JPH0699750A - 自動車の差動機構及びこれを用いた自動車、電気自動車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】歯車式の差動装置を電気自動車に用いるとこの
差動装置は重量が極めて重いため、発生させる駆動力が
比較的小さい電気自動車には適さないという問題があ
る。また、左右の車輪の各々に駆動モ−タを取り付ける
ようなダイレクトドライブ方式の場合では、おのおのの
モ−タを駆動させるために特別な制御装置が必要とな
る。更に、片側のみを駆動輪とした場合には、走行時、
旋回特性が悪くなる。駆動輪を一輪とした場合は、例え
ば横風を受けた場合などの車両の安定性が問題となる。
本発明は、電気自動車におけるこれらの問題を解決する
ことを目的としたものである。 【構成】モ−タ１を一つとし、駆動輪７を車両の左右に
取り付け、更に左右の駆動輪の間にトルクリミッタ式あ
るいはクラッチ式の連結器４を設けることで解決でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の駆動機構に用い
られる差動機構に関するものである。また本発明は、自
動車に関するものである。更に本発明は、電気自動車に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、駆動輪が左右の両側に付いてい
るような自動車では、車両の旋回時の内輪と外輪との旋
回半径が異なるため、左右の駆動輪に回転数の差が生じ
る。このため、一般の自動車には、例えば自動車ハンド
ブック１基礎、理論偏（社団法人自動車技術会）に示さ
れているように歯車式の差動装置が用いられている。

【０００３】電気自動車やソ−ラ−カ−などでは、駆動
輪が左右の両側に付いているような車両では、左右の車
輪の各々に駆動モ−タを取り付けるようなダイレクトド
ライブ方式や、例えば、ソ−ラ−カ−（後藤公司著、日
刊工業新聞社）に記載されているように片側のみを駆動
輪としたものがある。また、多く見られるものとして、
やはり前記ソ−ラ−カ−に記載されているように、駆動
輪を一輪としたものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の歯車式
の差動機構では、遊星歯車を用いた機構となるため機構
が大きくなるとともに重量が重くなる。又、歯車式の差
動装置を自動車に用いるとすると、歯車式の差動装置は
重量が極めて重いため、特に発生させる駆動力が比較的
小さい電気自動車には適さないという問題がある。又、
従来の電気自動車において、左右の車輪の各々に駆動モ
−タを取り付けるようなダイレクトドライブ方式の場合
では、おのおののモ−タを駆動させるために特別な制御
装置が必要となるといった問題がある。更に、片側のみ
を駆動輪とした場合には、走行時、特に旋回時に旋回特
性が悪くなるといった問題がある。駆動輪を一輪とした
場合は、例えば横風を受けた場合などの車両の安定性が
問題となる。

【０００５】本発明の目的は、軽量で駆動力の大きい作
動機構を提供することにある。又、本発明の他の目的
は、旋回性能が良好で走行時の安定性の良い自動車又は
電気自動車を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決する手段
は、基本的には、駆動源を一つとし、駆動輪を車両の左
右に一輪ずつ設け、これら駆動輪の間に重量の軽い差動
機構を設けた駆動系を構成することである。そして、こ
れらを用いて自動車を構成することである。

【０００７】上記手段の具体的なものとして、本発明で
は、車両の差動機構の機能を果たすものとして左右の駆
動輪のあいだにトルクリミッタ式あるいはクラッチ式の
連結器を設けた。

【０００８】上記手段の具体的なものとして、本発明で
は、差動機構の機能を果たすように、車両の操舵機構の
操舵角度を検知する検知器、及び前記検知器の信号によ
り連結器の制御を行う制御部を設け、更に左右の駆動輪
のあいだに前記制御部で制御されるトルクリミッタ式あ
るいはクラッチ式の連結器を設けた。

【０００９】上記手段の具体的なものとして、本発明で
は、差動機構の機能を果たすように、車両の操舵機構の
操舵角度を検知する検知器、車両の傾斜角度を検知する
検知器、及び前記検知器の信号により連結器の制御を行
う制御部を設け、更に左右の駆動輪のあいだに前記制御
部で制御されるトルクリミッタ式あるいはクラッチ式の
連結器を設けた。

【００１０】そして、上記問題を解決するために、自動
車に、上述した具体的手段のいずれか一つを用いた。更
に、電気自動車に上述した具体的手段のいずれか一つを
用いた。

【００１１】

【作用】上記手段により、問題は以下のように解決する
ことができる。

【００１２】モ−タを一つとすることで、ダイレクトド
ライブ方式の場合のような、おのおののモ−タを駆動さ
せるための特別な制御装置は必要でなくなる。又、駆動
輪を車両の左右に取り付けることで車両のバランスを安
定させることができ、横風を受ける場合などの安定性の
問題を解決することができる。更に、左右の駆動輪の間
にトルクリミッタ式あるいはクラッチ式の連結器を設け
ることで、車両の走行時、特に旋回時の旋回特性を改善
することができるとともに、差動機構の軽量化が実現で
きる。すなわち、車両が旋回する場合には、旋回すると
きの内輪と外輪との間には旋回半径の違いにより、回転
数に差が生じる。このとき内輪側の駆動軸と外輪側の駆
動軸の間にはねじりトルクが発生する。このねじりトル
クがあらかじめ設定された所定のトルク値以上になる
と、トルクリミッタ部で滑りが生じ、左右の駆動輪の回
転数の差を吸収する。つまり、トルクリミッタが差動機
構の機能を果たす。また同時に、トルクリミッタの重量
は、従来の歯車式の差動装置に比べてはるかに軽いた
め、車両を軽くすることができる。上述したトルクリミ
ッタ式の連結器の効果は、クラッチ式の連結器の場合で
も実現できる。このときには、ある所定の値以上のねじ
りトルクが発生すると、クラッチが切れるようにしてお
き、内輪と外輪の連結を外せば良い。ただし、トルクリ
ミッタ式、クラッチ式のいずれの場合も、どちらか一方
の駆動輪には駆動源からの駆動トルクが伝達されていな
ければならないのはもちろんである。

【００１３】車両の操舵機構の操舵角度を検知する検知
器、及び前記検知器の信号により連結器の制御を行う制
御部を設けた場合には、更に旋回性能を向上させること
が可能となる。この場合には操舵角度を検知する検知器
が、車両の旋回方向や旋回角度を検知し、この信号に基
づいて前記制御部が連結器のトルクリミッタの設定トル
クの値やクラッチのオンオフといった制御を行う。そう
すると、連結器の部分では、左右の駆動輪の間でのスリ
ップや切り離しが行われ、差動機構としての機能を果た
すことができる。

【００１４】左右の駆動輪のそれぞれに独立に対応する
連結器を設ける場合には、例えば登坂路などでは上述し
た手段だけでは充分ではないので、車両の操舵機構の操
舵角度を検知する検知器、車両の傾斜角度を検知する検
知器、及び前記検知器の信号により連結器の制御を行う
制御部が必要となる。このときには、傾斜角度を検知す
る検知器が、車両の傾斜を検知している場合には、左右
の駆動輪のどちらか一方は、駆動源と連結されているよ
うな制御が上記の作用に加えて行われる。

【００１５】

【実施例】以下に本発明の実施例を示す。

【００１６】図１は、本発明の差動機構を用いた電気自
動車の駆動系を示したものである。この駆動系には、駆
動源としてのモ−タ１、前記モ−タ１から動力を伝達す
る動力伝達機構２、動力伝達機構２に取り付けられ一方
の車輪を駆動する駆動軸３、駆動軸３の他端に取り付け
られたトルクリミッタ式の連結器４、連結器４に連結さ
れもう一方の車輪を駆動する駆動軸５、駆動軸３と５に
取り付けられた図示されない駆動輪６と駆動輪７、及び
ブレ−キ８から構成されている。モ−タ１から駆動トル
クが前記チェ−ン、スプロケット、駆動軸、連結器を介
して伝導されてくると、駆動輪６、７が駆動される。し
かし、車両の旋回時のように駆動輪６、７の回転数が異
なると、トルクリミッタ式の連結器４が差動装置の機能
を果たす。 図２は、駆動系の部分をより詳細に示した
他の実施例である。図２では、動力伝達機構として、チ
ェ−ン２ｂとスプロケット２ｃ、２ｄを用いている。ま
た減速機能は、スプロケット２ｃ、２ｄのギヤ比を２ｄ
の方の歯数が２ｃの歯数より多いように選択することで
果たしている。スプロケット２ｄは、駆動軸３ａに取り
付けられている。駆動軸３ａの一端には、ユニバ−サル
ジョイント３ｂが取り付けられており、このユニバ−サ
ルジョイント３ｂの先に、図示されないブレ−キ８や駆
動輪６が取り付けられている。駆動軸３ａのもう一端に
は、トルクリミッタ式の連結器４が取り付けられてい
る。この連結器４の他端には、駆動軸５が取り付けられ
ており、駆動軸３と同様、駆動軸５のもう一端にもユニ
バ−サルジョイント３ｃが取り付けられ、この先に、図
示されないブレ−キ８や駆動輪７が取り付けられてい
る。なお、駆動軸３、５は軸受１２により車両のフレ−
ム上に保持されている。

【００１７】図３は、トルクリミッタ式の連結器の一例
を示したものである。この連結器は、二つの軸を突合せ
状に保持する二つの軸保持部４１、４２とこれらを連結
するチェ−ン４３からなる。一方の軸保持部４２がトル
クリミッタであり、これは、ハブ４４、摩擦版４５、ブ
シュ４６、プレ−ト４７、さらばね４８、調整ナット４
９、ロックワッシャ５０、及びスプロケット５１から校
正されている。もう一方の軸保持部も連結するために外
周部がスプロケットになっている。

【００１８】今、駆動輪のどちらかが抵抗などにより何
らかのトルクを受けると、この連結器４で連結されてい
る駆動軸３と５の間にねじりのトルクが発生する。この
トルクが、調整ナット４９であらかじめ決められたトル
クの値よりも大きくなると、摩擦版４５とスプロケット
５１との間で滑りが生じる。すなわち駆動軸３と５の回
転数に違いが生じる。このため、この部分がいわゆる差
動機構となり、車両の旋回時の駆動輪の回転数の差を吸
収する。なお、調整ナットで設定するトルクの値を余り
に大きくすると、旋回時の差動機構としての機能が落ち
るため適当な値に設定することが必要となる。

【００１９】図４は、図１に示した本発明の作動機構を
用いたソ−ラ−式の電気自動車の実施例の概略図であ
る。この電気自動車には、駆動源としてのＡＣサ−ボモ
−タ１、前記モ−タ１から動力を伝達する動力伝達機構
２、動力伝達機構２に取り付けられ一方の車輪を駆動す
る駆動軸３、駆動軸３の他端に取り付けられたトルクリ
ミッタ式の連結器４、連結器４に連結されもう一方の車
輪を駆動する駆動軸５、駆動軸３と５に取り付けられた
駆動輪６、７、及びブレ−キ８、モ−タ１に供給する電
力の一部、又は全てを発生させる太陽電池９、太陽電池
９で発生した電力を蓄えたり、あらかじめ充電作業によ
り電力を蓄えておくための蓄電池１０、そして自動車を
駆動するための制御を行う制御部１１を持つ。自動車と
しての働きをするために必要なステアリングホイ−ル、
サスペンション等の他の機構はここでは示していないが
当然具備されている。

【００２０】図４に示した電気自動車は、太陽電池９で
発生した電気を一度蓄電池１０に蓄え、更にモ−タ１へ
電気が送られモ−タ１を駆動して走行するものである。
天気が良くない場合のように、太陽電池９で発生した電
気がモ−タ１を駆動させるのに充分でない場合には、蓄
電池１０内にあるあらかじめ充電された予備の蓄電池に
より足りない電気を補充することができる。

【００２１】ＡＣサ−ボモ−タは１は、制御部に１１よ
り自動車が走行するのに充分なトルクを発生する。この
トルクは、動力伝達機構内の減速機構２ａによりトルク
が増大される。駆動力としてのトルクは更に駆動軸３に
伝達され、駆動軸３に取り付けられた駆動輪６を駆動す
る。駆動軸３の一端には、トルクリミッタ式の連結器４
が取り付けられており、これを介してもう一方の駆動軸
５にトルクが伝達されもう一方の駆動輪７を駆動する。
しかし、車両の旋回時のように駆動輪６、７の回転数が
異なると、上述したように、トルクリミッタ式の連結器
４が差動装置の機能を果たす。

【００２２】連結器４がトルクリミッタでなくクラッチ
であっても良い。この場合の実施例を図５に示す。

【００２３】図５は、車両を駆動するためのモ−タ２
１、路面を走行するためのタイヤ２６、２７、タイヤ２
７に駆動力を伝達するための駆動軸２５、駆動源２１よ
り動力伝達機構２２を介して駆動力が伝達されている他
の駆動軸２３、これら２つの駆動軸を連結する連結器２
４、車両の操舵を行う操舵機構２８、操舵機構の操舵角
度を検知する検知器２９、及び連結器の制御を行う制御
部３０を少なくとも有する自動車を示したものである。

【００２４】モ−タ２１から駆動トルクが動力伝達機構
２２、駆動軸２３、２５連結器２４を介して駆動輪２
６、２７に伝えられて車両は駆動される。しかし、車両
が旋回しようとすると、操舵機構の操舵角度を検知する
検知器２９が車両の旋回を検知し、この信号を制御部３
０へ伝える。制御部３０は、この信号により、クラッチ
式の連結器２４を切り離し、左右の駆動輪を切り離す。
これにより車両は旋回を行うことが可能となる。

【００２５】これまでは、トルクリミッタ式あるいはク
ラッチ式の連結器が一つの場合を示したが、これが左右
の両方にる場合の実施例を図６に示す。

【００２６】図６は、車両を駆動するためのモ−タ３
１、路面を走行するためのタイヤ３６、３７、タイヤに
駆動力を伝達するための駆動軸３５、、駆動源より動力
伝達機構３２を介して駆動力が伝達されている他の駆動
軸３３、これら２つの駆動軸を連結する連結器３４、車
両の操舵を行う操舵機構２８、操舵機構の操舵角度を検
知する検知器２９、車両の傾斜角度を検知する検知器３
８、及び連結器の制御を行う制御部３９を少なくとも有
する自動車を示したものである。

【００２７】車両が旋回すると操舵機構の操舵角度を検
知する検知器２９が車両の旋回を検知しこの信号を制御
部３９へ伝える。制御部３９は、この信号により、トル
クリミッタ式あるいはクラッチ式の連結器２４を切り離
し、左右の駆動輪を切り離す。これにより車両は旋回を
行うことが可能となる。この場合には、内輪側の連結を
ゆるめたり外したりするほうが良好な旋回特性が得られ
る。

【００２８】実際の道路では、登坂路もある。このとき
には、車両の傾斜角度を検知する検知器３８が車両の傾
斜を検知し、これを制御部３９へ伝える。このときには
制御部３９は、少なくともどちらか一方の連結器がモ−
タと駆動輪とが連結されるように制御を行う。

【００２９】本発明の実施例として、ソ−ラ−式の電気
自動車を取り上げて説明したが、これが単なる自動車や
電気自動車であっても良い。

【００３０】

【発明の効果】以上、本発明によれば、差動機構を軽量
化し、走行特性、特に旋回特性が良好で、走行時の車両
の安定性も確保できる自動車や電気自動車を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の差動機構を用いた自動車駆動系の概略
図。

【図２】本発明の差動機構を用いた自動車駆動系の他の
概略図。

【図３】トルクリミッタ式の連結器の断面図。

【図４】本発明の電気自動車の実施例の概略図。

【図５】本発明の電気自動車の他の実施例の概略図。

【図６】本発明の電気自動車の他の実施例の概略図。

【符号の説明】

１‥‥モ−タ，２‥‥動力伝達機構，３‥‥駆動軸，４
‥‥連結器，５‥‥駆動軸，６、７‥‥駆動輪，８‥‥
ブレ−キ，９‥‥太陽電池，１０‥‥蓄電池，１１‥‥
制御部，１２‥‥軸受。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両を駆動するための駆動源、路面を走行
   するためのタイヤ、タイヤに駆動力を伝達するための駆
   動軸、駆動源より動力伝達機構を介して駆動力が伝達さ
   れている他の駆動軸、及びこれら２つの駆動軸を連結す
   る連結器を少なくとも有する自動車の差動機構におい
   て、前記連結器は、車両の旋回時には前記２つの駆動軸
   間に内輪と外輪との回転数の差によるねじりトルクが発
   生すると、２つの駆動軸の回転数が異なるようにスリッ
   プするトルクリミッタ式又はクラッチ式の連結器である
   ことを特徴とする自動車の差動機構。
2. 【請求項２】車両を駆動するための駆動源、路面を走行
   するためのタイヤ、タイヤに駆動力を伝達するための駆
   動軸、駆動源より動力伝達機構を介して駆動力が伝達さ
   れている他の駆動軸、これら２つの駆動軸を連結する連
   結器、車両の操舵を行う操舵機構、操舵機構の操舵角度
   を検知する検知器、及び連結器の制御を行う制御部を少
   なくとも有する自動車の差動機構において、前記連結器
   は、車両の旋回時には前記操舵角度を検知する検知器か
   らの信号に基づいて制御されるトルクリミッタ式又はク
   ラッチ式の連結器であることを特徴とする自動車の差動
   機構。
3. 【請求項３】車両を駆動するための駆動源、路面を走行
   するためのタイヤ、タイヤに駆動力を伝達するための駆
   動軸、駆動源より動力伝達機構を介して駆動力が伝達さ
   れている他の駆動軸、これら２つの駆動軸を連結する連
   結器、車両の操舵を行う操舵機構、操舵機構の操舵角度
   を検知する検知器、車両の傾斜角度を検知する検知器、
   及び連結器の制御を行う制御部を少なくとも有する自動
   車の差動機構において、前記連結器は、前記傾斜角度の
   検知器や、前記操舵角度を検知する検知器からの信号に
   基づいて制御されるトルクリミッタ式又はクラッチ式の
   連結器であることを特徴とする自動車の差動機構。
4. 【請求項４】車両を駆動するための駆動源、路面を走行
   するためのタイヤ、タイヤに駆動力を伝達するための駆
   動軸、駆動源より動力伝達機構を介して駆動力が伝達さ
   れている他の駆動軸、及びこれら２つの駆動軸を連結す
   る連結器を少なくとも有する自動車において、前記連結
   器は、車両の旋回時に、前記２つの駆動軸間に内輪と外
   輪との回転数の差によるねじりトルクが発生すると、２
   つの駆動軸の回転数が異なるようにスリップするトルク
   リミッタ式又はクラッチ式の連結器であることを特徴と
   する自動車。
5. 【請求項５】車両を駆動するための駆動源、路面を走行
   するためのタイヤ、タイヤに駆動力を伝達するための駆
   動軸、駆動源より動力伝達機構を介して駆動力が伝達さ
   れている他の駆動軸、これら２つの駆動軸を連結する連
   結器、車両の操舵を行う操舵機構、操舵機構の操舵角度
   を検知する検知器、及び連結器の制御を行う制御部を少
   なくとも有する自動車において、前記連結器は、車両の
   旋回時には前記操舵角度を検知する検知器からの信号に
   基づいて制御されるトルクリミッタ式又はクラッチ式の
   連結器であることを特徴とする自動車。
6. 【請求項６】車両を駆動するための駆動源、路面を走行
   するためのタイヤ、タイヤに駆動力を伝達するための駆
   動軸、駆動源より動力伝達機構を介して駆動力が伝達さ
   れている他の駆動軸、これら２つの駆動軸を連結する連
   結器、車両の操舵を行う操舵機構、操舵機構の操舵角度
   を検知する検知器、車両の傾斜角度を検知する検知器、
   及び連結器の制御を行う制御部を少なくとも有する自動
   車において、前記連結器は、前記傾斜角度の検知器や、
   前記操舵角度を検知する検知器からの信号に基づいて制
   御されるトルクリミッタ式又はクラッチ式の連結器であ
   ることを特徴とする自動車。
7. 【請求項７】電気によって駆動される自動車であって、
   車両を駆動するためのモ−タ、モ−タに電気を供給する
   ための蓄電池、モ−タを制御するための制御装置、路面
   を走行するためのタイヤ、タイヤに駆動力を伝達するた
   めの駆動軸、モ−タより動力伝達機構を介して駆動力が
   伝達されている他の駆動軸、及びこれら２つの駆動軸を
   連結する連結器を少なくとも有する電気自動車、又は、
   車両を駆動するためのモ−タ、モ−タを駆動するための
   電気の一部、又は全てを供給する太陽電池、太陽電池で
   発生した電気、あるいはあらかじめ充電された電気をモ
   −タに供給するための蓄電池、モ−タを制御するための
   制御装置、路面を走行するためのタイヤ、タイヤに駆動
   力を伝達するための駆動軸、モ−タより動力伝達機構を
   介して駆動力が伝達されている他の駆動軸、及びこれら
   ２つの駆動軸を連結する連結器を少なくとも有する電気
   自動車において、前記連結器は、車両の旋回時には前記
   ２つの駆動軸間に内輪と外輪との回転数の差によるねじ
   りトルクが発生すると、２つの駆動軸の回転数が異なる
   ようにスリップするトルクリミッタ式又はクラッチ式の
   連結器であることを特徴とする電気自動車。
8. 【請求項８】電気によって駆動される自動車であって、
   車両を駆動するためのモ−タ、モ−タに電気を供給する
   ための蓄電池、モ−タを制御するための制御装置、路面
   を走行するためのタイヤ、タイヤに駆動力を伝達するた
   めの駆動軸、モ−タより動力伝達機構を介して駆動力が
   伝達されている他の駆動軸、これら２つの駆動軸を連結
   する連結器、車両の操舵を行う操舵機構、操舵機構の操
   舵角度を検知する検知器、及び連結器の制御を行う制御
   部を少なくとも有する電気自動車、又は、車両を駆動す
   るためのモ−タ、モ−タを駆動するための電気の一部、
   又は全てを供給する太陽電池、太陽電池で発生した電
   気、あるいはあらかじめ充電された電気をモ−タに供給
   するための蓄電池、モ−タを制御するための制御装置、
   路面を走行するためのタイヤ、タイヤに駆動力を伝達す
   るための駆動軸、モ−タより動力伝達機構を介して駆動
   力が伝達されている他の駆動軸、これら２つの駆動軸を
   連結する連結器、車両の操舵を行う操舵機構、操舵機構
   の操舵角度を検知する検知器、及び連結器の制御を行う
   制御部を少なくとも有する電気自動車において、前記連
   結器は、車両の旋回時には前記操舵角度を検知する検知
   器からの信号に基づいて制御されるトルクリミッタ式又
   はクラッチ式の連結器であることを特徴とする電気自動
   車。
9. 【請求項９】電気によって駆動される自動車であって、
   車両を駆動するためのモ−タ、モ−タに電気を供給する
   ための蓄電池、モ−タを制御するための制御装置、路面
   を走行するためのタイヤ、タイヤに駆動力を伝達するた
   めの駆動軸、モ−タより動力伝達機構を介して駆動力が
   伝達されている他の駆動軸、これら２つの駆動軸を連結
   する連結器、車両の操舵を行う操舵機構、操舵機構の操
   舵角度を検知する検知器、車両の傾斜角度を検知する検
   知器、及び連結器の制御を行う制御部を少なくとも有す
   る電気自動車、又は、車両を駆動するためのモ−タ、モ
   −タを駆動するための電気の一部、又は全てを供給する
   太陽電池、太陽電池で発生した電気、あるいはあらかじ
   め充電された電気をモ−タに供給するための蓄電池、モ
   −タを制御するための制御装置、路面を走行するための
   タイヤ、タイヤに駆動力を伝達するための駆動軸、モ−
   タより動力伝達機構を介して駆動力が伝達されている他
   の駆動軸、これら２つの駆動軸を連結する連結器、車両
   の操舵を行う操舵機構、操舵機構の操舵角度を検知する
   検知器、車両の傾斜角度を検知する検知器、及び連結器
   の制御を行う制御部を少なくとも有する電気自動車にお
   いて、前記連結器は、前記傾斜角度の検知器や、前記操
   舵角度を検知する検知器からの信号に基づいて制御され
   るトルクリミッタ式又はクラッチ式の連結器であること
   を特徴とする電気自動車。