JP5306302B2 - 車両の駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の駆動装置に関する。

車両の駆動装置として、車両左右の車軸を差動装置に連結するとともに、一方の車軸の外周に同軸に配置した電動機によって減速機構を経由して差動装置に駆動力を伝達するようにしたものが案出されている（例えば、特許文献１参照）。

この駆動装置１００は、図１４に示すように、車軸駆動用の電動機１０２と、この電動機１０２の駆動回転を減速する遊星歯車式減速機１１２と、この遊星歯車式減速機１１２の出力を車両左右の車軸１１０Ａ、１１０Ｂに分配する差動装置１１３と、を備え、差動装置１１３に連結された一方の車軸１１０Ｂの外周側に、遊星歯車式減速機１１２と電動機１０２が同軸に配置されている。また、遊星歯車式減速機１１２のサンギヤ１２１とプラネタリキャリア１２３を、電動機１０２のロータ１１５と差動装置１１３のディファレンシャルケース１３１に夫々接続するとともに、遊星歯車式減速機１１２のリングギヤ１２４を、車体固定の減速機ケース１１１内に回転可能に収容し、リングギヤ１２４と減速機ケース１１１の間に、リングギヤ１２４と減速機ケース１１１を係合してリングギヤ１２４に制動力を付与する油圧ブレーキ１２８を設けることが記載されている。

そして、油圧ブレーキ１２８によってリングギヤ１２４に制動力を付与すると、リングギヤ１２４が減速機ケース１１１に固定され、電動機１０２のロータ１１５からサンギヤ１２１に入力された駆動力は遊星歯車式減速機１１２で設定減速比に減速されて差動装置１１３のディファレンシャルケース１３１に伝達される。ディファレンシャルケース１３１に伝達された駆動力は差動装置１１３によって車両左右の車軸１１０Ａ、１１０Ｂに分配される。また、油圧ブレーキ１２８からの制動力の付与が遮断されると、リングギヤ１２４が減速機ケース１１１に対して自由に回転するようになる。したがって、例えば、車軸１１０Ａ、１１０Ｂの回転速度が電動機１０２の駆動要求よりも速い状況下において油圧ブレーキ１２８による制動力付与が遮断されると、車軸１１０Ａ、１１０Ｂ側の余剰回転に応じてリングギヤ１２４が減速機ケース１１１内で空転し、車軸１１０Ａ、１１０Ｂ側の回転が電動機１０２側に入力されなくなる。これにより、電動機１０２の駆動や回生が不要な場合、油圧ブレーキ１２８による制動力付与を遮断することにより電動機１０２の連れ回りを防止し燃費の向上を図っている。

特開２００６−２６４６４７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の駆動装置１００では、電動機１０２を駆動や回生する場合にはリングギヤ１２４に制動力を付与するため常に油圧ポンプを作動させて油圧をかけておく必要があった。また、特に低温時の車両の始動直後の発進時においては、油温が低いためオイルの粘性抵抗が大きく、油圧ブレーキ１２８の応答性を向上させることができないという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電動機の駆動や回生が不要な場合に電動機の連れ回りを防止でき、且つ、発進時の応答性を向上させることが可能な駆動装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
車両の駆動力を発生する電動機（例えば、後述の実施形態の電動機２Ａ、２Ｂ）と、
前記電動機と車輪（例えば、後述の実施形態の後輪Ｗｒ）との動力伝達経路上に設けられ、開放又は係合することにより電動機側と車輪側とを遮断状態又は接続状態にする双方向動力伝達手段（例えば、後述の実施形態の油圧ブレーキ６０Ａ、６０Ｂ）と、を備えた車両用駆動装置（例えば、後述の実施形態の駆動装置１）であって、
前記電動機と前記車輪との動力伝達経路上に前記双方向動力伝達手段と並列に設けられ、電動機側の順方向の回転動力が車輪側に入力されるときに係合状態となるとともに電動機側の逆方向の回転動力が車輪側に入力されるときに開放状態となり、車輪側の順方向の回転動力が電動機側に入力されるときに開放状態となるとともに車輪側の逆方向の回転動力が電動機側に入力されて前記一方向動力伝達手段が開放状態となるときに係合状態となる一方向動力伝達手段（例えば、後述の実施形態の一方向クラッチ５０）をさらに備え、
前記電動機と前記車輪との動力伝達経路上には、前記電動機及び前記車輪の回転を変速する変速機が設けられ、
前記変速機は、３つの回転要素で構成される遊星歯車式変速機であり、
前記変速機の３つの回転要素のうちの１つの回転要素である第１の回転要素（例えば、後述の実施形態のリングギヤ２４Ａ、２４Ｂ）に、前記一方向動力伝達手段及び前記双方向動力伝達手段が接続され、
前記電動機は、車両の車幅方向の左右に配置される第１及び第２電動機を含み、
前記変速機は、車両の車幅方向の左右に配置される第１及び第２変速機を含み、
前記第１電動機の回転動力は前記第１変速機を介して左車輪に伝達され、
前記第２電動機の回転動力は前記第２変速機を介して右車輪に伝達され、
前記第１電動機と前記第１変速機は車幅方向外側からこの順序で配置され、
前記第２電動機と前記第２変速機は車幅方向外側からこの順序で配置され、
車輪側の順方向の回転動力が電動機側に入力されるときに、電動機側と車輪側とが接続状態となるように前記双方向動力伝達手段を係合することを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加えて、
車両の車幅方向の左右に配置された前記第１変速機と前記第２変速機の前記第１の回転要素に前記一方向動力伝達手段及び前記双方向動力伝達手段が接続されることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加えて、
前記第１変速機の前記第１の回転要素と前記第２変速機の前記第１の回転要素とは互いに連結されることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の構成に加えて、
連結された前記第１変速機の第１の回転要素と前記第２変速機の第１の回転要素とに対し、１つの前記一方向動力伝達手段が設けられることを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の構成に加えて、
前記３つの回転要素のうち、第２の回転要素（例えば、後述の実施形態のサンギヤ２１Ａ、２１Ｂ）に前記電動機を接続し、第３の回転要素（例えば、後述の実施形態のプラネタリキャリア２３Ａ、２３Ｂ）に前記車輪を接続することを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の構成に加えて、
前記遊星歯車式変速機は、前記第１の回転要素がリングギヤであり、前記第２の回転要素がサンギヤであり、前記第３の回転要素がキャリアで構成されることを特徴とする。

また、請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の構成に加えて、
車輪側の順方向の回転動力が電動機側に入力されるときに、前記電動機は回生駆動状態に制御されることを特徴とする。

また、請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の構成に加えて、
電動機側の順方向の回転動力が車輪側に入力されるときに、前記双方向動力伝達手段を係合しないことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、電動機が駆動して車両が前進走行する場合に動力を伝達可能に一方向動力伝達手段を配設することにより、車両発進時には油圧を用いずに一方向伝達手段が係合することで動力が伝達されるので車両発進時の応答性を向上させることができる。
また、車輪側の順方向の回転動力が電動機側に入力されるときには一方向動力伝達手段は開放状態となり、一方向動力伝達手段のみで動力伝達は不能であるが、一方向動力伝達手段と並列に設けられた双方向動力伝達手段を係合させ、電動機側と車輪側とを接続状態としておくことで動力伝達可能に保つことができる。
さらに、電動機と車輪との出力特性を調整できる。また、変速機を遊星歯車式とすることで、変速機を小型化できる。さらに、３つの回転要素のうちの１つの回転要素に一方向動力伝達手段と双方向動力伝達手段とを接続することで、一方向動力伝達手段と双方向動力伝達手段とを並列に機能させることができる。
さらに、電動機と変速機の並び順序を左右それぞれ車幅方向外側から電動機と変速機を配置することで、左右の変速機を近接して配置することが可能となり、変速機を共通のケースとしたり、変速機の潤滑を共通化する等で車両搭載性を向上させることができる。

さらに、請求項２に記載の発明によれば、３つの回転要素のうちの１つの回転要素に一方向動力伝達手段と双方向動力伝達手段とを接続することで、一方向動力伝達手段と双方向動力伝達手段とを並列に機能させることができる。

さらに、請求項３に記載の発明によれば、左右の変速機を構成する３つの回転要素のうち一つの回転要素同士を連結することによって、この回転要素を制御する部材を共用化でき、駆動ユニットの小型化・軽量化や、部品点数の削減が図れる。

さらに、請求項４に記載の発明によれば、一方向動力伝達手段が左右で１つで済むので、駆動装置の小型化・軽量化や、部品点数の削減が図れる。

さらに、請求項５に記載の発明によれば、電動機や車輪が接続されない回転要素に一方向動力伝達手段と双方向動力伝達手段を接続することで、一方向動力伝達手段と双方向動力伝達手段の配置自由度が向上する。

さらに、請求項６に記載の発明によれば、３つの要素のうち、遊星歯車機構の最外周要素であり変速機のケースに近接するリングギヤに一方向動力伝達手段と双方向動力伝達手段を接続することで、一方向動力伝達手段と双方向動力伝達手段の設置自由度が向上する。

さらに、請求項７に記載の発明によれば、双方向動力伝達手段を係合させ電動機側と車輪側とを接続状態に保った上で、電動機を回生駆動状態に制御することで、車両のエネルギーを回生することができる。

さらに、請求項８に記載の発明によれば、双方向動力伝達手段の係合のためのエネルギー消費を低減できる。

本発明に係る駆動装置を適用可能な車両の一実施形態であるハイブリッド車両の概略構成を示すブロック図である。 本発明に係る駆動装置の縦断面図である。 図２に示す駆動装置の部分拡大図である。 本発明に係る駆動装置がフレームに搭載された状態を示す斜視図である。 車両の停車中における駆動装置の共線図である。 駆動装置がドライブ側となって前進走行する場合の駆動装置の共線図である。 駆動装置がコースト側となって前進走行する場合であって電動機が停止する場合の駆動装置の共線図である。 駆動装置がコースト側となって前進走行する場合であって電動機が回生する場合の駆動装置の共線図である。 駆動装置がドライブ側となって後進走行する場合の駆動装置の共線図である。 駆動装置がコースト側となって後進走行する場合の駆動装置の共線図である。 車両の走行状態における電動機の状態と切離機構の状態を示した図である。 駆動装置の電動機の駆動力特性図である。 変形例に係る駆動装置を適用可能な車両の一実施形態であるハイブリッド車両の概略構成を示すブロック図である。 特許文献１に記載の駆動装置の縦断面図である。

以下、この発明の一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
本発明にかかる駆動装置１は、電動機２Ａ、２Ｂを車軸駆動用の駆動源とするものであり、例えば、図１に示すような駆動システムの車両３に用いられる。
図１に示す車両３は、内燃機関４と電動機５が直列に接続された駆動ユニット６を車両前部に有するハイブリッド車両であり、この駆動ユニット６の動力がトランスミッション７を介して前輪Ｗｆに伝達される一方で、この駆動ユニット６と別に車両後部に設けられた本発明に係る駆動装置１の動力が後輪Ｗｒ（ＲＷｒ、ＬＷｒ）に伝達されるようになっている。駆動ユニット６の電動機５と後輪Ｗｒ側の駆動装置１の電動機２Ａ、２Ｂは、ＰＤＵ８（パワードライブユニット）を介してバッテリ９に接続され、バッテリ９からの電力供給と、バッテリ９へのエネルギー回生がＰＤＵ８を介して行われるようになっている。

図２は、駆動装置１の全体の縦断面図を示すものであり、同図において、１０Ａ、１０Ｂは、車両の後輪Ｗｒ側の左右の車軸であり、車幅方向に同軸上に配置されている。駆動装置１の減速機ケース１１は全体が略円筒状に形成され、その内部には、車軸駆動用の電動機２Ａ、２Ｂと、この電動機２Ａ、２Ｂの駆動回転を減速する遊星歯車式減速機１２Ａ、１２Ｂとが、車軸１０Ａ、１０Ｂと同軸上に配置されている。この電動機２Ａ及び遊星歯車式減速機１２Ａは左後輪ＬＷｒを制御し、電動機２Ｂ及び遊星歯車式減速機１２Ｂは右後輪ＲＷｒを制御し、電動機２Ａ及び遊星歯車式減速機１２Ａと電動機２Ｂ及び遊星歯車式減速機１２Ｂは、減速機ケース１１内で車幅方向に左右対称に配置されている。そして、減速機ケース１１は、図４に示すように、車両３の骨格となるフレームの一部であるフレーム部材１３の支持部１３ａ、１３ｂと、不図示の駆動装置１のフレームで支持されている。支持部１３ａ、１３ｂは、車幅方向でフレーム部材１３の中心に対し左右に設けられている。なお、図４中の矢印は、駆動装置１が車両に搭載された状態における位置関係を示している。

減速機ケース１１の左右両端側内部には、それぞれ電動機２Ａ、２Ｂのステータ１４Ａ、１４Ｂが固定され、このステータ１４Ａ、１４Ｂの内周側に環状のロータ１５Ａ、１５Ｂが回転可能に配置されている。ロータ１５Ａ、１５Ｂの内周部には車軸１０Ａ、１０Ｂの外周を囲繞する円筒軸１６Ａ、１６Ｂが結合され、この円筒軸１６Ａ、１６Ｂが車軸１０Ａ、１０Ｂと同軸で相対回転可能となるように減速機ケース１１の端部壁１７Ａ、１７Ｂと中間壁１８Ａ、１８Ｂに軸受１９Ａ、１９Ｂを介して支持されている。また、円筒軸１６Ａ、１６Ｂの一端側の外周であって減速機ケース１１の端部壁１７Ａ、１７Ｂには、ロータ１５Ａ、１５Ｂの回転位置情報を電動機２Ａ、２Ｂの制御コントローラ（図示せず）にフィードバックするためのレゾルバ２０Ａ、２０Ｂが設けられている。

また、遊星歯車式減速機１２Ａ、１２Ｂは、サンギヤ２１Ａ、２１Ｂと、このサンギヤ２１に噛合される複数のプラネタリギヤ２２Ａ、２２Ｂと、これらのプラネタリギヤ２２Ａ、２２Ｂを支持するプラネタリキャリア２３Ａ、２３Ｂと、プラネタリギヤ２２Ａ、２２Ｂの外周側に噛合されるリングギヤ２４Ａ、２４Ｂと、を備え、サンギヤ２１Ａ、２１Ｂから電動機２Ａ、２Ｂの駆動力が入力され、減速された駆動力がプラネタリキャリア２３Ａ、２３Ｂを通して出力されるようになっている。

サンギヤ２１Ａ、２１Ｂは円筒軸１６Ａ、１６Ｂに一体に形成されている。また、プラネタリギヤ２２Ａ、２２Ｂは、例えば図３に示すように、サンギヤ２１Ａ、２１Ｂに直接噛合される大径の第１ピニオン２６Ａ、２６Ｂと、この第１ピニオン２６Ａ、２６Ｂよりも小径の第２ピニオン２７Ａ、２７Ｂを有する２連ピニオンであり、これらの第１ピニオン２６Ａ、２６Ｂと第２ピニオン２７Ａ、２７Ｂが同軸にかつ軸方向にオフセットした状態で一体に形成されている。このプラネタリギヤ２２Ａ、２２Ｂはプラネタリキャリア２３Ａ、２３Ｂに支持され、プラネタリキャリア２３Ａ、２３Ｂは、軸方向内側端部が径方向内側に伸びて車軸１０Ａ、１０Ｂにスプライン嵌合され一体回転可能に支持されるとともに、軸受３３Ａ、３３Ｂを介して中間壁１８Ａ、１８Ｂに支持されている。

なお、中間壁１８Ａ、１８Ｂは電動機２Ａ、２Ｂを収容する電動機収容空間と遊星歯車式減速機１２Ａ、１２Ｂを収容する減速機空間とを隔て、外径側から内径側に互いの軸方向間隔が広がるように屈曲して構成されている。そして、中間壁１８Ａ、１８Ｂの内径側、且つ、遊星歯車式減速機１２Ａ、１２Ｂ側にはプラネタリギヤ２２Ａ、２２Ｂを支持する軸受３３Ａ、３３Ｂが配置されるとともに中間壁１８Ａ、１８Ｂの外径側、且つ、電動機２Ａ、２Ｂ側にはステータ１４Ａ、１４Ｂ用のバスリング４１Ａ、４１Ｂが配置されている（図２参照）。

リングギヤ２４Ａ、２４Ｂは、その内周面が小径の第２ピニオン２７Ａ、２７Ｂに噛合されるギヤ部２８Ａ、２８Ｂと、ギヤ部２８Ａ、２８Ｂより小径で減速機ケース１１の中間位置で互いに対向配置される小径部２９Ａ、２９Ｂと、ギヤ部２８Ａ、２８Ｂの軸方向内側端部と小径部２９Ａ、２９Ｂの軸方向外側端部を径方向に連結する連結部３０Ａ、３０Ｂとを備えて構成されている。この実施形態の場合、リングギヤ２４Ａ、２４Ｂの最大半径は、第１ピニオン２６Ａ、２６Ｂの車軸１０Ａ、１０Ｂの中心からの最大距離よりも小さくなるように設定されている。小径部２９Ａ、２９Ｂは、それぞれ後述する一方向クラッチ５０のインナーレース５１とスプライン嵌合し、リングギヤ２４Ａ、２４Ｂは一方向クラッチ５０のインナーレース５１と一体回転するように構成されている。

ところで、減速機ケース１１とリングギヤ２４Ａ、２４Ｂの間には円筒状の空間部が確保され、その空間部内に、リングギヤ２４Ａ、２４Ｂに対する制動手段を構成する油圧ブレーキ６０Ａ、６０Ｂが第１ピニオン２６Ａ、２６Ｂと径方向でラップし、第２ピニオン２７Ａ、２７Ｂと軸方向でラップして配置されている。油圧ブレーキ６０Ａ、６０Ｂは、減速機ケース１１の内径側で軸方向に伸びる筒状の外径側支持部３４の内周面にスプライン嵌合された複数の固定プレート３５Ａ、３５Ｂと、リングギヤ２４Ａ、２４Ｂの外周面にスプライン嵌合された複数の回転プレート３６Ａ、３６Ｂが軸方向に交互に配置され、これらのプレート３５Ａ、３５Ｂ，３６Ａ、３６Ｂが環状のピストン３７Ａ、３７Ｂによって係合及び開放操作されるようになっている。ピストン３７Ａ、３７Ｂは、ハウジング１１の中間位置から内径側に延設された左右分割壁３９と、左右分割壁３９によって連結された外径側支持部３４と内径側支持部４０間に形成された環状のシリンダ室３８Ａ、３８Ｂに進退自在に収容されており、シリンダ室３８Ａ、３８Ｂへの高圧オイルの導入によってピストン３７Ａ、３７Ｂを前進させ、シリンダ室３８Ａ、３８Ｂからオイルを排出することによってピストン３７Ａ、３７Ｂを後退させる。なお、油圧ブレーキ６０Ａ、６０Ｂは図４に示すように、前述したフレーム部材１３の支持部１３ａ、１３ｂ間に配置されたオイルポンプ７０に接続されている。

また、さらに詳細には、ピストン３７Ａ、３７Ｂは、軸方向前後に第１ピストン壁６３Ａ、６３Ｂと第２ピストン壁６４Ａ、６４Ｂを有し、これらのピストン壁６３Ａ、６３Ｂ，６４Ａ、６４Ｂが円筒状の内周壁６５Ａ、６５Ｂによって連結されている。したがって、第１ピストン壁６３Ａ、６３Ｂと第２ピストン壁６４Ａ、６４Ｂの間には径方向外側に開口する環状空間が形成されているが、この環状空間は、シリンダ室３８Ａ、３８Ｂの外壁内周面に固定された仕切部材６６Ａ、６６Ｂによって軸方向前後に仕切られている。減速機ケース１１の左右分割壁３９と第２ピストン壁６４Ａ、６４Ｂの間は高圧オイルが直接導入される第１作動室とされ、仕切部材６６Ａ、６６Ｂと第１ピストン壁６３Ａ、６３Ｂの間は、内周壁６５Ａ、６５Ｂに形成された貫通孔を通して第1作動室と導通する第２作動室とされている。第２ピストン壁６４Ａ、６４Ｂと仕切部材６６Ａ、６６Ｂの間は大気圧に導通している。
この油圧ブレーキ６０Ａ、６０Ｂでは、第１作動室と第２作動室に高圧オイルが導入され、第１ピストン壁６３Ａ、６３Ｂと第２ピストン壁６４Ａ、６４Ｂに作用するオイルの圧力によって固定プレート３５Ａ、３５Ｂと回転プレート３６Ａ、３６Ｂを相互に押し付けが可能である。したがって、軸方向前後の第１，第２ピストン壁６３Ａ、６３Ｂ，６４Ａ、６４Ｂによって大きな受圧面積を稼ぐことができるため、ピストン３７Ａ、３７Ｂの径方向の面積を抑えたまま固定プレート３５Ａ、３５Ｂと回転プレート３６Ａ、３６Ｂに対する大きな押し付け力を得ることができる。

この油圧ブレーキ６０Ａ、６０Ｂの場合、固定プレート３５Ａ、３５Ｂが減速機ケース１１から伸びる外径側支持部３４に支持される一方で、回転プレート３６Ａ、３６Ｂがリングギヤ２４Ａ、２４Ｂに支持されているため、両プレート３５Ａ、３５Ｂ，３６Ａ、３６Ｂがピストン３７Ａ、３７Ｂによって押し付けられると、両プレート３５Ａ、３５Ｂ，３６Ａ、３６Ｂ間の摩擦係合によってリングギヤ２４Ａ、２４Ｂに制動力が作用し固定され、その状態からピストン３７Ａ、３７Ｂによる係合が開放されると、リングギヤ２４Ａ、２４Ｂの自由な回転が許容される。

また、軸方向で対向するリングギヤ２４Ａ、２４Ｂの連結部３０Ａ、３０Ｂ間にも空間部が確保され、その空間部内に、リングギヤ２４Ａ、２４Ｂに対し一方向の動力のみを伝達し他方向の動力を遮断する一方向クラッチ５０が配置されている。一方向クラッチ５０は、インナーレース５１とアウターレース５２との間に多数のスプラグ５３を介在させたものであって、そのインナーレース５１がスプライン嵌合によりリングギヤ２４Ａ、２４Ｂの小径部２９Ａ、２９Ｂと一体回転するように構成されている。またアウターレース５２は、内径側支持部４０により位置決めされるとともに、回り止めされている。一方向クラッチ５０は、車両が前進する際に係合してリングギヤ２４Ａ、２４Ｂの回転をロックするように構成されている。より具体的に、一方向クラッチ５０は、リングギヤ２４Ａ、２４Ｂに作用するトルクの作用方向によってリングギヤ２４Ａ、２４Ｂをロック又は切り離すように構成されており、車両が前進する際のサンギヤ２１Ａ、２１Ｂの回転方向を正転方向とするとリングギヤ２４Ａ、２４Ｂに逆転方向のトルクが作用する場合にリングギヤ２４Ａ、２４Ｂの回転をロックする。

次に、このように構成された駆動装置１の制御について説明する。なお、図５〜図１０は各状態における共線図を表わし、左側のＳ、Ｃはそれぞれ電動機２Ａに連結された遊星歯車式減速機１２Ａのサンギヤ２１Ａ、車軸１０Ａに連結されたプラネタリキャリア２３Ａ、右側のＳ、Ｃはそれぞれ電動機２Ｂに連結された遊星歯車式減速機１２Ｂのサンギヤ２１Ｂ、車軸１０Ｂに連結されたプラネタリキャリア２３Ｂ、Ｒはリングギヤ２４Ａ、２４Ｂ、ＢＲＫは油圧ブレーキ６０Ａ、６０Ｂ、ＯＷＣは一方向クラッチ５０を表わす。以下の説明において前進時のサンギヤ２１Ａ、２１Ｂの回転方向を正転方向とする。また、図中、停車中の状態から上方が正転方向の回転、下方が逆転方向の回転であり、矢印は、上方が正転方向のトルクを表し、下方が逆転方向のトルクを表す。

図５は、車両の停車中における共線図である。このとき、電動機２Ａ、２Ｂは停止するとともに車軸１０Ａ、１０Ｂは停止しているため、いずれの要素にもトルクは作用していない。

図６は、車両が駆動装置１の電動機２Ａ、２Ｂのモータトルクにより前進走行する場合、即ち駆動装置１がドライブ側となって車両が前進する場合における共線図である。電動機２Ａ、２Ｂを駆動すると、サンギヤ２１Ａ、２１Ｂには正転方向のトルクが付加される。このとき、前述したように一方向クラッチ５０によりリングギヤ２４Ａ、２４Ｂはロックされて、逆転方向に回転しようとするリングギヤ２４Ａ、２４Ｂに正転方向のロックトルクが付加される。これによりプラネタリキャリア２３Ａ、２３Ｂは正転方向に回転し前進走行がなされる。なお、プラネタリキャリア２３Ａ、２３Ｂには車軸１０Ａ、１０Ｂからの走行抵抗が逆転方向に作用する。このように車両の走行時には、イグニッションをＯＮにして電動機２Ａ、２Ｂのトルクをあげることで、一方向クラッチ５０が機械的に係合してリングギヤ２４Ａ、２４Ｂがロックされるので、油圧ブレーキ６０Ａ、６０Ｂを作動するオイルポンプ７０を作動させずに車両を発進することができる。これにより、車両発進時の応答性を向上させることができる。

図７は、車両が駆動ユニット６により前進走行している、又は他の車両等に前進方向に牽引されている状態で電動機２Ａ、２Ｂを停止する場合、即ち駆動装置１がコースト側で且つ電動機２Ａ、２Ｂが停止する場合における共線図である。図６の状態から電動機２Ａ、２Ｂを停止すると、プラネタリキャリア２３Ａ、２３Ｂには車軸１０Ａ、１０Ｂから前進走行を続けようとする正転方向のトルクが作用するので、リングギヤ２４Ａ、２４Ｂには逆転方向のトルクが作用し一方向クラッチ５０が開放される。従って、リングギヤ２４Ａ、２４Ｂはプラネタリキャリア２３Ａ、２３Ｂより早い速度で空転する。これにより、電動機２Ａ、２Ｂで回生する必要がない場合に、油圧ブレーキ６０Ａ、６０Ｂによりリングギヤ２４Ａ、２４Ｂを固定しなければ、電動機２Ａ、２Ｂは停止し、電動機２Ａ、２Ｂの連れ回りを防止することができる。なお、このとき、電動機２Ａ、２Ｂには正転方向のコギングトルクが作用し、コギングトルクとリングギヤ２４Ａ、２４Ｂのフリクションと釣り合う合計トルク分は車軸１０Ａ、１０Ｂの車軸ロスとなる。

図８は、車両が駆動ユニット６により前進走行し、かつアクセルオフでの自然減速状態や、ブレーキにて制動減速している状態において、電動機２Ａ、２Ｂにより回生する場合、即ち駆動装置１がコースト側で且つ電動機２Ａ、２Ｂが回生する場合における共線図である。図６の状態から電動機２Ａ、２Ｂを回生すると、プラネタリキャリア２３Ａ、２３Ｂには車軸１０Ａ、１０Ｂから前進走行を続けようとする正転方向のトルクが作用するので、リングギヤ２４Ａ、２４Ｂには逆転方向のトルクが作用し一方向クラッチ５０が開放される。このとき、油圧ブレーキ６０Ａ、６０Ｂを係合してリングギヤ２４Ａ、２４Ｂに逆転方向のロックトルクを付加することにより、リングギヤ２４Ａ、２４Ｂは固定されるとともに電動機２Ａ、２Ｂには逆転方向の回生トルクが作用する。これにより、電動機２Ａ、２Ｂで回生充電することができる。

図９は、車両が駆動装置１の電動機２Ａ、２Ｂのモータトルクにより後進走行する場合、即ち１がドライブ側となって後進する場合における共線図である。電動機２Ａ、２Ｂを逆転方向に駆動すると、サンギヤ２１Ａ、２１Ｂには逆転方向のトルクが付加される。このとき、リングギヤ２４Ａ、２４Ｂには正転方向のトルクが作用し一方向クラッチ５０が開放される。このとき、油圧ブレーキ６０Ａ、６０Ｂを係合してリングギヤ２４Ａ、２４Ｂに逆転方向のロックトルクを付加することにより、リングギヤ２４Ａ、２４Ｂは固定されるとともにプラネタリキャリア２３Ａ、２３Ｂは逆転方向に回転し後進走行がなされる。なお、プラネタリキャリア２３Ａ、２３Ｂには車軸１０Ａ、１０Ｂからの走行抵抗が正転方向に作用している。

図１０は、車両が駆動ユニット６により後進走行している場合、又は他の車両等に後進方向に牽引されている状態、即ち後進走行において駆動装置１がコースト側における共線図である。このとき、プラネタリキャリア２３Ａ、２３Ｂには車軸１０Ａ、１０Ｂから後進走行を続けようとする逆転方向のトルクが作用するので、一方向クラッチ５０によりリングギヤ２４Ａ、２４Ｂはロックされて逆転方向に回転しようとするリングギヤ２４Ａ、２４Ｂに正転方向のロックトルクが付加されるとともに、電動機２Ａ、２Ｂには正転方向の逆起電力が発生する。

図１１は、車両の走行状態における電動機２Ａ、２Ｂの状態と切離機構（一方向クラッチ５０と油圧ブレーキ６０Ａ、６０Ｂ）の状態を示した図である。なお、フロントとは前輪Ｗｆを駆動する駆動ユニット６、リアとは後輪Ｗｒを駆動する駆動装置１を表わし、○が作動（駆動、回生含む）、×が非作動（停止）を意味する。また、ＭＯＴ状態とは、駆動装置１の電動機２Ａ、２Ｂの状態を意味する。さらにＯＷＣは一方向クラッチ５０を意味し、ブレーキは油圧ブレーキ６０Ａ、６０Ｂを意味する。

停車中は、駆動装置１の電動機２Ａ、２Ｂは停止するとともに、前輪Ｗｆ側の駆動ユニット６、後輪Ｗｒ側の駆動装置１はいずれも停止しており、図５で説明したように切離機構も非作動状態となっている。

そして、イグニッションをＯＮにした後、ＥＶ発進時は、後輪Ｗｒの駆動装置１の電動機２Ａ、２Ｂが駆動する。このとき、図６で説明したように、切離機構は一方向クラッチ５０によりロックされ、電動機２Ａ、２Ｂの動力が車軸１０Ａ、１０Ｂに伝達される。

続いて加速時には、前輪Ｗｆ側の駆動ユニット６と後輪Ｗｒ側の駆動装置１の四輪駆動となり、このときも図６で説明したように、切離機構は一方向クラッチ５０によりロックされ、電動機２Ａ、２Ｂの動力が車軸１０Ａ、１０Ｂに伝達される。

低・中速域のＥＶクルーズでは、モータ効率が良いため前輪Ｗｆ側の駆動ユニット６が非作動状態で、後輪Ｗｒ側の駆動装置１により後輪駆動となる。このときも図６で説明したように、切離機構は一方向クラッチ５０によりロックされ、電動機２Ａ、２Ｂの動力が車軸１０Ａ、１０Ｂに伝達される。

一方、高速域の高速クルーズでは、エンジン効率が良いため前輪Ｗｆ側の駆動ユニット６による前輪駆動となる。このとき、図７で説明したように、切離機構の一方向クラッチ５０が切り離される（ＯＷＣフリー）とともに油圧ブレーキ６０Ａ、６０Ｂを作動しないため、電動機２Ａ、２Ｂは停止する。

また、自然減速する場合も、図７で説明したように、切離機構の一方向クラッチ５０が切り離される（ＯＷＣフリー）とともに油圧ブレーキ６０Ａ、６０Ｂを作動しないため、電動機２Ａ、２Ｂは停止する。

一方、減速回生する場合、例えば前輪Ｗｆ側の駆動ユニット６の駆動力により駆動する場合は、図８で説明したように、切離機構の一方向クラッチ５０は切り離される（ＯＷＣフリー）が、油圧ブレーキ６０Ａ、６０Ｂを係合することで、電動機２Ａ、２Ｂで回生充電がなされる。

通常走行では、車両ブレーキ制動制御と協調して電動機２Ａ、２Ｂで回生して走行エネルギーを回収するが、緊急制動の要求（ＡＢＳ作動）時には、電動機２Ａ、２Ｂの回生を禁止して車両ブレーキを優先する。この場合、一方向クラッチ５０は切り離された状態（ＯＷＣフリー）となり、油圧ブレーキ６０Ａ、６０Ｂを作動させないことで、電動機２Ａ、２Ｂを停止させる。

後進走行の場合は、前輪Ｗｆ側の駆動ユニット６が停止し後輪Ｗｒ側の駆動装置１が駆動して後輪駆動となるか、又は前輪Ｗｆ側の駆動ユニット６と後輪Ｗｒ側の駆動装置１の四輪駆動となる。このとき、図９で説明したように、電動機２Ａ、２Ｂは逆転方向に回転し、切離機構の一方向クラッチ５０は切り離される（ＯＷＣフリー）が、油圧ブレーキ６０Ａ、６０Ｂを接続することで、電動機２Ａ、２Ｂの動力が車軸１０Ａ、１０Ｂに伝達される。

また、前進方向側に牽引される（ＦＷＤ被牽引）場合は、図７で説明したように、切離機構の一方向クラッチ５０が切り離される（ＯＷＣフリー）とともに油圧ブレーキ６０Ａ、６０Ｂを作動しないため、電動機２Ａ、２Ｂは停止する。なお、ＦＷＤ被牽引の場合に、電動機２Ａ、２Ｂを回生する場合には、減速回生時と同様に油圧ブレーキ６０Ａ、６０Ｂを接続する。

また、ＰＤＵ等の故障等の高電圧系故障時により電動機２Ａ、２Ｂが駆動できない場合には、前輪Ｗｆ側の駆動ユニット６により前輪駆動となる。このとき、図７で説明したように、切離機構の一方向クラッチ５０が切り離される（ＯＷＣフリー）とともに油圧ブレーキ６０Ａ、６０Ｂを作動しないため、電動機２Ａ、２Ｂは停止する。

図１２は、駆動装置１の電動機２Ａ、２Ｂによる前進走行（ＦＷＤ駆動）時、前進走行回生（ＦＷＤ回生）時、後進走行（ＲＶＳ駆動）時の駆動力特性図である。図中、右上が前進走行（ＦＷＤ駆動）時の車軸トルク、右下が前進走行回生（ＦＲＤ回生）時の車軸トルク、左上が後進走行（ＲＶＳ駆動）時の車軸トルクを表わす。
図１２に示すように、本発明の駆動装置１におけるＦＷＤ回生時及びＲＶＳ駆動時の車軸トルクは、ＦＷＤ駆動時の車軸トルクより低く設定されている。これにより、ＦＷＤ回生時及びＲＶＳ駆動時には、図８及び図９で説明したように油圧ブレーキ６０Ａ、６０Ｂによりブレーキがなされるが、回生トルクやリバーストルクが低く設定されているため、ブレーキ容量が低くてすむので固定プレート３５Ａ、３５Ｂや回転プレート３６Ａ、３６Ｂを削減でき、低い油圧設定によりポンプ損失の低減を図ることができる。

以上、説明した本実施形態に係る駆動装置１によれば、電動機２Ａ、２Ｂが駆動して車両が前進走行する場合に動力を伝達可能に一方向クラッチ５０を配設することにより、車両発進時には油圧を用いずに一方向クラッチ５０が係合することで動力が伝達されるので車両発進時の応答性を向上させることができる。
また、車輪側の順方向の回転動力が電動機側に入力されるときには一方向クラッチ５０は開放状態となり、一方向クラッチ５０のみで動力伝達は不能であるが、車輪側の順方向の回転動力が電動機側に入力されるときに、一方向クラッチ５０と並列に設けられた油圧ブレーキ６０Ａ、６０Ｂを係合させ、電動機側と車輪側とを接続状態としておくことで動力伝達可能に保つことができる。

さらに、本実施形態に係る駆動装置１によれば、電動機側の逆方向の回転動力が車輪側に入力されるときには一方向クラッチ５０は開放状態となり、一方向クラッチ５０のみで動力伝達は不能であるが、一方向クラッチ５０と並列に設けられた油圧ブレーキ６０Ａ、６０Ｂを係合させ、電動機側と車輪側とを接続状態としておくことで動力伝達可能に保つことができ、車両３を後進させることができる。

さらに、本実施形態に係る駆動装置１によれば、電動機側の順方向の回転動力が車輪側に入力されるときに、油圧ブレーキ６０Ａ、６０Ｂを係合しないことにより、油圧ブレーキ６０Ａ、６０Ｂの係合のためのエネルギー消費を低減できる。

さらに、本実施形態に係る駆動装置１によれば、電動機２Ａ、２Ｂと後輪Ｗｒとの動力伝達経路上には、電動機２Ａ、２Ｂ及び後輪Ｗｒの回転を変速する変速機が設けられ、該変速機は、３つの回転要素であるサンギヤ２１Ａ、２１Ｂ，プラネタリキャリア２３Ａ、２３Ｂ及びリングギヤ２４Ａ、２４Ｂで構成される遊星歯車式変速機１２Ａ、１２Ｂであり、該３つの回転要素のうちの１つの回転要素であるリングギヤ２４Ａ、２４Ｂに、一方向クラッチ５０と油圧ブレーキ６０Ａ、６０Ｂが接続される。これにより、変速機を小型化でき、一方向クラッチ５０と油圧ブレーキ６０Ａ、６０Ｂとを並列に機能させることができる。

さらに、本実施形態に係る駆動装置１によれば、３つの回転要素のうち、遊星歯車式減速機１２Ａ、１２Ｂの最外周要素でありケース１１に近接するリングギヤ２４Ａ、２４Ｂに一方向動力伝達手段と双方向動力伝達手段を接続することで、一方向クラッチ５０と油圧ブレーキ６０Ａ、６０Ｂの設置自由度が向上する。

さらに、本実施形態に係る駆動装置１によれば、３つの回転要素のうち、プラネタリキャリア２３Ａ、２３Ｂに電動機２Ａ、２Ｂを接続し、サンギヤ２１Ａ、２１Ｂに後輪Ｗｒを接続することにより、一方向クラッチ５０と油圧ブレーキ６０Ａ、６０Ｂの配置自由度が向上する。

さらに、本実施形態に係る駆動装置１によれば、左右両輪ＬＷｒ、ＲＷｒにそれぞれ電動機２Ａ、２Ｂが配置されるので、左右両輪ＬＷｒ、ＲＷｒを独立に制御して操縦安定性や旋回性を向上させることができる。また、１つの電動機と左右分配装置とで左右両輪を駆動する場合に比べ、制御性が高く、損失を抑制できる。

さらに、本実施形態に係る駆動装置１によれば、電動機２Ａ、２Ｂと遊星歯車式減速機１２Ａ、１２Ｂの並び順序を左右それぞれ車幅方向外側から電動機２Ａ、２Ｂと遊星歯車式減速機１２Ａ、１２Ｂを配置することで、左右の遊星歯車式減速機１２Ａ、１２Ｂを近接して配置することが可能となり、遊星歯車式減速機１２Ａ、１２Ｂを共通のケースとしたり、遊星歯車式減速機１２Ａ、１２Ｂの潤滑を共通化する等で車両搭載性を向上させることができる。

さらに、本実施形態に係る駆動装置１によれば、車両の車幅方向の左右に配置された前遊星歯車式減速機１２Ａ、１２Ｂのリングギヤ２４Ａ、２４Ｂに一方向クラッチ５０と油圧ブレーキ６０Ａ、６０Ｂが接続されるので、一方向クラッチ５０と油圧ブレーキ６０Ａ、６０Ｂとを並列に機能させることができる。

さらに、本実施形態に係る駆動装置１によれば、遊星歯車式減速機１２Ａのリングギヤ２４Ａと遊星歯車式減速機１２Ｂのリングギヤ２４Ｂとは互いに連結されるので、このリングギヤ２４Ａ、２４Ｂを制御する部材を共用化でき、駆動装置１の小型化・軽量化や、部品点数の削減が図れる。

さらに、本実施形態に係る駆動装置１によれば、連結された遊星歯車式減速機１２Ａのリングギヤ２４Ａと遊星歯車式減速機１２Ｂのリングギヤ２４Ｂとに対し、１つの一方向クラッチ５０が設けられるので、一方向クラッチ５０が左右で１つで済み、駆動装置１の小型化・軽量化や、部品点数の削減が図れる。

尚、本発明は、上述した実施形態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。
なお、本実施形態の駆動装置１は、２つの電動機２Ａ、２Ｂにそれぞれ遊星歯車式減速機１２Ａ、１２Ｂを設け、それぞれ左後輪ＬＷｒと右後輪ＲＷｒの制御するように構成したが、これに限定されず、図１３に示すように１つの電動機２Ｃと１つの減速機１２Ｃを不図示の差動装置に接続して構成してもよい。なお、図１３中、上記実施形態と同一の構成部分には同一符号を付して説明を省略した。

１ 駆動装置
２Ａ 電動機（第１の電動機）
２Ｂ 電動機（第２の電動機）
１０Ａ 車軸（左車輪用駆動軸、駆動軸）
１０Ｂ 車軸（右車輪用駆動軸、駆動軸）
１１ 減速機ケース
１２Ａ 遊星歯車式減速機（第１の遊星歯車式変速機、変速機）
１２Ｂ 遊星歯車式減速機（第２の遊星歯車式変速機、変速機）
１３ フレーム部材
１３ａ 支持部（第１の支持部）
１３ｂ 支持部（第２の支持部）
１６Ａ、１６Ｂ 円筒軸（出力軸）
１８Ａ、１８Ｂ 中間壁
２１Ａ、２１Ｂ サンギヤ（第２の回転要素）
２３Ａ、２３Ｂ プラネタリキャリア（キャリア、第３の回転要素）
２４Ａ、２４Ｂ リングギヤ（第１の回転要素）
２６Ａ、２６Ｂ 第１ピニオン
２７Ａ、２７Ｂ 第２ピニオン
３３Ａ、３３Ｂ 軸受
４１Ａ、４１Ｂ バスリング
５０ 一方向クラッチ（一方向動力伝達手段）
６０Ａ 油圧ブレーキ（第１のブレーキ、ブレーキ、双方向動力伝達手段）
６０Ｂ 油圧ブレーキ（第２のブレーキ、ブレーキ、双方向動力伝達手段）
７０ オイルポンプ
Ｗｆ 前輪
ＬＷｒ 左後輪
ＲＷｒ 右後輪

Claims (8)

1. 車両の駆動力を発生する電動機と、
   前記電動機と車輪との動力伝達経路上に設けられ、開放又は係合することにより電動機側と車輪側とを遮断状態又は接続状態にする双方向動力伝達手段と、を備えた車両用駆動装置であって、
   前記電動機と前記車輪との動力伝達経路上に前記双方向動力伝達手段と並列に設けられ、電動機側の順方向の回転動力が車輪側に入力されるときに係合状態となるとともに電動機側の逆方向の回転動力が車輪側に入力されるときに開放状態となり、車輪側の順方向の回転動力が電動機側に入力されるときに開放状態となるとともに車輪側の逆方向の回転動力が電動機側に入力されるときに係合状態となる一方向動力伝達手段をさらに備え、
   前記電動機と前記車輪との動力伝達経路上には、前記電動機及び前記車輪の回転を変速する変速機が設けられ、
   前記変速機は、３つの回転要素で構成される遊星歯車式変速機であり、
   前記変速機の３つの回転要素のうちの１つの回転要素である第１の回転要素に、前記一方向動力伝達手段及び前記双方向動力伝達手段が接続され、
   前記電動機は、車両の車幅方向の左右に配置される第１及び第２電動機を含み、
   前記変速機は、車両の車幅方向の左右に配置される第１及び第２変速機を含み、
   前記第１電動機の回転動力は前記第１変速機を介して左車輪に伝達され、
   前記第２電動機の回転動力は前記第２変速機を介して右車輪に伝達され、
   前記第１電動機と前記第１変速機は車幅方向外側からこの順序で配置され、
   前記第２電動機と前記第２変速機は車幅方向外側からこの順序で配置され、
   車輪側の順方向の回転動力が電動機側に入力されて前記一方向動力伝達手段が開放状態となるときに、電動機側と車輪側とが接続状態となるように前記双方向動力伝達手段を係合することを特徴とする車両用駆動装置。
2. 車両の車幅方向の左右に配置された前記第１変速機と前記第２変速機の前記第１の回転要素に前記一方向動力伝達手段及び前記双方向動力伝達手段が接続されることを特徴とする請求項１に記載の車両用駆動装置。
3. 前記第１変速機の前記第１の回転要素と前記第２変速機の前記第１の回転要素とは互いに連結されることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用駆動装置。
4. 連結された前記第１変速機の第１の回転要素と前記第２変速機の第１の回転要素とに対し、１つの前記一方向動力伝達手段が設けられることを特徴とする請求項３に記載の車両用駆動装置。
5. 前記３つの回転要素のうち、第２の回転要素に前記電動機を接続し、第３の回転要素に前記車輪を接続することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用駆動装置。
6. 前記遊星歯車式変速機は、前記第１の回転要素がリングギヤであり、前記第２の回転要素がサンギヤであり、前記第３の回転要素がキャリアで構成されることを特徴とする請求項５に記載の車両用駆動装置。
7. 車輪側の順方向の回転動力が電動機側に入力されるときに、前記電動機は回生駆動状態に制御されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の車両用駆動装置。
8. 電動機側の順方向の回転動力が車輪側に入力されるときに、前記双方向動力伝達手段を係合しないことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の車両用駆動装置。

Images