JP2014209017A - 駆動力伝達装置、及び駆動力伝達装置の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】クラッチを押圧するカム機構の推力を精度よく調節することが可能であると共に、反力を検出するセンサの損傷を抑制することができる駆動力伝達装置、及び駆動力伝達装置の制御装置を提供する。
【解決手段】駆動力伝達装置11は、電動モータ5と、同一軸線上で相対回転可能に配置され、軸方向に押圧されることにより互いに摩擦係合するアウタクラッチプレート81及びインナクラッチプレート82を有する多板クラッチ8と、アウタクラッチプレート81と共に回転する入力回転部材13と、インナクラッチプレート82と共に回転する出力回転部材14と、電動モータ5の回転力を受けて多板クラッチ8を軸方向に押圧するカム推力を発生させるカム機構3と、カム推力に対する反力を検出する歪みセンサ10と、カム機構3と歪みセンサ10との間に配置され、カム機構3から歪みセンサ10への衝撃を緩和するばね部材64とを備える。
【選択図】図11
【解決手段】駆動力伝達装置11は、電動モータ5と、同一軸線上で相対回転可能に配置され、軸方向に押圧されることにより互いに摩擦係合するアウタクラッチプレート81及びインナクラッチプレート82を有する多板クラッチ8と、アウタクラッチプレート81と共に回転する入力回転部材13と、インナクラッチプレート82と共に回転する出力回転部材14と、電動モータ5の回転力を受けて多板クラッチ8を軸方向に押圧するカム推力を発生させるカム機構3と、カム推力に対する反力を検出する歪みセンサ10と、カム機構3と歪みセンサ10との間に配置され、カム機構3から歪みセンサ10への衝撃を緩和するばね部材64とを備える。
【選択図】図11
Description
本発明は、入力軸からの駆動力を出力軸に伝達する駆動力伝達装置、及び駆動力伝達装置を制御する制御装置に関する。
従来、例えば四輪駆動車に搭載され、クラッチによって第1の回転部材及び第2の回転部材を駆動力伝達可能に連結する駆動力伝達装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載の駆動力伝達装置(駆動力配分装置)は、第1の回転部材(後輪出力軸)と、第1の回転部材と同一軸上において相対回転可能な第2の回転部材(クラッチドラム)と、第1の回転部材及び第2の回転部材の間に配置されたクラッチと、電動機(サーボモータ)の回転力をクラッチ側への押圧力(推力)に変換するカム機構とを備えている。第1の回転部材は、エンジンの駆動力が変速機を介して入力される入力軸に直結されている。第2の回転部材は、チェーンベルトを介して前輪出力軸に連結されている。
カム機構は、外歯ギヤが設けられた第1のボールカムと、内歯ギヤが設けられた第2のボールカムと、外歯ギヤ及び内歯ギヤに共に噛み合う駆動ギヤとを有し、駆動ギヤが減速機を介して電動機によって駆動されるように構成されている。駆動ギヤが電動機の回転力を受けて回転すると、第1のボールカムと第2のボールカムとの相対回転により、クラッチを軸方向に押圧する推力が発生する。
エンジン側からの駆動力が入力軸を介して第1の回転部材に入力されると、第1の回転部材がその軸回りに回転する。エンジンの駆動力をクラッチを介して前輪側に配分する際には、電動機に通電してカム機構を作動させる。カム機構は、電動機の回転力を受けてクラッチを押圧する推力を発生させ、この推力がクラッチに付与されることにより、第1の回転部材及び第2の回転部材が駆動力伝達可能に連結される。これにより、エンジン側からの駆動力が入力軸から駆動力伝達装置を介して前輪出力軸に伝達される。
第1の回転部材から第2の回転部材に伝達される駆動力は、電動機に供給する電流を増減し、カム機構による推力を調節することによって制御可能である。しかしながら、減速機構での摩擦抵抗や電動機の出力特性のばらつき、あるいは電動機に電流を供給する制御装置の特性のばらつき等によって、必ずしも電動機に供給される電流に応じた駆動力がクラッチを介して伝達されない場合がある。
本願の発明者は、上記の問題に鑑みて、カム機構による推力の反作用により発生する反力をセンサにて検出することにより、カム機構による推力を精度よく制御することができるという着想を得た。しかしながら、電動機の急激な回転等による衝撃が加わった場合等には、センサが損傷して正確な反力の検出ができなくなることがあった。
そこで、本発明は、クラッチを押圧するカム機構の推力を精度よく調節することが可能であると共に、反力を検出するセンサの損傷を抑制することができる駆動力伝達装置、及び駆動力伝達装置の制御装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するために、電動モータと、同一軸線上で相対回転可能に配置されて、軸方向に押圧されることにより互いに摩擦係合する第1の摩擦部材及び第2の摩擦部材を有するクラッチと、前記第1の摩擦部材と共に回転する入力回転部材と、前記第2の摩擦部材と共に回転する出力回転部材と、前記電動モータの回転力を受けて、前記クラッチを前記軸方向に押圧するカム推力を発生させるカム推力発生機構と、前記カム推力に対する反力を検出する検出部と、前記カム推力発生機構から前記検出部への衝撃を緩和する緩衝部材とを備えた駆動力伝達装置を提供する。
本発明に係る駆動力伝達装置、及び駆動力伝達装置の制御装置によれば、クラッチを押圧するカム機構の推力を精度よく調節することが可能であると共に、反力を検出するセンサの損傷を抑制することができる。
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る駆動力伝達装置、及び駆動力伝達装置の制御装置が搭載された四輪駆動車の概略を示す構成図である。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る駆動力伝達装置、及び駆動力伝達装置の制御装置が搭載された四輪駆動車の概略を示す構成図である。
(四輪駆動車100の構成)
四輪駆動車100は、駆動力伝達系101と、駆動力伝達装置11と、制御装置12と、主駆動源であるエンジン102と、トランスミッション103と、主駆動輪としての前輪104L,104Rと、補助駆動輪としての後輪105L,105Rとを備えている。なお、図1において符号中の文字「L」は四輪駆動車100の前進方向に対する左側を示し、文字「R」は四輪駆動車100の前進方向に対する右側を示している。
四輪駆動車100は、駆動力伝達系101と、駆動力伝達装置11と、制御装置12と、主駆動源であるエンジン102と、トランスミッション103と、主駆動輪としての前輪104L,104Rと、補助駆動輪としての後輪105L,105Rとを備えている。なお、図1において符号中の文字「L」は四輪駆動車100の前進方向に対する左側を示し、文字「R」は四輪駆動車100の前進方向に対する右側を示している。
駆動力伝達系101は、前輪側駆動力伝達系101Aと、後輪側駆動力伝達系101Bと、前輪側駆動力伝達系101A及び後輪側駆動力伝達系101Bをつなぐプロペラシャフト20とを有し、四輪駆動車100の四輪駆動状態を二輪駆動状態に、また二輪駆動状態を四輪駆動状態にそれぞれ切り替え可能に構成されている。駆動力伝達系101は、四輪駆動車100のトランスミッション103側から後輪105L,105Rに至る駆動力伝達経路に、フロントディファレンシャル21及びリヤディファレンシャル22と共に配置され、四輪駆動車100の図略の車体に搭載されている。
前輪側駆動力伝達系101Aは、フロントディファレンシャル21及び駆動力断続装置23を含み、プロペラシャフト20における前輪104L,104R側に配置されている。
フロントディファレンシャル21は、サイドギヤ211L,211Rと、一対のピニオンギヤ212と、一対のピニオンギヤ212を回転可能に支持するギヤ支持部材213と、サイドギヤ211L,211R及び一対のピニオンギヤ212を収容するフロントデフケース214とを有し、トランスミッション103に連結されている。サイドギヤ211Lは、前輪104L側のアクスルシャフト24Lに接続され、サイドギヤ211Rは、前輪104R側のアクスルシャフト24Rに接続される。一対のピニオンギヤ212は、サイドギヤ211L,211Rにギヤ軸を直交させて噛合する。
駆動力断続装置23は、第1のスプライン歯部231と、第2のスプライン歯部232と、スリーブ233とを有するドグクラッチからなる。駆動力断続装置23は、四輪駆動車100の前輪104L,104R側に配置され、スリーブ233が図略のアクチュエータによって進退移動可能である。第1のスプライン歯部231はフロントデフケース214に、第2のスプライン歯部232はリングギヤ262に、それぞれ回転不能に接続されている。スリーブ233は、第1のスプライン歯部231及び第2のスプライン歯部232にスプライン嵌合可能に連結されている。この構成により、駆動力断続装置23は、プロペラシャフト20とフロントデフケース214とを断続可能に連結する。
後輪側駆動力伝達系101Bは、リヤディファレンシャル22及び駆動力伝達装置11を含み、プロペラシャフト20における後輪105L,105R側に配置されている。
リヤディファレンシャル22は、サイドギヤ221L,221Rと、一対のピニオンギヤ222と、一対のピニオンギヤ222を回転可能に支持するギヤ支持部材223と、サイドギヤ221L,221R及び一対のピニオンギヤ222を収容するリヤデフケース224とを有し、プロペラシャフト20に連結されている。一対のピニオンギヤ222は、サイドギヤ221L,221Rにギヤ軸を直交させて噛合する。サイドギヤ221Lは、後輪105L側のアクスルシャフト25Lに接続され、サイドギヤ221Rは、後輪105R側のアクスルシャフト25Rに駆動力伝達装置11を介して接続される。
駆動力伝達装置11は、リヤディファレンシャル22のサイドギヤ221Rと後輪105R側のアクスルシャフト25Rとの連結を断接可能である。リヤディファレンシャル22のサイドギヤ221Rと後輪105R側のアクスルシャフト25Rとの連結が遮断されると、エンジン102の駆動力が後輪105Rに伝達されなくなると共に、リヤディファレンシャル22のサイドギヤ221L,221R及び一対のピニオンギヤ222が空回りすることにより後輪105Lにも駆動力が伝達されなくなる。
一方、リヤディファレンシャル22のサイドギヤ221Rと後輪105R側のアクスルシャフト25Rとが連結されると、エンジン102の駆動力が後輪105Rに伝達されると共に、リヤディファレンシャル22のサイドギヤ221Lを介して後輪105Lにも駆動力が伝達される。これにより、四輪駆動車100が四輪駆動状態となる。
前輪104L,104Rは、エンジン102がトランスミッション103及びフロントディファレンシャル21を介して前輪側のアクスルシャフト24L,24Rに駆動力を出力することにより駆動される。一方の後輪105Lは、エンジン102がトランスミッション103、駆動力断続装置23、プロペラシャフト20、及びリヤディファレンシャル22を介して後輪105L側のアクスルシャフト25Lに駆動力を出力することにより駆動される。他方の後輪105Rは、エンジン102がトランスミッション103、駆動力断続装置23、プロペラシャフト20、リヤディファレンシャル22、及び駆動力伝達装置11を介して後輪105R側のアクスルシャフト25Rに駆動力を出することにより駆動される。
プロペラシャフト20の前輪104L,104R側の端部には、互いに噛合するドライブピニオン261及びリングギヤ262からなる前輪側歯車機構26が配置されている。また、プロペラシャフト20の後輪105L,105R側の端部には、互いに噛合するドライブピニオン271及びリングギヤ272からなる後輪側歯車機構27が配置されている。
制御装置12は、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等の記憶素子からなる記憶部121と、記憶部121に記憶されたプログラムに従って動作するCPU(Central Processing Unit)等を有する制御部122と、駆動力伝達装置11の電動モータ5(後述)を制御するモータ制御回路123とを有している。モータ制御回路123により電動モータ5に電流が供給されると、駆動力伝達装置11によってリヤディファレンシャル22のサイドギヤ221Rから後輪105R側のアクスルシャフト25Rにエンジン102の駆動力が伝達される。一方、電動モータ5に電流が供給されなくなると、リヤディファレンシャル22のサイドギヤ221Rと後輪105R側のアクスルシャフト25Rとの連結が遮断される。
(駆動力伝達装置11の構成)
図2は、駆動力伝達装置11の構成例を示す断面図である。図2において、回転軸線Oよりも上側は非作動状態を示し、下側は作動状態を示している。
図2は、駆動力伝達装置11の構成例を示す断面図である。図2において、回転軸線Oよりも上側は非作動状態を示し、下側は作動状態を示している。
この駆動力伝達装置11は、電動モータ5と、電動モータ5の出力軸500の回転を減速させる減速機構9と、第1の摩擦部材としての複数のアウタクラッチプレート81及び第2の摩擦部材としての複数のインナクラッチプレート82を有する多板クラッチ8と、複数のアウタクラッチプレート81と共に回転する入力回転部材13と、複数のインナクラッチプレート82と共に回転する出力回転部材14と、電動モータ5の回転力から軸方向の推力(押圧力)を発生させるカム推力発生機構としてのカム機構3と、カム機構3で発生した推力に対する反力を受けるピストン61と、ピストン61の押圧力により反力を検出する検出部と、カム機構3から検出部への衝撃を緩和する緩衝部と、本体部41及び蓋部42からなるハウジング4とを備えている。
本実施の形態では、検出部は、反力をカム機構3から受けて弾性的に変形する変形部材としてのダイヤフラム63と、ダイヤフラム63の変形量(歪み量)を検出する歪みセンサ10とを有している。また、緩衝部は、カム機構3(ピストン61)と検出部との間に配置されたばね部材64からなる。ダイヤフラム63、歪みセンサ10、及びばね部材64は、蓋部42に形成された収容部62に収容されている。ハウジング4内には、図略の潤滑油が封入されている。
入力回転部材13は、回転軸線Oを軸線とする軸状の軸部131と、軸部131とは反対側(カム機構3側)に開口する有底円筒状の円筒部132とを一体に有している。入力回転部材13は、ハウジング4の本体部41内に針状ころ軸受133,134を介して回転可能に支持されている。軸部131は、リヤディファレンシャル22のサイドギヤ221R(図1参照)にスプライン嵌合によって連結されている。軸部131の外周面とハウジング4の本体部41の内面との間は、回転軸線O方向に沿って並列する一対のシール機構135によってシールされている。
出力回転部材14は、回転軸線Oを軸線とする軸状のボス部141と、ボス部141とは反対側(図1に示す後輪105R側)に開口する有底円筒状の円筒部142とを一体に有している。出力回転部材14は、入力回転部材13の円筒部132内に針状ころ軸受143,144を介して回転可能に支持されている。また、出力回転部材14は、ハウジング4の蓋部42に玉軸受145を介して回転可能に支持されている。出力回転部材14には、その開口から後輪105R側のアクスルシャフト25R(図1参照)の先端部が挿入される。後輪105R側のアクスルシャフト25Rは、出力回転部材14にスプライン嵌合によって相対回転不能かつ回転軸線O方向に相対移動可能に連結される。
ボス部141は、入力回転部材13における軸部131における円筒部132側の端部に形成された凹部131aに収容されている。ボス部141の外径は、円筒部142の外径よりも小さい寸法に設定されている。円筒部142における開口周辺部の外周面とハウジング4の蓋部42の内面との間は、シール部材146によってシールされている。
多板クラッチ8は、入力回転部材13と出力回転部材14との間に配置されている。多板クラッチ8における複数のアウタクラッチプレート81と複数のインナクラッチプレート82とは、同一軸線(回転軸線O)上で相対回転可能に交互に配置され、回転軸線O方向に押圧されることにより互いに摩擦係合する。
複数のアウタクラッチプレート81は、入力回転部材13の円筒部132の内周面に形成されたストレートスプライン嵌合部132aにスプライン嵌合し、入力回転部材13に対して相対回転不能、かつ回転軸線O方向に相対移動可能に連結されている。
複数のインナクラッチプレート82は、出力回転部材14の円筒部142の外周面に形成されたストレートスプライン嵌合部14aにスプライン嵌合し、出力回転部材14に対して相対回転不能、かつ回転軸線O方向に相対移動可能に連結されている。
電動モータ5は、電動モータ用ハウジング50内に収容され、電動モータ用ハウジング50がハウジング4の本体部41にボルト5aによって取り付けられている。ここで、電動モータとは、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する機器の総称であり、限られた角度を旋回するアクチュエータも含まれる。電動モータ5の出力軸500は、減速機構9及び歯車伝達機構7を介してカム機構3に連結されている。
歯車伝達機構7は、第1の歯車71及び第2の歯車72を有している。第1の歯車71は、減速機構9の回転軸O1上に配置され、ハウジング4の本体部41内に玉軸受73,74を介して回転可能に支持されている。第2の歯車72は、ギヤ部720が第1の歯車71に噛合するように配置され、支持軸76に玉軸受75を介して回転可能に支持されている。歯車伝達機構7は、減速機構9で減速された電動モータ5の回転力を出力軸500から受けて、カム機構3に伝達する。出力軸500の回転軸は、減速機構9の回転軸O1と一致している。
ハウジング4において、本体部41と蓋部42との間には、複数(本実施の形態では3つ)のガイド部材32bが、回転軸線Oと平行に配置されている。ガイド部材32bは、円柱状であり、軸方向の一端部が本体部41に形成された保持孔41aに嵌合して固定され、他端部が蓋部42に形成された保持孔42aに嵌合して固定されている。また、ガイド部材32bには、後述するカム機構3のリテーナ32を軸方向に付勢するリターンスプリング325が外嵌されている。リターンスプリング325は、軸方向に圧縮された状態で本体部41とリテーナ32との間に配置され、その復元力によってリテーナ32を蓋部42側に弾性的に押し付け、多板クラッチ8の解放時におけるリテーナ32の多板クラッチ8側への移動を抑制する。
(減速機構9の構成)
図3は、減速機構9の構成例を示す断面図である。
図3は、減速機構9の構成例を示す断面図である。
減速機構9は偏心揺動減速機構であり、より詳しくは、少歯数差インボリュート減速機構である。減速機構9は、回転軸90と、入力部材91と、自転力付与部材92と、複数(本実施の形態では6つ)の出力部材93とを有し、減速機構用ハウジング94内に収容されている。
回転軸90は、減速機構9の回転軸O1から偏心量δをもって平行に偏心する軸線O2を中心軸線とする偏心部901を有している。回転軸90は、図2に示すように、減速機構用ハウジング94に玉軸受95を介して、また歯車伝達機構7の第1の歯車71に玉軸受96を介して、それぞれ回転可能に支持されている。
入力部材91は、軸線O2を中心軸とする中心孔910を有する外歯歯車からなり、中心孔910の内周面と偏心部901の外周面との間に針状ころ軸受97を介在させて、回転軸90に回転可能に支持されている。入力部材91は、電動モータ5から回転力を受けて偏心量δを持つ矢印n1,n2方向の円運動を行う。入力部材91には、軸線O2回りに等間隔に並列する複数(本実施の形態では6つ)の貫通孔としてのピン挿通孔911が形成されている。入力部材91の外周面には、軸線O2を中心軸とするピッチ円のインボリュート歯形をもつ外歯912が形成されている。
自転力付与部材92は、回転軸O1を中心軸とする内歯歯車からなり、入力部材91に噛合し、電動モータ5の回転力を受けて公転する入力部材91に対して矢印m1,m2方向の自転力を付与する。自転力付与部材92の内周面には、入力部材91の外歯912に噛合するインボリュート歯形をもつ内歯921が形成されている。
複数の出力部材93は、略均一な外径をもつピンからなり、入力部材91のピン挿通孔911を挿通して歯車伝達機構7における第1の歯車71のピン取付孔710に取り付けられている。複数の出力部材93は、自転力付与部材92によって付与された自転力を入力部材91から受けて歯車伝達機構7の第1の歯車71に出力する。複数の出力部材93の外周面には、入力部材91におけるピン挿通孔911の内周面との間の接触抵抗を低減するための針状ころ軸受98が設けられている。
(カム機構3の構成)
次に、カム機構3について、図4〜図8を参照して詳細に説明する。
図4は、カム機構3の構成例を示す斜視図である。図5は、カム機構3のカム部材31を示す斜視図である。図6は、カム機構3のリテーナ32を示す斜視図である。図7は、カム機構3の転動部材33及び支持ピン34を示す斜視図である。図8は、カム機構3の動作を説明するための説明図である。
次に、カム機構3について、図4〜図8を参照して詳細に説明する。
図4は、カム機構3の構成例を示す斜視図である。図5は、カム機構3のカム部材31を示す斜視図である。図6は、カム機構3のリテーナ32を示す斜視図である。図7は、カム機構3の転動部材33及び支持ピン34を示す斜視図である。図8は、カム機構3の動作を説明するための説明図である。
カム機構3は、電動モータ5の回転力(減速機構9からの回転力)を受けて、多板クラッチ8を回転軸線O方向に押圧する推力を発生させる。換言すれば、カム機構3は、電動モータ5のトルクを、多板クラッチ8を押圧する押圧力に変換する。
カム機構3は、電動モータ5の回転力を受けて回転するカム部材31と、カム部材31に形成されたカム面を転動する転動部材33と、転動部材33の転動により発生する推力を多板クラッチ8側に出力する出力部材としてのリテーナ32とを有している。カム機構3は、出力回転部材14の円筒部142の外周側に配置されている。
カム部材31は、図5に示すように、環状であり、出力回転部材14を挿通させる挿通孔310を有している。カム部材31の外周縁の一部には、径方向外方に突出した扇状の凸片311が設けられている。凸片311には、歯車伝達機構7の第2の歯車72(ギヤ部720)に噛合するギヤ部311aが形成されている。第2の歯車72のギヤ部720及びカム部材31のギヤ部311aは平歯車からなり、カム部材31は第2の歯車72に対して回転軸線Oに沿って移動可能である。
カム部材31の軸線方向一側の端面には、挿通孔310の開口周縁から後輪105R(図1参照)側に向かって突出する円筒部312が形成されている。カム部材31の軸線方向他側の端面には、多板クラッチ8に対向するカム面を構成する凸部316、及び凹部315が形成されている。円筒部312の内周面と出力回転部材14における円筒部142の外周面との間には、針状ころ軸受313(図2参照)が介在している。カム部材31の軸線方向一側の端面とハウジング4の蓋部42の内面との間には、針状スラストころ軸受37(図2参照)が介在している。
凹部315及び凸部316は、カム部材31の周方向に交互に並列している。本実施の形態では、3つの凹部315と3つの凸部316が互いに隣接して配置されている。凹部315は、略均一な切り欠き幅をもつ一対の切り欠き側面315a,315bと、一対の切り欠き側面315a,315bの間に介在する切り欠き底面315cとを有する断面略矩形状の切り欠きによって形成されている。
凸部316は、カム部材31の周方向に沿って傾斜した傾斜面316aと、平面316bとを有している。傾斜面316aは、凹部315側から第2の傾斜面316aに向かってカム部材31の軸線方向の厚さを漸次大きくするように傾斜している。平面316bは、カム部材31の軸線方向の厚さが略均一な平面で形成されている。
リテーナ32は、図6に示すように、環状であり、出力回転部材14を挿通させる挿通孔320を有している。リテーナ32は、複数(本実施の形態では3つ)のガイド部材32b(図2参照)により回転が規制されている。ガイド部材32bは、回転軸線Oに平行であり、ハウジング4の本体部41と蓋部42との間に固定されている。
リテーナ32の多板クラッチ8側の端面には、挿通孔320の開口周縁から多板クラッチ8側に向かって突出する円筒部321が形成されている。円筒部321の外周側には、リテーナ32からの推力を受けて多板クラッチ8を押し付ける環板状の押付部材323(図2参照)が配置されている。押付部材323は、入力回転部材13の円筒部132のスプライン嵌合部132bにスプライン嵌合によって連結されている。押付部材323の一側端面とリテーナ32の多板クラッチ8側端面との間には、針状ころ軸受324が介在している。
リテーナ32の外周縁には、ガイド部材32bを挿通させるためのガイド挿通孔322aが形成され、径方向に突出した複数(本実施の形態では3つ)の凸片322が、周方向に沿って等間隔に設けられている。また、リテーナ32の外周縁には、図7に示す支持ピン34を挿通させる複数(本実施の形態では3つ)のピン挿通孔32aが放射状に形成されている。
支持ピン34は、図4に示すように、ナット35によってリテーナ32に取り付けられている。図7に示すように、支持ピン34の外周には、転動部材33が設けられている。転動部材33は、針状ころ36(図2参照)を介して支持ピン34に対して回転可能に支持されている。
図8に示すように、傾斜面316aにおけるカム部材31の周方向両端部のうち凹部315側の端部を始端部316a1とすると、カム機構3は、転動部材33が始端部316a1に配置された状態においてリテーナ32から回転軸線Oに平行な方向の第1のカム推力P1(図2参照)を出力する。
また、傾斜面316aの始端部316a1とは反対側(平面316b側)の端部を終端部316a2とすると、カム機構3は、転動部材33が始端部316a1と終端部316a2との間に配置された状態においてリテーナ32から第1のカム推力P1よりも大きな第2のカム推力P2(図2参照)を出力する。このとき、カム部材31は、第1のカム推力P1及び第2のカム推力P2の反作用により発生する第1の反力F1及び第2の反力F2(図2参照)を、後述するばね部材64を介してダイヤフラム63に伝達する。
(ピストン61、ダイヤフラム63、及びばね部材64の構成)
図9は、ピストン61、ダイヤフラム63、ばね部材64、及び歪みセンサ10を示す断面斜視図である。図10は、緩衝部、検出部、及びその周辺部を示す断面拡大図である。
図9は、ピストン61、ダイヤフラム63、ばね部材64、及び歪みセンサ10を示す断面斜視図である。図10は、緩衝部、検出部、及びその周辺部を示す断面拡大図である。
ピストン61は、カム機構3で発生した第1の反力F1及び第2の反力F2を受け、ばね部材64を介してダイヤフラム63を押圧し、ダイヤフラム63を弾性的に変形させる。ダイヤフラム63の変形量(歪み量)は、ダイヤフラム63に取り付けられた後述する歪みセンサ10によって検出される。
ピストン61は、回転軸線Oに平行な方向における一方の端面が、ばね部材64に接触してばね部材64を押圧する押圧面61aとして形成されている。ピストン61とカム部材31との間には、針状スラストころ軸受37が介在している。針状スラストころ軸受37は、アウタレース371と、インナレース372と、アウタレース371及びインナレース372の間に配置されたころ370とを有している。ピストン61の押圧面61aとは反対側には、針状スラストころ軸受37のアウタレース371に接触する軸受接触面61bが形成されている。ピストン61は、回転軸線Oを中心軸とした環状である。
ダイヤフラム63は、円環状の金属板からなり、図10に示すように、ハウジング4の蓋部42に環状の凹部として形成された収容部62に収容されている。収容部62は、カム部材31側に開口し、奥側には外側段差部621及び内側段差部622が形成されている。ダイヤフラム63は、外周側が外側段差部621に係止され、内周側が内側段差部622に係止されている。ダイヤフラム63の回転軸線Oに平行な方向における第1の平面63aは、ばね部材64に押圧され、第1の平面63aとは反対側に形成された第2の平面63bには、歪みセンサ10が取り付けられている。第1の平面63aが押圧面61aによってばね部材64を介して押圧されることにより、ダイヤフラム63が回転軸線Oに平行な方向に湾曲するように弾性的に変形する。
ばね部材64は、その一端がピストン61の押圧面61aに取り付けられ、他端がダイヤフラム63の第1の平面63aに取り付けられている。ばね部材64は、例えば駆動力伝達装置11の作動時に電動モータ5(図2参照)が急激に回転した場合におけるカム機構3からダイヤフラム63への衝撃を緩和する。
(歪みセンサ10によるダイヤフラム63の変形量の検出方法)
図11は、図10における歪みセンサ10の周辺部の拡大図であり、(a)はカム機構3から反力を受ける前の状態、(b)はカム機構3から反力を受けた状態を示す。図12は、歪みセンサ10の構成例を示す平面図である。
図11は、図10における歪みセンサ10の周辺部の拡大図であり、(a)はカム機構3から反力を受ける前の状態、(b)はカム機構3から反力を受けた状態を示す。図12は、歪みセンサ10の構成例を示す平面図である。
歪みセンサ10は、ダイヤフラム63の第2の平面63bにおいて、ばね部材64が当接する部分の反対側に配置されている。歪みセンサ10は、図12に示すように、例えば樹脂等の絶縁体からなるベース111と、金属箔からなる抵抗線112と、抵抗線112の両端から引き出されたリード113a,113bとを有している。抵抗線112は、ベース111上に蛇行するように搭載されている。本実施の形態では、抵抗線112は、ダイヤフラム63の径方向に5回折り返されている。なお、折り返された状態の抵抗線112におけるダイヤフラム63の径方向(図12の矢印A方向)の長さをゲージ長Lとする。
ピストン61がカム部材31からの第1の反力F1及び第2の反力F2を受けて、図11(a)に示す状態(初期状態)から図11(b)に示す状態に変化すると、ダイヤフラム63は、第2の平面63bの両端部が収容部62の外側段差部621及び内側段差部622側に押し付けられて回転軸線Oに平行な方向に弾性変形(湾曲)する。第2の平面63bに取り付けられた歪みセンサ10の抵抗線112は、ダイヤフラム63の径方向に引っ張られてゲージ長Lが伸びる(長くなる)と共に、断面積が小さくなる。これにより、抵抗線112の抵抗値が増加する。
ピストン61がカム部材31からの第1の反力F1及び第2の反力F2を受けない場合、つまり図11(b)に示す状態から図11(a)に示す状態に変化した場合、抵抗線112の抵抗値は初期状態での抵抗値に戻る。
制御装置12(図1参照)は、このゲージ長Lの変化による抵抗値の変化によってダイヤフラム63の変形量(歪み量)を検出する。これにより、制御装置12は、歪みセンサ10の信号に基づいてカム機構3で発生したカム推力を算出し、算出されたカム推力に基づいて電動モータ5(図2参照)を制御する。制御装置12が電動モータ5を制御する際に実行する処理の具体例については後述する。
(駆動力伝達装置11の動作)
次に、本実施の形態に示す駆動力伝達装置11の動作について、図1、図2、図8及び図11を用いて説明する。
次に、本実施の形態に示す駆動力伝達装置11の動作について、図1、図2、図8及び図11を用いて説明する。
プロペラシャフト20と後輪105R側のアクスルシャフト25Rとを駆動力伝達装置11により連結させるには、制御装置12から電動モータ5に電流を供給し、電動モータ5の回転力をカム機構3に付与してカム機構3を作動させる。このとき、カム機構3のカム部材31が回転軸線O回り一方向に回転する。図8に示すように、カム部材31が回転すると、転動部材33がカム部材31の凹部315に配置された状態(初期状態)から転動し、カム部材31の凸部316の傾斜面316a上に乗り上げて始端部316a1に位置する。これにより、電動モータ5の回転力が、多板クラッチ8のアウタクラッチプレート81及びインナクラッチプレート82の間の隙間を詰めるための第1のカム推力P1に変換される。また、第1のカム推力P1の反作用により、ピストン61を押圧する第1の反力F1が発生する。
転動部材33は、支持ピン34及び針状ころ36を介してリテーナ32を多板クラッチ8側(図2及び図8における矢印X方向)に押し付ける。リテーナ32は、多板クラッチ8のアウタクラッチプレート81とインナクラッチプレート82とを互いに接近させる方向に押付部材323を押し付ける。押付部材323がアウタクラッチプレート81及びインナクラッチプレート82を矢印X方向に押し付けることにより、互いに隣り合うアウタクラッチプレート81とインナクラッチプレート82との間の隙間が詰められる。
また、カム部材31は、針状スラストころ軸受37を介してピストン61側(矢印Xとは反対方向)に押し付けられる。これにより、ピストン61がダイヤフラム63に向かって押圧されて、ダイヤフラム63が収容部62の奥側に向かって突出するように弾性変形する。
次に、カム部材31が電動モータ5の回転力を受けて、回転軸線O回り一方向にさらに回転すると、転動部材33は凸部316の傾斜面316aを平面316bに向かって転動し、傾斜面316aの終端部316a2に到達して平面316b上に乗り上げる。これにより、電動モータ5の回転力が、多板クラッチ8のアウタクラッチプレート81及びインナクラッチプレート82を摩擦係合させるための第2のカム推力P2に変換される。また、第2のカム推力P2の反作用により、ピストン61を押圧する第2の反力F2が発生する。
転動部材33から第2のカム推力P2を付与された押付部材323は、アウタクラッチプレート81及びインナクラッチプレート82を矢印X方向に押し付け、互いに隣り合うアウタクラッチプレート81及びインナクラッチプレート82同士が摩擦係合する。
一方、カム部材31は、第2の反力F2により、ピストン61側(矢印Xとは反対方向)にさらに押し付けられる。これにより、ピストン61がダイヤフラム63に向かってさらに押圧されて、ダイヤフラム63は収容部62の奥側に向かってより突出するように弾性変形する。
ダイヤフラム63の変形量は、歪みセンサ10の抵抗線112のゲージ長Lの変化による抵抗値の変化として検出される。歪みセンサ10は、検出した歪み量の変化の信号を制御装置12(図1参照)に出力する。制御装置12は、歪みセンサ10から出力された信号に基づきカム機構3で発生したカム推力(第1のカム推力P1及び第2のカム推力P2)を算出し、算出されたカム推力に基づいて電動モータ5への供給電流を制御する。
以上より、エンジン102の駆動力(トルク)は、入力回転部材13から出力回転部材14に伝達され、さらに出力回転部材14から後輪105R側のアクスルシャフト25Rを介して後輪105Rに伝達されて後輪105Rが回転駆動される。後輪105Rが回転駆動されることにより、対となる後輪105Lにも駆動力が伝達され、四輪駆動状態となる。つまり、四輪駆動車100では、駆動力伝達装置11によりエンジン102の駆動力を後輪側駆動力伝達系101Bに伝達可能とし、制御装置12により駆動力の伝達量を制御している。
(制御装置12による駆動力伝達装置11の制御方法)
図13は、制御装置12の制御部122が実行する処理の一具体例を示すフローチャートである。制御部122は、このフローチャートに示す処理を制御周期(例えば10ms)ごとに繰り返し実行する。図14は、出力回転部材14に伝達すべき目標トルク値と電動モータ5への指令電流値との関係を定義したマップを示すグラフである。
図13は、制御装置12の制御部122が実行する処理の一具体例を示すフローチャートである。制御部122は、このフローチャートに示す処理を制御周期(例えば10ms)ごとに繰り返し実行する。図14は、出力回転部材14に伝達すべき目標トルク値と電動モータ5への指令電流値との関係を定義したマップを示すグラフである。
制御部122は、車両走行状態に基づいて、入力回転部材13から出力回転部材14に伝達すべき目標トルク値を設定する(ステップS1)。この車両走行状態には、例えば前輪104L,104Rと後輪105L,105Rとの差動回転数や、車速が含まれる。次に、制御部122は、この目標トルク値から電動モータ5に供給すべき電流値を指令電流値として算出する(ステップS2)。次に、制御部122は、この指令電流値をモータ制御回路123に出力する(ステップS3)。
モータ制御回路123によって指令電流値に応じた電流が電動モータ5へ供給されると、電動モータ5の回転力が減速機構9を介してカム機構3に伝達され、カム機構3で発生したカム推力に対する反力がダイヤフラム63の変形量に変換される。制御部122は、ダイヤフラム63の変形量を検出した歪みセンサ10の出力信号を取得し(ステップS4)、これに基づいて、カム機構3で実際に発生したカム推力を算出する(ステップS5)。次に、制御部122は、算出したカム推力に基づいて、実際に入力回転部材13から出力回転部材14に伝達されたトルク値を算出する(ステップS6)。
算出したトルク値が目標トルク値と一致する場合(S7:Yes)、制御部122は、図13に示すフローチャートの処理を一旦終了する。一方、算出したトルク値が目標トルク値と異なる場合(S7:No)、制御部122は、算出したトルク値と電動モータ5への指令電流値との関係を記憶部121に記憶させ(ステップS8)、実際のトルク値が目標トルク値に一致するように電動モータ5への指令電流値を補正し(ステップS9)、補正後の指令電流値をモータ制御回路123に出力する(ステップS3)。これにより、補正後の指令電流値に基づいてモータ制御回路123によって電動モータ5へ電流が供給される。
制御部122におけるステップS8及びステップS9の処理について、図14を参照して、より具体的に説明する。図14の曲線(a)は、ステップS1にて設定した目標トルク値と、ステップS2にて目標トルク値から算出された電動モータ5への指令電流値との関係を定義したマップに基づく特性曲線である。例えば、目標トルク値がT0のとき、指令電流値はI0である。
ステップS3の処理によって指令電流値I0を電動モータ5に供給したとき、ステップS6にて算出された実際のトルク値が目標トルク値T0より小さい場合(例えばT1)には、図14に示す曲線(b)のようにマップを補正する。これにより、目標トルク値T0に対してより大きな指令電流値(例えばI1)が算出される。
また、ステップS3の処理によって指令電流値I0を電動モータ5に供給したとき、ステップS6にて算出された実際のトルク値が目標トルク値T0より大きい場合(例えばT2)には、図14に示す曲線(c)のようにマップを補正する。これにより、目標トルク値T0に対してより小さな指令電流値(例えばI2)が算出される。
以上より、ステップS9において、電動モータ5への指令電流値I0が指令電流値I1又はI2に補正される。つまり、制御部122は、ステップS9にて電動モータ5への指令電流を補正する際、ステップS5にて算出されたカム推力に基づいて、入力回転部材13から出力回転部材14に伝達されるべき駆動力(入力回転部材13から出力回転部材14に伝達すべき目標トルク値)と電動モータ5への指令電流値との関係を定義したマップを補正する。
(第1の実施の形態の作用及び効果)
以上説明した第1の実施の形態によれば、以下のような作用及び効果が得られる。
以上説明した第1の実施の形態によれば、以下のような作用及び効果が得られる。
(1)歪みセンサ10は、カム機構3で発生したカム推力に対する反力をダイヤフラム63の変形量として検出するので、カム推力を精度よく調節することができる。つまり、制御装置12は、歪みセンサ10からの信号に基づいてカム機構3で実際に発生したカム推力を算出し、算出されたカム推力に基づいて精度よく電動モータ5を制御することができるため、カム機構3による多板クラッチ8の押圧力を所望の値に近づけることが可能となる。
(2)カム機構3(ピストン61)とダイヤフラム63との間には、ばね部材からなるばね部材64が介在しているため、例えば電動モータ5の急激な回転等によってカム機構3からダイヤフラム63に向かって衝撃が加わった場合でも、ばね部材64が衝撃を吸収することによりダイヤフラム63に取り付けられた歪みセンサ10の損傷を抑制することができる。
(3)制御装置12の制御部122は、ステップS5にて算出されたカム推力に基づいて、入力回転部材13から出力回転部材14に伝達されるべき駆動力と電動モータ5への指令電流値との関係を定義したマップを補正し、補正したマップを記憶しておくことにより、次回以降の応答に対しての遅れを抑制することができる。
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態について、図15を参照して説明する。
次に、本発明の第2の実施の形態について、図15を参照して説明する。
なお、第2の実施の形態において、第1の実施の形態について説明したものと共通する機能を有する構成要素については、同一の又は対応する符号及び名称を付してその説明を省略する。
図15は、本発明の第2の実施の形態に係る駆動力伝達装置11における緩衝部、検出部、及びその周辺部を示す断面拡大図である。
本実施の形態に係る駆動力伝達装置11は、緩衝部材65の構成が、第1の実施の形態に係る駆動力伝達装置11におけるばね部材64の構成と異なる。
緩衝部材65は、ゴム膜653内に、気泡652と共に圧縮可能な液体651が封入されて構成されている。なお、ゴム膜653の厚みが十分であれば、緩衝部材65のゴム膜653の内部は、気泡652のみから構成されていてもよい。つまり、ゴム膜653内が気体のみで満たされていてもよい。緩衝部材65は、ハウジング4の蓋部42に形成された収容部62に収容され、ピストン61とダイヤフラム63との間に配置されている。
ピストン61がカム部材31からの第1の反力F1及び第2の反力F2を受けると、ピストン61の押圧面61aが緩衝部材65(ゴム膜653)を押圧する。ピストン61により押圧されて気泡652が圧縮された緩衝部材65(液体651)は、ダイヤフラム63の第1の平面63aを押圧する。これにより、ダイヤフラム63の外周側が外側段差部621に、内周側が内側段差部622に、それぞれ押し付けられてダイヤフラム63が回転軸線Oに平行な方向に湾曲して弾性変形する。
そして、第1の実施の形態と同様に、ダイヤフラム63の第2の平面63bに取り付けられた歪みセンサ10によって、ダイヤフラム63の変形量(歪み量)を抵抗線112のゲージ長Lの変化による抵抗値の変化量として検出する(図12参照)。
本実施の形態によっても、第1の実施の形態について説明した(1)〜(3)の作用及び効果と同様の作用及び効果が得られる。
[第3の実施の形態]
次に、本発明の第3の実施の形態について、図16を参照して説明する。
次に、本発明の第3の実施の形態について、図16を参照して説明する。
なお、第3の実施の形態において、第1及び第2の実施の形態について説明したものと共通する機能を有する構成要素については、同一の又は対応する符号及び名称を付してその説明を省略する。
図16は、本発明の第3の実施の形態に係る駆動力伝達装置11における緩衝部、検出部、及びその周辺部を示す断面拡大図である。
本実施の形態に係る駆動力伝達装置11は、カム部材31からの第1の反力F1及び第2の反力F2を検出する検出部の構成が、第1の実施の形態に係る駆動力伝達装置11における検出部の構成と異なる。
本実施の形態における検出部は、カム部材31からの第1の反力F1及び第2の反力F2を電圧に変換して検出する圧電センサ10Aと、圧電センサ10Aを取り付けるための取付板63Aとを有している。
圧電センサ10A及び取付板63Aは、ハウジング4の蓋部42に形成された収容部62Aに収容されている。収容部62Aは、カム部材31側に開口し、奥側に形成された底面62Aaに圧電センサ10Aが接触している。
ピストン61は、カム部材31からの第1の反力F1及び第2の反力F2を受け、ばね部材64を介して取付板63Aを押圧する。取付板63Aは、収容部62Aの底面62Aaに向かって押圧力を受け、取付板63Aにおけるばね部材64が取り付けられた面とは反対側の面に設けられた圧電センサ10Aが、収容部62Aの底面62Aaに押し付けられる。圧電センサ10Aは、取付板63Aからの押付力を電圧に変換して、電圧の変化を制御装置12へ出力する。
本実施の形態によっても、第1の実施の形態について説明した(1)〜(3)の作用及び効果と同様の作用及び効果が得られる。
[第4の実施の形態]
次に、本発明の第4の実施の形態について、図17乃至図19を参照して説明する。
次に、本発明の第4の実施の形態について、図17乃至図19を参照して説明する。
なお、第4の実施の形態において、第1乃至第3の実施の形態について説明したものと共通する機能を有する構成要素については、同一の又は対応する符号及び名称を付してその説明を省略する。
図17は、本発明の第4の実施の形態に係る駆動力伝達装置11における緩衝部、検出部、及びその周辺部を示す断面拡大図である。図18は、図17のB−B線断面図である。
本実施の形態に係る駆動力伝達装置11は、緩衝部及び検出部の構成が、第1乃至第3の実施の形態に係る駆動力伝達装置11の緩衝部及び検出部の構成と異なる。
本実施の形態では、検出部は、第1の反力F1及び第2の反力F2をカム機構3から受けて圧縮される流体15の圧力を検出する圧力センサ6であり、緩衝部は、収容部67に流体15と共に封入された気泡69からなる。流体15は、鉱物油であり、蓋部42に形成された収容部67に封入されている。
圧力センサ6は、例えばダイヤフラムの表面に半導体歪みゲージを形成し、流体の圧力によってダイヤフラムが変形して発生するピエゾ抵抗効果による電気抵抗の変化を電気信号に変換する圧力センサ(半導体ピエゾ抵抗拡散圧力センサ)や、ガラスの固定極とシリコンの可動極を対向させてコンデンサを形成し、流体の圧力によって可動極が変形して発生する静電容量の変化を電気信号に変換する圧力センサ(静電容量形圧力センサ)等を用いることが可能である。
収容部67は、図18に示すように、蓋部42の内側壁部421及び外側壁部422の間に、回転軸線Oを中心として環状に形成された第1の収容部671と、第1の収容部671の底面671aに開口し、回転軸線Oに平行な方向に延びる第2の収容部672とを有している。
第1の収容部671は、回転軸線Oに平行な方向に深さを有する環状溝であり、カム部材31側に開口している。第1の収容部671の底面671aは、第1の収容部671の深さ方向に直交する平坦な面によって形成され、底面671aの周方向の一箇所に第2の収容部672が開口している。第2の収容部672は、奥側の端部が閉塞された丸孔であり、例えばドリル加工によって形成され、奥側では円錐形状を有している。
蓋部42には、圧力センサ6を取り付けるための取付孔423が第2の収容部672に連通して形成されている。換言すれば、第2の収容部672は、圧力センサ6が設けられる位置に対応する位置に形成されている。取付孔423は、第2の収容部672に対して直交するように形成され、その一端が第2の収容部672に開口し、他端がハウジング4(蓋部42)の外部に開放された丸孔からなる。取付孔423の内面には雌ねじが形成され、この雌ねじに圧力センサ6の端部に設けられた筒部6aの外面に形成された雄ねじが螺合している。
図19は、第4の実施の形態におけるピストン66を示す断面斜視図である。
ピストン66は、回転軸線Oを中心として環状に形成され、収容部67の第1の収容部671に軸方向の一端部が収容されている。ピストン66の外周面66aには、外側壁部422との間をシールする外側シール部材661aを保持する外側シール保持部661が、周方向の全周に亘って形成されている。同様に、ピストン66の内周面66bには、内側壁部421との間をシールする内側シール部材662aを保持する内側シール保持部662が、周方向の全周に亘って形成されている。
外側シール部材661a及び内側シール部材662aは、その断面が円形状の弾性部材からなり、例えば環状のOリングからなる。流体15は、ピストン66、外側シール部材661a、及び内側シール部材662aによって収容部67内に封止されている。
ピストン66には、流体15を押圧する流体押圧面66cが形成されている。また、ピストン66には、流体押圧面66cとは反対側に、ピストン66とカム部材31との間に介在する針状スラストころ軸受37に接触する軸受接触面66dが形成されている。
ピストン66が、針状スラストころ軸受37を介してカム部材31からの第1の反力F1及び第2の反力F2を軸受接触面66dで受けて、回転軸線Oに平行な方向に沿って第2の収容部672側に向かって押し付けられると、流体押圧面66cが流体15を押圧して収容部67内の流体15が圧縮される。
このとき、ピストン66の流体押圧面66cは、流体15と共に気泡69を押圧する。これにより、例えば電動モータ5(図2参照)の急激な回転等によってカム機構3から流体15に衝撃が加わった場合でも、流体15に含まれる気泡69がピストン66により押圧されて圧縮され、衝撃を吸収することが可能である。つまり、気泡69は流体15よりも圧力に対する圧縮率が高いので、ピストン66から衝撃が加わった際には、主として気泡69が収縮してその衝撃を吸収する。
ピストン66がカム部材31からの第1の反力F1及び第2の反力F2を受けた場合、流体15が圧縮されて収容部67内の流体15の圧力が高くなる。一方、圧縮ピストン66がカム部材31からの第1の反力F1及び第2の反力F2を受けない場合(F1=0,F2=0)、流体15が圧縮されないため、収容部67内の流体15の圧力が低くなる。圧力センサ6は、この流体15の圧力の変化を検知する。
本実施の形態によっても、第1の実施の形態について説明した(1)〜(3)の作用及び効果と同様の作用及び効果が得られる。
[第5の実施の形態]
次に、第5の実施の形態について、図20を参照して説明する。
次に、第5の実施の形態について、図20を参照して説明する。
なお、第5の実施の形態において、第1乃至第4の実施の形態について説明したものと共通する機能を有する構成要素については、同一の又は対応する符号及び名称を付してその説明を省略する。
図20は、本発明の第5の実施の形態に係る駆動力伝達装置11における緩衝部、検出部、及びその周辺部を示す断面拡大図である。
本実施の形態に係る駆動力伝達装置11は、緩衝部の構成が、第4の実施の形態に係る駆動力伝達装置11の緩衝部の構成と異なる。本実施の形態では、緩衝部は、収容部67の圧力、すなわちカム部材31からの反力に応じた両の流体15を蓄えることが可能なアキュムレータ16からなる。
アキュムレータ16には、例えばゴム膜等の弾性を有する膜によって区画された空間に窒素等の不活性ガスが封入され、収容部67内の圧力が高まると、その圧力に応じて不活性ガスが圧縮される。そして、その圧縮によって空いた空間に流体15が流入して蓄えられる。
本実施の形態における収容部67Aには、流体15が充填され、気泡は含まれていない。また、収容部67Aは、図20に示すように、第1の収容部671と、第2の収容部672と、第2収容部672と同様に、第1の収容部671の底面671aに開口し、回転軸線Oに平行な方向に延びる第3の収容部673とを有している。
第3の収容部673は、第1の収容部671の底面671aの周方向の一箇所に開口している。なお、第2の収容部672と第3の収容部673とは、第1の収容部671の底面671aの周方向の異なる位置に開口している。第3の収容部673は、第2の収容部672と同様にして、奥側の端部が閉塞された丸孔であり、例えばドリル加工によって形成され、奥側では円錐形状を有している。
蓋部42には、アキュムレータ16を取り付けるための取付孔424が第3の収容部673に連通して形成されている。換言すれば、第3の収容部673は、アキュムレータ16が設けられる位置に対応する位置に形成されている。取付孔424は、第3の収容部673に直交するように形成され、一端が第3の収容部673に開口し、他端がハウジング4(蓋部42)の外部に開放された丸孔からなる。取付孔424の内面には雌ねじが形成され、この雌ねじにアキュムレータ16の一端部に設けられた筒部16aの外面に形成された雄ねじが螺合している。
ピストン66が、カム部材31からの第1の反力F1及び第2の反力F2を受けて、回転軸線Oに平行な方向に沿って第2の収容部672及び第3の収容部673側に向かって押し付けられると、収容部67A内の流体15が圧縮される。このとき、流体15の一部がアキュムレータ16の容器内に流れ込む。
これにより、例えば電動モータ5(図2参照)の急激な回転等によってカム機構3から流体15に衝撃が加わった場合でも、流体15の一部がアキュムレータ16の容器内に流れ込んで(押し込まれて)衝撃を吸収することが可能である。
本実施の形態によっても、第1の実施の形態について説明した(1)〜(3)の作用及び効果と同様の作用及び効果が得られる。
[第6の実施の形態]
次に、第6の実施の形態について、図21を参照して説明する。
次に、第6の実施の形態について、図21を参照して説明する。
なお、第6の実施の形態において、第1乃至第5の実施の形態について説明したものと共通する機能を有する構成要素については、同一の又は対応する符号及び名称を付してその説明を省略する。
図21は、本発明の第6の実施の形態に係る駆動力伝達装置11における緩衝部、検出部、及びその周辺部を示す断面拡大図である。
本実施の形態に係る駆動力伝達装置11は、緩衝部の構成が、第4及び第5の実施の形態に係る駆動力伝達装置11の緩衝部の構成と異なる。
本実施の形態では、緩衝部は、カム部材31からの反力第1の反力F1及び第2の反力F2を受けた流体15の押圧力によって弾性的に圧縮される弾性部材としてのばね部材60と、流体15の押圧力を受けてばね部材60を押圧する押圧部材68とを有している。本実施の形態では、ばね部材60は、コイルばねからなる。
収容部67Bは、第4の実施の形態と同様に、第1の収容部671、及び第2の収容部672を有し、ばね部材60及び押圧部材68は、第2の収容部672の奥側(第1の収容部671とは反対側)に収容されている。第2の収容部672の奥側の端部には、ばね部材60の収容空間をハウジング4(蓋部42)の外部に連通させる空気穴672aが形成されている。
押圧部材68は、円柱形状を有し、回転軸線Oに平行な方向においてばね部材60よりもカム部材31側に配置されている。押圧部材68の外周面には、第2の収容部672の内周面に摺接するシール部材680aを保持するシール保持部680が、全周に亘って形成されている。流体15は、収容部67B内において、ピストン66と押圧部材68との間に封入されている。つまり、押圧部材68の一端面には流体15が接触し、他端面にはばね部材60が接触している。
ピストン66がカム部材31からの第1の反力F1及び第2の反力F2を受けて回転軸線Oに平行な方向に沿って押圧部材68側に向かって押し付けられると、収容部67B内の流体15が押圧される。ピストン66によって押圧された流体15は、押圧部材68をばね部材60側に向かって押圧する。流体15の押圧力を受けた押圧部材68は、ばね部材60を第2の収容部672の奥側(空気穴672a側)に向かって押し付ける。押圧部材68の押圧力を受けたばね部材60は、軸方向に収縮する。このとき、ばね部材60には、この収縮に応じた反力が働いて押圧部材68を流体15側へ押し返す。そして、この反力をばね部材60から受けた押圧部材68には、流体15をピストン66側へ押し返す力が働く。したがって、押圧部材68は、ばね部材60の弾性力(ばね部材60の収縮に応じた反力)を流体15に付与する弾性力付与部材としての機能も有している。
これにより、例えば電動モータ5(図2参照)の急激な回転等によってカム機構3から流体15に衝撃が加わった場合でも、押圧部材68を介してばね部材60が収縮することによって衝撃を緩和することが可能である。
本実施の形態によっても、第1の実施の形態について説明した(1)〜(3)の作用及び効果と同様の作用及び効果が得られる。
以上、本発明の駆動力伝達装置、及び駆動力伝達装置の制御装置を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。
(1)上記実施の形態では、駆動力伝達装置11をリヤディファレンシャル22から右側後輪105Rに至るトルク伝達経路に配置した場合について説明したが、これに限らず、駆動力伝達装置11をプロペラシャフト20とリヤディファレンシャル22との間に配置してもよい。
(2)減速機構9やカム機構3の構成は、上記したものに限らない。電動モータ5が高トルクを得られる、例えばDD(ダイレクトドライブ)モータ等である場合には、減速機構9を設けなくともよい。
3…カム機構、4…ハウジング、5…電動モータ、5a…ボルト、6…圧力センサ、6a…筒部、7…歯車伝達機構、8…多板クラッチ、9…減速機構、10…歪みセンサ、10A…圧電センサ、11…駆動力伝達装置、12…制御装置、13…入力回転部材、14…出力回転部材、14a…ストレートスプライン嵌合部、15…流体、16…アキュムレータ、16a…筒部、20…プロペラシャフト、21…フロントディファレンシャル、22…リヤディファレンシャル、23…駆動力断続装置、24L,24R,25L,25R…アクスルシャフト、26…前輪側歯車機構、27…後輪側歯車機構、31…カム部材、32…リテーナ、32a…ピン挿通孔、32b…ガイド部材、33…転動部材、34…支持ピン、35…ナット、36…針状ころ、37…針状スラストころ軸受、41…本体部、42…蓋部、41a,42a…保持孔、50…電動モータ用ハウジング、60…ばね部材、61…ピストン、61a…押圧面、61b…軸受接触面、62,62A…収容部、62Aa…底面、63…ダイヤフラム、63A…取付板、63a…第1の平面、63b…第2の平面、64…ばね部材、65…緩衝部、66…ピストン、66a外周面、66b…内周面、66c流体押圧面、66d…軸受接触面、67,67A,67B…収容部、68…押圧部材、69…気泡、71…第1の歯車、72…第2の歯車、73,74,75…玉軸受、76…支持軸、81…アウタクラッチプレート、82…インナクラッチプレート、90…回転軸、91…入力部材、92…自転力付与部材、93…出力部材、94…減速機構用ハウジング、95,96…玉軸受、97,98…針状ころ軸受、100…四輪駆動車、101…駆動力伝達系、101A…前輪側駆動力伝達系、101B…後輪側駆動力伝達系、102…エンジン、103…トランスミッション、104L,104R…前輪、105L,105R…後輪、111…ベース、112…抵抗線、113a,113b…リード、121…記憶部、122…制御部、123…モータ制御回路、131…軸部、131a…凹部、132…円筒部、132a…ストレートスプライン嵌合部、132b…スプライン嵌合部、133,134…針状ころ軸受、135…シール機構、141…ボス部、142…円筒部、143,144…針状ころ軸受、145…玉軸受、146…シール部材、211L,211R…サイドギヤ、212,222…ピニオンギヤ、213,223…ギヤ支持部材、214…フロントデフケース、221L,221R…サイドギヤ、224…リヤデフケース、231…第1のスプライン歯部、232…第2のスプライン歯部、233…スリーブ、261,271…ドライブピニオン、262,272…リングギヤ、310…挿通孔、311…凸片、311a…ギヤ部、312…円筒部、313…針状ころ軸受、315…凹部、315a,315b…側面、315c…底面、316…凸部、316a…傾斜面、316a1…始端部、316a2…終端部、316b…平面、320…挿通孔、321…円筒部、322…凸片、322a…ガイド挿通孔、323…押付部材、324…針状ころ軸受、325…リターンスプリング、370…ころ、371…アウタレース、372…インナレース、421…内側壁部、422…外側壁部、423,424…取付孔、500…出力軸、621…外側段差部、622…内側段差部、651…液体、652…気泡、653…ゴム膜、661…外側シール保持部、661a…外側シール部材、662…内側シール保持部、662a…内側シール部材、671…第1の収容部、672…第2の収容部、672a…空気穴、673…第3の収容部、680…シール保持部、680a…シール部材、710…ピン取付孔、720…ギヤ部、901…偏心部、910…中心孔、911…ピン挿通孔、912…外歯、921…内歯、F1…第1の反力、F2…第2の反力、L…ゲージ長、O…回転軸線、O1…回転軸、O2…軸線、P1…第1のカム推力、P2…第2のカム推力、S1〜S9…ステップ、δ…偏心量
Claims (12)
- 電動モータと、
同一軸線上で相対回転可能に配置されて、軸方向に押圧されることにより互いに摩擦係合する第1の摩擦部材及び第2の摩擦部材を有するクラッチと、
前記第1の摩擦部材と共に回転する入力回転部材と、
前記第2の摩擦部材と共に回転する出力回転部材と、
前記電動モータの回転力を受けて、前記クラッチを前記軸方向に押圧するカム推力を発生させるカム推力発生機構と、
前記カム推力に対する反力を検出する検出部と、
前記カム推力発生機構から前記検出部への衝撃を緩和する緩衝部とを備えた
駆動力伝達装置。 - 前記カム推力発生機構は、
前記電動モータの前記回転力を受けて回転するカム部材と、
前記カム部材に形成されたカム面を転動する転動部材と、
前記転動部材の転動により発生する前記カム推力を前記クラッチ側に出力する出力部材とを有し、
前記カム部材は、前記カム推力の反作用により発生する前記反力を前記緩衝部を介して前記検出部に伝達する、
請求項1に記載の駆動力伝達装置。 - 前記検出部は、
前記反力を前記カム推力発生機構から受けて弾性的に変形する変形部材と、
前記変形部材の変形量を検出する歪みセンサとを有する、
請求項1又は2に記載の駆動力伝達装置。 - 前記検出部は、前記反力を電圧に変換して検出する圧電センサを含む、
請求項1又は2に記載の駆動力伝達装置。 - 前記緩衝部は、ばね部材からなる、
請求項1乃至4の何れか1項に記載の駆動力伝達装置。 - 前記緩衝部は、前記クラッチ及び前記カム推力発生機構が収容されたハウジングに設けられた収容部に気泡と共に封入された液体からなる、
請求項1乃至4の何れか1項に記載の駆動力伝達装置。 - 前記検出部は、前記反力を前記カム推力発生機構から受けて圧縮される流体の圧力を検出する圧力センサである、
請求項1又は2に記載の駆動力伝達装置。 - 前記緩衝部は、前記クラッチ及び前記カム推力発生機構が収容されたハウジングに設けられた収容部に前記流体と共に封入された気泡からなる、
請求項7に記載の駆動力伝達装置。 - 前記緩衝部は、前記反力に応じた量の前記流体を蓄えることが可能なアキュムレータからなる、
請求項7に記載の駆動力伝達装置。 - 前記緩衝部は、前記反力を受けた前記流体の押圧力によって弾性的に圧縮される弾性部材を含む、
請求項7に記載の駆動力伝達装置。 - 請求項1乃至10の何れか1項に記載の駆動力伝達装置を制御する制御装置であって、
前記検出部からの信号に基づいて前記カム推力を算出し、算出された前記カム推力に基づいて前記電動モータを制御する制御部を有する
駆動力伝達装置の制御装置。 - 前記制御部は、前記算出されたカム推力に基づいて、前記入力回転部材から前記出力回転部材に伝達されるべき駆動力と前記電動モータへの指令電流値との関係を定義したマップを補正する、
請求項11に記載の駆動力伝達装置の制御装置。
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