阅读说明：本技术 车辆驱动装置 (Vehicle drive device ) 是由 安德瑞·彼丁 于 2019-06-11 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种车辆驱动装置(100),具有：电动机(1),具有以上下方向的第1轴线(CL1)为中心旋转的转子(11)、第1旋转轴(13),沿第1轴线(CL1)延伸,在前端部具有第1齿轮(14),并能够与转子(11)一体旋转、左右一对第2旋转轴(21),分别沿上下方向的第2轴线(CL2)在左右方向相互分离地竖立设置,分别在前端部具有与第1齿轮(14)啮合的第2齿轮(22),并一体地设有蜗杆齿轮(23)、左右一对蜗轮(31),分别与左右一对蜗杆齿轮(23)啮合,能够以左右方向的第3轴线(CL3)为中心旋转；以及左右一对驱动轴(45),分别被输入来自左右一对蜗轮(31)的转矩。(The invention provides a vehicle driving device (100), comprising: a motor (1) having a rotor (11) that rotates about a vertical 1 st axis (CL1) and a1 st rotating shaft (13), extending along the 1 st axis (CL1), having a1 st gear (14) at a front end portion thereof, and being capable of rotating integrally with the rotor (11), and a pair of left and right 2 nd rotating shafts (21), wherein the 2 nd axes (CL2) along the vertical direction are vertically provided so as to be separated from each other in the left-right direction, and each of the front end portions thereof has a2 nd gear (22) that meshes with the 1 st gear (14), and a worm gear (23) and a pair of left and right worm gears (31) are integrally provided, and each of the two worm gears meshes with the pair of left and right worm gears (23), and is capable of rotating about a 3 rd axis (CL3) in the left-right; and a pair of left and right drive shafts (45) to which torque is input from the pair of left and right worm gears (31), respectively.)

车辆驱动装置

技术领域

本发明涉及一种由电动机的动力驱动车辆行驶的车辆驱动装置。

背景技术

作为这种装置，以往已知将电动机以电动机的旋转轴线朝向上下方向的方式配置于车辆的座椅下方，并将电动机的转矩经由一对伞齿轮传递至沿水平方向延伸的轴的装置。这样的装置例如记载于专利文献1中。在专利文献1记载的装置中，在与电动机的转子的中心部嵌合的轴的上端部设有伞齿轮，该伞齿轮与设置于水平方向的轴的前端部的伞齿轮相啮合。

然而，在专利文献1记载的装置中，由于将电动机的动力经由一对伞齿轮传递至水平方向的轴，因此为了向水平方向的轴传递大转矩，需要加大伞齿轮的直径。其结果是，车辆驱动装置在高度方向上大型化，难以将能够传递大转矩的车辆驱动装置配置于高度方向有限的车辆的规定空间内。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2012-29369号公报(JP2012-029369A)。

发明内容

本发明一技术方案的车辆驱动装置，具有：电动机，具有以上下方向的第1轴线为中心旋转的转子和配置于转子的周围的定子；第1旋转轴，被设置为沿第1轴线延伸，在前端部具有第1齿轮，并能够与转子一体旋转；左右一对第2旋转轴，它们分别沿与第1轴线平行的左右一对第2轴线在左右方向相互分离地竖立设置，分别在前端部具有与第1齿轮啮合的第2齿轮，并一体地设有分别以第2轴线为中心旋转的蜗杆齿轮；左右一对蜗轮，被设置为它们分别与左右一对第2旋转轴的蜗杆齿轮啮合，并能够以左右方向的第3轴线为中心旋转；以及左右一对驱动轴，它们分别被输入来自左右一对蜗轮的转矩。

附图说明

本发明的目的、特征以及优点，通过与附图相关的以下实施方式的说明进一步阐明。

图1是表示本发明一实施方式的车辆驱动装置的主要部分结构的立体图。

图2为图1的车辆驱动装置的框架图。

图3是表示图1的左右驱动轮的目标转速差与动力分配用电动机的目标转速差之间的关系的图。

图4A是表示本发明一实施方式的车辆驱动装置中的直行行驶时的转矩的传递路径的图。

图4B是表示本发明一实施方式的车辆驱动装置中的转弯行驶时的转矩的传递路径的图。

图5A是表示本发明一实施方式的车辆驱动装置中的直行行驶时的共线图的一例的图。

图5B是表示本发明一实施方式的车辆驱动装置中的转弯行驶时的共线图的一例的图。

具体实施方式

以下，参照图1～图5B对本发明一实施方式进行说明。图1是表示本发明一实施方式的车辆驱动装置100的主要部分结构的立体图。例如车辆作为前轮驱动车辆而构成时，该车辆驱动装置100配置于左右的前轮之间。另外，例如车辆作为后轮驱动车辆而构成时，车辆驱动装置100配置于左右的后轮之间。以下，使用车辆搭载了车辆驱动装置100的状态下的车辆的前后方向(车辆长度方向)、上下方向(车辆高度方向)以及左右方向(车辆宽度方向)对车辆驱动装置100的各部分结构进行说明。如图1所示定义前后方向、上下方向、左右方向。

图2为车辆驱动装置100的框架图。如图1、2所示，车辆驱动装置100具有作为旋转电机的一例的电动机1，将电动机1作为驱动源的行驶驱动转矩向驱动轮(前轮或后轮)输出。因此，车辆驱动装置100搭载于电动汽车、混合动力车辆等具有作为行驶驱动源的电动机1的车辆。另外，电动机1还能作为发电机来使用。

电动机1具有以上下方向的轴线CL1为中心旋转的转子11和配置于转子11的周围的定子12。电动机1例如为嵌入式磁铁型同步电动机，在转子11(转子芯)沿着圆周方向嵌入多个永久磁铁。另外，还能够将不具有磁铁的同步磁阻电动机、开关磁阻电动机等作为电动机1来使用。

定子12具有从转子11(转子芯)的外周面隔着径向规定长度的间隙而配置的、以轴线CL1为中心的大致圆筒形状的定子芯。定子芯为定子铁芯，在其内周面上设有向径向外侧沿圆周方向的多个槽，绕组(线圈)通过集中绕组或分布绕组配置于各槽。通过使三相交流电流在绕组中流动产生旋转磁场，转子11旋转。

在转子11的内部沿轴线CL1配置有第1旋转轴13。第1旋转轴13例如通过花键结合与转子11连结，并与转子11一体旋转。第1旋转轴13的上端部从转子11的上端面突出，并在该上端部设有比转子11的直径小的第1齿轮14。第1齿轮14例如通过花键结合与第1旋转轴13连结，并与第1旋转轴13一体旋转。第1齿轮14例如由正齿轮或斜齿轮构成。

在电动机1的侧方(右后方和左后方)设有能够以上下方向的轴线CL2为中心旋转的左右一对第2旋转轴21。在一对第2旋转轴21的上端部分别设有第2齿轮22。各第2齿轮22例如通过花键结合与第2旋转轴21连结，并与第2旋转轴21一体旋转。左右的第2齿轮22为彼此相同的结构，例如分别由正齿轮或斜齿轮构成。第1齿轮14与一对第2齿轮位于相同的高度，二者在转子11的上方(相对于定子12的内周面在内经侧)相互啮合。

在左右的第2旋转轴21，在第2齿轮22的下方且电动机1的侧方分别设有构成蜗轮蜗杆的蜗杆23。左右的蜗杆23是彼此相同的结构，是螺旋状地形成有连续的齿的螺钉状的齿轮。各蜗杆23例如通过花键结合与第2旋转轴21连结，并与第2旋转轴21一体旋转。另外，还能够将蜗杆23设置于第2旋转轴21的外周面。

在左右的蜗杆23的后方，相互同轴地配置能够以左右方向的轴线CL3为中心旋转的左右一对蜗轮(斜齿轮)31。左右的蜗杆23分别与左右的蜗轮31啮合。左右的蜗轮31为彼此相同的结构，整体呈大致圆筒形状。蜗轮31相对于第2齿轮22位于下方。轴线CL3位于电动机1的高度方向中央部，蜗轮31的外径大致与电动机1的高度相等。

在左右的蜗轮31的内部分别收纳有彼此相同结构的单小齿轮式的左右一对的第1行星齿轮机构4。左右的第1行星齿轮机构4分别具有：太阳轮41、包围太阳轮41的齿圈42、分别与太阳轮41和齿圈42啮合的沿圆周方向的多个(例如3个)小齿轮43以及将多个小齿轮43支承为能够旋转的行星架44。太阳轮41、齿圈42以及行星架44分别以轴线CL3为中心旋转。齿圈42固定于蜗轮31的内周面，或形成于内周面，并与蜗轮31一体旋转。

左右的行星架44沿着轴线CL3分别向左右方向外侧延伸。即，左侧的第1行星齿轮机构4的行星架44向左方延伸，右侧的第1行星齿轮机构4的行星架44向右方延伸。左右一对驱动轴45通过花键结合等分别与各行星架44的左右方向端部连结，行星架44与驱动轴45一体旋转。未图示的车轮(驱动轮)与驱动轴45的端部连结，驱动轴45与车轮一体旋转。

沿着轴线CL3分别向左右方向内侧延伸的左右一对旋转轴46通过花键结合等与左右的太阳轮41连结，左右的太阳轮41分别与左右的旋转轴46一体旋转。电动机5与双小齿轮式的第2行星齿轮机构6串联地夹装于左右的旋转轴46之间。另外，还有将电动机1称为第1电动机、将电动机5称为第2电动机的情况。

电动机5具有以轴线CL3为中心旋转的转子51和配置于转子51的周围的定子52。电动机5例如为嵌入式磁铁型同步电动机，在转子51(转子芯)沿着圆周方向嵌入多个永久磁铁。另外，还能够将不具有磁铁的同步磁阻电动机、开关磁阻电动机等作为电动机5来使用。

定子52具有从转子51(转子芯)的外周面隔着径向规定长度的间隙而配置的、以轴线CL3为中心的大致圆筒形状的定子芯。定子芯为定子铁芯，在其内周面上设有向径向外侧沿圆周方向的多个槽，绕组(线圈)通过集中绕组或分布绕组配置于各槽。通过使三相交流电流在绕组中流动产生旋转磁场，转子51旋转。电动机5的转子51的旋转轴51a通过花键结合等与左侧的旋转轴46的右端部连结，旋转轴46与转子51一体旋转。

第2行星齿轮机构6具有：太阳轮61、包围太阳轮61的齿圈62、配置于太阳轮61和齿圈62之间、分别与太阳轮61和齿圈62啮合，并相互啮合的沿圆周方向的多个第1小齿轮63和第2小齿轮64、将多个第1小齿轮63和第2小齿轮64支承为能够旋转的行星架65。太阳轮61和行星架65分别以轴线CL3为中心旋转。齿圈62固定于壳体等，且不能旋转。齿圈62的齿数为太阳轮61的齿数的2倍。

行星架65沿轴线CL3向右方延伸。右侧的旋转轴46的左端部通过花键结合等与行星架65的右端部连结，行星架65与旋转轴46一体旋转。转子51的旋转轴51a的右端部通过花键结合等与太阳轮61连结，转子51与太阳轮61一体旋转。

由来自控制器(ECU)8的指令经由电力控制单元(PCU)7对电动机5进行控制。即，电力控制单元7包含逆变器而构成，通过根据来自控制器8的指令对逆变器进行控制来控制电动机5的旋转(旋转速度、旋转方向)。

更详细地说，控制器8包含具有CPU、ROM、RAM和其他周边电路的运算处理装置而构成。来自检测车速的车速传感器9a、检测转向盘的转向角的转向角传感器9的信号被输入到控制器8，根据这些信号对电动机5进行控制。另外，同样也由控制器8的指令经由电力控制单元7来对电动机1进行控制。例如根据加速踏板的操作量对电动机1进行控制。电动机5、第2行星齿轮机构6以及控制器8等构成速度差吸收装置101，该速度差吸收装置101吸收车辆转弯时的左右驱动轴45的速度差。

图3是表示预先存储于控制器8的存储器的、左右的驱动轮的目标转速差ΔN与电动机5的目标转速Nm的关系的图。图3的特性为通过0的比例的特性。目标转速差ΔN在车辆直行行驶时为0，在车辆向左转弯时例如变为正，在向右转弯时例如变为负。目标转速差ΔN的大小(绝对值)越大则目标转速Nm(绝对值)越大。

控制器8(CPU)基于来自车速传感器9a和转向角传感器9b的信号计算出目标转速差ΔN，并按照图3的特性计算出与目标转速差ΔN相对应的目标转速Nm。并且，向电力控制单元7输出控制信号，以使电动机5的转速变为目标转速Nm。

对如上构成的车辆驱动装置100的主要动作进行说明。图4A、4B分别是表示在直行行驶时和转弯行驶时的转矩的传递路径的图，图5A、5B分别是表示直行行驶时和转弯行驶时的车辆驱动装置100的共线图的一例的图。另外，在图5A、5B中，分别用1S、1R、1C表示左右的第1行星齿轮机构4的太阳轮41、齿圈42以及行星架44，分别用2S、2R、2C表示第2行星齿轮机构6的太阳轮61、齿圈62以及行星架65。将车辆前进时的旋转方向定义为正方向，并用+来表示正方向。

如图4A的箭头A1、A2所示，在直行行驶时，电动机1的转矩经由与转子11一体旋转的第1旋转轴13、第1齿轮14、左右一对第2齿轮22、左右一对第2旋转轴21、左右一对蜗杆23传递至左右一对蜗轮31。从第2齿轮22至蜗轮31的结构在左右相同，因此左右的蜗轮31相互以等速旋转。左右的蜗轮31的转矩经由左右一对第1行星齿轮机构4传递至左右一对驱动轴45，由此车辆行驶。

在这种情况下，停止电动机5的旋转。因此，如图5A所示，左右的第1行星齿轮机构4的太阳轮41(1S)均停止，左右的第1行星齿轮机构4的行星架44(1C)以相同速度N1旋转。由此车辆直行行驶。

如图4B的箭头B1、B2所示，电动机1的转矩在转弯行驶时也与直行行驶时相同传递至左右一对蜗轮31，接着，左右的蜗轮31的转矩经由第1行星齿轮机构4传递至左右的驱动轴45。此时，如图5B所示，电动机5以由车速和转向角决定的目标转速Nm(例如-N2)旋转。因此，第2行星齿轮机构6的太阳轮61(2S)的转速为-N2，与之相对，行星架65(2C)的转速为+N2。

即，如图4B的箭头B3、B4所示，向左侧的第1行星齿轮机构4的太阳轮41直接输入电动机5的转矩，与之相对，向右侧的第1行星齿轮机构4的太阳轮41输入经由第2行星齿轮机构6而变速的电动机5的转矩，因而左右的太阳轮41的转速产生差。由此，如图5B所示，左侧的第1行星齿轮机构4的行星架44(1C)的转速N3变为比右侧的第1行星齿轮机构4的行星架44(1C)的转速N4慢。

如此在本实施方式中，在直行行驶时和转弯行驶时中的任一种，电动机1的转矩经由左右一对蜗杆23传递至左右一对蜗轮31。由此，能够容易地向左右的驱动轴45传递大转矩。即，例如在经由单个蜗轮蜗杆向单个蜗轮传递电动机1的转矩的情况下，需要在传递转矩变大时使蜗轮大径化，由此难以在第2齿轮22的下方配置蜗轮31。针对于此，如本实施方式那样，通过将电动机1的转矩分配给左右一对蜗轮31，不必使蜗轮31大径化，便能够容易地在第2齿轮22的下方配置蜗轮31。其结果是，能够防止车辆驱动装置100在高度方向大型化。

采用本实施方式能够起到如下的作用效果。

(1)车辆驱动装置100具有：电动机1，其具有以上下方向的轴线(第1轴线)CL1为中心旋转的转子11和配置于转子11的周围的定子12；第1旋转轴13，被设置为沿轴线CL1延伸，在前端部具有第1齿轮14，并能够与转子11一体旋转；左右一对第2旋转轴21，它们分别沿与轴线CL1平行的左右一对轴线(第2轴线)CL2在左右方向相互分离地竖立设置，分别在前端部具有与第1齿轮14啮合的第2齿轮22，并一体地设有以轴线CL2为中心旋转的蜗杆23；左右一对蜗轮31，被设置为它们分别与左右一对第2旋转轴21的蜗杆23啮合，并能够以左右方向的轴线(第3轴线)CL3为中心旋转；以及左右一对驱动轴45，它们分别被输入来自左右一对蜗轮31的转矩(图1、2)。

采用这样的机构，能够在不使车辆驱动装置100在高度方向大型化的情况下，将以上下方向的轴线CL1为中心旋转的电动机1的转矩传递至一边得到充分的减速比一边以左右方向的轴线CL3为中心旋转的蜗轮31，能够使车辆以大转矩行驶。因此，能够容易地在高度方向有限的车辆的规定空间内配置车辆驱动装置100。即，将电动机1的转矩不经由伞齿轮而经由设在第2旋转轴21的前端部的第2齿轮22和蜗杆23传递至蜗轮31。因此，能够不将车辆驱动装置100在高度方向扩大地将第2齿轮22大径化，能够容易地向驱动轴45传递大转矩。还有，将电动机1的转矩经由左右一对蜗杆23分配给左右一对蜗轮31，因此能够在不使蜗轮31大径化的情况下，容易地向驱动轴45传递大转矩。

(2)车辆驱动装置100还具有：左右一对第1行星齿轮机构4，它们分别内置于左右一对蜗轮31中，分别将来自左右一对蜗轮31的动力传递至左右一对驱动轴45；速度差吸收装置101，其吸收在车辆转弯时的左右一对驱动轴45的速度差(图2)。由此，能够将蜗轮31的旋转变速而传递至驱动轴45，并能实现良好的转弯行驶。

(3)左右一对第1行星齿轮机构4具有：分别与左右一对蜗轮31连接的左右一对齿圈42、分别与左右一对驱动轴45连接的左右一对行星架44以及左右一对阳轮41(图2)。速度差吸收装置101具有：串联地夹装于左右一对太阳轮41之间的电动机5和双小齿轮式的第2行星齿轮机构6、对电动机5进行控制的控制器8。由此，能够根据电动机5的驱动在左右驱动轴45适当地产生转速差。还有，与使用具有左右一对侧齿轮、一对小齿轮等的差动机构的情况相比较，使用双小齿轮式的第2行星齿轮机构6，从而能够使装置整体小型化。

(4)第2行星齿轮机构6具有：被设置为不能旋转的齿圈62、与左右一对太阳轮41中的任意一方连接的行星架65以及与电动机5的旋转轴51a连接的太阳轮61(图2)。第2行星齿轮机构6的齿圈62的齿数是第2行星齿轮机构6的太阳轮61的齿数的2倍。由此，能够使第2行星齿轮机构6的左右旋转轴(太阳轮61、行星架65)的转速相互相等，且使旋转方向相互相反。因此，能不使左右的旋转特性产生差地得到良好的转弯特性。

另外，在上述实施方式中，在电动机1的上方配置了第1齿轮14，但还可以在电动机的下方配置第1齿轮。在这种情况下，在第2旋转轴21的下端部以与第1齿轮啮合的方式设置左右一对第2齿轮即可。在上述实施方式中，在第1旋转轴13的斜后方配置了左右一对第2旋转轴21，但还可以在第1旋转轴的斜前方配置第2旋转轴。因此，蜗轮31的配置也不局限于以上所述。在上述实施方式中，由电动机5、第2行星齿轮机构6、控制器(控制部)8等构成了速度差吸收装置101，但若是吸收车辆转弯时的左右一对驱动轴的速度差，速度差吸收装置的构成并不局限于以上所述。

在上述实施方式中，在电动机5的右侧配置了第2行星齿轮机构6，但还可以在电动机的左侧配置第2行星齿轮机构。还可以将第2行星齿轮机构6的太阳轮61和行星架65的配置左右反转。在上述实施方式中，将第1行星齿轮机构4的太阳轮41与电动机5的旋转轴51a连接了，但还可以在电动机5安装减速器，通过减速器与第1行星齿轮机构连接。还可以在第2行星齿轮机构6的太阳轮61或行星架65设置离合器，在转弯行驶中将离合器连接，在直行行驶中将离合器断开。由此，能够降低在直行行驶中的电动机5的发热。

既能够任意组合上述实施方式和变形例的一个或者多个，也能够彼此组合各变形例。

采用本发明，能够容易地将利用电动机的动力驱动车辆行驶的车辆驱动装置配置于高度方向有限的车辆的规定空间内。

以上，就本发明的优选实施方式进行了说明，本领域技术人员应理解为能够不脱离后述权利要求书的公开范围地进行各种修改和变更。