动力传送装置及采用该装置的四轮驱动车辆以及动力传送方法及四轮驱动方法制造方法及图纸

一种动力传送装置，具有传送原动机动力的旋转轴，用于将来自该旋转轴输入的原动机的动力传送到第１输出轴以及与该输出轴不同的第２输出轴，该动力传送装置的特征在于备有：装在上述旋转轴上随同转动的第１电动机；分配装置，用于将输入到上述旋转轴上的动力、在上述第１输出轴上以机械方式输入输出的动力、以及由上述第１电动机以电气方式输入输出的动力在输入输出的总和达到平衡的状态下进行分配控制；联结在上述第２输出轴上的第２电动机；第１动力控制装置，用于控制由上述第１电动机以电气方式输入输出的动力、使上述第１电动机的运行状态可变，并对上述分配装置的上述动力分配进行控制；以及第２动力控制装置，用于由上述第１动力控制装置根据由上述第１电动机以电气方式输入输出的动力对上述第２电动机的运行进行控制，借以控制输出到上述第２输出轴的动力。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及动力传送装置及采用该装置的四轮驱动车辆以及动力传送方法及四轮驱动方法，详细地说是涉及有效地传送或利用由原动机获得的动力的动力传送装置及采用该装置的四轮驱动车辆。
技术介绍
以往，为了变换原动机等的输出转矩并进行动力传送，一直采用利用流体的转矩变换器。在利用流体的转矩变换器中，输入轴与输出轴不完全锁紧，因而将产生与两轴之间的滑动相对应的能量损耗。该能量损耗，准确地说，可以用两轴间的转数差和在该时刻的传送转矩之乘积表示。该能量损耗以转变成热等形式消耗掉。因此，采用了这种动力传送装置的车辆，在起动时等瞬态过程中的损耗很大。而即使在稳态行驶时，动力传送的效率也达不到百分之百，例如与手动式的传动相比，就不能降低其燃料费用。与这种使用流体的动力传送装置不同，还提出了一种通过机械-电气-机械的转换，进行动力传送的方式(例如特公昭51-22132号公报所专利技术的“旋转电力机械的配置”等)。该技术将原动机的输出与由电磁联轴节及旋转电机构成的动力传送装置耦合，并由旋转电机的极数P1、电磁联轴节的极数P2实现1+P2/P1的减速比。如采用这种结构，由于不存在流体的能量损耗，所以如果提高电磁联轴节及旋转电机的效率，可以预计到能够使动力传送装置的能量损耗比较小。但是，在这种动力传送装置中，转矩变换比是固定的，而象车辆等则要求变换比在很宽的范围变化，因而不能使用。此外，根据车辆或原动机的运行状态实现所要求的变换比，也是很困难的。固然，如上所述，使用流体的装置不能避免与轴间滑动相对应的能量损耗。而这种动力传送装置不过是在一个轴上传送动力，因而对四轮驱动的车辆等也不能适用。本专利技术的动力传送装置及采用该装置的四轮驱动车辆，其目的是解决上述问题、高效率地传送或利用由原动机获得的动力，并将原动机的动力适当地分配在2个轴上、进一步提供一种采用该动力传送装置的全新规格的四轮驱动车辆结构，所采用的结构如下。专利技术的公开本专利技术的第1动力传送装置是具有传送原动机动力的旋转轴，并将由该旋转轴将来自原动机输入的的动力传送到第1输出轴及与该输出轴不同的第2输出轴的动力传送装置，其特征在于备有装在上述旋转轴上随同转动的第1电动机；分配装置，用于将输入到上述旋转轴上的动力、在上述第1输出轴上以机械形式输入输出的动力、以及由上述第1电动机以电气方式输入输出的动力在输入输出的总和达到平衡的状态下进行分配控制；联结在上述第2输出轴上的第2电动机；第1动力控制装置，用于控制由上述第1电动机以电气方式输入输出的动力、使上述第1电动机的运行状态可变，并对上述分配装置的上述动力分配进行控制；以及第2动力控制装置，用于由上述第1动力控制装置根据由上述第1电动机以电气方式输入输出的动力对上述第2电动机的运行，借以控制输出到上述第2输出轴的动力。在这种动力传送装置中，具有装在用于传送原动机动力的旋转轴上随同转动的第1电动机，并由第1动力控制装置控制在该第1电动机上以电气方式输入输出的动力。如果在第1电动机上以电气方式输入输出的动力被控制，则由第1电动机以电气方式输入输出的动力、原动机动力通过旋转轴传送输入的动力、以及第1输出轴以机械形式输入输出的动力的分配，可以由分配装置在输入输出总和达到平衡的状态下进行控制，从而决定第1输出轴上输入输出的动力。另一方面，由第1动力控制装置根据在上述第1电动机上以电气方式输入输出的动力，通过第2动力控制装置控制上述第2电动机的运行，从而控制输出到第2输出轴上的动力。其结果是，能够将来自原动机的动力传送给第1输出轴及与该输出轴不同的第2输出轴。该分配装置的动力分配状态按转数与转矩的关系示于图46。当原动机以一定的输出运行时，就会有转矩T×转数N的能量输出到其旋转轴上。现假定原动机运行在转数Ne、转矩Te的点P1上。这时，如假定由分配装置使第1输出轴的转数为Ndf，则分配装置能以电气方式取出与图示区域G1相当的能量，并将其作为第2输出轴侧的输出。假定第2输出轴以与第1输出轴相同的转数Ndf旋转，并假定由分配装置以电气方式取出的能量全部输出到第2输出轴，则(Ne-Ndf)×Te＝Ndf×Tdr的关系成立，并将转矩Tdf输出到第2输出轴。因第1输出轴的转矩为Te，所以如果第1输出轴驱动与第2输出轴相同的对象，则总转矩为Te+Tdr，因而接受动力传送的对象将被驱动在转数Ndf、转矩Te+tdr的点P2上。因此，本专利技术的动力传送装置从转矩和转数的观点也可以看作是进行转矩变换的装置。此外，转矩变换也可以按相反的方向、即从点P2到点P1的方向进行。在后文所述的四轮驱动车辆，因第1、第2车轴的转数通常是相等的，所以如果从转矩和转数的观点来看待被输出到车轴上的动力，上述的对转矩变换的讨论同样可以适用。在这种动力传送装置中，还可以备有与第1输出轴联结的第3电动机；以及用于控制该第3电动机的运行的第3动力控制装置，以便在由上述分配装置以机械形式输入输出动力的上述第1输出轴上增加第3电动机的输入输出动力。如采用这种结构，则可在第1输出轴上输入输出的动力上增加第3电动机的输入输出动力，使第1输出轴上最终的输入输出动力不会被限制在由分配装置以机械方式输入输出的动力范围内，而能在很宽的范围上变化。作为以上说明过的动力传送装置的分配装置，可以考虑多种形态，而其中一种是由第1电动机构成的分配装置，即在第1电动机上装有与上述原动机的旋转轴作机械联结的第1转子及与该第1转子电磁耦合并可相对于该第1转子转动的第2转子，同时第2转子又与上述第1输出轴作机械联结，从而构成上述分配装置。上述第1及第2动力控制装置备有第1电动机驱动电路，通过多相交流控制上述第1电动机的上述第1及第2转子间的电磁耦合，并在与上述第1电动机之间至少能变换一个方向的电力；第2电动机驱动电路，在与上述第2电动机之间至少能变换一个方向的电力；及动力分配控制装置，用于控制第2电动机驱动电路，借以控制上述第1及第2输出轴上输入输出的动力的分配。在这种动力传送装置中，由分配装置对原动机旋转轴所输入的动力的分配，按如下方式进行。按照第1及第2转子间电磁耦合的强度，以机械方式输入输出动力；根据第1及第2转子的转数差，以电气方式输入输出动力。输入输出的这些动力的总和减去因摩擦等造成的损耗之后会达到平衡。分配装置按某种电动机构成的这种形态，以下称为电气分配式。在电气分配式的动力传送装置中，第1及第2电动机驱动电路在与第1及第2电动机之间至少能相互获取单向的电力，所以动力分配控制装置可以通过对这些电动机驱动电路进行控制将动力自由分配输出到第1输出轴及第2输出轴上。在该电气分配式的动力传送装置中，备有能蓄存上述第1及第2电动机驱动电路在上述第1或第2电动机之间再生的电力的至少一部分的二次电池，上述动力分配控制装置，除了通过上述第1及第2电动机驱动电路的控制在上述第1及第2电动机之间进行电力交换之外，还用于对上述二次电池的电力蓄存及该二次电池的电力输出进行控制、借以控制上述第1及第2输出轴上输入输出动力分配。在这种情况下，由于不需要限制以一方再生的电力直接驱动另一方、即无需使第1电动机驱动电路及第2电动机驱动电路的电力输入输出达到平衡，所以从两个电动机的驱动(动力运行)等方面来看，具有能使其控制的自由度进一步得以提高的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动力传送装置，具有传送原动机动力的旋转轴，用于将来自该旋转轴输入的原动机的动力传送到第1输出轴以及与该输出轴不同的第2输出轴，该动力传送装置的特征在于备有装在上述旋转轴上随同转动的第1电动机；分配装置，用于将输入到上述旋转轴上的动力、在上述第1输出轴上以机械方式输入输出的动力、以及由上述第1电动机以电气方式输入输出的动力在输入输出的总和达到平衡的状态下进行分配控制；联结在上述第2输出轴上的第2电动机；第1动力控制装置，用于控制由上述第1电动机以电气方式输入输出的动力、使上述第1电动机的运行状态可变，并对上述分配装置的上述动力分配进行控制；以及第2动力控制装置，用于由上述第1动力控制装置根据由上述第1电动机以电气方式输入输出的动力对上述第2电动机的运行进行控制，借以控制输出到上述第2输出轴的动力。2.根据权利要求1所述的动力传送装置，其特征在于备有与第1输出轴联结的第3电动机；及第3动力控制装置，用于控制该第3电动机的运行，以便在由上述分配装置以机械形式输入输出动力的上述第1输出轴上增加第3电动机的输入输出动力。3.根据权利要求1或2所述的动力传送装置，其特征在于由第1电动机构成上述分配装置，即该第1电动机上装有与上述原动机的旋转轴作机械联结的第1转子及与该第1转子电磁耦合并可相对于该第1转子转动的第2转子，同时第2转子又与上述第1输出轴作机械联结，上述第1及第2动力控制装置备有第1电动机驱动电路，通过多相交流控制上述第1电动机的上述第1及第2转子间的电磁耦合，并在与上述第1电动机之间至少能变换一个方向的电力；第2电动机驱动电路，在与上述第2电动机之间至少能变换一个方向的电力；及动力分配控制装置，用于控制第2电动机驱动电路，借以控制上述第1及第2输出轴上输入输出的动力的分配。4.根据权利要求3所述的动力传送装置，其特征在于备有能蓄存上述第1及第2电动机驱动电路在与上述第1或第2电动机之间再生的电力的至少一部分的二次电池，上述动力分配控制装置，除了通过上述第1及第2电动机驱动电路的控制在上述第1及第2电动机之间进行电力交换之外，还用于对上述二次电池的电力蓄存以及该二次电池的电力输出进行控制、借以控制上述第1及第2输出轴上输入输出动力分配。5.根据权利要求3或4所述的动力传送装置，其特征在于上述动力分配控制装置备有再生控制装置，用于控制上述第1电动机驱动电路，由上述第1电动机通过上述第1电动机驱动电路将在上述第1及第2转子之间产生的、与滑动旋转对应的电力进行再生；及驱动控制装置，由上述第2电动机驱动电路利用该再生电力的至少一部分驱动上述第2电动机。6.根据权利要求4所述的动力传送装置，其特征在于上述动力分配控制装置备有第1驱动控制装置，利用上述二次电池内蓄存的电力对上述第1电动机驱动电路进行控制，借以驱动上述第1电动机及第2驱动控制装置，用于对上述第2电动机驱动电路进行控制，借以驱动上述第2电动机。7.根据权利要求1或2所述的动力传送装置，其特征在于上述分配装置是3轴式动力输入输出装置，即具有与上述原动机的旋转轴、上述第1输出轴及上述第1电动机的旋转轴分别联结的3个轴，当在该3个轴之中与上述原动机的旋转轴联结的轴及与上述第1电动机的旋转轴联结的轴上的输入输出动力已经决定时，根据该决定的动力决定在与上述第1输出轴联结的轴上的输入输出动力；上述第1及第2动力分配装置备有在与上述第1电动机之间至少能变换一个方向的电力的第1电动机驱动电路；在与上述第2电动机之间至少能变换一个方向的电力的第2电动机驱动电路；以及动力分配控制装置，用于控制第1及第2电动机驱动电路，借以控制在上述第1及第2输出轴上输入输出的动力的分配。8.根据权利要求7所述的动力传送装置，其特征在于备有能蓄存上述第1及第2电动机驱动电路在与上述第1或第2电动机之间再生的电力的至少一部分的二次电池，上述动力分配控制装置，除了通过上述第1及第2电动机驱动电路的控制在上述第1及第2电动机之间进行电力交换之外，还用于对上述二次电池的电力蓄存以及该二次电池的电力输出进行控制、借以控制上述第1及第2输出轴上输入输出动力分配。9.根据权利要求7或8所述的动力传送装置，其特征在于上述动力分配控制装置备有再生控制装置，用于控制上述第1电动机驱动电路，使与上述原动机旋转轴上输入输出的动力及上述第1输出轴上输入输出的动力之间的差值相对应的电力通过上述第1电动机驱动电路由第1电动机进行再生；及驱动控制装置，由上述第2电动机驱动电路利用该再生电力的至少一部分驱动上述第2电动机。10.根据权利要求8所述的动力传送装置，其特征在于上述动力分配控制装置备有第1驱动控制装置，利用上述二次电池内所蓄存的电力对上述第1电动机驱动电路进行控制，借以驱动上述第1电动机及第2驱动控制装置，对上述第2电动机驱动电路进行控制，借以驱动上述第2电动机。11.一种动力传送装置，其特征在于将原动机输出的机械能通过旋转轴传送到第1电动机，并利用该第1电动机将所传送到的上述机械能的一部分转换成电能后取出；将其余的机械能输出到第1输出轴，同时利用由上述第1电动机取出的电能的至少一部分驱动第2电动机，并输出到与上述第1输出轴不同的第2输出轴；在上述第1电动机中对传送到的上述机械能和所取出的上述电能的分配进行控制，按规定的大小调整输出到上述第1输出轴及第2输出轴的动力。12.根据权利要求1～3及权利要求7所述的动力传送装置，其特征在于备有分配决定装置，用于决定输出到上述第1输出轴的动力和输出到上述第2输出轴的动力的分配，上述第1动力控制装置是用于按照上述分配决定装置所决定的动力分配作为目标值进行控制的装置。13.根据权利要求2所述的动力传送装置，其特征在于备有原动机运行装置，通过上述第1动力控制装置控制上述第1电动机的动力，使上述原动机在所要求的运行区域内运行；分配决定装置，用于决定输出到上述第1输出轴的动力和输出到上述第2输出轴的动力的分配；同时，上述第3动力控制装置是以上述分配决定装置对上述第1输出轴所决定的动力分配作为目标值进行控制的装置；上述第2动力控制装置是以该分配决定装置对上述第2输出轴所决定的动力分配作为目标值进行控制的装置。14.根据权利要求13所述的动力传送装置，其特征在于在上述第1电动机上装有与上述原动机的旋转轴作机械联结的第1转子及与该第1转子电磁耦合并可相对于该第1转子转动的第2转子，同时第2转子又与上述第1输出轴作机械联结，从而构成上述分配装置。15.根据权利要求13所述的动力传送装置，其特征在于上述分配装置为3轴式动力输入输出装置，即具有与上述原动机的旋转轴、上述第1输出轴及上述第1电动机的旋转轴分别联结的3个轴，当在该3个轴之中与上述原动机的旋转轴联结的轴及与上述第1电动机的旋转轴联结的轴上的输入输出动力已经决定时，根据该所决定的动力决定在与上述第1输出轴联结的轴上输入输出的动力。16.根据权利要求1～3及权利要求7所述的动力传送装置，其特征在于上述电动机是借助于由多相交流构成的旋转磁场与永久磁铁的磁场的相互作用而旋转的同步电动机。17.一种四轮驱动车辆，对车辆的第1车轴及第2车轴独立传送动力，其特征在于备有装有取出动力的旋转轴并使该旋转轴旋转的原动机；装在该旋转轴上随同转动的第1电动机；分配装置，用于将输入到上述旋转轴上的动力、上述第1输出轴上以机械方式输入输出的动力、以及由上述第1电动机以电气方式输入输出的动力在输入输出总和达到平衡的状态下进行分配控制；联结在上述第2车轴上的第2电动机；第1动力控制装置，用于控制由上述第1电动机以电气方式输入输出的动力、使上述第1电动机的运行状态可变，并对上述分配装置的上述动力进行分配控制；及第2动力控制装置，用于由上述第1动力控制装置根据上述第1电动机上以电气方式输入输出的动力对上述第2电动机的运行进行控制、借以控制输出到上述第2输出轴的动力。18.根据权利要求17所述的四轮驱动车辆，其特征在于备有与上述第1车轴联结的第3电动机；及第3动力控制装置，用于控制该第3电动机的运行，以便在由上述分配装置以机械形式输入输出动力的上述第1车轴上增加第3电动机的输入输出动力。19.根据权利要求17或18所述的四轮驱动车辆，其特征在于由上述第1电动机构成上述分配装置，即该第1电动机具有与上述原动机的输出轴作机械联结的第1转子及与该第1转子电磁耦合并可相对于该第1转子转动的第2转子，同时第2转子与上述第1输出轴机械联结；上述第1及第2动力控制装置备有第1电动机驱动电路，通过多相交流控制上述第1电动机的上述第1及第2转子间的电磁耦合，并在与上述第1电动机之间至少能变换一个方向的电力；第2电动机驱动电路，在与上述第2电动机之间至少能变换一个方向的电力；及动力分配控制装置，用于控制上述第1及第2电动机驱动电路，借以将上述原动机的动力按规定的分配，输出到上述第1及第2输出轴。20.根据权利要求19所述的四轮驱动车辆，其特征在于备有能蓄存上述第1及第2电动机驱动电路在与上述第1或第2电动机之间再生的电力的至少一部分的二次电池，上述动力分配控制装置，除了通过上述第1及第2电动机驱动电路的控制与上述第1及第2电动机之间的变换电力之外，还对上述二次电池的电力蓄存以及该二次电池的电力输出进行控制、借以控制上述第1及第2输出轴上输入输出动力分配。21.根据权利要求19或20所述的四轮驱动车辆，其特征在于上述动力分配控制装置备有再生控制装置，用于控制上述第1电动机驱动电路，并由第1电动机通过上述第1电动机驱动电路将在上述第1及第2转子之间产生的与滑动旋转对应的电力再生；及驱动控制装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：山田英治，盐见正直，宫谷孝夫，川端康己，水谷良治，松桥繁，佐佐木正一，永松茂隆，岛田亨海，浜田英嗣，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：