JP2005273801A

JP2005273801A - 駆動力伝達装置

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Publication number: JP2005273801A
Application number: JP2004089017A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kushino; 宏久志野
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 2004-03-25
Filing date: 2004-03-25
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2024-03-25
Also published as: JP4670247B2

Abstract

【課題】発進時やスリップ時においてトルク伝達のすばやい応答を可能とし、電気の消費も少ない駆動力伝達装置を提供する。
【解決手段】駆動軸３に第１カム部材Ｓ２及び第２カム部材２２を介して連結された第１回転軸と、従動軸９に連結された第２回転軸と、モータ７に連結された第３回転軸とを有する差動装置１を設け、モータ７のトルクを第１カム部材Ｓ２に伝え、第１及び第２カム部材Ｓ２,２２の相対移動によりモータ７のトルクを増幅させてクラッチ２０を圧接することとした。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両の前後車輪の回転数を制御する差動機構に用いられる駆動力伝達装置に関する。

従来、車両のカップリング等に用いられる差動機構において、一部の駆動軸の空回り（スリップ状態）を防ぐため、差動を制限する駆動力伝達装置が設けられている。これには例えば特許文献１のようなものがある。

これは、ディファレンシャル装置の差動を制限する駆動力伝達装置としての電磁クラッチ装置である。この電磁クラッチ装置はサンギヤ５３とプラネタリギヤキャリア４７の間に配置された多板式のメインクラッチ７５と、デフケース３１とカム部材７７の間に配置された多板式のパイロットクラッチ８７と、カム機構としてカム部材７７とプラネタリギヤキャリア４７の間に設けられたボールカム７８と、パイロットクラッチ８７に隣接配置されたアーマチャ９３と、デフケース３１の外部に配置された電磁石８９とから構成されている。

この従来例では、図示しないコントローラが車速、旋回走行、あるいは路面状態などに応じて電磁石８９の励磁、励磁電流の制御などを行う。電磁石８９が励磁されると、アーマチャ９３が吸引され、パイロットクラッチ８７を締結させ、パイロットトルクを発生させる。パイロットトルクが発生している状態で、例えば、悪路走行中、発進時、加速時などで差動機構に差動回転が生じると、パイロットクラッチ８７を介してデフケース３１に連結されたカム部材７７とプラネタリギヤキャリア４７からボールカム７８に差動トルクが伝わり、発生したカムスラスト力を受けてプラネタリギヤキャリア４７を回転軸線方向に移動し、メインクラッチ８７を押圧して締結させる。このようにして、駆動軸側と従動軸側の差動をなくして、回転トルクを伝えていた。

また、特許文献２のようなものがある。これは、第１駆動車軸（駆動軸）において、スリップの発生あるいはスリップの可能性をセンサが感知した場合、第２駆動車軸（従動軸）側にある電子トルク制御装置によりモータ８８を起動させる。このモータ８８からの回転力をギヤセット８６を介して第２ランプ部材（カム部材）７６に伝え、第２ランプ部材７６と第１ランプ部材（カム部材）７４とが相対回転し、スタブ車軸５８及びサイドギヤ圧力プレート５６を軸方向のクラッチ・パック（クラッチ）６８方向へ移動させる。この軸方向の移動によって、摩擦プレート７０を互いに圧縮させることによって、クラッチ・パック６８が繋がり第１駆動車軸から第２駆動車軸へ所定量のトルクが伝達されることとするものである。そして、センサが第２駆動車軸でより多くの駆動力が必要と検出する限り、モータ８８によるトルクをかけ続けクラッチ・パック６８の係合状態を維持するものである。
特許第２８２０１６１号公報（第７頁、図１（a））特開２００３−２８７１０６号公報（第９頁乃至第１１頁、図２,図５,図６）

上記文献１記載の装置では、クラッチをカム機構で押圧するためには、駆動軸側と従動軸側の差動を前提とする。そのため差動のない発進時においてトルクが全車軸に伝わらず、発進後に差動が生じた後初めて全車軸にトルクが伝わり、発進時の応答が遅延するおそれがあった。また、同様にスリップによる差動が生じた後初めて、トルクが伝達されるため、スリップ状態の応答が遅延するおそれがあった。

上記文献２記載の装置では、クラッチをカム機構で押圧するために、駆動軸側と従動軸側の差動を前提としない。しかし、上記スリップ状態がなくなった場合において、なお、第１駆動車軸（駆動軸）から第２駆動車軸（従動軸）へのトルクの伝達を図りたい場合、例えば、予め、ぬかるみ、雪道、砂地など滑り易い路面での安定した走行が望まれる場合など、前記モータを駆動させるための電気を流し続けなければならないため、電気の消費が著しくバッテリーの消耗が早くなるという問題があった。
本発明は係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、発進時・スリップ時においてトルク伝達のすばやい応答を可能とし、電気の消費も少ない駆動力伝達装置を提供することである。

上述した課題を解決するために、請求項１に係る駆動力伝達装置の特徴は、駆動軸と従動軸との間に設けられた、駆動軸に対して相対回転を規制して回転軸線と平行な方向に移動可能に設けられたアウタクラッチ又はインナクラッチと従動軸に対して相対回転を規制して回転軸線と平行な方向に移動可能に設けられたインナクラッチ又はアウタクラッチとからなるクラッチと、前記駆動軸に駆動軸に対して相対回転を規制して回転軸線と平行な方向に移動可能に設けられた第２カム部材と、前記第２カム部材と相対回転することによって第２カム部材を回転軸方向に相対移動させる第１カム部材とを備えた駆動力伝達装置において、前記駆動軸に前記第１カム部材及び第２カム部材を介して連結された第１回転軸と、従動軸に連結された第２回転軸と、モータに連結された第３回転軸とを有する差動装置を設け、前記モータのトルクを第２カム部材に伝え、第１及び第２カム部材の相対移動によりモータのトルクを増幅させて前記クラッチを圧接することである。

請求項２に係る駆動力伝達装置の特徴は、請求項１において、前記差動装置を遊星歯車機構としたことである。

請求項３に係る駆動力伝達装置の特徴は、請求項１又は２において、前記モータと前記第３回転軸と間に減速装置を設けたことである。

請求項４に係る駆動力伝達装置の特徴は、ディファレンシャルケースに回転可能に支承されたハウジングに同一回転軸線上で相対回転可能に軸承されたインナシャフトと、前記ハウジング内周とインナシャフト外周の間に形成されたクラッチ収納室と、前記ハウジングの内周面に形成された係合部に相対回転を規制して回転軸線と平行な方向に移動可能に係合されたアウタクラッチプレートと、前記アウタクラッチプレートと交互に配置するとともに前記インナシャフトの外周面に相対回転を規制して回転軸線と平行な方向に移動可能に係合されたインナクラッチプレートと、前記ハウジングの内周面に形成された係合部に相対回転を規制して回転軸線と平行な方向に移動可能に係合された第２カム部材及び前記インナシャフトの外周に遊嵌されて前記第２カム部材とカムフロアを介して連接される第１カム部材を設け、前記アウタクラッチプレートとインナクラッチプレートとから構成されて前記第１カム部材と前記第２カム部材との相対回転に応じて発生する前記第２カム部材の軸方向の移動によりアウタクラッチプレートとインナクラッチプレートとを圧接する駆動力伝達装置において、前記インナシャフトに相対移動不能に外嵌された第１サンギヤと、外周に外歯が形設された第１リングギヤと、前記第１サンギヤ及び第１リングギヤの回転に連動して回転する第１キャリアとを有する第１遊星歯車機構と、前記第１リングギヤの外歯に駆動軸が回転可能に連結されるとともに前記ディファレンシャルケースに固定されたモータと、前記第１カム部材に一体的に形成された第２サンギヤと、前記ディファレンシャルケースに相対移動不能に設けられた第２リングギヤと、前記第１キャリアに相対移動不能に連結されるとともに前記第２サンギヤ及び第２リングギヤの回転に連動して回転する第２キャリアとを有する第２遊星歯車機構とを備えたことである。

請求項１に係る駆動力伝達装置においては、車両が停止状態から発進する場合駆動軸と従動軸との間に差動が生じていないので、このとき、第２回転軸においては従動軸の回転抵抗が非常に大きく第２回転軸は実質上固定状態にある。そのため、モータトルクは第２回転軸に反力を支持されて第１回転軸を回転させる。そして、第１及び第２カム部材の相対移動によりモータのトルクを増幅させてクラッチを圧接して、駆動軸のトルクを従動軸に伝達可能な状態にすることができる。したがって、発進時において、遅れることなくすばやく応答して駆動軸のトルクを従動軸に伝達することができる。

車両が発進後、安定速度で走行状態となった場合、一般に駆動軸と従動軸との間で差動が生じるため、駆動軸又は従動軸より夫々第１回転軸又は第２回転軸に回転が入力され、夫々の回転差が前記差動装置によって第３回転軸に連結された前記モータに伝えられる。モータに何も抵抗を生じさせない場合には、モータは自由に回転する。従動軸にトルクを伝達したい場合には、該モータに回生ブレーキとしての反トルクを生じさせる。そして、この反トルクは前記差動装置によって第１回転軸に連結された前記第１カム部材に伝えられ、第１及び第２カム部材の相対移動により反トルクを増幅させてクラッチを圧接して、駆動軸のトルクを従動軸に伝達することができる。したがって、スリップ時において、前記トルクの伝達の応答を遅らすことがない。さらに、モータは回生ブレーキとしての使用により同時に発電するので、電気の消費を抑えるばかりでなく充電することができ、バッテリーの消耗を防ぐことができる。

請求項２に係る駆動力伝達装置においては、差動装置として遊星歯車機構が使われているので、構造が簡単でかつ省スペースの駆動力伝達装置を得ることができる。

請求項３に係る駆動力伝達装置においては、減速装置によりモータのトルクを増幅させ差動装置を介してカム機構に伝えることができるので、小さなトルクを発生させる小型かつ軽量のモータを使用して駆動力伝達装置を作動することができる。

請求項４に係る駆動力伝達装置においては、先ず発進時においては、モータを駆動させて第１リングギヤを回転させる。このとき、減速装置として機能する駆動ギヤと第１リングギヤの外歯とにより、モータのトルクは増幅されて第１リングギヤに伝わる。第１遊星歯車機構においては、第１リングギヤの回転は第１キャリアに伝えられる。従動軸に連結された第１サンギヤは固定状態にあるため、その反力と第１リングギヤのトルクにより第１キャリアが回転するためである。第２遊星歯車機構においては、第１キャリアと相対移動不能に連結されている第２キャリアが回転する。ここで、第２キャリアが回転すると第２サンギヤである第１カム部材が回転する。第２リングギヤが前部ディファレンシャルケースに固定されており、第２リングギヤより生じる反トルクと第２キャリアを回転させるトルクとが第１カム部材を回転させるためである。このトルクによって、第１カム部材と第２カム部材とを相対回転させ、第２カム部材を軸方向に移動させる。この第２カム部材の該移動により前記アウタクラッチプレートを回転軸線と平行な方向に移動させ、前記インナクラッチプレートに圧接させる。これによって、ハウジングとインナシャフトとの間でトルク伝達が行われる。このように、発進時において、遅れることなくすばやく応答して駆動軸のトルクを従動軸に伝達することができるため、発進性能が向上する。

車両が発進後に安定速度での走行状態となった場合、車輪のスリップ等により一般に差動が生じるが、駆動軸に連結された第２サンギヤ及び従動軸に連結された第１サンギヤの回転数の差に応じ、第１歯車機構及び第２歯車機構を介して第１リングギヤが回転する。この第１リングギヤが回転すると、第１リングギヤに連結された駆動ギヤにより回転がモータに伝えられる。ここで、モータに抵抗を生じさせないときは、モータは自由に回転する。従動軸にトルクを伝達したいときには、モータに回生ブレーキとしての反トルクを生じさせる。そして、この反トルクは駆動ギヤと第１リングギヤの外歯車とにより増幅され第１リングギヤに伝えられる。さらに、この反トルクは第１歯車機構及び第２歯車機構を介して第１カム部材に伝えられる。次に、第１カム部材と第２カム部材とを相対回転させ、第２カム部材を軸方向に移動させて、インナクラッチプレートとアウタクラッチプレートとを摩擦係合し、駆動軸と従動軸との間でトルク伝達を行う。

したがって、発進後の安定走行時においては、駆動軸と従動軸との差動によって駆動軸と従動軸との間のトルクの伝達を行うことができるため、スリップ時において、前記トルクの伝達の応答を遅らすことがない。また、モータは回生ブレーキとしての使用により同時に発電機として作用するので、電気の消費をおさえるばかりでなく充電することができ、蓄電池の消耗を防ぐことができる。

本発明に係る駆動力伝達装置の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。図１は駆動力伝達装置を四輪駆動車に用いたときの概念図、図２は制御装置を示すブロック図、図３は駆動力伝達装置の断面図である。

この駆動力伝達装置１は、例えば四輪駆動車において、図１に示すように従動輪である後輪側にエンジン３０の駆動力を分配制御するために、プロペラシャフト３１とリアディファレンシャル機構３２の間に介在される。エンジン３０の出力トルクをフロントディファレンシャル機構３３を介してフロントアクスルシャフト３４に出力して駆動輪である左右の前輪Ｗfl,Ｗfrを駆動させるとともにプロペラシャフト３１に出力する。プロペラシャフト３１は駆動力伝達装置１を介して従動軸側にあるリアディファレンシャル機構３２に連結される。駆動力伝達装置１は電子制御装置３５により車両の走行状況に応じて演算された指令トルクにもとづいて制御され、リアアクスルシャフト３６に出力されて後輪Ｗrl,Ｗrrに指令トルクを配分する。

また、駆動輪Ｗfl,Ｗfr及び従動輪Ｗrl,Ｗrrの車輪速度を検出する車輪速センサＳfl,Ｓfr,Ｓrl,Ｓrrが各車輪に対応して設けられている。

電子制御装置３５は、図２に示すように、車輪速センサＳfl,Ｓfr,Ｓrl,Ｓrr及びモータ７の電流制御回路３７に接続されるとともにモータ７の発電電流を検出する発電電流計測センサＳeに接続されている。また、電子制御装置３５は、モータ７の電流を制御するための各種演算処理を行うＣＰＵ、制御プログラムを格納したＲＯＭ等から構成されている。

図３において、２はディファレンシャルケースであり、ハウジング３の外周を囲む前部ディファレンシャルケース２aと、該前部ディファレンシャルケース２aと当接して後方に延出して前記ディファレンシャル装置３２を収納する後部ディファレンシャルケース２ｂとからなる。前部ディファレンシャルケース２aの前記プロペラシャフト３１側内周にはシールされた軸受４が設けられ、前記ハウジング３が回転軸線Ｏ周りに回転可能に支承されている。前部ディファレンシャルケース２aのリアディファレンシャル機構３２側には後部ディファレンシャルケース２ｂにより回転軸の外側へ膨らんだギヤ収納室５が形成されている。ギヤ収納室５のリアディファレンシャル機構３２側の外側にはモータ取付穴６が穿設され、該取付穴６にはモータ７がその駆動軸をギヤ収納室５内に突出してかつ前記回転軸線Ｏと平行にして取付けられている。このモータ７の駆動軸には外歯歯車の駆動ギヤ８が取付けられ、該駆動ギヤ８は内周と外周の両方にギヤが形設された第１リングギヤＲ１の外歯車に噛合している。第１リングギヤＲ１は回転軸線Ｏ周りに回転可能に支持され、その中心部には従動軸としてのインナシャフト９の外周に相対移動を規制して設けられた第１サンギヤＳ１が配置され、該第１サンギヤＳ１と第１リングギヤＲ１の間には複数個のプラネタリギヤＰ１が配置されている。プラネタリギヤＰ１は第１サンギヤＳ１と第１リングギヤＲ１の両歯車に噛み合っており、該サンギヤＳ１の周囲を公転するようになっている。後述する同じ回転軸上に相対移動不能に設けられたプラネタリギヤＰ２と共に第１キャリアＣ１と呼ばれる枠に自転可能に収められている。これらの第１リングギヤＲ１、プラネタリギヤＰ１、第１サンギヤＳ１及び第１キャリアＣ１により第１遊星歯車機構ＰＧＭ１を構成している。

前記前部ディファレンシャルケース２aには第２リングギヤＲ２が第１リングギヤＲ１と並設され、該第２リングギヤＲ２は取付螺子１０により該ディファレンシャルケース２a端部内周に螺着されている。該リングギヤＲ２の中央には第１カム部材Ｓ２がインナシャフト９の外周に遊嵌され、該第１カム部材Ｓ２の外周には外歯車が形成されて第２サンギヤとして構成されている。この第１カム部材Ｓ２と前記第１サンギヤＳ１との間にはニードルベアリング１１が挟持され、第１カム部材Ｓ２と第１サンギヤＳ１とが相対回転可能になっている。第１カム部材Ｓ２と第２リングギヤＲ２の間には複数個の前記プラネタリギヤＰ２が配置され、第１カム部材Ｓ２の外歯車と第２リングギヤＲ２の内歯車との両方に噛み合うようになっている。また、プラネタリギヤＰ２は前述の同じ回転軸上にあって相対移動不能に設けられたプラネタリギヤＰ１と共に第２キャリアＣ２と呼ばれる枠に自転可能に収められている。第１キャリアＣ１と第２キャリアＣ２とはプラネタリギヤＰ１とプラネタリギヤＰ２の回転軸により複数個所において連結され相対移動不能になっている。これら第２リングギヤＲ２、プラネタリギヤＰ２、第１カム部材（第２サンギヤ）Ｓ２及び第２キャリアＣ２により第２遊星歯車機構ＰＧＭ２を構成している。

前記ハウジング３は有底略円筒状に形成され、該ハウジング３内には潤滑油が充填されたクラッチ収納スペース１２が設けられている。ハウジング３の底部外壁には螺子穴部１３aが螺設され、この螺子穴部１３aに螺合するスタッドボルト１３を介してハウジング３が前記プロペラシャフト３１に連結されるようになっている。ハウジング３の底部内周に形成された凹部には軸受１４が配設され、該軸受１４によってインナシャフト９の先端外周部が回転可能に軸承されている。インナシャフト９の後端部にはスプライン穴１５が穿設され、リアディファレンシャル機構３２のピニオンシャフト１６がスプライン係合されてインナシャフト９とピニオンシャフト１６とが一体に構成されている。このピニオンシャフト１６は前記後部ディファレンシャルケース２ｂの内周に形成された凹部に配設された軸受１７に軸承され、前記軸受１４に軸承されたインナシャフト９と共に一体となって回転軸線Ｏ周りに回転可能となっている。

クラッチ収納室１２内には、複数のアウタクラッチプレート１８及びインナクラッチプレート１９から構成されるクラッチ２０が配設されている。アウタクラッチプレート１８は例えば鉄製でクラッチ収納室１２の内周面に形成された係合部３aにスプライン係合し、ハウジング３に対して相対回転を規制して回転軸線Ｏと平行な方向に移動可能にされている。インナクラッチプレート１９は、鉄製のコアの表面に紙製の摩擦材を貼着して構成され、インナシャフト９の外周面中央部に形成された係合部９aにスプライン係合し、インナシャフト９に対して相対回転を規制して回転軸線Ｏと平行な方向に移動可能になっている。アウタクラッチプレート１８とインナクラッチプレート１９とは交互に配置され、係合時には互いに当接して摩擦係合し、離脱時には互いに離間して非係合状態になる。

クラッチ収納室１２と前記ギヤ収納室５との間には、カム機構２１が配置されている。カム機構２１は、前記第１カム部材Ｓ２、第２カム部材２２及びカムフロア２３により構成されている。第１カム部材Ｓ２及び第２カム部材２２の対向面には、互いに対向するカム溝２４が周方向に所定間隔を保持して複数形成され、カム溝２４には夫々ボール状のカムフロア２３が配置されている。第２カム部材２２は、前記ハウジング３の係合部３aにスプライン係合し、ハウジング３に対して相対回転を規制して回転軸線Ｏと平行な方向に移動可能になっている。第１カム部材Ｓ２は前述のようにインナシャフト９に遊嵌されている。

以上の構成の駆動力伝達装置１によると、先ず車両が停止状態から発進する場合においては、駆動軸と従動軸とは共にまだ停止状態にあるため差動が生じていない。この場合に、モータ７を駆動させて駆動ギヤ８を回転させ、外歯車において噛合している第１リングギヤＲ１を回転させる。第１遊星歯車機構ＰＧＭ１の第１リングギヤＲ１は内周に噛合しているプラネタリギヤＰ１を回転させて従動軸としてのインナシャフト９に連結した第１サンギヤＳ１と第１キャリアＣ１とにトルクを伝える。この場合、インナシャフト９の回転抵抗は非常に大きいため、第１サンギヤＳ１は実質上固定状態にある。そして、モータ７のトルクは第１サンギヤＳ１に反力を支持されて第１キャリアＣ１を回転させることに使われるが、第１キャリアＣ１は並設する第２遊星歯車機構ＰＧＭ２の第２キャリアＣ２と相対移動不能に連結されているため、第２キャリアＣ２とともに回転軸線Ｏ周りを回転する。また、プラネタリギヤＰ２も前記プラネタリギヤＰ１と相対移動不能に設けられているので、両プラネタリギヤＰ１,Ｐ２は同じ回転数で回転する。第２遊星歯車機構ＰＧＭ２においては、第２リングギヤＲ２が前部ディファレンシャルケース２aに固定されているので、第２キャリアＣ２の回転は第２サンギヤである第１カム部材Ｓ２を回転させるトルクを生じる。第１カム部材Ｓ２はそのトルクによって第２カム部材２２と相対回転し、モータ７のトルクを増幅させて第２カム部材２２を軸方向に移動させる。そして、インナクラッチプレート１９とアウタクラッチプレート１８とが摩擦係合する。このように、モータ７のトルクに応じた力でクラッチ２０を圧接して、駆動軸としてのハウジング３から従動軸としてのインナシャフト９にクラッチにより制御されたトルクを伝達することができる。このように発進時において、発進動作に遅れることなくすばやく応答して駆動軸のトルクを従動軸に伝達することができるため、発進性能が向上する。

車両が安定した速度で走行する場合は、一般に、車輪のスリップ等により駆動軸の回転数が従動軸の回転数より大きくなるため差動が生じる。そして、ハウジング（駆動軸）３に連結された第２サンギヤ（第１カム部材）Ｓ２及びインナシャフト（従動軸）９に連結された第１サンギヤＳ１からの差動回転に応じて第１リングギヤＲ１が回転する。

すなわち、この差動を生じさせる遊星歯車機構ＰＧＭ１，ＰＧＭ２の動きを、図４の速度線図により以下のように説明する。速度線図は、遊星歯車機構のサンギヤ、キャリア及びリングギヤからなる各要素を横軸方向にギヤ比に対応させた間隔で配置し、縦軸方向に各要素に対応してその速度比を取ったものである。図の右側には第１遊星歯車機構ＰＧＭ１としての第１サンギヤＳ１、第１キャリアＣ１、第１リングギヤＲ１の速度比が、左側には第２遊星歯車機構ＰＧＭ２としての第１カム部材（第２サンギヤ）、第２キャリアＣ２、第２リングギヤＲ２の速度比が概略的に表されている。

たとえば第２サンギヤＳ２が速度１で回転した場合において差動回転数ΔＮ（図４においては速度比）だけ回転速度に差動が生じて第１サンギヤＳ１の速度がa点が示す速度となった場合、第２リングギヤＲ２は固定されているのでその速度は０となる。この場合、縦軸Ｓ２が示す速度１と縦軸Ｒ２の示す速度０とを結ぶ直線と、縦軸Ｃ２とが交わるb点が第２キャリアの回転速度となる。このとき、第１キャリアＣ１は第２キャリアＣ２と相対移動不能に連結されているため、第１キャリアＣ１の回転速度は第２キャリアが示す速度と同じとなる。そのため、b点から横軸と平行に伸ばした線と縦軸Ｃ１とが交わるc点が第１キャリアの回転速度となる。そして、第１サンギヤＳ１の速度であるa点と第１キャリアの速度であるc点とを結ぶ直線の延長線と、縦軸Ｒ１とが交わるd点が第１リングギヤＲ１の回転速度となる。この場合縦軸Ｓ１において差動回転数ΔＮが大きくなるとＲ１の縦軸においてd点が示す速度が大きくなる。このように、回転速度の差動の大きさに応じて第１リングギヤＲ１は回転することとなる。

こうして、第１リングギヤＲ１が回転すると、第１リングギヤＲ１に連結された前記駆動ギヤ８より回転がモータ７に伝えられる。ここで、モータ７の回転になんら抵抗を生じさせない場合は、モータ７は自由に回転することとなる。このモータが発電機として作用する場合には、伝えられた回転はモータ７に回生ブレーキとしての反トルクを生じさせることとなる。

次に、この反トルクは減速装置（駆動ギヤ８と第１リングギヤＲ１の外歯車）により増幅され、反力として第１リングギヤＲ１に伝えられる。そして、この反トルクは、第１リングギヤＲ１から第１キャリアＣ１及び第２キャリアＣ２に伝えられる。さらに、第２キャリアＣ２から伝えられた反トルクが第１カム部材Ｓ２に伝えられ、第１カム部材Ｓ２と第２カム部材２２とを相対回転させ、第２カム部材２２を軸方向に移動させる。そして、インナクラッチプレート１９とアウタクラッチプレート１８とを摩擦係合させる。このように、前記反トルクに応じた力でクラッチ２０を圧接して、駆動軸としてのハウジング３から従動軸としてのインナシャフト９にクラッチ２０により制御されたトルクを伝達することができる。

したがって、発進後の安定走行時においては、駆動軸と従動軸との差動によって駆動軸と従動軸との間のトルクの伝達を行うことができる。また、モータ７が発電機として作用するので、電気の消費をおさえるばかりでなく充電することができ、蓄電池の消耗を防ぐことができる。

次に、前記モータ７のモータモードとジェネレータモードとの切替について、図５のブロック図を使って説明する。

先ず、車両の動きに応じて、ＣＰＵはトルク配分プログラムを微小時間間隔で実行し、車輪速センサＳfl，Ｓfr，Ｓrl，Ｓrr、スロットルセンサＳthからの各種信号を取込み処理し、各センサ信号に基づいて車速Ｖ、スロットル開度θ及び差動回転数ΔＮを演算し、これらを読込む（ステップ１０２）。すなわち、車輪速センサＳrl,Ｓrrにより検出された従動輪Ｗrl,Ｗrrの車輪速度の平均値にもとづいて車速Ｖが演算される。車輪速センサＳfl,Ｓfrにより検出された駆動輪Ｗfl,Ｗfrの車輪速度の平均値と従動輪Ｗrl,Ｗrrの車輪速度の平均値とにもとづいて駆動軸としてのハウジング３と従動軸としてのインナシャフト９との差動回転数ΔＮが演算され、スロットルセンサＳthからのスロットル信号に基づいてスロットル開度θが演算される。

次に、駆動軸から従動軸に伝える必要トルクＴは、以下のように演算される。例えば、図６に示すようなトルクマップＭＴから、車速Ｖ及びスロットル開度θに対応するプレトルクＴ１が読取られ、また、図７に示すような補正トルクマップＭＴ２から差動回転数に対応する補正トルクＴ２読取られ、これらトルクＴ１とＴ２が加算され、必要トルクＴが演算される（ステップ１０４）。

次に、車速が２０km/h以上であるか否かの判定を行う（ステップ１０６）。車輪速センサＳrl,Ｓrrにより検出された車輪速度にもとづいて演算された車速が２０km/h以上であれば、ジェネレータモードへ移行し、２０km/h未満であれば差動回転数ΔＮの判定へ移行する（ステップ１０８）。このように、車速での判定を予め行うのは、一般に、低速走行時には車輪のスリップ状態等より駆動軸と従動軸との差動回転数ΔＮが少ないと考えられるからである。また、車速がある速度以上にないとジェネレータとして機能しづらい場合があるからである。

ステップ１０８では、差動回転数ΔＮが５０rpm未満であるか否かが判定される。そして、差動回転数ΔＮが５０rpm未満であれば、必要な回生電流をえられないのでモータモードに切替えられる（ステップ１２０）。次に、前記必要トルクＴに応じて目標電流値Ａ１が決定される（ステップ１２２）。これは、モータモードにおいて、前記必要トルクＴを生じさせるのに必要な駆動トルクをモータ７に産出させる電流値である。この必要トルクＴは、モータ７のトルクにより直接的に生じるのではなく、前記カム機構２１によりクラッチ２０を係合させる押圧力で変化する駆動軸から従動軸へ伝えるトルクである。そこで、目標電流値Ａ１は、このクラッチ２０をコントロールして圧接するための駆動トルクをモータ７に生じさせるのに必要な電流値である。これは、あらかじめ必要トルクＴと必要な電流値の関係を表した図示しないマップより読取られて決定される。そして、必要トルクＴを生じるようモータ７から出力される駆動トルクを前記目標電流値Ａ１によって制御する（ステップ１２４）。そして、電流制御回路３７により、目標電流値Ａ１の電流をモータ７に流すことにより前記クラッチプレート１８、１９を係合させて駆動軸と従動軸との間で伝えたいトルク（必要トルクＴ）の伝達を行うことができる。したがって、発進時や低速走行時においてはモータモードとすることにより、必要トルクＴの伝達応答を遅れることなくおこなうことができる。

それに対して、車速が２０km/h以上の場合や差動回転数ΔＮが５０rpm以上の場合には、ジェネレータモードへ切替えられる（ステップ１１０）。この場合、目標電流値Ａ２が決定される（ステップ１１２）。この目標電流値Ａ２は、ジェネレータモードにおいて、モータ７を回生ブレーキとして反トルクを生じさせる場合に発電によって生じる電流値であって、該反トルクが前記カム機構２１によってクラッチ２０を押圧し、前記必要トルクＴを生み出すだけの値となっているかを判定する電流値である。これも、あらかじめ、発電電流値と反トルク及び必要トルクＴの関係を表した図示しないマップより読み取られる。

次に、モータ７がジェネレータとして発電した電流値を発電電流計測センサＳeで検出する（ステップ１１４）。そして、検出された発電電流値と前記目標電流値Ａ２とを比較する（ステップ１１６）。発電電流値が目標電流値Ａ２未満であれば、モータモードへ切替えられる。前記必要トルクＴを生み出すだけの反トルクが生じていないからである。発電電流値が目標電流値Ａ２以上であれば、目標電流値Ａ２になるよう、余剰電流を充電にまわしたり、可変抵抗を使用したりして発電電流の制御をおこなう（ステップ１１８）。そして、これらの制御は、監視プログラムによって、ある周期で繰返し実行される。

したがって、ある高速走行状態の場合では、車速、差動回転数ΔＮ及び発電電流値によりジェネレータモードとモータモードとを切替え、滑りやすい路面において、スリップに対する応答が遅れることなく、駆動軸から従動軸へ必要トルクを伝えることができる。さらに、前記トルクを伝えるために電流を流し続ける必要がないので、電流の消費を抑えることができ、加えて発電機として作用して充電することができるので、蓄電池の消耗を防ぐことができる。

なお、本実施例においては、差動装置としてサンギヤ、プラネタリギヤ、キャリア、リングギヤからなる遊星歯車機構としたが、これに限定されるものでなく、差動を生じさせる装置・機構等であれば使用できる。

遊星歯車機構についても、ダブルピニオン等各種遊星歯車機構を使用することができる。

駆動力伝達装置を四輪駆動車に使用した概念図。制御装置のブロック図。同駆動力伝達装置の断面図。車両の安定走行状態の遊星歯車機構の速度線図。モータの制御を示すブロック図。トルクマップの一例を示す図。補正トルクマップの一例を示す図。

符号の説明

１…駆動力伝達装置、３…ハウジング（駆動軸）、７…モータ、Ｏ…回転軸線、８…駆動ギヤ（減速装置）、９…インナシャフト（従動軸）、ＰＧＭ１…第１遊星歯車機構、ＰＧＭ２…第２遊星歯車機構、Ｒ１,Ｒ２…第１,第２リングギヤ（第３回転軸）、Ｓ１…第１サンギヤ（第２回転軸）、Ｓ２…第１カム部材（第２サンギヤ・第１回転軸）、Ｐ１,Ｐ２…プラネタリギヤ、Ｃ１,Ｃ２…第１,第２キャリア、１８…アウタクラッチプレート、１９…インナクラッチプレート、２２…第２カム部材。

Claims

駆動軸と従動軸との間に設けられた、駆動軸に対して相対回転を規制して回転軸線と平行な方向に移動可能に設けられたアウタクラッチ又はインナクラッチと従動軸に対して相対回転を規制して回転軸線と平行な方向に移動可能に設けられたインナクラッチ又はアウタクラッチとからなるクラッチと、
前記駆動軸に駆動軸に対して相対回転を規制して回転軸線と平行な方向に移動可能に設けられたカム機構の第２カム部材と、前記第２カム部材と相対回転することによって第２カム部材を回転軸方向に相対移動させるカム機構の第１カム部材とを備えた駆動力伝達装置において、
前記駆動軸に前記第１カム部材及び第２カム部材を介して連結された第１回転軸と、従動軸に連結された第２回転軸と、モータに連結された第３回転軸とを有する差動装置を設け、前記モータのトルクを第１カム部材に伝え、第１及び第２カム部材の相対移動によりモータのトルクを増幅させて前記クラッチを圧接することを特徴とする駆動力伝達装置。
請求項１において、前記差動装置を遊星歯車機構としたことを特徴とする駆動力伝達装置。
請求項１又は２において、前記モータと前記第３回転軸との間に減速装置を設けたことを特徴とする駆動力伝達装置。
ディファレンシャルケースに回転可能に支承されたハウジングに同一回転軸線上で相対回転可能に軸承されたインナシャフトと、前記ハウジング内周とインナシャフト外周の間に形成されたクラッチ収納室と、前記ハウジングの内周面に形成された係合部に相対回転を規制して回転軸線と平行な方向に移動可能に係合されたアウタクラッチプレートと、前記アウタクラッチプレートと交互に配置するとともに前記インナシャフトの外周面に相対回転を規制して回転軸線と平行な方向に移動可能に係合されたインナクラッチプレートと、前記ハウジングの内周面に形成された係合部に相対回転を規制して回転軸線と平行な方向に移動可能に係合された第２カム部材及び前記インナシャフトの外周に遊嵌されて前記第２カム部材とカムフロアを介して連接される第１カム部材を設け、前記アウタクラッチプレートとインナクラッチプレートとから構成されて前記第１カム部材と前記第２カム部材との相対回転に応じて発生する前記第２カム部材の軸方向の移動によりアウタクラッチプレートとインナクラッチプレートとを圧接する駆動力伝達装置において、
前記インナシャフトに相対移動不能に外嵌された第１サンギヤと、外周に外歯が形設された第１リングギヤと、前記第１サンギヤ及び第１リングギヤの回転に連動して回転する第１キャリアとを有する第１遊星歯車機構と、
前記第１リングギヤの外歯に駆動軸が回転可能に連結されるとともに前記ディファレンシャルケースに固定されたモータと、
前記第１カム部材に一体的に形成された第２サンギヤと、前記ディファレンシャルケースに相対移動不能に設けられた第２リングギヤと、前記第１キャリアに相対移動不能に連結されるとともに前記第２サンギヤ及び第２リングギヤの回転に連動して回転する第２キャリアとを有する第２遊星歯車機構とを備えたことを特徴とする駆動力伝達装置。