JP5186954B2 - 車両用左右駆動力差生成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、駆動輪に左右駆動力差を発生させる車両用左右駆動力差生成装置の技術分野に属する。
従来、1つの電動モータを用いて左右駆動輪に駆動力差を発生させる車両用左右駆動力差生成装置としては、ディファレンシャルギアに2つの遊星歯車機構を組み合わせたものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2005−351471号公報
しかしながら、上記従来技術にあっては、ディファレンシャルギアとモータ過回転防止用のクラッチからなる従来の後輪モータ駆動の4輪駆動車に対し、2つの遊星歯車機構と1つのクラッチを追加した構成であるため、ユニット構成が複雑かつサイズが大きくなり、車両への搭載性が悪いという問題があった。また、一般的に遊星歯車機構は高価であるため、コストアップを伴うという問題があった。
本発明は上記課題に対してなされたもので、その目的とするところは、小型化と低コスト化を図ることができる車両用左右駆動力差生成装置を提供することにある。
上述の目的を達成するため、本発明では、
共線図上に等間隔で配置される3つの回転要素を有し、これら3つの回転要素を一端から他端へ向かって順に第1回転要素、第2回転要素、第3回転要素としたとき、前記第1回転要素が第1出力軸、前記第2回転要素が入力軸、前記第3回転要素が第2出力軸と連結された基本配分差動機構と、
前記第1出力軸と連結された第1駆動車軸と、
第2駆動車軸と、
前記第2出力軸と前記第2駆動車軸とを断接する第1クラッチと、
前記第2出力軸の回転を等速かつ逆転させて出力する逆転機構と、
この逆転機構の出力軸と前記第2駆動車軸とを断接する第2クラッチと、
前記第1入力軸に連結された電動モータと、
この電動モータの出力と、前記第1クラッチおよび前記第2クラッチの締結解放を制御する駆動力差制御手段と、
を備え
前記駆動力差制御手段は、前記電動モータの停止時、前記第1クラッチを解放状態、前記第2クラッチを締結状態とすることを特徴とする
を備えることを特徴とする。

本発明では、入力軸への入力トルクは、基本配分差動機構によって均等に第1出力軸と第2出力軸へ配分され、両者は同一方向に回転する。ここで、第1クラッチを締結状態とし、第2クラッチを解放状態とした場合、第2出力軸の回転はそのまま第2駆動車軸へと伝達されるが、第1クラッチを解放状態とし、第2クラッチを締結状態とした場合、第2出力軸の回転は逆転機構により等速かつ逆転されて第2駆動車軸へ伝達される。
つまり、第1クラッチを締結状態とし、第2クラッチを解放状態とすることにより、左右駆動輪に同一の駆動トルクが付与されるため、入力軸の回転方向に応じて車両を前後進させることができる。一方、第1クラッチを解放状態とし、第2クラッチを締結状態とすることにより、左右駆動輪に逆方向の駆動トルクが付与されるため、左右駆動力差を発生させて車両にヨーモーメントを発生させることができる。
すなわち、本発明では、従来の後輪モータ駆動の4輪駆動車に対し、逆転機構と1つのクラッチを追加するのみで、入力軸からの入力トルクを用いて左右駆動力差を発生させることができるため、従来技術と比較して、小型化による車載性の向上と低コスト化を共に図ることができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態を、各実施例に基づいて説明する。
まず、構成を説明する。
図1は、実施例1の車両用左右駆動力差生成装置を適用した4輪駆動車の構成図であり、実施例1の4輪駆動車は、左右前輪1L,1Rがエンジン2によって駆動される主駆動輪であり、左右後輪3L,3Rが電動モータ(以下、モータ)4によって駆動可能な従駆動輪である。エンジン2の出力トルクは、トランスミッション5およびディファレンシャルギア6を介して左右前輪1L,1Rに伝達される。
左右後輪3L,3Rは、モータ4を含む左右駆動力差生成装置7により駆動される。左右駆動力差生成装置7は、上述したモータ4と、基本配分差動機構11と、第1駆動車軸12と、第2駆動車軸13と、第1クラッチCL1と、第2クラッチCL2と、逆転機構14と、を備えている。
モータ4は、コントローラ(駆動力差制御手段)8からの指令によって界磁電流が制御され、その界磁電流の調整によって駆動トルクが調整される。このモータ4は、例えば、エンジン2により駆動される図外のジェネレータで発電した電力によって駆動される。モータ4の駆動トルクは、左右駆動力差生成装置7を介して左右後輪3L,3Rに伝達される。
基本配分差動機構11は、サンギア(第3回転要素)S1とリングギア(第2回転要素)R2との間に2つのピニオンP11,P12が配置されたダブルピニオン式遊星歯車機構であり、ピニオンP11,P12を支持するキャリア(第1回転要素)C1が第1出力軸15と連結され、リングギアR1がモータ4と直結された入力軸16と連結され、サンギアS1が第2出力軸17と連結されている。
ここで、サンギアS1の歯数は、リングギアR1の歯数の半分に設定されている。つまり、この基本配分差動機構11を構成するダブルピニオン式歯車機構は、共線図上に一端から他端へ向かってキャリアC1、リングギアR1、サンギアS1が等間隔に配置される(図2参照)。なお、「共線図」とは、横軸方向に各回転要素のギア比の関係を示し、縦軸方向に相対的回転速度の関係を示す二次元座標である。
第1駆動車軸12は、一端が第1出力軸15と連結され、他端が左後輪3Lと連結されている。
第2駆動車軸13は、一端が第1クラッチCL1を介して第2出力軸17と連結され、他端が右後輪3Rと連結されている。
第1クラッチCL1は、コントローラ8からの指令に応じて、第2出力軸17と第2駆動車軸13とを断接する。
逆転機構14は、第2出力軸17と第2クラッチCL2を介して連結されるとともに、第2駆動車軸13と連結されている。この逆転機構14は、第2出力軸17の回転を等速かつ逆転させて第2駆動車軸13へ出力する。この逆転機構14は、3つのベベルギアを組み合わせて構成されている。
第2クラッチCL2は、コントローラ8からの指令に応じて、第2出力軸17と逆転機構14とを断接する。
コントローラ8は、モータ4を駆動する4輪駆動走行モードでは、第1クラッチCL1を締結状態、第2クラッチCL2を解放状態とする。そして、モータ4を停止させ左右前輪1L,1Rの駆動力のみで走行する2輪駆動走行モードでは、第1クラッチCL1を解放状態、第2クラッチCL2を締結状態とする。さらに、車両の旋回時には、第1クラッチCL1を解放、第2クラッチCL2を締結とした状態から、旋回方向に応じてモータ4を駆動する。これにより、左右後輪3L,3Rに左右駆動力差を発生させ、車両にヨーモーメントを付与することができる。
次に、実施例1の左右駆動力差生成装置7の動作について説明する。
[CL1締結,CL2解放時]
第1クラッチCL1を締結し、モータ4を駆動した場合、モータ4から左後輪3Lへのトルク伝達経路は、入力軸16→リングギアR1→キャリアC1→第1出力軸15→第1駆動車軸12→左後輪3Lとなり、モータ4から右後輪3Rへのトルク伝達経路は、入力軸16→リングギアR1→ピニオンP12→ピニオンP11→サンギアS1→第2出力軸17→第2駆動車軸13→右後輪3Rとなる。
ここで、基本配分差動機構11は、各回転要素S1,C1,R1が共線図上で等間隔に配置されるダブルピニオン式遊星歯車機構を用いているため、図2の共線図に示すように、リングギアR1への入力トルクT、すなわちモータ4の駆動トルクTは、キャリアC1とサンギアS1にT/2ずつ均等に配分され、両者の回転方向も同一となる。つまり、第1クラッチCL1を締結してモータ4を正転方向(CL1締結、CL2開放時に車両が前進するモータ4の回転方向)に駆動した場合、左右後輪3L,3Rに同じ大きさの前進トルクを与えて4輪駆動走行モードを実現することができる。
なお、車両の後進時は、モータ4の回転方向を反転させることで、左右後輪3L,3Rに後進トルクを与えて4輪駆動走行モードを実現することができる。
[CL1解放,CL2締結時]
(モータ停止時)
第2クラッチCL2を締結し、モータ4を停止させた場合、左後輪3Lの駆動抵抗(トルク)Tは、第1駆動車軸12→第1出力軸15→キャリアC1へと伝達され、右後輪3Rの駆動抵抗Tは、第2駆動車軸13→逆転機構14→第2出力軸17→サンギアS1へと伝達される。
ここで、逆転機構14は、入力に対する出力を等速かつ逆転させて出力するため、図3の共線図に示すように、右後輪3Rの駆動抵抗Tは符号が反転した-TがサンギアS1へと入力される。よって、キャリアC1とサンギアS1には、符号の異なる駆動抵抗T,-Tが入力されることとなる。このとき、基本配分差動機構11は、各回転要素S1,R1,C1が共に共線図上で等間隔に配置されるダブルピニオン式遊星歯車機構を用いているため、リングギアR1には、トルクが入力されず、回転数もゼロとなる。
すなわち、モータ4を駆動しない場合には、第1クラッチCL1を解放状態とし、第2クラッチCL2を締結状態としておくことで、モータ4への入力トルクをゼロとすることができる。従来の後輪モータ駆動の4輪駆動車では、モータが車輪に連れ回されることで過回転となるのを防止するために、車輪とモータとを断接するクラッチを設けていた。これに対し、実施例1の車両用駆動力差生成装置では、モータの過回転を防止するためのクラッチを設けることなく、過回転の発生を確実に回避することができる。
(モータ駆動時)
第2クラッチCL2を締結し、モータ4を駆動した場合、モータ4から左後輪3Lへのトルク伝達経路は、入力軸16→リングギアR1→キャリアC1→第1出力軸15→第1駆動車軸12→左後輪3Lのままであるが、モータ4から右後輪3Rへのトルク伝達経路は、入力軸16→リングギアR1→ピニオンP12→ピニオンP11→サンギアS1→第2出力軸17→逆転機構14→第2駆動車軸13→右後輪3Rとなる。
すなわち、図4の共線図に示すように、左後輪3Lには、リングギアR1への入力トルクT/2がそのまま入力されるのに対し、右後輪3Rには、逆転機構14によって符号を反転された入力トルク-T/2が入力されることとなる。
つまり、図3のモータ4を停止させた状態からモータ4を正転方向に回転させた場合、左後輪3Lの駆動トルクはT/2だけ増大するのに対し、右後輪3Rの駆動トルクはT/2だけ減少するため、左右後輪3L,3Rに駆動力差Tが発生し、この駆動力差Tに応じて右回りのヨーモーメントが車両に付与される。一方、モータ4を逆転方向に回転させた場合には、左周りのヨーモーメントが車両に付与される。
よって、コントローラ8では、例えば、操舵角と車速とに応じた車両の目標ヨーモーメントと実際のヨーモーメントとの偏差を無くすようにモータ4の駆動トルクを制御することで、旋回性能の向上を図ることができる。
[遊星歯車機構の削減による小型化作用]
特開2005−351471号公報に記載の車両用駆動力差生成装置では、ディファレンシャルギアに2つの遊星歯車機構を組み合わせた構成とすることで、1つのモータを用いて左右駆動力差を発生させる機構を実現している。
ところが、この従来技術では、図5(a),(b)に示すような基本配分差動機構(ディファレンシャルギアまたはダブルピニオン式遊星歯車機構)とモータの過回転を防止するクラッチとからなる従来の後輪モータ駆動の4輪駆動車の構成に対し、2つの遊星歯車機構と1つのクラッチの追加が必要であるため、ユニット構成が複雑かつサイズが大きくなり、車両への搭載性が悪い。また、一般的に遊星歯車機構は高価であるため、コストアップを招く。
これに対し、実施例1の車両用左右駆動力差生成装置では、基本配分差動機構11と第1クラッチCL1とからなる従来のモータ式4輪駆動車の後輪駆動部に対し、逆転機構14と第2クラッチCL2を追加するのみで、1つのモータ4を用いて左右後輪3L,3Rに駆動力差を発生させることが可能な構成とした。このため、従来技術と比較して、小型化による車載性の向上と低コスト化を共に図ることが可能となった。さらに、実施例1では、逆転機構14をベベルギアで構成したため、ベベルギアは小型で安価であることから、装置のさらなる小型化と低コスト化を図ることができる。
次に、効果を説明する。
実施例1の車両用左右駆動力差生成装置では、以下に列挙する効果を奏する。
・共線図上に等間隔で配置される3つの回転要素(サンギアS1,キャリアC1,リングギアR1)を有し、これら3つの回転要素を一端から他端へ向かって順に第1回転要素(キャリアC1)、第2回転要素(リングギアR1)、第3回転要素(サンギアS1)としたとき、第1回転要素が第1出力軸15、第2回転要素が入力軸16、第3回転要素が第2出力軸17と連結された基本配分差動機構11と、第1出力軸15と連結された第1駆動車軸12と、第2駆動車軸13と、第2出力軸17と第2駆動車軸13とを断接する第1クラッチCL1と、第2出力軸17の回転を等速かつ逆転させて出力する逆転機構14と、この逆転機構14の出力軸と第2駆動車軸13とを断接する第2クラッチCL2と、を備える。これにより、小型化による車載性の向上と遊星歯車機構の削減による低コスト化を共に図ることができる。
・逆転機構14を、ベベルギアで構成したため、装置のさらなる小型化と低コスト化を図ることができる。
・第1入力軸16に連結されたモータ4と、このモータ4の出力と、第1クラッチCL1および第2クラッチCL2の締結解放を制御するコントローラ8と、を備えるため、走行状態に合致したモータ4と第1クラッチCL1および第2クラッチCL2の制御が可能となる。
・コントローラ8は、車両の旋回時、第1クラッチCL1を解放状態、第2クラッチCL2を締結状態とし、旋回方向に応じてモータ4を駆動するため、モータ4の出力トルクに応じて左右後輪3L,3Rに駆動力差を発生させることで、車両にヨーモーメントを付与でき、旋回性能の向上を図ることができる。
・コントローラ8は、車両の直進走行時、第1クラッチCL1を締結状態、第2クラッチCL2を解放状態とし、進行方向に応じてモータ4を駆動するため、モータ4の駆動トルクで左右後輪3L,3Rを駆動する4輪駆動走行モードを実現することができる。
・コントローラ8は、モータ4の停止時、第1クラッチCL1を解放状態、第2クラッチCL2を締結状態とするため、左右後輪3L,3Rの連れ回りによるモータ4の過回転を防止することができる。
実施例2の車両用左右駆動力差生成装置では、逆転機構としてダブルピニオン式遊星歯車機構を用いた例である。
図6は、実施例2の左右駆動力差生成装置7'を示す図であり、実施例2の逆転機構18は、サンギアS2とリングギアR2との間に2つのピニオンP21,P22が配置されたダブルピニオン式遊星歯車機構であり、サンギアS2は第2駆動車軸13と連結され、2つのピニオンP21,P22を支持するキャリアC2は第2出力軸17と第1クラッチCL1を介して連結され、リングギアR2はケーシング19に固定されている。
ここで、サンギアS2の歯数は、リングギアR2の歯数の半分に設定されている。つまり、このダブルピニオン式遊星歯車機構は、共線図上に一端から他端へ向かってキャリアC2、リングギアR2、サンギアS2が等間隔に配置される。
なお、他の構成については、図1に示した実施例1と同様であるため、図示ならびに説明を省略する。
実施例2の逆転機構18では、第2出力軸17への入力トルクが等速かつ逆転されて第2駆動車軸13へ出力されるため、実施例1の逆転機構14と同様、第2クラッチCL2を締結し、モータ4を停止させた場合、第2駆動車軸13からサンギアS2へと入力された駆動抵抗は、逆転機構18によって符号を反転して第2出力軸17から基本配分差動機構11のサンギアS1へと入力され、モータ4へのトルク入力をゼロとすることができる。
また、第2クラッチCL2を締結してモータ4を駆動した場合、基本配分差動機構11により第2出力軸17に配分されたモータ4の駆動トルクは、逆転機構18によって符号を反転して第2駆動車軸13へと出力されるため、左右後輪3L,3Rにモータ4の駆動トルクに応じた駆動力差を発生させることができる。
以上説明したように、実施例2の左右駆動力差生成装置7'では、逆転機構18を、サンギアS2とリングギアR2との間に2つのピニオンP21,P22が配置されたダブルピニオン式遊星歯車機構とし、サンギアS1を第2駆動車軸13と連結し、2つのピニオンP21,P22を支持するキャリアC2を第2出力軸17と第2クラッチCL2を介して連結し、リングギアR2をケーシング19に固定した。これにより、実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
図7は、実施例3の車両用左右駆動力差生成装置を適用した後輪駆動車の構成図であり、実施例1の後輪駆動車は、左右後輪3L,3Rがエンジン2およびモータ4によって駆動される車両である。エンジン2の出力トルクは、トランスミッション5からプロペラシャフト(第1入力軸)20およびディファレンシャルギア(基本配分差動機構)21を介して左右後輪3L,3Rに伝達される。
左右後輪3L,3Rには、上述したモータ4およびディファレンシャルギア21と、第1駆動車軸22と、第2駆動車軸23と、逆転機構24と、等配分差動機構25とを備える左右駆動力差生成装置26が設けられている。
モータ4は、コントローラ(駆動力差制御手段)8からの指令によって界磁電流が制御され、その界磁電流の調整によって駆動トルクが調整される。このモータ4は、例えば、エンジン2により駆動される図外のジェネレータで発電した電力によって駆動される。モータ4の駆動トルクは、左右駆動力差生成装置26を介して左右後輪3L,3Rに伝達される。
ディファレンシャルギア21は、リングギア(第2回転要素)21aと、2つのピニオン21b,21cと、2つのサイドギア(第1回転要素、第3回転要素)21d,21eとから構成されている。リングギア21aはプロペラシャフト20と連結され、サイドギア21dは第1駆動車軸22と連結され、サイドギア21eは第2駆動車軸23と連結されている。2つのピニオン21b,21cは、ピニオンシャフト21fによりリングギア21aに回動自在に支持され、リングギア21aと一体に回転する。ここで、両ピニオン21b,21cの歯数は同一であり、両サイドギア21d,21eの歯数も同一に設定されているため、このディファレンシャルギア21は、共線図上に一端から他端へ向かってサイドギア21d、リングギア21a、サイドギア21eが等間隔に配置される。
第1駆動車軸22は、左後輪3Lと連結され、第2駆動車軸23は、右後輪3Rと連結されている。
逆転機構24は、ディファレンシャルギア21のリングギア21aと連結されるとともに、後述する等配分差動機構25のキャリアC3と連結されている。この逆転機構24は、リングギア21aの回転を等速かつ逆転させて等配分差動機構25のキャリアC3へ出力する。この逆転機構24は、3つのベベルギアを組み合わせて構成されている。
等配分差動機構25は、サンギア(第4回転要素)S3とリングギア(第5回転要素)R3との間に2つのピニオンP31,P32が配置されたダブルピニオン式遊星歯車機構であり、上述したように、ピニオンP31,P32を支持するキャリア(第6回転要素)C3が逆転機構24と連結され、リングギアR3がモータ4と直結された第2入力軸29と連結され、サンギアS3が第2駆動車軸23と連結されている。
ここで、サンギアS3の歯数は、リングギアR3の歯数の半分に設定されている。つまり、この等配分差動機構25は、共線図上に一端から他端へ向かってサンギアS3、リングギアR3、キャリアC3が等間隔に配置される。
コントローラ8は、直進走行時はモータ4を停止し、旋回時は旋回方向に応じてモータ4を駆動することで、左右後輪3L,3Rに左右駆動力差を発生させ、車両にヨーモーメントを付与する。
次に、実施例3の左右駆動力差生成装置26の動作について説明する。
[モータ停止時]
(直進走行時)
直進走行時、プロペラシャフト20を介してディファレンシャルギア21へ入力されるエンジントルクは、左右後輪3L,3Rへ均等に配分され、ディファレンシャルギア(基本配分差動機構)21の共線図は、図8のようになる。
このとき、モータ4が停止している場合には、等配分差動機構25のサンギアS3とキャリアC3にトルクが入力されるが、サンギアS3には、右後輪3Rと同じ回転方向の駆動トルクが入力されるのに対し、キャリアC3には、入力に対する出力を等速かつ逆転させて出力する逆転機構24を介してリングギア21aからの駆動トルクが入力される。
そして、等配分差動機構25は、各回転要素S3,R3,C3が共線図上で等間隔に配置されるダブルピニオン式遊星歯車機構を用いているため、リングギアR3には、トルクが入力されず、回転数もゼロとなる。
すなわち、直進走行時にモータ4を駆動していない場合には、モータ4への入力トルクをゼロとすることができるため、モータ4の過回転を防止するためのクラッチを設けることなく、過回転の発生を確実に回避することができる。
(旋回走行時)
モータ4の停止時に車両が左旋回した場合には、左後輪3Lの回転数よりも右後輪3Rの回転数が高くなるため、図9に示すように、左右後輪3L,3R間の回転数差に応じて、基本配分差動機構の共線図が傾く。このため、等配分差動機構25のリングギアR3は、左右後輪3L,3Rの回転数差に応じて回転するが、その回転速度は、右後輪3Rの回転速度に対し非常に低い値であるため、モータ4に許容値を超える回転数が入力されることはない。
[モータ駆動時]
左旋回時にモータ4を正転方向(エンジン2と同一の回転方向)に駆動した場合、基本配分差動機構および等配分差動機構25の共線図は、図9と同様の共線図となる。すなわち、モータ4が駆動トルクを出力すると、このモータトルクはサンギアS3とキャリアC3とに均等に配分される。このとき、サンギアS3への入力トルクは右後輪3Rにそのまま入力され、キャリアC3への入力トルクは、逆転機構24により符号を反転された後、基本配分差動機構に入力され、左右後輪3L,3Rへ均等に振り分けられる。
つまり、モータ4を正転方向に駆動させた場合、モータトルクに応じて左右後輪3L,3Rに駆動力差を発生させることができるため、この駆動力差により車両に左回りのヨーモーメントを与えることができる。
よって、コントローラ8では、例えば、操舵角と車速とに応じた車両の目標ヨーモーメントと実際のヨーモーメントとの偏差を無くすようにモータ4の駆動トルクを制御することで、旋回性能の向上を図ることができる。
以上説明したように、実施例3の車両用左右駆動力差生成装置では、基本配分差動機構に逆転機構24と等配分差動機構25を追加するのみで、1つのモータ4を用いて左右後輪3L,3Rに駆動力差を発生させることが可能な構成とした。このため、2つの遊星歯車機構を用いて左右駆動力差を生成する従来技術と比較して、遊星歯車機構の数を減らすことができるため、小型化による車載性の向上と低コスト化を共に図ることが可能となった。さらに、実施例3では、逆転機構24をベベルギアで構成したため、ベベルギアは小型で安価であることから、装置のさらなる小型化と低コスト化を図ることができる。
次に、効果を説明する。
実施例3の車両用駆動力差生成装置は、以下に列挙する効果を奏する。
・共線図上に等間隔で配置される3つの回転要素(サイドギア21d,リングギア21a,サイドギア21e)を有し、これら3つの回転要素を一端から他端へ向かって順に第1回転要素(サイドギア21d)、第2回転要素(リングギア21a)、第3回転要素(サイドギア21e)としたとき、第1回転要素が第1駆動車軸22、第2回転要素が第1入力軸(プロペラシャフト20)と連結された基本配分差動機構(ディファレンシャルギア21)と、第2駆動車軸23と、入力回転を等速かつ逆転させて出力する逆転機構24と、共線図上に等間隔で配置される3つの回転要素(サンギアS3,リングギアR3,キャリアC3)を有し、これら3つの回転要素を一端から他端へ向かって順に第4回転要素(サンギアS3)、第5回転要素(リングギアR3)、第6回転要素(キャリアC3)としたとき、第4回転要素が第3回転要素と連結され、第5回転要素が第2入力軸29と連結され、第6回転要素が逆転機構24を介して第2回転要素と連結された等配分差動機構25と、を備える。これにより、小型化による車載性の向上と遊星歯車機構の削減による低コスト化を共に図ることができる。
・等配分差動機構25を、サンギアS3とリングギアR3との間に2つのピニオンP31,P32が配置されたダブルピニオン式遊星歯車機構とし、リングギアR3を第2入力軸29に連結した。これにより、リングギアR3への入力トルクをサンギアS3とキャリアC3とに等配分する機構を実現することができる。
・逆転機構24を、ベベルギアで構成したため、装置のさらなる小型化と低コスト化を図ることができる。
・第2入力軸29に連結されたモータ4と、このモータ4の駆動トルクを制御するコントローラ8と、を備えるため、走行状態に合致したモータ4の制御が可能となる。
実施例4の車両用左右駆動力差生成装置では、実施例3の逆転機構と等配分差動機構の位置を入れ替えている。
図10は、実施例4の左右駆動力差生成装置26'を示す図であり、実施例4の左右駆動力差生成装置26'において、等配分差動機構25は、サンギア(第4回転要素)S3がディファレンシャルギア21のリングギア(第2回転要素)21aと連結され、キャリア(第6回転要素)C3が逆転機構24を介して第2駆動車軸23と連結されている。
なお、他の構成については、図7に示した実施例3と同様であるため、図示ならびに説明を省略する。
図11は、モータ4を停止して直進走行している場合の共線図であり、実施例3と同様、等配分差動機構25のリングギア(第5回転要素)R3にはトルクが入力されないため、モータ4の回転数はゼロとなり、過回転を防止することができる。
そして、右旋回時にモータ4を正転方向に駆動した場合、モータトルクはサンギアS3とキャリアC3とに均等に配分される。このとき、サンギアS3への入力トルクはそのまま基本配分差動機構に入力されて左右後輪3L,3Rへ均等に振り分けられるが、キャリアC3への入力トルクは、逆転機構24により符号を反転された後、右後輪3Rへ入力される。
つまり、モータ4を正転方向に駆動させた場合、モータトルクに応じて左右後輪3L,3Rに駆動力差を発生させることができるため、この駆動力差により車両に右回りのヨーモーメントを与えることができ、実施例3と同様の作用効果を得ることができる。
図12は、実施例5の左右駆動力差生成装置30を示す図であり、実施例5では、実施例1と同一の基本配分差動機構11を用いている。
基本配分差動機構11のサンギア(第1回転要素)S1は、第1駆動車軸22と連結され、リングギア(第2回転要素)R1は、プロペラシャフト(第1入力軸)20と連結され、キャリアC1は、等配分差動機構25のキャリア(第4回転要素)C3と連結されている。
等配分差動機構25のリングギア(第5回転要素)R3は、モータ4と直結された第2入力軸29と連結され、サンギア(第6回転要素)S3は、逆転機構24を介して第2駆動車軸23と連結されている。
なお、他の構成については、図7に示した実施例3と同様であるため、図示ならびに説明を省略する。
次に、実施例5の左右駆動力差生成装置30の動作について説明する。
[モータ停止時]
(直進走行時)
直進走行時、プロペラシャフト20を介して基本配分差動機構11へ入力されるエンジントルクは、サンギアS1とキャリアC1とから第1駆動車軸22と等配分差動機構25のキャリアC3とに均等に配分される。
ここで、等配分差動機構25は、各回転要素S3,R3,C3が共線図上で等間隔に配置されたダブルピニオン式遊星歯車機構を用いているため、キャリアC3に入力されたトルクは、等速かつ逆転されてサンギアS3から逆転機構24へと出力され、さらに、逆転機構24により等速かつ逆転されて第2駆動車軸23へと出力される。つまり、エンジントルクは、第1駆動車軸22と第2駆動車軸23とに均等に配分され、左右後輪3L,3Rは同一の駆動トルクを出力する。このとき、等配分差動機構25のリングギアR3にはトルクが入力されず、回転数はゼロのままである(モータ4の過回転防止作用)。
[モータ駆動時]
左旋回時にモータ4を正転方向に駆動した場合、モータトルクは等配分差動機構25のサンギアS3とキャリアC3とに均等に配分される。このとき、キャリアC3への入力トルクは、基本配分差動機構11に入力され、サンギアS3への入力トルクは逆転機構24により符号を反転された後、第2駆動車軸23へ出力される。
つまり、モータ4を正転方向に駆動させた場合、モータトルクに応じて左右後輪3L,3Rに駆動力差を発生させることができるため、この駆動力差により車両に左回りのヨーモーメントを与えることができる。
よって、コントローラ8では、例えば、操舵角と車速とに応じた車両の目標ヨーモーメントと実際のヨーモーメントとの偏差を無くすようにモータ4の駆動トルクを制御することで、旋回性能の向上を図ることができる。
次に、効果を説明する。
実施例5の車両用駆動力差生成装置では、以下に列挙する効果を奏する。
・共線図上に等間隔で配置される3つの回転要素(サンギアS1,リングギアR1,キャリアC1)を有し、これら3つの回転要素を一端から他端へ向かって順に第1回転要素(サンギアS1)、第2回転要素(リングギアR1)、第3回転要素(キャリアC1)としたとき、第1回転要素が第1駆動車軸22、第2回転要素が第1入力軸(プロペラシャフト20)と連結された基本配分差動機構11と、第2駆動車軸23と、入力回転を等速かつ逆転させて出力する逆転機構24と、共線図上に等間隔で配置される3つの回転要素(キャリアC3,リングギアR3,サンギアS3)を有し、これら3つの回転要素を一端から他端へ向かって順に第4回転要素(キャリアC3)、第5回転要素(リングギアR3)、第6回転要素(キャリアC3)としたとき、第4回転要素が第3回転要素と連結され、第5回転要素が第2入力軸29と連結され、第6回転要素が逆転機構24を介して第2駆動車軸23と連結された等配分差動機構25と、を備える。これにより、小型化による車載性の向上と遊星歯車機構の削減による低コスト化を共に図ることができる。
・等配分差動機構25を、サンギアS3とリングギアR3との間に2つのピニオンP31,P32が配置されたダブルピニオン式遊星歯車機構とし、リングギアR3を第2入力軸29に連結した。これにより、リングギアR3への入力トルクをサンギアS3とキャリアC3とに等配分する機構を実現することができる。
・逆転機構24を、ベベルギアで構成したため、装置のさらなる小型化と低コスト化を図ることができる。
・第2入力軸29に連結されたモータ4と、このモータ4の駆動トルクを制御するコントローラ8と、を備えるため、走行状態に合致したモータ4の制御が可能となる。
実施例6は、本発明の左右駆動力差生成装置の原理を差動制限装置に応用した例である。
図14は、実施例6の差動制限装置31を示す図であり、実施例6の差動制限装置31では、実施例3のモータ4に代えてケーシング19に固定された多板式のブレーキ32を設けている。
コントローラ8は、左右後輪3L,3Rの回転速度差、または駆動力差に応じて、ブレーキ32の摩擦トルクをコントロールし、差動制限力を発生させてLSD(差動制限装置)として機能させる。
なお、他の構成については、図7に示した実施例3と同様であるため、図示ならびに説明を省略する。
次に、実施例6の差動制限装置31の動作を説明する。
例えば、左右後輪3L,3Rの一方がぬかるみに入るなどしてグリップを失うと、ディファレンシャルギア21の働きによって当該車輪は空回りし、車両が前進できなくなってしまうおそれがある。このため、実施例6では、回転数差に応じてブレーキ32の摩擦トルクを大きくすることで、等配分差動機構25において、リングギアR3の回転数上昇が抑えられることで、左右後輪3L,3Rの差動が制限され、車輪の空転が防止される。
・実施例6の差動制限装置31では、第2入力軸29とケーシング19とを締結するブレーキ32と、このブレーキ32の締結量を制御するコントローラ8と、を備えるため、左右後輪3L,3Rの空転を防止することができる。
図15は、実施例7の左右駆動力差生成装置32を示す図であり、実施例7の左右駆動力差生成装置32は、図1に示した実施例1の構成に対し、第1クラッチCL1と第2クラッチCL2を削除するとともに、第2出力軸17と第2駆動車軸13を、逆転機構14を介して連結している点が異なる。
なお、他の構成については図1と同様であるため、図示ならびに説明を省略する。
実施例7の左右駆動力差生成装置32の動作は、実施例1において、第1クラッチCL1を解放、第2クラッチCL2を締結したときの動作と同じである。すなわち、モータ4を駆動しない場合、基本配分差動機構11のリングギアR1への入力トルクがゼロとなるため、モータ4の過回転を防止できる。一方、モータ4を駆動した場合、左右後輪3L,3Rに逆方向のトルクが入力され、左右後輪3L,3Rに駆動力差が発生するため、車両にヨーモーメントを付与することができる。
次に、効果を説明する。
・共線図上に等間隔で配置される3つの回転要素(キャリアC1,リングギアR1,サンギアS1)を有し、これら3つの回転要素を一端から他端へ向かって順に第1回転要素(キャリアC1)、第2回転要素(リングギアR1)、第3回転要素(サンギアS1)としたとき、第1回転要素が第1出力軸15、第2回転要素が入力軸16、第3回転要素が第2出力軸17と連結された基本配分差動機構11と、入力軸16に連結された電動モータ4と、第1出力軸15と連結された第1駆動車軸12と、第2駆動車軸13と、第2出力軸17の回転を等速かつ逆転させて第2駆動車軸13へ出力する逆転機構14と、を備える。これにより、小型化による車載性の向上と遊星歯車機構の削減による低コスト化を共に図ることができる。
(他の実施例)
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例1〜7に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、実施例1,2,5では基本配分差動機構としてダブルピニオン式遊星歯車機構を用い、実施例3,4,6ではディファレンシャルギアを用いた例を示したが、基本配分差動機構は、共線図上に等間隔で配置される3つの回転要素を有し、これら3つの回転要素を一端から他端へ向かって順に第1回転要素、第2回転要素、第3回転要素としたとき、前記第1回転要素が第1出力軸、前記第2回転要素が入力軸、前記第3回転要素が第2出力軸と連結された構成であればよい。
また、実施例3〜6では、第1入力軸(プロペラシャフト)にエンジントルクを入力する例を示したが、第1入力軸に電動モータその他の駆動源を連結する構成としてもよい。
実施例1の車両用左右駆動力差生成装置を適用した4輪駆動車の構成図である。 実施例1において、第1クラッチを締結し、第2クラッチを解放した状態でモータを正転させた場合の共線図である。 実施例1において、第1クラッチを解放し、第2クラッチを締結した状態でモータを停止した場合の共線図である。 実施例1において、第1クラッチを解放し、第2クラッチを締結した状態でモータを駆動した場合の共線図である。 従来の基本配分差動機構を示す図である。 実施例2の左右駆動力差生成装置を示す図である。 実施例3の車両用左右駆動力差生成装置を適用した後輪駆動車の構成図である。 実施例3において、モータを停止して直進走行した場合の共線図である。 実施例3において、モータを停止して旋回走行した場合の共線図である。 実施例4の左右駆動力差生成装置を示す図である。 実施例4において、モータを停止して直進走行した場合の共線図である。 実施例5の左右駆動力差生成装置を示す図である。 実施例5において、モータを停止して直進走行した場合の共線図である。 実施例6の差動制限装置を示す図である。 実施例7の左右駆動力差生成装置を示す図である。
符号の説明
1S,2S,3S サンギア
1R,2R,3R リングギア
1C,2C,3C キャリア
P11,P12,P21,P22,P31,P32 ピニオン
1L 左前輪
1R 右前輪
2 エンジン
3L 左後輪
3R 右後輪
3 実施例
4 電動モータ
5 トランスミッション
6 ディファレンシャルギア
7,7' 左右駆動力差生成装置
8コントローラ
11 基本配分差動機構
12 駆動車軸
13 駆動車軸
14 逆転機構
15 第1出力軸
16 入力軸
17 第2出力軸
18 逆転機構
19 ケーシング
20 プロペラシャフト
21 ディファレンシャルギア
21a リングギア
21b,21c ピニオン
21d,21e サイドギア
21f ピニオンシャフト
22 第1駆動車軸
23 第2駆動車軸
24 逆転機構
25 等配分差動機構
26,26',30,32 左右駆動力差生成装置
29 入力軸
31 差動制限装置
32 ブレーキ

Claims (9)

  1. 共線図上に等間隔で配置される3つの回転要素を有し、これら3つの回転要素を一端から他端へ向かって順に第1回転要素、第2回転要素、第3回転要素としたとき、前記第1回転要素が第1出力軸、前記第2回転要素が入力軸、前記第3回転要素が第2出力軸と連結された基本配分差動機構と、
    前記第1出力軸と連結された第1駆動車軸と、
    第2駆動車軸と、
    前記第2出力軸と前記第2駆動車軸とを断接する第1クラッチと、
    前記第2出力軸の回転を等速かつ逆転させて出力する逆転機構と、
    この逆転機構の出力軸と前記第2駆動車軸とを断接する第2クラッチと、
    前記第1入力軸に連結された電動モータと、
    この電動モータの出力と、前記第1クラッチおよび前記第2クラッチの締結解放を制御する駆動力差制御手段と、
    を備え
    前記駆動力差制御手段は、前記電動モータの停止時、前記第1クラッチを解放状態、前記第2クラッチを締結状態とすることを特徴とする車両用左右駆動力差生成装置。
  2. 請求項1に記載の車両用左右駆動力差生成装置において、
    前記逆転機構を、ベベルギアで構成したことを特徴とする車両用左右駆動力差生成装置。
  3. 請求項1に記載の車両用左右駆動力差生成装置において、
    前記逆転機構を、サンギアとリングギアとの間に2つのピニオンが配置されたダブルピニオン式遊星歯車機構とし、前記サンギアと前記ピニオンを支持するキャリアの一方を前記第2駆動車軸、他方を前記第2出力軸と前記第2クラッチを介して連結し、前記リングギアをケーシングに固定したことを特徴とする車両用左右駆動力差生成装置。
  4. 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の車両用左右駆動力差生成装置において、
    前記駆動力差制御手段は、車両の旋回時、前記第1クラッチを解放状態、前記第2クラッチを締結状態とし、旋回方向に応じて前記電動モータを駆動することを特徴とする車両用左右駆動力差生成装置。
  5. 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の車両用左右駆動力差生成装置において、
    前記駆動力差制御手段は、車両の直進走行時、前記第1クラッチを締結状態、前記第2クラッチを解放状態とし、進行方向に応じて前記電動モータを駆動することを特徴とする車両用左右駆動力差生成装置。
  6. 共線図上に等間隔で配置される3つの回転要素を有し、これら3つの回転要素を一端から他端へ向かって順に第1回転要素、第2回転要素、第3回転要素としたとき、前記第1回転要素が第1駆動車軸、前記第2回転要素が第1入力軸と連結された基本配分差動機構と、
    前記第3回転要素が連結された第2駆動車軸と、
    入力回転を等速かつ逆転させて出力する逆転機構と、
    共線図上に等間隔で配置される3つの回転要素を有し、これら3つの回転要素を一端から他端へ向かって順に第4回転要素、第5回転要素、第6回転要素としたとき、前記第4回転要素が前記第2駆動車軸を介して前記第2回転要素または前記第3回転要素と連結され、前記第5回転要素が第2入力軸と連結され、前記第6回転要素が前記逆転機構を介して前記第2回転要素と前記第3回転要素のうち前記第4要素と連結されていない回転要素と連結された等配分差動機構と、
    前記第2入力軸とケーシングとを締結するブレーキと、
    このブレーキの締結量を制御する駆動力差制御手段と、
    を備えることを特徴とする車両用左右駆動力差生成装置。
  7. 共線図上に等間隔で配置される3つの回転要素を有し、これら3つの回転要素を一端から他端へ向かって順に第1回転要素、第2回転要素、第3回転要素としたとき、前記第1回転要素が第1駆動車軸、前記第2回転要素が第1入力軸と連結された基本配分差動機構と、
    第2駆動車軸と、
    入力回転を等速かつ逆転させて出力する逆転機構と、
    共線図上に等間隔で配置される3つの回転要素を有し、これら3つの回転要素を一端から他端へ向かって順に第4回転要素、第5回転要素、第6回転要素としたとき、前記第4回転要素が前記第2回転要素または前記第3回転要素と連結され、前記第5回転要素が第2入力軸と連結され、前記第6回転要素が前記逆転機構を介して前記第2駆動車軸と連結された等配分差動機構と、
    前記第2入力軸とケーシングとを締結するブレーキと、
    このブレーキの締結量を制御する駆動力差制御手段と、
    を備えることを特徴とする車両用左右駆動力差生成装置。
  8. 請求項6または請求項7に記載の車両用左右駆動力差生成装置において、
    前記等配分差動機構を、サンギアとリングギアとの間に2つのピニオンが配置されたダブルピニオン式遊星歯車機構とし、前記リングギアを前記第2入力軸に連結したことを特徴とする車両用左右駆動力差生成装置。
  9. 請求項6または請求項7に記載の車両用左右駆動力差生成装置において、
    前記逆転機構を、ベベルギアで構成したことを特徴とする車両用左右駆動力差生成装置。
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