JP2021116857A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動モータ及びトルクベクタリングモータを含む駆動装置の径方向の寸法の小型化を図ることが可能な技術を提供する。【解決手段】本開示の一実施形態に係る駆動装置１０は、車両１の駆動力源である駆動モータ１１と、駆動モータ１１の動力を左右のそれぞれの駆動輪４０，５０に伝達する左右の遊星歯車機構１３，１４と、左右の遊星歯車機構１３，１４のそれぞれの３つの回転軸のうちの駆動モータ１１からの動力が入力される太陽歯車１３Ｓ，１４Ｓの回転軸及び駆動輪４０，５０に動力を出力する遊星キャリア１３Ｃ，１４Ｃの回転軸以外のリング歯車１３Ｒ，１４Ｒの回転軸を互いに反対方向に回転させる反転歯車対１７と、反転歯車対１７を駆動するトルクベクタリングモータ１８と、を備え、左右の遊星歯車機構１３，１４と、駆動モータ１１及びトルクベクタリングモータ１８のうちの少なくとも一方とは、回転軸の軸心が略一致するように配置される。【選択図】図１

Description

本開示は、駆動装置に関する。

トルクベクタリングモータを作動させることで、駆動モータの動力を左右それぞれの駆動輪に伝達する左右の遊星歯車機構を介して、左右の駆動輪の何れか一方のトルクを増加させ、他方のトルクを減少させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第５８８３０７０号公報

しかしながら、上記の技術では、駆動モータやトルクベクタリングモータの回転軸は、遊星歯車機構の回転軸とは異なる軸上に配置される。そのため、駆動装置の回転軸に垂直な径方向の寸法、即ち、駆動装置の車載状態での前後方向や上下方向の寸法が増加してしまう可能性がある。

そこで、上記課題に鑑み、駆動モータ及びトルクベクタリングモータを含む駆動装置の径方向の寸法の小型化を図ることが可能な技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本開示の一実施形態では、
車両の駆動力源である駆動モータと、
前記駆動モータの動力を左右のそれぞれの駆動輪に伝達する左右の遊星歯車機構と、
前記左右の遊星歯車機構のそれぞれの３つの回転軸のうちの前記駆動モータからの動力が入力される第１の軸及び前記駆動輪に動力を出力する第２の軸以外の第３の軸を互いに反対方向に回転させる反転機構と、
前記反転機構を駆動するトルクベクタリングモータと、を備え、
前記左右の遊星歯車機構と、前記駆動モータ及び前記トルクベクタリングモータのうちの少なくとも一方とは、回転軸の軸心が略一致するように配置される、
駆動装置が提供される。

上述の実施形態によれば、駆動モータ及びトルクベクタリングモータを含む駆動装置の径方向の寸法の小型化を図ることが可能な技術を提供することができる。

車両に搭載される駆動装置の第１例を示す図である。 車両に搭載される駆動装置の第２例を示す図である。

以下、図面を参照して実施形態について説明する。

［駆動装置の第１例］
まず、図１を参照 して、本実施形態に係る駆動装置１０の第１例について説明する。

図１は、本実施形態に係る駆動装置１０の第１例を示す図である。

図１に示すように、駆動装置１０は、車両１に搭載される。駆動装置１０は、左右のドライブシャフト２０，３０を介して、車両１の左側の駆動輪４０及び右側の駆動輪５０を駆動し、車両１を走行させる。

駆動装置１０は、駆動モータ１１と、減速機１２と、遊星歯車機構１３，１４と、外歯車１５，１６と、反転歯車対１７と、トルクベクタリングモータ１８とを含み、これらの構成要素は、筐体１０Ｈに収容される。

駆動モータ１１は、車両１の駆動輪４０，５０を駆動するトルクを出力する。駆動モータ１１は、例えば、インナロータ型の三相交流電動機である。駆動モータ１１は、例えば、筐体１０Ｈの内部において、減速機１２の右側且つ遊星歯車機構１４の左側に隣接する区画に配置される。駆動モータ１１のロータ（回転子）は、動力（トルク）を伝達可能な態様で減速機１２と機械的に接続される。

減速機１２は、駆動モータ１１の出力トルクを減速してシャフトＳＦ１に伝達する。減速機１２は、例えば、筐体１０Ｈの内部において、駆動モータ１１の左側に隣接する区画に配置される。減速機１２は、例えば、太陽歯車１２Ｓ、リング歯車１２Ｒ、複数の遊星歯車１２Ｐ、及び遊星キャリア１２Ｃを含む遊星歯車機構を中心に構成される。

太陽歯車１２Ｓは、その回転軸が駆動モータ１１のロータの回転軸と略同軸上に配置され、駆動モータ１１のロータと動力（トルク）を伝達可能な態様で機械的に接続される。"略"とは、例えば、製造上の誤差を許容する意図である。以下、同様の意図で使用する。

リング歯車１２Ｒは、筐体１０Ｈに固定される。リング歯車１２Ｒは、内歯車であり、複数の遊星歯車１２Ｐと噛み合う。

複数の遊星歯車１２Ｐは、太陽歯車１２Ｓ及びリング歯車１２Ｒの双方に噛み合う。複数の遊星歯車１２Ｐは、太陽歯車１２Ｓの回りで自転可能且つ公転可能な態様で遊星キャリア１２Ｃに保持される。

遊星キャリア１２Ｃは、その回転軸がシャフトＳＦ１と略同軸に配置され、シャフトＳＦ１と動力（トルク）を伝達可能な態様で機械的に接続される。

シャフトＳＦ１は、その両端が遊星歯車機構１３，１４と動力（トルク）を伝達可能な態様で機械的に接続される。具体的には、駆動モータ１１のロータ及び減速機１２の太陽歯車１２Ｓの回転軸（軸心）の付近には、左右方向（軸方向）に貫通する貫通孔が設けられる。これにより、シャフトＳＦ１は、この貫通孔を貫通しながら、遊星歯車機構１３，１４の間を機械的に接続する形で配置される。つまり、駆動モータ１１、減速機１２、及びシャフトＳＦ１（遊星歯車機構１３，１４）は、その回転軸（軸心）が略同軸上に配置される。そのため、駆動装置１０のシャフトＳＦ１を基準とする径方向（以下、単に「径方向」）の寸法を小型化することができる。

尚、駆動モータ１１及び減速機１２の左右方向の配置は、逆であってもよい。また、減速機１２は、省略されてもよい。この場合、駆動モータ１１のロータは、シャフトＳＦ１と動力（トルク）を伝達可能な態様で機械的に直接接続される。

遊星歯車機構１３は、シャフトＳＦ１から伝達される駆動モータ１１の出力（トルク）を、ドライブシャフト２０を介して、左側の駆動輪４０に伝達する。遊星歯車機構１３は、例えば、筐体１０Ｈの内部において、左端部の区画に配置される。遊星歯車機構１３は、太陽歯車１３Ｓと、リング歯車１３Ｒと、複数の遊星歯車１３Ｐと、遊星キャリア１３Ｃと、外歯車１３ＥＧとを含む。遊星歯車機構１３の３つの回転軸、即ち、太陽歯車１３Ｓ、リング歯車１３Ｒ、及び遊星キャリア１３Ｃのそれぞれの回転軸は、略同軸上にある。

太陽歯車１３Ｓは、その回転軸（第１の軸の一例）がシャフトＳＦ１の回転軸と略同軸上に配置され、シャフトＳＦ１の左端部と動力（トルク）を伝達可能な態様で機械的に接続される。

リング歯車１３Ｒは、内歯車であり、複数の遊星歯車１３Ｐと噛み合う。

複数の遊星歯車１３Ｐは、太陽歯車１３Ｓ及びリング歯車１３Ｒの双方に噛み合う。複数の遊星歯車１３Ｐは、太陽歯車１３Ｓの回りで自転可能且つ公転可能な態様で遊星キャリア１３Ｃに保持される。

遊星キャリア１３Ｃは、その回転軸（第２の軸の一例）がドライブシャフト２０の等速ジョイントの回転軸と略同軸上に配置され、ドライブシャフト２０と動力（トルク）を伝達可能な態様で機械的に接続される。

外歯車１３ＥＧは、リング歯車１３Ｒの外周面に設けられる。外歯車１３ＥＧは、外歯車１５と噛み合う。

尚、太陽歯車１３Ｓ、リング歯車１３Ｒ、及び遊星キャリア１３Ｃと、シャフトＳＦ１、ドライブシャフト２０、及び外歯車１５との間の機械的な接続関係の組み合わせは、減速比等の他の要件が満足する限り、任意であってよい。以下、遊星歯車機構１４についても同様である。

遊星歯車機構１４は、シャフトＳＦ１から伝達される駆動モータ１１の出力（トルク）を、ドライブシャフト３０を介して、右側の駆動輪５０に伝達する。遊星歯車機構１４は、例えば、筐体１０Ｈの内部において、右端部の区画に配置される。遊星歯車機構１４は、太陽歯車１４Ｓと、リング歯車１４Ｒと、複数の遊星歯車１４Ｐと、遊星キャリア１４Ｃと、外歯車１４ＥＧとを含む。遊星歯車機構１４の３つの回転軸、即ち、太陽歯車１４Ｓ、リング歯車１４Ｒ、及び遊星キャリア１４Ｃのそれぞれの回転軸は、略同軸上にある。

太陽歯車１４Ｓは、その回転軸（第１の軸の一例）がシャフトＳＦ１の回転軸と略同軸上に配置され、シャフトＳＦ１の右端部と動力（トルク）を伝達可能な態様で機械的に接続される。

リング歯車１４Ｒは、内歯車であり、複数の遊星歯車１４Ｐと噛み合う。

複数の遊星歯車１４Ｐは、太陽歯車１４Ｓ及びリング歯車１４Ｒの双方に噛み合う。複数の遊星歯車１４Ｐは、太陽歯車１４Ｓの回りで自転可能且つ公転可能な態様で遊星キャリア１４Ｃに保持される。

遊星キャリア１４Ｃは、その回転軸（第２の軸の一例）がドライブシャフト３０の等速ジョイントの回転軸と略同軸上に配置され、ドライブシャフト３０と動力（トルク）を伝達可能な態様で機械的に接続される。

外歯車１４ＥＧは、リング歯車１４Ｒの外周面に設けられる。外歯車１４ＥＧは、外歯車１６と噛み合う。

遊星歯車機構１３，１４は、同じ仕様を有する。例えば、太陽歯車１３Ｓ，１４Ｓのサイズ及び歯数等は、同じである。また、リング歯車１３Ｒ，１４Ｒのサイズ及び歯数等は、同じである。また、遊星歯車１３Ｐ，１４Ｐのサイズ、歯数、及び径方向の位置等は、同じである。

外歯車１５は、遊星歯車機構１３（リング歯車１３Ｒ）の外周面に設けられる外歯車１３ＥＧと噛み合う。外歯車１５は、筐体１０Ｈの内部において、遊星歯車機構１３と同じ区画に配置される。外歯車１５は、その回転軸がシャフトＳＦ２と略同軸上に配置され、シャフトＳＦ２と動力（トルク）を伝達可能な態様で機械的に接続される。

シャフトＳＦ２は、外歯車１５から車両１の内側（右側）に向かって延びるように、シャフトＳＦ１と略平行に配置される。

外歯車１６は、遊星歯車機構１４（リング歯車１４Ｒ）の外周面に設けられる外歯車１４ＥＧと噛み合う。外歯車１６は、筐体１０Ｈの内部において、遊星歯車機構１４と同じ区画に配置される。外歯車１６は、その回転軸がシャフトＳＦ３と略同軸上に配置され、シャフトＳＦ３と動力（トルク）を伝達可能な態様で機械的に接続される。

シャフトＳＦ３は、外歯車１６から車両１の内側（左側）に向かって延びるように、シャフトＳＦ１と略平行に配置される。

反転歯車対１７（反転機構の一例）は、シャフトＳＦ２，ＳＦ３のそれぞれの内側の端部に設けられ、シャフトＳＦ２，ＳＦ３及び外歯車１５，１６を介して、リング歯車１３Ｒ，１４Ｒを互いに反対方向に回転させることが可能に構成される。反転歯車対１７は、例えば、筐体１０Ｈの内部において、駆動モータ１１と径方向で外周側に隣接し、且つ、外歯車１６と左側に隣接する区画に配置される。反転歯車対１７は、互いに噛み合う外歯車１７Ｌ，１７Ｒを含む。外歯車１７Ｌ，１７Ｒは、例えば、サイズ（外径）や歯数等の仕様が同じであってよい。

外歯車１７Ｌは、その回転軸がシャフトＳＦ２と略同軸上に配置されるように、シャフトＳＦ２の内側の端部（右端部）に設けられる。

外歯車１７Ｒは、その回転軸がシャフトＳＦ３と略同軸上に配置されるように、シャフトＳＦ３の内側の端部（左端部）に設けられる。

外歯車１７Ｌ，１７Ｒは、互いに反対方向に回転する。これにより、反転歯車対１７は、遊星歯車機構１３，１４のリング歯車１３Ｒ，１４Ｒを反対方向に回転させることができる。

トルクベクタリングモータ１８は、シャフトＳＦ２を介して、反転歯車対１７を駆動する。トルクベクタリングモータ１８は、例えば、インナロータ型の三相交流電動機である。トルクベクタリングモータ１８は、その回転軸がシャフトＳＦ２と略同軸上に配置される態様で、シャフトＳＦ２に設けられる。これにより、トルクベクタリングモータ１８は、シャフトＳＦ２を回転させることにより、反転歯車対１７を駆動し、リング歯車１３Ｒ，１４Ｒを反対方向に回転させることができる。

例えば、車両１が直進状態にある場合、駆動輪４０，５０が略同じ回転速度になる。この場合、遊星キャリア１３Ｃ，１４Ｃが略同じ回転速度で回転し、シャフトＳＦ１で連結される太陽歯車１３Ｓ，１４Ｓも略同じ回転速度で回転する。そのため、トルクベクタリングモータ１８は、作動せず、反転歯車対１７やリング歯車１３Ｒ，１４Ｒは、略停止状態に維持される。

一方、車両１が旋回状態にある場合、駆動輪４０，５０の間には回転速度の差がある。よって、遊星歯車機構１３，１４から駆動輪４０，５０のそれぞれに伝達されるトルクに差を生じさせれば、駆動輪４０，５０の間に回転速度の差を生じさせ、車両１を旋回させることができる。この場合、トルクベクタリングモータ１８が作動し、反転歯車対１７及びシャフトＳＦ２，ＳＦ３を介して、リング歯車１３Ｒ，１４Ｒのうちの外輪側に対応する一方を正転方向に回転させ、内輪側に対応する他方を逆転方向に回転させる。これにより、駆動輪４０，５０のうちの外輪側に伝達されるトルクを増加させ、内輪側に伝達されるトルクを減少させ、トルクベクタリング機能を実現することができる。

トルクベクタリングモータ１８は、例えば、筐体１０Ｈの内部において、減速機１２と径方向で外周側に隣接し、且つ、外歯車１５と右側に隣接する区画に配置される。また、トルクベクタリングモータ１８は、例えば、左右方向（軸方向）で、駆動モータ１１とオフセットして、即ち、オーバーラップしないように配置される。これにより、トルクベクタリングモータ１８の径方向の位置をシャフトＳＦ１に相対的に近づけることができる。例えば、駆動モータ１１及びトルクベクタリングモータ１８は、径方向でオーバーラップするように配置されてよい。そのため、駆動装置１０の径方向の寸法を更に小型化することができる。

また、駆動装置１０は、ビスカスカップリングＯＰ１、及び減速機ＯＰ２の少なくとも一方を含んでもよい。以下、後述の第２例についても同様である。

ビスカスカップリングＯＰ１は、シャフトＳＦ２に設けられる。ビスカスカップリングＯＰ１は、例えば、トルクベクタリングモータ１８と反転歯車対１７（外歯車１７Ｌ）との間に配置され、シャフトＳＦ２と筐体１０Ｈとの間に粘性制動力を発生させる。これにより、ビスカスカップリングＯＰ１は、駆動輪４０，５０の間の差動を制限することができる。つまり、ビスカスカップリングＯＰ１は、差動制限装置として機能する。

減速機ＯＰ２は、シャフトＳＦ２に設けられる。減速機ＯＰ２は、例えば、トルクベクタリングモータ１８と反転歯車対１７（外歯車１７Ｌ）との間に配置される。これにより、トルクベクタリングモータ１８は、相対的に小さい出力（トルク）でトルクベクタリング機能を実現することができる。そのため、例えば、トルクベクタリングモータ１８の消費電流を抑制したり、トルクベクタリングモータ１８を小型化したりすることができる。

このように、本例では、左右の遊星歯車機構１３，１４と、駆動モータ１１とは、回転軸が略一致するように配置される。これにより、駆動装置１０の径方向の寸法を小型化することができる。

［駆動装置の第２例］
次に、図２を参照して、本実施形態に係る駆動装置１０の第２例について説明する。以下、上述の第１例と異なる部分を中心に説明する。

図２は、本実施形態に係る駆動装置１０の第２例を示す図である。

図２に示すように、駆動装置１０は、駆動モータ１１と、減速機１２と、遊星歯車機構１３，１４と、外歯車１５，１６と、反転歯車対１７と、トルクベクタリングモータ１８と、減速機１９とを含み、これらの構成要素は、筐体１０Ｈに収容される。

トルクベクタリングモータ１８は、減速機１９、遊星歯車機構１４（リング歯車１４Ｒ）、及び外歯車１６を介して、反転歯車対１７を駆動する。トルクベクタリングモータ１８のロータは、動力（トルク）を伝達可能な態様で減速機１９と機械的に接続される。トルクベクタリングモータ１８は、例えば、筐体１０Ｈの内部において、遊星歯車機構１４及び減速機１９の右側に隣接する右端部の区画に配置される。トルクベクタリングモータ１８は、その回転軸が遊星歯車機構１４の回転軸（即ち、シャフトＳＦ１）と略同軸上に配置される。これにより、駆動装置１０の径方向の寸法を更に小型化することができる。

減速機１９は、トルクベクタリングモータ１８の出力（トルク）を減速して、遊星歯車機構１４のリング歯車１４Ｒ（外歯車１４ＥＧ）に伝達する。減速機１９は、例えば、筐体１０Ｈの内部において、遊星歯車機構１４と同じ区画に配置される。減速機１９は、例えば、太陽歯車１９Ｓ、リング歯車１９Ｒ、複数の遊星歯車１９Ｐ、及び遊星キャリア１９Ｃを含む遊星歯車機構を中心に構成される。

太陽歯車１９Ｓは、その回転軸がトルクベクタリングモータ１８のロータの回転軸と略同軸上に配置され、トルクベクタリングモータ１８のロータと動力（トルク）を伝達可能な態様で機械的に接続される。

リング歯車１９Ｒは、筐体１０Ｈに固定される。リング歯車１９Ｒは、内歯車であり、複数の遊星歯車１９Ｐと噛み合う。

複数の遊星歯車１９Ｐは、太陽歯車１９Ｓ及びリング歯車１９Ｒの双方に噛み合う。複数の遊星歯車１９Ｐは、太陽歯車１９Ｓの回りで自転可能且つ公転可能な態様で遊星キャリア１９Ｃに保持される。

遊星キャリア１９Ｃは、その回転軸が遊星歯車機構１４のリング歯車１４Ｒ（即ち、外歯車１４ＥＧ）の回転軸と同軸に配置され、リング歯車１４Ｒ（外歯車１４ＥＧ）と動力（トルク）を伝達可能な態様で機械的に接続される。

トルクベクタリングモータ１８のロータ、及び減速機１９の太陽歯車１９Ｓの回転軸（軸心）の付近には、左右方向（軸方向）に貫通する貫通孔が設けられる。これにより、遊星歯車機構１４の遊星キャリア１４Ｃの出力軸（シャフトＳＦ４）は、この貫通孔を貫通しながら、遊星歯車機構１４（遊星キャリア１４Ｃ）とドライブシャフト３０の内側の端部の等速ジョイントとの間を機械的に接続する形で配置される。つまり、遊星歯車機構１４、トルクベクタリングモータ１８、及び減速機１９は、その回転軸（軸心）が略同軸上に配置される。そのため、駆動装置１０の径方向の寸法を更に小型化することができる。

尚、減速機１９は、省略されてもよい。この場合、トルクベクタリングモータ１８のロータは、リング歯車１４Ｒ（外歯車１４ＥＧ）と動力（トルク）を伝達可能な態様で機械的に直接接続される。

このように、本例では、左右の遊星歯車機構１３，１４と、駆動モータ１１及びトルクベクタリングモータ１８とは、回転軸が略一致するように配置される。これにより、駆動装置１０の径方向の寸法を更に小型化することができる。

［駆動装置の他の例］
駆動モータ１１及びトルクベクタリングモータ１８のうちのトルクベクタリングモータ１８だけが遊星歯車機構１３，１４と回転軸（軸心）が略一致するように配置されてもよい。

例えば、図２において、減速機１２は、互いに噛み合う相対的に小径の外歯車（以下、「小径歯車」）、及び相対的に大径の外歯車（以下、「大径歯車」）を含む態様に置換されてもよい。具体的には、小径歯車は、駆動モータ１１の出力軸と共に回転し、大径歯車は、太陽歯車１３Ｓ，１４Ｓの間を接続するシャフトＳＦ１と共に回転してよい。これにより、減速機１２は、駆動モータ１１の出力を減速してシャフトＳＦ１に伝達することができる。この場合、駆動モータ１１は、その回転軸がシャフトＳＦ１、即ち、太陽歯車１３Ｓ，１４Ｓ（遊星歯車機構１３，１４）の回転軸と平行な異なる軸上に配置される。

以上、実施形態について詳述したが、本開示はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された要旨の範囲内において、種々の変形・改良が可能である。

１ 車両
１０ 駆動装置
１１ 駆動モータ
１２ 減速機
１３，１４ 遊星歯車機構
１３Ｃ，１４Ｃ 遊星キャリア
１３ＥＧ，１４ＥＧ 外歯車
１３Ｐ，１４Ｐ 遊星歯車
１３Ｒ，１４Ｒ リング歯車
１３Ｓ，１４Ｓ 太陽歯車
１５，１６ 外歯車
１７ 反転歯車対
１７Ｌ，１７Ｒ 外歯車
１８ トルクベクタリングモータ
２０，３０ ドライブシャフト
４０，５０ 駆動輪
ＳＦ１〜ＳＦ４ シャフト

Claims (1)

1. 車両の駆動力源である駆動モータと、
   前記駆動モータの動力を左右のそれぞれの駆動輪に伝達する左右の遊星歯車機構と、
   前記左右の遊星歯車機構のそれぞれの３つの回転軸のうちの前記駆動モータからの動力が入力される第１の軸及び前記駆動輪に動力を出力する第２の軸以外の第３の軸を互いに反対方向に回転させる反転機構と、
   前記反転機構を駆動するトルクベクタリングモータと、を備え、
   前記左右の遊星歯車機構と、前記駆動モータ及び前記トルクベクタリングモータのうちの少なくとも一方とは、回転軸の軸心が略一致するように配置される、
   駆動装置。

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