JP2007139147A

JP2007139147A - 駆動力伝達装置

Info

Publication number: JP2007139147A
Application number: JP2005336983A
Authority: JP
Inventors: Junichi Asano; 純一浅野; Hirotaka Kusukawa; 博隆楠川
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2005-11-22
Filing date: 2005-11-22
Publication date: 2007-06-07

Abstract

【課題】複雑な制御機構を必要とせず、摩耗による信頼性の低下およびフリクションの増大を防止でき、かつ、騒音およびコストを増大させることのない前後輪駆動車の従駆動輪側の駆動力伝達装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る駆動力伝達装置は、駆動力伝達装置は、図示しないモータに駆動連結される入力軸1と、図示しない従駆動輪に駆動連結される出力軸2を具える前後輪駆動車の従駆動輪側の駆動力伝達装置において、前記入力軸1と、前記出力軸2との間に、前記入力軸1の前進駆動時に係合するワンウェイクラッチ3を介装するとともに、遊星歯車機構4を、当該遊星歯車機構4の構成要素のうちインターナルギア4rを前記入力軸1に、キャリア4cを前記出力軸2にそれぞれ結合して介装し、前記遊星歯車機構4のサンギア4sをクラッチ5を介して静止系たるケーシング6に結合し、当該クラッチ5を締結させるカム機構7と、当該カム機構5を動作させる、入力軸1の後退駆動時に係合する付加ワンウェイクラッチ8を設けることを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、前後輪駆動車に用いられる従駆動輪側の駆動力伝達装置に関するものである。

従来、前後輪駆動車としては特許文献1に記載されているようなものがあり、エンジン等の主動力装置により主駆動輪を駆動し、補助動力装置たるモータにより従駆動輪を駆動するシステムとなっている。モータと従駆動輪との間には駆動力伝達装置が設けられ、それにより、前進四輪駆動時にはモータの駆動力を従駆動輪に伝達し、前進二輪駆動時には従駆動輪からの駆動力をモータに伝達させないように遮断し、後退四輪駆動時にはモータの駆動力を従駆動輪に伝達するようにしている。この駆動力伝達装置に電磁式湿式多板クラッチを用いて駆動力の伝達および遮断を行う場合には、当該電磁式湿式多板クラッチの締結および解放にあたり、複雑な制御機構が必要となるという問題点があった。

あるいは、駆動力伝達装置を、前進用のワンウェイクラッチと、後退用の摩擦クラッチとを具え、当該後退用の摩擦クラッチを、後退駆動時に締結させるカム機構を具えて構成した場合には、当該カム機構に前進駆動時および後退駆動時に摺動するリターンスプリング等の摩擦部材があり、当該部材の摩耗による信頼性の低下および駆動力伝達装置としてのフリクションが大きくなるという問題点があった。加えて、カム機構を動作させるために、諸元の異なる二つのギヤを使用する必要があるため、騒音が増大するとともに、コストが増大してしまうという問題点もあった。
特開2004-82869号公報

本発明の目的は、上述した課題を解決することであり、複雑な制御機構を必要とせず、摩耗による信頼性の低下およびフリクションの増大を防止でき、かつ、騒音およびコストを増大させることのない前後輪駆動車の従駆動輪側の駆動力伝達装置を提供することにある。

請求項1に係る駆動力伝達装置は、モータに駆動連結される入力軸と、従駆動輪に駆動連結される出力軸を具える前後輪駆動車の従駆動輪側の駆動力伝達装置において、前記入力軸と、前記出力軸との間に、前記入力軸の前進駆動時に係合するワンウェイクラッチを介装するとともに、遊星歯車機構を、当該遊星歯車機構の構成要素のいずれかを前記入力軸に、それ以外の構成要素を前記出力軸に結合して介装し、前記遊星歯車機構の残りの構成要素をクラッチを介して静止系に結合し、当該クラッチを締結させるカム機構と、当該カム機構を動作させる、入力軸の後退駆動時に係合する付加ワンウェイクラッチを設けることを特徴とする。

これによれば、複雑な制御機構を必要とすることなく、前進四輪駆動時にはワンウェイクラッチによりモータの駆動力を従駆動輪に伝達し、前進二輪駆動時にはワンウェイクラッチおよび遊星歯車機構により従駆動輪からの駆動力をモータに伝達させないように遮断し、後退四輪駆動時にはモータの駆動力により入力軸を後退駆動させて、カム機構を動作させてクラッチを締結することによって、遊星歯車機構のいずれかの構成要素を静止系に結合させた状態で、それ以外の構成要素に入力された入力軸からの後退駆動力を、残りの構成要素から出力軸に伝達することができる。加えて前進駆動時おいてはカム機構を動作させず、前記クラッチを解放した状態とするため、カム機構に使用するリターンスプリング等の摩擦部材が摩耗することを防止して、信頼性の低下およびフリクションの増大を防止することができる。さらに、カム機構を動作させるに当たり、諸元の違う二つのギヤを設ける必要も廃して、騒音およびコストの増大を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明に係る駆動力伝達装置の一実施形態を示す模式断面図である。

この駆動力伝達装置は、図示しないモータに駆動連結される入力軸1と、図示しない従駆動輪に駆動連結される出力軸2を具える前後輪駆動車の従駆動輪側の駆動力伝達装置において、前記入力軸1と、前記出力軸2との間に、前記入力軸1の前進駆動時に係合するワンウェイクラッチ3を介装するとともに、遊星歯車機構4を、当該遊星歯車機構4の構成要素のうちインターナルギア4rを前記入力軸1に、キャリア4cを前記出力軸2に結合して介装し、前記遊星歯車機構4のサンギア4sをクラッチ5を介して静止系たるケーシング6に結合し、当該クラッチ5を締結させるカム機構7と、当該カム機構7を動作させる、入力軸1の後退駆動時に係合する付加ワンウェイクラッチ8を設ける。

ワンウェイクラッチ３は、内輪3a、スプラグ3bおよび外輪3cから構成され、外輪3cの外周側は入力軸1の出力軸2側のフランジ部1aにスプライン嵌合され、内輪3aの内周側は出力軸2にスプライン嵌合により結合される。

付加ワンウェイクラッチ8は、内輪8a、スプラグ8bおよび外輪8cから構成され、内輪8aの内周側は入力軸1のフランジ部1aに結合された、遊星歯車機構4のインターナルギア4rにスプライン嵌合より結合される。
カム機構7は軸方向に対向するカム部材7a，7bおよびカムフォロア7cから構成され、カム部材7aは付加ワンウェイクラッチ8の外輪8cに結合される。

クラッチ5は、円環状のクラッチ部材5a，5bから構成され、クラッチ部材5aはカム機構77を構成するカム部材7bに結合され、クラッチ部材5bはケーシング6に結合される。さらに、クラッチ部材5aをクラッチ部材5bから離隔する方向に常時付勢するためのリターンスプリング9が設けられる。

入力軸1のモータ側はケーシング6の一部をなすケーシング6aにより軸受10aおよびオイルシール11aを介して回転自在に支持され、出力軸2の従駆動輪側はケーシング6の一部をなすケーシング6bにより、軸受10bおよびオイルシール11bを介して回転自在に支持される。ケーシング6aとケーシング6bとはボルト12により結合される。

さらに、ケーシング6bの内周側には段部6cが設けられ、当該段部6cに皿バネ状のリターンスプリング13の外周側が係合され、リターンスプリング13の内周側がカム機構7のカム部材7bの外周側に設けた円環状の凸状部7dに係合されて、カム部材7bを、カム部材7aに接近する方向に常時付勢する。なお、リターンスプリング13は、カム部材7bをカム部材7aに接近する方向に常時付勢する機能を果たすものであれば、他の手段で代用することも可能である。

図2は図1に示した本発明に係る駆動力伝達装置の、前進四輪駆動時の駆動力の伝達態様を示す模式断面図である。
ここでは、前進四輪駆動時の入力軸1の回転方向を、入力軸1を図示しないモータ側、つまり図2(a)中右側から見て、時計回り方向としている。図2(b)はワンウェイクラッチ3を図2(a)中右側から見て示す模式断面図であり、図2(c)は付加ワンウェイクラッチ8を図2(a)中右側から見て示す模式断面図である。

入力軸1を時計回り方向に回転させると、ワンウェイクラッチ3を構成する内輪3aが外輪3cに対して係合方向に回転するので、スプラグ3bが図2(b)に示すように係合方向に傾いて、内輪3a、スプラグ3b、外輪3cは一体となって時計回りに回転して、ワンウェイクラッチ3により、駆動力が入力軸1から出力軸2に伝達される。なお、入力軸1の時計回りの回転に伴い、付加ワンウェイクラッチ8を構成する外輪8cに対して内輪8aは非係合方向に回転するので、スプラグ8bが図2(c)に示すように非係合方向に傾き、外輪8cに対して内輪8aは空転する。付加ワンウェイクラッチ8が係合しないので、入力軸1の駆動力は外輪8cひいてはカム機構7のカム部材7aには伝達されず、これによりカム部材7aと7bとの間に周方向の相対変位は発生しないので、カム機構7は動作せず、従ってカム部材7bとリターンスプリング13との間のフリクションも発生せず、クラッチ5は解放状態となる。

ここでカム機構7の動作とは、カム部材7bに対してカム部材7aが周方向に相対変位しうる駆動力がカム機構7に作用した場合に発生する、カムフォロア7cとカム部材7a，7bの対向面に設けられた、ここでは図示しないカム溝による軸方向の推進力に基づき、カム部材7bをカム部材7aから離隔する方向にカムフォロア7cにより押し出して、これに伴い当該カム部材7bに結合されたクラッチ5を構成するクラッチ部材5aをクラッチ部材5bに押し付けて、クラッチ5を締結する動作を言うものとする。

図3は図1に示した本発明に係る駆動力伝達装置の、前進二輪駆動時の駆動力の伝達態様を示す模式断面図である。
ここでは、前進二輪駆動時の出力軸2の回転方向を、図3(a)中右側から見て、時計回り方向としている。図3(b)はワンウェイクラッチ3を図3(a)中右側から見て示す模式断面図であり、図3(c)は付加ワンウェイクラッチ8を図3(a)中右側から見て示す模式断面図である。

前進二輪駆動時においては、モータは駆動されず、従って入力軸1は停止したままであり、図示しない主駆動輪の駆動力によって出力軸2が入力軸1側から見て時計回り方向に回転される。出力軸2が入力軸1側から見て時計回りに回転されると、図3(b)に示すように、ワンウェイクラッチ3を構成する内輪3aが外輪3cに対して非係合方向に回転するので、スプラグ3bが図3(b)に示すように非係合方向に傾いて、内輪3aは外輪3cに対して空転し、ワンウェイクラッチ3により、出力軸2からの駆動力は入力軸1には伝達されず遮断される。なお、入力軸1は停止しているため、遊星歯車機構4のインターナルギア4rは停止しており、出力軸2が前進駆動方向に回転すると、キャリア4cも前進駆動方向に回転し、それに伴い、ピニオン4pおよびサンギア4sも前進駆動方向に回転するだけで、入力軸1には駆動力は伝達されない。入力軸1が停止しているので、付加ワンウェイクラッチ8を構成する内輪8aも停止しており、カム機構7は動作せずクラッチ5も締結されない。従って、カム部材7bとリターンスプリング13との間のフリクションも発生しない。

図4は図1に示した本発明に係る駆動力伝達装置の、後退四輪駆動時の駆動力の伝達態様を示す模式断面図である。
ここでは、後退四輪駆動時の入力軸1の回転方向を、図4(a)中右側から見て、反時計回り方向としている。図4(b)はワンウェイクラッチ3を図4(a)中右側から見て示す模式断面図であり、図4(c)は付加ワンウェイクラッチ8を図4(a)中右側から見て示す模式断面図である。

入力軸1を反時計回り方向に回転させると、付加ワンウェイクラッチ8を構成する内輪8aが外輪8cに対して係合方向に回転するので、スプラグ8bが図4(c)に示すように係合方向に傾いて、内輪8a、スプラグ8bおよび外輪8cは一体となって時計回りに回転する。これによりカム機構7を構成するカム部材7aは7bに対して周方向に相対変位するため、カム機構7が動作してクラッチ5が締結され、遊星歯車機構4のサンギア4sが静止系たるケーシング6bに固定される。これにより、駆動力が入力軸1からインターナルギア4r、ピニオン4pおよびキャリア4cを介して遊星歯車機構4の減速比により増幅されて出力軸2に伝達される。なお、入力軸1の反時計回りの回転に伴い、ワンウェイクラッチ3を構成する外輪3cは反時計回りに回転し、内輪3aは遊星歯車機構4の作用により減速されて反時計回りに回転するため、図4(b)に示すように、ワンウェイクラッチ3は係合しない。

図5は、本発明に係る駆動力伝達装置のカム機構を示す模式図である。
カム機構7は、前述したように、カム部材7a，7bおよびカムフォロア7cからなり、カム部材7a，7bの対向面にはカム溝が設けられる。図5はそれらを外周側から見た図である。
ここでカム機構7に入力される駆動力をT、カムフォロア7cの半径をL₁、それぞれのカム部材7a，7bのカム溝のカム角（周方向とカム溝のなす角度）をθ、前述したリターンスプリング9の付勢力をFS9、リターンスプリング13の付勢力をFS13、リターンスプリング13の内径をL₂、カム部材7bとリターンスプリング13の静止摩擦係数をμとすると、カム部材7bとリターンスプリング13とが静止摩擦状態である場合においてカム機構7を動作させるためには、以下の二つの条件を満たす必要がある。

まず、カム機構7の推進力がリターンスプリング9および13の付勢力FS9＋FS13よりも大きいことが必要であるので、T／(L₁×tanθ)＞FS9＋FS13であることが必須となる。さらに、リターンスプリング13とカム部材7bとの間の摩擦力がカム機構7に作用する駆動力Tを前記L₁で除したカム回転力よりも大きい必要があるので、μ×FS13×(L₁／L₂)＞T／L₁であることも必須となる。これらのことにより、(FS9＋FS13)×L₁×tanθ＜T＜μ×FS13×L₂の関係式が導かれる。

さらに、カム部材7bとリターンスプリング13との間の動摩擦係数をμ'とすると、リターンスプリング13とカム部材7bとが動摩擦状態でカム機構7が動作するためには、以下の二つの条件を満たす必要がある。

まず、カム機構7の推進力がリターンスプリング9および13の付勢力FS9＋FS13よりも大きいことが必要であるので、T／(L₁×tanθ)＞FS9＋FS13であることが必須となる。さらに、前記カム回転力がリターンスプリング13とカム部材7bとの間の摩擦力よりも大きい必要があるので、μ'×FS13×(L₁／L₂)＜T／L₁であることも必須となる。これらのことにより、T＞(FS9＋FS13)×L₁×tanθかつT＞μ'×FS13×L₂の関係式が導かれる。

クラッチ5は、カム部材7a、7bに周方向の相対変位が発生しうる駆動力がカム機構7に入力された場合に、カム機構7の動作により自縛的に締結され、セルフロックされる。また、セルフロックした状態で、カム機構7に駆動力が入力されなくなり、カム部材7a，7bに周方向の相対変位が発生しなくなると、リターンスプリング13の作用によりカム部材7bはカム部材7aに接近変位して、クラッチ部材5bからクラッチ部材5aが離隔されて、クラッチ5は解放され、セルフロック状態は解除される。つまり、クラッチ5はセルフロック機能とセルフロック解除機能を有することになる。

図6は本発明に係る駆動力伝達装置の他の実施形態を示す模式図である。
図1においては、遊星歯車機構4のインターナルギア4rを入力軸1に、キャリア4cを出力軸2に、サンギア4sを、クラッチ5を介して静止系たるケーシング6bに結合した例を示したが、図6(a)に示すように、サンギア4sを入力軸1に、キャリア4cを出力軸2に、インターナルギア4rをクラッチ5を介して静止系たるケーシング6bに結合してもよい。あるいは、図6(b)に示すように、キャリア4cを入力軸1に、インターナルギア4rを出力軸2に、サンギア4sをクラッチ5を介して静止系たるケーシング6bに結合してもよい。さらに、図6(c)に示すように、キャリア4cを入力軸1に、サンギア4sを出力軸2に、インターナルギア4rをクラッチ5を介して静止系たるケーシング6bに結合してもよい。

また、図1においては、クラッチをドグクラッチとした形態を示したが、カム機構7の動作による軸方向の変位に応じて締結および解放状態が選択できる形態のクラッチであれば、湿式多板クラッチでもよく、摩擦クラッチでもよい。

図7は本発明に係る駆動力伝達装置のワンウェイクラッチの他の形態を示す模式図である。
図1においては、ワンウェイクラッチをスプラグタイプのものとした形態を示したが、ワンウェイクラッチは、例えば、図7(a)，7(b)に示すようなローラタイプのものでもよい。

図8は本発明に係る駆動力伝達装置を適用しうる前後輪駆動車のシステム構成図である。
このシステムでは、エンジン21の駆動力を、トランスミッション22、プロペラシャフト23、リヤファイナルドライブ24およびドライブシャフト25を介して主駆動輪26に伝達し、モータ27の駆動力を減速機28、フロントファイナルドライブ29およびドライブシャフト30を介して従駆動輪31に伝達する。なお本発明に係る駆動力伝達装置は、モータ27とドライブシャフト30との間のいずれかの部位に配置する。

前進四輪駆動時は、エンジン21により主駆動輪26を駆動し、モータ27を駆動させれば駆動力伝達装置のワンウェイクラッチが係合し、減速機28、フロントファイナルドライブ29およびドライブシャフト30を介して従駆動輪31が駆動される。前進二輪駆動時には、モータ27を停止させると、駆動力伝達装置のワンウェイクラッチが係合せず、エンジン21により主駆動輪26のみを駆動する。後退四輪駆動時には、エンジン21により主駆動輪26を後退駆動し、モータ27を後退側に駆動させると、駆動力伝達装置の付加ワンウェイクラッチが係合し、遊星歯車機構を介して従駆動輪31が後退駆動される。

図9は本発明に係る駆動力伝達装置を適用しうる前後輪駆動車のシステム構成図である。
このシステムでは、エンジンもしくはモータからなる主動力装置41の駆動力を、トランスミッション42およびドライブシャフト43を介して主駆動輪44に伝達し、モータからなる補助動力装置45の駆動力を減速機46およびドライブシャフト47を介して従駆動輪48に伝達する。なお、なお本発明に係る駆動力伝達装置は、補助動力装置45とドライブシャフト47との間のいずれかの部位に配置する。

前進四輪駆動時は、主動力装置41により主駆動輪44を駆動し、補助動力装置45を駆動させれば駆動力伝達装置のワンウェイクラッチが係合し、減速機46およびドライブシャフト47を介して従駆動輪48が駆動される。前進二輪駆動時には、補助動力装置45を停止させると、駆動力伝達装置のワンウェイクラッチが係合せず、主動力装置41により主駆動輪44のみを駆動する。後退四輪駆動時には、主動力装置41により主駆動輪44を後退駆動し、補助動力装置45を後退側に駆動させると、駆動力伝達装置の付加ワンウェイクラッチが係合し、遊星歯車機構を介して従駆動輪48が後退駆動される。

なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。

本発明の駆動力伝達装置は、前後輪駆動車に用いて好適なものであり、複雑な制御機構を必要とせず、摩耗による信頼性の低下およびフリクションの増大を防止でき、かつ、騒音およびコストを増大させること防止することができるものである。

本発明に係る駆動力伝達装置の一実施形態を示す模式断面図である。図1に示した本発明に係る駆動力伝達装置の、前進四輪駆動時の駆動力の伝達態様を示す模式断面図である。図1に示した本発明に係る駆動力伝達装置の、前進二輪駆動時の駆動力の伝達態様を示す模式断面図である。図1に示した本発明に係る駆動力伝達装置の、後退四輪駆動時の駆動力の伝達態様を示す模式断面図である。本発明に係る駆動力伝達装置のカム機構を示す模式図である。本発明に係る駆動力伝達装置の他の実施形態を示す模式図である。本発明に係る駆動力伝達装置のワンウェイクラッチの他の形態を示す模式図である。本発明に係る駆動力伝達装置を適用しうる、前後輪駆動車のシステム構成図である。本発明に係る駆動力伝達装置を適用しうる、前後輪駆動車のシステム構成図である。

符号の説明

1 入力軸
2 出力軸
3 ワンウェイクラッチ
4 遊星歯車機構
5 クラッチ
6 ケーシング
7 カム機構
8 付加ワンウエィクラッチ
9 リターンスプリング
10 軸受
11 オイルシール
12 ボルト
13 リターンスプリング
21 エンジン
22 トランスミッション
23 プロペラシャフト
24 リヤファイナルドライブ
25 ドライブシャフト
26 主駆動輪
27 モータ
28 減速機
29 フロントファイナルドライブ
30 ドライブシャフト
31 従駆動輪
41 主動力装置
42 トランスミッション
43 ドライブシャフト
44 主駆動輪
45 補助動力装置
46 減速機
47 ドライブシャフト
48 従駆動輪

Claims

モータに駆動連結される入力軸と、従駆動輪に駆動連結される出力軸を具える前後輪駆動車の従駆動輪側の駆動力伝達装置において、前記入力軸と、前記出力軸との間に、前記入力軸の前進駆動時に係合するワンウェイクラッチを介装するとともに、遊星歯車機構を、当該遊星歯車機構の構成要素のいずれかを前記入力軸に、それ以外の構成要素を前記出力軸に結合して介装し、前記遊星歯車機構の残りの構成要素をクラッチを介して静止系に結合し、当該クラッチを締結させるカム機構と、当該カム機構を動作させる、入力軸の後退駆動時に係合する付加ワンウェイクラッチを設けることを特徴とする駆動力伝達装置。