驱动力调节设备的制作方法

本公开涉及一种调节车辆的左右轮的驱动力的设备。

背景技术：

发明人已知一种驱动力调节设备，其中置于车辆的左右轮之间的差动设备与马达组合，以使得可以改变左右轮之间的驱动力分配(扭矩分配)。在刚刚描述的这种驱动力调节设备中，马达在车辆转向时响应于左右轮的转速之间的差而被动地旋转以吸收转速差。此外，随着马达主动地运转，左右轮之间的驱动力差增大或减小，以改变左右轮之间的驱动力分配(例如，jp2007-177915a，jp2014-037884a)。

传统的驱动力调节设备配备有用于调节与用于驱动左右轮的驱动源分开的左右轮之间的驱动力分配的马达。这使得难以减轻设备的重量和尺寸，并且其可安装性可能较差。驱动力调节设备的重量增加会降低车辆的操作性能。

技术实现要素：

技术问题

本发明是针对上述主题而提出的，本发明的目的是提供一种驱动力调节设备，其利用简单的结构实现左右轮的驱动功能和左右轮之间的驱动力分配的调节功能。

问题的解决方案

为了达到以上目的，一种驱动力调节设备，包括差动设备和马达，差动设备包括由差速器壳支撑的差动齿轮和一对左右输出轴，并且置于车辆的左轴和右轴之间，马达联接至差动设备。该驱动力调节设备进一步包括：反转机构，其连接到作为差动设备的输出轴中的一个输出轴的第一输出轴，并且产生与第一输出轴的旋转相反且与第一输出轴的旋转具有相同转速的旋转；和转换机构，其置于第一输出轴与左轴和右轴中的一个之间，并且控制动力传递状态。该转换机构具有第一状态、第二状态和第三状态，在第一状态中，左轴和右轴中的一个被联接到第一输出轴，在第二状态中，左轴和右轴中的一个没有被联接到差动设备和反转机构，在第三状态中，左轴和右轴中的一个被联接到反转机构。

有利效果

驱动左右轮的功能以及调节左右轮之间的驱动力差的功能都可以通过单个马达实现，从而可以简化驱动力调节设备。因此，这使得可以容易地减小驱动力调节设备的重量和尺寸，增强其可安装性，并且避免降低车辆的操作性能。

附图说明

下面将参考附图说明本发明的本质以及其它目的和优点，其中，相同的参考符号在附图中表示相同或相似的部分，并且其中：

图1是根据实施例的驱动力调节设备的骨架图；

图2是反转机构和转换机构的骨架图；

图3a和3b是描述转换机构的第一状态的图；

图4a和4b是描述转换机构的第二状态的图；

图5a至5d是描述转换机构的第三状态的图；

图6是根据修改例的驱动力调节设备的骨架图；

图7是根据另一个修改例的驱动力调节设备的骨架图；和

图8是根据又一个修改例的驱动力调节设备的骨架图。

具体实施方式

【1、结构】

在下文中，参考附图描述作为实施例的驱动力调节设备10。图1的驱动力调节设备10兼容地具有将从作为车辆的驱动源的马达2传递的驱动力传递到左右轮以使车辆行驶的功能、被动地吸收当车辆转向时出现的左右轮的转速之间的差的功能和主动调节左右轮的转速之间的差以改变驱动力分配的功能。驱动力调节设备10置于联接到左轮l的左轴3和联接到右轮r的右轴4之间。左轴3和右轴4同轴设置。在下文中，左轴3和右轴4有时简称为车轴3和4。

驱动力调节设备10包括差动设备1、马达2、反转机构5、转换机构6、驱动齿轮系11和马达齿轮系12。差动设备1是通过在左轴3和右轴4之间以容器的形式置入由差速器壳17支撑的差动齿轮构造而成的差动设备。差动设备1包括一对左右输出轴13和14，并且置于左轴3和右轴4之间。在本实施例中，一个输出轴13通过转换机构6联接到左轴3，另一个输出轴14直接联接到右轴4。

在左侧联接到输出轴13的左锥齿轮15、由差速器壳17枢轴支撑的差动小齿轮18和在右侧联接到输出轴14的右锥齿轮16以相互啮合的状态容纳在差速器壳17的内部。左锥齿轮15、差速器壳17和右锥齿轮16能够彼此传递动力，并且具有设定的相应结构(位置，形状和齿数)，以使得其在速度图上的转速(对准图)按此顺序线性排列。左锥齿轮15和右锥齿轮16的旋转轴共线地设置，而差动小齿轮18的旋转轴垂直于左锥齿轮15和右锥齿轮16的旋转轴设置。

马达2是驱动车辆的左轮l和右轮r的电动马达，并且被联接到差动设备1。马达2的输出轴35与车轴3和4同轴设置。本实施例的马达2布置在差动设备1的右侧，并且马达2的输出轴35与右轴4同轴设置。驱动马达2的电力由未示出的车载电池供给。马达2的驱动力由未示出的电子控制设备(计算机)控制。例如，当马达2是ac电动马达时，电子控制设备通过调节要供给至马达2的ac电力的频率来控制马达2的驱动力。相反，当马达2是dc电动马达时，电子控制设备通过调节要供给至马达2的电流来控制马达2的驱动力。

马达2的驱动力的输出目标是差动设备1的差速器壳17。马达2有时用作向左轴3和右轴4提供相同驱动力的行驶马达，并且有时用作产生左轮和右轮的转速之间的差的调节马达。如上所述，马达2根据车辆的行驶状态发挥不同的功能。通过改变诸如反转机构5和转换机构6的动力传递路径来改变马达2的功能。因此，当马达2发挥前一功能时，后一功能停止，并且当马达2发挥后一功能时，前一功能停止。

反转机构5是这样的机构，该机构产生与差动设备1所包括的输出轴13和14中的一个输出轴的旋转相反且具有与输出轴13和14中的该一个输出轴相同的转速的旋转，并且被联接至输出轴13和14中的该一个输出轴。如图1的实例所示，输出轴13对应于“输出轴13和14中的一个输出轴”。反转机构5产生与输出轴13的旋转相反且具有与输出轴13相同的转速的旋转，并且使将在下面详述的齿轮24旋转。因此，在输出轴13直接联接到左轴3的状态下，齿轮24在与左轴3相反的方向上旋转。

当不需要通过马达2的驱动力驱动车辆时(例如，当车辆滑行时或者当车辆可以从未示出的另一个驱动源获得足够的驱动力时)，反转机构5被激活并且用于使差动设备1的左锥齿轮15和右锥齿轮16以相同的转速在相反的方向上旋转。当如图1所示反转机构5在左侧联接到输出轴13时(即，当反转机构5应用于左轮l时)，形成使输出轴13在与左轮l的旋转方向相反的方向上旋转的动力传递路径。当马达用作行驶马达时，反转机构5不被激活，而在马达2用作调节马达时，反转机构5被激活。

转换机构6是控制应用反转机构5的车轮与反转机构5之间的动力传递状态的机构。本实施例的转换机构6是爪形离合器。这里的爪形离合器是指联接装置，其具有通过在平行于旋转轴的方向上滑动套筒29，并且从而使套筒29与多个旋转元件接合来改变旋转元件的连接-断开的功能。如图2所示，转换机构6置于左轴3和输出轴13之间。当反转机构5被应用到右轮r时，令人满意的是，转换机构6置于右轴4和输出轴14之间。

转换机构6能够在三种状态(第一状态、第二状态和第三状态)之间改变动力传递状态。第一状态是左轴3联接到差动设备1的输出轴13的状态。在第一状态下，左锥齿轮15的旋转方向与左轮l的旋转方向一致。第二状态是使左轴3不与差动设备1和反转机构5联接的状态。在第二状态下，左轮l处于与例如马达2、差动设备1和反转机构5完全分离的自由状态。第三状态是左轴3联接到反转机构5的状态。在第三状态下，左锥齿轮15的旋转方向与左轮l的旋转方向相反。转换机构6的操作状态(三个状态)由未示出的电子控制设备(计算机)控制。

现在将对反转机构5和转换机构6的结构进行详细描述。如图2所示，反转机构5具有构造在其中的第一齿轮系7和第二齿轮系8。第一齿轮系7是包括多个齿轮19和20的齿轮系，每个齿轮具有与差动设备1的输出轴13平行的旋转轴。同样，第二齿轮系8是包括多个齿轮22、23和24的齿轮系，每个齿轮具有与输出轴13平行的旋转轴。齿轮19具有联接至输出轴13的旋转中心；齿轮20具有联接至轴21的旋转中心，并且通过轴21与齿轮22同轴。齿轮23的旋转轴与输出轴13平行设置，齿轮24的旋转轴(轴25)与左轴3同轴设置。如图2的单划线(动力传递路径)所示，齿轮23和齿轮24在彼此啮合的状态下彼此联接。

第二齿轮系8具有使输出轴13的旋转和左轴3的旋转在彼此相反的方向上但具有相同的转速的功能。这意味着将第二齿轮系8的减速比设定为通过使第一齿轮系7的减速比的倒数的符号颠倒而获得的值。假设第一齿轮系7的减速比为0.8，则第二齿轮系8的减速比设定为-1/0.8。换言之，第一齿轮系7和第二齿轮系8的减速比被设定成使得第一齿轮系7和第二齿轮系8的减速比的乘积为-1。通过该设定，与从输出轴13传递的旋转反向的旋转被传递到左轴3。否则，与从左轴3传递的旋转反向的旋转被传递至输出轴13。本实施例的第一齿轮系7是具有单动力传递路径的齿轮系，并且包括偶数个齿轮。相反，本实施例的第二齿轮系8是具有单动力传递路径的齿轮系，并且包括奇数个齿轮。

转换机构6设置有第一毂26、第二毂27、第三毂28和套筒29。第一毂26是通过轴25与齿轮24同步旋转的接合元件。第二毂27是固定到左轴3的接合元件，第三毂28是固定到输出轴13的接合元件。套筒29布置在毂26-28的外周上，并沿与毂26-28的旋转轴平行的方向滑动。

在毂26-28的相应外周面上，形成在与左轴3和输出轴13的轴线平行的方向上延伸的突起。相反，在套筒29的内周面上形成适配至突起的凹槽。毂26-28与套筒29的接合状态通过滑动套筒29而改变，从而转换上述三种状态(第一状态、第二状态和第三状态)。第一状态是套筒29与第二毂27和第三毂28接合的状态。第二状态是套筒29仅与第二毂27接合(或仅与第一毂26或仅与第三毂28接合)的状态。第三状态是套筒29与第一毂26和第二毂27接合的状态。

驱动齿轮系11是置于马达2和差动设备1之间的齿轮系，并且具有调节输入到差动设备1的驱动力的减速比(即，从马达齿轮系12侧输入的驱动力的减速比)的功能。驱动齿轮系11设置有多个齿轮30和31，它们具有与差动设备1的输出轴14平行的旋转轴。齿轮30与差动设备1的差速器壳17成一体，齿轮31通过轴32联接到马达齿轮系12。

马达齿轮系12是置于驱动齿轮系11和马达2之间的齿轮系，并且具有调节马达2的减速比(即，从马达2侧输入的驱动力的减速比)的功能。马达齿轮系12设置有多个齿轮33和34，它们具有与差动设备1的输出轴14和马达2的输出轴35平行的旋转轴。齿轮34联接到马达2的输出轴35，齿轮33联接到驱动齿轮系11的齿轮31。

【2、动作】

【2-1、第一状态】

图3a是描述当转换机构6处于第一状态时的动力传递路径的骨架图，图3b是当转换机构6处于第一状态时的速度图。速度图简单地表示相互关联的多个旋转元件的转速(角速度)之间的关系。如图3b所示，在本实施例的速度图中，纵轴的坐标表示旋转元件的转速。与转速为零的参考线相对应的横轴的坐标根据基于相关旋转元件中的一个旋转元件的角速度比(或转速比、周长比、齿数比)来设定。通常，旋转元件的相应的横坐标位置以这样的方式设置：相关旋转元件的转速在同一直线上，而不考虑其转数的大小。换言之，横坐标位置被设定为使得连接每对旋转元件的直线具有共线关系。

当转换机构6处于第一状态时，转换机构6的套筒29与第二毂27和第三毂28接合，输出轴13直接联接到左轴3。在第一状态期间，马达2用作行驶马达。如图3a所示，马达2的驱动力通过差动设备1的差速器壳17传递到两个输出轴13和14，从而驱动左轮3和右轮4。图3a中的黑箭头表示从马达2传递到差动设备1的差速器壳17的驱动力的动力传递路径，白色箭头表示至左轴3侧的动力传递路径，而阴影箭头表示至右轴4的动力传递路径。差速器壳17的转速与马达2的转速成比例。差动设备1的输出轴13通过转换机构6联接到左轴3。利用该构造，如果车辆在左轮l和右轮r上的载荷(阻力)相同的状态下起动，则左轴3的转速与右轴4的转速相同。这意味着，如图3b所示，左轴3、右轴4、输出轴13和差速器壳17处于通过水平线彼此联接的旋转状态，从而车辆直线行驶。

如果在上述状态下左右轮之间产生转速差，则差动小齿轮18根据转速差被动旋转，从而吸收转速差。此时，反转机构5的齿轮19、20、22和23处于由输出轴13驱动的状态。然而，反转机构5的齿轮24没有联接到左轴3，而是相对于左轴3进行运动。因此，反转机构5被排除在动力传递路径之外，并且左轴3的旋转方向与输出轴13的旋转方向相同。

【2-2、第二状态】

如图4a所示，当转换机构6在车辆行驶时从第一状态转换到第二状态时，转换机构6的套筒29变成仅与第二毂27接合，左轴3脱离输出轴13，并且左轮l和右轮r进入滑行状态(自由旋转状态)。如果马达2的控制被停止(马达2的转速被控制变为零)，则差速器壳17的转速变为零，同时右轮r保持旋转。这使得输出轴13以彼此相同的转速左与输出轴14的旋转相反的方向上旋转，如图4b所示。此时，左轴3脱离马达2，右轴4通过转速为零的差速器壳17联接到马达2，从而该滑行处于不受马达2的旋转损耗影响的状态。

【2-3、第三状态】

如图5a所示，当转换机构6从第二状态转换为第三状态时，转换机构6的套筒29与第一毂26和第二毂27接合，并且输出轴13通过反转机构5联接到左轴3。这意味着左轴3和右轴4通过反转机构5和差动设备1彼此联接，如图5b所示。此时，输出轴13和左轴3以相同的转速在彼此相反的方向上旋转。这里，如果左轮l和右轮r具有相同的转速，则差速器壳17、驱动齿轮系11、马达齿轮系12和马达2的转速变为零。

在第三状态下，马达2起到调节马达的作用。当马达2被驱动旋转时，差动设备1的差速器壳17的转速响应于上述驱动而增加或减小。另一方面，由于差动设备1的左锥齿轮15、差速器壳17和右锥齿轮16在速度图中被定位在同一直线上，右轴4和左轴3的转速随着差速器壳17的转速的变化而变化。例如，如果马达2的转速在与右轴4的旋转方向相同的方向上增加，则右轴4的转速变成大于左轴3的转速，如图5c所示。相反，马达2在与右轴4的旋转方向相反的方向上旋转，右轴4的转速变成小于左轴3的转速，如图5d所示。左轴3和右轴4的转速之间的差取决于马达2的转速和旋转方向。那时，如果左轮l和右轮r具有载荷以抑制转速的上述变化，则在左右轮之间产生与马达2的驱动力相对应的驱动力差。

【3、效果】

(1)根据上述驱动力调节设备10，通过控制转换机构6进入第一状态和第三状态，可以使马达2单独地发挥驱动左右轮的功能和调节左右轮之间的驱动力差的功能，从而可以简化驱动力调节设备10的结构。这使得能够容易地减小驱动力调节设备10的尺寸和重量，增强车辆的可安装性，并且避免车辆的操作性能的退化。相反，通过控制转换机构6进入第二状态，可以断开从马达2到驱动轮(左轮l、右轮r)的动力传递路径，从而可以抑制车辆在滑行时的马达损耗。提供反转机构5使得可以使布置在差动设备1的左右侧的一对输出轴13和14在彼此相反的方向上旋转。换句话说，如第二状态的图4b和第三状态的图5b所示，差速器壳17、驱动齿轮系11、马达齿轮系12和马达2的转速可在车辆滑行或直线行驶时保持为0，从而可以抑制不需要的旋转损耗。

(2)上述驱动力调节设备10设置有第一齿轮系7和第二齿轮系8。第一齿轮系7具有齿轮19和20，它们具有与输出轴13平行设置的旋转轴。同样，第二齿轮系8具有齿轮22、23和24，它们具有与输出轴13平行设置的旋转轴。第二齿轮系8的减速比设定为通过使第一齿轮系7的减速比的倒数的符号颠倒而获得的值。使用具有彼此平行的轴的两系列的齿轮系的简单构造能够有效地产生反向旋转，从而可以减少与左右轮之间的驱动力差的调节有关的损失。

(3)由于上述驱动力调节设备10使用具有小拖曳损失的爪形离合器作为转换机构6，因此可以抑制驱动力的传递效率的退化。此外，可以简化驱动力调节设备10的结构，并且可以促使驱动力调节设备10的重量和尺寸更小。

(4)上述驱动力调节设备10设置有驱动齿轮系11和马达齿轮系12，并与车辆轴3和4同轴地设置马达2。这允许驱动力调节设备10在车辆的前后方向(纵向方向)上具有小尺寸，并且具有增强的车辆可安装性。例如，驱动力调节设备10可以安装到具有非常小空间的车辆上，例如小型汽车和超小型车辆。

【4、修改例】

前述实施例仅仅是示例性的，并不意图排除在实施例中未明确描述的技术的各种修改和应用。在不脱离实施例的范围的情况下，可以对本实施例的结构进行各种修改。可以根据需要，选择、省略或组合实施例的各个结构。例如，在图1所示的驱动力调节设备10中，反转机构5在左侧联接至输出轴13，但也可替代地联接到布置在右侧的输出轴14。

如图6所示，马达2、反转机构5和转换机构6可以共同布置在差动设备1的右侧。反之，马达2、反转机构5和转换机构可以共同布置在差动设备1的左侧，该差动设备1具有相对于图6的水平翻转结构。这种设置允许容易地从车辆的左右侧中的一侧安装驱动力调节设备10，从而可以期望增强生产率。此外，该设置可以集成用于转换机构6的电子控制设备和用于马达2的电子控制设备，从而可以提高电子控制装置的可安装性。

如图7所示，反转机构5可以由双小齿轮式行星齿轮机构40形成。行星齿轮机构40包括联接到输出轴13的太阳齿轮41、第一行星齿轮42、第二行星齿轮43、齿圈44和载体45。太阳齿轮41和载体45的旋转中心同轴设置，并且齿圈44的旋转受到抑制。第一行星齿轮42和第二行星齿轮43置于太阳齿轮41和齿圈44之间。第一行星齿轮42设置成使第一行星齿轮42的圆周面(齿轮)与太阳齿轮41和第二行星齿轮43啮合，并且第二行星齿轮43设置成使得第二行星齿轮43的圆周面(齿轮)与第一行星齿轮42和齿圈44啮合。

在载体45支撑第一行星齿轮42和第二行星齿轮43的旋转轴的状态下，载体45与太阳齿轮41的旋转轴同轴旋转。利用该结构，当太阳齿轮41被驱动以被载体45跟随时的减速比为(λ-1)/λ(其中，λ是太阳齿轮41的齿数与齿圈44的齿数之比，且具有值λ＜1)，并且载体45在与输出轴13相反的方向上旋转。因此，适当地设置太阳齿轮41、第一行星齿轮42、第二行星齿轮43和齿圈的齿数可以实现与反转机构5相同的功能。由于具有上述结构的行星齿轮系统40可以与转换机构6的输出轴同轴地设置，因此可以进一步缩短车辆的纵向尺寸，从而可以允许驱动力调节设备10安装在车辆纵向方向上没有足够空间的车辆中。

如图7所示，转换机构6可以由摩擦离合器46形成。摩擦离合器46包括第一离合器47和第二离合器48。第一离合器47是连接和断开左齿轮3和载体45之间的动力传递路径的接合元件，第二离合器48是连接和断开左齿轮3和太阳齿轮41之间的动力传递路径的接合元件。仅连接第二离合器48的状态对应于第一状态，并且仅连接第一离合器47的状态对应于第三状态。两个离合器47和48被释放的状态对应于第二状态。使用这样的摩擦离合器46使得可以当输出轴13与左轴脱离或联接时抑制可能的转换冲击，从而可以抑制乘客舒适性的降低。

如图8所示，马达2、反转机构5和转换机构6设置在偏离车轴3和4的位置处。利用这种结构，转换机构6可以置于反转机构5的第一齿轮系7和第二齿轮系8之间。这种使马达2、反转机构5和转换机构6从车轴3和4上方的部分移位的结构使得可以延长车轴3和4，并由此防止车辆的接地能力的降低。反转机构5和转换机构6可以应用于前车轴3和4、后车轴3和4，或前车轴和后车轴3、4两者。因此，驱动力调节设备10可以应用于前轮或后轮。

如此描述的本发明，显然可以以多种方式改变本发明。这些变化不应被视为脱离本发明的精神和范围，并且对于本领域技术人员显而易见的是所有这些修改旨在包括在所附权利要求的范围内。

参考标记列表

1差动设备

2马达

3左轴

4右轴

5反转机构

6转换机构

7第一齿轮系

8第二齿轮系

10驱动力调节设备

11驱动齿轮系

12马达齿轮系

13输出轴(第一输出轴)

17差速器壳