿圈与被驱动部连结的情况下的各齿轮的啮合反作用力的关系。如图21所示,根据第一齿圈的啮合半径rr比较大的情况、及从第一齿圈向被驱动部传递的转矩由该啮合半径rr与作用于第一齿圈的啮合反作用力FR之积表示的情况,与图20所述的第一太阳齿轮的情况相比,伴随着向被驱动部的转矩的传递而作用于第一齿圈的啮合反作用力FR变小。因此,能够将第一齿圈的齿宽设定为比较小的值,由此能够实现动力装置的进一步小型化。该效果在将第二齿圈及第三齿圈与被驱动部连结的情况下也能够分别同样得到。
而且,如图21所示,在第一小齿轮轴承上,伴随着第一小齿轮的旋转而作用有离心力GP。另外,在第一小齿轮上,伴随着从第一齿圈向一方的旋转轴的转矩的传递而作用有来自第一齿圈的啮合反作用力PR,该啮合反作用力PR沿着与上述的离心力GP相反的方向作用于第一小齿轮轴承。其结果是,离心力GP与啮合反作用力PR以相互抵消的方式作用于第一小齿轮轴承,因此与前述的将第一太阳齿轮和被驱动部连结的情况相比,能够实现第一小齿轮轴承的小型化,由此也能够实现动力装置的进一步小型化。需要说明的是,在图21中,为了方便,仅对位于右侧的第一小齿轮示出离心力GP及啮合反作用力PR。另外,第一小齿轮的数量不限于三个,是任意的。
另外,在不使第一小齿轮与第一齿圈啮合而设置与第一齿圈及第一小齿轮啮合的附加小齿轮的情况下,对于支承该附加小齿轮的轴承而言,能够同样得到上述的效果。而且,在将第二齿圈或第三齿圈与被驱动部连结 的情况下,在设置与第二齿圈或第三齿圈啮合的附加小齿轮时,对于支承该附加小齿轮的轴承而言,能够同样得到上述的效果。另外,在未设置与第二齿圈或第三齿圈啮合的附加小齿轮时,对于支承第二小齿轮及第三小齿轮的轴承而言,能够同样得到上述的效果。
附图说明
图1是将本发明的第一实施方式的动力装置和适用了该动力装置的车辆一起简要表示的图。
图2是表示图1的动力装置等的构架图。
图3是表示图1的动力装置的ECU等的框图。
图4是针对车辆的直行时且减速行驶以外的行驶状态而表示图1的动力装置中的各种旋转要素之间的转速的关系及转矩的平衡关系的共线图。
图5是针对车辆的直行时且减速行驶中而表示图1的动力装置中的各种旋转要素之间的转速的关系及转矩的平衡关系的共线图。
图6是针对右横摆力矩增大用的第三转矩分配控制中而表示图1的动力装置中的各种旋转要素之间的转速的关系及转矩的平衡关系的共线图。
图7是针对右横摆力矩减小用的第三转矩分配控制中而表示图1的动力装置中的各种旋转要素之间的转速的关系及转矩的平衡关系的共线图。
图8是表示本发明的第二实施方式的动力装置等的构架图。
图9是表示图8的动力装置中的各种旋转要素之间的转速的关系及转矩的平衡关系的共线图。
图10是表示本发明的第三实施方式的动力装置等的构架图。
图11是表示图10的动力装置中的各种旋转要素之间的转速的关系及转矩的平衡关系的共线图。
图12是表示本发明的第四实施方式的动力装置等的构架图。
图13是表示图12的动力装置中的各种旋转要素之间的转速的关系及转矩的平衡关系的共线图。
图14是表示本发明的第五实施方式的动力装置等的构架图。
图15是表示图14的动力装置中的各种旋转要素之间的转速的关系及转矩的平衡关系的共线图。
图16是表示本发明的第六实施方式的动力装置等的构架图。
图17是表示图16的动力装置中的各种旋转要素之间的转速的关系及转矩的平衡关系的共线图。
图18是表示本发明的第七实施方式的动力装置等的构架图。
图19是表示图18的动力装置中的各种旋转要素之间的转速的关系及转矩的平衡关系的共线图。
图20是用于说明本发明的效果的图。
图21是用于说明本发明的效果的、与图20不同的图。
具体实施方式
以下,参照附图,对本发明的优选实施方式进行详细说明。图1及图2所示的第一实施方式的动力装置对四轮的车辆V的左右的输出轴SL、SR进行驱动,且配置于车辆V的前部。上述的左右的输出轴SL、SR由轴承(未图示)支承为旋转自如,且相互呈同轴状配置,并且与左右的前轮WL、WR分别连结。
动力装置具备作为动力源的内燃机(以下称作“发动机”)3和用于对发动机3的动力进行变速的变速器4。发动机3是汽油发动机,其曲轴(未图示)与变速器4的输入轴(未图示)连结。变速器4是有级式的自动变速器,对传递到上述的输入轴的发动机3的动力进行变速,并向其变速器输出轴进行输出。在变速器输出轴上一体地设有作为外齿轮的齿轮4a(参照图2)。发动机3及变速器4的动作由后述的ECU2控制。
另外,动力装置具备用于对向左右的输出轴SL、SR分配的动力进行控制的分配装置DS1,分配装置DS1由差动装置GS、第一旋转电机11及第二旋转电机12等构成。差动装置GS用于在发动机3、第一旋转电机11及第二旋转电机12与左右的输出轴SL、SR之间传递动力,由太阳齿轮S、行星齿轮架31、三联小齿轮32、附加小齿轮33、第一齿圈R1、第二齿圈R2及第三齿圈R3构成。另外,差动装置GS位于左右的前轮WL、WR之间,太阳齿轮S及第一齿圈R1~第三齿圈R3与左右的输出轴SL、SR呈同轴状配置。
另外,太阳齿轮S由外齿轮构成,并且与后述的第一小齿轮P1对应 而设置在第一小齿轮P1的内周侧。而且,太阳齿轮S经由被轴承(未图示)支承为旋转自如的空心的第一旋转轴14而与第一旋转电机11的后述的第一转子11b呈同轴状连结,且与第一转子11b一体地旋转自如。在第一旋转轴14的内周侧,呈同轴状且相对旋转自如地配置有右输出轴SR。行星齿轮架31包括圆环板状的第一基部31a及第二基部31b、与两基部31a、31b设为一体的三个第一支轴31c及第二支轴31d(均仅示出两个)。另外,行星齿轮架31由轴承(未图示)支承为旋转自如,在其内周侧,相对旋转自如地配置有太阳齿轮S及第一旋转轴14。
第一基部31a及第二基部31b与左右的输出轴SL、SR呈同轴状配置,且在其轴线方向上相互对置。另外,第二基部31b配置在比第一基部31a靠右前轮WR侧的位置,并经由被轴承(未图示)支承为旋转自如的空心的第二旋转轴15而与第二旋转电机12的后述的第二转子12b呈同轴状连结。由此,行星齿轮架31与第二转子12b一体地旋转自如。在第二旋转轴15的内周侧,相对旋转自如地配置有第一旋转轴14。第一支轴31c及第二支轴31d设置在第一基部31a与第二基部31b之间,与左右的输出轴SL、SR平行地延伸。另外,第一支轴31c位于第一基部31a的径向的内端部,第二支轴31d位于第一基部31a的径向的外端部。另外,三个第一支轴31c位于在第一基部31a的周向上相互等间隔的位置,该结构对于三个第二支轴31d也同样适用。
所述三联小齿轮32由相互形成为一体的第一小齿轮P1、第二小齿轮P2及第三小齿轮P3构成,第一小齿轮P1~第三小齿轮P3由外齿轮构成。三联小齿轮32的数量与上述的第二支轴31d相同且为3个(仅示出两个),各三联小齿轮32经由轴承(未图示)而旋转自如地支承于第二支轴31d。第一小齿轮P1~第三小齿轮P3在与左右的输出轴SL、SR平行的同一轴线上从左前轮WL侧起依次排列。需要说明的是,三联小齿轮32的数量及第二支轴31d的数量不限于3个,是任意的。
所述第一齿圈R1~第三齿圈R3由内齿轮构成,从左前轮WL侧起依次排列。第一齿圈R1与第一小齿轮P1对应而设置在第一小齿轮P1的外周侧,并与第一小齿轮P1啮合。另外,第一齿圈R1经由空心的第三旋转轴16及凸缘与右输出轴SR呈同轴状连结,且与右输出轴SR一体地旋转 自如。附加小齿轮33由外齿轮构成,其数量与第一支轴31c相同且为3个(仅示出两个)。各附加小齿轮33经由轴承(未图示)而旋转自如地支承于第一支轴31c,且与太阳齿轮S及第一小齿轮P1这双方啮合。需要说明的是,附加小齿轮33的数量及第一支轴31c的数量不限于3个,是任意的。
第二齿圈R2与第二小齿轮P2对应而设置在第二小齿轮P2的外周侧,且与第二小齿轮P2啮合。另外,第二齿圈R2经由被轴承(未图示)支承为旋转自如的空心的第四旋转轴17及凸缘而与左输出轴SL呈同轴状连结,且与左输出轴SL一体地旋转自如。在第四旋转轴17的内周侧,相对旋转自如地配置有上述的第三旋转轴16。第三齿圈R3与第三小齿轮P3对应而设置在第三小齿轮P3的外周侧,且与第三小齿轮P3啮合。另外,在第三齿圈R3的外周部形成有作为外齿轮的齿轮G,齿轮G与前述的变速器输出轴的齿轮4a啮合。
而且,第一小齿轮P1~第三小齿轮P3的齿数ZP1~ZP3、及第一齿圈R1~第三齿圈R3的齿数ZR1~ZR3设定为在它们之间使下式(1)及(2)成立。
ZR1/ZP1>ZR3/ZP3>ZR2/ZP2……(1)
ZP3/ZR3=(ZP1/ZR1+ZP2/ZR2)/2……(2)
所述第一旋转电机11是AC马达,具备由多个铁芯、线圈等构成的第一定子11a、由多个磁铁等构成的第一转子11b。第一旋转电机11与左右的输出轴SL、SR呈同轴状配置,且位于差动装置GS与右前轮WR之间。第一定子11a固定于不动的壳体CA。第一转子11b配置成与第一定子11a对置,且如上述那样与太阳齿轮S一体地旋转自如。在第一旋转电机11中,若向第一定子11a供给电力,则供给的电力被转换为动力,并向第一转子11b输出。另外,若向第一转子11b输入动力,则该动力被转换为电力(发电),并向第一定子11a输出。
另外,第一定子11a经由第一动力驱动单元(以下称作“第一PDU”)21与能够充电/放电的蓄电池23电连接,且与蓄电池23之间能够授受电能。第一PDU21由逆变器等的电路构成。如图3所示,在第一PDU21上电连接有ECU2。ECU2通过控制第一PDU21来控制向第一定子11a供给 的电力、由第一定子11a发电的电力及第一转子11b的转速。
所述第二旋转电机12与第一旋转电机11同样,为AC马达,并具有第二定子12a及第二转子12b。另外,第二旋转电机12与左右的输出轴SL、SR呈同轴状配置,且位于第一旋转电机11与差动装置GS之间。上述的第二定子12a及第二转子12b分别与第一定子11a及第一转子11b同样地构成。另外,第二转子12b如上前述那样与行星齿轮架31一体地旋转自如。而且,第二旋转电机12与第一旋转电机11同样,能够将供给至第二定子12a的电力转换为动力,向第二转子12b输出,且能够将输入至第二转子12b的动力转换为电力,向第二定子12a输出。
另外,第二定子12a经由第二动力驱动单元(以下称作“第二PDU”)22与蓄电池23电连接,且与蓄电池23之间能够授受电能。第二PDU22与第一PDU21同样,由逆变器等的电路构成,在第二PDU22上电连接有ECU2。ECU2通过控制第二PDU22来控制向第二定子12a供给的电力、由第二定子12a发电的电力及第二转子12b的转速。
以下,将向第一定子11a(第二定子12a)供给的电力转换为动力并从第一转子11b(第二转子12b)输出的情况适当称作“动力运转”。另外,将使用向第一转子11b(第二转子12b)输入的动力而通过第一定子11a(第二定子12a)发电并将该动力转换为电力的情况适当称作“再生”。
在以上的结构的动力装置中,由于差动装置GS如前述那样构成,因此太阳齿轮S、第二齿圈R2、第三齿圈R3、第一齿圈R1及行星齿轮架31在相互之间能够传递动力,它们的转速彼此处于共线关系。在此,共线关系是指在共线图中各自的转速在单一的直线上排列的关系。另外,在将行星齿轮架31固定的状态下,在使太阳齿轮S旋转时,第一齿圈R1~第三齿圈R3均向与太阳齿轮S的旋转方向相同的方向旋转。在这种情况下,根据各齿轮的齿数的关系,在第一齿圈R1~第三齿圈R3的转速之间,“第二齿圈R2的转速>第三齿圈R3的转速>第一齿圈R1的转速”的关系成立。根据以上,在表示转速的关系的共线图中,太阳齿轮S、第二齿圈R2、第三齿圈R3、第一齿圈R1及行星齿轮架31依次排列。
另外,太阳齿轮S及第一转子11b经由第一旋转轴14而相互连结,因此太阳齿轮S的转速及第一转子11b的转速彼此相等。另外,第二齿圈 R2经由第四旋转轴17及凸缘与左输出轴SL进行连结,因此第二齿圈R2的转速及左输出轴SL的转速彼此相等。另外,第三齿圈R3经由齿轮G及齿轮4a与变速器4的变速器输出轴进行连结,因此若忽略上述的齿轮G及齿轮4a引起的变速,则第三齿圈R3的转速及变速器输出轴的转速彼此相等。而且,第一齿圈R1经由第三旋转轴16及凸缘与右输出轴SR进行连结,因此第一齿圈R1的转速及右输出轴SR的转速彼此相等。另外,行星齿轮架31经由第二旋转轴15与第二转子12b进行连结,因此行星齿轮架31的转速及第二转子12b的转速彼此相等。
根据以上,动力装置中的各种旋转要素之间的转速的关系例如图4所示的共线图那样表示。在该图及后述的其他的共线图中,从表示值0的横线到纵线上的白圈的距离相当于各旋转要素的转速。由图4清楚可知,左右的输出轴SL、SR彼此能够进行差速旋转。
另外,图4中的α及β分别是第一杠杆比及第二杠杆比(转矩比、速度比),由下式(3)及(4)表示。
α=ZR1(ZR2×ZP1-ZS×ZP2)/ZS(ZR1×ZP2-ZR2×ZP1)……(3)
β=ZR2×ZP1/(ZR1×ZP2-ZR2×ZP1)……(4)
在此,ZS是太阳齿轮S的齿数。
上述的第一齿圈R1及第二齿圈R2的齿数ZR1、ZR2、第一小齿轮P1及第二小齿轮P2的齿数ZP1、ZP2、及太阳齿轮S的齿数ZS除了上述式(1)及(2)的条件之外,还以在能够进行左右的前轮WL、WR的差速旋转的范围内使第一转子11b及第二转子12b中的一方不反转为条件,设定为使第一杠杆比α与第二杠杆比β彼此相等且成为比较大的值。
另外,如图3所示,从转向角传感器41向ECU2输入表示车辆V的方向盘(未图示)的转向角θ的检测信号,从车速传感器42向ECU2输入表示车辆V的车速VP的检测信号,从油门开度传感器43向ECU2输入表示车辆V的油门踏板(未图示)的操作量(以下称作“油门开度”)AP的检测信号。还从电流电压传感器44向ECU2输入表示向蓄电池23输入或从蓄电池23输出的电流、电压值的检测信号。ECU2基于来自电流电压传感器44的检测信号来计算蓄电池23的充电状态。
ECU2由包括I/O接口、CPU、RAM及ROM等的微型计算机构成。 ECU2根据来自上述的各种传感器41~44的检测信号,按照存储于ROM的控制程序来控制第一旋转电机11及第二旋转电机12。由此,进行分配装置DS1的各种动作。以下,对车辆V的直行时及左右的转弯时的分配装置DS1的动作进行说明。
[直行时]
在车辆V的直行时,且在定速行驶中或加速行驶中,通过第一旋转电机11及第二旋转电机12这双方来进行动力运转,并且对从蓄电池23向第一定子11a及第二定子12a供给的电力进行控制。图4表示这种情况下的各种旋转要素之间的转速的关系及转矩的平衡关系。
在图4中,TM1及TM2分别是伴随着由第一旋转电机11及第二旋转电机12进行的动力运转而在第一转子11b及第二转子12b上产生的输出转矩(以下,分别称作“第一马达输出转矩”、“第二马达输出转矩”)。另外,RLM1及RRM1分别是伴随着由第一旋转电机11进行的动力运转而作用于左输出轴SL及右输出轴SR的反作用力转矩,RLM2及RRM2分别是伴随着由第二旋转电机12进行的动力运转而作用于左输出轴SL及右输出轴SR的反作用力转矩。而且,TE是从发动机3经由变速器4向第三齿圈R3传递的转矩(以下称作“变速后发动机转矩”),RLE及RRE是伴随着变速后发动机转矩TE向第三齿圈R3的传递而分别作用于左输出轴SL及右输出轴SR的反作用力转矩。
另外,向左输出轴SL传递的转矩(以下称作“左输出轴传递转矩”)用RLE+RLM1-RLM2(RLM1>RLM2)表示,并且向右输出轴SR传递的转矩(以下称作“右输出轴传递转矩”)用RRE+RRM2-RRM1(RRM2>RRM1)表示,左右的输出轴SL、SR与左右的前轮WL、WR被一起向正转方向驱动。在这种情况下,共线图(图4)中的从第三齿圈R3至左输出轴SL的距离与从第三齿圈R3至右输出轴SR的距离彼此相等,因此从第三齿圈R3向左右的输出轴SL、SR分配的转矩的分配比为1:1,是彼此相等的。而且,控制向第一定子11a及第二定子12a供给的电力,使得左右的输出轴传递转矩成为彼此相同的要求转矩。该要求转矩通过根据检测出的油门开度AP并检索规定的映射(未图示)来计算。
另外,上述的左输出轴传递转矩中的RLM1-RLM2用TM1×(α+1) -TM2×β表示,右输出轴传递转矩中的RRM2-RRM1用TM2×(β+1)-TM1×α表示。由上述的式子清楚可知,第一杠杆比α表示从第一旋转电机11经由差动装置GS向左右的输出轴SL、SR传递的转矩与第一马达输出转矩TM1之比。另外,第二杠杆比β表示从第二旋转电机12经由差动装置GS向左右的输出轴SL、SR传递的转矩与第二马达输出转矩TM2之比。与此相对,如前述那样,第一杠杆比α与第二杠杆比β被设定为彼此相同的值,因此仅通过将第一马达输出转矩TM1及第二马达输出转矩TM2控制为彼此相同的大小,就能够将从第一旋转电机11及第二旋转电机12向左右的输出轴SL、SR分配的转矩高精度且容易地控制成彼此相同的大小。
而且,用于执行上述的第一旋转电机11及第二旋转电机12的动力运转的执行条件例如是如下这样的条件:为基于第一旋转电机11及第二旋转电机12的发动机3的辅助中(以下称作“马达辅助中”)、或不使用发动机3而仅由第一旋转电机11及第二旋转电机12进行驱动的车辆V的驱动中(以下称作“EV行驶中”),并且计算出的蓄电池23的充电状态大于下限值。在这种情况下,蓄电池23的充电状态大于下限值这样的条件表示蓄电池23能够放电。需要说明的是,图4表示马达辅助中的各种旋转要素之间的转速的关系及转矩的平衡关系,但在EV行驶中,由于发动机3停止,因此不会产生变速后发动机转矩TE、反作用力转矩RLE及反作用力转矩RRE。
而且,在车辆V的直行时,且在减速行驶中(发动机3的燃油切断运转中),使用车辆V的惯性能量而通过第一旋转电机11及第二旋转电机12这双方进行再生,将再生的电力向蓄电池23充电,并且控制该再生电力。图5表示这种情况下的各种旋转要素之间的转速的关系及转矩的平衡关系。在该图中,TG1及TG2分别是伴随着由第一旋转电机11及第二旋转电机12进行的再生而在第一转子11b及第二转子12b上产生的制动转矩(以下,分别称作“第一马达制动转矩”、“第二马达制动转矩”)。另外,RLG1及RRG1分别是伴随着由第一旋转电机11进行的再生而作用于左输出轴SL及右输出轴SR的反作用力转矩,RLG2及RRG2分别是伴随着由第二旋转电机12进行的再生而作用于左输出轴SL及右输出轴SR的反作 用力转矩。
在这种情况下,左输出轴传递转矩用-RLG1+RLG2(RLG1>RLG2)表示,并且右输出轴传递转矩用-RRG2+RRG1(RRG2>RRG1)表示,在左右的输出轴SL、SR上作用有制动转矩,使车辆V减速。另外,控制由第一旋转电机11及第二旋转电机12再生的电力,使得作用于左右的输出轴SL、SR的制动转矩彼此相同。
另外,上述的左输出轴传递转矩中的-RLG1+RLG2用-TG1×(α+1)+TG2×β表示,右输出轴传递转矩中的-RRG2+RRG1用-TG2×(β+1)+TG1×α表示。如前述那样,第一杠杆比α及第二杠杆比β被设定为彼此相同的值,由此,从第一旋转电机11向左右的输出轴SL、SR传递的转矩的转矩比与从第二旋转电机12向左右的输出轴SL、SR传递的转矩的转矩比被设定为彼此相同的值。因此,仅通过将第一马达制动转矩TG1及第二马达制动转矩TG2控制为彼此相同的大小,就能够将从第一旋转电机11及第二旋转电机12向左右的输出轴SL、SR分配的制动转矩高精度且容易地控制为彼此相同的大小。
而且,用于执行上述的第一旋转电机11及第二旋转电机12的再生的执行条件例如是蓄电池23的充电状态小于上限值这样的条件。在这种情况下,蓄电池23的充电状态小于上限值这样的条件表示蓄电池23能够充电。
[右转弯时]
在车辆V的前进中的右转弯时,在增大使车辆V右转弯的顺时针方向的横摆力矩(以下称作“右横摆力矩”)时,执行右横摆力矩增大用的转矩分配控制,作为该转矩分配控制,准备第一转矩分配控制~第四转矩分配控制。以下,对上述的右横摆力矩增大用的第一转矩分配控制~第四转矩分配控制依次进行说明。在该第一转矩分配控制中,通过第一旋转电机11及第二旋转电机12这双方进行动力运转,并且控制向第一定子11a及第二定子12a供给的电力,使得第一马达输出转矩TM1大于第二马达输出转矩TM2。
由此,由前述的图4所示的转矩的平衡关系清楚可知,左输出轴传递转矩大于右输出轴传递转矩,其结果是,车辆V的右横摆力矩增大。在这 种情况下,向第一定子11a及第二定子12a供给的电力根据检测出的转向角θ、车速VP、油门开度AP来控制。需要说明的是,用于执行右横摆力矩增大用的第一转矩分配控制的执行条件例如是如下这样的条件:为马达辅助中(基于第一旋转电机11及第二旋转电机12的发动机3的辅助中)或EV行驶中(仅由第一旋转电机11及第二旋转电机12进行驱动的车辆V的驱动中),并且蓄电池23的充电状态大于下限值。
接下来,对右横摆力矩增大用的第二转矩分配控制进行说明。在该第二转矩分配控制中,通过第一旋转电机11及第二旋转电机12这双方进行再生,并且将由两旋转电机11、12再生的电力向蓄电池23充电。在这种情况下,控制由第一旋转电机11及第二旋转电机12再生的电力,使得第二马达制动转矩TG2大于第一马达制动转矩TG1。
由此,由前述的图5所示的转矩的平衡关系清楚可知,作用于右输出轴SR的制动转矩大于作用于左输出轴SL的制动转矩,其结果是,车辆V的右横摆力矩增大。在这种情况下,由第一旋转电机11及第二旋转电机12再生的电力根据转向角θ、车速VP等进行控制。需要说明的是,用于执行右横摆力矩增大用的第二转矩分配控制的执行条件例如是如下这样的条件:为车辆V的减速行驶中,并且蓄电池23的充电状态小于上限值。
接下来,对右横摆力矩增大用的第三转矩分配控制进行说明。在该第三转矩分配控制中,通过第一旋转电机11进行动力运转,并且通过第二旋转电机12进行再生。图6表示这种情况下的各种旋转要素之间的转速的关系及转矩的平衡关系。如参照图4而前述的那样,图6中的TM1是第一马达输出转矩,RLM1及RRM1分别是伴随着由第一旋转电机11进行的动力运转而作用于左输出轴SL及右输出轴SR的反作用力转矩。另外,TE是变速后发动机转矩,RLE及RRE是伴随着变速后发动机转矩TE向第三齿圈R3的传递而分别作用于左输出轴SL及右输出轴SR的反作用力转矩。另外,如参照图5而前述的那样,图6中的TG2是第二马达制动转矩,RLG2及RRG2分别是伴随着由第二旋转电机12进行的再生而作用于左输出轴SL及右输出轴SR的反作用力转矩。
在这种情况下,左输出轴传递转矩用RLE+RLM1+RLG2表示,并且右输出轴传递转矩用RRE-(RRM1+RRG2)表示。这样,在左输出轴 SL上作用由驱动转矩,并且在右输出轴SR上作用有制动转矩,其结果是,车辆V的右横摆力矩增大。在这种情况下,也根据转向角θ、车速VP、油门开度AP来控制向第一定子11a供给的电力及由第二旋转电机12再生的电力。
另外,上述的左输出轴传递转矩中的RLM1+RLG2用TM1×(α+1)+TG2×β表示,右输出轴传递转矩中的-(RRM2+RRM1)用-{TG2×(β+1)+TM1×α}表示。由于第一杠杆比α及第二杠杆比β被设定为彼此相同的值,因此借助第一马达输出转矩TM1及第二马达制动转矩TG2,能够高精度且容易地控制从第一旋转电机11及第二旋转电机12向左右的输出轴SL、SR分配的转矩。
需要说明的是,用于执行右横摆力矩增大用的第三转矩分配控制的执行条件例如是以下的第一增大条件或第二增大条件。
第一增大条件:为由发动机3进行驱动的车辆V的驱动中,并且蓄电池23的充电状态为上限值以上。
第二增大条件:为由发动机3进行驱动的车辆V的驱动中,充电状态小于上限值,并且第二旋转电机12所要求的制动转矩为规定的第一上限转矩以上。
在这种情况下,在第一增大条件的成立时,在蓄电池23的充电状态为上限值以上时无法对蓄电池23进行充电,因此由第二旋转电机12再生的电力全部不对蓄电池23充电而向第一定子11a供给。另一方面,在第二增大条件的成立时,由第二旋转电机12再生的电力的一部分对蓄电池23充电,并且剩余部分向第一定子11a供给。在这种情况下,控制第一马达输出转矩TM1,以便补偿第二马达制动转矩TG2相对于要求的制动转矩的不足量。
接下来,对右横摆力矩增大用的第四转矩分配控制进行说明。在该第四转矩分配控制中,对第一旋转电机11执行零转矩控制,并且通过第二旋转电机12进行再生,将由第二旋转电机12再生的电力向蓄电池23充电。该零转矩控制用于避免产生通过第一旋转电机11进行再生所引起的拖曳损失。在这种情况下,由于仅产生第二马达制动转矩TG2,因此由图6清楚可知,左输出轴传递转矩用RLE+RLG2表示,并且右输出轴传递 转矩用RRE-RRG2表示。这样,在左输出轴SL上作用有驱动转矩,并且在右输出轴SR上作用有制动转矩,其结果是,车辆V的右横摆力矩增大。换言之,右输出轴SR的转矩的一部分将第二马达制动转矩TG2作为反作用力而向左输出轴SL传递。在这种情况下,也根据转向角θ、车速VP、油门开度AP来控制由第二旋转电机12再生的电力。
需要说明的是,用于执行右横摆力矩增大用的第四转矩分配控制的执行条件例如是如下这样的条件:为由发动机3进行驱动的车辆V的驱动中,蓄电池23的充电状态小于上限值,并且第二旋转电机12所要求的制动转矩小于所述第一上限转矩。
需要说明的是,为了使右横摆力矩增大,也可以对第二旋转电机12执行零转矩控制,并且通过第一旋转电机11进行动力运转。在这种情况下,由于仅产生第一马达输出转矩TM1,因此由图6清楚可知,左输出轴传递转矩用RLE+RLM1表示,并且右输出轴传递转矩用RRE-RRM1表示。这样,在左输出轴SL上作用有驱动转矩,并且在右输出轴SR上作用有制动转矩,其结果是,车辆V的右横摆力矩增大。换言之,右输出轴SR的转矩的一部分将第一马达动力运转转矩TM1作为反作用力而向左输出轴SL传递。在这种情况下,也根据转向角θ、车速VP、油门开度AP来控制向第一定子11a供给的电力。
另外,在车辆V的右转弯时,在减小车辆V的右横摆力矩时,执行右横摆力矩减小用的转矩分配控制,作为该右横摆力矩减小用的转矩分配控制,准备第一转矩分配控制~第四转矩分配控制。以下,对上述的右横摆力矩减小用的第一转矩分配控制~第四转矩分配控制依次进行说明。在该第一转矩分配控制中,通过第一旋转电机11及第二旋转电机12这双方进行动力运转,并且控制向第一定子11a及第二定子12a供给的电力,使得第二马达输出转矩TM2大于第一马达输出转矩TM1。
由此,由前述的图4所示的转矩的平衡关系清楚可知,右输出轴传递转矩大于左输出轴传递转矩,其结果是,车辆V的右横摆力矩减少。在这种情况下,向第一定子11a及第二定子12a供给的电力根据转向角θ、车速VP、油门开度AP来控制。需要说明的是,用于执行右横摆力矩减小用的第一转矩分配控制的执行条件例如是如下这样的条件:为马达辅助中或EV行驶中,并且蓄电池23的充电状态大于下限值。
接下来,对右横摆力矩减小用的第二转矩分配控制进行说明。在该第二转矩分配控制中,通过第一旋转电机11及第二旋转电机12这双方进行再生,并且将由两旋转电机11、12再生的电力向蓄电池23充电。在这种情况下,控制由第一旋转电机11及第二旋转电机12再生的电力,使得第一马达制动转矩TG1大于第二马达制动转矩TG2。
由此,由前述的图5所示的转矩的平衡关系清楚可知,作用于左输出轴SL的制动转矩大于作用于右输出轴SR的制动转矩,其结果是,车辆V的右横摆力矩减小。在这种情况下,由第一旋转电机11及第二旋转电机12再生的电力根据转向角θ、车速VP来控制。需要说明的是,用于执行右横摆力矩减小用的第二转矩分配控制的执行条件例如是如下这样的条件:为车辆V的减速行驶中,并且蓄电池23的充电状态小于上限值。
接下来,对右横摆力矩减小用的第三转矩分配控制进行说明。在该第三转矩分配控制中,通过第一旋转电机11进行再生、并且通过第二旋转电机12进行动力运转。图7表示这种情况下的各种旋转要素之间的转速的关系及转矩的平衡关系。如参照图5而前述的那样,图7中的TG1是第一马达制动转矩,RLG1及RRG1分别是伴随着由第一旋转电机11进行的再生而作用于左输出轴SL及右输出轴SR的反作用力转矩。另外,如参照图4而前述的那样,图7中的TM2是第二马达输出转矩,RLM2及RRM2分别是伴随着由第二旋转电机12进行的动力运转而作用于左输出轴SL及右输出轴SR的反作用力转矩。
在这种情况下,左输出轴传递转矩用-(RLG1+RLM2)表示,并且右输出轴传递转矩用RRM2+RRG1表示。这样,在左输出轴SL上作用有制动转矩,并且在右输出轴SR上作用有驱动转矩,其结果是,车辆V的右横摆力矩减小。在这种情况下,也根据转向角θ、车速VP来控制由第一旋转电机11再生的电力及向第二定子12a供给的电力。
另外,上述的左输出轴传递转矩中的-(RLG1+RLM2)用-{TG1×(α+1)+TM2×β}表示,右输出轴传递转矩中的RRM2+RRG1用TM2×(β+1)+TG1×α表示。第一杠杆比α及第二杠杆比β被设定为彼此相同的值,因此借助第一马达制动转矩TG1及第二马达输出转矩TM2, 能够高精度且容易地控制从第一旋转电机11及第二旋转电机12向左右的输出轴SL、SR分配的转矩。
需要说明的是,用于执行右横摆力矩减小用的第三转矩分配控制的执行条件例如是以下的第一减小条件或第二减小条件。
第一减小条件:为车辆V的减速行驶中(发动机3的燃油切断运转中),并且蓄电池23的充电状态为上限值以上。
第二减小条件:为车辆V的减速行驶中,充电状态小于上限值,并且第一旋转电机11所要求的制动转矩为规定的第二上限转矩以上。
在这种情况下,在第一减少条件的成立时,在蓄电池23的充电状态为上限值以上时无法对蓄电池23进行充电,因此由第一旋转电机11再生的电力全部不对蓄电池23进行充电,而向第二定子12a供给。另一方面,在第二减少条件的成立时,由第一旋转电机11再生的电力的一部分向蓄电池23充电,并且剩余部分向第二定子12a供给。在这种情况下,控制第二马达输出转矩TM2,以便补偿第一马达制动转矩TG1相对于要求的制动转矩的不足量。
接下来,对右横摆力矩减小用的第四转矩分配控制进行说明。在该第四转矩分配控制中,对第二旋转电机12执行零转矩控制,并且通过第一旋转电机11进行再生,将由第一旋转电机11再生的电力向蓄电池23充电。在这种情况下,由于仅产生第一马达制动转矩TG1,因此由图7清楚可知,左输出轴传递转矩用-RLG1表示,并且右输出轴传递转矩用RRG1表示。这样,在左输出轴SL上作用有制动转矩,并且在右输出轴SR上作用有驱动转矩,其结果是,车辆V的右横摆力矩减小。在这种情况下,也根据转向角θ、车速VP来控制由第一旋转电机11再生的电力。
需要说明的是,用于执行右横摆力矩减小用的第四转矩分配控制的执行条件例如是如下这样的条件:为车辆V的减速行驶中,蓄电池23的充电状态小于上限值,并且第一旋转电机11所要求的制动转矩小于所述第二上限转矩。
需要说明的是,为了减少右横摆力矩,也可以对第一旋转电机11执行零转矩控制,并且通过第二旋转电机12进行动力运转。在这种情况下,由于仅产生第二马达输出转矩TM2,因此由图7清楚可知,左输出轴传递 转矩用-RLM2表示,并且右输出轴传递转矩用RRM2表示。这样,在左输出轴SL上作用有制动转矩,并且在右输出轴SR上作用有驱动转矩,其结果是,车辆V的右横摆力矩减小。在这种情况下,也根据转向角θ、车速VP、油门开度AP来控制向第二定子12a供给的电力。
需要说明的是,在车辆V的前进中的左转弯时,在增大使车辆V左转弯的逆时针方向的横摆力矩(以下称作“左横摆力矩”)时,执行左转弯时的左横摆力矩增大用的第一转矩分配控制~第四转矩分配控制,在减小左横摆力矩时,执行左转弯时的左横摆力矩减小用的第一转矩分配控制~第四转矩分配控制。上述的左转弯时的左横摆力矩增大用及减小用的第一转矩分配控制~第四转矩分配控制分别与前述的右转弯时的右横摆力矩增大用及减小用的第一转矩分配控制~第四转矩分配控制左右对称地执行,因此省略其详细说明。
另外,第一实施方式中的各种要素与本发明中的各种要素的对应关系如下这样。即,第一实施方式中的车辆V及左右的输出轴SL、SR分别相当于本发明中的运输机及两个被驱动部,并且第一实施方式中的发动机3、第一旋转电机11及第二旋转电机12分别相当于本发明中的能量输出装置、第一能量输入输出装置及第二能量输入输出装置。另外,第一实施方式中的太阳齿轮S相当于本发明中的第四齿轮及第一外侧旋转要素,并且第一实施方式中的行星齿轮架31相当于本发明中的第二外侧旋转要素。而且,第一实施方式中的第二齿圈R2相当于本发明中的第二齿轮及第一准外侧旋转要素,第一实施方式中的第一齿圈R1相当于本发明中的第一齿轮及第二准外侧旋转要素,并且第一实施方式中的第三齿圈R3相当于本发明中的第三齿轮及中央旋转要素。
如以上那样,根据第一实施方式,差动装置GS包括行星齿轮架31、由相互一体的第一小齿轮P1~第三小齿轮P3构成的三联小齿轮32、太阳齿轮S、第一齿圈R1~第三齿圈R3及附加小齿轮33(图2)。另外,通过上述的太阳齿轮S、第二齿圈R2、第三齿圈R3、第一齿圈R1及行星齿轮架31来构成五个旋转要素,上述的五个旋转要素在共线图中处于在单一的直线上依次排列的共线关系(图4~图7)。这样,能够通过行星齿轮架31、三联小齿轮32、太阳齿轮S、第一齿圈R1~第三齿圈R3及附加 小齿轮33来构成与前述的专利文献2同等的差动装置,能够通过比专利文献2的16个部件数量少的合计7个部件来构成。因此,能够削减动力装置整体的部件件数,能够实现装置的小型化、轻量化及制造成本的削减。
另外,在共线图中分别位于两外侧的太阳齿轮S及行星齿轮架31与第一旋转电机11及第二旋转电机12(第一转子11b及第二转子12b)分别机械地连结,分别位于太阳齿轮S及行星齿轮架31的旁边的第二齿圈R2及第一齿圈R1与左右的输出轴SL、SR分别机械地连结。由此,从第一旋转电机11及第二旋转电机12输出的旋转能量经由差动装置GS向左右的输出轴SL、SR传递,能够适当地驱动左右的输出轴SL、SR这两者。在这种情况下,五个旋转要素(太阳齿轮S、第二齿圈R2、第三齿圈R3、第一齿圈R1、行星齿轮架31)的转速相互处于共线关系,因此通过控制第一旋转电机11及第二旋转电机12中的旋转能量的输入输出,能够适当地控制向左右的输出轴SL、SR分配的旋转能量(转矩)。
而且,五个旋转要素中的、在共线图中位于中央的第三齿圈R3与发动机3机械地连结,该发动机3与第一旋转电机11及第二旋转电机12独立地设置。由此,在左右的输出轴SL、SR上,除了来自第一旋转电机11及第二旋转电机12的旋转能量之外,还传递有来自发动机3的旋转能量,因此能够减小第一旋转电机11及第二旋转电机12所需的转矩,由此能够实现第一旋转电机11及第二旋转电机12这两者的小型化。
另外,在左右的输出轴SL、SR上分别机械地连结有第二齿圈R2及第一齿圈R1,而不是连结太阳齿轮S。因此,如使用图20及图21进行说明的那样,能够将第一齿圈R1及第二齿圈R2的齿宽设定为比较小的值,由此能够实现动力装置的进一步小型化。根据相同的理由,能够实现支承第一小齿轮P1及第二小齿轮P2的轴承的小型化,由此,也能够实现动力装置的进一步的小型化。
需要说明的是,在第一实施方式中,太阳齿轮S及行星齿轮架31与第一转子11b及第二转子12b分别连结,并且第二齿圈R2及第一齿圈R1与左右的输出轴SL、SR分别连结,但也可以与之相反,使行星齿轮架及太阳齿轮与第一转子及第二转子分别连结,并且使第一齿圈及第二齿圈与左右的输出轴分别连结。另外,在第一实施方式中,使太阳齿轮S与第一小齿轮P1对应而设置,并且使附加小齿轮33与太阳齿轮S及第一小齿轮P1啮合,但也可以使太阳齿轮与第二小齿轮或第三小齿轮对应而设置,并且使附加小齿轮与太阳齿轮和第二小齿轮及第三小齿轮中的太阳齿轮所对应的一个啮合。在这种情况下,表示转速的关系的共线图中的太阳齿轮、第二齿圈、第三齿圈、第一齿圈及行星齿轮架的排列顺序也与图4~图7所示的排列顺序相同,与第一转子、左输出轴、变速器输出轴、右输出轴及第二转子的连结关系也相同。
接下来,参照图8及图9,对本发明的第二实施方式的动力装置进行说明。该动力装置的分配装置DS2与第一实施方式相比,不同点主要在于,附加小齿轮53不是与太阳齿轮SA及第一小齿轮P1A啮合,而是与第二小齿轮P2A及第二齿圈R2A啮合。在图8及图9中,对于与第一实施方式相同的构成要素标注相同的符号。以下,以与第一实施方式的不同点为中心,对第二实施方式的动力装置进行说明。
如图8所示,分配装置DS2的差动装置GSA包括太阳齿轮SA、行星齿轮架51、三联小齿轮52、附加小齿轮53及第一齿圈R1A~第三齿圈R3A。在差动装置GSA与右前轮WR之间配置有第一旋转电机11,在差动装置GSA与左前轮WL之间配置有第二旋转电机12,太阳齿轮SA及第一齿圈R1A~第三齿圈R3A与左右的输出轴SL、SR呈同轴状配置。另外,太阳齿轮SA由外齿轮构成,并且与后述的第一小齿轮P1A对应而设置在第一小齿轮P1A的内周侧,且与第一小齿轮P1A啮合。而且,太阳齿轮SA经由被轴承(未图示)支承为旋转自如的空心的第一旋转轴54而与第二转子12b呈同轴状连结,且与第二转子12b一体地旋转自如。在第一旋转轴54的内周侧,呈同轴状且相对旋转自如地配置有左输出轴SL。
行星齿轮架51包括圆环板状的基部51a和与基部51a设为一体的第一支轴51b及第二支轴51c,且由轴承(未图示)支承为旋转自如。在行星齿轮架51的内周侧,相对旋转自如地配置有太阳齿轮SA及第一旋转轴54。第一支轴51b及第二支轴51c、三联小齿轮52及附加小齿轮53的数量分别为3个(分别仅示出两个),但当然不限于此。
上述的基部51a与左右的输出轴SL、SR呈同轴状配置。另外,在基部51a上一体地设有作为外齿轮的齿轮GA,齿轮GA与前述的变速器输出轴的齿轮4a啮合。第一支轴51b及第二支轴51c与左右的输出轴SL、SR平行地从基部51a向右前轮WR侧延伸。另外,第一支轴51b位于基部51a的径向的内端部,第二支轴51c位于基部51a的径向的外端部。而且,3个第一支轴51b位于在基部51a的周向上彼此等间隔的位置,该结构对于3个第二支轴51c也同样适用。
所述三联小齿轮52与第一实施方式同样,包括相互形成为一体的作为外齿轮的第一小齿轮P1A、第二小齿轮P2A及第三小齿轮P3A,且经由轴承(未图示)而旋转自如地支承于第一支轴51b。第一小齿轮P1A~第三小齿轮P3A的位置关系与第一实施方式的第一小齿轮P1~第三小齿轮P3的位置关系同样。
第一齿圈R1A~第三齿圈R3A由与第一实施方式的第一齿圈R1~第三齿圈R3同样的内齿轮构成,与第一小齿轮P1A~第三小齿轮P3A分别对应而分别设置在第一小齿轮P1A~第三小齿轮P3A的外周侧。另外,第一齿圈R1A与第一小齿轮P1A啮合,经由被轴承(未图示)支承为旋转自如的空心的第二旋转轴55、凸缘及空心的第三旋转轴56而与第一转子11b呈同轴状连结,且与第一转子11b一体地旋转自如。在第二旋转轴55的内周侧,相对旋转自如地配置有后述的第四旋转轴57,在第三旋转轴56的内周侧,相对旋转自如地配置有右输出轴SR。
第二齿圈R2A经由被轴承(未图示)支承为旋转自如的空心的第四旋转轴57及凸缘而与右输出轴SR呈同轴状连结,且与右输出轴SR一体地旋转自如。在第四旋转轴57的内周侧,相对旋转自如地配置有后述的第五旋转轴58。附加小齿轮53由外齿轮构成,经由轴承(未图示)而旋转自如地支承于第二支轴51c,且与第二小齿轮P2A及第二齿圈R2A这双方啮合。第三齿圈R3A与第三小齿轮P3A啮合,并且经由被轴承(未图示)支承为旋转自如的空心的第五旋转轴58及凸缘而与左输出轴SL呈同轴状连结,且与左输出轴SL一体地旋转自如。
另外,第一小齿轮P1A~第三小齿轮P3A的齿数ZP1A~ZP3A、及第一齿圈R1A~第三齿圈R3A的齿数ZR1A~ZR3A设定为在它们之间使下式(5)及(6)成立。
ZR3A/ZP3A>ZR1A/ZP1A……(5)
ZP2A/ZR2A=ZP3A/ZR3A……(6)
在以上的结构的动力装置中,由于差动装置GSA如上述那样构成,因此太阳齿轮SA、第二齿圈R2A、行星齿轮架51、第三齿圈R3A及第一齿圈R1A在彼此之间能够传递动力,它们的转速彼此处于共线关系。另外,在将行星齿轮架51固定的状态下,在使太阳齿轮SA旋转时,第二齿圈R2A向与太阳齿轮SA的旋转方向相同的方向旋转,第一齿圈R1A及第三齿圈R3A向与太阳齿轮SA的旋转方向相反的方向旋转。在这种情况下,根据各齿轮的齿数的关系,太阳齿轮SA的转速高于第二齿圈R2A的转速,第三齿圈R3A的转速高于第一齿圈R1A的转速。根据以上,在表示转速的关系的共线图中,太阳齿轮SA、第二齿圈R2A、行星齿轮架51、第三齿圈R3A及第一齿圈R1A依次排列。
另外,太阳齿轮SA及第二转子12b经由第一旋转轴54而相互连结,因此太阳齿轮SA的转速及第二转子12b的转速彼此相等。而且,第二齿圈R2A经由第四旋转轴57及凸缘与右输出轴SR连结,因此第二齿圈R2A的转速及右输出轴SR的转速彼此相等。另外,行星齿轮架51经由齿轮GA及齿轮4a与变速器4的变速器输出轴连结,因此若忽略上述的齿轮GA及齿轮4a引起的变速,则行星齿轮架51的转速及变速器输出轴的转速彼此相等。另外,第三齿圈R3A经由第五旋转轴58及凸缘与左输出轴SL连结,因此第三齿圈R3A的转速及左输出轴SL的转速彼此相等。另外,第一齿圈R1A经由第二旋转轴55、凸缘及第三旋转轴56与第一转子11b连结,因此第一齿圈R1A的转速及第一转子11b的转速彼此相等。
根据以上,动力装置中的各种旋转要素之间的转速的关系例如图9所示的共线图那样表示。由图9清楚可知,左右的输出轴SL、SR彼此能够差速旋转。另外,图9中的αA及βA分别是第一杠杆比及第二杠杆比(转矩比、速度比),由下式(7)及(8)表示。
αA=ZR2A(ZR3A×ZP1A-ZR1A×ZP3A)/ZR1A(ZR2A×ZP3A+ZR3A×ZP2A)……(7)
βA=ZR3A(ZR2A×ZP1A-ZSA×ZP2A)/ZSA(ZR2A×ZP3A+ZR3A×ZP2A)……(8)
在此,ZSA是太阳齿轮SA的齿数。
上述的第一齿圈R1A~第三齿圈R3A的齿数ZR1A~ZR3A、第一小齿轮P1A~第三小齿轮P3A的齿数ZP1A~ZP3A及太阳齿轮SA的齿数ZSA除了所述式(5)及(6)的条件之外,还以在能够进行左右的前轮WL、WR的差速旋转的范围内使第一转子11b及第二转子12b中的一方不反转为条件,设定为使第一杠杆比αA及第二杠杆比βA成为比较大的值。
另外,由图9与图4~图7的比较清楚可知,在分配装置DS2中,同样地进行第一实施方式的分配装置DS1的动作。省略其详细说明。
另外,第二实施方式中的各种要素与本发明中的各种要素的对应关系如下这样。即,第二实施方式中的第一齿圈R1A相当于本发明中的第一齿轮及第一外侧旋转要素,并且第二实施方式中的太阳齿轮SA相当于本发明中的第四齿轮及第二外侧旋转要素。另外,第二实施方式中的第三齿圈R3A相当于本发明中的第三齿轮及第一准外侧旋转要素,第二实施方式中的第二齿圈R2A相当于本发明中的第二齿轮及第二准外侧旋转要素,并且第二实施方式中的行星齿轮架51相当于本发明中的中央旋转要素。其他的对应关系与第一实施方式同样。
如以上那样,根据第二实施方式,差动装置GSA包括行星齿轮架51、由相互一体的第一小齿轮P1A~第三小齿轮P3A构成的三联小齿轮52、太阳齿轮SA、第一齿圈R1A~第三齿圈R3A及附加小齿轮53(图8)。另外,通过上述的第一齿圈R1A、第三齿圈R3A、行星齿轮架51、第二齿圈R2A及太阳齿轮SA来构成五个旋转要素,上述五个旋转要素在共线图中处于在单一的直线上依次排列的共线关系(图9)。这样,能够由行星齿轮架51、三联小齿轮52、太阳齿轮SA、第一齿圈R1A~第三齿圈R3A及附加小齿轮53构成与前述的专利文献2同等的差动装置,能够与第一实施方式同样地通过比专利文献2的16个部件数量少的合计7个部件来构成。由此,能够削减动力装置整体的部件件数,能够实现装置的小型化、轻量化及制造成本的削减。
另外,在共线图中分别位于两外侧的第一齿圈R1A及太阳齿轮SA与第一旋转电机11及第二旋转电机12(第一转子11b及第二转子12b)分别机械地连结,分别位于第一齿圈R1A及太阳齿轮SA的旁边的第三齿圈 R3A及第二齿圈R2A与左右的输出轴SL、SR分别机械地连结。由此,与第一实施方式同样,将从第一旋转电机11及第二旋转电机12输出的旋转能量经由差动装置GSA向左右的输出轴SL、SR传递,能够适当地驱动左右的输出轴SL、SR这两者,并且通过第一旋转电机11及第二旋转电机12中的旋转能量的输入输出的控制,能够适当地控制向左右的输出轴SL、SR分配的旋转能量(转矩)。
而且,五个旋转要素中的、在共线图中位于中央的行星齿轮架51与发动机3机械地连结,因此与第一实施方式同样,能够减小第一旋转电机11及第二旋转电机12所需的转矩,由此能够实现第一旋转电机11及第二旋转电机12这两者的小型化。另外,在左右的输出轴SL、SR上分别机械地连结第三齿圈R3A及第二齿圈R2A,而不是连结太阳齿轮SA。因此,与第一实施方式同样,能够将第二齿圈R2A及第三齿圈R3A的齿宽设定为比较小的值,由此能够实现动力装置的进一步小型化。根据相同的理由,能够实现支承附加小齿轮53及第三小齿轮P3A的轴承的小型化,由此,也能够实现动力装置的进一步小型化。
需要说明的是,在第二实施方式中,使第一齿圈R1A及太阳齿轮SA与第一转子11b及第二转子12b分别连结,并且使第三齿圈R3A及第二齿圈R2A与左右的输出轴SL、SR分别连结,但也可以与之相反,使太阳齿轮及第一齿圈与第一转子及第二转子分别连结,并且使第二齿圈及第三齿圈与左右的输出轴分别连结。另外,在第二实施方式中,使附加小齿轮53与第二小齿轮P2A及第二齿圈R2A这双方啮合,但也可以与第一小齿轮及第一齿圈这双方、或第三小齿轮及第三齿圈这双方啮合。在这种情况下,第二齿圈与第二小齿轮啮合。而且,在第二实施方式中,使太阳齿轮SA与第一小齿轮P1A啮合,但也可以与第二小齿轮或第三小齿轮啮合。
另外,在上述的变更的任一者中,由太阳齿轮、第一齿圈~第三齿圈及行星齿轮架构成的五个旋转要素中的、在表示转速的关系的共线图中分别位于两外侧的第一外侧旋转要素及第二外侧旋转要素均与第一转子及第二转子分别连结,并且分别位于第一外侧旋转要素及第二外侧旋转要素的旁边的第一准外侧旋转要素及第二准外侧旋转要素均与左右的输出轴分别连结。另外,五个旋转要素中的位于中央的中央旋转要素与发动机连 结。另外,在上述的变更中,为了使与第一转子及第二转子等的连结关系成立,有时需要将各齿轮的齿数设定为与所述式(5)及(6)不同的关系。
另外,在第二实施方式中,表示转速的关系的共线图中的从行星齿轮架51至第二齿圈R2A及第三齿圈R3A的距离彼此相等,但也可以彼此不同。在这种情况下,在第二小齿轮及第三小齿轮的齿数及第二齿圈及第三齿圈的齿数之间也可以使所述式(6)不成立,能够相应地增大其设定的自由度,因此能够以使前述的第一杠杆比及第二杠杆比彼此相等的方式设定各齿轮的齿数。
接下来,参照图10及图11,对本发明的第三实施方式的动力装置进行说明。该动力装置的分配装置DS3与第一实施方式相比,不同点主要在于,代替附加小齿轮33而具有第一附加小齿轮63及第二附加小齿轮64。在图10及图11中,对于与第一实施方式相同的构成要素标注相同的符号。以下,以与第一实施方式及第二实施方式的不同点为中心,来对第三实施方式的动力装置进行说明。
如图10所示,分配装置DS3的差动装置GSB包括太阳齿轮SB、行星齿轮架61、三联小齿轮62、第一附加小齿轮63及第二附加小齿轮64、以及第一齿圈R1B~第三齿圈R3B。差动装置GSB、左右的前轮WL、WR、第一旋转电机11及第二旋转电机12的位置关系与第二实施方式同样,太阳齿轮SB及第一齿圈R1B~第三齿圈R3B与左右的输出轴SL、SR呈同轴状配置。另外,太阳齿轮SB由外齿轮构成,并且与后述的第二小齿轮P2B对应而设置在第二小齿轮P2B的内周侧。另外,太阳齿轮SB经由被轴承(未图示)支承为旋转自如的空心的第一旋转轴65而与第一转子11b呈同轴状连结,且与第一转子11b一体地旋转自如。在第一旋转轴65的内周侧,呈同轴状且相对旋转自如地配置有右输出轴SR。
行星齿轮架61包括圆板状的基部61a、与基部61a设为一体的第一支轴61b、第二支轴61c及第三支轴61d,且由轴承(未图示)支承为旋转自如。在行星齿轮架61的内周侧,相对旋转自如地配置有太阳齿轮SB及第一旋转轴65。第一支轴61b、第二支轴61c、第三支轴61d、三联小齿轮62、第一附加小齿轮63及第二附加小齿轮64的数量分别为3个(分别仅示出两个),但当然不限于此。
上述的基部61a呈同轴状地安装于右输出轴SR,由此,行星齿轮架61与右输出轴SR一体地旋转自如。第一支轴61b、第二支轴61c、第三支轴61d与左右的输出轴SL、SR平行地从基部61a向右前轮WR侧延伸,在基部61a的径向上从内侧起依次排列。另外,3个第一支轴61b位于在基部61a的周向上彼此等间隔的位置,该结构对于3个第二支轴61c及第三支轴61d也同样适用。
所述三联小齿轮62与第一实施方式同样,由相互形成为一体的作为外齿轮的第一小齿轮P1B、第二小齿轮P2B及第三小齿轮P3B构成,且经由轴承(未图示)而旋转自如地支承于第二支轴61c。第一小齿轮P1B~第三小齿轮P3B的位置关系与第一实施方式的第一小齿轮P1~第三小齿轮P3的位置关系同样。
第一齿圈R1B~第三齿圈R3B由与第一实施方式的第一齿圈R1~第三齿圈R3同样的内齿轮构成,与第一小齿轮P1B~第三小齿轮P3B分别对应而分别设置在第一小齿轮P1B~第三小齿轮P3B的外周侧。另外,第一齿圈R1B与第一小齿轮P1B啮合,并且经由被轴承(未图示)支承为旋转自如的空心的第二旋转轴66及凸缘而与左输出轴SL呈同轴状连结,且与左输出轴SL一体地旋转自如。第二齿圈R2B经由被轴承(未图示)支承为旋转自如的空心的第三旋转轴67、凸缘及空心的第四旋转轴68而与第二转子12b呈同轴状连结,且与第二转子12b一体地旋转自如。在第三旋转轴67的内周侧,相对旋转自如地配置有上述的第二旋转轴66,在第四旋转轴68的内周侧,相对旋转自如地配置有左输出轴SL。第三齿圈R3B与第三小齿轮P3B啮合,在其外周部形成有作为外齿轮的齿轮GB。齿轮GB与变速器输出轴的齿轮4a啮合。
第一附加小齿轮63由外齿轮构成,经由轴承(未图示)而旋转自如地支承于第一支轴61b,且与太阳齿轮SB及第二小齿轮P2B这双方啮合。第二附加小齿轮64由外齿轮构成,经由轴承(未图示)而旋转自如地支承于第三支轴61d,且与第二小齿轮P2B及第二齿圈R2B这双方啮合。另外,第一小齿轮P1B~第三小齿轮P3B的齿数ZP1B~ZP3B及第一齿圈R1B~第三齿圈R3B的齿数ZR1B~ZR3B设定为在它们之间使下式(9)及(10)成立。
ZR3B/ZP3B>ZR1B/ZP1B>ZR2B/ZP2B……(9)
ZP1B/ZR1B=2×ZP3B/ZR3B……(10)
在以上的结构的动力装置中,差动装置GSB如上述那样构成,因此太阳齿轮SB、第一齿圈R1B、第三齿圈R3B、行星齿轮架61及第二齿圈R2B在相互之间能够传递动力,且它们的转速彼此处于共线关系。另外,在将行星齿轮架61固定的状态下,在使太阳齿轮SB旋转时,第一齿圈R1B及第三齿圈R3B向与太阳齿轮SB的旋转方向相同的方向旋转,第二齿圈R2B向与太阳齿轮SB的旋转方向相反的方向旋转。在这种情况下,根据各齿轮的齿数的关系,在太阳齿轮SB的转速、第一齿圈R1B及第三齿圈R3B的转速之间,“太阳齿轮SB的转速>第一齿圈R1B的转速>第三齿圈R3B的转速”的关系成立。根据以上,在表示转速的关系的共线图中,太阳齿轮SB、第一齿圈R1B、第三齿圈R3B、行星齿轮架61及第二齿圈R2B依次排列。
另外,太阳齿轮SB及第一转子11b经由第一旋转轴65而相互连结,因此太阳齿轮SB的转速及第一转子11b的转速彼此相等。而且,第一齿圈R1B经由第二旋转轴66及凸缘与左输出轴SL连结,因此第一齿圈R1B的转速及左输出轴SL的转速彼此相等。另外,第三齿圈R3B经由齿轮GB及齿轮4a与变速器4的变速器输出轴连结,因此若忽略上述的齿轮GB及齿轮4a引起的变速,则第三齿圈R3B的转速及变速器输出轴的转速彼此相等。另外,行星齿轮架61与右输出轴SR直接连结,因此行星齿轮架61的转速及右输出轴SR的转速彼此相等。另外,第二齿圈R2B经由第三旋转轴67、凸缘及第四旋转轴68与第二转子12b连结,因此第二齿圈R2B的转速及第二转子12b的转速彼此相等。
根据以上,动力装置中的各种旋转要素之间的转速的关系例如图11所示的共线图那样表示。由图11清楚可知,左右的输出轴SL、SR彼此能够差速旋转。另外,图11中的αB及βB分别是第一杠杆比及第二杠杆比(转矩比、速度比),由下式(11)及(12)表示。
αB=ZR1B×ZP2B/(ZSB×ZP1B)-1……(11)
βB=ZR1B×ZP2B/(ZR2B×ZP1B)……(12)
在此,ZSB是太阳齿轮SB的齿数。
上述的第一齿圈R1B及第二齿圈R2B的齿数ZR1B、ZR2B、第一小齿轮P1B及第二小齿轮P2B的齿数ZP1B、ZP2B、以及太阳齿轮SB的齿数ZSB除了所述式(9)及(10)的条件之外,还以在能够进行左右的前轮WL、WR的差速旋转的范围内使第一转子11b及第二转子12b中的一方不反转为条件,设定为使第一杠杆比αB及第二杠杆比βB彼此相等,并且成为比较大的值。
另外,由图11与图4~图7的比较清楚可知,在分配装置DS3中,同样地进行第一实施方式的分配装置DS1的动作。省略其详细说明。
另外,第三实施方式中的各种要素与本发明中的各种要素的对应关系如下这样。即,第三实施方式中的太阳齿轮SB相当于本发明中的第四齿轮及第一外侧旋转要素,第三实施方式中的第二齿圈R2B相当于本发明中的第二齿轮及第二外侧旋转要素,并且第三实施方式中的第一附加小齿轮63及第二附加小齿轮64相当于本发明中的附加小齿轮。另外,第三实施方式中的第一齿圈R1B相当于本发明中的第一齿轮及第一准外侧旋转要素,第三实施方式中的行星齿轮架61相当于本发明中的第二准外侧旋转要素,并且第三实施方式中的第三齿圈R3B相当于本发明中的第三齿轮及中央旋转要素。其他的对应关系与第一实施方式同样。
如以上那样,根据第三实施方式,差动装置GSB包括行星齿轮架61、由相互一体的第一小齿轮P1B~第三小齿轮P3B构成的三联小齿轮62、太阳齿轮SB、第一齿圈R1B~第三齿圈R3B、第一附加小齿轮63及第二附加小齿轮64(图10)。另外,通过上述的太阳齿轮SB、第一齿圈R1B、第三齿圈R3B、行星齿轮架61及第二齿圈R2B来构成五个旋转要素,且上述五个旋转要素在共线图中处于在单一的直线上依次排列的共线关系(图11)。这样,能够由行星齿轮架61、三联小齿轮62、太阳齿轮SB、第一齿圈R1B~第三齿圈R3B、第一附加小齿轮63及第二附加小齿轮64构成与前述的专利文献2同等的差动装置,能够通过比专利文献2的16个部件数量少的合计8个部件来构成。由此,能够削减动力装置整体的部件件数,能够实现装置的小型化、轻量化及制造成本的削减。
另外,在共线图中分别位于两外侧的太阳齿轮SB及第二齿圈R2B与第一旋转电机11及第二旋转电机12(第一转子11b及第二转子12b)分 别机械地连结,分别位于太阳齿轮SB及第二齿圈R2B的旁边的第一齿圈R1B及行星齿轮架61与左右的输出轴SL、SR分别机械地连结。由此,与第一实施方式及第二实施方式同样,将从第一旋转电机11及第二旋转电机12输出的旋转能量经由差动装置GSB向左右的输出轴SL、SR传递,能够适当地驱动左右的输出轴SL、SR这两者,并且通过第一旋转电机11及第二旋转电机12中的旋转能量的输入输出的控制,能够适当地控制向左右的输出轴SL、SR分配的旋转能量(转矩)。
另外,五个旋转要素中的、在共线图中位于中央的第三齿圈R3B与发动机3机械地连结,因此与第一实施方式及第二实施方式同样,能够减小第一旋转电机11及第二旋转电机12所需的转矩,由此,能够实现第一旋转电机11及第二旋转电机12这两者的小型化。另外,在左右的输出轴SL、SR上分别机械地连结第一齿圈R1B及行星齿轮架61,而不是连结太阳齿轮SB。因此,能够与第一实施方式及第二实施方式同样地将第一齿圈R1B的齿宽设定为比较小的值,由此能够实现动力装置的进一步小型化。根据相同的理由,能够实现支承第一小齿轮P1B的轴承的小型化,由此,也能够实现动力装置的进一步小型化。
需要说明的是,在第三实施方式中,使太阳齿轮SB及第二齿圈R2B与第一转子11b及第二转子12b分别连结,并且使第一齿圈R1B及行星齿轮架61与左右的输出轴SL、SR分别连结,但也可以与之相反,使第二齿圈及太阳齿轮与第一转子及第二转子分别连结,并且使行星齿轮架及第一齿圈与左右的输出轴分别连结。另外,在第三实施方式中,使太阳齿轮SB与第二小齿轮P2B对应而设置,并且使第一附加小齿轮63与太阳齿轮SB及第二小齿轮P2B啮合,但也可以使太阳齿轮与第一小齿轮或第三小齿轮对应而设置,并且使第一附加小齿轮与太阳齿轮和第一小齿轮及第三小齿轮中的太阳齿轮所对应的一个啮合。
另外,在第三实施方式中,使第二附加小齿轮64与第二小齿轮P2B及第二齿圈R2B这双方啮合,但也可以与第一小齿轮及第一齿圈这双方、或第三小齿轮及第三齿圈这双方啮合。在这种情况下,第二齿圈与第二小齿轮啮合。另外,在上述的变更的任一者中,由太阳齿轮、第一齿圈~第三齿圈及行星齿轮架构成的五个旋转要素中的、在表示转速的关系的共线 图中分别位于两外侧的第一外侧旋转要素及第二外侧旋转要素均与第一转子及第二转子分别连结,并且分别位于第一外侧旋转要素及第二外侧旋转要素的旁边的第一准外侧旋转要素及第二准外侧旋转要素均与左右的输出轴分别连结。而且,五个旋转要素中的位于中央的中央旋转要素与发动机连结。另外,在上述的变更中,为了使与第一转子及第二转子等的连结关系成立,有时需要将各齿轮的齿数设定为与所述式(9)及(10)不同的关系。
接下来,参照图12及图13,对本发明的第四实施方式的动力装置进行说明。该动力装置的分配装置DS4与第一实施方式相比,不同点主要在于,代替前述的附加小齿轮33而具有第一附加小齿轮73及第二附加小齿轮74。在图12及图13中,对于与第一实施方式相同的构成要素,标注相同的符号。以下,以与第一实施方式~第三实施方式的不同点为中心,来对第四实施方式的动力装置进行说明。
如图12所示,分配装置DS4的差动装置GSC包括太阳齿轮SC、行星齿轮架71、三联小齿轮72、第一附加小齿轮73及第二附加小齿轮74、以及第一齿圈R1C~第三齿圈R3C。差动装置GSC、左右的前轮WL、WR、第一旋转电机11及第二旋转电机12的位置关系与第二实施方式同样,太阳齿轮SC及第一齿圈R1C~第三齿圈R3C与左右的输出轴SL、SR呈同轴状配置。另外,太阳齿轮SC由外齿轮构成,并且与后述的第一小齿轮P1C对应而设置在第一小齿轮P1C的内周侧,且与第一小齿轮P1C啮合。而且,太阳齿轮SC经由被轴承(未图示)支承为旋转自如的空心的第一旋转轴75而与第二转子12b呈同轴状连结,且与第二转子12b一体地旋转自如。在第一旋转轴75的内周侧,呈同轴状且相对旋转自如地配置有左输出轴SL。
行星齿轮架71包括圆环板状的第一基部71a、圆板状的第二基部71b、与两基部71a、71b设为一体的第一支轴71c、与第一基部71a设为一体的第二支轴71d、与第二基部71b设为一体的第三支轴71e,且由轴承(未图示)支承为旋转自如。在行星齿轮架71的内周侧,相对旋转自如地配置有太阳齿轮SC及第一旋转轴75。第一支轴71c~第三支轴71e、三联小齿轮72、第一附加小齿轮73及第二附加小齿轮74的数量分别是3个(分 别仅示出两个),但当然不限于此。
上述的第一基部71a及第二基部71b与左右的输出轴SL、SR呈同轴状配置,在其轴线方向上相互对置。另外,第二基部71b配置在比第一基部71a靠右前轮WR侧的位置,并安装于左输出轴SL。由此,行星齿轮架71与左输出轴SL一体地旋转自如。第一支轴71c、第二支轴71d、第三支轴71e设置在第一基部71a与第二基部71b之间,与左右的输出轴SL、SR平行地延伸。另外,第一支轴71c位于第一基部71a的径向的内端部,并且位于第二基部71b的径向的中央部。第二支轴71d位于第一基部71a的径向的外端部,并向第二基部71b侧延伸。第三支轴71e位于第二基部71b的径向的外端部,并沿向第一基部71a侧延伸。而且,3个第一支轴71c位于在第一基部71a及第二基部71b的周向上彼此等间隔的位置,该结构对于3个第二支轴71d及第三支轴71e也同样适用。
所述三联小齿轮72与第一实施方式同样,包括彼此形成为一体的作为外齿轮的第一小齿轮P1C、第二小齿轮P2C及第三小齿轮P3C,且经由轴承(未图示)而旋转自如地支承于第一支轴71c。第一小齿轮P1C~第三小齿轮P3C的位置关系与第一实施方式的第一小齿轮P1~第三小齿轮P3的位置关系同样。
第一齿圈R1C~第三齿圈R3C由与第一实施方式的第一齿圈R1~第三齿圈R3同样的内齿轮构成,且与第一小齿轮P1C~第三小齿轮P3C分别对应而分别设置在第一小齿轮P1C~第三小齿轮P3C的外周侧。另外,在第一齿圈R1C的外周部形成有作为外齿轮的齿轮GC,齿轮GC与变速器输出轴的齿轮4a啮合。第一附加小齿轮73由外齿轮构成,经由轴承(未图示)而旋转自如地支承于第二支轴71d,且与第一小齿轮P1C及第一齿圈R1C这双方啮合。第二齿圈R2C与第二小齿轮P2C啮合,并且经由被轴承(未图示)支承为旋转自如的空心的第二旋转轴76、凸缘及空心的第三旋转轴77而与第一转子11b呈同轴状连结,且与第一转子11b一体地旋转自如。在第二旋转轴76的内周侧,相对旋转自如地配置有后述的第四旋转轴78,在第三旋转轴77的内周侧,相对旋转自如地配置有右输出轴SR。
第三齿圈R3C经由被轴承(未图示)支承为旋转自如的空心的第四旋 转轴78及凸缘而与右输出轴SR呈同轴状连结,且与右输出轴SR一体地旋转自如。第二附加小齿轮74由外齿轮构成,经由轴承(未图示)而旋转自如地支承于第三支轴71e,且与第三小齿轮P3C及第三齿圈R3C这双方啮合。另外,第一小齿轮P1C~第三小齿轮P3C的齿数ZP1C~ZP3C、及第一齿圈R1C~第三齿圈R3C的齿数ZR1C~ZR3C设定为在它们之间使下式(13)及(14)成立。
ZR1C/ZP1C>ZR3C/ZP3C>ZR2C/ZP2C……(13)
2×ZP1C/ZR1C=ZP3C/ZR3C……(14)
在以上的结构的动力装置中,差动装置GSC如上述那样构成,因此太阳齿轮SC、第三齿圈R3C、第一齿圈R1C、行星齿轮架71及第二齿圈R2C在相互之间能够传递动力,且它们的转速彼此处于共线关系。另外,在将行星齿轮架71固定的状态下,在使太阳齿轮SC旋转时,第一齿圈R1C及第三齿圈R3C向与太阳齿轮SC的旋转方向相同的方向旋转,第二齿圈R2C向与太阳齿轮SC的旋转方向相反的方向旋转。在这种情况下,根据各齿轮的齿数的关系,在太阳齿轮SC的转速、第一齿圈R1C及第三齿圈R3C的转速之间,“太阳齿轮SC的转速>第三齿圈R3C的转速>第一齿圈R1C的转速”的关系成立。根据以上,在表示转速的关系的共线图中,太阳齿轮SC、第三齿圈R3C、第一齿圈R1C、行星齿轮架71及第二齿圈R2C依次排列。
另外,太阳齿轮SC及第二转子12b经由第一旋转轴75而相互连结,因此太阳齿轮SC的转速及第二转子12b的转速彼此相等。而且,第三齿圈R3C经由第四旋转轴78及凸缘与右输出轴SR连结,因此第三齿圈R3C的转速及右输出轴SR的转速彼此相等。另外,第一齿圈R1C经由齿轮GC及齿轮4a与变速器4的变速器输出轴连结,因此若忽略上述的齿轮GC及齿轮4a引起的变速,则第一齿圈R1C的转速及变速器输出轴的转速彼此相等。另外,行星齿轮架71与左输出轴SL直接连结,因此行星齿轮架71的转速及左输出轴SL的转速彼此相等。另外,第二齿圈R2C经由第二旋转轴76、凸缘及第三旋转轴77与第一转子11b连结,因此第二齿圈R2C的转速及第一转子11b的转速彼此相等。
根据以上,动力装置中的各种旋转要素之间的转速的关系例如图13 所示的共线图那样表示。由图13清楚可知,左右的输出轴SL、SR彼此能够差速旋转。
另外,图13中的αC及βC分别是第一杠杆比及第二杠杆比(转矩比、速度比),由下式(15)及(16)表示。
αC=ZR3C×ZP2C/(ZR2C×ZP3C)……(15)
βC=ZR3C×ZP1C/(ZSC×ZP3C)-1……(16)
在此,ZSC是太阳齿轮SC的齿数。
上述的第二齿圈R2C及第三齿圈R3C的齿数ZR2C、ZR3C、第一小齿轮P1C~第三小齿轮P3C的齿数ZP1C~ZP3C、以及太阳齿轮SC的齿数ZSC除了所述式(13)及(14)的条件之外,还以在能够进行左右的前轮WL、WR的差速旋转的范围内使第一转子11b及第二转子12b中的一方不反转为条件,设定为使第一杠杆比αC及第二杠杆比βC彼此相等,并且成为比较大的值。
另外,由图13与图4~图7的比较清楚确可知,在分配装置DS4中,同样地进行第一实施方式的分配装置DS1的动作。省略其详细说明。
另外,第四实施方式中的各种要素与本发明中的各种要素的对应关系如下这样。即,第四实施方式中的第二齿圈R2C相当于本发明中的第二齿轮及第一外侧旋转要素,第四实施方式中的太阳齿轮SC相当于本发明中的第四齿轮及第二外侧旋转要素,并且第四实施方式中的第一附加小齿轮73及第二附加小齿轮74相当于本发明中的附加小齿轮。另外,第四实施方式中的行星齿轮架71相当于本发明中的第一准外侧旋转要素,第四实施方式中的第三齿圈R3C相当于本发明中的第三齿轮及第二准外侧旋转要素,并且第四实施方式中的第一齿圈R1C相当于本发明中的第一齿轮及中央旋转要素。其他的对应关系与第一实施方式同样。
如以上那样,根据第四实施方式,差动装置GSC包括行星齿轮架71、由相互一体的第一小齿轮P1C~第三小齿轮P3C构成的三联小齿轮72、太阳齿轮SC、第一齿圈R1C~第三齿圈R3C、第一附加小齿轮73及第二附加小齿轮74(图12)。另外,通过上述的第二齿圈R2C、行星齿轮架71、第一齿圈R1C、第三齿圈R3C及太阳齿轮SC来构成五个旋转要素,且上述五个旋转要素在共线图中处于在单一的直线上依次排列的共线关系(图 13)。这样,能够由行星齿轮架71、三联小齿轮72、太阳齿轮SC、第一齿圈R1C~第三齿圈R3C、第一附加小齿轮73及第二附加小齿轮74来构成与前述的专利文献2同等的差动装置,与第三实施方式同样,能够通过比专利文献2的16个部件数量少的合计8个部件来构成。因此,能够削减动力装置整体的部件件数,能够实现装置的小型化、轻量化及制造成本的削减。
另外,在共线图中分别位于两外侧的第二齿圈R2C及太阳齿轮SC与第一旋转电机11及第二旋转电机12(第一转子11b及第二转子12b)分别机械地连结,分别位于第二齿圈R2C及太阳齿轮SC的旁边的行星齿轮架71及第三齿圈R3C与左右的输出轴SL、SR分别机械地连结。由此,与第一实施方式~第三实施方式同样,将从第一旋转电机11及第二旋转电机12输出的旋转能量经由差动装置GSC向左右的输出轴SL、SR传递,能够适当地驱动左右的输出轴SL、SR这两者,并且通过第一旋转电机11及第二旋转电机12中的旋转能量的输入输出的控制,能够适当地控制向左右的输出轴SL、SR分配的旋转能量(转矩)。
而且,五个旋转要素中的、在共线图中位于中央的第一齿圈R1C与发动机3机械地连结,因此与第一实施方式~第三实施方式同样,能够减小第一旋转电机11及第二旋转电机12所需的转矩,由此,能够实现第一旋转电机11及第二旋转电机12这两者的小型化。另外,在左右的输出轴SL、SR上分别机械地连结行星齿轮架71及第三齿圈R3C,而不是连结太阳齿轮SC。因此,能够与第一实施方式~第三实施方式同样地将第三齿圈R3C的齿宽设定为比较小的值,由此能够实现动力装置的进一步小型化。根据相同的理由,能够实现支承第二附加小齿轮74的轴承的小型化,由此,也能够实现动力装置的进一步小型化。
需要说明的是,在第四实施方式中,使第二齿圈R2C及太阳齿轮SC与第一转子11b及第二转子12b分别连结,并且使行星齿轮架71及第三齿圈R3C与左右的输出轴SL、SR分别连结,但也可以与之相反,使太阳齿轮及第二齿圈与第一转子及第二转子分别连结,并且使第三齿圈及行星齿轮架与左右的输出轴分别连结。另外,在第四实施方式中,使太阳齿轮SC与第一小齿轮P1C啮合,但也可以与第二小齿轮或第三小齿轮啮合。 而且,在第四实施方式中,使第一附加小齿轮73与第一小齿轮P1C及第一齿圈R1C这双方啮合,使第二附加小齿轮74与第三小齿轮P3C及第三齿圈R3C这双方啮合,但也可以使第一附加小齿轮及第二附加小齿轮的一方与第二小齿轮及第二齿圈这双方啮合。在这种情况下,在使第一附加小齿轮与第二小齿轮及第二齿圈这双方啮合时,第一齿圈与第一小齿轮啮合。另外,在使第二附加小齿轮与第二小齿轮及第二齿圈这双方啮合时,第三齿圈与第三小齿轮啮合。
另外,在上述的变更的任一者中,由太阳齿轮、第一齿圈~第三齿圈及行星齿轮架构成的五个旋转要素中的、在表示转速的关系的共线图中分别位于两外侧的第一外侧旋转要素及第二外侧旋转要素均与第一转子及第二转子分别连结,并且分别位于第一外侧旋转要素及第二外侧旋转要素的旁边的第一准外侧旋转要素及第二准外侧旋转要素均与左右的输出轴分别连结。而且,五个旋转要素中的位于中央的中央旋转要素与发动机连结。另外,在上述的变更中,为了使与第一转子及第二转子等的连结关系成立,有时需要将各齿轮的齿数设定为与所述式(13)及(14)不同的关系。
接下来,参照图14及图15,对本发明的第五实施方式的动力装置进行说明。该动力装置的分配装置DS5与第四实施方式相比,不同点主要在于,还具有第三附加小齿轮85。在图14及图15中,对于与第一实施方式相同的构成要素标注相同的符号。以下,以与第一实施方式~第四实施方式的不同点为中心,来对第五实施方式的动力装置进行说明。
如图14所示,分配装置DS5的差动装置GSD包括太阳齿轮SD、行星齿轮架81、三联小齿轮82、第一附加小齿轮83~第三附加小齿轮85、以及第一齿圈R1D~第三齿圈R3D。差动装置GSD、左右的前轮WL、WR、第一旋转电机11及第二旋转电机12的位置关系与第一实施方式同样,太阳齿轮SD、第一齿圈R1D~第三齿圈R3D与左右的输出轴SL、SR呈同轴状配置。另外,太阳齿轮SD由外齿轮构成,并且与后述的第一小齿轮P1D对应而设置在第一小齿轮P1D的内周侧,且与第一小齿轮P1D啮合。而且,太阳齿轮SD经由被轴承(未图示)支承为旋转自如的空心的第一旋转轴86而与第一转子11b呈同轴状连结,且与第一转子11b一 体地旋转自如。在第一旋转轴86的内周侧,呈同轴状且相对旋转自如地配置有右输出轴SR。
上述的行星齿轮架81包括圆环板状的第一基部81a及第二基部81b、与两基部81a、81b设为一体的第一支轴81c、与第一基部81a设为一体的第二支轴81d、与第二基部81b设为一体的第三支轴81e及第四支轴81f,且由轴承(未图示)支承为旋转自如。在行星齿轮架81的内周侧,相对旋转自如地配置有太阳齿轮SD及第一旋转轴86。第一支轴81c~第四支轴81f、三联小齿轮82及第一附加小齿轮83~第三附加小齿轮85的数量分别是3个(分别仅示出两个),但当然不限于此。
上述的第一基部81a及第二基部81b与左右的输出轴SL、SR呈同轴状地配置,在其轴线方向上相互对置。另外,第二基部81b配置在比第一基部81a靠右前轮WR侧的位置,且经由被轴承(未图示)支承为旋转自如的空心的第二旋转轴87而与第二转子12b呈同轴状地连结。由此,行星齿轮架81与第二转子12b一体地旋转自如。在第二旋转轴87的内周侧,相对旋转自如地配置有第一旋转轴86。第一支轴81c~第四支轴81f设置在第一基部81a与第二基部81b之间,且与左右的输出轴SL、SR平行地延伸。
另外,第一支轴81c位于第一基部81a及第二基部81b的径向的内端部,第二支轴81d位于第一基部81a的径向的外端部,且向第二基部81b侧延伸。而且,第三支轴81e位于第二基部81b的径向的外端部,第四支轴81f位于第二基部81b的比与第三支轴81e连结的连结部分靠径向的内侧的部位,两支轴81e、81f向第一基部81a侧延伸。而且,3个第一支轴81c位于在第一基部81a及第二基部81b的周向上彼此等间隔的位置,该结构对于3个第二支轴81d~第四支轴81f也分别同样适用。另外,第三支轴81e及第四支轴81f位于第二基部81b的周向上的相互不同的位置。
所述三联小齿轮82与第一实施方式同样,包括相互形成为一体的作为外齿轮的第一小齿轮P1D、第二小齿轮P2D及第三小齿轮P3D,且经由轴承(未图示)而旋转自如地支承于第一支轴81c。第一小齿轮P1D~第三小齿轮P3D的位置关系与第一实施方式的第一小齿轮P1~第三小齿轮P3的位置关系同样。
第一齿圈R1D~第三齿圈R3D由与第一实施方式的第一齿圈R1~第三齿圈R3同样的内齿轮构成,且与第一小齿轮P1D~第三小齿轮P3D分别对应而分别设置在第一小齿轮P1D~第三小齿轮P3D的外周侧。另外,第一齿圈R1D经由被轴承(未图示)支承为旋转自如的空心的第三旋转轴88及凸缘而与右输出轴SR呈同轴状连结,且与右输出轴SR一体地旋转自如。第一附加小齿轮83~第三附加小齿轮85由外齿轮构成。另外,第一附加小齿轮83经由轴承(未图示)而旋转自如地支承于第二支轴81d,且与第一小齿轮P1D及第一齿圈R1D这双方啮合。
第二齿圈R2D经由被轴承(未图示)支承为旋转自如的空心的第四旋转轴89及凸缘而与左输出轴SL呈同轴状连结,且与左输出轴SL一体地旋转自如。在第四旋转轴89的内周侧,相对旋转自如地配置有上述的第三旋转轴88。第二附加小齿轮84经由轴承(未图示)而旋转自如地支承于第三支轴81e,且与第二小齿轮P2D及第二齿圈R2D这双方啮合。在第三齿圈R3D的外周部形成有作为外齿轮的齿轮GD,齿轮GD与变速器输出轴的齿轮4a啮合。第三附加小齿轮85经由轴承(未图示)而旋转自如地支承于第四支轴81f,且与第三小齿轮P3D及第三齿圈R3D这双方啮合。
另外,第一小齿轮P1D~第三小齿轮P3D的齿数ZP1D~ZP3D及第一齿圈R1D~第三齿圈R3D的齿数ZR1D~ZR3D与第一实施方式同样,设定为在它们之间使下式(17)及(18)成立。
ZR1D/ZP1D>ZR3D/ZP3D>ZR2D/ZP2D……(17)
ZP3D/ZR3D=(ZP1D/ZR1D+ZP2D/ZR2D)/2……(18)
在以上的结构的动力装置中,由于差动装置GSD如上述那样构成,因此太阳齿轮SD、第二齿圈R2D、第三齿圈R3D、第一齿圈R1D及行星齿轮架81在相互之间能够传递动力,它们的转速彼此处于共线关系。另外,在将行星齿轮架81固定的状态下,在使太阳齿轮SD旋转时,第一齿圈R1D~第三齿圈R3D向与太阳齿轮SD的旋转方向相同的方向旋转。在这种情况下,根据各齿轮的齿数的关系,在太阳齿轮SD的转速及第一齿圈R1D~第三齿圈R3D的转速之间,“太阳齿轮SD的转速>第二齿圈R2D的转速>第三齿圈R3D的转速>第一齿圈R1D的转速”的关系成立。根 据以上,在表示转速的关系的共线图中,太阳齿轮SD、第二齿圈R2D、第三齿圈R3D、第一齿圈R1D及行星齿轮架81依次排列。
另外,太阳齿轮SD及第一转子11b经由第一旋转轴86而相互连结,因此太阳齿轮SD的转速及第一转子11b的转速彼此相等。另外,第二齿圈R2D经由第四旋转轴89及凸缘与左输出轴SL连结,因此第二齿圈R2D的转速及左输出轴SL的转速彼此相等。另外,第三齿圈R3D经由齿轮GD及齿轮4a与变速器4的变速器输出轴连结,因此若忽略上述的齿轮GD及齿轮4a引起的变速,则第三齿圈R3D的转速及变速器输出轴的转速彼此相等。另外,第一齿圈R1D经由第三旋转轴88及凸缘与右输出轴SR连结,因此第一齿圈R1D的转速及右输出轴SR的转速彼此相等。另外,行星齿轮架81经由第二旋转轴87与第二转子12b连结,因此行星齿轮架81的转速及第二转子12b的转速彼此相等。
根据以上,动力装置中的各种旋转要素之间的转速的关系例如图15所示的共线图那样表示。由图15清楚可知,左右的输出轴SL、SR彼此能够差速旋转。另外,图15中的αD及βD分别是第一杠杆比及第二杠杆比(转矩比、速度比),由下式(19)及(20)表示。
αD=ZR1D(ZR2D×ZP1D-ZSD×ZP2D)/ZSD(ZR1D×ZP2D-ZR2D×ZP1D)……(19)
βD=ZR2D×ZP1D/(ZR1D×ZP2D-ZR2D×ZP1D)……(20)
在此,ZSD是太阳齿轮SD的齿数。
上述的第一齿圈R1D及第二齿圈R2D的齿数ZR1D、ZR2D、第一小齿轮P1D及第二小齿轮P2D的齿数ZP1D、ZP2D、及太阳齿轮SD的齿数ZSD除了所述式(17)及(18)的条件之外,还以在能够进行左右的前轮WL、WR的差速旋转的范围内使第一转子11b及第二转子12b中的一方不反转为条件,设定为使第一杠杆比αD及第二杠杆比βD彼此相等,并且成为比较大的值。
另外,由图15与图4~图7的比较清楚可知,在分配装置DS5中,同样地进行第一实施方式的分配装置DS1的动作。省略其详细说明。
另外,第五实施方式中的各种要素与本发明中的各种要素的对应关系如下这样。即,第五实施方式中的太阳齿轮SD相当于本发明中的第四齿 轮及第一外侧旋转要素,第五实施方式中的行星齿轮架81相当于本发明中的第二外侧旋转要素,并且第五实施方式中的第一附加小齿轮83~第三附加小齿轮85相当于本发明中的附加小齿轮。另外,第五实施方式中的第二齿圈R2D相当于本发明中的第二齿轮及第一准外侧旋转要素,第五实施方式中的第一齿圈R1D相当于本发明中的第一齿轮及第二准外侧旋转要素,并且第五实施方式中的第三齿圈R3D相当于本发明中的第三齿轮及中央旋转要素。其他的对应关系与第一实施方式同样。
如以上那样,根据第五实施方式,差动装置GSD包括行星齿轮架81、由相互一体的第一小齿轮P1D~第三小齿轮P3D构成的三联小齿轮82、太阳齿轮SD、第一齿圈R1D~第三齿圈R3D、第一附加小齿轮83~第三附加小齿轮85(图14)。另外,通过上述的太阳齿轮SD、第二齿圈R2D、第三齿圈R3D、第一齿圈R1D及行星齿轮架81来构成五个旋转要素,且上述的五个旋转要素在共线图中处于在单一的直线上依次排列的共线关系(图15)。这样,能够由行星齿轮架81、三联小齿轮82、太阳齿轮SD、第一齿圈R1D~第三齿圈R3D及第一附加小齿轮83~第三附加小齿轮85构成与前述的专利文献2同等的差动装置,能够通过比专利文献2的16个部件数量少的合计9个部件来构成。因此,能够削减动力装置整体的部件件数,能够实现装置的小型化、轻量化及制造成本的削减。
另外,在共线图中分别位于两外侧的太阳齿轮SD及行星齿轮架81与第一旋转电机11及第二旋转电机12(第一转子11b及第二转子12b)分别机械地连结,分别位于太阳齿轮SD及行星齿轮架81的旁边的第二齿圈R2D及第一齿圈R1D与左右的输出轴SL、SR分别机械地连结。由此,与第一实施方式~第四实施方式同样,将从第一旋转电机11及第二旋转电机12输出的旋转能量经由差动装置GSD向左右的输出轴SL、SR传递,能够适当地驱动左右的输出轴SL、SR这两者,并且通过第一旋转电机11及第二旋转电机12中的旋转能量的输入输出的控制,能够适当地控制向左右的输出轴SL、SR分配的旋转能量(转矩)。
而且,五个旋转要素中的、在共线图中位于中央的第三齿圈R3D与发动机3机械地连结,因此与第一实施方式~第四实施方式同样,能够减小第一旋转电机11及第二旋转电机12所需的转矩,由此,能够实现第一 旋转电机11及第二旋转电机12这两者的小型化。另外,在左右的输出轴SL、SR上分别机械地连结第二齿圈R2D及第一齿圈R1D,而不是连结太阳齿轮SD。因此,能够与第一实施方式~第四实施方式同样地将第一齿圈R1D及第二齿圈R2D的齿宽设定为比较小的值,由此能够实现动力装置的进一步小型化。根据相同的理由,能够实现支承第一附加小齿轮83及第二附加小齿轮84的轴承的小型化,由此,也能够实现动力装置的进一步小型化。
需要说明的是,在第五实施方式中,使太阳齿轮SD及行星齿轮架81与第一转子11b及第二转子12b分别连结,并且使第二齿圈R2D及第一齿圈R1D与左右的输出轴SL、SR分别连结,但也可以与之相反,使行星齿轮架及太阳齿轮与第一转子及第二转子分别连结,并且使第一齿圈及第二齿圈与左右的输出轴分别连结。另外,在第五实施方式中,使太阳齿轮SD与第一小齿轮P1D啮合,但也可以与第二小齿轮或第三小齿轮啮合。在这种情况下,表示转速的关系的共线图中的太阳齿轮、第二齿圈、第三齿圈、第一齿圈及行星齿轮架的排列顺序与图15所示的排列顺序相同,且与第一转子、左输出轴、变速器输出轴、右输出轴及第二转子的连结关系是相同。
接下来,参照图16及图17,对本发明的第六实施方式的动力装置进行说明。该动力装置的分配装置DS6与第五实施方式相比,不同点主要在于,第一附加小齿轮93与太阳齿轮SE及第一小齿轮P1E这双方啮合,而不是与第一小齿轮P1E及第一齿圈R1E这双方啮合。在图16及图17中,对于与第一实施方式相同的构成要素标注相同的符号。以下,以与第一实施方式~第五实施方式的不同点为中心,来对第六实施方式的动力装置进行说明。
如图16所示,分配装置DS6的差动装置GSE包括太阳齿轮SE、行星齿轮架91、三联小齿轮92、第一附加小齿轮93~第三附加小齿轮95、以及第一齿圈R1E~第三齿圈R3E。在差动装置GSE与左前轮WL之间配置有第一旋转电机11,在差动装置GSE与右前轮WR之间配置有第二旋转电机12,太阳齿轮SE及第一齿圈R1E~第三齿圈R3E与左右的输出轴SL、SR呈同轴状配置。另外,太阳齿轮SE由外齿轮构成,并且与后 述的第一小齿轮P1E对应而设置在第一小齿轮P1E的内周侧。而且,太阳齿轮SE经由被轴承(未图示)支承为旋转自如的空心的第一旋转轴96而与第二转子12b呈同轴状连结,且与第二转子12b一体地旋转自如。在第一旋转轴96的内周侧,呈同轴状且相对旋转自如地配置有右输出轴SR。
上述的行星齿轮架91包括圆环板状的第一基部91a及第二基部91b、与第一基部91a设为一体的第一支轴91c、与第一基部91a及第二基部91b设为一体的第二支轴91d、与第二基部91b设为一体的第三支轴91e及第四支轴91f,且由轴承(未图示)支承为旋转自如。在行星齿轮架91的内周侧,相对旋转自如地配置有太阳齿轮SE及第一旋转轴96。第一支轴91c~第四支轴91f、三联小齿轮92及第一附加小齿轮93~第三附加小齿轮95的数量分别是3个(分别仅示出两个),但当然不限于此。另外,第一基部91a及第二基部91b与左右的输出轴SL、SR呈同轴状配置,第二基部91b配置在比第一基部91a靠右前轮WR侧的位置。另外,在第二基部91b的径向的外端部,一体地设有作为外齿轮的齿轮GE,齿轮GE与变速器输出轴的齿轮4a啮合。
另外,第一支轴91c~第四支轴91f与左右的输出轴SL、SR平行地延伸,第一支轴91c位于第一基部91a的径向的内端部,并且向第二基部91b侧延伸。第二支轴91d位于第一基部91a的径向的外端部,并且位于第二基部91b的径向的内端部,在第一基部91a与第二基部91b之间延伸。第三支轴91e位于第二基部91b的径向的中央部,第四支轴91f位于第二基部91b的比与第三支轴91e连结的连结部分靠径向的外侧的部位,两支轴91e、91f向第一基部91a侧延伸。而且,3个第一支轴91c位于在第一基部91a及第二基部91b的周向上彼此等间隔的位置,该结构对于3个第二支轴91d~第四支轴91f各自也同样适用。另外,第三支轴91e及第四支轴91f位于第二基部91b的周向上的相互不同的位置。
所述三联小齿轮92与第一实施方式同样,包括相互形成为一体的作为外齿轮的第一小齿轮P1E、第二小齿轮P2E及第三小齿轮P3E,且经由轴承(未图示)而旋转自如地支承于第二支轴91d。第一小齿轮P1E~第三小齿轮P3E的位置关系与第一实施方式的第一小齿轮P1~第三小齿轮P3的位置关系同样。
第一齿圈R1E~第三齿圈R3E由与第一实施方式的第一齿圈R1~第三齿圈R3同样的内齿轮构成,且与第一小齿轮P1E~第三小齿轮P3E分别对应而分别设置在第一小齿轮P1E~第三小齿轮P3E的外周侧。另外,第一齿圈R1E与第一小齿轮P1E啮合,并且经由被轴承(未图示)支承为旋转自如的空心的第二旋转轴97及凸缘而与右输出轴SR呈同轴状连结,且与右输出轴SR一体地旋转自如。第一附加小齿轮93~第三附加小齿轮95由外齿轮构成。另外,第一附加小齿轮93经由轴承(未图示)而旋转自如地支承于第一支轴91c,且与太阳齿轮SE及第一小齿轮P1E这双方啮合。
第二齿圈R2E经由被轴承(未图示)支承为旋转自如的空心的第三旋转轴98及凸缘而与左输出轴SL呈同轴状连结,且与左输出轴SL一体地旋转自如。在第三旋转轴98的内周侧,相对旋转自如地配置有上述的第二旋转轴97。第二附加小齿轮94经由轴承(未图示)而旋转自如地支承于第三支轴91e,且与第二小齿轮P2E及第二齿圈R2E这双方啮合。第三齿圈R3E经由被轴承(未图示)支承为旋转自如的空心的第四旋转轴99、凸缘及空心的第五旋转轴100而与第一转子11b呈同轴状连结,且与第一转子11b一体地旋转自如。在第四旋转轴99的内周侧,相对旋转自如地配置有上述的第三旋转轴98,在第五旋转轴100的内周侧,相对旋转自如地配置有左输出轴SL。
第三附加小齿轮95经由轴承(未图示)而旋转自如地支承于第四支轴91f,且与第三小齿轮P3E及第三齿圈R3E这双方啮合。另外,与第一实施方式同样,第一小齿轮P1E~第三小齿轮P3E的齿数ZP1E~ZP3E、以及第一齿圈R1E~第三齿圈R3E的齿数ZR1E~ZR3E设定为在它们之间使下式(21)及(22)成立。
ZR2E/ZP2E>ZR3E/ZP3E……(21)
ZP1E/ZR1E=ZP2E/ZR2E……(22)
在以上的结构的动力装置中,由于差动装置GSE如上述那样构成,因此太阳齿轮SE、第一齿圈R1E、行星齿轮架91、第二齿圈R2E及第三齿圈R3E在相互之间能够传递动力,且它们的转速彼此处于共线关系。另外,在将行星齿轮架91固定的状态下,在使太阳齿轮SE旋转时,第一齿 圈R1E向与太阳齿轮SE的旋转方向相同的方向旋转,第二齿圈R2E及第三齿圈R3E向与太阳齿轮SE的旋转方向相反的方向旋转。在这种情况下,根据各齿轮的齿数的关系,太阳齿轮SE的转速比第一齿圈R1E的转速高,第二齿圈R2E的转速比第三齿圈R3E的转速高。根据以上,在表示转速的关系的共线图中,太阳齿轮SE、第一齿圈R1E、行星齿轮架91、第二齿圈R2E及第三齿圈R3E依次排列。
另外,太阳齿轮SE及第二转子12b经由第一旋转轴96而相互连结,因此太阳齿轮SE的转速及第二转子12b的转速彼此相等。另外,第一齿圈R1E经由第二旋转轴97及凸缘与右输出轴SR连结,因此第一齿圈R1E的转速及右输出轴SR的转速彼此相等。另外,行星齿轮架91经由齿轮GE及齿轮4a与变速器4的变速器输出轴连结,因此若忽略上述的齿轮GE及齿轮4a引起的变速,则行星齿轮架91的转速及变速器输出轴的转速彼此相等。另外,第二齿圈R2E经由第三旋转轴98及凸缘与左输出轴SL连结,因此第二齿圈R2E的转速及左输出轴SL的转速彼此相等。另外,第三齿圈R3E经由第四旋转轴99、凸缘及第五旋转轴100与第一转子11b连结,因此第三齿圈R3E的转速及第一转子11b的转速彼此相等。
根据以上,动力装置中的各种旋转要素之间的转速的关系例如图17所示的共线图那样表示。由图17清楚可知,左右的输出轴SL、SR彼此能够差速旋转。另外,图17中的αE及βE分别是第一杠杆比及第二杠杆比(转矩比、速度比),由下式(23)及(24)表示。
αE=ZR1E(ZR2E×ZP3E-ZR3E×ZP2E)/ZR3E(ZR1E×ZP2E+ZR2E×ZP1E)……(23)
βE=ZR2E×ZP1E(ZR1E-ZSE)/ZSE(ZR1E×ZP2E+ZR2E×ZP1E)……(24)
在此,ZSE是太阳齿轮SE的齿数。
上述的第一齿圈R1E~第三齿圈R3E的齿数ZR1E~ZR3E、第一小齿轮P1E~第三小齿轮P3E的齿数ZP1E~ZP3E、及太阳齿轮SE的齿数ZSE除了所述式(21)及(22)的条件之外,还以在能够进行左右的前轮WL、WR的差速旋转的范围内使第一转子11b及第二转子12b的中一方不反转为条件,设定为使第一杠杆比αE及第二杠杆比βE成为比较大的值。
另外,由图17与图4~图7的比较清楚可知,在分配装置DS6中,同样地进行第一实施方式的分配装置DS1的动作。省略其详细说明。
另外,第六实施方式中的各种要素与本发明中的各种要素的对应关系如下这样。即,第六实施方式中的第三齿圈R3E相当于本发明中的第三齿轮及第一外侧旋转要素,第六实施方式中的太阳齿轮SE相当于本发明中的第四齿轮及第二外侧旋转要素,并且第六实施方式中的第一附加小齿轮93~第三附加小齿轮95相当于本发明中的附加小齿轮。另外,第六实施方式中的第二齿圈R2E相当于本发明中的第二齿轮及第一准外侧旋转要素,第六实施方式中的第一齿圈R1E相当于本发明中的第一齿轮及第二准外侧旋转要素,并且第六实施方式中的行星齿轮架91相当于本发明中的中央旋转要素。其他的对应关系与第一实施方式相同。
如以上那样,根据第六实施方式,差动装置GSE包括行星齿轮架91、由相互一体的第一小齿轮P1E~第三小齿轮P3E构成的三联小齿轮92、太阳齿轮SE、第一齿圈R1E~第三齿圈R3E、第一附加小齿轮93~第三附加小齿轮95(图16)。另外,通过上述的第三齿圈R3E、第二齿圈R2E、行星齿轮架91、第一齿圈R1E及太阳齿轮SE来构成五个旋转要素,且上述的五个旋转要素在共线图中处于在单一的直线上依次排列的共线关系(图17)。这样,能够由行星齿轮架91、三联小齿轮92、太阳齿轮SE、第一齿圈R1E~第三齿圈R3E及第一附加小齿轮93~第三附加小齿轮95构成与前述的专利文献2同等的差动装置,能够与第五实施方式同样,通过比专利文献2的16个部件数量少的合计9个部件来构成。由此,能够削减动力装置整体的部件件数,能够实现装置的小型化、轻量化及制造成本的削减。
另外,在共线图中分别位于两外侧的第三齿圈R3E及太阳齿轮SE与第一旋转电机11及第二旋转电机12(第一转子11b及第二转子12b)分别机械地连结,分别位于第三齿圈R3E及太阳齿轮SE的旁边的第二齿圈R2E及第一齿圈R1E与左右的输出轴SL、SR分别机械地连结。由此,与第一实施方式~第五实施方式同样,将从第一旋转电机11及第二旋转电机12输出的旋转能量经由差动装置GSE向左右的输出轴SL、SR传递,能够适当地驱动左右的输出轴SL、SR这两者,并且通过第一旋转电机11 及第二旋转电机12中的旋转能量的输入输出的控制,能够适当地控制向左右的输出轴SL、SR分配的旋转能量(转矩)。
而且,五个旋转要素中的、在共线图中位于中央的行星齿轮架91与发动机3机械地连结,因此与第一实施方式~第五实施方式同样,能够减小第一旋转电机11及第二旋转电机12所需的转矩,由此,能够实现第一旋转电机11及第二旋转电机12这两者的小型化。另外,在左右的输出轴SL、SR上分别机械地连结第二齿圈R2E及第一齿圈R1E,而不是连结太阳齿轮SE。因此,能够与第一实施方式~第五实施方式同样地将第一齿圈R1E及第二齿圈R2E的齿宽设定为比较小的值,由此能够实现动力装置的进一步小型化。根据相同的理由,能够实现支承第二附加小齿轮94及第三附加小齿轮95的轴承的小型化,由此,也能够实现动力装置的进一步小型化。
需要说明的是,在第六实施方式中,使第三齿圈R3E及太阳齿轮SE与第一转子11b及第二转子12b分别连结,并且使第二齿圈R2E及第一齿圈R1E与左右的输出轴SL、SR分别连结,但也可以与之相反,使太阳齿轮及第三齿圈与第一转子及第二转子分别连结,并且使第一齿圈及第二齿圈与左右的输出轴分别连结。另外,在第六实施方式中,使太阳齿轮SE与第一小齿轮P1E对应而设置,并且使第一附加小齿轮93与太阳齿轮SE及第一小齿轮P1E啮合,但也可以使太阳齿轮与第二小齿轮或第三小齿轮对应而设置,并且使第一附加小齿轮与太阳齿轮和第二小齿轮及第三小齿轮中的太阳齿轮所对应的一个啮合。
而且,在第六实施方式中,使第二附加小齿轮94与第二小齿轮P2E及第二齿圈R2E这双方啮合,使第三附加小齿轮95与第三小齿轮P3E及第三齿圈R3E这双方啮合,但也可以使第二附加小齿轮及第三附加小齿轮中的一方与第一小齿轮及第一齿圈这双方啮合。在这种情况下,在使第二附加小齿轮与第一小齿轮及第一齿圈这双方啮合时,第二齿圈与第二小齿轮啮合。另外,在使第三附加小齿轮与第一小齿轮及第一齿圈这双方啮合时,第三齿圈与第三小齿轮啮合。
另外,在上述的变更的任一者中,由太阳齿轮、第一齿圈~第三齿圈及行星齿轮架构成的五个旋转要素中的、在表示转速的关系的共线图中分 别位于两外侧的第一外侧旋转要素及第二外侧旋转要素与第一转子及第二转子分别连结,并且分别位于第一外侧旋转要素及第二外侧旋转要素的旁边的第一准外侧旋转要素及第二准外侧旋转要素与左右的输出轴分别连结。而且,位于中央的中央旋转要素与发动机连结。另外,在上述的变更中,为了使与第一转子及第二转子等的连结关系成立,有时需要将各齿轮的齿数设定为与所述式(21)及(22)不同的关系。
另外,在第六实施方式中,表示转速的关系的共线图中的从行星齿轮架91至第二齿圈R2E及第一齿圈R1E的距离彼此相等,但也可以相互不同。在这种情况下,在第一小齿轮及第二小齿轮的齿数以及第一齿圈及第二齿圈的齿数之间也可以不使所述式(22)成立,从而相应地增大设定的自由度,因此能够以使前述的第一杠杆比及第二杠杆比彼此相等的方式设定各齿轮的齿数。
另外,在第一实施方式~第六实施方式中,本发明中的第一齿轮~第三齿轮由第一齿圈~第三齿圈R1~R3、R1A~R3A、R1B~R3B、R1C~R3C、R1D~R3D、R1E~R3E分别构成,并且第四齿轮由太阳齿轮S、SA、SB、SC、SD、SE构成,但也可以将第一齿轮~第四齿轮以下述方式构成。即,第一齿轮~第三齿轮中的至少一个由与第一小齿轮~第三小齿轮对应的第一太阳齿轮~第三太阳齿轮中的至少一个构成,并且第四齿轮由第一太阳齿轮~第三太阳齿轮及第一齿圈~第三齿圈中的除第一齿轮~第三齿轮以外的一个构成。在这种情况下,附加小齿轮的数量是任意的,但在得到本发明的前述的效果(装置的小型化等)方面,优选为3个以下。
接下来,参照图18及图19,对本发明的第七实施方式的动力装置进行说明。该动力装置与第一实施方式相比,不同点主要在于,发动机及变速器(均未图示)没有经由分配装置DS7与左右的前轮WL、WR连结,而是与车辆的左右的后轮连结。在图18及图19中,对于与第一实施方式相同的构成要素标注相同的符号。以下,以与第一实施方式~第六实施方式的不同点为中心,来对第七实施方式的动力装置进行说明。
如图18所示,分配装置DS7的差动装置GSF与第一实施方式的差动装置GS不同,不具有第三齿圈R3,太阳齿轮S不是与第一小齿轮P1对应,而是与第三小齿轮P3对应而设置在第三小齿轮P3的内周侧,附加小齿轮33不是与第一小齿轮P1啮合,而是与第三小齿轮P3及太阳齿轮S这双方啮合。
另外,第一小齿轮P1及第二小齿轮P2的齿数ZP1、ZP2、以及第一齿圈R1及第二齿圈R2的齿数ZR1、ZR2设定为在上述齿数之间使下式(25)成立。
ZR1/ZP1>ZR2/ZP2……(25)
在以上的结构的动力装置中,由于差动装置GSF如上述那样构成,因此太阳齿轮S、第二齿圈R2、第一齿圈R1及行星齿轮架31在相互之间能够传递动力,且它们的转速彼此处于共线关系。另外,在将行星齿轮架31固定的状态下,在使太阳齿轮S旋转时,第一齿圈R1及第二齿圈R2向与太阳齿轮S的旋转方向相同的方向旋转。在这种情况下,根据各齿轮的齿数的关系,在太阳齿轮S的转速、第一齿圈R1及第二齿圈R2的转速之间,“太阳齿轮S的转速>第二齿圈R2的转速>第一齿圈R1的转速”的关系成立。根据以上,在表示转速的关系的共线图中,太阳齿轮S、第二齿圈R2、第一齿圈R1及行星齿轮架31依次排列。
另外,太阳齿轮S、第二齿圈R2、第一齿圈R1及行星齿轮架31与第一转子11b、左右的输出轴SL、SR及第二转子12b的连结关系与第一实施方式同样。根据以上,动力装置中的各种旋转要素之间的转速的关系例如图19所示的共线图那样表示。由图19清楚可知,左右的输出轴SL、SR彼此能够差速旋转。
另外,图19中的αF及βF分别是第一杠杆比及第二杠杆比(转矩比、速度比),由下式(26)及(27)表示。
αF=ZR1(ZR2×ZP3-ZS×ZP2) /ZS(ZR1×ZP2-ZR2×ZP1)……(26)
βF=ZR2×ZP1/(ZR1×ZP2-ZR2×ZP1)……(27)
上述的第一齿圈R1及第二齿圈R2的齿数ZR1、ZR2、第一小齿轮P1~第三小齿轮P3的齿数ZP1~ZP3、以及太阳齿轮S的齿数ZS除了所述式(25)的条件之外,还以在能够进行左右的前轮WL、WR的差速旋转的范围内使第一转子11b及第二转子12b中的一方不反转为条件,设定为使第一杠杆比αF及第二杠杆比βF彼此相等,并且成为比较大的值。
另外,由图19与图4~图7的比较清楚可知,在分配装置DS7中,同样地进行第一实施方式的分配装置DS1的动作。省略其详细说明。
另外,第七实施方式中的各种要素与本发明中的各种要素的对应关系如下这样。即,第七实施方式中的太阳齿轮S相当于本发明中的第三齿轮及第一外侧旋转要素,并且第七实施方式中的行星齿轮架31相当于本发明中的第二外侧旋转要素。另外,第七实施方式中的第二齿圈R2相当于本发明中的第二齿轮及第一准外侧旋转要素,并且第七实施方式中的第一齿圈R1相当于本发明中的第一齿轮及第二准外侧旋转要素。
如以上那样,根据第七实施方式,差动装置GSF包括行星齿轮架31、由相互一体的第一小齿轮P1~第三小齿轮P3构成的三联小齿轮32、太阳齿轮S、第一齿圈R1及第二齿圈R2、附加小齿轮33(图18)。另外,通过上述的太阳齿轮S、第二齿圈R2、第一齿圈R1及行星齿轮架31来构成四个旋转要素,且上述的四个旋转要素在共线图中处于在单一的直线上依次排列的共线关系(图19)。这样,能够由行星齿轮架31、三联小齿轮32、太阳齿轮S、第一齿圈R1及第二齿圈R2及附加小齿轮33构成与前述的专利文献1同等的差动装置,能够通过比专利文献1的10个部件数量少的合计6个部件来构成。因此,能够削减动力装置整体的部件件数,能够实现装置的小型化、轻量化及制造成本的削减。
另外,在共线图中分别位于两外侧的太阳齿轮S及行星齿轮架31与第一旋转电机11及第二旋转电机12(第一转子11b及第二转子12b)分别机械地连结,分别位于太阳齿轮S及行星齿轮架31的旁边的第二齿圈R2及第一齿圈R1与左右的输出轴SL、SR分别机械地连结。由此,与第一实施方式同样,将从第一旋转电机11及第二旋转电机12输出的旋转能量经由差动装置GSF向左右的输出轴SL、SR传递,能够适当地驱动左右的输出轴SL、SR这两者,并且通过第一旋转电机11及第二旋转电机12中的旋转能量的输入输出的控制,能够适当地控制向左右的输出轴SL、SR分配的旋转能量(转矩)。
而且,与第一实施方式同样,在左右的输出轴SL、SR上分别机械地连结第二齿圈R2及第一齿圈R1,而不是连结太阳齿轮S。因此,能够将第一齿圈R1及第二齿圈R2的齿宽设定为比较小的值,由此能够实现动力 装置的进一步小型化。根据相同的理由,能够实现支承第一小齿轮P1及第二小齿轮P2的轴承的小型化,由此,也能够实现动力装置的进一步小型化。
另外,与第七实施方式不同地代替三联小齿轮32而使用由相互一体的第一小齿轮及第二小齿轮构成的双联小齿轮,并且使附加小齿轮与上述的第一小齿轮及第二小齿轮中的一方(以下称作“一方的小齿轮”)啮合,且由行星齿轮架、太阳齿轮、第一齿圈及第二齿圈构成四个旋转要素,在该情况下,具有以下这样的不良情况。即,为了使各齿轮啮合,必须将太阳齿轮、附加小齿轮、一方的小齿轮、与一方的小齿轮啮合的第一齿圈及第二齿圈中的一方(以下称作“一方的齿圈”)配置成在同一平面上沿径向排列。因此,在太阳齿轮及一方的齿圈的齿数的设定上存在一定程度的制约。另外,在共线图中,从行星齿轮架至一方的齿圈的距离由一方的小齿轮与一方的齿圈的传动比决定,至太阳齿轮的距离由一方的小齿轮与太阳齿轮的传动比决定。这样,一方的小齿轮的齿数对共线图中的相对于行星齿轮架的太阳齿轮的位置及一方的齿圈的位置这双方造成影响。根据以上,在使用了双联小齿轮的情况下,共线图中的相对于行星齿轮架的太阳齿轮与一方的齿圈的位置关系的设定的自由度降低。这样的不良情况在使用了双联小齿轮的情况下,在将第一齿圈及第二齿圈中的一方构成为太阳齿轮、且由两个太阳齿轮、行星齿轮架及一个齿圈构成四个旋转要素时也同样产生。
与此相对,根据第七实施方式,三联小齿轮32的第一小齿轮P1~第三小齿轮P3与第一齿圈R1、第二齿圈R2及附加小齿轮33分别啮合。由此,在共线图中,从行星齿轮架31至第一齿圈R1的距离由第一小齿轮P1与第一齿圈R1的传动比决定,至第二齿圈R2的距离由第二小齿轮P2与第二齿圈R2的传动比决定,至太阳齿轮S的距离由第三小齿轮P3与太阳齿轮S的传动比决定。这样,与上述的使用双联小齿轮的情况不同,第一小齿轮P1~第三小齿轮P3的齿数分别仅对共线图中的相对于行星齿轮架31的第一齿圈R1、第二齿圈R2及太阳齿轮S的位置造成影响,不会对上述的3个齿轮R1、R2、S中的两个的位置造成影响。因此,能够提高共线图中的相对于行星齿轮架31的太阳齿轮S、第一齿圈R1及第二齿 圈R2之间的位置关系的设定的自由度。
需要说明的是,在第七实施方式中,使太阳齿轮S及行星齿轮架31与第一转子11b及第二转子12b分别连结,并且使第二齿圈R2及第一齿圈R1与左右的输出轴SL、SR分别连结,但也可以与之相反,使行星齿轮架及太阳齿轮与第一转子及第二转子分别连结,并且使第一齿圈及第二齿圈与左右的输出轴分别连结。另外,在第七实施方式中,使太阳齿轮S与第三小齿轮P3对应而设置,并且使附加小齿轮33与太阳齿轮S及第三小齿轮P3啮合,但也可以使太阳齿轮与第一小齿轮或第二小齿轮对应而设置,并且使附加小齿轮与太阳齿轮和第一小齿轮及第二小齿轮中的太阳齿轮所对应的一个啮合。
而且,在第七实施方式中,附加小齿轮33的数量为一个,但也可以是两个以上。但是,在得到本发明的效果方面,优选为两个以下。在设有两个附加小齿轮的情况下,另一个附加小齿轮与第一小齿轮及第一齿圈这双方、或第二小齿轮及第二齿圈这双方啮合。另外,在第七实施方式中,本发明中的第一齿轮及第二齿轮由第一齿圈R1及第二齿圈R2分别构成,但也可以使第一齿轮及第二齿轮中的至少一个由与该至少一个对应的第一太阳齿轮及第二太阳齿轮中的至少一个构成。而且,在第七实施方式中,本发明中的第三齿轮由太阳齿轮S构成,但也可以由与第三小齿轮对应的第三齿圈构成。在上述的变更的任一者中,附加小齿轮的数量均是任意的,但在得到本发明的效果方面,优选为两个以下。
需要说明的是,本发明没有限定于说明的第一实施方式~第七实施方式(以下,总称为“实施方式”),能够以各种方式来实施。例如,在实施方式中,本发明中的两个被驱动部是与发动机3及变速器4所连结的左右的前轮WL、WR分别连结的左右的输出轴SL、SR,但也可以是与发动机及变速器未连结的车辆的左右的后轮分别连结的左右的输出轴,还可以是与车辆的前轮及后轮分别连结的前后的输出轴。另外,在实施方式中,本发明中的第一能量输入输出装置及第二能量输入输出装置是第一旋转电机11及第二旋转电机12,但也可以是能够输入输出旋转能量的其他装置,例如为液压马达等。而且,在实施方式中,作为第一旋转电机11及第二旋转电机12而使用了AC马达,但也可以使用在旋转能量与电能之间能 够转换能量的其他装置,例如使用DC马达。
另外,在实施方式中,蓄电池23被第一旋转电机11及第二旋转电机12共用,但也可以分别设置蓄电池。另外,在实施方式中,由第一旋转电机11及第二旋转电机12再生的电力向蓄电池23充电,但也可以向电容器充电。或者,也可以使用与第一旋转电机11及第二旋转电机12不同的其他旋转电机及与该其他旋转电机连结的飞轮,将由第一旋转电机11及第二旋转电机12再生的电力通过其他旋转电机转换为动力,并将转换后的动力作为动能蓄积于飞轮。或者,也可以将由第一旋转电机11及第二旋转电机12再生的电力向其他旋转电机、致动器直接供给。或者,也可以代替第一旋转电机11及第二旋转电机12而使用上述那样能够将旋转能量转换为压力能量的液压马达,并且将由该液压马达转换的压力能量蓄积于蓄能器。
另外,在实施方式中,作为本发明中的能量输出装置,使用作为汽油发动机的发动机3,但也可以使用能够输出旋转能量的其他装置,例如使用柴油发动机、LPG发动机、CNG(Compressed Natural Gas)发动机、外燃机、液压马达等。或者,也可以使用除了旋转能量的输出之外还能够进行旋转能量的输入的装置,例如使用旋转电机等。而且,在实施方式中,作为动力装置的动力源而使用了发动机(3),但当然也可以省略发动机。另外,实施方式是将本发明的动力装置适用于车辆V的例子,但本发明不限于此,也可以适用于船舶、航空器等其他的运输机。此外,在本发明的主旨的范围内能够适当地变更细节部分的结构。
符号说明:
V 车辆(运输机)
SL 左输出轴(被驱动部)
SR 右输出轴(被驱动部)
3 发动机(能量输出装置)
GS 差动装置
11 第一旋转电机(第一能量输入输出装置)
12 第二旋转电机(第二能量输入输出装置)
S 太阳齿轮(第四齿轮、第三齿轮、第一外侧旋转要素)
31 行星齿轮架(第二外侧旋转要素)
32 三联小齿轮
P1 第一小齿轮
P2 第二小齿轮
P3 第三小齿轮
33 附加小齿轮
R1 第一齿圈(第一齿轮、第二准外侧旋转要素)
R2 第二齿圈(第二齿轮、第一准外侧旋转要素)
R3 第三齿圈(第三齿轮、中央旋转要素)
GSA 差动装置
SA 太阳齿轮(第四齿轮、第二外侧旋转要素)
51 行星齿轮架(中央旋转要素)
52 三联小齿轮
P1A 第一小齿轮
P2A 第二小齿轮
P3A 第三小齿轮
53 附加小齿轮
R1A 第一齿圈(第一齿轮、第一外侧旋转要素)
R2A 第二齿圈(第二齿轮、第二准外侧旋转要素)
R3A 第三齿圈(第三齿轮、第一准外侧旋转要素)
GSB 差动装置
SB 太阳齿轮(第四齿轮、第一外侧旋转要素)
61 行星齿轮架(第二准外侧旋转要素)
62 三联小齿轮
P1B 第一小齿轮
P2B 第二小齿轮
P3B 第三小齿轮
63 第一附加小齿轮(附加小齿轮)
64 第二附加小齿轮(附加小齿轮)
R1B 第一齿圈(第一齿轮、第一准外侧旋转要素)
R2B 第二齿圈(第二齿轮、第二外侧旋转要素)
R3B 第三齿圈(第三齿轮、中央旋转要素)
GSC 差动装置
SC 太阳齿轮(第四齿轮、第二外侧旋转要素)
71 行星齿轮架(第一准外侧旋转要素)
72 三联小齿轮
P1C 第一小齿轮
P2C 第二小齿轮
P3C 第三小齿轮
73 第一附加小齿轮(附加小齿轮)
74 第二附加小齿轮(附加小齿轮)
R1C 第一齿圈(第一齿轮、中央旋转要素)
R2C 第二齿圈(第二齿轮、第一外侧旋转要素)
R3C 第三齿圈(第三齿轮、第二准外侧旋转要素)
GSD 差动装置
SD 太阳齿轮(第四齿轮、第一外侧旋转要素)
81 行星齿轮架(第二外侧旋转要素)
82 三联小齿轮
P1D 第一小齿轮
P2D 第二小齿轮
P3D 第三小齿轮
83 第一附加小齿轮(附加小齿轮)
84 第二附加小齿轮(附加小齿轮)
85 第三附加小齿轮(附加小齿轮)
R1D 第一齿圈(第一齿轮、第二准外侧旋转要素)
R2D 第二齿圈(第二齿轮、第一准外侧旋转要素)
R3D 第三齿圈(第三齿轮、中央旋转要素)
GSE 差动装置
SE 太阳齿轮(第四齿轮、第二外侧旋转要素)
91 行星齿轮架(中央旋转要素)
92 三联小齿轮
P1E 第一小齿轮
P2E 第二小齿轮
P3E 第三小齿轮
93 第一附加小齿轮(附加小齿轮)
94 第二附加小齿轮(附加小齿轮)
95 第三附加小齿轮(附加小齿轮)
R1E 第一齿圈(第一齿轮、第二准外侧旋转要素)
R2E 第二齿圈(第二齿轮、第一准外侧旋转要素)
R3E 第三齿圈(第三齿轮、第一外侧旋转要素)
GSF 差动装置

Claims (6)

1.一种动力装置,其对用于推进运输机的两个被驱动部进行驱动,其特征在于,
所述动力装置具备:
第一能量输入/输出装置,其能够输入和输出旋转能量;
第二能量输入/输出装置,其能够输入和输出旋转能量;以及
差动装置,
该差动装置具有:
旋转自如的行星齿轮架;
三联小齿轮,其由为相互设为一体的外齿轮的第一小齿轮、第二小齿轮及第三小齿轮形成,且由所述行星齿轮架支承为旋转自如;
第一齿轮,其为第一太阳齿轮和第一齿圈中的一方,所述第一太阳齿轮由外齿轮构成,并且以与所述第一小齿轮相关联的方式设置在该第一小齿轮的径向内侧,所述第一齿圈由内齿轮构成,并且以与所述第一小齿轮相关联的方式设置在该第一小齿轮的径向外侧;
第二齿轮,其为第二太阳齿轮和第二齿圈中的一方,所述第二太阳齿轮由外齿轮构成,并且以与所述第二小齿轮相关联的方式设置在该第二小齿轮的径向内侧,所述第二齿圈由内齿轮构成,并且以与所述第二小齿轮相关联的方式设置在该第二小齿轮的径向外侧;
第三齿轮,其为第三太阳齿轮和第三齿圈中的一方,所述第三太阳齿轮由外齿轮构成,并且以与所述第三小齿轮相关联的方式设置在该第三小齿轮的径向内侧,所述第三齿圈由内齿轮构成,并且以与所述第三小齿轮相关联的方式设置在该第三小齿轮的径向外侧;以及
附加小齿轮,其与所述第一小齿轮~第三小齿轮中的至少一个及该至少一个相关联的所述第一齿轮~第三齿轮啮合,并且由所述行星齿轮架支承为旋转自如,
所述第一小齿轮在所述附加小齿轮与所述第一小齿轮及所述第一齿轮均未啮合时,与该第一齿轮啮合,
所述第二小齿轮在所述附加小齿轮与所述第二小齿轮及所述第二齿轮均未啮合时,与该第二齿轮啮合,
所述第三小齿轮在所述附加小齿轮与所述第三小齿轮及所述第三齿轮均未啮合时,与该第三齿轮啮合,
由所述行星齿轮架及所述第一齿轮~第三齿轮构成的四个旋转要素的转速在共线图中满足转速在单一的直线上排列的共线关系,
所述四个旋转要素中的、在所述共线图中分别位于相反外侧的第一外侧旋转要素及第二外侧旋转要素与所述第一能量输入/输出装置及第二能量输入/输出装置分别机械地连结,分别位于所述第一外侧旋转要素及第二外侧旋转要素的旁边的第一准外侧旋转要素及第二准外侧旋转要素与两个所述被驱动部中的一方及另一方分别机械地连结。
2.根据权利要求1所述的动力装置,其特征在于,
所述差动装置还具有第四齿轮,该第四齿轮为所述第一太阳齿轮~第三太阳齿轮及所述第一齿圈~第三齿圈中的除所述第一齿轮~第三齿轮以外的一个,
所述附加小齿轮与所述第一小齿轮~第三小齿轮中的所述至少一个及该至少一个相关联的所述第一齿轮~第四齿轮啮合,
与所述第四齿轮相关联的所述第一小齿轮~第三小齿轮中的一个在所述附加小齿轮与所述第一小齿轮~第三小齿轮中的所述一个及所述第四齿轮均未啮合时,与该第四齿轮啮合,
由所述行星齿轮架及所述第一齿轮~第四齿轮构成的五个旋转要素的转速在共线图中满足转速在单一的直线上排列的共线关系,
所述五个旋转要素中的所述第一外侧旋转要素及第二外侧旋转要素与所述第一能量输入/输出装置及第二能量输入/输出装置分别机械地连结,所述第一准外侧旋转要素及第二准外侧旋转要素与所述被驱动部的一方及另一方分别机械地连结。
3.根据权利要求2所述的动力装置,其特征在于,
所述动力装置还具备能量输出装置,该能量输出装置能够输出旋转能量,且与所述第一能量输入/输出装置及第二能量输入/输出装置分开另行设置,
中央旋转要素与所述能量输出装置机械地连结,该中央旋转要素为所述五个旋转要素中的除所述第一外侧旋转要素及第二外侧旋转要素以及所述第一准外侧旋转要素及第二准外侧旋转要素以外的旋转要素。
4.根据权利要求1所述的动力装置,其特征在于,
所述第一准外侧旋转要素及第二准外侧旋转要素分别是所述行星齿轮架及所述第一齿圈~第三齿圈中的一个及另一个。
5.根据权利要求2所述的动力装置,其特征在于,
所述第一准外侧旋转要素及第二准外侧旋转要素分别是所述行星齿轮架及所述第一齿圈~第三齿圈中的一个及另一个。
6.根据权利要求3所述的动力装置,其特征在于,
所述第一准外侧旋转要素及第二准外侧旋转要素分别是所述行星齿轮架及所述第一齿圈~第三齿圈中的一个及另一个。
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