JP2005036908A - 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】 差動用遊星ギヤ機構Ｐ１のリングギヤ１１、プラネタリキャリヤ１２およびサンギヤ１３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軸１８Ｌ，１８Ｒに任意の比率で配分する。駆動力配分機構Ｓの駆動力配分用遊星ギヤ機構Ｐ２のリングギヤ２２、サンギヤ２３およびプラネタリキャリヤ２４は、それぞれ左車軸１８Ｌ、右車軸１８Ｒおよび駆動力配分軸２６に接続されており、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、差動用遊星ギヤ機構のリングギヤ、プラネタリキャリヤおよびサンギヤの三つの要素うち、第１要素をエンジンに接続し、第２要素を左車軸に接続し、第３要素を右車軸に接続し、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、差動用遊星ギヤ機構のリングギヤ、プラネタリキャリヤおよびサンギヤの三つの要素うち、第１要素をエンジンに接続し、第２要素を左車軸に接続し、第３要素を右車軸に接続し、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おいて、前記駆動力配分機構は、差動用遊星ギヤ機構の第２要素および第３要素に差回転が発生したときに、第２要素の回転数および第３要素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、リングギヤ、サンギヤおよびプラネタリキャリヤの三つの要素を備えた駆動力配分用遊星ギヤ機構を設け、駆動力配分用遊星ギヤ機構の第１要素、第２要素および第３要素を、差動用遊星ギヤ機構の第２要素、差動用遊星ギヤ機構の第３要素および駆動力配分軸にそれぞれ接続し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。

尚、実施例のリングギヤ１１、プラネタリキャリヤ１２およびサンギヤ１３はそれぞれ本発明の差動用遊星ギヤ機構の第１要素、第２要素および第３要素に対応し、実施例のリングギヤ２２、サンギヤ２３およびプラネタリキャリヤ２４ははそれぞれ本発明の駆動力配分用遊星ギヤ機構の第１要素、第２要素および第３要素に対応する。

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、エンジンから差動用遊星ギヤ機構の第１要素に入力された駆動力を、差動用遊星ギヤ機構の第２要素および第３要素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、差動用遊星ギヤ機構の第２要素および第３要素に差回転が発生したときに、第２要素の回転数および第３要素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積極的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、駆動力配分用遊星ギヤ機構の第１要素、第２要素および第３要素を、差動用遊星ギヤ機構の第２要素、差動用遊星ギヤ機構の第３要素および駆動力配分軸にそれぞれ接続したので、モータで駆動力配分軸を介して差動用遊星ギヤ機構の第３要素を回転させることで、差動用遊星ギヤ機構の第２要素および第３要素、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は、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を示すスケルトン図であって、ダブルピニオン式の差動用遊星ギヤ機構Ｐ１はリングギヤ１１と、プラネタリキャリヤ１２と、サンギヤ１３と、プラネタリキャリヤ１２に回転自在に支持されてリングギヤ１１およびサンギヤ１３に噛合する複数のピニオン１４ａ…，１４ｂ…とを備える。リングギヤ１１を一体に支持するリングギヤホルダ１５は、その両端部が一対のベアリング１６，１６でミッションケース１７に回転自在に支持される。またプラネタリキャリヤ１２は左車軸１８Ｌに接続され、サンギヤ１３は右車軸１８Ｒに接続される。リングギヤホルダ１５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。

差動用遊星ギヤ機構Ｐ１の右側に配置された駆動力配分機構Ｓは、駆動力配分用遊星ギヤ機構Ｐ２と、クラッチ機構Ｃと、モータＭとで構成される。駆動力配分用遊星ギヤ機構Ｐ２は、リングギヤ２２と、サンギヤ２３と、プラネタリキャリヤ２４と、プラネタリキャリヤ２４に回転自在に支持されてリングギヤ２２およびサンギヤ２３に噛合する複数のピニオン２５…とを備える。リングギヤ２２は差動用遊星ギヤ機構Ｐ１のプラネタリキャリヤ１２を介して左車軸１８Ｌに接続され、サンギヤ２３は右車軸１８Ｒに接続され、プラネタリキャリヤ２４は右車軸１８Ｒの外周に相対回転可能に嵌合する駆動力配分軸２６に接続される。

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３０２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に接続されたプラネタリキャリヤ１２と右車軸１８Ｒに接続されたサンギヤ１３とが同速度で回転するため、差動用遊星ギヤ機構Ｐ１のリングギヤ１１、プラネタリキャリヤ１２およびサンギヤ１３は実質的に一体化され、エンジンＥからリングギヤ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に接続されたプラネタリキャリヤ１２が高速回転し、旋回内輪側の右車軸１８Ｒに接続されたサンギヤ１３が低速回転するが、その差回転はリングギヤ１１およびサンギヤ１３に噛合するピニオン１４ａ…，１４ｂ…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に接続されたサンギヤ１３が高速回転し、旋回内輪側の左車軸１８Ｌに接続されたプラネタリキャリヤ１２が低速回転するが、その差回転はリングギヤ１１およびサンギヤ１３に噛合するピニオン１４ａ…，１４ｂ…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、差動用遊星ギヤ機構Ｐ１のプラネタリキャリヤ１２とサンギヤ１３との間に差回転が生じるため、前記プラネタリキャリヤ１２に接続された駆動力配分用遊星ギヤ機構Ｐ２のリングギヤ２２と、前記サンギヤ１３に接続された駆動力配分用遊星ギヤ機構Ｐ２のサンギヤ２３との間に差回転が生じる。この差回転によりピニオン２５…が回転することにより、駆動力配分用遊星ギヤ機構Ｐ２のプラネタリキャリヤ２４、つまり駆動力配分軸２６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、実施例では差動用遊星ギヤ機構Ｐ１の三つの要素であるリングギヤ１１（第１要素）、プラネタリキャリヤ１２（第２要素）およびサンギヤ１３（第２要素）を、それぞれエンジンＥ、左車軸１８Ｌおよび右車軸１８Ｒに接続しているが、その接続の組み合わせは任意である。

また実施例では駆動力配分用遊星ギヤ機構Ｐ２の三つの要素であるリングギヤ２２（第１要素）、サンギヤ２３（第２要素）およびプラネタリキャリヤ２４（第３要素）を、それぞれ差動用遊星ギヤ機構Ｐ１のプラネタリキャリヤ１２、差動用遊星ギヤ機構Ｐ１のサンギヤ１３および駆動力配分軸２６に接続しているが、その接続の組み合わせは任意である。

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
Ｍ モータ
Ｐ１ 差動用遊星ギヤ機構
Ｐ２ 駆動力配分用遊星ギヤ機構
Ｓ 駆動力配分機構
１１ リングギヤ（差動用遊星ギヤ機構の第１要素）
１２ プラネタリキャリヤ（差動用遊星ギヤ機構の第２要素）
１３ サンギヤ（差動用遊星ギヤ機構の第３要素）
１８Ｌ 左車軸
１８Ｒ 右車軸
２２ リングギヤ（駆動力配分用遊星ギヤ機構の第１要素）
２３ サンギヤ（駆動力配分用遊星ギヤ機構の第２要素）
２４ プラネタリキャリヤ（駆動力配分用遊星ギヤ機構の第３要素）
２６ 駆動力配分軸

Claims (3)

1. 差動用遊星ギヤ機構（Ｐ１）のリングギヤ（１１）、プラネタリキャリヤ（１２）およびサンギヤ（１３）の三つの要素うち、第１要素（１１）をエンジン（Ｅ）に接続し、第２要素（１２）を左車軸（１８Ｌ）に接続し、第３要素（１３）を右車軸（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軸（１８Ｌ，１８Ｒ）に任意の比率で配分する車両の駆動力配分装置において、
   前記駆動力配分機構（Ｓ）は、
   差動用遊星ギヤ機構（Ｐ１）の第２要素（１２）および第３要素（１３）に差回転が発生したときに、第２要素（１２）の回転数および第３要素（１３）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. リングギヤ（２２）、サンギヤ（２３）およびプラネタリキャリヤ（２４）の三つの要素を備えた駆動力配分用遊星ギヤ機構（Ｐ２）を設け、駆動力配分用遊星ギヤ機構（Ｐ２）の第１要素（２２）、第２要素（２３）および第３要素（２４）を、差動用遊星ギヤ機構（Ｐ１）の第２要素（１２）、差動用遊星ギヤ機構（Ｐ１）の第３要素（１３）および駆動力配分軸（２６）にそれぞれ接続し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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