JP2008501920A - Planetary differential transmission - Google Patents
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Abstract
単一速度の遊星差動伝動装置は、入力シャフト12を二つの出力シャフト16,23に接続するとともに実質的に等しいトルクに分配するものである。この装置は、出力シャフト16,23に相対的な変速を与える差動ギヤとしての機能を持つ一体の環状部/サンギヤ17,18を有する、二つの遊星ギヤ列を具えるものである。
【選択図】図1A single speed planetary differential transmission connects the input shaft 12 to the two output shafts 16, 23 and distributes it to a substantially equal torque. This device comprises two planetary gear trains having integral annular / sun gears 17, 18 that function as differential gears that provide relative speed changes to output shafts 16, 23.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、二つの駆動車輪を有する車両、とりわけ電気駆動車両に用いるのに特に適した遊星差動伝動装置に関するものである。 The present invention relates to a planetary differential transmission device which is particularly suitable for use in a vehicle having two drive wheels, in particular an electrically driven vehicle.
二つの駆動車輪と一つの駆動力源を有する車両は、一つの駆動シャフトをそれぞれの駆動車輪に結合されたハーフシャフトに分割する手段が必要である。また、例えばコーナリング時には、それら駆動車輪間のそれぞれの回転を調整するための差動ギヤも必要である。さらには、特に前輪駆動車両においては、トルクステアを回避するために、それら駆動車輪間で駆動トルクを均等に分配する必要がある。 A vehicle having two driving wheels and one driving force source requires means for dividing one driving shaft into half shafts coupled to the respective driving wheels. Further, for example, at the time of cornering, a differential gear for adjusting each rotation between the driving wheels is also necessary. Further, particularly in front wheel drive vehicles, it is necessary to evenly distribute the drive torque among these drive wheels in order to avoid torque steer.
通常、ベベルギヤのような最終駆動減速ギヤは、従来のベベルギヤ式差動装置に組み込まれており、この装置は特に小型というわけではない。 Usually, a final drive reduction gear such as a bevel gear is incorporated in a conventional bevel gear type differential, and this device is not particularly small.
電動機のトルク特性により、走行速度をモータ速度に正比例させることができるので、電気自動車は、通常は単一速度の減速ギヤのみしか必要としない。コンパクトに収納するためには、ハーフシャフトを、電動機の電機子の軸方向に沿って延在させて駆動車輪に結合する、同軸配置とするのが好ましい。 Because the running speed can be directly proportional to the motor speed due to the torque characteristics of the electric motor, an electric vehicle usually only requires a single speed reduction gear. In order to store in a compact manner, the half shaft preferably has a coaxial arrangement that extends along the axial direction of the armature of the motor and is coupled to the drive wheel.
本発明に従う、単一速度の遊星差動伝動装置は、ハウジングと、ハウジング内に回転軸を有する回転可能な環状の入力部材と、前記軸上にあり、回転可能な対向した二つの出力部材であって、そのうちの一方が前記入力部材により駆動されるように構成された出力部材と、前記入力部材の周囲に設けられた遊星ギヤ列と、を具え、前記入力部材はサンギヤを具え、インナ遊星ギヤが前記サンギヤと噛み合った状態で設けられており、前記入力部材と関連して出力部材とともに高速回転するインナ遊星ギヤキャリアが設けられており、インナリングギヤがその内側を前記インナ遊星ギヤに噛み合わせ、その外側を前記ハウジングの軸上を回転可能なアウタ遊星ギヤに噛み合わせた状態で設けられており、アウタリングギヤが前記アウタ遊星ギヤと噛み合うとともに、前記出力部材のうちの他方の部材に接続された状態で設けられていることを特徴するものである。 According to the present invention, a single-speed planetary differential transmission device includes a housing, a rotatable annular input member having a rotation shaft in the housing, and two opposed output members that are rotatable on the shaft. An output member configured to be driven by the input member, and a planetary gear train provided around the input member, the input member including a sun gear, and an inner planetary gear. An inner planetary gear carrier that rotates at a high speed together with the output member is provided in association with the input member, and an inner ring gear meshes with the inner planetary gear on the inside. The outer planetary gear is provided with its outer side meshed with an outer planetary gear rotatable on the shaft of the housing, and the outer ring gear is provided with the outer planetary gear. Meshes with, is to being provided in a state of being connected to the other member of said output member.
この配置は、軸方向距離が短く、遊星ギヤ列の要素が、駆動車輪間に実質的に等しいトルクを分配すると同時に、それぞれの出力部材の相対的な回転を調整する差動ギヤとして機能する単一速度の伝動装置を提供するものである。 This arrangement has a short axial distance and the elements of the planetary gear train function as a differential gear that regulates the relative rotation of each output member while at the same time distributing substantially equal torque between the drive wheels. A one-speed transmission is provided.
さらには、サンギヤと、インナ遊星ギヤと、インナリングギヤとを実質的に同一平面内に配置するのが好ましい。また、インナリングギヤと、アウタ遊星ギヤと、アウタリングギヤとを実質的に同一平面内に配置するのが好ましい。好適な実施例では、サンギヤと、遊星ギヤと、リングギヤとを全て実質的に同一の平面内に配置している。この配置の特に有利な点は、出力部材の内端同士を互いに極めて接近させ得ることで、これにより、ハーフシャフトの長さを最大にすることができるとともに、車両のサスペンションが作動している際の、ハーフシャフトの揺動(アーティキュレーション)を最小とすることができる。 Furthermore, it is preferable that the sun gear, the inner planetary gear, and the inner ring gear are arranged in substantially the same plane. Further, it is preferable that the inner ring gear, the outer planetary gear, and the outer ring gear are arranged in substantially the same plane. In the preferred embodiment, the sun gear, the planetary gear, and the ring gear are all disposed in substantially the same plane. The particular advantage of this arrangement is that the inner ends of the output members can be very close to each other, thereby maximizing the length of the half shaft and when the vehicle suspension is in operation. Thus, the swing (articulation) of the half shaft can be minimized.
好適な実施例では、四つのインナ遊星ギヤと、四つのアウタ遊星ギヤとを設けている。 In the preferred embodiment, four inner planetary gears and four outer planetary gears are provided.
本装置は、伝動装置を固定するため、およびパークロック機能を提供するために、ハウジングに対して遊星ギヤ列の要素を制止させる係合可能なロック爪をさらに具えることができる。この爪を、例えばアウタリングギヤに係合させることもできる。 The device can further include an engageable locking pawl that restrains the elements of the planetary gear train relative to the housing to secure the transmission and to provide a park lock function. The claw can be engaged with, for example, an outer ring gear.
好適な実施例では、サンギヤは33歯を有し、インナ遊星ギヤは26歯を有し、インナリングギヤはその内側に87歯およびその外側に103歯を有し、アウタ遊星ギヤは19歯を有し、アウタリングギヤは141歯を有している。この装置は7.24対1の総減速比を有することになる。 In the preferred embodiment, the sun gear has 33 teeth, the inner planetary gear has 26 teeth, the inner ring gear has 87 teeth on the inside and 103 teeth on the outside, and the outer planetary gear has 19 teeth. The outer ring gear has 141 teeth. This device will have a total reduction ratio of 7.24 to 1.
インナリングギヤは、インナ遊星ギヤ列の環状部およびアウタ遊星ギヤ列のサンギヤを具えていることは理解されよう。このインナリングギヤは、差動ギヤとしての作用を奏するために、インナ遊星ギヤ列およびアウタ遊星ギヤ列の互いの要素間で浮動する。 It will be appreciated that the inner ring gear comprises an annular portion of the inner planetary gear train and a sun gear of the outer planetary gear train. This inner ring gear floats between the elements of the inner planetary gear train and the outer planetary gear train in order to act as a differential gear.
実質的にトルクを等しく分配するために、ギヤ比を注意深く選択する必要があるが、これは、必要とする最終的な駆動減速および、遊星ギヤ要素の一連の寸法制限を考慮した上で、伝動装置を熟知した技術者が計算により求め得るものである。 In order to distribute the torque substantially equally, the gear ratio must be carefully selected, which takes into account the final drive reduction required and the set of dimensional limitations of the planetary gear elements. It can be obtained by calculation by an engineer familiar with the apparatus.
好適な実施例において、本発明にかかる伝動装置の軸方向距離は、従来の最終駆動/差動ユニットの50%近くに短縮され、部品数は約30%が削減されている。小型車両においては、ステアリングおよびサスペンションの部品のためのスペースを最大化することができるので、軸方向距離を短縮することは有益である。 In the preferred embodiment, the axial distance of the transmission according to the present invention is reduced to nearly 50% of the conventional final drive / differential unit and the number of parts is reduced by about 30%. In small vehicles, it is beneficial to reduce the axial distance as space for steering and suspension components can be maximized.
さらに、本発明は、例えば、両出力シャフト間の速度比を固定もしくは制御する、差動固定機能もしくは差動制限機能を取り入れることもできる。これは、出力部材同士が直接隣接しており、かつ同一の回転軸上にあるので、比較的容易に達成することができる。 Furthermore, the present invention can incorporate a differential fixing function or a differential limiting function that fixes or controls the speed ratio between the two output shafts, for example. This can be achieved relatively easily because the output members are directly adjacent and on the same axis of rotation.
本発明のさらなる特徴は、本発明の一例として図示した好適な実施例の詳細な説明から理解することができ、ここに、図1は、本発明にかかる伝動装置を示した概略図、図2は、図1の実施例の概略図の実際を示した軸方向の断面図である。 Further features of the present invention can be understood from the detailed description of the preferred embodiment illustrated as an example of the present invention, wherein FIG. 1 is a schematic diagram showing a transmission according to the present invention, FIG. FIG. 2 is an axial sectional view showing the actual schematic diagram of the embodiment of FIG. 1.
図1に示すように、伝動装置は、中空の電機子(図示せず)を有する電動機11上に回転の主軸10を具えている。電機子は、伝動装置の、中空の入力シャフト12に直接接続されており、その入力シャフトは、図に示すように、全ての主要なギヤ部品が実質的に同一の平面内に配置された二段遊星伝動装置のサンギヤ13を具えている。
As shown in FIG. 1, the transmission includes a rotating
複数の(典型的に四つの)インナ遊星ギヤ14は、サンギヤと噛み合った状態でその周りを回り、一般の遊星ギヤキャリア15によって軸支されている。このキャリア15は、車両の駆動車輪に接続するために、入力シャフト12およびモータ11に沿って延在する駆動シャフト16に結合されている。
A plurality (typically four) of the inner
遊星ギヤ14の周りには、直径方向内側にインナ遊星ギヤ14と噛み合うギヤ歯を持つインナリングギヤ(環状部)17が設けられている。さらに、このインナリングギヤは、直径方向外側にギヤ歯を有し、このようにして、アウタ遊星ギヤ列のサンギヤ18は構成されている。
Around the
複数の(典型的に四つの)アウタ遊星ギヤ19は、上記アウタサンギヤ18と噛み合った状態でその周りを回り、伝動装置ケーシング21に固定されたスピゴット20にそれぞれ軸支されている。
A plurality of (typically four) outer
アウタリングギヤ(環状部)22は、アウタ遊星ギヤ19と噛み合うとともに、車両の第二の駆動車輪と接続するために、もう一方の駆動シャフト23に接続されている。
The outer ring gear (annular portion) 22 meshes with the outer
使用時には、電動機11からの駆動トルクは、入力シャフト12を介してサンギヤ13に伝動される。インナリングギヤ17による反動トルクは、インナ遊星ギヤを回転させ、キャリア15および駆動シャフト16を作動させる。
In use, the drive torque from the
アウタサンギヤ18も(インナリングギヤ17とともに)回転し、アウタ遊星ギヤ19を介してアウタリングギヤ22にトルクを伝達する。これらアウタ遊星ギヤは、伝動装置ケーシング21によって構成される固定キャリアとしての機能を効果的に果たしており、これにより、アウタリングギヤ22は回転し、そして駆動シャフト23を作動させる。
The
駆動シャフト間における速度バランスは、路面と接触する車輪によって制御されることは理解されよう。インナリングギヤ17/アウタサンギヤ18は、差動ギヤであるから、それぞれの駆動シャフトを(例えば車両のコーナリング時に)相対的に回転させる。
It will be appreciated that the speed balance between the drive shafts is controlled by the wheels in contact with the road surface. Since the
電動機からの駆動トルクは、二つの遊星ギヤ列間で分配され、トルクバランスは、選択された回転比によって決定される。車両の駆動車輪が実質的に同一軸上ある場合は、トルクを等しく分配するのが好ましいが、例えば、駆動シャフトが全輪駆動車両の異なる軸に接続されている場合、または自動車以外の特殊な用途に用いる場合は、異なるトルク分配を選択することができる。 The drive torque from the motor is distributed between the two planetary gear trains, and the torque balance is determined by the selected rotation ratio. If the drive wheels of the vehicle are substantially on the same axis, it is preferable to distribute the torque equally, but for example if the drive shaft is connected to a different axis of an all-wheel drive vehicle or a special vehicle other than an automobile. Different torque distributions can be selected for use in applications.
図1に、要求に応じてアウタリングギヤ22を伝動装置ケーシング21に係合して固定することのできるパークロック爪24を示す。アウタリングギヤの回転を妨げることで、伝動装置の作動を固定でき、このようにすれば、車両に車輪ブレーキを与えることができることは理解されよう。
FIG. 1 shows a
本装置は、差動ギヤ17/18の外的な制御に対する変更に適している。その差動ギヤ17/18を外的に制御することによって、駆動シャフト16,23間のトルク分配を調整することができることは理解されよう。差動ギヤ17/18を制動するための手段は、ブレーキバンド、クラッチまたは粘性カップリングが適している。
This device is suitable for changes to the external control of the
駆動シャフト16,23の内端同士を互いに直接接近させて配置することにより、従来の差動ギヤ装置の駆動シャフトの内端間と比べて、車両のサスペンションが作動している際の、伝動装置の駆動シャフトの揺動(アーティキュレーション)を最小にすることができる。この配置は、車両の軌跡が比較的狭い、小型の前輪駆動車両に特に有用である。さらには、駆動軸端同士を接近させて配置することにより、駆動シャフト同士を固定する、または駆動シャフト同士の相対的な回転を制限するカップリングを比較的容易に装備させることができる。このようにして、この装置は、特定の車両には重要となる差動固定機能または差動制限機能を具えることができる。
By arranging the inner ends of the
図1に概略的に示した実施例では、差動ギヤ17/18を外的に制御することなく、実質的に等しいトルクに分配するために、各ギヤは以下に示す数の歯を有している。
インナサンギヤ13 ‐ 33歯
インナ遊星ギヤ14 ‐ 26歯
インナリングギヤ17 ‐87歯
アウタサンギヤ18 ‐ 103歯
アウタ遊星ギヤ19 ‐19歯
アウタリングギヤ22 ‐141歯
In the embodiment schematically shown in FIG. 1, in order to distribute the
Inner sun gear 13-33 teeth Inner planetary gear 14-26 teeth Inner ring gear 17-87 teeth Outer sun gear 18-103 teeth Outer planetary gear 19-19 teeth Outer ring gear 22-141 teeth
従って、これら個々の比による総減速比は、7.24対1である。 Therefore, the total reduction ratio by these individual ratios is 7.24 to 1.
前輪駆動車両用の実際的な伝動装置を図2に示しており、伝動装置ケーシング11、ベアリング、シャフトシールおよび他の従来の部品をより詳細に説明している。必要に応じて部品には図1に対応した参照符号を付したが、パークロック装置は図示していない。
A practical transmission for a front-wheel drive vehicle is shown in FIG. 2 and describes the
伝動装置ケーシング21は、図示したように、電動機のケーシング30に直接ボルト留めされている。
As shown in the figure, the
Claims (8)
前記入力部材(12)は、サンギヤ(13)を具え、
インナ遊星ギヤ(14)が前記サンギヤと噛み合った状態で設けられており、
前記入力部材(12)と関連して、出力部材(16)とともに高速回転するインナ遊星ギヤキャリア(15)が設けられており、
インナリングギヤがその内側を前記インナ遊星ギヤ(14)に噛み合わせ、その外側を前記ハウジング内の軸(20)上を回転可能なアウタ遊星ギヤ(19)に噛み合わせた状態で設けられており、
アウタリングギヤが前記アウタ遊星ギヤ(19)と噛み合うとともに、前記出力部材のうちの他方の部材(23)に接続された状態で設けられていることを特徴する、遊星差動伝動装置。 A housing (21), a rotatable annular input member (12) having a rotating shaft (10) in the housing, and two opposed opposing output members on the shaft (10); One of them comprising an output member (16, 23) configured to be driven by the input member (12), and a planetary gear train provided around the input member (12),
The input member (12) comprises a sun gear (13),
An inner planetary gear (14) is provided in mesh with the sun gear;
In connection with the input member (12), an inner planetary gear carrier (15) rotating at a high speed with the output member (16) is provided,
An inner ring gear is provided in a state where its inner side meshes with the inner planetary gear (14) and its outer side meshes with an outer planetary gear (19) rotatable on the shaft (20) in the housing,
An outer ring gear meshes with the outer planetary gear (19) and is provided in a state of being connected to the other member (23) of the output members.
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