JP2020533530A - 可変速モータによって管理される差動率を有する段付遊星歯車を含む差動システム及び関連する動作方法 - Google Patents

可変速モータによって管理される差動率を有する段付遊星歯車を含む差動システム及び関連する動作方法 Download PDF

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Abstract

本明細書に開示されるのは、可変速モータを使用して車両の軸間の差動回転率を制御するためのシステム、歯車装置アセンブリ、及び方法である。実施形態は、車両の第１の車軸、第２の車軸、及び駆動軸に係合するように構成される差動装置を含む歯車装置アセンブリを含む。歯車装置アセンブリは、差動装置に係合するように構成され、車両の可変速可逆モータによって駆動されるように構成され、可変速可逆モータによって生み出される回転に基づいて第１の車軸の回転率を第２の車軸の回転率に対して制御可能に変更するように構成される、第１の複数の調整歯車及び第２の複数の調整歯車をさらに含む。第１の複数の調整歯車及び第２の複数の調整歯車は、各々が段付遊星歯車を含む。【選択図】図１１

Description

関連出願
本出願は、２０１７年９月８日に出願された米国仮出願第６２／５５６，２２１号の利益及び優先権を主張するものであり、この内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
大半の車両は、エンジン及び変速機を有する。エンジン及び変速機は、車両又は設備の駆動軸を回転させるために使用される。駆動軸は、駆動軸の回転エネルギーを、自動車などの車輪のある車両の場合は車両の車軸及び車輪へ、又は戦車及び軌道式ブルドーザなどの無限軌道車（tracked vehicle）の場合は車両のアクセル及び軌道へ伝達する差動装置に接続される。
一般的に、車両が直線を走っているとき、車両の左側の軌道又は車輪及び車両の右側の軌道又は車輪は同じ速度で回転する。しかしながら、車両が向きを変えるとき、旋回の外側の軌道又は車輪は、旋回の内側の軌道又は車輪よりも遠くへ進まなければならない。その結果、旋回の外側の軌道又は車輪は、旋回中、内側の軌道又は車輪よりもわずかに速い速度で回転しなければならない。差動装置の使用は、車両の両側の対向する車軸が異なる速度で回転することを可能にする。したがって、車両の軌道又は車輪は各々、旋回に対応するのに相応しい速度で回転することができる。
操舵は、差動操舵を用いる車両（例えば、戦車、軌道式ブルドーザ、スキッドステアローダなど）では、前輪操舵を用いる車輪を有する車両とは異なって実施される。差動的に操舵される車両及び前輪操舵される車両の両方が、旋回中の内側車輪と外側車輪（又は軌道）との間の車輪回転率における差を許し、これを制御する必要性を共有する。しかしながら、この共通性にもかかわらず、これら二つの種類の車両間での設計及び制御方法は、以下で論じられるようないくつかの重要な違いを有する。
差動的に操舵される車両の場合、左軌道速度と右軌道速度との間、又は左車輪速度と右車輪速度との間の制御された差が、所望の旋回を実行する唯一の手段を提供し、結果として、これらの種類の車両は差動率に対する直接的な能動的制御を必要とする。この能動的制御を達成することを目指す多くの既知の歯車設計が存在する。いくつかの設計は、車両のけん引要素の片側に摩擦を印加して片側を遅くすることによって操舵制御を達成し、こうして、遅くされる側の方へ車両を旋回させる。そのような「制動式」の差動操舵系は、操舵の間に推進系が克服しなければならない摩擦損失に起因して、本質的に非効率的である。これらの「減算的」設計はまた、差動制動を通じて正確な回転率を達成することの難しさに起因して、精度に欠ける傾向がある。
二重差動歯車などの他の設計は、差動率を選択的に変更するために別個の操舵入力軸を提供する。そのような歯車ベースの設計は、操舵入力が一方の車軸を、対向する車軸を遅くするのと均等に加速させるという意味では、回生である。これは、摩擦ベースの設計に対してより大きい操舵権限及び精度を可能にする。しかしながら、これらの歯車ベースの差動操舵設計は、典型的には、車軸に隣接して取り付けられ、かつ車軸と互いにかみ合っている複数の制御軸を用いる。例えば、Ｇｌｅａｓｍａｎらに対する米国特許第４，７７６，２３５号に説明及び描写されるスリップが強いられない操舵差動において、これらの隣接する制御軸は、図１の要素２２及び２３で表示される。そのような設計は、制動ベースの差動操舵よりも効率的かつ精密であるが、これらは、典型的には、別個の駆動軸、制御軸、及び逆回転アイドラ軸を収容するために大きくて重いハウジングを必要とする。さらには、増大した数の逆回転歯車要素を介して推進力を伝達する必要性（直線走行中にさえ）は、寄生ドライブトレイン損失からドライブトレイン効率の低下を結果としてもたらす。
前輪操舵される車両のための多くの従来の差動装置の場合、相対的な車輪回転率における差は、車両を操舵又は旋回するために使用されず、車両の操舵機敏性を保つため、並びに過剰なタイヤ摩耗及び駆動系結合を防ぐために受け入れられるにすぎない（オープン差動装置など）。オープン差動装置など、前輪操舵される車両のためのこれらの従来の差動装置は、一般的に、自動車の車輪が良好な道路条件に遭遇しているときの動作中には、よく機能する。しかしながら、この手法は、車両が滑りやすい条件又は不均等なけん引条件に遭遇する場合、望ましくない車輪スリップに対する脆弱性を結果としてもたらす。道路は、しばしば、旋回中に車輪をスリップさせる、又は横滑りさせる雪、氷、土、砂利、泥などに覆われる。そのような状況では、オープン差動装置は、スリップしている車輪に大きすぎる力を印加させ得る。これが車両の安全性に悪影響を及ぼし得る。これを軽減しようとする取り組みで、いくつかの差動装置設計は、望ましくない車輪スリップを検出し、すでにスリップしている車輪を遅くするために摩擦を印加することによってこれに反応するための機構を用いる。より最近の進歩は、旋回中のトルクベクタリングを介して、又は所与のけん引条件のための特別なけん引モードを先制してトグルすることによってなど、より先を見越したスリップ制御を提供することを目指す。それにもかかわらず、これらの方法は、依然として、操舵又は他の入力に応答して差動摩擦を（制動機又はクラッチのいずれかを介して）印加することによって、対向する車輪間の力を向け直す。望ましくない車輪スリップを制限するためのこの摩擦に対する依存は、制動ベースの差動的に操舵される車両への適用を害する同じ本質的な非効率性及び不正確性をもたらす。したがって、そのような摩擦ベースのスリップ制限けん引制御系がしばしば、登坂中に一つの車輪が突然地面から離れるなど、飛躍的なけん引不均衡に応答するとき、勢いを失うことを止めることができないということは驚くべきことではない。
したがって、差動的に操舵される車両のための改善された差動システムが必要とされる。大幅なスリップを許すことなく、異なる車軸間の差動回転率を正確に制御する、前輪操舵される車両のための改善された差動システムもまた必要とされる。
本明細書に説明される実施形態は、車両の異なる車軸間の差動回転を制御するためのシステム、歯車装置アセンブリ、及び方法を含む。
一つの実施形態において、歯車装置アセンブリが提供される。歯車装置アセンブリは、車両の第１の車軸、第２の車軸、及び駆動軸に係合するように構成される差動装置を含む。歯車装置アセンブリは、差動装置に係合するように構成され、車両の可変速モータによって駆動されるように構成され、可変速モータによって生み出される回転に基づいて第２の車軸に対して第１の車軸の回転を制御可能に変更するように構成される、複数の調整歯車をさらに含む。複数の調整歯車は、遊星歯車キャリア、遊星歯車キャリアに結合される遊星歯車の第１のセット、及び遊星歯車キャリアに結合される遊星歯車の第２のセットを含む遊星歯車のサブアセンブリを含む。
例となる実施形態において、遊星歯車の第２のセットは、車両の第１の車軸と結合するように構成される。
例となる実施形態において、複数の調整歯車は、差動装置と結合されるか又はそれに装着される太陽歯車をさらに含み、太陽歯車は、遊星歯車の第１のセットに係合するように構成される。複数の調整歯車は、太陽歯車を通じて差動装置と相互作用する。例となる実施形態において、差動装置は、歯車キャリアを含み、太陽歯車は、歯車キャリアに装着される。一実施形態において、差動装置は、マイタ歯車キャリアを含み、太陽歯車は、マイタ歯車キャリアに装着される。
例となる実施形態において、複数の調整歯車は、遊星歯車の第２のセットに係合するように構成される内歯車をさらに含み、内歯車は、可変速モータに対して静止している。
例となる実施形態において、遊星歯車の第１のセットの公転速度は、第１の車軸の回転速度に比例する。さらなる実施形態において、複数の調整歯車は、遊星歯車の第１のセットの公転速度が可変速モータを使用して選択的に調整されることを可能にするように構成される。
例となる実施形態において、複数の調整歯車は、回転運動を可変速モータから遊星歯車の第１のセットへ伝達する環状歯車又は輪歯車をさらに含む。さらなる実施形態において、環状歯車又は輪歯車は、遊星歯車の第１のセットに係合する内歯車歯を有する。さらにさらなる実施形態において、環状歯車又は輪歯車はまた、可変モータによって駆動される制御軸によって係合される外歯を有する。
さらにさらなる実施形態において、複数の調整歯車は、環状歯車又は輪歯車のゼロ回転が、第１の車軸と第２の車軸との間の回転速度における差なしに相当するように、構成される。
さらに別の実施形態において、複数の調整歯車は、環状歯車又は輪歯車の回転率が、第１の車軸と第２の車軸との間の回転速度における所望の差に比例するように、構成される。
例となる実施形態において、複数の調整歯車は、可変速モータによって出力される回転率が、第１の車軸と第２の車軸との間の回転速度における差に比例するように、構成される。
別の例となる実施形態において、歯車装置アセンブリは、第２の車軸に対して第１の車軸の回転率を変更又は維持するとき、摩擦に依存しない。
別の実施形態において、方法は、車両の第１の車軸と第２の車軸との間の回転速度における所望の差動を決定することを含む。この決定は、車両のマイクロプロセッサを使用して、車両の現在の舵角及び車両の第１の駆動軸の現在の回転速度に少なくとも部分的に基づき、第１の駆動軸が、第１の車軸及び第２の車軸が接続される差動装置に動力供給する。本方法はまた、第１の車軸及び第２の車軸の相対回転を制御して回転速度における所望の差動を許容範囲内に一致させるために、回転速度における所望の差動に基づいて車両の可変速モータに信号を送信することを含む。
さらなる実施形態において、回転速度における所望の差動を決定することは、車両の検知された現在の旋回角度に関する情報を受信すること、及び車両の第１の駆動軸の検知された現在の回転速度に関する情報を受信することを含む。
例となる実施形態において、可変速モータは、回転速度における所望の差動に比例する回転速度で制御軸を回転させることによって、第１の車軸及び第２の車軸の相対回転を制御する。
例となる実施形態において、本方法は、車両が動いている間のセンサ入力に少なくとも部分的に基づいて、又はユーザ入力に応答して、許容範囲を変化させることをさらに含む。
例となる実施形態において、本方法は、車両の第３の車軸と第４の車軸との間の回転速度における第２の所望の差動を決定することをさらに含む。この決定は、車両の現在の舵角及び車両の第２の駆動軸の現在の回転速度に少なくとも部分的に基づき、第２の駆動軸が、第３の車軸及び第４の車軸が接続される第２の差動装置に動力供給する。本方法はまた、第３の車軸及び第４の車軸の相対回転を制御して回転速度における所望の第２の差動を第２の許容範囲内に一致させるために、回転速度における所望の第２の差動に基づいて車両の第２の可変速モータに信号を送信することを含み、第２の許容範囲は、許容範囲と同じであるか、又は異なる。
さらなる例となる実施形態において、第１及び第２の車軸は、車両の後車軸の軸であり、第３及び第４の車軸は、車両の前車軸の軸である。本方法は、車両の第１の駆動軸と第２の駆動軸との間の回転速度における第３の所望の差動を決定することをさらに含む。この決定は、車両の現在の旋回角度及び車両の変速機又は駆動モータによって出力される現在の回転速度に少なくとも部分的に基づく。本方法はまた、第１の駆動軸及び第２の駆動軸の相対回転を制御して回転速度における所望の第３の差動を第３の許容範囲内に一致させるために、回転速度における所望の第３の差動に基づいて車両の第３の可変速モータに信号を送信することを含む。
例となる実施形態において、車両の第１の車軸と第２の車軸との間の回転速度における所望の差動を決定することはまた、車両の幅及び車両の軸距に関する情報に基づく。
例となる実施形態において、車両の第１の車軸と第２の車軸との間の回転速度における所望の差動を決定することは、車両非対称性に基づいて直線走行中の差動基線に関連した因子を追加することを含む。さらなる実施形態において、直線走行中の差動基線に関連した因子は、車両が動いているときの時間期間中に、所望の差動率に対する検知された抵抗性に基づいて決定される。
別の例となる実施形態において、本方法は、車両のマイクロプロセッサを使用して、車両の現在の舵角の大きさが最小舵角値よりも大きいかどうかを決定すること、及び車両の第１の駆動軸の現在の回転速度の大きさが非ゼロであるかどうかを決定することを含む。現在の旋回角度の大きさが最小旋回角度値よりも大きく、駆動軸の現在の回転速度の大きさが、最小駆動回転速度よりも大きい場合、本方法は、車両の第１の車軸と第２の車軸との間の回転速度における所望の差動を決定することを含む。この決定は、車両のマイクロプロセッサを使用して、車両の現在の舵角及び車両の第１の駆動軸の現在の回転速度に少なくとも部分的に基づき、第１の駆動軸が、第１の車軸及び第２の車軸が接続される差動装置に動力供給する。本方法は、第２の車軸の回転に対して第１の車軸の回転を制御可能に変更するために、決定された回転速度における所望の差動に基づいて車両の可変速モータに信号を送信することをさらに含む。
例となる実施形態において、現在の旋回角度の大きさが最小旋回角度値よりも大きく、駆動軸の現在の回転速度の大きさが非ゼロである場合、本方法は、車両の第３の車軸と第４の車軸との間の回転速度における第２の所望の差動を決定することを含む。この決定は、車両の現在の舵角及び車両の第２の駆動軸の現在の回転速度に少なくとも部分的に基づき、第２の駆動軸が、第３の車軸及び第４の車軸が接続される第２の差動装置に動力供給する。本方法はまた、第４の車軸に対して第３の車軸の回転を制御可能に変更するために、決定された回転速度における第２の所望の差動に基づいて車両の第２の可変速モータに信号を送信することを含む。
さらなる実施形態において、第１及び第２の車軸は、車両の後車軸の軸であり、第３及び第４の車軸は、車両の前車軸の軸である。本方法は、車両ベースの第１の駆動軸と第２の駆動軸との間の回転速度における第３の所望の差動を決定することを含む。この決定は、車両の現在の舵角及び車両の変速機又は駆動モータによって出力される現在の回転速度に少なくとも部分的に基づく。本方法はまた、第２の駆動軸の回転に対して第１の駆動軸の回転を制御可能に変更するために、決定された回転速度における第３の所望の差動に基づいて車両の可変速モータに信号を送信することを含む。
さらなる実施形態において、本方法はまた、車両の検知された現在の旋回角度に関する情報を受信すること、及び車両の駆動軸の検知された現在の回転速度に関する情報を受信することを含む。さらなる実施形態において、最小舵角値は、０．０１度〜５度の範囲内に入る。さらなる実施形態において、本方法はまた、車両が動いている間のセンサ入力に少なくとも部分的に基づいて、又はユーザ入力に応答して、最小舵角を変化させることを含む。
いくつかの実施形態は、第１の車軸と第２の車軸との間の回転における差動を制御するためのシステムを含む。本システムは、本明細書に説明されるような歯車装置アセンブリ、及び歯車装置アセンブリの制御軸を駆動するように構成される可変速モータを含む。いくつかの実施形態において、本システムはまた、所望の差動率を決定するように、及び可変速モータを制御するように構成されるプロセッサ又はマイクロプロセッサを含む。
本明細書に説明される実施形態は、車両の異なる車軸間の差動回転を制御するための車両、システム、歯車装置アセンブリ、方法、及び車両の差動操舵のための方法を含む。
実施形態は、車両の第１の車軸及び第２の車軸に係合するように構成され、車両の駆動軸によって駆動されるように構成される差動装置と、車両の可変速可逆モータによって駆動されるように構成される差動制御ピニオン歯車とを含む歯車装置アセンブリを含む。歯車装置アセンブリはまた、差動装置に係合するように、及び差動制御ピニオン歯車に係合するように構成される第１の複数の調整歯車と、差動装置に係合するように、及び差動制御ピニオン歯車に係合するように構成される第２の複数の調整歯車とを含む。第１の複数の調整歯車は、第１の遊星歯車キャリア、第１の遊星歯車キャリアに結合される遊星歯車の第１のセット、及び第１の遊星歯車キャリアに結合される遊星歯車の第２のセットを含む。第２の複数の調整歯車は、第２の遊星歯車キャリア、第２の遊星歯車キャリアに結合される遊星歯車の第３のセット、及び第２の遊星歯車キャリアに結合される遊星歯車の第４のセットを含む。第１の複数の調整歯車及び第２の複数の調整歯車は、可変速可逆モータによって生み出される差動制御ピニオン歯車の回転を通じて、第２の車軸の回転率に対して第１の車軸の回転率を制御可能に変更するように構成される。
いくつかの実施形態において、第１の複数の調整歯車及び第２の複数の調整歯車は、可変速可逆モータによって生み出される差動制御ピニオン歯車の回転を通じて、第２の車軸の回転率に対して第１の車軸の回転率を制御するように構成される。
いくつかの実施形態において、第１の複数の調整歯車及び第２の複数の調整歯車は、差動制御ピニオン歯車の回転率が、第１の車軸の回転率と第２の車軸の回転率との間の差に比例するように、構成される。
いくつかの実施形態において、第１の複数の調整歯車は、差動制御ピニオン歯車とかみ合うように構成される外歯を有し、遊星歯車の第１のセットによって駆動されるように構成される内歯を有する第１の外歯付き輪歯車をさらに含み、第２の複数の調整歯車は、差動制御ピニオン歯車によって駆動されるように構成される外歯を有し、遊星歯車の第３のセットとかみ合うように構成される内歯を有する第２の外歯付き輪歯車をさらに含む。
いくつかの実施形態において、第１の外歯付き輪歯車の外歯は、差動制御ピニオン歯車とかみ合うように構成され、第２の外歯付き輪歯車の外歯は、差動制御ピニオン歯車とかみ合うように構成される。
いくつかの実施形態において、第１の外歯付き輪歯車の外歯は、差動制御ピニオン歯車とかみ合うように構成され、歯車装置アセンブリはまた、差動制御ピニオン歯車とかみ合うように構成される外歯の第１のセットを含む逆転軸を含み、第２の外歯付き輪歯車の外歯は、逆転軸の外歯の第２のセットとかみ合うように構成される。
いくつかの実施形態において、歯車装置アセンブリはまた、差動制御ピニオン歯車とかみ合うように構成される歯車、及び第１の外歯付き輪の前記外歯とかみ合うように構成される歯車を含む第１の延長軸と、差動制御ピニオン歯車とかみ合うように構成される歯車、及び第１の外歯付き輪の外歯とかみ合うように構成される歯車を含む第２の延長軸とを含む。いくつかの実施形態において、差動制御ピニオン歯車は、ベベルピニオン歯車であり、差動制御ピニオン歯車とかみ合うように構成される第１の延長軸の歯車は、ベベル歯車であり、差動制御ピニオン歯車とかみ合うように構成される第２の延長軸の歯車は、ベベル歯車である。いくつかの実施形態において、第１の外歯付き輪の外歯とかみ合うように構成される第１の延長軸の歯車は、平歯車又ははすば歯車であり、第２の外歯付き輪の外歯とかみ合うように構成される第２の延長軸の歯車は、平歯車又ははすば歯車である。
いくつかの実施形態において、歯車装置アセンブリは、差動制御ピニオン歯車の回転が、第１の外歯付き輪歯車の第１の回転、及び第２の外歯付き輪歯車の等しくかつ反対の回転を駆動するように構成される。いくつかの実施形態において、差動制御ピニオン歯車は、ベベルピニオン歯車であり、第１の外歯付き輪歯車の外歯は、ベベル型であり、第２の外歯付き輪歯車の外歯は、ベベル型である。いくつかの実施形態において、第１の複数の調整歯車及び第２の複数の調整歯車は、第１の外歯付き輪歯車のゼロ回転及び第２の外歯付き輪歯車のゼロ回転が、第１の車軸と第２の車軸との間の回転速度の差なしに対応するように構成される。いくつかの実施形態において、第１の複数の調整歯車及び第２の複数の調整歯車は、第１の外歯付き輪歯車の回転率が、第１の車軸と第２の車軸との間の回転速度における所望の差に比例するように、構成される。
いくつかの実施形態において、差動装置は、キャリアハウジングを含む。いくつかの実施形態において、歯車装置アセンブリはまた、キャリアハウジングに結合される、それに装着される、又はそれと一体にされる第１の差動太陽歯車であって、遊星歯車の第１のセットが第１の差動太陽歯車に係合するように構成されている、第１の差動太陽歯車と、キャリアハウジングに結合される、それに装着される、又はそれと一体にされる第２の差動太陽歯車であって、遊星歯車の第３のセットが第２の差動太陽歯車に係合するように構成されている、第２の差動太陽歯車とを含み、第１の複数の調整歯車は、第１の差動太陽歯車を通じて差動装置と相互作用するように構成され、第２の複数の調整歯車は、第２の差動太陽歯車を通じて差動装置と相互作用するように構成される。いくつかの実施形態において、キャリアハウジングは、マイタ歯車キャリアである。
いくつかの実施形態において、歯車装置アセンブリはまた、第１の車軸に結合される、それに装着される、又はそれと一体にされる第１の車軸太陽歯車と、第２の車軸に結合される、それに装着される、又はそれと一体にされる第２の車軸太陽歯車とを含み、遊星歯車の第２のセットは、第１の車軸太陽歯車に係合するように構成され、遊星歯車の第４のセットは、第２の車軸太陽歯車に係合するように構成される。
いくつかの実施形態において、差動制御ピニオン歯車は、可変速可逆モータによって駆動される差動制御軸に結合される、それに装着される、又はそれと一体にされ、差動制御軸及び駆動軸は、同じ回転軸の周りを回転するように構成される。いくつかの実施形態において、駆動軸は、車両の差動制御軸を通って、及びそれを超えて延びる。いくつかの実施形態において、駆動軸は、差動制御軸の中に少なくとも部分的にネストされる。
いくつかの実施形態において、差動制御ピニオン歯車は、差動装置の駆動軸とは反対の側に配設される。
いくつかの実施形態において、歯車装置アセンブリは、差動的に操舵される車両のための歯車装置アセンブリであり、歯車装置アセンブリ及び可変速可逆モータは、可変速可逆モータによって生み出される回転に基づいて、第２の車軸の回転速度に対して第１の車軸の回転速度を制御可能に変更することによって、車両を操舵するように構成される。いくつかの実施形態において、歯車装置アセンブリは、差動的に操舵される車両のための歯車装置アセンブリであり、歯車装置アセンブリ及び可変速可逆モータは、可変速可逆モータによって生み出される差動制御ピニオン歯車の回転を使用することに基づいて、第２の車軸の回転速度に対して第１の車軸の回転速度を制御することによって、車両を操舵するように構成される。
いくつかの実施形態において、第１の複数の調整歯車はまた、第１の内歯車であって、遊星歯車の第２のセットを、可変速可逆モータに対して静止している第１の内歯車と係合させるように構成される、第１の内歯車を含み、第２の複数の調整歯車はまた、第２の内歯車であって、遊星歯車の第４のセットを、可変速可逆モータに対して静止している第２の内歯車と係合させるように構成される、第２の内歯車を含む。
いくつかの実施形態において、第１の車軸の回転速度は、遊星歯車の第１のセットの公転速度に比例し、第２の車軸の回転速度は、遊星歯車の第３のセットの公転速度に比例する。
いくつかの実施形態において、第１の複数の調整歯車は、遊星歯車の第１のセットの公転速度が可変速可逆モータを使用して選択的に調整されることを可能にするように構成され、第２の複数の調整歯車は、遊星歯車の第３のセットの公転速度が可変速可逆モータを使用して選択的に調整されることを可能にするように構成される。
いくつかの実施形態において、第１の複数の調整歯車及び第２の複数の調整歯車は、可変速可逆モータによって出力される回転率が、可変速可逆モータによって出力される回転率に比例する第１の車軸と第２の車軸との間の回転速度における差を強いるように、構成される。
いくつかの実施形態において、歯車装置アセンブリは、第２の車軸に対して第１の車軸の回転率を変更又は維持するとき、摩擦に依存しない。
いくつかの実施形態において、歯車装置アセンブリは、第１の車軸と第２の車軸との間の瞬間の差動トルクに関する情報を提供するように構成される一つ以上のトルクセンサをさらに備える。
いくつかの実施形態において、車両は、差動的に操舵される車両であり、歯車装置アセンブリは、クロスドライブ式変速機における使用のために構成される。
別の実施形態は、差動的に操舵される車両のための歯車装置アセンブリを含む。歯車装置アセンブリは、車両の第１の車軸及び第２の車軸に係合するように構成され、車両の駆動軸によって駆動されるように構成される差動装置と、差動制御軸に接続される、それに装着される、又はそれと一体にされる差動制御ピニオン歯車であって、駆動軸が差動制御軸中に少なくとも部分的にネストされ、車両の可変速可逆モータによって駆動されるように構成される差動制御ピニオン歯車とを含む歯車装置アセンブリを含む。歯車装置アセンブリはまた、差動装置に係合されるように構成され、差動制御ピニオン歯車に係合されるように構成される第１の複数の調整歯車と、差動装置に係合するように構成され、差動制御ピニオン歯車に係合するように構成される第２の複数の調整歯車とを含み、第１の複数の調整歯車及び第２の複数の調整歯車は、可変速可逆モータによって生み出される差動制御ピニオン歯車の回転を通じて、第２の車軸の回転率に対して第１の車軸の回転率を制御可能に変更するように構成される。
いくつかの実施形態において、第１の複数の調整歯車及び第２の複数の調整歯車は、可変速可逆モータによって生み出される差動制御ピニオン歯車の回転を通じて、第２の車軸の回転率に対して第１の車軸の回転率を制御するように構成される。いくつかの実施形態において、歯車装置アセンブリは、クロスドライブ式変速機における使用のために構成される。
別の実施形態は、差動的に操舵される車両を含む。差動的に操舵される車両は、エンジンと、第１の車軸と、第２の車軸と、駆動軸と、差動制御軸と、可変速可逆モータと、本明細書に説明される任意の実施形態に従う歯車装置アセンブリとを含む。
いくつかの実施形態において、可変速可逆モータは、エンジンによって動力供給される油圧ポンプによって駆動される油圧可変速可逆モータである。いくつかの実施形態において、油圧可変速可逆モータは、エンジンによって動力供給される静圧可変速可逆モータである。
いくつかの実施形態において、差動的に操舵される車両はまた、変速機を含み、歯車装置アセンブリ及び変速機は、車両のクロスドライブ式変速機ユニット内に含まれる。いくつかの実施形態において、差動的に操舵される車両はまた、トルク変換器を含み、可変速可逆モータは、トルク変換器によって駆動される。
別の実施形態は、差動的に操舵される車両のための歯車装置アセンブリを含む。歯車装置アセンブリは、車両の第１の車軸及び第２の車軸に係合するように構成され、車両の駆動軸によって駆動されるように構成される差動装置と、車両の操舵クラッチによって駆動されるように構成される差動制御ピニオン歯車と、差動装置に係合するように、及び差動制御ピニオン歯車に係合するように構成される第１の複数の調整歯車と、差動装置に係合するように、及び差動制御ピニオン歯車に係合するように構成される第２の複数の調整歯車とを含む。第１の複数の調整歯車は、第１の遊星歯車キャリア、第１の遊星歯車キャリアに結合される遊星歯車の第１のセット、及び第１の遊星歯車キャリアに結合される遊星歯車の第２のセットを含む。第２の複数の調整歯車は、第２の遊星歯車キャリア、第２の遊星歯車キャリアに結合される遊星歯車の第３のセット、及び第２の遊星歯車キャリアに結合される遊星歯車の第４のセットを含む。第１の複数の調整歯車及び第２の複数の調整歯車は、操舵クラッチによって生み出される差動制御ピニオン歯車の回転に基づいて、第２の車軸の回転率に対して第１の車軸の回転率を制御可能に変更するように構成される。
別の実施形態は、エンジンと、第１の車軸と、第２の車軸と、駆動軸と、差動制御軸と、可変速可逆モータと、本明細書に説明されるような歯車装置アセンブリとを含む前輪操舵される車両を含む。いくつかの実施形態において、可変速可逆モータは、電動モータである。
別の実施形態は、可変速可逆モータ及び本明細書に説明されるような歯車装置アセンブリを含む差動的に操舵される車両を提供することと、可変速可逆モータを使用して差動制御ピニオン歯車の回転を制御することにより、車両の第１の車軸の回転率を車両の第２の車軸の回転率に対して制御することによって車両を操舵することと、を含む方法である。いくつかの実施形態において、本方法はまた、車両のコンピュータを使用して、実際の駆動軸回転速度を示す第１のセンサ信号、及び第１の車軸と第２の車軸との間の回転速度における実際の差動を示す第２のセンサ信号に少なくとも部分的に基づいて、差動制御ピニオン歯車の回転を調整することを含む。
いくつかの実施形態において、本方法は、第１の車軸と第２の車軸との間の差動トルクに関する情報を提供する一つ以上のトルクセンサからの一つ以上のセンサ信号に少なくとも部分的に基づいて、差動制御ピニオン歯車の回転を調整することを含む。
別の実施形態において、方法は、車両の第１の車軸と第２の車軸との間の回転速度における所望の差動を決定することを含む。この決定は、車両のマイクロプロセッサを使用して、車両の現在の舵角及び車両の第１の駆動軸の現在の回転速度に少なくとも部分的に基づき、第１の駆動軸が、第１の車軸及び第２の車軸が接続される差動装置に動力供給する。本方法はまた、車両のマイクロプロセッサを使用して、第１の車軸と第２の車軸との間の測定された差動トルクに基づいて、回転速度における所望の差動を修正することを含む。本方法はまた、第１の車軸及び第２の車軸の相対回転を制御して回転速度における所望の差動を第１の許容範囲内に一致させるために、回転速度における所望の差動に基づいて車両の可変速可逆モータに信号を送信することを含む。いくつかの実施形態において、回転速度における所望の差動を決定することは、車両の検知された現在の舵角に関する情報を受信すること、及び車両の第１の駆動軸の検知された現在の回転速度に関する情報を受信することを含む。いくつかの実施形態において、本方法は、第１の車軸と第２の車軸との間の現在の差動トルクに関する情報を受信すること、及び受信した情報に基づいて、測定された差動トルクを決定することをさらに含む。いくつかの実施形態において、測定された差動トルクは、現在の差動トルクである。いくつかの実施形態において、測定された差動トルクは、以前に測定された差動トルクであり、以前に測定された差動トルクに関する情報は、車両のメモリに格納される。いくつかの実施形態において、測定された差動トルクは、瞬間の差動トルクである。いくつかの実施形態において、測定された差動トルクは、経時的な差動トルクの平均値である。いくつかの実施形態において、測定された差動トルクは、瞬間の差動トルク、現在の差動トルク、経時的な差動トルクの平均値、又は車両のメモリに格納された以前に測定された差動トルクの任意の組み合わせを含む。
いくつかの実施形態において、回転速度における所望の差動を決定することは、車両の検知された現在の速度又は車両の第１の駆動軸の検知された現在の回転速度に基づいて、及び車両の検知された現在の舵角に基づいて、自然の差動率を決定することを含み、本方法は、車両のマイクロプロセッサを使用して、第１の車軸と第２の車軸との間の測定された差動トルクに基づいて、回転速度における所望の差動を修正した後に、回転速度における所望の差動を自然の差動率よりも大きくなるように設定することをさらに含む。所望の差動率は、車両をオーバステアすること、望ましくないアンダーステア状態を補正すること、又は望ましくないステアリングプルを片側に引き起こす状態を別途補正することに相当し得る。
いくつかの実施形態において、回転速度における所望の差動を決定することは、車両の検知された現在の速度、又は車両の第１の駆動軸の検知された現在の回転速度に基づいて、及び車両の検知された現在の舵角に基づいて、自然の差動率を決定することを含み、本方法は、車両のマイクロプロセッサを使用して、第１の車軸と第２の車軸との間の測定された差動トルクに基づいて、回転速度における所望の差動を修正した後に、回転速度における所望の差動を自然の差動率よりも小さくなるように設定することをさらに含む。所望の差動率は、車両をアンダーステアすること、望ましくないオーバステア状態を補正すること、又は望ましくないステアリングプルを片側に引き起こす状態を別途補正することに相当し得る。
いくつかの実施形態において、回転速度における所望の差動を決定することは、車両の検知された現在の速度又は車両の第１の駆動軸の検知された現在の回転速度に基づいて、及び車両の検知された現在の舵角に基づいて、自然の差動率を決定することを含み、本方法は、車両のマイクロプロセッサを使用して、第１の車軸と第２の車軸との間の測定された差動トルクに基づいて、回転速度における所望の差動を修正する前に、車両のユーザによって選択される設定に少なくとも部分的に基づいて、回転速度における所望の差動を、自然の差動率よりも小さくなるように、又は自然の差動率よりも大きくなるように設定することをさらに含む。
いくつかの実施形態において、回転速度における所望の差動を決定することは、車両の検知された現在の速度又は車両の第１の駆動軸の検知された現在の回転速度に基づいて、及び車両の検知された現在の舵角に基づいて、自然の差動率を決定することを含み、本方法は、車両の一つ以上のセンサから獲得される情報に少なくとも部分的に基づいて、回転速度における所望の差動を、自然の差動率よりも小さくなるように、又は自然の差動率よりも大きくなるように自動的に設定することをさらに含む。いくつかの実施形態において、車両の一つ以上のセンサから獲得される情報は、車両の現在のヨーイングに関する情報を含む。
いくつかの実施形態において、車両のマイクロプロセッサを使用して、第１の車軸と第２の車軸との間の測定された差動トルクに基づいて、回転速度における所望の差動を修正することは、車両のマイクロプロセッサによって自動的に実施される。
例となる実施形態において、可変速可逆モータは、回転速度における所望の差動に比例する回転速度で制御軸を回転させることによって、第１の車軸及び第２の車軸の相対回転を制御する。
例となる実施形態において、本方法は、車両が動いている間のセンサ入力に少なくとも部分的に基づいて、又はユーザ入力に応答して、第１の許容範囲を変化させることをさらに含む。
例となる実施形態において、本方法は、車両の第３の車軸と第４の車軸との間の回転速度における第２の所望の差動を決定することをさらに含む。この決定は、車両の現在の舵角及び車両の第２の駆動軸の現在の回転速度に少なくとも部分的に基づき、第２の駆動軸が、第３の車軸及び第４の車軸が接続される第２の差動装置に動力供給する。本方法はまた、第３の車軸及び第４の車軸の相対回転を制御して回転速度における所望の第２の差動を第２の許容範囲内に一致させるために、回転速度における所望の第２の差動に基づいて車両の第２の可変速可逆モータに信号を送信することを含み、第２の許容範囲は、第１の許容範囲と同じであるか、又は異なる。
さらなる例となる実施形態において、第１及び第２の車軸は、車両の後車軸の軸であり、第３及び第４の車軸は、車両の前車軸の軸である。本方法は、車両の第１の駆動軸と第２の駆動軸との間の回転速度における第３の所望の差動を決定することをさらに含む。この決定は、車両の現在の舵角、及び車両の変速機又は駆動モータによって出力される現在の回転速度に少なくとも部分的に基づく。本方法はまた、第１の駆動軸及び第２の駆動軸の相対回転を制御して回転速度における所望の第３の差動を第３の許容範囲内に一致させるために、回転速度における所望の第３の差動に基づいて車両の第３の可変速可逆モータに信号を送信することを含む。
例となる実施形態において、車両の第１の車軸と第２の車軸との間の回転速度における所望の差動を決定することはまた、車両の幅及び車両の軸距に関する情報に基づく。
例となる実施形態において、車両の第１の車軸と第２の車軸との間の回転速度における所望の差動を決定することは、車両非対称性に基づいて直線走行中の差動基線に関連した因子を追加することを含む。さらなる実施形態において、直線走行中の差動基線に関連した因子は、車両が動いているときの時間期間中に、所望の差動率に対する検知された抵抗性に基づいて決定される。
別の例となる実施形態において、本方法は、車両のマイクロプロセッサを使用して、車両の現在の舵角の大きさが最小舵角値よりも大きいかどうかを決定すること、及び車両の第１の駆動軸の現在の回転速度の大きさが非ゼロであるかどうかを決定することを含む。現在の舵角の大きさが最小舵角値よりも大きく、駆動軸の現在の回転速度の大きさが最小駆動回転速度よりも大きい場合、本方法は、車両の第１の車軸と第２の車軸との間の回転速度における所望の差動を決定することを含む。この決定は、車両のマイクロプロセッサを使用して、車両の現在の舵角及び車両の第１の駆動軸の現在の回転速度に少なくとも部分的に基づき、第１の駆動軸が、第１の車軸及び第２の車軸が接続される差動装置に動力供給する。本方法は、第２の車軸の回転に対して第１の車軸の回転を制御可能に変更するために、決定された回転速度における所望の差動に基づいて車両の可変速可逆モータに信号を送信することをさらに含む。
例となる実施形態において、現在の舵角の大きさが最小舵角値よりも大きく、駆動軸の現在の回転速度の大きさが非ゼロである場合、本方法は、車両の第３の車軸と第４の車軸との間の回転速度における第２の所望の差動を決定することを含む。この決定は、車両の現在の舵角及び車両の第２の駆動軸の現在の回転速度に少なくとも部分的に基づき、第２の駆動軸が、第３の車軸及び第４の車軸が接続される第２の差動装置に動力供給する。本方法はまた、第４の車軸に対して第３の車軸の回転を制御可能に変更するために、決定された回転速度における第２の所望の差動に基づいて車両の第２の可変速可逆モータに信号を送信することを含む。
さらなる実施形態において、第１及び第２の車軸は、車両の後車軸の軸であり、第３及び第４の車軸は、車両の前車軸の軸である。本方法は、車両ベースの第１の駆動軸と第２の駆動軸との間の回転速度における第３の所望の差動を決定することを含む。この決定は、車両の現在の舵角、及び車両の変速機又は駆動モータによって出力される現在の回転速度に少なくとも部分的に基づく。本方法はまた、第２の駆動軸の回転に対して第１の駆動軸の回転を制御可能に変更するために、決定された回転速度における第３の所望の差動に基づいて車両の可変速可逆モータに信号を送信することを含む。
さらなる実施形態において、本方法はまた、車両の検知された現在の舵角に関する情報を受信すること、及び車両の駆動軸の検知された現在の回転速度に関する情報を受信することを含む。さらなる実施形態において、最小舵角値は、０．０１度〜５度の範囲内に入る。さらなる実施形態において、本方法はまた、車両が動いている間のセンサ入力に少なくとも部分的に基づいて、又はユーザ入力に応答して、最小舵角を変化させることを含む。
いくつかの実施形態は、第１の車軸と第２の車軸との間の回転における差動を制御するためのシステムを含む。本システムは、本明細書に説明されるような歯車装置アセンブリ、及び歯車装置アセンブリの制御軸を駆動するように構成される可変速可逆モータを含む。いくつかの実施形態において、本システムはまた、所望の差動率を決定するように、及び可変速可逆モータを制御するように構成されるプロセッサ又はマイクロプロセッサを含む。
図面は、本明細書で教示される例となる実施形態を例証することが意図され、相対的なサイズ及び寸法を示すこと、例又は実施形態の範囲を制限することは意図されない。図面において、同じ数字が、同様の機能の同様の特徴及び構成要素を参照するために図面全体を通して使用される。
いくつかの実施形態に従う、歯車装置アセンブリを含む車両の選択された電気部品及び機械部品を概略的に描写する図である。 いくつかの実施形態に従う、歯車装置アセンブリを含む差動的に操舵される車両の選択された電気部品及び機械部品を概略的に描写する図である。 いくつかの実施形態に従う、ネスト化された駆動軸及び制御軸を有する回生歯車装置アセンブリを示す部分分解斜視図である。 図３Ａに示される歯車装置アセンブリの分解側面図である。 図３Ａに示される歯車装置アセンブリの部分分解側面図である。 図３Ａに示される歯車装置アセンブリの上面図である。 いくつかの実施形態に従う、駆動軸及び制御軸がアセンブリの対向する側にある、回生歯車装置アセンブリの分解斜視図である。 図４Ａに示される歯車装置アセンブリの側面図である。 図４Ａに示される歯車装置アセンブリの上面図である。 図４Ａに示される歯車装置アセンブリの分解上面図である。 いくつかの実施形態に従う、一つの複数の調整歯車を有する非回生歯車装置アセンブリの斜視図である。 図５Ａに示される歯車装置アセンブリの分解斜視図である。 図５Ａに示される歯車装置アセンブリの逆向きの分解斜視図である。 いくつかの実施形態に従う、一つの複数の調整歯車を有する別の非回生歯車装置アセンブリの側面図である。 図６Ａに示される歯車装置アセンブリの逆向きの側面図である。 図６Ａに示される歯車装置アセンブリの分解斜視図である。 図６Ａに示される歯車装置アセンブリの分解側面図である。 歯車装置アセンブリのいくつかの実施形態において用いられる段付遊星歯車の斜視図である。 いくつかの実施形態に従う、ネスト化された駆動軸及び制御軸を有し、段付遊星歯車を含む回生歯車装置アセンブリの斜視図である。 いくつかの実施形態に従う、遊星歯車が段付遊星歯車によって置き換えられている、図６Ａ〜図６Ｄに描写されるものに類似する実施形態についての概略的な歯車装置図である。 いくつかの実施形態に従う、段付遊星歯車の配向が逆になっていること以外は図９Ａに描写されるものに類似する実施形態についての概略的な歯車装置図である。 いくつかの実施形態に従う、遊星歯車が段付遊星歯車によって置き換えられている、図５Ａ〜図５Ｃに描写されるものに類似する実施形態についての概略的な歯車装置図である。 いくつかの実施形態に従う、遊星歯車が段付遊星歯車によって置き換えられており、モータと操舵制御ピニオン歯車との間に歯車装置減速アセンブリを含む、図３Ａ〜図３Ｄに描写されるものに類似する実施形態についての概略的な歯車装置図である。 いくつかの実施形態に従う、遊星歯車が段付遊星歯車によって置き換えられており、操舵制御ピニオン歯車と結合される、それに装着される、又はそれと一体にされる遊星減速歯車アセンブリを含む、図４Ａ〜図４Ｃに描写されるものに類似する実施形態についての概略的な歯車装置図である いくつかの実施形態に従う、遊星歯車が段付遊星歯車によって置き換えられており、モータとウォームスクリュ歯車及びウォーム車輪を含む操舵制御ピニオン歯車との間に歯車装置減速アセンブリを含む、図３Ａ〜図３Ｃに描写されるものに類似する実施形態についての概略的な歯車装置図である。 いくつかの実施形態に従う、遊星歯車が段付遊星歯車によって置き換えられており、モータとウォームスクリュ歯車及びウォーム車輪を含む操舵制御ピニオン歯車との間に歯車装置減速アセンブリを含む、図４Ａ〜図４Ｄに描写されるものに類似する実施形態についての概略的な歯車装置図である。 単純遊星構成及び段付遊星歯車を含む複合遊星構成での調整歯車の歯車減速比の例となる計算の表である。 いくつかの実施形態に従う、遊星歯車が段付遊星歯車によって置き換えられており、ベベル歯車及び延長軸が可変速可逆モータのピニオン歯車を外歯付き輪歯車に接続している、図４Ａ〜図４Ｄに描写されるものに類似する実施形態についての概略的な歯車装置図である。 図１６Ａに描写される実施形態についての、可変速可逆モータのピニオン歯車との、及びそれぞれの外歯付き輪歯車とのベベル歯車及び延長軸の相互作用の斜視図である。 いくつかの実施形態に従う、遊星歯車が段付遊星歯車によって置き換えられており、可変速可逆モータのピニオン歯車が外歯付き輪歯車のうちの一つと直接かみ合い、逆転軸を介して他の外歯付き輪歯車と相互作用している、図４Ａ〜図４Ｃ描写されるものに類似する実施形態についての概略的な歯車装置図である。 いくつかの実施形態に従う、外歯付き輪歯車のうちの一つとの、及び延長軸を介して他の外歯付き輪歯車との、可変速可逆モータのピニオン歯車の直接的な相互作用の斜視図である。 いくつかの実施形態に従う、車両を動作させるための方法のフローチャートである。 図１８に従う、後部差動装置についての回転速度における所望の差を決定することにおいて使用されるパラメータを例証する図である。 いくつかの実施形態に従う、第１の車軸と第２の車軸との間の回転速度における差動を能動的に制御するための方法のフローチャートである。 いくつかの実施形態に従う、後部差動装置を有する車両内の後車軸間の回転速度における所望の差を決定する方法のフローチャートである。 いくつかの実施形態に従う、前部差動装置を有する車両内の前車軸間の回転速度における所望の差を決定する方法のフローチャートである。 図２２に従う、前部差動装置についての回転速度における所望の差を決定することにおいて使用されるパラメータを例証する図である。 いくつかの実施形態に従う、中央差動装置を有する車両についての前出力駆動軸と後出力駆動軸との間の回転速度における所望の差を決定するための例となる方法のフローチャートである。 図２４に従う、中央差動装置についての回転速度における所望の差を決定することにおいて使用されるパラメータを例証する図である。 いくつかの実施形態に従う、差動システムを動作させるための方法のフローチャートである。 いくつかの実施形態に従う、差動システムを動作させるための別の方法のフローチャートである。
いくつかの実施形態は、車軸間の回転における差動の制御のためのシステム、歯車装置アセンブリ、及び方法を含む。いくつかの実施形態は、車両の差動操舵のための方法を含む。いくつかの実施形態は、車両、車両のための歯車装置アセンブリ、及び推進力を提供するための方法、並びに車両の駆動車軸に対する差動率の歯車ベースの回生制御を含む。いくつかの実施形態は、従来の能動制御差動装置と比較してコンパクトな設計を有する、差動回転率の能動制御のための回生歯車装置アセンブリを組み込む。いくつかの実施形態は、従来の回生差動操舵システムよりも単純であり、より少ない制御軸を含む、差動回転率の能動制御のための（例えば、差動的に操舵される車両のための）回生歯車装置アセンブリを含む。
歯車装置アセンブリのいくつかの実施形態は、差動装置（例えば、オープン差動装置）と、各車軸に一つずつ、二つの異なる複数の調整歯車とを含む。各複数の調整歯車は、遊星歯車の内側のセット、及び遊星歯車の内側のセットと歯車キャリアを共有する遊星歯車の外側の第２のセットを含む。差動装置の両側の複数の調整歯車は、歯車間の回転における差動を付与するために、同じ差動制御ピニオン歯車によって駆動され、こうして所望の操舵挙動を達成する。
いくつかの実施形態において、差動的に操舵される車両のための操舵制御は、操舵入力信号に少なくとも部分的に基づいて、可変速可逆モータを使用して差動制御ピニオン歯車を回転させることによって達成される。実施形態は、所望の操舵挙動を達成するために、差動制御ピニオン歯車の回転を、第１の車軸の回転率と第２の車軸の回転率との間の強いられた差に変換する歯車装置アセンブリを用いる。この設計は回生であるため、十分に強力な可変速操舵モータは、いくつかの実施形態において、車両がニュートラルステアすること、又は適所でスピンすることを可能にする。
回生差動制御のための既存の歯車ベースの設計と対照的に、いくつかの実施形態は、大半の自動車において慣例にあるように、推進力を単一の差動歯車アセンブリを通じて各駆動車軸に直接印加する。加えて、実施形態は、中間歯車又はアイドラ歯車を通じて動力を送信しないため、直線走行では逆回転軸は存在しない。さらには、いくつかの実施形態は、追加の隣接する制御軸の必要性なしに、すべての駆動及び操舵制御歯車を駆動車軸の単一のセットに沿って対称配置に位置付ける。
その結果、いくつかの実施形態は、推進力と回生差動率制御との組み合わせを達成するためのより効率的で、よりコンパクトで、より軽量化した設計を用いる。
いくつかの実施形態は、車軸間の回転における差動の制御のためのシステム、歯車装置アセンブリ、及び方法、並びに車両の差動操舵のための方法を含む。
いくつかの実施形態は、第２の車軸に対する第１の車軸の回転率を変更するとき、摩擦に依存しない。そのような実施形態は、車軸及び車輪のスリップを許さず、それにより車両の安全性を向上させることから、有利であり得る。摩擦に依存しない実施形態はまた、摩擦に依存する部品を除去することが、摩擦に起因して摩耗する可能性のある部品を除去し、これにより長期的費用を低減し得るために有利である。摩擦に依存しない、又は車軸間の回転速度における所望の差動からのわずかな偏差だけを許す実施形態は、駆動車輪に不均等なトルクが供給されることに起因して発生するトルクステアの低減又は除去から利益を得ることができる。様々な実施形態の追加の態様及び利益が以下に説明される。
本明細書に説明されるいくつかの実施形態は、差動的に操舵される車両に組み込まれ得るか、又はこれに関連して実施される。図１は、いくつかの実施形態に従う、歯車装置アセンブリ１４を組み込む差動的に操舵される車両８の図式的外観である。差動的に操舵される車両は、推進エンジン１１、及び駆動軸１２を回転させる変速機１３を含む。駆動軸１２は、歯車装置アセンブリ１４に接続される。可変速可逆モータ２４により駆動される差動制御軸２５もまた、歯車装置アセンブリ１４に接続される。歯車装置アセンブリケース１６は、歯車装置アセンブリ１４を保持及び保護し、歯車装置アセンブリ１４の周りに油を保持する。
歯車装置アセンブリ１４は、車両８の推進のために、推進のための回転を駆動軸１２から第１の車軸１８及び第２の車軸２０へ伝達し、車両の推進及び操舵のために、操舵のための回転を差動制御軸２５から第１の車軸１８及び第２の車軸２０へ伝達する。車軸１８、２０は、車両の第１の軌道２１'及び第２の軌道２２'を駆動する。歯車装置アセンブリ１４は、差動制御軸２５の回転に基づいて、第２の車軸２０の回転率に対する第１の車軸１８の回転率における差動を強いるように構成される。このやり方では、差動制御軸２５の回転は、第２の軌道２２'の回転率に対する第１の軌道２１'の回転率における差動を制御するために使用される。
いくつかの状況では、これは、歯車装置アセンブリ１４が、車両を操舵するために、差動制御軸２５の回転を、第１の車軸１８に印加される第１の差動操舵トルク、及び第２の車軸２０に印加される第２の差動操舵トルクへ変換すると説明され得る。ほとんどの状況では、第２の差動操舵トルクは、第１の差動操舵トルクの符号と反対の符号を有する。
車両を操舵しているとき、操舵輪、ヨーク、又はレバーなどの操舵入力デバイス２３の動きは、可変速可逆モータ２４に信号を提供する舵角センサ２８によって測定される。いくつかの実施形態において、可変速可逆モータ２４は、舵角センサ２８により提供される信号によって直接制御される。そのような実施形態において、追加のセンサは必要とされない。いくつかの実施形態において、車軸回転速度センサ３０及び駆動軸回転速度センサ２９は、閉ループ及び速度感応式操舵調整を提供するために、車両のコンピュータ２６に入力を提供する。
いくつかの実施形態において、可変速可逆モータ２４は、車両のコンピュータ２６によって制御される。いくつかの実施形態において、エンジンコンピュータ２６によって可変速可逆モータ２４に送信される制御信号は、舵角センサ２８、駆動軸回転速度センサ２９、及び一つ以上の車軸回転速度センサ３０から受信される入力によって決まる。
可変速可逆モータ２４は、歯車装置アセンブリ１４と通信する差動制御軸２５を駆動する。いくつかの実施形態において、可変速可逆モータ２４は、一つ以上の他の歯車を通じて差動制御軸２５に結合され得る。例えば、図１は、差動制御軸２５に装着される平歯車１９とかみ合う可変速可逆モータ２４によって駆動されるピニオン歯車２７を示す。いくつかの実施形態において、減速歯車は、可変速可逆モータ２４を差動制御軸２５に結合するために使用され得る。ピニオン歯車２７及び平歯車１９は、減速歯車として機能する。いくつかの実施形態において、可変速可逆モータ２４は、減速歯車を含み得る。いくつかの実施形態において、減速歯車は、可変速可逆モータ２４を差動制御軸２５に結合するために使用され得る。いくつかの実施形態において、可変速可逆モータ２４は、差動制御軸２５と直接結合し得る。
差動的に操舵される車両のためのいくつかの実施形態において、速度感応式操舵機能は、車両の駆動軸速度が増大するのと同じ操舵入力信号値で差動制御ピニオン歯車の回転速度を減少させることによって提供される。いくつかの実施形態において、トルク変換器（図示せず）は、差動制御軸２５に供給される操舵トルクの量が車両の全体的な速度により決まるように、変速機と可変速可逆モータ２４との間に用いられ得、車両速度が小さいほど多くの操舵トルクが印加され、車両速度が大きいほど少ない操舵トルクが印加される。いくつかの実施形態において、コンピュータ２６又は制御ユニットは、車両速度の関数として差動制御軸２５に印加される操舵トルクの量を制御するために使用される。
差動的に操舵される車両は、変速機１３、可変速可逆モータ２４、及び歯車装置アセンブリ１４の機能のうちの一部又はすべてを、クロスドライブ式変速機ユニット３１を形成する単一のエンクロージャに統合し得る。いくつかの実施形態において、本明細書に説明される歯車装置アセンブリ１４は、最終駆動歯車として働くためにクロスドライブ式変速機ユニットに統合される。いくつかの実施形態において、可変速可逆モータ２４は、クロスドライブ式変速機ユニットの出力のうちの一つである。
差動的に操舵される車両のためのいくつかの実施形態において、エンジン１１は、推進力、並びに車両を操舵するための可変速可逆モータ２４を回転させるための動力の両方を提供するために使用される。しかしながら、操舵は、概して、推進から独立して制御されるため、そのような車両は、車両を操舵することに使われるエンジントルクの量を独立して調整するやり方を提供しなければならない。
これを達成するための一つのやり方は、エンジンが油圧ポンプ（図示せず）を回転させるようにし、そしてこの油圧ポンプが、油圧モータ（例えば、静圧モータ）に動力供給して、操舵トルクを制御可能に印加することである。この場合、油圧モータは、差動制御軸２５を駆動する可変速可逆モータ２４として働く。油圧モータを含むいくつかの実施形態において、操舵入力デバイス２３は、一つ以上の油圧弁を動かし、そしてこの油圧弁が可変速可逆モータ２４の回転を制御する。静圧モータを含むいくつかの実施形態において、操舵入力デバイス２３は、一つ以上の斜板の角度を変え、そしてこの斜板が可変速可逆モータ２４の回転を制御する。
これを達成するための別のやり方は、エンジン１１によって回転される時計回り及び反時計回りの回転要素（図示せず）に係合するように設定される一対の左右の操舵クラッチ（図示せず）を提供することである。これらのクラッチのうちの一方の係合が、時計回り又は反時計回りのいずれかの操舵トルクを差動制御軸２５に制御可能に印加する。そのような実施形態においては、可変速可逆モータ２４ではなく、一対のクラッチ及び回転要素が、差動制御軸２５を制御可能に駆動するために使用される。差動的に操舵される車両に関連した車両、歯車装置アセンブリ、及び方法のいくつかの実施形態及び特徴は、可変速可逆モータに関して本明細書では説明されるが、代替的に、実施形態のいずれにおいても、操舵クラッチ及び回転要素が、可変速可逆モータの代わりに用いられてもよい。
いくつかの実施形態において、駆動軸１２は、示されるように差動制御軸２５内に少なくとも部分的にネスト化されるが、差動制御軸２５とは独立して回転する（以下に説明される図３Ａ〜図３Ｃも参照されたい）。具体的には、いくつかの実施形態において、差動制御軸２５は中空であり、駆動軸１２は、車両の差動制御軸２５を通って、及びそれを超えて延びる（以下に説明される図３Ａ〜図３Ｃを参照されたい）。他の実施形態において、駆動軸１２及び差動制御軸２５は、異なる側面から歯車装置アセンブリに入る（例えば、以下に説明される図４Ａ〜４Ｄを参照されたい）。
本明細書に説明されるいくつかの実施形態は、前輪操舵される車両に組み込まれ得るか、又はこれに関連して実施される。図２は、いくつかの実施形態に従う、歯車装置アセンブリ１４を組み込む前輪操舵される車両９の図式的外観である。前輪操舵される車両９は、エンジン１１、及び歯車装置アセンブリ１４に接続される駆動軸１２を回転させる変速機１３を含む。車両９はまた、可変速モータ２４を含み、これは、いくつかの実施形態において、歯車装置アセンブリ１４に接続される、差動制御軸２５を駆動する可変速可逆モータ２４（例えば、可変速電動可逆モータ）である。可変速モータ２４、差動制御軸２５、及び歯車装置アセンブリ１４は、車両の第１の車輪２１に接続される第１の車軸１８と車両の第２の車輪２２に接続される第２の車軸２０との間の回転速度における差動を制御するために使用される。
一般的に言うと、前輪操舵される車両では、車軸間の回転速度における差動の制御は、車両を操舵するために使用されない。代わりに、所与の回転角度及び所与の車両速度についての車軸間の回転速度における自然の差動に相当する車軸間の回転速度における所望の差動に一致する、又はおよそ一致するための、車軸間の回転速度における差動の制御が、車輪のスリップを低減する若しくは防ぐため、又は理想に満たない道路状況下において、スリップする車輪への動力の伝達を低減する若しくは防ぐために使用され得る。所与の回転角度及び所与の車両速度についての車軸間の回転速度における自然の差動に相当する回転速度における所望の差動の計算の説明は、図１８〜図２５に関して下に提供される。しかしながら、いくつかの前輪操舵の実施形態において、差動は、自然の差動率以外の率を有するように制御され得る。この自然の差動率は、スリップなし及び車両非対称性なしの理想の条件下での所与の回転角度及び所与の車両速度についての理想の差動率とも呼ばれ得る。例えば、いくつかの車両において、及びいくつかの条件において、車両の現在の舵角及び現在の速度に相当する回転率における自然の差動よりも大きい車軸間の回転における差動を強いることが望ましい場合がある。そのような車両及びそのような状況において、コンピュータは、車両の能動的なヨーイング制御を提供するために、現在の舵角及び現在の車両速度についての回転率における自然の差動よりも大きい回転率における差動を強いることを歯車装置アセンブリに指示し得る。
前輪操舵される車両９では、操舵輪、ヨーク、又はレバーなどの操舵入力デバイス（図示せず）の動きは、コンピュータ２６に信号を提供する舵角センサ２８によって測定される。駆動軸回転速度センサ２９は、所与の舵角及び駆動軸速度についての所望の差動率を計算することが必要とされるコンピュータに追加の信号を提供する。任意選択の差動回転センサ（例えば、車軸回転速度センサ３０）が、コンピュータ２６に閉ループフィードバックを提供するために用いられてもよい。コンピュータ２６は、計算された所望の差動率に従って回転するように可変速モータ２４に命令する。いくつかの場合において、減速歯車２７は、所与の可変速可逆モータサイズ又は動力のための所望の差動回転をより効率的に提供するために用いられる。
いくつかの実施形態において、車両はまた、第１の車軸と第２の車軸との間の現在又は瞬間の差動トルクを決定する一つ以上のトルクセンサを含む。例えば、車両９は、第１の車軸１８についての現在のトルクを測定するセンサ７、及び第２の車軸２０についての現在のトルクを測定するセンサ８を含む。いくつかの実施形態において、第１の車軸と第２の車軸との間のトルクにおける検知された現在の差動に少なくとも部分的に基づいて、自然の差動率とは異なる所望の差動率が用いられ得る。例えば、一つ以上のトルクセンサ７、８は、コンピュータ２６に閉ループフィードバックを提供するために用いられ得る。
いくつかの実施形態において、可変速モータ（例えば、可変速可逆モータ）は、電動モータ（例えば、サーボモータ又はステッパモータ）である。他の実施形態において、可変速モータ（例えば、可変速可逆モータ）は、油圧モータである。用いられ得る可変速モータ（例えば、可変速可逆モータ）は、限定されるものではないが、電動モータ（例えば、サーボ又はステッパモータ）、及び静圧モータを含む。
図２に概略的に示されるように、差動制御軸２５は、駆動軸１２とは異なる歯車装置アセンブリ１４の側面から延びるが、他の前輪操舵される実施形態においては、駆動軸１２は、差動制御軸２５内に少なくとも部分的にネスト化される（例えば、以下に説明される図３Ｄを参照されたい）。ネスト化された軸を用いる実施形態において、駆動軸１２は、差動制御軸２５とは独立して回転する。
下に説明されるように、歯車装置アセンブリ１４は、第１の車軸１８と第２の車軸２０との間の回転率における差動を制御するために使用される。
歯車装置アセンブリ１４の第１の例となる実施形態は、図３Ａ〜図３Ｄに描写される。歯車装置アセンブリ１４は、車両の第１の車軸１８及び第２の車軸２０に係合するように構成され、車両の駆動軸１２によって駆動されるように構成される（図３Ｄを参照されたい）差動装置４０（図３Ａを参照されたい）を含む。いくつかの実施形態において、差動装置４０は、オープン差動装置に基づく。歯車装置アセンブリ１４内で、駆動軸１２は、ベベル型ピニオン歯車３２で終わる。ピニオン歯車３２は、第１及び第２の車軸１８、２０の回転の主軸３５の周りに設置される大きいベベル型輪歯車３４を回転させる。ベベル型輪歯車３４は、歯車キャリア（例えば、マイタ歯車キャリア）、差動装置ケース、又は差動装置ケージとして説明され得るキャリアハウジング３６に装着される。キャリアハウジング３６は、ベベル型輪歯車３４と一緒に回転する。キャリアハウジング３６は、スパイダ歯車としても知られるマイタ歯車３８を一つ又は二つ保有する。図３Ａ〜図３Ｄに描写される実施形態では、二つのマイタ歯車３８が示される。マイタ歯車３８は、回転の主軸３５に垂直に配向される。いくつかの実施形態において、キャリアハウジング３６は、ころ軸受４８ａ、４８ｂを使用して歯車装置アセンブリケース１６内に回転可能に取り付けられる。
両方の車軸１８、２０は、ベベル型駆動歯車４３ａ、４３ｂで終わる。第１の車軸１８は、キャリアハウジング３６内へ延び、この中で、第１の車軸のベベル型駆動歯車４３ａはベベル型マイタ歯車３８とかみ合わされる。第２の車軸２０は、ベベル型輪歯車３４を通ってキャリアハウジング３６内へ延び、ここで第２の車軸のベベル型駆動歯車４３ｂは、ベベル型マイタ歯車３８とかみ合う。
ベベル型ピニオン歯車３２、ベベル型輪歯車３４、キャリアハウジング３６、及びマイタ歯車３８は、本明細書では、まとめて差動装置４０と呼ばれ、これは、第１の車軸１８、第２の車軸２０、及び車両の駆動軸１２に係合するように構成される。当業者は、差動装置４０の部品が様々であり得ることを理解するものとする。例えば、歯車キャリア３６は、異なる形状又は構成を有し得、ベベル型輪歯車３４は、捻れベベル型輪歯車又は平歯車であり得る。二つより多くの、又は少ないマイタ歯車が存在し得る（例えば、四つのマイタ歯車が存在し得る）。
歯車装置アセンブリ１４はまた、車両の可変速可逆モータ２４によって駆動されるように構成される差動制御ピニオン歯車３３を含む（図３Ｂを参照されたい）。可変速可逆モータの代わりに操舵クラッチ及び回転要素を用いる車両において、差動制御ピニオン歯車３３は、操舵クラッチ及び回転要素によって駆動されるように構成される。歯車装置アセンブリ１４はまた、第１の複数の調整歯車１５ａ及び第２の複数の調整歯車１５ｂを含み、これらは共に、差動装置４０に係合するように、及び差動制御ピニオン歯車３３によって駆動されるように構成される（図３Ｂ及び図３Ｄを参照されたい）。第１の複数の調整歯車１５ａ及び第２の複数の調整歯車１５ｂは、可変速可逆モータ２４によって生み出される差動制御ピニオン歯車３３の回転により、第２の車軸２０の回転率に対して第１の車軸１８の回転率を制御可能に変更するように構成される（図３Ｂ及び図３Ｄを参照されたい）。いくつかの実施形態において、差動制御ピニオン歯車３３の回転により、第１の複数の調整歯車１５ａは、第１の差動トルクを第１の車軸１８に印加するように構成され、第２の複数の調整歯車１５ｂは、第２の差動トルクを第２の車軸２０に印加するように構成される。第１の複数の調整歯車１５ａ及び第２の複数の調整歯車１５ｂは、可変速可逆モータ２４による差動制御ピニオン歯車３３の回転に基づいて、第１の車軸と第２の車軸との間の回転率における差動を強いるように構成される。いくつかの実施形態において、差動制御ピニオン歯車３３は、差動制御軸２５を通じて可変速可逆モータ２４に接続される。
いくつかの実施形態において、第２の複数の調整歯車１５ｂの配置は、第１の複数の調整歯車１５ａの配置を概ね反映する。第１の複数の調整歯車１５ａ及び第２の複数の調整歯車１５ｂの両方が、差動装置４０に近い内側のセット（遊星歯車の第１のセット６１ａ、６２ａ、６３ａ、及び遊星歯車の第３のセット６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ）、並びに差動装置４０から遠い外側のセット（遊星歯車の第２のセット６４ａ、６５ａ、６６ａ、及び遊星歯車の第４のセット６４ｂ、６５ｂ、６６ｂ）という遊星歯車の二つのセットを含む。第１の複数の調整歯車１５ａ及び第２の複数の調整歯車１５ｂの両方について、遊星歯車の内側及び外側のセットは、同じそれぞれの遊星歯車キャリアに結合される（例えば、遊星歯車の第１のセット６１ａ、６２ａ、６３ａ、及び遊星歯車の第２のセット６４ａ、６５ａ、６６ａは、第１の遊星歯車キャリアに結合され、遊星歯車の第３のセット６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ及び遊星歯車の第４のセット６４ｂ、６５ｂ、６６ｂは、第２の遊星歯車キャリアに結合される）。図３Ａ〜図３Ｄに描写される実施形態において、各遊星歯車キャリアは、二つの端板及びピンを含む（例えば、第１の遊星歯車キャリアは、端板７０ａ、７２ａ、及びピン６７ａ、６８ａ、６９ａを含み、第２の遊星歯車キャリアは、端板７０ｂ、７２ｂ、及びピン６７ｂ、６８ｂ、６９ｂを含む）。しかしながら、他の実施形態において、遊星歯車キャリアは、当該技術分野において知られるような他の構成を有し得る。
遊星歯車のセット毎に三つの遊星歯車の選択は、単に例示にすぎず、部品間の機械エネルギーの説明される伝達を達成することができるという条件で、セット毎に任意の数の遊星歯車が使用され得ることを理解されたい。
遊星歯車の内側のセット（遊星歯車の第１のセット６１ａ、６２ａ、６３ａ、及び遊星歯車の第３のセット６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ）は、それぞれの複数の調整歯車１５ａ、１５ｂを差動装置４０に結合する。例えば、いくつかの実施形態において、歯車装置アセンブリ１４はまた、差動装置のキャリアハウジング３６に結合される、それに装着される、又はそれと一体にされる第１の差動太陽歯車４２ａ、及びキャリアハウジング３６に結合される、それに装着される、又はそれと一体にされる第２の第１の差動太陽歯車４２ｂを含む。差動太陽歯車４２ａ、４２ｂは、ベベル型輪歯車３４及び差動装置４０のキャリアハウジング３６と一緒に回転する。遊星歯車の内側のセット（遊星歯車の第１のセット６１ａ、６２ａ、６３ａ、及び遊星歯車の第３のセット６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ）各々が、それぞれの差動太陽歯車４２ａ、４２ｂに係合することによって差動装置４０と係合する。
差動太陽歯車４２ａ、４２ｂを用いて遊星歯車の内側のセットに係合し駆動する実施形態は、差動太陽歯車４２ａ、４２ｂが比較的小さいことが理由で、比較的小さい寄生抗力を有し得る。
遊星歯車の外側のセット（遊星歯車の第２のセット６４ａ、６５ａ、６６ａ、及び遊星歯車の第４のセット６４ｂ、６５ｂ、６６ｂ）は、それぞれの複数の調整歯車１５ａ、１５ｂをそれぞれの車軸１８、２０に結合する。例えば、いくつかの実施形態において、第１の車軸太陽歯車４５ａは、第１の車軸１８に結合されるか、それに装着されるか、又はそれと一体にされ、第２の車軸太陽歯車４５ｂは、第２の車軸１８に結合されるか、それに装着されるか、又はそれと一体にされる。第１の車軸太陽歯車４５ａは、第１の車軸１８と一緒に回転し、第２の車軸太陽歯車４５ｂは、第２の車軸と一緒に回転する。遊星歯車の外側のセット（遊星歯車の第２のセット６４ａ、６５ａ、６６ａ、及び遊星歯車の第４のセット６４ｂ、６５ｂ、６６ｂ）各々が、それぞれの車軸太陽歯車４５ａ、４５を通じてそれぞれの車軸１８、２０に係合する。
遊星歯車の内側のセット（それぞれ、遊星歯車の第１のセット６１ａ、６２ａ、６３ａ、及び遊星歯車の第３のセット６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ）、並びに遊星歯車の外側のセット（それぞれ、遊星歯車の第２のセット６４ａ、６５ａ、６６ａ、及び遊星歯車の第４のセット６４ｂ、６５ｂ、６６ｂ）を共通の遊星歯車キャリア（それぞれ、第１の遊星歯車キャリア及び第２の遊星歯車キャリア）に結合することによって、遊星歯車の内側のセット及び遊星歯車の外側のセットは、同じ公転速度でそれらのそれぞれの太陽歯車を公転することを強いられる。しかしながら、内側及び外側の遊星歯車は、共通の遊星歯車キャリアに取り付けられていることにより、同じ公転速度を共有する一方、それらは、互いから独立してスピンすることができる。
遊星歯車の内側のセット（例えば、遊星歯車の第１のセット６１ａ、６２ａ、６３ａ、及び遊星歯車の第３のセット６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ）の公転速度は、それぞれの車軸（例えば、第１の車軸１８及び第２の車軸２０）の回転速度に比例する。
いくつかの実施形態において、複数の調整歯車１５ａ、１５ｂは各々、可変速可逆モータ２４に対して静止している歯車装置アセンブリケース１６に対して静止している（例えば、歯車装置アセンブリケース１６に取り付けられる、それに結合される、又はそれと一体にされる）内歯車４６ａ、４６ｂも含む。各内歯車４６ａ、４６ｂは、それぞれの遊星歯車の外側のセット（それぞれ、遊星歯車の第２のセット６４ａ、６５ａ、６６ａ、及び遊星歯車の第４のセット６４ｂ、６５ｂ、６６ｂ）に係合する内歯４７ａを含む。
いくつかの実施形態において、複数の調整歯車１５ａ、１５ｂは各々、差動制御ピニオン歯車３３と係合するように構成される外歯５４ａ、５４ｂを有し、それぞれの遊星歯車の内側のセット（遊星歯車の第１のセット６１ａ、６２ａ、６３ａ、及び遊星歯車の第３のセット６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ）とかみ合うように構成される内歯５２ａ、５２ｂを有する、外歯付き輪歯車５０ａ、５０ｂも含む。いくつかの実施形態において、外歯５４ａ、５４ｂは、示されるようにベベル型である。外歯付き輪歯車５０ａ、５０ｂを回転させることにより、外歯付き輪歯車５０ａ、５０ｂが回転される方向に応じて、加算又は減算回転を、それぞれの車軸１８、２０の他方の車軸に対する回転速度に付与する。外歯付き輪歯車５０ａ、５０ｂの両方は、差動制御ピニオン歯車３３を回転させることにより外歯付き輪歯車５０ａ、５０ｂを共に同じ回転速度で反対方向に回転させるようなやり方で、差動制御ピニオン歯車３３とかみ合わされ、こうして、ある量だけ一方の車軸に対して増大した回転率を強いて、車軸１８、２０間の回転率の差を強いるために同じ量だけ他方の車軸に対して減少した回転率を強いる。
いくつかの実施形態において、可変速可逆モータ２４の回転率は、第１の車軸１８と第２の車軸２０との間の回転速度における所望の差に比例し、差動制御ピニオン歯車３３の回転率は、第１の車軸１８と第２の車軸２０との間の回転速度における所望の差に比例する。回転運動を可変速可逆モータ２４からそれぞれの遊星歯車の内側のセットへ伝達するために外歯付き輪歯車５０ａ、５０ｂを用いる実施形態において、外歯付き輪歯車５０ａ、５０ｂの回転率もまた、第１の車軸１８と第２の車軸２０との間の回転速度における所望の差に比例する。したがって、第１の車軸１８と第２の車軸２０との間の回転速度における所望の差が存在しないとき、外歯付き輪歯車５０ａ、５０ｂの回転は存在しない。第１の車軸１８と第２の車軸２０との間の回転速度における所望の差が存在しない直線走行中、外歯付き輪歯車５０ａ、５０ｂ、遊星歯車の内側のセット、及び遊星歯車の外側のセットはすべて、第２の車軸２０の何分の一かの回転速度で回転する。外歯付き輪歯車５０ａ、５０ｂは、より小さい直径を有する歯車と比べて比較的高い慣性を有するため、外歯付き輪歯車５０ａ、５０ｂは、車軸間の回転速度における差が必要とされるときにのみ回転することが特に有益であり、回転速度における差が必要とされるとき、外歯付き輪歯車５０ａ、５０ｂの回転速度は、いずれかの車軸の回転速度よりも小さい。もしも外歯付き輪歯車５０ａ、５０ｂが、第２の車軸よりも速く回転することが必要とされる場合、システムは、外歯付き輪歯車５０ａ、５０ｂからかなりの抗力を経験する。
差動装置４０のキャリアハウジング３６が回転するとき、差動太陽歯車４２ａ、４２ｂも回転する。差動太陽歯車４２ａ、４２ｂは各々がそれぞれの遊星歯車の内側のセットを回転させる。遊星歯車の内側のセットの公転運動は、共通のキャリアによって遊星歯車の外側のセットへ伝達される。遊星歯車の外側のセットは各々、それぞれの車軸１８、２０上のそれぞれの車軸太陽歯車４５ａ、４５ｂを回転させる。
差動制御ピニオン歯車３３は、可変速可逆モータ２４によって選択的に回転される。差動制御ピニオン歯車３３は、各外歯付き輪歯車５０ａ、５０ｂの外歯５４ａ，５４ｂとかみ合い、外歯付き輪歯車５０ａ、５０ｂを反対方向に回転させる。差動制御ピニオン歯車３３が、異なる速度で可変速可逆モータ２４によって回転され得ることから、外歯付き輪歯車５０ａ、５０ｂもまた異なる速度で回転され得ることを理解されたい。
いくつかの実施形態において、第１の複数の調整歯車１５ａ及び第２の複数の調整歯車１５ｂは、第１の外歯付き輪歯車５０ａのゼロ回転及び第２の外歯付き輪歯車５０ｂのゼロ回転が、第１の車軸１８と第２の車軸２０との間の回転速度の差なしに相当するように構成される。いくつかの実施形態において、第１の外歯付き輪歯車５０ａの回転率は、第１の車軸１８と第２の車軸２０との間の回転速度における所望の差に比例する。
上に説明されるように、第１の複数の調整歯車１５ａ及び第２の複数の調整歯車１５ｂは、比較的小さい付加抗力で、及び回転速度の変化に対する比較的小さい抵抗性で、可変速可逆モータを使用して第１の車軸１８と第２の車軸２０との間の回転速度における差の制御を可能にする。
上に記されるように、差動制御ピニオン歯車３３は、可変速可逆モータ２４によって回転される。いくつかの実施形態において、可変速可逆モータ２４は、減速歯車７３を通じて差動制御ピニオン歯車３３に接続し得る（図４Ｃ及び図４Ｄを参照されたい）。
いくつかの実施形態において、差動制御ピニオン歯車３３は、可変速可逆モータ２４によって駆動される差動制御軸２５に装着される。いくつかの実施形態において、差動制御軸２５は、中空であり、駆動軸１２は、差動制御軸２５を通って延び、これは、本明細書ではネスト化された駆動軸及び差動制御軸を有する実施形態と称される。軸はネスト化されるが、差動制御軸２５及び駆動軸１２は、互いと独立して自由に回転する。これらのネスト化された軸実施形態は、コンパクトなレイアウトを提供する。差動制御軸が車両を操舵するために使用される実施形態では、これは、ネスト化された駆動軸及び操舵軸として説明され得る。
他の実施形態において、駆動軸１２及び差動制御軸２５は、歯車装置アセンブリケース１６の異なる側面から延び得る。いくつかの実施形態において、差動制御ピニオン歯車３３は、駆動軸１２に接続されるベベルピニオン歯車３３とは反対側のキャリアハウジング３６に位置付けられる（下に説明される図４Ａ〜図４Ｄを参照されたい）。
駆動軸１２は、内燃機関エンジン及び変速機などの車両推進系、静圧駆動によって、又は電動モータを通じて回転される。差動制御軸２５を回転させるための動力は、既存の推進エンジン若しくはモータによって、又は別個の専用エンジン若しくは可変速可逆モータを通じて供給される。
図３Ａ〜図３Ｄに描写されるように、遊星歯車６１ａ〜６６ａ、６１ｂ〜６６ｂは、段付歯車ではない。いくつかの実施形態において、遊星歯車は、図７〜図１５に関して下に説明されるように、段付遊星歯車である。いくつかの実施形態において、図３Ａ〜図３Ｄの実施形態における遊星歯車は、段付遊星歯車で置き換えられる。
図３Ａ〜図３Ｄに描写されるように、第１の車軸太陽歯車４５ａ及び第２の車軸太陽歯車４２ｂは、平歯車である。図３〜図６に描写されるように、第１の差動太陽歯車４２ａ及び第２の差動太陽歯車４２ｂは、平歯車である。他の実施形態において、車軸太陽歯車及び差動太陽歯車は、他の構成を有し得る。例えば、いくつかの実施形態において、差動太陽歯車、車軸太陽歯車、内側遊星歯車のセット、及び外側遊星歯車のセットのいずれか又はすべてが、はすばを有し得る（図４Ａ〜図４Ｃに示される実施形態を参照されたい）。そのような実施形態において、外歯付き輪歯車５０ａ、５０ｂの内歯５２ａ、５２ｂもまた、ヘリカル状である（図４Ａ〜図４Ｃに示される実施形態を参照されたい）。いくつかの実施形態において、遊星歯車は、段付であり得、はすばを有し得る。
描写されるように、駆動軸のためのピニオン歯車３２は、ベベル型である。いくつかの実施形態において、駆動軸のためのピニオン歯車３２は、捻じれベベルピニオン歯車であり得、ベベル型輪歯車３４は、捻じれベベル輪歯車であり得る（図４Ａ〜図４Ｃに示される実施形態を参照されたい）。いくつかの実施形態において、駆動軸のためのピニオン歯車は、ベベルピニオン歯車でなくてもよい（図１７Ａ及び図１７Ｂに関して示され説明される実施形態を参照されたい）。いくつかの実施形態において、駆動軸のためのピニオン歯車は、ベベルピニオン歯車であるが、外歯付き輪歯車は、ベベル型ではない（図１６Ａ及び図１６Ｂに関して示され説明される実施形態を参照されたい）。いくつかの実施形態において、ピニオン歯車は、一つ以上の他の歯車を介して外歯付き輪歯車の一方又は両方と相互作用する（図１６Ａ〜図１７Ｂに関して示され説明される実施形態を参照されたい）。
図３Ａ〜図３Ｄに描写されるように、第１の車軸１８は、後車軸のための車両の右車軸であり、第２の車軸２０は、後車軸のための車両の左車軸である。しかしながら、いくつかの実施形態において、第１の車軸１８が左車軸であり、第２の車軸２０が右車軸である。さらに、いくつかの実施形態において、第１の車軸１８及び第２の車軸２０は、前車軸の車軸である。いくつかの実施形態において、第１の車軸１８及び第２の車軸２０は、全輪駆動を有する車両における車両の前車軸と後車軸との間の差動回転率を提供する。図３Ａ〜図３Ｄに描写される実施形態において、各内歯車４６ａ、４６ｂの内側は、それぞれの外歯付き輪歯車５０ａ、５０ｂの内歯５２ａ、５２ｂと、同じサイズであり、同じ歯車装置を有する。しかしながら、これらの寸法及び歯車装置タイプは、性能を最適化するために、車輪サイズ及び車種などの多数の因子に応じて変更され得る。
図４Ａ〜図４Ｃは、第２の例となる実施形態に従う歯車装置アセンブリ１４'を描写する。図４Ａ〜図４Ｃの歯車装置アセンブリ１４'は、図３Ａ〜図３Ｄの歯車装置アセンブリ１４に関連して上に説明される部品と同じ、又は類似する多くの部品を含み、したがって、同じ参照番号の多くを使用する。第１の例となる実施形態に関する上の説明の大半は、第２の例となる実施形態に適用可能である。実施形態間のいくつかの違いが、以下に説明される。
歯車装置アセンブリ１４'の第２の例となる実施形態において、歯車のうちの多くの歯は、第１の例となる実施形態内の対応する要素の構成とは異なる構成を有する。例えば、第２の例となる実施形態において、内歯車４６ａ、４６ｂの歯４７ａ、４７ｂは、ヘリカル状である。外歯付き輪歯車５０ａ、５０ｂの内歯５２ａ、５２ｂもまた、歯車装置アセンブリ１４'において、ヘリカル状である。車軸太陽歯車４５ａ、４５ｂの歯、差動太陽歯車４２ａ、４２ｂの歯、及び遊星歯車のセットのすべて６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａ、６５ａ、６６ａ、６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ、６４ｂ、６５ｂ、６６ｂの歯は、歯車装置アセンブリ１４'において、すべてヘリカル状である。さらに、外歯付き輪歯車５０ａ、５０ｂは、輪の外側部分が差動制御ピニオン歯車３３に向かって内側に延びており、歯車装置アセンブリ１４'においては異なる形状を有する。差動装置４０もまた、第１の例となる実施形態の歯車装置アセンブリ１４と比べて、第２の例となる実施形態の歯車装置アセンブリ１４'においていくつかの異なる態様を有する。キャリアハウジング３６は、歯車装置アセンブリ１４におけるキャリアハウジング３６の全体的に概して箱形状と比べて、歯車装置アセンブリ１４'においては全体的に円筒形状を有する。さらに、ベベル型輪歯車３４は、駆動軸１２によって駆動される捻じれベベルピニオン歯車３２とかみ合うために、歯車装置アセンブリ１４'においては捻じれベベル歯車である。また、差動装置４０は、第１の実施形態における二つのマイタ歯車に対立するものとして、第２の実施形態においては四つのマイタ歯車３８を含む。
様々な歯車にはすばを使用することは、一般的に、はすば歯車が、より静かであり、直線カット歯車よりも多くの負荷を支えることができるため、有利であり得る。しかしながら、はすばを有する歯車は、一般的には、直線カット歯車よりも高価である。
図３Ａ〜図３Ｄに描写されるネスト化された軸実施形態とは異なり、歯車装置アセンブリ１４'は、駆動軸１２のためのピニオン歯車３２が差動制御ピニオン歯車３３とは反対側のキャリアハウジング３６にある構成を含む。図３Ａ〜図３Ｄに示される実施形態において、差動制御軸２５は、比較的短く、可変速可逆モータ２４は、歯車装置アセンブリの近くに位置付けられる（図４Ｃを参照されたい）。
遊星歯車キャリアに対する遊星歯車の内側のセット及び遊星歯車の外側のセットの配置は、第２の例となる実施形態では第１の例となる実施形態とは異なる。例えば、第１の例となる実施形態では、各遊星歯車キャリアは、二つの端板７０ａ、７２ａ及び７０ｂ、７２ｂをそれぞれ含み、端板の間に遊星歯車の内側のセット及び外側のセットが配設されている。第２の例となる実施形態では、各遊星歯車キャリア７１ａ、７１ｂは、遊星歯車の内側のセットを遊星歯車の外側のセットから分ける。
図４Ａ〜図４Ｃに描写されるように、遊星歯車６１ａ〜６６ａ、６１ｂ〜６６ｂは、段付歯車ではない。いくつかの実施形態において、遊星歯車は、図７〜図１５に関して下に説明されるように、段付遊星歯車である。いくつかの実施形態において、図４Ａ〜図４Ｃの実施形態における遊星歯車は、段付遊星歯車で置き換えられる。
上に記されるように、差動的に操舵される車両のための歯車装置アセンブリのいくつかの実施形態において、差動制御ピニオン歯車３３は、可変速可逆モータの代わりに車両の操舵クラッチによって駆動されるように構成される。そのような実施形態において、操舵クラッチは、車両を操舵するために、第２の車軸２０に対して第１の車軸１８の回転率を制御可能に変更するために使用される。
図５Ａ〜図５Ｃは、第３の例となる実施形態に従う歯車装置アセンブリ１４''を描写する。歯車装置アセンブリ１４''の一部の要素は、上記の歯車装置アセンブリ１４及び１４'の要素に類似する。二つの大きな違いは、歯車装置アセンブリ１４''が一方のみの複数の調整歯車を有し、回生ではないことである。歯車装置アセンブリ１４内で、駆動軸１２は、慣習的なベベル型ピニオン歯車３２で終わる。ピニオン歯車３２は、二つの後車軸１８、２０の回転の主軸３５の周りに設置される大きいベベル型輪歯車３４を回転させる。ベベル型輪歯車３４は、マイタ歯車キャリア３６に装着される。マイタ歯車キャリア３６は、ベベル型輪歯車３４と一緒に回転する。マイタ歯車キャリア３６は、一つ以上のマイタ歯車３８を保有する。示される実施形態では、二つのマイタ歯車３８が示される。マイタ歯車３８は、慣習的な様式で回転の主軸３５に垂直に配向される。
ベベル型ピニオン歯車３２、ベベル型輪歯車３４、マイタ歯車キャリア３６、及びマイタ歯車は、本明細書では、まとめて差動装置４０と呼ばれ、これは、第１の車軸１８、第２の車軸２０、及び車両の駆動軸１２に係合するように構成される。当業者は、差動装置４０の部品が様々であり得ることを理解するものとする。例えば、歯車キャリア３６は、異なる形状又は構成を有し得、ベベル型輪歯車３４は、捻れベベル型輪歯車であり得る。二つより多くの、又は少ないマイタ歯車が存在し得る（例えば、四つのマイタ歯車が存在し得る）。
歯車装置アセンブリ１４はまた、差動装置４０に係合するように構成され、可変速モータ２４によって駆動されるように構成され、可変速モータ２４によって生み出される回転に基づいて第２の車軸２０に対して第１の車軸１８の回転を制御可能に変更するように構成される、複数の調整歯車を含む。複数の調整歯車は、遊星歯車キャリア、遊星歯車キャリアに結合される遊星歯車の第１のセット６１、６２、６３、及び遊星歯車キャリアに結合される遊星歯車の第２のセット６４、６５、６６を含む遊星歯車のサブアセンブリ６０を含む。遊星歯車の第２のセット６４、６５、６６は、車両の第１の車軸１８と結合するように構成される。いくつかの実施形態において、遊星歯車の第２のセット６４、６５、６６は、車両の第１の車軸１８に装着される歯車４５に係合し、これを回転させるように構成される。いくつかの実施形態において、遊星歯車の第２のセットは、第１の車軸１８に装着又は結合される平歯車４５又ははすば歯車に係合し、これを回転させるように構成される。
いくつかの実施形態において、複数の調整歯車はまた、差動装置４０と結合される、又はこれに装着される太陽歯車４２を含み、太陽歯車４０は、遊星歯車の第１のセット６４、６５、６６に係合するように構成され、複数の調整歯車は、太陽歯車２０を通じて差動装置４０と相互作用する。いくつかの実施形態において、太陽歯車４２は、差動装置の歯車キャリア３６に装着される。太陽歯車４２は、回転の主軸３５上に配向される。したがって、太陽歯車４２は、差動装置４０のベベル型輪歯車３４及び歯車キャリア３６と一緒に回転するということを理解されたい。
両方の車軸１８、２０は、ベベル型駆動歯車４３、４４で終わる。第２の車軸２０は、ベベル型輪歯車３４を通って延び、そのベベル型駆動歯車４４が、差動装置４０のマイタ歯車キャリア３６内のベベル型マイタ歯車３８とかみ合う。逆に、第１の車軸１８は、太陽歯車４２の中央を通って延び、そのベベル型駆動歯車４３が、差動装置４０のマイタ歯車キャリア３６内のベベル型マイタ歯車３８とかみ合う。
いくつかの実施形態において、複数の調整歯車はまた、遊星歯車の第２のセット６４、６５、６６に係合するように構成される内歯車（例えば、静止した内平歯車４６）を含む。内歯車は、可変速モータに対して静止している。例えば、静止した内平歯車４６は、差動装置ケーシング１６に接続され、したがって動かない。いくつかの実施形態において、内歯車は、はすば内歯車である。
いくつかの実施形態において、複数の調整歯車はまた、可変速モータ２４によって駆動される制御軸２５から遊星歯車の第１のセット６１、６２、６３へ回転運動を伝達する環状歯車５０又は輪歯車を含む。環状歯車５０は、遊星歯車の第１のセット６１、６２、６３に係合する内歯車歯５２を有する。環状歯車もまた、外歯車歯５４を有する。示される実施形態において、環状歯車５０の内側は、内平歯車４８の内側と、同じサイズであり、同じ歯車装置を有する。しかしながら、これらの寸法及び歯車装置タイプは、性能を最適化するために、車輪サイズ及び車種などの多数の因子に応じて変更され得る。環状歯車５０は、マイタ歯車キャリア３６の太陽歯車４２の周りに位置決めされる。
差動制御ピニオン歯車が外歯付き輪歯車の外歯に係合する図３Ａ〜図４Ｃに描写される実施形態と対照的に、図５Ａ〜図５Ｃに描写される実施形態では、制御軸２５と関連付けられた歯車（例えば、ウォーム歯車５６）は、環状歯車５０の外歯車歯５４に係合する。環状歯車に係合するためにウォーム歯車を用いる実施形態において、ウォーム歯車５６は、差動装置ケーシングに固定されており、静止している。いくつかの実施形態において、制御軸と関連付けられた歯車は、異なる構成を有する（例えば、平歯車又ははすば歯車）。この第１の例となる実施形態では、制御軸２５の回転軸は、駆動軸にほぼ平行に、及び車軸の回転軸３５に垂直に配向される。しかしながら、他の実施形態では、制御軸２５の回転軸は、車軸の回転の回転軸３５に平行であり得るか、又は異なる配向を有し得る。
制御軸２５と関連付けられた歯車（例えば、ウォーム歯車５６）は、可変速モータ２４によって選択的に回転される。ウォーム歯車５６は、回転すると、環状歯車５０の外歯車歯５４とかみ合い、環状歯車５０を回転させる。ウォーム歯車５６が異なる速度で可変速モータ２４によって回転され得るため、環状歯車５０もまた、異なる速度で選択的に回転され得るということを理解されたい。いくつかの実施形態において、ウォーム歯車５６は、制御軸２５が回転していないときには第１の車軸１８及び第２の車軸２０が異なる率で回転することを防げる。
図５Ｃは、図５Ｂと合わせて、遊星歯車のサブアセンブリ６０を示す。サブアセンブリ６０は、二つの端板７０、７２の間の三つのピン６７、６８、６９の枠組み内に設置される六つの遊星歯車６１、６２、６３、６４、６５、６６を含む。遊星歯車６１、６２、６３、６４、６５、６６は、三つずつ二つのセットで配置される。遊星歯車の第１のセット６１、６２、６３は、太陽歯車４２を公転し、太陽歯車４２を環状歯車５０の内歯車歯５２に接合する。遊星歯車の第２のセット６４、６５、６６は、第１の車軸１８上の平歯車４５を公転し、平歯車４５を内平歯車４６に接合する。六つの遊星歯車６１、６２、６３、６４、６５、６６の使用は、単に例示にすぎず、部品間の機械エネルギーの説明される伝達が達成されるという条件で、任意の数の遊星歯車が使用され得ることを理解されたい。この第３の例となる実施形態では、遊星歯車キャリアは、端板７０、７２、及びピン６７、６８、６９を含む。当業者は、遊星歯車キャリアが様々な異なる構成を有し得ることを理解するものとする。
図５Ａ〜図５Ｃに描写されるように、遊星歯車６１〜６６は、段付歯車ではない。いくつかの実施形態において、遊星歯車は、図７〜図１５に関して下に説明されるように、段付遊星歯車である。いくつかの実施形態において、図５Ａ〜図５Ｃの実施形態における遊星歯車は、段付遊星歯車で置き換えられる。
差動装置４０内のマイタ歯車キャリア３６が回転するとき、太陽歯車４２も回転する。太陽歯車４２は、遊星歯車の第１のセット６１、６２、６３を回転させる。遊星歯車の第１のセット６１、６２、６３の公転運動は、ピン６７、６８、６９によって遊星歯車の第２のセット６４、６５、６６へ伝達される。遊星歯車の第２のセット６４、６５、６６は、第１の車軸１８上の平歯車４５を回転させる。平歯車４５は、第１の車軸１８、及びその第１の車軸１８に装着されるいかなる車両車輪も回転させる。その結果、様々な相互接続により、遊星歯車の第１のセット６１、６２、６３の公転速度は、第１の車軸１８の回転速度に比例する。
遊星歯車の第１のセット６１、６２、６３の公転速度は、制御軸２５により可変速モータ２４に接続される歯車５６（例えば、ウォーム歯車）によって選択的に調整され得る。モータが制御軸２５を回転させると、制御軸に接続される歯車（例えば、ウォーム歯車５６）が環状歯車５０を回転させる。その回転方向に応じて、環状歯車５０の回転は、遊星歯車の第１のセット６１、６２、６３の公転速度を増大させるか、又はこの速度を減少させるかのいずれかである。遊星歯車の第１のセット６１、６２、６３の公転速度が第１の車軸１８の回転速度に比例するため、ウォーム歯車５６の回転は、第１の車軸１８の回転速度を増大させるか、又は減少させるかのいずれかであることを理解されたい。したがって、可変速モータ２４を動作させることにより、複数の調整歯車は、第１の車軸１８の回転速度が第２の車軸２０の回転速度に対して選択的に調整される（例えば、増大又は減少される）ことを可能にする。複数の調整歯車は、環状歯車又は輪歯車５０の回転率が、第１の車軸１８と第２の車軸２０との間の回転速度における所望の差に比例するように、構成される。同様に、可変速モータによって出力される回転率は、第１の車軸１８と第２の車軸２０との間の回転速度における結果として生じる差に比例する。環状歯車５０又は輪歯車のゼロ回転は、第１の車軸１８と第２の車軸２０との間の回転速度における差なしに相当する。
二つの車軸１８及び２０は、互いに結合され、ウォーム歯車５６の回転を介して差が許されない限りは一緒に等しく回転する。可変速モータ２４が故障するようなことがあれば、ウォーム歯車５６は回転しない。差動装置４０は依然として動作し、二つの車軸１８、２０は、共通の回転率で引き続き一緒に回転することができる。いくつかの実施形態において、歯車装置アセンブリ１４は、第２の車軸２０に対して第１の車軸１８の回転率を変更又は維持するとき、摩擦に依存しない。
図６Ａ〜図６Ｄは、第４の例となる実施形態の歯車装置アセンブリ１４'''を描写する。図６Ａ〜図６Ｄの歯車装置アセンブリ１４'''は、図５Ａ〜図５Ｃに関連して上に説明される部品と同じ、又は類似する多くの部品を含み、したがって、同じ参照番号の多くを使用する。図５Ａ〜図５Ｃに描写される第３の例となる実施形態に関する上の説明の大半は、第４の例となる実施形態に適用可能である。実施形態間のいくつかの差が、以下に説明される。
環状歯車５０に係合する制御軸２５と接続されるウォーム歯車を用いる代わりに、歯車装置アセンブリ１４'''は、環状歯車５０に係合する制御軸２５に接続される平歯車５７を用いる。また、歯車装置アセンブリ１４'''の第４の例となる実施形態では、制御軸２５の回転軸は、第１の車軸１８及び第２の車軸２０の回転軸３５に平行である。さらに、制御軸２５は、より短く、可変速モータ２４は、歯車装置アセンブリ１４'''により近い。制御軸２５回転軸が第１及び第２の車軸１８、２０の回転軸３５に平行であり、制御軸が環状歯車５０に係合する平歯車５７（ウォーム歯車の代わりに）に結合されるというこの配置は、一般的には、第３の例となる実施形態における対応する部品の配置よりも、コンパクトであり軽重量である。加えて、歯車装置アセンブリ１４'''の第４の例となる実施形態におけるこの配置は、計算された所望の率を実施することに抵抗する力がウォーム歯車の一方向の性質によってブロックされないことから、より幅広い許容差動率をより上手く受け入れることができる。代わりに、平歯車５７は、これらの力を、制御軸２５を通じて可変速モータに通信し、これらの力は、それらが許容範囲内に入る場合は、制御アルゴリズムによって可変速モータの回転率を変えることが許され、それらが許容範囲を超える場合はモータによって拒否され得る。
歯車装置アセンブリ１１４'''の第４の例となる実施形態において、歯車のうちの多くの歯は、第１の例となる実施形態内の対応する要素の構成とは異なる構成を有する。例えば、第２の例となる実施形態では、静止した内歯車４６の歯は、ヘリカル状である。環状歯車５０又は輪歯車の内歯車歯５２もまた、歯車装置アセンブリ１４'''では、ヘリカル状である。第３の例となる実施形態では、第１の車軸１８に装着される歯車４５は、平歯車である。しかしながら、第４の例となる実施形態では、この歯車は、はすば平歯車４５である。第３の例となる実施形態では、遊星歯車６１、６２、６３、６４、６５、６６は、各々が平歯車である。歯車装置アセンブリ１４'''では、遊星歯車６１、６２、６３、６４、６５、６６は、各々がはすば平歯車である。歯車装置アセンブリ１４'''では、太陽歯車４２は、はすばを有する。これらの歯車にはすばを使用することは、一般的に、はすば歯車が、より静かであり、直線カット歯車よりも多くの負荷を支えることができるため、有利であり得る。
歯車キャリア７１に対する遊星歯車の第１のセット６１、６２、６３、及び遊星歯車の第２のセット６４、６５、６６の配置は、第４の例となる実施形態では第３の例となる実施形態とは異なる。例えば、第３の例となる実施形態では、遊星歯車のための歯車キャリアは、二つの端板７０を含み、すべての遊星歯車がこれらの間にある。第４の例となる実施形態では、歯車キャリア７１は、遊星歯車の第１のセット６１、６２、６３を遊星歯車の第２のセット６４、６５、６６から分ける。
第４の例となる実施形態では、差動装置４０の歯車キャリア３６は、第２の例となる実施形態におけるマイタ歯車キャリア３６のものとは異なる形状を有する。また、差動装置は、第３の例となる実施形態における二つのマイタ歯車に対立するものとして、歯車装置アセンブリ１４'の第４の例となる実施形態においては四つのマイタ歯車３８を含む。
いくつかの実施形態において、複数の調整歯車は、遊星歯車キャリアを含む遊星歯車６０のサブアセンブリ（例えば、端板７２、端板７０、及びピン６７、６８、６９）、遊星歯車キャリアに結合される遊星歯車の第１のセット６１、６２、６３、及び遊星歯車キャリアに結合される遊星歯車の第２のセット６４、６５、６６を含む。遊星歯車の第１のセット６１、６２、６３と同じキャリア上にある遊星歯車の第２のセット６４、６５、６６は、遊星歯車の第１のセット６１、６２、６３を第１の車軸１８と結合させる。例えば、いくつかの実施形態において、遊星歯車の第２のセット６４、６５、６６は、第１の車軸１８に装着される平歯車４５を回転させる。遊星歯車の第１のセット６１、６２、６３の公転速度は、第１の軸１８の回転速度に比例する。遊星歯車の第１のセット６１、６２、６３の公転速度は、可変速モータ２４を使用して選択的に調節され得、それにより第１の車軸１８の回転速度を選択的に調節する。例えば、いくつかの実施形態において、可変速モータ２４は、内歯車歯５２が遊星歯車の第１のセット６１、６２、６３に係合する環状歯車５０の外歯車歯５４に係合するウォーム歯車５６を回転させる。いくつかの実施形態において、複数の調整歯車は、環状歯車５０を含む。モータ２４を環状歯車５０に接続する利益のうちの一つは、環状歯車５０が遊星歯車６０のサブアセンブリの外側に配設され、モータ２４によって回転される軸に環状歯車５０を接続することを容易にしていることである。
いくつかの実施形態において、モータ２４の回転率は、第１の車軸１８と第２の車軸２０との間の回転速度における所望の差に比例する。回転運動をモータから遊星歯車の第１のセット６１、６２、６３へ伝達するために環状歯車５０を用いる実施形態では、環状歯車５０の回転率もまた、第１の車軸１８と第２の車軸２０との間の回転速度における所望の差に比例する。したがって、第１の車軸１８と第２の車軸２０との間の回転速度における所望の差が存在しないとき、環状歯車５０の回転は存在しない。第１の車軸１８と第２の車軸２０との間の回転速度における所望の差が存在しない直線走行中、環状歯車５０、遊星歯車の第１のセット６１、６２、６３、及び遊星歯車の第２のセット６４、６５、６６はすべて、第２の車軸２０の何分の一かの回転速度で回転する。環状歯車５０が比較的高い慣性を有するため、環状歯車５０は、車軸間の回転速度における差が必要とされるときにのみ回転することが特に有益であり、回転速度における差が必要とされるとき、環状歯車５０の回転速度は、いずれかの車軸の回転速度よりもはるかに小さい。もしも環状歯車が第２の車軸よりも速く回転することが必要とされる場合、システムは、環状歯車からかなりの抗力を経験する。
いくつかの実施形態において、複数の調整歯車は、遊星歯車の第１のセット６１、６２、６３に係合し、これを駆動する太陽歯車４２を通じて、差動装置４０と相互作用する。遊星歯車の第１のセット６１、６２、６３に係合し、これを駆動するために太陽歯車４２を用いる実施形態は、太陽歯車４２が比較的小さく、遊星歯車サブアセンブリ内の歯車のすべてのうち、回転させるのが最も容易な歯車であることから、比較的小さい規制抗力を有し得る。
いくつかの実施形態において、複数の調整歯車は、環状歯車６０、遊星歯車の第１のセット６１、６２、６３、遊星歯車の第２のセット６４、６５、６６、遊星歯車キャリア（例えば、端板７２、端板７０、及びピン６７、６８、６９、又は遊星歯車キャリア７１）、差動装置４０に結合される太陽歯車４２、及び平歯車４５を含む。
上に説明されるように、遊星歯車の第１のセット及び遊星歯車の第２のセットを共通のキャリア上に含む遊星歯車のサブアセンブリ、並びに遊星歯車のサブアセンブリが配設される環状歯車は、比較的小さい付加抗力で、及び回転速度の変化に対する比較的小さい抵抗性で、可変速可逆モータを使用して第１の車軸と第２の車軸との間の回転速度における差の制御を可能にする。
歯車装置アセンブリ１４''又は歯車装置アセンブリ１４''''のいずれかは、図７〜図１５に関して以下に説明されるように、差動率を調整することを助ける段付調整歯車１５ａ、１５ｂを組み込むことができる。いくつかの実施形態において、図６Ａ〜図６Ｄの実施形態における遊星歯車は、段付遊星歯車で置き換えられる。
いくつかの実施形態は、差動率を調整することを助けるために歯車装置減速を提供する。いくつかの実施形態において、この歯車装置減速は、調整歯車１５、１５ａ、及び１５ｂのセット内に提供され得る。いくつかの実施形態において、この歯車装置減速は、操舵制御ピニオン歯車３３とインターフェースをとって提供され得る。いくつかの実施形態において、この歯車装置減速は、調整歯車１５ａ、１５ｂのセット内に、かつ操舵制御ピニオン歯車３３とインターフェースをとって提供され得る。
差動制御調整歯車内の歯車装置減速は、いくつかの実施形態においては、それが、所与の可変速モータサイズについて差動率を制御するために増大されたトルクを提供することから有益である。これは、多くの場合可変速モータが、所望の回転を強いるために車両の慣性を克服することが求められる、差動的に操舵される車両において用いられるいくつかの実施形態には特に有益である。いくつかの実施形態におけるそのような歯車装置減速の別の利点は、それが、所望の差動率に反して作用する外部の力に対するシステムの抵抗性を増大させることである。減速比が大きいほど、所与の可変速モータが、衝撃、又は所望の差動率の邪魔をする他のけん引条件に耐えることは容易になる。
調整歯車１５ａ及び１５ｂのセット内に減速を提供するいくつかの実施形態において、遊星歯車（例えば、６１、６２、６３、６４、６５、６６、及び６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａ、６５ａ、６６ａ、６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ、６４ｂ、６５ｂ、６６ｂ）のうちの少なくとも一部又はすべては、段付遊星歯車であり、各々が、大きい方の直径の歯車又は歯車部分、及び小さい方の直径の歯車又は歯車部分を含み、これらは互いと同軸であり、単一の段付遊星歯車として一緒に回転するように、互いに固定されるか、又は互いと一体である。本明細書で使用される場合、段付遊星歯車の大きい方の直径部分及び段付遊星歯車の小さい方の直径部分は、単一の一体型段付遊星歯車の異なる部分、又は単一の段付遊星歯車の異なる部分を形成するために互いに装着される異なる直径の歯車を指し得る。例えば、図７は、各々が大きい方の直径部分１６１Ｌ、１６２Ｌ及び小さい方の直径部分１６１Ｓ、１６２Ｓを含む、例となる段付遊星歯車１６１、１６２、１６３、１６４の斜視図を描写する。簡略化のため、図７は、各々が外側の輪歯車１５０及び内側の太陽歯車１４２の両方に係合する段付遊星歯車１６１、１６２、１６３、１６４の単一のセットを示す。しかしながら、使用中、同じキャリアに共に装着される段付遊星歯車の二つのセットが用いられる。段付遊星歯車を用いるいくつかの実施形態において、各大きい方の直径部分は、そのそれぞれの輪歯車又は内歯車（例えば、５０、５０ａ、５０ｂ、４６、４６ａ、４６ｂｂ）の内歯とかみ合う。例えば、図７は、輪歯車１５０の内歯とかみ合う大きい方の直径部分１６１Ｌ、１６２Ｌを描写する。段付遊星歯車を用いるいくつかの実施形態において、各小さい方の直径部分は、そのそれぞれの太陽歯車（例えば、４２、４２ａ、４２ｂ、４５、４５ａ、４５ｂ）とかみ合う。例えば、図７は、太陽歯車１４２の歯とかみ合う小さい方の直径部分１６１Ｓ、１６２を描写する。これは、入力輪歯車１５０と太陽歯車１４２との間に歯車装置減速を達成する。同様に、段付歯車は、内歯車（例えば、５０、５０ａ、５０ｂ）と出力太陽歯車（例えば、４５、４５ａ、４５ｂ）との間に歯車装置減速を達成するために使用され得る。大きい方の直径及び小さい方の直径の遊星歯車又は歯車部分の直径間のより大きい「段」差は、より大きい歯車装置減速に相当する。いくつかの実施形態において、段付遊星歯車についての小さい方の直径部分の直径と大きい方の直径部分の直径との比は、１：１．１〜１：４．０の範囲内に入る。他の実施形態において、比は、この範囲外である。
図７では、様々な要素（例えば、輪歯車１５０、歯車キャリアなどの追加の構造物）は、明白性のために省略される。さらに、図７では、小さい方の直径部分及び大きい方の直径部分における直径の相対的な差は縮尺通りではない。いくつかの実施形態において、段付遊星歯車は、ヘリカル状である。図７では、四つの段付遊星歯車が描写されるが、四つより多い又は少ない段付遊星歯車が、いくつかの実施形態においては用いられ得る。
図８は、いくつかの実施形態に従う、段付遊星歯車６４ａ、６５ａ、６６ａを含む歯車装置アセンブリの部分を描写する。各段付遊星歯車６４ａ、６５ａ、６６ａの大きい方の直径部分は、外歯付き輪歯車５０ａの内歯とかみ合い、各段付遊星歯車６４ａ、６５ａ、６６ａの小さい方の直径部分は、第１の車軸太陽歯車４５ａとかみ合う。
図９Ａは、遊星歯車６１、６２、６４、６６が段付遊星歯車によって置き換えられることを除き、平歯車５７が環状歯車５０に係合する図６Ａ〜図６Ｄに描写されるものと類似する実施形態についての歯車装置図を概略的に描写する。示されるように、遊星歯車６１及び６２に取って代わる段付遊星歯車は各々、ハウジング３６に装着される、又はそれと一体にされる太陽歯車４２の歯とかみ合う小さい方の直径部分１６１Ｓ、１６２Ｓと、外歯付き輪歯車５０の内歯とかみ合う大きい方の直径部分１６１Ｌ、１６２Ｌと含む。同様に、遊星歯車６４及び６６に取って代わる段付遊星歯車は各々、車軸１８に装着される、それに結合される、又はそれと一体にされる太陽歯車４５の歯とかみ合う小さい方の直径部分１６４Ｓ、１６６Ｓと、内歯車４６とかみ合う大きい方の直径部分１６４Ｌ、１６６Ｌとを含む。
いくつかの実施形態において、段付遊星歯車のセットのうちの一部又はすべての配向は、異なる用途のための異なるレイアウト及び異なるトルク負荷を受け入れるために、所望の場合は逆にされてもよい。図９Ｂは、段付遊星歯車の配向が逆にされていることを除き、図９Ａのものに類似する歯車装置図を概略的に描写する。具体的には、図９Ａでは、段付遊星歯車大きい方の直径部分１６１Ｌ、１６２Ｌは、段付遊星歯車の第１のセットの段付遊星歯車小さい方の直径部分１６１Ｓ、１６２Ｓよりも、車軸１８に沿ってさらに外へ、及び差動装置キャリアハウジング３６の中心部分からさらに遠くにある。対照的に、図９Ｂでは、段付遊星歯車小さい方の直径部分１６１Ｓ、１６２Ｓは、段付遊星歯車の第１のセットの段付遊星歯車大きい方の直径部分１６１Ｌ、１６２Ｌよりも、車軸１８に沿ってさらに外へ、及び差動装置キャリアハウジング３６の中心部分からさらに遠くにある。
図９Ａでは、段付遊星歯車小さい方の直径部分１６４Ｓ、１６６Ｓは、段付遊星歯車の第２のセットの段付遊星歯車大きい方の直径部分１６４Ｌ、１６６Ｌよりも、車軸１８に沿ってさらに外へ、及び差動装置キャリアハウジング３６の中心部分からさらに遠くにある。対照的に、図９Ｂでは、段付遊星歯車大きい方の直径部分１６４Ｌ、１６６Ｌは、段付遊星歯車の第２のセットの段付遊星歯車小さい方の直径部分１６４Ｓ、１６６Ｓよりも、車軸１８に沿ってさらに外へ、及び差動装置キャリアハウジング３６の中心部分からさらに遠くにある。
他の実施形態において、段付遊星歯車大きい方の直径部分は、段付遊星歯車の第１のセット及び段付遊星歯車の第２のセットの両方の段付遊星歯車小さい方の直径部分よりも、車軸に沿ってさらに外へ、及び差動装置キャリアハウジング３６の中心部分からさらに遠くにあり得る。
他の実施形態において、段付遊星歯車小さい方の直径部分は、段付遊星歯車の第１のセット及び段付遊星歯車の第２のセットの両方の段付遊星歯車大きい方の直径部分よりも、車軸に沿ってさらに外へ、及び差動装置キャリアハウジング３６の中心部分からさらに遠くにあり得る。
図１０は、遊星歯車６１、６２、６４、６６が段付遊星歯車によって置き換えられることを除き、ウォーム歯車３５が環状歯車５０に係合する図５Ａ〜図５Ｃに描写されるものと類似する実施形態についての歯車装置図を概略的に描写する。示されるように、遊星歯車６１及び６２に取って代わる段付遊星歯車は各々、ハウジング３６に装着される、それに結合される、又はそれと一体にされる太陽歯車４２の歯とかみ合う小さい方の直径部分１６１Ｓ、１６２Ｓを含み、また外歯付き輪歯車５０の内歯とかみ合う大きい方の直径部分１６１Ｌ、１６２Ｌも含む。同様に、遊星歯車６４及び６６に取って代わる段付遊星歯車は各々、車軸１８に装着される、又はそれと一体にされる太陽歯車４５の歯とかみ合う小さい方の直径部分１６４Ｓ、１６６Ｓと、内歯車４６とかみ合う大きい方の直径部分１６４Ｌ、１６６Ｌとを含む。
図１１は、遊星歯車６１ａ、６２ａ、６４ａ、６５ａ、６１ｂ、６２ｂ、６４ｂ、６５ｂが、小さい方の直径部分１６１ａＳ、１６２ａＳ、１６４ａＳ、１６５ａＳ、１６１ｂＳ、１６２ｂＳ、１６４ｂＳ、１６５ｂＳ、及び大きい方の直径部分１６１ａＬ、１６２ａＬ、１６４ａＬ、１６５ａＬ、１６１ｂＬ、１６２ｂＬ、１６４ｂＬ、１６５ｂＬを各々が含む段付遊星歯車によって置き換えられることを除いて、図３Ａ〜図３Ｄに描写されるものと類似する実施形態ついての歯車装置図を概略的に描写する。図１１の実施形態はまた、モータ２４と操舵制御ピニオン歯車３３との間に歯車装置減速アセンブリの形態で歯車装置減速を提供する。
いくつかの実施形態において、歯車装置減速アセンブリは、操舵制御ピニオン歯車３３と結合される、それに装着される、又はそれと一体にされる遊星減速キャリア１５７を含む遊星減速歯車アセンブリ１５５を含む。遊星減速歯車アセンブリ１５５はまた、遊星減速太陽歯車１５８、複数の遊星歯車（例えば、１５９ａ、１５９ｂ）、及び遊星減速内歯付き輪歯車１５３を含む。操舵制御軸２５は、複数の遊星歯車１５９ａを公転するように設置される遊星減速太陽歯車１５８を回転させる。この遊星減速歯車アセンブリの内歯付き輪歯車１５３は、差動装置１６の外ケースに対して静止している。したがって、歯車装置減速が、入力遊星減速太陽歯車１５８と、操舵制御ピニオン歯車３３に装着される、それに結合される、又はそれと一体にされる出力遊星減速キャリア１５７との間に達成される。
図１２は、遊星歯車６１ａ、６２ａ、６４ａ、６５ａ、６１ｂ、６２ｂ、６４ｂ、６５ｂが、小さい方の直径の歯車又は歯車部分及び大きい方の直径の歯車又は歯車部分を各々が含む段付遊星歯車１６１ａ、１６２ａ、１６４ａ、１６５ａ、１６６ａ、１６２ｂ、１６４ｂ、１６５ｂによって置き換えられることを除いて、図４Ａ〜図４Ｃに描写されるものと類似する実施形態についての歯車装置図を概略的に描写する。図１２では、段付遊星歯車は、ラベル付けされるが、大きい方の直径部分及び小さい方の直径部分は、個々にラベル付けされない。段付遊星歯車の大きい方の直径部分及び小さい方の直径部分の個々のラベル付けについては、図１１を参照されたい。
図１２の実施形態は、操舵制御ピニオン歯車３３と結合される、それに装着される、又はそれと一体にされる遊星減速キャリア１５７を含む遊星減速歯車アセンブリ１５５通じて、モータ２４と操舵制御ピニオン歯車３３との間に歯車装置減速を提供する。遊星減速歯車アセンブリ１５５は、遊星減速太陽歯車１５８、複数の遊星歯車（例えば、１５９ａ、１５９ｂ）、及び遊星減速内歯付き輪歯車１５３を含む。操舵制御軸２５は、複数の遊星歯車１５９ａ、１５９ｂを公転するように設置される遊星減速太陽歯車１５８を回転させる。この遊星減速歯車アセンブリの内歯付き輪歯車１５３は、差動装置１６の外ケースに対して静止している。したがって、歯車装置減速が、入力遊星減速太陽歯車１５８と、操舵制御ピニオン歯車３３に装着される、それに結合される、又はそれと一体にされる出力遊星減速キャリア１５７との間に達成される。
図１３は、遊星歯車６１ａ、６２ａ、６４ａ、６５ａ、６１ｂ、６２ｂ、６４ｂ、６５ｂが、小さい方の直径部分及び大きい方の直径部分を各々が含む段付遊星歯車１６１ａ、１６２ａ、１６４ａ、１６５ａ、１６６、１６２ｂ、１６４ｂ、１６５ｂによって置き換えられること、並びにモータ２４と、ウォームスクリュ歯車１５６及びウォーム車輪１７３を含む操舵制御ピニオン歯車３３との間の歯車装置減速アセンブリ１５１を除いて、図３Ａ〜図３Ｃに描写されるものと類似する実施形態についての歯車装置図を概略的に描写する。ウォーム車輪１７３は、操舵制御ピニオン歯車３３に結合される、それに装着される、又はそれと一体にされる。モータ２４は、ウォームスクリュ歯車１４５を回転させ、今度はこれが、ウォーム車輪１７３及び操舵制御ピニオン歯車３３を駆動する。
図１４は、遊星歯車６１ａ、６２ａ、６４ａ、６５ａ、６１ｂ、６２ｂ、６４ｂ、６５ｂが、小さい方の直径部分及び大きい方の直径部分を各々が含む段付遊星歯車１６１ａ、１６２ａ、１６４ａ、１６５ａ、１６６、１６２ｂ、１６４ｂ、１６５ｂによって置き換えられること、並びにモータ２４と、ウォームスクリュ歯車１５６及びウォーム車輪１７３を含む操舵制御ピニオン歯車３３との間の歯車装置減速歯車装置減速アセンブリ１５１を除いて、図４Ａ〜図４Ｃに描写されるものと類似する実施形態についての歯車装置図を概略的に描写する。
所与のサイズの複合遊星歯車の全体的な歯車装置減速比は、以下のように計算され得る。
すべての歯車が同じモジュールである（例えば、すべての歯車上の歯が同じサイズであり、同じプロファイルを有する）と仮定し、Ｔｓは、太陽歯車上の歯の数であり、Ｔｒは、輪歯車上の歯の数であり、Ｔｐｓは、複合遊星歯車の小さい方の直径の遊星歯車（又は遊星歯車部分）上の歯の数であり、Ｔｐｂは、複合遊星歯車の大きい方の直径の遊星歯車（又は遊星歯車部分）上の歯の数である。
１．静止した太陽と仮定して、内側の遊星セットの減速比を計算する。
この場合、「入力」は輪歯車であり、「出力」は、遊星キャリアである。
Ｒｓを輪歯車の回転速度とする。
１．１）この輪と、（輪がかみ合う）大きい方の直径の遊星歯車又は遊星歯車部分との制約比は、Ｔｒ／Ｔｐｂである。
１．２）小さい方の直径の遊星歯車又は遊星歯車部分と、（Ｔｐｓがかみ合う）太陽歯車との制約比はＴｐｓ／Ｔｓである。
１．３）したがって、輪歯車とキャリアとの比（ＲＣ＿ｒａｔｉｏ）は、上の二つの制約の積、つまりＲＣ＿ｒａｔｉｏ＝（Ｔｒ／Ｔｐｂ）＊（Ｔｐｓ／Ｔｓ）である。
１．４）輪歯車とキャリアとの間の回転速度における差（ΔＲＣ）は、ΔＲＣ＝Ｒｓ／（１＋ＲＣ＿ｒａｔｉｏ）として計算される。
１．５）所与の輪速度についてのキャリア速度Ｃｓは、Ｃｓ＝Ｒｓ−ΔＲＣである。
１．６）内側の遊星セットの減速比は、ＲｓとＣｓとの間の比、つまりＩｎｎｅｒ＿ｒａｔｉｏ＝Ｒｓ／Ｃｓである。
２．静止した輪と仮定して、外側の遊星セットの減速比を計算する。
この場合、「入力」は遊星キャリアであり、「出力」は、太陽歯車である。
Ｃｓ＝キャリアの回転速度とする（上のステップ１．５より）。
２．１）太陽と、（太陽がかみ合う）小さい方の直径の遊星歯車（又は遊星歯車部分）との制約比は、Ｔｓ／Ｔｐｓである。
２．２）大きい方の直径の遊星歯車（又は遊星歯車部分）と、（Ｔｐｂがかみ合う）輪歯車との制約比はＴｐｂ／Ｔｒである。
２．３）したがって、キャリアと太陽歯車との比（ＣＳ＿ｒａｔｉｏ）は、上の二つの制約の積、つまりＣＳ＿ｒａｔｉｏ＝（Ｔｓ／Ｔｐｂ）＊（Ｔｐｂ／Ｔｒ）である。
２．４）キャリアと太陽歯車との間の回転速度における差ΔＣＳは、ΔＣＳ＝Ｃｓ／（ＣＳ＿ｒａｔｉｏ）として計算される。
２．５）所与の輪速度についての太陽歯車速度Ｓｓは、Ｓｓ＝Ｃｓ＋ΔＣＳである。
２．６）外側の遊星セットの減速比は、ＣｓとＳｓとの間の比、つまりＯｕｔｅｒ＿ｒａｔｉｏ＝Ｃｓ／Ｓｓである。
外側の比及び内側の比を乗算することにより、複合遊星アセンブリについての全体的な歯車装置減速比、Ｏｖｅｒａｌｌ＿Ｒａｔｉｏ＝Ｉｎｎｅｒ＿ｒａｔｉｏ＊Ｏｕｔｅｒ＿ｒａｔｉｏを得る。
図１５は、単純遊星構成及び複合（段付）遊星構成にある調整歯車についての歯車減速比の例となる計算を示し、大きい方の直径の遊星歯車部分が、輪歯車とかみ合い、小さい方の直径の遊星歯車部分が太陽歯車とかみ合う。図１５に示されるように、一つの実施形態において、段付遊星歯車を有する複合遊星構成を用いることは、歯車装置比を０．５７１から２．００へ増大させる。
図１６Ａは、遊星歯車６１ａ、６２ａ、６４ａ、６５ａ、６１ｂ、６２ｂ、６４ｂ、６５ｂが、小さい方の直径部分及び大きい方の直径部分を各々が含む段付遊星歯車１６１ａ、１６２ａ、１６４ａ、１６５ａ、１６６、１６２ｂ、１６４ｂ、１６５ｂによって置き換えられること、並びにベベル歯車、及び差動制御ピニオン歯車３３を外歯付き輪歯車５０ａ、５０ｂと接続する延長軸を伴うことを除いて、図４Ａ〜図４Ｃに描写されるものと類似する実施形態についての歯車装置図を概略的に描写する。具体的には、第１の延長軸７５ａは、ベベル差動制御ピニオン歯車３３とかみ合うベベル歯車を含み、第１の外歯付き輪歯車５０ａとかみ合う平歯車又ははすば歯車を含む。第２の延長軸７５ｂは、図１６Ｂに描写されるように、ベベル差動制御ピニオン歯車３３とかみ合うベベル歯車を含み、第２の外歯付き輪歯車５０ａとかみ合う平歯車又ははすば歯車を含む。
図１７Ａは、いくつかの実施形態に従う、遊星歯車６１ａ、６２ａ、６４ａ、６５ａ、６１ｂ、６２ｂ、６４ｂ、６５ｂが、小さい方の直径部分及び大きい方の直径部分を各々が含む段付遊星歯車１６１ａ、１６２ａ、１６４ａ、１６５ａ、１６６、１６２ｂ、１６４ｂ、１６５ｂによって置き換えられること、並びに外歯付き輪歯車５０ａのうちの一つと直接かみ合い、逆転軸７６を介して他の外歯付き輪歯車５０ｂと相互作用する可変速可逆モータの差動制御ピニオン歯車３３を伴うことを除いて、図４Ａ〜図４Ｃに描写されるものと類似する実施形態についての概略的な歯車装置図である。図１７Ｂにも示されるように、差動制御ピニオン歯車は、ベベルピニオン歯車ではなく、代わりに平歯車である。
図１６Ａ、図１６Ｂ、図１７Ａ、及び図１７Ｂにおける、差動制御ピニオン歯車３３及び外歯付き輪歯車５０ａ、５０ｂを相互接続するための配置は、差動調整歯車の二つのセット間により大きい分離を提供し、これが、差動制御ピニオン歯車３３のサイズを増大させる必要なしに、キャリア３６のためのより大きくより幅広の軸受のためのさらなる空間を提供する。この配置はまた、差動制御ピニオン歯車３３が、外歯付き輪歯車５０ａ及び５０ｂとの関連でより小さくされ得ることから、差動制御のための増大された歯車装置減速も提供することができる。
本発明システムは、異なる車両における使用、又は異なる車両との使用のために多くのやり方で具現化され得るが、以下に説明されるいくつかの実施形態は、例証の目的のため、後輪駆動を有する車両に関して説明され、以下に説明されるいくつかの実施形態は、差動的に操舵される車両に関して説明される。後輪駆動に関する説明は、単に例示にすぎず、添付の特許請求項の範囲を解釈するときに制限と見なされるべきではない。当業者は、本明細書に開示されるシステム、歯車装置アセンブリ、及び方法の異なる態様が、後輪駆動、前輪駆動、及び全輪駆動を有する車両において実施され得ることを理解するものとする。
当業者は、本明細書に説明される歯車装置アセンブリの様々な部品が、修正され得るか、又は等価の部品若しくは部品のグループで代替され得ること、並びにそのような代替及び修正が本発明の範囲内に入ることを理解するものとする。
差動操舵のためのいくつかの実施形態の使用
差動的に操舵される車両において、操舵制御は、典型的には、操舵輪又はハンドルなどの操舵入力デバイス２３を通じて提供される。いくつかの実施形態において、操舵の大きさ及び方向を測定する舵角センサ２８は、入力デバイス２８に装着される。舵角センサによって測定されるような、中心から離れる方への動きの大きさ及び方向は、可変速可逆モータ２４によって制御されるような、差動制御ピニオン歯車３３の回転の度合い及び方向を決定するための一次入力を提供する。
いくつかの実施形態において、可変速可逆モータ２４は、油圧又は静圧モータである。そのような実施形態において、装着された舵角センサ２８に加えて、又はそれに代わって、操舵入力デバイスが、可変速可逆モータ２４の回転の度合い及び方向を制御するために一つ以上の制御弁又は斜板を直接制御し得る。いくつかの実施形態において、車両は、遠隔で動作され得る。そのような実施形態において、可変速操舵モータは、車両内の運転者又はオペレータによって制御される車両内の操舵入力デバイスを介する代わりに、遠隔操舵信号に応答して受信器ユニットからの信号によって制御される。
いくつかの実施形態において、特に、車両が著しい走行速度（＞２０ｍｐｈ）を経験し得る場合、速度感応操舵制御を提供することが有益であり得る。そのような実施形態において、追加のセンサ２９が、駆動軸回転速度を測定するために提供される。次いで、減速関数が、車両の駆動軸速度が増大するにつれて可変速可逆モータ２４に対する操舵信号の大きさを減少させるために、コンピュータ２６によって適用される。
いくつかの実施形態において、可変速可逆モータ２４は、閉ループ動作を通じてコンピュータによって制御される。フィードバックセンサは、実際の差動回転率を測定するために、差動制御軸２５上に、又は代替的に一つ以上の車軸３０上に提供される。一つの車軸回転センサのみが提供される場合、これは、実際の差動率を計算するために駆動軸回転速度センサと比較され得る。これは、車両の最終駆動比によって除算される駆動軸回転率である、差動装置なしの場合の車軸の予測される回転率からの車軸回転センサの偏差を測定することによって行われる。この場合の偏差は、実際の差動回転率である。次いで、実際の差動回転率を、車両を操舵するための所望の差動率に向けて調整するために、コンピュータによって調整が行われる。
いくつかの実施形態は、本明細書に説明されるような歯車装置アセンブリ１４を組み込む差動的に操舵される車両を操舵する方法を含む。本方法は、車両の可変速可逆モータ２４を使用して差動制御ピニオン歯車３３の回転を制御することにより、車両の第１の車軸１８の回転率を車両の第２の車軸１８に対して制御することによって車両を操舵することを含む。いくつかの実施形態において、本方法はまた、車両のコンピュータ２６又は制御ユニットを使用して、実際の駆動軸回転速度を示す第１のセンサ信号（例えば、センサ２９からの信号）、及び第１の車軸と第２の車軸との間の回転速度における実際の差動を示す第２のセンサ信号（例えば、センサ３０からの信号）に基づいて可変速可逆モータ２４によって提供される回転を調整することを含む。
前輪操舵を有する車両における実施形態の使用
前輪操舵（例えば、アッカーマン）ジオメトリを装備した車両に適用されるような本明細書に説明されるシステム及び歯車装置アセンブリのいくつかの実施形態の目標のうちの一つは、任意の所与の舵角及び車両速度について車両の自然の差動率と略一致する計算された差動率を機械的に達成するために、差動制御ピニオン歯車３３（又は、図５Ａ〜図５Ｃに描写される実施形態ではウォーム歯車５６、若しくは図６Ａ〜図６Ｄに描写される実施形態では平歯車５７）を回転させることである。この目標は、計算された差動率が、車両の操作挙動を変化させるために修正されない、並びに自然の差動率が、アッカーマンジオメトリを有し、かつ車輪スリップなしで平坦な表面上で旋回する等しい右及び左のタイヤサイズが取り付けられた車両によって経験されるという特定の実施形態を特に説明する。そのような状況では、この自然の差動率は、計算された及び「所望の」差動率に相当する。
いくつかの実施形態において、この所望の差動率からの偏差は許されず、したがって、不均等なけん引条件など外的影響は、システムに影響しない。この場合、本システム又は歯車装置アセンブリは、旋回中の異なる回転率を許すことができない溶接又は係止された車軸に悩まされることなく、低けん引状況において、溶接された車軸（又は係止された差動装置）に類似して実施する。
いくつかの実施形態に従う、歯車装置アセンブリ１４、１４'を含む車両を動作させる方法は、図２と合わせて図１８に関して説明される。例証の目的のため、本方法は、後輪駆動車両を示す図２に関して説明される。当業者は、本方法が前輪駆動車両において実施され得ること、及び差動装置が前車軸間にあり得ることを理解するものとする。同様に、本方法は、全輪駆動車両における前駆動軸と後駆動軸との間の中央差動装置において実施され得る。可変速可逆モータ２４を動作させることにより、差動回転率が変化され得、具体的には、後車軸１８のうちの一方（又は、前部差動装置の場合は前車軸のうちの一方、若しくは中央差動装置の場合は出力駆動軸のうちの一方）の回転速度は、可変速可逆モータ２４が回転する方向及び速度に応じて、他方の車軸２０（又は、前部差動装置の場合は他方の前車軸、若しくは中央差動装置の場合は他方の出力駆動軸）の回転速度に対して増大又は減少され得る。
舵角センサ２８を使用して、エンジンコンピュータ２６は、車両９が真っ直ぐに走行するように構成されるか、左に旋回して走行するように構成されるか、又は右に旋回して走行するように構成されるかを決定することができる。ブロック８０を参照されたい。さらには、回転速度センサ２９を使用して、駆動軸１２のＲＰＭが決定され得る。ブロック８２を参照されたい。ブロック８４によって示されるように、エンジンコンピュータ２６は、車両の舵角及び駆動軸１２の回転速度に少なくとも部分的に基づいて、第１の車軸１８の回転速度と第２の車軸２０の回転速度との間の所望の差動回転率を計算する。いくつかの実施形態において、所望の差動回転率は、駆動軸が、毎分非ゼロの回転率を有し、舵角センサが、車両が旋回して走行するように構成されることを示す場合にのみ計算される。次いで、所望の差動回転率は、第１の車軸１８の回転速度と第２の車軸の回転速度との間の実際の差動回転率と比較される。ブロック８６を参照されたい。
実際の差動回転率と所望の差動回転率との間の差が許容範囲内であるかどうかに関して決定がなされる。ブロック８７を参照されたい。実際の差動回転率と所望の差動回転率との間の差が許容範囲内である場合、いくつかの実施形態において、何の行動も起こさない。ブロック８９を参照されたい。他の実施形態において、実際の差動回転率と所望の差動回転率との間の差が許容範囲内である場合、可変速可逆モータは、モータの回転を実際の差動回転率と能動的に協調させて、モータ抵抗を減少させ、より大きい操舵機敏性に有利に働くように活性化され得る。ブロック８９を参照されたい。実際の差動回転率と所望の差動回転率との間の差が許容範囲内でない場合、この差に基づいた制御信号値が、可変速可逆モータ２４に送信される。次いで、可変速可逆モータ２４は、実際の差動回転率が所望の差動回転率により緊密に一致するように、第１の車軸１８の実際の回転速度を加速又は減速するように動作する。ブロック８８を参照されたい。この方法は、連続した閉ループプロセスとして実施され得る。したがって、第１の車軸１８と第２の車軸２０との間の回転における差動は、可変速可逆モータ２４によって差動制御ピニオン歯車３３を介して制御される。したがって、不均等なけん引条件に起因するスリップは、減少されるか、又は防がれる。
差動率の物理的制御は、差動制御ピニオン歯車３３（図５Ａ〜図５Ｃに描写される実施形態ではウォーム歯車５６、若しくは図６Ａ〜図６Ｄに描写される実施形態では平歯車５７）を通じて提供される。以下の表は、差動制御ピニオン歯車３３、駆動軸１２、又は推進軸と、車両の挙動との関係を示す。当業者は、本開示を考慮して、これらの関係が、ウォーム歯車５６若しくは平歯車５７又は追加の歯車装置部品が、差動制御ピニオン歯車３３と外歯付き輪歯車５０ａ、５０ｂとの間に用いられる実施形態ではどのように修正されるかを理解するものとする。
アッカーマン操舵ジオメトリを装備し、等しいサイズのタイヤを有する車両は、停止中、又は直線を走行している間は、著しい差動活動を示さない。車両が旋回を実行すると、内側車輪及び外側車輪の異なる旋回半径を受け入れるためにオープン差動装置の内歯車が回転する量は、車両の舵角及び速度に比例する。理想的な平坦及び乾燥した表面では、舵角、速度、及び車両の差動率間には明確な関係がある。この率は、本明細書では、所与の車両速度での所与の旋回角度についての車両の理想の差動率又は車両の自然の差動率と称される。
舵角及び速度に加えて、車両の自然の差動率もまた、その軸距及び幅によって決まる。説明の目的のため、車両軸距は、ｌと称され、車幅は、ｄと称される。車幅ｄは、左車輪の中心から右車輪の中心まで、及び軸距ｌと同じユニットにおいて、測定される。さらに説明の目的のため、舵角は、φと称され、中心車軸の毎分回転数は、ＲＰＭである。図１９は、後部差動率を計算するときのこれらの変数を例証する。
中心車軸のＲＰＭは、多くの場合、回転の極一部を検出することができる精密かつ正確な測定である。これはまた、回転の大きさだけでなく方向も検出することができるベクトル量、例えば、＋２６．２１５ＲＰＭ又は−０．２１８ＲＰＭであり、＋及び−は、等式での使用のための方向標識として使用される。本明細書で使用される場合、正のＲＰＭは、前進車両運動に相当し、負のＲＰＭは、後進車両運動に相当する。
舵角φは、車台との平行からの度数で提供されるため、直線での走行は、φ＝０°を提供する。適度の右旋回は、φ＝２０°となり、適度の左旋回は、φ＝−２０°となる。このφ角度は、二つの旋回車輪間の仮想の車輪のものであり、車両のステアリングコラム又はラックから容易に測定され得る。
車両が動いていないとき、又はφがゼロに等しいとき、自然の差動率もまたゼロである。これらの状況において、四つの車輪すべての角運動速度は同じであり、差動運動は所望されない。前に論じられるように、いくつかの実施形態において、所望の（この場合はゼロ）差動率からの著しい偏差を防ぐことが有利であり得る。これらの実施形態において、この偏差は、様々な操舵モータ２４と差動制御ピニオン歯車３３との間で高減速歯車など（ウォーム歯車など）の機構を用いることによって、又は閉ループ動作において十分に強力な可変速可逆モータ２４を使用することによって防がれ得る。不均等なけん引条件が所望のゼロ差動率に対して作用するときにさえ、この機構は、これらの条件が、第１の車軸１８と第２の車軸２０との間の実際の差動を所望のゼロ差動から離れる方へ変化させることを防ぐ。例えば、車両が一方の車輪を氷の上に、反対の車輪を乾いた舗道の上に有する状況を検討してみる。動力は、駆動軸１２に印加され、操舵輪は、直進走行のために構成される。ゼロの舵角が存在するため、差動活動は所望されず、したがって、両側の車輪２１、２２が等しい速度で旋回することが望ましい。この場合、差動制御ピニオン歯車３３は停止している。しかしながら、不均等なけん引条件は、等しい速度で旋回する両方の車輪にとって好ましくない。氷の上の車輪は、摩擦が少ないことからより速く旋回しようとするが、所望の差動率からのこのような偏差は、氷の上の車輪が乾いた舗道の上の車輪よりも速くスピンすることを防ぐために差動制御ピニオン歯車３３の回転を制御することによって防がれる。したがって、動力は、車輪が互いに係止されているかのように等しく送達される。
ＲＰＭが非ゼロであり、φが非ゼロであるとき、所望の差動率もまた非ゼロである。この差動率は、本明細書では、毎分回転数又はＲＰＭＤｉｆｆと称されるベクトル量であり、一方の車軸の反対の車軸に対する回転速度における差を表す。差動制御ピニオン歯車３３は、等しいが反対の回転差を、第１の車軸１８と関連付けられた第１の複数の調整歯車１５ａ及び第２の車軸と関連付けられた第２の複数の調整歯車１５ｂに適用するため、差動制御ピニオン歯車を回転させる効果をより良く理解するために参照車軸を選択することが有益である。本明細書に説明される例では、第１の車軸１８（例えば、右車軸）が、参照車軸として選択されている。しかしながら、他の実施形態では、これは逆転されてもよい。ＲＰＭＤｉｆｆの符号は、車両のその側面において入力される差動の回転の方向を示す。正は、車両の前進方向における車軸回転を示し、負は、車両の後進方向における車軸回転を示す。例えば、差動制御ピニオン歯車３３は、車両が前進移動しており、かつ左折をしている場合、正の（加算の）調整を選択された右側参照車軸に適用するように回転する必要がある。これは、車両の右側車輪が、左車輪と比較してより大きい旋回半径を網羅するために、左側よりも速く動くためであり、そのため追加の（加算の）回転速度が、その側面に提供される一方で、等しい回転速度が、左側から差し引かれる。上に記されるように、第１の複数の調整歯車１５ａを通じて右車軸１８に対して正の調整を適用することと同時に、差動制御ピニオン歯車３３は、第２の複数の調整歯車１５ｂを通じて左車軸２０の回転率に対して等しい負の調整を適用する。これは、歯車装置アセンブリの平衡のとれた回生態様を例証する。図５Ａ〜図６Ｄに描写される実施形態は、回生歯車装置アセンブリではない。
ここでは、車両が等しい強度及び速度の右折をしていることを除いて同じシナリオを検討してみる。ＲＰＭＤｉｆｆの符号は、参照右車軸１８に対する負かつ減算の効果を示すために逆転される。車両が逆に走行するとき、符号もまた、ＲＰＭＤｉｆｆの加算又は減算の性質を守るために逆にされなければならない。言い換えると、差動制御ピニオン歯車３３の回転の方向は、車両が前進走行から後進走行へと切り替わると逆になるが、参照車軸に対する差動制御ピニオン歯車の回転の加算又は減算の性質は維持される。
ＲＰＭＤｉｆｆは、差動制御ピニオン歯車３３のＲＰＭに等しくなくてもよいことに留意されたい。可変速可逆モータ２４は、参照車軸のＲＰＭが、ＲＰＭＤｉｆｆの量だけ増大するか、又は減少するかのいずれかであるように、差動制御ピニオン歯車３３を回転させる。差動制御ピニオン歯車３３の実際のＲＰＭは、歯車装置減速などの因子に起因して異なる。しかしながら、差動制御ピニオン歯車３３の回転は、ＲＰＭＤｉｆｆに直接比例する。
図２０は、いくつかの実施形態に従う、第１の車軸と第２の車軸との間の回転速度における差動を能動的に制御するための例となる方法１０００のフローチャートである。ステップ１００２において、舵角センサ２８及び回転速度センサ（例えば、駆動軸回転速度センサ）２９は、車両の制御ユニットに信号を送信する。制御ユニットは、車両のコンピュータ（例えば、コンピュータ２６）、又は車両のコンピュータとは別の制御ユニットであり得る。ステップ１００４において、制御ユニットは、受信した信号の両方（ステップ１００２からの）が非ゼロを読み取っているかどうかを決定する。いくつかの実施形態において、制御ユニットは代わりに、両方の信号がゼロ周辺の指定の範囲の外側であるかどうかを決定する。両方の信号が非ゼロ（又はゼロ周辺の指定の範囲の外側）である場合、方法１０００は、ステップ１００６へと継続し、そうでない場合は、方法１０００は、ステップ１００２へと戻る。
ステップ１００６において、制御ユニットは、毎分差動回転数を計算する（本明細書ではＲＰＭＤｉｆｆと称される）。毎分差動回転数は、駆動軸角運動速度、舵角、及び車両寸法の関数として計算される。ステップ１００８において、可変速可逆モータは、差動制御ピニオン歯車３３を回転させる。ステップ１０１０において、差動制御ピニオン歯車３３は、反対方向にある各々の対向する車軸１８、２０に取り付けられるそれぞれの複数の調整歯車１５ａ、１５ｂの外歯付き輪歯車５０ａ、５０ｂを回転させ、これは、それぞれの車軸１８、２０の回転速度における差に比例的に影響する。この方法は、適切なフィードバックセンサを使用した連続した閉ループプロセスとして実施され得る。
図２１は、いくつかの実施形態に従う、後部差動装置を有する車両内の後車軸間の回転速度における差を制御するための方法１１００のフローチャートである。図１９は、図２１に従って後部差動装置についての回転速度における所望の差を計算することにおいて使用されるパラメータを例証する。後部差動装置では、ＲＰＭＤｉｆｆの値は、方法１１００を通じて計算され得る。ステップ１１０２において、舵角φを示すセンサデータが受信される（例えば、舵角センサ２８から）。ステップ１１０４において、中心車軸における回転速度（ＲＰＭ）を示すセンサデータが受信される（例えば、駆動軸回転センサ２９から）。ステップ１１０６において、幅（ｄ）及び軸距（ｌ）などの車両パラメータは、車両メモリから受信される。
ステップ１１０８において、舵角φ及びＲＰＭが非ゼロ値である（すなわち、車両が動いており、かつ旋回している）かどうかが決定される。いくつかの実施形態において、制御ユニットは代わりに、舵角φ及びＲＰＭが共にゼロ周辺の指定の範囲の外側であるかどうかを決定する。両方の値が非ゼロ（又はゼロ周辺の指定の範囲の外側）である場合、方法１１００は、ステップ１１１０へと継続する。ステップ１１１０において、舵角が正であるか、又は負であるか、すなわち、車両が、それぞれ、右に旋回しているか、又は左に旋回しているかが決定される。
舵角φが正である場合、車両が右に旋回していることを意味し、方法１１００は、ステップ１１２２へと継続する。ステップ１１２２において、内側の車輪角度φｉ及び外側の車輪角度φｏは、幅ｄ及び軸距ｌの関数として計算される。これらのパラメータは、図１９に例証される。アッカーマン表現（以下の等式１．１及び１．２）を使用して、内側車輪の角度φｉ又は外側車輪の角度φｏのいずれかが、所与のφに基づいて決定され得る。
右旋回では、φ＞０の場合、
である。
左旋回では、φ＜０の場合、
である。
内側（右）車輪と外側（左）車輪との間の走行距離における差は、比Ｒｄとして表現され得る。ステップ１１２４において、Ｒｄは、外側旋回半径ｒｏを内側旋回半径ｒｉで割ることによって、等式２．３において以下に示されるように計算される（ｒｉ及びｒｏの例証については図１９を参照されたい）。ＲＰＭＤｉｆｆの右旋回計算では、φ＞０の場合、ｒｉは、以下のように計算される。
ｒｉ＝ｃｏｔφｉ＊ｌ 等式２．１
ｒｏは、以下のように計算される。
ｒｏ＝（ｃｏｔφｉ＊ｌ）＋ｄ 等式２．２
したがって、
Ｒｄは、舵角が減少すると、減少し、１に近づく。舵角が大きいほど、内側半径と外側半径との間に存在する差は大きく、Ｒｄの値が大きくなる。ステップ１１２６において、等式２．４内でＲｄ及びＲＰＭを使用することにより、右後（参照）車輪のより遅い角運動速度を提供する。
ステップ１１２８において、ＲＰＭＤｉｆｆは、右車輪と中間車軸との間のＲＰＭ差として計算される。これは、ＲＰＭｉからＲＰＭを差し引くことによって求めることができる。
ＲＰＭＤｉｆｆ＝ＲＰＭｉ−ＲＰＭ 等式２．５
これによりＲＰＭＤｉｆｆの負の値が得られ、この場合はこれが右側旋回中に右側における前進ＲＰＭから差し引かれることから、適切である。
ステップ１１３０において、制御ユニットは、差動制御ピニオン歯車３３、第１の複数の調整歯車１５ａ、及び第２の複数の調整歯車１５ｂを用いて右車軸の回転速度にＲＰＭＤｉｆｆを追加するように可変速可逆モータに信号を送信する。
ステップ１１１０において、舵角φが負である場合、車両が左に旋回していることを意味し、方法１１００は、ステップ１１１２へと継続する。ステップ１１１２において、内側の車輪角度φｉ及び外側の車輪角度φｏは、幅ｄ及び軸距ｌの関数として計算される。これらのパラメータは、図１９に例証される。ステップ１１１４において、Ｒｄは、φｉ、φｏ、ｌ、及びｄの関数として計算される。
ステップ１１１６において、Ｒｄ及びＲＰＭを使用することにより、左後車輪のより遅い角運動速度を提供する。ステップ１１１８において、ＲＰＭＤｉｆｆは、左旋回について計算され、φ＜０である場合、ｒｉ、ｒｏ、及びＲＰＭＤｉｆｆは、以下のように計算される。
ｒｉ＝ｃｏｔ｜φｉ｜＊ｌ 等式２．６
ｒｏ＝（ｃｏｔ｜φｉ｜＊ｌ）＋ｄ 等式２．７
ＲＰＭＤｉｆｆ＝ＲＰＭ−ＲＰＭｉ 等式２．８
ＲＰＭＤｉｆｆのための減算の並びは、本発明の参照車軸は依然として右側にあるが、内側車輪がここでは右ではなく左であることから、逆にされる。
ステップ１１２０において、制御ユニットは、差動制御ピニオン歯車３３、第１の複数の調整歯車１５ａ、及び第２の複数の調整歯車１５ｂを用いて右車軸の回転速度にＲＰＭＤｉｆｆを追加するように可変速可逆モータに信号を送信する。
図２２は、いくつかの実施形態に従う、前部差動装置を有する車両内の前車軸間の回転速度における差を制御するための方法１３００のフローチャートである。参照車軸は、この場合、右前車軸であり、そのため差動制御ピニオン歯車３３は、この車軸に対する所望のＲＰＭＤｉｆｆを達成するために回転される。この設計の回生性質、及び左調整歯車上の差動制御ピニオン歯車の反対の活動に起因して、左前車軸は、回転率に対する等しくかつ反対の調整を経験するということを思い起こされたい。簡略性のため、これらの計算のための参照点としての右車軸。例となる方法１３００は、前部差動装置のための回転速度における所望の差を計算するために使用され得る。図２３は、図２２に従って前部差動装置についての回転速度における所望の差を計算することにおいて使用されるパラメータを例証する。
前部差動装置では、ＲＰＭＤｉｆｆの値は、図２２に描写される方法を通じて計算され得る。ステップ１３０２において、舵角φを示すセンサデータが受信される（例えば、舵角センサ２８から）。ステップ１３０４において、中心車軸における回転速度（ＲＰＭ）を示すセンサデータが受信される（例えば、駆動軸回転速度センサ２９から）。ステップ１３０６において、幅（ｄ）及び軸距（ｌ）などの車両パラメータは、車両メモリから受信される。
ステップ１３０８において、舵角φ及びＲＰＭが非ゼロ値である（すなわち、車両が動いており、かつ旋回している）かどうかが決定される。いくつかの実施形態において、制御ユニットは代わりに、舵角φ及びＲＰＭが共にゼロ周辺の指定の範囲の外側であるかどうかを決定する。これらの値が非ゼロ（又はゼロ周辺の指定の範囲の外側）である場合、方法１３００は、ステップ１３１０へと継続する。ステップ１３１０において、舵角が正であるか、又は負であるか、すなわち、車両が、それぞれ、右に旋回しているか、又は左に旋回しているかが決定される。
舵角φが正である場合、車両が右に旋回していることを意味し、方法１３００は、ステップ１３２２へと継続する。ステップ１３２２において、内側の車輪角度φｉ及び外側の車輪角度φｏは、幅ｄ及び軸距ｌの関数として計算される。これらのパラメータは、図２３に例証される。
内側（右）前車輪及び外側（左）前車輪との間の走行距離における差は、比Ｒｄとして表現され得る。ステップ１３２４において、Ｒｄは、外側旋回半径ｒｏを内側旋回半径ｒｉで割ることによって、等式３．３において以下に示されるように計算される（ｒｉ及びｒｏの例証については図２１を参照されたい）。前車輪のｒｉ値及びｒｏ値は、後車輪のものとは異なるということに留意されたい。ＲＰＭＤｉｆｆの右旋回計算では、φ＞０の場合、ｒｉ及びｒｏは、以下のように計算される。
いくつかの実施形態において、ｒｏはまた、ピタゴラスの定理
を使用して計算され得、式中、ｒｏｒは、後車輪の外側旋回半径である。
Ｒｄは、舵角が減少すると、減少し、１に近づく。舵角が大きいほど、内側半径と外側半径との間に存在する差が大きく、Ｒｄの値は大きくなる。Ｒｄの調整された値を使用することにより、旋回中の右前車輪の異なる角運動速度を補正する。ステップ１３２６において、以下の等式内でＲｄ及びＲＰＭを使用することにより、以下を提供する。
ステップ１３２８において、ＲＰＭＤｉｆｆは、車軸の中央と右車輪との間の角運動速度差である。これは、ＲＰＭｉからＲＰＭを差し引くことによって求めることができる。
ＲＰＭＤｉｆｆ＝ＲＰＭｉ−ＲＰＭ 等式３．５
ステップ１３３０において、制御ユニットは、差動制御ピニオン歯車３３、第１の複数の調整歯車１５ａ、及び第２の複数の調整歯車１５ｂを用いて右車軸の回転速度にＲＰＭＤｉｆｆを追加するように可変速可逆モータに信号を送信する。
ステップ１３１０において、舵角φが負である場合、すなわち、車両が左に旋回している場合、方法１３００は、ステップ１３１２へと継続する。ステップ１３１２において、内側の車輪角度φｉ及び外側の車輪角度φｏは、幅ｄ及び軸距ｌの関数として計算される。これらのパラメータは、図２１に例証される。ステップ１３１４において、Ｒｄは、φｉ、φｏ、ｌ、及びｄの関数として計算される。
ステップ１３１６において、Ｒｄ及びＲＰＭを使用することにより、左前車輪のより遅い角運動速度を提供する。ステップ１３１８において、ＲＰＭＤｉｆｆは、左旋回について計算され、φ＜０である場合、ｒｉ、ｒｏ、及びＲＰＭＤｉｆｆは、以下のように計算される。
ＲＰＭＤｉｆｆ＝ＲＰＭ−ＲＰＭｉ 等式３．８
ＲＰＭＤｉｆｆのための減算の並びは、参照車軸は依然として右側にあるが、内側車輪がここでは右ではなく左であることから、逆にされる。
ステップ１３２０において、制御ユニットは、差動制御ピニオン歯車３３、第１の複数の調整歯車１５ａ、及び第２の複数の調整歯車１５ｂを用いて右車軸の回転速度にＲＰＭＤｉｆｆを追加するように可変速可逆モータに信号を送信する。
図２４は、いくつかの実施形態に従う、中央差動装置を有する車両内の前出力駆動軸と後出力駆動軸との間の回転速度における所望の差を決定するための方法１５００のフローチャートである。図２５は、図２４に従って中央差動装置についての回転速度における所望の差を決定することにおいて使用されるパラメータを例証する。参照車軸は、この場合、前出力軸であり、そのため差動制御ピニオン歯車３３は、この出力軸に対する所望のＲＰＭＤｉｆｆを達成するように回転される。この設計の回生性質、及び後調整歯車上の差動制御ピニオン歯車の反対の活動に起因して、後出力軸は、回転率に対する等しくかつ反対の調整を実現するということを思い起こされたい。簡略性のため、本発明者らは、前出力軸をこれらの計算のための参照軸として有する。
全輪駆動用途においては、旋回中に前車軸と後車軸との間の異なる半径を受け入れるために中央差動装置が存在する。前部、後部、及び中央差動装置が存在するとき、差動装置への入力（変速機からの出力）の回転速度は、ＲＰＭとして使用され、これは、計算を通じて、任意の所与の舵角及び速度における、中央差動装置の前及び後出力軸のＲＰＭを提供することができる。これらの値は、次いで、上記の前部又は後部差動装置のためのＲＰＭｄｉｆｆ値を計算するためのＲＰＭとしての役割を果たすことができ、したがって、三つの差動装置すべてについての差動率が単一の回転速度測定値から計算されることを可能にする。
中央差動装置では、ＲＰＭＤｉｆｆの値は、図２４に描写される方法を使用して計算され得る。ステップ１５０２において、舵角φを示すセンサデータが受信される（例えば、舵角センサ２８から）。ステップ１５０４において、中心車軸における回転速度（ＲＰＭ）を示すセンサデータが受信される（例えば、駆動軸回転センサ２９から）。このＲＰＭは、多くの場合、回転の極一部を検出することができる精密な測定値である。これはまた、方向を示す符号（＋は前進を示し、−は後進を示す）を有するベクトル量である。ステップ１５０６において、幅（ｄ）及び軸距（ｌ）などの車両パラメータは、車両メモリから受信される。
ステップ１５０８において、舵角φ及びＲＰＭが非ゼロ値である（すなわち、車両が動いており、かつ旋回している）かどうかが決定される。いくつかの実施形態において、制御ユニットは代わりに、舵角φ及びＲＰＭが共にゼロ周辺の指定の範囲の外側であるかどうかを決定する。これらの値が非ゼロ（又はゼロ周辺の指定の範囲の外側）である場合、方法１５００は、ステップ１５１０へと継続する。
次に、ｒｉ（後部差動装置旋回半径）及びｒｏ（前部差動装置旋回半径）が、以下のように計算される（ｒｉ及びｒｏの例証については図２３を参照されたい）。
ステップ１５１０において、前車軸と後車軸との間の走行距離における差は、本明細書では比Ｒｄとして表現される。Ｒｄは、以下のように計算される。
ステップ１５１２において、（より遅い）後出力のＲＰＭは、以下の等式毎に計算される。
ステップ１５１４において、ＲＰＭＤｉｆｆは、以下のように計算される。
ＲＰＭＤｉｆｆ＝ＲＰＭ−ＲＰＭｒ 等式４．５
ＲＰＭｒはここでは、上記の後部差動計算のためのＲＰＭ値として使用され得る。前出力軸のより速い角運動速度（ＲＰＭｆ）は、以下のように計算され得る。
ＲＰＭｆ＝ＲＰＭｒ＊Ｒｄ 等式４．６
ＲＰＭｆはここでは、上記の前部差動計算のためのＲＰＭ値として使用され得る。ステップ１５１６において、制御ユニットは、差動制御ピニオン歯車３３、第１の複数の調整歯車１５ａ、及び第２の複数の調整歯車１５ｂを用いて前出力の回転速度にＲＰＭＤｉｆｆを追加するように可変速可逆モータに信号を送信する。
上の計算は、特に小さい値のφでは、正確な浮動小数点数を必要とする。いくつかの実施形態において、制御ユニット内の浮動小数点演算は、ＩＥＥＥ７５４などの好適な慣例を用いて実施される。
上に計算されるような差動率からの著しい偏差を許さない実施形態、及び／又は、以前に論じられるような減速歯車若しくはウォーム歯車など、偏差を防ぐための機構が用いられる実施形態において、差動制御ピニオン歯車を駆動するために可変速可逆モータ（例えば、サーボ又はステッパモータ）によって必要とされる動力は、大きい必要はない。大半のアッカーマン操舵される車両において、可変速可逆モータが、モータを歯車装置アセンブリに接続する歯車（例えば、差動制御ピニオン歯車３３、ウォーム歯車５６、又は平歯車５７）を回転させる最大回転速度は、駆動軸の最大回転速度と比べて比較的小さい。さらには、これらの実施形態において、理想のけん引条件下で、差動制御ピニオン歯車３３、ウォーム歯車５６、又は平歯車５７に印加されるような計算された回転は、車両の自然の差動率に密に整列し、それに従う。したがって、これらの条件下で可変速可逆モータが経験する抵抗は、存在するとしても非常に小さい。
一方の車輪が地面から離れる場合など、外部条件が自然の差動率に有利に働かないとき、いくつかの実施形態は、そのスリップしている車輪に対して動力が失われることを防ぐ減速又はウォーム歯車などの機構を組み込む。差動装置が自然の差動率を、外部条件がこれに抵抗するとしても、維持しているこの状況では、減速歯車、又は偏差を防ぐための他の機構は、トルク負荷の増大を経験し得る。この状況では、小さい可変速可逆モータが、増大された抵抗に対抗して動作し続けることは困難であり得、したがって、可変モータのバーンアウトを防ぐために、抵抗が特定のしきい値未満に戻るまで差動制御ピニオン歯車を一時的に静止状態に保持するように可変速可逆モータに命令することが有利であり得る。このシナリオでは、差動装置は、それがあたかも係止又は溶接された差動装置であるかのように、車両に動力供給し続け、けん引不均衡からの抵抗が正常範囲に戻るとき、システムは、上に説明されるような計算された差動率を適用することに戻る。
本明細書に開示されるシステム及び歯車装置アセンブリが提供する差動制御の度合いにより、所望の差動率は、自然の率とは異なるものへと調整され得る。例えば、制御ユニットは、車両オーバステア又はアンダーステアを、差動率をそれぞれ減少又は増大させることによって補正するようにプログラムされ得る。そのような実施形態においては、十分に強力な可変速可逆モータが、起こり得る増大された抵抗を克服するために用いられなければならない。
いくつかの実施形態において、十分に強力な可変速可逆モータ２４は、車両が自然の旋回を実施することを可能にし得る。これは、多点旋回を実施する必要なしに狭い空間内で車両を１８０度旋回させるなど、窮屈な操縦に有利であり得る。差動調整歯車の回生及び対称の性質は、この種の操縦が推進駆動軸１２のいかなる関与もなしにもっぱら差動制御ピニオン歯車３３だけを通じて実施されることを可能にする。そのような操縦においては、自然の旋回が操舵輪の意図しない動きによって影響を受けないように、操舵輪を固定位置に係止又は保持する必要がある。
差動制御システムは、不均一なトレッド摩耗又はタイヤ空気圧の差に起因するタイヤサイズの変化を調整するために校正される必要があり得る。差動率を小さい量又は割合だけ増大又は減少させることができる、手動トリム、又は校正つまみが使用され得る。例えば、左及び右に異なるサイズのタイヤを有する、動いている車両は、操舵輪が真っ直ぐに保たれているときさえも片側に逸れて進む傾向があり得る。車両を直進させ続けるために、つまみを使用して差動率を調整し得る。より具体的には、この調整は、差動制御システムが、より小さい半径を有するタイヤの回転速度を増大させ、したがって反対側の大きい方のタイヤを減速させるようにし得る。この調整は、より速くスピンしている小さい方のタイヤが走る距離が、任意の単位時間においてより遅く旋回している大きい方のタイヤが走る距離に一致するまで行われる。いくつかの実施形態において、そのような調整は、センサ入力に基づいて自動的になされ得る。
いくつかの実施形態において、所望の差動率は、第１の車軸と第２の車軸との間のトルクにおける検知又は測定された差動に基づいて修正され得る。いくつかの実施形態において、所望の差動率は、トルクにおける瞬間の現在の測定された差動に基づいて修正され得る。いくつかの実施形態において、所望の差動率は、ある時間期間にわたって測定されるトルクにおける差動に基づいて修正され得る。いくつかの実施形態において、一つ以上のトルクセンサは、第１の車軸と第２の車軸との間のトルクにおける差を決定するために測定値を獲得するために用いられ、またこの測定値に少なくとも部分的に基づき、コンピュータは、二つの車輪間でトルクがどれくらい均衡又は不均衡であるかを決定し、トルクがどれくらい不均衡であるかに少なくとも部分的に基づいて、所望の差動率を修正する。
図２６は、例となる実施形態に従う、差動システムを動作させるための例となる方法１７００のフローチャートである。方法１７００は、一つ以上のプロセッサを含む制御ユニットが、車両の第１の車軸と第２の車軸との間の回転速度における所望の差動を決定するようにプログラムされるステップ１７０２で開始する。いくつかの実施形態において、制御ユニットは、車両のメインコンピュータ２６である。いくつかの実施形態において、制御ユニットは、車両のメインコンピュータに含まれない。いくつかの実施形態において、制御ユニットは、車両のエンジンを動作させるコンピュータ２６である。いくつかの実施形態において、制御ユニットは、車両のエンジンを動作させるコンピュータ２６とは別である。いくつかの実施形態において、制御ユニットは、一つ以上のマイクロプロセッサを含む。制御ユニットは、コンピュータ実行可能命令を実施するための任意の好適な構成を有することができる。回転速度における所望の差動は、車両の現在の舵角（例えば、舵角センサ２８によって提供されるような）、及び車両の第１の駆動軸１２の現在の回転速度（例えば、駆動軸回転センサ２９によって提供されるような）に少なくとも部分的に基づいて決定される。第１の駆動軸１２は、第１の車軸１８及び第２の車軸２０が接続される差動装置４０に動力供給する。
ステップ１７０４において、制御ユニットは、第１の車軸１８及び第２の車軸２０の相対回転を制御して回転速度における所望の差動を許容範囲内に一致させるために、ステップ１７０２において決定された回転速度における所望の差動に基づいて、車両の可変速可逆モータ２４に信号を送信するようにプログラムされる。
例となる実施形態において、許容範囲は、所望の差動値の±０％〜±１５％の範囲内に入り得る。別の例となる実施形態において、許容範囲は、所望の差動値の±１％〜±５％の範囲内に入り得る。
いくつかの実施形態において、制御ユニットは、ユーザ入力に応答して許容範囲を変えるようにプログラムされ得る。例えば、ユーザ入力は、他の可能性のあるオプションの中から、車両のための「オフロード」又は「悪路」駆動オプションの選択を示し得る。
いくつかの実施形態において、制御ユニットは、車両が動いている間のセンサ入力に少なくとも部分的に基づいて許容範囲を変えるようにプログラムされ得る。センサ入力は、Ｇ力センサ、又は車両のサスペンションと関連付けられたセンサからの入力であり得る。許容範囲は、ある時間期間にわたるセンサからの入力に基づいて変えられ得る。この時間期間は、５秒〜２０分の範囲に入り得る。他の実施形態においては、時間期間は、１分〜１０分の範囲に入り得る。
別の例では、制御ユニットは、車両が不整地の上を移動していることを示すセンサ読み取りに基づいて自動的に許容範囲を調整し得る。例えば、制御ユニットは、車両が動いている間のある時間期間にわたって、加速度センサ又はサスペンションと関連付けられたセンサからのセンサ入力を受信し、受信したセンサ入力に応答して許容範囲を調整し得る。好適な時間期間が選択され得る。例えば、いくつかの実施形態において、時間期間は、５秒〜２０分の範囲に入り得る。いくつかの実施形態において、時間期間は、１分〜１０分の範囲に入り得る。
例となる実施形態において、可変速可逆モータ２４は、可変速可逆モータに結合される車両の歯車装置アセンブリ１４を使用して、第１の車軸１８及び第２の車軸２０の相対回転を制御する。歯車装置アセンブリは、本明細書に説明される歯車装置アセンブリ１４、１４'のいずれかであり得る。
制御ユニットは、車両の検知された現在の舵角に関する情報を受信し、車両の第１の駆動軸１２の検知された現在の回転速度に関する情報を受信して、ステップ１７０２において回転速度における所望の差動を決定し得る。
例となる実施形態において、可変速可逆モータは、ステップ１７０２において決定された回転速度における所望の差動に比例する回転速度で差動制御ピニオン歯車３３を回転させることによって、第１の車軸１８及び第２の車軸２０の相対回転を制御し得る。この方法は、適切なフィードバックセンサを使用した連続した閉ループプロセスとして実施され得る。
いくつかの実施形態において、車両の第１の車軸１８と第２の車軸２０との間の回転速度における所望の差動はまた、車両の幅及び車両の軸距に関する情報に基づいて決定される。
いくつかの実施形態において、車両の第１の車軸１８と第２の車軸２０との間の回転速度における所望の差動を決定することは、車両非対称性に基づいて直線走行中の差動基線に関連した因子を追加することを含む。いくつかの実施形態において、この因子は、制御ユニットによって自動的に決定され得る。この因子は、車両が動いているときのある時間期間中に、所望の差動率に対する検知された抵抗性に基づいて決定され得る。いくつかの実施形態において、時間期間は、５秒〜２０分の範囲に入り得る。いくつかの実施形態において、時間期間は、１分〜１０分の範囲に入り得る。
いくつかの実施形態において、所望の差動は、例えば、第１の車軸と第２の車軸との間の差動トルクの測定値に基づいて修正され得る。いくつかの実施形態において、差動トルクの測定値は、所望の差動を継続して修正するためにフィードバックとして使用される。いくつかの実施形態において、長期間の経時的に比較的一定の差動トルクの測定値は、現在及び将来の用途のためにコンピュータによってメモリ内に格納される修正因子を決定するために使用される。いくつかの実施形態において、差動トルクにおける可変又は瞬間の変化の測定値もまた、所望の差動を修正するために適用されるが、コンピュータによってメモリ内に格納される必要はない。
いくつかの実施形態において、方法１７００は、車両の第３の車軸と第４の車軸との間の回転速度における第２の所望の差動を決定することをさらに含み得る。第２の所望の差動は、車両の現在の舵角及び車両の第２の駆動軸の現在の回転速度に少なくとも部分的に基づいて決定され得る。第２の駆動軸は、第３の車軸及び第４の車軸が接続される第２の差動装置に動力供給し得る。方法１７００は、第３の車軸及び第４の車軸の相対回転を制御して回転速度における所望の第２の差動を第２の許容範囲内に一致させるために、回転速度における所望の第２の差動に基づいて車両の第２の可変速可逆モータに信号を送信することをさらに含み得る。第２の許容範囲は、ステップ１７０４における許容範囲と同じであり得るか、又は異なり得る。
例となる実施形態において、第１及び第２の車軸は、車両の後車軸の軸であり得、第３及び第４の車軸は、車両の前車軸の軸であり得る。いくつかの実施形態において、方法１７００は、車両の現在の舵角、及び車両の変速機又は駆動モータによって出力される現在の回転速度に少なくとも部分的に基づいて、車両の第１の駆動軸と第２の駆動軸との間の回転速度における第３の所望の差動を決定することをさらに含み得る。方法１７００はまた、第１の車軸及び第２の車軸の相対回転を制御して回転速度における所望の第３の差動を第３の許容範囲内に一致させるために、回転速度における所望の第３の差動に基づいて車両の第３の可変速可逆モータに信号を送信することを含み得る。
図２７は、例となる実施形態に従う、差動システムを動作させるための方法１８００のフローチャートである。方法１８００は、車両の制御ユニットが、車両の現在の舵角の大きさが最小舵角値よりも大きいかどうか、及び車両の第１の駆動軸の現在の回転速度の大きさが非ゼロであるかどうかを決定するようにプログラムされるステップ１８０２で開始する。いくつかの実施形態において、非ゼロ駆動軸回転速度条件は、回転速度が約０．００２ｒｐｍ未満であるときに満たされる。
これらの条件が満たされる場合、ステップ１８０４において、マイクロプロセッサは、車両の第１の車軸と第２の車軸との間の回転速度における所望の差動を決定するようにプログラムされる。回転速度における所望の差動は、車両の現在の舵角及び車両の第１の駆動軸の現在の回転速度に少なくとも部分的に基づいて決定される。第１の駆動軸は、第１の車軸及び第２の車軸が接続される差動装置に動力供給する。
ステップ１８０６において、車両のマイクロプロセッサは、第２の車軸の回転に対して第１の車軸の回転を制御可能に変更するために、ステップ１８０４において決定された回転速度における所望の差動に基づいて車両の可変速可逆モータに信号を送信するようにプログラムされる。この方法は、適切なフィードバックセンサを使用した連続した閉ループプロセスとして実施され得る。
例となる実施形態において、可変速可逆モータ２４は、可変速可逆モータ２４に結合される車両の歯車装置アセンブリ１４、１４'を使用して、第１の車軸及び第２の車軸の相対回転を制御する。歯車装置アセンブリは、本明細書に説明される歯車装置アセンブリ１４、１４'のいずれかであり得る。
例となる実施形態において、現在の舵角の大きさが最小舵角値よりも大きく、駆動軸の現在の回転速度の大きさが、非ゼロである場合、車両のマイクロプロセッサは、第３の車軸と第４の車軸との間の回転速度における第２の所望の差動を決定するようにプログラムされる。回転速度における第２の所望の差動は、車両の現在の舵角及び車両の第２の駆動軸の現在の回転速度に少なくとも部分的に基づいて決定され得る。第２の駆動軸は、第３の車軸及び第４の車軸が接続される第２の差動装置に動力供給し得る。この実施形態において、方法１８００は、第４の車軸に対して第３の車軸の回転を制御可能に変更するために、回転速度における決定された第２の所望の差動に基づいて車両の第２の可変速可逆モータに信号を送信することをさらに含み得る。
例となる実施形態において、第１及び第２の車軸は、車両の後車軸の軸であり得、第３及び第４の車軸は、車両の前車軸の軸であり得る。この実施形態において、方法１８００は、車両の現在の舵角、及び車両の変速機又は駆動モータによって出力される現在の回転速度に少なくとも部分的に基づいて、車両の第１の駆動軸と第２の駆動軸との間の回転速度における第３の所望の差動を決定することを含み得る。方法１８００は、第２の駆動軸の回転に対して第１の駆動軸の回転を制御可能に変更するために、回転速度における決定された第３の所望の差動に基づいて車両の第３の可変速可逆モータに信号を送信することをさらに含み得る。
制御ユニットは、車両の検知された現在の舵角に関する情報を受信し、車両の駆動軸の検知された現在の回転速度に関する情報を受信し得る。
いくつかの実施形態において、最小舵角値は、０．０１度〜５度の範囲内に入る。いくつかの実施形態において、方法１８００は、車両が動いている間のセンサ入力に少なくとも部分的に基づいて、最小舵角を変化させることを含む。他の実施形態において、方法１８００は、ユーザ入力に応答して最小舵角を変化させることを含む。
いくつかの実施形態において、車両内の差動回転率を制御する方法は、現在の舵角及び現在の駆動軸速度に関する情報を用いる必要がなく、また所望の差動回転率を計算することを含む必要がなく、舵角センサ及び駆動軸速度センサは利用されない。そのような実施形態において、制御ユニットは、車軸間の回転率における差が指定限界を超えることを防ぐ。そのような実施形態は、説明される他の例となる実施形態のうちのいくつかと比較して、不均等なけん引の条件においてより大きい車輪スリップを許し得るが、依然として、指定限界を超える差動回転値に対応する過剰な車輪スリップを防ぐ。
そのような実施形態は、車軸（例えば、第１の車軸１８、第３の車軸）の回転速度をその車軸についての他方の車軸（例えば、第２の車軸２０、第４の車軸）の回転速度に関連して継続して測定するために、センサ又はセンサのセットを用いることができる。そのような実施形態はまた、可変速可逆モータに作用するトルクを測定するためにセンサを用いることができる。そのような実施形態は、可変モータが、プログラムされた最大許容範囲内で第１の車軸１８及び第２の車軸２０の回転速度間の差を作り出すために作用する任意のトルクに従って回転することを許す。そのような最大範囲は、そのような実施形態を装備した車両のための非スリップ条件において妥当に達成され得る第１の車軸と第２の車軸との間の回転速度における最大の差に部分的に基づいて決定される。測定された差動速度がこの最大許容範囲を超えるならば、可変モータは、測定された実際の差動力に反して活性化されることになる。
所望の差動率を計算し適用するために舵角センサ２８及び駆動軸回転センサ２９を用いる実施形態において、これらのセンサのうちの一方又は両方が全く機能せず、非妥当な信号を生み出すか、又は別の方式で信頼できなくなるシナリオに対処するための動作モードを提供することが望ましい場合がある。そのようなシナリオは、所望の差動率を正確に計算することができないという結果をもたらし、これは、車両の操作機敏性に悪影響を与え得る。そのようなセンサ故障が検知されると、通常動作ではこれらのセンサに依存するそのような実施形態は、最大の妥当な限界まで第１の車軸１８及び第２の車軸２０の回転速度間の差を作り出すために作用する任意の回転力に従って可変速可逆モータが回転することを許す動作の安全モードに入る。そのような安全モードは、現在の舵角及び現在の駆動軸速度に関するデータに依存しない上記の実施形態に動作が類似する。
所望の差動回転速度からの変動
上の議論は、差動装置によって接合される各車軸についての所望の回転速度を決定することを含む方法、又は所与の条件セットについて、差動装置によって接合される車軸間の回転速度における所望の差を決定するための方法のいくつかの実施形態に取り組む。しかしながら、車両を動作させるための、本明細書に説明されるいくつかの方法は、車両が動作する実世界の条件を反映する、決定された所望の率からの許容差又は偏差を含む。さらに、当業者は、本開示を考慮して、各車軸についての決定された所望の回転速度からの、又は車軸間の回転速度における決定された所望の差からのわずかな偏差を伴って動作する車両が、依然として本発明の範囲内に入ることを理解するものとする。いくつかの実施形態において、所望の差動率は、以下の別個の章に説明されるような所望の操舵挙動（例えば、オーバステア及びアンダーステア）を得るために、自然の差動率とは異なるように意図的に選択又は設定される。
前輪操舵される車両のためのいくつかの実施形態において、制御方法は、車両の所与の構成に基づいて許容差動回転率の上境界及び下境界を計算する。次いで、可変速可逆モータ２４は、差動制御ピニオン歯車３３をこの計算された境界内にあるように管理する。けん引不均衡に起因する任意の望ましくない車輪スリップは、これが計算された境界の範囲外であることから、防がれる。
上記のいくつかの方法は、所与のシナリオについて、所望の差動率をどのように計算し、適用するかを開示する。しかしながら、この計算された率は、正しく空気の入ったタイヤを有する車両での理想の道路条件下でのみ一致されることが理解される。一致している計算された率は、所与の入力信号についての計算された率が、車両がその瞬間に実際に経験する差動率と合致することを意味する。これは、可変速可逆モータに対する最小抵抗の状況でもある。現実には、車両は、非対称に空気の入ったタイヤ又は摩耗タイヤで、差動サスペンション作用を作り出す道路表面上で動作され得る。その結果、そのような現実世界の変動を受け入れるために、所望の差動率からの偏差に対する耐性を許容することが必要である。考慮すべきいくつかの因子が存在し、これらは以下に説明される。
妥当な上境界及び下境界
いくつかの実施形態において、差動装置に接続されるモータは、以下に説明されるものなどの予期せぬ条件を受け入れるために、決定された所望の差動率とは異なる車軸間の差動回転率をもたらす率で回転することが許されることが重要である。しかしながら、決定された所望の差動率からの偏差の絶対率は、決定された所望の率をそれぞれ下回る及び上回る最小値及び最大値までに限られなければならない。これにより、これを超えると車両が通常制御下ではそのような差動率を経験しないことを予期することが合理的である妥当な上境界及び下境界を確立する。妥当性の範囲は、車種、その意図した性能目標、及び車両寸法などのいくつかの因子に基づいて、各車両について各製造業者によって決定されるべきである。一般的に言うと、決定された所望の差動率に対するより幅広い妥当範囲は、より寛大である一方、より狭い範囲は、所望の差動率を達成することをより積極的に求めることとなり、増大されたタイヤ摩耗を導き得る。
車両非対称性に起因する一定の偏差
車両における非対称性に起因する決定された所望の差動率からの偏差を受け入れるため、一つ以上の圧力若しくはトルクセンサセンサ、又はいくつかの他の方法若しくはデバイスが、可変速可逆モータが経験している抵抗を測定するために用いられ得る。このセンサは、車両の片側のタイヤに空気が十分に入っていないなどの車両非対称性から生じる所望の差動率からの一定の偏差を検出することができる。例えば、直線走行において、空気が十分に入っていないタイヤは、他のタイヤと同じ距離を取り戻すためにより速くスピンする必要があり、こうして、計算された所望の率（直線走行においてはゼロであるべきだが、ここでは非対称性を受け入れるために非ゼロでなければならない）からの一定の偏差する力を作り出す。この状況では、アルゴリズムは、新しい「一定の」非対称性を計算に入れるために自己調整し、おそらくは、情報ディスプレイを介して運転者に通知するか、又は、この状況がいくらかの既定の持続時間にわたって継続する場合はＯＢＤコードをトリガする。差動装置が新しい「正常」へ自己調整しなければならないそのようなシナリオ（車両非対称性に起因する一定の偏差）は、キッチンスケールの容器重量機能を利用することに類似するものと考えられ得る。上に説明されるように、いくつかの実施形態において、制御ユニットは、ある時間期間にわたって所望の差動率を強いることに対する検知された耐性に基づいて、所望の差動率への自動調整を行うようにプログラムされ得る。そのような調整値は、長期差動トリムと称され得る。
非対称のサスペンション走行又は他の環境因子に起因する瞬間の偏差
追加的な偏差源は、非対称のサスペンション走行又は起伏の多い地形条件に由来する。しかしながら、これは、妥当な上境界及び下境界の計算の因子とされるべきである。製造業者が、所望の率を上回る及び下回る狭い範囲の妥当な境界を望み、その結果として、極端なサスペンション走行が妥当境界を定期的に超える場合、サスペンション走行を計算に入れ、特定のサスペンション条件下でより大きい偏差を許すことが必要になり得る。この場合、センサは、車両のサスペンションの位置を監視し、より大きい許容偏差を提供するために使用され得る。例えば、車両の片側が、重いサスペンション走行を引き起こす起伏の多い土地に遭遇した場合、そちら側の車輪は、より多くの「地面」を走っており、反対側の車輪よりもわずかに速く回転することを許される必要がある。上に説明されるように、いくつかの実施形態において、範囲は、ユーザ入力に基づいて調整され得る。また上に説明されるように、いくつかの実施形態において、範囲は、運動中のセンサ入力（例えば、トルクセンサ、加速度センサ、又はサスペンションと関連付けられたセンサからの入力）に基づいて、使用中に自動的に調整され得る。そのような調整値は、短期差動トリムと称され得る。
自然の差動率からの所望の差動率の意図的偏差
いくつかの実施形態において、及びいくつかの状況下では、所望の差動率は、自然の差動率から意図的に変化又は逸脱する。例えば、所望の差動率は、車両の操作に影響を与えるため、又は望ましくない車両挙動の大きさを補正するか、若しくは別のやり方で減少させるために、自然の差動率から意図的に逸脱し得る（例えば、増大された車両機敏性に相当し、オーバステアに有利に働く、自然の率よりも大きい所望の率）。いくつかの実施形態において、この意図的偏差は、自動的であり、一つ以上の車両センサからの現在の入力に応答している（例えば、車両のヨーイングを示す車両の加速度に関するセンサ情報に応答している）。
様々な実施形態の態様及びいくつかの利益は、単に例証の目的にすぎない上の図１〜図４Ｄで用いられる参照番号に対して以下に説明される。当業者は、本開示を考慮して、以下の記載が車両の他の構成及び他の歯車装置アセンブリにも同様に当てはまることを理解するものとする。
いくつかの実施形態は、車両の制御ユニット、コンピュータ、又はコンピューティングデバイス（例えば、エンジンコンピュータ２６）によって制御される可変速可逆モータ２４（例えば、サーボモータ、ステッパモータ、油圧モータ）に接続される歯車装置アセンブリ１４、１４'を提供する。歯車装置アセンブリ１４、１４'は、車両の第１の車軸１８及び第２の車軸２０と接続する差動装置４０、並びに、可変速可逆モータ２４を使用して第２の車軸２０の回転率に対して第１の車軸１８の回転率を制御可能に変更するように構成される第１及び第２の複数の調整歯車１５ａ、１５ｂを含む。上に記されるように、いくつかの実施形態において、操舵クラッチが、第２の車軸２０の回転率に対して第１の車軸１８の回転率を制御可能に変更するために、可変速可逆モータ２４の代わりに使用される。
いくつかの実施形態において、歯車装置アセンブリ１４、１４'は、第２の車軸２０の回転率に対して第１の車軸１８の回転率を変更するとき、摩耗に依存しない。これは、前輪操舵される車両では、摩耗、例えば、限られたスリップ差動に依存する歯車装置アセンブリは、車軸及び車輪のいくらかのスリップを許し、これが車両の安全性を減じることがあるため、有益である。対照的に、第２の車軸２０に対して第１の車軸１８の回転率を変更するために摩擦に依存しない、本明細書に開示される歯車装置アセンブリのいくつかの実施形態は、車軸及び車輪のいかなるスリップも許さない。さらに、限られたスリップ差動は、スリップしている車輪へのトルクのいくらかの損失を許し、これは、第２の車軸に対して第１の車軸の回転率を変更するときに摩擦に依存しない本明細書で特許請求される実施形態では発生しない。
車軸間の回転速度における決定された所望の差動を厳しく強制する実施形態は、スリップを許さない。しかしながら、車軸間の回転速度における実際の差動が、少量のスリップを許す指定の上境界及び下境界内で所望の差動から逸脱することを許す実施形態さえも、差動のため、及び限られたスリップ差動のために設計された従来の摩擦ベースと比較したとき、少量のスリップしか許さない。
摩擦に依存しない、又は車軸間の回転速度における所望の差動からのわずかな偏差だけを許すいくつかの実施形態の別の利益は、駆動車輪に不均等なトルクが供給されることに起因して発生するトルクステアの低減又は除去である。慣習的な限られたスリップ差動は、実際には、左車輪と右車輪との間でトルクをシフトして、左車輪と右車輪との間の大きいトルク差を許すことに起因して、トルク操舵を誇張することができる。許容回転率を管理することにより、本明細書に説明される方法及び歯車アセンブリは、加速下で左車輪と右車輪との間の回転速度の差を引き起こすトルク不均衡を防ぐことができる。いくつかの実施形態において、トルク操舵が最も顕著である高加速度下で、回転速度における所望の差動からの許容偏差は、トルク操舵をさらに防ぐために左車輪及び右車輪が一緒に回転することを確実にするために、低減され得る。
摩擦に依存しない、又は車軸間の回転速度における所望の差動からのわずかな偏差だけを許すいくつかの実施形態の別の利益は、車輪スリップに対処する、又はそれを軽減するラグ時間の低減又は除去である。多くの摩擦ベースの設計は、車輪スリップを検出するために車輪速度センサを利用し、スリップを低減するために摩擦部品を適用する。低けん引力下での登坂などの特定の状況において、スリップを検出し軽減するために必要とされる遅延は、坂を登る車両運動量において望ましくない損失を引き起こし得る。経時的に各車軸の所望の差動回転率を継続して計算し適用することにより、このシステムは、この望ましくない遅延に悩まされない。
本明細書内の教示に基づいて当業者によって認識され得るように、多数の変更及び修正が、添付の特許請求の範囲において規定されるような本発明の趣旨から逸脱することなく、本開示の上記の実施形態及び他の実施形態に対してなされ得る。したがって、実施形態のこの詳細な説明は、制限的意味に対抗するものとして、例証的意味でとられるものとする。当業者は、日常的な実験以上のものを使用しなくとも、本明細書に説明される特定の実施形態に対する多くの等価物を認識する、又は解明することができるものとする。そのような等価物は、以下の特許請求の範囲によって包含されることが意図される。

Claims (77)

  1. 車両の第１の車軸及び第２の車軸に係合するように構成され、前記車両の駆動軸によって駆動されるように構成される差動装置と、
    前記車両の可変速可逆モータによって駆動されるように構成される差動制御ピニオン歯車と、
    前記差動装置に係合するように、及び前記差動制御ピニオン歯車に係合するように構成される第１の複数の調整歯車であって、前記第１の複数の調整歯車が、
    第１の遊星歯車キャリア、
    段付遊星歯車の第１のセットであって、各々が前記第１の遊星歯車キャリアに結合され、各々が大きい方の直径部分及び小さい方の直径部分を含む、段付遊星歯車の第１のセット、並びに
    段付遊星歯車の第２のセットであって、各々が前記第１の遊星歯車キャリアに結合され、各々が大きい方の直径部分及び小さい方の直径部分を含む、段付遊星歯車の第２のセットを備える、第１の複数の調整歯車と、
    前記差動装置に係合するように、及び前記差動制御ピニオン歯車に係合するように構成される第２の複数の調整歯車であって、前記第２の複数の調整歯車が、
    第２の遊星歯車キャリア、
    段付遊星歯車の第３のセットであって、各々が前記第２の遊星歯車キャリアに結合され、各々が大きい方の直径部分及び小さい方の直径部分を含む、段付遊星歯車の第３のセット、並びに
    段付遊星歯車の第４のセットであって、各々が前記第２の遊星歯車キャリアに結合され、各々が大きい方の直径部分及び小さい方の直径部分を含む、段付遊星歯車の第４のセットを備える、第２の複数の調整歯車と、を備え、
    前記第１の複数の調整歯車及び前記第２の複数の調整歯車が、前記可変速可逆モータによって生み出される前記差動制御ピニオン歯車の回転を通じて、前記第２の車軸の回転率に対して前記第１の車軸の回転率を制御可能に変更するように構成される、歯車装置アセンブリ。
  2. 前記第１の複数の調整歯車が、
    前記差動制御ピニオン歯車によって駆動されるように構成される外歯を有し、前記段付遊星歯車の第１のセットとかみ合うように構成される内歯を有する、第１の外歯付き輪歯車をさらに備え、
    前記第２の複数の調整歯車が、
    前記差動制御ピニオン歯車によって駆動されるように構成される外歯を有し、前記段付遊星歯車の第３のセットとかみ合うように構成される内歯を有する、第２の外歯付き輪歯車をさらに備える、請求項１に記載の歯車装置アセンブリ。
  3. 前記第１の外歯付き輪歯車の前記外歯が、前記差動制御ピニオン歯車とかみ合うように構成され、
    前記第２の外歯付き輪歯車の前記外歯が、前記差動制御ピニオン歯車とかみ合うように構成される、請求項２に記載の歯車装置アセンブリ。
  4. 前記第１の外歯付き輪歯車の前記外歯が、前記差動制御ピニオン歯車とかみ合うように構成され、
    前記歯車装置アセンブリが、前記差動制御ピニオン歯車とかみ合うように構成される外歯の第１のセットを含む逆転軸をさらに備え、
    前記第２の外歯付き輪歯車の前記外歯が、前記逆転軸の外歯の第２のセットとかみ合うように構成される、請求項２に記載の歯車装置アセンブリ。
  5. 前記歯車装置アセンブリが、
    前記差動制御ピニオン歯車とかみ合うように構成される歯車、及び前記第１の外歯付き輪の前記外歯とかみ合うように構成される歯車を含む第１の延長軸と、
    前記差動制御ピニオン歯車とかみ合うように構成される歯車、及び前記第１の外歯付き輪の前記外歯とかみ合うように構成される歯車を含む第２の延長軸とをさらに含む、請求項２に記載の歯車装置アセンブリ。
  6. 前記差動制御ピニオン歯車が、ベベルピニオン歯車であり、
    前記差動制御ピニオン歯車とかみ合うように構成される前記第１の延長軸の前記歯車が、ベベル歯車であり、
    前記差動制御ピニオン歯車とかみ合うように構成される前記第２の延長軸の前記歯車が、ベベル歯車である、請求項５に記載の歯車装置アセンブリ。
  7. 前記第１の外歯付き輪の前記外歯とかみ合うように構成される前記第１の延長軸の前記歯車が、平歯車又ははすば歯車であり、
    前記第２の外歯付き輪の前記外歯とかみ合うように構成される前記第２の延長軸の前記歯車が、平歯車又ははすば歯車である、請求項５又は６に記載の歯車装置アセンブリ。
  8. 前記段付遊星歯車の第１のセット内の各段付遊星歯車の前記大きい方の直径部分の歯が、前記第１の外歯付き輪歯車の前記内歯とかみ合うように構成され、
    前記段付遊星歯車の第３のセット内の各段付遊星歯車の前記大きい方の直径部分の歯が、前記第２の外歯付き輪歯車の前記内歯とかみ合うように構成される、請求項２から７のいずれか一項に記載の歯車装置アセンブリ。
  9. 前記歯車装置アセンブリは、前記差動制御ピニオン歯車の回転が、前記第１の外歯付き輪歯車の第１の回転、及び前記第２の外歯付き輪歯車の等しくかつ反対の回転を駆動するように構成される、請求項２又は請求項８に記載の歯車装置アセンブリ。
  10. 前記差動制御ピニオン歯車が、ベベルピニオン歯車であり、
    前記第１の外歯付き輪歯車の前記外歯が、ベベル型であり、
    前記第２の外歯付き輪歯車の前記外歯が、ベベル型である、請求項２、３、及び５から９のいずれか一項に記載の歯車装置アセンブリ。
  11. 前記第１の複数の調整歯車及び前記第２の複数の調整歯車が、前記第１の外歯付き輪歯車のゼロ回転及び前記第２の外歯付き輪歯車のゼロ回転が、前記第１の車軸と前記第２の車軸との間の回転速度における差なしに相当するように構成される、請求項２から１０のいずれか一項に記載の歯車装置アセンブリ。
  12. 前記第１の複数の調整歯車及び前記第２の複数の調整歯車が、第１の外歯付き輪歯車の回転率が、前記第１の車軸と前記第２の車軸との間の回転速度における所望の差に比例するように構成される、請求項２から１０のいずれか一項に記載の歯車装置アセンブリ。
  13. 前記差動装置が、キャリアハウジングを備える、請求項１から１２のいずれか一項に記載の歯車装置アセンブリ。
  14. 前記キャリアハウジングに結合される、それに装着される、又はそれと一体にされる第１の差動太陽歯車であって、前記段付遊星歯車の第１のセットが、前記第１の差動太陽歯車に係合するように構成され、前記第１の複数の調整歯車が、前記第１の差動太陽歯車を通じて前記差動装置と相互作用する、第１の差動太陽歯車と、
    前記キャリアハウジングに結合される、それに装着される、又はそれと一体にされる第２の差動太陽歯車であって、前記段付遊星歯車の第３のセットが、前記第２の差動太陽歯車に係合するように構成され、前記第２の複数の調整歯車が、前記第２の差動太陽歯車を通じて前記差動装置と相互作用する、第２の差動太陽歯車とをさらに備える、請求項１３に記載の歯車装置アセンブリ。
  15. 前記段付遊星歯車の第１のセット内の各段付遊星歯車の前記小さい方の直径部分が、前記第１の差動太陽歯車に係合するように構成され、
    前記段付遊星歯車の第３のセット内の各段付遊星歯車の前記小さい方の直径部分が、前記第２の差動太陽歯車に係合するように構成される、請求項１４に記載の歯車装置アセンブリ。
  16. 前記キャリアハウジングが、マイタ歯車キャリアである、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の歯車装置アセンブリ。
  17. 前記第１の車軸に結合される、それに装着される、又はそれと一体にされる第１の車軸太陽歯車であって、前記遊星歯車の第２のセットが、前記第１の車軸太陽歯車に係合するように構成される、第１の車軸太陽歯車と、
    前記第２の車軸に結合される、それに装着される、又はそれと一体にされる第２の車軸太陽歯車であって、前記遊星歯車の第４のセットが、前記第２の車軸太陽歯車に係合するように構成される、第２の車軸太陽歯車とをさらに備える、請求項１から１６のいずれか一項に記載の歯車装置アセンブリ。
  18. 前記段付遊星歯車の第２のセット内の各段付遊星歯車の前記小さい方の直径部分が、前記第１の車軸太陽歯車と係合するように構成され、
    前記段付遊星歯車の第４のセット内の各段付遊星歯車の前記小さい方の直径部分が、前記第２の車軸太陽歯車と係合するように構成される、請求項１７に記載の歯車装置アセンブリ。
  19. 前記可変速可逆モータによって駆動される差動制御軸と前記差動制御ピニオン歯車との間でインターフェースをとる歯車装置減速アセンブリをさらに備える、請求項１から１８のいずれか一項に記載の歯車装置アセンブリ。
  20. 前記歯車装置減速アセンブリが、
    前記差動制御軸に結合される、それに固定される、又はそれと一体にされる減速アセンブリ太陽歯車と、
    減速アセンブリキャリアであって、前記差動制御ピニオン歯車が、前記減速アセンブリキャリアに結合される、それに固定される、又はそれと一体にされる減速アセンブリキャリアと、
    前記差動装置の外箱に対して静止している減速アセンブリ内歯付き輪歯車と、
    複数の遊星歯車であって、各々が前記減速アセンブリキャリアに結合され、各々が前記減速アセンブリ内歯付き輪歯車の歯に係合するように構成される、複数の遊星歯車と
    を備える、遊星減速歯車アセンブリを含む、請求項１９に記載の歯車装置アセンブリ。
  21. 前記モータによって駆動されるように構成され、前記モータと前記差動制御ピニオン歯車との間に歯車装置減速を提供するウォームスクリュ歯車をさらに備える、請求項１から２０のいずれか一項に記載の歯車装置アセンブリ。
  22. 前記差動制御ピニオン歯車に結合される、それに装着される、又はそれと一体にされるウォーム車輪をさらに備え、前記ウォーム車輪が、前記ウォームスクリュ歯車によって係合され、かつ前記ウォームスクリュ歯車によって駆動されるように構成される、請求項２１に記載の歯車装置アセンブリ。
  23. 前記差動制御ピニオン歯車が、前記可変速可逆モータによって駆動される差動制御軸に結合される、それに装着される、又はそれと一体にされ、
    前記差動制御軸及び前記駆動軸が、同じ回転軸の周りを回転するように構成される、請求項１から２２のいずれか一項に記載の歯車装置アセンブリ。
  24. 前記駆動軸が、前記車両の前記差動制御軸を通って、及びそれを超えて延びる、請求項２３に記載の歯車装置アセンブリ。
  25. 前記駆動軸が、前記差動制御軸の中に少なくとも部分的にネストされる、請求項２３に記載の歯車装置アセンブリ。
  26. 前記差動制御ピニオン歯車が、前記差動装置の前記駆動軸とは反対の側に配設される、請求項２３に記載の歯車装置アセンブリ。
  27. 前記第１の複数の調整歯車及び前記第２の複数の調整歯車が、前記可変速可逆モータによって駆動される前記差動制御ピニオン歯車の回転を通じて、前記第２の車軸の回転率に対して前記第１の車軸の回転率を制御するように構成される、請求項１から２６のいずれか一項に記載の歯車装置アセンブリ。
  28. 前記第１の複数の調整歯車及び前記第２の複数の調整歯車が、前記差動制御ピニオン歯車の回転率が、前記第１の車軸の前記回転率と前記第２の車軸の前記回転率との間の差に比例するように構成される、請求項１から２７のいずれか一項に記載の歯車装置アセンブリ。
  29. 前記歯車装置アセンブリが、差動的に操舵される車両のための歯車装置アセンブリであり、前記歯車装置アセンブリ及び前記可変速可逆モータが、前記可変速可逆モータによって生み出される回転に基づいて、前記第２の車軸の回転速度に対して前記第１の車軸の回転速度を制御可能に変更することによって、前記車両を操舵するように構成される、請求項１から２８のいずれか一項に記載の歯車装置アセンブリ。
  30. 前記歯車装置アセンブリが、差動的に操舵される車両のための歯車装置アセンブリであり、前記歯車装置アセンブリ及び前記可変速可逆モータが、前記可変速可逆モータによって生み出される前記差動制御ピニオン歯車の回転を使用することに基づいて、前記第２の車軸の回転速度に対して前記第１の車軸の回転速度を制御することによって、前記車両を操舵するように構成される、請求項１から２９のいずれか一項に記載の歯車装置アセンブリ。
  31. 前記第１の複数の調整歯車が、第１の内歯車であって、前記遊星歯車の第２のセットを、前記可変速可逆モータに対して静止している前記第１の内歯車と係合させるように構成される、第１の内歯車をさらに備え、
    前記第２の複数の調整歯車が、第２の内歯車であって、前記遊星歯車の第４のセットを、前記可変速可逆モータに対して静止している前記第２の内歯車と係合させるように構成される、第２の内歯車をさらに備える、請求項１から３０のいずれか一項に記載の歯車装置アセンブリ。
  32. 前記段付遊星歯車の第２のセット内の各段付遊星歯車の前記大きい方の直径部分が、前記第１の内歯車に係合するように構成され、
    前記段付遊星歯車の第４のセット内の各段付遊星歯車の前記大きい方の直径部分が、前記第２の内歯車に係合するように構成される、請求項３１に記載の歯車装置アセンブリ。
  33. 前記第１の車軸の回転速度が、前記遊星歯車の第１のセットの公転速度に比例し、前記第２の車軸の回転速度が、前記遊星歯車の第３のセットの公転速度に比例する、請求項１から３２のいずれか一項に記載の歯車装置アセンブリ。
  34. 前記第１の複数の調整歯車が、前記遊星歯車の第１のセットの前記公転速度が前記可変速可逆モータを使用して選択的に調整されることを可能にするように構成され、前記第２の複数の調整歯車が、前記遊星歯車の第３のセットの前記公転速度が前記可変速可逆モータを使用して選択的に調整されることを可能にするように構成される、請求項３３に記載の歯車装置アセンブリ。
  35. 前記第１の複数の調整歯車及び前記第２の複数の調整歯車が、前記可変速可逆モータによって出力される回転率が、前記可変速可逆モータによって出力される前記回転率に比例する前記第１の車軸と前記第２の車軸との間の回転速度における差を強いるように構成される、請求項１から３４のいずれか一項に記載の歯車装置アセンブリ。
  36. 前記歯車装置アセンブリが、前記第２の車軸に対して前記第１の車軸の回転率を変更又は維持するとき、摩擦に依存しない、請求項１から３５のいずれか一項に記載の歯車装置アセンブリ。
  37. 前記車両が、差動的に操舵される車両であり、
    前記歯車装置アセンブリが、クロスドライブ式変速機における使用のために構成される、請求項１から３６のいずれか一項に記載の歯車装置アセンブリ。
  38. 前記歯車装置アセンブリが、前記第１の車軸と前記第２の車軸との間の瞬間の差動トルクに関する情報を提供するように構成される一つ以上のトルクセンサをさらに備える、請求項１から３７のいずれか一項に記載の歯車装置アセンブリ。
  39. エンジンと、
    第１の車軸と、
    第２の車軸と、
    駆動軸と、
    差動制御軸と、
    可変速可逆モータと、
    請求項１から３８のいずれか一項に記載の歯車装置アセンブリと
    を備える、差動的に操舵される車両。
  40. 前記可変速可逆モータが、前記エンジンによって動力供給される油圧ポンプによって駆動される油圧可変速可逆モータである、請求項３９に記載の差動的に操舵される車両。
  41. 前記油圧可変速可逆モータが、前記エンジンによって動力供給される静圧可変速可逆モータである、請求項４０に記載の差動的に操舵される車両。
  42. 変速機をさらに備え、前記歯車装置アセンブリ及び前記変速機が、前記車両のクロスドライブ式変速機ユニット内に含まれる、請求項３９から４１のいずれか一項に記載の差動的に操舵される車両。
  43. トルク変換器をさらに備え、前記可変速可逆モータが、前記トルク変換器によって駆動される、請求項３９から４２のいずれか一項に記載の差動的に操舵される車両。
  44. 車両の第１の車軸及び第２の車軸に係合するように構成され、前記車両の駆動軸によって駆動されるように構成される差動装置と、
    前記車両の操舵クラッチによって駆動されるように構成される差動制御ピニオン歯車と、
    前記差動装置に係合するように、及び前記差動制御ピニオン歯車に係合するように構成される第１の複数の調整歯車であって、前記第１の複数の調整歯車が、
    第１の遊星歯車キャリア、
    前記第１の遊星歯車キャリアに結合される段付遊星歯車の第１のセット、及び
    前記第１の遊星歯車キャリアに結合される段付遊星歯車の第２のセットを含む、第１の複数の調整歯車と、
    前記差動装置に係合するように、及び前記差動制御ピニオン歯車に係合するように構成される第２の複数の調整歯車であって、前記第２の複数の調整歯車が、
    第２の遊星歯車キャリア、
    前記第２の遊星歯車キャリアに結合される段付遊星歯車の第３のセット、及び
    前記第２の遊星歯車キャリアに結合される段付遊星歯車の第４のセットを含む、第２の複数の調整歯車と、を備え、
    前記第１の複数の調整歯車及び前記第２の複数の調整歯車が、前記操舵クラッチによって生み出される前記差動制御ピニオン歯車の回転に基づいて、前記第２の車軸の回転率に対して前記第１の車軸の回転率を制御可能に変更するように構成される、差動的に操舵される車両のための歯車装置アセンブリ。
  45. エンジンと、
    第１の車軸と、
    第２の車軸と、
    駆動軸と、
    差動制御軸と、
    可変速可逆モータと、
    請求項１から２８及び３１から３６のいずれか一項に記載の歯車装置アセンブリと
    を備える、前輪操舵される車両。
  46. 前記可変速可逆モータが、電動モータである、請求項４５に記載の前輪操舵される車両。
  47. 可変速可逆モータ、及び請求項１から３８のいずれか一項に記載されるような歯車装置アセンブリを含む差動的に操舵される車両を提供することと、
    前記可変速可逆モータを使用して前記差動制御ピニオン歯車の回転を制御することにより、前記車両の第２の車軸の回転率に対して前記車両の第１の車軸の回転率を制御することによって前記車両を操舵することと、を含む方法。
  48. 前記車両のコンピュータを使用して、実際の駆動軸回転速度を示す第１のセンサ信号、及び前記第１の車軸と前記第２の車軸との間の回転速度における実際の差動を示す第２のセンサ信号に少なくとも部分的に基づいて、前記差動制御ピニオン歯車の回転を調整することをさらに含む、請求項４７に記載の方法。
  49. 前記第１の車軸と前記第２の車軸との間の差動トルクに関する情報を提供する一つ以上のトルクセンサからの一つ以上のセンサ信号に少なくとも部分的に基づいて、前記差動制御ピニオン歯車の回転を調整することをさらに含む、請求項４７又は請求項４８に記載の方法。
  50. 車両の第１の車軸と第２の車軸との間の回転速度における所望の差動を、前記車両のマイクロプロセッサを使用して、前記車両の現在の舵角、及び前記車両の第１の駆動軸の現在の回転速度に少なくとも部分的に基づいて、決定することであって、前記第１の駆動軸が、前記第１の車軸及び前記第２の車軸が接続される差動装置に動力供給する、決定することと、
    前記車両の前記マイクロプロセッサを使用して、前記第１の車軸と前記第２の車軸との間の測定された差動トルクに基づいて、前記回転速度における所望の差動を修正することと、
    前記第１の車軸及び前記第２の車軸の相対回転を制御して前記回転速度における所望の差動を第１の許容範囲内に一致させるために、前記回転速度における所望の差動に基づいて前記車両の可変速可逆モータに信号を送信することと、を含む方法。
  51. 前記第１の車軸と前記第２の車軸との間の前記現在の差動トルクに関する情報を受信すること、及び受信した前記情報に基づいて測定された差動トルクを決定することをさらに含む、請求項５０に記載の方法。
  52. 前記測定された差動トルクが、現在の差動トルクを含む、請求項５１に記載の方法。
  53. 前記測定された差動トルクが、以前に測定された差動トルクを含み、
    前記以前に測定された差動トルクに関する情報が、前記車両のメモリに格納される、請求項５０に記載の方法。
  54. 前記測定された差動トルクが、瞬間の差動トルクを含む、請求項５０に記載の方法。
  55. 前記測定された差動トルクが、経時的な差動トルクの平均値を含む、請求項５０に記載の方法。
  56. 前記回転速度における所望の差動を決定することが、前記車両の検知された現在の速度又は前記車両の前記第１の駆動軸の検知された現在の回転速度に基づいて、及び前記車両の検知された現在の舵角に基づいて、自然の差動率を決定することを含み、
    前記方法が、前記車両の前記マイクロプロセッサを使用して、前記第１の車軸と前記第２の車軸との間の前記測定された差動トルクに基づいて前記回転速度における所望の差動を修正した後に、前記回転速度における所望の差動を自然の差動率よりも大きくなるように設定することをさらに含む、請求項５０から５５のいずれか一項に記載の方法。
  57. 前記所望の差動率が、前記車両をオーバステアすること、望ましくないアンダーステア状態を補正すること、又は望ましくないステアリングプルを片側に引き起こす状態を別途補正することに相当する、請求項５６に記載の方法。
  58. 前記回転速度における所望の差動を決定することが、前記車両の検知された現在の速度又は前記車両の前記第１の駆動軸の検知された現在の回転速度に基づいて、及び前記車両の検知された現在の舵角に基づいて、自然の差動率を決定することを含み、
    前記方法が、前記車両の前記マイクロプロセッサを使用して、前記第１の車軸と前記第２の車軸との間の前記測定された差動トルクに基づいて前記回転速度における所望の差動を修正した後に、前記回転速度における所望の差動を自然の差動率よりも小さくなるように設定することをさらに含む、請求項５０から５５のいずれか一項に記載の方法。
  59. 前記所望の差動率が、前記車両をアンダーステアすること、望ましくないオーバステア状態を補正すること、又は望ましくないステアリングプルを片側に引き起こす状態を別途補正することに相当する、請求項５８に記載の方法。
  60. 前記回転速度における所望の差動を決定することが、前記車両の検知された現在の速度又は前記車両の前記第１の駆動軸の検知された現在の回転速度に基づいて、及び前記車両の検知された現在の舵角に基づいて、自然の差動率を決定することと、
    前記車両の前記マイクロプロセッサを使用して、前記第１の車軸と前記第２の車軸との間の前記測定された差動トルクに基づいて前記回転速度における所望の差動を修正する前に、前記車両のユーザによって選択される設定に少なくとも部分的に基づいて、前記回転速度における所望の差動を前記自然の差動率よりも小さくなるように、又は前記自然の差動率よりも大きくなるように設定することとを含む、請求項５０から５５のいずれか一項に記載の方法。
  61. 前記回転速度における所望の差動を決定することが、前記車両の検知された現在の速度又は前記車両の前記第１の駆動軸の検知された現在の回転速度に基づいて、及び前記車両の検知された現在の舵角に基づいて、自然の差動率を決定することを含み、
    前記方法が、前記車両の前記マイクロプロセッサを使用して、前記第１の車軸と前記第２の車軸との間の前記測定された差動トルクに基づいて前記回転速度における所望の差動を修正する前に、前記車両の一つ以上のセンサから獲得される情報に少なくとも部分的に基づいて、前記回転速度における所望の差動を前記自然の差動率よりも小さくなるように、又は前記自然の差動率よりも大きくなるように自動的に設定することをさらに含む、請求項５０から５５のいずれか一項に記載の方法。
  62. 前記車両の一つ以上のセンサから獲得される前記情報が、前記車両の現在のヨーイングに関する情報を含む、請求項６１に記載の方法。
  63. 前記可変速可逆モータが、前記第１の車軸と前記第２の車軸との間の前記回転速度における所望の差動に比例する回転速度で差動制御軸を回転させることによって、前記第１の車軸及び前記第２の車軸の相対回転を制御する、請求項５０又は５１に記載の方法。
  64. 前記車両が動いている間のセンサ入力に少なくとも部分的に基づいて、又はユーザ入力に応答して、前記第１の許容範囲を変化させることをさらに含む、請求項５０又は５１に記載の方法。
  65. 前記車両の前記マイクロプロセッサを使用して、前記第１の車軸と前記第２の車軸との間の前記測定された差動トルクに基づいて、前記回転速度における所望の差動を修正することが、前記車両の前記マイクロプロセッサによって自動的に実施される、請求項５０又は５１に記載の方法。
  66. 前記車両の第３の車軸と第４の車軸との間の回転速度における第２の所望の差動を、前記車両の前記現在の舵角、及び前記車両の第２の駆動軸の現在の回転速度に少なくとも部分的に基づいて、決定することであって、前記第２の駆動軸が、前記第３の車軸及び前記第４の車軸が接続される第２の差動装置に動力供給する、決定することと、
    前記車両の前記マイクロプロセッサを使用して、前記第３の車軸と前記第４の車軸との間の測定された差動トルクに基づいて、前記第３の車軸と前記第４の車軸との間の前記回転速度における第２の所望の差動を修正することと、
    前記第３の車軸及び前記第４の車軸の相対回転を制御して前記回転速度における第２の所望の差動を第２の許容範囲内に一致させるために、前記回転速度における第２の所望の差動に基づいて前記車両の第２の可変速可逆モータに信号を送信することであって、前記第２の許容範囲が、前記第１の許容範囲と同じであるか、又は異なる、送信することとをさらに含む、請求項５０又は５１に記載の方法。
  67. 前記第１及び第２の車軸が、前記車両の後車軸の軸であり、前記第３及び第４の車軸が、前記車両の前車軸の軸であり、前記方法が、
    前記車両の前記現在の舵角、及び前記車両の前記変速機又は駆動モータによって出力される前記現在の回転速度に少なくとも部分的に基づいて、前記車両の第１の駆動軸と第２の駆動軸との間の回転速度における第３の所望の差動を決定することと、
    前記車両の前記マイクロプロセッサを使用して、前記第１の車軸と前記第２の車軸との間の測定された差動トルクに基づいて、前記第１の駆動軸と前記第２の駆動軸との間の前記回転速度における第３の所望の差動を修正することと、
    前記第３の所望の差動を修正した後に、前記第１の駆動軸及び前記第２の駆動軸の相対回転を制御して前記回転速度における第３の所望の差動を第３の許容範囲内に一致させるために、前記回転速度における第３の所望の差動に基づいて前記車両の第３の可変速可逆モータに信号を送信することと、をさらに含む、請求項６６に記載の方法。
  68. 前記車両の前記第１の車軸と前記第２の車軸との間の前記回転速度における所望の差動を決定することがまた、前記車両の幅及び前記車両の軸距に関する情報に基づく、請求項５０又は５１に記載の方法。
  69. 前記車両の前記マイクロプロセッサを使用して、前記第１の車軸と前記第２の車軸との間の測定された差動トルクに基づいて、前記回転速度における所望の差動を修正することが、車両非対称性に基づいて直線走行中の差動基線に関連した因子を追加することを含む、請求項５０又は５１に記載の方法。
  70. 前記直線走行中の差動基線に関連した因子が、前記車両が動いているときの時間期間中に、測定された差動トルクに基づいて決定される、請求項６９に記載の方法。
  71. 車両のマイクロプロセッサを使用して、前記車両の現在の舵角の大きさが最小舵角値よりも大きいかどうかを決定すること、及び前記車両の第１の駆動軸の現在の回転速度の大きさが非ゼロであるかどうかを決定することと、
    前記現在の舵角の大きさが前記最小舵角値よりも大きく、前記駆動軸の前記現在の回転速度の大きさが前記最小駆動回転速度値よりも大きい場合、
    前記車両の第１の車軸と第２の車軸との間の回転速度における所望の差動を、前記車両の前記マイクロプロセッサを使用して、前記車両の前記現在の舵角、前記車両の前記第１の駆動軸の前記現在の回転速度、及び前記第１の車軸と前記第２の車軸との間の現在の差動トルクに少なくとも部分的に基づいて、決定することであって、前記第１の駆動軸が、前記第１の車軸及び前記第２の車軸が接続される差動装置に動力供給する、決定することと、
    前記車両のマイクロプロセッサを使用して、前記第１の車軸と前記第２の車軸との間の測定された差動トルクに基づいて、前記回転速度における所望の差動を修正することと、
    前記第２の車軸の回転に対して前記第１の車軸の回転を制御可能に変更するために、決定された前記回転速度における所望の差動に基づいて、前記車両の可変速可逆モータに信号を送信することと、を含む方法。
  72. 前記現在の舵角の大きさが前記最小舵角値よりも大きく、前記駆動軸の前記現在の回転速度の大きさが非ゼロである場合、
    前記車両の第３の車軸と第４の車軸との間の回転速度における第２の所望の差動を、前記車両の前記現在の舵角、及び前記車両の第２の駆動軸の現在の回転速度に少なくとも部分的に基づいて、決定することであって、前記第２の駆動軸が、前記第３の車軸及び前記第４の車軸が接続される第２の差動装置に動力供給する、決定することと、
    前記車両の前記マイクロプロセッサを使用して、前記第３の車軸と前記第４の車軸との間の測定された差動トルクに基づいて、前記回転速度における第２の所望の差動を修正することと、
    前記第４の車軸に対して前記第３の車軸の回転を制御可能に変更するために、決定された前記回転速度における第２の所望の差動に基づいて、前記車両の第２の可変速可逆モータに信号を送信することと、をさらに含む、請求項７１に記載の方法。
  73. 前記第１及び第２の車軸が、前記車両の後車軸の軸であり、前記第３及び第４の車軸が、前記車両の前車軸の軸であり、前記方法が、
    前記車両の前記現在の舵角、及び前記車両の前記変速機によって出力される前記現在の回転速度に少なくとも部分的に基づいて、前記車両の第１の駆動軸と第２の駆動軸との間の回転速度における第３の所望の差動を決定することと、
    前記車両の前記マイクロプロセッサを使用して、前記第１の駆動軸と前記第２の駆動軸との間の測定された差動トルクに基づいて、前記回転速度における第３の所望の差動を修正することと、
    前記第２の駆動軸の回転に対して前記第１の駆動軸の回転を制御可能に変更するために、決定された前記回転速度における第３の所望の差動に基づいて、前記車両の第３の可変速可逆モータに信号を送信することと、をさらに含む、請求項７２に記載の方法。
  74. 前記車両の検知された現在の舵角に関する情報を受信することと、前記車両の前記駆動軸の検知された現在の回転速度に関する情報を受信することとをさらに含む、請求項７１に記載の方法。
  75. 前記最小舵角値が、０．０１度〜５度の範囲内に入る、請求項７１に記載の方法。
  76. 前記車両が動いている間のセンサ入力に少なくとも部分的に基づいて、又はユーザ入力に応答して、前記最小舵角を変化させることをさらに含む、請求項７１に記載の方法。
  77. 請求項１から３８のいずれか一項に記載の歯車装置アセンブリを使用することが用いられる、請求項７１に記載の方法。
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