JPWO2013069135A1 - 車両用電動駆動装置 - Google Patents

車両用電動駆動装置 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2013069135A1
JPWO2013069135A1 JP2013542772A JP2013542772A JPWO2013069135A1 JP WO2013069135 A1 JPWO2013069135 A1 JP WO2013069135A1 JP 2013542772 A JP2013542772 A JP 2013542772A JP 2013542772 A JP2013542772 A JP 2013542772A JP WO2013069135 A1 JPWO2013069135 A1 JP WO2013069135A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electric motor
gear
drive wheels
brake
output shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013542772A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5757337B2 (ja
Inventor
正隆 杉山
正隆 杉山
木村 浩章
浩章 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2013542772A priority Critical patent/JP5757337B2/ja
Publication of JPWO2013069135A1 publication Critical patent/JPWO2013069135A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5757337B2 publication Critical patent/JP5757337B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/04Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing
    • B60K17/12Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing of electric gearing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B60L15/2036Electric differentials, e.g. for supporting steering vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/51Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells characterised by AC-motors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K2001/001Arrangement or mounting of electrical propulsion units one motor mounted on a propulsion axle for rotating right and left wheels of this axle
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/10Vehicle control parameters
    • B60L2240/12Speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/42Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/423Torque
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/46Drive Train control parameters related to wheels
    • B60L2240/461Speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/48Drive Train control parameters related to transmissions
    • B60L2240/486Operating parameters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H2200/00Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/0021Transmissions for multiple ratios specially adapted for electric vehicles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Retarders (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Arrangement Of Transmissions (AREA)

Abstract

設計自由度が高くなる車両用電動駆動装置を提供する。電動機MGの出力軸26と左右の駆動輪16a16bとの間には、それぞれ係合装置であるブレーキBa、Bbが設けられているため、ブレーキBa、Bbの滑り比を変更することで、差動装置(デファレンシャル装置)を設けることなく差動装置と同様に左右の駆動輪16a、16bに回転速度差を与えることができる。このようにして差動装置をなくすことができるため、設計自由度も高くなり、電動機MGの重心設計についても容易となる。

Description

本発明は、車両用電動駆動装置に係り、特に設計自由度が高くなる電動駆動装置の構造に関するものである。
電動機が左右の駆動輪に動力伝達可能に連結されることで、その電動機によって駆動輪を駆動させる車両用電動駆動装置が知られている。例えば、特許文献1の電気自動車用駆動装置がその一例である。特許文献1に記載の電気自動車用駆動装置1は、ロータ軸23を有するモータ2と、ロータ軸23と同軸に配置されモータ2の回転を減速して出力するプラネタリギヤ3と、ロータ軸23と同軸に配置されプラネタリギヤ3の出力を左右の駆動輪に伝達する差動装置4とを、備えて構成されている。
特開平8−48164号公報 特開平5−147445号公報 特開2011−31746号公報
ところで、特許文献1の電気自動車用駆動装置1において、モータ2の軸方向の一方にプラネタリギヤ3および差動装置4が配置されている。そして、左右の駆動輪の一方は、ロータ軸23の内部を貫通するドライブ軸11(中間シャフト)を介して差動装置4に連結されている。このように、モータ2の軸方向の一方にプラネタリギヤ3および差動装置4が配置されるので、駆動装置1が軸方向に長くなりやすく、設計自由度が少なくなることから、特に重量物であるモータ2の重心設計が困難となる問題があった。また、特許文献2、3では、2個の電動機が左右の駆動輪にそれぞれ連結されることで、差動装置をなくすことを可能としているが、何れも2個の電動機を必要とすることから車両の重量が増加するという問題があった。
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、設計自由度が高い車両用電動駆動装置を提供することにある。
上記目的を達成するための、第1発明の要旨とするところは、(a)電動機が駆動輪に動力伝達可能に連結されることで、その電動機によって左右の駆動輪を駆動させる車両用電動駆動装置であって、(b)前記電動機の出力軸の両端が、前記左右の駆動輪にそれぞれ連結され、(c)前記電動機の出力軸の両端と前記左右の駆動輪との間には、それぞれその左右の駆動輪の差動を許容する係合装置が設けられている
このようにすれば、前記電動機の出力軸と左右の駆動輪との間には、それぞれ左右の駆動輪の差動を許容する係合装置が設けられているため、係合装置の滑り比を変更することで、差動装置を設けることなく差動装置と同様に左右の駆動輪に回転速度差を与えることができる。このようにして差動装置をなくすことができるため、設計自由度も高くなり、電動機の重心設計についても容易となる。また、差動装置が電動機の軸方向の一方に設けられる場合に必要とされていた、電動機の出力軸の内部を貫通して駆動輪に連結される中間シャフトもなくすことができるため、設計自由度がさらに高くなる。
また、好適には、第2発明の要旨とするところは、第1発明の車両用電動駆動装置において、前記電動機の出力軸の両端と前記左右の駆動輪との間には、それぞれ遊星歯車装置が設けられており、前記係合装置は、前記遊星歯車装置の一回転要素を固定することで前記電動機の出力軸の回転を減速するブレーキであることを特徴とする。このようにすれば、遊星歯車装置およびブレーキによって減速機が構成され、ブレーキを係合して一回転要素を回転停止させることで、電動機の出力軸の回転を減速して駆動輪に伝達することができる。また、前記遊星歯車装置およびブレーキが減速機として機能することで、電動機の出力トルクを小さくすることができるため、電動機を小型化することもできる。さらに、係合装置が一回転要素を回転停止させるブレーキであるため、互いに回転する回転要素を連結するクラッチに比べて装置が簡素化される。
また、好適には、第3発明の要旨とするところは、第2発明の車両用電動駆動装置において、前記電動機、前記遊星歯車装置、および前記左右の駆動輪は、一軸上に配置されている。このようにすれば、装置が径方向に大型化することを抑制することができる。
また、好適には、前記遊星歯車装置は、前記電動機の出力軸に連結されたサンギヤと、小径歯車および大径歯車を有して該大径歯車が前記サンギヤと噛み合うステップドピニオンと、そのステップドピニオンを自転可能且つそのサンギヤまわりに公転可能に支持し前記駆動輪に連結されるキャリヤと、前記ステップドピニオンの前記小径歯車と噛み合うリングギヤとから構成され、前記係合装置は、前記リングギヤと非回転部材との間に設けられている。このようにすれば、大幅な減速が可能な減速機を構成することができる。
また、好適には、前記係合装置のトルク容量を好適に制御することで、左右の駆動輪に回転速度差を与える目的だけでなく、例えば差動制限装置或いは駆動力分配装置としての機能を持たせることもできる。
本発明が好適に適用された車両用電動駆動装置の断面図である。 本発明の他の実施例である車両用電動駆動装置の断面図である。 本発明のさらに他の実施例である車両用電動駆動装置の断面図である。
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。
図1は本発明が好適に適用された車両用電動駆動装置10(以下、電動駆動装置10)の断面図である。電動駆動装置10は、電動機MG、電動機の軸方向の両側に設けられている一対の変速機12a、12b、一対の変速機12a、12bの出力軸としても機能する左右一対の車軸14a、14bに連結されている左右一対の駆動輪16a、16bとを、主に備えて構成されている。以下、特に区別しない場合には、変速機12a、12bを変速機12、車軸14a、14bを車軸14、駆動輪16a、16bを駆動輪16と記載する。本実施例では、電動機12、変速機14、および駆動輪16が、いずれも同軸心C上に配置されている。
電動機MGは、非回転部材であるケース18に回転不能に固定されたステータ20と、ステータ20の軸方向の両側に配置されている左右一対のコイルエンド22と、ステータ20の内周側に配置されているロータ24と、ロータ24の内周に連結されて軸心Cまわりに回転可能な出力軸(ロータ軸)26とを、主に備えて構成されている。ロータ24およびそれに連結された出力軸26は、図示しないインバータから供給される駆動電流に応じて軸心Cまわり回転駆動させられる。出力軸26は、電動機MGの左右両端から軸方向に伸びており、その両端がそれぞれ変速機12a、12bに連結されている。
変速機12aは、遊星歯車装置28aおよび係合装置であるブレーキBaを主に備えて構成されている。遊星歯車装置28aは、公知であるステップドピニオンタイプの遊星歯車装置である。具体的には、遊星歯車装置28aは、電動機MGの出力軸26に連結されているサンギヤS1と、小径歯車30および大径歯車32を一体的に有して大径歯車32がサンギヤS1と噛み合うステップドピニオンSPと、そのステップドピニオンSPをピニオンシャフト34を介して自転可能且つサンギヤS1まわり(軸心Cまわり)に公転可能に支持し、車軸14aを介して駆動輪16aに連結されているキャリヤCA1と、ステップドピニオンSPの小径歯車30と噛み合うリングギヤR1とを、主に備えて構成されている。
ブレーキBaは、リングギヤR1と非回転部材であるケース18との間に設けられている。ブレーキBaは、供給される油圧(係合油圧)によって係合状態が制御されるよく知られた多板ブレーキであり、ブレーキBaに供給される係合油圧を制御することによって、ブレーキBaのトルク容量を制御することができる。例えば、ブレーキBaに油圧が供給されない場合、ブレーキBaが開放されてリングギヤR1とケース18との間の連結が遮断される。このとき、遊星歯車装置28aが空転状態となり、車軸14aに電動機MGからの動力が伝達されない。
一方、ブレーキBaに油圧が供給されると、その油圧に応じてリングギヤR1とケース18との間がスリップ係合乃至完全係合させられる。このとき、ブレーキBaの係合油圧すなわちブレーキBaのトルク容量に応じて電動機MGの動力が車軸14aを介して駆動輪16aに伝達される。例えばブレーキBaが完全係合されると、遊星歯車装置28aの機械的に設定されている変速比に基づいて、電動機MGの回転が変速されて車軸14aに出力される。本実施例の変速機12aは、ステップドピニオンタイプの遊星歯車装置28aで構成されているため、大幅な減速が可能となる。従って、電動機MGの出力軸26の回転が大幅に減速されて車軸14aに伝達される。このように、変速機12aが減速機として機能することで、電動機MGの出力トルクを小さくすることができ、電動機MGの小型化が可能となる。
また、ブレーキBaは、ケース18内に油圧室が形成されており、油圧室が回転することはないので、それによる遠心油圧も発生しない。したがって、この遠心油圧を相殺するためのキャンセラ室等を設ける必要もなく、変速機12aが簡素化される。
変速機12bは、遊星歯車装置28bおよび係合装置であるブレーキBbを主に備えて構成されている。この遊星歯車装置28bおよびブレーキBbの構造は、前述した遊星歯車装置28aおよびブレーキBaと変わらないため、同じ符号を付してその説明を省略する。また、遊星歯車装置28aおよび遊星歯車装置28bと、ブレーキBaおよびブレーキBbとは、同じ構造をとることから共通の部品を使用することができるため、製造コストを抑制することもできる。なお、本実施例の電動駆動装置10では、変速機12aおよび変速比12bの変速比は同じ値であり、ブレーキBaおよびブレーキBbは独立して制御可能に構成されている。
上記のように構成される電動駆動装置10の作動について説明する。例えば直線走行時においては、ブレーキBaおよびブレーキBbをいずれも完全係合させることで、左右の駆動輪16a、16bの回転速度差をなくすことができる。また、旋回走行時においては、運転者のハンドル操作の操舵角θ、車速Vに応じて最適な左右の駆動輪16a、16bの回転速度差が与えられるように、ブレーキBaおよびブレーキBbの滑り比が変更される。すなわち、ブレーキBa、Bbによって左右の駆動輪16a、16bの差動が許容される。例えば、旋回時において左右の駆動輪16a、16bの回転速度を逐次検出しつつ、これらから逐次算出される回転速度差が最適な回転速度差となるように、各ブレーキBa、Bbの係合油圧(トルク容量)がフィードバック制御される。
このように、電動駆動装置10では、各ブレーキBa、Bbを独立に制御して滑り比を変更することで、左右の駆動輪16a、16bに回転速度差を与えることができる。従って、従来の車両に設けられていた左右の駆動輪16a、16bに回転速度差を付与するための差動装置(デファレンシャル装置)が不要となる。これより、電動駆動装置10の設計自由度が高くなり、電動機MGの配置位置に関連する重心設計も容易となる。また、従来設けられていた差動装置の一方の出力軸と一方の駆動輪とを連結する電動機の出力軸(ロータ軸)内を貫通する中間シャフトも不要となる。この中間シャフトには高トルクが伝達されるので、軸径も大きくなって電動駆動装置10全体としても大型化する傾向にあったが、この中間シャフトが不要となることで、電動駆動装置10を小型に構成することが可能となる。
また、電動駆動装置10は、回転速度差を与える(差動機構)ことができると共に、必要に応じて差動制限機能を持たせるように制御することもできる。電動駆動装置10においては、ブレーキBaおよびブレーキBbのトルク容量を独立に制御することができるため、左右の駆動輪16a、16bの駆動力配分を0〜100%の範囲で自由に調整することができる。従って、ブレーキBaおよびブレーキBbのトルク容量をそれぞれ制御して駆動力配分を調整することで、差動制限装置が作動した場合と同様の走行状態を実現することができる。例えば運転者がスポーツ走行モードを選択した場合において、旋回走行時に差動制限装置が作動した場合の駆動力配分となるようにブレーキBaおよびブレーキBbのトルク容量を制御することにより、運転者の所望する旋回性能を得ることができる(旋回性能の向上)。
また、例えば車速Vをパラメータとし、車速Vが高くなるに従って操舵角θに対する回転速度差および駆動力配分差をなます制御を実行することで、高車速時の走行安定性を高くするなどの制御も可能となる。
上述のように、本実施例によれば、電動機MGの出力軸26と左右の駆動輪16a、16bとの間には、それぞれ左右の駆動輪16a、16bの差動を許容する係合装置であるブレーキBa、Bbが設けられているため、ブレーキBa、Bbの滑り比を変更することで、差動装置(デファレンシャル装置)を設けることなく差動装置と同様に左右の駆動輪16a、16bに回転速度差を与えることができる。このようにして差動装置をなくすことができるため、設計自由度も高くなり、電動機MGの重心設計についても容易となる。また、差動装置が電動機MGの軸方向の一方に設けられる場合に必要とされていた、電動機MGの出力軸26の内部を貫通して駆動輪16に連結される中間シャフトもなくすことができるため、設計自由度がさらに高くなる。
また、本実施例によれば、電動機MGの出力軸26の両端と左右の駆動輪16a、16bとの間には、それぞれ遊星歯車装置28a、28bが設けられており、ブレーキBa、Bbは、遊星歯車装置28a、28bのリングギヤR1を固定することで電動機MGの出力軸26の回転を減速するブレーキBa、Bbである。このようにすれば、遊星歯車装置28a、28bおよびブレーキBa、Bbによって変速機12a、12b(減速機)が構成され、ブレーキBa、Bbを係合してリングギヤR1を回転停止させることで、電動機MGの出力軸26の回転を減速して駆動輪16a、16bに伝達することができる。また、変速機12a、12bが減速機として機能することで、電動機MGの出力トルクを小さくすることができるため、電動機MGを小型化することもできる。さらに、係合装置がリングギヤを回転停止させるブレーキBa、Bbであるため、互いに回転する回転要素を連結するクラッチに比べて装置が簡素化される。
また、本実施例によれば、電動機MG、遊星歯車装置28a、28b、および左右の駆動輪16a、16bは、一軸上に配置されている。このようにすれば、電動駆動装置10が径方向に大型化することを抑制することができる。
また、本実施例によれば、遊星歯車装置28aは、電動機MGの出力軸26に連結されたサンギヤS1と、小径歯車30および大径歯車32を有して大径歯車32がサンギヤS1と噛み合うステップドピニオンSPと、そのステップドピニオンSPを自転可能且つそのサンギヤS1まわりに公転可能に支持し駆動輪16に連結されるキャリヤCA1と、ステップドピニオンSPの小径歯車30と噛み合うリングギヤR1とから構成され、ブレーキBa、Bbは、リングギヤR1と非回転部材であるケース18との間に設けられている。このようにすれば、大幅な減速が可能な変速機12(減速機)を構成することができる。
また、本実施例によれば、ブレーキBa、Bbのトルク容量を好適に制御することで、左右の駆動輪16a、16bに回転速度差を与える目的だけでなく、例えば差動制限装置或いは駆動力分配装置としての機能を持たせることもできる。
つぎに、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において前述の実施例と共通する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
図2は、本発明の他の実施例である車両用電動駆動装置50(以下、電動駆動装置50)の断面図である。電動駆動装置50を前述した電動駆動装置10と比較すると、変速機52a、52bの構造が異なるだけであり、他の構成については共通している。以下、変速機52a、52bの構造について説明し、共通する部分についてはその説明を省略する。
変速機52aは、遊星歯車装置54aおよびブレーキBaを主に備えて構成されている。遊星歯車装置54aは、シングルピニオン型の遊星歯車装置から成り、電動機MGの出力軸26に連結されているサンギヤS2と、そのサンギヤS2と噛み合うピニオンギヤP2を自転可能且つサンギヤS2まわり(軸心Cまわり)に公転可能に支持し、車軸14aを介して駆動輪16aに連結されているキャリヤCA2と、サンギヤS2とピニオンギヤP2を介して噛み合うリングギヤR2とを、備えて構成されている。
ブレーキBaは、リングギヤR2と非回転部材であるケース18との間に設けられており、前述の実施例と同様に供給される係合油圧に応じてトルク容量を制御することができる。例えば、ブレーキBaに油圧が供給されない場合、遊星歯車装置54aが空転状態となり、車軸14aに電動機MGからの動力が伝達されない。また、ブレーキBaに油圧が供給されてリングギヤR2とケース18とが完全係合されると、電動機MGの出力軸26の回転が減速されて車軸14aに伝達される。
変速機52bは、遊星歯車装置54bおよびブレーキBbを主に備えて構成されている。この遊星歯車装置54bおよびブレーキBbの構造は、前述した遊星歯車装置54aおよびブレーキBaと変わらないため、同じ符号を付してその説明を省略する。なお、本実施例の電動駆動装置50においても、変速機52aおよび変速機52bの変速比は同じ値であり、ブレーキBaおよびブレーキBbは独立して制御可能に構成されている。
上記のように車両用電動駆動装置50が構成される場合であっても、ブレーキBaおよびブレーキBbの係合油圧(トルク容量)を独立に制御することにより、駆動輪16a、16bに最適な回転速度差を与えることができるため、差動装置(デファレンシャル装置)をなくすことができる。また、左右の駆動輪16a、16bの駆動力配分を0〜100%の間で自由に調整できるため、前述の実施例と同様に差動制限機能や車両の旋回性を向上させることができる。
図3は、本発明のさらに他の実施例である車両用電動駆動装置60(以下、電動駆動装置60)の断面図である。電動駆動装置60を前述した電動駆動装置10と比較すると、変速機62a、62bの構造が異なるだけであり、他の構成については共通している。以下、変速機62a、62bの構造について説明し、共通する部分についてはその説明を省略する。
変速機62aは、減速歯車装置64aおよび係合装置であるクラッチCaを主に備えて構成されている。減速歯車装置64aは、クラッチCaを介して電動機MGの出力軸26に連結される入力歯車66と、軸心Cに平行なカウンタ軸68に設けられている大径歯車70および小径歯車72と、出力軸14aに接続されている出力歯車74とを備えて構成されている。入力歯車66と大径歯車70とが互いに噛み合うことで第1の減速ギヤ対が構成され、小径歯車72と出力歯車74とが互いに噛み合うことで第2の減速ギヤ対が構成される。従って、変速機62aは、入力歯車66の回転を減速して出力歯車74に連結された出力軸14aに出力する。
クラッチCaは、電動機MGの出力軸26と変速機62aとの間に設けられている。クラッチCaは、ブレーキBaと同様に、供給される油圧(係合油圧)によって係合状態が制御されるよく知られた多板クラッチである。このクラッチCaの係合油圧を制御することによって、クラッチCaのトルク容量が制御される。例えば、クラッチCaに油圧が供給されない場合、トルク容量が零となりクラッチCaが開放されて駆動輪16aに駆動力が伝達されない。また、クラッチCaの係合油圧が高くなり、クラッチCaのトルク容量が電動機MGの出力トルクを越えると、クラッチCaが完全係合されて電動機MGの出力軸26の回転が変速機62aを介して減速して出力軸14aに伝達される。
変速機62bは、減速歯車装置64bおよび係合装置であるクラッチCbを主に備えて構成されている。この減速歯車装置64bおよびクラッチCaの構造は、前述した減速歯車装置64aおよびクラッチCaと変わらないので、同じ符号を付してその説明を省略する。なお、本実施例の電動駆動装置60においても、変速機62aおよび変速機62bの変速比は同じ値であり、クラッチCaおよびクラッチCbは独立して制御可構成されている。
上記のように車両用電動駆動装置60が構成される場合であっても、クラッチCaおよびクラッチCbの係合油圧(トルク容量)を独立に制御することによって、駆動輪16a、16bに最適な回転速度差を与えることができるため、差動装置(デファレンシャル装置)をなくすことができる。また、左右の駆動輪16a、16bの駆動力配分を0〜100%の間で自由に調整できるため、前述の実施例と同様に差動制限装置として機能させたり、車両の旋回性能を向上させることも可能となる。
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、本発明はその他の態様においても適用される。
例えば、前述の実施例では、ブレーキB、クラッチCとして油圧式摩擦係合装置が使用されているが、本発明はこれに限定されず、例えば電磁クラッチなどトルク容量を連続的に変化させることができるものであれば適宜使用することができる。
また、前述の実施例では、ステップドピニオンSPを有する遊星歯車装置28やシングルピニオン型の遊星歯車装置54が装置が使用されているが、必ずしもこれに限定されない。例えばダブルピニオン型の遊星歯車装置が使用されるなど遊星歯車装置の構成を適宜変更しても構わない。また、必ずしも減速機に限定されず、増速機として機能するものであっても構わない。
また、前述の実施例では、減速歯車装置64a、64bとクラッチCa、Cbとによって変速機62a、62bが構成されているが、必ずしも変速機62a、62bを必要とせず、電動機MGの出力軸26と駆動輪16a、16bとの間をクラッチCa、Cbを介して直接連結するものであっても構わない。また、減速歯車装置64に限定されず、電動機MGの回転を増速するものであっても構わない。
また、前述の実施例では、各車両用電動駆動装置10、50、60ともに左右対称に構成されているが、必ずしも左右対称な構成に限定されない。
また、前述の実施例では、変速機として、遊星歯車装置および噛合歯車装置が使用されているが、変速を達成する構成であれば他の構成であっても構わない。。
なお、上述したの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、50、60:車両用電動駆動装置
16a:駆動輪
16b:駆動輪
26:出力軸
28a:遊星歯車装置
28b:遊星歯車装置
MG:電動機
Ba:ブレーキ(係合装置)
Bb:ブレーキ(係合装置)
Ca:クラッチ(係合装置)
Cb:クラッチ(係合装置)
上記目的を達成するための、第1発明の要旨とするところは、(a)電動機が駆動輪に動力伝達可能に連結されることで、その電動機によって左右の駆動輪を駆動させる車両用電動駆動装置であって、(b)前記電動機の出力軸の両端が、前記左右の駆動輪にそれぞれ連結され、(c)前記電動機の出力軸の両端と前記左右の駆動輪との間には、それぞれその左右の駆動輪の差動を許容する係合装置が設けられており、(d)前記電動機の出力軸の両端と前記左右の駆動輪との間には、それぞれ遊星歯車装置が設けられており、(e)前記係合装置は、前記遊星歯車装置の一回転要素を固定することで前記電動機の出力軸の回転を減速するブレーキであり、(f)前記遊星歯車装置は、前記電動機の出力軸に連結されたサンギヤと、小径歯車および大径歯車を有してその大径歯車が前記サンギヤと噛み合うステップドピニオンと、そのステップドピニオンを自転可能且つそのサンギヤまわりに公転可能に支持し前記駆動輪に連結されるキャリヤと、前記ステップドピニオンの前記小径歯車と噛み合うリングギヤとから構成され、前記係合装置は、前記リングギヤと非回転部材との間に設けられていることを特徴とする。
このようにすれば、前記電動機の出力軸と左右の駆動輪との間には、それぞれ左右の駆動輪の差動を許容する係合装置が設けられているため、係合装置の滑り比を変更することで、差動装置を設けることなく差動装置と同様に左右の駆動輪に回転速度差を与えることができる。このようにして差動装置をなくすことができるため、設計自由度も高くなり、電動機の重心設計についても容易となる。また、差動装置が電動機の軸方向の一方に設けられる場合に必要とされていた、電動機の出力軸の内部を貫通して駆動輪に連結される中間シャフトもなくすことができるため、設計自由度がさらに高くなる。また、遊星歯車装置およびブレーキによって減速機が構成され、ブレーキを係合して一回転要素を回転停止させることで、電動機の出力軸の回転を減速して駆動輪に伝達することができる。また、前記遊星歯車装置およびブレーキが減速機として機能することで、電動機の出力トルクを小さくすることができるため、電動機を小型化することもできる。さらに、係合装置が一回転要素を回転停止させるブレーキであるため、互いに回転する回転要素を連結するクラッチに比べて装置が簡素化される。特に、前記遊星歯車装置は、前記電動機の出力軸に連結されたサンギヤと、小径歯車および大径歯車を有して該大径歯車が前記サンギヤと噛み合うステップドピニオンと、そのステップドピニオンを自転可能且つそのサンギヤまわりに公転可能に支持し前記駆動輪に連結されるキャリヤと、前記ステップドピニオンの前記小径歯車と噛み合うリングギヤとから構成され、前記係合装置は、前記リングギヤと非回転部材との間に設けられているため、大幅な減速が可能な減速機を構成することができる。
また、第2発明の要旨とするところは、第1発明の車両用電動駆動装置において、前記電動機、前記遊星歯車装置、および前記左右の駆動輪は、一軸上に配置されている。このようにすれば、装置が径方向に大型化することを抑制することができる。
図1は本発明が好適に適用された車両用電動駆動装置10(以下、電動駆動装置10)の断面図である。電動駆動装置10は、電動機MG、電動機の軸方向の両側に設けられている一対の変速機12a、12b、一対の変速機12a、12bの出力軸としても機能する左右一対の車軸14a、14bに連結されている左右一対の駆動輪16a、16bとを、主に備えて構成されている。以下、特に区別しない場合には、変速機12a、12bを変速機12、車軸14a、14bを車軸14、駆動輪16a、16bを駆動輪16と記載する。本実施例では、電動機MG、変速機12、および駆動輪16が、いずれも同軸心C上に配置されている。
変速機62bは、減速歯車装置64bおよび係合装置であるクラッチCbを主に備えて構成されている。この減速歯車装置64bおよびクラッチCbの構造は、前述した減速歯車装置64aおよびクラッチCaと変わらないので、同じ符号を付してその説明を省略する。なお、本実施例の電動駆動装置60においても、変速機62aおよび変速機62bの変速比は同じ値であり、クラッチCaおよびクラッチCbは独立して制御可構成されている。

Claims (3)

  1. 電動機が駆動輪に動力伝達可能に連結されることで、その電動機によって左右の駆動輪を駆動させる車両用電動駆動装置であって、
    前記電動機の出力軸の両端が、前記左右の駆動輪にそれぞれ連結され、
    前記電動機の出力軸の両端と前記左右の駆動輪との間には、それぞれ該左右の駆動輪の差動を許容する係合装置が設けられていることを特徴とする車両用電動駆動装置。
  2. 前記電動機の出力軸の両端と前記左右の駆動輪との間には、それぞれ遊星歯車装置が設けられており、
    前記係合装置は、前記遊星歯車装置の一回転要素を固定することで前記電動機の出力軸の回転を減速するブレーキであることを特徴とする請求項1の車両用電動駆動装置。
  3. 前記電動機、前記遊星歯車装置、および前記左右の駆動輪は、一軸上に配置されていることを特徴とする請求項2の車両用電動駆動装置。
JP2013542772A 2011-11-10 2011-11-10 車両用電動駆動装置 Expired - Fee Related JP5757337B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013542772A JP5757337B2 (ja) 2011-11-10 2011-11-10 車両用電動駆動装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013542772A JP5757337B2 (ja) 2011-11-10 2011-11-10 車両用電動駆動装置
PCT/JP2011/075946 WO2013069135A1 (ja) 2011-11-10 2011-11-10 車両用電動駆動装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2013069135A1 true JPWO2013069135A1 (ja) 2015-04-02
JP5757337B2 JP5757337B2 (ja) 2015-07-29

Family

ID=48288750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013542772A Expired - Fee Related JP5757337B2 (ja) 2011-11-10 2011-11-10 車両用電動駆動装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20140323259A1 (ja)
JP (1) JP5757337B2 (ja)
CN (1) CN103917397A (ja)
WO (1) WO2013069135A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109835182B (zh) * 2017-12-28 2024-03-08 广州市新域动力技术有限公司 两端集成钳盘式三速行星传动装置的电驱动系统

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103587411A (zh) * 2013-11-29 2014-02-19 合肥工业大学 纯电动汽车用电机-变速器一体化传动系统
US9862260B2 (en) 2015-11-18 2018-01-09 Hyundai Motor Company Powertrain for vehicle
JP6625455B2 (ja) * 2016-03-16 2019-12-25 本田技研工業株式会社 動力装置
DE102016212565B4 (de) 2016-07-11 2022-11-10 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Elektromechanische Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug
DE102016214269A1 (de) * 2016-08-02 2018-02-08 Ziehl-Abegg Automotive Gmbh & Co. Kg Radnabenantrieb
CN108162750A (zh) * 2018-01-12 2018-06-15 广州大非机器人科技有限公司 双电机行星齿轮驱动装置及电动车辆
US10920859B2 (en) * 2019-07-15 2021-02-16 GM Global Technology Operations LLC Two-speed electric drive-unit
SE2150344A1 (en) 2021-03-24 2022-09-25 Borgwarner Sweden Ab An electrical drive axle for a vehicle
DE102021122043A1 (de) 2021-08-26 2023-03-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Antriebsachse für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug mit einer solchen Antriebsachse
DE102021213674A1 (de) * 2021-12-02 2023-06-07 Zf Friedrichshafen Ag Antriebssystem für eine Antriebsachse und Fahrzeug mit Antriebssystem
EP4324673A1 (en) * 2022-08-19 2024-02-21 Volvo Car Corporation Wheel hub assembly and axle assembly for a vehicle

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5419406A (en) * 1991-10-24 1995-05-30 Aisin Aw Co., Ltd. Drive system for electric car
JPH11332021A (ja) * 1998-05-18 1999-11-30 Toyota Motor Corp ハイブリッド車両および動力出力装置
JPH11348587A (ja) * 1998-06-11 1999-12-21 Toyota Motor Corp 油圧式4輪駆動車
US7731614B2 (en) * 2002-04-29 2010-06-08 Caterpillar Inc. Method and apparatus for an electric drive differential system
US6892837B2 (en) * 2002-10-11 2005-05-17 Caterpillar Inc Electric drive system with differential steering
US7276005B2 (en) * 2003-10-14 2007-10-02 Nissan Motor Co., Ltd. Wheel drive system for independently driving right and left wheels of vehicle
JP2007120617A (ja) * 2005-10-27 2007-05-17 Gkn ドライブライン トルクテクノロジー株式会社 トルク断続装置
JP4898256B2 (ja) * 2006-03-30 2012-03-14 株式会社ユニバンス 自動車用変速装置
CN101348075B (zh) * 2008-07-30 2012-10-31 无锡开普动力有限公司 电机驱动的驱动桥
US8343000B2 (en) * 2009-11-24 2013-01-01 BAE Systems Hägglunds Aktiebolag Electric drive system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109835182B (zh) * 2017-12-28 2024-03-08 广州市新域动力技术有限公司 两端集成钳盘式三速行星传动装置的电驱动系统

Also Published As

Publication number Publication date
JP5757337B2 (ja) 2015-07-29
WO2013069135A1 (ja) 2013-05-16
CN103917397A (zh) 2014-07-09
US20140323259A1 (en) 2014-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5757337B2 (ja) 車両用電動駆動装置
JP5811267B2 (ja) 車両用駆動装置
US10203028B2 (en) Drive gear unit
JP5821963B2 (ja) 車両用駆動装置
JP2019504247A (ja) 車両ドライブラインシステム
JP2009012693A (ja) 車両用動力伝達装置
JP2020093664A (ja) 車両用電気駆動装置
JP6445091B2 (ja) 動力装置
JP5994934B2 (ja) ハイブリッド車両用駆動装置
JP2011133110A (ja) 左右輪駆動装置、前後輪駆動装置及びその制御方法
WO2018163948A1 (ja) ハイブリッド車両用トランスミッション
JP2008196670A (ja) ブレーキバンドを用いた前後進切換え機構
JP2019014449A (ja) 車両用動力伝達装置
US20180209518A1 (en) Vehicle
JP2005351471A (ja) 差動装置、この差動装置を利用した前後輪駆動装置及び、この前後輪駆動装置の制御方法
JP2010144762A (ja) 駆動力配分装置
JP2015230052A (ja) 遊星歯車機構
JP3775015B2 (ja) 左右輪駆動力分配機構
CN106004398B (zh) 一种双轴驱动系统及配置了该系统的电动汽车
JP2019002475A (ja) 車両用動力伝達装置
JP7035953B2 (ja) 車両用ギヤ
JP2017129274A (ja) トルクベクタリングユニット
JP6741705B2 (ja) 車両用動力伝達装置のオイルポンプ駆動機構
JP6783152B2 (ja) 動力装置
JP7452457B2 (ja) 動力伝達装置

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150507

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150520

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees