JP4907390B2 - 駆動力配分装置および車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動源からの駆動力を一対の被駆動対象物に配分する駆動力配分装置および車両の左右側の各車輪への駆動力を挙動変化に応じて配分する車両制御装置に関するものである。

従来、電気自動車等の車両においては、運転者によるアクセルスイッチの操作により、車両に搭載したバッテリ（電源）から駆動源としての電動モータに電流を供給し、これにより被駆動対象物としての各車輪を回転駆動して任意の速度で走行するものが知られている。

このような電気自動車の中には、車両の前後の少なくともいずれか一方の左右側または４輪全てに、所謂、ホイールモータを独立に設けたものがあり、このホイールモータを備える電気自動車においては、ホイールモータの回転数（駆動力）をコントローラによりそれぞれ個別に制御できるようになっている。

したがって、各ホイールモータを個別に制御することで車両の高い運動性能を確保することができるようになる。例えば、車両の旋回時に生じる左右輪（内外輪）の速度差を制御して車両のスムーズな旋回走行を可能にしたり、内外輪で駆動力を任意に制御することでアンダーステアやオーバーステア等の車両の挙動変化を抑制したりすることもできる（例えば、特許文献１参照）。
特開平０５−３３８４４６号公報

しかしながら、上述のようなホイールモータを有する電気自動車においては、車両の旋回走行時や加速時等における挙動変化に対して、以下のような問題が生じ得る。

例えば、車両が左旋回した場合には、車両の荷重が内輪側（左車輪）から外輪側（右車輪）へ移動し、また、車両が急発進した場合には、車両の荷重が前輪側から後輪側へ移動することになる。したがって、車輪の接地荷重が減少した側の車輪（左車輪や前輪）においては、ホイールモータの駆動力が、例えば３０％であるにも関わらず空転（スリップ）してしまい、ホイールモータの残りの駆動力（７０％）を有効に使うことができない状態となる。一方、車輪の接地荷重が増加した側の車輪（右車輪や後輪）においては、ホイールモータの駆動力を最大にしたとしても余裕がある状態、つまり、ホイールモータの能力以上（１００％以上）の駆動力を車輪に加えたとしても空転しない状態となる。

このように、各車輪の接地荷重が変化するような車両の挙動状態において、上述の従来技術においては、接地荷重が減少した側の車輪に対応するホイールモータの駆動力を有効に使うことができず、また、接地荷重が増加した側の車輪に対応するホイールモータの駆動力が足りなくなるといったことが生じ得る。

本発明の目的は、２つの駆動源と相互に接続した２つの差動装置とを用い、各駆動源の駆動力を個別に回転駆動することで一対の被駆動対象物間で駆動力を移動できるようにした駆動力配分装置および車両制御装置を提供することにある。

本発明の駆動力配分装置は、駆動源からの駆動力を一対の被駆動対象物に配分する駆動力配分装置であって、個別に回転駆動可能に設けられ、第１および第２出力軸をそれぞれ有する第１および第２駆動源と、前記第１出力軸に接続される太陽歯車、および遊星キャリア，外輪歯車により構成される第１差動装置と、前記第２出力軸に接続される太陽歯車、および遊星キャリア，外輪歯車により構成される第２差動装置とを備え、前記第１差動装置の遊星キャリアを前記第２差動装置の外輪歯車に接続して第１出力要素を形成し、前記第１差動装置の外輪歯車を前記第２差動装置の遊星キャリアに接続して第２出力要素を形成し、前記第１出力要素を、前記第１差動装置の遊星キャリアおよび前記第２差動装置の外輪歯車を接続する第１出力歯車の回転軸とし、前記第２出力要素を、前記第１差動装置の外輪歯車および前記第２差動装置の遊星キャリアを接続する第２出力歯車の回転軸とし、前記各回転軸を、前記一対の被駆動対象物にそれぞれ接続することを特徴とする。

本発明の車両制御装置は、車両の左右側で対となる各車輪への駆動力を前記車両の挙動変化に応じて配分する車両制御装置であって、個別に回転駆動可能に設けられ、第１および第２出力軸をそれぞれ有する第１および第２電動モータと、前記第１出力軸に接続される太陽歯車、および遊星キャリア，外輪歯車により形成される第１差動装置と、前記第２出力軸に接続される太陽歯車、および遊星キャリア，外輪歯車により形成される第２差動装置と、前記第１差動装置の遊星キャリアと前記第２差動装置の外輪歯車とを接続して形成され、前記車輪のいずれか一方に接続される第１出力要素と、前記第１差動装置の外輪歯車と前記第２差動装置の遊星キャリアとを接続して形成され、前記車輪のいずれか他方に接続される第２出力要素と、前記車両の車体に設けられ、前記車両の挙動変化を検出する挙動変化検出手段と、前記挙動変化検出手段の検出結果に基づいて前記各電動モータの目標トルクを算出するとともに、前記各電動モータを制御するコントローラとを備え、前記第１出力要素を、前記第１差動装置の遊星キャリアおよび前記第２差動装置の外輪歯車を接続する第１出力歯車の回転軸とし、前記第２出力要素を、前記第１差動装置の外輪歯車および前記第２差動装置の遊星キャリアを接続する第２出力歯車の回転軸とすることを特徴とする。

本発明の駆動力配分装置によれば、第１駆動源の第１出力軸を第１差動装置の太陽歯車に接続し、第２駆動源の第２出力軸を第２差動装置の太陽歯車に接続し、第１差動装置の遊星キャリアと第２差動装置の外輪歯車とを接続して形成した第１出力要素を、第１差動装置の遊星キャリアおよび第２差動装置の外輪歯車を接続する第１出力歯車の回転軸とし、第１出力歯車の回転軸を一方の被駆動対象物に接続し、第１差動装置の外輪歯車と第２差動装置の遊星キャリアとを接続して形成した第２出力要素を、第１差動装置の外輪歯車および第２差動装置の遊星キャリアを接続する第２出力歯車の回転軸とし、第２出力歯車の回転軸を他方の被駆動対象物に接続した。したがって、各駆動源の駆動力を個別に回転駆動することにより各被駆動対象物間で駆動力を移動させることができるので、駆動源単体による最大駆動力以上の駆動力を、一方または他方の被駆動対象物に配分することができる。また、各被駆動対象物への駆動力を遊星歯車機構により伝達するので、駆動力の伝達経路が歯車の噛み合いにより形成され、エネルギ損失を抑えることができるとともに大きな駆動力を伝達することができる。さらに、第１差動装置および第２差動装置を、第１および第２出力歯車により接続するので、第１および第２駆動源をそれぞれ並列となるように設けることができる。

本発明の車両制御装置によれば、第１電動モータの第１出力軸を第１差動装置の太陽歯車に接続し、第２電動モータの第２出力軸を第２差動装置の太陽歯車に接続し、第１差動装置の遊星キャリアと第２差動装置の外輪歯車とを接続して形成した第１出力要素を、第１差動装置の遊星キャリアおよび第２差動装置の外輪歯車を接続する第１出力歯車の回転軸として一方の車輪に接続し、第１差動装置の外輪歯車と第２差動装置の遊星キャリアとを接続して形成した第２出力要素を、第１差動装置の外輪歯車および第２差動装置の遊星キャリアを接続する第２出力歯車の回転軸として他方の車輪に接続し、挙動変化検出手段の検出結果に基づいてコントローラが各電動モータの目標トルクを算出して各電動モータを制御するようにした。したがって、車両の挙動変化に応じて各車輪間で駆動力を移動させ、接地荷重が小さい方の車輪の駆動力を接地荷重が大きい方の車輪に伝達することができるので、エネルギの無駄な消費を低減することができるとともに車両の挙動変化を効果的に抑制することができる。また、各車輪への駆動力を遊星歯車機構により伝達するので、駆動力の伝達経路が歯車の噛み合いにより形成され、エネルギ損失を抑えることができるとともに大きな駆動力を伝達することができる。さらに、第１差動装置および第２差動装置を、第１および第２出力歯車により接続するので、第１および第２駆動源をそれぞれ並列となるように設けることができる。

以下、本発明の第１実施の形態について、図１〜図７を用いて説明する。

図１は本発明の車両制御装置を説明する説明図を、図２は図１の駆動力配分装置を示すスケルトン図を、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は相互に接続した各差動装置の入出力特性線図を、図４は駆動力の配分割合を示す駆動力配分グラフをそれぞれ表している。

図１に示すように、車両10には、ステアリング（図示せず）により操舵される左右側一対の前輪FR，FLと、駆動輪となる左右側一対の後輪RR，RLとが、図示しない懸架装置を介して装着されている。

車両10は、後輪駆動方式を採用する電気自動車であり、この車両10の車体11には、駆動力配分装置12，コントローラ13，当該コントローラ13に電気的に接続される各種センサ14a〜14eが設けられている。ここで、本発明における車両制御装置は、駆動力配分装置12，コントローラ13および各種センサ14a〜14eにより構成されている。

駆動力配分装置12は、相互に同軸上に配置された第１および第２駆動源としての第１および第２電動モータM1，M2と、同軸上に配置されて相互に接続された一対の第１および第２差動装置20，30（図中二点鎖線内）とから構成されている。第１および第２差動装置20，30には、被駆動対象物としての一対の後輪RR，RLに接続される各リアドライブシャフト15R，15Lを回転駆動するための一対の減速ギヤ列16R，16Lがそれぞれ接続されている。

コントローラ13は、第１および第２電動モータM1，M2のそれぞれに電気的に接続されており、図示しない車載バッテリ（電源）を介して第１および第２電動モータM1，M2に所定の大きさの駆動電流を個別に供給するようになっている。これにより、第１および第２電動モータM1，M2は、それぞれ任意の回転速度で回転駆動可能となっている。

図２に示すように、第１および第２電動モータM1，M2には、各電動モータM1，M2の回転に伴って回転する第１および第２出力軸17a，17bが設けられており、これらの第１および第２出力軸17a，17bは、各電動モータM1，M2に対して同軸上に設けられる第１および第２差動装置20，30に、それぞれ接続されている。本実施の形態においては、各電動モータM1，M2と各差動装置20，30とをそれぞれ同軸上に配置するようにしており、したがって、これらを一つのケース内にまとめて収容することにより装置の小型化が図れるようにしている。

第１および第２差動装置20，30は、それぞれ遊星歯車機構を採用している。各差動装置20，30は、第１回転要素としてのサンギヤ（太陽歯車）S1，S2と、第２回転要素としてのキャリア（遊星キャリア）C1，C2と、キャリアC1，C2にそれぞれ回転自在に支持される複数（例えば３つ）のプラネタリギヤ（遊星歯車）P1，P2と、第３回転要素としてのリングギヤ（外輪歯車）R1，R2と、第１および第２出力要素としての回転軸O1，O2とから構成されている。

第１差動装置20のサンギヤS1には第１出力軸17aが接続されている。第１差動装置20のプラネタリギヤP1は、サンギヤS1に噛み合ってその周囲を転動するようになっており、したがって、プラネタリギヤP1を支持するキャリアC1は、サンギヤS1と同軸上で相対回転可能となっている。キャリアC1は、第２差動装置30のリングギヤR2に接続されており、キャリアC1とリングギヤR2とは一体回転するようになっている。これらの一体化されたキャリアC1およびリングギヤR2には、その回転中心に回転軸O1が接続して設けられている。

第２差動装置30のサンギヤS2には第２出力軸17bが接続されている。第２差動装置30のプラネタリギヤP2は、サンギヤS2に噛み合ってその周囲を転動するようになっており、したがって、プラネタリギヤP2を支持するキャリアC2は、サンギヤS2と同軸上で相対回転可能となっている。キャリアC2は、第１差動装置20のリングギヤR1に接続されており、キャリアC2とリングギヤR1とは一体回転するようになっている。これらの一体化されたキャリアC2およびリングギヤR1には、その回転中心に回転軸O2が接続して設けられている。

各回転軸O1，O2には、各減速ギヤ列16R，16Lの入力側を構成する各平歯車18R，18Lが接続されている。各減速ギヤ列16R，16Lは、その入力側から出力側に向かって、大小複数の平歯車を組み合わせることにより構成されており、各減速ギヤ列16R，16Lの出力側を構成する各平歯車19R，19Lの回転中心には、各リアドライブシャフト15R，15Lが接続されている。

このように各キャリアC1，C2と各リングギヤR1，R2とをそれぞれ交互に接続した第１および第２差動装置20，30の入出力特性を具体的に示すと、図３のようになる。図３に示す入出力特性線図（駆動力線図）の縦軸および横軸は、それぞれ回転数および各歯車のギヤ比を表しており、図中白抜矢印は駆動トルク（駆動力）を表している。

図３（ａ）の太線は、第１電動モータM1単体の入出力特性線図を示している。第１電動モータM1が、正の駆動トルクTm1をサンギヤS1を介して出力した場合、第１出力要素としての回転軸O1、つまり、キャリアC1とリングギヤR2との接続体には、正の駆動トルク(1＋λ1)×Tm1が発生する。一方、第２出力要素としての回転軸O2、つまり、リングギヤR1とキャリアC2との接続体には、負の駆動トルクλ1×Tm1が発生する。ここで、ギヤ比λ1はZr1／Zs1により求められ、Zr1はリングギヤR1のギヤ歯数を、Zs1はサンギヤS1のギヤ歯数をそれぞれ表している。図中符号N1は回転軸O1の回転数である。

図３（ｂ）の太線は、第２電動モータM2単体の入出力特性線図を示している。第２電動モータM2が、正の駆動トルクTm2（Tm2＜Tm1）をサンギヤS2を介して出力した場合、第２出力要素としての回転軸O2、つまり、キャリアC2とリングギヤR1との接続体には、正の駆動トルク(1＋λ2)×Tm2が発生する。一方、第１出力要素としての回転軸O1、つまり、リングギヤR2とキャリアC1との接続体には、負の駆動トルクλ2×Tm2が発生する。ここで、ギヤ比λ2はZr2／Zs2により求められ、Zr2はリングギヤR2のギヤ歯数を、Zs2はサンギヤS2のギヤ歯数をそれぞれ表している。図中符号N2は回転軸O2の回転数である。

図３（ｃ）の太線は、図３（ａ）および図３（ｂ）を合成した入出力特性線図を表しており、第１電動モータM1の入出力特性線図と第２電動モータM2の入出力特性線図とは屈曲しない一の直線により形成される。

第１電動モータM1が正の駆動トルクTm1を、第２電動モータM2が正の駆動トルクTm2をそれぞれ出力した場合、図３（ｃ）に示すように、回転軸O1には最終的に正の差分駆動トルク(1＋λ1)×Tm1−λ2×Tm2が発生する。その一方で、回転軸O2には正の差分駆動トルク(1＋λ2)×Tm2−λ1×Tm1が発生する。

このように、各電動モータM1，M2の駆動トルクTm1，Tm2を任意に調整することで、各回転軸O1，O2の駆動トルク、つまり、各リアドライブシャフト15R，15Lにそれぞれ接続される後輪RR，RLの駆動トルクToR，ToLを調整することができる。この場合、各後輪RR，RLの駆動トルクToR，ToLは、下記式（１），（２）により表され、したがって、各電動モータM1，M2の駆動トルクTm1，Tm2は、それぞれ各差動装置20，30によって合成される。その結果、図４に示すような駆動力の配分割合（図中斜線範囲）を得ることができる。
ToR=(1＋λ1)×Tm1−λ2×Tm2・・・（１）
ToL=(1＋λ2)×Tm2−λ1×Tm1・・・（２）

ここで、図４に示す破線内（正方形内）は、従来技術におけるホイールモータ、つまり、差動装置を備えずに独立して回転駆動される一対のホイールモータの駆動トルクの配分割合（配分範囲）を示している。各ホイールモータが発生し得る負から正の駆動トルクの範囲を-50〜50の範囲とした場合、各ホイールモータの駆動トルクは、それぞれのホイールモータ単体の特性に依存するため50:50，-50:50，-50:-50，50:-50の範囲内において制御されることになる。

これに対し、本発明においては、上記ホイールモータと同一特性の各電動モータM1，M2を採用した場合、図４に示す実線内（ひし形内）に示す駆動トルクの配分割合を得ることができる（ただしλ1，λ2=1.5）。

つまり、車両10（図１参照）が直進時に加速や減速する場合においては、各後輪RR，RLの何れにも同一の駆動トルクが負荷されて、このときの各後輪RR，RLに対する駆動トルクの配分割合は50:50または-50:-50となって、上記従来技術と変わらない。しかし、後輪RRの駆動トルクToRを「0」とし、後輪RLの駆動トルクToLを「max」としたいような場合には、図中黒丸印に示すように、駆動トルクの配分割合ToR:ToLを0:80にすることができる。したがって、上記ホイールモータに比して約1.6倍の大きな駆動トルクを得ることができる。

また、後輪RRを駆動する一方で、後輪RLを制動するような場合、つまり、左右側でそれぞれ駆動トルクを正負逆にするような場合においては、駆動トルクの配分割合ToR:ToLを200:-200にすることができ、大きな駆動トルク差を得ることができる。

ここで、各電動モータM1，M2を、大型電動モータと小型電動モータの組み合わせで構成し、それぞれの最大駆動トルクに差が生じるような場合には、λ1およびλ2を、例えば、λ1=1.4，λ2=9.0のように設定することにより、図４のひし形に示す駆動トルクの配分割合を実現することができる。つまり、λ1およびλ2を任意に設定することにより、大型・小型等、特性の異なる一対の電動モータを採用することができる。

次に、コントローラ13による各電動モータM1，M2の制御内容について説明する。図５は本発明のコントローラを示すブロック図を、図６は左旋回時における車両の挙動変化を説明する説明図を、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）は車両の異なる挙動変化時における入出力特性線図をそれぞれ表している。

図５に示すように、コントローラ13の入力側には、車両10の旋回時におけるオーバーステアやアンダーステア等の車両の挙動変化を検出する各種センサ（挙動変化検出手段）14a〜14eが電気的に接続されている。なお、図５に示すアクセルセンサ14a、操舵角センサ14b、横加速度センサ14c、ヨーレイトセンサ14dおよび車輪速センサ14eは、図１に示す符号14a〜14eにそれぞれ対応している。また、車輪速センサ14eは、図１および図５においては１つのみを示しているが、前後輪のそれぞれに対応して４つ設けられている。

コントローラ13は、車体絶対速度算出部13a、ドライバ要求駆動トルク算出部13b、目標ヨーレイト算出部13c、目標車輪速度算出部13dおよびモータトルク算出部13eを備えており、コントローラ13の出力側には、各電動モータM1，M2が電気的に接続されている。

車体絶対速度算出部13aには、図６に示す車体11の向心力αを検出する横加速度センサ14cの検出信号、および図６に示す各車輪速度VfR，VfL，VrR，VrLを検出する各車輪速センサ14eの検出信号が入力されるようになっている。そして、車体絶対速度算出部13aは、これらの各信号を用いて所定の演算を実行することにより、図６に示す車体11の路面に対する絶対速度Vbを算出する。

ドライバ要求駆動トルク算出部13bには、運転者（ドライバ）により操作されるアクセルセンサ14aの検出信号、および車体絶対速度算出部13aからの絶対速度Vbが入力されるようになっている。そして、ドライバ要求駆動トルク算出部13bは、これらの各信号を用いて所定の演算を実行することにより、車両10が運転者の要求する速度に達するのに必要な各電動モータM1，M2の駆動トルクを算出する。

目標ヨーレイト算出部13cには、図６に示す運転者のステアリング操作による各前輪FR,FLの角度δを検出する操舵角センサ14bの検出信号、および車体絶対速度算出部13aからの絶対速度Vbが入力されるようになっている。そして、目標ヨーレイト算出部13cは、これらの各信号を用いて所定の演算を実行することにより、図６に示す車体滑り角βを最小値にする目標ヨーレイトを算出する。

目標車輪速度算出部13dには、図６に示す車体11のヨーレイトγを検出するヨーレイトセンサ14dの検出信号、および車体絶対速度算出部13aからの絶対速度Vbが入力されるようになっている。そして、目標車輪速度算出部13dは、これらの各信号を用いて所定の演算を実行することにより、車両10の挙動変化を最小限にする各後輪RR，RLの目標車輪速度を算出する。

目標ヨーレイト算出部13cにより算出した目標ヨーレイト信号と、ヨーレイトセンサ14dにより検出された実ヨーレイト信号とは、第１加え合わせ点13fにおいて差分ヨーレイト信号とされる。また、目標車輪速度算出部13dにより算出した目標車輪速度信号と、各車輪速センサ14eにより検出された実車輪速度信号とは、第２加え合わせ点13gにおいて差分車輪速度信号とされる。

モータトルク算出部13eには、ドライバ要求駆動トルク算出部13bからの駆動トルク信号、第１加え合わせ点13fからの差分ヨーレイト信号および第２加え合わせ点13gからの差分車輪速度信号が入力されるようになっている。

モータトルク算出部13eでは、まず、入力された各信号を用いて車両10の挙動変化を抑制するために必要な各後輪RR，RLの駆動トルクToR，ToLを個別に算出し、その後、各駆動トルクToR，ToLを発揮し得る各電動モータM1，M2の駆動トルク（目標トルク）Tm1，Tm2を上記式（１）および（２）を用いて算出するようになっている。そして、モータトルク算出部13eは、図示しない車載バッテリを介して駆動トルクTm1，Tm2が出力されるように各電動モータM1，M2をそれぞれ制御するようになっている。

車両10の直進走行時や旋回時における異なる挙動変化に対して、各電動モータM1，M2の駆動トルクTm1，Tm2は、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように制御される。

図７（ａ）は、車両10が直進走行中や各前輪FR,FLの角度δが「0」である場合の入出力特性線図を示しており、各後輪RR，RLの回転数（回転軸O1，O2の回転数）はそれぞれ同じ値（N1=N2）となっている。この場合の各電動モータM1，M2の駆動トルクTm1，Tm2は、それぞれ同じ値（Tm1=Tm2）に制御され、これにより、各後輪RR，RLの駆動トルクToR，ToLもそれぞれ同じ値（ToR=ToL）となる。したがって、車両10の直進安定性が向上する。

図７（ｂ）は、アンダーステアやオーバーステア等の挙動変化を伴わずに車両10が右旋回し、車両10の後輪RLの回転数N2が後輪RRの回転数N1よりも大きくなった場合（N1＜N2）の入出力特性線図を示している。このとき、旋回外輪（後輪RL）の接地荷重が大きくなって後輪RLのグリップに余裕がある状態となり、一方、旋回内輪（後輪RR）の接地荷重が小さくなって後輪RRはスリップし易い状態となる。これにより、コントローラ13によって各電動モータM1，M2の駆動トルクTm1，Tm2を「Tm1＜Tm2」となるように制御することで、接地荷重が小さな後輪RRに配分される駆動トルクToRのうちの一部を、接地荷重が大きな後輪RLに移動させることができる。したがって、車両10の旋回走行性能が向上する。

図７（ｃ）は、右旋回時において車両10がオーバーステア傾向にある場合の入出力特性線図を示している。この場合、コントローラ13によって各電動モータM1，M2の駆動トルクTm1，Tm2を「Tm1＞Tm2」となるように制御することで、旋回外輪（後輪RL）に配分される駆動トルクToLのうちの一部を、旋回内輪（後輪RR）に移動させることができる。したがって、オーバーステア傾向にある車両10の進行方向を、旋回半径外側に向けることができ、車両10がオーバーステア状態になることを抑制できる。

以上のように構成した第１実施の形態に係る駆動力配分装置12によれば、各電動モータM1，M2の駆動トルクTm1，Tm2を個別に回転駆動することにより、各後輪RR，RL間で駆動トルクを移動させることができるので、電動モータ単体による最大駆動トルク以上の駆動トルクを、後輪RRまたは後輪RLに配分することができる。

また、第１実施の形態に係る駆動力配分装置12によれば、各差動装置20，30を、サンギヤS1，S2、キャリアC1，C2、リングギヤR1，R2を有する遊星歯車機構により構成したので、駆動トルクの伝達経路を各ギヤの噛み合いにより形成することができ、したがって、エネルギ損失を抑えることができるとともに大きな駆動トルクを伝達することができる。

さらに、第１実施の形態に係る車両制御装置によれば、コントローラ13が各種センサ14a〜14eの検出信号に基づいて駆動力配分装置12の各電動モータM1，M2を制御するので、車両10の挙動変化に応じて各後輪RR，RL間で駆動トルクを移動させ、例えば、接地荷重が小さい方の後輪RRの駆動トルクToRを接地荷重が大きい方の後輪RLに移動させることができる。よって、後輪RRのエネルギを有効に活用して無駄なエネルギの消費を低減することができるとともに、車両10の挙動変化を効果的に抑制することができる。

次に、本発明の第１実施の形態の変形例について、図８を用いて説明する。図８は第１実施の形態の変形例に係る駆動力配分装置のスケルトン図を示している。なお、上述した第１実施の形態と同様の部分には同一の符号を付し、異なる部分について説明する。

第１差動装置20のキャリアC1は、キャリアC1と一体回転する第１伝達歯車21Rを介して第１駆動歯車（第１出力歯車）22Rに接続されている。第１差動装置20のリングギヤR1は、リングギヤR1と一体回転する第２伝達歯車21Lを介して第２駆動歯車（第２出力歯車）22Lに接続されている。

第２差動装置30のキャリアC2は、キャリアC2と一体回転する第１伝達歯車23Lを介して第２駆動歯車22Lに接続されている。第２差動装置30のリングギヤR2は、リングギヤR2と一体回転する第２伝達歯車23Rを介して第１駆動歯車22Rに接続されている。

このようにして、キャリアC1とリングギヤR2とは第１駆動歯車22Rを介して互いに接続され、また、キャリアC2とリングギヤR1とは第２駆動歯車22Lを介して互いに接続されるようになっている。

第１駆動歯車22Rの回転軸は、キャリアC1とリングギヤR2とを接続することにより形成される第１出力要素を構成しており、この第１駆動歯車22Rの回転軸はリアドライブシャフト15Rとなっている。また、第２駆動歯車22Lの回転軸は、キャリアC2とリングギヤR1とを接続することにより形成される第２出力要素を構成しており、この第２駆動歯車22Lの回転軸はリアドライブシャフト15Lとなっている。

このように構成することにより、駆動源としての各電動モータM1，M2を、それぞれ並列となるように車体11に設けることができるので、車体11の幅方向寸法に対して小型化することができ、車体11への搭載性を向上させることができる。

次に、本発明の第２実施の形態について、図９を用いて説明する。図９は第２実施の形態に係る駆動力配分装置のスケルトン図である。図９に示す駆動力配分装置40は、上述した第１実施の形態に比して第２電動モータM2の車体11に対する配置箇所が異なっている。以下、第１実施の形態と同様の部分には同一の符号を付し、第１実施の形態と異なる部分について説明する。

第１電動モータM1と第２電動モータM2とは、各出力軸17a，17bが互いに平行となるように車体11（図１参照）に対して並んで配置されている。第１電動モータM1と第２電動モータM2との間には、中心軸41が車体11に回動自在に取り付けられた伝達歯車42が設けられている。この伝達歯車42は、第２電動モータM2の回転を、第１電動モータM1の同軸上に配置された第２差動装置30のサンギヤS2に伝達するものである。また、第２電動モータM2の中心には中空部43が形成されており、この中空部43にはリアドライブシャフト15Rが貫通して設けられている。

以上のように構成した第２実施の形態に係る駆動力配分装置40においても、上述した第１実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。これに加え、第２実施の形態においては、第２電動モータM2を、伝達歯車42を介して第１電動モータM1から離して車体11に配置するようにしたので、各ギヤ比λ1，λ2を任意に設定して、例えば、第２電動モータM2を小型の電動モータとすることにより、駆動力配分装置40の車体11に対するレイアウト性を向上させることができる。

次に、本発明の第３実施の形態について、図１０を用いて説明する。図１０は第３実施の形態に係る駆動力配分装置のスケルトン図である。図１０に示す駆動力配分装置50は、上述した第１実施の形態に比して、各電動モータM1，M2を同軸上に対向配置した点、および各差動装置20，30を構成する各リングギヤR1，R2に代えて各サンギヤS1，S2の同軸上に一対の第２サンギヤS1A，S2Aを設けた点が異なっており、以下、第１実施の形態と同様の部分には同一の符号を付し、第１実施の形態と異なる部分について説明する。

各電動モータM1，M2の各出力軸17a，17bは、それぞれ対向するようにして各差動装置20，30の各サンギヤS1，S2に接続されている。

サンギヤS1の周囲を転動するプラネタリギヤP1は、キャリアC1により回動自在に支持されており、このキャリアC1には、回転軸O1を介して平歯車18Rが接続されている。平歯車18Rは、図２に示す減速ギヤ列16Rを介してリアドライブシャフト15R（何れも図示せず）に接続されている。

サンギヤS2の周囲を転動するプラネタリギヤP2は、キャリアC2により回動自在に支持されており、このキャリアC2には、回転軸O2を介して平歯車18Lが接続されている。平歯車18Lは、図２に示す減速ギヤ列16Lを介してリアドライブシャフト15L（何れも図示せず）に接続されている。

差動装置20には、サンギヤS1と同軸上に第２サンギヤS1Aが設けられ、この第２サンギヤS1Aの周囲には、第２プラネタリギヤP1Aが転動自在に設けられている。また、差動装置30には、サンギヤS2と同軸上に第２サンギヤS2Aが設けられ、この第２サンギヤS2Aの周囲には、第２プラネタリギヤP2Aが転動自在に設けられている。

差動装置20の第２サンギヤS1Aは、差動装置30のプラネタリギヤP2および第２プラネタリギヤP2Aを介してキャリアC2に接続されており、したがって、第２サンギヤS1AはキャリアC2と一体回転するようになっている。

差動装置30の第２サンギヤS2Aは、差動装置20のプラネタリギヤP1および第２プラネタリギヤP1Aを介してキャリアC1に接続されており、したがって、第２サンギヤS2AはキャリアC1と一体回転するようになっている。

ここで、本実施の形態に係る駆動力配分装置50においては、各サンギヤS1，S2が第１回転要素を、各キャリアC1，C2が第２回転要素を、各第２サンギヤS1A，S2Aが第３回転要素を構成している。また、この駆動力配分装置50の入出力特性線図は、図３に示す入出力特性線図と同じ特性を示すようになっている。ただし、図３中R1，R2をそれぞれS1A，S2Aに置き換えるようにする。

以上のように構成した第３実施の形態に係る駆動力配分装置50においても、上述した第１実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

次に、本発明の第４実施の形態について、図１１〜図１３を用いて説明する。図１１は第４実施の形態に係る駆動力配分装置のスケルトン図を、図１２（ａ），（ｂ）は第１差動装置および第２差動装置を説明するスケルトン図を、図１３（ａ），（ｂ），（ｃ）は相互に接続した各差動装置の入出力特性線図をそれぞれ表している。

図１１に示す駆動力配分装置60は、上述した第１実施の形態に比して、同じ構成の各差動装置20，30（図２参照）を接続したものに代えて、所謂、ラビニヨ式差動装置61を単体で用いる点が異なっており、以下、第１実施の形態と同様の部分には同一の符号を付し、第１実施の形態と異なる部分について説明する。

図１１に示すように、ラビニヨ式差動装置61は、第１差動装置61aと第２差動装置61bとを備えている。これにより、ラビニヨ式差動装置61は、各電動モータM1，M2の出力軸17a，17bからの２つの入力に対して回転軸O1，O2への２つの出力を得ることができるようになっている。

第１電動モータM1の出力軸17aは第１太陽歯車としてのサンギヤS1に接続されており、このサンギヤS1の周囲には第１遊星歯車としてのロングピニオンLPが転動自在に設けられている。ロングピニオンLPは、第１キャリアとしてのキャリアC1に回動自在に支持されており、このキャリアC1には、回転軸O1（後輪RR）が接続されている。ロングピニオンLPの外周には外輪歯車としてのリングギヤRが設けられており、このリングギヤRには回転軸O2（後輪RL）が接続されている。

ここで、第１差動装置61aは、所謂、シングルピニオン形遊星歯車機構を採用しており、サンギヤS1，ロングピニオンLP，キャリアC1およびリングギヤRにより構成されている。この第１差動装置61aをラビニヨ式差動装置61本体から分離して表すと図１２（ａ）のようになる。

第２電動モータM2の出力軸17bは第２太陽歯車としてのサンギヤS2に接続されており、このサンギヤS2の周囲には第２遊星歯車としてのショートピニオンSPが転動自在に設けられている。また、ショートピニオンSPの外周には、第１差動装置61aと共通のロングピニオンLPが転動自在に設けられている。ショートピニオンSPは、第２キャリアとしてのキャリアC2に支持されており、このキャリアC2は、キャリアC1に一体的に設けられるとともにショートピニオンSPとロングピニオンLPとを相互に支持するようになっている。

ここで、第２差動装置61bは、所謂、ダブルピニオン形遊星歯車機構を採用しており、サンギヤS2，ショートピニオンSP，ロングピニオンLP，キャリアC1，キャリアC2およびリングギヤRにより構成されている。この第２差動装置61bをラビニヨ式差動装置61本体から分離して表すと図１２（ｂ）のようになる。

このように構成されるラビニヨ式差動装置61の入出力特性を具体的に示すと、図１３のようになる。

図１３（ａ）に示すように、第１電動モータM1が、正の駆動トルクTm1をサンギヤS1を介して出力した場合、回転軸O1に接続されるキャリアC1には、正の駆動トルク(1＋λ1)×Tm1が発生する。一方、回転軸O2に接続されるリングギヤRには、負の駆動トルクλ1×Tm1が発生する。ここで、ギヤ比λ1はZr／Zs1(=１／α2)により求められ、ZrはリングギヤRのギヤ歯数を、Zs1はサンギヤS1のギヤ歯数をそれぞれ表している。

図１３（ｂ）に示すように、第２電動モータM2が、正の駆動トルクTm2（Tm2＜Tm1）をサンギヤS2を介して出力した場合、回転軸O2に接続されるリングギヤRには、正の駆動トルクλ2×Tm2が発生する。一方、回転軸O1に接続されるキャリアC1には、負の駆動トルク(λ2−１)×Tm2が発生する。ここで、ギヤ比λ2はZr／Zs2(=１／α2)により求められ、ZrはリングギヤRのギヤ歯数を、Zs2はサンギヤS2のギヤ歯数をそれぞれ表している。

第１電動モータM1が正の駆動トルクTm1を、第２電動モータM2が正の駆動トルクTm2をそれぞれ出力した場合、図１３（ｃ）に示すように、回転軸O1には最終的に正の差分駆動トルク(1＋λ1)×Tm1−(λ2−1)×Tm2が発生する。その一方で、回転軸O2には正の差分駆動トルクλ2×Tm2−λ1×Tm1が発生する。

このように、各電動モータM1，M2の駆動トルクTm1，Tm2を任意に調整することで、各回転軸O1，O2の駆動トルク、つまり、各リアドライブシャフト15R，15Lにそれぞれ接続される後輪RR，RLの駆動トルクToR，ToLを調整することができる。この場合、各後輪RR，RLの駆動トルクToR，ToLは、下記式（３），（４）により表され、したがって、各電動モータM1，M2の駆動トルクTm1，Tm2は、ラビニヨ式差動装置61を構成する第１および第２差動装置61a，61bによって合成される。
ToR=(1＋λ1)×Tm1−(λ2−1)×Tm2・・・（３）
ToL=λ2×Tm2−λ1×Tm1 ・・・（４）

以上のように構成した第４実施の形態に係る駆動力配分装置60においても、上述した第１実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。これに加え、第４実施の形態によれば、駆動力配分装置60を構成する第１および第２差動装置61a，61bを、共通のリングギヤRおよびキャリアC1を有するラビニヨ式差動装置61としたので、差動装置を構成する部品の簡素化が図れるとともに、差動装置の軸方向寸法を短縮化することができる。

なお、本発明は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記各実施の形態においては、一対の被駆動対象物として車両の左右側で対となる各後輪であるものを示したが、本発明はこれに限らず、車両の左右側で対となる各前輪であっても良く、つまり、前輪駆動方式を採用する電気自動車にも適用することができる。

また、上記各実施の形態においては、駆動力配分装置を電気自動車に用いたものを示したが、本発明はこれに限らず、２つの駆動源と２つの被駆動対象物とを備えたものに適用することができ、例えば、駆動源として油圧アクチュエータや空圧アクチュエータを用い、被駆動対象物として腕や脚を用いるロボット等にも適用することができる。

本発明の車両制御装置を説明する説明図である。 図１の駆動力配分装置を示すスケルトン図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、相互に接続した各差動装置の入出力特性線図である。 駆動力の配分割合を示す駆動力配分グラフである。 本発明のコントローラを示すブロック図である。 左旋回時における車両の挙動変化を説明する説明図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、車両の異なる挙動変化時における入出力特性線図である。 第１実施の形態の変形例に係る駆動力配分装置のスケルトン図である。 第２実施の形態に係る駆動力配分装置のスケルトン図である。 第３実施の形態に係る駆動力配分装置のスケルトン図である。 第４実施の形態に係る駆動力配分装置のスケルトン図である。 （ａ），（ｂ）は、第１差動装置および第２差動装置を説明するスケルトン図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、相互に接続した各差動装置の入出力特性線図である。

符号の説明

１０ 車両
１１ 車体
１２ 駆動力配分装置
１３ コントローラ
１４ａ アクセルセンサ（挙動変化検出手段）
１４ｂ 操舵角センサ（挙動変化検出手段）
１４ｃ 横加速度センサ（挙動変化検出手段）
１４ｄ ヨーレイトセンサ（挙動変化検出手段）
１４ｅ 車輪速センサ（挙動変化検出手段）
１７ａ 第１出力軸
１７ｂ 第２出力軸
２０ 第１差動装置
２２Ｒ 第１出力歯車
２２Ｌ 第２出力歯車
３０ 第２差動装置
４０ 駆動力配分装置
５０ 駆動力配分装置
６０ 駆動力配分装置
６１ ラビニヨ式差動装置
６１ａ 第１差動装置
６１ｂ 第２差動装置
ＲＲ，ＲＬ 後輪（被駆動対象物，車輪）
Ｍ１ 第１電動モータ（駆動源）
Ｍ２ 第２電動モータ（駆動源）
Ｓ１ サンギヤ（第１回転要素，太陽歯車，第１太陽歯車）
Ｓ２ サンギヤ（第１回転要素，太陽歯車，第２太陽歯車）
Ｃ１ キャリア（第２回転要素，遊星キャリア，第１キャリア）
Ｃ２ キャリア（第２回転要素，遊星キャリア，第２キャリア）
Ｒ１ リングギヤ（第３回転要素，外輪歯車）
Ｒ２ リングギヤ（第３回転要素，外輪歯車）
Ｏ１ 回転軸（第１出力要素）
Ｏ２ 回転軸（第２出力要素）
Ｒ リングギヤ（外輪歯車）
ＬＰ ロングピニオン（第１遊星歯車）
ＳＰ ショートピニオン（第２遊星歯車）

Claims (2)

1. 駆動源からの駆動力を一対の被駆動対象物に配分する駆動力配分装置であって、
   個別に回転駆動可能に設けられ、第１および第２出力軸をそれぞれ有する第１および第２駆動源と、
   前記第１出力軸に接続される太陽歯車、および遊星キャリア，外輪歯車により構成される第１差動装置と、
   前記第２出力軸に接続される太陽歯車、および遊星キャリア，外輪歯車により構成される第２差動装置とを備え、
   前記第１差動装置の遊星キャリアを前記第２差動装置の外輪歯車に接続して第１出力要素を形成し、前記第１差動装置の外輪歯車を前記第２差動装置の遊星キャリアに接続して第２出力要素を形成し、
   前記第１出力要素を、前記第１差動装置の遊星キャリアおよび前記第２差動装置の外輪歯車を接続する第１出力歯車の回転軸とし、前記第２出力要素を、前記第１差動装置の外輪歯車および前記第２差動装置の遊星キャリアを接続する第２出力歯車の回転軸とし、前記各回転軸を、前記一対の被駆動対象物にそれぞれ接続することを特徴とする駆動力配分装置。
2. 車両の左右側で対となる各車輪への駆動力を前記車両の挙動変化に応じて配分する車両制御装置であって、
   個別に回転駆動可能に設けられ、第１および第２出力軸をそれぞれ有する第１および第２電動モータと、
   前記第１出力軸に接続される太陽歯車、および遊星キャリア，外輪歯車により形成される第１差動装置と、
   前記第２出力軸に接続される太陽歯車、および遊星キャリア，外輪歯車により形成される第２差動装置と、
   前記第１差動装置の遊星キャリアと前記第２差動装置の外輪歯車とを接続して形成され、前記車輪のいずれか一方に接続される第１出力要素と、
   前記第１差動装置の外輪歯車と前記第２差動装置の遊星キャリアとを接続して形成され、前記車輪のいずれか他方に接続される第２出力要素と、
   前記車両の車体に設けられ、前記車両の挙動変化を検出する挙動変化検出手段と、
   前記挙動変化検出手段の検出結果に基づいて前記各電動モータの目標トルクを算出するとともに、前記各電動モータを制御するコントローラとを備え、
   前記第１出力要素を、前記第１差動装置の遊星キャリアおよび前記第２差動装置の外輪歯車を接続する第１出力歯車の回転軸とし、前記第２出力要素を、前記第１差動装置の外輪歯車および前記第２差動装置の遊星キャリアを接続する第２出力歯車の回転軸とすることを特徴とする車両制御装置。
   

Images