JP2011530452A - 油圧アクチュエータ - Google Patents

Abstract

本発明は、全輪駆動車両の前車軸（３）と後車軸（５）との間、及び／又は二輪又は四輪駆動車両の左輪と右輪との間で、トルクを分配するシステムのリミテッド・スリップ結合部（７，３７）を制御するポンプ結合部又は油圧アクチュエータに関する。該油圧アクチュエータは、電気モータ（１６）と、前記電気モータ（１６）の駆動シャフト（１８）によって駆動される油圧ポンプ（１７）と、１つ以上のリミテッド・スリップ連結部（７，３７）とを備える。リミテッド・スリップ連結部（７，３７）の各々は、ディスクパッケージ（１５，４０）と、該ディスクパッケージ（１５，４０）に作用し、前記油圧ポンプ（１７）によって作動されるピストンとを備える。遠心調整機（２３，３１）は電気モータ（１６）又は油圧ポンプ（１７）の回転部に接続されており、遠心調整機（２３，３１）は油圧ポンプ（１７）の油出口（２１）に接続された圧力オーバーフロー弁を制御する。圧力は、電気モータ（１６）への電流またはモータ速度で制御される。
【選択図】図６

Description

本発明は、全輪駆動車両の前車軸と後車軸との間、及び／又は二輪又は四輪駆動車両の左輪と右輪との間で、トルクを分配する分配システムに関する。具体的に、本発明は分配システムの１つ以上のリミテッド・スリップ結合部を制御するポンプ結合部又は油圧アクチュエータに関する。

全輪駆動車両には、前車軸と後車軸との間にトルクを分配するために作動（ａｃｔｕａｔｅ）される多板クラッチ（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｄｉｓｃ ｃｌｕｔｃｈ）がよく使われている。

そのような多板クラッチは左輪と右輪との間でトルクを分配するためにも使われ得る。多板クラッチは何らかの油圧作動によって作動されることが多い。特許文献１にはそのような油圧作動の一例が示されている。この例は、速度の反対方向に作用する油圧ポンプと、２つのバイパスオリフィス弁と、１つの逆止め弁と、１つの安全弁と、１つの急速開放弁とを有する。

ＥＰ １，２５６，４７８

コスト削減のための努力は常に行われている。これは、現在のシステムを簡略化することでよく行われており、又は特定のシステムに必要な空間を縮小させることでも行われ得る。より小さい空間をとるようになると、システムを異なる車両に適用させる際の作業を単純化する。

したがって、本発明は、油圧関連部品の数を減らすことで、より丈夫なデザイン、よりコンパクトな設置、軽量化、製造コストの削減を図ることを１つの目的としている。さらに、本発明は圧力センサを必要としない。更なる一般的な目的は、全輪駆動車両のようなもののトルク分配システムの中の多板クラッチにおいて、単純ながら信頼性のある作動システムを構成することである。もう１つの目的は、当該作動システムは調整信号に素早く反応することである。

本発明によるとこの目的は、電気モータとリミテッド・スリップ結合部とを備える油圧アクチュエータを有するトルク分配システムによって実現される。油圧ポンプは電気モータの駆動車軸によって駆動される。リミテッド・スリップ結合部はディスクパッケージと、ディスクパッケージに作用するピストンとを備える。ピストンは油圧ポンプによって作動される。

さらに、遠心調整機が電気モータ又は油圧ポンプの回転部に接続されている。回転部は電気モータの駆動シャフトであることが多い。遠心調整機は、油圧ポンプの油出口に接続された圧力オーバーフロー弁を制御する。安全弁は、リミテッド・スリップ結合部のピストンを囲むシリンダー室に接続されている。

本発明の更なる目的と効果は、下記の本発明の実施形態の詳細な説明を読むことで、当業者に明らかになるだろう。

、 、 、 、 本発明が用いられる車両のための、従来技術による異なる駆動方式の例を示している。 本発明による油圧アクチュエータの一例を示している。 図６に示された油圧アクチュエータの遠心調整機の異なる実施形態を示す概略図である。 シャフトの回転速度と、図６，図７の油圧アクチュエータの油圧との関係を示す図である。 図６及び図７の油圧アクチュエータの回転速度と、直流モータの電圧及び電流との関係を示す図である。 ２つのリミテッド・スリップ結合部を備える本発明の油圧アクチュエータの一例である。

図１〜５には、車両の異なる駆動方式の５つの一般的な例が示されている。全ての例において、車両はエンジン１と変速装置２とによって駆動される。また、全ての例の車両は前車軸３と、後車軸５と、１つ以上の差動装置６と、１つ以上のスリップ結合部７とを有する。リミテッド・スリップ結合部７は、全輪駆動車両の前車軸３と後車軸５との間でトルクを分配する装置に用いられ得、及び／又は二輪あるいは四輪駆動車両の左輪と右輪との間でトルクを分配する装置に用いられ得る。リミテッド・スリップ結合部７はシリンダー室１４の中のピストン１３によって作動されるディスクパッケージ１５を備える。ピストン１３が作動されるとディスクパッケージ１５のディスクはお互い接触するようになる。

図１及び図２の例は一般的な四輪駆動を示しており、図２の四輪駆動は、後輪の間にトルクの分配がされている。図３は通常後輪駆動であり、全輪駆動も可能である。図４には、中央差動装置（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）を有する例が示されている。最後に、図５には全輪の間にトルクを分配する４輪駆動の例を示している。当業者であれば、本発明が用いられる更なる例が存在することは理解できるだろう。図１の例では、中間車軸４が前車軸３と後車軸５との間につながっている。リミテッド・スリップ連結部７が中間車軸４と、後車軸５の差動装置６との間に配置される。図１の例に比べて図２の例は、後車軸５にもう１つのリミテッド・スリップ連結部７が配置されている点で異なる。図３に示された例では、リミテッド・スリップ連結部７は、エンジン１の変速装置２と中間車軸８との間に配置され、該中間車軸８の反対側と端部は、後車軸５の差動装置６につながっている。変速装置９は、リミテッド・スリップ連結部７と更なる中間車軸１０との間に配置され、中間車軸１０の反対側の端部は前車軸３の差動装置６につながっている。

図４の例において、エンジン１の変速装置は差動装置６につながっており、該差動装置は第１中間車軸１１と第２中間車軸１２とにつながっている。リミテッド・スリップ連結部７は差動装置６を第２中間車軸１２につなげる。第１中間車軸１１の反対側の端部は後車軸５の差動装置６につながっている。第２中間車軸１２の１つの端部は前車軸３の差動装置６につながっている。図５の例では、差動装置６は前車軸につながっている。差動装置６は、前車軸３を形成する、２つの半分車軸につながっている。リミテッド・スリップ連結部７は差動装置６を、前車軸３の２つの半分車軸のいずれかに連結するように構成されている。この例では、後車軸５は駆動されない。

図７に示された、リミテッド・スリップ連結部７のピストン１３は、油圧アクチュエータシステムの油圧ポンプ１７によって作動される。リミテッド・スリップ連結部７及び油圧ポンプ１７に加え、油圧アクチュエータシステムは更に電気モータ１６と、安全バルブ１９と、遠心調整機２３によって制御される圧力オーバーフロー弁とをさらに備える。

電気モータ１６は通常は直流整流子モータである。電気モータ１６の駆動シャフトは油圧ポンプ１７につながっており、該油圧ポンプを駆動する。油圧ポンプ１７は、ギアポンプ、ヴァンポンプ、ラジアル・ピストンポンプ、アキシャル・ピストンポンプなどの如何なる種類のポンプであり得る。遠心調整機２３は油圧ポンプ１７と一体化されており、圧力オーバーフロー弁を制御する。また、遠心調整機２３は電気モータ１６の駆動シャフト１８につながっており、該シャフトによって駆動される。異なる実施形態では遠心調整機２３は、電気モータ１６の駆動シャフト１８の代わりに油圧ポンプ１７の回転部につながっている。

油圧ポンプ１７は油入口２０と油出口２１とを有する。油出口２１は、ピストン１３を囲むシリンダー室１４につながっている。油圧ポンプ１７の油出口２１と安全弁１７との両方はピストン１３の同じ側につながっている。更に、圧力オーバーフロー弁のオーバーフロー出口２８は油圧ポンプ１７の油出口２１につながっている。

圧力オーバーフロー弁の更なる機能は、電気モータ１６を常に駆動するようにシステムに漏出を持たせることである（作動しないモータにおいてブラッシが燃えないように）。電気モータ１６は既に作動中であるため、回転部を加速させるための力を少なく使い、システムにおける圧力に至るまでの反応時間はとても短い。

圧力オーバーフロー弁は、油圧ポンプ１７のオーバーフロー出口２８を閉鎖するワッシャ２７を有する。１つ以上のばね２９はワッシャ２７の１面にはたらき、ワッシャをオーバーフロー出口２８から持ち上げる。１つ以上のばね２９は、油圧ポンプ１７の１つ以上の凹部３０に配置される。遠心調整機２３は、ワッシャ２７の反対側にはたらき、ワッシャ２７をオーバーフロー出口２８に対して押し付ける。遠心調整機２３のワッシャ２７にかかる力は遠心調整機２３の回転速度によるものであり、即ち、遠心調整機２３がつながっている、電気モータ１６の駆動シャフト１８又は油圧ポンプ７の回転部のいずれかの回転速度によるものである。回転速度が高ければ高いほど、遠心調整機２３による力が強い。

圧力オーバーフロー弁のワッシャ２７は、いくつかの異なる方法でサポートされ得る。ある実施形態では、軸ベアリングがワッシャ２７をサポートし、異なる実施形態ではワッシャ２７は油膜の上を滑走する滑走ワッシャである。

一体化された遠心調整機２３はポンプ１７の油出口２１において圧力を調整する。図６の実施形態では、遠心レバー２４の形を有する遠心調整機２３が概略的に示されている。遠心レバー２４は角があり、一般的にＬ型である。遠心レバー２４はその頂点において駆動シャフト１８に関して軸方向に回転するように、遠心レバー２４が電気モータ１６の駆動シャフト１８につながっている。ひとつの端部では遠心レバー２４は、図６の参照番号２５で示されているように、ワッシャ２７に接触するように配置される。遠心レバー２４の反対側の端部には、おもり２６が配置される。

更に、遠心レバー２４の頂点（即ち、駆動シャフトに当たるところ）からおもり２６まで伸びる、各遠心レバー２４の部分は、遠心レバー２４の頂点からワッシャ２７まで伸びる部分より長い。ある実施形態では、長いほうの重さが、短い方より重くなっており、その重さによって端部の重りが必要なくなり得る。駆動シャフト１８の回転速度が速くなると、遠心レバー２４は頂点を中心に回転し、おもり２６は駆動シャフト１８から遠ざかるようになり、これによって遠心レバー２４をワッシャ２７に対して押し付けることになる。遠心レバー２４のそのような動きは、圧力オーバーフロー弁を閉鎖させる。圧力オーバーフロー弁の閉鎖は、リミテッド・スリップ連結部７のピストン１３のシリンダー室１４内の圧力レベルに影響する。図８に示されているように、油圧が上昇するためには駆動シャフト１８の回転速度が所定のレベルに到達しなければならない。

遠心調整機２３の代わりの実施形態が図７に示されている。この実施形態では遠心調整機３１は、圧力オーバーフロー弁のワッシャ２７と駆動シャフト１８上のボール支持部３３との間に構成されたボール３２を備える。ボール３２と接するボール支持部３３の表面３４は傾斜を持っている。ボール支持部３３の接触表面３４は、接触表面３３からワッシャまでの距離が駆動シャフト１８からの半径方向の距離と供に短くなるような傾斜を有する。

ポンプの出口ポートにつながる代わりに、圧力オーバーフロー弁はピストンポンプの各ピストンにつながり得る。

安全弁１９の機能は、組立工程中にシステム内の空気を排除し、システムにおける最大圧力を制御し、システムの寿命中にシステムを調整する機会を得ることである。

油圧ポンプ１７は、ポンプ１７への入力トルクと特定の温度における圧力との良い相互関係を持つデザインでなければならない。リミテッド・スリップ連結部７に一体化された温度センサをもつ電気制御装置を有することで、異なる温度における制御システムは圧力／入力ポンプトルクとの間の変化、及び電流／直流モータのトルクの間の変化を管理する。好ましい実施形態では、圧力は原則として電流によって制御される。直流モータ１６への電圧は遠心調整機２３によって制御される（図９を参照）。詳細な調整／制御では、制御（設定されたポイント）は電圧と電流との組み合わせで行い得るが、直流モータ１６への電流はシステム内の圧力値に相互関連する。

システム内の圧力を制御するもう１つの方法は、遠心調整機２３からの情報を用いて直流モータ１６の速度を制御することである（図８を参照）。これはより高度の電気制御装置（電流の変化を測定）を追加的な速度センサと共に用いることで可能であり、又はブラシレスモータを用いることで可能である。

車両が運転中の際には直流モータ１６は常に駆動している。クラッチがオープンモードの場合（例えばＡＢＳの場合）、モータは駆動しており、圧力オーバーフロー弁を開いた状態に保つ（図８のＡの領域、図９のロードポイントＡ）。クラッチにおける高いトルク／ピストン１３における高い圧力が必要となる場合、高い電流／電圧が直流モータ１６に供給される。駆動シャフト１８の速度は速くなり、それに従って遠心調整機２３によって圧力オーバーフロー弁が閉鎖される。望ましい圧力に到達すると圧力オーバーフロー弁は第１ステップでバランスのとれた位置にまで少し開くようになる（図９のロードポイントＣ）。ピストン１３における圧力がより低いレベルに下がるべきであれば、電流／電圧を下げることで第１段階において遠心調整機２３によってオーバーフロー弁が開き、その後該弁は望ましい圧力レベル（図９のロードポイントＢ）でよりバランスのとれた位置にまで閉まる。

モータがゼロまで下がり、動きを逆にし、急速開放弁を開く必要がないため、従来のシステムに比べ、開くのに要する時間（ＡＢＳモードに行くこと）がより短くなる。直流モータが減速し始めると圧力は下がる。

図１０には、本発明のポンプ連結が、図６のリミテッド・スリップ連結部７に加え、更なるリミテッド・スリップ連結部３７を制御するために用いられる。図１０の例は、例えば図２に例示された駆動システムに用いられる。また、更なるリミテッド・スリップ連結部３７はシリンダー室３８に囲まれたピストン３８と、そのピストン３８によって作用されるディスクパッケージ４０とを備える。圧力低減弁３５は、油圧ポンプ１７の油出口２１と、更なるリミテッド・スリップ連結部３７のシリンダー室３９との間に配置される。圧力低減弁３５は、どれぐらいの圧力で更なるリミテッド・スリップ連結部３７のピストン３８が活性化されるかを制御する。

Claims (15)

1. 全輪駆動車両の前車軸と後車軸との間、及び／又は二輪又は四輪駆動車両の左輪と右輪との間で、トルクを分配するシステムの油圧アクチュエータであり、
   電気モータ（１６）と、
   前記電気モータ（１６）の駆動シャフト（１８）によって駆動される油圧ポンプ（１７）と、
   ディスクパッケージ（１５，４０）と、前記ディスクパッケージ（１５，４０）に作用し、前記油圧ポンプ（１７）によって作動されるピストンとを備える１つ以上のリミテッド・スリップ連結部（７，３７）と
   を備えており、
   遠心調整機（２３，３１）が前記電気モータ（１６）又は前記油圧ポンプ（１７）の回転部に接続されており、前記遠心調整機（２３，３１）は前記油圧ポンプ（１７）の油出口（２１）に接続された圧力オーバーフロー弁を制御することを特徴とする、油圧アクチュエータ。
2. 前記回転部は前記電気モータ（１６）の前記駆動シャフト（１８）であることを特徴とする、請求項１に記載の油圧アクチュエータ。
3. 安全弁（１９）が、前記リミテッド・スリップ連結部（７）の前記ピストン（１３）において、前記油圧ポンプ（１７）が接続されている側と同じ側に接続されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の油圧アクチュエータ。
4. 前記圧力オーバーフロー弁はワッシャ（２７）及びばね（２９）構成を備え、前記ワッシャ（２７）はある位置においてオーバーフロー出口（２８）を閉鎖することを特徴とする、請求項１又は２に記載の油圧アクチュエータ。
5. 前記ワッシャ（２７）は軸ベアリングの中に支持されることを特徴とする、請求項４に記載の油圧アクチュエータ。
6. 前記ワッシャ（２７）は、油膜の上を滑走する滑走ワッシャであることを特徴とする、請求項４に記載の油圧アクチュエータ。
7. 前記遠心調整機（２３）は、前記圧力オーバーフロー弁の前記ワッシャ（２７）に直接作用し、前記ワッシャ（２７）の１つ以上のばね（２９）及びばね（２９）構造に対抗する遠心レバー（２４）を備えることを特徴とする、請求項４乃至６のいずれか１項に記載の油圧アクチュエータ。
8. 前記遠心調整機（３１）は、前記圧力オーバフロー弁の前記ワッシャ（２７）と、前記駆動シャフト（１８）の上のボール支持部（３３）又は前記油圧ポンプ（１７）の他の回転部との間に配置されるボール（３２）を備えており、前記ボール支持部（３３）の前記ボール（３２）と接触する表面（３４）は傾いていることを特徴とする、請求項４乃至６のいずれか１項に記載の油圧アクチュエータ。
9. 前記電気モータ（１６）は直流整流子モータであることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の油圧アクチュエータ。
10. 圧力オーバーフロー弁が、油圧ピストンポンプの各ピストンに接続されていることを特徴とする、請求項３に記載の油圧アクチュエータ。
11. 制御システムが、前記リミテッド・スリップ連結部（７，３７）に一体化された電気コントローラ及び温度センサを備え、前記油圧は前記電気モータ（１６）への電流によって制御されることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の油圧アクチュエータ。
12. 電気コントローラは前記電気モータ（１６）への電流の変化を測定し、速度センサは前記駆動シャフト（１８）の速度を感知するように構成され、及び／又は前記電気モータ（１６）はブラシレスモータであることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の油圧アクチュエータ。
13. 前記電気モータ（１６）は常に作動中であることを特徴とする、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の油圧アクチュエータ。
14. 圧力低減弁（３５）が、前記油圧ポンプ（１７）の前記油出口（２１）と、更なるリミテッド・スリップ連結部（３７）との間に配置されており、前記更なるリミテッド・スリップ連結（３７）はシリンダー室（３９）と、前記シリンダー室に囲まれたピストンと（３８）、ディスクパッケージ（４０）とを備えていることを特徴とする、請求項１に記載の油圧アクチュエータ。
15. 請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の油圧アクチュエータを含む車両。

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