JP2014020379A - 駆動力配分装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジングの重量増を抑えつつ、両ローラの支持剛性をより高めることができる駆動力配分装置を提供する。
【解決手段】コントロールシャフト５６を、入力軸１２と出力軸１３との間の位置に配置し、ハウジングにおけるコントロールシャフト５６の支持位置が入力軸１２および出力軸１３の支持位置と近接することで、ハウジングに設けられたコントロールシャフト５６支持用の肉盛り部が第１ローラおよび第２ローラの支持剛性向上に寄与する。
【選択図】図５

Description

本発明は、駆動力配分装置に関する。

特許文献１には、ハウジング内に収容された一対の第１，第２ローラと、第２ローラをその回転軸線からオフセットした偏心軸線周りに回動自在に支持するクランクシャフトと、クランクシャフトとギヤ結合された制御軸とを備え、モータ等により制御軸を回転駆動して第２ローラを偏心軸線周りに旋回させることにより、第２ローラを第１ローラに対し径方向へ相対変位させ、これにより両ローラ間の径方向押し付け力、つまり、主駆動輪および従駆動輪間の駆動力配分を制御し得るようにした駆動力配分装置が開示されている。

特開２００９−１７３２６１号公報（図５）

上記従来の駆動力配分装置において、ハウジングの重量増を抑えつつ、両ローラの支持剛性をより高めて欲しいとのニーズがある。
本発明は、上記課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、ハウジングの重量増を抑えつつ、両ローラの支持剛性をより高めることができる駆動力配分装置を提供することにある。

本発明では、入力軸と出力軸との間の位置に制御軸を配置した。

ハウジングにおける制御軸の支持位置が入力軸および出力軸の支持位置と近接することで、ハウジングに設けられた制御軸支持用の肉盛り部が第１ローラおよび第２ローラの支持剛性向上に寄与する。この結果、ハウジングの重量増を抑えつつ、両ローラの支持剛性をより高めることができる。

本発明の一実施例になる駆動力配分装置を具えた四輪駆動車両のパワートレーンを、車両上方から見て示す概略平面図である。 駆動力配分装置の展開断側面図である。 クランクシャフトの縦断正面図である。 図３に示す駆動力配分装置の動作説明図で、(a)はクランクシャフト回転角が基準点の0°である位置における第１ローラおよび第２ローラの離間状態を示す動作説明図、(b)はクランクシャフト回転角が90°である時における第１ローラおよび第２ローラの接触状態を示す動作説明図、(c)はクランクシャフト回転角が180°である時における第１ローラおよび第２ローラの接触状態を示す動作説明図である。 入力軸、出力軸およびコントロールシャフトの位置関係を示す駆動力配分装置の背面模式図である。

以下、本発明の実施の形態を、図示の実施例に基づき詳細に説明する。
〔実施例１〕
図１は、本発明の一実施例になる駆動力配分装置1をトランスファーとして具えた四輪駆動車両のパワートレーンを、車両上方から見て示す概略平面図である。
図１の四輪駆動車両は、エンジン2からの回転を変速機3による変速後、リヤプロペラシャフト4およびリヤファイナルドライブユニット5を順次経て左右後輪6L,6Rに伝達するようにした後輪駆動車をベース車両とし、左右後輪（主駆動輪）6L,6Rへのトルクの一部を、駆動力配分装置1により、フロントプロペラシャフト7およびフロントファイナルドライブユニット8を順次経て左右前輪（従駆動輪）7L,7Rへ伝達することにより、四輪駆動走行が可能となるようにした車両である。
駆動力配分装置1は、上記のように左右後輪6L,6Rへのトルクの一部を左右前輪7L,7Rへ分配して出力することにより、左右後輪6L,6Rおよび左右前輪（従駆動輪）9L,9R間の駆動力配分比を決定するもので、実施例１では、この駆動力配分装置1を図２に示すように構成する。

図３は駆動力配分装置1の展開断側面図である。
ハウジング11内に入力軸12および出力軸13を、それぞれの回転軸線O₁およびO₂が交差するよう相互に傾斜させて横架する。
入力軸12は、その両端におけるボールベアリング14,15によりハウジング11に対し回転自在に支承する。
入力軸12の両端をそれぞれ、シールリング25,26による液密封止下でハウジング11から突出させる。

図２において入力軸12の左端を変速機3（図１参照）の出力軸に駆動結合し、右端はリヤプロペラシャフト4（図１参照）を介してリヤファイナルドライブユニット5に駆動結合する。
入力軸12および出力軸13の両端近くにそれぞれ配して、これら入出力軸12,13間に一対のベアリングサポート16,17を架設し、これらベアリングサポート16,17をそれぞれの中程で、ボルト（図示せず）によりハウジング11の軸線方向対向内壁に取り付ける。なお、ハウジング11に固定しなくてもよい。
ベアリングサポート16,17と入力軸12との間にはローラベアリング21,22を介在させ、これにより入力軸12をベアリングサポート16,17に対し回転自在となすことで、ベアリングサポート16,17を介しても入力軸12をハウジング11内に回転自在に支持する。

ベアリングサポート16,17間（ローラベアリング21,22間）における入力軸12の軸線方向中程位置に第１ローラ31を同軸に一体成形し、この第１ローラ31に摩擦接触または油膜を介したトラクション接触し得るよう配して出力軸13の軸線方向中程位置に第２ローラ32を同軸に一体成形する。
これら第１ローラ31および第２ローラ32の外周面31a,32aは、入力軸12および出力軸13の前記した傾斜によっても、相互に線接触し得るような円錐テーパ面またはクラウニングによる曲面形状とする。

出力軸13は、両端13L,13Rの近くにおける前記のベアリングサポート16,17に対し旋回可能に支承することで、これらベアリングサポート16,17を介してハウジング11内に旋回可能に支持する。
上記のように出力軸13（13L,13R）をベアリングサポート16,17に対し旋回可能に支承するに当たっては、以下のような偏心支承構造を用いる。
出力軸13（13L,13R）と、これが貫通するベアリングサポート16,17との間にそれぞれ、中空アウターシャフト型式のクランクシャフト51L,51Rを遊嵌する。
クランクシャフト51Lおよび出力軸13（13L）をそれぞれ図２の左端においてハウジング11から突出させ、突出部においてハウジング11およびクランクシャフト51L間にシールリング27を介在させると共に、クランクシャフト51Lおよび出力軸13（13L）間にシールリング28を介在させることにより、ハウジング11から突出するクランクシャフト51Lおよび出力軸13（13L）の突出部をそれぞれ液密封止する。

図２においてハウジング11から吐出する出力軸13の左端13Lは、フロントプロペラシャフト7（図１参照）およびフロントファイナルドライブユニット8を介して左右前輪9L,9Rに駆動結合する。
クランクシャフト51L,51Rの中空孔51La,51Ra（半径Ri）と、出力軸13の対応端部13L,13Rとの間にそれぞれローラベアリング52L,52Rを介在させて、出力軸13（13L,13R）をクランクシャフト51L,51Rの中空孔51La,51Ra内で、これらの回転軸線O₂の周りに自由に回転し得るよう支持する。
クランクシャフト51L,51Rの中空孔51La,51Ra（回転軸線O₂）は図３に明示するように、外周部51Lb,51Rb（回転軸線O₃、半径Ro）に対し偏心させた偏心中空孔とし、これら偏心中空孔51La,51Raの回転軸線O₂は外周部51Lb,51Rbの回転軸線O₃から、両者間の偏心分εだけオフセットしている。

クランクシャフト51L,51Rの外周部51Lb,51Rbはそれぞれ、ローラベアリング53L,53Rを介して対応する側におけるベアリングサポート16,17内に回転自在に支持し、この際、クランクシャフト51L,51Rをそれぞれ、第２ローラ32と共に、スラストベアリング54L,54Rで軸線方向に位置決めする。
クランクシャフト51L,51Rの相互に向き合う隣接端にそれぞれ、同仕様のリングギヤ51Lc,51Rcを一体に設け、これらリングギヤ51Lc,51Rcにそれぞれ、共通なピニオン55を噛合させ、これらピニオン55をコントロールシャフト（制御軸）56に結合する。コントロールシャフト56の回転軸線をO₄とする。

なお、上記のようにリングギヤ51Lc,51Rcにピニオン55を噛合させるに当たっては、クランクシャフト51L,51Rを両者の外周部51Lb,51Rbが円周方向において相互に整列して同位相となる回転位置にした状態で、当該リングギヤ51Lc,51Rcに対するピニオン55の噛合を行わせる。
コントロールシャフト56は、その両端を軸受56a,56bによりハウジング11に対し回転自在に支持する。

コントロールシャフト56の右端にはギヤ56cを一体に設け、ギヤ56cには、ハウジング11内の設けたローラ間押し付け力制御モータ（アクチュエータ）35の出力軸に設けたピニオン（不図示）をギヤ結合する。なお、ローラ間押し付け力制御モータ35の位置は任意であり、ハウジング11の外部でも良い。また、ローラ間押し付け力制御モータ35の出力軸をコントロールシャフト56の一端側と直結しても良い。
よって、ローラ間押し付け力制御モータ35によりピニオン55およびリングギヤ51Lc,51Rcを介しクランクシャフト51L,51Rを回転位置制御するとき、出力軸13および第２ローラ32の回転軸線O₂が、図３に破線で示す軌跡円αに沿って回転軸線O_３の周りに旋回する。

図３の軌跡円αに沿った回転軸線O₂（第２ローラ32）の旋回により第２ローラ32は、後で詳述するが図４(a)〜(c)に示すように第１ローラ31に対し径方向へ接近し、これら第１ローラ31および第２ローラ32のローラ軸間距離L1をクランクシャフト51L,51Rの回転角θの増大につれ、第１ローラ31の半径と第２ローラ32の半径との和値よりも小さくすることができる。
かかるローラ軸間距離L1の低下により、第１ローラ31に対する第２ローラ32の径方向押圧力（ローラ間伝達トルク容量：トラクション伝動容量）が大きくなり、ローラ軸間距離L1の低下度合いに応じてローラ間径方向押圧力（ローラ間伝達トルク容量：トラクション伝動容量）、つまり駆動力配分比を任意に制御することができる。

なお図４(a)に示すように実施例１では、第２ローラ回転軸線O₂がクランクシャフト回転軸線O₃の直下に位置し、第１ローラ31および第２ローラ32の軸間距離L1が最大となる下死点でのローラ軸間距離L1を、第１ローラ31の半径と第２ローラ32の半径との和値よりも大きくする。
これにより当該クランクシャフト回転角θ＝0°の下死点においては、第１ローラ31および第２ローラ32が相互に径方向へ押し付けられることがなく、ローラ31,32間でトラクション伝動が行われないトラクション伝動容量＝0の状態を得ることができ、トラクション伝動容量を下死点での0と、図４(c)に示す上死点（θ＝180°）で得られる最大値との間で任意に制御することができる。
なお実施例１では、クランクシャフト51L,51Rの回転角基準点をクランクシャフト回転角θ=0°の下死点であることとして説明を展開する。

図５は、入力軸12、出力軸13およびコントロールシャフト56の位置関係を示す駆動力配分装置1の背面模式図であり、実施例１では、駆動力配分装置1を正面から見たとき、コントロールシャフト56を、入力軸12と出力軸13との間に位置するように入力軸12、出力軸13およびコントロールシャフト56の位置を設定している。換言すると、正面から見たとき、各回転軸線O₁,O₂,O₃をそれぞれ結ぶ直線60,61,62により形成される三角形63の内角A,B,Cがいずれも鋭角(<90°)となるように、入力軸12、出力軸13およびコントロールシャフト56の位置を設定している。

［駆動力配分作用］
図１〜４に基づいて上述したトランスファー1の駆動力配分作用を以下に説明する。
変速機3（図１参照）からトランスファー1の入力軸12に達したトルクは、一方でこの入力軸12からそのままリヤプロペラシャフト4およびリヤファイナルドライブユニット5（ともに図１参照）を経て左右後輪6L,6R（主駆動輪）へ伝達される。

他方でトランスファー1は、ローラ間押し付け力制御モータ35によりピニオン55およびリングギヤ51Lc,51Rcを介しクランクシャフト51L,51Rを回転位置制御して、ローラ軸間距離L1（図４参照）を第１ローラ31および第２ローラ32の半径の和値よりも小さくするとき、これらローラ31,32が径方向相互押圧力に応じたローラ間伝達トルク容量を持つことから、このトルク容量に応じて、左右後輪6L,6R（主駆動輪）へのトルクの一部を、第１ローラ31から第２ローラ32を経て出力軸13に向かわせ、左右前輪9L,9R（従駆動輪）をも駆動することができる。
これにより、車両は、左右後輪6L,6R（主駆動輪）および左右前輪（従駆動輪）9L,9Rの全てを駆動しての四輪駆動走行が可能である。

なお、この伝動中における第１ローラ31および第２ローラ32間の径方向押圧反力は、これらに共通な回転支持板であるベアリングサポート16,17で受け止められ、ハウジング11に達することがない。
そして径方向押圧反力は、クランクシャフト回転角θが0°〜90°である間は0となり、クランクシャフト回転角θが90°〜180°である間、θの増大に応じて増加し、クランクシャフト回転角θが180°になるとき最大値となる。
四輪駆動走行中、クランクシャフト51L,51Rの回転角θが図４(b)に示すように基準位置の90°であって、第１ローラ31および第２ローラ32が相互に、この時のオフセット量OSに対応した径方向押圧力で押し付けられて摩擦接触または油膜を介したトラクション接触している場合、これらローラ間のオフセット量OSに対応したトラクション伝動容量で左右前輪（従駆動輪）9L,9Rへの動力伝達が行われる。

そして、クランクシャフト51L,51Rを図４(b)の基準位置から、図４(c)に示すクランクシャフト回転角θ＝180°の上死点に向け回転操作してクランクシャフト回転角θを増大させるにつれ、ローラ軸間距離L1が更に減少して第１ローラ31および第２ローラ32の相互オーバーラップ量OLが増大する結果、第１ローラ31および第２ローラ32は径方向相互押圧力を増大され、これらローラ間のトラクション伝動容量を増大させることができる。

クランクシャフト51L,51Rが図４(c)の上死点位置に達すると、第１ローラ31および第２ローラ32は相互に、最大のオーバーラップ量OLに対応した径方向最大押圧力で径方向へ押し付けられて、これらの間のトラクション伝動容量を最大にすることができる。
なお最大のオーバーラップ量OLは、第２ローラ回転軸線O₂およびクランクシャフト回転軸線O₃間の偏心量εと、図４(b)につき上記したオフセット量OSとの和値である。

以上の説明から明らかなように、クランクシャフト51L,51Rをクランクシャフト回転角θ＝0°の回転位置から、クランクシャフト回転角θ＝180°の回転位置まで回転操作することにより、クランクシャフト回転角θの増大につれ、ローラ間トラクション伝動容量を0から最大値まで連続変化させることができる。
また逆に、クランクシャフト51L,51Rをクランクシャフト回転角θ＝180°の回転位置から、θ＝0°の回転位置まで回転操作することにより、クランクシャフト回転角θの低下につれ、ローラ間トラクション伝動容量を最大値から0まで連続変化させることができ、ローラ間トラクション伝動容量をクランクシャフト51L,51Rの回転操作により自在に制御し得る。

［ハウジングの支持剛性向上作用］
四輪駆動走行中、第１ローラ31および第２ローラ32を支持するハウジング11には、両ローラ31,32の径方向押し付け力に対する反力を受けるため、両ローラ31,32の支持剛性が問題となる。
ここで、第１ローラ31と第２ローラ32は互いに摩擦接触または油膜を介したトラクション接触し、第２ローラ32とコントロールシャフト56はリングギヤ51Lc,51Rcとピニオン55とによりギヤ結合する構造上、近接配置する必要がある。
そこで、実施例１では、駆動力配分装置1を背面から見たとき、コントロールシャフト56を、入力軸12と出力軸13との間の位置に配置した。

例えば、第１ローラ31、第２ローラ32、コントロールシャフト56を順に一直線に配置した場合、第１ローラ31および第２ローラ32の支持剛性を高めるためには、個々の肉盛り部の厚みを増すことを余儀なくされ、重量増を招く。
これに対し、実施例１では、ハウジング11におけるコントロールシャフト56の支持位置が出力軸13のみならず入力軸12とも近接することで、コントロールシャフト56を支持するためにハウジング11に設けられた肉盛り部を第１ローラ31および第２ローラ32の支持剛性向上に利用できる。
この結果、ハウジング11の重量増を抑えつつ、両ローラ31,32の支持剛性をより高めることができる。

1 駆動力配分装置
11 ハウジング
12 入力軸
13 出力軸
31 第１ローラ
32 第２ローラ
35 ローラ間押し付け力制御モータ（アクチュエータ）
51L,51R クランクシャフト
56 コントロールシャフト（制御軸）

Claims (1)

1. 主駆動輪伝達系と共に回転する入力軸と、
   前記入力軸上に設けた第１ローラと、
   従駆動輪伝達系と共に回転する出力軸と、
   前記出力軸上に設けた第２ローラと、
   前記出力軸を、前記第２ローラの回転軸線からオフセットした偏心軸線周りに回動自在に支持するクランクシャフトと、
   前記クランクシャフトとギヤ結合する制御軸と、
   前記制御軸に回転トルクを付与するアクチュエータと、
   を有し、
   前記アクチュエータを駆動して前記第２ローラを前記偏心軸線周りに回転させ、両ローラの外周面を互いに摩擦接触または油膜を介したトラクション接触させることにより従駆動輪への駆動力配分を行う駆動力配分装置において、
   前記制御軸を、前記入力軸と前記出力軸との間の位置に配置したことを特徴とする駆動力配分装置。

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