JPWO2015093454A1 - 駆動装置 - Google Patents

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Abstract

駆動装置は、左駆動部と右駆動部とを駆動する駆動源と、それぞれ第1回転要素と、第2回転要素と、第3回転要素とを有する第1及び第2差動機構を有する動力伝達機構と、切替装置と、を備える。第1及び第2差動機構の第1回転要素は互いに同一方向に一体回転するよう接続され、第1及び第2差動機構の前記第2回転要素はそれぞれ左駆動部及び右駆動部に接続され、第1及び第2差動機構の第3回転要素は互いに反対方向に回転するよう接続される。

Description

この発明は、駆動装置、特に駆動源と2つの差動機構とを備える駆動装置に関するものである。
従来より、駆動源と2つの遊星歯車機構とを備える動力伝達機構が知られている。例えば、特許文献1に記載の駆動力配分装置100は、図21に示すように、それぞれがリングギヤR、プラネタリギヤP、プラネタリキャリヤCおよびサンギヤSから構成される2組の遊星歯車機構PLと、2組の遊星歯車機構PLのサンギヤS間を接続するシャフト101に駆動力を与える駆動用モータ102と、左右輪間に駆動力差を生じさせるための制御用モータ103と、の2つの動力源を備えており、駆動用モータ102を駆動することで車両の前後方向の運動(挙動)に影響を及ぼす左右輪の駆動力和を与え、駆動用モータ102の駆動力で走行中に必要に応じて制御用モータ103を駆動することで車両の旋回方向の運動(挙動)に影響を及ぼす左右輪の駆動力差を与えるように制御できることが記載されている。
即ち、特許文献1に記載の駆動力配分装置100では、2つの動力源(駆動用モータ102、制御用モータ103)を備え、主として車両の前後方向の運動(挙動)に影響を及ぼす左右輪の駆動力和と、主として車両の旋回方向の運動(挙動)に影響を及ぼす左右輪の駆動力差と、の両方を同時に制御可能であった。
また、特許文献2には、電動モータに接続された傘歯車式差動装置の一方に、2つのギヤからなる伝動系を設け、他方に切替手段を介して2つのギヤからなる伝動系及び3つのギヤからなる伝動系を設けた左右輪の連結装置が開示されている。また、傘歯車式差動装置の他方の2つのギヤからなる伝動系においては、傘歯車式差動装置の一方の2つのギヤからなる伝動系と同一のギヤ比に設定し、傘歯車式差動装置の他方の3つのギヤからなる伝動系においては、傘歯車式差動装置の一方の2つのギヤからなる伝動系と方向が反対で絶対値の等しい同一のギヤ比に設定している。この連結装置によれば、切替手段により、2つのギヤからなる伝動系を選択した場合に、電動モータのトルクが同一方向に同じ大きさで左右輪に伝達されるので前進又は後進の発進アシストを行うことができ、3つのギヤからなる伝動系を選択した場合に、電動モータのトルクが反対方向に同じ大きさで左右輪に伝達されるので旋回方向にヨーモーメントを発生させる旋回アシストを行うことができる。
日本国特開2010−144762号 日本国特許第3599847号
しかしながら、特許文献1の駆動力配分装置100は、2つの動力源が必要であり、製造コストが嵩むとともに、装置の大型化が避けられず改善の余地があった。また、特許文献2の連結装置では、発進アシスト時であっても旋回アシスト時であっても、ギヤ比の絶対値は同じであり、前後方向のアシストと旋回方向のアシストとの大きさに差異を持たせることができず改善の余地があった。
本発明は、1つの駆動源で、左駆動部及び右駆動部に駆動力和を付与する制御と、駆動力差を付与する制御と、を片方ずつ切り替えて制御可能で、駆動源の同一動力に対し付与される駆動力和と駆動力差との絶対値の大きさを別個独立に設定可能な駆動装置を提供する。
本発明は以下の態様を提供するものである。
第1態様は、
輸送機器(例えば、後述の実施形態の車両V)の進行方向に対し左側に配置される左駆動部(例えば、後述の実施形態の左後輪LWr)と、前記進行方向に対し右側に配置される右駆動部(例えば、後述の実施形態の右後輪RWr)と、を駆動する駆動源(例えば、後述の実施形態の電動機MOT)と、
それぞれ第1回転要素と、第2回転要素と、第3回転要素とを有する第1及び第2差動機構(例えば、後述の実施形態の第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2)を有する動力伝達機構(例えば、後述の実施形態の動力伝達機構TM2)と、を備えた駆動装置(例えば、後述の実施形態の後輪駆動装置20)であって、
前記第1及び第2差動機構の前記第1回転要素は、互いに同一方向に一体回転するよう接続され、
前記第1及び第2差動機構の前記第2回転要素は、それぞれ前記左駆動部及び前記右駆動部に接続され、
前記第1及び第2差動機構の前記第3回転要素は、互いに反対方向に回転するよう接続され、
前記動力伝達機構は、前記駆動源と前記第1及び第2差動機構の前記第1回転要素とを接続する第1接続状態と、前記駆動源と前記第1及び第2差動機構の前記第3回転要素とを接続する第2接続状態と、を選択的に切り替える切替装置(例えば、後述の実施形態の第1及び第2クラッチCL1、CL2)を備える。
第2態様は、第1態様の構成に加えて、
前記動力伝達機構は、前記駆動源と前記第1及び第2差動機構の前記第1回転要素との動力伝達経路を接続する締結状態と、前記駆動源と前記第1及び第2差動機構の前記第1回転要素との動力伝達経路を遮断する解放状態と、を切替可能な第1切替機構(例えば、後述の実施形態の第1クラッチCL1)と、
前記駆動源と前記第1及び第2差動機構の前記第3回転要素との動力伝達経路を接続する締結状態と、前記駆動源と前記第1及び第2差動機構の前記第3回転要素との動力伝達経路を遮断する解放状態と、を切替可能な第2切替機構(例えば、後述の実施形態の第2クラッチCL2)と、を備え、
前記第1切替機構が締結状態となり、且つ、前記第2切替機構が解放状態となる第1状態と、前記第1切替機構が解放状態となり、且つ、前記第2切替機構が締結状態となる第2状態と、を切替可能に構成される。
第3態様は、第2態様の構成に加えて、
前記第1切替機構と前記第2切替機構とは、同一の作動装置(例えば、後述の実施形態のアクチュエータ)によって前記締結状態と前記解放状態とが切り替えられる。
第4態様は、第3態様の構成に加えて、
前記第1切替機構と前記第2切替機構とは、同一の回転軸線上に配置される。
第5態様は、第4態様の構成に加えて、
前記第1及び第2差動機構の前記第1回転要素は、前記回転軸線上に配置される。
第6態様は、第2又は第3態様の構成に加えて、
前記第1切替機構と前記第1及び第2差動機構の前記第1回転要素とは、前記回転軸線上に配置される。
第7態様は、第6態様の構成に加えて、
前記第1切替機構と前記第2切替機構とは、径方向でオフセットした位置に配置され、且つ、軸線方向でオーバーラップした位置に配置される。
第8態様は、第1〜7態様のいずれかの構成に加えて、
前記駆動源は、前記第1及び第2差動機構に対し、軸線方向一方側又は他方側に配置される。
第9態様は、第8態様の構成に加えて、
前記駆動源は、前記第1差動機構に対し軸線方向で反第2差動機構側に、又は、前記第2差動機構に対し軸線方向で反第1差動機構側に、前記第1及び第2差動機構に対し軸線方向でオフセットした位置に配置される。
第10態様は、第1〜9態様のいずれかの構成に加えて、
前記輸送機器の速度が所定速度未満のとき、前記切替装置は、前記第1接続状態に切り替え、
前記輸送機器の速度が前記所定速度以上のとき、前記切替装置は、前記第2接続状態に切り替える。
第11態様は、第10態様の構成に加えて、
前記駆動装置は、前記駆動源へのエネルギの供給と前記駆動源からのエネルギの回収との少なくとも一方を行うエネルギ授受装置に接続され、
前記エネルギ授受装置は、第1エネルギ授受装置(例えば、後述の実施形態の発電機GEN、キャパシタCAP)と第2エネルギ授受装置(例えば、後述の実施形態のバッテリBATT)とを含み、
前記駆動源は、前記第1エネルギ授受装置と前記第2エネルギ授受装置とに対して切替可能に接続され、
前記第1エネルギ授受装置は、前記駆動源とは異なる他の駆動源(例えば、後述の実施形態のエンジンENG)からエネルギの回収を行うよう接続され、
前記第2エネルギ授受装置はエネルギ蓄積装置(例えば、後述の実施形態のバッテリBATT)を含む。
第12態様は、第11態様の構成に加えて、
前記駆動源は、前記所定速度未満のとき、前記第1エネルギ授受装置に接続され、
前記所定速度以上のとき、前記第2エネルギ授受装置に接続される。
第13態様は、
前記第1及び第2差動機構の前記第3回転要素は、互いの間に奇数回の噛み合いを介して接続される。
第1態様によれば、1つの駆動源で2つの駆動部に同一方向の駆動力を作用させたり、反対方向の駆動力を作用させたりでき、例えば輸送機器に搭載した場合には、左右輪に駆動力和の制御と、駆動力差の制御とを、片方ずつ切り替えて出力させることができる。また、駆動源の同一動力に対し付与される駆動力和と駆動力差との絶対値の大きさを別個独立に設定できる。
第2態様によれば、駆動源と第1回転要素とを接続するときは駆動源と第3回転要素との動力伝達経路を遮断し、駆動源と第3回転要素とを接続するときは駆動源と第1回転要素との動力伝達経路を遮断するので、どちらか一方に確実に動力を伝達することができる。
第3態様によれば、同一の作動装置によって2つの切替機構を制御できるので、第1切替機構と第2切替機構の両方が締結状態となることを容易に回避できるとともに、2つの作動装置で構成する場合に比べて、部品点数を削減でき、製造コストを抑制することができる。
第4態様によれば、径方向寸法の拡大を抑えながら第1切替機構と第2切替機構を配置することができる。
第5態様によれば、第1切替機構と第2切替機構とが、第1及び第2差動機構の第1回転要素と同一直線状に配置されるので、例えば、第1及び第2差動機構の間のスペースを活用して第1切替機構と第2切替機構とを配置することができる。
第6態様によれば、第1切替機構が、第1及び第2差動機構の第1回転要素と同一直線状に配置されるので、例えば、第1及び第2差動機構の間のスペースを活用して第1切替機構を配置することができる。
第7態様によれば、軸方向寸法の拡大を抑えながら第1切替機構と第2切替機構とを配置することができる。
第8態様によれば、第1及び第2差動機構に挟まれるように駆動源を配置する場合に比べて、左右駆動部と第2回転要素との接続部を車幅方向で内側に寄せることができるため、接続部から車輪又は車輪側部材への角度を押さえることができる。
第9態様によれば、径方向寸法も小さくすることができる。
第10態様によれば、輸送機器が所定速度未満の時には2つの駆動部を同一方向に駆動可能でき、輸送機器が所定速度以上の時には2つの駆動部を反対方向に駆動できるので、発進時及び低速走行時等の前後方向の要求駆動力が大きい場合のアシストと、操作性を向上させるトルクベクタリングとが可能となる。
第11態様によれば、駆動源は、他の駆動源と接続可能な第1エネルギ授受装置と、蓄電装置とに切替可能に接続されるので、状況に応じて接続先を選択できる。
第12態様によれば、輸送機器の発進時又は低速走行時は大きな駆動力を必要とするため、他の駆動源と接続可能な第1エネルギ授受装置で発電した電力で駆動源を駆動し、所定速度以上の車速でトルクベクタリングをする際は発進時又は低速走行時に比べて少ない電力しか必要としないため、蓄電装置の電力で駆動できる。
第13態様によれば、容易に第1及び第2差動機構の第3回転要素が互いに反対方向に回転するよう接続できる。
本発明の駆動装置を搭載可能な一実施形態の車両の概略構成図である。 第1実施形態の後輪駆動装置のスケルトン図である。 第1実施形態の後輪駆動装置における前輪駆動(FWD)直進時の動力伝達経路と共線図を示す図である。 第1実施形態の後輪駆動装置における前輪駆動(FWD)旋回時の動力伝達経路と共線図を示す図である。 図3Aに示す後輪駆動装置における前輪駆動(FWD)直進時の回転要素を示すスケルトン図である。 図3Bに示す後輪駆動装置における前輪駆動(FWD)旋回時の回転要素を示すスケルトン図である。 第1実施形態の後輪駆動装置における四輪駆動(4WD)直進時の動力伝達経路と共線図を示す図である。 第1実施形態の後輪駆動装置における四輪駆動(4WD)旋回時の動力伝達経路と共線図を示す図である。 図4Aに示す後輪駆動装置における四輪駆動(4WD)直進時の回転要素を示すスケルトン図である。 図4Bに示す後輪駆動装置における四輪駆動(4WD)旋回時の回転要素を示すスケルトン図である。 第1実施形態の後輪駆動装置におけるトルクベクタリング駆動(TV)直進時の動力伝達経路と共線図を示す図である。 第1実施形態の後輪駆動装置におけるトルクベクタリング駆動(TV)旋回時の動力伝達経路と共線図を示す図である。 図5Aに示す後輪駆動装置におけるトルクベクタリング駆動(TV)直進時の回転要素を示すスケルトン図である。 図5Bに示す後輪駆動装置におけるトルクベクタリング駆動(TV)旋回時の回転要素を示すスケルトン図である。 4WD駆動及びトルクベクタリング駆動の電力フローを示す図である。 第1実施形態の第1変形例の後輪駆動装置のスケルトン図である。 第1実施形態の第2変形例の後輪駆動装置のスケルトン図である。 第1実施形態の第3変形例の後輪駆動装置のスケルトン図である。 第1実施形態の第3変形例の後輪駆動装置における前輪駆動(FWD)時の動力伝達経路と共線図を示す図である。 第1実施形態の第3変形例の後輪駆動装置における前輪駆動(FWD)直進時の回転要素を示すスケルトン図である。 第1実施形態の第3変形例の後輪駆動装置における四輪駆動(4WD)時の動力伝達経路と共線図を示す図である。 第1実施形態の第3変形例の後輪駆動装置における四輪駆動(4WD)直進時の回転要素を示すスケルトン図である。 第1実施形態の第3変形例の後輪駆動装置におけるトルクベクタリング駆動(TV)時の動力伝達経路と共線図を示す図である。 第1実施形態の第3変形例の後輪駆動装置におけるトルクベクタリング駆動(TV)直進時の回転要素を示すスケルトン図である。 第1実施形態の第4変形例の後輪駆動装置のスケルトン図である。 第1実施形態の第5変形例の後輪駆動装置のスケルトン図である。 第2実施形態の後輪駆動装置のスケルトン図である。 第2実施形態の後輪駆動装置における共線図である。 第3実施形態の後輪駆動装置のスケルトン図である。 第3実施形態の後輪駆動装置における共線図である。 第4実施形態の後輪駆動装置のスケルトン図である。 第5実施形態の後輪駆動装置のスケルトン図である。 第5実施形態の後輪駆動装置における共線図である。 第6実施形態の後輪駆動装置のスケルトン図である。 本発明の動力伝達装置を搭載可能な他の実施形態の車両の概略構成図である。 従来の特許文献1に記載の駆動力配分装置の概略構成図である。
先ず、本発明の駆動装置を搭載可能な一実施形態の車両について図1を参照しながら説明する。
図1に示すように、車両Vは、エンジンENGにより動力伝達機構TM1を介して左右前輪LWf、RWfを駆動する前輪駆動装置10と、電動機MOTにより動力伝達機構TM2を介して左右後輪LWr、RWrを駆動する後輪駆動装置20と、を備える四輪駆動車両である。
前輪駆動装置10では、エンジンENGがクラッチCLを介して発電機GENに接続されており、エンジンENGが主駆動源として車両Vに推進力を与える。後輪駆動装置20は、前輪駆動装置10を補うものであり、必要に応じて後述する前後方向の走行アシスト及び左右方向の旋回アシストを切り替えて行うものである。後輪駆動装置20の電動機MOTは、スイッチング機構SWを介して前輪駆動装置10の発電機GENとバッテリBATTとに選択的に接続される。即ち、スイッチング機構SWにより、電動機MOTと発電機GENとを電気的に接続した状態と、電動機MOTとバッテリBATTとを電気的に接続した状態と、を選択可能になっている。
以下、本発明の特徴である駆動装置としての後輪駆動装置20の各実施形態について詳細に説明する。なお、本発明の特徴である駆動装置は、車両Vの前輪駆動装置10に用いてもよいが、ここでは、後輪駆動装置20に用いた場合を例に説明する。
<第1実施形態>
後輪駆動装置20は、図2に示すように、電動機MOTと動力伝達機構TM2とを備え、動力伝達機構TM2が、電動機MOTの出力軸21に設けられる第1及び第2クラッチCL1、CL2と、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2の2つの遊星歯車機構と、を備えて構成される。第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2は、それぞれサンギヤS1、S2と、リングギヤR1、R2と、サンギヤS1、S2とリングギヤR1、R2とに噛み合うピニオンP1、P2を自転及び公転自在に軸支するキャリアC1、C2とからなる所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構で構成されている。第1実施形態及び後述する第1実施形態の変形例では、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2が第1及び第2差動機構の第1回転要素を構成し、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のキャリアC1、C2が第1及び第2差動機構の第2回転要素を構成し、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2が第1及び第2差動機構の第3回転要素を構成する。そして、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2は連結軸23を介して一体回転するように互いに接続されるとともに、キャリアC1、C2がそれぞれジョイントJ1、J2を介して左右後輪LWr、RWrに接続されている。
第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2は、等しい変速比を有しており、互いに近接配置されている。電動機MOTは、この第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2に対し軸線方向で左側にオフセット配置されている。また、電動機MOTは、この第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2に径方向でオーバーラップしている。
第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2を接続する連結軸23には、サンギヤS1、S2と一体回転するように第2入力ギヤ33がサンギヤS1、S2から等距離に設けられ、この第2入力ギヤ33が、電動機MOTの出力軸21に設けられた第2出力ギヤ35と噛み合っている。
第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2は、ピニオンP1、P2と噛み合う内周面に形成された内歯R1a、R2aの他に外周面に形成された外歯R1b、R2bも有し、第1遊星歯車機構PL1のリングギヤR1は、外歯R1bが電動機MOTの出力軸21に設けられた第1出力ギヤ25と噛み合っており、第2遊星歯車機構PL2のリングギヤR2は、外歯R2bが第1出力ギヤ25と噛み合うアイドルギヤ27と同軸上に一体回転するように設けられた第1入力ギヤ29と噛み合っている。即ち、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2は、リングギヤR1の外歯R1bと第1出力ギヤ25との噛み合い、第1出力ギヤ25とアイドルギヤ27との噛み合い、第1入力ギヤ29とリングギヤR2の外歯R2bとの噛み合いの3回の噛み合いを介して接続されている。なお、符号31は、一端にアイドルギヤ27が取り付けられ、他端に第1入力ギヤ29が取り付けられたアイドル軸である。
このように第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2が奇数回の噛み合いを介して接続されることで、2つのリングギヤR1、R2は互いに反対方向に回転するように作用する。即ち、リングギヤR1の一方向の回転は、リングギヤR1の外歯R1bと第1出力ギヤ25との噛み合いにより、第1出力ギヤ25を他方向に回転させる。また、第1出力ギヤ25とアイドルギヤ27との噛み合いにより、アイドルギヤ27を一方向に回転させる。アイドルギヤ27と第1入力ギヤ29とはアイドル軸31を介して一体に回転するため、第1入力ギヤ29も一方向に回転し、さらに、第1入力ギヤ29とリングギヤR2の外歯R2bとの噛み合いにより、第1入力ギヤ29の一方向の回転は、リングギヤR2を他方向に回転させるように作用することとなる。
また、リングギヤR1の外歯R1bと第1出力ギヤ25との噛み合いによるギヤ比と、第1出力ギヤ25とアイドルギヤ27との噛み合い及び第1入力ギヤ29とリングギヤR2の外歯R2bとの噛み合いによるギヤ比とは、絶対値が等しくなるように設定されている。したがって、第1出力ギヤ25に伝達された電動機MOTのトルクは、リングギヤR1、R2に対し常に絶対値の等しい反対方向のトルクとして伝達される。
電動機MOTの出力軸21に設けられた第2出力ギヤ35と第1出力ギヤ25は、相対回転可能に、且つ、軸方向に対向配置されており、それぞれ第1及び第2クラッチCL1、CL2による切替によって出力軸21と一体回転又は相対回転するようになっている。即ち、第1クラッチCL1は、締結又は解放により電動機MOTの出力軸21と第2出力ギヤ35との動力伝達を接続又は遮断する。第2クラッチCL2は、締結又は解放により電動機MOTの出力軸21と第1出力ギヤ25との動力伝達を接続又は遮断する。第1及び第2クラッチCL1、CL2は共通のアクチュエータによって切り替え可能なシンクロメッシュ機構から構成され、同一の回転軸線、即ち、電動機MOTの出力軸21と同じ回転軸線上で切替可能になっている。
第1及び第2クラッチCL1、CL2は、いずれも解放された状態と、第1クラッチCL1が締結され第2クラッチCL2が解放された第1状態と、第1クラッチCL1が解放され第2クラッチCL2が締結された第2状態と、を択一的にとりうる。
第1及び第2クラッチCL1、CL2がいずれも解放された状態では、電動機MOTの出力軸21が第1出力ギヤ25と第2出力ギヤ35のいずれのギヤにも接続されず、電動機MOTの出力軸21と第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2との動力伝達経路が遮断状態になる。第1及び第2クラッチCL1、CL2がいずれも解放された状態をとるとき、電動機MOTからは左右後輪LWr、RWrにトルクが伝達されず後輪駆動装置20からは左右駆動力和及び左右駆動力差のいずれも発生されない、後述する前輪駆動(FWD)が可能となる。
第1クラッチCL1が締結され第2クラッチCL2が解放された第1状態では、電動機MOTの出力軸21が第2出力ギヤ35に接続され、電動機MOTの出力軸21と第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2との動力伝達経路が第2入力ギヤ33を介して接続状態になる。第1及び第2クラッチCL1、CL2が第1状態をとるとき、電動機MOTからは左右後輪LWr、RWrに前後方向において同じ方向に同じ大きさのトルクが伝達されて後輪駆動装置20から所期の左右駆動力和が発生され、左右駆動力差は発生されない、後述する四輪駆動(4WD)が可能となる。
第1クラッチCL1が解放され第2クラッチCL2が締結された第2状態では、電動機MOTの出力軸21が第1出力ギヤ25に接続され、電動機MOTの出力軸21と第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2との動力伝達経路が接続状態になる。第1及び第2クラッチCL1、CL2が第2状態をとるとき、電動機MOTからは左右後輪LWr、RWrに前後方向において反対方向に同じ大きさのトルクが伝達されて後輪駆動装置20から所期の左右駆動力差が発生され、左右駆動力和は発生されない、後述するトルクベクタリング駆動(TV)が可能となる。
即ち、電動機MOTの出力軸21は、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2と、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2と、に対して選択的に切替可能に接続されている。
以上の構成の後輪駆動装置20では、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2が前述したように構成されているため、サンギヤS1、キャリアC1及びリングギヤR1は、互いの間で動力が伝達可能であり、それらの回転数が互いに共線関係にあるとともに、サンギヤS2、キャリアC2及びリングギヤR2も、互いの間で動力が伝達可能であり、それらの回転数が互いに共線関係にある。ここで、共線関係とは、共線図において、それぞれの回転数が単一の直線上に並ぶ関係のことである。
また、サンギヤS1とサンギヤS2は連結軸23を介して一体回転するように接続されるので、サンギヤS1とサンギヤS2の回転数は互いに等しくなっている。さらに、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2が奇数回の噛み合いを介して接続されることで、2つのリングギヤR1、R2は同じ回転数で互いに反対方向に回転するように作用する。これは、回転数を表す共線図(例えば、図3A及び図3B)で説明すると、2つのリングギヤR1、R2を結ぶ仮想線L1が零回転を示す零回転線L2と交わる交点を支点Oとして回転するような関係性で2つのリングギヤR1、R2の回転数が規制されることを意味する。なお、支点となる仮想線L1と零回転を示す零回転線L2との交点は、本実施形態では、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2の変速比が同一であるため、零回転線L2の中央に位置しているが、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2の変速比が異なれば零回転線L2の中央からずれた点となる。
したがって、左右後輪LWr、RWrに回転数差がない直進時には、左右後輪LWr、RWrに接続されたキャリアC1、C2の回転数が等しくなり、2つのリングギヤR1、R2を結ぶ仮想線L1が零回転線L2に一致し、リングギヤR1、R2の回転数はいずれも零回転となる。一方、左右後輪LWr、RWrに回転数差がある旋回時には、左右後輪LWr、RWrに接続されたキャリアC1、C2には回転数差が生じ、2つのリングギヤR1、R2を結ぶ仮想線L1が支点Oを中心に回転し、リングギヤR1、R2は互いに同じ回転数で反対方向に回転する。
以下、前輪駆動(FWD)、四輪駆動(4WD)及びトルクベクタリング駆動(TV)についてより詳細に説明する。
−前輪駆動(FWD)−
第1及び第2クラッチCL1、CL2がいずれも解放された状態(第1クラッチCL1:解放/第2クラッチCL2:解放)のとき、電動機MOTと第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2との動力伝達経路が遮断状態となり、電動機MOTからは左右後輪LWr、RWrにトルクが伝達されず後輪駆動装置20からは左右駆動力和及び左右駆動力差のいずれも発生されない。左右後輪LWr、RWrに回転数差がない直進時には、図3Aに示すように、仮想線L1が零回転線L2に一致し、リングギヤR1、R2の回転数はいずれも零回転となる。一方、左右後輪LWr、RWrに回転数差がある旋回時には、図3B示すように、共線図上において仮想線L1が支点Oを中心に回転し、リングギヤR1、R2は互いに同じ回転数で反対方向に回転する。なお、図3Cは、左右後輪LWr、RWrに回転数差がない前輪駆動(FWD)直進時(図3A)における動力伝達機構TM2の回転要素を実線で示している。また、図3Dは、左右後輪LWr、RWrに回転数差がある前輪駆動(FWD)旋回時(図3B)における動力伝達機構TM2の回転要素を実線で示している。
−四輪駆動(4WD)−
第1及び第2クラッチCL1、CL2が第1状態(第1クラッチCL1:締結/第2クラッチCL2:解放)のとき、電動機MOTと第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2との動力伝達経路が第2出力ギヤ35及び第2入力ギヤ33を介して接続状態になり、サンギヤS1、S2には、電動機MOTから順方向のモータトルクMが入力される。通常の第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2においては、サンギヤS1、S2に順方向のトルクが入力された場合、キャリアC1、C2及びリングギヤR1、R2に対し回転数を上昇させるトルクが伝達されるが、上述のようにリングギヤR1、R2は互いに同じ回転数で反対方向にしか回転しないよう規制されるので、リングギヤR1、R2が支点となり、力点であるサンギヤS1、S2に入力された順方向のモータトルクMは、作用点であるキャリアC1、C2に対し、モータトルクM1、M2に第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2の変速比を掛け合わせた順方向の左右後輪トルクT1、T2として伝達される。第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2の変速比は等しいので、左右後輪トルクT1、T2は絶対値の等しい同一方向のトルクとなり、これにより左右後輪トルクT1、T2の和(T1+T2)に応じた左右駆動力和が発生し、前進方向の駆動力が車両Vに安定的に付与されることとなる。なお、左右後輪トルクT1、T2の差(T1−T2)は零となり、第1及び第2クラッチCL1、CL2が第1状態のとき、電動機MOTのトルクの発生によって後輪駆動装置20から左右駆動力差が発生することはなく、車両Vにヨーモーメントを付与しない。本明細書において、順方向とは車両Vを前進させる方向を意味するものとし、車両Vを前進させるための電動機MOTの回転方向はギヤの配置、ギヤの個数によって変わり得る。車両Vに後進方向のトルクを付与する場合、即ち後進時には、電動機MOTを前進時とは反対方向のトルクが発生するようにトルク制御を行えばよい。
図4A、図4Bでは、共線図上の矢印が各要素に作用するトルクを示し、電動機MOTから共線図に至る矢印が電動機MOTの動力伝達経路を示している(図11Aにおいても同様。)。また、図4C、図4Dでは、四輪駆動(4WD)時における動力伝達機構TM2の回転要素を実線で示している。
左右後輪LWr、RWrに回転数差がない直進時には、図4Aに示すように、仮想線L1が零回転線L2に一致し、リングギヤR1、R2の回転数はいずれも零回転となる。一方、左右後輪LWr、RWrに回転数差がある旋回時には、図4B示すように、共線図上において仮想線L1が支点Oを中心に回転し、リングギヤR1、R2は互いに同じ回転数で反対方向に回転する。なお、図4Cは、左右後輪LWr、RWrに回転数差がない四輪駆動(4WD)直進時(図4A)における動力伝達機構TM2の回転要素を実線で示し、図4Dは、左右後輪LWr、RWrに回転数差がある四輪駆動(4WD)旋回時(図4B)における動力伝達機構TM2の回転要素を実線で示している。
このように、第1及び第2クラッチCL1、CL2を第1状態(第1クラッチCL1:締結/第2クラッチCL2:解放)に制御し、前後進に応じて電動機MOTの回転方向を変えながらトルク制御を行うことで、左右後輪LWr、RWrに所期の前後方向駆動力を発生させることができ、前後方向の走行アシストを行うことができる。発進時に発進アシストとして用いてもよく、走行時に前輪駆動(FWD)から四輪駆動(4WD)に移行してもよい。走行時の前輪駆動(FWD)から四輪駆動(4WD)への切替は、図3Cの第1及び第2クラッチCL1、CL2をともに解放した状態で電動機MOTの回転数を第2出力ギヤ35と同じ回転数まで上昇させた後に、第1クラッチCL1を締結することで切替時のショックを抑えながら移行させることができる。
−トルクベクタリング駆動(TV)−
第1及び第2クラッチCL1、CL2が第2状態(第1クラッチCL1:解放/第2クラッチCL2:締結)のとき、電動機MOTと第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2との動力伝達経路が接続状態になり、リングギヤR1、R2には、電動機MOTから絶対値の等しい反対方向のモータトルクが入力される。
即ち、電動機MOTのトルクによって、リングギヤR1の外歯R1bと第1出力ギヤ25との噛み合いによりリングギヤR1に、電動機MOTのトルクと反対方向である逆方向の第1モータトルクM1が作用する。このとき、キャリアC1には左後輪LWrから前進走行しようとする順方向のトルク(図示せず)が作用しているので、第1遊星歯車機構PL1においては、キャリアC1が支点となり、力点であるリングギヤR1に逆方向の第1モータトルクM1が作用したことで、作用点であるサンギヤS1、S2に順方向の第1モータトルク分配力M1′が作用する。
また、電動機MOTのトルクによって、第1出力ギヤ25とアイドルギヤ27との噛み合い及び第1入力ギヤ29とリングギヤR2の外歯R2bとの噛み合いによりリングギヤR2に、電動機MOTのトルクと同一方向である順方向の第2モータトルクM2が作用する。このとき、キャリアC2には右後輪RWrから前進走行しようとする順方向のトルク(図示せず)が作用しているので、第2遊星歯車機構PL2においては、キャリアC2が支点となり、力点であるリングギヤR2に順方向の第2モータトルクM2が作用したことで、作用点であるサンギヤS1、S2に逆方向の第2モータトルク分配力M2′が作用する。
ここで、第1モータトルクM1と第2モータトルクM2は、絶対値の等しい反対方向のトルクなので、サンギヤS1、S2に作用する順方向の第1モータトルク分配力M1′と逆方向の第2モータトルク分配力M2′は互いに打ち消しあう(相殺)。この相殺によってサンギヤS1、S2が支点となり、力点であるリングギヤR1に入力された逆方向の第1モータトルクM1は作用点であるキャリアC1に対し第1遊星歯車機構PL1の変速比を掛け合わせた逆方向の左後輪トルクT1として伝達され、力点であるリングギヤR2に入力された順方向の第2モータトルクM2は作用点であるキャリアC2に対し第2遊星歯車機構PL2の変速比を掛け合わせた順方向の右後輪トルクT2として伝達される。
第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2の変速比は等しいので、左右後輪トルクT1、T2は絶対値の等しい反対方向のトルクとなり、これにより左右後輪トルクT1、T2の差(T1−T2)に応じた左右駆動力差が発生し、反時計回りのヨーモーメントYが車両Vに安定的に付与されることとなる。なお、左右後輪トルクT1、T2の和(T1+T2)は零となり、第1及び第2クラッチCL1、CL2が第2状態のとき、電動機MOTのトルクの発生によって後輪駆動装置20から左右駆動力和が発生することはなく、車両Vに前後方向のトルクを付与しない。車両Vに時計回りのヨーモーメントを付与する場合、電動機MOTに上記と反対方向のトルクが発生するようにトルク制御を行えばよい。
図5A、図5Bでは、共線図上の矢印が各要素に作用するトルクを示し、電動機MOTから共線図に至る矢印が電動機MOTの動力伝達経路を示している(図12Aにおいても同様。)。また、図5C、図5Dでは、トルクベクタリング駆動(TV)時における動力伝達機構TM2の回転要素を実線で示している。
左右後輪LWr、RWrに回転数差がない直進時には、図5Aに示すように、仮想線L1が零回転線L2に一致し、リングギヤR1、R2の回転数はいずれも零回転となる。一方、左右後輪LWr、RWrに回転数差がある旋回時には、図5B示すように、共線図上において仮想線L1が支点Oを中心に回転し、リングギヤR1、R2は互いに同じ回転数で反対方向に回転する。なお、図5Cは、左右後輪LWr、RWrに回転数差がないトルクベクタリング駆動(TV)直進時(図5A)における動力伝達機構TM2の回転要素を実線で示し、図5Dは、左右後輪LWr、RWrに回転数差があるトルクベクタリング駆動(TV)旋回時(図5B)における動力伝達機構TM2の回転要素を実線で示している。
このように、第1及び第2クラッチCL1、CL2を第2状態(第1クラッチCL1:解放/第2クラッチCL2:締結)に制御し、旋回方向又は横加速度に応じて電動機MOTの回転方向を変えながらトルク制御を行うことで、所期のヨーモーメントを発生させることができ、旋回アシストを行うことができる。また、旋回方向と反対方向のヨーモーメントを発生させることで、旋回制限を行うこともできる。
なお、図3B、図4B及び図5Bでは、左後輪LWrの回転数に対し右後輪RWrの回転数が高い左旋回時を例示したが、右後輪RWrの回転数に対し左後輪LWrの回転数が高い右旋回時も同様である(図10A、図11A、図12Aにおいても同様。)。
図6は四輪駆動(4WD)及びトルクベクタリング駆動(TV)の電力フローを示す図である。
四輪駆動(4WD)時には、一例として、クラッチCLを締結(ON)してエンジンENGと発電機GENを接続した状態で、エンジンENGのトルクで動力伝達機構TM1を介して左右前輪LWf、RWfを駆動するとともにエンジンENGのトルクを利用して発電機GENで発電する。また、スイッチング機構SWを介して電動機MOTと発電機GENを接続して、発電機GENで発電した電力で電動機MOTを駆動する。このように、車両Vの発進時等は大きなトルクを必要とするため、エンジンENGと接続可能な発電機GENで発電した電力で電動機MOTを駆動することで走行性能を向上させることができる。
一方、トルクベクタリング駆動(TV)時には、一例として、クラッチCLを解放(OFF)してエンジンENGと発電機GENを切り離した状態で、エンジンENGで動力伝達機構TM1を介して左右前輪LWf、RWfを駆動するとともに、スイッチング機構SWを介して電動機MOTとバッテリBATTを接続して、バッテリBATTからの電力で電動機MOTを駆動する。例えば、エンジン走行に効率のよい高速クルーズ中にはエンジンENGのトルクで走行するとともに、それほどトルクの必要のないトルクベクタリング駆動をバッテリBATTの電力で行うことで、エネルギ特性を向上させることができる。なお、トルクベクタリング駆動時及び4WD駆動時の電力フローは図6の態様に限らず、効率やバッテリBATTのSOC等に基づいて適宜選択することができる。
前輪駆動(FWD)、四輪駆動(4WD)及びトルクベクタリング駆動(TV)の切替については、車両Vの速度(以下、車速とも呼ぶ。)に応じて切り替えることができる。車速が所定速度未満のとき、電動機MOTと第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2とが接続される四輪駆動(4WD)とし、車速が所定速度以上のとき、電動機MOTと第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2とが接続されるトルクベクタリング駆動(TV)としてもよい。また、例えば、発進時に四輪駆動(4WD)走行を行い、車速やヨーモーメント要求に応じて前輪駆動(FWD)又はトルクベクタリング駆動(TV)を行うようにしてもよい。
以上説明したように、電動機MOTの出力軸21は、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2と、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2と、に対して選択的に切替可能に接続されているので、1つの電動機MOTで左右後輪LWr、RWrに同一方向の前後方向トルクを出力したり、前後方向トルクを出力させずに左後輪LWrと右後輪RWrとで反対方向にトルクを出力させたりすることができる。さらに、左右後輪LWr、RWrに同一方向の前後方向トルクを出力するときと、前後方向トルクを出力させずに左後輪LWrと右後輪RWrとで反対方向にトルクを出力させたりするときとでは、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2における電動機MOTのトルクの入力要素が異なるので、サンギヤS1、S2と、リングギヤR1、R2と、キャリアC1、C2のギヤ比を変えることで、前後方向のアシストと旋回方向のアシストとの大きさに差異を持たせることができる。
また、動力伝達機構TM2を2つの第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2で構成するため、軸方向寸法を小さくすることができる。
また、動力伝達機構TM2は、第1及び第2クラッチCL1、CL2を備え、第1状態と第2状態とを選択的に切替可能に構成されるので、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2とリングギヤR1、R2のどちらか一方に確実に動力を伝達することができる。
また、電動機MOTは、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2に対し軸方向一方側である左側に配置されているので、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2に挟まれるように電動機MOTを配置する場合に比べて、左右後輪LWr、RWrとキャリアC1、C2との接続部であるジョイントJ1、J2を車幅方向で内側に寄せることができるため、ジョイントJ1、J2から左右後輪LWr、RWrへの角度を押さえることができる。これによって、後輪駆動装置20を車両Vに搭載するときに左右方向の配置の自由度を向上させることができる。なお、電動機MOTを、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2に対し軸方向他方側である右側に配置してもよい。
また、電動機MOTは、この第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2に径方向でオーバーラップしているので、径方向寸法も小さくすることができる。これによって,後輪駆動装置20を車両Vに搭載するときに前後方向の車両Vに対する搭載位置の自由度を向上させることができる。
第1及び第2クラッチCL1、CL2は、共通のアクチュエータによって切り替え可能なシンクロメッシュ機構から構成される切替機構であって、同一の回転軸線、即ち、電動機MOTの出力軸21と同じ回転軸線上で切替可能になっているので、第1及び第2クラッチCL1、CL2の両方が締結状態となることを容易に回避できるとともに、別々のアクチュエータで作動する場合に比べて、部品点数を削減でき、製造コストを抑制することができる。さらに、電動機MOTの出力軸21も同軸上に配置されるので、径方向寸法の拡大を抑えながら切替機構を配置することができる。
<第1変形例>
続いて、第1実施形態の第1変形例の後輪駆動装置20について図7を参照しながら説明する。
本変形例では、動力伝達機構TM2が、第1及び第2クラッチCL1、CL2と、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2の2つの遊星歯車機構と、を備える点で第1実施形態の動力伝達機構TM2と共通しており以下、相違点を中心に説明する。
第1遊星歯車機構PL1のリングギヤR1は、外歯R1bがアイドル軸41と一体回転するように設けられた第1入力ギヤ42と噛み合っており、第2遊星歯車機構PL2のリングギヤR2は、外歯R2bが第1入力ギヤ42と同軸上に一体回転するように設けられたアイドルギヤ43と噛み合う第2入力ギヤ44と噛み合っている。即ち、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2は、リングギヤR1の外歯R1bと第1入力ギヤ42との噛み合い、アイドルギヤ43と第2入力ギヤ44との噛み合い、第2入力ギヤ44とリングギヤR2の外歯R2bとの噛み合いの3回の噛み合いを介して接続されている。
このように第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2が奇数回の噛み合いを介して接続されることで、2つのリングギヤR1、R2は互いに反対方向に回転するように作用する。即ち、リングギヤR1の一方向の回転は、リングギヤR1の外歯R1bと第1入力ギヤ42との噛み合いにより、第1入力ギヤ42を他方向に回転させる。第1入力ギヤ42とアイドルギヤ43とはアイドル軸41を介して一体に回転するため、アイドルギヤ43も他方向に回転し、また、アイドルギヤ43と第2入力ギヤ44との噛み合いにより、第2入力ギヤ44は一方向に回転する。さらに、第2入力ギヤ44とリングギヤR2の外歯R2bとの噛み合いにより、第2入力ギヤ44の一方向の回転は、リングギヤR2を他方向に回転させるように作用することとなる。
また、リングギヤR1の外歯R1bと第1入力ギヤ42との噛み合いによるギヤ比と、アイドルギヤ43と第2入力ギヤ44との噛み合い及び第2入力ギヤ44とリングギヤR2の外歯R2bとの噛み合いによるギヤ比とは、絶対値が等しくなるように設定されている。したがって、電動機MOTのトルクは、リングギヤR1、R2に対し、常に絶対値の等しい反対方向のトルクとして伝達される。
サンギヤS1、S2を接続する連結軸23には、連結軸23の外周を囲うように中空状の第3入力ギヤ46が設けられており、第1クラッチCL1による切替によって連結軸23と一体回転又は相対回転するようになっている。即ち、第1クラッチCL1は、締結又は解放により第3入力ギヤ46と連結軸23との動力伝達を接続又は遮断する。また、第3入力ギヤ46の外周側に中空状の第1中間ギヤ47が設けられており、第2クラッチCL2による切替によって第1中間ギヤ47が第3入力ギヤ46と一体回転又は相対回転するようになっている。即ち、第2クラッチCL2は、締結又は解放により第3入力ギヤ46と第1中間ギヤ47との動力伝達を接続又は遮断する。第1及び第2クラッチCL1、CL2は共通のアクチュエータによって切り替え可能なシンクロメッシュ機構から構成され、同一の回転軸線、即ち、サンギヤS1、S2と同じ回転軸線上で切替可能になっている。第1中間ギヤ47は、アイドル軸41と一体回転するように設けられた第2中間ギヤ48と噛み合っている。
第1及び第2クラッチCL1、CL2は、いずれも解放された状態と、第1クラッチCL1が締結され第2クラッチCL2が解放された第1状態と、第1クラッチCL1が解放され第2クラッチCL2が締結された第2状態と、を択一的にとりうる。
第1及び第2クラッチCL1、CL2がいずれも解放された状態では、第3入力ギヤ46が連結軸23と第1中間ギヤ47のいずれにも接続されず、電動機MOTの出力軸21と第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2との動力伝達経路が遮断状態になる。第1及び第2クラッチCL1、CL2がいずれも解放された状態をとるとき、電動機MOTからは左右後輪LWr、RWrにトルクが伝達されず後輪駆動装置20からは左右駆動力和及び左右駆動力差のいずれも発生されない、前述の前輪駆動(FWD)が可能となる。
第1クラッチCL1が締結され第2クラッチCL2が解放された第1状態では、第3入力ギヤ46が連結軸23に接続され、電動機MOTの出力軸21と第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2との動力伝達経路が出力ギヤ45、第3入力ギヤ46を介して接続状態になる。第1及び第2クラッチCL1、CL2が第1状態をとるとき、電動機MOTからは左右後輪LWr、RWrに前後方向において同じ方向に同じ大きさのトルクが伝達されて後輪駆動装置20から所期の左右駆動力和が発生され、左右駆動力差は発生されない、前述の四輪駆動(4WD)が可能となる。
第1クラッチCL1が解放され第2クラッチCL2が締結された第2状態では、第3入力ギヤ46が第1中間ギヤ47に接続され、電動機MOTの出力軸21と第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2との動力伝達経路が出力ギヤ45、第3入力ギヤ46、第1中間ギヤ47、第2中間ギヤ48、第1入力ギヤ42、アイドルギヤ43、第2入力ギヤ44を介して接続状態になる。第1及び第2クラッチCL1、CL2が第2状態をとるとき、電動機MOTからは左右後輪LWr、RWrに前後方向において反対方向に同じ大きさのトルクが伝達されて後輪駆動装置20から所期の左右駆動力差が発生され、左右駆動力和は発生されない、前述のトルクベクタリング駆動(TV)が可能となる。なお、前輪駆動(FWD)、四輪駆動(4WD)及びトルクベクタリング駆動(TV)については第1実施形態と同様であり、詳細は省略する。
本変形例によれば、第1及び第2クラッチCL1、CL2は、共通のアクチュエータによって切り替え可能なシンクロメッシュ機構から構成され、同一の回転軸線、即ち、サンギヤS1、S2と同じ回転軸線上で切替可能になっているので、別々のアクチュエータで作動する場合に比べて、部品点数を削減でき、製造コストを抑制することができる。さらに、遊星歯車機構のデッドスペースを活用して第1及び第2クラッチCL1、CL2を配置することができる。
さらに、第1実施形態の効果に加えて、トルクベクタリング駆動(TV)時にも電動機MOTのトルクが出力ギヤ45及び第3入力ギヤ46を介してリングギヤR1、R2に伝達されるので、大きなギヤ比を確保することができる。また、第1実施形態に比べて、トルクベクタリング駆動(TV)直進時にサンギヤS1、S2と一体で回転する部材が少なくなっているので、サンギヤS1、S2の回転中の慣性力が小さくなるとともに、潤滑油の掻き揚げ損失を減らすことができる。
<第2変形例>
続いて、第1実施形態の第2変形例の後輪駆動装置20について図8を参照しながら説明する。
本変形例では、第1実施形態の第1変形例の動力伝達機構TM2において、アイドル軸41にアイドル軸41と相対回転するように第3中間ギヤ50が設けられた点以外、第1変形例の動力伝達機構TM2と同一の構成を有するので、同一の構成部分については同一符号を付して説明を省略し、相違点のみ説明する。
第3中間ギヤ50は、常時、出力ギヤ45及び第3入力ギヤ46と噛み合っている。そのため、第1クラッチCL1が締結され第2クラッチCL2が解放された第1状態では、第3入力ギヤ46が連結軸23に接続され、電動機MOTの出力軸21と第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2との動力伝達経路が出力ギヤ45、第3中間ギヤ50、第3入力ギヤ46を介して接続状態になる。一方、第1クラッチCL1が解放され第2クラッチCL2が締結された第2状態では、第3入力ギヤ46が第1中間ギヤ47に接続され、電動機MOTの出力軸21と第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2との動力伝達経路が出力ギヤ45、第3中間ギヤ50、第3入力ギヤ46、第1中間ギヤ47、第2中間ギヤ48、第1入力ギヤ42、アイドルギヤ43、第2入力ギヤ44を介して接続状態になる。
したがって、本変形例によれば、第1実施形態の第1変形例の効果に加えて、四輪駆動(4WD)時であってもトルクベクタリング駆動(TV)時であっても電動機MOTのトルクが第3中間ギヤ50を介して伝達されるので、第3中間ギヤ50の分だけ大きなギヤ比を確保することができる。なお、第1変形例とはキャリアC1、C2の回転方向が反対方向となる。
<第3変形例>
次に、第1実施形態の第3変形例の後輪駆動装置20について図9を参照しながら説明する。
後輪駆動装置20は、図9に示すように、電動機MOTと動力伝達機構TM2とを備え、動力伝達機構TM2が、別軸に設けられる第1及び第2クラッチCL1、CL2と、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2の2つの遊星歯車機構と、を備えて構成される。第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2は、それぞれサンギヤS1、S2と、リングギヤR1、R2と、サンギヤS1、S2とリングギヤR1、R2とに噛み合うピニオンP1、P2を自転及び公転自在に軸支するキャリアC1、C2とからなる所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構で構成されている。そして、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2は連結軸23を介して一体回転するように互いに接続されるとともに、キャリアC1、C2がそれぞれジョイントJ1、J2を介して左右後輪LWr、RWrに接続されている。
第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2は、等しい変速比を有しており、互いに近接配置されている。電動機MOTは、この第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2に対し軸線方向で左側にオフセット配置されている。また、電動機MOTは、この第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2に径方向でオーバーラップしている。
第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2は、ピニオンP1、P2と噛み合う内周面に形成された内歯R1a、R2aの他に外周面に形成された外歯R1b、R2bも有し、第1遊星歯車機構PL1のリングギヤR1は、外歯R1bがアイドル軸51と一体回転するように設けられた第1入力ギヤ53と噛み合っており、第2遊星歯車機構PL2のリングギヤR2は、外歯R2bが第1入力ギヤ53と同軸上に一体回転するように設けられたアイドルギヤ55と噛み合う第1出力ギヤ57と噛み合っている。即ち、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2は、リングギヤR1の外歯R1bと第1入力ギヤ53との噛み合い、アイドルギヤ55と第1出力ギヤ57との噛み合い、第1出力ギヤ57とリングギヤR2の外歯R2bとの噛み合いの3回の噛み合いを介して接続されている。
このように第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2が奇数回の噛み合いを介して接続されることで、2つのリングギヤR1、R2は互いに反対方向に回転するように作用する。即ち、リングギヤR1の一方向の回転は、リングギヤR1の外歯R1bと第1入力ギヤ53との噛み合いにより、第1入力ギヤ53を他方向に回転させる。第1入力ギヤ53とアイドルギヤ55とはアイドル軸51を介して一体に回転するため、アイドルギヤ55も他方向に回転し、また、アイドルギヤ55と第1出力ギヤ57との噛み合いにより、第1出力ギヤ57は一方向に回転する。さらに、第1出力ギヤ57とリングギヤR2の外歯R2bとの噛み合いにより、第1出力ギヤ57の一方向の回転は、リングギヤR2を他方向に回転させるように作用することとなる。
また、リングギヤR1の外歯R1bと第1入力ギヤ53との噛み合い及びアイドルギヤ55と第1出力ギヤ57との噛み合いによるギヤ比と、第1出力ギヤ57とリングギヤR2の外歯R2bとの噛み合いによるギヤ比とは、絶対値が等しくなるように設定されている。したがって、電動機MOTのトルクは、リングギヤR1、R2に対し、常に絶対値の等しい反対方向のトルクとして伝達される。
サンギヤS1、S2を接続する連結軸23には、連結軸23の外周を囲うように中空状の第2入力ギヤ59が設けられ、第1クラッチCL1による切替によって連結軸23と一体回転又は相対回転するようになっている。即ち、第1クラッチCL1は、締結又は解放により第2入力ギヤ59と連結軸23との動力伝達を接続又は遮断する。この第2入力ギヤ59が、電動機MOTの出力軸21と一体回転するように設けられた第2出力ギヤ61と噛み合っている。
また、電動機MOTの出力軸21には、第1クラッチCL1と軸方向にオーバーラップする位置に、第2クラッチCL2が設けられており、第1出力ギヤ57が第2クラッチCL2による切替によって出力軸21と一体回転又は相対回転するようになっている。即ち、第2クラッチCL2は、締結又は解放することにより電動機MOTの出力軸21と第1出力ギヤ57との動力伝達を接続又は遮断する。
第1及び第2クラッチCL1、CL2は、いずれも解放された状態と、第1クラッチCL1が締結され第2クラッチCL2が解放された第1状態と、第1クラッチCL1が解放され第2クラッチCL2が締結された第2状態と、を択一的にとりうる。
第1及び第2クラッチCL1、CL2がいずれも解放された状態では、電動機MOTの出力軸21が第1出力ギヤ57に接続されず、且つ、第2入力ギヤ59も連結軸23に接続されず、電動機MOTの出力軸21と第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2との動力伝達経路が遮断状態になる。第1及び第2クラッチCL1、CL2がいずれも解放された状態をとるとき、電動機MOTからは左右後輪LWr、RWrにトルクが伝達されず後輪駆動装置20からは左右駆動力和及び左右駆動力差のいずれも発生されない、後述する前輪駆動(FWD)が可能となる。
第1クラッチCL1が締結され第2クラッチCL2が解放された第1状態では、第2入力ギヤ59が連結軸23に接続され、電動機MOTの出力軸21と第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2との動力伝達経路が第2出力ギヤ61、第2入力ギヤ59を介して接続状態になる。第1及び第2クラッチCL1、CL2が第1状態をとるとき、電動機MOTからは左右後輪LWr、RWrに前後方向において同じ方向に同じ大きさのトルクが伝達されて後輪駆動装置20から所期の左右駆動力和が発生され、左右駆動力差は発生されない、後述する四輪駆動(4WD)が可能となる。
第1クラッチCL1が解放され第2クラッチCL2が締結された第2状態では、電動機MOTの出力軸21が第1出力ギヤ57に接続され、電動機MOTの出力軸21と第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2との動力伝達経路が第1出力ギヤ57、アイドルギヤ55、第1入力ギヤ53を介して接続状態になる。第1及び第2クラッチCL1、CL2が第2状態をとるとき、電動機MOTからは左右後輪LWr、RWrに前後方向において反対方向に同じ大きさのトルクが伝達されて後輪駆動装置20から所期の左右駆動力差が発生され、左右駆動力和は発生されない、後述するトルクベクタリング駆動(TV)が可能となる。
即ち、電動機MOTの出力軸21は、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2と、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2と、に対して選択的に切替可能に接続されている。以上の構成の後輪駆動装置20でも、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2が奇数回の噛み合いを介して接続されるので、共線図上で2つのリングギヤR1、R2を結ぶ仮想線L1が零回転を示す零回転線L2と交わる交点を支点Oとして回転するような関係性で2つのリングギヤR1、R2の回転数が規制される。
したがって、左右後輪LWr、RWrに回転数差がない直進時には、左右後輪LWr、RWrに接続されたキャリアC1、C2の回転数が等しくなり、2つのリングギヤR1、R2を結ぶ仮想線L1が零回転線L2に一致し、リングギヤR1、R2の回転数はいずれも零回転となる。一方、左右後輪LWr、RWrに回転数差がある旋回時には、左右後輪LWr、RWrに接続されたキャリアC1、C2には回転数差が生じ、2つのリングギヤR1、R2を結ぶ仮想線L1が支点Oを中心に回転し、リングギヤR1、R2は互いに同じ回転数で反対方向に回転する。
以下、前輪駆動(FWD)、四輪駆動(4WD)及びトルクベクタリング駆動(TV)についてより詳細に説明する。
−前輪駆動(FWD)−
第1及び第2クラッチCL1、CL2がいずれも解放された状態(第1クラッチCL1:解放/第2クラッチCL2:解放)のとき、電動機MOTと第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2との動力伝達経路が遮断状態となり、電動機MOTからは左右後輪LWr、RWrにトルクが伝達されず後輪駆動装置20からは左右駆動力和及び左右駆動力差のいずれも発生されない。左右後輪LWr、RWrに回転数差がない直進時には、図10Aに実線で示すように、仮想線L1が零回転線L2に一致し、リングギヤR1、R2の回転数はいずれも零回転となる。一方、左右後輪LWr、RWrに回転数差がある旋回時には、図10Aに破線で示すように、共線図上において仮想線L1が支点Oを中心に回転し、リングギヤR1、R2は互いに同じ回転数で反対方向に回転する。なお、図10Bは、左右後輪LWr、RWrに回転数差がない前輪駆動(FWD)直進時における動力伝達機構TM2の回転要素を実線で示している。第1実施形態の前輪駆動(FWD)直進時(図3C)と比べると、第2入力ギヤ59が切り離されるため、第3変形例の動力伝達機構TM2では前輪駆動(FWD)時における慣性力を小さくすることができる。
−四輪駆動(4WD)−
第1及び第2クラッチCL1、CL2が第1状態(第1クラッチCL1:締結/第2クラッチCL2:解放)のとき、電動機MOTと第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2との動力伝達経路が第2出力ギヤ61、第2入力ギヤ59を介して接続状態になり、サンギヤS1、S2には、電動機MOTから順方向のモータトルクMが入力される。通常の第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2においては、サンギヤS1、S2に順方向のトルクが入力された場合、キャリアC1、C2及びリングギヤR1、R2に対し回転数を上昇させるトルクが伝達されるが、上述のようにリングギヤR1、R2は互いに同じ回転数で反対方向にしか回転しないよう規制されるので、リングギヤR1、R2が支点となり、力点であるサンギヤS1、S2に入力された順方向のモータトルクMは、作用点であるキャリアC1、C2に対し、モータトルクM1、M2に第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2の変速比を掛け合わせた順方向の左右後輪トルクT1、T2として伝達される。第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2の変速比は等しいので、左右後輪トルクT1、T2は絶対値の等しい同一方向のトルクとなり、これにより左右後輪トルクT1、T2の和(T1+T2)に応じた左右駆動力和が発生し、前進方向の駆動力が車両Vに安定的に付与されることとなる。なお、左右後輪トルクT1、T2の差(T1−T2)は零となり、第1及び第2クラッチCL1、CL2が第1状態のとき、電動機MOTのトルクの発生によって後輪駆動装置20から左右駆動力差が発生することはなく、車両にヨーモーメントを付与しない。車両Vに後進方向のトルクを付与する場合、即ち後進時には、電動機MOTを前進時とは反対方向のトルクが発生するようにトルク制御を行えばよい。
左右後輪LWr、RWrに回転数差がない直進時には、図11Aに実線で示すように、仮想線L1が零回転線L2に一致し、リングギヤR1、R2の回転数はいずれも零回転となる。一方、左右後輪LWr、RWrに回転数差がある旋回時には、図11Aに破線で示すように、共線図上において仮想線L1が支点Oを中心に回転し、リングギヤR1、R2は互いに同じ回転数で反対方向に回転する。なお、図11Bは、左右後輪LWr、RWrに回転数差がない四輪駆動(4WD)直進時の左右後輪LWr、RWrに回転数差がない場合における動力伝達機構TM2の回転要素を実線で示している。
このように、第1及び第2クラッチCL1、CL2を第1状態(第1クラッチCL1:締結/第2クラッチCL2:解放)に制御し、前後方向に応じて電動機MOTの回転方向を変えながらトルク制御を行うことで、左右後輪LWr、RWrに所期の前後方向駆動力を発生させることができ、前後方向の走行アシストを行うことができる。発進時に発進アシストとして用いてもよく、走行時に前輪駆動(FWD)から四輪駆動(4WD)に移行してもよい。走行時の前輪駆動(FWD)から四輪駆動(4WD)への切替は、図10Bの第1及び第2クラッチCL1、CL2をともに解放した状態で電動機MOTの回転数を第2入力ギヤ59の回転数が連結軸23と同じ回転数となる回転数まで上昇させた後に、第1クラッチCL1を締結することで切替時のショックを抑えながら移行させることができる。
−トルクベクタリング駆動(TV)−
図12Aに示すように、第1及び第2クラッチCL1、CL2が第2状態(第1クラッチCL1:解放/第2クラッチCL2:締結)のとき、電動機MOTと第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2との動力伝達経路が第1出力ギヤ57、アイドルギヤ55、第1入力ギヤ53を介して接続状態になり、リングギヤR1、R2には、電動機MOTから絶対値の等しい反対方向のモータトルクが入力される。
即ち、電動機MOTのトルクによって、第1出力ギヤ57とアイドルギヤ55との噛み合い及び第1入力ギヤ53とリングギヤR1の外歯R1bとの噛み合いによりリングギヤR1に、電動機MOTのトルクと同一方向である逆方向の第1モータトルクM1が作用する。このとき、キャリアC1には左後輪LWrから前進走行しようとする順方向のトルク(図示せず)が作用しているので、第1遊星歯車機構PL1においては、キャリアC1が支点となり、力点であるリングギヤR1に逆方向の第1モータトルクM1が作用したことで、作用点であるサンギヤS1、S2に順方向の第1モータトルク分配力M1′が作用する。
また、電動機MOTのトルクによって、第1出力ギヤ57とリングギヤR2の外歯R2bとの噛み合いによりリングギヤR2に、電動機MOTのトルクと同一方向である順方向の第2モータトルクM2が作用する。このとき、キャリアC2には右後輪RWrから前進走行しようとする順方向のトルク(図示せず)が作用しているので、第2遊星歯車機構PL2においては、キャリアC2が支点となり、力点であるリングギヤR2に順方向の第2モータトルクM2が作用したことで、作用点であるサンギヤS1、S2に逆方向の第2モータトルク分配力M2′が作用する。
ここで、第1モータトルクM1と第2モータトルクM2は、絶対値の等しい反対方向のトルクなので、サンギヤS1、S2に作用する順方向の第1モータトルク分配力M1′と逆方向の第2モータトルク分配力M2′は互いに打ち消しあう(相殺)。この相殺によってサンギヤS1、S2が支点となり、力点であるリングギヤR1に入力された逆方向の第1モータトルクM1は作用点であるキャリアC1に対し第1遊星歯車機構PL1の変速比を掛け合わせた逆方向の左後輪トルクT1として伝達され、力点であるリングギヤR2に入力された順方向の第2モータトルクM2は作用点であるキャリアC2に対し第2遊星歯車機構PL2の変速比を掛け合わせた順方向の右後輪トルクT2として伝達される。
第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2の変速比は等しいので、左右後輪トルクT1、T2は絶対値の等しい反対方向のトルクとなり、これにより左右後輪トルクT1、T2の差(T1−T2)に応じた左右駆動力差が発生し、反時計回りのヨーモーメントYが車両Vに安定的に付与されることとなる。なお、左右後輪トルクT1、T2の和(T1+T2)は零となり、第1及び第2クラッチCL1、CL2が第2状態のとき、電動機MOTのトルクの発生によって後輪駆動装置20から左右駆動力和が発生することはなく、車両Vに前後方向のトルクを付与しない。車両Vに時計回りのヨーモーメントを付与する場合、電動機MOTに上記と反対方向のトルクが発生するようにトルク制御を行えばよい。
左右後輪LWr、RWrに回転数差がない直進時には、図12Aに実線で示すように、仮想線L1が零回転線L2に一致し、リングギヤR1、R2の回転数はいずれも零回転となる。一方、左右後輪LWr、RWrに回転数差がある旋回時には、図12Aに破線で示すように、共線図上において仮想線L1が支点Oを中心に回転し、リングギヤR1、R2は互いに同じ回転数で反対方向に回転する。なお、図12Bは、トルクベクタリング駆動(TV)時の左右後輪LWr、RWrに回転数差がないトルクベクタリング駆動(TV)直進時における動力伝達機構TM2の回転要素を実線で示している。
このように、第1及び第2クラッチCL1、CL2を第2状態(第1クラッチCL1:解放/第2クラッチCL2:締結)に制御し、旋回方向又は横加速度に応じて電動機MOTの回転方向を変えながらトルク制御を行うことで、所期のヨーモーメントを発生させることができ、旋回アシストを行うことができる。また、旋回方向と反対方向のヨーモーメントを発生させることで、旋回制限を行うこともできる。
四輪駆動(4WD)及びトルクベクタリング駆動(TV)の電力フローについては、第1実施形態と同様であり、ここでは説明を省略する。また、前輪駆動(FWD)、四輪駆動(4WD)及びトルクベクタリング駆動(TV)の切替についても、第1実施形態と同様に、車速に応じて切り替えることができる。
以上説明したように、電動機MOTの出力軸21は、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2と、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2と、に対して選択的に切替可能に接続されているので、1つの電動機MOTで左右後輪LWr、RWrに同一方向の前後方向トルクを出力したり、前後方向トルクを出力させずに左後輪LWrと右後輪RWrとで反対方向にトルクを出力させたりすることができる。さらに、左右後輪LWr、RWrに同一方向の前後方向トルクを出力するときと、前後方向トルクを出力させずに左後輪LWrと右後輪RWrとで反対方向にトルクを出力させたりするときとでは、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2における電動機MOTのトルクの入力要素が異なるので、サンギヤS1、S2と、リングギヤR1、R2と、キャリアC1、C2のギヤ比を変えることで、前後方向のアシストと旋回方向のアシストとの大きさに差異を持たせることができる。
また、動力伝達機構TM2を2つの第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2で構成するため、軸方向寸法を小さくすることができる。
また、動力伝達機構TM2は、第1及び第2クラッチCL1、CL2を備え、第1状態と第2状態とを選択的に切替可能に構成されるので、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2とリングギヤR1、R2のどちらか一方に確実に動力を伝達することができる。
また、電動機MOTは、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2に対し軸方向一方側である左側に配置されているので、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2に挟まれるように電動機MOTを配置する場合に比べて、左右後輪LWr、RWrとキャリアC1、C2との接続部であるジョイントJ1、J2を車幅方向で内側に寄せることができるため、ジョイントJ1、J2から左右後輪LWr、RWrへの角度を押さえることができる。これによって、後輪駆動装置20を車両Vに搭載するときに左右方向の配置の自由度を向上させることができる。なお、電動機MOTを、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2に対し軸方向他方側である右側に配置してもよい。
また、電動機MOTは、この第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2に径方向でオーバーラップしているので、径方向寸法も小さくすることができる。これによって、後輪駆動装置20を車両Vに搭載するときに前後方向の車両Vに対する搭載位置の自由度を向上させることができる。
また、第1クラッチCL1と第2クラッチCL2とは径方向にオフセットした位置に配置され、且つ、軸方向にオーバーラップした位置に配置されるので、動力伝達機構TM2の軸方向寸法の拡大を抑えることができる。さらに、第1及び第2クラッチCL1、CL2の第1状態と第2状態の切り替えを共通のアクチュエータによって行うように構成してもよい。
また、第1クラッチCL1がサンギヤS1、S2と同じ回転軸線上で切替可能になっているので、遊星歯車機構のデッドスペースを活用して第1及び第2クラッチCL1、CL2を配置することができる。
また、第1実施形態に比べて、トルクベクタリング駆動(TV)直進時にサンギヤS1、S2と一体で回転する部材が少なくなっているので、サンギヤS1、S2の回転中の慣性力が小さくなるとともに、潤滑油の掻き揚げ損失を減らすことができる。
<第4変形例>
続いて、第1実施形態の第4変形例の後輪駆動装置20について図13を参照しながら説明する。
本変形例では、第3変形例の動力伝達機構TM2において、第2アイドル軸73が設けられ、この第2アイドル軸73に中間ギヤ75と第1出力ギヤ57と、第2クラッチCL2が設けられた点以外、第3変形例の動力伝達機構TM2と同一の構成を有するので、同一の構成部分については同一符号を付して説明を省略し、相違点のみ説明する。
中間ギヤ75は、第2アイドル軸73と一体回転するように設けられており、常時、第2出力ギヤ61及び第2入力ギヤ59と噛み合っている。また、第2アイドル軸73には、第1出力ギヤ57が設けられており、第2クラッチCL2による切替によって第2アイドル軸73と一体回転又は相対回転するようになっている。そのため、第1クラッチCL1が締結され第2クラッチCL2が解放された第1状態では、第2入力ギヤ59が連結軸23に接続され、電動機MOTの出力軸21と第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2との動力伝達経路が第2出力ギヤ61、中間ギヤ75、第2入力ギヤ59を介して接続状態になる。一方、第1クラッチCL1が解放され第2クラッチCL2が締結された第2状態では、第1出力ギヤ57が第2アイドル軸73に接続され、電動機MOTの出力軸21と第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2との動力伝達経路が第2出力ギヤ61、中間ギヤ75、第1出力ギヤ57、アイドルギヤ55、第1入力ギヤ53を介して接続状態になる。
したがって、本変形例によれば、第3変形例の効果に加えて、四輪駆動(4WD)時であってもトルクベクタリング駆動(TV)時であっても電動機MOTのトルクが中間ギヤ75を介して伝達されるので、中間ギヤ75の分だけ大きなギヤ比を確保することができる。なお、第3変形例とはキャリアC1、C2の回転方向が反対方向となる。
さらに、本変形例によれば、第2アイドル軸73を追加したことで、電動機MOTの出力軸21と連結軸23との距離を確保することができるため、電動機MOTの体格を大きくしても車軸との干渉を回避することができる。
<第5変形例>
続いて、第1実施形態の第5変形例の後輪駆動装置20について図14を参照しながら説明する。
本変形例では、電動機MOTが動力伝達機構TM2に組み込まれており、動力伝達機構TM2が、電動機MOTと、第1及び第2クラッチCL1、CL2と、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2の2つの遊星歯車機構と、を備えて構成される。第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2は、それぞれサンギヤS1、S2と、リングギヤR1、R2と、サンギヤS1、S2とリングギヤR1、R2とに噛み合うピニオンP1、P2を自転及び公転自在に軸支するキャリアC1、C2とからなる所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構で構成されている。第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2は連結軸23を介して一体回転するように互いに接続されるとともに、キャリアC1、C2がそれぞれジョイントJ1、J2を介して左右後輪LWr、RWrに接続されている。
第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2は、等しい変速比を有しており、電動機MOTを挟んで配置されている。
第1遊星歯車機構PL1のリングギヤR1の外歯R1bは、アイドル軸51と一体回転するように設けられた第1入力ギヤ53と噛み合っており、第2遊星歯車機構PL2のリングギヤR2の外歯R2bは、第1入力ギヤ53と同軸上に一体回転するように設けられたアイドルギヤ55と噛み合う第2入力ギヤ63と噛み合っている。即ち、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2は、リングギヤR1の外歯R1bと第1入力ギヤ53との噛み合い、アイドルギヤ55と第2入力ギヤ63との噛み合い、第2入力ギヤ63とリングギヤR2の外歯R2bとの噛み合いの3回の噛み合いを介して接続されている。
このように第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2が奇数回の噛み合いを介して接続されることで、2つのリングギヤR1、R2は互いに反対方向に回転するように作用する。即ち、リングギヤR1の一方向の回転は、リングギヤR1の外歯R1bと第1入力ギヤ53との噛み合いにより、第1入力ギヤ53を他方向に回転させる。第1入力ギヤ53とアイドルギヤ55とはアイドル軸51を介して一体に回転するため、アイドルギヤ55も他方向に回転し、また、アイドルギヤ55と第2入力ギヤ63との噛み合いにより、第2入力ギヤ63は一方向に回転する。さらに、第2入力ギヤ63とリングギヤR2の外歯R2bとの噛み合いにより、第2入力ギヤ63の一方向の回転は、リングギヤR2を他方向に回転させるように作用することとなる。
また、リングギヤR1の外歯R1bと第1入力ギヤ53との噛み合いによるギヤ比と、アイドルギヤ55と第2入力ギヤ63との噛み合い及び第2入力ギヤ63とリングギヤR2の外歯R2bとの噛み合いによるギヤ比とは、絶対値が等しくなるように設定されている。したがって、電動機MOTのトルクは、リングギヤR1、R2に対し、常に絶対値の等しい反対方向のトルクとして伝達される。
サンギヤS1、S2を接続する連結軸23には、連結軸23の外周を囲うように中空状の第3入力ギヤ65が設けられており、第1クラッチCL1による切替によって連結軸23と一体回転又は相対回転するようになっている。即ち、第1クラッチCL1は、締結又は解放により第3入力ギヤ65と連結軸23との動力伝達を接続又は遮断する。
また、第3入力ギヤ65とサンギヤS1との間には、連結軸23の外周を囲うように電動機MOTが設けられ、中空状の電動機MOTの出力軸21が連結軸23に相対回転するように第3入力ギヤ65側に延設されている。
電動機MOTの出力軸21には、出力軸21と一体回転するように第2出力ギヤ61が設けられており、第2出力ギヤ61が第2クラッチCL2による切替によってアイドル軸51と一体回転又は相対回転するように設けられた第4入力ギヤ69と噛み合っている。第4入力ギヤ69には、第4入力ギヤ69と一体回転するように第2出力ギヤ67が設けられており、第2出力ギヤ67が、連結軸23に設けられた第3入力ギヤ65と噛み合っている。即ち、第2クラッチCL2は、締結又は解放することによりアイドル軸51と第4入力ギヤ69及び第2出力ギヤ67との動力伝達を接続又は遮断する。
第1及び第2クラッチCL1、CL2は、いずれも解放された状態と、第1クラッチCL1が締結され第2クラッチCL2が解放された第1状態と、第1クラッチCL1が解放され第2クラッチCL2が締結された第2状態と、を択一的にとりうる。
第1及び第2クラッチCL1、CL2がいずれも解放された状態では、第4入力ギヤ69及び第2出力ギヤ67がアイドル軸51に接続されず、且つ、第3入力ギヤ65も連結軸23に接続されず、電動機MOTの出力軸21と第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2との動力伝達経路が遮断状態になる。第1及び第2クラッチCL1、CL2がいずれも解放された状態をとるとき、電動機MOTからは左右後輪LWr、RWrにトルクが伝達されず後輪駆動装置20からは左右駆動力和及び左右駆動力差のいずれも発生されない、前輪駆動(FWD)が可能となる。
第1クラッチCL1が締結され第2クラッチCL2が解放された第1状態では、第3入力ギヤ65が連結軸23に接続され、電動機MOTの出力軸21と第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2との動力伝達経路が第2出力ギヤ61、第4入力ギヤ69、第2出力ギヤ67、第3入力ギヤ65を介して接続状態になる。第1及び第2クラッチCL1、CL2が第1状態をとるとき、電動機MOTからは左右後輪LWr、RWrに前後方向において同じ方向に同じ大きさのトルクが伝達されて後輪駆動装置20から所期の左右駆動力和が発生され、左右駆動力差は発生されない、四輪駆動(4WD)が可能となる。
第1クラッチCL1が解放され第2クラッチCL2が締結された第2状態では、第4入力ギヤ69及び第2出力ギヤ67がアイドル軸51に接続され、電動機MOTの出力軸21と第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2との動力伝達経路が第2出力ギヤ61、第4入力ギヤ69(第2出力ギヤ67)、第1入力ギヤ53、アイドルギヤ55、第2入力ギヤ63を介して接続状態になる。第1及び第2クラッチCL1、CL2が第2状態をとるとき、電動機MOTからは左右後輪LWr、RWrに前後方向において反対方向に同じ大きさのトルクが伝達されて後輪駆動装置20から所期の左右駆動力差が発生され、左右駆動力和は発生されない、トルクベクタリング駆動(TV)が可能となる。なお、前輪駆動(FWD)、四輪駆動(4WD)及びトルクベクタリング駆動(TV)については第3変形例と同様であり、詳細は省略する。
本変形例によれば、電動機MOTがサンギヤS1、S2と同じ回転軸線上に配置されているので、径方向寸法を小さくすることができる。
また、第3変形例の効果に加えて、トルクベクタリング駆動(TV)時にも電動機MOTのトルクが第2出力ギヤ61及び第4入力ギヤ69を介してリングギヤR1、R2に伝達されるので、大きなギヤ比を確保することができる。
<第2実施形態>
次に、第2実施形態の後輪駆動装置20について図15Aを参照しながら説明する。
本実施形態では、動力伝達機構TM2が、第1及び第2クラッチCL1、CL2と、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2の2つの遊星歯車機構と、を備えて構成される。第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2は、それぞれサンギヤS1、S2と、リングギヤR1、R2と、サンギヤS1、S2とリングギヤR1、R2とに噛み合うピニオンP1、P2を自転及び公転自在に軸支するキャリアC1、C2とからなる所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構で構成されている。そして、本実施形態では、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2が第1及び第2差動機構の第1回転要素を構成し、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のキャリアC1、C2が第1及び第2差動機構の第2回転要素を構成し、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2が第1及び第2差動機構の第3回転要素を構成する。第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2は一体回転するように互いに接続されるとともに、キャリアC1、C2がそれぞれジョイントJ1、J2を介して左右後輪LWr、RWrに接続されている。
第1遊星歯車機構PL1のサンギヤS1は、ピニオンP1と噛み合う外周面に形成された小径外歯S1aに一体形成された大径外歯S1bが、出力軸21と一体回転するように設けられた第1出力ギヤ81と噛み合うアイドルギヤ83と噛み合っており、第2遊星歯車機構PL2のサンギヤS2は、ピニオンP2と噛み合う外周面に形成された小径外歯S2aに一体形成された大径外歯S2bが、電動機MOTの出力軸21の外周を囲う中空状の第2出力ギヤ85と噛み合っている。第2出力ギヤ85は、電動機MOTの出力軸21に相対回転可能に設けられ、第2クラッチCL2による切替によって出力軸21と一体回転又は相対回転するようになっている。
即ち、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2は、大径外歯S1bとアイドルギヤ83との噛み合い、アイドルギヤ83と第1出力ギヤ81との噛み合い、第2出力ギヤ85とサンギヤS2の大径外歯S2bとの噛み合いの3回の噛み合いを介して接続されている。このように第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2が奇数回の噛み合いを介して接続されることで、2つのサンギヤS1、S2は互いに反対方向に回転するように作用する。
また、サンギヤS1の大径外歯S1bとアイドルギヤ83との噛み合い及びアイドルギヤ83と第1出力ギヤ81との噛み合いによるギヤ比と、サンギヤS2の大径外歯S2bと第2出力ギヤ85との噛み合いによるギヤ比とは、絶対値が等しくなるように設定されている。したがって、電動機MOTのトルクは、サンギヤS1、S2に対し、常に絶対値の等しい反対方向のトルクとして伝達される。
第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2は、ピニオンP1、P2と噛み合う内周面に形成された内歯R1a、R2aの他に外周面に形成された共通の外歯R1b(R2b)を有する。
電動機MOTの出力軸21には、出力軸21の外周を囲うように中空状の第3出力ギヤ87が設けられており、第3出力ギヤ87は第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2の一体に形成されたリングギヤR1、R2の外歯R1b(R2b)に噛み合っている。第3出力ギヤ87は第1クラッチCL1による切替によって出力軸21と一体回転又は相対回転するようになっている。即ち、第1クラッチCL1は、締結又は解放により第3出力ギヤ87と出力軸21との動力伝達を接続又は遮断する。また、第2クラッチCL2は、締結又は解放により第2出力ギヤ85と出力軸21との動力伝達を接続又は遮断する。第1及び第2クラッチCL1、CL2は共通のアクチュエータによって切り替え可能なシンクロメッシュ機構から構成され、同一の回転軸線、即ち、出力軸21と同じ回転軸線上で切替可能になっている。
第1及び第2クラッチCL1、CL2は、いずれも解放された状態と、第1クラッチCL1が締結され第2クラッチCL2が解放された第1状態と、第1クラッチCL1が解放され第2クラッチCL2が締結された第2状態と、を択一的にとりうる。
第1及び第2クラッチCL1、CL2がいずれも解放された状態では、出力軸21が第2出力ギヤ85と第3出力ギヤ87のいずれにも接続されず、電動機MOTの出力軸21と第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2との動力伝達経路が遮断状態になる。第1及び第2クラッチCL1、CL2がいずれも解放された状態をとるとき、電動機MOTからは左右後輪LWr、RWrにトルクが伝達されず後輪駆動装置20からは左右駆動力和及び左右駆動力差のいずれも発生されない、前輪駆動(FWD)が可能となる。
第1クラッチCL1が締結され第2クラッチCL2が解放された第1状態では、出力軸21が第3出力ギヤ87に接続され、電動機MOTの出力軸21と第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2との動力伝達経路が接続状態になる。第1及び第2クラッチCL1、CL2が第1状態をとるとき、電動機MOTからは左右後輪LWr、RWrに前後方向において同じ方向に同じ大きさのトルクが伝達されて後輪駆動装置20から所期の左右駆動力和が発生され、左右駆動力差は発生されない、四輪駆動(4WD)が可能となる。
第1クラッチCL1が解放され第2クラッチCL2が締結された第2状態では、第2出力ギヤ85が電動機MOTの出力軸21に接続され、出力軸21と第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2との動力伝達経路が接続状態になる。第1及び第2クラッチCL1、CL2が第2状態をとるとき、電動機MOTからは左右後輪LWr、RWrに前後方向において反対方向に同じ大きさのトルクが伝達されて後輪駆動装置20から所期の左右駆動力差が発生され、左右駆動力和は発生されない、トルクベクタリング駆動(TV)が可能となる。
以上の構成の後輪駆動装置20では、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2が前述したように構成されているため、サンギヤS1、キャリアC1及びリングギヤR1は、互いの間で動力が伝達可能であり、それらの回転数が互いに共線関係にあるとともに、サンギヤS2、キャリアC2及びリングギヤR2も、互いの間で動力が伝達可能であり、それらの回転数が互いに共線関係にある。
また、リングギヤR1とリングギヤR2とが一体回転するように接続されるので、リングギヤR1とリングギヤR2の回転数は互いに等しくなっている。さらに、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2が奇数回の噛み合いを介して接続されることで、2つのサンギヤS1、S2は同じ回転数で互いに反対方向に回転するように作用する。これは、図15Bの共線図で説明すると、2つのサンギヤS1、S2を結ぶ仮想線L1が零回転を示す零回転線L2と交わる交点を支点Oとして回転するような関係性で2つのサンギヤS1、S2の回転数が規制されることを意味する。
図15B(a)は、第2実施形態の後輪駆動装置20の前輪駆動(FWD)直進時における共線図である。図15B(b)は、第2実施形態の後輪駆動装置20の四輪駆動(4WD)直進時における共線図であり、共線図上の矢印が各要素に作用するトルクを示している。図15B(c)は、第2実施形態の後輪駆動装置20のトルクベクタリング駆動(TV)直進時における共線図であり、共線図上の矢印が各要素に作用するトルクを示している。なお、本実施形態及び以降の実施形態においては、左右後輪LWr、RWrに回転数差がある旋回時について図示を省略する。
図15B(a)に示すように、第1及び第2クラッチCL1、CL2がいずれも解放された前輪駆動(FWD)時には、電動機MOTと第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2との動力伝達経路が遮断状態となり、電動機MOTからは左右後輪LWr、RWrにトルクが伝達されず後輪駆動装置20からは左右駆動力和及び左右駆動力差のいずれも発生されない。
図15B(b)に示すように、第1及び第2クラッチCL1、CL2が第1状態となる四輪駆動(4WD)時には、電動機MOTと第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2との動力伝達経路が第3出力ギヤ87を介して接続状態になり、リングギヤR1、R2には、電動機MOTから順方向のモータトルクMが入力される。通常の第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2においては、リングギヤR1、R2に順方向のトルクが入力された場合、サンギヤS1、S2及びキャリアC1、C2に対し回転数を上昇させるトルクが伝達されるが、上述のようにサンギヤS1、S2は互いに同じ回転数で反対方向にしか回転しないよう規制されるので、サンギヤS1、S2が支点となり、力点であるリングギヤR1、R2に入力された順方向のモータトルクMは、作用点であるキャリアC1、C2に対し、モータトルクM1、M2に第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2の変速比を掛け合わせた順方向の左右後輪トルクT1、T2として伝達される。第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2の変速比は等しいので、左右後輪トルクT1、T2は絶対値の等しい同一方向のトルクとなり、これにより左右後輪トルクT1、T2の和(T1+T2)に応じた左右駆動力和が発生し、前進方向の駆動力が車両Vに安定的に付与されることとなる。なお、左右後輪トルクT1、T2の差(T1−T2)は零となり、第1及び第2クラッチCL1、CL2が第1状態のとき、電動機MOTのトルクの発生によって後輪駆動装置20から左右駆動力差が発生することはなく、車両Vにヨーモーメントを付与しない。
図15B(c)に示すように、第1及び第2クラッチCL1、CL2が第2状態となるトルクベクタリング駆動(TV)時には、電動機MOTと第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2との動力伝達経路が接続状態になり、サンギヤS1、S2には、電動機MOTから絶対値の等しい反対方向のモータトルクM1、M2が入力される。リングギヤR1、R2では、モータトルク分配力同士が打ち消し合う(相殺)ので、キャリアC1、C2には、絶対値の等しい反対方向の左右後輪トルクT1、T2が生じ、左右後輪トルクT1、T2の差(T1−T2)に応じた左右駆動力差が発生し、反時計回りのヨーモーメントYが車両Vに安定的に付与されることとなる。なお、左右後輪トルクT1、T2の和(T1+T2)は零となり、第1及び第2クラッチCL1、CL2が第2状態のとき、電動機MOTのトルクの発生によって後輪駆動装置20から左右駆動力和が発生することはなく、車両Vに前後方向のトルクを付与しない。
以上説明したように、本実施形態によっても、電動機MOTの出力軸21は、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2と、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2と、に対して選択的に切替可能に接続されているので、1つの電動機MOTで左右後輪LWr、RWrに同一方向の前後方向トルクを出力したり、前後方向トルクを出力させずに左後輪LWrと右後輪RWrとで反対方向にトルクを出力させたりすることができる。さらに、左右後輪LWr、RWrに同一方向の前後方向トルクを出力するときと、前後方向トルクを出力させずに左後輪LWrと右後輪RWrとで反対方向にトルクを出力させたりするときとでは、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2における電動機MOTのトルクの入力要素が異なるので、サンギヤS1、S2と、リングギヤR1、R2と、キャリアC1、C2のギヤ比を変えることで、前後方向のアシストと旋回方向のアシストとの大きさに差異を持たせることができる。
<第3実施形態>
次に、第3実施形態の後輪駆動装置20について図16Aを参照しながら説明する。
本実施形態では、動力伝達機構TM2が、第1及び第2クラッチCL1、CL2と、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2の2つの遊星歯車機構と、を備えて構成される。第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2は、それぞれサンギヤS1、S2と、リングギヤR1、R2と、サンギヤS1、S2とリングギヤR1、R2とに噛み合うピニオンP1、P2を自転及び公転自在に軸支するキャリアC1、C2とからなる所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構で構成されている。そして、本実施形態では、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のキャリアC1、C2が第1及び第2差動機構の第1回転要素を構成し、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2が第1及び第2差動機構の第2回転要素を構成し、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2が第1及び第2差動機構の第3回転要素を構成する。。第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のキャリアC1、C2は一体回転するように互いに接続されて共通の第2入力ギヤ89を有し、この第2入力ギヤ89が、電動機MOTの出力軸21の外周を囲う中空状の第2出力ギヤ35と噛み合っている。第2出力ギヤ35は、電動機MOTの出力軸21に相対回転可能に設けられ、第1クラッチCL1による切替によって出力軸21と一体回転又は相対回転するようになっている。また、サンギヤS1、S2は、それぞれジョイントJ1、J2を介して左右後輪LWr、RWrに接続されている。
第1遊星歯車機構PL1のリングギヤR1は、ピニオンP1と噛み合う内周面に形成された内歯R1aに一体形成された外歯R1bが、電動機MOTの出力軸21の外周を囲う中空状の第1出力ギヤ25と噛み合っており、第2遊星歯車機構PL2のリングギヤR2は、ピニオンP2と噛み合う内周面に形成された内歯R2aに一体形成された外歯R2bが、第1出力ギヤ25と噛み合うアイドルギヤ27のアイドル軸31上に一体回転するように設けられた第1入力ギヤ29と噛み合っている。
即ち、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2は、リングギヤR1の外歯R1bと第1出力ギヤ25との噛み合い、第1出力ギヤ25とアイドルギヤ27との噛み合い、第1入力ギヤ29とリングギヤR2の外歯R2bとの噛み合いの3回の噛み合いを介して接続されている。このように第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2が奇数回の噛み合いを介して接続されることで、2つのリングギヤR1、R2は互いに反対方向に回転するように作用する。
また、リングギヤR1の外歯R1bと第1出力ギヤ25との噛み合いによるギヤ比と、第1出力ギヤ25とアイドルギヤ27との噛み合い及び第1入力ギヤ29とリングギヤR2の外歯R2bとの噛み合いによるギヤ比とは、絶対値が等しくなるように設定されている。したがって、電動機MOTのトルクは、リングギヤR1、R2に対し、常に絶対値の等しい反対方向のトルクとして伝達される。
電動機MOTの出力軸21に設けられた第2出力ギヤ35と第1出力ギヤ25は、相対回転可能に、且つ、軸方向に対向配置されており、それぞれ第1及び第2クラッチCL1、CL2による切替によって出力軸21と一体回転又は相対回転するようになっている。即ち、第1クラッチCL1は、締結又は解放により電動機MOTの出力軸21と第2出力ギヤ35との動力伝達を接続又は遮断する。第2クラッチCL2は、締結又は解放により電動機MOTの出力軸21と第1出力ギヤ25との動力伝達を接続又は遮断する。第1及び第2クラッチCL1、CL2は共通のアクチュエータによって切り替え可能なシンクロメッシュ機構から構成され、同一の回転軸線、即ち、電動機MOTの出力軸21と同じ回転軸線上で切替可能になっている。
第1及び第2クラッチCL1、CL2は、いずれも解放された状態と、第1クラッチCL1が締結され第2クラッチCL2が解放された第1状態と、第1クラッチCL1が解放され第2クラッチCL2が締結された第2状態と、を択一的にとりうる。
第1及び第2クラッチCL1、CL2がいずれも解放された状態では、第1出力ギヤ25及び第2出力ギヤ35が出力軸21に接続されず、電動機MOTの出力軸21と第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2との動力伝達経路が遮断状態になる。第1及び第2クラッチCL1、CL2がいずれも解放された状態をとるとき、電動機MOTからは左右後輪LWr、RWrにトルクが伝達されず後輪駆動装置20からは左右駆動力和及び左右駆動力差のいずれも発生されない、前輪駆動(FWD)が可能となる。
第1クラッチCL1が締結され第2クラッチCL2が解放された第1状態では、第2出力ギヤ35が出力軸21に接続され、電動機MOTの出力軸21と第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のキャリアC1、C2との動力伝達経路が接続状態になる。第1及び第2クラッチCL1、CL2が第1状態をとるとき、電動機MOTからは左右後輪LWr、RWrに前後方向において同じ方向に同じ大きさのトルクが伝達されて後輪駆動装置20から所期の左右駆動力和が発生され、左右駆動力差は発生されない、四輪駆動(4WD)が可能となる。
第1クラッチCL1が解放され第2クラッチCL2が締結された第2状態では、第1出力ギヤ25が出力軸21に接続され、電動機MOTの出力軸21と第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2との動力伝達経路が第1出力ギヤ25、アイドルギヤ27、第1入力ギヤ29を介して接続状態になる。第1及び第2クラッチCL1、CL2が第2状態をとるとき、電動機MOTからは左右後輪LWr、RWrに前後方向において反対方向に同じ大きさのトルクが伝達されて後輪駆動装置20から所期の左右駆動力差が発生され、左右駆動力和は発生されない、トルクベクタリング駆動(TV)が可能となる。
以上の構成の後輪駆動装置20では、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2が前述したように構成されているため、サンギヤS1、キャリアC1及びリングギヤR1は、互いの間で動力が伝達可能であり、それらの回転数が互いに共線関係にあるとともに、サンギヤS2、キャリアC2及びリングギヤR2も、互いの間で動力が伝達可能であり、それらの回転数が互いに共線関係にある。
また、キャリアC1とキャリアC2とが一体回転するように接続されるので、キャリアC1とキャリアC2の回転数は互いに等しくなっている。さらに、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2が奇数回の噛み合いを介して接続されることで、2つのリングギヤR1、R2は同じ回転数で互いに反対方向に回転するように作用する。これは、図16Bの共線図で説明すると、2つのリングギヤR1、R2を結ぶ仮想線L1が零回転を示す零回転線L2と交わる交点を支点Oとして回転するような関係性で2つのリングギヤR1、R2の回転数が規制されることを意味する。
図16B(a)は、第3実施形態の後輪駆動装置20の前輪駆動(FWD)直進時における共線図である。図16B(b)は、第3実施形態の後輪駆動装置20の四輪駆動(4WD)直進時における共線図であり、共線図上の矢印が各要素に作用するトルクを示している。図16B(c)は、第3実施形態の後輪駆動装置20のトルクベクタリング駆動(TV)直進時における共線図であり、共線図上の矢印が各要素に作用するトルクを示している。
図16B(a)に示すように、第1及び第2クラッチCL1、CL2がいずれも解放された前輪駆動(FWD)時には、電動機MOTと第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2との動力伝達経路が遮断状態となり、電動機MOTからは左右後輪LWr、RWrにトルクが伝達されず後輪駆動装置20からは左右駆動力和及び左右駆動力差のいずれも発生されない。
図16B(b)に示すように、第1及び第2クラッチCL1、CL2が第1状態となる四輪駆動(4WD)時には、電動機MOTと第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のキャリアC1、C2との動力伝達経路が第2出力ギヤ35及び第2入力ギヤ89を介して接続状態になり、キャリアC1、C2には、電動機MOTから順方向のモータトルクMが入力される。通常の第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2においては、キャリアC1、C2に順方向のトルクが入力された場合、サンギヤS1、S2及びリングギヤR1、R2に対し回転数を上昇させるトルクが伝達されるが、上述のようにリングギヤR1、R2は互いに同じ回転数で反対方向にしか回転しないよう規制されるので、リングギヤR1、R2が支点となり、力点であるキャリアC1、C2に入力された順方向のモータトルクMは、作用点であるサンギヤS1、S2に対し、モータトルクM1、M2に第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2の変速比を掛け合わせた順方向の左右後輪トルクT1、T2として伝達される。第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2の変速比は等しいので、左右後輪トルクT1、T2は絶対値の等しい同一方向のトルクとなり、これにより左右後輪トルクT1、T2の和(T1+T2)に応じた左右駆動力和が発生し、前進方向の駆動力が車両Vに安定的に付与されることとなる。なお、左右後輪トルクT1、T2の差(T1−T2)は零となり、第1及び第2クラッチCL1、CL2が第1状態のとき、電動機MOTのトルクの発生によって後輪駆動装置20から左右駆動力差が発生することはなく、車両にヨーモーメントを付与しない。
図16B(c)に示すように、第1及び第2クラッチCL1、CL2が第2状態となるトルクベクタリング駆動(TV)時には、電動機MOTと第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2との動力伝達経路が接続状態になり、リングギヤR1、R2には、電動機MOTから絶対値の等しい反対方向のモータトルクM1,M2が入力される。キャリアC1、C2では、モータトルク分配力同士が打ち消し合う(相殺)ので、サンギヤS1、S2には、絶対値の等しい反対方向の左右後輪トルクT1、T2が生じ、左右後輪トルクT1、T2の差(T1−T2)に応じた左右駆動力差が発生し、反時計回りのヨーモーメントYが車両Vに安定的に付与されることとなる。なお、左右後輪トルクT1、T2の和(T1+T2)は零となり、第1及び第2クラッチCL1、CL2が第2状態のとき、電動機MOTのトルクの発生によって後輪駆動装置20から左右駆動力和が発生することはなく、車両Vに前後方向のトルクを付与しない。
以上説明したように、本実施形態によれば、電動機MOTの出力軸21は、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のキャリアC1、C2と、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2と、に対して選択的に切替可能に接続されているので、1つの電動機MOTで左右後輪LWr、RWrに同一方向の前後方向トルクを出力したり、前後方向トルクを出力させずに左後輪LWrと右後輪RWrとで反対方向にトルクを出力させたりすることができる。さらに、左右後輪LWr、RWrに同一方向の前後方向トルクを出力するときと、前後方向トルクを出力させずに左後輪LWrと右後輪RWrとで反対方向にトルクを出力させたりするときとでは、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2における電動機MOTのトルクの入力要素が異なるので、サンギヤS1、S2と、リングギヤR1、R2と、キャリアC1、C2のギヤ比を変えることで、前後方向のアシストと旋回方向のアシストとの大きさに差異を持たせることができる。
<第4実施形態>
次に、第4実施形態の後輪駆動装置20について図17を参照しながら説明する。
本実施形態では、動力伝達機構TM2が、第1及び第2クラッチCL1、CL2と、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2の2つの遊星歯車機構と、を備えて構成される。第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2は、それぞれサンギヤS1、S2と、リングギヤR1、R2と、サンギヤS1、S2とリングギヤR1、R2とに噛み合うピニオンP1、P2を自転及び公転自在に軸支するキャリアC1、C2とからなる所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構で構成されている。そして、本実施形態では、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のキャリアC1、C2が第1及び第2差動機構の第1回転要素を構成し、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2が第1及び第2差動機構の第2回転要素を構成し、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2が第1及び第2差動機構の第3回転要素を構成する。第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のキャリアC1、C2は一体回転するように互いに接続されて共通の第2入力ギヤ89を有し、この第2入力ギヤ89が、電動機MOTの出力軸21の外周を囲う中空状の第2出力ギヤ35と噛み合っている。第2出力ギヤ35は、電動機MOTの出力軸21に相対回転可能に設けられ、第1クラッチCL1による切替によって出力軸21と一体回転又は相対回転するようになっている。また、リングギヤR2、R1は、それぞれジョイントJ1、J2を介して左右後輪LWr、RWrに接続されている。
第1遊星歯車機構PL1のサンギヤS1は、ピニオンP1と噛み合う外周面に形成された小径外歯S1aに一体形成された大径外歯S1bが、電動機MOTの出力軸21の外周を囲う中空状の第1出力ギヤ25と噛み合うアイドルギヤ83と噛み合っており、第2遊星歯車機構PL2のサンギヤS2は、ピニオンP2と噛み合う外周面に形成された小径外歯S2aに一体形成された大径外歯S2bが、第1出力ギヤ25と噛み合っている。第1出力ギヤ25は、電動機MOTの出力軸21に相対回転可能に設けられ、第2クラッチCL2による切替によって出力軸21と一体回転又は相対回転するようになっている。
即ち、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2は、大径外歯S1bとアイドルギヤ83との噛み合い、アイドルギヤ83と第1出力ギヤ25との噛み合い、第1出力ギヤ25とサンギヤS2の大径外歯S2bとの噛み合いの3回の噛み合いを介して接続されている。このように第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2が奇数回の噛み合いを介して接続されることで、2つのサンギヤS1、S2は互いに反対方向に回転するように作用する。
また、サンギヤS1の大径外歯S1bとアイドルギヤ83との噛み合い及びアイドルギヤ83と第1出力ギヤ25との噛み合いによるギヤ比と、サンギヤS2の大径外歯S2bと第1出力ギヤ25との噛み合いによるギヤ比とは、絶対値が等しくなるように設定されている。したがって、電動機MOTのトルクは、サンギヤS1、S2に対し、常に絶対値の等しい反対方向のトルクとして伝達される。
電動機MOTの出力軸21に設けられた第2出力ギヤ35と第1出力ギヤ25は、相対回転可能に、且つ、軸方向に対向配置されており、それぞれ第1及び第2クラッチCL1、CL2による切替によって出力軸21と一体回転又は相対回転するようになっている。即ち、第1クラッチCL1は、締結又は解放により電動機MOTの出力軸21と第2出力ギヤ35との動力伝達を接続又は遮断する。第2クラッチCL2は、締結又は解放により電動機MOTの出力軸21と第1出力ギヤ25との動力伝達を接続又は遮断する。第1及び第2クラッチCL1、CL2は共通のアクチュエータによって切り替え可能なシンクロメッシュ機構から構成され、同一の回転軸線、即ち、出力軸21と同じ回転軸線上で切替可能になっている。
第1及び第2クラッチCL1、CL2は、いずれも解放された状態と、第1クラッチCL1が締結され第2クラッチCL2が解放された第1状態と、第1クラッチCL1が解放され第2クラッチCL2が締結された第2状態と、を択一的にとりうる。
第1及び第2クラッチCL1、CL2がいずれも解放された状態では、第1出力ギヤ25及び第2出力ギヤ35が出力軸21に接続されず、電動機MOTの出力軸21と第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2との動力伝達経路が遮断状態になる。第1及び第2クラッチCL1、CL2がいずれも解放された状態をとるとき、電動機MOTからは左右後輪LWr、RWrにトルクが伝達されず後輪駆動装置20からは左右駆動力和及び左右駆動力差のいずれも発生されない、前輪駆動(FWD)が可能となる。
第1クラッチCL1が締結され第2クラッチCL2が解放された第1状態では、第2出力ギヤ35が出力軸21に接続され、電動機MOTの出力軸21と第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のキャリアC1、C2との動力伝達経路が接続状態になる。第1及び第2クラッチCL1、CL2が第1状態をとるとき、電動機MOTからは左右後輪LWr、RWrに前後方向において同じ方向に同じ大きさのトルクが伝達されて後輪駆動装置20から所期の左右駆動力和が発生され、左右駆動力差は発生されない、四輪駆動(4WD)が可能となる。
第1クラッチCL1が解放され第2クラッチCL2が締結された第2状態では、第1出力ギヤ25が出力軸21に接続され、電動機MOTの出力軸21と第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2との動力伝達経路が第1出力ギヤ25、アイドルギヤ83を介して接続状態になる。第1及び第2クラッチCL1、CL2が第2状態をとるとき、電動機MOTからは左右後輪LWr、RWrに前後方向において反対方向に同じ大きさのトルクが伝達されて後輪駆動装置20から所期の左右駆動力差が発生され、左右駆動力和は発生されない、トルクベクタリング駆動(TV)が可能となる。
本実施形態の後輪駆動装置20における共線図は、図16Bにおいて、リングギヤR1、R2をそれぞれサンギヤS2、S1に、また、サンギヤS1、S2をそれぞれリングギヤR2、R1に書き換えることで表わされる。その他の作用及び効果は、第3実施形態の後輪駆動装置20と同様である。
以上説明したように、本実施形態によれば、電動機MOTの出力軸21は、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のキャリアC1、C2と、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2と、に対して選択的に切替可能に接続されているので、1つの電動機MOTで左右後輪LWr、RWrに同一方向の前後方向トルクを出力したり、前後方向トルクを出力させずに左後輪LWrと右後輪RWrとで反対方向にトルクを出力させたりすることができる。さらに、左右後輪LWr、RWrに同一方向の前後方向トルクを出力するときと、前後方向トルクを出力させずに左後輪LWrと右後輪RWrとで反対方向にトルクを出力させたりするときとでは、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2における電動機MOTのトルクの入力要素が異なるので、サンギヤS1、S2と、リングギヤR1、R2と、キャリアC1、C2のギヤ比を変えることで、前後方向のアシストと旋回方向のアシストとの大きさに差異を持たせることができる。
<第5実施形態>
次に、第5実施形態の後輪駆動装置20について図18Aを参照しながら説明する。
本実施形態では、動力伝達機構TM2が、第1及び第2クラッチCL1、CL2と、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2の2つの遊星歯車機構と、を備えて構成される。第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2は、それぞれサンギヤS1、S2と、リングギヤR1、R2と、サンギヤS1、S2とリングギヤR1、R2とに噛み合うピニオンP1、P2を自転及び公転自在に軸支するキャリアC1、C2とからなる所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構で構成されている。そして、本実施形態では、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2が第1及び第2差動機構の第1回転要素を構成し、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2が第1及び第2差動機構の第2回転要素を構成し、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のキャリアC1、C2が第1及び第2差動機構の第3回転要素を構成する。第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2は一体回転するように互いに接続されて共通の外歯R1b(R2b)を有し、この外歯R1b(R2b)が、電動機MOTの出力軸21の外周を囲う中空状の第3出力ギヤ87と噛み合っている。第3出力ギヤ87は、電動機MOTの出力軸21に相対回転可能に設けられ、第1クラッチCL1による切替によって出力軸21と一体回転又は相対回転するようになっている。また、サンギヤS1、S2がそれぞれジョイントJ1、J2を介して左右後輪LWr、RWrに接続されている。
第1遊星歯車機構PL1のキャリアC1は、一体形成された第1入力ギヤ91が、出力軸21と一体回転するように設けられた第1出力ギヤ81と噛み合うアイドルギヤ83と噛み合っており、第2遊星歯車機構PL2のキャリアC2は、一体形成された第2入力ギヤ93が、電動機MOTの出力軸21の外周を囲う中空状の第2出力ギヤ85と噛み合っている。第2出力ギヤ85は、電動機MOTの出力軸21に相対回転可能に設けられ、第2クラッチCL2による切替によって出力軸21と一体回転又は相対回転するようになっている。
即ち、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のキャリアC1、C2は、第1入力ギヤ91とアイドルギヤ83との噛み合い、アイドルギヤ83と第1出力ギヤ81との噛み合い、第2出力ギヤ85と第2入力ギヤ93との噛み合いの3回の噛み合いを介して接続されている。このように第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のキャリアC1、C2が奇数回の噛み合いを介して接続されることで、2つのキャリアC1、C2は互いに反対方向に回転するように作用する。
また、キャリアC1の第1入力ギヤ91とアイドルギヤ83との噛み合い及びアイドルギヤ83と第1出力ギヤ81との噛み合いによるギヤ比と、キャリアC2の第2入力ギヤ93と第2出力ギヤ85との噛み合いによるギヤ比とは、絶対値が等しくなるように設定されている。したがって、電動機MOTのトルクは、キャリアC1、C2に対し、常に絶対値の等しい反対方向のトルクとして伝達される。
電動機MOTの出力軸21に設けられた第3出力ギヤ87と第2出力ギヤ85は、相対回転可能に、且つ、軸方向に対向配置されており、それぞれ第1及び第2クラッチCL1、CL2による切替によって出力軸21と一体回転又は相対回転するようになっている。即ち、第1クラッチCL1は、締結又は解放により電動機MOTの出力軸21と第3出力ギヤ87との動力伝達を接続又は遮断する。第2クラッチCL2は、締結又は解放により電動機MOTの出力軸21と第2出力ギヤ85との動力伝達を接続又は遮断する。第1及び第2クラッチCL1、CL2は共通のアクチュエータによって切り替え可能なシンクロメッシュ機構から構成され、同一の回転軸線、即ち、出力軸21と同じ回転軸線上で切替可能になっている。
第1及び第2クラッチCL1、CL2は、いずれも解放された状態と、第1クラッチCL1が締結され第2クラッチCL2が解放された第1状態と、第1クラッチCL1が解放され第2クラッチCL2が締結された第2状態と、を択一的にとりうる。
第1及び第2クラッチCL1、CL2がいずれも解放された状態では、出力軸21が第2出力ギヤ85と第3出力ギヤ87のいずれにも接続されず、電動機MOTの出力軸21と第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2との動力伝達経路が遮断状態になる。第1及び第2クラッチCL1、CL2がいずれも解放された状態をとるとき、電動機MOTからは左右後輪LWr、RWrにトルクが伝達されず後輪駆動装置20からは左右駆動力和及び左右駆動力差のいずれも発生されない、前輪駆動(FWD)が可能となる。
第1クラッチCL1が締結され第2クラッチCL2が解放された第1状態では、出力軸21が第3出力ギヤ87に接続され、電動機MOTの出力軸21と第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2との動力伝達経路が接続状態になる。第1及び第2クラッチCL1、CL2が第1状態をとるとき、電動機MOTからは左右後輪LWr、RWrに前後方向において同じ方向に同じ大きさのトルクが伝達されて後輪駆動装置20から所期の左右駆動力和が発生され、左右駆動力差は発生されない、四輪駆動(4WD)が可能となる。
第1クラッチCL1が解放され第2クラッチCL2が締結された第2状態では、第2出力ギヤ85が電動機MOTの出力軸21に接続され、出力軸21と第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のキャリアC1、C2との動力伝達経路が接続状態になる。第1及び第2クラッチCL1、CL2が第2状態をとるとき、電動機MOTからは左右後輪LWr、RWrに前後方向において反対方向に同じ大きさのトルクが伝達されて後輪駆動装置20から所期の左右駆動力差が発生され、左右駆動力和は発生されない、トルクベクタリング駆動(TV)が可能となる。
以上の構成の後輪駆動装置20では、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2が前述したように構成されているため、サンギヤS1、キャリアC1及びリングギヤR1は、互いの間で動力が伝達可能であり、それらの回転数が互いに共線関係にあるとともに、サンギヤS2、キャリアC2及びリングギヤR2も、互いの間で動力が伝達可能であり、それらの回転数が互いに共線関係にある。
また、リングギヤR1とリングギヤR2とが一体回転するように接続されるので、リングギヤR1とリングギヤR2の回転数は互いに等しくなっている。さらに、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のキャリアC1、C2が奇数回の噛み合いを介して接続されることで、2つのキャリアC1、C2は同じ回転数で互いに反対方向に回転するように作用する。これは、図18Bの共線図で説明すると、2つのキャリアC1、C2を結ぶ仮想線L1が零回転を示す零回転線L2と交わる交点を支点Oとして回転するような関係性で2つのキャリアC1、C2の回転数が規制されることを意味する。
図18B(a)は、第5実施形態の後輪駆動装置20の前輪駆動(FWD)直進時における共線図である。図18B(b)は、第5実施形態の後輪駆動装置20の四輪駆動(4WD)直進時における共線図であり、共線図上の矢印が各要素に作用するトルクを示している。図18B(c)は、第5実施形態の後輪駆動装置20のトルクベクタリング駆動(TV)直進時における共線図であり、共線図上の矢印が各要素に作用するトルクを示している。
図18B(a)に示すように、第1及び第2クラッチCL1、CL2がいずれも解放された前輪駆動(FWD)時には、電動機MOTと第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2との動力伝達経路が遮断状態となり、電動機MOTからは左右後輪LWr、RWrにトルクが伝達されず後輪駆動装置20からは左右駆動力和及び左右駆動力差のいずれも発生されない。
図18B(b)に示すように、第1及び第2クラッチCL1、CL2が第1状態となる四輪駆動(4WD)時には、電動機MOTと第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2との動力伝達経路が第3出力ギヤ87を介して接続状態になり、リングギヤR1、R2には、電動機MOTから逆方向のモータトルクMが入力される。通常の第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2においては、リングギヤR1、R2に逆方向のトルクが入力された場合、サンギヤS1、S2及びキャリアC1、C2に対し回転数を下降させるトルクが伝達されるが、上述のようにキャリアC1、C2は互いに同じ回転数で反対方向にしか回転しないよう規制されるので、キャリアC1、C2が支点となり、力点であるリングギヤR1、R2に入力された逆方向のモータトルクMは、作用点であるサンギヤS1、S2に対し、モータトルクM1、M2に第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2の変速比を掛け合わせた順方向の左右後輪トルクT1、T2として伝達される。第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2の変速比は等しいので、左右後輪トルクT1、T2は絶対値の等しい同一方向のトルクとなり、これにより左右後輪トルクT1、T2の和(T1+T2)に応じた左右駆動力和が発生し、前進方向の駆動力が車両Vに安定的に付与されることとなる。なお、左右後輪トルクT1、T2の差(T1−T2)は零となり、第1及び第2クラッチCL1、CL2が第1状態のとき、電動機MOTのトルクの発生によって後輪駆動装置20から左右駆動力差が発生することはなく、車両にヨーモーメントを付与しない。
図18B(c)に示すように、第1及び第2クラッチCL1、CL2が第2状態となるトルクベクタリング駆動(TV)時には、電動機MOTと第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のキャリアC1、C2との動力伝達経路が接続状態になり、キャリアC1、C2には、電動機MOTから絶対値の等しい反対方向のモータトルクM1,M2が入力される。リングギヤR1、R2では、モータトルク分配力同士が打ち消し合う(相殺)ので、サンギヤS1、S2には、絶対値の等しい反対方向の左右後輪トルクT1、T2が生じ、左右後輪トルクT1、T2の差(T1−T2)に応じた左右駆動力差が発生し、反時計回りのヨーモーメントYが車両Vに安定的に付与されることとなる。なお、左右後輪トルクT1、T2の和(T1+T2)は零となり、第1及び第2クラッチCL1、CL2が第2状態のとき、電動機MOTのトルクの発生によって後輪駆動装置20から左右駆動力和が発生することはなく、車両Vに前後方向のトルクを付与しない。
以上説明したように、本実施形態によれば、電動機MOTの出力軸21は、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2と、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のキャリアC1、C2と、に対して選択的に切替可能に接続されているので、1つの電動機MOTで左右後輪LWr、RWrに同一方向の前後方向トルクを出力したり、前後方向トルクを出力させずに左後輪LWrと右後輪RWrとで反対方向にトルクを出力させたりすることができる。さらに、左右後輪LWr、RWrに同一方向の前後方向トルクを出力するときと、前後方向トルクを出力させずに左後輪LWrと右後輪RWrとで反対方向にトルクを出力させたりするときとでは、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2における電動機MOTのトルクの入力要素が異なるので、サンギヤS1、S2と、リングギヤR1、R2と、キャリアC1、C2のギヤ比を変えることで、前後方向のアシストと旋回方向のアシストとの大きさに差異を持たせることができる。
<第6実施形態>
次に、第6実施形態の後輪駆動装置20について図19を参照しながら説明する。
本実施形態では、動力伝達機構TM2が、第1及び第2クラッチCL1、CL2と、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2の2つの遊星歯車機構と、を備えて構成される。第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2は、それぞれサンギヤS1、S2と、リングギヤR1、R2と、サンギヤS1、S2とリングギヤR1、R2とに噛み合うピニオンP1、P2を自転及び公転自在に軸支するキャリアC1、C2とからなる所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構で構成されている。そして、本実施形態では、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2が第1及び第2差動機構の第1回転要素を構成し、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のリングギヤR1、R2が第1及び第2差動機構の第2回転要素を構成し、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のキャリアC1、C2が第1及び第2差動機構の第3回転要素を構成する。第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2は連結軸23を介して一体回転するように互いに接続されるとともに、リングギヤR1、R2がそれぞれジョイントJ1、J2を介して左右後輪LWr、RWrに接続されている。
第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2を接続する連結軸23には、サンギヤS1、S2と一体回転するように第2入力ギヤ33がサンギヤS1、S2から等距離に設けられ、この第2入力ギヤ33が、電動機MOTの出力軸21の外周を囲う中空状の第3出力ギヤ87と噛み合っている。第3出力ギヤ87は、電動機MOTの出力軸21に相対回転可能に設けられ、第1クラッチCL1による切替によって出力軸21と一体回転又は相対回転するようになっている。
第1遊星歯車機構PL1のキャリアC1は、一体形成された第1入力ギヤ91が、出力軸21と一体回転するように設けられた第1出力ギヤ81と噛み合うアイドルギヤ83と噛み合っており、第2遊星歯車機構PL2のキャリアC2は、一体形成された第2入力ギヤ93が、電動機MOTの出力軸21の外周を囲う中空状の第2出力ギヤ85と噛み合っている。第2出力ギヤ85は、電動機MOTの出力軸21に相対回転可能に設けられ、第2クラッチCL2による切替によって出力軸21と一体回転又は相対回転するようになっている。
即ち、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のキャリアC1、C2は、第1入力ギヤ91とアイドルギヤ83との噛み合い、アイドルギヤ83と第1出力ギヤ81との噛み合い、第2出力ギヤ85と第2入力ギヤ93との噛み合いの3回の噛み合いを介して接続されている。このように第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のキャリアC1、C2が奇数回の噛み合いを介して接続されることで、2つのキャリアC1、C2は互いに反対方向に回転するように作用する。
また、キャリアC1の第1入力ギヤ91とアイドルギヤ83との噛み合い及びアイドルギヤ83と第1出力ギヤ81との噛み合いによるギヤ比と、キャリアC2の第2入力ギヤ93と第2出力ギヤ85との噛み合いによるギヤ比とは、絶対値が等しくなるように設定されている。したがって、電動機MOTのトルクは、キャリアC1、C2に対し、常に絶対値の等しい反対方向のトルクとして伝達される。
電動機MOTの出力軸21の外周に設けられた第3出力ギヤ87と第2出力ギヤ85は、相対回転可能に、且つ、軸方向に対向配置されており、それぞれ第1及び第2クラッチCL1、CL2による切替によって出力軸21と一体回転又は相対回転するようになっている。即ち、第1クラッチCL1は、締結又は解放により電動機MOTの出力軸21と第3出力ギヤ87との動力伝達を接続又は遮断する。第2クラッチCL2は、締結又は解放により電動機MOTの出力軸21と第2出力ギヤ85との動力伝達を接続又は遮断する。第1及び第2クラッチCL1、CL2は共通のアクチュエータによって切り替え可能なシンクロメッシュ機構から構成され、同一の回転軸線、即ち、出力軸21と同じ回転軸線上で切替可能になっている。
第1及び第2クラッチCL1、CL2は、いずれも解放された状態と、第1クラッチCL1が締結され第2クラッチCL2が解放された第1状態と、第1クラッチCL1が解放され第2クラッチCL2が締結された第2状態と、を択一的にとりうる。
第1及び第2クラッチCL1、CL2がいずれも解放された状態では、出力軸21が第2出力ギヤ85と第3出力ギヤ87のいずれにも接続されず、電動機MOTの出力軸21と第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2との動力伝達経路が遮断状態になる。第1及び第2クラッチCL1、CL2がいずれも解放された状態をとるとき、電動機MOTからは左右後輪LWr、RWrにトルクが伝達されず後輪駆動装置20からは左右駆動力和及び左右駆動力差のいずれも発生されない、前輪駆動(FWD)が可能となる。
第1クラッチCL1が締結され第2クラッチCL2が解放された第1状態では、出力軸21が第3出力ギヤ87に接続され、電動機MOTの出力軸21と第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2との動力伝達経路が第2入力ギヤ33を介して接続状態になる。第1及び第2クラッチCL1、CL2が第1状態をとるとき、電動機MOTからは左右後輪LWr、RWrに前後方向において同じ方向に同じ大きさのトルクが伝達されて後輪駆動装置20から所期の左右駆動力和が発生され、左右駆動力差は発生されない、四輪駆動(4WD)が可能となる。
第1クラッチCL1が解放され第2クラッチCL2が締結された第2状態では、第2出力ギヤ85が電動機MOTの出力軸21に接続され、出力軸21と第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のキャリアC1、C2との動力伝達経路が第2出力ギヤ85、第1出力ギヤ81、アイドルギヤ83を介して接続状態になる。第1及び第2クラッチCL1、CL2が第2状態をとるとき、電動機MOTからは左右後輪LWr、RWrに前後方向において反対方向に同じ大きさのトルクが伝達されて後輪駆動装置20から所期の左右駆動力差が発生され、左右駆動力和は発生されない、トルクベクタリング駆動(TV)が可能となる。
本実施形態の共線図は、図18Bにおいて、サンギヤS1、S2をそれぞれリングギヤR1、R2に、また、リングギヤR1、R2をそれぞれサンギヤS1、S2に書き換えることで表わされる。その他の作用及び効果は、第5実施形態の後輪駆動装置20と同様である。
以上説明したように、本実施形態によれば、電動機MOTの出力軸21は、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のサンギヤS1、S2と、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2のキャリアC1、C2と、に対して選択的に切替可能に接続されているので、1つの電動機MOTで左右後輪LWr、RWrに同一方向の前後方向トルクを出力したり、前後方向トルクを出力させずに左後輪LWrと右後輪RWrとで反対方向にトルクを出力させたりすることができる。さらに、左右後輪LWr、RWrに同一方向の前後方向トルクを出力するときと、前後方向トルクを出力させずに左後輪LWrと右後輪RWrとで反対方向にトルクを出力させたりするときとでは、第1及び第2遊星歯車機構PL1、PL2における電動機MOTのトルクの入力要素が異なるので、サンギヤS1、S2と、リングギヤR1、R2と、キャリアC1、C2のギヤ比を変えることで、前後方向のアシストと旋回方向のアシストとの大きさに差異を持たせることができる。
尚、本発明は、前述した各実施形態及びその変形例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、図1に記載の車両Vに加えて、図20に示すように、スイッチング機構SWと発電機GENとの電力経路上にキャパシタCAPを配置し、キャパシタCAPをDC/DCコンバータを介してバッテリBATTに接続している。このように、スイッチング機構SWと発電機GENとの電力経路上にキャパシタCAPを設けることで、エンジンENGの低回転時等の発電機GENの発電量が足りないような場合に、キャパシタCAPから電力不足を補うことができる。そのような場合に、発進時にはキャパシタCAPのエネルギで前後方向の走行アシストを行い、その後発電機GENに切り替えてもよい。なお、キャパシタCAPの代わりに他のバッテリを用いてもよい。
また、発電機GENの発電電圧とバッテリBATTの充電電圧を異なるように組み合わせてもよい。
また、第1及び第2クラッチCL1、CL2は、摩擦クラッチ、シンクロクラッチ、ドグクラッチ等種々の構成を採用することができる。
さらに、本発明の駆動装置は、ハイブリッド車両、プラグインハイブリッド車両、レンジエクステンダー等の種々の車両の車輪、航空機のプロペラ、船舶のスクリュー等の輸送機器の推進部材にも搭載可能である。
さらに、上記実施形態では、差動機構として、遊星歯車機構を例に示したが、サイクロ減速機などの歯車を用いない他の遊星機構や、デファレンシャル機構などの他の差動機構から構成されてもよい。
なお、本出願は、2013年12月16日出願の日本特許出願(特願2013−259429)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
20 後輪駆動装置(駆動装置)
21 出力軸
V 車両(輸送機器)
ENG エンジン(他の駆動源)
MOT 電動機(駆動源)
TM1、TM2 動力伝達機構
PL1、PL2 第1及び第2遊星歯車機構(第1及び第2差動機構)
S1、S2 サンギヤ(第1回転要素、第2回転要素、第3回転要素)
C1、C2 キャリア(第1回転要素、第2回転要素、第3回転要素)
R1、R2 リングギヤ(第1回転要素、第2回転要素、第3回転要素)
LWr 左後輪(左駆動部)
RWr 右後輪(右駆動部)
CL1 第1クラッチ(第1切替機構、切替装置)
CL2 第2クラッチ(第2切替機構、切替装置)
GEN 発電機(第1エネルギ授受装置)
CAP キャパシタ(第1エネルギ授受装置)
BATT バッテリ(第2エネルギ授受装置)

Claims (13)

  1. 輸送機器の進行方向に対し左側に配置される左駆動部と、前記進行方向に対し右側に配置される右駆動部と、を駆動する駆動源と、
    それぞれ第1回転要素と、第2回転要素と、第3回転要素とを有する第1及び第2差動機構を有する動力伝達機構と、を備えた駆動装置であって、
    前記第1及び第2差動機構の前記第1回転要素は、互いに同一方向に一体回転するよう接続され、
    前記第1及び第2差動機構の前記第2回転要素は、それぞれ前記左駆動部及び前記右駆動部に接続され、
    前記第1及び第2差動機構の前記第3回転要素は、互いに反対方向に回転するよう接続され、
    前記動力伝達機構は、前記駆動源と前記第1及び第2差動機構の前記第1回転要素とを接続する第1接続状態と、前記駆動源と前記第1及び第2差動機構の前記第3回転要素とを接続する第2接続状態と、を選択的に切り替える切替装置を備えることを特徴とする駆動装置。
  2. 前記動力伝達機構は、前記駆動源と前記第1及び第2差動機構の前記第1回転要素との動力伝達経路を接続する締結状態と、前記駆動源と前記第1及び第2差動機構の前記第1回転要素との動力伝達経路を遮断する解放状態と、を切替可能な第1切替機構と、
    前記駆動源と前記第1及び第2差動機構の前記第3回転要素との動力伝達経路を接続する締結状態と、前記駆動源と前記第1及び第2差動機構の前記第3回転要素との動力伝達経路を遮断する解放状態と、を切替可能な第2切替機構と、を備え、
    前記第1切替機構が締結状態となり、且つ、前記第2切替機構が解放状態となる第1状態と、前記第1切替機構が解放状態となり、且つ、前記第2切替機構が締結状態となる第2状態と、を切替可能に構成されることを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。
  3. 前記第1切替機構と前記第2切替機構とは、同一の作動装置によって前記締結状態と前記解放状態とが切り替えられることを特徴とする請求項2に記載の駆動装置。
  4. 前記第1切替機構と前記第2切替機構とは、同一の回転軸線上に配置されることを特徴とする請求項3に記載の駆動装置。
  5. 前記第1及び第2差動機構の前記第1回転要素は、前記回転軸線上に配置されることを特徴とする請求項4に記載の駆動装置。
  6. 前記第1切替機構と前記第1及び第2差動機構の前記第1回転要素とは、同一の回転軸線上に配置されることを特徴とする請求項2又は3に記載の駆動装置。
  7. 前記第1切替機構と前記第2切替機構とは、径方向でオフセットした位置に配置され、且つ、軸線方向でオーバーラップした位置に配置されることを特徴とする請求項6に記載の駆動装置。
  8. 前記駆動源は、前記第1差動機構に対し軸線方向で反第2差動機構側に、又は、前記第2差動機構に対し軸線方向で反第1差動機構側に、前記第1及び第2差動機構に対し軸線方向でオフセットした位置に配置されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の駆動装置。
  9. 前記駆動源は、前記第1及び第2差動機構と径方向でオーバーラップした位置に配置されることを特徴とする請求項8に記載の駆動装置。
  10. 前記輸送機器の速度が所定速度未満のとき、前記切替装置は、前記第1接続状態に切り替え、
    前記輸送機器の速度が前記所定速度以上のとき、前記切替装置は、前記第2接続状態に切り替えることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の駆動装置。
  11. 前記駆動装置は、前記駆動源へのエネルギの供給と前記駆動源からのエネルギの回収との少なくとも一方を行うエネルギ授受装置に接続され、
    前記エネルギ授受装置は、第1エネルギ授受装置と第2エネルギ授受装置とを含み、
    前記駆動源は、前記第1エネルギ授受装置と前記第2エネルギ授受装置とに対して切替可能に接続され、
    前記第1エネルギ授受装置は、前記駆動源とは異なる他の駆動源からエネルギの回収を行うよう接続され、
    前記第2エネルギ授受装置はエネルギ蓄積装置を含むことを特徴とする請求項10に記載の駆動装置。
  12. 前記駆動源は、前記所定速度未満のとき、前記第1エネルギ授受装置に接続され、
    前記所定速度以上のとき、前記第2エネルギ授受装置に接続されることを特徴とする請求項11に記載の駆動装置。
  13. 前記第1及び第2差動機構の前記第3回転要素は、互いの間に奇数回の噛み合いを介して接続されることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の駆動装置。
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