JP2010190287A - 差動装置の駆動力配分機構 - Google Patents

Abstract

【課題】 差動装置の駆動力配分機構において、車両の旋回のアシストや抑制に加えて、車両の駆動や減速のアシストを可能にする。
【解決手段】 差動装置Ｄの第１、第２遊星歯車機構ＰＲ，ＰＬの各一対のプラネタリキャリヤ、リングギヤおよびサンギヤのうちの第１の要素１４Ｒ，１４Ｌを２つの出力要素１３Ｒ，１３Ｌにそれぞれ連結するとともに、第２の要素１６Ｒ，１６Ｌを入力要素１１に連結し、かつ第３の要素１５Ｒ，１５Ｌどうしをギヤ機構２１ａ〜２１ｄ，２２Ｒ，２２Ｌを介して相互に逆方向に回転するように連結したので、第１モータ・ジェネレータＭＧ１で第３の要素１５Ｒ，１５Ｌを相互に逆方向に駆動することで旋回をアシストあるいは抑制し、第１、第２遊星歯車機構ＰＲ，ＰＬの間にコンパクトに配置した第２モータ・ジェネレータＭＧ２を入力要素１１に接続することで車両の駆動や減速をアシストする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、差動装置の入力要素に加えられる駆動力を２つの出力要素に所定の比率で配分する差動装置の駆動力配分機構に関する。

エンジンと左右の車輪との間に配置される差動装置を一対の遊星歯車機構で構成し、両リングギヤにエンジンの駆動力を入力し、両プラネタリキャリヤを左右の車輪に接続し、両サンギヤを油圧モータあるいは電気モータに接続して相互に逆方向に駆動することで、エンジンの駆動力を左右の車輪に任意の比率で配分して旋回をアシストあるいは抑制する差動装置の駆動力配分機構が、下記特許文献１により公知である。

特開平６−２９７９７７号公報

ところで上記従来のものは、油圧モータや電気モータよりなる駆動源を正転駆動あるいは逆転駆動することで車両の左右の旋回をアシストあるいは抑制することが可能であるが、エンジンの駆動力をアシストしたり回生制動によりエネルギーを回収したりすることはできなかった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、差動装置の駆動力配分機構において、車両の旋回のアシストや抑制に加えて、車両の駆動や減速のアシストを可能にすることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、差動装置の入力要素に加えられる駆動力を２つの出力要素に所定の比率で配分する差動装置の駆動力配分機構であって、第１リングギヤと、第１サンギヤと、前記第１リングギヤおよび第１サンギヤに噛合する第１ピニオンを支持する第１プラネタリキャリヤとよりなる第１遊星歯車機構と、第２リングギヤと、第２サンギヤと、前記第２リングギヤおよび第２サンギヤに噛合する第２ピニオンを支持する第２プラネタリキャリヤとよりなる第２遊星歯車機構とを備え、前記各一対のプラネタリキャリヤ、リングギヤおよびサンギヤのうちの第１の要素を前記２つの出力要素にそれぞれ連結するとともに、第２の要素を前記入力要素に連結し、かつ第３の要素どうしをギヤ機構を介して相互に逆方向に回転するように連結するものにおいて、前記第３の要素を相互に逆方向に駆動する第１駆動源と、前記入力要素を駆動する第２駆動源とを備え、前記第２駆動源は前記第１遊星歯車機構と前記第２遊星歯車機構との間に配置されるモータ・ジェネレータであることを特徴とする差動装置の駆動力配分機構が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記第２駆動源と前記入力要素との間にクラッチを備えることを特徴とする差動装置の駆動力配分機構が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記第２の要素はサンギヤであることを特徴とする差動装置の駆動力配分機構が提案される。

尚、実施の形態の差動装置入力軸１１は本発明の入力要素に対応し、実施の形態の右シャフト１３Ｒおよび左シャフト１３Ｌは本発明の出力要素に対応し、実施の形態の第１、第２プラネタリキャリヤ１４Ｒ，１４Ｌは本発明の第１の要素に対応し、実施の形態の第１、第２リングギヤ１５Ｒ，１５Ｌは本発明の第３の要素に対応し、実施の形態の第１、第２サンギヤ１６Ｒ，１６Ｌは本発明の第２の要素に対応し、実施の形態の第１ギヤ２１ａ〜第４ギヤ２１ｄおよび第１、第２外歯ギヤ２２Ｒ，２２Ｌは本発明のギヤ機構に対応し、実施の形態の第１モータ・ジェネレータＭＧ１は本発明の第１駆動源に対応し、実施の形態の第２モータ・ジェネレータＭＧ２は本発明の第２駆動源に対応する。

請求項１の構成によれば、差動装置の第１、第２遊星歯車機構の各一対のプラネタリキャリヤ、リングギヤおよびサンギヤのうちの第１の要素を２つの出力要素にそれぞれ連結するとともに、第２の要素を入力要素に連結し、かつ第３の要素どうしをギヤ機構を介して相互に逆方向に回転するように連結したので、第１駆動源で第３の要素を相互に逆方向に駆動することで、車両の駆動力を２つの出力要素に任意の比率で配分して旋回をアシストあるいは抑制できるだけでなく、第２駆動源で入力要素を駆動することで、車両を走行させたり走行をアシストしたりすることができる。しかも第２駆動源はモータ・ジェネレータで構成されるので、車両の減速時に第２駆動源を回生制動して車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収することができる。

また請求項２の構成によれば、モータ・ジェネレータと入力要素との間にクラッチを備えるので、モータ・ジェネレーが駆動も回生制動も行わない場合には、クラッチを係合解除することでモータ・ジェネレータの引きずり抵抗をなくすことができる。

また請求項３の構成によれば、モータ・ジェネレータにより駆動される第２の要素が第１、第２遊星歯車機構の中心に位置するサンギヤであるので、モータ・ジェネレータとサンギヤとの連結が容易になって駆動力配分機構のコンパクト化が可能になる。

差動装置の駆動力配分機構の構成を示す図（第１の実施の形態）。 差動装置の駆動力配分機構の機能を説明す図（第２の実施の形態）。

以下、図１に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態による差動装置の駆動力配分機構を、フロントエンジン・フロントドライブの車両の後輪に適用したものである。従って、前輪は図示せぬエンジンによって駆動される。

図１に示すように、車両を走行させる駆動源となる第２モータ・ジェネレータＭＧ２は、ステータＳ２およびロータＲ２を備え、ロータＲ２の回転軸は差動装置入力軸１１を構成する。ロータＲ２の内部にはドグクラッチや電磁クラッチで構成されたクラッチＣが収納されており、ロータＲ２および差動装置入力軸１１はクラッチＣを介して係脱自在である。

差動装置Ｄは、右後輪ＷＲを駆動する右シャフト１３Ｒに連なる右側の第１遊星歯車機構ＰＲと、左後輪ＷＬを駆動する左シャフト１３Ｌに連なる左側の第２遊星歯車機構ＰＬとを備える。両遊星歯車機構ＰＲ，ＰＬは車体中心線を挟んで左右対称に形成されており、２つの出力要素としての右シャフト１３Ｒおよび左シャフト１３Ｌにそれぞれ固設された左右一対の第１、第２プラネタリキャリヤ１４Ｒ，１４Ｌと、左右一対の第１、第２リングギヤ１５Ｒ，１５Ｌと、右シャフト１３Ｒおよび左シャフト１３Ｌと同軸に配置された左右一対の第１、第２サンギヤ１６Ｒ，１６Ｌと、各プラネタリキャリヤ１４Ｒ，１４Ｌに回転自在に支持され、リングギヤ１５Ｒ，１５Ｌおよびサンギヤ１６Ｒ，１６Ｌに同時に噛合する各複数個の第１、第２ピニオン１７Ｒ…，１７Ｌ…とから構成される。そして、第１、第２サンギヤ１６Ｒ，１６Ｌが第２モータ・ジェネレータＭＧ２のロータＲ２の回転軸である差動装置入力軸１１の両端に固設される。

ステータＳ１およびロータＲ１を備える第１モータ・ジェネレータＭＧ１は、遊星歯車機構よりなる減速機３１を介して第１駆動軸２０に接続される。減速機３１は、第１モータ・ジェネレータＭＧ１の回転軸３２に固設されたサンギヤ３３と、第１駆動軸２０に固設されたプラネタリキャリヤ３４と、プラネタリキャリヤ３４に回転自在に支持された複数のピニオン３５…と、ケーシング３６に固設されたリングギヤ３７とを備えており、ピニオン３５…はサンギヤ３３およびリングギヤ３７に同時に噛合する。従って、第１モータ・ジェネレータＭＧ１の回転軸３２の回転は減速機３１により減速されて第１駆動軸２０に伝達される。

第１駆動軸２０には第１ギヤ２１ａが固設されており、この第１ギヤ２１ａは前記第１リングギヤ１５Ｒと一体に形成した第１外歯ギヤ２２Ｒに噛合する。また第１駆動軸２０に第３ギヤ２１ｃおよび第４ギヤ２１ｄを介して連結された第２駆動軸２３には第２ギヤ２１ｂが固設されており、この第２ギヤ２１ｂは前記第２リングギヤ１５Ｌと一体に形成した第２外歯ギヤ２２Ｌに噛合する。第１駆動軸２０と第２駆動軸２３とを連結する第３、第４ギヤ２１ｃ，２１ｄは同一の歯数を有しており、従って第１駆動軸２０と第２駆動軸２３とは同一回転数で逆方向に回転する。また第１、第２ギヤ２１ａ，２１ｂは同一の歯数を有するとともに、第１、第２外歯ギヤ２２Ｒ，２２Ｌも同一の歯数を有しており、従って、第１モータ・ジェネレータＭＧ１を駆動することにより、第１、第２リングギヤ１５Ｒ，１５Ｌは同一回転数で逆方向に回転する。

次に、上記構成を備えた本発明の第１の実施の形態の作用を説明する。

クラッチＣを係合した状態で第２モータ・ジェネレータＭＧ２を駆動すると、その駆動力が差動装置Ｄを介して右シャフト１３Ｒおよび左シャフト１３Ｌに伝達され、右後輪ＷＲおよび左後輪ＷＬが駆動されて車両が走行する。

このとき、第１モータ・ジェネレータＭＧ１をオープン状態（コイルの電流を遮断して無負荷で回転し得る状態）にすれば、第１、第２リングギヤ１５Ｒ，１５Ｌと一体の第１、第２外歯ギヤ２２Ｒ，２２Ｌは無負荷で相互に逆方向に回転可能な状態となるため、差動装置Ｄは通常の差動機能のみを発揮する。

この状態から第１モータ・ジェネレータＭＧ１を駆動すると、第１、第２リングギヤ１５Ｒ，１５Ｌと一体の第１、第２外歯ギヤ２２Ｒ，２２Ｌが同一回転数で相互に逆方向に駆動されるため、第１モータ・ジェネレータＭＧ１の回転方向に応じて左右のシャフト１３Ｒ，１３Ｌに差回転を発生させ、第２モータ・ジェネレータＭＧ２の駆動力を左後輪ＷＬおよび右後輪ＷＲに任意の比率で配分することができる。従って、旋回外輪に配分される駆動力を旋回内輪に配分される駆動力よりも多くすれば、車両の旋回性能を高めることができ、逆に旋回外輪に配分される駆動力を旋回内輪に配分される駆動力よりも少なくすれば、車両の直進安定性能を高めることができる。

第１モータ・ジェネレータＭＧ１による駆動力の左右配分で旋回を抑制するとき、充分なヨーモーメントが発生しない場合には、第２モータ・ジェネレータＭＧ２を駆動力を減少させれば良い。また第１モータ・ジェネレータＭＧ１による駆動力の左右配分で旋回をアシストするとき、充分なヨーモーメントが発生しない場合には、前輪を駆動するエンジンの駆動力を低下させ、その低下分を補うように第２モータ・ジェネレータＭＧ２を駆動力を増加させれば良い。

車両の減速時にクラッチＣを係合して第２モータ・ジェネレータＭＧ２を回生制動すると、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収することができる。

前輪をエンジンで駆動して走行する場合、第２モータ・ジェネレータＭＧ２が駆動も回生制動もしないときに仮にクラッチＣが係合していると、前記エンジンの駆動力で第２モータ・ジェネレータＭＧ２が駆動されてしまう。このとき、第２モータ・ジェネレータＭＧ２をオープン状態にしても、その摩擦抵抗によるエネルギー損失が発生するが、クラッチＣを非係合にすることで、第２モータ・ジェネレータＭＧ２の摩擦抵抗が発生するのを回避し、エンジンの駆動力の損失を最小限に抑えることができる。

以上のように、本実施の形態によれば、第２モータ・ジェネレータＭＧ２の駆動による走行中、第２モータ・ジェネレータＭＧ２の回生制動中、あるいは第２モータ・ジェネレータＭＧ２の停止中に、第１モータ・ジェネレータＭＧ１を駆動することで、右後輪ＷＲおよび左後輪ＷＬに任意の比率で駆動力を配分し、旋回のアシストや抑制を行うことができる。また第２モータ・ジェネレータＭＧ２を第１、第２遊星歯車機構ＰＲ，ＰＬの間に配置し、かつクラッチＣを第２モータ・ジェネレータＭＧ２のロータＲ２の内部に配置したので、差動装置Ｄをコンパクトに構成することができる。特に第２モータ・ジェネレータＭＧ２が第１、第２遊星歯車機構ＰＲ，ＰＬの中心に位置する第１、第２サンギヤ１６Ｒ，１６Ｌに接続されるので、第２モータ・ジェネレータＭＧ２と第１、第２サンギヤ１６Ｒ，１６との接続が容易になって差動装置Ｄの一層のコンパクト化が可能になる。

次に、図２に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。

第２の実施の形態は、第１、第２遊星歯車機構ＰＲ，ＰＬの第１、第２ピニオン１７Ｒ，１７Ｌを、直径が異なる２個のピニオン１７ａ，１７ｂを一体に結合した２連ピニオンで構成したものである。２個のピニオン１７ａ，１７ｂのうちの大径のピニオン１７ａはサンギヤ１６Ｒ，１６Ｌに噛合し、小径のピニオン１７ｂはリングギヤ１５Ｒ，１５Ｌに噛合する。

これにより、第２モータ・ジェネレータＭＧ２の駆動力を右後輪ＷＲおよび左後輪ＷＬに伝達する際の減速比を大きくして駆動力を増加させることができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態では、第１、第２遊星歯車機構ＰＲ，ＰＬの第１、第２プラネタリキャリヤ１４Ｒ，１４Ｌ、第１、第２リングギヤ１５Ｒ，１５Ｌおよび第１、第２サンギヤ１６Ｒ，１６Ｌの三つの要素のうち、第１、第２サンギヤ１６Ｒ，１６Ｌを入力要素とし、第１、第２プラネタリキャリヤ１４Ｒ，１４Ｌを出力要素とし、第１、第２リングギヤ１５Ｒ，１５Ｌに第１モータ・ジェネレータＭＧ１で差回転を与えているが、第１、第２遊星歯車機構ＰＲ，ＰＬの前記三つの要素のうち、何れを入力要素とし、何れを出力要素とし、何れに第１モータ・ジェネレータＭＧ１で差回転を与えるかは任意である。

また本発明の駆動力配分機構は車両の後輪の駆動系に限らず前輪の駆動系にも適用可能である。

また本発明の駆動力配分機構を車両の前輪および後輪の駆動系の何れに適用した場合であっても、その駆動力配分機構の入力要素に第２モータ・ジェネレータＭＧ２の駆動力とエンジンの駆動力との両方を入力することができる。

１１ 差動装置入力軸（入力要素）
１３Ｒ 右シャフト（出力要素）
１３Ｌ 左シャフト（出力要素）
１４Ｒ 第１プラネタリキャリヤ（第１の要素）
１４Ｌ 第２プラネタリキャリヤ（第１の要素）
１５Ｒ 第１リングギヤ（第３の要素）
１５Ｌ 第２リングギヤ（第３の要素）
１６Ｒ 第１サンギヤ（第２の要素）
１６Ｌ 第２サンギヤ（第２の要素）
１７Ｒ 第１ピニオン
１７Ｌ 第２ピニオン
２１ａ 第１ギヤ（ギヤ機構）
２１ｂ 第２ギヤ（ギヤ機構）
２１ｃ 第３ギヤ（ギヤ機構）
２１ｄ 第４ギヤ（ギヤ機構）
２２Ｒ 第１外歯ギヤ（ギヤ機構）
２２Ｌ 第２外歯ギヤ（ギヤ機構）
Ｃ クラッチ
Ｄ 差動装置
ＭＧ１ 第１モータ・ジェネレータ（第１駆動源）
ＭＧ２ 第２モータ・ジェネレータ（第２駆動源）
ＰＲ 第１遊星歯車機構
ＰＬ 第２遊星歯車機構

Claims (3)

1. 差動装置（Ｄ）の入力要素（１１）に加えられる駆動力を２つの出力要素（１３Ｒ，１３Ｌ）に所定の比率で配分する差動装置の駆動力配分機構であって、
   第１リングギヤ（１５Ｒ）と、第１サンギヤ（１６Ｒ）と、前記第１リングギヤ（１５Ｒ）および第１サンギヤ（１６Ｒ）に噛合する第１ピニオン（１７Ｒ）を支持する第１プラネタリキャリヤ（１４Ｒ）とよりなる第１遊星歯車機構（ＰＲ）と、第２リングギヤ（１５Ｌ）と、第２サンギヤ（１６Ｌ）と、前記第２リングギヤ（１５Ｌ）および第２サンギヤ（１６Ｌ）に噛合する第２ピニオン（１７Ｌ）を支持する第２プラネタリキャリヤ（１４Ｌ）とよりなる第２遊星歯車機構（ＰＬ）とを備え、前記各一対のプラネタリキャリヤ（１４Ｒ，１４Ｌ）、リングギヤ（１５Ｒ，１５Ｌ）およびサンギヤ（１６Ｒ，１６Ｌ）のうちの第１の要素（１４Ｒ，１４Ｌ）を前記２つの出力要素（１３Ｒ，１３Ｌ）にそれぞれ連結するとともに、第２の要素（１６Ｒ，１６Ｌ）を前記入力要素（１１）に連結し、かつ第３の要素（１５Ｒ，１５Ｌ）どうしをギヤ機構（２１ａ〜２１ｄ，２２Ｒ，２２Ｌ）を介して相互に逆方向に回転するように連結するものにおいて、
   前記第３の要素（１５Ｒ，１５Ｌ）を相互に逆方向に駆動する第１駆動源（ＭＧ１）と、前記入力要素（１１）を駆動する第２駆動源（ＭＧ２）とを備え、前記第２駆動源（ＭＧ２）は前記第１遊星歯車機構（ＰＲ）と前記第２遊星歯車機構（ＰＬ）との間に配置されるモータ・ジェネレータであることを特徴とする差動装置の駆動力配分機構。
2. 前記第２駆動源（ＭＧ２）と前記入力要素（１１）との間にクラッチ（Ｃ）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の差動装置の駆動力配分機構。
3. 前記第２の要素（１６Ｒ，１６Ｌ）はサンギヤであることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の差動装置の駆動力配分機構。

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