JP2006144906A - トルク伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トルク伝達装置の構造を簡単とし、安価にすることを可能とする。
【解決手段】インターナルギヤ７１ａ，７１ｂ、サンギヤ７３ａ，７３ｂ、遊星ギヤ７５ａ，７５ｂ、及び遊星ギヤ７５ａ，７５ｂを支持する遊星キャリヤ７７ａ，７７ｂからなる遊星ギヤ機構６７，６９と、インターナルギヤ７１ａ，７１ｂが設けられたデフケース５３及び遊星キャリヤ７５ａ，７５ｂを備えた出力軸１３，１５とを備え、サンギヤ７３ａ，７３ｂに、ブレーキディスク３，５を連動連結し、ブレーキディスク３，５を制動制御するブレーキキャリパ７，９を設けたことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、駆動トルクの制御が可能なトルク伝達装置に関する。

従来、四輪駆動車において、トランスファクラッチを設け、トランスファクラッチが開放された状態ではセンターデンファレンシャル装置によるトルク配分がそのまま出力され、トランスファクラッチが完全に締結されるとトルク配分が停止され前後直結状態となるものがある。

この四輪駆動車では、トランスファクラッチの締結トルクを路面μが大きくなるほど後輪側の駆動力配分が大きくなるように制御することができる。

しかし、前記構造では、トランスファクラッチが例えば油圧多板クラッチで構成されており、構造が複雑であり、高価になるという問題がある。

特開平１１−５９２１６号公報

解決しようとする問題点は、トルク伝達装置の構造が複雑であり、高価になるという点である。

本発明は、トルク伝達装置の構造を簡単とし、安価にするため、インターナルギヤ、サンギヤ、遊星ギヤ、及び遊星ギヤを支持する遊星キャリヤからなる遊星ギヤ機構と、前記インターナルギヤ及び遊星キャリヤの何れかに各別に連動構成された入出力回転部材とを備え、前記サンギヤに、ブレーキディスクを連動連結し、前記ブレーキディスクを制動制御するブレーキキャリパを設けたことを最も主要な特徴とする。

本発明のトルク伝達装置は、インターナルギヤ、サンギヤ、遊星ギヤ、及び遊星ギヤを支持する遊星キャリヤからなる遊星ギヤ機構と、前記インターナルギヤ及び遊星キャリヤの何れかに各別に連動構成された入出力回転部材とを備え、前記サンギヤに、ブレーキディスクを連動連結し、前記ブレーキディスクを制動制御するブレーキキャリパを設けたため、ブレーキキャリパによりブレーキディスクを制動制御することでサンギヤを制動し、サンギヤ、遊星ギヤ、インターナルギヤのギヤ比に応じて、入力回転部材からインターナルギヤ及び遊星キャリヤの何れか一方に入力し、他方から出力回転部材へ回転出力することができる。

前記遊星ギヤ機構は、左右一対設けられ、前記入力回転部材は、前記インターナルギヤが設けられて前記左右の遊星ギヤ機構を収容したデフケースであり、前記出力回転部材は、前記左右のキャリヤを備えて左右のアクスルシャフトに連動連結された左右の出力軸である場合は、ブレーキキャリパによりブレーキディスクを制動制御することで左右のアクスルシャフトへの回転出力を制御することができる。

前記入力回転部材が、前記遊星ギヤ機構の遊星キャリヤを備えた入力軸であり、前記出力回転部材が、前記遊星ギヤ機構のインターナルギヤが設けられ前記遊星ギヤ機構を収容したカップリングケースである場合は、ブレーキキャリパによりブレーキディスクを制動制御することで入力回転部材から出力回転部材への回転出力を制御することができる。

前記左右のアクスルシャフトは、四輪駆動車の左右後輪に連動連結され、前記デフケースが、後輪側終減速機構を介して駆動源側に連動連結され、前記四輪駆動車の左右前輪は、前記駆動源側に前輪側終減速機構及びフロントデファレンシャル装置を介して連動連結され、前記前後輪側両終減速機構の減速比を、直進走行時に前記サンギヤが停止するように設定した場合は、直進走行時にサンギヤが停止するためブレーキディスク及びブレーキキャリパ間の摺動による発熱を抑制し、エネルギ消費を少なくすることができる。

前記入力回転部材は、駆動源側に結合され、前記出力回転部材は、四輪駆動車のリヤデファレンシャル装置側の後輪側終減速機構に結合され、前記四輪駆動車の左右前輪は、前記駆動源側に前輪側終減速機構及びフロントデファレンシャル装置を介して連動連結され、前記前後輪側両終減速機構の減速比を、直進走行時に前記サンギヤが停止するように設定した場合は、直進走行時にサンギヤが停止するためブレーキディスク及びブレーキキャリパ間の摺動による発熱を抑制し、エネルギ消費を少なくすることができる。

トルク伝達装置の構造を簡単とし、安価にするという目的を、ブレーキディスク及びブレーキキャリパによって実現した。

図１は、本発明の実施例１を適用した四輪駆動車のスケルトン平面図である。本発明の実施例１に係るトルク伝達装置は、例えばリヤデファレンシャル装置１として適用されている。

前記リヤデファレンシャル装置１には、一対のブレーキディスク３，５及びブレーキキャリパ７，９が設けられている。ブレーキキャリパ７，９は、油圧の供給制御によりブレーキディスク３，５を制動制御するものであり、油圧コントローラ１１が接続されている。油圧コントローラ１１によりブレーキキャリパ７，９に油圧の供給制御がなされる。油圧コントローラ１１は、油圧ポンプ及び該油圧ポンプを制御するマイクロコンピュータなどにより構成されている。油圧コントローラ１１には、各種センサからの信号が入力されるようになっている。各種センサとしては、車速センサ、舵角センサ、加速度センサ、ヨーレイトセンサ等が含まれる。従って、油圧コントローラ１１は、前輪スリップ状況、車速、旋回走行等、車両の走行状況、周囲環境状況等に応じて制御を行うことができる。

前記リヤデファレンシャル装置１の出力側には、出力回転部材である左右の出力軸１３，１５、及び出力軸１３，１５が連動連結される左右のアクスルシャフト１７，１９を介して左右の後輪２１，２３が連動連結されている。

前記リヤデファレンシャル装置１の入力側には、後述するリングギヤ及びドライブピニオンシャフトからなる後輪側終減速機構を介してプロペラシャフト２５が連動連結されている。プロペラシャフト２５は、トランスファ２７の出力軸２９に連結され、出力軸２９のベベルギヤ３１が中空連動軸３３端部のベベルギヤ３５に噛み合っている。中空連動軸３３は、フロントデファレンシャル装置３７のデフケース３９に一体的に設けられている。

前記フロントデファレンシャル装置３７は、トランスミッション４１にリングギヤ及びピニオンギヤからなる前輪側終減速機構を介して連動連結され、トランスミッション４１は、駆動源であるエンジン４３からトルク入力を受けるようになっている。フロントデファレンシャル装置３７には、左右のアクスルシャフト４５，４７を介して左右の前輪４９，５１が連動連結されている。

従って、エンジン４３から出力されたトルクは、トランスミッション４１から前輪側終減速機構を介してフロントデファレンシャル装置３７へ伝達され、フロントデファレンシャル装置３７から左右のアクスルシャフト４５，４７を介して左右の前輪４９，５１へトルク伝達が行われる。

前記フロントデファレンシャル装置３７のデフケース３９からは、中空連動軸３３を介してトランスファ２７のベベルギヤ３５へ同時にトルクが伝達される。ベベルギヤ３５からは、ベベルギヤ３１、出力軸２９を介して後輪側のプロペラシャフト２５へトルクが伝達される。

前記後輪側のプロペラシャフト２５からは、後輪側終減速機構を介してリヤデファレンシャル装置１へトルク入力が行われる。しかし、前記ブレーキキャリパ７，９による制動制御が行われていなければ、プロペラシャフト２５から左右アクスルシャフト１７，１９へのトルク伝達は行われず、左右前輪４９，５１での二輪駆動状態での走行となり、後輪２１，２３は、従動輪となる。

前記前輪４９，５１がスリップしたときは、油圧コントローラ１１の制御によりブレーキキャリパ７，９による制動制御が行われ、プロペラシャフト２５から左右アクスルシャフト１７，１９へのトルク伝達が行われ、左右後輪２１，２３へのトルク伝達により、悪路などでの走行を円滑に行わせることができる。

前記リヤデンファレンシャル装置１は、図２〜図４のようになっている。図２は、リヤデファレンシャル装置及びその周辺を示すスケルトン断面図、図３は、リヤデファレンシャル装置の断面図、図４は、ブレーキディスク及びブレーキキャリパの関係の側面図である。

図２、図３のように、前記リヤデファレンシャル装置１は、入力回転部材としてのデフケース５３が後輪側終減速機構５５を介して駆動源であるエンジン４３側に連動連結されている。すなわち、後輪側終減速機構５５は、リングギヤ５７及びドライブピニオンギヤ５９で構成されている。リングギヤ５７は、デフケース５３にボルトナットの締結などにより取り付けられ、前記ドライブピニオンギヤ５９に噛み合っている。ドライブピニオンギヤ５９は、ドライブピニオンシャフト６１に設けられ、ドライブピニオンシャフト６１は、前記プロペラシャフト２５に連動連結されている。

前記デフケース５３は、デフキャリヤ６３にテーパーローラーベアリング６５により回転自在に支持されている。

前記デフケース５３内には、左右一対の遊星ギヤ機構６７，６９が収容されている。遊星ギヤ機構６７，６９は、左右対称に形成されている。従って、左側の遊星ギヤ機構６７についてのみ各部にａを付した符号で説明し、右側の遊星ギヤ機構６９については、対応する各部に符号のａをｂに代えて付し、重複した説明は省略する。

前記遊星ギヤ機構６７は、インターナルギヤ７１ａ、サンギヤ７３ａ、遊星ギヤ７５ａ、及び遊星ギヤ７５ａを支持する遊星キャリヤ７７ａからなっている。インターナルギヤ７１ａは、前記デフケース５３ａの内周面に一体に設けられ、インターナルギヤ７１ａ及びデフケース５３ａが連動構成されている。サンギヤ７３ａは、中空制御軸７９ａに設けられている。遊星ギヤ７５ａは、周方向複数所定間隔で配置され、インターナルギヤ７１ａ及びサンギヤ７３ａに噛み合っている。遊星キャリヤ７７ａは、キャリヤプレート８１ａ，８３ａ，及びキャリヤピン８５ａからなっている。キャリヤピン８５ａは、キャリヤプレート８１ａ，８３ａに固定的に支持され、前記遊星ギヤ７５ａを回転自在に支持している。キャリヤプレート８１ａは、出力軸１３に一体に設けられ、キャリヤプレート８３ａは、該キャリヤプレート８３ａからキャリヤプレート８１ａに延びたアームがキャリヤプレート８１ａに溶接等により固着されて、キャリヤプレート８１ａ，８３ａ相互が一体化されている。

前記中空制御軸７９ａは、デフケース５３外へ延設され、両端部がニードルベアリング８９ａ，９１ａを介して出力軸１３外周に相対的に支持されている。中空制御軸７９ａの中間部は、ニードルベアリング９３ａを介して前記デフケース５３側に支持されている。

前記中空制御軸７９ａの外端部に、前記ブレーキディスク３が螺合結合されている。中空制御軸７９ａには、ナット９５ａが締結され、ブレーキディスク３の緩み止めが行われている。ブレーキディスク３には、支持筒９７ａが取り付けられ、支持筒９７ａと出力軸１３との間に、シール９９ａが介設されている。前記デフケース５３及び中空制御軸７９ａ間にも、シール１０１ａが介設されている。

そして、前記前輪側終減速機構の減速比と後輪側終減速機構５５の減速比とは、直進走行時に前記サンギヤ７３ａが停止するように設定されている。

次に作用を説明する。

直進走行時は、油圧コントローラ１１によるブレーキキャリパ７，９の制御は行われず、中空制御軸７９ａ，７９ｂはフリーとなっている。従って、前記のようにエンジン４３からリヤデファレンシャル装置１へトルク入力があっても、左右アクスルシャフト１７，１９へのトルク出力はなく、前記のように左右前輪４９，５１での二輪駆動状態での走行となる。

オフロード走行などにおいて、前輪４９，５１がスリップすると、後輪側のデフケース５３に前輪スリップに応じた早い回転が入力され、遊星ギヤ機構６７，６９のギヤ比に応じてサンギヤ７３ａ，７３ｂ側が高速回転する。このサンギヤ７３ａ，７３ｂの回転により中空制御軸７９ａ，７９ｂを介して左右ブレーキディスク３，５が高速回転する。

このとき、油圧コントローラ１１が各種センサからの検出信号により駆動信号を発して油圧ポンプを動作させ、ブレーキキャリパ７，９に油圧を供給する。ブレーキキャリパ７，９は、供給油圧に応じてブレーキディスク３，５を制動制御する。このブレーキディスク３，５の制動制御により、中空制御軸７９ａ，７９ｂを介してサンギヤ７３ａ，７３ｂが制動され、デフケース５３からの回転入力により遊星ギヤ７５ａ，７５ｂがサンギヤ７３ａ，７３ｂの周りに強制的に公転駆動される。この遊星ギヤ７５ａ，７５ｂの公転駆動により遊星キャリヤ７７ａ，７７ｂを介して出力軸１３，１５にトルク出力が行われ、左右アクスルシャフト１７，１９を介して後輪２１，２３が回転駆動される。

従って、ブレーキキャリパ７，９の制動制御により後輪２１，２３を駆動し、前輪４９，５１のスリップに係わらず駆動走行を行わせ、オフロードなどでの円滑な走行を行うことができる。

前記左右後輪２１，２３間で差動回転が生じたときも、前記中空制御軸７９ａ，７９ｂは高速で回転する。従って、同様に油圧コントローラ１１により遊星キャリヤ７７ａ，７７ｂを適宜作動させ、差動回転を制限し、或いは旋回走行外輪側の駆動トルクを同内輪側よりも増大し、さらには、直進走行時の横風に対してヨーコントロールを行い、走行性を向上させることができる。

以上、ブレーキキャリパ７，９によりブレーキディスク３，５を制動制御することでサンギヤ７３ａ，７３ｂを制動し、トルク伝達を制御することができる。

また、前輪側終減速機構の減速比と後輪側終減速機構５５の減速比とを、直進走行時に前記サンギヤ７３ａ，７３ｂが停止するように設定したため、ブレーキディスク３，５及びブレーキキャリパ７３ａ，７３ｂ間の摺動による発熱を抑制し、エネルギ消費を少なくすることができる。

図５〜図７は、本発明の実施例２に係り、図５は、四輪駆動車のスケルトン平面図、図６は、トルク伝達カップリング及びリヤデファレンシャル装置の関係を示すスケルトン断面図、図７は、トルク伝達カップリングを示す断面図である。なお、本実施例でも、基本的な構成は実施例１と同様であり、同一又は対応する構成部分には同符号又は同符号にＡを付して説明する。また、本実施例では遊星ギヤ機構は、単一であり、上記実施例の符号のａ，ｂを外した符号を付す。

本実施例のトルク伝達カップリング１０３は、四輪駆動車の駆動源であるエンジン４３側と後輪側終減速機構５５Ａ側との間、すなわち、プロペラシャフト２５とドライブピニオンシャフト１０５との間に配置されたものである。

前記トルク伝達装置１０３は、入力回転部材として入力軸１０７を備えている。トルク伝達装置１０３の出力回転部材は、ドライブピニオンシャフト１０５に結合するカップリングケース１０９である。前記入力軸１０７は、遊星ギヤ機構１０９の遊星キャリヤ７７を一体的に備え、カップリングケース１０９は、遊星ギヤ機構１１１のインターナルギヤ７１を備えている。

具体的には、前記入力軸１０７に、遊星キャリヤ７７のキャリヤプレート８１が一体に設けられている。カップリングケース１０９は、ケース本体部１１３及びカバー部１１５からなり、カバー部１１５は、ケース本体部１１３にボルト１１７により締結固定されている。ケース本体部１１３の内周には、前記インターナルギヤ７１が設けられ、カップリングケース１０９内に遊星ギヤ機構１０９が収容されている。カバー部１１５には、インナースプライン１１９が設けられ、前記ドライブピニオンシャフト１０５がインナースプライン１１９にスプライン係合している。

前記カップリングケース１０９は、キャリヤカバー１２１にボールベアリング１２３により回転自在に支持され、キャリヤカバー１２１は、デフキャリヤ６３Ａにボルトナットなどにより締結固定されている。

そして、本実施例でも、前記前輪側終減速機構の減速比と後輪側終減速機構５５Ａの減速比とは、直進走行時に前記サンギヤ７３が停止するように設定されている。

従って、実施例１と同様に、前輪４９，５１がスリップすると、入力軸１０７に前輪スリップに応じた早い回転が入力され、遊星キャリヤ７７を介し遊星ギヤ機構１１１のギヤ比に応じてサンギヤ７３側が高速回転する。このサンギヤ７３の回転により中空制御軸７９を介してブレーキディスク３が高速回転する。

このとき、前記同様にブレーキキャリパ７によりブレーキディスク３を制動制御する。このブレーキディスク３の制動制御により、中空制御軸７９介してサンギヤ７３が制動され、遊星キャリヤ７７からの回転入力により遊星ギヤ７５がサンギヤ７３の周りに強制的に公転駆動される。このサンギヤ７３の公転駆動によりカップリングケース１０９を介してドライブピニオンシャフト１０５にトルク出力が行われ、ドライブピニオンギヤ５９、リングギヤ５７、リヤデファレンシャル装置１Ａ、左右アクスルシャフト１７，１９を介して後輪２１，２３が回転駆動される。

従って、本実施例においても、ブレーキキャリパ７によりブレーキディスク３を制動制御することでサンギヤ７３を制動し、トルク伝達を制御することができる。

また、前輪側終減速機構の減速比と後輪側終減速機構５５Ａの減速比を、直進走行時に前記サンギヤ７３が停止するように設定したため、ブレーキディスク３及びブレーキキャリパ７３間の摺動による発熱を抑制し、エネルギ消費を少なくすることができる。

なお、本発明のトルク伝達装置は、センターデファレンシャル装置として適用し差動制限トルクの制御を行わせることもできる。

上記実施例では、前後輪側終減速機構のギヤ比を、直進走行時にトルク伝達装置のサンギヤが停止するように設定したが、かかるギヤ比を特に設定しなくともよい。

四輪駆動車のスケルトン平面図である（実施例１）。 リヤデファレンシャル装置及びその周辺を示すスケルトン断面図である（実施例１）。 リヤデファレンシャル装置の断面図である（実施例１）。 ブレーキディスク及びブレーキキャリパの関係の側面図である（実施例１）。 四輪駆動車のスケルトン平面図である（実施例２）。 リヤデファレンシャル装置及びその周辺を示すスケルトン断面図である（実施例２）。 トルク伝達カップリングの断面図である（実施例２）。

符号の説明

１ リヤデファレンシャル装置（トルク伝達装置）
３，５ ブレーキディスク
７，９ ブレーキキャリパ
１３，１５ 出力軸（出力回転部材）
１７，１９ アクスルシャフト
４３ エンジン（駆動源）
５３ デフケース（入力回転部材）
５５，５５Ａ 後輪側週減速機構
６７，６９，１１１ 遊星ギヤ機構
７１，７１ａ，７１ｂ インターナルギヤ
７３，７３ａ，７３ｂ サンギヤ
７５，７５ａ，７５ｂ 遊星ギヤ
７７，７７ａ，７７ｂ 遊星キャリヤ
７９，７９ａ，７９ｂ 中空制御軸
１０３ トルク伝達カップリング（トルク伝達装置）
１０７ 入力軸（入力回転部材）
１０９ カップリングケース（出力回転部材）

Claims (5)

1. インターナルギヤ、サンギヤ、遊星ギヤ、及び遊星ギヤを支持する遊星キャリヤからなる遊星ギヤ機構と、
   前記インターナルギヤ及び遊星キャリヤの何れかに各別に連動構成された入出力回転部材とを備え、
   前記サンギヤに、ブレーキディスクを連動連結し、
   前記ブレーキディスクを制動制御するブレーキキャリパを設けた
   ことを特徴とするトルク伝達装置。
2. 請求項１記載のトルク伝達装置であって、
   前記遊星ギヤ機構は、左右一対設けられ、
   前記入力回転部材は、前記インターナルギヤが設けられて前記左右の遊星ギヤ機構を収容したデフケースであり、
   前記出力回転部材は、前記左右のキャリヤを備えて左右のアクスルシャフトに連動連結された左右の出力軸である
   ことを特徴とするトルク伝達装置。
3. 請求項１記載のトルク伝達装置であって、
   前記入力回転部材は、前記遊星ギヤ機構の遊星キャリヤを備えた入力軸であり、
   前記出力回転部材は、前記遊星ギヤ機構のインターナルギヤが設けられ前記遊星ギヤ機構を収容したカップリングケースである
   ことを特徴とするトルク伝達装置。
4. 請求項２記載のトルク伝達装置であって、
   前記左右のアクスルシャフトは、四輪駆動車の左右後輪に連動連結され、
   前記デフケースが、後輪側終減速機構を介して駆動源側に連動連結され、
   前記四輪駆動車の左右前輪は、前記駆動源側に前輪側終減速機構及びフロントデファレンシャル装置を介して連動連結され、
   前記前後輪側両終減速機構の減速比を、直進走行時に前記サンギヤが停止するように設定した
   ことを特徴とするトルク伝達装置。
5. 請求項３記載のトルク伝達装置であって、
   前記入力回転部材は、駆動源側に結合され、
   前記出力回転部材は、四輪駆動車のリヤデファレンシャル装置側の後輪側終減速機構に結合され、
   前記四輪駆動車の左右前輪は、前記駆動源側に前輪側終減速機構及びフロントデファレンシャル装置を介して連動連結され、
   前記前後輪側両終減速機構の減速比を、直進走行時に前記サンギヤが停止するように設定した
   ことを特徴とするトルク伝達装置。
   

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