JP6194398B1 - 動力装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】左電動機及び右電動機の動力を別個独立に制御することによって、車両の走行時に左車輪と右車輪との動力を別個独立に制御可能な構成を持ちつつも、車両の停車時に左車輪と右車輪とで共通の一つの回転規制機構の作動によって車両を拘束可能な動力装置を提供する。【解決手段】プラネタリギヤ機構20は、プラネタリキャリア24が右車軸12Rに機械的に接続され、サンギヤ21が左車軸12Lに機械的に接続され、リングギヤ22がパーキング機構30に機械的に接続され、プラネタリキャリア24の回転数とサンギヤ21の回転数との回転数比(λ+1)/λが、車両が最大転舵状態のときに、右車輪RWが通る軌跡の半径Rin_maxと左車輪LWが通る軌跡の半径Rout_maxとの半径比Rout_max/Rin_maxに基づいて設定されている。【選択図】図1

Description

本発明は、車両に搭載される動力装置に関する。
従来より、車両の左車輪を駆動する左電動機と車両の右車輪を駆動する右電動機とを備え、左電動機と左車輪との動力伝達径路と、右電動機と右車輪との右動力伝達径路とが機械的に独立した動力装置が知られている(例えば、特許文献1)。
このような動力装置のパーキング機構においては、各動力伝達経路にそれぞれパーキングギヤを配置し、セレクトレバーがパーキングレンジにセレクト操作されたときに、パーキングギヤの歯溝にパーキングポールを係合させることで車両を停止状態に維持することができる。
特許文献2に記載の動力装置では、ディファレンシャル装置のディファレンシャルケースに入力された2つのモータのトルクが、第1、第2駆動軸及び伝動軸を介して左右のホイールに伝達されて車両を走行させるもので、ディファレンシャルケースにパーキングギヤが設けられている。
特開2014−015978号公報 特開平05−278483号公報
しかしながら、特許文献1に記載の動力装置では、回転規制機構の作動時に、それぞれのパーキングギヤの位相がずれている場合、パーキングポールがそれぞれのパーキングギヤに同時に噛み込まないため、いずれか一方の車輪が回転し車両が斜めに止まってしまう虞がある。
また、特許文献2に記載の動力装置では、2つのモータに対し、パーキング機構が1つのみで済んでいるが、2つのモータのトルクがディファレンシャルケースに入力されているため、左右のホイールには常時ディファレンシャル装置によって等配分された同一トルクしか伝達することができず、左右のホイールのトルク差を自在に制御することができないなどの改善の余地があった。
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、左電動機及び右電動機の動力を別個独立に制御することによって、車両の走行時に左車輪と右車輪との動力を別個独立に制御可能な構成を持ちつつも、車両の停車時に左車輪と右車輪とで共通の一つの回転規制機構の作動によって車両を拘束可能な動力装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、
車両の左車輪(例えば、後述の実施形態の左車輪LW)を駆動する左電動機(例えば、後述の実施形態の左電動機LMOT)と、
前記車両の右車輪(例えば、後述の実施形態の右車輪RW)を駆動する右電動機(例えば、後述の実施形態の右電動機RMOT)と、
前記左電動機と前記左車輪との左動力伝達径路上に配置される左回転体(例えば、後述の実施形態の左車軸12L、左最終ギヤ17L、左出力ギヤ13L、第2左中間ギヤ16L)と、
前記右電動機と前記右車輪との右動力伝達径路上に配置される右回転体(例えば、後述の実施形態の右車軸12R、右最終ギヤ17R、右出力ギヤ13R、第2右中間ギヤ16R)と、を備える動力装置(例えば、後述の実施形態の動力装置1)であって、
前記動力装置は、サン回転体(例えば、後述の実施形態のサンギヤ21)と、リング回転体(例えば、後述の実施形態のリングギヤ22)と、前記サン回転体と前記リング回転体との間に動力伝達可能に配置されるプラネタリ回転体(例えば、後述の実施形態のプラネタリギヤ23)と、該プラネタリ回転体を自転かつ公転可能に支持するキャリア回転体(例えば、後述の実施形態のプラネタリキャリア24)とを有し、前記サン回転体、前記リング回転体、及び前記キャリア回転体からなる3つの回転要素の回転数が共線図において単一の直線上に並ぶ共線関係を満たすように構成されたプラネタリ機構(例えば、後述の実施形態のプラネタリギヤ機構20)と、
作動状態又は非作動状態に切替可能とされ、作動状態のときに回転要素の回転を規制し、非作動状態のときに回転要素の回転を許容する回転規制機構(例えば、後述の実施形態のパーキング機構30)と、をさらに備え、
前記3つの回転要素のうち、前記共線図における並び順に左端側から、第1回転要素(例えば、後述の実施形態のサンギヤ21)、第2回転要素(例えば、後述の実施形態のプラネタリキャリア24)、第3回転要素(例えば、後述の実施形態のリングギヤ22)としたとき、
前記第2回転要素が前記左回転体と前記右回転体との何れか一方(例えば、後述の実施形態の右最終ギヤ17R)に機械的に接続され、
前記第1回転要素と前記第3回転要素との何れか一方(例えば、後述の実施形態のサンギヤ21)が前記左回転体と前記右回転体との何れか他方(例えば、後述の実施形態の左最終ギヤ17L)に機械的に接続され、
前記第1回転要素と前記第3回転要素との何れか他方(例えば、後述の実施形態のリングギヤ22)が前記回転規制機構に機械的に接続され、
前記第2回転要素の回転数と、前記第1回転要素と前記第3回転要素との前記何れか一方の回転数と、の回転数比{例えば、後述の実施形態の回転数比(λ+1)/λ、回転数比1/λ}が、前記車両が最大転舵状態のときに、前記右車輪が通る軌跡の半径(例えば、後述の実施形態の半径Rin_max、半径R'in_max)と、前記左車輪が通る軌跡の半径(例えば、後述の実施形態の半径Rout_max、半径R'out_max)と、の半径比(例えば、後述の実施形態の半径比Rout_max/Rin_max、半径比R'out_max/R'in_max)に基づいて設定されていることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、
請求項1に記載の動力装置であって、
前記回転数比が、前記半径比よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、
車両の左車輪(例えば、後述の実施形態の左車輪LW)を駆動する左電動機(例えば、後述の実施形態の左電動機LMOT)と、
前記車両の右車輪(例えば、後述の実施形態の右車輪RW)を駆動する右電動機(例えば、後述の実施形態の右電動機RMOT)と、
前記左電動機と前記左車輪との左動力伝達径路上に配置される左回転体(例えば、後述の実施形態の左車軸12L、左最終ギヤ17L、左出力ギヤ13L、第2左中間ギヤ16L)と、
前記右電動機と前記右車輪との右動力伝達径路上に配置される右回転体(例えば、後述の実施形態の右車軸12R、右最終ギヤ17R、右出力ギヤ13R、第2右中間ギヤ16R)と、を備える動力装置(例えば、後述の実施形態の動力装置1)であって、
前記動力装置は、サン回転体(例えば、後述の実施形態のサンギヤ21)と、リング回転体(例えば、後述の実施形態のリングギヤ22)と、前記サン回転体と前記リング回転体との間に動力伝達可能に配置されるプラネタリ回転体(例えば、後述の実施形態のプラネタリギヤ23)と、該プラネタリ回転体を自転かつ公転可能に支持するキャリア回転体(例えば、後述の実施形態のプラネタリキャリア24)とを有し、前記サン回転体、前記リング回転体、及び前記キャリア回転体からなる3つの回転要素の回転数が共線図において単一の直線上に並ぶ共線関係を満たすように構成されたプラネタリ機構(例えば、後述の実施形態のプラネタリギヤ機構20)と、
作動状態又は非作動状態に切替可能とされ、作動状態のときに回転要素の回転を規制し、非作動状態のときに回転要素の回転を許容する回転規制機構(例えば、後述の実施形態のパーキング機構30)と、をさらに備え、
前記3つの回転要素のうち、前記共線図における並び順に左端側から、第1回転要素(例えば、後述の実施形態のサンギヤ21)、第2回転要素(例えば、後述の実施形態のプラネタリキャリア24)、第3回転要素(例えば、後述の実施形態のリングギヤ22)としたとき、
前記第2回転要素が前記左回転体と前記右回転体との何れか一方(例えば、後述の実施形態の右最終ギヤ17R)に機械的に接続され、
前記第1回転要素と前記第3回転要素との何れか一方(例えば、後述の実施形態のサンギヤ21)が前記左回転体と前記右回転体との何れか他方(例えば、後述の実施形態の左最終ギヤ17L)に機械的に接続され、
前記第1回転要素と前記第3回転要素との何れか他方(例えば、後述の実施形態のリングギヤ22)が前記回転規制機構に機械的に接続され、
前記第2回転要素の回転数と、前記第1回転要素と前記第3回転要素との前記何れか一方の回転数と、の回転数比{例えば、後述の実施形態の回転数比(λ+1)/λ、回転数比1/λ}が、前記車両が最大転舵状態のときの、転舵輪の転舵角(例えば、後述の実施形態の最大転舵角α_max)に基づいて設定されていることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の動力装置であって、
前記左電動機は、転舵輪である左車輪を駆動し、
前記右電動機は、転舵輪である右車輪を駆動することを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の動力装置であって、
前記左電動機は、非転舵輪である左車輪を駆動し、
前記右電動機は、非転舵輪である右車輪を駆動する。
請求項6に記載の発明は、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の動力装置であって、
前記プラネタリ機構は、プラネタリギヤ機構(例えば、後述の実施形態のプラネタリギヤ機構20)であり、
前記サン回転体は、サンギヤ(例えば、後述の実施形態のサンギヤ21)であり、
前記リング回転体は、リングギヤ(例えば、後述の実施形態のリングギヤ22)であり、
前記プラネタリ回転体は、プラネタリギヤ(例えば、後述の実施形態のプラネタリギヤ23)であり、
前記キャリア回転体は、プラネタリキャリア(例えば、後述の実施形態のプラネタリキャリア24)であることを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、
請求項6に記載の動力装置であって、
前記プラネタリギヤは、シングルピニオンであることを特徴とする。
請求項8に記載の発明は、
請求項6に記載の動力装置であって、
前記プラネタリギヤは、ダブルピニオンであることを特徴とする。
請求項9に記載の発明は、
請求項1〜8のいずれか1項に記載の動力装置であって、
前記左電動機の左出力軸と前記左車輪の左車軸とが平行に配置され、
前記右電動機の右出力軸と前記右車輪の右車軸とが平行に配置されていることを特徴とする。
請求項10に記載の発明は、
請求項9に記載の動力装置であって、
前記左出力軸と前記右出力軸とが第1仮想直線(例えば、後述の実施形態の第1仮想直線L1)上に配置され、
前記左車軸と前記右車軸とが第2仮想直線(例えば、後述の実施形態の第2仮想直線L2)上に配置され、
前記左電動機と前記右電動機とが、前記プラネタリ機構を挟んで鏡対称となる位置に配置されていることを特徴とする。
請求項1の発明によれば、プラネタリ機構の第2回転要素が左回転体と右回転体との何れか一方に機械的に接続され、プラネタリ機構の第1回転要素とプラネタリ機構の第3回転要素との何れか一方が左回転体と右回転体との何れか他方に機械的に接続され、プラネタリ機構の第1回転要素とプラネタリ機構の第3回転要素との何れか他方が回転規制機構に機械的に接続される。第2回転要素の回転数と、第1回転要素と第3回転要素との該何れか一方の回転数と、の回転数比が、車両が最大転舵状態のときに、右車輪が通る軌跡の半径と、左車輪が通る軌跡の半径と、の半径比に基づいて設定されているので、回転規制機構の作動時にプラネタリ機構の各回転要素が相対回転しないように設定することで、車両が動き斜めに止まってしまうこと防止できる。即ち、左電動機及び右電動機の動力を別個独立に制御することによって、車両の走行時に左車輪と右車輪との動力を別個独立に制御可能な構成を持ちつつも、車両の停車時に左車輪と右車輪とで共通の一つの回転規制機構の作動によって車両を拘束できる。
請求項2の発明によれば、車両の転舵状態に拘わらず、回転規制機構の作動時にプラネタリ機構の各回転要素が相対回転しないので、車両が動き斜めに止まってしまうこと防止できる。
請求項3の発明によれば、プラネタリ機構の第2回転要素が左回転体と右回転体との何れか一方に機械的に接続され、プラネタリ機構の第1回転要素とプラネタリ機構の第3回転要素との何れか一方が左回転体と右回転体との何れか他方に機械的に接続され、プラネタリ機構の第1回転要素とプラネタリ機構の第3回転要素との何れか他方が回転規制機構に機械的に接続される。第2回転要素の回転数と、第1回転要素と第3回転要素との該何れか一方の回転数と、の回転数比が、車両が最大転舵状態のときの、転舵輪の転舵角に基づいて設定されているので、回転規制機構の作動時にプラネタリ機構の各回転要素が相対回転しないように設定することで、車両が動き斜めに止まってしまうこと防止できる。即ち、左電動機及び右電動機の動力を別個独立に制御することによって、車両の走行時に左車輪と右車輪との動力を別個独立に制御可能な構成を持ちつつも、車両の停車時に左車輪と右車輪とで共通の一つの回転規制機構の作動によって車両を拘束できる。
請求項4の発明によれば、回転規制機構の作動時に転舵輪の回転を規制できる。
請求項5の発明によれば、回転規制機構の作動時に非転舵輪の回転を規制できる。
請求項6の発明によれば、汎用性の高いプラネタリギヤ機構を利用することで製造コストを低減できる。
請求項7及び8の発明によれば、プラネタリギヤがシングルピニオンであってもダブルピニオンであってもプラネタリ機構の相対回転を規制できる。
請求項9の発明によれば、左電動機の左出力軸と左車輪の左車軸とが平行に配置されるので単純なギヤの噛合いで左動力伝達径路を構成できるとともに、右電動機の右出力軸と右車輪の右車軸とが平行に配置されるので単純なギヤの噛合いで右動力伝達径路も構成できる。
請求項10の発明によれば、左出力軸と右出力軸とが第1の直線上に配置されるとともに左車軸と右車軸とが第2の直線上に配置され、さらに左電動機と右電動機とがプラネタリ機構を挟んで鏡対称となる位置に配置されるので、動力装置をコンパクトに構成できる。
本発明の第1実施形態に係る動力装置のスケルトン図である。 図1の動力装置の概略斜視図である。 パーキング機構の作動時における、図1のプラネタリギヤ機構の速度共線図である。 右転舵時の車両を説明する模式図である。 本発明の第2実施形態に係る動力装置のスケルトン図である。 パーキング機構の作動時における、図5のプラネタリギヤ機構の速度共線図である。
以下、本発明に係る動力装置の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
<第1実施形態>
図1及び図2に示すように、第1実施形態の動力装置1は、車両の左車輪LWを駆動する左電動機LMOTと、車両の右車輪RWを駆動する右電動機RMOTと、左電動機LMOTと左車輪LWとの左動力伝達径路上に配置される左変速機構LTと、右電動機RMOTと右車輪RWとの右動力伝達径路上に配置される右変速機構RTと、を備える。
左電動機LMOTの左出力軸11L及び右電動機RMOTの右出力軸11Rは第1仮想直線L1上に配置され、左車輪LWの左車軸12L及び右車輪RWの右車軸12Rは第1仮想直線L1と平行な第2仮想直線L2上に配置されている。
左変速機構LT及び右変速機構RTは、左電動機LMOTと右電動機RMOTとの間に配置される。左電動機LMOT及び右電動機RMOTは、第1仮想直線L1及び第2仮想直線L2に直交し且つ左電動機LMOT及び右電動機RMOTから互いに等距離に位置する仮想中間面Mに対し左右対称に配置されるとともに、左変速機構LT及び右変速機構RTも仮想中間面Mに対し左右対称に配置される。
左変速機構LTは、左電動機LMOTの左出力軸11Lに設けられた左出力ギヤ13Lと、左出力ギヤ13Lと噛み合う大径の第1左中間ギヤ14Lと、第1左中間ギヤ14Lと左連結軸15Lで連結され第1左中間ギヤ14Lと一体に回転する小径の第2左中間ギヤ16Lと、左車軸12Lに一体回転可能に設けられ第2左中間ギヤ16Lと噛み合う左最終ギヤ17Lと、を備える。
したがって、左電動機LMOTと左車輪LWとの左動力伝達径路は、左電動機LMOTの左出力軸11L、左出力ギヤ13L、第1左中間ギヤ14L、左連結軸15L、第2左中間ギヤ16L、左最終ギヤ17L、及び左車軸12Lによって構成される。
右変速機構RTは、右電動機RMOTの右出力軸11Rに設けられた右出力ギヤ13Rと、右出力ギヤ13Rと噛み合う大径の第1右中間ギヤ14Rと、第1右中間ギヤ14Rと右連結軸15Rで連結され第1右中間ギヤ14Rと一体に回転する小径の第2右中間ギヤ16Rと、右車軸12Rに一体回転可能に設けられ第2右中間ギヤ16Rと噛み合う右最終ギヤ17Rと、を備える。
したがって、右電動機RMOTと右車輪RWとの右動力伝達径路は、右電動機RMOTの右出力軸11R、右出力ギヤ13R、第1右中間ギヤ14R、右連結軸15R、第2右中間ギヤ16R、右最終ギヤ17R、及び右車軸12Rによって構成される。
左変速機構LTの左最終ギヤ17Lと右変速機構RTの右最終ギヤ17Rとの間には、シングルピニオン型のプラネタリギヤ機構20が設けられている。プラネタリギヤ機構20は、サンギヤ21と、リングギヤ22と、サンギヤ21及びリングギヤ22と噛み合う複数のプラネタリギヤ23と、プラネタリギヤ23を自転かつ公転可能に支持するプラネタリキャリア24とを有し、サンギヤ21、リングギヤ22、及びプラネタリキャリア24からなる3つの回転要素は、それらの回転数が速度共線図(共線図とも称す)において常時単一の直線上に並ぶ共線関係を満たす。
プラネタリギヤ機構20は、サンギヤ21が左最終ギヤ17Lと一体回転可能に連結され、プラネタリキャリア24が右最終ギヤ17Rと一体回転可能に連結され、リングギヤ22がパーキング機構30に接続される。したがって、サンギヤ21は左最終ギヤ17Lとともに左車軸12Lと一体回転可能に連結され、プラネタリキャリア24は右最終ギヤ17Rとともに右車軸12Rと一体回転可能に連結される。パーキング機構30は、リングギヤ22の外周面に形成されたパーキングギヤ32と、パーキングギヤ32に係脱可能に配置されたパーキングポール31と、を備える。
パーキング機構30は、作動状態又は非作動状態に切替可能とされ、作動状態のとき(作動時とも称す)にパーキングポール31がパーキングギヤ32と係合してリングギヤ22の回転を規制し、非作動状態のとき(非作動時とも称す)にパーキングポール31がパーキングギヤ32と離間してリングギヤ22の回転を許容する。
上記したようにプラネタリギヤ機構20はサンギヤ21、リングギヤ22、及びプラネタリキャリア24からなる3つの回転要素の回転数が共線図において常時単一の直線上に並ぶ共線関係を満たす。シングルピニオン型のプラネタリギヤ機構20においては、共線図における並び順が左端側又は右端側からサンギヤ21、プラネタリキャリア24、リングギヤ22となる。図3では、共線図における並び順を左端側からサンギヤ21、プラネタリキャリア24、リングギヤ22とした。共線図は、プラネタリギヤ機構20における各回転要素の間の回転数の関係を示す図であって、共線図において、値0を示す横線から縦線上の黒丸までの距離が各回転要素の回転数を表す。
図3中、サンギヤ21を「S」、プラネタリキャリア24を「C」、リングギヤ22を「R」と表記し、理解を容易にするため各回転要素に機械的に接続される部材を括弧内に記載している。即ち、サンギヤ21(S)は左車軸12Lを介して左車輪LWに機械的に接続されるため左車輪と、プラネタリキャリア24(C)は右車軸12Rを介して右車輪RWに機械的に接続されるため右車輪と、リングギヤ22(R)はパーキング機構30に機械的に接続されるためパーキング機構と記載している。
車両が停止し、パーキング機構30が作動状態のとき、パーキングポール31がパーキングギヤ32と係合してリングギヤ22の回転を規制するため、リングギヤ22は固定点(回転数が零)となる。リングギヤ22(図3の右端要素)を固定した場合、図3からも分かるとおり、サンギヤ21とプラネタリキャリア24とは常時一定の回転数比でしか回転できない。車両においては、左車輪LW及び右車輪RWと路面との間に滑りが生じない限り、左車輪LWと右車輪RWとは車両の操舵系の諸元と転舵量とで決まる回転数比で回転する。そうすると、プラネタリギヤ機構20の諸元で決まるサンギヤ21とプラネタリキャリア24との回転数比が、車両の操舵系の諸元で決まる左車輪LWと右車輪RWとの回転数比が取りうる範囲(すなわち、最小転舵状態から最大転舵状態までにおける左車輪LWと右車輪RWとの回転数比)を外して設定されていれば、パーキング機構30が作動状態でリングギヤ22が固定されている限り、どのような転舵状態(転舵量)であっても左車輪LW及び右車輪RWが回転することができない。以下でより具体的に示す。
図3を参照してプラネタリギヤ機構20において、サンギヤ21の歯数をNs、リングギヤ22の歯数(内歯)をNrとし、リングギヤ22の歯数(内歯)Nrに対するサンギヤ21の歯数Nsをλ(=Ns/Nr)とすると、シングルピニオン型のプラネタリギヤ機構20では、リングギヤ22を固定点とした場合にプラネタリキャリア24の回転数に対するサンギヤ21の回転数の回転数比は(λ+1)/λとなる。
次に、図4を参照して、右転舵時における転舵輪の外輪である左前輪LWfが通る回転軌跡の半径をRout、転舵輪の内輪である右前輪RWfが通る回転軌跡の半径をRinとすると、右前輪RWfの回転数に対する左前輪LWfの回転数の回転数比は、右前輪RWfが通る回転軌跡の半径Rinに対する左前輪LWfが通る回転軌跡の半径Routの半径比Rout/Rinと等しい。
左前輪LWfと右前輪RWfとの間隔(左右車輪間距離)をT、前輪と後輪との間隔(前後車輪間距離)をL、外輪である左前輪LWfの転舵角をαとすると、左前輪LWfが通る回転軌跡の半径Routは、以下の(式1)で表される。
また、右前輪RWfが通る回転軌跡の半径Rinは、三平方の定理からRoutを用いて以下の(式2)で表される。
したがって、(式1)及び(式2)から明らかなように、右前輪RWfが通る回転軌跡の半径Rinに対する左前輪LWfが通る回転軌跡の半径Routの半径比Rout/Rinはαの関数となる。
一方、右転舵時における非転舵輪の外輪である左後輪LWrが通る回転軌跡の半径をR'out、非転舵輪の内輪である右後輪RWrが通る回転軌跡の半径をR'inとすると、右後輪RWrの回転数に対する左後輪LWrの回転数の回転数比は、右後輪RWrが通る回転軌跡の半径R'inに対する左後輪LWrが通る回転軌跡の半径R'outの半径比R'out/R'inと等しい。
転舵輪の場合と同様に左前輪LWfの転舵角をαとすると、左後輪LWrが通る回転軌跡の半径R'out、右後輪RWrが通る回転軌跡の半径R'inは、三平方の定理から左前輪LWfが通る回転軌跡の半径Routを用いて以下の(式3)及び(式4)で表される。
したがって、(式3)及び(式4)から明らかなように、右後輪RWrが通る回転軌跡の半径R'inに対する左後輪LWrが通る回転軌跡の半径R'outの半径比R'out/R'inもαの関数となる。
ここで、動力装置1が転舵輪である前輪駆動用の動力装置として用いられる場合、サンギヤ21が左車軸12L(すなわち、左前輪LWf)と一体回転可能に連結され、プラネタリキャリア24が右車軸12R(すなわち、右前輪RWf)と一体回転可能に連結されるので、プラネタリキャリア24の回転数に対するサンギヤ21の回転数の回転数比(λ+1)/λが右前輪RWfが通る回転軌跡の半径Rinに対する左前輪LWfが通る回転軌跡の半径Routの半径比Rout/Rinと合致するとき、すなわち以下の(式5)を満たす転舵角αのときに、車両が停止し、パーキング機構30を作動状態としてリングギヤ22を固定していても外力などを受けた際に車両が動いてしまう。
反対に、転舵角αの最大値である最大転舵角をα_maxとし、その時の転舵輪の外輪が通る回転軌跡の半径をRout_max、内輪が通る回転軌跡の半径をRin_maxとしたとき、プラネタリキャリア24の回転数に対するサンギヤ21の回転数の回転数比(λ+1)/λが以下の(式6)を満たように設定されていれば、どのような転舵角(0<α≦α_max)であっても、パーキング機構30が作動状態でリングギヤ22が固定されている限りにおいて、左前輪LWf及び右前輪RWfと路面との間に滑りが生じない限り、車両が動くことはない。
次に、動力装置1が非転舵輪である後輪駆動用の動力装置として用いられる場合、サンギヤ21が左車軸12L(すなわち、左後輪LWr)と一体回転可能に連結され、プラネタリキャリア24が右車軸12R(すなわち、右後輪RWr)と一体回転可能に連結されるので、最大転舵角をα_maxの時の非転舵輪の外輪が通る回転軌跡の半径をR'out_max、内輪が通る回転軌跡の半径をR'in_maxとしたとき、プラネタリキャリア24の回転数に対するサンギヤ21の回転数の回転数比(λ+1)/λが以下の(式7)を満たように設定されていれば、どのような転舵角(0<α≦α_max)であっても、パーキング機構30が作動状態でリングギヤ22が固定されている限りにおいて、左後輪LWr及び右後輪RWrと路面との間に滑りが生じない限り、車両が動くことはない。
このようにシングルピニオン型のプラネタリギヤ機構20は、プラネタリキャリア24が右車軸12Rに機械的に接続され、サンギヤ21が左車軸12Lに機械的に接続され、リングギヤ22がパーキング機構30に機械的に接続され、プラネタリキャリア24の回転数とサンギヤ21の回転数との回転数比(λ+1)/λが、車両が最大転舵状態(最大転舵角α_max)のときに、右前輪RWf(右後輪RWr)が通る軌跡の半径Rin(半径R'in)と左前輪LWf(左後輪LWr)が通る軌跡の半径Rout(半径R'out)との半径比Rout/Rin(半径比R'out/R'in)に基づいて、又は、転舵輪の最大転舵角α_maxに基づいて、パーキング機構30の作動時にプラネタリギヤ機構20の各回転要素が相対回転しないように設定することで、車両が動き斜めに止まってしまうこと防止できる。即ち、動力装置1は、左電動機LMOT及び右電動機RMOTの動力を別個独立に制御することによって、車両の走行時に左車輪LWと右車輪RWとの動力を別個独立に制御可能な構成を持ちつつも、車両の停止時に左車輪LWと右車輪RWとで共通の一つのパーキング機構30の作動によって車両を確実に拘束できる。
なお、左電動機LMOTと左車輪LWとの左動力伝達径路及び右電動機RMOTと右車輪RWとの右動力伝達径路は、別個独立に構成され、パーキング機構30が非作動状態のときには、サンギヤ21とプラネタリキャリア24とは別個独立に回転をし、それぞれの間で動力の伝達もされない。
上記したように、プラネタリギヤ機構20が設けられる動力装置1は転舵輪駆動用の動力装置にも適用でき、非転舵輪駆動用の動力装置にも適用できる。
なお、上記実施形態では、プラネタリキャリア24が右車軸12Rに機械的に接続され、サンギヤ21が左車軸12Lに機械的に接続され、リングギヤ22がパーキング機構30に機械的に接続されていたが、プラネタリキャリア24が左車軸12Lに機械的に接続され、サンギヤ21が右車軸12Rに機械的に接続され、リングギヤ22がパーキング機構30に機械的に接続されていてもよい。
また、プラネタリキャリア24が右車軸12Rに機械的に接続され、リングギヤ22が左車軸12Lに機械的に接続され、サンギヤ21がパーキング機構30に機械的に接続されていてもよく、さらにプラネタリキャリア24が左車軸12Lに機械的に接続され、リングギヤ22が右車軸12Rに機械的に接続され、サンギヤ21がパーキング機構30に機械的に接続されていてもよい。
<第2実施形態>
次に第2実施形態の動力装置1について図5及び図6を参照しながら説明する。
第2実施形態の動力装置1は、プラネタリギヤ機構20がダブルプニオン型のプラネタリギヤ機構である点を除いて第1実施形態の動力装置1と同様であるので、同一部分については同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
ダブルピニオン型のプラネタリギヤ機構20は、図5に示すように、サンギヤ21と、リングギヤ22と、サンギヤ21と噛み合う複数の第1プラネタリギヤ23aと、第1プラネタリギヤ23a及びリングギヤ22と噛み合う複数の第2プラネタリギヤ23bと、第1プラネタリギヤ23a及び第2プラネタリギヤ23bを自転かつ公転可能に支持するプラネタリキャリア24とを有し、サンギヤ21、リングギヤ22、及びプラネタリキャリア24からなる3つの回転要素は、それらの回転数が速度共線図において常時単一の直線上に並ぶ共線関係を満たす。
プラネタリギヤ機構20は、サンギヤ21が左最終ギヤ17Lと一体回転可能に連結され、リングギヤ22が右最終ギヤ17Rと一体回転可能に連結され、プラネタリキャリア24がパーキング機構30に接続される。したがって、サンギヤ21は左最終ギヤ17Lとともに左車軸12Lと一体回転可能に連結され、リングギヤ22は右最終ギヤ17Rとともに右車軸12Rと一体回転可能に連結される。パーキング機構30は、プラネタリキャリア24の外周面に形成されたパーキングギヤ32と、パーキングギヤ32に係脱可能に配置されたパーキングポール31と、を備える。
パーキング機構30は、作動状態又は非作動状態に切替可能とされ、作動状態のときにパーキングポール31がパーキングギヤ32と係合してプラネタリキャリア24の回転を規制し、非作動状態のときにパーキングポール31がパーキングギヤ32と離間してプラネタリキャリア24の回転を許容する。
上記したようにプラネタリギヤ機構20はサンギヤ21、リングギヤ22、及びプラネタリキャリア24からなる3つの回転要素の回転数が共線図において常時単一の直線上に並ぶ共線関係を満たす。ダブルピニオン型のプラネタリギヤ機構20においては、共線図における並び順が左端側又は右端側からサンギヤ21、リングギヤ22、プラネタリキャリア24となる。図6では、共線図における並び順を左端側からサンギヤ21、リングギヤ22、プラネタリキャリア24とした。
図6中、サンギヤ21を「S」、リングギヤ22を「R」、プラネタリキャリア24を「C」と表記し、理解を容易にするため各回転要素に機械的に接続される部材を括弧内に記載している。即ち、サンギヤ21(S)は左車軸12Lを介して左車輪LWに機械的に接続されるため左車輪と、リングギヤ22(R)は右車軸12Rを介して右車輪RWに機械的に接続されるため右車輪と、プラネタリキャリア24(C)はパーキング機構30に機械的に接続されるためパーキング機構と記載している。
車両が停止し、パーキング機構30が作動状態のとき、パーキングポール31がパーキングギヤ32と係合してプラネタリキャリア24の回転を規制するため、プラネタリキャリア24は固定点(回転数が零)となる。プラネタリキャリア24(図6の右端要素)を固定した場合、図6からも分かるとおり、サンギヤ21とリングギヤ22とは常時一定の回転数比でしか回転できない。車両においては、左車輪LW及び右車輪RWと路面との間に滑りが生じない限り、左車輪LWと右車輪RWとは車両の操舵系の諸元と転舵量とで決まる回転数比で回転する。そうすると、プラネタリギヤ機構20の諸元で決まるサンギヤ21とリングギヤ22との回転数比が、車両の操舵系の諸元で決まる左車輪LWと右車輪RWとの回転数比が取りうる範囲(すなわち、最小転舵状態から最大転舵状態までにおける左車輪LWと右車輪RWとの回転数比)を外して設定されていれば、パーキング機構30が作動状態でプラネタリキャリア24が固定されている限り、どのような転舵状態(転舵量)であっても左車輪LW及び右車輪RWが回転することができない。以下でより具体的に示す。
図6を参照してプラネタリギヤ機構20において、サンギヤ21の歯数をNs、リングギヤ22の歯数(内歯)をNrとし、リングギヤ22の歯数(内歯)Nrに対するサンギヤ21の歯数Nsをλ(=Ns/Nr)とすると、ダブルピニオン型のプラネタリギヤ機構20では、プラネタリキャリア24を固定点とした場合にリングギヤ22の回転数に対するサンギヤ21の回転数の回転数比は1/λとなる。
なお、右転舵時における転舵輪の外輪である左前輪LWfが通る回転軌跡の半径をRout、転舵輪の内輪である右前輪RWfが通る回転軌跡の半径をRinとすると、右前輪RWfの回転数に対する左前輪LWfの回転数の回転数比は、右前輪RWfが通る回転軌跡の半径Rinに対する左前輪LWfが通る回転軌跡の半径Routの半径比Rout/Rinと等しい点、及び、この半径比Rout/Rinがαの関数となる点{(式1)、(式2)参照}は、第1実施形態と同様である。
さらに、右転舵時における非転舵輪の外輪である左後輪LWrが通る回転軌跡の半径をR'out、非転舵輪の内輪である右後輪RWrが通る回転軌跡の半径をR'inとすると、右後輪RWrの回転数に対する左後輪LWrの回転数の回転数比は、右後輪RWrが通る回転軌跡の半径R'inに対する左後輪LWrが通る回転軌跡の半径R'outの半径比R'out/R'inと等しい点、及び、この半径比R'out/R'inがαの関数となる点{(式3)、(式4)参照}も、第1実施形態と同様である。
ここで、動力装置1が転舵輪である前輪駆動用の動力装置として用いられる場合、サンギヤ21が左車軸12L(すなわち、左前輪LWf)と一体回転可能に連結され、リングギヤ22が右車軸12R(すなわち、右前輪RWf)と一体回転可能に連結されるので、リングギヤ22の回転数に対するサンギヤ21の回転数の回転数比1/λが右前輪RWfが通る回転軌跡の半径Rinに対する左前輪LWfが通る回転軌跡の半径Routの半径比Rout/Rinと合致するとき、すなわち以下の(式8)を満たす転舵角αのときに、車両が停止し、パーキング機構30を作動状態としてプラネタリキャリア24を固定していても外力などを受けた際に車両が動いてしまう。
反対に、転舵角αの最大値である最大転舵角をα_maxとし、その時の転舵輪の外輪が通る回転軌跡の半径をRout_max、内輪が通る回転軌跡の半径をRin_maxとしたとき、リングギヤ22の回転数に対するサンギヤ21の回転数の回転数比1/λが以下の(式9)を満たように設定されていれば、どのような転舵角(0<α≦α_max)であっても、パーキング機構30が作動状態でプラネタリキャリア24が固定されている限りにおいて、左前輪LWf及び右前輪RWfと路面との間に滑りが生じない限り、車両が動くことはない。
次に、動力装置1が非転舵輪である後輪駆動用の動力装置として用いられる場合、サンギヤ21が左車軸12L(すなわち、左後輪LWr)と一体回転可能に連結され、リングギヤ22が右車軸12R(すなわち、右後輪RWr)と一体回転可能に連結されるので、最大転舵角をα_maの時の非転舵輪の外輪が通る回転軌跡の半径をR'out_max、内輪が通る回転軌跡の半径をR'in_maxとしたとき、リングギヤ22の回転数に対するサンギヤ21の回転数の回転数比1/λが以下の(式10)を満たように設定されていれば、どのような転舵角(0<α≦α_max)であっても、パーキング機構30が作動状態でプラネタリキャリア24が固定されている限りにおいて、左後輪LWr及び右後輪RWrと路面との間に滑りが生じない限り、車両が動くことはない。
このようにダブルピニオン型のプラネタリギヤ機構20は、リングギヤ22が右車軸12Rに機械的に接続され、サンギヤ21が左車軸12Lに機械的に接続され、プラネタリキャリア24がパーキング機構30に機械的に接続され、リングギヤ22の回転数とサンギヤ21の回転数との回転数比1/λが、車両が最大転舵状態(最大転舵角α_max)のときに、右前輪RWf(右後輪RWr)が通る軌跡の半径Rin(半径R'in)と左前輪LWf(左後輪LWr)が通る軌跡の半径Rout(半径R'out)との半径比Rout/Rin(半径比R'out/R'in)に基づいて、又は、転舵輪の最大転舵角α_maxに基づいて、パーキング機構30の作動時にプラネタリギヤ機構20の各回転要素が相対回転しないように設定することで、車両が動き斜めに止まってしまうこと防止できる。即ち、動力装置1は、左電動機LMOT及び右電動機RMOTの動力を別個独立に制御することによって、車両の走行時に左車輪LWと右車輪RWとの動力を別個独立に制御可能な構成を持ちつつも、車両の停止時に左車輪LWと右車輪RWとで共通の一つのパーキング機構30の作動によって車両を確実に拘束できる。
なお、左電動機LMOTと左車輪LWとの左動力伝達径路及び右電動機RMOTと右車輪RWとの右動力伝達径路は、別個独立に構成され、パーキング機構30が非作動状態のときには、サンギヤ21とリングギヤ22とは別個独立に回転をし、それぞれの間で動力の伝達もされない。
なお、上記実施形態では、リングギヤ22が右車軸12Rに機械的に接続され、サンギヤ21が左車軸12Lに機械的に接続され、プラネタリキャリア24がパーキング機構30に機械的に接続されていたが、リングギヤ22が左車軸12Lに機械的に接続され、サンギヤ21が右車軸12Rに機械的に接続され、プラネタリキャリア24がパーキング機構30に機械的に接続されていてもよい。
また、リングギヤ22が右車軸12Rに機械的に接続され、プラネタリキャリア24が左車軸12Lに機械的に接続され、サンギヤ21がパーキング機構30に機械的に接続されていてもよく、さらにリングギヤ22が左車軸12Lに機械的に接続され、プラネタリキャリア24が右車軸12Rに機械的に接続され、サンギヤ21がパーキング機構30に機械的に接続されていてもよい。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、上記第1実施形態では、プラネタリギヤ機構20を左最終ギヤ17Lと右最終ギヤ17Rとの間に配置してサンギヤ21を左最終ギヤ17Lと一体回転可能に連結し、プラネタリキャリア24を右最終ギヤ17Rと一体回転可能に連結したが、プラネタリギヤ機構20を第2左中間ギヤ16Lと第2右中間ギヤ16Rとの間に配置してサンギヤ21を第2左中間ギヤ16Lと一体回転可能に連結し、プラネタリキャリア24を第2右中間ギヤ16Rと一体回転可能に連結してもよく、プラネタリギヤ機構20を左出力ギヤ13Lと右出力ギヤ13Rとの間に配置してサンギヤ21を左出力ギヤ13Lと一体回転可能に連結し、プラネタリキャリア24を右出力ギヤ13Rと一体回転可能に連結してもよい。
プラネタリギヤ機構20を左最終ギヤ17L及び右最終ギヤ17Rと一体回転可能に連結することで、車輪により近い位置にパーキング機構30が設置されるので、車輪すなわち車両により無駄な動きを生じさせないように停止状態を維持できる。一方、左出力ギヤ13L及び右出力ギヤ13Rと一体回転可能に連結することで、車輪に対し、左変速機構LT及び右変速機構RTよりも上流側にパーキング機構30が配置されるので、パーキング機構30が車輪すなわち車両を停止状態に維持するための力が小さくて済み、パーキング機構30をより小型化することができる。プラネタリギヤ機構20を第2左中間ギヤ16L及び第2右中間ギヤ16Rと一体回転可能に連結した場合、両方のメリットを享受できる。なお、このプラネタリギヤ機構20の配置及び各回転要素の連結関係は第2実施形態にも適用できる。
また、左変速機構LTにおいて、第1左中間ギヤ14L、左連結軸15L、及び第2左中間ギヤ16Lを省略して左出力ギヤ13Lと左最終ギヤ17Lとを噛み合うようにするとともに、右変速機構RTにおいて、第1右中間ギヤ14Rと、右連結軸15R、及び第2右中間ギヤ16Rを省略して右出力ギヤ13Rと右最終ギヤ17Rとを噛み合うようにしてもよい。
また、上記実施形態では、プラネタリ機構としてプラネタリギヤ機構20を例示したが、ギヤの噛み合いの代わりにローラの転がり運動によって形成される高粘度油膜のせん断抵抗を利用した遊星ローラ機構であってもよい。
さらに、転舵輪は、通常の転舵制御に加えてトー角制御の対象となっている車輪であってもよい。
1 動力装置
17L 左最終ギヤ(左回転体)
17R 右最終ギヤ(右回転体)
20 プラネタリギヤ機構(プラネタリ機構)
21 サンギヤ(サン回転体)
22 リングギヤ(リング回転体)
23 プラネタリギヤ(プラネタリ回転体)
24 プラネタリキャリア(キャリア回転体)
30 パーキング機構(回転規制機構)
LW 左車輪
LMOT 左電動機
RW 右車輪
RMOT 右電動機

Claims (10)

  1. 車両の左車輪を駆動する左電動機と、
    前記車両の右車輪を駆動する右電動機と、
    前記左電動機と前記左車輪との左動力伝達径路上に配置される左回転体と、
    前記右電動機と前記右車輪との右動力伝達径路上に配置される右回転体と、を備える動力装置であって、
    前記動力装置は、サン回転体と、リング回転体と、前記サン回転体と前記リング回転体との間に動力伝達可能に配置されるプラネタリ回転体と、該プラネタリ回転体を自転かつ公転可能に支持するキャリア回転体とを有し、前記サン回転体、前記リング回転体、及び前記キャリア回転体からなる3つの回転要素の回転数が共線図において単一の直線上に並ぶ共線関係を満たすように構成されたプラネタリ機構と、
    作動状態又は非作動状態に切替可能とされ、作動状態のときに回転要素の回転を規制し、非作動状態のときに回転要素の回転を許容する回転規制機構と、をさらに備え、
    前記3つの回転要素のうち、前記共線図における並び順に左端側から、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2回転要素が前記左回転体と前記右回転体との何れか一方に機械的に接続され、
    前記第1回転要素と前記第3回転要素との何れか一方が前記左回転体と前記右回転体との何れか他方に機械的に接続され、
    前記第1回転要素と前記第3回転要素との何れか他方が前記回転規制機構に機械的に接続され、
    前記第2回転要素の回転数と、前記第1回転要素と前記第3回転要素との前記何れか一方の回転数と、の回転数比が、前記車両が最大転舵状態のときに、前記右車輪が通る軌跡の半径と、前記左車輪が通る軌跡の半径と、の半径比に基づいて設定されている、動力装置。
  2. 請求項1に記載の動力装置であって、
    前記回転数比が、前記半径比よりも大きくなるように設定されている、動力装置。
  3. 車両の左車輪を駆動する左電動機と、
    前記車両の右車輪を駆動する右電動機と、
    前記左電動機と前記左車輪との左動力伝達径路上に配置される左回転体と、
    前記右電動機と前記右車輪との右動力伝達径路上に配置される右回転体と、を備える動力装置であって、
    前記動力装置は、サン回転体と、リング回転体と、前記サン回転体と前記リング回転体との間に動力伝達可能に配置されるプラネタリ回転体と、該プラネタリ回転体を自転かつ公転可能に支持するキャリア回転体とを有し、前記サン回転体、前記リング回転体、及び前記キャリア回転体からなる3つの回転要素の回転数が共線図において単一の直線上に並ぶ共線関係を満たすように構成されたプラネタリ機構と、
    作動状態又は非作動状態に切替可能とされ、作動状態のときに回転要素の回転を規制し、非作動状態のときに回転要素の回転を許容する回転規制機構と、をさらに備え、
    前記3つの回転要素のうち、前記共線図における並び順に左端側から、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2回転要素が前記左回転体と前記右回転体との何れか一方に機械的に接続され、
    前記第1回転要素と前記第3回転要素との何れか一方が前記左回転体と前記右回転体との何れか他方に機械的に接続され、
    前記第1回転要素と前記第3回転要素との何れか他方が前記回転規制機構に機械的に接続され、
    前記第2回転要素の回転数と、前記第1回転要素と前記第3回転要素との前記何れか一方の回転数と、の回転数比が、前記車両が最大転舵状態のときの、転舵輪の転舵角に基づいて設定されている、動力装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の動力装置であって、
    前記左電動機は、転舵輪である左車輪を駆動し、
    前記右電動機は、転舵輪である右車輪を駆動する、動力装置。
  5. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の動力装置であって、
    前記左電動機は、非転舵輪である左車輪を駆動し、
    前記右電動機は、非転舵輪である右車輪を駆動する、動力装置。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の動力装置であって、
    前記プラネタリ機構は、プラネタリギヤ機構であり、
    前記サン回転体は、サンギヤであり、
    前記リング回転体は、リングギヤであり、
    前記プラネタリ回転体は、プラネタリギヤであり、
    前記キャリア回転体は、プラネタリキャリアである、動力装置。
  7. 請求項6に記載の動力装置であって、
    前記プラネタリギヤは、シングルピニオンである、動力装置。
  8. 請求項6に記載の動力装置であって、
    前記プラネタリギヤは、ダブルピニオンである、動力装置。
  9. 請求項1〜8のいずれか1項に記載の動力装置であって、
    前記左電動機の左出力軸と前記左車輪の左車軸とが平行に配置され、
    前記右電動機の右出力軸と前記右車輪の右車軸とが平行に配置されている、動力装置。
  10. 請求項9に記載の動力装置であって、
    前記左出力軸と前記右出力軸とが第1仮想直線上に配置され、
    前記左車軸と前記右車軸とが第2仮想直線上に配置され、
    前記左電動機と前記右電動機とが、前記プラネタリ機構を挟んで鏡対称となる位置に配置されている、動力装置。
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