JP2008256185A - 車両用駆動力配分装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 差動機構により左右の車輪の一方が空転しても、トルク配分機構に油圧を供給するオイルポンプを作動可能にする。
【解決手段】 車両用駆動力配分装置は、遊星歯車式の差動機構Ｄと、トルクを左右の車輪に配分するトルク配分機構Ａとを備える。トルク配分機構ＡのクラッチＣＬ，ＣＲを作動させる油圧を発生するオイルポンプ６７を、差動機構Ｄのディファレンシャルケース３３の回転を駆動ギヤ７６および従動ギヤ７５を介して伝達して駆動するので、左右の車輪の一方が摩擦係数の小さい路面に接触して空転した場合でもオイルポンプ６７の作動を可能にし、トルク配分機構ＡのクラッチＣＬ，ＣＲを支障なく作動させてトルク配分機能を発揮させることができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、駆動源のトルクを差動機構およびトルク配分機構を介して左右の車輪に配分する車両用駆動力配分装置に関する。

かかる車両用駆動力配分装置は、下記特許文献１により公知である。この車両用駆動力配分装置は左右の車軸間に、ダブルピニオン式の遊星歯車機構よりなる差動機構と、特殊な３連ピニオン部材を用いた遊星歯車機構よりなるトルク配分機構とを備えており、トルク配分機構の一つのサンギヤあるいはキャリヤ部材を一対のクラッチで選択的に拘束して左右の車軸間の回転数比を強制的に規制することで、左右の車輪間でトルクを配分するようになっている。
特許第３１０４１５７号公報

ところで、トルク配分機構の一対のクラッチを作動させる油圧を発生するオイルポンプを、差動機構の一対の出力軸の一方により駆動するように構成したものでは、その一方の出力軸と反対側の出力軸に連なる車輪が空転した場合に、オイルポンプが作動不能になってトルク配分機構の機能が失われてしまう問題がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、差動機構により左右の車輪の一方が空転しても、トルク配分機構に油圧を供給するオイルポンプを作動可能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、駆動源のトルクを差動機構およびトルク配分機構を介して左右の車輪に配分する車両用駆動力配分装置において、トルク配分機構のクラッチを作動させる油圧を発生するオイルポンプを、差動機構のディファレンシャルケースの回転により駆動することを特徴とする車両用駆動力配分装置が提案される。

尚、実施の形態の左クラッチＣＬおよび右クラッチＣＲは本発明のクラッチに対応し、実施の形態のエンジンＥは本発明の駆動源に対応し、実施の形態の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲは本発明の車輪に対応する。

請求項１の構成によれば、トルク配分機構のクラッチを作動させる油圧を発生するオイルポンプを差動機構のディファレンシャルケースの回転により駆動するので、左右の車輪の一方が摩擦係数の小さい路面に接触して空転した場合でもオイルポンプの作動を可能にし、トルク配分機構のクラッチを作動させてトルク配分機能を支障なく発揮させることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１〜図７は本発明の実施の形態を示すもので、図１はフロントエンジン・フロントドライブ車両の全体構成を示す図、図２は駆動力配分装置の構造を示すスケルトン図、図３は駆動力配分装置の具体的な構造を示す図、図４は図３の４部拡大図、図５は図３の５部拡大図、図６は中低車速域での左旋回時における駆動力配分装置の作用を示す図、図７は中低車速域での右旋回時における駆動力配分装置の作用を示す図である。

図１に示すように、フロントエンジン・フロントドライブの車両は、駆動輪である左右の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲと、従動輪である左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲとを備える。車体前部に横置きに搭載したエンジンＥの左端にトランスミッションＭが接続されており、これらエンジンＥおよびトランスミッションＭの後部に差動機構Ｄおよびトルク配分機構Ａが配置される。差動機構Ｄおよびトルク配分機構Ａの左端および右端から左右に延びる左車軸ＡＦＬおよび右車軸ＡＦＲには、それぞれ左前輪ＷＦＬおよび右前輪ＷＦＲが接続される。

図２および図３に示すように、トランスミッションＭから延びる入力軸１に設けた入力ギヤ２に噛み合う外歯ギヤ３から駆動力が伝達される差動機構Ｄはダブルピニオン式の遊星歯車機構よりなり、前記外歯ギヤ３と一体に形成されたリングギヤ４と、このリングギヤ４の内部に同軸に配設されたサンギヤ５と、前記リングギヤ４に噛み合うアウタープラネタリギヤ６および前記サンギヤ５に噛み合うインナープラネタリギヤ７を、それらが相互に噛み合う状態で支持するプラネタリキャリヤ８とから構成される。差動機構Ｄは、そのリングギヤ４が入力要素として機能するとともに、一方の出力要素として機能するサンギヤ５が右出力軸９Ｒ、ハーフシャフト１０および右車軸ＡＦＲを介して右前輪ＷＦＲに接続され、また他方の出力要素として機能するプラネタリキャリヤ８が左出力軸９Ｌおよび左車軸ＡＦＬを介して左前輪ＷＦＬに接続される。

左右の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲ間で駆動力を配分するトルク配分機構Ａは遊星歯車機構よりなり、そのキャリヤ部材１１が右出力軸９Ｒの外周に回転自在に支持されるとともに、円周方向に９０°間隔で配置された４本のピニオン軸１２の各々に、第１ピニオン１３、第２ピニオン１４および第３ピニオン１５を一体に形成した３連ピニオン部材１６が回転自在に支持される。

ハーフシャフト１０の外周に回転自在に支持されて前記第１ピニオン１３に噛み合う第１サンギヤ１７は、差動機構Ｄのプラネタリキャリヤ８の右キャリヤ半体８Ｒに連結される。またハーフシャフト１０の外周に固定された第２サンギヤ１８は前記第２ピニオン１４に噛み合う。更に、右出力軸９Ｒの外周に回転自在に支持された第３サンギヤ１９は前記第３ピニオン１５に噛み合う。

実施の形態における第１ピニオン１３、第２ピニオン１４、第３ピニオン１５、第１サンギヤ１７、第２サンギヤ１８および第３サンギヤ１９の歯数は以下のとおりである。

第１ピニオン１３の歯数 Ｚｂ＝１６
第２ピニオン１４の歯数 Ｚｄ＝１６
第３ピニオン１５の歯数 Ｚｆ＝３２
第１サンギヤ１７の歯数 Ｚａ＝３０
第２サンギヤ１８の歯数 Ｚｃ＝２６
第３サンギヤ１９の歯数 Ｚｅ＝２８
第３サンギヤ１９は右クラッチＣＲを介してトルク配分機構Ａのハウジング２０に結合可能であり、右クラッチＣＲの係合によってキャリヤ部材１１の回転数が増速される。またキャリヤ部材１１は左クラッチＣＬを介してハウジング２０に結合可能であり、左クラッチＣＬの係合によってキャリヤ部材１１の回転数が減速される。

電子制御ユニットＵは、エンジントルクＴｅ、エンジン回転数Ｎｅ、車速Ｖおよび操舵角θを所定のプログラムに基づいて演算処理し、前記左クラッチＣＬおよび右クラッチＣＲの作動を制御する。

次に、図３〜図５に基づいて差動機構Ｄおよびトルク伝達機構Ａの構造を更に詳細に説明する。

左トランスミッションケース３１および右トランスミッションケース３２の間に収納される差動機構Ｄの外郭を構成するディファレンシャルケース３３は、第１ケース３４および第２ケース３５をボルト３６…で結合してなり、そのボルト３６…で外歯ギヤ３が共締めされる。第１ケース３４は左トランスミッションケース３１にローラベアリング３７を介して回転自在に支持され、第２ケース３５は右トランスミッションケース３２にローラベアリング３８を介して回転自在に支持される。トランスミッションＭの出力は入力ギヤ２から外歯ギヤ３を介して差動機構Ｄのディファレンシャルケース３３に伝達される。

プラネタリキャリヤ８は左キャリヤ半体８Ｌおよび右キャリヤ半体８Ｒに分割されており、左出力軸９Ｌは第１ケース３４を相対回転自在に貫通して左キャリヤ半体８Ｌにスプライン結合され、また右出力軸９Ｒは第２ケース３５を相対回転自在に貫通してサンギヤ５にスプライン結合される。左右のキャリヤ半体８Ｌ，８Ｒはがアウターピニオンピン３９…およびインナーピニオンピン４０…で連結されており、アウターピニオンピン３９…にアウタープラネタリギヤ６…が回転自在に支持され、インナーピニオンピン４０…にインナープラネタリギヤ７…が回転自在に支持される。

トルク配分機構Ａは左ケース４１および右ケース４２をボルト４３…で結合して構成されており、その内部にボールベアリング４４を介して支持されたハーフシャフト１０の左端が左出力軸９Ｒの右端のスプライン結合される。ハーフシャフト１０に一体に形成された第２サンギヤ１８の左側部分の外周には、左ケース４１にボールベアリング４５を介して支持されたスリーブ４６が相対回転自在に嵌合しており、その右端に第１サンギヤ１７がスプライン結合される。右出力軸９Ｒの外周に相対回転自在に嵌合し、その左端が差動機構Ｄの右キャリヤ半体８Ｒにスプライン結合されたスリーブ４７の右端が、前記スリーブ４６の左端にスプライン結合される。よって、第１サンギヤ１７はスリーブ４６，４７を介して右キャリヤ半体８Ｒに連結される。

キャリヤ部材１１の左端と左ケース４１との間に配置された左クラッチＣＬは、キャリヤ部材１１に設けられたクラッチインナー４８と左ケース４１に設けられたクラッチアウター４９との間に配置された摩擦係合部材５０…と、摩擦係合部材５０…を油圧で係合させるクラッチピストン５１と、クラッチピストン５１を係合解除方向に付勢するリターンスプリング５２とで構成される。

第２サンギヤ１８の右側のハーフシャフト１０の外周に、第３サンギヤ１９がボールベアリング５３を介して相対回転自在に支持される。右クラッチＣＲは、第３サンギヤ１９に一体に形成されたクラッチインナー５４と、右ケース４２に設けられたクラッチアウター５５との間に配置された摩擦係合部材５６…と、摩擦係合部材５６…を油圧で係合させるクラッチピストン５７と、クラッチピストン５７を係合解除方向に付勢するリターンスプリング５８とで構成される。

トルク配分機構Ａのキャリヤ部材１１は、前記スリーブ４６の外周にボールベアリング５９を介して支持されるとともに、前記クラッチインナー５４の外周にボールベアリング６０を介して支持される。

図４から明らかなように、トルク配分機構Ａにオイルを供給するポンプユニット６１は、ボルト６２…で結合されたポンプボディ６３、セパレータプレート６４およびポンプカバー６５を備えており、ポンプボディ６３を右トランスミッションケース３２に係合させた状態でトルク配分機構Ａの左ケース４１にボルト６６…で固定される。

ポンプボディ６３に形成したポンプ室６３ａに収納されたトロコイド式のオイルポンプ６７は、アウターロータ６８の内歯にインナーロータ６９の外歯を噛合させて構成される。インナーロータ６９にピン７０で結合された回転軸７１がポンプボディ６３およびポンプカバー６５にボールベアリング７３，７４で支持されており、ポンプボディ６３からシール部材７２を介して左側に突出する回転軸７１の先端に設けた従動ギヤ７５が、ディファレンシャルケース３３の第１ケース３５の外周に設けた駆動ギヤ７６に噛合する。セパレータプレート６４およびポンプカバー６５に、アウターロータ６８およびインナーロータ６９間に形成される作動室７７に連通する吸入ポ−ト７８および吐出ポート７９が形成される。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

上記構成のトルク配分機構Ａにより、図６に示すように車両の中低車速域での左旋回時には、電子制御ユニットＵからの指令で左クラッチＣＬを係合することで、キャリヤ部材１１がハウジング２０に結合されて回転を停止する。このとき、右前輪ＷＦＲと一体の右出力軸９Ｒと、左前輪ＷＦＬと一体の左出力軸９Ｌ（即ち、差動機構Ｄのプラネタリキャリヤ８）とは、第２サンギヤ１８、第２ピニオン１４、第１ピニオン１３および第１サンギヤ１７を介して連結されているため、右前輪ＷＦＲの回転数ＮＲは左前輪ＷＦＬの回転数ＮＬに対して次式の関係で増速される。

ＮＲ／ＮＬ＝（Ｚｄ／Ｚｃ）×（Ｚａ／Ｚｂ）
＝１．１５４ …（１）
上述のようにして右前輪ＷＦＲの回転数ＮＲが左前輪ＷＦＬの回転数ＮＬに対して増速されると、図６に斜線を施した矢印で示したように、旋回内輪である左前輪ＷＦＬのトルクの一部を旋回外輪である右前輪ＷＦＲに伝達し、車両の左旋回をアシストして旋回性能を高めることができる。

尚、キャリヤ部材１１を左クラッチＣＬにより停止させる代わりに、左クラッチＣＬの係合力を適宜調整してキャリヤ部材１１の回転数を減速すれば、その減速に応じて右前輪ＷＦＲの回転数ＮＲを左前輪ＷＦＬの回転数ＮＬに対して増速し、旋回内輪である左前輪ＷＦＬから旋回外輪である右前輪ＷＦＲに任意のトルクを伝達することができる。

一方、図７に示すように車両の中低車速域での右旋回時には、電子制御ユニットＵからの指令で右クラッチＣＲを係合することで、第３サンギヤ１９がハウジング２０に結合されて回転を停止する。その結果、第３サンギヤ１９に噛合する第３ピニオン１５が公転および自転し、右出力軸９Ｒの回転数に対してキャリヤ部材１１の回転数が増速され、左前輪ＷＦＬの回転数ＮＬは右前輪ＷＦＲの回転数ＮＲに対して次式の関係で増速される。

ＮＬ／ＮＲ＝｛１−（Ｚｅ／Ｚｆ）×（Ｚｂ／Ｚａ）｝
÷｛１−（Ｚｅ／Ｚｆ）×（Ｚｄ／Ｚｃ）｝
＝１．１５６ …（２）
上述のようにして左前輪ＷＦＬの回転数ＮＬが右前輪ＷＦＲの回転数ＮＲに対して増速されると、図７に斜線を施した矢印で示したように、旋回内輪である右前輪ＷＦＲのトルクの一部を旋回外輪である左前輪ＷＦＬに伝達することができる。この場合にも、右クラッチＣＲの係合力を適宜調整してキャリヤ部材１１の回転数を増速すれば、その増速に応じて左前輪ＷＦＬの回転数ＮＬを右前輪ＷＦＲの回転数ＮＲに対して増速し、旋回内輪である右前輪ＷＦＲから旋回外輪である左前輪ＷＦＬに任意のトルクを伝達し、車両の右旋回をアシストして旋回性能を高めることができる。

この場合にも、第３サンギヤ１９を右クラッチＣＲにより停止させる代わりに、右クラッチＣＲの係合力を適宜調整して第３サンギヤ１９の回転数を減速すれば、その減速に応じて左前輪ＷＦＬの回転数ＮＬを右前輪ＷＦＲの回転数ＮＲに対して増速し、旋回内輪である右前輪ＷＦＲから旋回外輪である左前輪ＷＦＬに任意のトルクを伝達することができる。

（１）式および（２）式を比較すると明らかなように、第１ピニオン１３、第２ピニオン１４、第３ピニオン１５、第１サンギヤ１７、第２サンギヤ１８および第３サンギヤ１９の歯数を前述の如く設定したことにより、左前輪ＷＦＬから右前輪ＷＦＲへの増速率（約１．１５４）と、右前輪ＷＦＲから左前輪ＷＦＬへの増速率（約１．１５６）とを略等しくすることができる。

ところで、例えば左側の前輪ＷＦＬだけが泥濘等にはまってスリップしたような場合、差動機構Ｄの作用でエンジンＥのトルクが左側の前輪ＷＦＬだけに伝達されてしまい、右側の前輪ＷＦＲは回転を停止してしまう。従って、オイルポンプ６７を差動機構Ｄの右出力軸９Ｒあるいはハーフシャフト１０により駆動するように構成した場合には、オイルポンプ６７が作動不能になっトルク配分機構Ａの左右のクラッチＣＬ，ＣＲを係合させることができなくなる。逆に、オイルポンプ６７を差動機構Ｄの左出力軸９Ｌにより駆動するように構成した場合には、右側の前輪ＷＦＲがスリップした場合に、オイルポンプ６７が作動不能になっトルク配分機構Ａの左右のクラッチＣＬ，ＣＲをさせることができなくなる。

しかしながら、本実施の形態ではオイルポンプ６７を差動機構Ｄのディファレンシャルケース３３の回転により駆動するので、左右の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲの一方がスリップした場合でもオイルポンプ６７を支障なく作動させることができ、トルク配分機構Ａの左右のクラッチＣＬ，ＣＲに油圧を途切れることなく供給することができる。

従って、左クラッチＣＬおよび右クラッチＣＲをそれぞれ所定のスリップ率で係合することで、左車軸ＡＦＬおよび右車軸ＡＦＲを相対回転不能に一体化して差動制限機能を発揮させることができ、これにより左右の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲにトルクを伝達して泥濘等からの脱出を可能にすることができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、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、実施の形態ではトルク配分機構Ａが左右の前輪ＷＦＬ，ＷＦＲ間でトルクを配分しているが、左右の後輪ＷＲＬ，ＷＲＲ間でトルクを配分するものであっても良い。

また車両の駆動源はエンジンＥに限定されず、電動モータであっても良い。

フロントエンジン・フロントドライブ車両の全体構成を示す図 駆動力配分装置の構造を示すスケルトン図 駆動力配分装置の具体的な構造を示す図 図３の４部拡大図 図３の５部拡大図 中低車速域での左旋回時における駆動力配分装置の作用を示す図 中低車速域での右旋回時における駆動力配分装置の作用を示す図

符号の説明

Ａ トルク配分機構
ＣＬ 左クラッチ（クラッチ）
ＣＲ 右クラッチ（クラッチ）
Ｄ 差動機構
Ｅ エンジン（駆動源）
ＷＦＬ 前輪（車輪）
ＷＦＲ 前輪（車輪）
３３ ディファレンシャルケース
６７ オイルポンプ

Claims (1)

1. 駆動源（Ｅ）のトルクを差動機構（Ｄ）およびトルク配分機構（Ａ）を介して左右の車輪（ＷＦＬ，ＷＦＲ）に配分する車両用駆動力配分装置において、
   トルク配分機構（Ａ）のクラッチ（ＣＬ，ＣＲ）を作動させる油圧を発生するオイルポンプ（６７）を、差動機構（Ｄ）のディファレンシャルケース（３３）の回転により駆動することを特徴とする車両用駆動力配分装置。

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