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JP6789395B2 - Torque vectoring drive - Google Patents
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JP6789395B2 - Torque vectoring drive - Google Patents

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Description

以下の開示は、駆動軸ごとに用意されたモータを利用した駆動装置に関し、特に遊星ギヤ組およびデファレンシャルを利用して一対の駆動軸間にトルク差を発生させることができる駆動装置に関する。 The following disclosure relates to a drive device using a motor prepared for each drive shaft, and particularly to a drive device capable of generating a torque difference between a pair of drive shafts by using a planetary gear set and a differential.

車軸ごとに用意されたモータを利用して車両を駆動する装置は、19世紀末頃から検討されており、その幾つかは実用にもされている。モータが発生するトルクがほとんど損失されずに車軸に伝達されるので、エネルギ効率の点で有利である。さらには、モータごとに異なるトルクを発生させることによって、車軸間にトルク差を発生させ、車輪の向きからは独立して車両の進行を方向づける(ベクタリング)ことができる利点がある。 Devices that drive vehicles using motors prepared for each axle have been studied since the end of the 19th century, and some of them have been put into practical use. It is advantageous in terms of energy efficiency because the torque generated by the motor is transmitted to the axle with almost no loss. Furthermore, by generating different torque for each motor, there is an advantage that a torque difference can be generated between the axles and the vehicle can be directed (vectoring) independently of the direction of the wheels.

トルクベクタリング自体は、車軸ごとにモータを用意しなくても実現可能である。例えば特許文献1に開示された関連技術によれば、エンジンからプロペラシャフトを介してデファレンシャルにトルクを印加しており、これに一対のクラッチをデファレンシャルと組み合わせることにより、デファレンシャルから分配されるトルクに差を発生させている。 Torque vectoring itself can be realized without preparing a motor for each axle. For example, according to the related technology disclosed in Patent Document 1, torque is applied from the engine to the differential via the propeller shaft, and by combining a pair of clutches with the differential, the torque distributed from the differential is different. Is being generated.

日本国特許公開2007−132517号Japanese Patent Publication No. 2007-132517

一方のモータによるトルクを他方のモータによるトルクの例えば80%に減じたとしても、両車軸に印加されるトルク比は10:8に過ぎないし、また総出力は90%に減じられてしまう。クラッチを利用したトルクベクタリングシステムでは、エンジンからデファレンシャルに至る長大なドライブトレーンやクラッチにおいて、無視できないエネルギ損失が生ずる。 Even if the torque from one motor is reduced to, for example, 80% of the torque from the other motor, the torque ratio applied to both axles is only 10: 8 and the total output is reduced to 90%. In a torque vectoring system using a clutch, a non-negligible energy loss occurs in a long drive train or clutch from the engine to the differential.

以下の装置は、これらの問題に鑑みて創作されたものである。 The following devices were created in view of these problems.

その一局面によれば、駆動装置は、駆動装置は、軸周りに回転可能な一対の駆動軸と、それぞれ前記一対の駆動軸と同軸であって前記軸周りにトルクを生ずる一対のモータと、それぞれ前記一対の駆動軸の何れかと駆動的に結合した一対のサイドギヤと、前記一対の駆動軸間の差動を許容するべく前記一対のサイドギヤにギヤ結合した前記軸周りに回転可能なケーシングと、を備えたデファレンシャルと、一対の遊星ギヤ組であって、それぞれの遊星ギヤ組は、前記ケーシングと固定的に結合した第1のギヤと、前記第1のギヤと噛合し、前記一対のモータの何れかと駆動的に結合して入力を受容する第2のギヤと、前記一対の駆動軸の何れかと駆動的に結合し、前記第2のギヤと噛合して前記入力を減速して前記駆動軸に出力する第3のギヤと、を備えた、一対の遊星ギヤ組と、を備える。 According to the aspect, the drive device includes a pair of drive shafts that can rotate around an axis, and a pair of motors that are coaxial with the pair of drive shafts and generate torque around the shafts. A pair of side gears that are drivenly coupled to any one of the pair of drive shafts, a casing that is gear-coupled to the pair of side gears to allow differential between the pair of drive shafts, and a casing that can rotate around the shaft. And a pair of planetary gear sets, each of which is a first gear fixedly coupled to the casing and meshes with the first gear of the pair of motors. A second gear that is drivenly coupled to one of them to receive an input and a second gear that is drivenly coupled to one of the pair of drive shafts and meshes with the second gear to decelerate the input and the drive shaft. A pair of planetary gear sets including a third gear that outputs to.

図1は、一実施形態による駆動装置を模式的に示しており、デファレンシャルのケーシングが不思議遊星ギヤ組の一方のアウタギヤに結合している例を示している。FIG. 1 schematically shows a drive device according to an embodiment, and shows an example in which a differential casing is coupled to one outer gear of a mysterious planetary gear set. 図2は、他の実施形態による駆動装置を模式的に示している。FIG. 2 schematically shows a drive device according to another embodiment. 図3は、さらに他の実施形態による駆動装置を模式的に示している。FIG. 3 schematically shows a drive device according to still another embodiment. 図4Aは、他の形式の遊星ギヤ組を利用した例であって、デファレンシャルのケーシングが遊星ギヤ組のサンギヤに結合した例を示している。FIG. 4A shows an example in which another type of planetary gear set is used, in which the differential casing is coupled to the sun gear of the planetary gear set. 図4Bは、他の形式の遊星ギヤ組を利用した例であって、デファレンシャルのケーシングが遊星ギヤ組のアウタギヤに結合した例を示している。FIG. 4B shows an example in which another type of planetary gear set is used, in which the differential casing is coupled to the outer gear of the planetary gear set. 図5は、ラジアルギャップ型モータを利用した例を示している。FIG. 5 shows an example in which a radial gap type motor is used. 図6は、トルク差が生じる原理を説明するための模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the principle of torque difference. 図7は、何れかの実施形態による駆動装置が適用された例による後輪駆動車の模式図である。FIG. 7 is a schematic view of a rear-wheel drive vehicle according to an example in which the drive device according to any of the embodiments is applied. 図8は、何れかの実施形態による駆動装置が適用された例による歩行ロボットの模式図である。FIG. 8 is a schematic view of a walking robot according to an example in which the driving device according to any of the embodiments is applied.

添付の図面を参照して以下に幾つかの例示的な実施形態を説明する。 Some exemplary embodiments will be described below with reference to the accompanying drawings.

以下の説明および添付の請求の範囲において、特段の説明がなければ、軸は車軸等の駆動軸の回転中心を意味する。 In the following description and claims, unless otherwise specified, the shaft means the center of rotation of a drive shaft such as an axle.

以下の説明は、主に、駆動装置を一対の前車軸または後車軸に適用する例に関する。かかる例では、外部の動力源なしに、一対のモータのみにより左右の車軸を駆動することができ、さらに両車軸間に著しいトルク差を生ずることができる。しかしながら以下の例は説明の便宜のための例に過ぎず、もちろん前車軸と後車軸の両方に駆動装置を適用することができるし、また前後の車軸を結ぶプロペラシャフトに適用して前後輪へトルク配分を動的に調整する目的に利用することができる。また以下の実施形態による駆動装置に、他のモータや内燃機関のごとき補助的な動力源を組み合わせることもできる。 The following description primarily relates to an example in which the drive unit is applied to a pair of front or rear axles. In such an example, the left and right axles can be driven by only a pair of motors without an external power source, and a significant torque difference can be generated between the two axles. However, the following example is just an example for convenience of explanation, and of course the drive device can be applied to both the front and rear axles, and it can be applied to the propeller shaft connecting the front and rear axles to the front and rear wheels. It can be used for the purpose of dynamically adjusting the torque distribution. Further, the drive device according to the following embodiment can be combined with an auxiliary power source such as another motor or an internal combustion engine.

主に図1を参照するに、本実施形態に係る駆動装置は、概して、一対の駆動軸1A,1Bと、これらの間の差動を許容するデファレンシャル3と、デファレンシャル3および駆動軸1A,1Bの何れかと結合した遊星ギヤ組5A,5Bとを備え、その全体は例えばベアリング9A,9Bにより支持されて軸周りに回転可能である。駆動装置の動力源であるモータ7A,7Bは、駆動軸1A,1Bと同軸であって、それぞれ軸周りにトルクを生じて遊星ギヤ組5A,5Bの何れかを介して駆動軸1A,1Bにトルクを与える。駆動軸1A,1Bは例えば右および左の車軸であって、図6に示すごとくそれぞれの末端にはホイールWA,WBを備えるが、既に述べた通り駆動軸はプロペラシャフトやその他のシャフトに接続されていてもよい。 Mainly referring to FIG. 1, the drive device according to the present embodiment generally includes a pair of drive shafts 1A and 1B, a differential 3 that allows a differential between them, and a differential 3 and drive shafts 1A and 1B. It is provided with planetary gear sets 5A and 5B coupled with any of the above, and the whole thereof is supported by bearings 9A and 9B and can rotate about an axis. The motors 7A and 7B, which are the power sources of the drive device, are coaxial with the drive shafts 1A and 1B, and generate torque around the shafts, respectively, to the drive shafts 1A and 1B via any of the planetary gear sets 5A and 5B. Gives torque. The drive shafts 1A and 1B are, for example, right and left axles, and as shown in FIG. 6, wheels WA and WB are provided at their respective ends. As described above, the drive shafts are connected to a propeller shaft and other shafts. You may be.

図1に戻って参照するに、駆動軸1A,1Bは、それぞれデファレンシャル3のサイドギヤ11A,11Bに結合しており、これらは共にケーシング15に回転可能に支持された複数のピニオン13に噛合しており、以ってその間の差動が許容される。デファレンシャル3は、図1のごとくベベルギヤ式であってもよいが、図2のごとくフェースギヤ式でもよく、あるいは図3のごとくダブルピニオンギヤ式でもよい。それぞれ軸方向または径方向にデファレンシャルの寸法を抑えることができるので、装置全体を極めてコンパクトに構成することができる。あるいは遊星ギヤ組5A,5Bを互いに近接せしめることができるので、遊星ギヤ組5A,5B同士を構造的、機械的、電気的ないし他の何らかの意味で連結ないし連携させるのに有利である。もちろん他の任意の形式のデファレンシャルを利用することができる。 Returning to FIG. 1, the drive shafts 1A and 1B are coupled to the side gears 11A and 11B of the differential 3, respectively, both of which mesh with a plurality of pinions 13 rotatably supported by the casing 15. Therefore, the differential between them is allowed. The differential 3 may be a bevel gear type as shown in FIG. 1, a face gear type as shown in FIG. 2, or a double pinion gear type as shown in FIG. Since the differential dimensions can be suppressed in the axial direction or the radial direction, respectively, the entire device can be configured extremely compactly. Alternatively, since the planetary gear sets 5A and 5B can be brought close to each other, it is advantageous to connect or link the planetary gear sets 5A and 5B in some structural, mechanical, electrical or other sense. Of course, any other form of differential can be used.

また図示されていないが、デファレンシャル3は差動制限機構を備えてもよい。これは一方の車軸がトラクションを失った場合の対策としてだけではなく、一方のモータが故障した場合の安全対策としても有用である。 Although not shown, the differential 3 may include a differential limiting mechanism. This is useful not only as a countermeasure when one axle loses traction, but also as a safety measure when one motor fails.

ケーシング15は、遊星ギヤ組5A,5Bを介して連結したモータ7A,7B以外の動力源とは駆動的に連結されておらず、即ち自由に軸周りに回転可能である。ケーシング15から外方に突出したリングギヤがないので、ケーシング15をコンパクトにすることができ、またケーシング15を一対のモータ7A,7Bの内側に収めることもできる。もちろん、あるいはケーシング15はトルクを受容するべくリングギヤを備えて、外部の補助的な動力源に連結されていてもよい。 The casing 15 is not drivenly connected to a power source other than the motors 7A and 7B connected via the planetary gear sets 5A and 5B, that is, the casing 15 can freely rotate about the axis. Since there is no ring gear protruding outward from the casing 15, the casing 15 can be made compact, and the casing 15 can be housed inside the pair of motors 7A and 7B. Of course, or the casing 15 may be provided with a ring gear to receive torque and may be connected to an external auxiliary power source.

遊星ギヤ組5A,5Bは、それぞれ、ケーシング15と固定的に結合した第1のギヤ21A,21B、トルクを受容するための第2のギヤ23A,23B、および出力のための第3のギヤ25A,25Bよりなる。 The planetary gear sets 5A and 5B each have a first gear 21A and 21B fixedly coupled to the casing 15, a second gear 23A and 23B for receiving torque, and a third gear 25A for output, respectively. , 25B.

第2のギヤ23A,23Bは遊星ギヤであり、これを回転可能に支持するキャリヤ31A,31Bは、モータ7A,7Bに連結されてトルクを受容し、軸周りに回転する。またその一端33A,33Bは第1のギヤ21A,21Bに噛合し、その他端35A,35Bは第3のギヤ25A,25Bに噛合する。言うまでもなく、第2のギヤ23A,23Bは自身の軸周りに回転し、駆動軸1A,1Bの軸周りにも回転する。 The second gears 23A and 23B are planetary gears, and the carriers 31A and 31B rotatably supporting the second gears 23A and 23B are connected to the motors 7A and 7B to receive torque and rotate about an axis. Further, one ends 33A and 33B mesh with the first gears 21A and 21B, and the other ends 35A and 35B mesh with the third gears 25A and 25B. Needless to say, the second gears 23A and 23B rotate around their own axes and also around the axes of the drive shafts 1A and 1B.

第1のギヤ21A,21Bおよび第3のギヤ25A,25Bは共に内歯を有するアウタギヤとすることができ、その場合は第2のギヤ23A,23Bはこれらの内側に噛合する。もし第1のギヤ21A,21Bが固定されていれば遊星ギヤ組5A,5Bは所謂不思議遊星ギヤと一致するが、本実施形態においては第1のギヤ21A,21Bは共にケーシング15と固定的に結合しており、共に軸周りに回転する。また第3のギヤ25A,25Bは、それぞれ駆動軸1A,1Bに固定的に結合しており、共に軸周りに回転する。 The first gears 21A and 21B and the third gears 25A and 25B can both be outer gears having internal teeth, in which case the second gears 23A and 23B mesh with each other inside them. If the first gears 21A and 21B are fixed, the planetary gear sets 5A and 5B match the so-called mysterious planetary gears, but in the present embodiment, both the first gears 21A and 21B are fixed to the casing 15. They are coupled and both rotate about an axis. Further, the third gears 25A and 25B are fixedly coupled to the drive shafts 1A and 1B, respectively, and both rotate around the shaft.

第1のギヤ21A,21Bの歯数は第3のギヤ25A,25Bの歯数よりも僅かに多く(あるいは少なく)なっており、第2のギヤ23A,23Bが第1のギヤ21A,21Bに対して回転する時、かかる歯数差に応じた減速比kをもって第3のギヤ25A,25Bに回転が生じる。本実施形態においては、遊星ギヤ組5A,5Bは、減速比に応じた倍力の目的のみならず、モータ7A,7Bから駆動軸1A,1Bに直接に入力されるトルクと、デファレンシャル3を経由するトルクとを減速比kに応じて配分する目的に利用されている。これについては後により詳しく述べる。 The number of teeth of the first gears 21A and 21B is slightly larger (or less) than the number of teeth of the third gears 25A and 25B, and the second gears 23A and 23B are replaced by the first gears 21A and 21B. On the other hand, when rotating, the third gears 25A and 25B rotate with a reduction ratio k corresponding to the difference in the number of teeth. In the present embodiment, the planetary gear sets 5A and 5B not only have the purpose of boosting according to the reduction ratio, but also the torque directly input from the motors 7A and 7B to the drive shafts 1A and 1B and via the differential 3. It is used for the purpose of distributing the torque to be generated according to the reduction ratio k. This will be described in more detail later.

歯数差が小さいほど大きな減速比kが得られるので、上述の実施形態は大きな減速比kを得るのに有利である。もちろん遊星ギヤ組5A,5Bには他の構成を適用してもよい。図4Aないし4Bに示す例においては、古典的な遊星ギヤに対応する機構が利用されている。以下では一方の遊星ギヤ組5Aについてのみ説明するが、他方の遊星ギヤ組5Bも同様である。 Since a larger reduction ratio k can be obtained as the difference in the number of teeth is smaller, the above-described embodiment is advantageous for obtaining a large reduction ratio k. Of course, other configurations may be applied to the planetary gear sets 5A and 5B. In the examples shown in FIGS. 4A-4B, mechanisms corresponding to classical planetary gears are utilized. Hereinafter, only one planetary gear set 5A will be described, but the same applies to the other planetary gear set 5B.

図4Aに示す例によれば、第1のギヤ21Aはサンギヤであり、第2のギヤ23Aは内歯を有するアウタギヤであり、第3のギヤ25Aは遊星ギヤである。第3のギヤ25Aは第1のギヤ21Aと第2のギヤ23Aの両方と噛合し、軸周りに回転すると共に自身の軸の周りにも回転する。第2のギヤ23Aが第1のギヤ21Aに対して回転する時、減速比kをもって第3のギヤ25Aに回転が生じる。 According to the example shown in FIG. 4A, the first gear 21A is a sun gear, the second gear 23A is an outer gear having internal teeth, and the third gear 25A is a planetary gear. The third gear 25A meshes with both the first gear 21A and the second gear 23A, rotates about an axis, and also rotates around its own axis. When the second gear 23A rotates with respect to the first gear 21A, the third gear 25A rotates with the reduction ratio k.

デファレンシャル3のケーシング15は第1のギヤ21Aと固定的に結合しており、共に軸周りに回転する。第2のギヤ23Aはモータ7Aに連結されてトルクを受容する。第3のギヤ25Aはキャリヤ31Aに回転可能に支持され、キャリヤ31Aは駆動軸1Aに固定的に結合している。 The casing 15 of the differential 3 is fixedly coupled to the first gear 21A, both of which rotate about an axis. The second gear 23A is connected to the motor 7A to receive torque. The third gear 25A is rotatably supported by the carrier 31A, and the carrier 31A is fixedly coupled to the drive shaft 1A.

図1ないし3に示す例に比べると大きな減速比を得るのが難しいが、より簡易な構造で同様な作用を奏する。 It is difficult to obtain a large reduction ratio as compared with the examples shown in FIGS. 1 to 3, but a simpler structure produces the same effect.

あるいは図4Bに示すごとく、第1のギヤ21Aはケーシング15に固定的に結合したアウタギヤであり、第2のギヤ23Aはモータ7Aに駆動的に結合したサンギヤであり、第3のギヤ25Aはこれらに噛合する遊星ギヤであってもよい。第3のギヤ25Aのキャリヤ31Aは駆動軸1Aに固定的に結合する。 Alternatively, as shown in FIG. 4B, the first gear 21A is an outer gear fixedly coupled to the casing 15, the second gear 23A is a sun gear drivenly coupled to the motor 7A, and the third gear 25A is these. It may be a planetary gear that meshes with. The carrier 31A of the third gear 25A is fixedly coupled to the drive shaft 1A.

内周に位置するサンギヤにモータを結合しなければならないが、かかる例でも図1ないし4Aの例と同様な作用を奏する。 The motor must be coupled to the sun gear located on the inner circumference, and even in such an example, the same operation as in the examples of FIGS. 1 to 4A is obtained.

モータ7A,7Bには、例えば各図に例示されるごとく、アクシアルギャップ式モータを利用することができる。ソレノイド43A,43Bは軸方向にギャップを備え、かかるギャップにロータ41A,41Bが介在し、これは既に述べた通り第2のギヤ23A,23Bに駆動的に結合している。ギャップ間を流れる磁束がロータ41A,41Bに軸周りのトルクを生じ、これが第2のギヤ23A,23Bに伝達される。 As the motors 7A and 7B, for example, as illustrated in each figure, an axial gap type motor can be used. The solenoids 43A and 43B have a gap in the axial direction, and the rotors 41A and 41B are interposed in the gap, which is drivenly coupled to the second gears 23A and 23B as described above. The magnetic flux flowing between the gaps causes the rotors 41A and 41B to generate torque around the shaft, which is transmitted to the second gears 23A and 23B.

アクシアルギャップ式は、そのロータの径の3乗に比例してトルクを発生するので、大きなトルクを発生するのに有利である。また軸方向の寸法は小さくできるので、装置全体の小型化に有利である。もちろん図5に示すごとく、ラジアルギャップ式モータを利用してもよい。ラジアルギャップ式は比較的に高回転にまで大きなトルクを維持できる点で有利である。 Since the axial gap type generates torque in proportion to the cube of the diameter of the rotor, it is advantageous to generate a large torque. Further, since the axial dimension can be reduced, it is advantageous for the miniaturization of the entire device. Of course, as shown in FIG. 5, a radial gap type motor may be used. The radial gap type is advantageous in that a large torque can be maintained even at a relatively high rotation speed.

ベアリング9A,9Bは、図示のごとくデファレンシャル3を支持してもよいし、あるいは直接には遊星ギヤ組5A,5Bまたは駆動軸1A,1Bを支持し、他の要素は間接的に支持する構造であってもよい。もちろんベアリングは一対に限らない。 The bearings 9A and 9B may support the differential 3 as shown, or directly support the planetary gear sets 5A and 5B or the drive shafts 1A and 1B, and the other elements indirectly support them. There may be. Of course, the number of bearings is not limited to one pair.

図6を参照して各実施形態による駆動装置の動作を説明する。 The operation of the drive device according to each embodiment will be described with reference to FIG.

モータ7A,7Bが発生したトルクIa,Ibは、その一部Dが遊星ギヤ組5A,5Bを介してデファレンシャル3に入力され、さらにデファレンシャル3を介して駆動軸1A,1Bにそれぞれ分配される。デファレンシャル3を経由しない部分(Ia−D)は、遊星ギヤ組5A,5Bを経由し、その減速比kに応じて増倍されて、駆動軸1A,1Bに伝達される。結果的に駆動軸1A,1Bに印加されるトルクは、それぞれOa=D+(Ia−D)×k,Ob=D+(Ib−D)×kである。 Part D of the torques Ia and Ib generated by the motors 7A and 7B is input to the differential 3 via the planetary gear sets 5A and 5B, and is further distributed to the drive shafts 1A and 1B via the differential 3. The portion (Ia-D) that does not pass through the differential 3 passes through the planetary gear sets 5A and 5B, is multiplied according to the reduction ratio k, and is transmitted to the drive shafts 1A and 1B. As a result, the torques applied to the drive shafts 1A and 1B are Oa = D + (Ia−D) × k and Ob = D + (Ib−D) × k, respectively.

モータ7A,7Bが発生するトルクIa,Ibが互いに等しいときには、これらはDとも等しいので、結果的にOa=Ob=Ia=Ibであり、トルクベクタリングは生じない。ところが、例えばIa=10に対してIb=8とすると、デファレンシャル3が等分にD=(10+8)/2=9を駆動軸1A,1Bに分配するので、出力トルクOa=9+(10−9)×k=9+k、Ob=9+(8−9)×k=9−kである。例えば減速比kが8であるとすると、入力比Ia:Ib=10:8に対し、出力比Oa:Ob=17:1にもなり、モータのトルク差よりも出力のトルク差は遥かに大きい。 When the torques Ia and Ib generated by the motors 7A and 7B are equal to each other, they are also equal to D, and as a result, Oa = Ob = Ia = Ib, and torque vectoring does not occur. However, if Ib = 8 with respect to Ia = 10, for example, the differential 3 divides D = (10 + 8) / 2 = 9 equally into the drive shafts 1A and 1B, so that the output torque Oa = 9 + (10-9). ) × k = 9 + k, Ob = 9 + (8-9) × k = 9-k. For example, if the reduction ratio k is 8, the output ratio Oa: Ob = 17: 1 with respect to the input ratio Ia: Ib = 10: 8, and the output torque difference is much larger than the motor torque difference. ..

すなわち、本実施形態によれば、モータが直接に駆動軸を駆動するよりも遥かに大きなトルクベクタリング効果が得られる。あるいは同じトルクベクタリング効果を得るのに、一方に対して他方のモータの出力を僅かに減ずるだけでよいので、総出力の減少は僅かである。これは、総出力を維持する必要がある状況、例えば悪路や急勾配の道路を走行しようとする状況において、極めて大きな利点をもたらす。 That is, according to the present embodiment, a much larger torque vectoring effect can be obtained than when the motor directly drives the drive shaft. Alternatively, to obtain the same torque vectoring effect, it is only necessary to slightly reduce the output of the other motor with respect to one, so that the decrease in the total output is small. This offers enormous advantages in situations where total power needs to be maintained, such as when driving on rough or steep roads.

モータが各駆動軸を独立に駆動するシステムにおいては、モータが発生するトルクが均等であっても、回転数が均等でなければ、車両は直進し得ない。かかる問題を解決するために、例えば両駆動軸を同期せしめるカウンタシャフトのごとき機構が必要である。本実施形態においては、デファレンシャルが両駆動軸間に介在し、また両遊星ギヤ組がそのケーシングを介して連結しているので、両駆動軸は自律的に同期し、直進性が保証される。すなわちカウンタシャフトのごとき機構を省略することができる。 In a system in which a motor drives each drive shaft independently, even if the torque generated by the motor is equal, the vehicle cannot go straight unless the rotation speed is equal. In order to solve such a problem, for example, a mechanism such as a counter shaft that synchronizes both drive shafts is required. In the present embodiment, since the differential is interposed between the drive shafts and the planetary gear sets are connected via the casing, the drive shafts are autonomously synchronized and the straightness is guaranteed. That is, a mechanism such as a counter shaft can be omitted.

本実施形態によれば、デファレンシャルや駆動軸と同軸なモータを利用することができ、径方向に外方に突出した構造を省略することができる。外部に内燃機関や電動モータを有する装置に比べ、極めてコンパクトな駆動装置が提供される。また言うまでもなく、外部の燃焼機関や電動モータからトルクを入力するための一切の構造、例えばプロペラシャフトやリングギヤのごとき構造を省くことができるので、これらを原因とするエネルギ損失を回避し、極めて簡易な構造の電気自動車を提供することができる。 According to the present embodiment, a motor coaxial with the differential or the drive shaft can be used, and a structure protruding outward in the radial direction can be omitted. An extremely compact drive device is provided as compared with a device having an internal combustion engine or an electric motor externally. Needless to say, all structures for inputting torque from an external combustion engine or electric motor, such as propeller shafts and ring gears, can be omitted, so energy loss caused by these can be avoided and extremely simple. It is possible to provide an electric vehicle having a similar structure.

上述の何れかの実施形態による駆動装置は、例えば図7に示すごとく、車両100の駆動装置として利用することができる。図7の例は後輪駆動車の例だが、既に述べた通り、前輪駆動車あるいは四輪駆動車に利用することができるし、また前後の車軸を結ぶプロペラシャフトに適用して前後輪へトルク配分を動的に調整する目的に利用することができる。 The drive device according to any of the above embodiments can be used as a drive device for the vehicle 100, for example, as shown in FIG. The example of FIG. 7 is an example of a rear-wheel drive vehicle, but as already described, it can be used for a front-wheel drive vehicle or a four-wheel drive vehicle, and it can be applied to a propeller shaft connecting the front and rear axles to torque the front and rear wheels. It can be used for the purpose of dynamically adjusting the allocation.

あるいは上述の何れかの実施形態による駆動装置は、一対の駆動軸の間にトルク差を生ずる必要のある何れの用途にも利用できる。例えば図8に示すごとく、二足歩行ロボットの足110を駆動する用途に利用できる。一対の駆動軸1A,1Bからそれぞれ腿TA,TBを下方に延長し、その下端に脚部LA,LBを揺動可能に連結すれば、二足歩行ロボットの足110が構成される。デファレンシャル3をロボットに対して固定し、一対の駆動軸1A,1Bにトルク差を生じさせれば、脚部LA,LBの一方は地面を後方に蹴り他方は前方に振り出される。電流の印加を変えてモータを逆転させることにより、かかる動作を交互に行わせることができるので、ロボットを歩行せしめる目的に駆動装置を利用することができる。 Alternatively, the drive device according to any of the above embodiments can be used for any application in which a torque difference needs to be generated between a pair of drive shafts. For example, as shown in FIG. 8, it can be used for driving the foot 110 of a bipedal walking robot. If the thighs TA and TB are extended downward from the pair of drive shafts 1A and 1B, respectively, and the legs LA and LB are swingably connected to the lower ends thereof, the leg 110 of the bipedal walking robot is configured. If the differential 3 is fixed to the robot and a torque difference is generated between the pair of drive shafts 1A and 1B, one of the legs LA and LB kicks the ground backward and the other is swung forward. By changing the application of the electric current and reversing the motor, such operations can be alternately performed, so that the drive device can be used for the purpose of walking the robot.

もちろん多足ロボットの複数対の足にそれぞれ利用することができるし、あるいは腕の駆動に利用することもできる。 Of course, it can be used for each of a plurality of pairs of legs of a multi-legged robot, or it can be used for driving an arm.

幾つかの実施形態を説明したが、上記開示内容に基づいて実施形態の修正ないし変形をすることが可能である。 Although some embodiments have been described, it is possible to modify or modify the embodiments based on the above disclosure contents.

一対のモータのみにより駆動され顕著なトルクベクタリングが可能な駆動装置が提供される。 A drive device that is driven by only a pair of motors and is capable of remarkable torque vectoring is provided.

Claims (7)

軸周りに回転可能な一対の駆動軸と、
それぞれ前記一対の駆動軸と同軸であって前記軸周りにトルクを生ずる一対のモータと、
それぞれ前記一対の駆動軸の何れかと駆動的に結合した一対のサイドギヤと、前記一対の駆動軸間の差動を許容するべく前記一対のサイドギヤにギヤ結合した前記軸周りに回転可能なケーシングと、を備えたデファレンシャルと、
一対の遊星ギヤ組であって、それぞれの遊星ギヤ組は、前記ケーシングと固定的に結合した第1のギヤと、前記第1のギヤと噛合し、前記一対のモータの何れかと駆動的に結合して入力を受容する第2のギヤと、前記一対の駆動軸の何れかと駆動的に結合し、前記第2のギヤと噛合して前記入力を減速して前記駆動軸に出力する第3のギヤと、を備えた、一対の遊星ギヤ組と、
を備えた、駆動装置。
A pair of drive shafts that can rotate around the shaft,
A pair of motors that are coaxial with the pair of drive shafts and generate torque around the shafts, respectively.
A pair of side gears that are drivenly coupled to any one of the pair of drive shafts, a casing that is gear-coupled to the pair of side gears to allow a differential between the pair of drive shafts, and a casing that can rotate around the shaft. With a differential with
A pair of planetary gear sets, each of which is a first gear fixedly coupled to the casing, meshes with the first gear, and is drivenly coupled to any one of the pair of motors. A third gear that receives the input and is drivenly coupled to one of the pair of drive shafts, meshes with the second gear, decelerates the input, and outputs the input to the drive shaft. A pair of planetary gear sets with gears,
A drive device equipped with.
前記第1のギヤは、前記第2のギヤと噛合するアウタギヤまたはサンギヤである、請求項1の駆動装置。 The drive device according to claim 1, wherein the first gear is an outer gear or a sun gear that meshes with the second gear. 前記第2のギヤは、前記第3のギヤと噛合するアウタギヤまたは遊星ギヤである、請求項1の駆動装置。 The driving device according to claim 1, wherein the second gear is an outer gear or a planetary gear that meshes with the third gear. 前記第2のギヤは遊星ギヤを備え、前記第1のギヤおよび前記第3のギヤは、前記第2のギヤと噛合する内歯を有するアウタギヤである、請求項1の駆動装置。 The driving device according to claim 1, wherein the second gear includes a planetary gear, and the first gear and the third gear are outer gears having internal teeth that mesh with the second gear. 前記第2のギヤは前記遊星ギヤを回転可能に支持するキャリヤを備え、前記一対のモータはそれぞれ前記第2のギヤを駆動するロータを備え、前記キャリヤは前記ロータに固定的に結合する、請求項4の駆動装置。 The second gear includes a carrier that rotatably supports the planetary gear, each of the pair of motors includes a rotor that drives the second gear, and the carrier is fixedly coupled to the rotor. Item 4 drive device. 前記ケーシングは前記一対のモータ以外の動力源とは駆動的に結合していない、請求項1の駆動装置。 The driving device according to claim 1, wherein the casing is not drivenly coupled to a power source other than the pair of motors. 前記デファレンシャルは、ベベルギヤ式、フェースギヤ式、およびダブルピニオンギヤ式の何れかである、請求項1の駆動装置。 The drive device according to claim 1, wherein the differential is any of a bevel gear type, a face gear type, and a double pinion gear type.
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