JP7143748B2 - Vehicle driving device with steering function - Google Patents

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Description

本発明は、転舵機能付き車両駆動装置に関する。 The present invention relates to a vehicle drive system with a steering function.

特許文献1には、転舵アクチュエータを用いて、アッパアームに設けた上下方向の転舵軸周りに車輪を回転させるインホイールモータ車用転舵装置が開示されている。 Patent Literature 1 discloses a steering device for an in-wheel motor vehicle that uses a steering actuator to rotate wheels around a vertical steering shaft provided on an upper arm.

特許文献2には、ハンドル軸とパワーアシスト装置から出力された操舵力により、一方の車輪と、該車輪にタイロッドを介して連結された他方の車輪とを操舵する構造が開示されている。 Patent Document 2 discloses a structure in which one wheel and the other wheel connected to the wheel via a tie rod are steered by a steering force output from a steering wheel shaft and a power assist device.

特許文献3には、ハウジングに固定されるステータ及びステータに対して回転可能に支持されるロータを有する電動モータと、ロータの回転を車軸に伝達して車輪を回転駆動する車輪駆動ユニットと、車輪を操舵制動する舵角制御機構とを備えた車両駆動用アクチュエータが開示されている。 Patent Document 3 discloses an electric motor having a stator fixed to a housing and a rotor rotatably supported with respect to the stator, a wheel drive unit that transmits the rotation of the rotor to an axle to rotationally drive a wheel, and a wheel A vehicle drive actuator including a steering angle control mechanism for steering braking is disclosed.

特開2013-112112号公報JP 2013-112112 A 特許第6273427号公報Japanese Patent No. 6273427 特許第5239582号公報Japanese Patent No. 5239582

上記した従来例では、何れも、車輪用の駆動モータとは別に、転舵用のアクチュエータを車輪付近に配置している。 In any of the above-described conventional examples, a steering actuator is arranged near the wheel in addition to the drive motor for the wheel.

しかしながら、このようなアクチュエータを、例えば前輪駆動車における前輪のような駆動輪に設ける場合には、駆動トルクを伝達する車軸等との干渉により、該アクチュエータの配置が困難になると考えられる。また、特許文献3に記載の構成では、車輪内に複雑な遊星歯車機構とクラッチ類、モータが配置されているため、車輪の重量が増加し、ばね下重量の増加による乗り心地の悪化が懸念される。 However, if such an actuator is provided on a drive wheel such as the front wheel of a front-wheel drive vehicle, it may be difficult to arrange the actuator due to interference with an axle or the like that transmits drive torque. In addition, in the configuration described in Patent Document 3, since a complicated planetary gear mechanism, clutches, and motors are arranged inside the wheel, the weight of the wheel increases, and there is concern that the unsprung weight increases and the ride comfort deteriorates. be done.

本発明は、車輪内の部品増や重量増を抑制しつつ、1つのモータを駆動源とする車輪の駆動と転舵の動作を実現することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to implement driving and steering operations of wheels using a single motor as a driving source while suppressing an increase in the number of parts and weight in the wheels.

第1の態様に係る転舵機能付き車両駆動装置は、駆動用のモータと、前記モータにより駆動される入力軸と、前記入力軸と交差し、車輪が取り付けられる出力軸と、前記入力軸に取り付けられた入力歯車と、前記出力軸に取り付けられ前記入力歯車と噛み合い、前記入力歯車と共に第1の交差軸歯車を構成する出力歯車と、前記出力軸を回転可能に支持すると共に、前記入力軸回りに回転可能に支持されたハウジングと、前記出力軸の回転を制限可能な第1ブレーキと、前記ハウジングの回転を制限可能な第2ブレーキと、を有する。 A vehicle drive device with a steering function according to a first aspect includes a drive motor, an input shaft driven by the motor, an output shaft that intersects the input shaft and to which wheels are attached, and an attached input gear, an output gear attached to the output shaft and meshing with the input gear and forming a first cross-axis gear together with the input gear; rotatably supporting the output shaft; It has a housing rotatably supported therearound, a first brake capable of restricting rotation of the output shaft, and a second brake capable of restricting rotation of the housing.

この転舵機能付き車両駆動装置では、入力歯車が取り付けられた入力軸と、出力歯車が取り付けられた出力軸が交差しており、入力歯車と出力歯車とが噛み合っている。つまり、入力歯車と出力歯車とが第1の交差軸歯車を構成している。第2ブレーキを使用することで、ハウジングの回転を抑制することができ、第1ブレーキを使用することで、出力軸の回転を抑制することができる。 In this vehicle drive device with steering function, an input shaft to which an input gear is attached and an output shaft to which an output gear is attached intersect, and the input gear and the output gear are in mesh. That is, the input gear and the output gear constitute the first cross shaft gear. Rotation of the housing can be suppressed by using the second brake, and rotation of the output shaft can be suppressed by using the first brake.

ここで、第2ブレーキを使用し、第1ブレーキを使用しない状態でモータを作動させて入力歯車を回転させると、入力歯車から出力歯車に回転が伝達され、出力軸が回転する。このときハウジングの回転は抑制されている。したがって、第2ブレーキを使用し、第1ブレーキを使用しない状態では、モータの動力を主として車輪の駆動トルクに配分することができる。 Here, when the motor is operated to rotate the input gear while the second brake is used and the first brake is not used, the rotation is transmitted from the input gear to the output gear and the output shaft rotates. At this time, rotation of the housing is suppressed. Therefore, when the second brake is used and the first brake is not used, the power of the motor can be distributed mainly to the driving torque of the wheels.

一方、第2ブレーキを使用せず、第1ブレーキを使用した状態でモータを作動させて入力歯車を回転させると、出力歯車の回転が抑制されているため、車輪の回転駆動が抑制される。しかしながら、入力歯車と出力歯車とが噛み合っているため、出力歯車、出力軸及びハウジングが、入力軸回りに回転し、結果として車輪が転舵される。したがって、第2ブレーキを使用せず、第1ブレーキを使用した状態では、モータの動力を主として車輪の転舵トルクに配分することができる。 On the other hand, when the motor is operated to rotate the input gear while the first brake is used without using the second brake, the rotation of the wheels is suppressed because the rotation of the output gear is suppressed. However, since the input gear and output gear are in mesh, the output gear, output shaft and housing rotate about the input shaft, resulting in steering of the wheels. Therefore, when the second brake is not used and the first brake is used, the power of the motor can be distributed mainly to the steering torque of the wheels.

第2ブレーキの制動力と第1ブレーキの制動力を制御することにより、モータの動力を車輪の駆動トルクと転舵トルクの配分を任意に変更することができ、駆動トルクと転舵トルクのいずれかに100%配分することもできる。 By controlling the braking force of the second brake and the braking force of the first brake, it is possible to arbitrarily change the distribution of the power of the motor between the driving torque of the wheels and the steering torque. Crabs can also be allocated 100%.

第2の態様は、第1の態様に係る転舵機能付き車両駆動装置において、前記モータ、前記入力軸、前記出力軸、前記入力歯車、前記出力歯車、前記ハウジング、前記第1ブレーキ及び前記第2ブレーキは、車両における左右の車輪にそれぞれ設けられ、左右の前記ハウジングは、タイロッドにより連結され、転舵の条件に応じて、前記モータにより前記出力軸を回転させる駆動トルクと左右の前記モータにより前記ハウジングを回転させる転舵トルクとを調整可能とされている。 A second aspect is the vehicle drive device with a steering function according to the first aspect, wherein the motor, the input shaft, the output shaft, the input gear, the output gear, the housing, the first brake and the first 2 brakes are provided on the left and right wheels of the vehicle, respectively, the left and right housings are connected by tie rods, and depending on the steering conditions, the driving torque that rotates the output shaft by the motor and the left and right motors are applied. A steering torque for rotating the housing can be adjusted.

この転舵機能付き車両駆動装置では、左右の車輪がタイロッドにより連結されているので、一方の車輪を転舵させると、他方の車輪も連動して転舵される。左右どちらかのモータが故障した場合でも、もう一つのモータで車輪の駆動及び転舵が可能であり、退避場までの回避運転に対応可能である。 In this vehicle drive device with a steering function, the left and right wheels are connected by a tie rod, so when one wheel is steered, the other wheel is also steered. Even if one of the left and right motors fails, the other motor can drive and steer the wheels, enabling avoidance driving to the evacuation area.

第3の態様は、第1の態様又は第2の態様に係る転舵機能付き車両駆動装置において、前記モータと前記入力軸との間に、第2の交差軸歯車が設けられている。 A third aspect is the vehicle drive device with a steering function according to the first aspect or the second aspect, wherein a second cross shaft gear is provided between the motor and the input shaft.

この転舵機能付き車両駆動装置では、入力歯車と出力歯車で構成される第1の交差軸歯車に加え、モータと入力軸との間に第2の交差軸歯車が設けられているので、モータの配置の自由度を高めることができる。 In this vehicle drive device with steering function, in addition to the first cross-axis gear composed of the input gear and the output gear, the second cross-axis gear is provided between the motor and the input shaft. can increase the degree of freedom of arrangement.

本発明に係る転舵機能付き車両駆動装置によれば、車輪内の部品増や重量増を抑制しつつ、1つのモータを駆動源とする車輪の駆動と転舵の動作を実現することができる。 According to the vehicle drive device with a steering function according to the present invention, it is possible to realize the operation of driving and steering the wheels using a single motor as a drive source while suppressing the increase in the parts and weight in the wheels. .

本実施形態に係る転舵機能付き車両駆動装置を車両の前輪に適用した例を示す平面図である。1 is a plan view showing an example in which a vehicle drive system with a steering function according to the present embodiment is applied to front wheels of a vehicle; FIG. 本実施形態に係る転舵機能付き車両駆動装置を車両の前輪に適用した例を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing an example in which a vehicle drive system with a steering function according to the present embodiment is applied to front wheels of a vehicle; FIG. 本実施形態に係る転舵機能付き車両駆動装置を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a vehicle drive system with a steering function according to this embodiment; FIG. (A)は、本実施形態に係る転舵機能付き車両駆動装置において、車輪が駆動される状態を示す部分断面平面図である。(B)は、本実施形態に係る転舵機能付き車両駆動装置において、車輪が転舵される状態を示す部分断面平面図である。(A) is a partial cross-sectional plan view showing a state in which wheels are driven in the vehicle drive system with a steering function according to the present embodiment. (B) is a partial cross-sectional plan view showing a state in which wheels are steered in the vehicle drive system with a steering function according to the present embodiment. (A)は、車両が直進する状態を模式的に示す平面図である。(B)は、大きい操舵入力により車両が左折する状態を模式的に示す平面図である。(C)は、小さい操舵入力により車両が左旋回する状態を模式的に示す平面図である。(A) is a plan view schematically showing a state in which the vehicle is traveling straight. (B) is a plan view schematically showing a state in which the vehicle turns left due to a large steering input. (C) is a plan view schematically showing a state in which the vehicle turns left due to a small steering input.

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づき説明する。図面において、矢印FRは車両前方を示し、矢印UPは車両上方を示し、矢印LHは車両左方向を示している。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described based on the drawings. In the drawings, arrow FR indicates the front of the vehicle, arrow UP indicates the upper direction of the vehicle, and arrow LH indicates the left direction of the vehicle.

図1、図2、図5において、本実施形態に係る転舵機能付き車両駆動装置10は、車輪の一例としての車両12の左前輪14及び右前輪24に対してそれぞれ設けられている。この転舵機能付き車両駆動装置10は、駆動用のモータ16と、入力軸18と、出力軸20と、入力歯車28と、出力歯車30と、ハウジング22と、第1ブレーキ31と、第2ブレーキ32とを有している。入力歯車28と出力歯車30は、第1の交差軸歯車41を構成している。 1, 2, and 5, a vehicle drive system 10 with a steering function according to the present embodiment is provided for a left front wheel 14 and a right front wheel 24 of a vehicle 12 as an example of wheels. This vehicle drive device 10 with a steering function includes a driving motor 16, an input shaft 18, an output shaft 20, an input gear 28, an output gear 30, a housing 22, a first brake 31, a second and a brake 32 . The input gear 28 and the output gear 30 constitute a first cross shaft gear 41 .

入力軸18は、モータ16により駆動される回転軸である。図2、図3に示されるように、入力軸は、任意の数の軸受34により、その軸方向が車両上下方向となるように支持されている。軸受34は、支持部36に設けられている。支持部36は、例えば車体40に設けられている。モータ16と入力軸18との間には、第2の交差軸歯車42が設けられている。 The input shaft 18 is a rotating shaft driven by the motor 16 . As shown in FIGS. 2 and 3, the input shaft is supported by an arbitrary number of bearings 34 such that its axial direction is the vertical direction of the vehicle. The bearing 34 is provided on the support portion 36 . The support portion 36 is provided on the vehicle body 40, for example. A second cross shaft gear 42 is provided between the motor 16 and the input shaft 18 .

モータ16は、その出力軸46の軸方向が水平方向となるように、例えば車体40に取り付けられている。出力軸46には、小歯車48が取り付けられている。また、入力軸18の上端には、大歯車50が取り付けられている。この小歯車48と大歯車50により、第2の交差軸歯車42が構成されている。図示の例では、小歯車48が取り付けられた出力軸46と、大歯車50が取り付けられた入力軸18とが直交しており、歯車軸の交差角度が90°である。したがって、第2の交差軸歯車42は、直交軸歯車である。また、第2の交差軸歯車42は減速歯車機構であり、大歯車50の歯数は小歯車48の歯数より多く設定されている。 The motor 16 is attached to, for example, the vehicle body 40 so that the axial direction of the output shaft 46 is horizontal. A small gear 48 is attached to the output shaft 46 . A large gear 50 is attached to the upper end of the input shaft 18 . The small gear 48 and the large gear 50 constitute the second cross shaft gear 42 . In the illustrated example, the output shaft 46 to which the pinion gear 48 is attached and the input shaft 18 to which the large gear 50 is attached are orthogonal, and the crossing angle of the gear axes is 90°. Therefore, the second cross-axis gear 42 is an orthogonal axis gear. Also, the second cross shaft gear 42 is a reduction gear mechanism, and the number of teeth of the large gear 50 is set larger than the number of teeth of the small gear 48 .

図3において、大歯車50は、ハウジング52に軸受54を介して回転可能に支持されている。またモータ16の出力軸46は、ハウジング52に軸受56を介して回転可能に支持されている。なお、ハウジング52は車体40に設けられているが、図1、図2ではハウジング52の図示を省略している。 In FIG. 3, a gear 50 is rotatably supported by a housing 52 via bearings 54 . An output shaft 46 of the motor 16 is rotatably supported by the housing 52 via bearings 56 . Although the housing 52 is provided in the vehicle body 40, illustration of the housing 52 is omitted in FIGS.

出力軸20は、入力軸18と交差している。出力軸20には、車輪の一例としての左前輪14が取り付けられている。入力歯車28は、入力軸18の例えば下端に取り付けられている。出力歯車30は、出力軸20に取り付けられ、入力歯車28と噛み合い、入力歯車28と共に第1の交差軸歯車41を構成している。図示の例では、入力歯車28が取り付けられた入力軸18と、出力歯車30が取り付けられた出力軸20とが直交しており、歯車軸の交差角度が90°である。したがって、第1の交差軸歯車41は直交軸歯車である。また、第1の交差軸歯車41は減速歯車機構であり、出力歯車30の歯数は入力歯車28の歯数より多く設定されている。 Output shaft 20 intersects input shaft 18 . A left front wheel 14 as an example of a wheel is attached to the output shaft 20 . The input gear 28 is attached to, for example, the lower end of the input shaft 18 . The output gear 30 is attached to the output shaft 20 and meshes with the input gear 28 to form a first cross shaft gear 41 together with the input gear 28 . In the illustrated example, the input shaft 18 to which the input gear 28 is attached and the output shaft 20 to which the output gear 30 is attached are perpendicular to each other, and the crossing angle of the gear axes is 90°. Therefore, the first cross-axis gear 41 is an orthogonal axis gear. Also, the first cross shaft gear 41 is a reduction gear mechanism, and the number of teeth of the output gear 30 is set larger than the number of teeth of the input gear 28 .

ハウジング22は、出力軸20を回転可能に支持すると共に、入力軸18回りに回転可能に支持されている。図示の例では、出力軸20に取り付けられた出力歯車30が、ハウジング22に軸受58を介して回転可能に支持されている。このハウジング22は、車体40側のハウジング52に、軸受60を介して、入力軸18と同軸に回転可能に支持されている。また、ハウジング22は、軸受62を介して入力軸18を回転可能に支持している。つまり、入力軸18は、上下に配置された軸受34,62により二点で回転支持されている。 The housing 22 rotatably supports the output shaft 20 and is rotatably supported around the input shaft 18 . In the illustrated example, the output gear 30 attached to the output shaft 20 is rotatably supported by the housing 22 via bearings 58 . The housing 22 is rotatably supported coaxially with the input shaft 18 via a bearing 60 by a housing 52 on the vehicle body 40 side. The housing 22 also rotatably supports the input shaft 18 via bearings 62 . That is, the input shaft 18 is rotatably supported at two points by the bearings 34 and 62 arranged vertically.

第1ブレーキ31は、例えばハウジングに設けられ、出力歯車30に対して制動力を与えることで、出力軸20の回転を制限可能とされている。第2ブレーキ32は、例えば車体40側のハウジング52に設けられ、ハウジング22に対して制動力を与えることで、ハウジング22の回転を制限可能とされている。 The first brake 31 is provided on the housing, for example, and applies a braking force to the output gear 30 to limit the rotation of the output shaft 20 . The second brake 32 is provided on the housing 52 on the vehicle body 40 side, for example, and is capable of restricting the rotation of the housing 22 by applying a braking force to the housing 22 .

第1ブレーキ31及び第2ブレーキ32の構成は任意であるが、摩擦力を用いて制動力を生じさせる機械的ブレーキ、電気エネルギを消費させて制動力を生じさせる電気的ブレーキ、流体抵抗を用いて制動力を生じさせる流体ブレーキ等の構成を用いることができる。 The structure of the first brake 31 and the second brake 32 is arbitrary, but mechanical brakes that generate braking force using frictional force, electrical brakes that generate braking force by consuming electrical energy, and fluid resistance are used. It is possible to use a configuration such as a fluid brake that generates a braking force by

転舵機能付き車両駆動装置10におけるモータ16、入力軸18、出力軸20、入力歯車28、出力歯車30、ハウジング22、第1ブレーキ31及び第2ブレーキ32等の要素は、車両12における左前輪14及び右前輪24にそれぞれ設けられている。そして、左右のハウジング22は、タイロッド44により連結されている。具体的には、タイロッド44は、両端のタイロッドエンド44Aにおいて、左右のハウジング22にそれぞれ結合されている。タイロッドエンド44Aは、例えばボールジョイントである。 Elements such as the motor 16, the input shaft 18, the output shaft 20, the input gear 28, the output gear 30, the housing 22, the first brake 31, the second brake 32, etc. 14 and right front wheel 24, respectively. The left and right housings 22 are connected by tie rods 44 . Specifically, the tie rod 44 is coupled to the left and right housings 22 at tie rod ends 44A at both ends. The tie rod end 44A is, for example, a ball joint.

転舵機能付き車両駆動装置10では、転舵の条件に応じて、図4(A)に示す状態のモータ16により出力軸20を回転させる駆動トルクと、図4(B)に示すモータ16によりハウジング22を回転させる転舵トルクとを調整可能とされている。 In the vehicle drive device 10 with a steering function, the driving torque for rotating the output shaft 20 by the motor 16 in the state shown in FIG. 4A and the driving torque by the motor 16 shown in FIG. A steering torque for rotating the housing 22 can be adjusted.

(作用)
本実施形態は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。図3において、本実施形態に係る転舵機能付き車両駆動装置10では、入力歯車28が取り付けられた入力軸18と、出力歯車30が取り付けられた出力軸20が交差しており、入力歯車28と出力歯車30とが噛み合っている。つまり、入力歯車28と出力歯車30とが第1の交差軸歯車41を構成している。第2ブレーキ32を使用することで、ハウジング22の回転、つまり車輪の転舵を抑制することができる。また、第1ブレーキ31を使用することで、出力軸20の回転、つまり車輪の駆動を抑制することができる。
(Action)
This embodiment is configured as described above, and the operation thereof will be described below. 3, in the vehicle drive device 10 with a steering function according to the present embodiment, an input shaft 18 having an input gear 28 and an output shaft 20 having an output gear 30 intersect each other. and the output gear 30 are in mesh. That is, the input gear 28 and the output gear 30 constitute the first cross shaft gear 41 . By using the second brake 32, rotation of the housing 22, that is, steering of the wheels can be suppressed. Further, by using the first brake 31, rotation of the output shaft 20, that is, driving of the wheels can be suppressed.

また入力歯車28と出力歯車30で構成される第1の交差軸歯車41に加え、モータ16と入力歯車28との間に第2の交差軸歯車42が設けられているので、モータ16の配置の自由度を高めることができる。 In addition to the first cross-axis gear 41 composed of the input gear 28 and the output gear 30, the second cross-axis gear 42 is provided between the motor 16 and the input gear 28. degree of freedom can be increased.

ここで、第2ブレーキ32を使用し、第1ブレーキ31を使用しない状態でモータ16を作動させて入力歯車28を回転させると、図5(A)に示されるように、入力歯車28から出力歯車30に回転が伝達され、出力軸20が回転する。このときハウジング22の回転は抑制されている。したがって、第2ブレーキ32を使用し、第1ブレーキ31を使用しない状態では、モータ16の動力を主として例えば左前輪14(車輪)の駆動トルクに配分することができる。 Here, when the motor 16 is operated to rotate the input gear 28 while the second brake 32 is used and the first brake 31 is not used, the output from the input gear 28 is shown in FIG. 5(A). Rotation is transmitted to the gear 30 and the output shaft 20 rotates. At this time, the rotation of the housing 22 is suppressed. Therefore, when the second brake 32 is used and the first brake 31 is not used, the power of the motor 16 can be distributed mainly to the driving torque of the left front wheel 14 (wheel), for example.

一方、第2ブレーキ32を使用せず、第1ブレーキ31を使用した状態でモータ16を作動させて入力歯車28を回転させると、図5(B)に示されるように、出力歯車30の回転が抑制されているため、例えば左前輪14(車輪)の回転駆動が抑制される。しかしながら、入力歯車28と出力歯車30とが噛み合っているため、出力歯車30、出力軸20及びハウジング22が、入力軸18回りに回転し、結果として左前輪14(車輪)が転舵される(角度θ)。したがって、第2ブレーキ32を使用せず、第1ブレーキ31を使用した状態では、モータ16の動力を主として車輪の一例としての左前輪14の転舵トルクに配分することができる。 On the other hand, when the motor 16 is operated to rotate the input gear 28 while the first brake 31 is used and the second brake 32 is not used, the output gear 30 rotates as shown in FIG. is suppressed, for example, the rotational drive of the left front wheel 14 (wheel) is suppressed. However, since the input gear 28 and the output gear 30 are meshed, the output gear 30, the output shaft 20 and the housing 22 rotate around the input shaft 18, and as a result the left front wheel 14 (wheel) is steered ( angle θ). Therefore, when the second brake 32 is not used and the first brake 31 is used, the power of the motor 16 can be mainly distributed to the steering torque of the left front wheel 14 as an example of wheels.

また、第2ブレーキ32の制動力と第1ブレーキ31の制動力を制御することにより、モータ16の動力を車輪の一例としての左前輪14の駆動トルクと転舵トルクの配分を任意に変更することができ、駆動トルクと転舵トルクのいずれかに100%配分することもできる。換言すれば、二自由度(車輪の駆動と転舵)の動作を実現できる。 In addition, by controlling the braking force of the second brake 32 and the braking force of the first brake 31, the power of the motor 16 can be arbitrarily changed in the distribution of the drive torque and steering torque of the left front wheel 14 as an example of a wheel. 100% can be distributed to either the drive torque or the steering torque. In other words, two degrees of freedom (driving and steering of the wheels) can be realized.

更に、図1に示されるように、本実施形態では、左右の車輪の一例としての左前輪14がタイロッド44により連結されているので、一方の車輪である右前輪24を転舵させると、他方の車輪である左前輪14も連動して転舵される。左右どちらかのモータ16が故障した場合でも、もう一つのモータ16で車輪の駆動及び転舵が可能であり、退避場までの回避運転に対応可能である。 Furthermore, as shown in FIG. 1, in the present embodiment, the left front wheel 14, which is an example of left and right wheels, is connected by the tie rod 44. Therefore, when one wheel, the right front wheel 24, is steered, the other wheel is steered. The left front wheel 14, which is the wheel of the left front wheel, is also steered in conjunction with it. Even if one of the left and right motors 16 fails, the other motor 16 can drive and steer the wheels, enabling avoidance driving to the evacuation area.

このように、本実施形態によれば、車輪内の部品増や重量増を抑制しつつ、1つのモータ16を駆動源とする車輪の駆動と転舵の動作を実現することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to realize the driving and steering operation of the wheels using the single motor 16 as a drive source while suppressing the increase in the number of components and the weight in the wheels.

(車両の動作)
ここで、車両12の基本動作の例について、図5を用いて説明する。車両12は前輪駆動であり、左前輪14と右前輪24に転舵機能付き車両駆動装置10がそれぞれ適用されている。動作条件は、表1に示されるとおりである。表1において、「ON」は作動を意味し、「NE」は必要に応じた作動を意味し、「OFF」は非作動を意味する。モータの「力行」は、電力をモータの出力軸の回転に変換して出力している状態を意味し、「回生」はモータの出力軸の回転を電力に変換している状態を示す。
(vehicle movement)
Here, an example of basic operation of the vehicle 12 will be described with reference to FIG. The vehicle 12 is front-wheel drive, and the vehicle drive device 10 with a steering function is applied to the left front wheel 14 and the right front wheel 24, respectively. The operating conditions are as shown in Table 1. In Table 1, "ON" means activated, "NE" means activated on demand, and "OFF" means not activated. "Power running" of a motor means a state in which electric power is converted into rotation of the output shaft of the motor and output, and "regeneration" indicates a state in which rotation of the output shaft of the motor is converted into electric power.

(a)直進モード
車両が直進する場合、左前輪及び右前輪においてそれぞれ第2ブレーキが作動するので、該左前輪及び右前輪は転舵されない。加速時には左前輪及び右前輪に対して、モータによりそれぞれ同等の駆動トルクが付与される。また、減速時には、左前輪及び右前輪に対して、第1ブレーキによる制動力が作用する。また、左前輪及び右前輪には、減速時のモータの回生による制動力も作用する。
(a) Straight Mode When the vehicle travels straight, the left front wheel and the right front wheel are not steered because the second brakes are applied to the left front wheel and the right front wheel, respectively. During acceleration, the same driving torque is applied by the motor to the left front wheel and the right front wheel. Also, during deceleration, the braking force of the first brake acts on the front left wheel and the front right wheel. Further, braking force due to regeneration of the motor during deceleration also acts on the left front wheel and the right front wheel.

(b)右左折モード
車両のステアリング操作等により、大きい操舵角が左折方向に入力されたとき、右前輪の第1ブレーキが作動することで、該右前輪の駆動が抑制され、該右前輪が左に転舵される。この動きは、タイロッドを介して左前輪にも伝達されるので、該左前輪も左に転舵される。このとき、左前輪のモータ及び第2ブレーキは作動しない。左前輪の第1ブレーキは作動してもよいし、作動しなくてもよい。一方、右折の場合には、左前輪の第1ブレーキが作動することで、該左前輪の駆動が抑制され、該左前輪が右に転舵される。この動きは、タイロッドを介して右前輪にも伝達されるので、該右前輪も右に転舵される。このとき、右前輪のモータ及び第2ブレーキは作動しない。右前輪の第1ブレーキは作動してもよいし、作動しなくてもよい。このように、左折及び右折の場合には、転回中心から見て外側の車輪のモータを駆動し、内側の車輪のモータは駆動しない。内側の車輪については、必要に応じて制動してもよく、また制動しなくてもよい。
(b) Right-left turn mode When a large steering angle is input in the left-turn direction by steering operation of the vehicle or the like, the first brake for the right front wheel is actuated to suppress the drive of the right front wheel, and the right front wheel is turned. steered to the left. This motion is also transmitted to the left front wheel via the tie rod, so that the left front wheel is also steered to the left. At this time, the motor for the left front wheel and the second brake do not operate. The first brake for the left front wheel may or may not operate. On the other hand, in the case of a right turn, the first brake for the left front wheel is actuated, thereby suppressing the driving of the left front wheel and steering the left front wheel to the right. This motion is also transmitted to the right front wheel via the tie rod, so that the right front wheel is also steered to the right. At this time, the motor for the right front wheel and the second brake do not operate. The first brake for the right front wheel may or may not operate. In this way, in the case of left and right turns, the motors of the outer wheels as viewed from the turning center are driven, and the motors of the inner wheels are not driven. The inside wheels may or may not be braked as desired.

(c)旋回モード
車両のステアリング操作等により、小さい操舵角が左折方向に入力されたときは、旋回モード(トルクベクタリングモード)となる。具体的には、左前輪と右前輪において第2ブレーキがそれぞれ作動するので、該左前輪及び右前輪は何れも転舵されない。そして、右前輪と左前輪との間で、モータの駆動トルクに差を付与する。具体的には、右前輪の駆動トルクを左前輪の駆動トルクよりも大きくする。この駆動トルクの差によって、車両平面視で左回りの旋回トルクT(ヨー)が発生することで、車両が左に曲がる。
(c) Turning Mode A turning mode (torque vectoring mode) is entered when a small steering angle is input in the left-turn direction by steering operation of the vehicle or the like. Specifically, since the second brakes are applied to the front left wheel and the front right wheel, neither the front left wheel nor the front right wheel is steered. Then, a difference is given to the driving torque of the motor between the right front wheel and the left front wheel. Specifically, the drive torque of the right front wheel is made larger than the drive torque of the left front wheel. Due to this difference in drive torque, a counterclockwise turning torque T (yaw) is generated in a plan view of the vehicle, causing the vehicle to turn left.

一方、小さい操舵角が右折方向に入力されたときは、左前輪の駆動トルクを右前輪の駆動トルクよりも大きくする。この駆動トルクの差によって、車両平面視で右回りの旋回トルク(ヨー)が発生することで、車両が右に曲がる。この旋回モードでは、第2ブレーキをONにしない(作動させない)場合も同様の動作が可能である。すなわち、右左折モードで使った転舵を左右輪のトルク差によって追加することができる。 On the other hand, when a small steering angle is input in the right turn direction, the drive torque for the left front wheel is made larger than the drive torque for the right front wheel. Due to this difference in driving torque, a turning torque (yaw) is generated in a clockwise direction in a plan view of the vehicle, causing the vehicle to turn right. In this turning mode, the same operation is possible even when the second brake is not turned ON (not operated). That is, the steering used in the right/left turn mode can be added according to the torque difference between the left and right wheels.

この旋回モードは、高速走行時の進路変更時等、操舵角が例えば3°未満でよいときに好適である。(b)、(c)のモード切替は、操舵角、車速、アクセルペダル及びブレーキペダルからの入力に基づき行われる。 This turning mode is suitable when a steering angle of, for example, less than 3° is sufficient, such as when changing course while traveling at high speed. Mode switching between (b) and (c) is performed based on inputs from the steering angle, vehicle speed, accelerator pedal, and brake pedal.

なお、図5の例では、車両12が前輪駆動で前輪転舵の構成を有する場合について説明したが、産業車両のように後輪駆動、後輪転舵の車両(図示せず)にも、本実施形態を適用することができる。また、四輪駆動の車両(図示せず)にも、本実施形態を適用することができる。 In the example of FIG. 5, the case where the vehicle 12 has a front-wheel drive and front-wheel steering configuration has been described. Embodiments can be applied. The present embodiment can also be applied to a four-wheel drive vehicle (not shown).

Figure 0007143748000001
Figure 0007143748000001

[他の実施形態]
以上、本発明の実施形態の一例について説明したが、本発明の実施形態は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
[Other embodiments]
An example of the embodiment of the present invention has been described above, but the embodiment of the present invention is not limited to the above, and can be modified in various ways without departing from the spirit of the present invention. Of course there is.

転舵機能付き車両駆動装置10は、四輪車における左右の車輪に設けられるものに限られず、三輪車の前輪のように、1つの車輪に設けられるものであってもよい。 The vehicle drive device 10 with a steering function is not limited to being provided on the left and right wheels of a four-wheeled vehicle, and may be provided on one wheel like the front wheel of a three-wheeled vehicle.

また、モータ16と入力軸18との間に第2の交差軸歯車42が設けられるものとしたが、第2の交差軸歯車42を省略した構成であってもよい。また、モータ16と入力軸18との間に、他の減速歯車機構が設けられていてもよい。更には、モータ16が入力軸18に直結されていてもよい。 Further, although the second cross-axis gear 42 is provided between the motor 16 and the input shaft 18, the second cross-axis gear 42 may be omitted. Also, another reduction gear mechanism may be provided between the motor 16 and the input shaft 18 . Furthermore, the motor 16 may be directly connected to the input shaft 18 .

第1の交差軸歯車41及び第2の交差軸歯車42は、何れも直交軸歯車には限られず、例えば歯車軸の交差角度が90±10°であってもよい。 Both the first cross shaft gear 41 and the second cross shaft gear 42 are not limited to orthogonal shaft gears. For example, the crossing angle of the gear shafts may be 90±10°.

10 転舵機能付き車両駆動装置
12 車両
14 左前輪(車輪)
16 モータ
18 入力軸
20 出力軸
22 ハウジング
24 右前輪(車輪)
28 入力歯車
30 出力歯車
31 第1ブレーキ
32 第2ブレーキ
41 第1の交差軸歯車
42 第2の交差軸歯車
44 タイロッド
10 Vehicle drive device with steering function 12 Vehicle 14 Left front wheel (wheel)
16 motor 18 input shaft 20 output shaft 22 housing 24 right front wheel (wheel)
28 input gear 30 output gear 31 first brake 32 second brake 41 first cross shaft gear 42 second cross shaft gear 44 tie rod

Claims (3)

駆動用のモータと、
前記モータにより駆動される入力軸と、
前記入力軸と交差し、車輪が取り付けられる出力軸と、
前記入力軸に取り付けられた入力歯車と、
前記出力軸に取り付けられ前記入力歯車と噛み合い、前記入力歯車と共に第1の交差軸歯車を構成する出力歯車と、
前記出力軸を回転可能に支持すると共に、前記入力軸回りに回転可能に支持されたハウジングと、
前記出力軸の回転を制限可能な第1ブレーキと、
前記ハウジングの回転を制限可能な第2ブレーキと、
を有する転舵機能付き車両駆動装置。
a driving motor;
an input shaft driven by the motor;
an output shaft intersecting the input shaft and having wheels mounted thereon;
an input gear attached to the input shaft;
an output gear attached to the output shaft and meshing with the input gear, forming a first cross-axis gear together with the input gear;
a housing that rotatably supports the output shaft and is rotatably supported around the input shaft;
a first brake capable of limiting rotation of the output shaft;
a second brake capable of restricting rotation of the housing;
A vehicle drive device with a steering function.
前記モータ、前記入力軸、前記出力軸、前記入力歯車、前記出力歯車、前記ハウジング、前記第1ブレーキ及び前記第2ブレーキは、車両における左右の車輪にそれぞれ設けられ、
左右の前記ハウジングは、タイロッドにより連結され、
転舵の条件に応じて、前記モータにより前記出力軸を回転させる駆動トルクと左右の前記モータにより前記ハウジングを回転させる転舵トルクとを調整可能とされた請求項1に記載の転舵機能付き車両駆動装置。
The motor, the input shaft, the output shaft, the input gear, the output gear, the housing, the first brake, and the second brake are provided on left and right wheels of the vehicle, respectively,
The left and right housings are connected by tie rods,
2. The steering function-equipped vehicle according to claim 1, wherein the drive torque for rotating the output shaft by the motor and the steering torque for rotating the housing by the left and right motors can be adjusted according to steering conditions. vehicle drive.
前記モータと前記入力軸との間に、第2の交差軸歯車が設けられている請求項1又は請求項2に記載の転舵機能付き車両駆動装置。 3. The vehicle driving device with steering function according to claim 1, further comprising a second cross shaft gear provided between said motor and said input shaft.
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