JP7517353B2

JP7517353B2 - 前後輪独立駆動型車両

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Publication number: JP7517353B2
Application number: JP2022003339A
Authority: JP
Inventors: 弘一奥田; 直樹板津; 智笠舞
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2022-01-12
Filing date: 2022-01-12
Publication date: 2024-07-17
Anticipated expiration: 2042-01-12
Also published as: US20230241955A1; JP2023102684A

Description

本発明は、前輪を回転駆動する前側駆動源および前側変速機構と、後輪を回転駆動する後側駆動源および後側変速機構と、を別々に備えている前後輪独立駆動型車両に関するものである。

(a) 左車輪を回転駆動する左側駆動源および左側変速機構を有する左側駆動ユニットと、(b) 右車輪を回転駆動する右側駆動源および右側変速機構を有する右側駆動ユニットとを有し、(c) 前後輪の何れか一方を回転駆動する車両用駆動装置が知られている。特許文献１に記載の装置はその一例で、ＮＶ〔Noise(騒音) 、Vibration(振動) 〕を抑制するために、左右の変速機構の変速比を相違させることが提案されている。特許文献２には、(a) 前輪を回転駆動する前側駆動源および前側変速機構を有する前輪駆動ユニットと、(b) 後輪を回転駆動する後側駆動源および後側変速機構を有する後輪駆動ユニットと、を車両の前後に別々に備えている前後輪独立駆動型車両が記載されている。

特開平５－１６２５４２号公報特開２０１４－８４１０２号公報

上記前後輪独立駆動型車両についてもＮＶを抑制する要求があり、未だ公知ではないが、車両の前後に離間して配置される前側変速機構および後側変速機構の変速比を相違させることが考えられる。しかしながら、変速比を相違させると前後輪の駆動トルクが変化し、加速性能等のドライバビリティに影響する可能性があるため、前側変速機構および後側変速機構の変速比をどのように設定するかが問題になる。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、前輪駆動ユニットと後輪駆動ユニットとを別々に備えている前後輪独立駆動型車両に関し、ドライバビリティを確保しつつＮＶ性能を向上させることにある。

かかる目的を達成するために、第１発明は、(a) 前輪を回転駆動する前側駆動源と、前記前側駆動源と前記前輪との間の動力伝達経路に配設された一定の変速比の前側変速機構と、を有する前輪駆動ユニットと、(b) 後輪を回転駆動する後側駆動源と、前記後側駆動源と前記後輪との間の動力伝達経路に配設された一定の変速比の後側変速機構と、を有する後輪駆動ユニットと、を車両の前後に離間して別々に備えている前後輪独立駆動型車両において、(c) 前記後側変速機構の変速比は前記前側変速機構の変速比よりも大きいことを特徴とする。
上記変速比は、変速機構の出力回転速度に対する入力回転速度の比〔＝入力回転速度／出力回転速度〕で、変速比が大きいことは、出力回転速度に対して入力回転速度が速いことで、所謂ローギヤであることを意味する。

第２発明は、第１発明の前後輪独立駆動型車両において、(a) 前記前側変速機構および前記後側変速機構は、何れも車両幅方向と略平行に配設された３軸以上の複数の回転軸と、その回転軸に設けられた複数のギヤとを備えているギヤ式の変速機構であり、(b) 前記前側変速機構および前記後側変速機構の変速比を相違させるために、前記３軸以上の回転軸の中のドライブシャフトに動力伝達可能に連結されるデフ回転軸に設けられた最終ギヤと、その最終ギヤと噛み合わされた最終直前ギヤとの歯数比が、前記前側変速機構と前記後側変速機構とで相違させられていることを特徴とする。

第３発明は、第２発明の前後輪独立駆動型車両において、(a) 前記複数の回転軸および前記複数のギヤは、前記前側変速機構と前記後側変速機構とでそれぞれ同数であるとともに、(b) 前記複数の回転軸の相互の位置関係、および前記複数のギヤの相互の位置関係は、前記前側変速機構と前記後側変速機構とでそれぞれ同じであり、(c) 前記最終ギヤおよび前記最終直前ギヤの両方の歯数が、前記前側変速機構と前記後側変速機構とで相違させられ、前記最終ギヤについては前記後側変速機構の方が歯数が多く、前記最終直前ギヤについては前記前側変速機構の方が歯数が多くされることにより、前記後側変速機構の方が前記前側変速機構よりも変速比が大きくされており、(d) 前記複数のギヤの中の前記最終ギヤおよび前記最終直前ギヤを除く他のギヤは、何れも前記前側変速機構と前記後側変速機構とで歯数等が等しい同一のギヤが用いられていることを特徴とする。

第４発明は、第３発明の前後輪独立駆動型車両において、(a) 前記前側駆動源および前記後側駆動源は、それぞれ出力軸の軸線が車両幅方向と略平行な第１軸線上に位置する横置き姿勢で配設されている一方、(b) 前記前側変速機構および前記後側変速機構は、それぞれ前記複数の回転軸として入力回転軸、中間回転軸、および前記デフ回転軸の３軸を備えており、(c) 前記前側変速機構および前記後側変速機構の前記入力回転軸は、何れも前記第１軸線上に配置されているとともに、その入力回転軸にはドライブギヤが設けられており、前記前側変速機構の前記入力回転軸は前記前側駆動源に動力伝達可能に連結され、前記後側変速機構の前記入力回転軸は前記後側駆動源に動力伝達可能に連結されており、(d) 前記前側変速機構および前記後側変速機構の前記中間回転軸は、何れも前記第１軸線と平行な第２軸線上に配置されているとともに、その中間回転軸には、前記ドライブギヤから回転が伝達される大径ギヤと、その大径ギヤよりも小径の前記最終直前ギヤとが軸方向に離間して設けられており、(e) 前記前側変速機構および前記後側変速機構の前記デフ回転軸は、何れも前記第１軸線と平行な第３軸線上に配置されて前記ドライブシャフトと動力伝達可能に連結されているとともに、そのデフ回転軸には前記最終直前ギヤと噛み合わされて回転が伝達される前記最終ギヤが設けられていることを特徴とする。

第５発明は、第１発明～第４発明の何れかの前後輪独立駆動型車両において、前記前輪の回転速度変化に基づいて路面の凹凸を検知し、その凹凸を検知した場合には前記後側駆動源のトルクを制限する制御装置を有することを特徴とする。

第６発明は、第１発明～第５発明の何れかの前後輪独立駆動型車両において、前記前側駆動源および前記後側駆動源は何れも電動モータで、その電動モータのロータの積厚および径寸法は、前記前側駆動源と前記後側駆動源とで互いに等しいことを特徴とする。

このような前後輪独立駆動型車両においては、後側変速機構の変速比が前側変速機構の変速比よりも大きいため、変速比の相違に伴う各部の回転速度の相違で共振が抑制されてＮＶ性能が向上するとともに、加速性能等のドライバビリティを適切に確保することができる。すなわち、ドライバビリティが要求されるのは一般に車両発進時等の加速時であるが、その加速時には後輪側に掛かる荷重が大きくなる一方、前輪側の荷重が小さくなってスリップが発生し易くなるのに対し、変速比の相違で後輪側の駆動トルクが前輪側の駆動トルクに対して相対的に大きくなるため、スリップを抑制しつつ前輪および後輪に対して駆動トルクを適切に伝達して動力性能を十分に引き出すことができる。

第２発明では、前側変速機構および後側変速機構がギヤ式の変速機構で、それ等の変速比を相違させるために、デフ回転軸に設けられた最終ギヤと最終直前ギヤとの歯数比が相違させられているため、それ等の最終ギヤおよび最終直前ギヤを含めてそれよりも駆動源側のギヤの噛合い周波数が総て前側変速機構と後側変速機構とで相違させられ、それ等の共振が抑制されてＮＶ性能が適切に向上させられる。

第３発明、第４発明では、前側変速機構および後側変速機構の複数の回転軸および複数のギヤがそれぞれ同数で、且つそれ等の相互の位置関係がそれぞれ同じであり、最終ギヤおよび最終直前ギヤの歯数が相違しているだけで、他のギヤは前側変速機構と後側変速機構とで同一のギヤが用いられているため、最終ギヤおよび最終直前ギヤだけ変更すれば良く、前輪駆動ユニットおよび後輪駆動ユニットを安価に構成できる。

第５発明では、前輪の回転速度変化に基づいて路面の凹凸を検知し、その凹凸を検知した場合には後側駆動源のトルクを制限するため、駆動トルクが相対的に大きい後輪が凹凸に起因する上下変動でスリップおよびグリップを繰り返すスリップグリップが発生した場合に、後側変速機構や後側駆動源に加えられる衝撃荷重が軽減され、耐久性が向上する。特に、先行する前輪の回転速度変化に基づいて路面の凹凸を検知するため、前輪よりも後から凹凸路に進入する後輪のスリップグリップに起因する衝撃荷重を適切に軽減することができる。

第６発明では、前側駆動源および後側駆動源が何れも電動モータで、その電動モータのロータの積厚および径寸法が互いに等しいため、回転速度変化が同じであればイナーシャトルクも同じになるが、後側変速機構の変速比が大きい分だけ後側駆動源の回転速度変化は大きくなり、イナーシャトルクも大きくなるため、スリップグリップが発生した時の衝撃荷重が大きくなる。このため、例えば第５発明のように前輪の回転速度変化に基づいて後側駆動源のトルクを制限することにより、後側変速機構に加えられる衝撃荷重を適切に軽減することができる。また、電動モータはトルク制御の応答性が早いため、前輪の回転速度変化に基づく後側駆動源のトルク制限により、後側変速機構に加えられる衝撃荷重を一層適切に軽減できる。

本発明の一実施例である電気自動車の前後に設けられた駆動ユニットを説明する概略平面図である。図１の電気自動車に搭載された前輪駆動ユニットの概略構成を説明する図で、車両幅方向に切断し且つ複数の軸線Ｓｆ１～Ｓｆ３が一平面内に位置するように展開して示した骨子図である。図１の電気自動車に搭載された後輪駆動ユニットの概略構成を説明する図で、車両幅方向に切断し且つ複数の軸線Ｓｒ１～Ｓｒ３が一平面内に位置するように展開して示した骨子図である。図１の電気自動車の電子制御装置が機能的に備えているトルク制限制御部の作動を説明する図で、凹凸を有する波状路を例示した図である。

本発明の前後輪独立駆動型車両は、例えば前側駆動源および後側駆動源として電動モータを備えている電動車両に好適に適用されるが、駆動源としてエンジン（内燃機関）のみを有するエンジン駆動車両にも適用され得る。電動モータは、発電機としても機能するモータジェネレータであっても良い。電動車両は、駆動源として電動モータのみを有する電気自動車や、駆動源として電動モータおよびエンジンを備えているハイブリッド型電動車両である。前側駆動源および後側駆動源は、同一の種類で同一のトルク特性の駆動源が適当であるが、前側駆動源および後側駆動源としてトルク特性等が異なる駆動源を採用することも可能である。例えば前側駆動源および後側駆動源として電動モータが用いられる場合、ロータの積厚および径寸法が等しい電動モータでも、ロータの積厚や径寸法が異なる電動モータでも良い。これ等の駆動源は、例えば出力軸の軸線が車両幅方向と略平行になる横置き姿勢で、車両幅方向の同一方向を向く同一姿勢で配置しても良いし、反対方向を向く対称姿勢で配置しても良い。駆動源だけでなく、駆動ユニット全体を、前輪側および後輪側で左右反対向きの対称姿勢で配置することも可能である。出力軸の軸線が車両前後方向と略平行になる縦置き姿勢で駆動源を配置したり、回転軸の軸線が車両前後方向と略平行になる縦置き姿勢で変速機構を配置したりすることもできる。本発明は、前後輪が何れも左右２輪を有する４輪駆動車両に好適に適用されるが、前後輪の何れか一方が１輪の３輪駆動車両にも適用できるなど、前後輪独立駆動型の種々の車両に適用され得る。

前側変速機構および後側変速機構としては、例えば遊星歯車式や外歯車噛合い式等のギヤ式の変速機が用いられるが、チェーンベルト式等のギヤ式以外の変速機構を採用することもできる。また、一定の変速比で減速する減速機でも、一定の変速比で増速する増速機でも良い。ギヤ式の変速機構を構成する複数のギヤは回転軸に設けられるが、それとは別に、例えば変速機構を構成している遊星歯車機構のリングギヤ等が回転不能にケース等に固定されても良い。変速機構が、駆動源に連結される入力回転軸と、中間回転軸と、ドライブシャフトに連結されるデフ回転軸との３軸を有する場合、中間回転軸を複数設けることも可能である。中間回転軸を省略して、入力回転軸およびデフ回転軸の２軸で構成することもできる。入力回転軸およびデフ回転軸は、例えば互いに平行な異なる軸線上に設けられるが、変速機構およびディファレンシャル装置としてそれぞれ遊星歯車機構を採用するなどして、入力回転軸およびデフ回転軸を共通の軸線上に設けることも可能である。変速機構の複数のギヤとしては、歯すじが捩じれたはすば歯車が好適に用いられるが、歯すじがギヤの軸線と平行な平歯車が用いられても良い。

変速機構が３軸以上の複数の回転軸を備えている場合、デフ回転軸に設けられた最終ギヤおよび最終直前ギヤの少なくとも一方の歯数を、前側変速機構と後側変速機構とで相違させ、その最終ギヤと最終直前ギヤとの歯数比を変更して、後側変速機構の変速比を前側変速機構よりも大きくすることが望ましいが、その最終直前ギヤよりも駆動源側のギヤの歯数を相違させて変速比を変更しても良い。３つ以上のギヤの歯数を相違させて変速比を変更することも可能である。

本発明の前後輪独立駆動型車両では、前輪の回転速度変化に基づいて路面の凹凸を検知し、その凹凸を検知した場合に後側駆動源のトルクを制限することが望ましいが、後側駆動源に加えて前側駆動源のトルクも制限するようにしても良い。前輪の回転速度変化の代わりに後輪の回転速度変化に基づいて路面の凹凸を検知するようにしても良いし、前後輪の両方の回転速度変化に基づいて路面の凹凸を検知することも可能である。車輪の回転速度変化は、車輪そのものの回転速度変化を検出しても良いが、左右の車輪に動力分配するデフ回転軸等の変速機構の回転軸の回転速度や駆動源の回転速度も車輪の回転速度に対応して変化するため、それ等の回転速度の変化に基づいて路面の凹凸を検知することもできる。路面の凹凸判定は、例えば回転速度の変化速度である回転加速度の絶対値が予め定められた凹凸判定値以上になったか否かによって行なうことができるが、例えば周期的に増減する回転速度の増減変動の振幅や周期に基づいて凹凸判定を行なうこともできるなど、種々の態様が可能である。車両の上下変動の加速度など、回転速度以外の変数（物理量）を併用して凹凸判定を行なうこともできる。なお、本発明の実施に際しては、必ずしもこのように駆動源のトルク制限制御を行なう制御装置が設けられる必要はない。

以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において、図は説明のために適宜簡略化或いは変形されており、各部の形状や寸法比、角度等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明が適用された前後輪独立駆動型車両の一例である電気自動車１０に設けられた駆動ユニットを説明する概略平面図である。電気自動車１０は、車両前側に搭載されて左右の前輪１２Ｌ、１２Ｒを回転駆動する前輪駆動ユニット１４と、車両後側に搭載されて左右の後輪１６Ｌ、１６Ｒを回転駆動する後輪駆動ユニット１８とを、互いに離間して別々に備えている。この電気自動車１０は、例えば車両搭載バッテリーのみを電力源として走行するが、燃料電池等の電力発生装置を搭載していても良い。

図２は、前輪駆動ユニット１４の概略構成を説明する図で、車両幅方向に切断し且つ複数の回転軸が配設された複数の第１軸線Ｓｆ１～第３軸線Ｓｆ３が一平面内に位置するように展開して示した骨子図である。第１軸線Ｓｆ１～第３軸線Ｓｆ３は互いに平行で、前輪駆動ユニット１４は、これ等の第１軸線Ｓｆ１～第３軸線Ｓｆ３が車両幅方向と略平行になる姿勢で電気自動車１０に搭載される。この前輪駆動ユニット１４は、前側駆動源として前側ＭＧ２２を備えているとともに、その前側ＭＧ２２と左右の前輪１２Ｌ、１２Ｒとの間の動力伝達経路に設けられて一定の変速比γｆで減速するギヤ式の前側変速機構２４を備えている。前側ＭＧ２２は、電動モータおよび発電機として択一的に機能するモータジェネレータで、出力軸であるＭＧ軸３０が第１軸線Ｓｆ１上に位置する横置き姿勢で、本実施例では左向きで配置されており、前側ＭＧ２２の左側に隣接して配設された前側変速機構２４と共に共通のケース６０内に収容されている。

前側変速機構２４は、複数の回転軸として入力回転軸４０ｆ、中間回転軸４２ｆ、およびデフ回転軸４４ｆの３軸を備えている。入力回転軸４０ｆは、前記第１軸線Ｓｆ１上に配置されているとともに、その入力回転軸４０ｆにはドライブギヤ４６ｆおよびスプライン４８ｆが設けられており、入力回転軸４０ｆはスプライン４８ｆを介して前側ＭＧ２２のＭＧ軸３０に動力伝達可能に連結されている。中間回転軸４２ｆは、第１軸線Ｓｆ１と平行な第２軸線Ｓｆ２上に配置されているとともに、その中間回転軸４２ｆには、前記ドライブギヤ４６ｆと噛み合わされて回転が伝達される大径ギヤ５０ｆ、および大径ギヤ５０ｆよりも小径の最終直前ギヤ５２ｆが、軸方向に離間して設けられている。デフ回転軸４４ｆは、第１軸線Ｓｆ１と平行な第３軸線Ｓｆ３上に配置されており、スプライン等を介して前輪ドライブシャフト５６Ｌ、５６Ｒと動力伝達可能に連結されているとともに、デフ回転軸４４ｆには前記最終直前ギヤ５２ｆと噛み合わされて回転が伝達される最終ギヤ５４ｆが設けられている。

デフ回転軸４４ｆは、傘歯車式のディファレンシャル装置５５ｆのデフケースで、このデフ回転軸４４ｆに設けられた最終ギヤ５４ｆは最終直前ギヤ５２ｆよりも大径で歯数が多く、減速回転させられて左右の前輪ドライブシャフト５６Ｌ、５６Ｒに動力が分配される。すなわち、前側変速機構２４はトランスアクスルであり、前側ＭＧ２２から出力された回転は、前側変速機構２４により減速されて左右の前輪ドライブシャフト５６Ｌ、５６Ｒに伝達され、左右の前輪１２Ｌ、１２Ｒが差動回転可能に回転駆動される。この前側変速機構２４の変速比γｆは、出力回転速度ωfoに対する入力回転速度ωfiの比〔ωfi／ωfo〕で、γｆ＞１の減速機である。入力回転速度ωfiは入力回転軸４０ｆの回転速度で、出力回転速度ωfoはデフ回転軸４４ｆの回転速度である。なお、ディファレンシャル装置５５ｆと前輪ドライブシャフト５６Ｌ、５６Ｒとの間、前輪ドライブシャフト５６Ｌ、５６Ｒと前輪１２Ｌ、１２Ｒとの間には、必要に応じて等速ジョイント等が設けられる。また、図１では、前輪ドライブシャフト５６Ｌ、５６Ｒの車両前側に前輪駆動ユニット１４が搭載された例が記載されているが、前輪ドライブシャフト５６Ｌ、５６Ｒの上方（図１の紙面の表側）や車両後側に前輪駆動ユニット１４を搭載しても良い。

前記ケース６０は、車両幅方向に３分割された３つのケース部材６２ｆ、６４ｆ、および６６ｆを備えている。これ等のケース部材６２ｆ、６４ｆ、６６ｆは、外周縁部が互いに突き合わされてそれぞれ複数のボルト７０ｆにより一体的に結合されている。中間に位置するケース部材６４ｆには、軸線Ｓｆ１～Ｓｆ３と略垂直になる姿勢でケース６０の内側に向かって延び出すように仕切り壁６８ｆが一体に設けられており、その仕切り壁６８ｆとケース部材６６ｆとの間に前側ＭＧ２２を収容するＭＧ収容空間７２ｆが形成されている。仕切り壁６８ｆには外壁６８foutが連続して設けられており、それ等の仕切り壁６８ｆおよび外壁６８foutとケース部材６２ｆとの間には、前側変速機構２４を収容するギヤ収容空間７４ｆが形成されている。また、前側ＭＧ２２の冷却やギヤ４６ｆ、５０ｆ、５２ｆ、５４ｆ等の潤滑のため、各収容空間７２ｆ、７４ｆには、オイルポンプ等を有する図示しない油圧回路を介して潤滑油が供給されるようになっている。収容空間７２ｆ、７４ｆは、切欠や連通穴等を介して互いに連通させられており、潤滑油が流通できるようになっている。

図３は、後輪駆動ユニット１８の概略構成を説明する図で、車両幅方向に切断し且つ複数の回転軸が配設された複数の第１軸線Ｓｒ１～第３軸線Ｓｒ３が一平面内に位置するように展開して示した骨子図である。図３は、図２に比較して上下が反転しているだけで、実質的に前記前輪駆動ユニット１４と同じ構成であり、対応する部材には同一の数字でｆをｒに代えた符号を用いて説明する。また、以下の説明で特に前後を区別しない場合は、数字の後のｆ、ｒを省略した符号を用いて説明する。

第１軸線Ｓｒ１～第３軸線Ｓｒ３は互いに平行で、後輪駆動ユニット１８は、これ等の第１軸線Ｓｒ１～第３軸線Ｓｒ３が車両幅方向と略平行になる姿勢で電気自動車１０に搭載される。この後輪駆動ユニット１８は、後側駆動源として後側ＭＧ２６を備えているとともに、その後側ＭＧ２６と左右の後輪１６Ｌ、１６Ｒとの間の動力伝達経路に設けられて一定の変速比γｒで減速するギヤ式の後側変速機構２８を備えている。後側ＭＧ２６は、電動モータおよび発電機として択一的に機能するモータジェネレータで、出力軸であるＭＧ軸３２が第１軸線Ｓｒ１上に位置する横置き姿勢で、本実施例では左向きで配置されており、後側ＭＧ２６の左側に隣接して配設された後側変速機構２８と共に共通のケース６１内に収容されている。後側ＭＧ２６は、前記前側ＭＧ２２とロータの積厚および径寸法やトルク特性等が等しい同じ規格の同一のモータジェネレータが用いられている。

後側変速機構２８は、複数の回転軸として入力回転軸４０ｒ、中間回転軸４２ｒ、およびデフ回転軸４４ｒの３軸を備えている。入力回転軸４０ｒは、前記第１軸線Ｓｒ１上に配置されているとともに、その入力回転軸４０ｒにはドライブギヤ４６ｒおよびスプライン４８ｒが設けられており、入力回転軸４０ｒはスプライン４８ｒを介して後側ＭＧ２６のＭＧ軸３２に動力伝達可能に連結されている。中間回転軸４２ｒは、第１軸線Ｓｒ１と平行な第２軸線Ｓｒ２上に配置されているとともに、その中間回転軸４２ｒには、前記ドライブギヤ４６ｒと噛み合わされて回転が伝達される大径ギヤ５０ｒ、および大径ギヤ５０ｒよりも小径の最終直前ギヤ５２ｒが、軸方向に離間して設けられている。デフ回転軸４４ｒは、第１軸線Ｓｒ１と平行な第３軸線Ｓｒ３上に配置されており、スプライン等を介して後輪ドライブシャフト５８Ｌ、５８Ｒと動力伝達可能に連結されているとともに、デフ回転軸４４ｒには前記最終直前ギヤ５２ｒと噛み合わされて回転が伝達される最終ギヤ５４ｒが設けられている。

デフ回転軸４４ｒは、傘歯車式のディファレンシャル装置５５ｒのデフケースで、このデフ回転軸４４ｒに設けられた最終ギヤ５４ｒは最終直前ギヤ５２ｒよりも大径で歯数が多く、減速回転させられて左右の後輪ドライブシャフト５８Ｌ、５８Ｒに動力が分配される。すなわち、後側変速機構２８はトランスアクスルであり、後側ＭＧ２６から出力された回転は、後側変速機構２８により減速されて左右の後輪ドライブシャフト５８Ｌ、５８Ｒに伝達され、左右の後輪１６Ｌ、１６Ｒが差動回転可能に回転駆動される。この後側変速機構２８の変速比γｒは、出力回転速度ωroに対する入力回転速度ωriの比〔ωri／ωro〕で、γｒ＞１の減速機である。入力回転速度ωriは入力回転軸４０ｒの回転速度で、出力回転速度ωroはデフ回転軸４４ｒの回転速度である。なお、ディファレンシャル装置５５ｒと後輪ドライブシャフト５８Ｌ、５８Ｒとの間、後輪ドライブシャフト５８Ｌ、５８Ｒと後輪１６Ｌ、１６Ｒとの間には、必要に応じて等速ジョイント等が設けられる。また、図１では、後輪ドライブシャフト５８Ｌ、５８Ｒの車両後側に後輪駆動ユニット１８が搭載された例が記載されているが、後輪ドライブシャフト５８Ｌ、５８Ｒの上方（図１の紙面の表側）や車両前側に後輪駆動ユニット１８を搭載しても良い。

前記ケース６１は、車両幅方向に３分割された３つのケース部材６２ｒ、６４ｒ、および６６ｒを備えている。これ等のケース部材６２ｒ、６４ｒ、６６ｒは、外周縁部が互いに突き合わされてそれぞれ複数のボルト７０ｒにより一体的に結合されている。中間に位置するケース部材６４ｒには、軸線Ｓｒ１～Ｓｒ３と略垂直になる姿勢でケース６１の内側に向かって延び出すように仕切り壁６８ｒが一体に設けられており、その仕切り壁６８ｒとケース部材６６ｒとの間に後側ＭＧ２６を収容するＭＧ収容空間７２ｒが形成されている。仕切り壁６８ｒには外壁６８routが連続して設けられており、それ等の仕切り壁６８ｒおよび外壁６８routとケース部材６２ｒとの間には、後側変速機構２８を収容するギヤ収容空間７４ｒが形成されている。また、後側ＭＧ２６の冷却やギヤ４６ｒ、５０ｒ、５２ｒ、５４ｒ等の潤滑のため、各収容空間７２ｒ、７４ｒには、オイルポンプ等を有する図示しない油圧回路を介して潤滑油が供給されるようになっている。収容空間７２ｒ、７４ｒは、切欠や連通穴等を介して互いに連通させられており、潤滑油が流通できるようになっている。

このように、前輪駆動ユニット１４の前側変速機構２４および後輪駆動ユニット１８の後側変速機構２８は、何れも３本の回転軸４０、４２、４４と、それ等の回転軸４０、４２、４４に設けられた４つのギヤ４６、５０、５２、５４とを備えて構成されている。また、それ等の回転軸４０、４２、４４の相互の位置関係、およびギヤ４６、５０、５２、５４の相互の位置関係は、前側変速機構２４と後側変速機構２８とでそれぞれ同じであるが、最終直前ギヤ５２および最終ギヤ５４の歯数は前側変速機構２４と後側変速機構２８とで相違させられている。すなわち、後側変速機構２８の変速比γｒが前側変速機構２４の変速比γｆよりも大きくなるように、最終直前ギヤ５２については、前側変速機構２４の最終直前ギヤ５２ｆの歯数Ｚ５２ｆが後側変速機構２８の最終直前ギヤ５２ｒの歯数Ｚ５２ｒよりも多くされ、最終ギヤ５４については逆に、後側変速機構２８の最終ギヤ５４ｒの歯数Ｚ５４ｒが前側変速機構２４の最終ギヤ５４ｆの歯数Ｚ５４ｆよりも多くされている。言い換えれば、最終直前ギヤ５２については、後輪側の最終直前ギヤ５２ｒよりも前輪側の最終直前ギヤ５２ｆの方がかみあいピッチ円の直径が大きく、最終ギヤ５４については、前輪側の最終ギヤ５４ｆよりも後輪側の最終ギヤ５４ｒの方がかみあいピッチ円の直径が大きい。これにより、前側変速機構２４の歯数比Ｚ５２ｆ／Ｚ５４ｆが後側変速機構２８の歯数比Ｚ５２ｒ／Ｚ５４ｒよりも大きくなり、歯数比に反比例して変速比は増減するため、後側変速機構２８の変速比γｒが前側変速機構２４の変速比γｆよりも大きくなる。上記最終直前ギヤ５２および最終ギヤ５４を除く他のギヤであるドライブギヤ４６および大径ギヤ５０については、何れも前側変速機構２４と後側変速機構２８とで歯数等が等しい同一のギヤが用いられており、最終直前ギヤ５２および最終ギヤ５４の歯数が変更されることによって後側変速機構２８の変速比γｒが前側変速機構２４の変速比γｆよりも大きくされている。

図１に戻って、電気自動車１０は、前輪駆動ユニット１４および後輪駆動ユニット１８のトルク制御を含む各種の制御を実行する制御装置として電子制御装置８０を備えている。電子制御装置８０は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより電気自動車１０の各種の制御を実行する。例えば、アクセルペダルの操作量であるアクセル開度θacc や車速Ｖ等に基づいて、電気自動車１０の駆動輪（前輪１２Ｌ、１２Ｒ、後輪１６Ｌ、１６Ｒ）における要求駆動トルクを算出し、予め定められたトルク分配比に従って前輪側駆動トルクおよび後輪側駆動トルクを算出する。そして、その前輪側駆動トルクおよび後輪側駆動トルクを実現できる前側ＭＧ２２および後側ＭＧ２６のトルク指令値を変速比γｆ、γｒ等に基づいて算出し、そのトルク指令値に従って前側ＭＧ２２、後側ＭＧ２６の各トルクを制御する。前後輪のトルク分配比は、例えば５０：５０等の一定値が定められても良いが、電気自動車１０の加速度やヨーレート等の走行状態に基づいて可変設定されても良い。

一方、このような電気自動車１０が、例えば図４に示されるような凹凸を有する波状路７８に進入すると、前輪１２Ｌ、１２Ｒや後輪１６Ｌ、１６Ｒが上下変動し、路面との間の摩擦が変化することにより、前輪１２Ｌ、１２Ｒや後輪１６Ｌ、１６Ｒがスリップおよびグリップを繰り返すスリップグリップが発生し、前後の変速機構２４、２８やＭＧ２２、２６に衝撃荷重が加えられる。特に、本実施例では後輪駆動ユニット１８の変速比γｒが大きく、後輪１６Ｌ、１６Ｒに大きな駆動トルクが加えられるため、スリップグリップに起因して後側変速機構２８に加えられる衝撃荷重が大きくなり、その衝撃荷重によって後側変速機構２８の耐久性が損なわれる可能性がある。

これに対し、本実施例の電子制御装置８０は、路面の凹凸に基づいて後輪駆動ユニット１８の後側ＭＧ２６のトルクを制限するトルク制限制御部を機能的に備えている。その後側ＭＧ２６のトルク制限制御に関連して、電子制御装置８０には、左右の前輪１２Ｌ、１２Ｒの回転速度Ｖwl、Ｖwrを検出する回転速度センサ８２Ｌ、８２Ｒから、その回転速度Ｖwl、Ｖwrを表す信号が供給されるようになっている。そして、その回転速度Ｖwl、Ｖwrの変化に基づいて波状路７８の凹凸を検知し、凹凸を検知した場合には後側ＭＧ２６の上限トルクを制限する。回転速度Ｖwl、Ｖwrの変化に基づく波状路７８の凹凸判定は、例えば回転速度Ｖwl、Ｖwrの変化速度である回転加速度の絶対値が予め定められた凹凸判定値以上になったか否かによって行なうことができる。また、この凹凸判定は、例えば左右の回転速度Ｖwl、Ｖwrの平均値を用いて行なっても良いし、左右の回転速度Ｖwl、Ｖwrの何れか一方でも凹凸判定値を超えた場合には、凹凸判定が行なわれるようにしても良い。デフ回転軸４４ｒの回転速度変化に基づいて凹凸判定を行なうこともできる。なお、凹凸判定が行なわれた場合に、後側ＭＧ２６に加えて前側ＭＧ２２の上限トルクも制限するようにしても良い。

このように、本実施例の前後輪独立駆動型の電気自動車１０においては、後側変速機構２８の変速比γｒが前側変速機構２４の変速比γｆよりも大きいため、変速比γｒ、γｆの相違に伴う各部の回転速度の相違で共振が抑制されてＮＶ性能が向上するとともに、加速性能等のドライバビリティを適切に確保することができる。すなわち、ドライバビリティが要求されるのは一般に車両発進時等の加速時であるが、その加速時には後輪１６Ｌ、１６Ｒ側に掛かる荷重が大きくなる一方、前輪１２Ｌ、１２Ｒ側の荷重が小さくなってスリップが発生し易くなるのに対し、変速比γｒ、γｆの相違で後輪１６Ｌ、１６Ｒ側の駆動トルクが前輪１２Ｌ、１２Ｒ側の駆動トルクに対して相対的に大きくなるため、スリップを抑制しつつ前輪１２Ｌ、１２Ｒ、および後輪１６Ｌ、１６Ｒに対して駆動トルクを適切に伝達して動力性能を十分に引き出すことができる。

また、前側変速機構２４および後側変速機構２８がギヤ式の変速機構で、それ等の変速比γｆ、γｒを相違させるために、デフ回転軸４４ｆ、４４ｒに設けられた最終ギヤ５４ｆ、５４ｒと最終直前ギヤ５２ｆ、５２ｒとの歯数比Ｚ５２ｆ／Ｚ５４ｆ、Ｚ５２ｒ／Ｚ５４ｒが相違させられているため、それ等の最終ギヤ５４ｆ、５４ｒおよび最終直前ギヤ５２ｆ、５２ｒを含めてそれよりも駆動源（ＭＧ２２、２６）側のギヤ４６、５０の噛合い周波数が総て前側変速機構２４と後側変速機構２８とで相違させられ、それ等の共振が抑制されてＮＶ性能が適切に向上させられる。

また、前側変速機構２４および後側変速機構２８の複数の回転軸４０、４２、４４、および複数のギヤ４６、５０、５２、５４がそれぞれ同数で、且つそれ等の相互の位置関係がそれぞれ同じであり、最終ギヤ５４ｆ、５４ｒおよび最終直前ギヤ５２ｆ、５２ｒの歯数が相違しているだけで、他のギヤ４６、５０は前側変速機構２４と後側変速機構２８とで同一のギヤが用いられているため、最終ギヤ５４ｆ、５４ｒおよび最終直前ギヤ５２ｆ、５２ｒだけ変更すれば良く、前輪駆動ユニット１４および後輪駆動ユニット１８を安価に構成できる。

また、前輪１２Ｌ、１２Ｒの回転速度Ｖwl、Ｖwrの変化に基づいて波状路７８の凹凸を検知し、その凹凸を検知した場合には後側ＭＧ２６の上限トルクを制限するため、駆動トルクが相対的に大きい後輪１６Ｌ、１６Ｒが凹凸に起因する上下変動でスリップグリップが発生した場合に、後側変速機構２８や後側ＭＧ２６に加えられる衝撃荷重が軽減され、耐久性が向上する。特に、先行する前輪１２Ｌ、１２Ｒの回転速度変化に基づいて波状路７８の凹凸を検知するため、前輪１２Ｌ、１２Ｒよりも後から波状路７８に進入する後輪１６Ｌ、１６Ｒのスリップグリップに起因する衝撃荷重を適切に軽減することができる。

また、前側ＭＧ２２および後側ＭＧ２６が何れもモータジェネレータで、そのモータジェネレータのロータの積厚および径寸法が互いに等しいため、回転速度変化が同じであればイナーシャトルクも同じになるが、後側変速機構２８の変速比γｒが大きい分だけ後側ＭＧ２６の回転速度変化は大きくなり、イナーシャトルクも大きくなるため、スリップグリップが発生した時の衝撃荷重が大きくなる。このため、前輪１２Ｌ、１２Ｒの回転速度変化に基づいて後側ＭＧ２６の上限トルクを制限することにより、後側変速機構２８に加えられる衝撃荷重を適切に軽減することができる。また、モータジェネレータである後側ＭＧ２６はトルク制御の応答性が早いため、前輪１２Ｌ、１２Ｒの回転速度変化に基づく後側ＭＧ２６のトルク制限により、後側変速機構２８に加えられる衝撃荷重を一層適切に軽減できる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：電気自動車（前後輪独立駆動型車両）１２Ｌ、１２Ｒ：前輪１４：前輪駆動ユニット１６Ｌ、１６Ｒ：後輪１８：後輪駆動ユニット２２：前側ＭＧ（前側駆動源、電動モータ）２４：前側変速機構２６：後側ＭＧ（後側駆動源、電動モータ）２８：後側変速機構３０、３２：ＭＧ軸（出力軸）４０ｆ、４０ｒ：入力回転軸（回転軸）４２ｆ、４２ｒ：中間回転軸（回転軸）４４ｆ、４４ｒ：デフ回転軸（回転軸）４６ｆ、４６ｒ：ドライブギヤ（ギヤ）５０ｆ、５０ｒ：大径ギヤ（ギヤ）５２ｆ、５２ｒ：最終直前ギヤ（ギヤ）５４ｆ、５４ｒ：最終ギヤ（ギヤ）５６Ｌ、５６Ｒ：前輪ドライブシャフト５８Ｌ、５８Ｒ：後輪ドライブシャフト８０：電子制御装置（制御装置）Ｓｆ１、Ｓｒ１：第１軸線Ｓｆ２、Ｓｒ２：第２軸線Ｓｆ３、Ｓｒ３：第３軸線

Claims

前輪を回転駆動する前側駆動源と、前記前側駆動源と前記前輪との間の動力伝達経路に配設された一定の変速比の前側変速機構と、を有する前輪駆動ユニットと、
後輪を回転駆動する後側駆動源と、前記後側駆動源と前記後輪との間の動力伝達経路に配設された一定の変速比の後側変速機構と、を有する後輪駆動ユニットと、
を車両の前後に離間して別々に備えている前後輪独立駆動型車両において、
前記後側変速機構の変速比は前記前側変速機構の変速比よりも大きい
ことを特徴とする前後輪独立駆動型車両。
前記前側変速機構および前記後側変速機構は、何れも車両幅方向と略平行に配設された３軸以上の複数の回転軸と、該回転軸に設けられた複数のギヤとを備えているギヤ式の変速機構であり、
前記前側変速機構および前記後側変速機構の変速比を相違させるために、前記３軸以上の回転軸の中のドライブシャフトに動力伝達可能に連結されるデフ回転軸に設けられた最終ギヤと、該最終ギヤと噛み合わされた最終直前ギヤとの歯数比が、前記前側変速機構と前記後側変速機構とで相違させられている
ことを特徴とする請求項１に記載の前後輪独立駆動型車両。
前記複数の回転軸および前記複数のギヤは、前記前側変速機構と前記後側変速機構とでそれぞれ同数であるとともに、
前記複数の回転軸の相互の位置関係、および前記複数のギヤの相互の位置関係は、前記前側変速機構と前記後側変速機構とでそれぞれ同じであり、
前記最終ギヤおよび前記最終直前ギヤの両方の歯数が、前記前側変速機構と前記後側変速機構とで相違させられ、前記最終ギヤについては前記後側変速機構の方が歯数が多く、前記最終直前ギヤについては前記前側変速機構の方が歯数が多くされることにより、前記後側変速機構の方が前記前側変速機構よりも変速比が大きくされており、
前記複数のギヤの中の前記最終ギヤおよび前記最終直前ギヤを除く他のギヤは、何れも前記前側変速機構と前記後側変速機構とで歯数等が等しい同一のギヤが用いられている
ことを特徴とする請求項２に記載の前後輪独立駆動型車両。
前記前側駆動源および前記後側駆動源は、それぞれ出力軸の軸線が車両幅方向と略平行な第１軸線上に位置する横置き姿勢で配設されている一方、
前記前側変速機構および前記後側変速機構は、それぞれ前記複数の回転軸として入力回転軸、中間回転軸、および前記デフ回転軸の３軸を備えており、
前記前側変速機構および前記後側変速機構の前記入力回転軸は、何れも前記第１軸線上に配置されているとともに、該入力回転軸にはドライブギヤが設けられており、前記前側変速機構の前記入力回転軸は前記前側駆動源に動力伝達可能に連結され、前記後側変速機構の前記入力回転軸は前記後側駆動源に動力伝達可能に連結されており、
前記前側変速機構および前記後側変速機構の前記中間回転軸は、何れも前記第１軸線と平行な第２軸線上に配置されているとともに、該中間回転軸には、前記ドライブギヤから回転が伝達される大径ギヤと、該大径ギヤよりも小径の前記最終直前ギヤとが軸方向に離間して設けられており、
前記前側変速機構および前記後側変速機構の前記デフ回転軸は、何れも前記第１軸線と平行な第３軸線上に配置されて前記ドライブシャフトと動力伝達可能に連結されているとともに、該デフ回転軸には前記最終直前ギヤと噛み合わされて回転が伝達される前記最終ギヤが設けられている
ことを特徴とする請求項３に記載の前後輪独立駆動型車両。
前記前輪の回転速度変化に基づいて路面の凹凸を検知し、該凹凸を検知した場合には前記後側駆動源のトルクを制限する制御装置を有する
ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の前後輪独立駆動型車両。
前記前側駆動源および前記後側駆動源は何れも電動モータで、該電動モータのロータの積厚および径寸法は、前記前側駆動源と前記後側駆動源とで互いに等しい
ことを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載の前後輪独立駆動型車両。