JP2005036909A - 車両の駆動力配分装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 クラッチのスリップ量を制御することなく、エンジンの駆動力を左右の車輪に任意の比率でかつ精度良く配分できるようにする。
【解決手段】 ディファレンシャルケース１１および左右のディファレンシャルサイドギヤ１４，１４を、それぞれエンジンＥ、左車軸１８Ｌおよび右車軸１８Ｒに接続し、駆動力配分機構Ｓで左右の車軸１８Ｌ，１８Ｒに強制的に差回転を発生させることで、エンジンＥの駆動力を左右の車輪に任意の比率で配分する。駆動力配分機構Ｓは、一対のディファレンシャルピニオン１３，１３と一体に形成された一対の副ディファレンシャルピニオン２２，２２と、一対の副ディファレンシャルピニオン２２，２２に噛合する副ディファレンシャルサイドギヤ２３と、副ディファレンシャルサイドギヤ２３に接続された駆動力配分軸２６とを備えており、駆動力配分軸２６はモータＭによりクラッチ機構Ｃを介して左右両方向に回転駆動される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジンに接続されて回転するディファレンシャルケースに回転自在に支持した一対のディファレンシャルピニオンを、ディファレンシャルケースを貫通する左右の車軸の軸端に設けた一対のディファレンシャルサイドギヤに噛合させ、駆動力配分機構で左右の車軸に強制的に差回転を発生させることでエンジンの駆動力を左右の車軸に任意の比率で配分する車両の駆動力配分装置に関する。

かかる車両の駆動力配分装置は、下記特許文献１により公知である。

この駆動力配分装置は、ディファレンシャルギヤを構成する遊星ギヤ機構のリングギヤをエンジンに接続し、プラネタリキャリヤを左車軸に接続し、サンギヤを右車軸に接続したものにおいて、３連ピニオン部材および２個のクラッチを用いて前記プラネタリキャリヤ（つまり左車軸）および前記サンギヤを（つまり右車軸）の回転数の一方を増速して他方を減速することにより、エンジンの駆動力を左右の車輪に任意の比率で配分するようになっている。
特開２００２−２１１２５９号公報

ところで上記従来のものは、左右の車輪の回転数の増速率および減速率が３連ピニオン部材の歯数によって一義的に決まってしまうため、前記増速率および減速率を無段階に変化させるにはクラッチを所定のスリップ量でスリップさせる必要があり、そのために駆動力の配分比率を精密に制御することが困難であった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、クラッチのスリップ量を制御することなく、エンジンの駆動力を左右の車輪に任意の比率でかつ精度良く配分できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、エンジンに接続されて回転するディファレンシャルケースに回転自在に支持した一対のディファレンシャルピニオンを、ディファレンシャルケースを貫通する左右の車軸の軸端に設けた一対のディファレンシャルサイドギヤに噛合させ、駆動力配分機構で左右の車軸に強制的に差回転を発生させることでエンジンの駆動力を左右の車軸に任意の比率で配分する車両の駆動力配分装置であって、前記駆動力配分機構は、一対のディファレンシャルサイドギヤに差回転が発生したときに、それらのディファレンシャルサイドギヤの回転数と異なる回転数で回転する駆動力配分軸と、駆動力配分軸を左右両方向に回転駆動可能なモータとを備えたことを特徴とする車両の駆動力配分装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、一対のディファレンシャルピニオンにそれぞれ副ディファレンシャルピニオンを一体に設け、駆動力配分軸に接続された副ディファレンシャルサイドギヤを前記一対の副ディファレンシャルピニオンに噛合させたことを特徴とする車両の駆動力配分装置が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、駆動力配分軸およびモータ間に配置され、モータから駆動力配分軸への動力伝達を許容するとともに、駆動力配分軸からモータへの動力伝達を阻止するクラッチ機構を備えたことを特徴とする車両の駆動力配分装置が提案される。

請求項１の構成によれば、左右の車軸に強制的に差回転を発生させることで、エンジンからディファレンシャルケースに入力された駆動力を一対のディファレンシャルサイドギヤにそれぞれ接続された左右の車軸に任意の比率で配分する駆動力配分機構を、一対のディファレンシャルサイドギヤに差回転が発生したときに、それらのディファレンシャルサイドギヤの回転数と異なる回転数で回転する駆動力配分軸と、駆動力配分軸を左右両方向に回転駆動可能なモータとで構成したので、モータで駆動力配分軸を回転駆動することで、左右の車軸に差回転を発生させて駆動力を任意の比率で配分することができる。しかもクラッチのスリップ量を制御することなく、駆動力配分軸の回転数だけで駆動力の配分量を決定できるので、駆動力の配分量を精度良く制御することができる。

請求項２の構成によれば、一対のディファレンシャルピニオンにそれぞれ副ディファレンシャルピニオンを一体に設け、駆動力配分軸に接続された副ディファレンシャルサイドギヤを前記一対の副ディファレンシャルピニオンに噛合させたので、モータで駆動力配分軸を介して副ディファレンシャルサイドギヤおよび一対の副ディファレンシャルピニオンを回転させることで、一対のディファレンシャルピニオン、つまり左右の車軸の一方を増速して他方を減速することができる。

請求項３の構成によれば、駆動力配分軸およびモータ間に、モータから駆動力配分軸への動力伝達を許容し、駆動力配分軸からモータへの動力伝達を阻止するクラッチ機構を配置したので、駆動力配分軸からモータへの駆動力の逆伝達を防止し、モータが引きずられて駆動力損失の原因となるのを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図６は本発明の一実施例を示すもので、図１は車両の駆動力配分装置のスケルトン図、図２は図１の２−２線拡大断面図、図３は図１の３−３線拡大断面図、図４は図１の４−４線拡大断面図、図５は右車軸の駆動力を増加させる場合の作用説明図、図６は左車軸の駆動力を増加させる場合の作用説明図である。

図１に示すように、フロントエンジン・フロントドライブ車両のディファレンシャルギヤＤは、ディファレンシャルケース１１と、ディファレンシャルケース１１に固定されたピニオンシャフト１２と、ピニオンシャフト１２に回転自在に支持されたされた一対のディファレンシャルピニオン１３，１３と、ディファレンシャルケース１１を貫通する左右の車軸１８Ｌ，１８Ｒの軸端に固定されて一対のディファレンシャルピニオン１３，１３に噛合する一対のディファレンシャルサイドギヤ１４，１４とを備える。ディファレンシャルケース１１は両端部を一対のベアリング１６，１６でミッションケース１７に回転自在に支持されており、その外周に一体に設けられたファイナルドリブンギヤ１９が、トランスミッションＴの出力軸２０に一体に形成されたファイナルドライブギヤ２１に噛合し、エンジンＥの駆動力で駆動される。

ディファレンシャルギヤＤの駆動力配分機構Ｓは、各々のディファレンシャルピニオン１３，１３と一体に形成された一対の副ディファレンシャルピニオン２２，２２と、これらの副ディファレンシャルピニオン２２，２２に噛合する副ディファレンシャルサイドギヤ２３と、副ディファレンシャルサイドギヤ２３に接続されて右車軸１８Ｒの外周に相対回転可能に嵌合する駆動力配分軸２６と、クラッチ機構Ｃと、モータＭとで構成される。

クラッチ機構Ｃはミッションケース１７と一体のクラッチハウジング２７を備えており、クラッチハウジング２７の内部に延びる駆動力配分軸２６の右端外周に、クラッチディスク２８が軸方向移動可能かつ相対回転不能にスプライン結合される。クラッチハウジング２７の外周部内面および左内側面にローラベアリング２９，３０を介して回転可能に支持されたクラッチケース３１の内周に、前記クラッチディスク２８の右側面に対向するクラッチプレート３２が軸方向移動可能かつ相対回転不能にスプライン結合される。

図２〜図４を併せて参照すると明らかなように、クラッチプレート３２の右側面に配置されたトルクカム機構３３は、クラッチケース３１の内周に軸方向移動可能かつ相対回転不能に嵌合する第１カムプレート３４と、クラッチハウジング２７の内周部外面および右内側面にローラベアリング３５，３６を介して回転自在に支持された第２カムプレート３７と、第１カムプレート３４の右端面に形成した複数のカム溝３４ａ…および第２カムプレート３７の左端面に形成した複数のカム溝３７ａ…に保持された複数のボール３８…とを備える。

図１に戻り、クラッチハウジング２７に支持した減速軸３９に第２減速ギヤ４０および第３減速ギヤ４１が設けられており、第２減速ギヤ４０はモータＭの出力軸４２に設けた第１減速ギヤ４３に噛合するとともに、第３減速ギヤ４１は第２カムプレート３７の外周に設けた第４減速ギヤ４４に噛合する。

従って、モータＭを一方向に駆動すると、モータＭの出力軸４２の回転が第１減速ギヤ４３、第２減速ギヤ４０、減速軸３９、第３減速ギヤ４１および第４減速ギヤ４４を介してトルクカム機構３３の第２カムプレート３７に伝達され、第２カムプレート３７が第１カムプレート３４に対して相対回転する。すると第１カムプレート３４のカム溝３４ａ…および第２カムプレート３７のカム溝３７ａ…に保持されたボール３８…の作用で第１カムプレート３４が第２カムプレート３７に対して左側に押し出され、第２カムプレート３７に押圧されたクラッチプレート３２がクラッチディスク２８に係合することでクラッチ機構Ｃが締結する。その結果、クラッチディスク２８に接続された駆動力配分軸２６が一方向に回転する。同様にして、モータＭを他方向に駆動すると、クラッチディスク２８に接続された駆動力配分軸２６が他方向に回転する。

トルクカム機構３３のカム溝３４ａ…，３７ａ…およびボール３８…の作用により、第２カムプレート３７の回転力が軸方向推力に変換されて第１カムプレート３４を強く押圧するため、クラッチ機構Ｃを確実に締結してモータＭの駆動力を駆動力配分軸２６に伝達することができる。またトルクカム機構３３がクラッチプレート３２およびモータＭ間に配置されているため、駆動力配分軸２６側から駆動力が入力されてもトルクカム機構３３は作動せず、従ってモータＭに駆動力が逆伝達されることがない。これにより、駆動力配分機構Ｓの非作動時にモータＭが引きずられて駆動力損失の原因となるのを防止することができる。

次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。

駆動力配分機構Ｓが作動していないとき、つまりモータＭが停止しているとき、ディファレンシャルギヤＤは通常の差動機能のみを発揮する。即ち、車両が直進走行する場合には、左車軸１８Ｌに接続されたディファレンシャルサイドギヤ１４と右車軸１８Ｒに接続されたディファレンシャルサイドギヤ１４とが同速度で回転するため、ディファレンシャルケース１１、一対のディファレンシャルピニオン１３，１３および一対のディファレンシャルサイドギヤ１４，１４は実質的に一体化され、エンジンＥからディファレンシャルケース１１に入力される駆動力はそのまま左右の車軸１８Ｌ，１８Ｒに伝達される。

例えば、車両が右旋回するとき、旋回外輪側の左車軸１８Ｌに接続され左側のディファレンシャルサイドギヤ１４が高速回転し、旋回内輪側の右車軸１８Ｒに接続された右側のディファレンシャルサイドギヤ１４が低速回転するが、その差回転は左右のディファレンシャルサイドギヤ１４，１４に噛合するディファレンシャルピニオン１３，１３の回転により吸収され、エンジンＥの駆動力は左右の車軸１８Ｌ，１８Ｒに等しく配分される。逆に、車両が左旋回するとき、旋回外輪側の右車軸１８Ｒに接続された右側のディファレンシャルサイドギヤ１４が高速回転し、旋回内輪側の左車軸１８Ｌに接続された左側のディファレンシャルサイドギヤ１４が低速回転するが、その差回転は左右のディファレンシャルサイドギヤ１４，１４に噛合するディファレンシャルピニオン１３，１３の回転により吸収され、エンジンＥの駆動力は左右の車軸１８Ｌ，１８Ｒに等しく配分される。

ところで、上述したように左右の車軸１８Ｌ，１８Ｒに差回転が生じると、左右のディファレンシャルサイドギヤ１４，１４に差回転が生じるため、左右のディファレンシャルサイドギヤ１４，１４に噛合する一対のディファレンシャルピニオン１３，１３、つまり一対の副ディファレンシャルピニオン２２，２２に差回転が生じる。この差回転により、副ディファレンシャルサイドギヤ２３と、それに接続された駆動力配分軸２６とが、左右の車軸１８Ｌ，１８Ｒの何れとも異なる回転数で回転することになる。従って、前記駆動力配分軸２６の回転を増速する方向に、あるいは減速する方向にモータＭを駆動することで、エンジンＥから左右の車軸１８Ｌ，１８Ｒに配分される駆動力の比率を変更することができる。

ディファレンシャルギヤＤを介して接続された左右の車輪のうち、一方の車輪が本来の回転数から減速され、他方の車輪が本来の回転数から増速された場合、減速された車輪は路面から駆動力を得る（路面によって駆動される）ことで、エンジンＥから配分される駆動力に余剰分が発生し、増速された車輪は路面に駆動力を奪われる（路面によって制動される）ことで、エンジンＥから配分される駆動力に不足分が発生する。その結果、減速された車輪において余剰となった駆動力で増速された車輪において不足となった駆動力を補うべく、減速された車輪から増速された車輪に駆動力が移動する。即ち、左右の車軸１８Ｌ，１８Ｒに積極的に差回転を発生させることで、回転数が増加した側の車軸に配分される駆動力を増加させるとともに、回転数が減少した側の車軸に配分される駆動力を減少させることができる。そして駆動力の配分比率は駆動力配分軸２６の回転数、つまりモータＭの回転数により制御可能である。

図５において車両が左旋回中であるとすると、旋回外輪である右車輪に接続された右車軸１８Ｒの回転数が増加し、旋回内輪である左車輪に接続された左車軸１８Ｌの回転数が減少し、その差回転に応じて駆動力配分軸２６が回転する。このとき、モータＭを駆動して駆動力配分軸２６の回転数を増加させると、右車軸１８Ｒが更に増速して駆動力の配分量が増加し、左車軸１８Ｌが更に減速して駆動力の配分量が減少するため、左旋回をアシストする左ヨーモーメントを発生させて車両の旋回性能を高めることができる。逆に、図５において車両が右旋回中であるとすると、旋回外輪である左車輪に接続された左車軸１８Ｌの回転数が増加し、旋回内輪である右車輪に接続された右車軸１８Ｒの回転数が減少し、その差回転に応じて駆動力配分軸２６が回転する。このとき、モータＭを前述した左旋回中の場合と同方向に駆動して駆動力配分軸２６の回転数を減少させると、右車軸１８Ｒが増速して駆動力の配分量が増加し、左車軸１８Ｌが減速して駆動力の配分量が減少するため、右旋回を阻止する左ヨーモーメントを発生させて車両の直進安定性を高めることができる。

図６において車両が右旋回中であるとすると、旋回外輪である左車輪に接続された左車軸１８Ｌの回転数が増加し、旋回内輪である右車輪に接続された右車軸１８Ｒの回転数が減少し、その差回転に応じて駆動力配分軸２６が回転する。このとき、モータＭを駆動して駆動力配分軸２６の回転数を増加させると、左車軸１８Ｌが更に増速して駆動力の配分量が増加し、右車軸１８Ｒが更に減速して駆動力の配分量が減少するため、右旋回をアシストする右ヨーモーメントを発生させて車両の旋回性能を高めることができる。逆に、図６において車両が左旋回中であるとすると、旋回外輪である右車輪に接続された右車軸１８Ｒの回転数が増加し、旋回内輪である左車輪に接続された左車軸１８Ｌの回転数が減少し、その差回転に応じて駆動力配分軸２６が回転する。このとき、モータＭを前述した右旋回中の場合と同方向に駆動して駆動力配分軸２６の回転数を減少させると、左車軸１８Ｌが増速して駆動力の配分量が増加し、右車軸１８Ｒが減速して駆動力の配分量が減少するため、左旋回を阻止する右ヨーモーメントを発生させて車両の直進安定性を高めることができる。

以上のように、エンジンＥの駆動力（トルク）Ｔｅが左右の車軸１８Ｌ，１８ＲにＴｅ／２ずつ配分される状態からモータＭにより駆動力配分軸２６にトルクＴｍが入力されると、増速側の車軸にはＴｅ／２＋Ｔｍの駆動力が伝達され、減速側の車軸にはＴｅ／２−Ｔｍの駆動力が伝達される。モータＭにより発生するトルクＴｍは、モータＭに印加する電流を制御することで無段階に制御することが可能であるため、クラッチ機構Ｃのスリップ量を制御することなく、左右の車軸１８Ｌ，１８Ｒに対する駆動力の配分比率を無段階に、かつ精密に制御することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、ディファレンシャルピニオン１３および副ディファレンシャルピニオン２２は一部材で構成しても良く、別部材で構成して一体に結合しても良い。

車両の駆動力配分装置のスケルトン図 図１の２−２線拡大断面図 図１の３−３線拡大断面図 図１の４−４線拡大断面図 右車軸の駆動力を増加させる場合の作用説明図 左車軸の駆動力を増加させる場合の作用説明図

符号の説明

Ｃ クラッチ機構
Ｅ エンジン
Ｍ モータ
Ｓ 駆動力配分機構
１１ ディファレンシャルケース
１３ ディファレンシャルピニオン
１４ ディファレンシャルサイドギヤ
１８Ｌ 左車軸
１８Ｒ 右車軸
２２ 副ディファレンシャルピニオン
２３ 副ディファレンシャルサイドギヤ
２６ 駆動力配分軸

Claims (3)

1. エンジン（Ｅ）に接続されて回転するディファレンシャルケース（１１）に回転自在に支持した一対のディファレンシャルピニオン（１３）を、ディファレンシャルケース（１１）を貫通する左右の車軸（１８Ｌ，１８Ｒ）の軸端に設けた一対のディファレンシャルサイドギヤ（１４）に噛合させ、駆動力配分機構（Ｓ）で左右の車軸（１８Ｌ，１８Ｒ）に強制的に差回転を発生させることでエンジン（Ｅ）の駆動力を左右の車軸（１８Ｌ，１８Ｒ）に任意の比率で配分する車両の駆動力配分装置であって、
   前記駆動力配分機構（Ｓ）は、
   一対のディファレンシャルサイドギヤ（１４）に差回転が発生したときに、それらのディファレンシャルサイドギヤ（１４）の回転数と異なる回転数で回転する駆動力配分軸（２６）と、
   駆動力配分軸（２６）を左右両方向に回転駆動可能なモータ（Ｍ）と、
   を備えたことを特徴とする車両の駆動力配分装置。
2. 一対のディファレンシャルピニオン（１３）にそれぞれ副ディファレンシャルピニオン（２２）を一体に設け、駆動力配分軸（２６）に接続された副ディファレンシャルサイドギヤ（２３）を前記一対の副ディファレンシャルピニオン（２２）に噛合させたことを特徴とする、請求項１に記載の車両の駆動力配分装置。
3. 駆動力配分軸（２６）およびモータ（Ｍ）間に配置され、モータ（Ｍ）から駆動力配分軸（２６）への動力伝達を許容するとともに、駆動力配分軸（２６）からモータ（Ｍ）への動力伝達を阻止するクラッチ機構（Ｃ）を備えたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の車両の駆動力配分装置。
   

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