JP2016022887A - 車輌用同軸四輪駆動構造 - Google Patents

Abstract

【課題】左右輪がそれぞれ同軸二重輪とされる車輌駆動輪の車輌旋回走行に伴うタイヤの滑りによる動力損失とタイヤ摩耗を低減する。
【解決手段】それぞれ同軸二重輪とされる左右の駆動輪の左右一対の外側車輪を第一の差動歯車機構により左右一対の第一の車軸を経て駆動し、左右一対の内側車輪を前記第一の差動歯車機構と入力回転部材を共通にする第二の差動歯車機構により前記第一の車軸の周りに同心に中空軸として延在する左右一対の第二の車軸を経て駆動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の路上走行車輌の駆動輪とその駆動構造に係る。

自動車等の路上走行車輌のタイヤは或る広がりをもった面にて路面に接しているので、車輌が旋回走行すると、一つのタイヤの接地部であっても、車輌の旋回中心より遠い側のタイヤ側周縁部と車輌の旋回中心に近い側のタイヤ側周縁部とでは、それぞれの幾何学的転動距離と実転動距離との間に差が生ずるので、この差に基づく路面とタイヤの間の滑りが生じ、その度合の増大に伴って増大する動力損失とタイヤ摩耗が生ずる。かかる現象に基づく動力損失とタイヤ摩耗は、車輌の乗り心地向上のため、タイヤの空気圧が低めに設定されたり、幅広タイヤが用いられる場合に増大するが、特に重貨物車の多くの後輪がそうであるように荷重担持能力増大のため左右の各輪が２つの車輪を同軸に重ね合わせた同軸二重輪とされ、タイヤ接地面が車幅方向に大きく広がっている場合に特に著しい。

上記の現象に基づく動力損失とタイヤ摩耗を、特にそれが著しい同軸二重輪について低減すべく、同軸二重輪とされる２つの車輪の間に差動機構を組み込むことが、下記の特許文献１に於いて提案されている。

米国特許第６２５４１９３号公報

上記の米国特許に於ける如く同軸二重輪とされる２つの車輪の間に差動機構が組み込まれれば、車輌の旋回走行時に、２つの車輪の幾何学的転動距離が各輪の車輌旋回中心からの距離の差に基づいて異なってくるとき、その差を差動機構により吸収することができるので、路面とタイヤの間に生じる滑りを低減し、それ相当に動力損失とタイヤ摩耗の低減を達成することができると思われる。しかし、互に差動連結され、差動機構を介して駆動される２つの車輪は、車体の左右に振り分けられた左輪と右輪の如く互に大きく隔たっており且つそれぞれが個別の弾性サスペンションにより車体に懸架されていれば、路面に多少の歪みや凹凸があっても、いずれの車輪も常時確実に接地した状態に維持されるので、いずれの車輪も駆動に対し反力を呈し、２つの車輪が差動機構を介して駆動されても、いずれの車輪も確実に駆動されるが、２つの車輪が同軸二重輪の如く互に隣接し且つ相互間に軸偏倚が生じないよう配置されていると、路面の歪みや凹凸により２つの車輪の接地荷重が相対的に変化し、接地荷重が相対的に小さい方の車輪の滑りが増大して駆動力が低下したり、更には、一輪が浮き上がって空転することにより駆動不能に陥る虞れがあると思われる。

本発明は、車輌の駆動輪が同軸二重輪とされ、車輌の旋回走行時に隣接する２つの車輪間に幾何学的転動距離の差が生じるとき、その差を差動機構により吸収し、動力損失とタイヤ摩耗の低減を図ることができる車輌用車輪駆動構造を、路面の歪みや凹凸により一輪に滑りの増大や空転が生じ、駆動斑や駆動不能が生ずることのない構成にて提供することを課題としている。

上記の課題を解決すべく、本発明は、左右の駆動輪がそれぞれ同軸二重輪とされる車輌の駆動輪駆動構造にして、
左右一対の外側車輪の各々は車軸中心線に沿って延在する左右一対の第一の車軸の各々により担持され且つ駆動され、左右一対の内側車輪の各々は前記車軸中心線に沿って前記第一の車軸の周りに同心に中空軸として延在する左右一対の第二の車軸の各々により担持され且つ駆動されるようになっており、
前記一対の第一の車軸は、それらの内端部にて、前記車軸中心線の周りに回転可能な入力回転部材より、該入力回転部材により担持された第一の群の駆動ピニオンと該第一の群の駆動ピニオンと噛合する左右一対の第一の被駆動ギアとからなる第一の差動歯車機構を経て駆動され、
前記一対の第二の車軸は、それらの内端部にて、前記入力回転部材より、該入力回転部材により担持された第二の群の駆動ピニオンと該第二の群の駆動ピニオンと噛合する左右一対の環状の第二の被駆動ギアとからなる第二の差動歯車機構を経て駆動されるようになっていることを特徴とする駆動輪駆動構造を提案するものである。

上記の駆動輪駆動構造に於いて、前記第一の群の駆動ピニオンと前記第二の群の駆動ピニオンとは、前記車軸中心線に直交するピニオン回転中心線に沿って整合するものどうしで共通のピニオン軸により前記入力回転部材に装着されていてよい。

上記の如き車輌の駆動輪駆動構造によれば、路面の歪みや凹凸により車輌の左側または右側にて同軸二重輪の内外いずれか一方に接地荷重の低下が生じても、それに隣り合っていて接地荷重が増大している車輪およびそれと対をなす右側または左側の車輪とにより接地反力を確保した差動駆動が行われるので、左側では外側車輪が浮き上がり、右側では内側車輪が浮き上がった状態となるか、左側では内側車輪が浮き上がり、右側では外側車輪が浮き上がった状態となるかの、いずれも、遭遇の可能性としては、隣接する同軸二重輪のいずれか一方に接地荷重の低下が生ずる可能性に比して極めて稀有であると思われる状態が生じない限り、入力回転部材には滑りによる空転は生じず、かかる駆動輪駆動構造により、動力損失とタイヤ摩耗を低減しつつ確実に車輌を駆動することができる。

上記の駆動輪駆動構造に於いて、前記第一の群の駆動ピニオンと前記第二の群の駆動ピニオンとが、前記車軸中心線に直交するピニオン回転中心線に沿って整合するものどうしで共通のピニオン軸により前記入力回転部材に装着されていれば、前記第一の差動歯車機構と前記第二の差動歯車機構とに共通の部材である前記入力回転部材により前記第一の群の駆動ピニオンと前記第二の群の駆動ピニオンとを駆動する構造を簡潔に達成することができる。

本発明による車輌の駆動輪駆動構造を一つの実施例について示す幾分解図的断面図である。 図１に示す駆動輪駆動構造に於ける各輪の車輌旋回走行時の幾何学的転動距離を示す線図である。

図１に於いて、図示の駆動輪駆動構造は、図には示されていないが図にて上方へ向けて前進する車輌に搭載されるものとし、１０lo、１０li、１０ri、１０roは、それぞれ車輌の左外輪、左内輪、右内輪、右外輪である。左右の外輪１０lo、１０roは、それぞれ車軸中心線１２に沿って延在する左外輪軸１４l、右外輪軸１４rにより担持され且つ駆動され、左右の内輪１０li、１０riは、それぞれ車軸中心線１２に沿って左外輪軸１４l、右外輪軸１４rの周りに同心に中空軸として延在する左内輪軸１６l、右内輪軸１６rにより担持され且つ駆動されるようになっている。左外輪軸１４lと左内輪軸１６lの間および右外輪軸１４rと右内輪軸１６rの間には、１８、２０、２２、２４、２６、２８の如き適当な軸受が組み込まれている。左外輪１０loおよび右外輪１０roは、それぞれ左外輪軸１４lおよび右外輪軸１４rの外端部に設けられたハブ部３０lおよび３０rに適当なボルトナットにより装着され、また左内輪１０liおよび右内輪１０riは、それぞれ左内輪軸１６lおよび右内輪軸１６rの外端部に設けられたハブ部３２lおよび３２rに適当なボルトナットにより装着されている。

一対の左外輪軸１４lおよび右外輪軸１４rは、それらの内端部にて、車軸中心線１２の周りに回転可能な入力回転部材３４より、該入力回転部材により担持された第一の群の駆動ピニオン３６と該第一の群の駆動ピニオンと噛合する左右一対の第一の被駆動ギア３８l、３８rとからなる第一の差動歯車機構４０を経て駆動されるようになっている。第一の群の駆動ピニオン３６は車軸中心線１２に直交する中心軸線を有する軸４２と適当な軸受４４とにより入力回転部材３４に回転自在に組み付けられている。

一対の左内輪軸１６lおよび右内輪軸１６rは、それらの内端部にて、入力回転部材３４より、該入力回転部材により担持された第二の群の駆動ピニオン４６と該第二の群の駆動ピニオンと噛合する左右一対の環状の第二の被駆動ギア４８l、４８rとからなる第二の差動歯車機構５０を経て駆動されるようになっている。第二の群の駆動ピニオン４６は軸４２と適当な軸受５２とにより入力回転部材３４に回転自在に組み付けられている。

入力回転部材３４は、図では、断面斜線の異なる２つの部材よりなっているが、上記の通り、入力回転部材３４は、第一の差動歯車機構４０と第二の差動歯車機構５０に共通の入力回転部材であり、また特に図示の実施例では、第一の群の駆動ピニオン３６を入力回転部材３４に組み付ける軸と第二の群の駆動ピニオン４６を入力回転部材３４に組み付ける軸は、車軸中心線１２に直交する中心軸線を有する共通の軸４２である。

一対の左外輪軸１４lおよび右外輪軸１４r、一対の左内輪軸１６lおよび右内輪軸１６r、および入力回転部材３４は、これらを包囲するハウジング５４内に収容され、該ハウジングと左内輪軸１６lおよび右内輪軸１６rの間に作用する適当な軸受５６よび５８、該ハウジングと入力回転部材３４の間に作用する適当な軸受６０および６２、入力回転部材３４と左内輪軸１６lおよび右内輪軸１６rの間に作用する適当な軸受６４および６６、および左外輪軸１４lと左内輪軸１６lの間および右外輪軸１４rと右内輪軸１６rの間に作用する前述の軸受１８〜２８を介して最終的にハウジング５４により支持され、車軸中心線１２の周りに回転するようになっている。

入力回転部材３４には車軸中心線１２の周りに延在する歯車６８が設けられており、これと噛合って該入力回転部材を駆動するピニオン７０が、ハウジング５４に設けられた入力部７２に軸受７４によって一端部を軸受けされた入力軸（所謂プロペラシャフト）７６の一端により担持された状態に設けられている。

以上の構成を有する駆動輪駆動構造全体は、ハウジング５４の左右の両端部にて左右のサスペンション７８lおよび７８rにより図には示されていない車体に懸装される。

今、左右の同軸二重輪に於ける２輪の間の間隔がDwであり、左右の内輪１０liと１０riの間の中央に入力回転部材３４により直接駆動される架空の車輪８０が設けられており、左右の内輪１０li、１０riと架空の車輪８０の間の間隔がHwであるとし、図２に示す如く車輌の右旋回走行により駆動輪１０lo、１０li、架空輪８０、駆動輪１０ri、１０roがそれぞれ旋回中心Ctを中心とする円弧状の幾何学的転動軌跡Too、Toi、Tc、Tii、Tioに沿って転動するとする。この場合、旋回中心Ctは、旋回走行の車速が０に近ければ、ほぼ車軸中心線１２上にあるが、旋回車速が０より増大すると、それに応じて車体に作用する遠心力に抗する横力を発生するようタイヤの転動にはスリップ角が生ずるので、旋回中心Cｔは図のＡに示す如く車軸中心線１２より前方へ偏倚する。図のＢは、幾何学的転動軌跡Too、Toi、Tc、Tii、Tioの相対関係の対比のため、旋回中心Ctと各輪の中心とを結ぶ直線が互に整合するよう、図Ａを書き換えたものである。この場合、Too、Toi、Tc、Tii、Tioの終端（図にて上端）の位置は、図示の共通直線Ｌcより相互に極僅かにずれるが、概ね図示の共通直線Ｌcに沿って整合する。

そこで、共通直線Ｌcと車軸中心線１２の交点をCt’とし、点Ct’と架空の車輪８０の中心との距離をＲcとすれば、各輪の幾何学的転動距離Too、Toi、Tc、Tii、Tioの間の関係は、以下の通りである。

上式より分かる通り、左右の外輪１０lo、１０roの幾何学的転動距離Too、Tioの間の関係は相互に差動関係にあり、また左右の内輪１０li、１０riの幾何学的転動距離Toi、Tiiの間の関係も相互に差動関係にある。従って、図１の駆動輪駆動構造によれば、車輌の旋回走行に伴って、左右内外の車輪１０lo、１０li、１０ri、１０roは、その全てが、それぞれの幾何学的転動距離に対応して転動するよう、第一および第二の差動歯車機構４０、５０により相互に回転を規制され、全体として路面に対するタイヤの滑り度が低減される。

以上に於いては、本発明を一つの実施例ついて詳細に説明したが、図示の実施例について本発明の範囲内にて種々の修正が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

１０lo−左外輪，１０li−左内輪，１０ri−右内輪，１０ro−右外輪，１２−車軸中心線，１４l−左外輪軸，１４r−右外輪軸，１６l−左内輪軸，１６r−右内輪軸，１８、２０、２２、２４、２６、２８−軸受，３０l，３０r−外輪軸のハブ部，３２l，３２r−内輪軸のハブ部，３４−入力回転部材，３６−第一の群の駆動ピニオン，３８l、３８r−第一の被駆動ギア，４０−第一の差動歯車機構，４２−ピニオン軸，４４−軸受，４６−第二の群の駆動ピニオン，４８l、４８r−第二の被駆動ギア，５０−第二の差動歯車機構，５２−軸受，５４−ハウジング，５６，５８，６０，６２，６４，６６−軸受，６８−歯車，７０−ピニオン，７２−入力部，７４−軸受，７６−入力軸，７８l，７８r−サスペンション，８０−架空車輪

Claims (2)

1. 左右の駆動輪がそれぞれ同軸二重輪とされる車輌の駆動輪駆動構造にして、
   左右一対の外側車輪の各々は車軸中心線に沿って延在する左右一対の第一の車軸の各々により担持され且つ駆動され、左右一対の内側車輪の各々は前記車軸中心線に沿って前記第一の車軸の周りに同心に中空軸として延在する左右一対の第二の車軸の各々により担持され且つ駆動されるようになっており、
   前記一対の第一の車軸は、それらの内端部にて、前記車軸中心線の周りに回転可能な入力回転部材より、該入力回転部材により担持された第一の群の駆動ピニオンと該第一の群の駆動ピニオンと噛合する左右一対の第一の被駆動ギアとからなる第一の差動歯車機構を経て駆動され、
   前記一対の第二の車軸は、それらの内端部にて、前記入力回転部材より、該入力回転部材により担持された第二の群の駆動ピニオンと該第二の群の駆動ピニオンと噛合する左右一対の環状の第二の被駆動ギアとからなる第二の差動歯車機構を経て駆動されるようになっていることを特徴とする駆動輪駆動構造。
2. 前記第一の群の駆動ピニオンと前記第二の群の駆動ピニオンとは、前記車軸中心線に直交するピニオン回転中心線に沿って整合するものどうしで共通のピニオン軸により前記入力回転部材に装着されていることを特徴とする請求項１に記載の駆動輪駆動構造。

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