JP2010023809A

JP2010023809A - 車両駆動用アクチュエータ

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Publication number: JP2010023809A
Application number: JP2008191197A
Authority: JP
Inventors: Tomonori Imamura; 朋範今村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-07-24
Filing date: 2008-07-24
Publication date: 2010-02-04
Anticipated expiration: 2028-07-24
Also published as: JP5239582B2

Abstract

【課題】車輪駆動用の電動モータの動力を利用した簡単な構成により、操舵、駆動が実現可能な、小型化、軽量化、低コスト化に適した車両駆動用アクチュエータを提供する。
【解決手段】車両駆動用アクチュエータＡ１は、電動モータ１０と、電動モータ１０の回転を車軸２６に伝達して車輪を回転駆動する車輪駆動ユニット２０と、車輪を操舵制動する舵角制御機構４０とを備え、車両駆動ユニット２０は、電動モータ１０の回転を減速して車軸２６へ伝達すると共に動力を分配可能な遊星ギア機構２１を備え、遊星ギア機構２１によって分配された動力によって舵角制御機構４０を作動させるように構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動モータによって車輪を回転駆動するインホール式の車両駆動用アクチュエータに関する。

従来、インホイール式の駆動機構を備える構造として、例えば、各輪に２つの独立した駆動輪を並列に設置した特開２００４−９０９０３号公報（特許文献１）が知られている。また、特開２００７−１４５０７１号公報（特許文献２）には、車輪回転軸を中心軸として回転可能に設置された車輪取付け部材と、車体側に各々固定され、独立に制御可能な２つの車輪駆動用モータとを備えた車両用駆動輪構造が知られている。
特開２００４−９０９０３号公報特開２００７−１４５０７１号公報

しかしながら、特許文献１に記載された駆動機構では、各輪に独立して並設された２つの駆動輪をモータ制御することにより、駆動輪間に生じる回転差によって駆動のみならず操舵をも制御可能とする利点はあるものの、各輪毎に、２つのタイヤ、ホイール等を必要とするため部品点数の増加、製造コストの増加が避けられず、低コスト化、軽量化、小型化等の観点からは改善の余地がある。また、特許文献２に記載された駆動機構では、やはり、各輪毎に独立に制御可能な２つの車輪駆動用モータを配置するため、比較的高価である、モータやインバータ等を２組ずつ必要とし、依然として部品点数の増加、製造コストの増加が避けられず低コスト化、軽量化、小型化等の実現には一層の改善を必要とする。

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、小型化、軽量化、低コスト化に適した車両駆動用アクチュエータを提供することであり、車輪駆動用の電動モータの動力を利用した簡単な構成により、操舵、駆動が実現可能な車両駆動用アクチュエータを提供することを目的とする。

本発明の車両駆動用アクチュエータは、電動モータと、前記電動モータの回転を車軸に伝達して車輪を回転駆動する車輪駆動ユニットと、前記車輪を操舵制動する舵角制御機構とを備えた車両駆動用アクチュエータであって、前記車両駆動ユニットは、前記電動モータの回転を減速して前記車軸へ伝達すると共に動力を分配可能な遊星ギア機構を備え、前記遊星ギア機構によって分配された動力によって前記舵角制御機構を作動させるように構成される、ことを特徴とする。

このような構成を備えることにより、車輪駆動ユニットに設けられた遊星ギア機構が、電動モータの回転を減速して車軸へ伝達すると共に動力を分配することが可能となり、遊星ギア機構によって分配された動力に基づいて、舵角制御機構を作動させることが実現できこととなる。すなわち、車輪駆動用の電動モータの動力を利用した簡単な構造で舵角制御を行うことが可能であり、しかも単一の電動モータによる簡単な構造であるため、部品点数は少なくて済み、構成部品の増加による重量増加を抑制できる。そして、このような構成は、電動モータの動力伝達軸に近接させて構築できるため、所謂バネ下重量の軽減を可能とした、小型化、軽量化、低コスト化に適した車両駆動用アクチュエータが提供できる。

本発明の好適な態様として、前記遊星ギア機構は、サンギアに前記電動モータの回転を入力し、プラネタリキャリアから前記車軸へ回転を出力すると共に、リングギアから出力される動力によって前記舵角制御機構を作動させるように構成される、ことを特徴とするものであっても良い。このような構成を備えることにより、サンギアに入力された電動モータの回転はプラネタリキャリアを介して車軸に伝達されると共に、遊星ギアによって分配された動力はリングギアを介して舵角制御機構に出力され、この動力に基づいて舵角制御機構を駆動することが可能となる。

本発明の好適な態様として、前記舵角制御機構は、前記リングギアと共に回転可能に軸支された第１のかさ歯車と、前記第１のかさ歯車に噛合して回動する第２のかさ歯車と、前記第２のかさ歯車を固定状態と解放状態とに切換える第２の切換え機構と、前記第２のかさ歯車に対して前記第１のかさ歯車を挟んで対向して配設された第３のかさ歯車と、前記第３のかさ歯車を固定状態と解放状態とに切換える第３の切換え機構とを備え、前記第２のかさ歯車は、一端が前記車体側に連結された第１の連結材の他端に回転可能に軸支されると共に、一端が前記車輪駆動ユニット側に連結され且つ前記第１の連結材と軸支点を共有する第２の連結材の他端に回転可能に軸支され、前記第３のかさ歯車は、一端が前記車体側に連結された第３の連結材の他端に回転可能に軸支されると共に、一端が前記車輪駆動ユニット側に連結され且つ前記第３の連結材と軸支点を共有する第４の連結材の他端に回転可能に軸支される、ことを特徴とするものであっても良い。

このような構成を備えることにより、リングギアを介して分配・伝達された電動モータの動力に基づいて走行状態に合わせた適切な操舵トルクが得られることとなり、車両走行時においても駆動力に合わせた操舵制御が実現できる。

本発明の好適な態様として、前記舵角制御機構は、前記リングギアと共に回転可能に軸支された第１のかさ歯車と、前記第１のかさ歯車に噛合して回動する第２のかさ歯車とを備え、前記第２のかさ歯車は、一端が前記車体側に連結された第１の連結材の他端に固定されると共に、一端が前記車輪駆動ユニット側に連結され且つ前記第１の連結材と軸支点を共有する第２の連結材の他端に回転可能に軸支され、前記軸支点の鉛直上には、一端が前記車体側に連結された第３の連結材と、一端が前記車輪駆動ユニット側に連結された第４の連結材との共有する軸支点が回転可能に支持されている、ことを特徴とするものであっても良い。

このような構成を備えることにより、リングギアを介して分配・伝達された電動モータの動力に基づいて、車両停止時にのみ作動可能な車両駆動用アクチュエータが構築でき、しかもより簡単な舵角制御構造であるため、さらに部品点数は少なくて済み、重量増加を抑制できる。

本発明の好適な態様として、前記舵角制御機構は、前記リングギアと共に回転可能に軸支されたウォームギアと、前記ウォームギアに噛合して回動可能とするウォームホイールと、前記ウォームホイールの径方向に回動可能に支持された第１の連結材とを備え、前記ウォームホイールは、一端が前記車体側に回動可能に連結されると共に、他端は前記車輪駆動ユニット側に連結された第２の連結材に軸支されており、前記ウォームホイールの径方向に回動可能に支持された前記第１の連結材の他端は、前記車体側に回動可能に支持されている、ことを特徴とするものであっても良い。

本発明の好適な態様として、車両駆動用アクチュエータは、電動モータと、前記電動モータの回転を車軸に伝達して車輪を回転駆動する車輪駆動ユニットと、前記車輪を操舵制動する舵角制御機構とを備えた車両駆動用アクチュエータであって、前記車両駆動ユニットは、前記電動モータからの動力を複数に分配可能な動力分配機構を備え、前記舵角制御機構は、前記動力分配機構によって分配された動力によって回転駆動される第１のかさ歯車と、前記第１のかさ歯車に噛合して回動する第２のかさ歯車と、前記第２のかさ歯車を固定状態と解放状態とに切換える第２の切換え機構と、前記第２のかさ歯車に対して前記第１のかさ歯車を挟んで対向して配設された第３のかさ歯車と、前記第３のかさ歯車を固定状態と解放状態とに切換える第３の切換え機構とを備え、前記第２のかさ歯車は、一端が前記車体側に連結された第１の連結材の他端に回転可能に軸支されると共に、一端が前記車輪駆動ユニット側に連結され且つ前記第１の連結材と軸支点を共有する第２の連結材の他端に回転可能に軸支され、前記第３のかさ歯車は、一端が前記車体側に連結された第３の連結材の他端に回転可能に軸支されると共に、一端が前記車輪駆動ユニット側に連結され且つ前記第３の連結材と軸支点を共有する第４の連結材の他端に回転可能に軸支される、ことを特徴とするものであっても良い。

このような構成を備えることにより、動力分配機構によって分配された電動モータからの動力に基づいて確実に舵角制御機構を作動させることが可能な車両駆動用アクチュエータが実現できる。しかも、単一の電動モータの動力に基づいて走行状態に合わせた適切な操舵トルクが得られることとなり、車両走行時においても駆動力に合わせた操舵制御が実現できる。

本発明の好適な態様として、前記舵角制御機構は、前記動力分配機構によって分配された動力によって回転駆動される第１のかさ歯車と、前記第１のかさ歯車に噛合して回動する第２のかさ歯車とを備え、前記第２のかさ歯車は、一端が前記車体側に連結された第１の連結材の他端に固定されると共に、一端が前記車輪駆動ユニット側に連結され且つ前記第１の連結材と軸支点を共有する第２の連結材の他端に回転可能に軸支され、前記軸支点の鉛直上には、一端が前記車体側に連結された第３の連結材と、一端が前記車輪駆動ユニット側に連結された第４の連結材との共有する軸支点が回転可能に支持されている、ことを特徴とするものであっても良い。

このような構成を備えることにより、動力分配機構を介して分配・伝達された電動モータの動力に基づいて、車両停止時にのみ作動可能な車両駆動用アクチュエータが構築でき、しかもより簡単な舵角制御構造であるため、さらに部品点数は少なくて済み、重量増加を抑制できる。

本発明の好適な態様として、前記舵角制御機構は、前記動力分配機構によって分配された動力によって回転駆動されるウォームギアと、前記ウォームギアに噛合して回動可能とするウォームホイールと、前記ウォームホイールの径方向に回動可能に支持された第１の連結材とを備え、前記ウォームホイールは、一端が前記車体側に回動可能に連結されると共に、他端は前記車輪駆動ユニット側に連結された第２の連結材に軸支されており、前記ウォームホイールの径方向に回動可能に支持された前記第１の連結材の他端は、前記車体側に回動可能に支持されている、ことを特徴とするものであっても良い。

このような構成を備えることにより、動力分配機構によって分配された動力によって回転駆動されるウォームギアを介し、伝達された電動モータの動力に基づいて、車両停止時にのみ作動可能な車両駆動用アクチュエータが構築でき、しかもより簡単な舵角制御構造であるため、さらに部品点数は少なくて済み、重量増加を抑制できる。

本発明の好適な態様として、前記動力分配機構は、前記電動モータの回転を減速して前記車軸へ伝達すると共に動力を分配可能な遊星ギア機構によって構成される、ことを特徴とするものであっても良い。このような構成を備えることにより、電動モータの回転を減速して車軸に伝達すると共に分配された動力によって舵角制御機構を駆動することが可能となる。

本発明の好適な態様として、前記舵角制御機構は、前記電動モータの力行時と回生時との駆動状態に合わせ、前記第２の切換え機構の固定または解放状態と、前記第３の切換え機構の固定または解放状態とを、反転させる、ことを特徴とするものであっても良い。

第２の切換え機構と第３の切換え機構との固定または解放状態を、車両走行時の駆動状態（力行／回生状態）に合わせ、連動して制御することが可能となる。

以下、本発明の車両駆動用アクチュエータを具体化した実施形態について図面を参照にしつつ説明する。

＜第１実施形態＞
図１には、第１実施形態における車両駆動用アクチュエータＡ１を示す概略構成図が示されており、車両に搭乗した運転者側から視て右側後輪に搭載した状態を、車両前方（車両進行方向）から視た図面である。図２（ａ）には、図１中、一点鎖線Ｂ−Ｂ´で指示された上視図が示されている。

図１及び図２（ａ）に示されるように、車両駆動用アクチュエータＡ１は、電動モータ１０と車輪駆動ユニット２０と操舵ユニット３０と舵角制御機構４０とを備えて構成されている。

車輪駆動ユニット２０のハウジング２内に配設された電動モータ１０は、インホイール型のモータとして機能する。そして、車両駆動の動力源としての機能と発電機としての機能とを併せ持ち、径方向外側に三相電機子巻線を有する電機子としてのモータステータ１１を、径方向内側に界磁磁石型の回転子としてのモータロータ１２を有する内転型（インナーロータ型）回転電機として機能している。

ハウジング２内部に収納配置された車輪駆動ユニット２０は、サンギア２２と、複数個のプラネタリギア２３と、リングギア２４と、プラネタリキャリア２５とを構成に含んだ遊星ギア減速機構２１を備えている。

遊星ギア減速機構２１は、サンギア２２とリングギア２４とに噛み合う複数個のプラネタリギア２３をプラネタリキャリア２５によって保持するものであり、電動モータ１０が備えるモータシャフト（図示せず）の回転を減速して車両駆動軸２６に伝達すると共に、動力を複数段に分配可能とする機能を有している。ここで、遊星ギア減速機構２１の中心に位置するサンギア２２は、電動モータ１０の備えるモータシャフト（図示せず）の端部に連結・固定されている。

各プラネタリギア２３は、サンギア２２の外周に噛合するように配設されており、各プラネタリギア２３を軸支している各遊星軸（図示せず）によって、プラネタリキャリア２５の径方向の両端部は、さらに軸支されている。プラネタリキャリア２５の中心位置には、伝達された動力によって車輪を駆動するための車両駆動軸２６が固定されている。そして、この車両駆動軸２６は、ハウジング２内部に設けられた軸受け（図示せず）によって回転可能に支持されている。

リングギア２４は、内周部のギア歯面（内歯）が、複数個の各プラネタリギア２３の外周に設けられたギア歯面（外歯）と噛合するように配設されている。リングギア２４の外周部の中心には連結シャフト２４ａが突設されており、リングギア２４の回転に伴ってハウジング２内部に設けられた軸受け（図示せず）によって回転可能に支持されている。

リングギア２４の径方向外側には、図１及び図２（ａ）に示されるように、クラッチ２７がハウジング２内部に配設されている。クラッチ２７は、リングギア２４の固定状態及び解放状態を切換える切換え機構としての機能を有すると共に、クラッチを滑らすことにより、リングギア２４の回転を制御する機能を備えている。

操舵ユニット３０は、図１及び図２（ａ）に示されるように、一端が車体１側に連結固定された連結材（３１ａ、３１ｂ）と、一端が車両駆動ユニット２０のハウジング２に連結固定された連結材（３２ａ、３２ｂ）と、舵角制御機構４０とを備えている。

舵角制御機構４０は、リングギア２４の外周部の中心に突設された連結シャフト２４ａの端部に回転可能に軸支された第１のかさ歯車４１と、第１のかさ歯車４１に噛合して回動可能な第２、第３のかさ歯車（４２、４３）とを備えており、遊星ギア減速機構２１を介して分配・伝達された電動モータ１０の動力を、さらに、第１のかさ歯車４１を介することにより、連結シャフト２４ａ方向に対して垂直な軸方向への動力に変換して伝達する機能を有する。

第２のかさ歯車４２は、図１に示されるように、シャフト４２ａの端部に固定されている。そして、一端が車体１側に連結固定された連結材３１ａと、一端が車両駆動ユニット２０のハウジング２に連結固定された連結材３２ａとは、シャフト４２ａを共有軸として回動可能に軸支されている。

同様に、第３のかさ歯車４３も、図１に示されるように、シャフト４３ａの端部に固定されており、そして、一端が車体１側に連結固定された連結材３１ｂと、一端が車両駆動ユニット２０のハウジング２に連結固定された連結材３２ｂとは、シャフト４３ａを共有軸として回動可能に軸支されている。

第２のかさ歯車４２と第３のかさ歯車４３とは、第１のかさ歯車４１を挟んで対向するように配置されており、第１のかさ歯車４１と第２のかさ歯車４２との噛合いによって伝達された動力方向は、第１のかさ歯車４１と第３のかさ歯車４３との噛合いによって伝達された動力方向とは、互いに逆向きとなる。つまり第１のかさ歯車４１の回転に伴って噛合する第２のかさ歯車４２の回転方向と、第３のかさ歯車４３の回転方向とは互いに逆向きに回転することとなる。

尚、各シャフト（４２ａ、４３ａ）の端部に配設されたクラッチ（４４、４５）は、各シャフト（４２ａ、４３ａ）の固定状態及び解放状態を各々に独立して切換える切換え機構として機能すると共に、各クラッチを滑らすことにより、各シャフト（４２ａ、４３ａ）に伝達された回転を制御する機能を有する。換言すれば、クラッチ（４４、４５）は、第２のかさ歯車４２と第３のかさ歯車４３とをそれぞれに固定状態と解放状態とに切換えるものである。次に、以上の構成を備える第１実施形態での車両駆動用アクチュエータＡ１について、舵角制御時の各部の作動につき、図２（ｂ）及び図３を参照にしつつ説明する。図２（ｂ）は、図２（ａ）中、一点鎖線Ａ−Ａ´で指示された側面図が示されており、図３は舵角制御時の説明図が示されている。尚、車両走行時においては、当然に、運転者がステアリング操作を行っており、この操舵入力に基づいて（図示しない）制御装置（ＥＣＵ）から各クラッチ（２７、４４、４５）に対してクラッチ状態を司る開閉信号が出力されている。以下の説明において、特に断らない限り、この開閉信号に基づいてクラッチ操作が為されるものとして説明する。

図２（ｂ）では、第１実施形態における舵角制御機構４０の作動を簡便に理解する為に、第１のかさ歯車４１の回転方向に基づく作動が示されている。すなわち、矢印Ｘ方向の第１のかさ歯車４１の回転（時計回り）は、連結シャフト２４ａを介して動力が伝達されるリングギア２４の回転方向であり、遊星ギア減速機構２１によって分配・伝達された動力である。そして、矢印Ｘ方向の回転は、車両駆動軸２６を介して車両を進行方向に駆動させる所謂力行時におけるサンギア２２およびプラネタリギア２３の反力を受けての回転方向を示している。

第１のかさ歯車４１がＸ方向に回転すると、図中上側に位置する第２のかさ歯車４２は、右側→左側へ向かう方向に回転する。同様に、図中下側に位置する第３のかさ歯車４３は、左側→右側へ向かう方向に回転し、すなわち、第２の歯車４２と第３の歯車４３は、互いに逆向きに回転することとなる。

従って、本実施形態においては、第２のかさ歯車４２の回転をクラッチ４４で、第３のかさ歯車４３の回転をクラッチ４５で、各々独立に固定及び解放状態となるように制御してやれば、操舵トルクが制御できることとなる。

図３（ａ）に示されるように、左舵角への操舵トルクを得る場合には、第２のかさ歯車４２と車体１側に連結される連結材３１ａとをクラッチ４４で固定状態とするとともに、車両駆動ユニット２０のハウジング２内に配置されたリングギア２４に対するクラッチ２７を滑らせることにより、減速されたリングギア２４の伝達動力に基づいて所望の操舵トルクが得られることとなり、操舵制御が実現できる。

一方、図３（ｂ）に示されるように、右舵角への操舵トルクを得る場合には、第３のかさ歯車４３と車体１側に連結される連結材３１ｂとをクラッチ４５で固定状態とすると共に、車両駆動ユニット２０のハウジング２内に配置されたリングギア２４に対するクラッチ２７を滑らせることにより、減速されたリングギア２４の伝達動力に基づいて所望の操舵トルクが得られることとなり、操舵制御が実現できる。

図２（ｂ）に戻り、第１のかさ歯車４１の回転方向が矢印Ｙ方向（反時計回り）では、車両駆動軸２６を介して運動エネルギーを回収する、所謂回生時におけるサンギア２２およびプラネタリギア２３の反力を受けての回転方向を示している。

ここで、第１のかさ歯車４１がＹ方向に回転すると、図中上側に位置する第２のかさ歯車４２は、左側→右側へ向かう方向に回転し、図中下側に位置する第３のかさ歯車４３は、右側→左側へ向かう方向に回転することとなり、やはり、力行時と同様に第２の歯車４２と第３の歯車４３は、互いに逆向きに回転することとなる。

従って、回生時であっても本実施形態においては同様に、第２のかさ歯車４２の回転をクラッチ４４で、第３のかさ歯車４３の回転をクラッチ４５で、各々独立に固定及び解放状態となるように制御してやれば、操舵トルクが制御できることとなる。

すなわち、図３（ａ）に示されるように、左舵角への操舵トルクを得る場合には、力行時の右舵角制御時と同様に、第３のかさ歯車４３と車体１側に連結される連結材３１ｂとをクラッチ４５で固定状態とするとともに、車両駆動ユニット２０のハウジング２内に配置されたリングギア２４に対するクラッチ２７を滑らせる。すると、減速されたリングギア２４の伝達動力に基づいて所望の操舵トルクが得られることとなり、操舵制御が実現できる。

図３（ｂ）に示されるように、右舵角への操舵トルクを得る場合には、力行時の左舵角制御時と同様に、第２のかさ歯車４２と車体１側に連結される連結材３１ａをクラッチ４４で固定状態とするとともに、車両駆動ユニット２０のハウジング２内に配置されたリングギア２４に対するクラッチ２７を滑らせれば、減速されたリングギア２４の伝達動力に基づいて所望の操舵トルクが得られることとなり、操舵制御が実現できる。

また、蛇角を維持する場合には、クラッチ４４とクラッチ４５の両方を固定状態にしてやればよい。なお、クラッチ４４および４５は、無通電時に固定状態となるようにすれば、固定のためのエネルギー消費を最低限に抑えることができる。

このように、車輪駆動ユニット２０に設けられた遊星ギア減速機構２１が、電動モータ１０からの動力を複数に分配し、この分配された動力によって操舵ユニット３０が備える舵角制御機構４０を駆動することにより、車輪駆動用の電動モータの動力を利用した簡単な構造で舵角制御が実現できる。そして、単一の電動モータによる簡単な構造であるため、部品点数は少なくて済み、構成部品の増加による重量増加を抑制できる。また、このような構成は電動モータ１０の動力伝達軸に近接させて構築できるため、所謂バネ下重量の軽減を可能とした、小型化、軽量化、低コスト化に適した車両駆動用アクチュエータＡ１が提供できる。

さらに、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能であることは云うまでもない。次に、本実施形態の変形例について説明する。

＜第１実施形態の変形例＞
第１実施形態の変形例として、例えば、車両駆動ユニット２０内に配設されたクラッチ２７を省略しても、同様の効果を奏することが実現できる。

すなわち、図１及び図２（ａ）に記載のクラッチ２７を備えない場合には、リングギア２４に遊星ギア減速機構２１を介して分配・伝達された動力を第１実施形態のように減速させることはできない。しかしながら、第２のかさ歯車４２の回転をクラッチ４４で、第３のかさ歯車４３の回転をクラッチ４５で、各々独立に固定及び解放状態となるように制御してやれば、操舵トルクが制御できることとなる。

例えば、力行時においては、第２のかさ歯車４２と車体１側に連結される連結材３１ａとをクラッチ４４で滑らせてやれば、第３のかさ歯車４３との間に差動力が生じることとなり、この差動力によって、図３（ａ）に示される左舵角への操舵トルクを得ることが可能である。回生時には、第３のかさ歯車４３と車体１側に連結される連結材３１ｂとをクラッチ４５で滑らせてやれば、第２のかさ歯車４２との間に差動力が生じることとなり、この差動力によって、図３（ａ）に示される左舵角への操舵トルクを得ることが可能である。

右舵角への操舵トルクを得たい場合には、力行時においては、第３のかさ歯車４３と車体１側に連結される連結材３１ｂとをクラッチ４５で滑らせてやれば、第２のかさ歯車４２との間に差動力が生じることとなり、この差動力によって、図３（ｂ）に示される右舵角への操舵トルクを得ることが可能である。回生時には、第２のかさ歯車４２と車体１側に連結される連結材３１ａとをクラッチ４４で滑らせてやれば良い。第３のかさ歯車４３との間に差動力が生じることとなり、この差動力によって、図３（ｂ）に示される右舵角への操舵トルクを得ることが可能である。

このように、車両駆動ユニット２０内に配設されたクラッチ２７を省略しても、同様の効果を奏することができ、第１実施形態よりも部品点数が軽減できるため、より一層の重量軽減、低コスト化が期待できる。

＜第２実施形態＞
次に、図４及び図５に記載された図面を参照にしつつ、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は、車両停止時のみに作動可能な車両駆動用アクチュエータＡ１であり、操舵ユニット３０の構成形態と、舵角制御機構４０の構成形態とが第１実施形態と相違し、他は同様であるため、この相違点を主に説明する。

図４には、第２実施形態における車両駆動用アクチュエータＡ１を示す概略構成図が示されており、車両に搭乗した運転者側から視て右側後輪に搭載した状態を、車両前方（車両進行方向）から視た図面である。図５（ａ）には、図４中、一点鎖線Ｃ−Ｃ´で指示された上視図が示されている。

図４及び図５（ａ）に示されるように、操舵ユニット３０は、一端が車体１側に連結固定された連結材（３１ａ、３１ｂ）と、一端が車両駆動ユニット２０のハウジング２に連結固定された連結材（３２ａ、３２ｂ）と、舵角制御機構４０とを備えている。

舵角制御機構４０は、リングギア２４の外周部の中心に突設された連結シャフト２４ａの端部に回転可能に軸支された第１のかさ歯車４１と、第１のかさ歯車４１に噛合して回動可能な第２のかさ歯車４３とを備えており、遊星ギア減速機構２１を介して分配・伝達された電動モータ１０の動力を、さらに、第１のかさ歯車４１を介して、連結シャフト２４ａ方向に対して垂直な軸方向への動力に変換して伝達する機能を有している。

第２のかさ歯車４３は、図４に示されるように、シャフト４３ａの端部に固定されている。そして、一端が車体１側に連結固定された連結材３１ｂと、一端が車両駆動ユニット２０のハウジング２に連結固定された連結材３２ｂとは、シャフト４３ａを共有軸として回動可能に軸支されている。

一端が車体１側に連結固定された連結材３１ａと一端が車両駆動ユニット２０のハウジング２に連結固定された連結材３２ａとは、シャフト４６を共有軸として回動可能に支持されている。そして、図４から明らかなように、第２のかさ歯車４３を軸支するシャフト４３ａの軸方向（鉛直方向）には、連結材３１ａと連結材３２ａとを軸支するシャフト４６が配置されている。

次に、このような構成を備える第２実施形態での車両駆動用アクチュエータＡ１について、舵角制御時の各部の作動につき、図５（ｂ）及び第１実施形態の舵角制御時の説明図である図３を参照にしつつ説明する。図５（ｂ）は、図５（ａ）中、一点鎖線Ａ−Ａ´で指示された側面図（車体１側から車両駆動ユニット２０側を見た側面図）が示されている。

図５（ｂ）中、矢印Ｘ方向は、右舵角時における第１のかさ歯車４１の回転（時計回り）方向を示しており、この回転に伴って噛合する第２のかさ歯車４３上を上視で時計回りの方向に移動していく。

すると、図３（ｂ）に示されるように、車体１側に連結固定された連結材３１ｂと車両駆動ユニット２０のハウジング２に連結固定された連結材３２ｂとには、第２のかさ歯車４３が軸支されるシャフト４３ａを中心として、右舵角方向に操舵トルクが発生する。そして、シャフト４３ａの鉛直方向には、車体１側に連結固定された連結材３１ａと車両駆動ユニット２０のハウジング２に連結固定された連結材３２ａとを回動可能に軸支するシャフト４６が位置しているため、車両駆動ユニット２０を収容するハウジング２には、車体１に対して右舵角方向に操舵トルクが得られることとなる。

同様に、図５（ｂ）中、矢印Ｙ方向は、左舵角時における第１のかさ歯車４１の回転（反時計回り）方向を示しており、この回転に伴って噛合する第２のかさ歯車４３上を上視で反時計回りの方向に移動していく。

その結果、車体１側に連結固定された連結材３１ｂと車両駆動ユニット２０のハウジング２に連結固定された連結材３２ｂとには、図３（ａ）に示されるように、第２のかさ歯車４３が軸支されるシャフト４３ａを中心として、左舵角方向に操舵トルクが発生し、シャフト４３ａの鉛直方向には、車体１側に連結固定された連結材３１ａと車両駆動ユニット２０のハウジング２に連結固定された連結材３２ａとを回動可能に軸支するシャフト４６が位置しているため、車両駆動ユニット２０を収容するハウジング２には、車体１に対して左舵角方向に操舵トルクが得られることとなる。

このように、車輪駆動ユニット２０に設けられた遊星ギア減速機構２１が、電動モータ１０からの動力を複数に分配し、この分配された動力によって操舵ユニット３０が備える舵角制御機構４０を駆動することにより、車輪駆動用の電動モータ１０の動力を利用した簡単な構造で車両停止時のみに作動可能な車両駆動用アクチュエータＡ１が実現できる。

本操舵動作を行う間は、プラネタリキャリア２５を固定するために、図示しない車軸に設置した制動機構で回転を拘束し、モータのサンギア２２からリングギア２４に効率よく動力を伝達させる。そして、第１実施形態と同様に単一の電動モータによる簡単な舵角制御構造であるため、さらに部品点数は少なくて済み、構成部品の増加による重量増加を抑制できる。

＜第３実施形態＞
次に、図６〜図８に記載された図面を参照にしつつ、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態も、車両停止時のみに作動可能な車両駆動用アクチュエータＡ１であり、操舵ユニット３０の構成形態と、舵角制御機構４０の構成形態とが第２実施形態と相違し、他は同様であるため、この相違点を主に説明する。

図６には、第３実施形態における車両駆動用アクチュエータＡ１を示す概略構成図が示されており、車両に搭乗した運転者側から視て右側後輪に搭載した状態を、車両前方（車両進行方向）から視た図面である。図７（ａ）には、図６中、一点鎖線Ｄ−Ｄ´で指示された上視図が示されている。図７（ｂ）には、図７（ａ）中、一点鎖線Ａ−Ａ´で指示された側面図（車体１側から車両駆動ユニット２０側を見た側面図）が示されている。図８には、本実施形態による舵角制御時の説明図が示されている。

図６及び図７（ａ）に示されるように、操舵ユニット３０は、一端が車体１側に回動可能に軸支（３４ａ、３４ｂ）され、他端は車両駆動ユニット２０のハウジング２側に連結固定された連結材（３３、３４）と、舵角制御機構４０とを備えている。

舵角制御機構４０は、リングギア２４の外周部の中心に突設された連結シャフト２４ａの端部に回転可能に軸支されたウォームギア４７と、ウォームギア４７に噛合して回動可能なウォームホイール４８とを備えており、遊星ギア減速機構２１を介して分配・伝達された電動モータ１０の動力を、さらに、ウォームギア４７を介して、連結シャフト２４ａ方向に対する動力に変換して伝達する機能を有している。

ウォームホイール４８は、図６に示されるように、共有軸であるシャフト４６ａによって、連結材（３３、３４）に対して回転可能なように軸支されている。そして、図７（ａ）に示されるように、ウォームホイール４８の径方向の端部には連結材３５の一端が３５ａを支持点として回動可能に支持されている。連結材３５の他端は、車体１側に３５ｂを支持点として回動可能に支持されている。ここで、連結材（３３、３４）の車体１側への各軸支（３４ａ、３４ｂ）位置と、連結材３５の車体１側への支持点３５ｂとは所定の距離をおいて離隔されている。

次に、このような構成を備える第３実施形態での車両駆動用アクチュエータＡ１について舵角制御時の各部の作動を説明する。

図７（ｂ）中、矢印Ｘ方向は、左舵角時におけるウォームギア４７の回転（時計回り）方向を示しており、この回転に伴って噛合するウォームホイール４８は、右側→左側へ向かう方向に回転する。

すると、図８（ａ）に示されるように、ウォームホイール４８の径方向の端部に３５ａを支持点として回動可能に支持された連結材３５には、車体１側の支持点３５ｂに対して車両駆動ユニット２０側に向かう作用力が働く。そして、一端が車体１側に回動可能に軸支（３４ａ、３４ｂ）され、他端は車両駆動ユニット２０のハウジング２側に連結固定された連結材（３３、３４）とシャフト４６ａを共有軸とするウォームホイール４８は、連結材（３３、３４）と共に、軸支（３４ａ、３４ｂ）点を中心に連結材３５方向に回動することとなる。つまり、車両駆動ユニット２０を収容するハウジング２には、車体１に対して左舵角方向に操舵トルクが得られることとなる。

一方、図７（ｂ）中、矢印Ｙ方向は、右舵角時におけるウォームギア４７の回転（反時計回り）方向を示しており、この回転に伴って噛合するウォームホイール４８は、左側→右側へ向かう方向に回転する。

すると、図８（ｂ）に示されるように、ウォームホイール４８の径方向の端部に３５ａを支持点として回動可能に支持された連結材３５には、車体１側の支持点３５ｂに対して車体１側に向かう作用力が働く。そして、一端が車体１側に回動可能に軸支（３４ａ、３４ｂ）され、他端は車両駆動ユニット２０のハウジング２側に連結固定された連結材（３３、３４）とシャフト４６ａを共有軸とするウォームホイール４８は、連結材（３３、３４）と共に、軸支（３４ａ、３４ｂ）点を中心に連結材３５と反対方向に回動することとなる。つまり、車両駆動ユニット２０を収容するハウジング２には、車体１に対して右舵角方向に操舵トルクが得られることとなる。

本操舵動作を行う間は、プラネタリキャリア２５を固定するために、図示しない車軸に設置した制動機構で回転を拘束し、モータのサンギア２２からリングギア２４に効率よく動力を伝達させる。

このように、第３実施形態においても、車輪駆動用の電動モータ１０の動力を利用した簡単な構造で車両停止時のみに作動可能な車両駆動用アクチュエータＡ１が実現できる。そして、第１実施形態と同様に単一の電動モータによる簡単な舵角制御構造であるため、さらに部品点数は少なくて済み、構成部品の増加による重量増加を抑制できる。

本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能であることは云うまでもない。例えば、動力分配機構は遊星ギア減速機構２１の動作に基づいて舵角制御機構４０の各部の作動を記述したが、第１のかさ歯車４１やウォームギア４７に対して分配された動力を伝達できる手段であれば、動力分配機構の構成には因らずに同様の効果を得ることができる。

さらに、第２のかさ歯車４２や第３のかさ歯車４３を固定状態／解放状態に切換える第２の切換え機構（クラッチ４４）、第３の切換え機構（クラッチ４５）は、独立して制御可能なものであるが、例えば、車両走行時の駆動状態（力行時／回生時）に合わせて各状態を連動して反転させて制御する形態でも良い。車両内の配線数を減らすことが可能な上、構成部品の耐用年数等を延ばすことが可能となる。

第１実施形態における車両駆動用アクチュエータＡ１を示す概略構成図が示されており、車両に搭乗した運転者側から視て右側後輪に搭載した状態を、車両前方（車両進行方向）から視た図面である。（ａ）には、図１中、一点鎖線Ｂ−Ｂ´で指示された上視図が示されており、（ｂ）は、（ａ）中、一点鎖線Ａ−Ａ´で指示された側面図である。第１実施形態における車両駆動用アクチュエータＡ１の舵角制御時の説明図である。第２実施形態における車両駆動用アクチュエータＡ１を示す概略構成図が示されており、車両に搭乗した運転者側から視て右側後輪に搭載した状態を、車両前方（車両進行方向）から視た図面である。（ａ）には、図４中、一点鎖線Ｃ−Ｃ´で指示された上視図が示されており、（ｂ）は、（ａ）中、一点鎖線Ａ−Ａ´で指示された側面図である。第３実施形態における車両駆動用アクチュエータＡ１を示す概略構成図が示されており、車両に搭乗した運転者側から視て右側後輪に搭載した状態を、車両前方（車両進行方向）から視た図面である。（ａ）には、図６中、一点鎖線Ｄ−Ｄ´で指示された上視図が示されており、（ｂ）は、（ａ）中、一点鎖線Ａ−Ａ´で指示された側面図である。第３実施形態における車両駆動用アクチュエータＡ１の舵角制御時の説明図である。

符号の説明

Ａ１：車両駆動用アクチュエータ
１：車体、１０：電動モータ、１１：モータステータ、１２：モータロータ
２：ハウジング、２０：車輪駆動ユニット、２１：遊星ギア減速機構、２２：サンギア、２３：プラネタリギア、２４：リングギア、２４ａ：連結シャフト２５：プラネタリキャリア、２６：車両駆動軸、２７：クラッチ
３０：操舵ユニット、３１ａ、ｂ：連結材、３２ａ、ｂ：連結材、３３〜３５：連結材、３４ａ、ｂ：軸支点、３５ａ、ｂ：軸支点
４０：舵角制御機構、４１〜４３：かさ歯車、４２ａ、４３ａ：シャフト
４４、４５：クラッチ４６：シャフト、４６ａ：共有シャフト、４７：ウォームギア、４８：ウォームホイール

Claims

電動モータと、前記電動モータの回転を車軸に伝達して車輪を回転駆動する車輪駆動ユニットと、前記車輪を操舵制動する舵角制御機構とを備えた車両駆動用アクチュエータであって、
前記車両駆動ユニットは、前記電動モータの回転を減速して前記車軸へ伝達すると共に動力を分配可能な遊星ギア機構を備え、
前記遊星ギア機構によって分配された動力によって前記舵角制御機構を作動させるように構成される、
ことを特徴とする車両駆動用アクチュエータ。
前記遊星ギア機構は、サンギアに前記電動モータの回転を入力し、プラネタリキャリアから前記車軸へ回転を出力すると共に、リングギアから出力される動力によって前記舵角制御機構を作動させるように構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両駆動用アクチュエータ。
前記舵角制御機構は、
前記リングギアと共に回転可能に軸支された第１のかさ歯車と、
前記第１のかさ歯車に噛合して回動する第２のかさ歯車と、
前記第２のかさ歯車を固定状態と解放状態とに切換える第２の切換え機構と、
前記第２のかさ歯車に対して前記第１のかさ歯車を挟んで対向して配設された第３のかさ歯車と、
前記第３のかさ歯車を固定状態と解放状態とに切換える第３の切換え機構とを備え、
前記第２のかさ歯車は、一端が前記車体側に連結された第１の連結材の他端に回転可能に軸支されると共に、一端が前記車輪駆動ユニット側に連結され且つ前記第１の連結材と軸支点を共有する第２の連結材の他端に回転可能に軸支され、
前記第３のかさ歯車は、一端が前記車体側に連結された第３の連結材の他端に回転可能に軸支されると共に、一端が前記車輪駆動ユニット側に連結され且つ前記第３の連結材と軸支点を共有する第４の連結材の他端に回転可能に軸支される、
ことを特徴とする請求項２に記載の車両駆動用アクチュエータ。
前記舵角制御機構は、
前記リングギアと共に回転可能に軸支された第１のかさ歯車と、
前記第１のかさ歯車に噛合して回動する第２のかさ歯車とを備え、
前記第２のかさ歯車は、一端が前記車体側に連結された第１の連結材の他端に固定されると共に、一端が前記車輪駆動ユニット側に連結され且つ前記第１の連結材と軸支点を共有する第２の連結材の他端に回転可能に軸支され、
前記軸支点の鉛直上には、
一端が前記車体側に連結された第３の連結材と、一端が前記車輪駆動ユニット側に連結された第４の連結材との共有する軸支点が回転可能に支持されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の車両駆動用アクチュエータ。
前記舵角制御機構は、
前記リングギアと共に回転可能に軸支されたウォームギアと、
前記ウォームギアに噛合して回動可能とするウォームホイールと、
前記ウォームホイールの径方向に回動可能に支持された第１の連結材とを備え、
前記ウォームホイールは、一端が前記車体側に回動可能に連結されると共に、他端は前記車輪駆動ユニット側に連結された第２の連結材に軸支されており、
前記ウォームホイールの径方向に回動可能に支持された前記第１の連結材の他端は、前記車体側に回動可能に支持されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の車両駆動用アクチュエータ。
電動モータと、前記電動モータの回転を車軸に伝達して車輪を回転駆動する車輪駆動ユニットと、前記車輪を操舵制動する舵角制御機構とを備えた車両駆動用アクチュエータであって、
前記車両駆動ユニットは、前記電動モータからの動力を複数に分配可能な動力分配機構を備え、
前記舵角制御機構は、
前記動力分配機構によって分配された動力によって回転駆動される第１のかさ歯車と、
前記第１のかさ歯車に噛合して回動する第２のかさ歯車と、
前記第２のかさ歯車を固定状態と解放状態とに切換える第２の切換え機構と、
前記第２のかさ歯車に対して前記第１のかさ歯車を挟んで対向して配設された第３のかさ歯車と、
前記第３のかさ歯車を固定状態と解放状態とに切換える第３の切換え機構とを備え、
前記第２のかさ歯車は、一端が前記車体側に連結された第１の連結材の他端に回転可能に軸支されると共に、一端が前記車輪駆動ユニット側に連結され且つ前記第１の連結材と軸支点を共有する第２の連結材の他端に回転可能に軸支され、
前記第３のかさ歯車は、一端が前記車体側に連結された第３の連結材の他端に回転可能に軸支されると共に、一端が前記車輪駆動ユニット側に連結され且つ前記第３の連結材と軸支点を共有する第４の連結材の他端に回転可能に軸支される、
ことを特徴とする車両駆動用アクチュエータ。
前記舵角制御機構は、
前記動力分配機構によって分配された動力によって回転駆動される第１のかさ歯車と、
前記第１のかさ歯車に噛合して回動する第２のかさ歯車とを備え、
前記第２のかさ歯車は、一端が前記車体側に連結された第１の連結材の他端に固定されると共に、一端が前記車輪駆動ユニット側に連結され且つ前記第１の連結材と軸支点を共有する第２の連結材の他端に回転可能に軸支され、
前記軸支点の鉛直上には、
一端が前記車体側に連結された第３の連結材と、一端が前記車輪駆動ユニット側に連結された第４の連結材との共有する軸支点が回転可能に支持されている、
ことを特徴とする請求項５に記載の車両駆動用アクチュエータ。
前記舵角制御機構は、
前記動力分配機構によって分配された動力によって回転駆動されるウォームギアと、
前記ウォームギアに噛合して回動可能とするウォームホイールと、
前記ウォームホイールの径方向に回動可能に支持された第１の連結材とを備え、
前記ウォームホイールは、一端が前記車体側に回動可能に連結されると共に、他端は前記車輪駆動ユニット側に連結された第２の連結材に軸支されており、
前記ウォームホイールの径方向に回動可能に支持された前記第１の連結材の他端は、前記車体側に回動可能に支持されている、
ことを特徴とする請求項５に記載の車両駆動用アクチュエータ。
前記動力分配機構は、前記電動モータの回転を減速して前記車軸へ伝達すると共に動力を分配可能な遊星ギア機構によって構成される、
ことを特徴とする請求項６乃至８の何れか一項に記載の車両駆動用アクチュエータ。
前記舵角制御機構は、
前記電動モータの力行時と回生時との駆動状態に合わせ、
前記第２の切換え機構の固定または解放状態と、前記第３の切換え機構の固定または解放状態とを、反転させる、
ことを特徴とする請求項３または６に記載の車両駆動用アクチュエータ。