JP2012224290A - 駆動力配分装置の油圧供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品数を少なく抑えた簡単な構成で、ピストン室の油圧の変動を効果的に抑制できる駆動力配分装置の油圧供給装置を提供する。
【解決手段】作動油が導入されるピストン室（３２）に設置されて、クラッチ（２０）に係合圧を付与するピストン部材（３３）は、ピストン室（３２）の一の壁面をなす板状の壁面部（３３ａ）を有する略円形環状の部材からなる。そして、ピストン部材（３３）の外径寸法（ＤＡ）に対する内径寸法（ＤＢ１）の割合は、ピストン室（３２）内の作動油の油圧で壁面部（３３ａ）に撓み変形が生じるような割合に設定されている。これによおり、ピストン室（３２）に油圧の変動を抑制するアキュムレータとしての機能及び作用を持たせている。
【選択図】図４

Description

本発明は、原動機からの駆動力を主駆動輪および副駆動輪に配分する四輪駆動車両の駆動力配分装置において、駆動力配分装置が有するクラッチに係合圧を発生させるための油圧を供給する油圧供給装置に関する。

従来、エンジンなどの駆動源で発生した駆動力を主駆動輪と副駆動輪に分配するための駆動力配分装置を備えた四輪駆動車両がある。この種の四輪駆動車両では、例えば、前輪が主駆動輪で後輪が副駆動輪の場合、駆動源で発生した駆動力は、フロントドライブシャフトおよびフロントディファレンシャルを介して前輪に伝達されると共に、プロペラシャフトを介して多板クラッチを有する駆動力配分装置に伝達される。そして、駆動力配分装置に油圧供給装置から所定圧の作動油を供給することで、駆動力配分装置の係合圧を制御する。これにより、駆動源の駆動力が所定の配分比で後輪に伝達されるようになっている。

そして、駆動力配分装置の多板クラッチへ油圧を供給するための油圧供給装置として、従来、特許文献１、２に示す油圧供給装置がある。特許文献１、２に示す油圧供給装置は、多板クラッチを押圧するための油圧を発生するピストン室に作動油を供給する電動オイルポンプを備え、電動オイルポンプとピストン室を油圧供給路で接続した構成である。ところで、上記のような油圧供給装置では、早い油圧の応答性が求められるシステムの場合、油圧の応答ゲインを高めることにより応答性を確保することができる。しかしながら、その代償として目標とする油圧に対して実際の油圧がオーバーすることになるので、このことが車両の駆動制御におけるギクシャク感や異音の発生、部品の疲労破壊の発生につながるおそれがある。このような問題に対処するため、油圧回路には、オイルポンプによる作動油の圧送に伴うピストン室の油圧の急激な変動を抑制するためのアキュムレータが設けられている。このようなアキュムレータを設けた従来例として、例えば、特許文献３に記載の駆動力配分装置がある。

従来は、上記のアキュムレータをピストン室とは別体で設けており、アキュムレータの構成部品は、ピストン室の構成部品とは別の部品として設置されていた。ところが、アキュムレータをピストン室とは別の部品として設置していることで、その分、駆動力配分装置の部品数が多くなるため、駆動力配分装置を組み立てる際の工程の煩雑化や、装置の重量増、コスト増につながるおそれがある。また、アキュムレータを設けていることで、駆動力配分装置内における他の部品の設置スペースが減少するなどの問題もある。

特開２００２−１８７４４６号公報 特開２００７−１６８５０６号公報 特開２００２−１８７４４６号公報

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、部品数を少なく抑えた簡単な構成で、ピストン室の油圧の変動を効果的に抑制することができる駆動力配分装置の油圧供給装置を提供することにある。

上記の課題を解決するための本発明は、駆動源（３）からの駆動力を主駆動輪（Ｗ１，Ｗ２）及び副駆動輪（Ｗ３，Ｗ４）に伝達する駆動力伝達経路（１０）と、前記駆動力伝達経路（１０）における前記駆動源（３）と前記副駆動輪（Ｗ３，Ｗ４）との間に配置された駆動力配分装置（２０）と、を備えた四輪駆動車両（１）において、前記駆動力配分装置（２０）は、積層された複数の摩擦材（２３）と、該摩擦材（２３）を積層方向に押圧して係合させるためのピストン部材（３３）と、前記ピストン部材（３３）を収容したピストンハウジング（３１）と、前記ピストンハウジング（３１）内で前記ピストン部材（３３）との間に画成されて該ピストン部材（３３）に対する油圧を発生するピストン室（３２）と、を有する摩擦係合要素で構成されており、前記ピストン室（３２）に作動油を供給するためのモータ（７７）で駆動するオイルポンプ（７５）と、前記オイルポンプ（７５）から前記ピストン室（３２）に通じる油路（８０）に作動油を封入するための作動油封入弁（７６）と、該作動油封入弁（７６）と前記ピストン室（３２）との間の前記油路（８０）を開閉するための開閉弁（７８）と、を有する油圧回路（３０）を備えた駆動力配分装置の油圧供給装置（６０）において、前記ピストン部材（３３）は、前記ピストン室（３２）の一の壁面をなす板状の壁面部（３３ａ）を有する略円形環状の部材からなり、該ピストン部材（３３）の外径寸法（ＤＡ）に対する内径寸法（ＤＢ１）の割合と前記壁面部（３３ａ）の厚さ寸法との少なくともいずれかは、前記ピストン室（３２）内の作動油の油圧で前記壁面部（３３ａ）に撓み変形が生じるような割合又は厚さ寸法に設定されていることを特徴とする。

本発明にかかる駆動力配分装置の油圧供給装置によれば、ピストン部材の外径寸法に対する内径寸法の割合と壁面部の厚さ寸法との少なくともいずれかを、ピストン室の作動油の油圧で壁面部に撓み変形が生じる割合又は厚さ寸法に設定したことで、ピストン室及びそれに通じる油路の油圧が上昇した場合に、ピストン部材の撓み変形によってピストン室の体積変動が許容されるようになる。すなわち、ピストン室に油圧の変動を抑制するアキュムレータとしての機能及び作用を持たせることができる。これにより、別途の部品としてアキュムレータを設置していなくても、ピストン室の油圧が受けるオイルポンプの駆動や開閉弁の開閉による動圧の影響を少なく抑えることが可能となる。したがって、目標油圧に対して実油圧がオーバーすることを抑制でき、車両の駆動制御におけるギクシャク感や異音の発生、部品の疲労破壊の発生を効果的に防止できる。

また、本発明では、アキュムレータを別途の部品として設置する必要がないので、アキュムレータの構成部材であるバネ、アキュームピストン等の部品が不要となる。したがって、油圧供給装置の部品点数を少なく抑えることができる。これにより、製品の低コスト化を図ることができる。また、従来必要であったアキュムレータを設置するための専用のスペースを確保する必要が無くなる。これにより、装置の小型化、省スペース化を図ることができる。また、駆動力配分装置のケーシング内での部品の配置構成の自由度を高めることができる。

また、本発明のように、ピストン部材の壁面部を撓ませることでピストン室にアキュムレータとしての機能を持たせる場合、ピストン部材の壁面部の剛性（壁面部の断面係数等）を設計パラメータとすることで、油圧回路の剛性の調整が行い易いという利点がある。したがって、油圧回路の油圧特性を所望の特性とすることが簡単に行えるようになる。

また、本発明のようにピストン室にアキュムレータとしての機能を持たせる場合、ピストン室の全体（一の壁面の全体）に対応するピストン部材の壁面部の全体に撓み変形が生じるように構成すれば、ピストン室の全体をアキュムレータとして機能させることができる。これにより、ピストン室内の作動油の圧力に偏りが発生し難くなる。したがって、オイルポンプの起動などに伴うサージ圧が発生する際に、ピストンの推力方向をクラッチの面に対して垂直な方向とすることが可能となるので、クラッチを軸方向に対して真っ直ぐに押圧することができる。

またこの場合、一例として、ピストン部材（３３）の外径寸法（ＤＡ）に対する内径寸法（ＤＢ）の割合を１／３以上１／２以下の範囲内に設定するとよい。ピストン部材（３３）の外径寸法（ＤＡ）に対する内径寸法（ＤＢ）の割合を上記の範囲内に設定すれば、ピストン部材の壁面部を該ピストン部材に必要な強度を確保可能な厚さ寸法としたうえで、ピストン部材の壁面部の面積を比較的大きな面積とすることができる。これにより、ピストン室の作動油の油圧で壁面部に撓み変形を生じさせ易くなる。したがって、ピストン室に油圧の変動を抑制するアキュムレータとしての機能及び作用を持たせ易くなる。

また、上記の油圧供給装置では、モータ（７７）による前記オイルポンプ（７５）の駆動及び前記開閉弁（７８）の開閉を制御して前記ピストン室（３２）に供給する油圧を制御する制御手段（５０）を備え、前記制御手段（５０）は、前記ピストン室（３２）を加圧する際には、前記開閉弁（７８）を閉じて前記モータ（７７）で前記オイルポンプ（７５）を駆動することで、該ピストン室（３２）が目標油圧となるように制御し、前記ピストン室（３２）を減圧する際には、前記モータ（７７）による前記オイルポンプ（７５）の駆動を禁止すると共に前記開閉弁（７８）を開くことで、該ピストン室（３２）が目標油圧となるよう制御するとよい。

本発明にかかる油圧供給装置では、上記のように、ピストン部材の寸法をピストン室の油圧でその壁面部に撓み変形が生じる寸法に設定したことで、ピストン室に油圧変動を抑制するアキュムレータとしての機能を持たせている。これにより、ピストン室の油圧がオイルポンプの駆動や開閉弁の開閉による動圧の影響を受け難くなる。そのため、上記のように油路に作動油を封入した状態でオイルポンプの駆動や開閉弁の開閉を行うことで油圧を制御する際にも、当該油圧の目標油圧に対する偏差や発生するサージ圧を小さく抑えることが可能となる。これにより、別途のアキュムレータを設置していなくても、迅速かつ正確な油圧制御を行うことが可能となる。したがって、油圧供給装置による油圧制御の精度を向上させることができる。
なお、上記で括弧内に記した参照符号は、後述する実施形態における対応する構成要素に付した符号を参考のために例示したものである。

本発明にかかる駆動力配分装置の油圧供給装置によれば、部品数を少なく抑えた簡単な構成で、ピストン室の油圧の変動を効果的に抑制することができる。

本発明の実施形態にかかる駆動力配分装置の油圧供給装置を備えた四輪駆動車両の概略構成を示す図である。 油圧供給装置の油圧回路を示す図である。 クラッチを含む車両の駆動力伝達機構を示す側断面図である。 クラッチ及びその周辺の詳細構成を示す部分拡大断面図である。 ピストン室及びシリンダピストンの構成を示す図で、（ａ）は、ピストン室及びシリンダピストンを軸方向から見た図（図３のＡ矢視に対応する図）であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面を示す図である。 シリンダピストンを示す斜視図であり、（ａ）は、本発明にかかるピストン室の油圧で撓み変形が生じるシリンダピストンを示す図で、（ｂ）は、撓み変形量を比較するための従来構造のシリンダピストンを示す図である。 ピストンハウジング内に設置したシリンダピストンを示す側断面図であり、（ａ）は、本発明にかかる撓み変形が生じるシリンダピストンを示す図、（ｂ）は、従来構造のシリンダピストンを示す図である。 ピストン室の加圧時の油圧変化を示すグラフであり、（ａ）は、本発明にかかる撓み変形が生じるシリンダピストンを設置したピストン室の油圧変化であり、（ｂ）は、従来構造のシリンダピストンを設置したピストン室の油圧変化である。 シリンダピストンの内径寸法とピストン室の体積変化量との関係を油圧ごとに示したグラフである。 油圧回路の油圧と体積の状態を模式的に示す図で、（ａ）は、本発明にかかる撓み変形が生じるシリンダピストンを設置したピストン室を含む油圧回路についての図、（ｂ）は、従来構造のシリンダピストンを設置したピストン室を含む油圧回路についての図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる駆動力配分装置の油圧供給装置を備えた四輪駆動車両の概略構成を示す図である。同図に示す四輪駆動車両１は、車両の前部に横置きに搭載したエンジン（駆動源）３と、エンジン３と一体に設置された自動変速機４と、エンジン３からの駆動力を前輪Ｗ１，Ｗ２及び後輪Ｗ３，Ｗ４に伝達するための駆動力伝達経路１０とを備えている。

エンジン３の出力軸（図示せず）は、自動変速機４、フロントディファレンシャル（以下「フロントデフ」という）５、左右のフロントドライブシャフト６，６を介して、主駆動輪である左右の前輪Ｗ１，Ｗ２に連結されている。さらに、エンジン３の出力軸は、自動変速機４、フロントデフ５、プロペラシャフト７、リアデファレンシャルユニット（以下「リアデフユニット」という）８、左右のリアドライブシャフト９，９を介して副駆動輪である左右の後輪Ｗ３，Ｗ４に連結されている。

リアデフユニット８には、左右のリアドライブシャフト９，９に駆動力を配分するためのリアデファレンシャル（以下、「リアデフ」という。）１９と、プロペラシャフト７からリアデフ１９への駆動力伝達経路を接続・切断するための前後トルク配分用クラッチ２０とが設けられている。前後トルク配分用クラッチ２０は、油圧式のクラッチであり、駆動力伝達経路１０において後輪Ｗ３，Ｗ４に配分する駆動力を制御するための駆動力配分装置である。また、前後トルク配分用クラッチ２０に作動油を供給するための油圧回路３０と、油圧回路３０による供給油圧を制御するための制御手段である４ＷＤ・ＥＣＵ５０とを備えた油圧供給装置６０が設置されている。４ＷＤ・ＥＣＵ５０は、マイクロコンピュータなどで構成されている。

４ＷＤ・ＥＣＵ（以下、単に「ＥＣＵ」と記す。）５０は、油圧回路３０による供給油圧を制御することで、前後トルク配分用クラッチ（以下、単に「クラッチ」と記す。）２０で後輪Ｗ３，Ｗ４に配分する駆動力を制御する。これにより、前輪Ｗ１，Ｗ２を主駆動輪とし、後輪Ｗ３，Ｗ４を副駆動輪とする駆動制御を行うようになっている。

すなわち、ＥＣＵ５０は、車両の走行状態を検出するための各種検出手段（図示せず）の検出に基づいて、後輪Ｗ３，Ｗ４に配分する駆動力およびこれに対応するクラッチ２０への油圧供給量を演算すると共に、当該演算結果に基づく駆動信号をクラッチ２０に出力する。これにより、クラッチ２０が解除（切断）されているときには、プロペラシャフト７の回転がリアデフ１９側に伝達されず、エンジン３のトルクがすべて前輪Ｗ１，Ｗ２に伝達されることで、前輪駆動（２ＷＤ）状態となる。一方、クラッチ２０が接続されているときには、プロペラシャフト７の回転がリアデフ１９側に伝達されることで、エンジン３のトルクが前輪Ｗ１，Ｗ２と後輪Ｗ３，Ｗ４の両方に配分されて四輪駆動（４ＷＤ）状態となる。この際、クラッチ２０の締結力を適宜に制御することで、後輪Ｗ３，Ｗ４に配分する駆動力を制御するようになっている。

図２は、油圧供給装置６０が備える油圧回路３０を示す油圧回路図である。同図に示す油圧回路３０は、ストレーナ７３を介してオイルタンク７１に貯留されている作動油を吸い込み圧送するオイルポンプ７５と、オイルポンプ７５を駆動するモータ７７と、オイルポンプ７５からクラッチ２０のピストン室３２に連通する油路７０とを備えている。

クラッチ２０は、複数の摩擦材２３ａ，２３ｂ（図４参照）を有する摩擦係合部２３と、ピストンハウジング３１と、ピストンハウジング３１内で進退移動することで摩擦係合部２３を押圧するシリンダピストン３３とを備えている。ピストンハウジング３１内には、シリンダピストン３３との間に作動油が導入されるピストン室３２が画成されている。シリンダピストン３３は、摩擦係合部２３の複数の摩擦材２３ａ，２３ｂにおける積層方向の一端に対向配置されている。したがって、ピストン室３２に供給された作動油の油圧でシリンダピストン３３が摩擦係合部２３を摩擦材２３ａ，２３ｂの積層方向に押圧することで、クラッチ２０を所定の係合圧で係合させるようになっている。

オイルポンプ７５からピストン室３２に連通する油路７０には、逆止弁７６、リリーフ弁７４、ソレノイド弁（開閉弁）７８、油圧センサ７９がこの順に設置されている。逆止弁７６は、オイルポンプ７５側からピストン室３２側に向かって作動油を流通させるが、その逆の向きには作動油の流通を阻止するように構成されている。これにより、オイルポンプ７５の駆動で逆止弁７６の下流側に送り込まれた作動油を、逆止弁７６とピストン室３２との間の油路（以下では、「封入油路」ということがある。）８０に封じ込めることができる。このように、逆止弁７６は、オイルポンプ７５からピストン室３２に通じる油路８０に作動油を封入するための作動油封入弁である。上記の逆止弁７６とオイルポンプ７５を設けた油路８０によって、封入型の油圧回路が構成されている。

リリーフ弁７４は、逆止弁７６とピストン室３２との間の油路８０の圧力が所定の閾値を超えて異常上昇したときに開くことで、作動油を排出して油路８０の油圧を解放するように構成された弁である。リリーフ弁７４から排出された作動油は、オイルタンク７１に戻されるようになっている。ソレノイド弁７８は、オンオフ型の開閉弁で、ＥＣＵ５０の指令に基づいてＰＷＭ制御（デューティ制御）されることで、油路８０の開閉を制御することができる。これにより、ピストン室３２の油圧を制御することができる。なお、ソレノイド弁７８が開かれることで油路８０から排出された作動油は、オイルタンク７１に戻されるようになっている。また、油圧センサ７９は、油路８０及びピストン室３２の油圧を検出するための油圧検出手段であり、その検出値は、ＥＣＵ５０に送られるようになっている。また、オイルタンク７１内には、作動油の温度を検出するための油温センサ７２が設けられている。油温センサ７２の検出値は、ＥＣＵ５０に送られるようになっている。

本実施形態の油圧供給装置６０は、ピストン室３２に作動油を供給するためのモータ７７で駆動するオイルポンプ７５と、オイルポンプ７５からピストン室３２に通じる油路８０に作動油を封入するための逆止弁（作動油封入弁）７６と、逆止弁７６とピストン室３２との間の油路８０を開閉するためのソレノイド弁７８とで構成された油圧回路３０と、モータ７７によるオイルポンプ７５の駆動及びソレノイド弁７８の開閉を制御してピストン室３２に所望の油圧を供給するＥＣＵ５０とを備えている。そして、クラッチ２０を締結するためにピストン室３２を加圧する際には、ソレノイド弁７８を閉じてオイルポンプ７５を駆動することで封止状態の油路８０に作動油を送り込んで加圧する。これにより、ピストン室３２が目標油圧となるように制御する。その一方で、クラッチ２０の締結を解除するためにピストン室３２を減圧する際には、オイルポンプ７５の駆動を禁止（停止）すると共にソレノイド弁７８を開くことで、油路８０の作動油をオイルタンク７１に排出する。これにより、ピストン室３２が目標油圧となるよう制御する。

図３は、クラッチ２０を含む車両１の駆動力伝達機構２を示す側断面図である。また、図４は、クラッチ２０及びその周辺の詳細構成を示す部分拡大断面図である。なお、以下の説明では、図３に矢印で示したように、駆動力伝達機構２を搭載した車両１の前後方向である図３の左右方向をそれぞれ前、後という。また、軸方向というときは、後述する第１、第２回転軸４１，４２の軸方向を示すものとする。

図３に示す駆動力伝達機構２は、プロペラシャフト７（図１参照）に繋がる第１回転軸４１と、第１回転軸４１と同軸上に並べて配設された第２回転軸４２と、第１回転軸４１と第２回転軸４２とを係脱自在に連結するためのクラッチ２０とを備えている。また、第２回転軸４２の後端部に一体形成された終減速ドライブピニオン４４と、終減速ドライブピニオン４４に噛合する終減速ドリブンギヤ４５と、終減速ドリブンギヤ４５内に配設された後輪用のディファレンシャル機構４６とが設けられている。また、駆動力伝達機構２は、第１回転軸４１を収容する前ケーシング５１と、前ケーシング５１の後端に接続されてクラッチ２０を収容する中ケーシング５２と、中ケーシング５２の後端とピストンハウジング３１の後端とに接続されて第２回転軸４２を収容する後ケーシング５３とを備えている。

図４に示すように、クラッチ２０は、第１回転軸４１の後端に結合された略円筒状のクラッチハウジング２１と、クラッチハウジング２１の内周側で第２回転軸４２の前端にスプライン結合されたクラッチハブ２２と、クラッチハウジング２１内で軸方向に沿って複数を交互に積層した摩擦材である圧力プレート２３ａ及び摩擦プレート２３ｂを備えている。圧力プレート２３ａは、その外周端がクラッチハウジング２１にスプライン係合しており、摩擦プレート２３ｂは、内周端がクラッチハブ２２にスプライン係合している。これら複数の圧力プレート２３ａおよび摩擦プレート２３ｂによって摩擦係合部２３が構成されている。圧力プレート２３ａと摩擦プレート２３ｂの積層方向における後側の端部には、エンドプレート２４が設置されている。

クラッチハウジング２１は、軸方向における後側の端部に開口部２１ａを有しており、該開口部２１ａには、エンドキャップ２５が取り付けられている。エンドキャップ２５は、略円形板状の部材であり、このエンドキャップ２５によって、摩擦係合部２３を構成する複数の圧力プレート２３ａ及び摩擦プレート２３ｂがクラッチハウジング２１内に係止されている。

エンドキャップ２５の後側に設置されたプレッシャーピストン２６は、中心部に略円形の貫通孔を有する略円形の板状部材である。このプレッシャーピストン２６は、エンドキャップ２５のフランジ部２５ｃの外径側にインロー支持されている。これにより、プレッシャーピストン２６は、エンドキャップ２５に対して、該エンドキャップ２５と一体に回転し、かつ、該エンドキャップ２５に対して軸方向にのみ相対移動可能な状態で係合している。

また、プレッシャーピストン２６のクラッチハウジング２１側の面には、軸方向に突出する突起状の押圧部２６ｄが形成されている。一方、エンドキャップ２５における押圧部２６ｄに対応する位置には、貫通孔２５ｄが形成されている。なお、図示は省略するが、押圧部２６ｄ及び貫通孔２５ｄは、プレッシャーピストン２６とエンドキャップ２５の円周方向に沿って等間隔で複数個が設けられている。そして、図４に示すように、プレッシャーピストン２６の押圧部２６ｄがエンドキャップ２５の貫通孔２５ｄを貫通してクラッチハウジング２１内に突出しており、該押圧部２６ｄの先端がエンドプレート２４に当接するようになっている。

一方、エンドキャップ２５及びプレッシャーピストン２６の後側には、ピストンハウジング３１が設置されている。ピストンハウジング３１には、その中心部に略円形の開口部３１ｄが設けられており、該開口部３１ｄの前方の端部には、軸方向に沿って前側に突出する円筒状のフランジ部３１ｃが形成されている。フランジ部３１ｃの外径側には、シリンダピストン３３が設置されている。シリンダピストン３３とプレッシャーピストン２６との間には、スラストニードルベアリング２９が介在しており、シリンダピストン３３とプレッシャーピストン２６は、相対回転可能かつ軸方向に一体に移動可能になっている。

ピストンハウジング３１内のシリンダピストン３３との隙間には、作動油による油圧を発生させるためのピストン室（油室）３２が画成されている。シリンダピストン３３は、ピストンハウジング３１に対して軸方向に沿って相対移動可能に設置されており、その外周とピストンハウジング３１との間には、ピストン室３２を密封するためのシール部材３４が設置されている。また、ピストンハウジング３１内のピストン室３２には、オイルポンプ３５（図１参照）からの作動油が導入される油路８０が連通している。また、図３に示すように、油路８０には、作動油の油圧を検出するための油圧センサ７９が設置されている。

上記構成により、オイルポンプ７５の運転でピストンハウジング３１内のピストン室３２に作動油が導入されると、ピストン室３２から圧力を受けたシリンダピストン３３が軸方向に沿って前側に移動することで、プレッシャーピストン２６が同方向に移動する。これにより、プレッシャーピストン２６の押圧部２６ｄで摩擦係合部２３の端部にあるエンドプレート２４が押圧されて、圧力プレート２３ａおよび摩擦プレート２３ｂが互いに圧接することでクラッチ２０が締結されるようになっている。

図５は、ピストン室３２及びシリンダピストン３３の構成を示す図で、（ａ）は、ピストン室３２及びシリンダピストン３３を軸方向から見た図（図３のＡ矢視に対応する図）、（ｂ）は、（ａ）のＢ矢視に対応する断面図である。なお、図５（ａ）では、説明の都合上、ピストン室３２の断面に相当する部分に斜線の網掛けを施してある。ピストン室３２は、第２回転軸４２の外径側に配置されており、軸方向から見た断面の形状が、第２回転軸４２の軸心Ｍを中心とする略円形の環状に形成された室である。そして、図３及び図４に示すように、ピストン室３２の軸方向の後側（背面側）は、ピストンハウジング３１の一部である板状の背面部３１ａで覆われている。一方、ピストン室３２の軸方向の前側（正面側）は、シリンダピストン３３で覆われている。シリンダピストン３３は、ピストン室３２の前側の壁面をなす板状の壁面部３３ａを有する略円形環状の部材である。

そして、本実施形態の油圧供給装置６０では、図５（ｂ）に示すように、ピストン室３２内の作動油の油圧でシリンダピストン３３の壁面部３３ａに撓み変形が生じることで、ピストン室３２及び油路８０に体積変化が生じるように設定されている。具体的には、クラッチ２０が係合状態のとき、シリンダピストン３３は、その外径側のスラストニードルベアリング２９に当接する箇所で軸方向への移動が規制された状態になっている。したがって、スラストニードルベアリング２９に当接する箇所を支点にその内径側が軸方向に沿って変位することで、壁面部３３ａに撓み変形が生じるようになっている。なおここでは、シリンダピストン３３の壁面部３３ａにおける内径端の変位量（撓み量）をΔＸとし、それに伴うピストン室３２の体積変化量をΔＶとしている。

このように、ピストン室３２内の作動油の油圧でシリンダピストン３３の壁面部３３ａに撓み変形が生じるようにしたことで、ピストン室３２に油圧の変動を抑制するためのアキュムレータとしての機能及び作用を持たせている。これにより、アキュムレータを別途の部品として設置していなくても、ピストン室３２の油圧が受けるオイルポンプ７５の駆動やソレノイド弁７８の開閉による動圧の影響を少なく抑えることが可能となる。したがって、ピストン室３２内の実油圧が目標油圧に対してオーバーすることを抑制でき、車両の駆動制御におけるギクシャク感や異音の発生、部品の疲労破壊の発生を効果的に防止できる。以下では、ピストン室３２内の作動油の油圧でシリンダピストン３３に撓み変形が生じるためのシリンダピストン３３の形状・寸法の設定について説明する。

図６は、シリンダピストン３３を示す斜視図であり、（ａ）は、本発明にかかるピストン室３２の油圧で撓み変形が生じるように設定したシリンダピストン３３−１を示す図で、（ｂ）は、撓み変形量を比較するための従来構造のシリンダピストン３３−２を示す図である。図７は、ピストンハウジング３１内に設置したシリンダピストン３３を示す側断面図であり、（ａ）は、本発明にかかる撓み変形が生じるシリンダピストン３３−１を示す図、（ｂ）は、従来構造のシリンダピストン３３−２を示す図である。

本実施形態の油圧供給装置６０では、所定の厚さ寸法に設定したシリンダピストン３３において、シリンダピストン３３の外径寸法ＤＡに対する内径寸法ＤＢを所定の割合に設定することで、ピストン室３２内の作動油の油圧でシリンダピストン３３の壁面部３３ａに撓み変形が生じるようにしている。すなわち、図６（ａ）及び図７（ａ）に示すシリンダピストン３３−１は、本発明にかかるシリンダピストンであって、ピストン室３２の油圧で壁面部３３−１ａに撓み変形が生じることで、ピストン室３２の油圧変動を抑制する作用を持つように設定されたものである。これに対して、図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示すシリンダピストン３３−２は、従来構成のシリンダピストンであって、ピストン室３２の油圧で壁面部３３−２ａに撓み変形が生じないか、又は撓み変形が生じてもごく僅かであるために、それだけではピストン室３２の油圧変動を抑制する作用を十分に奏することができないものである。

そして、図６（ａ）及び図７（ａ）に示すシリンダピストン３３−１と、図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示すシリンダピストン３３−２は、外径寸法ＤＡ（ＤＡ１，ＤＡ２）が互いに同一寸法（ＤＡ１＝ＤＡ２）であるが、内径寸法ＤＢ（ＤＢ１，ＤＢ２）が互いに異なっている。具体的には、シリンダピストン３３−１の内径寸法ＤＢ１は、シリンダピストン３３−２の内径寸法ＤＢ２よりも小さな寸法（ＤＢ１＜ＤＢ２）になっている。これにより、シリンダピストン３３−１の壁面部３３−１ａの方がシリンダピストン３３−２の壁面部３３−２ａよりも大きな面積になっている。

図８は、ピストン室３２のアキュムレータ作用による加圧時の油圧変化を示すグラフである。同図のグラフでは、横軸が経過時間であり、縦軸がピストン室３２の油圧である。一点鎖線で示す変化は、ピストン室３２の目標油圧であり、実線で示す変化は、ピストン室３２の実油圧である。なお、この図８のグラフは、油路８０に別途のアキュムレータを設けていない場合の油圧変化を示したものである。そして、図８（ａ）のグラフは、図６（ａ）及び図７（ａ）に示すシリンダピストン３３−１を設置したことで、壁面部３３ａの撓み変形でピストン室３２がアキュムレータとしての機能及び作用を有する場合の油圧変化であり、図８（ｂ）のグラフは、図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示すシリンダピストン３３−２を設置したことで、壁面部３３ａの撓み変形が少なく、ピストン室３２がアキュムレータとしての機能及び作用を殆ど有しない場合の油圧変化である。

本発明にかかるシリンダピストン３３−１を備えたピストン室３２では、従来構造のシリンダピストン３３−２を備えたピストン室３２に対して、壁面部３３ａの撓み変形量ΔＸ及びピストン室３２の体積変化量ΔＶが大きくなるため、ピストン室３２の油圧変動を抑制するために必要なアキュムレータとしての機能及び作用を該ピストン室３２に持たせることが可能となる。すなわち、本実施形態のような封入型（閉止型）の油路８０を有する油圧回路３０において、図８（ａ）に示すピストン室３２にアキュムレータ作用が有る場合の油圧変化は、同図（ｂ）に示すピストン室３２にアキュムレータ作用が無い場合の油圧変化と比較して、オイルポンプ７５の起動時のサージ圧ΔＰを小さく抑えることが可能となる。また、ピストン室３２内の目標油圧に対する実油圧の偏差も小さな値に抑えることが可能となる。

なお、図６及び図７に示すシリンダピストン３３−１，３３−２は、その形状及び寸法の具体例として、シリンダピストン３３−１の外形寸法ＤＡ１と、シリンダピストン３３−２の外径寸法ＤＡ２をいずれも同一寸法であるＤＡ１＝ＤＡ２＝１１２．８（ｍｍ）とし、シリンダピストン３３−１の内径寸法ＤＢ１をＤＢ１＝４０．２（ｍｍ）とし、シリンダピストン３３−２の内径寸法ＤＢ２をＤＢ２＝６０．１（ｍｍ）とすることができる。実際に、上記の寸法設定でピストン室３２の油圧によるシリンダピストン３３−１，３３−２の撓み量ΔＸを測定したところ、シリンダピストン３３−１の内径端の撓み量ΔＸ１は、ΔＸ１＝１３．２（μｍ）であり、シリンダピストン３３−２の内径端の撓み量ΔＸ２は、ΔＸ２＝２．２（μｍ）であった。すなわち、シリンダピストン３３−１の撓み量は、シリンダピストン３３−２の撓み量の約６倍であった。

なお、上記のシリンダピストン３３−１，３３−２の寸法設定は一例である。したがって、本発明にかかるシリンダピストン３３−１の具体的な寸法は、ピストン室３２の油圧で壁面部３３−１ａに撓み変形が生じる寸法であれば、上記以外に設定しても、ピストン室３２のアキュムレータ作用を得ることが可能である。なおこの場合、シリンダピストン３３の壁面部３３ａの強度確保に必要な厚さ寸法を確保しつつ、ピストン室３２の効果的なアキュムレータ作用を得るためには、シリンダピストン３３−１の寸法設定として、外径寸法ＤＡ１に対する内径寸法ＤＢ１の割合を１／３以上１／２以下の範囲内に設定することが望ましい。

図９は、シリンダピストン３３の内径寸法ＤＢとピストン室３２の体積変化量ΔＶとの関係を油圧ごとに示したグラフである。同図のグラフでは、ピストン室３２の油圧ＰをＰ＝１（ＭＰａ），０．５（ＭＰａ），０．１（ＭＰａ）の３段階それぞれに設定した場合において、シリンダピストン３３の内径寸法ＤＢを約５２（ｍｍ）〜約６０（ｍｍ）の範囲で変化させたときのピストン室３２の体積変化量ΔＶを示している。なおこの場合、シリンダピストン３３の外径寸法ＤＡは一定である。

図９のグラフに示すように、シリンダピストン３３の外径寸法ＤＡが一定の場合、シリンダピストン３３の内径寸法ＤＢが小さくなればなる程、ピストン室３２の体積変化量ΔＶが大きくなる。また、ピストン室３２の油圧Ｐが高い程、シリンダピストン３３の壁面部３３ａにかかる油圧による撓み量が増加することで、ピストン室３２の体積変化量ΔＶが大きくなる。そして、ピストン室３２の体積変化量ΔＶは、ピストン室３２の油圧Ｐが低い領域よりも高い領域の方が、シリンダピストン３３の内径寸法ＤＢが小さい側でのピストン室３２の体積変化量ΔＶの増大が顕著になっている。

ここで、ピストン室３２のアキュムレータ作用と油圧回路３０（油路８０）の油圧及び体積の変化との関係について説明する。図１０は、油圧回路３０（油路８０）の油圧Ｐと体積Ｖの状態を模式的に示す図で、（ａ）は、本発明にかかる撓み変形が生じるシリンダピストン３３−１を設置したピストン室３２を含む油圧回路３０についての図、（ｂ）は、従来構造のシリンダピストン３３−２を設置したピストン室３２を含む油圧回路３０についての図である。そして、各図の符号（ｉ）は、油圧回路３０における油圧セット時の状態（初期状態）、（ii）は、油圧セット後の遷移状態、（iii）は、油圧セット後の定常状態を示す図である。

まず、本発明にかかるシリンダピストン３３−１を設置した油路８０では、油路８０全体の剛性（体積変化の係数）Ｋは、シリンダピストン３３の剛性Ｋ１とその他の部分の剛性Ｋ２とを合わせた値（Ｋ＝Ｋ１＋Ｋ２）となる。しかしながら、油圧回路３０では、シリンダピストン３３−１以外の部分の剛性は非常に高いため、実質的に体積変化を起こすための撓み変形が生じるのはシリンダピストン３３−１の壁面部３３−１ａのみである。そして、油圧回路３０の油圧セット時、すなわちモータ７７及びオイルポンプ７５の駆動で油路８０内の油圧が目標油圧に達した時点では、同図（ａ）の（ｉ）に示すように、油路８０の油圧Ｐと体積Ｖは、所定の油圧Ｐ_A0及び体積Ｖ_A0となる。ここでの油路８０の圧力Ｐ_A0及び体積Ｖ_A0は、シリンダピストン３３の剛性Ｋ１に基づく撓み量ΔＸ、及びそれによるピストン室３２の体積変化量ΔＶに応じた値となる。

一方、従来構造のシリンダピストン３３−２を設置した油路８０では、油路８０全体の剛性ＫはＫ２のみ（Ｋ＝Ｋ２）となる。またこの場合、油圧回路３０の油圧セット時における油路８０の圧力及び体積は、同図（ｂ）の（ｉ）に示すように、圧力Ｐ_B0及び体積Ｖ_B0とする。

その後、（ii）に示すように、モータ７７及びオイルポンプ７５が停止してソレノイド弁７８が閉じるまでの僅かな時間に、油路８０からの作動油の漏れが生じる。このとき、本発明にかかるシリンダピストン３３−１を設置した油路８０では、（ａ）の（ii）に示すように、油圧が僅かではあるが低下することで、シリンダピストン３３−１の撓み変形量ΔＸが小さくなり、ピストン室３２の体積変化量ΔＶが減少する。これにより、油路８０の体積Ｖは、Ｖ＝Ｖ_A1となる。そして、最終的には、（iii）に示すように、油路８０の油圧Ｐが目標油圧に対して僅かに低い値であるＰ＝Ｐ_A1となる。

一方、従来構造のシリンダピストン３３−２を設置した油路８０では、シリンダピストン３３−２に撓み変形が生じないため、ピストン室３２及び油路８０の体積変化量ΔＶが非常に小さなものとなる。そのため、油路８０からの作動油の漏れが生じる際に、その漏れ量が僅かな量であっても、油路８０の油圧Ｐが急激に減少するおそれがある。これにより、（ｂ）の（iii）に示す最終的な油路８０の油圧Ｐ_B1は、目標油圧に対して大幅に低い値となってしまう可能性がある。

すなわち、本実施形態の油圧供給装置６０では、図６（ａ）及び図７（ａ）に示すシリンダピストン３３−１を備えることで、シリンダピストン３３−１の剛性を低く抑えているため、ピストン室３２の油圧でシリンダピストン３３−１に撓み変形を生じさせることができる。これにより、油路８０及びピストン室３２の油圧が上昇した際にピストン室３２の体積を増加させることで、ピストン室３２にアキュムレータ作用を持たせることができる。このアキュレータ作用によって、閉回路である油路８０（油圧回路３０）の油圧の目標油圧に対する下がり幅を小さく抑えることが可能となる。またこの場合、シリンダピストン３３−１の形状・寸法の最適化を図ることで、ピストン室３２で所望のアキュレータ作用を得ることができるので、目標油圧に対する実油圧の下がり幅を最小限に抑えるようにすることが可能となる。

以上説明したように、本実施形態の油圧供給装置６０では、シリンダピストン３３をピストン室３２内の作動油の油圧でその壁面部３３ａに撓み変形が生じる形状・寸法に設定したことで、ピストン室３２に油圧の変動を抑制するためのアキュムレータとしての機能及び作用を持たせている。具体的には、壁面部３３ａを所定の厚さ寸法に設定したシリンダピストン３３において、外径寸法ＤＡに対する内径寸法ＤＢの割合をピストン室３２の油圧で壁面部３３ａに撓み変形が生じるような割合に設定している。これにより、ピストン室３２の油圧でシリンダピストン３３に撓み変形が生じるようになるので、ピストン室３２の油圧が上昇した場合に体積変動が許容されるようになる。これにより、アキュムレータを別途の部品として設置していなくても、ピストン室３２の油圧が受けるオイルポンプ７５の駆動やソレノイド弁７８の開閉による動圧の影響を少なく抑えることが可能となる。したがって、目標油圧に対して実油圧がオーバーすることを抑制でき、車両の駆動制御におけるギクシャク感や異音の発生、部品の疲労破壊の発生を効果的に防止できる。

また、本実施形態の油圧供給装置６０では、アキュムレータを別途の部品として設置する必要がないので、アキュムレータの構成部材であるバネ、アキュームピストン等の部品が不要となる。したがって、油圧供給装置６０の部品点数を少なく抑えることができる。これにより、製品の低コスト化を図ることができる。また、従来必要であったアキュムレータを設置するための専用のスペースを確保する必要が無くなる。これにより、装置の小型化、省スペース化を図ることができる。また、駆動力伝達機構２のケーシング５１〜５３内での部品の配置構成の自由度を高めることができる。

本実施形態のようにシリンダピストン３３の撓み変形によってピストン室３２にアキュムレータとしての機能を持たせる場合、シリンダピストン３３の壁面部３３ａの剛性（壁面部３３ａの断面係数等）を設計パラメータとすることで、バネ強度に相当する油圧回路３０の剛性の調整が行い易いという利点がある。したがって、油圧回路３０の油圧特性を所望の特性とすることが簡単に行えるようになる。

また、本実施形態のようにピストン室３２にアキュムレータとしての機能を持たせる場合、ピストン室３２に対応するシリンダピストン３３の壁面部３３ａの全体に撓み変形が生じるように構成すれば、ピストン室３２の全体をアキュムレータとして機能させることができる。これにより、ピストン室３２内の作動油の圧力に偏りが発生し難くなる。したがって、オイルポンプ７５の起動などに伴うサージ圧が発生する際に、シリンダピストン３３及びプレッシャーピストン２６の推力方向をクラッチ２０の摩擦材２３ａ，２３ｂの面に対して垂直な方向とすることが可能となるので、クラッチ２０を軸方向に対して真っ直ぐに押圧することができる。

また、本実施形態の油圧供給装置６０では、ピストン室３２にその油圧変動を抑制するためのアキュムレータとしての機能を持たせていることで、上記のように、油路８０に作動油を封入した状態でオイルポンプ７５の駆動やソレノイド弁７８の開閉を行うことで油圧を制御する際に、当該油圧の目標油圧に対する偏差や発生するサージ圧を小さく抑えることが可能となる。これにより、別途のアキュムレータを設置していなくても、迅速かつ正確な油圧制御を行うことが可能となる。したがって、油圧供給装置６０による油圧制御の精度を向上させることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、本発明にかかるピストン部材の外径寸法に対する内径寸法の割合は、ピストン室の油圧でピストン部材に撓み変形が生じるように構成されていれば、上記実施形態に示す以外の割合とすることも可能である。また、ピストン室の油圧でピストン部材に撓み変形が生じるようにするためには、ピストン部材の外径寸法に対する内径寸法を調整することだけでなく、ピストン部材の壁面部の厚さ寸法を調整することで、壁面部の断面係数を所望の撓み変形が生じるような数値に設定することが可能である。

１ 四輪駆動車両
２ 駆動力伝達機構
１０ 駆動力伝達経路
２０ 前後トルク配分用クラッチ（クラッチ）
２３ 摩擦係合部
２３ａ 圧力プレート
２３ｂ 摩擦プレート
３０ 油圧回路
３１ ピストンハウジング
３２ ピストン室
３３ シリンダピストン（ピストン部材）
３３ａ 壁面部
３５ オイルポンプ
５０ ４ＷＤ・ＥＣＵ（制御手段）
６０ 油圧供給装置
７５ オイルポンプ
７６ 逆止弁
７７ モータ
７８ ソレノイド弁（開閉弁）
８０ 油路

Claims (3)

1. 駆動源からの駆動力を主駆動輪及び副駆動輪に伝達する駆動力伝達経路と、
   前記駆動力伝達経路における前記駆動源と前記副駆動輪との間に配置された駆動力配分装置と、を備えた四輪駆動車両において、
   前記駆動力配分装置は、積層された複数の摩擦材と、該摩擦材を積層方向に押圧して係合させるためのピストン部材と、前記ピストン部材を収容したピストンハウジングと、前記ピストンハウジング内で前記ピストン部材との間に画成されて該ピストン部材に対する油圧を発生するピストン室と、を有する摩擦係合要素で構成されており、
   前記ピストン室に作動油を供給するためのモータで駆動するオイルポンプと、前記オイルポンプから前記ピストン室に通じる油路に作動油を封入するための作動油封入弁と、該作動油封入弁と前記ピストン室との間の前記油路を開閉するための開閉弁と、を有する油圧回路を備えた駆動力配分装置の油圧供給装置において、
   前記ピストン部材は、前記ピストン室の一の壁面をなす板状の壁面部を有する略円形環状の部材からなり、
   該ピストン部材の外径寸法に対する内径寸法の割合と前記壁面部の厚さ寸法との少なくともいずれかは、前記ピストン室内の作動油の油圧で前記壁面部に撓み変形が生じるような割合又は厚さ寸法に設定されている
   ことを特徴とする駆動力配分装置の油圧供給装置。
2. 前記ピストン部材は、その外径寸法に対する内径寸法の割合が１／３以上１／２以下の範囲内に設定されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の駆動力配分装置の油圧供給装置。
3. 前記モータによる前記オイルポンプの駆動及び前記開閉弁の開閉を制御して前記ピストン室に供給する油圧を制御する制御手段を備え、
   前記制御手段は、前記ピストン室を加圧する際には、前記開閉弁を閉じて前記モータで前記オイルポンプを駆動することで、該ピストン室が目標油圧となるように制御し、前記ピストン室を減圧する際には、前記モータによる前記オイルポンプの駆動を禁止すると共に前記開閉弁を開くことで、該ピストン室が目標油圧となるよう制御する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動力配分装置の油圧供給装置。

Images