JP2008283836A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】二つのモータと二つのデファレンシャルギヤとを用いて二つのモータからの動力により走行できるようにする。
【解決手段】モータＭＧ１からデファレンシャルギヤ３０を介して出力される二つの回転軸３９ａ，３９ｂのうち右側の回転軸３９ａを右輪としての駆動輪２９ａに取り付けられた駆動軸２８ａに接続し、モータＭＧ２からデファレンシャルギヤ４０を介して出力される二つの回転軸４９ａ，４９ｂのうち左側の回転軸４９ａを左輪としての駆動輪２９ｂに取り付けられた駆動軸２８ｂに接続し、デファレンシャルギヤ３０の回転軸３９ｂに接続される連結軸５１ａとデファレンシャルギヤ４０の回転軸４９ｂに接続される連結軸５１ｂとをサイドギヤ５２ａ，５４ｂとピニオンギヤ５４とからなる連結機構５０によって連結する。
【選択図】図１

Description

本発明は、左右輪に各々出力される動力により走行する車両に関する。

従来、この種の車両としては、左右輪に各々トルクを出力可能な二つのモータを備える電気自動車が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この車両では、駆動装置のモータを二つのモータに分けて分散配置することにより、個々のモータの冷却効率の向上を図ると共に軽量小型化を図っている。
特開平０５−１１６５４２号公報

ところで、車両に用いられる動力源の配置としては、左右輪の各々に直接モータを配置するもの（インホイールモータ）や、差動機構としてのデファレンシャルギヤを介して左右輪に動力を出力可能にモータやエンジンを配置するものなど様々なものが考えられるが、適用する車両（乗用車，バス，トラックなど）によって用いる動力源や配置を最適なものとすることが求められている。

本発明の車両は、二つの差動機構と二つの原動機とを用いて左右輪の各々に動力を出力して走行できるようにすることを主目的とする。

本発明の車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の車両は、
左右輪に各々出力される動力により走行する車両であって、
動力を出力可能な第１の原動機と、
該第１の原動機からの動力を入力して差動作用をもって一方が右輪側に接続された二つの出力軸に出力する第１の差動機構と、
動力を出力可能な第２の原動機と、
該第２の原動機からの動力を入力して差動作用をもって一方が左輪側に接続された二つの出力軸に出力する第２の差動機構と、
前記第１の原動機から前記第１の差動機構を介して出力される前記二つの出力軸のうち前記右輪側に接続されていない方の出力軸と前記第２の原動機から前記第２の差動機構を介して出力される前記二つの出力軸のうち前記左輪側に接続されていない方の出力軸とを、該二つの出力軸に各々出力されるトルクが反力として互いに受け止められるよう連結する連結機構と
を備えることを要旨とする。

この本発明の車両では、第１の原動機から第１の差動機構を介して出力される二つの出力軸のうちの一方を右輪側に接続し、第２の原動機から第２の差動機構を介して出力される二つの出力軸のうちの一方を左輪側に接続し、第１の原動機から第１の差動機構を介して出力される二つの出力軸のうち右輪側に接続されていない方の出力軸と第２の原動機から第２の差動機構を介して出力される二つの出力軸のうち左輪側に接続されていない方の出力軸とを、二つの出力軸に各々出力されるトルクが反力として互いに受け止められるよう連結する。したがって、二つの差動機構と二つの原動機とを用いて左右輪に各々動力を出力して走行することができる。ここで、「原動機」としては、電力により動力を出力する電動機の他，燃料の燃焼により動力を出力する内燃機関も含まれる。また、「第１の差動機構」や「第２の差動機構」としては、例えばデファレンシャルギヤを挙げることができる。

こうした本発明の車両において、前記連結機構は、前記第１の原動機から前記第１の差動機構を介して出力される前記二つの出力軸のうち前記右輪側に接続されていない方の出力軸と前記第２の原動機から前記第２の差動機構を介して出力される前記二つの出力軸のうち前記左輪側に接続されていない方の出力軸とに回転差を付与可能な電動機を備えるものとすることもできる。こうすれば、電動機を用いて左右輪を異なる回転とすることができる。この態様の本発明の車両において、前記連結機構がリミテッドスリップデフとして機能するよう前記電動機を制御する制御手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、左右輪により確実にトルクを伝達させることができる。

また、本発明の車両において、前記連結機構は、前記第１の原動機から前記第１の差動機構を介して出力される前記二つの出力軸のうち前記右輪側に接続されていない方の出力軸と前記第２の原動機から前記第２の差動機構を介して出力される前記二つの出力軸のうち前記左輪側に接続されていない方の出力軸とを、前記右輪に接続された駆動軸と前記左輪に接続された駆動軸とが同軸上に配置されるよう連結する機構であるものとすることもできる。こうすれば、車両への搭載性をより容易なものとすることができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての車両２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の車両２０は、図示するように、モータＭＧ１と、モータＭＧ１の回転軸２２ａに接続されると共に右輪としての駆動輪２９ａに取り付けられた駆動軸２８ａに接続されたデファレンシャルギヤ３０と、モータＭＧ２と、モータＭＧ２の回転軸２２ｂに接続されると共に左輪としての駆動輪２９ｂに取り付けられた駆動軸２８ａと同軸の駆動軸２８ｂに接続されたデファレンシャルギヤ４０と、二つのデファレンシャルギヤ３０，４０を連結する連結機構５０とを備える。

モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれも電動機として機能することができると共に発電機としても機能できる同期発電電動機として構成されており、インバータ６２，６４を介してバッテリ６６に接続されている。

デファレンシャルギヤ３０は、モータＭＧ１の回転軸２２ａに取り付けられた減速ギヤ２３ａに噛合されたリングギヤ３２と、リングギヤ３２と一体回転するデフケース３４と、デフケース３４に取り付けられたピニオンシャフトに回転自在に支持されたピニオンギヤ３６ａ，３６ｂと、ピニオンギヤ３６ａ，３６ｂに噛合された左右一対のサイドギヤ３８ａ，３８ｂとを備える。図中右側のサイドギヤ３８ａが取り付けられたデファレンシャルギヤ３０の出力軸としての回転軸３９ａには、減速ギヤ２４ａ，２５ａを介して駆動軸２８ａが接続されており、図中左側のサイドギヤ３８ｂが取り付けられたデファレンシャルギヤ３０のもう一つの出力軸としての回転軸３９ｂには、減速ギヤ２６ａ，２７ａを介して連結機構５０の連結軸５１ａが接続されている。

デファレンシャルギヤ４０は、デファレンシャルギヤ３０と同じ部材により構成されており、モータＭＧ２の回転軸２２ｂに取り付けられ減速ギヤ２３ａと同じ減速比の減速ギヤ２３ｂに噛合されたリングギヤ４２と、リングギヤ４２と一体回転するデフケース４４と、デフケース４４に取り付けられたピニオンシャフトに回転自在に支持されたピニオンギヤ４６ａ，４６ｂと、ピニオンギヤ４６ａ，４６ｂに噛合された左右一対のサイドギヤ４８ａ，４８ｂとを備える。図中左側のサイドギヤ４８ａが取り付けられたデファレンシャルギヤ４０の出力軸としての回転軸４９ａには、減速ギヤ２４ａ，２５ａと同じ減速比の減速ギヤ２４ｂ，２５ｂを介して駆動軸２８ｂが接続されており、図中右側のサイドギヤ４８ｂが取り付けられたデファレンシャルギヤ４０のもう一つの出力軸としての回転軸４９ｂには、減速ギヤ２６ａ，２７ａと同じ減速比の減速ギヤ２６ｂ，２７ｂを介して連結機構５０の連結軸５１ｂが接続されている。

連結機構５０は、左右一対のサイドギヤ５２ａ，５２ｂと、このサイドギヤ５２ａ，５２ｂに噛合されサイドギヤ５２ａ，５４ｂの回転方向の移動が禁止されたピニオンギヤ５４とにより構成されている。図中右側のサイドギヤ５２ａにはデファレンシャルギヤ３０の回転軸３９ｂに接続された連結軸５１ａが取り付けられ、図中左側のサイドギヤ５２ｂにはデファレンシャルギヤ４０の回転軸４９ｂに接続された連結軸５１ｂが取り付けられており、連結軸５１ａと連結軸５１ｂとの間の差動が許容された状態で両軸を連結する。また、ピニオンギヤ５４の回転軸には、正逆両回転方向の駆動が可能な直流電動機としてのモータ５６が接続されており、モータ５６を駆動することにより連結軸５１ａと連結軸５１ｂとの間の差動を調整できるようになっている。

電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートとを備える。この電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖ，駆動輪２９ａ，２９ｂに取り付けられた車輪速センサ８９ａ，８９ｂからの車輪速Ｖｒ，Ｖｌなどが入力ポートを介して入力されている。また、電子制御ユニット７０からは、インバータ６２，６４のスイッチング素子へのスイッチング制御信号やモータ５６への駆動信号が出力ポートを介して出力されている。

こうした実施例の車両２０の運転制御としては、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度や車速センサ８８からの車速に基づいて走行に要求される要求トルクを設定し、設定した要求トルクにより走行するよう二つのモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御する。具体的には、アクセル開度や車速に応じた要求トルクをモータＭＧ１とモータＭＧ２とで丁度半分ずつ分担するようモータＭＧ１の目標トルクＴｍ１＊とモータＭＧ２の目標トルクＴｍ１＊とを設定し、目標トルクＴｍ１＊に相当するトルクがモータＭＧ１から出力されるようインバータ６２のスイッチング素子をスイッチング制御すると共に目標トルクＴｍ２＊に相当するトルクがモータＭＧ２から出力されるようインバータ６４のスイッチング素子をスイッチング制御する。このとき、モータＭＧ１からのトルクはデファレンシャルギヤ３０を介して右輪としての駆動輪２９ａ側と連結軸５１ａ側とに伝達され、モータＭＧ２からのトルクはデファレンシャルギヤ４０を介して左輪としての駆動輪２９ｂ側と連結軸５１ｂ側とに伝達されるが、連結軸５１ａと連結軸５１ｂとはサイドギヤ５２ａ，５２ｂとピニオンギヤ５４により構成される連結機構５０によって連結されているから、連結軸５１ａ側に伝達されるトルクは連結軸５１ｂ側に伝達されるトルクによって受け止められると共に連結軸５１ｂ側に伝達されるトルクは連結軸５１ａ側に伝達されるトルクによって受け止められ、ピニオンギヤ５４は回転しない。したがって、モータＭＧ１から出力される動力はすべて駆動輪２９ａ側に伝達され、モータＭＧ２から出力される動力はすべて駆動輪２９ｂ側に伝達される。

次に、こうして構成された実施例の車両２０の動作、特に、モータ５２による差動制限制御について説明する。図２は、実施例の電子制御ユニット７０により実行される差動制限制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

差動制限制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、車輪速センサ８９ａ，８９ｂからの駆動輪２９ａ，２９ｂの車輪速Ｖｒ，Ｖｌを入力し（ステップＳ１００）、入力した車輪速Ｖｒから車輪速Ｖｌを減じて車輪速差ΔＶを計算する（ステップＳ１１０）。そして、車輪速差ΔＶが閾値Ｖ１と閾値Ｖ２とにより定まる許容範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ここで、閾値Ｖ１，Ｖ２は、駆動輪２９ａ，２９ｂの間の差動が許容される許容範囲の上下限として設定されるものであり、車両２０の仕様によって定められる。車輪速差ΔＶが閾値Ｖ１と閾値Ｖ２とにより定まる許容範囲内にあるときには、差動制限は必要ないと判断し、モータ５６から出力すべき目標トルクＴｍ＊に値０を設定し（ステップＳ１３０）、車輪速差ΔＶが閾値Ｖ１と閾値Ｖ２とにより定まる許容範囲内にないとき即ち車輪速差ΔＶが閾値Ｖ１よりも小さいときや車輪速差ΔＶが閾値Ｖ２よりも大きいときには、車輪速差ΔＶが許容範囲内となるようモータ５６の目標トルクＴｍ＊を設定し（ステップＳ１４０）、設定した目標トルクＴｍ＊でモータ５６を駆動制御して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。ここで、車輪速差ΔＶが許容範囲内にないときに設定される目標トルクＴｍ＊は、実施例では、車輪速差ΔＶと目標トルクＴｍ＊との関係を予め求めて目標トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、車輪速差ΔＶが与えられるとマップから対応する目標トルクＴｍ＊を導出して設定するものとした。

以上説明した実施例の車両２０によれば、モータＭＧ１からデファレンシャルギヤ３０を介して出力される二つの回転軸３９ａ，３９ｂのうち右側の回転軸３９ａを右輪としての駆動輪２９ａに取り付けられた駆動軸２８ａに接続し、モータＭＧ２からデファレンシャルギヤ４０を介して出力される二つの回転軸４９ａ，４９ｂのうち左側の回転軸４９ａを左輪としての駆動輪２９ｂに取り付けられた駆動軸２８ｂに接続し、デファレンシャルギヤ３０の回転軸３９ｂとデファレンシャルギヤ４０の回転軸４９ｂとを連結機構５０によって連結するから、二つのモータＭＧ１，ＭＧ２と二つのデファレンシャルギヤ３０，４０とを用いて走行用の動力を駆動軸２８ａ，２８ｂに出力することができる。この結果、一つのモータで走行用の動力を駆動軸に出力するものに比して比較的大きな動力の要求に対応することができると共にモータＭＧ１，ＭＧ２を小型化することができる。しかも、連結機構５０のピニオンギヤ５４の回転軸にモータ５６を配置してこれをリミテッドスリップデフとして機能させるから、駆動輪２９ａ，２９ｂの一方にスリップが発生した場合であっても駆動輪２９ａ，２９ｂにトルクを伝達することができる。

実施例の車両２０では、連結機構５０のピニオンギヤ５４の回転軸にモータ５６を取り付けてこれをリミテッドスリップデフとして機能させるものとしたが、操舵角に応じてモータ５６を駆動して連結軸５１ａと連結軸５１ｂとの間で回転差を付与するものとしてもよい。これにより、コーナリングをよりスムーズなものとすることができる。

実施例の車両２０では、連結機構５０のピニオンギヤ５４の回転軸にモータ５６を取り付けるものとしたが、図３の変形例の車両１２０に示すように、連結機構５０のピニオンギヤ５４の回転軸にモータを取り付けないものとしてもよい。ただし、この場合、連結機構５０をリミテッドスリップデフとして機能させることはできなくなる。

実施例の車両２０では、右輪としての駆動輪２９ａに取り付けられた駆動軸２８ａと左輪としての駆動輪２９ｂに取り付けられた駆動軸２８ｂとを同軸上に配置するものとしたが、図４の変形例の車両２２０に示すように、連結機構５０に代えて連結軸５１ａと連結軸５１ｂとを連結ギヤ１５２，１５４により連結する連結機構１５０を用いるものとし駆動軸２８ａと駆動軸２８ｂとを同軸上に配置しないものとしても構わない。

実施例の車両２０では、走行に用いる動力源として電動機としてのモータＭＧ１，ＭＧ２を用いるものとしたが、内燃機関を用いるものとしても構わない。

ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータＭＧ１が「第１の原動機」に相当し、デファレンシャルギヤ３０が「第１の差動機構」に相当し、モータＭＧ２が「第２の原動機」に相当し、デファレンシャルギヤ４０が「第２の差動機構」に相当し、連結機構５０が「連結機構」に相当する。また、モータ５６が「電動機」に相当する。ここで、「第１の原動機」としては、同期発電電動機としてのモータに限定されるものではなく、誘導電動機などの他のタイプの電動機やエンジンなどの内燃機関など、動力を出力可能なものであれば如何なるものであっても構わない。「第１の差動機構」としては、デファレンシャルギヤ３０に限定されるものではなく、第１の原動機からの動力を入力して差動作用をもって一方が右輪側に接続された二つの出力軸に出力するものであれば如何なるものであっても構わない。「第２の原動機」としては、同期発電電動機としてのモータに限定されるものではなく、誘導電動機などの他のタイプの電動機やエンジンなどの内燃機関など、動力を出力可能なものであれば如何なるものであっても構わない。「第２の差動機構」としては、デファレンシャルギヤ４０に限定されるものではなく、第２の原動機からの動力を入力して差動作用をもって一方が左輪側に接続された二つの出力軸に出力するものであれば如何なるものであっても構わない。「連結機構」としては、サイドギヤ５２ａ，５２ｂとピニオンギヤ５４とにより構成される連結機構５０に限定されるものではなく、第１の原動機から第１の差動機構を介して出力される二つの出力軸のうち右輪側に接続されていない方の出力軸と第２の原動機から第２の差動機構を介して出力される二つの出力軸のうち左輪側に接続されていない方の出力軸とを、二つの出力軸に各々出力されるトルクが反力として互いに受け止められるよう連結するものであれば如何なるものであっても構わない。「電動機」としては、直流電動機としてのモータ５６に限定されるものではなく、正逆両回転方向の駆動が可能なものであれば、如何なるタイプの電動機であっても構わない。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、自動車製造産業に利用可能である。

本発明の一実施例としての車両２０の構成の概略を示す構成図である。 実施例の電子制御ユニット７０により実行される差動制限制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変形例の車両１２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例の車両２２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，１２０，２２０ 車両、２２ａ，２２ｂ 回転軸、２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂ 減速ギヤ，２８ａ，２８ｂ 駆動軸，２９ａ，２９ｂ 駆動輪、３０，４０ デファレンシャルギヤ、３２，４２ リングギヤ、３４，４４ デフケース，３６ａ，３６ｂ，４６ａ，４６ｂ ピニオンギヤ、３８ａ，３８ｂ，４８ａ，４８ｂ サイドギヤ、３９ａ，３９ｂ，４９ａ，４９ｂ 回転軸、５０ 連結機構、５１ａ，５１ｂ 連結軸、５２ａ，５２ｂ サイドギヤ、５４ ピニオンギヤ、５６ モータ、６２，６４ インバータ、６６ バッテリ、７０ 電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、８９ａ，８９ｂ 車輪速センサ、１５０ 連結機構、１５２，１５４ 連結ギヤ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (5)

1. 左右輪に各々出力される動力により走行する車両であって、
   動力を出力可能な第１の原動機と、
   該第１の原動機からの動力を入力して差動作用をもって一方が右輪側に接続された二つの出力軸に出力する第１の差動機構と、
   動力を出力可能な第２の原動機と、
   該第２の原動機からの動力を入力して差動作用をもって一方が左輪側に接続された二つの出力軸に出力する第２の差動機構と、
   前記第１の原動機から前記第１の差動機構を介して出力される前記二つの出力軸のうち前記右輪側に接続されていない方の出力軸と前記第２の原動機から前記第２の差動機構を介して出力される前記二つの出力軸のうち前記左輪側に接続されていない方の出力軸とを、該二つの出力軸に各々出力されるトルクが反力として互いに受け止められるよう連結する連結機構と
   を備える車両。
2. 前記連結機構は、前記第１の原動機から前記第１の差動機構を介して出力される前記二つの出力軸のうち前記右輪側に接続されていない方の出力軸と前記第２の原動機から前記第２の差動機構を介して出力される前記二つの出力軸のうち前記左輪側に接続されていない方の出力軸とに回転差を付与可能な電動機を備える請求項１記載の車両。
3. 前記連結機構がリミテッドスリップデフとして機能するよう前記電動機を制御する制御手段を備える請求項２記載の車両。
4. 前記連結機構は、前記第１の原動機から前記第１の差動機構を介して出力される前記二つの出力軸のうち前記右輪側に接続されていない方の出力軸と前記第２の原動機から前記第２の差動機構を介して出力される前記二つの出力軸のうち前記左輪側に接続されていない方の出力軸とを、前記右輪に接続された駆動軸と前記左輪に接続された駆動軸とが同軸上に配置されるよう連結する機構である請求項１ないし３いずれか記載の車両。
5. 前記第１および第２の差動機構は、デファレンシャルギヤである請求項１ないし４いずれか記載の車両。

Images