JPH0775944B2 - 車輪駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は終減速装置となるディファレンシャルギヤ機構
を用いて車輪を駆動する車両の駆動軸に電動機を取付け
た車輪駆動装置に関する。

（従来の技術） 近年、内燃機関の排気マニホールドの外壁、シリンダラ
イナー、シリンダヘッド断熱板、ピストンなどにセラミ
ックスを使用した断熱式のエンジンが開発されている。
この種、エンジンによれば、その内部に発生した熱を放
熱してエンジンを冷却する必要がなく、発生した高温度
の排気ガスの持つエネルギーを回生させて、エンジンの
出力軸に帰還させエンジン出力の向上に利用できる。

そして、排気エネルギー回収装置として、排気管に取付
けたターボチャージャにより駆動される発電機を設ける
とともに、該ターボチャージャの排気口に設けた排気タ
ービンにより駆動される別個の発電機を設け、さらに、
車両の駆動軸に電動機を設けて、エンジンの運転状態に
応じて上記の二種の発電機を制御し、その発電力により
前記発電機を駆動して、車両の走行力の助勢を行う提案
が、特願昭60−233938号に示されている。

一方、電動機による自動車用車輪の駆動装置として、車
輪のハブ部の周縁に設けた内側歯車を、電動機の回転軸
に設けたピニオンにより駆動して、車輪に電動機の回転
力を伝達する提案が特開昭47−25834号公報に開示され
ている。

（発明が解決しようとする問題点） 前者の特願昭60−233938号に示された排気エネルギー回
収装置の提案においては、排気エネルギーを電気エネル
ギーに変換して車軸に設けた電動機を駆動してエネルギ
ーの回収を計ってはいるが、実際の車両においての駆動
軸に、電動機を取付ける具体的な措置を欠いている。

また、後者の電動機による自動車用車輪の駆動装置とし
て特開昭47−25834号公報に示された提案においては、
電動機の出力をピニオンと内側歯車とによる歯車機構を
介して車輪に伝達するものであり、その歯車機構の伝達
損失による問題点を有し、さらに、電動機を駆動する電
力エネルギー源を新たに必要とする問題点を生ずる。

本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたものであり、
その目的はディファレンシャルギヤ機構により車輪を駆
動する車両の駆動軸に取付けた電動機に、排気エネルギ
ー回収装置により回生した電力を供給して、車両の走行
力を助勢する車輪駆動装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、終減速装置の出力軸上に電動機のロー
タを設けるとともに、該電動機に前記電力を供給して車
輪を駆動する車輪駆動装置が提供される。

また本発明によれば、前記出力軸上に車輪の回転を検出
する検出手段を設け電動機に供給する電力を前記検出手
段からの検出信号に対応して制御する車輪駆動装置も提
供される。

（作用） 本発明によれば、エンジンの排気エネルギーの回収装置
により回生した電力を、車輪の駆動軸上に設けた電動機
に供給するので、直接に車輪の走行力が増強される作用
があり、また、駆動軸上の回転センサの検出信号に対応
して、供給電力の周波数や位相が制御されるので、常に
電動機特に交流機が力行する作用が得られる。

（実施例） つぎに、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説
明する。

第１図は本発明に係る車輪駆動装置の一実施例を示す断
面図であり、第２図は本実施例の関連部分の構成ブロッ
ク図である。

第１図において、１はトランスアクセルであり変速機構
と、ディファレンシャルギヤ（デフギヤ）を備えた駆動
軸機構とを一体として内部に収納している。インプット
シャフト２には図示していないがクラッチ機構が挿着さ
れ、エンジンの出力が伝達されるよう構成されている。
そして、変速機の歯車機構2a,2bにより、設定された所
定の変速段に変速されたエンジン出力が終減速機構とな
るデフギヤ機構３のファイナルギヤ3aを駆動する。デフ
ギヤ機構３は3a,3b,3c,3dの各ギヤにより構成される通
常の差動自由方式のものであり、駆動軸4a,4bに設けた
車輪5a,5bを駆動して車両を走行させる。

６、および７は駆動軸4a、および4bに取付けられた交流
機であり、駆動軸4a、および4bの外周にはそれぞれカゴ
型コイルを有するロータ6a、および7aを設けこれらロー
タ6a、および7aに対応する巻線6b、および、7bを有する
ステータ6c、および7cが、駆動軸カバー4c、および4dに
取付けられている。

6d、および7dは、駆動軸4a、および4bに設けた車輪の回
転の検出手段となる回転センサであり、例えばオプチカ
ルエンコーダを用いて、駆動軸4a、および4bの回転数、
回転方向などが検出でき、検出信号を発するよう構成さ
れている。

つぎに、第２図において、前述の第１図と同一の部分に
は同一の符号をつけ、その説明は省略する。８はターボ
チャージャであり、エンジン９の排気管9aに接続され、
排気ガスのエネルギーによりタービンブレード8aを駆動
し、該タービンブレード8aと同軸に設けたコンプレッサ
ブレード8bを駆動することにより、吸入空気を圧縮して
吸気管9bを介して過給気をエンジン９に圧送する。な
お、タービンブレード8aとコンプレッサブレード8bとを
直結する回転軸には、交流機8cのロータが設けられ、該
ロータに対応するステータの巻線は後述するコントロー
ラ11に接続されている。

10は排気タービンであり、ターボチャージャ８のタービ
ンブレード8a側の排出口8dに接続され、タービンブレー
ド8aを駆動した後の排出ガスのエネルギーにより、ブレ
ード10aが駆動される。そして、ブレード10aの回転軸に
は直結して交流発電機10bのロータが設けられ、該ロー
タに対応するステータの出力はコントローラ11に接続さ
れている。

コントローラ11はマイクロコンピュータを使用し、さら
に、強電用のコンバータ、インバータ、整流器などを備
え、入力信号として前記の駆動軸4a,4bに設けた回転セ
ンサ6d,7dからの信号の外、図示していないがエンジン
９の回転信号、吸気管9bのブースト信号、排気管9aや排
出口8dの排圧信号など、所定の各種信号が入力されてい
る。そして、ターボチャージャ８に設けた交流機8cが発
電機作動時の電力と、排気タービン10に設けた交流発電
機10bからの電力が供給されると、回転センサ6d,7dより
のそれぞれの信号に対応して供給電力の周波数変換を行
い、交流機6,7に送電して、これらの交流機をそれぞれ
力行させるよう構成されている。

なお、バッテリ12はコントローラ11に電源を供給すると
ともに、エンジン９が低回転、重負荷の場合には、交流
機8cの電力源として電力供給を行い、電動機作動として
コンプレッサブレード8bの過給作動を助勢し、エンジン
９の出力の増大を計る。また、車両の制動時には交流機
6,7を発電機として作動させ、制動エネルギーを電気エ
ネルギーに変換し、コントローラ11を介して所定電圧の
直流としてバッテリ12を充電するよう構成されている。

このように構成された本実施例の作動をつぎに説明す
る。

第２図において、エンジン９が運転され、排気管9aから
排出される高温度の排気ガスは、ターボチャージャ８に
導かれてタービンブレード8aを駆動する。そして、ター
ビンブレード8aと同軸に設けたコンプレッサ8bを駆動し
て、吸気管9bを介して過給気をエンジン９に圧送すると
ともに、交流機8cを発電機作動として駆動し、その出力
をコントローラ11に送電する。

一方、タービンブレード8aを駆動して、排出口8dから排
出される残留エネルギーを有する排出ガスは、排気ター
ビン10のブレード10aを回転させて交流発電機10bを駆動
する。そして、前記の残留エネルギーは電気エネルギー
に変換され、コントローラ11に送電される。

ここで、コントローラ11には入力信号として車輪5a,5b
の駆動軸4a,4bに設けた回転検出センサ6d,7dからの検出
信号が入力されており、交流機8cと交流発電機10bより
送電された電力はこれらの検出信号に対応して、駆動軸
4a,4bに設けた交流機6,7をそれぞれ力行させる周波数の
交流に周波数変換して、それぞれの交流機6,7に供給す
る。したがって、変速機構やデフギヤ機構などを介して
伝達されたエンジンの出力にて駆動される車輪5a,5bの
走行力は、上述の作動による駆動軸4a,4bの駆動によっ
て走行力が助勢されることになる。

第３図は本発明に係る車輪駆動装置の他の実施例を示す
部分断面図である。同図において、61は前記駆動軸4a上
に設けた交流機であり、駆動軸4aの外周に取付けたロー
タ61aは、所定の磁極数を有する永久磁石にて構成さ
れ、該ロータ61aに対応するステータ61cは多極巻線を備
え、駆動軸カバー4cに取付けられている。なお、61dは
駆動軸4aに設けられた回転センサであり、駆動軸4aの回
転数、回転方向、瞬時における回転位置などが検出可能
なセンサが用いられている。そして、該回転センサ61d
の検出信号はコントローラ11に入力され、また、交流機
61の多極巻線もコントローラ11に接続されている。な
お、図示を省略したが、デフギヤ機構に対して駆動軸4a
の逆方向の駆動軸4b上には、上記交流機61と同様に構成
された交流機と回転センサとが取付けられ、それぞれコ
ントローラ12に結線されている。

このように構成された実施例においては、エンジン９が
運転されると、ターボチャージャ８に設けた交流機8cと
排気タービン10に設けた交流発電機10bとからの発電電
力が、コントローラ11に送電される。ここで、入力信号
として回転センサ61dからの検出信号を受けているコン
トローラ11においては、該検出信号に対応して、送電電
力の周波数もよびその位相制御を行い、交流機61を力行
させる交流電力に変換して、駆動軸4aを駆動させる。

また、車両の制動時には、交流機61を発電機作動とし
て、制動力を電気エネルギーに回生して、コントローラ
11を介してバッテリ12の充電を行うことは前記の実施例
と同様である。なお、上記の作動説明はデフギヤ機構の
片側の駆動軸4aに設けた交流機61について述べたが、他
側に設けた交流機の作動も上記に準じて作動するもので
ある。

以上のように、本発明を上述の実施例について説明した
が、本発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であり、
たとえば電動機は直流機を用いることもできるものであ
り、さらに排気エネルギーを回収するシステム以外の電
動機駆動系を用いることもでき、これらを本発明の範囲
から排除するものではない。

（発明の効果） 本発明は電力を、デフギヤ機構のサイドギヤに接続され
た駆動軸上の電動機に供給して、車輪の走行力を増強す
るので、電動機のロータは車輪を直接に駆動することに
なり、電動機のトルクの伝達に際し歯車機構がないた
め、その伝達損失が無視でき、高効率が得られる効果が
生ずる。

また、本発明によれば、車輪の駆動軸上に回転センサを
設け、この回転センサの検出信号に対応して、電動機を
制御するので、常に車輪の回転に応じて円滑に電動機を
力行させることができる利点がある。

なお、電動機の取付位置が、サイドギヤと車輪との間の
駆動軸上のため、車両の走行状態により両車輪に回転数
差のある場合でも、それぞれ別個に電動機を力行させる
ように制御できる効果も生ずる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る車輪駆動装置の一実施例を示す断
面図、第２図はその実施例の関連部分の構成ブロック
図、第３図は本発明の他の実施例を示す部分断面図であ
る。 ３……ディファレンシャルギヤ機構、4a,4b……駆動
軸、5a,5b……車輪、6,7……電動機、6a,7a……ロー
タ、6d,7d……回転センサ、９……エンジン、61……電
動機、61a……ロータ、61d……回転センサ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】終減速装置の出力軸上に電動機のロータを
   設けるとともに、該電動機に電力を供給する手段を備え
   たことを特徴とする車輪駆動装置。
2. 【請求項２】前記出力軸上に車輪の回転を検出する検出
   手段を設け、電動機に供給する電力を前記検出手段から
   の検出信号に対応して制御することを特徴とする特許請
   求の範囲第（１）項記載の車輪駆動装置。