JP3449284B2 - 四輪駆動装置 - Google Patents

四輪駆動装置

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車の四輪
駆動装置に関する。 【0002】 【従来の技術】従来、たとえば、前後輪のいずれか(以
下の説明では、前輪とする)を原動機によって回転駆動
する複合電気自動車において、四輪駆動装置を構成する
場合、原動機によって前車輪軸を回転駆動すると共に発
電機を回転駆動させ、その発電機の交流発電電力をAC
−DC変換してキャパシタあるいは蓄電池に蓄電し、そ
の蓄電力を逆にDC−AC変換して後輪駆動用の交流電
動機に供給し、この交流電動機によって後車輪軸を回転
駆動する構成である。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の複合電気自動車の四輪駆動装置の場合、原動機に
よる前輪の駆動トルクと交流電動機による後輪の駆動ト
ルクとのトルク配分を運転状況に応じて適切に行う必要
があるために、AC−DC変換を行うコンバータ、また
DC−AC変換を行うインバータ、そして蓄電するため
のキャパシタあるいは蓄電池が必須であり、また、コン
バータ及びインバータの適切な制御のために複雑な演算
制御を実行するコントローラが必要となり、回路構成が
複雑になると共にコスト的に高価になる問題点があっ
た。 【0004】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたもので、簡単な構成で、コスト的にも安価に構
成でき、しかも、四輪駆動が必要な走行状況では確実に
四輪駆動が行える四輪駆動装置を提供することを目的と
する。 【0005】 【課題を解決するための手段】請求項1の発明の四輪駆
動装置は、第1の車輪駆動軸及び第2の車輪駆動軸と、
原動機と、前記原動機の回転駆動力によって交流電力を
発電する発電機と、前記原動機の回転駆動力を前記第1
の車輪駆動軸に伝達して回転駆動する第1の伝動装置
と、前記発電機の交流電力を受電して回転駆動される誘
導電動機と、前記誘導電動機の回転駆動力を前記第2の
車輪駆動軸に伝達して回転駆動する第2の伝動装置とを
備えたものである。 【0006】請求項1の発明の四輪駆動装置では、第2
の車輪軸の駆動用に設けられている電動機が誘導電動機
であり、この誘導電動機はその特性により、固定子の生
成する回転磁界と回転子の回転速度とがずれることによ
ってトルクを発生して回転子を回転駆動するので、自動
車の第1の車輪駆動軸の車輪がスリップを起こさずに回
転している走行状態では、第2の車輪駆動軸の車輪も第
1の車輪駆動軸の車輪と同じ回転速度で従動回転し、誘
導電動機が抵抗となることもなく、また回転トルクを発
生することもなく、したがって、二輪駆動状態で走行す
る。 【0007】しかしながら、本来の四輪駆動が必要とな
る走行状況、例えば、滑りやすい路面を走行している場
合や第1の車輪駆動時の車輪がスタックした場合のよう
に第1の車輪駆動軸の車輪がスリップを起こすと、この
第1の車輪駆動軸の車輪は回転速度が第2の車輪駆動軸
の車輪の回転速度よりも大きくなり、速度差が発生す
る。この結果、誘導電動機の固定子の回転磁界が回転子
の回転速度よりも速くなって滑りが発生し、誘導電動機
に回転トルクが発生し、これによって第2の車輪駆動軸
に回転駆動力を与えてその車輪を回転駆動して四輪駆動
状態にする。 【0008】この結果、スリップしていない第2の車輪
駆動軸の車輪のグリップ力によってすべりやすい路面で
の自動車の安定走行を可能とし、またスタックからの脱
出を可能にする。 【0009】 【発明の効果】請求項1の発明によれば、従来のような
複雑な回路構成をなくし、高価な回路部品を必要とする
ことになく、簡単で、したがってコスト的にも安価にし
て、本来四輪駆動を必要とする走行状況では確実に四輪
駆動に自動的に移行することができるパートタイム四輪
駆動装置が構成できる。 【0010】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて詳説する。図1は、複合電気自動車における四
輪駆動装置の1つの実施の形態を示している。以下、説
明を簡明にするために、第1の車輪駆動軸を前輪駆動
軸、第2の車輪駆動軸を後輪駆動軸として説明する。た
だし、実用的には前後が入れ替ることが問題になること
はない。 【0011】この四輪駆動装置には、前輪1の駆動軸2
の回転駆動機構として、原動機(ENG)3、この原動
機3の回転駆動力を伝達するためのトランスミッション
(T/M)4、このトランスミッション4の回転出力を
左右の前輪1に伝達するためのディファレンシャルギア
(Diff)5、そして、原動機3の回転駆動力で直接
に回転駆動されて三相交流電力を発電する発電機(G)
6が備えられている。ここで、発電機6は、原動機3に
より回転駆動されるトランスミッション4の回転出力に
よって回転駆動される接続にしてもよい。 【0012】この四輪駆動装置にはまた、後輪7の回転
駆動機構として、誘導電動機(M)8、この誘導電動機
8の回転駆動力を伝達するためのトランスミッション
(T/M)9、このトランスミッション9の回転出力を
左右の後輪駆動軸10を通じて後輪7に伝達するための
ディファレンシャルギア(Diff)11が備えられて
いる。 【0013】前側の発電機6と後側の誘導電動機8との
間は、三相強電ライン12によって接続されている。そ
して、発電機6と誘導電動機8とは基本的には同一仕様
にして、一方を発電機、他方を誘導電動機として使用し
ている。したがって、回転子、固定子の機械的なサイ
ズ、電気的な特性は同一である。そして、発電機6の三
相交流発電力を誘導電動機8の固定子に三相強電ライン
12を通して供給するようにしている。 【0014】次に、上記構成の四輪駆動装置の動作を説
明する。 【0015】<通常走行>前後輪にスリップが発生して
いない状態での通常走行は、次の通りである。原動機3
が発生する回転駆動力をトランスミッション4とディフ
ァレンシャルギア5を介して前輪駆動軸2に伝達し、前
輪1を回転駆動させ、自動車を走行させるる。 【0016】この走行状態では、駆動輪となっている前
輪1にスリップが発生していないので前後輪1,7は等
速度で回転している。そのため、発電機6の回転子も誘
導電動機8の回転子も等速度で回転している。この等速
度回転の場合、発電機6は図2(a)におけるB曲線の
発電電力を三相強電ライン12を通じて誘導電動機8の
固定子に供給する。しかしながら、誘導電動機8の回転
子がこの固定子に供給される交流電力で発生する回転磁
界と等速度であり、回転駆動力を回転磁界から受けるこ
とはなく、したがって、図2(b)のB点に示すよう
に、後輪7のトラクションはほぼゼロである。 【0017】つまり、前後輪1,7間に速度差がない走
行状態では、前輪1を駆動輪とする二輪駆動方式で走行
することになる。そして、発電機6側の駆動軸(ここで
は前輪駆動軸2)のみに駆動トルクが発生するので、誘
導電動機8側の駆動軸(ここでは後輪駆動軸10)側の
車輪(後輪7)がスリップを起こすこともない。 【0018】<前輪にスリップが発生した場合>急発進
する場合や滑りやすい路面を走行している場合、また前
輪1がスタックしたような場合には、前輪1にスリップ
が発生して急に回転速度が上昇し、後輪7との間に回転
速度差が発生する。 【0019】このような速度差が発生すれば、原動機3
による回転駆動力で前輪駆動軸2は高速で回転し、発電
機6の回転子の回転速度が上昇する。この結果、発電機
6の発電出力は高い周波数の三相交流にして三相強電ラ
イン12を通じて後輪側の誘導電動機8の固定子に供給
される。 【0020】一方、誘導電動機8では、後輪7の回転速
度は前輪1の回転速度よりも低いために、その回転子の
回転速度も前輪側の発電機6の回転子の回転速度よりも
同じ比率だけ低いものとなる。この結果、誘導電動機8
の固定子が発生する回転磁界に対して回転子の回転速度
に遅れが生じ、図2(b)においてC曲線で示すような
駆動トルクを回転子が受け、これに結合されている後輪
駆動軸10及び後輪7をその駆動トルクによって回転駆
動されるようになる。 【0021】つまり、前輪1にスリップが発生して後輪
7との間に回転速度差が生じた場合、その速度差に応じ
た駆動トルクを誘導電動機8が発生し、それによって後
輪7が回転駆動され、結果的に、臨時的に四輪駆動の状
態になるのである。これにより、前輪1にスタックが発
生していればそのスタックから抜け出すことができ、ま
た、滑りやすい路面でも四輪駆動によって安定した走行
が可能となり、また、急発進時にもアクセルの踏み込み
に即応した発進加速が得られることになる。 【0022】図2(a)は、前輪1側のトランスミッシ
ョン4の出力軸回転数に対する発電機6の発電電力の範
囲を示したものであり、曲線Aは前輪1が大きなスリッ
プを起こした場合で、レギュレータによって調整が加え
られた後の発電機6の発電電力を示し、曲線Bは前後輪
1,7が等速度回転している状態での発電機6の発電電
力を示している。 【0023】また図2(b)の曲線Cは、前後輪トラン
スミッション4,9の入力軸回転差(つまり、発電機
6、誘導電動機8の回転子回転差)により後輪駆動軸1
0(したがって、後輪7)に発生するトラクションの変
化を示している。これにより、前輪1に大きなスリップ
が発生した場合ほど後輪7に発生するトラクションが大
きくなり、それだけ前輪1に対する負荷が大きくなって
そのトラクションを低下させ、スリップを終わらせて再
粘着させる作用が大きく働くことになる。 【0024】以上のようにこの実施の形態の四輪駆動装
置では、複合電気自動車にあって、前輪1を駆動するた
めの原動機3によって駆動される発電機6の電力をキャ
パシタ又は蓄電池に蓄電し、その蓄電力を利用して後輪
駆動用の電動機を回転駆動させることによって後輪7を
駆動する従来の四輪駆動装置に比べて、発電機6の電力
を直接に誘導電動機8に供給して後輪7を回転駆動する
ようにしているので、電力変換のための高価で複雑な回
路用品を必要とせず、単純化された構成にしてコスト的
にも安価に構成できる。 【0025】また、通常走行では二輪駆動であり、本当
に四輪駆動が必要となるような走行状態になると自動的
に四輪駆動になり、燃費が改善できる。 【0026】また、基本的には第1の車輪駆動軸である
前輪1側の発電機6による発電電力によって後輪駆動用
の誘導電動機8を回転駆動するので、後輪7が前輪1よ
りも速く回転する状態、つまり、後輪7が先にスリップ
する恐れが全くない。 【0027】さらに、前輪駆動出力の余剰分を後輪駆動
用に回す機構であり、前輪1のスリップが大きいほど後
輪7の負荷が増加し、それが前輪1の駆動力を低下させ
る結果となり、特別な装置を装備させることなくTCS
(Torque Control System)としての機能を本来的に備
えており、安定走行が実現できる。 【0028】加えて、前輪駆動機構と後輪駆動機構との
間は強電ライン12によって接続するだけであるので、
省スペース化が図れる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の1つの実施の形態の構成を示すブロッ
ク図。 【図2】上記の実施の形態における発電機の前輪回転数
−発電電力特性を示すグラフ、及び前後輪の回転速度差
−後輪トラクション特性を示すグラフ。 【符号の説明】 1 前輪 2 前輪駆動軸 3 原動機 4 トランスミッション 5 ディファレンシャルギア 6 発電機 7 後輪 8 誘導電動機 9 トランスミッション 10 後輪駆動軸 11 ディファレンシャルギア 12 三相強電ライン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B60K 6/04 710 B60K 6/04 733 733 17/12 17/12 6/02 (56)参考文献 特開 平8−237811(JP,A) 特開 昭63−203430(JP,A) 特開 平6−107042(JP,A) 特開 平7−112620(JP,A) 特開 平7−132748(JP,A) 米国特許3250973(US,A) 米国特許3853194(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60K 17/00 - 17/36 B60K 6/02 - 6/06 B60L 11/02 - 11/14

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 第1の車輪駆動軸及び第2の車輪駆動軸
    と、 原動機と、 前記原動機の回転駆動力によって交流電力を発電する発
    電機と、 前記原動機の回転駆動力を前記第1の車輪駆動軸に伝達
    して回転駆動する第1の伝動装置と、 前記発電機の交流電力を受電して回転駆動される誘導電
    動機と、 前記誘導電動機の回転駆動力を前記第2の車輪駆動軸に
    伝達して回転駆動する第2の伝動装置とを備えて成る四
    輪駆動装置。
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