JP2018002065A

JP2018002065A - 車両駆動装置

Info

Publication number: JP2018002065A
Application number: JP2016134689A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　健一; Kenichi Suzuki; 健一鈴木
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2016-07-07
Filing date: 2016-07-07
Publication date: 2018-01-11

Abstract

【課題】車両駆動装置に複数の駆動源を搭載する利点を維持し、かつ減速機構の構造の複雑化、大型化を回避しながら、駆動源からの振動および騒音を抑制する。
【解決手段】複数の車輪駆動用モータ（１Ｌ，１Ｒ）と、各車輪駆動用モータ（１Ｌ，１Ｒ）に対応して設けられた減速機構であって、前記車輪駆動用モータの動力を減速して駆動輪に伝達する複数の減速機構（５Ｌ，５Ｒ）とを備える車両駆動装置（Ｄ）において、前記複数の減速機構（５Ｌ，５Ｒ）の少なくとも一つの減速機構が、他の減速機構と異なる種類の減速機構とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の車輪駆動用モータを備える車両駆動装置に関する。

電動車両の駆動方式として、２つの車輪駆動用モータを設けて、左右の駆動輪をそれぞれ独立に駆動することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この種の２モータ式車両駆動装置では、左右の駆動輪のそれぞれについて独立に駆動用のモータを備えるので、左右の駆動輪の駆動力を異ならせることが容易であり、旋回時に旋回内側の車輪より旋回外側の車輪に多くの駆動力を発生させることで、旋回性能が向上する等、走行性能の向上が可能になる。もっとも、複数のモータを有する駆動装置では、車両の直線走行時等に同一回転速度で回転するモータ同士が、それぞれに対応する同仕様の減速機を介して互いに加振し合うことなどに起因して、モータを１台のみ有する駆動装置に比べて、モータが発する振動や音が大きくなる傾向にある。その場合、電動車両の特徴である静粛性が阻害されるとともに、この駆動装置が適用される電動車両の機械的な疲労が増大し、寿命低下につながる可能性がある。

２モータ式車両駆動装置におけるこのような課題を解決するために、左右のモータの回転速度を互いに異なる値に設定する一方、各モータの動力を車輪に伝達する伝達機構である減速機構の減速比を調整することにより、両車輪が互いに等しい回転速度で回転するよう調整する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

特開昭６２−１３８００２号公報特開平５−１６２５４２号公報

しかしながら、特許文献２に開示された例では、左右のモータの回転方向を逆方向とするとともに、左右で異なる数のギヤを介在させ、出力側のギヤにおいて回転方向および回転速度が一致するように調整している。この場合、減速機構のギヤ数を増やすことにより、減速機構の構造が複雑化、大型化する。

本発明の目的は、上記の課題を解決するために、車両駆動装置に複数の車両駆動用モータを搭載する利点を維持し、かつ減速機構の構造の複雑化、大型化を回避しながら、モータからの振動および騒音を抑制することにある。

前記した目的を達成するために、本発明に係る車両駆動装置は、複数の車輪駆動用モータと、各車輪駆動用モータに対応して設けられた減速機構であって、前記車輪駆動用モータの動力を減速して駆動輪に伝達する複数の減速機構とを備え、前記複数の減速機構の少なくとも一つの減速機構が、他の減速機構と異なる種類の減速機構である。
なお、本明細書において、「異なる種類の減速機構」とは、減速原理が異なる減速機構、または動力伝達のための主要部材（歯車、ベルト、チェーン等）が異なる減速機構を意味する。

この構成によれば、複数のモータの動力を伝達する各減速機構の種類を異ならせることにより、減速機構の構造の複雑化、大型化を回避しながら、モータからの振動および騒音を抑制するのに適した設計をすることが容易になる。また、複数の減速機構を同仕様とし、かつ複数の車輪駆動用モータの回転速度を同一とした場合、各モータで発生した振動が減速機構を介して他のモータを加振し合い、振動を増大させる場合があるが、異なる種類の減速機構を使用することにより、このような減速機構を介した加振が回避される。

本発明の一実施形態において、前記複数の車輪駆動用モータとして、左側駆動輪および右側駆動輪をそれぞれ独立に駆動する２つの車輪駆動用モータを備え、左側駆動輪を駆動する左側車輪駆動用モータに対応する左側減速機構と右側駆動輪を駆動する右側車輪駆動用モータに対応する右側減速機構とが、互いに異なる種類の減速機構であってもよい。この構成によれば、左右の車輪を独立に駆動することによって、左右の車輪のトルクや回転速度を制御すること、つまり車両のヨーモーメントを制御することが可能となり、車両の旋回特性が向上するという利点を維持しつつ、減速機構の構造の複雑化、大型化を回避しながら、駆動源からの振動および騒音を抑制することができる。

本発明の一実施形態において、前記複数の減速機構の少なくとも一つの減速機構は、例えば、複数の歯車を組み合わせてなる歯車減速機であってよい。また、前記複数の減速機構の他の減速機構は、例えば、入力プーリと、出力プーリと、これらプーリ間に掛け渡された無端状の伝動ベルトとを備え、前記入力プーリおよび前記出力プーリと前記伝動ベルトとの接触径を変化させることにより減速比を変更する無段変速機構であってよい。この構成によれば、一方の減速機構を歯車減速機とすることにより、現行仕様からの設計変更を最小限に留めつつ、他方の減速機構を、連続的な減速比設定が可能な無段変速機とすることによって、振動および騒音を効果的に抑制できるモータの回転速度を設定することが容易となる。

以上のように、本発明に係る車両駆動装置によれば、車両駆動装置に複数の駆動源を搭載する利点を維持し、かつ減速機構の構造の複雑化、大型化を回避しながら、駆動源からの振動および騒音を抑制することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る車両駆動装置の概略構成を示す模式図である。周波数と振動との関係を、本発明の一実施形態に係る車両駆動装置と従来例に係る駆動装置とで比較した結果を示すグラフである。本発明の他の実施形態に係る車両駆動装置の概略構成を示す模式図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面に従って説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。

図１に、本発明の一実施形態に係る車両駆動装置Ｄを示す。この車両駆動装置Ｄは、例えば電気自動車のような電動車両に用いられる。車両駆動装置Ｄは、前記電動車両の左側駆動輪ＷＬおよび右側駆動輪ＷＲをそれぞれ独立に駆動する２つの車両駆動用モータ１、すなわち左側モータ１Ｌおよび右側モータ１Ｒと、両モータ１Ｌ，１Ｒの動力を独立に減速して、左側駆動輪ＷＬおよび右側駆動輪ＷＲにそれぞれ伝達する２つの減速機構５、すなわち左側減速機構５Ｌおよび右側減速機構５Ｒとを備えている。左側減速機構５Ｌおよび右側減速機構５Ｒから出力される動力は、それぞれ、左側，右側のドライブシャフト７Ｌ，７Ｒを介して左側駆動輪ＷＬ，右側駆動輪ＷＲへ伝達される。

本実施形態では、２つの減速機構５Ｌ，５Ｒは、同心状に配置された左側モータ１Ｌと右側モータ１Ｒとの間に、左側減速機構５Ｌおよび右側減速機構５Ｒを共通の減速機構ハウジングに収容してなる減速機構ユニット１１として設けられている。左側モータ１Ｌおよび右側モータ１Ｒの動作は、図示しないインバータによって制御される。

本実施形態では、左側減速機構５Ｌおよび右側減速機構５Ｒとして、互いに異なる種類の減速機構を使用している。具体的には、図示の例では、左側減速機構５Ｌとして、複数の歯車を組み合わせてなる歯車減速機ＧＲを使用している。一方、右側減速機構５Ｒとして、ベルト式の無段変速機ＣＶを使用している。

より詳細には、左側減速機構５Ｌである歯車減速機ＧＲは、左側モータ１Ｌからの動力が入力される入力軸２１Ｌ上に相対回転不能に設けられた入力ギヤ２３と、左側駆動輪ＷＬへ動力を出力する出力軸２５Ｌ上に相対回転不能に設けられた出力ギヤ２７と、入力軸２１Ｌおよび出力軸２５Ｌに平行に配置された中間歯車軸２９上に相対回転不能に設けられて、入力ギヤ２３と出力ギヤ２７との間に介在する中間ギヤ３１とを備える平行歯車軸減速機として構成されている。図示の例では１つの中間歯車軸２９が設けられているが、複数の中間歯車軸が設けられていてもよい。

右側減速機構５Ｒである無段変速機構ＣＶは、入力プーリ４１と、出力プーリ４３と、これらプーリ４１，４３間に掛け渡された無端状の伝動ベルト４５とを備え、入力プーリ４１および出力プーリ４３と伝動ベルト４５との接触径を変化させることにより減速比が変更される。

無段変速機ＣＶの入力プーリ４１は、右側モータ１Ｒからの動力が入力される入力軸２１Ｒ上に、この入力軸２１Ｒと同心状に、かつ入力軸２１Ｒと相対回転不能に設けられた、入力プーリ固定側半体４１ａと入力プーリ可動側半体４１ｂとからなる。入力プーリ固定側半体４１ａおよび入力プーリ可動側半体４１ｂの、互いに対向する面である各作動面は、それぞれ、外周側から内周側へ向かうにしたがって次第に厚みが増す断面形状に形成されている。同様に、無段変速機ＣＶの出力プーリ４３は、右側モータ１Ｒへ動力を出力する出力軸２５Ｒ上に、この出力軸２５Ｒと同心状に、かつ出力軸２５Ｒと相対回転不能に設けられた、出力プーリ固定側半体４３ａと出力プーリ可動側半体４３ｂとからなる。出力プーリ固定側半体４３ａおよび出力プーリ可動側半体４３ｂの、互いに対向する面である各作動面は、それぞれ、外周側から内周側へ向かうにしたがって次第に厚みが増す断面形状に形成されている。したがって、入力プーリ固定側半体４１ａと入力プーリ可動側半体４１ｂとの間、および出力プーリ固定側半体４３ａと出力プーリ可動側半体４３ｂとの間には、断面台形状の溝（以下、「ベルト溝」と称する。）４７が形成される。伝動ベルト４５は、このベルト溝４７に掛け渡されている。

入力プーリ４１において、入力プーリ可動側半体４１ｂは、入力側アクチュエータ４９によって、対向する入力プーリ固定側半体４１ａに対して入力軸２１Ｒ上を進退可能に設けられている。同様に、出力プーリ４３において、出力プーリ可動側半体４３ｂは、出力側アクチュエータ５１によって、対向する出力プーリ固定側半体４３ａに対して出力軸２５Ｒ上を進退可能に設けられている。したがって、アクチュエータ４９，５１を介して各可動側半体４１ｂ、４３ｂを移動させ、入力軸２１Ｒ上、出力軸２５Ｒ上の位置を制御することにより、ベルト溝４７の間隔が調整される。これによって、入力プーリ４１および出力プーリ４３と伝動ベルト４５との接触径が変更され、減速比が調整される。

また、本実施形態では、両モータ１Ｌ，１Ｒの回転方向を互いに逆方向に設定している。図示の例では、互いに逆方向に回転する両モータの各駆動輪ＷＬ，ＷＲへの出力回転方向を調整するため、右側減速機構５Ｒの出力軸２５Ｒ上に、出力軸２５Ｒの回転方向を反転させるリバース機構５３が設けられている。リバース機構５３は、左右の動力伝達系統の構成態様により回転方向を調整する必要がない場合には省略する。

このように構成された車両駆動装置Ｄによれば、一方の減速機構である右側減速機構５Ｒとして無段変速機ＧＲを使用しているので、図示しない制御装置によって、右側モータ１Ｌの回転速度が、右側駆動輪ＷＲに所望の回転速度を与えながら左側モータ１Ｌの回転速度との関係で最も振動および騒音の発生が抑制される最適値となるよう、右側モータ１Ｌの回転速度と無段変速機ＧＲの減速比とを相関的に制御することが可能となる。また、一方の減速機構である左側減速機構５Ｌを、一般的に使用されている歯車減速機とすることにより、現行仕様からの設計変更を最小限に留めることができる。

図２に、従来例として、左右の減速機構ともに図１の歯車減速機ＧＲとして構成した車両駆動装置と、図１の本実施形態に係る車両駆動装置Ｄのそれぞれにおける振動レベルを比較した結果を示す。チャート（ｂ）に示す本実施形態に係る車両駆動装置Ｄにおける振動が、チャート（ａ）に示す従来例における振動に比較して大幅に低減していることが確認された。

なお、本発明に適用できる減速機構の種類の組合せは、図１に示した例に限られない。例えば、図３に他の実施形態として示すように、他方の減速機構（図示の例では右側減速機構５Ｒ）を、図１の実施形態における無段変速機ＣＶに代えて、例えば、伝動チェーン６１を用いたチェーン式減速機ＣＨとすることができる。この実施形態では、伝動チェーン６１を係合させる入力側スプロケット６３と出力側スプロケット６５の外径（歯数）を予め設定することにより、所望の減速比を設定する。なお、図示の例では１段式のチェーン式減速機ＣＨを用いているが、複数段のチェーン式減速機ＣＨを用いてもよい。

また、上記いずれの実施形態においても、車両駆動装置Ｄに搭載する複数の減速機構が、左右の駆動輪をそれぞれ独立に駆動する２つの車輪駆動用モータに対応する２つの減速機構である例について説明したが、本発明に適用される「複数の減速機構」はこれらの例に限定されない。

以上説明したように、本実施形態に係る車両駆動装置Ｄによれば、複数のモータ１Ｌ，１Ｒの動力を伝達する各減速機構５として異なる種類の減速機構ＧＲ，ＣＶ（ＣＨ）を使用しているので、減速機構の構造の複雑化、大型化を回避しながら、モータからの振動および騒音を抑制するのに適した設計をすることが容易になる。また、複数の減速機構を同仕様とし、かつ複数の車輪駆動用モータの回転速度を同一とした場合、各モータで発生した振動が減速機構を介して他のモータを加振し合い、振動を増大させる場合があるが、異なる種類の減速機構を使用することにより、このような減速機構を介した加振が回避される。

さらに、上記実施形態のように、左側駆動輪ＷＬおよび右側駆動輪ＷＲをそれぞれ独立に駆動する２つの車輪駆動用モータ１Ｌ，１Ｒを設け、左側駆動輪ＷＬを駆動する左側車輪駆動用モータ１Ｌに対応する左側減速機構５Ｌと右側駆動輪ＷＲを駆動する右側車輪駆動用モータ１Ｒに対応する右側減速機構５Ｒとが、互いに異なる種類の減速機構である場合には、左右の車輪を独立に駆動することによって、左右の車輪のトルクや回転速度を制御すること、つまり車両のヨーモーメントを制御することが可能となる。したがって、車両の旋回特性が向上するという利点を維持しつつ、減速機構の構造の複雑化、大型化を回避しながら、駆動源からの振動および騒音を抑制することができる。

以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

１車輪駆動用モータ
５減速機構
ＣＨチェーン式減速機
Ｄ車両駆動装置
ＧＲ歯車減速機
ＣＶ無段変速機

Claims

複数の車輪駆動用モータと、
各車輪駆動用モータに対応して設けられた減速機構であって、前記車輪駆動用モータの動力を減速して駆動輪に伝達する複数の減速機構とを備え、
前記複数の減速機構の少なくとも一つの減速機構が、他の減速機構と異なる種類の減速機構である車両駆動装置。
請求項１に記載の車両駆動装置において、前記複数の車輪駆動用モータとして、左側駆動輪および右側駆動輪をそれぞれ独立に駆動する２つの車輪駆動用モータを備え、左側駆動輪を駆動する左側車輪駆動用モータに対応する左側減速機構と右側駆動輪を駆動する右側車輪駆動用モータに対応する右側減速機構とが、互いに異なる種類の減速機構である車両駆動装置。
請求項１または２に記載の車両駆動装置において、前記複数の減速機構の少なくとも一つの減速機構が、複数の歯車を組み合わせてなる歯車減速機である車両駆動装置。
請求項１から３のいずれか一項に記載の車両駆動装置において、前記複数の減速機構の他の減速機構が、入力プーリと、出力プーリと、これらプーリ間に掛け渡された無端状の伝動ベルトとを備え、前記入力プーリおよび前記出力プーリと前記伝動ベルトとの接触径を変化させることにより減速比を変更する無段変速機構である車両駆動装置。