JP2015021594A - 左右輪駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的大きなトルク差増幅率を得つつ、装置構成を簡素化してコストを低減することができるようにした、左右輪駆動装置を提供する。【解決手段】二つの駆動源２，３と左右の駆動輪４Ｌ，４Ｒとの間に介設され、３要素２自由度の遊星歯車機構１０Ａ，１０Ｂを同軸上に二つ組み合わせてなる歯車装置５を備えた左右輪駆動装置１である。遊星歯車機構１０Ａ，１０Ｂは、何れもサンギヤＳ１，Ｓ２と第二回転体Ｒ１，Ｒ２と第三回転体Ｃ１，Ｃ２とを含む。歯車装置５は、一方のサンギヤＳ１と他方の第三回転体Ｃ２とが結合された第一結合要素１１と、一方の第三回転体Ｃ２と他方のサンギヤＳ２とが結合された第二結合要素１２とを有する。二つの駆動源２，３はそれぞれ第一結合要素１１，第二結合要素１２に接続され、左右の駆動輪４Ｌ，４Ｒはそれぞれ第二回転体Ｒ１，Ｒ２に接続される。【選択図】図１

Description

本発明は、独立した二つの駆動源からの駆動トルクを、左右の駆動輪にトルク差を与えながら伝達することが可能な左右輪駆動装置に関し、特に、駆動源を電気モータとする電気自動車に用いて好適の左右輪駆動装置に関する。

電気自動車等の車両において、左右の駆動輪にそれぞれ電動機（電気モータ）を配置して、各電動機を独立して制御することにより左右輪に適宜駆動トルク差を与えて、これにより車両の旋回モーメントを制御する技術が知られている。例えば、各電動機がそれぞれギヤ機構等を介して左右駆動輪に独立して接続された場合、各電動機の出力トルクがそのまま左右駆動輪の駆動トルクとなる。そのため、左右輪間に駆動トルク差を与えるには、与えたい駆動トルク差と等しいトルク差を電動機間に与えることが必要となる。言い換えると、電動機間のトルク差以上の駆動トルク差を左右輪間に与えることができない。

これに対して、例えば特許文献１には、二つの駆動源の出力軸間に、何れも遊星歯車機構を用いた二つの差動装置と、何れも複数のギヤの組み合わせからなる二組の減速ギヤ列とを介装した駆動力配分装置が開示されている。この技術では、３要素２自由度のシングルピニオン遊星歯車機構を二つ組み合わせ、４要素２自由度の装置を実現しており、左右の駆動輪の何れか一方に配分される駆動トルクの一部を、他方の駆動輪に移動させることができるとされている。

また、特許文献２には、二つの駆動源と左右の駆動輪との間に歯車機構が介設された左右輪駆動装置が開示されている。この装置では、一本の軸に複数のピニオンギヤが連設された連設ピニオンと、この連設ピニオンと連係する４要素とをそなえた４要素２自由度の遊星歯車機構が用いられ、所要の対応関係で各駆動源及び左右駆動輪に接続されている。これにより、二つの駆動源から出力されるトルクに差を与えると、このトルク差が増幅されて左右の各駆動輪に伝達できるとされている。

特許第４９０７３９０号公報 特開２０１１−２３７０１９号公報

しかしながら、上記の特許文献１の装置では、二つの遊星歯車機構を同軸上に配置した場合、二つの遊星歯車機構の間には、リングギヤＲ１とキャリアＣ２とを接続する軸と、キャリアＣ１とリングギヤＲ２とを接続する軸と、サンギヤＳ１と第１電動モータＭ１とを接続する軸とが通る。すなわち、この装置では二つの遊星歯車機構の間を通る軸が三重構造となり、軸を支持するための構造が複雑化するおそれがある。そのため、剛性や精度を確保した軸の支持構造を得るためには、コストの増大が避けられない。また、特許文献２の装置では、遊星歯車機構が連設ピニオン等に高い工作精度を要するため、製作コストが高くなるという課題がある。

また、例えば車両のスムーズな旋回走行の実現や、アンダーステア，オーバステア等の車両の挙動変化を抑制するためには、一般に左右の駆動輪の間に大きな駆動トルク差を発生させることが有効である。そのため、二つの駆動源から出力されるトルクの差を増幅するトルク差増幅率は大きな値であることが望まれている。

本件はこのような課題に鑑み案出されたもので、比較的大きなトルク差増幅率を得つつ、コストを低減することができるようにした、左右輪駆動装置を提供することを目的とする。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。

（１）ここで開示する左右輪駆動装置は、車両に搭載され独立して制御可能な二つの駆動源と、左右の駆動輪と、前記二つの駆動源と前記左右の駆動輪との間に介設され、３要素２自由度の遊星歯車機構を同軸上に二つ組み合わせてなる歯車装置と、を備えている。
前記遊星歯車機構は、それぞれ、入力用の第一回転体であるサンギヤと、前記サンギヤと同軸上に設けられた出力用の第二回転体と、前記サンギヤと同軸上に設けられ、前記第二回転体を固定したときに前記サンギヤと逆方向に回転する第三回転体と、を含む。

前記歯車装置は、一方の前記サンギヤと他方の前記第三回転体とが結合された第一結合要素と、一方の前記第三回転体と他方の前記サンギヤとが結合された第二結合要素とを有する。一方の前記駆動源は前記第一結合要素に接続され、他方の前記駆動源は前記第二結合要素に接続される。また、一方の前記駆動輪は一方の前記第二回転体に接続され、他方の前記駆動輪は他方の前記第二回転体に接続される。

すなわち、前記歯車装置は、二つの前記遊星歯車機構の前記サンギヤが前記第一結合要素及び前記第二結合要素になるため、二つの前記遊星歯車機構の間は、前記第一結合要素及び前記第二結合要素の二つの軸だけが通る二重構造となる。

（２）前記歯車装置は、前記第二回転体がリングギヤであり、前記第三回転体がキャリアであるダブルピニオン遊星歯車機構が二つ組み合わされて構成されることが好ましい。
（３）或いは、前記歯車装置は、前記第二回転体がキャリアであり、前記第三回転体がリングギヤであるシングルピニオン遊星歯車機構が二つ組み合わされて構成されることが好ましい。

（４）前記歯車装置は、前記第一結合要素及び前記第二結合要素が同軸上に配置されるとともに一方が中実軸を含み他方が前記中実軸が挿通される中空軸を含んで構成され、二つの前記遊星歯車機構の間を通る軸が二重構造であることが好ましい。
（５）このとき、前記中実軸は、一端が一方の前記サンギヤの回転軸であって他端が他方の前記サンギヤの中心を貫通して設けられ、二つの前記遊星歯車機構をつなぐことがより好ましい。
（６）前記二つの駆動源は、何れも電気モータであることが好ましい。

開示の左右輪駆動装置によれば、二つの遊星歯車機構の間を通る軸を二重構造にできるため、軸の支持構造を複雑化することなく、剛性や精度を確保することができる。また、連設ピニオン式やラビニヨ式の遊星歯車機構を用いる場合に比べて、構造を簡素化することができる。したがって、比較的大きなトルク差増幅率を得ながら、コストを低減することができる。

第一実施形態に係る左右輪駆動装置を示すスケルトン図である。 第一実施形態に係る左右駆動輪装置に用いられるダブルピニオン遊星歯車機構を説明するための図であり、（ａ）はピッチ円直径で示した正面図であり、（ｂ）は速度線図である。 第一実施形態に係る左右輪駆動装置の歯車装置によるトルク差増幅率を説明するための速度線図である。 第一実施形態に係る左右輪駆動装置から減速ギヤ列を省略して軸心の片側のみを示すスケルトン図であり、（ａ）は図１に対応するもの、（ｂ）はレイアウトの変形例である。 （ａ）〜（ｃ）は、第二実施形態に係る左右輪駆動装置から減速ギヤ列を省略して軸心の片側のみを示すスケルトン図である。 第二実施形態に係る左右輪駆動装置に用いられるシングルピニオン遊星歯車機構を説明するための図であり、（ａ）はピッチ円直径で示した正面図であり、（ｂ）は速度線図である。 第二実施形態に係る左右輪駆動装置の歯車装置によるトルク差増幅率を説明するための速度線図である。

以下、図面により実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。

［１．第一実施形態］
［１−１．全体構成］
まず、本実施形態に係る左右輪駆動装置の全体構成について、図１を用いて説明する。本左右輪駆動装置１は、自動車をはじめとした車両に搭載された第一モータ２及び第二モータ３（二つの駆動源）と、左駆動輪４Ｌ及び右駆動輪４Ｒ（左右の駆動輪）と、これらの間に介設された歯車装置５と減速ギヤ列６，７とを備えている。

第一モータ２及び第二モータ３は、車両に搭載されたバッテリ（図示略）からの電力供給により作動する電気モータ（以下、単にモータともいう）であり、図示しない電子制御装置により個別に制御され、異なるトルクを発生させて出力することが可能である。ここでは、第一モータ２及び第二モータ３は、同一の最大出力を有する同一規格のモータである。車両は、これら第一モータ２及び第二モータ３を駆動源とした電気自動車やハイブリッド電気自動車等である。第一モータ２の出力軸２ａ及び第二モータ３の出力軸３ａは、それぞれ減速ギヤ列６，７を介して後述する歯車装置５の各結合要素１１，１２に接続されている。

第一の減速ギヤ列６は、第一モータ２と歯車装置５との間に介設され、第一モータ２の回転速度を減速して歯車装置５へと出力（伝達）するものである。第二の減速ギヤ列７は、第二モータ３と歯車装置５との間に介設され、同様に第二モータ３の回転速度を減速して歯車装置５へと出力（伝達）するものである。また、第一モータ２及び第二モータ３が発生する各トルクTM1，TM2は、歯車装置５を介して左右の駆動輪４Ｌ，４Ｒへ伝達される。

［１−２．歯車装置］
歯車装置５は、３要素２自由度の同一の遊星歯車機構１０Ａ，１０Ｂが同軸上に二つ組み合わされて構成されている。本実施形態では、遊星歯車機構１０Ａ，１０Ｂには、何れも図２（ａ）に示すようなダブルピニオン遊星歯車機構が採用されている。図２（ａ）に示すように、ダブルピニオン遊星歯車機構は、同軸上に設けられた同一モジュールのサンギヤＳ及びリングギヤＲと、これらサンギヤＳとリングギヤＲとの間であって同軸上に設けられたキャリアＣと、このキャリアＣに回動可能に支持され互いに噛み合う二つのピニオンギヤＰとから構成される。一方のピニオンギヤＰはサンギヤＳと噛み合い、他方のピニオンギヤＰはリングギヤＲと噛み合っている。

サンギヤＳの歯数Z_SはリングギヤＲの歯数Z_Rの略半分に設定される（すなわち、Z_S：Z_R≒１：２）。また、歯数とピッチ円直径とは比例するため、サンギヤＳのピッチ円直径D_SとリングギヤＲのピッチ円直径D_Rとの比は約１：２となる。なお、サンギヤＳとリングギヤＲとの関係を、Z_S：Z_R＝D_S：D_R≒１：２と設定する理由は、強度とスペースとのバランスを考慮したからである。

すなわち、サンギヤＳのピッチ円直径D_Sが大きすぎると、サンギヤＳとリングギヤＲとの間にピニオンギヤＰを二つ配置することができなくなり、反対にサンギヤＳのピッチ円直径D_Sが小さすぎる（歯数Z_Sが少なすぎる）と、同じ歯が噛み合う回数が増え、歯車の強度が低下するおそれがあるためである。そのため、サンギヤＳとリングギヤＲとを上記の関係に設定することで、歯車機構として成り立たせながら強度を確保している。なお、ピニオンギヤＰの歯数Z_P（又はピッチ円直径）は、ダブルピニオン遊星歯車機構として成り立つ数（又は大きさ）に設定される。ここで、ピニオンギヤＰは、複数組〔図２（ａ）では３組〕設けられ、伝達力が分散されるため、小径小歯数のギヤを採用できる。

このようなダブルピニオン遊星歯車機構における速度線図を図２（ｂ）に示す。ダブルピニオン遊星歯車機構では、キャリアＣを固定した場合にサンギヤＳとリングギヤＲとが同一方向に回転するため、速度線図に表すとリングギヤＲ及びサンギヤＳがキャリアＣに対して同じ側（図では左側）に配置される。言い換えると、キャリアＣはリングギヤＲを挟んでサンギヤＳの反対側に配置され、リングギヤＲを固定した場合はサンギヤＳとキャリアＣとが逆方向に回転する。キャリアＣからリングギヤＲまでの長さとキャリアＣからサンギヤＳまでの長さとの比は、リングギヤＲの歯数Z_Rの逆数（1/Z_R）とサンギヤＳの歯数Z_Sの逆数（1/Z_S）との比と等しい。

本実施形態に係る歯車装置５は、図１に示すように、サンギヤＳ１（第一回転体），リングギヤＲ１（第二回転体）及びキャリアＣ１（第三回転体）を有する第一遊星歯車機構１０Ａと、同じくサンギヤＳ２（第一回転体），リングギヤＲ２（第二回転体）及びキャリアＣ２（第三回転体）を有する第二遊星歯車機構１０Ｂとが同軸上に組み合わされて構成されている。

具体的には、第一遊星歯車機構１０ＡのサンギヤＳ１と第二遊星歯車機構１０ＢのキャリアＣ２とが結合されて第一結合要素１１を形成し、第一遊星歯車機構１０ＡのキャリアＣ１と第二遊星歯車機構１０ＢのサンギヤＳ２とが結合されて第二結合要素１２を形成している。第一結合要素１１には、第一モータ２で発生されたトルクTM1が入力され、第二結合要素１２には、第二モータ３で発生されたトルクTM2が入力される。また、第一遊星歯車機構１０ＡのリングギヤＲ１は左駆動輪４Ｌに接続され、第二遊星歯車機構１０ＢのリングギヤＲ２は右駆動輪４Ｒに接続される。

第一結合要素１１は、歯車装置５の軸心に沿って延在する中空軸を含んで構成されており、その内部には第二結合要素１２が挿通されている。第二結合要素１２は、歯車装置５の軸心に沿って延在する中実軸を含んで構成されており、第一結合要素１１及び第二結合要素１２は同軸上に配置されている。中実軸である第二結合要素１２は、その一端（図中右端）がサンギヤＳ２の回転軸であり、他端（図中左端）がサンギヤＳ１を貫通して設けられ、二つの遊星歯車機構１０Ａ，１０Ｂをつないでいる。なお、中空軸である第一結合要素１１は、一端（図中左端）がサンギヤＳ１の回転軸となっている。

第一遊星歯車機構１０Ａと第二遊星歯車機構１０Ｂとの間には、これら第一結合要素１１及び第二結合要素１２の二つの軸のみが通っている。すなわち、第一遊星歯車機構１０Ａと第二遊星歯車機構１０Ｂとの間は、第一結合要素１１及び第二結合要素１２のみの二重構造となっており、この二つの遊星歯車機構１０Ａ，１０Ｂの間において、これら二つの軸が軸受（図示略）によって支持される。

ここで、本歯車装置５によって伝達される駆動トルクについて、図３に示す速度線図を用いて説明する。歯車装置５は、二つの同一のダブルピニオン遊星歯車機構１０Ａ，１０Ｂを組み合わせて構成されるため、図３に示すように二本の速度線図によって表すことができる。ここでは、分かりやすいように、二本の速度線図を上下にずらし、上側に第一遊星歯車機構１０Ａの速度線図を示し、下側に第二遊星歯車機構１０Ｂの速度線図を示す。

また、第一遊星歯車機構１０Ａの速度線図と第二遊星歯車機構１０Ｂの速度線図とは、サンギヤＳとキャリアＣとが左右反対に配置される（左右シンメトリーとなる）。すなわち、図３において、第一遊星歯車機構１０ＡのサンギヤＳ１の下に第二遊星歯車機構１０ＢのキャリアＣ２が配置され、第一遊星歯車機構１０ＡのキャリアＣ１の下に第二遊星歯車機構１０ＢのサンギヤＳ２が配置される。

本歯車装置５は、図３に示す二本の速度線図の両端に位置する要素同士が、図中破線で示すようにそれぞれ結合されて第一結合要素１１及び第二結合要素１２が形成される。そして、第一結合要素１１及び第二結合要素１２に、それぞれ第一モータ２及び第二モータ３から出力されたトルクTM1及びTM2が入力される。一方、速度線図上で中間に位置するリングギヤＲ１，Ｒ２から左右の駆動輪４Ｌ，４Ｒに伝達される駆動トルクTL，TRが出力される。

このように構成された歯車装置５によれば、第一モータ２及び第二モータ３で発生させる各トルクTM1，TM2にトルク差（入力トルク差）ΔT_IN（＝TM2−TM1）を与えることで、左駆動輪４Ｌに伝達される駆動トルクTLと右駆動輪４Ｒに伝達される駆動トルクTRとにトルク差（駆動トルク差）ΔT_OUT（＝TL−TR）を発生させることができる。言い換えると、左右の駆動輪４Ｌ，４Ｒに伝達される駆動力の配分を操作することができる。

すなわち、本歯車装置５によれば、以下の式（１）の関係が得られる。
ΔT_OUT＝α×ΔT_IN ・・・（１）
ここで、係数αは、入力トルク差ΔT_INを増幅させるトルク差増幅率であり、この値が大きいほど、小さな入力トルク差ΔT_INでも大きな駆動トルク差ΔT_OUTを得ることが可能となる。

本実施形態に係る歯車装置５のトルク差増幅率αについて説明する。ここでは、二つのダブルピニオン遊星歯車機構１０Ａ，１０Ｂは、同一の歯数の歯車要素を使用しているため、キャリアＣ１とリングギヤＲ１との距離及びキャリアＣ２とリングギヤＲ２との距離は等しく、これをaとする。また、サンギヤＳ１とリングギヤＲ１との距離及びサンギヤＳ２とリングギヤＲ２との距離も等しく、これをbとする。左右両端の第一結合要素１１，第二結合要素１２に、それぞれ第一モータ２，第二モータ３のトルクTM1，TM2を入力し、リングギヤＲ１，Ｒ２から駆動トルクTL，TRを取り出す。

トルクの入力と出力との関係から、以下の式（２）が成立する。
TR＋TL＝TM1＋TM2 ・・・（２）
また、図中の左端（Ｃ１，Ｓ２部）を基準としたモーメントの式は、以下の式（３）となる。
０＝aTL＋bTR−（a＋b）TM1 ・・・（３）
これら式（２），（３）から、TL，TRについてまとめると、以下の式（４），（５）となる。

これら式（４），（５）から、駆動トルク差ΔT_OUTは、以下の式（６）となる。

ダブルピニオン遊星歯車機構の場合、長さaはリングギヤＲの歯数Z_Rの逆数（1/Z_R）であり、長さa＋bは、サンギヤＳの歯数Z_Sの逆数（1/Z_S）であるため、上記の式（６）は以下の式（７）のように書き換えられる。

すなわち、トルク差増幅率αは、以下の式（８）となる。

上述のようにダブルピニオン遊星歯車機構では、サンギヤＳの歯数Z_SとリングギヤＲの歯数Z_Rとの比は約１：２であるため、式（８）の分母は０に近い小さな値となる。そのため、本歯車装置５によれば、トルク差増幅率αを大きな値とすることができるため、小さな入力トルク差ΔT_INでも大きな駆動トルク差ΔT_OUTを得ることが可能となる。なお、サンギヤＳの歯数Z_SとリングギヤＲの歯数Z_Rとの比がちょうど１：２に設定されると、式（８）の分母が０になってしまうため、本実施形態では、サンギヤＳの歯数Z_SはリングギヤＲの歯数Z_Rの半分よりも僅かに大きい値か僅かに小さい値に設定される。

図４（ａ），（ｂ）に、減速ギヤ列６，７を省略したスケルトン図を示す。ここでは、歯車機構の軸心の片側のみを示している。図４（ａ）は、図１の左右輪駆動装置１に対応するものである。一方、図４（ｂ）は、図４（ａ）の左右輪駆動装置１のレイアウトを変形させたものであり、二つの遊星歯車機構１０Ａ，１０Ｂの接続部分は同一である。

図４（ｂ）の例では、図４（ａ）のレイアウトに比べて、二つの電気モータ２，３が軸方向外側に配置され、二つの遊星歯車機構１０Ａ，１０Ｂが近接して配置される。また、第二結合要素１２は、歯車装置５の軸心に沿って延在する中空軸を含んで構成されており、その内部には第一結合要素１１が挿通されている。第一結合要素１１は、歯車装置５の軸心に沿って延在する中実軸を含んで構成されており、第一結合要素１１及び第二結合要素１２は同軸上に配置されている。

中実軸である第一結合要素１１は、その一端（図中左端）がサンギヤＳ１の回転軸であり、他端（図中右端）がサンギヤＳ２を貫通して設けられ、二つの遊星歯車機構１０Ａ，１０Ｂをつないでいる。なお、中空軸である第二結合要素１２は、一端（図中右端）がサンギヤＳ２の回転軸となっている。第一遊星歯車機構１０Ａと第二遊星歯車機構１０Ｂとの間は、これら第一結合要素１１及び第二結合要素１２の二つの軸のみが通る二重構造となっている。本左右輪駆動装置１は、図４（ａ），（ｂ）に示すようなレイアウトで車両に搭載することが可能である。なお、これら以外のレイアウトであってもよい。

［１−３．効果］
したがって、本実施形態に係る左右輪駆動装置１によれば、二つの遊星歯車機構１０Ａ，１０Ｂの間に、第一結合要素１１及び第二結合要素１２の二つの軸が通るようにすることができ、すなわち第一結合要素１１及び第二結合要素１２の二重構造とすることができる。これにより、二つの遊星歯車機構１０Ａ，１０Ｂの間において、これら二つの軸を支持するための構造を複雑化することなく、剛性や精度を確保することができる。また、連設ピニオン式やラビニヨ式の遊星歯車機構を用いる場合に比べて、歯車装置５の構造を簡素化することができる。

さらに、二つのモータ２，３で異なるトルクTM1，TM2を発生させて入力トルク差ΔT_INを与えると、歯車装置５において入力トルク差ΔT_INが増幅され、入力トルク差ΔT_INよりも大きな駆動トルク差ΔT_OUTを得ることができる。すなわち、入力トルク差ΔT_INが小さくても、歯車装置５において所定のトルク差増幅率αで入力トルク差ΔT_INを増幅することができ、左駆動輪４Ｌと右駆動輪４Ｒとに伝達される駆動トルクTL，TRに、入力トルク差ΔT_INよりも大きな駆動トルク差ΔT_OUTを与えることができる。
したがって、比較的大きなトルク差増幅率αを得ながら、コストを低減することができる。

また、上記の左右輪駆動装置１では、歯車装置５が二つのダブルピニオン遊星歯車機構１０Ａ，１０Ｂを組み合わせて構成されているため、トルク差増幅率αは上記の式（８）で表現される。また、ダブルピニオン遊星歯車機構では、サンギヤＳの歯数Z_SとリングギヤＲの歯数Z_Rとの比は約１：２に設定されるため、式（８）の分母は０に近い小さな値となり、トルク差増幅率αを大きな値とすることができる。

例えば、サンギヤＳの歯数Z_Sを３０、リングギヤＲの歯数Z_Rを７５に設定すれば、トルク差増幅率αを５とすることができ、サンギヤＳの歯数Z_Sを３０、リングギヤＲの歯数Z_Rを７２に設定すれば、トルク差増幅率αを６とすることができる。また、サンギヤＳの歯数Z_Sを３０、リングギヤＲの歯数Z_Rを６６に設定すれば、トルク差増幅率αを１１とすることができる。

つまり、上記の左右輪駆動装置１によれば、小さな入力トルク差ΔT_INでも、十分に大きな左右駆動輪４Ｌ，４Ｒ間の駆動トルク差ΔT_OUTを得ることができる。また、サンギヤＳの歯数Z_SとリングギヤＲの歯数Z_Rとの比を変更するだけで、様々な値のトルク差増幅率αを得ることができる。言い換えると、トルク差増幅率αの設定の自由度が高い左右輪駆動装置１を得ることができる。

また、上記の左右輪駆動装置１では、第一結合要素１１及び第二結合要素１２が同軸上に配置されるとともに、一方が中実軸を含んで構成され、他方が中実軸が挿通される中空軸を含んで構成されている。これにより、二つの遊星歯車機構１０Ａ，１０Ｂの間を通る軸を二重構造にすることができ、軸の支持構造をより簡単なものとすることができ、歯車装置５の径方向の寸法を小型化することができる。

さらに、中実軸は、その一端が一方のサンギヤの回転軸であって、他端が他方のサンギヤを貫通して設けられ、二つの遊星歯車機構１０Ａ，１０Ｂをつないでいるため、シンプルな構成で剛性を確保することができるため、構造上の信頼性を高めることができる。また、歯車装置５を軽量にすることもできるため、左右輪駆動措置１全体の重量を低減することができる。

また、上記の左右輪駆動装置１では、二つの電気モータ２，３を駆動源としているため、入力トルク差ΔT_INを容易に発生させることができる。また、第一モータ２及び第二モータ３が同一の最大出力を有する同一規格のモータであれば、同じモータを二つ搭載すればよいため、コスト低減に繋がり、左右の駆動輪４Ｌ，４Ｒのトルク制御もよりシンプルにバランスよく行うことができる。

［２．第二実施形態］
［２−１．構成］
次に、第二実施形態に係る左右輪駆動装置１′について、図５〜図７を用いて説明する。本左右輪駆動装置１′は、歯車装置８の構成を除いて、第一実施形態の構造と同様である。以下、第一実施形態と同様の部品や構造については、第一実施形態と同様の符号を付し、重複する説明は省略する。

図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施形態に係る歯車装置８は、３要素２自由度の同一の遊星歯車機構２０Ａ，２０Ｂが同軸上に二つ組み合わされて構成されている。なお、図５（ａ）〜（ｃ）はレイアウトが異なるのみで、二つの遊星歯車機構２０Ａ，２０Ｂの接続部分は同一である。本実施形態では、遊星歯車機構２０Ａ，２０Ｂには、何れも図６（ａ）に示すようなシングルピニオン遊星歯車機構が採用されている。

図６（ａ）に示すように、シングルピニオン遊星歯車機構は、同軸上に設けられた同一モジュールのサンギヤＳ及びリングギヤＲと、これらサンギヤＳとリングギヤＲとの間であって同軸上に設けられたキャリアＣと、このキャリアＣに回動可能に支持された一つのピニオンギヤＰとから構成される。ピニオンギヤＰはサンギヤＳとリングギヤＲとに噛み合っている。

シングルピニオン遊星歯車機構においても、上記のダブルピニオン遊星歯車機構と同様、サンギヤＳの歯数Z_SはリングギヤＲの歯数Z_Rの略半分に設定され、サンギヤＳのピッチ円直径D_SとリングギヤＲのピッチ円直径D_Rとの比は約１：２となる。また、ピニオンギヤＰの歯数Z_P（又はピッチ円直径）は、シングルピニオン遊星歯車機構として成り立つ数（又は大きさ）に設定される。

このようなシングルピニオン遊星歯車機構における速度線図を図６（ｂ）に示す。シングルピニオン遊星歯車機構では、キャリアＣを固定した場合にサンギヤＳとリングギヤＲとが逆方向に回転するため、速度線図に表すとリングギヤＲ及びサンギヤＳがキャリアＣに対して反対側に配置される。言い換えると、リングギヤＲはキャリアＣを挟んでサンギヤＳの反対側に配置される。キャリアＣからリングギヤＲまでの長さとキャリアＣからサンギヤＳまでの長さの比は、上記と同様、リングギヤＲの歯数Z_Rの逆数（1/Z_R）とサンギヤＳの歯数Z_Sの逆数（1/Z_S）との比と等しい。

本実施形態に係る歯車装置８は、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、サンギヤＳ１（第一回転体），キャリアＣ１（第二回転体）及びリングギヤＲ１（第三回転体）を有する第一遊星歯車機構２０Ａと、同じくサンギヤＳ２（第一回転体），キャリアＣ２（第二回転体）及びリングギヤＲ２（第三回転体）を有する第二遊星歯車機構２０Ｂとが同軸上に組み合わされて構成されている。

具体的には、第一遊星歯車機構２０ＡのサンギヤＳ１と第二遊星歯車機構２０ＢのリングギヤＲ２とが結合されて第一結合要素２１を形成し、第一遊星歯車機構２０ＡのリングギヤＲ１と第二遊星歯車機構２０ＢのサンギヤＳ２とが結合されて第二結合要素２２を形成している。第一結合要素２１には、第一モータ２で発生されたトルクTM1が入力され、第二結合要素２２には、第二モータ３で発生されたトルクTM2が入力される。また、第一遊星歯車機構２０ＡのキャリアＣ１及び第二遊星歯車機構２０ＢのキャリアＣ２は、それぞれ左右の駆動輪４Ｌ，４Ｒに接続されて出力が取り出される。

また、図５（ａ）の例では、第二結合要素２２は歯車装置８の軸心に沿って延在する中空軸を含んで構成されており、その内部には第一結合要素２１が挿通されている。第一結合要素２１は、歯車装置８の軸心に沿って延在する中実軸を含んで構成されており、第一結合要素２１及び第二結合要素２２は同軸上に配置されている。中実軸である第一結合要素２１は、その一端（図中左端）がサンギヤＳ１の回転軸であり、他端（図中右端）がサンギヤＳ２を貫通して設けられ、二つの遊星歯車機構２０Ａ，２０Ｂをつないでいる。なお、中空軸である第二結合要素２２は、一端（図中右端）がサンギヤＳ２の回転軸となっている。

また、図５（ｂ）の例では、第一結合要素２１は歯車装置８の軸心に沿って延在する中空軸を含んで構成されており、その内部には第二結合要素２２が挿通されている。第二結合要素２２は、歯車装置８の軸心に沿って延在する中実軸を含んで構成されており、第一結合要素２１及び第二結合要素２２は同軸上に配置されている。ただし、図５（ｂ）の例では、中実軸である第二結合要素２２の一端（図中右端）はサンギヤＳ２の回転軸となっているが、他端（図中左端）はサンギヤＳ１を貫通せずに設けられている。

図５（ａ）及び（ｂ）の例では、第一遊星歯車機構２０Ａと第二遊星歯車機構２０Ｂとの間には、これら第一結合要素２１及び第二結合要素２２の二つの軸のみが通っている。すなわち、第一遊星歯車機構２０Ａと第二遊星歯車機構２０Ｂとの間は、第一結合要素２１及び第二結合要素２２のみの二重構造となっており、この二つの遊星歯車機構２０Ａ，２０Ｂの間において、これら二つの軸が軸受（図示略）によって支持される。

一方、図５（ｃ）の例では、第一結合要素２１及び第二結合要素２２は、何れも歯車装置８の軸心から径方向外側に離れた位置に配置されており、何れも中空軸を含んで構成されている。

ここで、本歯車装置８によって伝達される駆動トルクについて、図７に示す速度線図を用いて説明する。歯車装置８は、二つの同一のシングルピニオン遊星歯車機構２０Ａ，２０Ｂを組み合わせて構成されるため、図７に示すように二本の速度線図によって表すことができる。ここでは、分かりやすいように、二本の速度線図を上下にずらし、上側に第一遊星歯車機構２０Ａの速度線図を示し、下側に第二遊星歯車機構２０Ｂの速度線図を示す。

また、第一遊星歯車機構２０Ａの速度線図と第二遊星歯車機構２０Ｂの速度線図とは、サンギヤＳとリングギヤＲとが左右反対に配置される（左右シンメトリーとなる）。すなわち、図７において、第一遊星歯車機構２０ＡのサンギヤＳ１の下に第二遊星歯車機構２０ＢのリングギヤＲ２が配置され、第一遊星歯車機構２０ＡのリングギヤＲ１の下に第二遊星歯車機構２０ＢのサンギヤＳ２が配置される。

本歯車装置８は、図７に示す二本の速度線図の両端に位置する要素同士が、図中破線で示すようにそれぞれ結合されて第一結合要素２１及び第二結合要素２２が形成される。そして、第一結合要素２１及び第二結合要素２２に、それぞれ第一モータ２及び第二モータ３から出力されたトルクTM1及びTM2が入力される。一方、速度線図上で中間に位置するキャリアＣ１，Ｃ２から左右の駆動輪４Ｌ，４Ｒに伝達される駆動トルクTL，TRが出力される。

このように構成された歯車装置８によっても、第一モータ２及び第二モータ３で発生させる各駆動トルクTM1，TM2にトルク差（入力トルク差）ΔT_IN（＝TM2−TM1）を与えることで、左駆動輪４Ｌに伝達される駆動トルクTLと右駆動輪４Ｒに伝達される駆動トルクTRとに駆動トルク差ΔT_OUT（＝TL−TR）を発生させることができる。すなわち、本歯車装置８によれば、以下の式（９）の関係が得られる。なお、係数βはトルク差増幅率である。
ΔT_OUT＝β×ΔT_IN ・・・（９）

本実施形態に係る歯車装置８のトルク差増幅率βについて説明する。ここでは、二つのシングルピニオン遊星歯車機構２０Ａ，２０Ｂは、同一の歯数の歯車要素を使用しているため、リングギヤＲ１とキャリアＣ１との距離及びリングギヤＲ２とキャリアＣ２との距離は等しく、これをaとする。また、サンギヤＳ１とキャリアＣ１との距離及びサンギヤＳ２とキャリアＣ２との距離も等しく、これをbとする。つまり、図７は、上記の第一実施形態で説明した図３に対して、Ｃ１とＲ１との位置及びＣ２とＲ２との位置をそれぞれ入れ替えたものとなる。

左右両端の第一結合要素２１，第二結合要素２２に、それぞれ第一モータ２，第二モータ３のトルクTM1，TM2を入力し、キャリアＣ１，Ｃ２から駆動トルクTL，TRを取り出すとすると、上記の式（２）〜（６）と同様の式が導出される。シングルピニオン遊星歯車機構の場合、長さaはリングギヤＲの歯数Z_Rの逆数（1/Z_R）であり、長さbは、サンギヤＳの歯数Z_Sの逆数（1/Z_S）であるため、上記の式（９）は以下の式（１０）のように書き換えられる。

すなわち、トルク差増幅率βは、以下の式（１１）となる。

上述のようにシングルピニオン遊星歯車機構においても、サンギヤＳの歯数Z_SとリングギヤＲの歯数Z_Rとの比は約１：２に設定されるため、式（１１）からトルク差増幅率βは３前後の値となる。

［２−２．効果］
したがって、本実施形態に係る左右輪駆動装置１′によれば、二つの遊星歯車機構２０Ａ，２０Ｂの間に、第一結合要素２１及び第二結合要素２２の二つの軸だけが通るようにすることができ、すなわち第一結合要素２１及び第二結合要素２２の二重構造とすることができる。これにより、二つの遊星歯車機構２０Ａ，２０Ｂの間において、これら二つの軸を支持するための構造を複雑化することなく、剛性や精度を確保することができる。また、連設ピニオン式やラビニヨ式の遊星歯車機構を用いる場合に比べて、歯車装置８の構造を簡素化することができる。

さらに、二つのモータ２，３で異なるトルクTM1，TM2を発生させて入力トルク差ΔT_INを与えると、歯車装置８において入力トルク差ΔT_INが増幅され、入力トルク差ΔT_INよりも大きな駆動トルク差ΔT_OUTを得ることができる。すなわち、入力トルク差ΔT_INが小さくても、歯車装置８において所定のトルク差増幅率βで入力トルク差ΔT_INを増幅することができ、左駆動輪４Ｌと右駆動輪４Ｒとに伝達される駆動トルクTL，TRに、入力トルク差ΔT_INよりも大きな駆動トルク差ΔT_OUTを与えることができる。したがって、比較的大きなトルク差増幅率βを得ながら、コストを低減することができる。

また、本左右輪駆動装置１′では、歯車装置８が二つのシングルピニオン遊星歯車機構２０Ａ，２０Ｂを組み合わせて構成されているため、第一実施形態の構成に比べてより簡素な構造にすることができ、コストをさらに低減することができる。

また、本左右輪駆動装置１′においても、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、第一結合要素２１及び第二結合要素２２が同軸上に配置されるとともに一方が中実軸を含んで構成され、他方が中実軸が挿通される中空軸を含んで構成されている。これにより、二つの遊星歯車機構２０Ａ，２０Ｂの間を通る軸を二重構造にすることができ、軸の支持構造をより簡単なものとすることができ、歯車装置８の径方向の寸法を小型化することができる。

このとき、図５（ａ）に示すように、中実軸は、その一端が一方のサンギヤの回転軸であって、他端が他方のサンギヤを貫通して設けられ、二つの遊星歯車機構２０Ａ，２０Ｂをつないでいるため、シンプルな構成で剛性を確保することができるため、構造上の信頼性を高めることができる。また、歯車装置８を軽量にすることもできるため、左右輪駆動措置１′全体の重量を低減することができる。

また、上記の左右輪駆動装置１′においても、二つの電気モータ２，３を駆動源としているため、入力トルク差ΔT_INを容易に発生させることができる。

［３．その他］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
例えば、上記各実施形態では、同一の遊星歯車機構１０Ａ及び１０Ｂ，２０Ａ及び２０Ｂを二つ組み合わせたものを例示したが、二つの遊星歯車機構が同一でなくてもよく、例えば要求される強度やレイアウトの関係から二つの遊星歯車機構の歯数が若干異なって構成されていてもよい。また、サンギヤＳの歯数Z_SとリングギヤＲの歯数Z_Rとの比は１：２前後に限られない。

また、二つの駆動源が何れも電気モータ２，３であり、同一の最大出力を有する同一規格のモータである場合を例示したが、二つの駆動源はこれに限られない。
また、左右輪駆動装置１，１′のレイアウト例を図４（ａ），（ｂ）及び図５（ａ）〜（ｃ）に示したが、これら以外の配置で車両に搭載されてもよい。また、図５（ｃ）に示すような、第一結合要素１１及び第二結合要素１２の何れか一方が中実軸，他方が中空軸で構成され、同軸上に配置されていないものであってもよい。
なお、左右輪駆動装置１，１′が搭載される車両は、電気自動車やハイブリッド電気自動車に限られず、例えば第一モータ２及び第二モータ３を駆動源とした燃料電池自動車であってもよい。

１，１′ 左右輪駆動装置
２ 第一モータ（一方の駆動源）
３ 第二モータ（他方の駆動源）
４Ｌ，４Ｒ 左右の駆動輪
５，８ 歯車装置
１０Ａ，１０Ｂ，２０Ａ，２０Ｂ 遊星歯車機構
１１，２１ 第一結合要素
１２，２２ 第二結合要素
Ｓ１ サンギヤ（一方の第一回転体）
Ｓ２ サンギヤ（他方の第一回転体）
Ｃ１ キャリア（一方の第三回転体，一方の第二回転体）
Ｃ２ キャリア（他方の第三回転体，他方の第二回転体）
Ｒ１ リングギヤ（一方の第二回転体，一方の第三回転体）
Ｒ２ リングギヤ（他方の第二回転体，他方の第三回転体）
Ｐ１，Ｐ２ ピニオンギヤ
TM1 第一モータのトルク
TM2 第二モータのトルク
ΔT_IN 入力トルク差
TL 左駆動輪の駆動トルク
TR 右駆動輪の駆動トルク
ΔT_OUT 駆動トルク差
α，β トルク差増幅率
Z_S サンギヤの歯数
Z_R リングギヤの歯数

Claims (6)

1. 車両に搭載され独立して制御可能な二つの駆動源と、左右の駆動輪と、前記二つの駆動源と前記左右の駆動輪との間に介設され、３要素２自由度の遊星歯車機構を同軸上に二つ組み合わせてなる歯車装置と、を備えた左右輪駆動装置であって、
   前記遊星歯車機構は、それぞれ、入力用の第一回転体であるサンギヤと、前記サンギヤと同軸上に設けられた出力用の第二回転体と、前記サンギヤと同軸上に設けられ、前記第二回転体を固定したときに前記サンギヤと逆方向に回転する第三回転体と、を含み、
   前記歯車装置は、一方の前記サンギヤと他方の前記第三回転体とが結合された第一結合要素と、一方の前記第三回転体と他方の前記サンギヤとが結合された第二結合要素とを有し、
   一方の前記駆動源は前記第一結合要素に接続され、他方の前記駆動源は前記第二結合要素に接続され、
   一方の前記駆動輪は一方の前記第二回転体に接続され、他方の前記駆動輪は他方の前記第二回転体に接続される
   ことを特徴する、左右輪駆動装置。
2. 前記歯車装置は、前記第二回転体がリングギヤであり、前記第三回転体がキャリアであるダブルピニオン遊星歯車機構が二つ組み合わされて構成される
   ことを特徴する、請求項１記載の左右輪駆動装置。
3. 前記歯車装置は、前記第二回転体がキャリアであり、前記第三回転体がリングギヤであるシングルピニオン遊星歯車機構が二つ組み合わされて構成される
   ことを特徴する、請求項１記載の左右輪駆動装置。
4. 前記歯車装置は、前記第一結合要素及び前記第二結合要素が同軸上に配置されるとともに一方が中実軸を含み他方が前記中実軸が挿通される中空軸を含んで構成され、二つの前記遊星歯車機構の間を通る軸が二重構造である
   ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の左右輪駆動装置。
5. 前記中実軸は、一端が一方の前記サンギヤの回転軸であって他端が他方の前記サンギヤの中心を貫通して設けられ、二つの前記遊星歯車機構をつなぐ
   ことを特徴とする、請求項４記載の左右輪駆動装置。
6. 前記二つの駆動源は、何れも電気モータである
   ことを特徴する、請求項１〜５の何れか１項に記載の左右輪駆動装置。

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