JPH07323741A - 電気自動車用差動機構付減速装置 - Google Patents

電気自動車用差動機構付減速装置

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JPH07323741A
JPH07323741A JP6121083A JP12108394A JPH07323741A JP H07323741 A JPH07323741 A JP H07323741A JP 6121083 A JP6121083 A JP 6121083A JP 12108394 A JP12108394 A JP 12108394A JP H07323741 A JPH07323741 A JP H07323741A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 差動機構付減速装置の駆動源に小型の高回転
モータを使用した時の減速比の増大及び装置の小型化、
簡素化を目的とする。 【構成】 モータ２からの出力を減速機３を介して差動
機構４に入力し、この差動機構４によりホイール６に動
力を伝達し、この差動機構４からの出力のどちらか一方
はモータ軸２ｃを貫通して伝達される差動機構付減速装
置において、歯数の異なる２つの遊星ピニオンＰ１，Ｐ
２を一体にして複合ピニオンＰを形成する。この複数個
の複合ピニオンＰを同一円周上に所定の配置角度で回転
可能に支持した遊星キャリアＣ３を前記モータ２の出力
軸２ｃと接続する。前記複合ピニオンＰの歯数の大きい
ピニオンＰ１とかみあうリングギヤＲ１をケース１に固
定し、歯数の小さいピニオンＰ２にかみあうリングギヤ
Ｒ２から、前記差動機構４に動力を伝達するようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、モータを動力源とした
電気自動車用差動機構付減速装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の電気自動車用差動機構付減速装置
としては、例えば１９８８年１１月の第９回国際電気自
動車シンポジウム（THE 9th International Electric V
ehicleSymposium, Nov.１９８８）で発表された図４の
構造のものと、特開平５−３３２４０５記載の図５の構
造のものがある。
【０００３】図４において、１は電気自動車用伝動装置
のケースで、２はケース内に設けたモータ、２ａはその
コイル、２ｂはロータ、２ｃは出力軸、３は遊星ギヤ式
減速機構で、Ｓ１はモータ２の出力軸２ｃに結合したサ
ンギヤ、Ｐ１はこのサンギヤＳ１と噛合するピニオン、
Ｐ２はピニオンＰ１と一体に形成したピニオンで、ケー
ス１に固定したリングギヤＲ２とかみあっている。Ｐ
は、これらピニオンＰ１，Ｐ２を有する複合ピニオンで
ある。
【０００４】またＣは複数の複合ピニオンＰを回転支持
する遊星キャリアで前記サンギヤＳ１、複合ピニオン
Ｐ、リングギヤＲ２、遊星キャリアＣによって遊星ギヤ
式減速機構３を構成している。
【０００５】また４はベベルギヤ式差動機構で、そのデ
フケース４ｃが、前記遊星キャリアＣと一体に形成され
ている。４ａはその一方の出力軸であり、前記モータ２
の出力軸２ｃを貫通し、ドライブシャフト５を介して、
一方のホイール６を駆動するようになっている。４ｂは
他方の出力軸で、ドライブシャフト５を介して他方のホ
イール６を駆動するものである。
【０００６】図５の装置（特開平５−３３２４０５号）
は、モータ２の出力軸２ｃがクラッチＫ１を介して遊星
キャリアＣと断接自在になっており、その遊星キャリア
Ｃに複合ピニオンＰが回転自在に支持されている。該複
合ピニオンＰの一方であるピニオンＰ２は中空軸７を介
してケース１に接続されている反力要素としてのサンギ
ヤＳ２と噛合しており、他方のピニオンＰ１とかみあう
サンギヤＳ１が中空軸８を介してベベルギヤ式の差動機
構４のデフケース４ｃに接続されている。そして差動機
構４からの出力は出力軸４ａ，４ｂにより左右に出力さ
れる。この場合、一方の出力軸４ａは、サンギヤＳ１の
軸８、サンギヤＳ２の軸７およびモータ２の出力軸２ｃ
を貫通した状態になっている。
【０００７】上述のように図５の装置は図４の従来例に
比べ、装置が小型化され、また減速比の増加によって大
きな駆動トルクを得られるようになった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが、これまで記
述してきた従来例では、差動機構４の出力軸４ａをモー
タ２の出力軸２ｃを貫通して取り出すため、減速機構３
のサンギヤＳ１の軸８、サンギヤＳ２の軸７を中空軸と
する必要がある。
【０００９】また図４の従来例の減速機構の減速比ｉ
は、
【数１】 ｉ＝１＋ｉ0 ；ｉ0 ＝（ＺP1・ＺR2）／（ＺS1・ＺP2）＞１ ---(1) 図５の減速機構の減速比ｉは、
【数２】 ｉ＝１／（１−ｉ0 ），ｉ0 ＝（ＺP1・ＺS2）／（ＺS1・ＺP2），ＺS1＞ＺS2 ---(2) で与えられる。式中ＺS1：サンギヤＳ１の歯数、ＺS2：
サンギヤＳ２の歯数、Ｚ P1：ピニオンＰ１の歯数、
ＺP2：ピニオンＰ２の歯数、ＺR2：リングギヤＲ２の歯
数である。
【００１０】ここで、モータを小型化するには、トルク
を得るために、高回転モータを使用する必要がある。ま
た図４の従来例の減速比ｉは通常5.7 程度であるが、例
えば１万rpm 以上の高回転モータを採用して車両の最高
速度を１００km／ｈ程度にするためには、減速比ｉが１
０程度必要となる。
【００１１】これを満たす様、さらに大きい減速比を得
るためには、式(1) よりＺS1・ＺP2を小さくするか、Ｚ
P1・ＺR2を多くする必要があるが、サンギヤＳ１の歯数
（ピッチ径）ＺS1は、出力軸４ａがサンギヤＳ１の軸８
を貫通し、ピニオンＰ２の歯数（ピッチ径）ＺP2も、遊
星キャリアＣのシャフトで支持されて中空軸をなしてい
るため、小さくするには限界がある。ピニオンＰ１の歯
数（ピッチ径）ＺP1と、ケース１に固定されたリングギ
ヤＲ２の歯数（ピッチ径）ＺR2を大きくすることは、装
置の小型化に反し、さらにリングギヤＲ２はピニオンＰ
２とのかみあいから、寸法上の規制をうけるという問題
点がある。
【００１２】図５の装置についても、サンギヤＳ１の軸
８と、サンギヤＳ２の軸７は、少なくとも出力軸４ａを
貫通させる中空軸であり、且つ減速後の大きなトルクを
伝達するため、径を小さくすることができず、ピニオン
Ｐ１，Ｐ２の歯数（ピッチ径）ＺP1, ＺP2も回転可能に
シャフトで支持するため外径の縮小には制限が生じる。
【００１３】しかし、この電気自動車用の減速装置は、
モータ軸と同心軸上で車両の床下の車幅方向に配置され
るため、外径が大きくなると車両の最低地上高が下がっ
てしまうという問題がある。また、ベベルギヤ式差動機
構を用いた場合には、その軸長が延びるという問題も発
生する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】かかる問題を解決するた
め、第１発明である差動機構付減速装置は、モータから
の出力を減速機を介して差動機構に入力し、この差動機
構により左右輪に動力を伝達し、この差動機構からの出
力のどちらか一方はモータ軸を貫通して伝達される差動
機構付減速装置において、歯数の異なる２つの遊星ピニ
オンを一体にして複合ピニオンを形成し、この複数個の
複合ピニオンを同一円周上に、所定の配置角度で回転可
能に支持した遊星キャリアを前記モータの出力軸と接続
し、前記複合ピニオンの歯数の大きいピニオンとかみあ
うリングギヤをケースに固定し、歯数の小さいピニオン
にかみあうリングギヤから、前記差動機構に動力を伝達
するようにしたことを特徴とするものである。
【００１５】第２発明は、第１発明において差動機構と
してダブルピニオン遊星ギヤ機構を用い、該差動機構の
リングギヤに減速機構からの出力を入力し、遊星キャリ
ア及びサンギヤから、左右輪に動力を伝達するようにし
たことを特徴とするものである。第３発明は、第２発明
において、減速機構の出力リングギヤと差動機構の入力
リングギヤを共通としたことを特徴とするものである。
【００１６】第４発明は、ケースの両側にそれぞれモー
タを設けると共に、ケースの中央部にダブルピニオン遊
星ギヤ式の差動機構を設け、この差動機構と前記左右の
モータとの間に、第１発明である遊星ギヤ式減速機構を
設けたことを特徴とするものである。
【００１７】第５発明は、第４発明において、両側の減
速機構のそれぞれのリングギヤと、中央部の差動機構の
リングギヤとを共通にしたことを特徴とするものであ
る。
【００１８】
【作用】第１発明による差動機構付減速装置は、歯数の
異なる２つの遊星ピニオンを一体にした複合ピニオン
と、該複合ピニオン複数個を、同一円周上に所定の配置
角度で回転可能に支持した遊星キャリアからなり、また
該遊星ピニオン各々にかみ合う２つのリングギヤを備え
た構造をしているので、減速装置を大きくせずに、大き
な減速比が得られる。
【００１９】第２発明の装置は、ダブルピニオン遊星ギ
ヤ式差動機構を用い、該ダブルピニオン遊星ギヤ式差動
機構のリングギヤに減速機構からの減速出力を入力し、
遊星キャリア及びサンギヤから、左右輪に動力を伝達す
るので、ベベルギヤ式差動機構に比べ、軸長寸法を短く
することができる。
【００２０】第３発明の装置は、減速機構の出力リング
ギヤと、差動機構の入力リングギヤを共通のリングギヤ
としたから、部品点数が削減される。
【００２１】第４発明の装置は、ケースの両側にそれぞ
れモータを設けて、遊星ギヤ式減速機構で減速された出
力それぞれを、中央部のダブルピニオン遊星ギヤ式差動
機構を介して、左右輪に動力を伝達する構造であるか
ら、さらにモータの小型化を図ることができる。
【００２２】第５発明の装置は、減速機構からの出力リ
ングギヤと、差動機構の入力リングギヤを共通なリング
ギヤにすることから、部品点数が削減される。
【００２３】
【実施例】以下、図１〜図３について本発明の実施例を
説明する。図中前記符号と同一の符号は同等のものを示
す。
【００２４】図１は本発明の第１実施例を示すもので、
本実施例においては、歯数の異なる２つの遊星ピニオン
Ｐ１，Ｐ２を一体にして複合ピニオンＰを形成し、この
複数個の複合ピニオンＰを遊星キャリアＣ３の同一円周
上に所定の配置角度で回転可能に支持し、この遊星キャ
リアＣ３をモータ２の出力軸２ｃと接続し、前記複合ピ
ニオンＰの歯数の大きいピニオンＰ１とかみあうリング
ギヤＲ１をケース１に固定し、歯数の小さいピニオンＰ
２にかみあうリングギヤＲ２から、このリングギヤＲ２
と一体的に形成したリングギヤＲ３を介して差動機構４
に動力を伝達するようにする。
【００２５】なお前記差動機構４としてダブルピニオン
遊星ギヤ機構を用い、該差動機構４のリングギヤＲ３に
減速機構３からの出力を入力し、差動機構４の遊星キャ
リアＣ４及びサンギヤＳ４からドライブシャフト５を介
してホイール６に動力を伝達するようにする。
【００２６】図２は本発明の第２実施例を示すもので、
本実施例において、減速機構３の図１における出力リン
グギヤＲ２と差動機構４の入力リングギヤＲ３を共通の
リングギヤＲにしたものである。
【００２７】図３は本発明の第３実施例を示すもので、
本実施例においては、ケース１の両側にそれぞれモータ
２を設けると共に、ケース１の中央部にダブルピニオン
遊星ギヤ式の差動機構４を設け、この差動機構４と前記
左右のモータ２との間に、前記した複合ピニオンＰを有
する遊星ギヤ式減速機構３を設け、両側の減速機構３の
図１に示したそれぞれのリングギヤＲ２と、中央部の差
動機構４のリングギヤＲ３とを一体にして共通のリング
ギヤＲとする。
【００２８】つぎに上述のように構成した本発明装置の
作用を説明する。第１発明における差動機構付減速装置
は、図１に示すように、モータ２からの出力が、本発明
の減速機構３の遊星キャリアＣ３から入力され、歯数の
小さい遊星ピニオンＰ２とかみあうリングギヤＲ２から
差動機構４に伝達される。
【００２９】この減速機構の減速比ｉは、次式で与えら
れる。
【数３】 ｉ＝ｉ0 ／（ｉ0 −１),ｉ0 ＝（ＺP1・ＺR2）／（ＺR1・ＺP2），ＺR1＞ＺR2 ---(3) ここで、ＺR1：リングギヤＲ１の歯数、ＺR2：リングギ
ヤＲ２の歯数、ＺP1：ピニオンＰ１の歯数、ＺP2：ピニ
オンＰ２の歯数である。例えば、ＺR1＝８１、ＺP1＝２
５、ＺP2＝２１、ＺR2＝７５とすると(3) 式から、減速
比ｉ＝10.78 と大きな減速比を得ることができる。
【００３０】第２発明について、減速機構３の出力リン
グギヤＲ２と、差動機構４の入力リングギヤＲ３が連結
されて、モータ２からの動力は、一方はダブルピニオン
遊星ギヤ式差動機構４の遊星キャリアＣ４から、他方は
サンギヤＳ４からそれぞれ左右輪に伝達される。
【００３１】差動機構４のダブルピニオン遊星ギヤ機構
については、キャリアの回転数Ｎc、サンギヤの回転数
Ｎａとリングギヤの回転数Ｎｒには次式の関係がある。
【数４】 （１−λ）Ｎc ＝Ｎr −λＮa ---(4) ここで、λは歯数比（＝ＺS ／ＺR ),Ｚs ：サンギヤの
歯数、ＺR ：リングギヤの歯数。
【００３２】左右輪に回転差が生じ、サンギヤＳ４側の
回転が、入力回転Ｎr よりΔＮ小さくなったとすると、
(4) 式より、
【数５】（１−λ）Ｎc ＝Ｎr −λ・（Ｎr −ΔＮ） これより、キャリア側の回転数Ｎc は、
【数６】Ｎc ＝Ｎr ＋λ／（１−λ）・ΔＮ ここで、λ≒0.5 と歯数を選定すると、
【数７】Ｎc ＝Ｎr ＋ΔＮ となり、キャリアＣ４側の回転は入力回転Ｎr よりΔＮ
大きくなる。また、ベベルギヤ式差動機構に比べて、こ
のダブルピニオン遊星ギヤ式差動機構は、軸方向寸法を
1/2 以下にすることができる。
【００３３】第３発明は、第２発明において、図２のよ
うに減速機構３の出力リングギヤＲ２と差動機構４の入
力リングギヤＲ３を共通リングギヤＲにして、装置全体
の小型化と簡素化を図ったものである。
【００３４】第４発明は、ケースの両側にそれぞれモー
タ２を設けて、第２発明による減速機構３と差動機構４
をケース１の両側とケース１中央にそれぞれ設置するこ
とで、本発明である差動機構付減速装置のさらなる小型
化が達成される。
【００３５】第５発明は、第４発明において、ケース１
両側に設けた減速機構３のそれぞれのリングギヤＲ２
と、中央部の差動機構４のリングギヤＲ３とを共通にす
ることで、小型化と簡素化を図ったものである。
【００３６】
【発明の効果】第１発明による差動機構付減速装置は、
歯数の異なる２つの遊星ピニオンを一体にした複合ピニ
オンと、該複合ピニオン複数個を、同一円周上に所定の
配置角度で回転可能に支持した遊星キャリアからなり、
また該遊星ピニオン各々にかみ合う２つのリングギヤを
備えた構造を特徴とするため、小型化により高回転化す
るモータを利用するにあたり、高い減速比つまり大きな
駆動トルクを減速装置を大きくせずに得ることが可能と
なる。また減速装置がモータと同心に車両床下に幅方向
に配設されるため、外径が大きくなることによる最低地
上高の低下も防止される。
【００３７】第２発明の装置は、ダブルピニオン遊星ギ
ヤ式差動機構を用い、該ダブルピニオン遊星ギヤ式差動
機構のリングギヤに減速機構からの減速出力を入力し、
遊星キャリア及びサンギヤから、左右輪に動力を伝達す
るようにしたので、ベベルギヤ式に比べ、軸長を1/2 以
下の寸法にすることができるため装置を小型化すること
ができる。
【００３８】第３発明の装置は、減速機構の出力リング
ギヤと、差動機構の入力リングギヤを共通のリングギヤ
としたから、部品点数の削減により、減速装置の小型
化、簡素化が可能となる。
【００３９】第４発明の装置は、ケースの両側にそれぞ
れモータを設けて、遊星ギヤ式減速機構で減速された出
力それぞれを、中央部のダブルピニオン遊星ギヤ式差動
機構を介して、左右輪に動力を伝達するようにしたもの
であるから、モータを小型化できると共に、装置を小型
化することができる。
【００４０】第５発明の装置は、減速機構からの出力リ
ングギヤと、差動機構の入力リングギヤを共通なリング
ギヤＲにすることにより、部品点数の削減により、減速
装置の小型化、簡素化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の実施例の模式図である。
【図２】本発明装置の他の実施例の模式図である。
【図３】本発明装置の更に他の実施例の模式図である。
【図４】従来装置の模式図である。
【図５】他の従来装置の模式図である。
【符号の説明】
１ ケース ２ モータ 2a コイル 2b ロータ 2c （モータの）出力軸 ３ 遊星ギヤ式減速機構 ４ 差動機構 4a，4b （差動機構の）出力軸 4c デフケース ５ ドライブシャフト ６ ホイール ７，８ サンギヤの中空軸 Ｐ 複合ピニオン P1, P2 ピニオン P4 ダブルピニオン Ｃ，C3, C4 キャリア Ｒ，R1, R2, R3 リングギヤ S1, S2, S3 サンギヤ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ１６Ｈ 48/12 37/08 9242−3Ｊ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 モータからの出力を減速機を介して差動
    機構に入力し、この差動機構により左右輪に動力を伝達
    し、この差動機構からの出力のどちらか一方はモータ軸
    を貫通して伝達される差動機構付減速装置において、歯
    数の異なる２つの遊星ピニオンを一体にして複合ピニオ
    ンを形成し、この複数個の複合ピニオンを同一円周上に
    所定の配置角度で回転可能に支持した遊星キャリアを前
    記モータの出力軸と接続し、前記複合ピニオンの歯数の
    大きいピニオンとかみあうリングギヤをケースに固定
    し、歯数の小さいピニオンにかみあうリングギヤから、
    前記差動機構に動力を伝達するようにしたことを特徴と
    する電気自動車用差動機構付減速装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の差動機構としてダブルピ
    ニオン遊星ギヤ機構を用い、該差動機構のリングギヤに
    減速機構からの出力を入力し、遊星キャリア及びサンギ
    ヤから左右輪に動力を伝達するようにしたことを特徴と
    する電気自動車用差動機構付減速装置。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の減速機構の出力リングギ
    ヤと差動機構の入力リングギヤを共通にしたことを特徴
    とする電気自動車用差動機構付減速装置。
  4. 【請求項４】 ケースの両側にそれぞれモータを設ける
    と共に、ケースの中央部にダブルピニオン遊星ギヤ式の
    差動機構を設け、この差動機構と前記左右のモータとの
    間に、請求項１記載の遊星ギヤ式減速機構を設けたこと
    を特徴とする電気自動車用差動機構付減速装置。
  5. 【請求項５】 請求項４記載の両側の減速機構のそれぞ
    れのリングギヤと、中央部の差動機構のリングギヤとを
    共通にしたことを特徴とする電気自動車用差動機構付減
    速装置。
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