JP2007078134A - 駆動力配分装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クラッチ締結力を制御するためにボールカム同士を相対回転させる機構をコンパクトにして装置内の設置スペースを小さくして小型軽量化を図る。
【解決手段】スリップ可能な摩擦クラッチ装置１６と同軸に相対回転自在な一対のボールカム２２，２４を配置し、一対のボールカム２２，２４の相対回転による一方のボールカムの軸方向の移動により摩擦クラッチ装置１６の締結力を変化させて前輪もしくは後輪への駆動力の配分を制御する。一方のボールカム２２に外歯ギア３０を一体に設け、他方のボールカム２４に内歯ギア３４を一体に設け、外歯ギア３０と内歯ギア３４の両方に噛合うように駆動ギア３６を設け、駆動ギア３６を電動アクチュエータで駆動してクラッチ締結力を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、第１出力軸もしくは第２出力軸への駆動力の配分制御をスリップ可能な摩擦クラッチ装置で行う駆動力配分装置に関する。

従来、前輪への駆動力の配分制御をスリップ可能な摩擦クラッチ装置で行う４輪駆動用の駆動力配分装置としては例えば図５のものが知られている（特許文献１）。

図５において、ケース１４１内にはエンジンから変速機を介して駆動される入力軸１４２が設けられ、入力軸１４２は後輪の第１出力軸１４３に直結され、前輪の第２出力軸１４４に対しては摩擦クラッチ装置１５０、スプロケットギア１５６、チェーンベルト１５７及びスプケットギア１５８を介して連結される。摩擦クラッチ装置１５０の締結力は、サーボモータ１６２の駆動で連続的に制御され、車両の前後輪の駆動力配分を制御する。

図６は図５におけるサーボモータ１６２によるクラッチ締結力の制御機構を取出して概略的に示している。サーボモータ１６２は、互いに向き合った2個のボールカム、即ち相対する面のカム傾斜溝にボール１７１を介在した支持リング１６８と加圧リング１７０を相対回転させることで、両者の相対距離を開き、多板クラッチの押付け力を制御する。

支持リング１６８に対し回転自在に配置され、ボール１７１を介して相対した加圧リング１７０は外周に形成したピン１７２をケースの軸方向溝１７３に入れることで回転が規制され、サーボモータ１６２の回転を減速して歯車１６５が噛みあう支持リング１６８に伝えて回転させると、回転が規制された加圧リング１７０がボール１７１に対するカム傾斜溝の回転移動によりボールカム同士の相対距離が変化して軸方向に移動し、摩擦クラッチ装置１５０の押付け力を制御する。

図７は前輪への駆動力の配分制御をスリップ可能な摩擦クラッチ装置で行う駆動力配分装置の他の例である（特許文献２）。図７において、ケース２０１内にはエンジンから変速機を介して駆動される入力軸２０２が設けられ、入力軸２０２は後輪の第１出力軸２０３に直結され、前輪の第２出力軸２０７に対しては摩擦クラッチ装置２１２及びチェーン２０６を介して連結される。摩擦クラッチ装置２１２の締結力は、サーボモータ（図示せず）の駆動で連続的に制御され、車両の前後輪の駆動力配分を制御する。

図８は図７における摩擦クラッチ装置２１２の締結力を連続的に制御する機構を取出して概略的に示している。サーボモータによる回転は円筒形の回転カム２４０を駆動する。摩擦クラッチ装置と同軸に一対のボールカム２３１，２３２が相対回転自在に配置され、相対する面に形成したカム傾斜溝にボール２３３を入れている。ボールカム２３１，２３２にはアーム２３５，２３６が形成され、その先端のローラ２３７，２３８を回転カム２４０のカム面に配置している。

サーボモータにより回転カム２４０を上から見て左回りに回転すると、回転カム２４０によりアーム２３５，２３６の角度が広げられて、ボールカム２３１，２３２が相対回転し、ボールカム２３１により摩擦クラッチ装置２１２を押すことで、締結力を連続的に制御し、車両の前後輪の駆動力配分を制御する。
特許第２７１５３４０号公報 米国特許公開２００３／００２９６９０

しかしながら、このような従来の駆動力配分装置にあっては次の問題がある。まず図５，６の駆動力配分装置にあっては、一方のボールカムと一体になった被駆動ギアの回転角が大きいため、装置に収納するために大きなスペースを必要とするという問題がある。

また図７，８の駆動力配分装置にあっては、回転カム２４０により同時にボールカム２３１，２３２を相対回転させるため、その開き角は図５，６の場合に比べて小さくなるものの、円筒形の回転カム２４０が大型化し、装置内に収納するために大きなスペースを必要するという問題がある。

本発明は、クラッチ締結力を制御するためにボールカム同士を相対回転させる機構をコンパクトにして装置内の設置スペースを小さくして小型軽量化を図る駆動力配分装置を提供することを目的とする。

本発明は、スリップ可能な摩擦クラッチ装置と同軸に相対回転自在な一対のボールカムを配置し、一対のボールカムの相対回転による一方のボールカムの軸方向の移動により摩擦クラッチ装置の締結力を変化させて第１出力軸もしくは第２出力軸への駆動力の配分を制御する駆動力配分装置に於いて、
一対のボールカムの一方にアーム部を介して形成された外歯ギアと、
一対のボールカムの他方にアーム部を介して外歯ギアの外側に相対する位置に形成された内歯ギアと、
外歯ギアと内歯ギアの両方に噛合い、外歯ギアと内歯ギアを異なる方向に同時に回動させて一対のボールカムを相対回転させる駆動ギアと、
駆動ギアを駆動する電動アクチュエータと、
を設けたことを特徴とする。

また本発明は、第１出力軸もしくは第２出力軸への駆動力の配分制御をスリップ可能な摩擦クラッチ装置で行う駆動力配分装置に於いて、
第１出力軸もしくは第２出力軸の一方に結合されエンジンからの入力を直接前輪もしくは後輪に伝達する軸部材と、
一方の要素が軸部材と同軸に連結されるとともに他方の要素が第１出力軸もしくは第２出力軸に結合された摩擦クラッチ装置と、
摩擦クラッチ装置と同軸上に互いに相対回転可能に配置され、その相対する面の一方に複数の傾斜溝をもった一対のボールカムと、
一対のボールカムの一側にスラスト軸受を介して接した状態で軸部材に固定される固定部材と、
一対のボールカムの他側にスラスト軸受を介して接した状態で摩擦クラッチ装置を押すことでクラッチの締結力を発生させる押付け部材と、
一対のボールカムの傾斜溝部に挟まれて保持されるボールと、
一対のボールカムの一方にアーム部を介して形成された外歯ギアと、
一対のボールカムの他方とアーム部を介して外歯ギアの外側に相対する位置に形成された内歯ギアと、
外歯ギアと内歯ギアの両方に噛合い、外歯ギアと内歯ギアを異なる方向に同時に回動させて一対のボールカムを相対回転させる駆動ギアと、
駆動ギアをその出力軸に固定して駆動する電動アクチュエータと、
電動アクチュエータに電気信号を送ることで摩擦クラッチ装置の締結力を制御する制御装置と、
を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、相対回転可能なボールカムの一方に外歯ギアを設け、もう一方のボールカムには外歯ギアと空間的に重なり合う外側の相対する位置に内歯ギアを取付け、外歯ギアと内歯ギアの両方に噛合うように駆動ギアを設けて減速機付きモータで駆動するようにしたため、駆動ギアの回転に伴って一対のボールカムが互いに反対方向に回転することで、ボールカム同士の相対距離が開いて多板クラッチを押すことができ、特に、ボールカムと一体となったギア部が互いに空間的に重なり合う構造のため、トランスファー内部のスペースを共有することとなり、装置内の設置スペースが小さくて済み、装置の小型化と軽量化を図ることができる。

またボールカムの開き角を小さくするために体積の大きな円筒形の回転カムも必要としないことから、装置内の設置スペースが小さくて済み、装置の小型化と軽量化を図ることができる。

さらに、駆動ギアは外歯ギアと内歯ギアから互いに反対方向の接線方向反力を受け、それらが略打ち消し合うため、駆動ギア自体には接線方向の力がほとんど加わらない。そのため、駆動ギアの支持に大きな強度を必要とせず、支持構造の小型化と軽量化をはかることができる。

図１は本発明による駆動力配分装置の実施形態を示した断面図である。図１において、本発明の駆動力配分装置はケース１０を有し、ケース１０の左側に、エンジンからの回転を自動変速機あるいは手動変速機を介して入力する入力軸１２が設けられ、入力軸１２は同軸に配置された第１出力軸としての後輪出力軸１４に直結されている。

後輪出力軸１４と同軸には摩擦クラッチ装置１６が設けられる。摩擦クラッチ装置１６はクラッチハブ４４を後輪出力軸１４に固定し、クラッチドラム４６を後輪出力軸１４に対し回転自在に設けたスプロケットギア５０に連結している。後輪出力軸１４と平行には、反対側に動力を取り出す第２出力軸としての前輪出力軸２０がケース１０に設けられており、前輪出力軸２０にはスプロケットギア５２が一体に形成されており、摩擦クラッチ装置１６側のスプロケットギア５０との間にチェーンベルト１８を掛けて連結している。

このような駆動力配分装置において、２輪駆動の際には摩擦クラッチ装置１６のクラッチハブ４４とクラッチドラム４６間が切り離され、入力軸１２の回転は後輪出力軸１４に直接伝達される。４輪駆動時にあっては摩擦クラッチ装置１６が接続状態となり、入力軸１２からの駆動力を、後輪出力軸１４、摩擦クラッチ装置１６、スプロケットギア５０、チェーンベルト１８、スプロケットギア５２を介して前輪出力軸２０にも伝達する。

摩擦クラッチ装置１６に対しては、クラッチハブ４４とクラッチドラム４６の間に設けた多板クラッチ４８のクラッチ締結力を制御する機構が設けられる。このクラッチ締結力の制御機構は、後輪出力軸１４と同軸に相対回転自在に設けられた一対のボールカム２２，２４の相対するカム面の傾斜溝部に挟まれて保持されたボール２６、ボールカム２２からアーム部により延在されて先端側に形成した外歯ギア３０、ボールカム２４からアーム部を延在して先端側の内側に外歯ギア３０に相対する空間的に重なり合う回転面の位置に形成した内歯ギア３４、外歯ギア３０と内歯ギア３４の間に配置されて両方に噛み合う駆動ギア３６、駆動ギア３６を減速機４０を介して回転駆動するサーボモータ３８、ボールカム２２，２４の両側に配置されたスラスト軸受５４，５６、スラスト軸受５４の外側に配置され後輪出力軸１４に固定された固定部材５８、スラスト軸受５６側に配置され後輪出力軸１４に対し軸方向に移動自在な押付け部材４２、更にサーボモータ３８を制御する制御装置６０で構成される。

図２は図１の摩擦クラッチ装置１６のクラッチ締結力を制御する機構を取り出して示している。図２において、後輪出力軸１４には一対のボールカム２２，２４が回転自在に設けられ、ボールカム２２，２４の相対面にの一方に設けた複数の傾斜溝部に挟まれて複数のボール２６が保持されている。このボールカム２２，２４及びボール２６で構成されるボールカム機構は、ボールカム２２，２４の相対回転により、両者の軸方向の間隔が、ボール２６が位置する傾斜溝部の深さにより変化する。

ボールカム２２からはアーム部２８が延在され、アーム部２８の先端に外歯ギア３０を形成している。またボールカム２４から延在されたアーム部３２の先端に、外歯ギア３０に相対して内歯ギア３４を形成している。このため外歯ギア３０と内歯ギア３４は、回転中心に対し同じギア回転面に位置し、回転面を共有した構造としている。

外歯ギア３０と内歯ギア３４の間には、両方に噛み合って駆動ギア３６が配置され、駆動ギア３６はサーボモータ３８の回転を減速出力する減速機４０の出力軸に連結されている。ここで、サーボモータにより減速機４０を矢印Ａ方向に回転すると、駆動ギア３６に噛み合っている外歯ギア３０は矢印Ｂ方向に回転し、同時に内歯ギア３４は矢印Ｃ方向に回転し、この外歯ギア３０と内歯ギア３４の反対方向の回転に伴うボールカム２２，２４の相対回転で、ボールカム２２とボールカム２４の間隔が変化することになる。

ここで、クラッチ締結力を制御する本発明の機構にあっては、一対のボールカム２２，２４から延在したアーム部２８，３２の先端に形成した外歯ギア３０と内歯ギア３４が空間的に重なり合う構造のため、装置内部におけるスペースを共有することとなり、装置内の設置スペースを小さくでき、駆動力配分装置の小型化と軽量化を図ることができる。

図３は図２の摩擦クラッチ装置における締結力制御機構を軸方向から見た説明図である。図３において、ボールカム２２と一体に設けた外歯ギア３０とボールカム２４と一体に設けた内歯ギア３４は、摩擦クラッチ装置１６における締結力をゼロとする初期位置ある。

ここで、外歯ギア３０を一体に形成したボールカム２２のアーム部２８の中心線を２８ａ、内歯ギア３４を一体に形成したボールカム２４のアーム部３２の中心線を３２ａとし、両者の中心線２８ａ，３２ａの成す角をα／２とする。この状態で駆動ギア３６を矢印Ａ方向に回転すると、外歯ギア３０が矢印Ｂ方向に回転し、同時に内歯ギア３４が矢印Ｃ方向に回転する。

この外歯ギア３０のＢ方向、内歯ギア３４のＣ方向の回転により、ボールカム２２，２４の中心に対しα／２だけ回転すると、アーム部２８の中心線２８ａは初期位置におけるアーム部３２の中心線３２ａの位置に移動し、同時にアーム部３２の中心線３２ａは初期位置におけるアーム部２８の中心線２８ａの位置に移動する。

このように本発明のクラッチ締結力を制御する機構にあっては、外歯ギア３０と内歯ギア３４が同一空間（同一回転面）でお互い逆方向に回動して、それぞれボールカム２２，２４の相対回転を作り出す。

図３の初期位置から駆動ギア３６のＡ方向の回転により、外歯ギア３０がＢ方向、内歯ギア３４がＣ方向に回転すると、この回転に伴いボールカム２２，２４の間隔は広がり、ボールカム２２，２４の間隔が広がれば、図１の固定部材５８に対しスラスト軸受５４を介して接しているボールカム２２側が固定側（回転可能）となり、ボールカム２４側が軸方向に移動し、スラスト軸受５６を介して押付け部材４２を移動し、多板クラッチ４８を押すことで、クラッチ締結力を増加させる。

ここで、駆動ギア３６は外歯ギア３０と内歯ギア３４から互いに反対方向の接線方向反力を受け、それらが略打ち消し合うため、駆動ギア３６自体には接線方向の力がほとんど加わらない。そのため、駆動ギア３６の支持に大きな強度を必要とせず、指示構造の小型化と軽量化をはかることができる。

図４は本発明における締結力制御機構の回転角を従来装置の回転角と対比して示した説明図である。図４（Ａ）は図６の従来例であり、この場合には一対のボールカムとなる支持リング１６８と加圧リング１７０につき、一方の支持リング１６８しか回転していないため、一定のクラッチ締結力、即ち加圧リング１７０の軸方向の移動量を得るための回転角αは、全て支持リング１６８の回転角として回転する必要がある。

図４（Ｂ）は図８の従来例であり、この従来例にあっては、円筒状の回転カム２４０を使用することで、一対のボールカム２３１，２３２の両方を互いに反対方向に回動して軸方向の間隔を広げており、同じ軸方向の移動量を得るためには、アーム２３５，２３６による回転角は、図４（Ａ）のボールカムの片側のみを回転した場合の回転角αに対し、その半分のα／２とすることができる。

図４（Ｃ）は本発明のクラッチ締結力制御機構における回転角であり、本発明にあってはボールカム２２，２４と一体になった外歯ギア３０と内歯ギア３４を同一回転面で相対させ、両方に噛み合う駆動ギア３６で回転させており、外歯ギア３０の回転量及び回転方向に対し、内歯ギア３４は同じ回転量で逆方向に回動する。

したがって両者の回転方向を図４（Ｃ）のように空間的に重ねることができ、図４（Ａ）（Ｂ）の従来装置と同じ軸方向のボールカム２２，２４の相対移動を必要とする回転角は重なり合った空間でα／２とすることができる。

この図４（Ａ）（Ｂ）の従来のクラッチ締結力の制御機構における空間的な回転角に対し、図４（Ｃ）の本発明のクラッチ締結力の制御機構にあっては、空間的に重なった回転角を持つことで装置内における設置スペースを小さくでき、装置の小型軽量化を達成することができる。

また図１の制御装置６０は、スイッチ操作などによる２輪駆動と４輪駆動の切替えに応じ、サーボモータ３８によるクラッチ締結力の制御機構で摩擦クラッチ装置１６を２輪駆動の際には切り離し、４輪駆動の際には締結力を最大として接続する切替えを行う。

また４輪駆動によるクラッチ締結力の発生状態にあっては、駆動力配分装置における高速と低速の切替えに応じ、４輪駆動高速ではクラッチ締結力を低めに制御し、４輪駆動低速ではクラッチ締結力を最大に制御するなどの必要に応じた適宜のクラッチ締結力の制御を行うことができる。

なお本発明は、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。

また、４輪駆動用に限らず、摩擦クラッチ装置の締結力を連続的に制御するものすべてに適用できる。

本発明による４輪駆動用駆動力分配装置の実施形態を示した断面図 図１の摩擦クラッチ装置における締結力制御機構を取出して示した説明図 図１の摩擦クラッチ装置における締結力制御機構を軸方向から見た説明図 本発明の締結力制御機構の回転角を従来装置の回転角と対比して示した説明図 従来の４輪駆動用駆動力分配装置の断面図 図５の摩擦クラッチ装置における締結力制御機構を取出して示した説明図 従来の別の４輪駆動用駆動力分配装置の断面図 図７の摩擦クラッチ装置における締結力制御機構を取出して示した説明図

符号の説明

１０：ケース
１２：入力軸
１４：後輪出力軸
１６：摩擦クラッチ装置
１８：チェーンベルト
２０：前輪出力軸
２２，２４：ボールカム
２６：ボール
２８，３２：アーム部
３０：外歯ギア
３４：内歯ギア
３６：駆動ギア
３８：サーボモータ
４０：減速機
４２：押付け部材
４４：クラッチハブ
４６：クラッチドラム
４８：多板クラッチ
５０，５２：スプロケットギア
５４，５６：スラスト軸受
５８：固定部材
６０：制御装置

Claims (2)

1. スリップ可能な摩擦クラッチ装置と同軸に相対回転自在な一対のボールカムを配置し、一対のボールカムの相対回転による一方のボールカムの軸方向への移動により前記摩擦クラッチ装置の締結力を変化させて第１出力軸もしくは第２出力軸への駆動力の配分を制御する駆動力配分装置に於いて、
   前記一対のボールカムの一方にアーム部を介して形成された外歯ギアと、
   前記一対のボールカムの他方にアーム部を介して前記外歯ギアの外側に相対する位置に形成された内歯ギアと、
   前記外歯ギアと内歯ギアの両方に噛合い、前記外歯ギアと内歯ギアを異なる方向に同時に回動させて前記一対のボールカムを相対回転させる駆動ギアと、
   前記駆動ギアを駆動する電動アクチュエータと、
   を設けたことを特徴とする駆動力配分装置。
   
2. 第１出力軸もしくは第２出力軸への駆動力の配分制御をスリップ可能な摩擦クラッチ装置で行う駆動力配分装置に於いて、
   第１出力軸もしくは第２出力軸の一方に結合されエンジンからの入力を直接第１出力軸もしくは第２出力軸に伝達する軸部材と、
   一方の要素が前記軸部材と同軸に連結されるとともに他方の要素が第２出力軸もしくは第１出力軸に結合された摩擦クラッチ装置と、
   摩擦クラッチ装置と同軸上に互いに相対回転可能に配置され、その相対する面の一方に複数の傾斜溝をもった一対のボールカムと、
   前記一対のボールカムの一側にスラスト軸受を介して接した状態で前記軸部材に固定される固定部材と、
   前記一対のボールカムの他側にスラスト軸受を介して接した状態で前記摩擦クラッチ装置を押すことでクラッチの締結力を発生させる押付け部材と、
   前記一対のボールカムの傾斜溝に挟まれて保持されるボールと、
   前記一対のボールカムの一方にアーム部を介して形成された外歯ギアと、
   前記一対のボールカムの他方とアーム部を介して前記外歯ギアの外側に相対する位置に形成された内歯ギアと、
   前記外歯ギアと内歯ギアの両方に噛合い、前記外歯ギアと内歯ギアを異なる方向に同時に回動させて前記一対のボールカムを相対回転させる駆動ギアと、
   前記駆動ギアをその出力軸に固定して駆動する電動アクチュエータと、
   前記電動アクチュエータに電気信号を送ることで前記摩擦クラッチ装置の締結力を制御する制御装置と、
   を備えたことを特徴とする駆動力配分装置。

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