JP2019015328A - Wheel drive device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車などの車両に搭載される車輪駆動装置に関する。 The present invention relates to a wheel drive device mounted on a vehicle such as an automobile.
従来、自動車などの車両の走行安定性を確保するために、たとえば、車輪の回転速度、車両の加速度およびヨーレートなどを検出し、これらの検出結果を用いて、各車輪のブレーキシステム、各車輪への駆動トルク配分などを制御する方法が知られている(たとえば、特開2008−144788号公報参照)。 Conventionally, in order to ensure the running stability of a vehicle such as an automobile, for example, the rotational speed of the wheel, the acceleration of the vehicle, the yaw rate, and the like are detected, and using these detection results, the braking system of each wheel and each wheel are detected. There is known a method for controlling the distribution of the drive torque (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-144788).
車輪の回転速度や車体の加速度およびヨーレートは、車両の停止状態では発生しない。このため、たとえば車両が発進する際に、各車輪への駆動トルク配分などを適切に制御することが難しいといった問題がある。 The rotational speed of the wheel, the acceleration of the vehicle body, and the yaw rate are not generated when the vehicle is stopped. For this reason, for example, when the vehicle starts, there is a problem that it is difficult to appropriately control the distribution of driving torque to each wheel.
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車輪駆動装置に関して、車両の停止状態でも車輪の駆動トルクを測定できる構造を実現することにある。 This invention is made | formed in view of the above situations, The objective is to implement | achieve the structure which can measure the driving torque of a wheel regarding a wheel drive device, even if a vehicle is a stop state.
本発明の車輪駆動装置は、ハウジングと、デファレンシャル装置と、1対のドライブシャフトと、1対のトルクセンサとを備える。
前記デファレンシャル装置は、前記ハウジング内に配置されており、エンジンなどの駆動源からのトルクを入力されるトルク入力部と、該トルク入力部に入力されたトルクを出力し、かつ、互いの差動回転を許容された1対のトルク出力部とを有している。
前記1対のドライブシャフトは、それぞれの基端部を構成する入力軸部を、前記各トルク出力部に結合され、これら各トルク出力部から左右の車輪にトルクを伝達する。
前記1対のトルクセンサは、前記ハウジング内で、前記各入力軸部の周囲に1つずつ配置され、前記各入力軸部に生じる逆磁歪効果を利用して、前記各ドライブシャフトに作用するトルクを測定する。
The wheel drive device of the present invention includes a housing, a differential device, a pair of drive shafts, and a pair of torque sensors.
The differential device is disposed in the housing, and outputs a torque input unit to which torque from a drive source such as an engine is input, and outputs torque input to the torque input unit, and is mutually differential. And a pair of torque output units allowed to rotate.
In the pair of drive shafts, input shaft portions constituting respective base end portions are coupled to the torque output portions, and torque is transmitted from the torque output portions to the left and right wheels.
The pair of torque sensors are arranged one by one around the input shaft portions in the housing, and torque acting on the drive shafts using the inverse magnetostrictive effect generated in the input shaft portions. Measure.
本発明の車輪駆動装置では、前記デファレンシャル装置が、前記ハウジング内で、該ハウジングに対して複数個の転がり軸受により回転可能に支持されており、かつ、前記1対のトルクセンサのうちの少なくとも一方のトルクセンサが、前記複数個の転がり軸受のうち、該トルクセンサに隣接する転がり軸受に支持されている構成を採用することができる。 In the wheel drive device of the present invention, the differential device is rotatably supported in the housing by a plurality of rolling bearings with respect to the housing, and at least one of the pair of torque sensors. The torque sensor may be configured to be supported by a rolling bearing adjacent to the torque sensor among the plurality of rolling bearings.
本発明の車輪駆動装置によれば、車両の停止状態でも車輪の駆動トルクを測定できる。 According to the wheel driving device of the present invention, the driving torque of the wheel can be measured even when the vehicle is stopped.
[実施の形態の第1例]
実施の形態の第1例について、図1を用いて説明する。
本例の車輪駆動装置は、自動車に搭載されるもので、エンジンの出力トルクの伝達方向に関して、トランスミッションの下流側に配置され、トランスミッションを通過したトルクを左右の車輪(前輪または後輪)に伝達するのに用いられる。
[First example of embodiment]
A first example of the embodiment will be described with reference to FIG.
The wheel drive device of this example is mounted on an automobile and is arranged on the downstream side of the transmission with respect to the transmission direction of the engine output torque, and transmits the torque that has passed through the transmission to the left and right wheels (front wheels or rear wheels). Used to do.
このような車輪駆動装置は、ハウジング1と、デファレンシャル装置2と、1対のドライブシャフト3と、1対のトルクセンサ4とを備えている。
Such a wheel drive device includes a housing 1, a
デファレンシャル装置2は、ハウジング1内に配置されており、デファレンシャルケース5と、リングギヤ6と、デファレンシャルギヤ機構7とを備えている。
The
デファレンシャルケース5は、全体を筒状に構成されたもので、軸方向中間部が球殻状のケース本体8になっており、軸方向両側部のそれぞれが円筒状の筒状部9になっている。また、デファレンシャルケース5は、ケース本体8の外周面から径方向外方に伸長するフランジ部10を有している。
The
デファレンシャルケース5は、各筒状部9のそれぞれに外嵌支持された転がり軸受11により、ハウジング1に対して回転可能に支持されている。ハウジング1は、各筒状部9の周囲部分に、それぞれハウジング1の内外を連通する通孔12を有している。各転がり軸受11は、これらの通孔12に内嵌支持されている。
The
すなわち、各転がり軸受11のそれぞれは、筒状部9に外嵌支持された軌道輪である内輪17と、通孔12に内嵌支持された軌道輪である外輪18と、内輪17の外周面に形成された内輪軌道と外輪18の内周面に形成された外輪軌道との間に配置された複数個の転動体19とを備えている。なお、図示の例では、転がり軸受11として、円すいころ軸受を用いているが、本発明を実施する場合には、転がり軸受11として、玉軸受などの他の種類のものを用いることもできる。
That is, each of the
リングギヤ6は、トルク入力部に相当するもので、フランジ部10に結合固定されている。リングギヤ6は、図示しないトランスミッションの出力ギヤなどの、デファレンシャル装置2に対してトルクを入力する図示しないギヤと噛合している。
The
デファレンシャルギヤ機構7は、ケース本体8の内側に収容されており、ピニオンシャフト13と、1対のピニオンギヤ14と、それぞれがトルク出力部に相当する1対のサイドギヤ15とを有している。ピニオンシャフト13は、ケース本体8の軸方向中央部を径方向に貫通するように配置され、かつ、軸方向両端部をケース本体8に結合固定されている。1対のピニオンギヤ14は、ピニオンシャフト13の両端部に、このピニオンシャフト13に対する相対回転を可能に外嵌されている。1対のサイドギヤ15は、ケース本体8の内側の軸方向両側部に、このケース本体8と同軸に、かつ、このケース本体8に対する相対回転を可能に配置されており、それぞれが1対のピニオンギヤ14と噛合している。したがって、1対のサイドギヤ15は、互いの差動回転を許容されている。
The
1対のドライブシャフト3は、デファレンシャル装置2から左右の車輪に駆動トルクを伝達するためのもので、それぞれが基端部に入力軸部16を有している。これらの入力軸部16は、各通孔12を通じてハウジング1内に挿入されると共に、各筒状部9を通じてデファレンシャルケース5内に挿入され、かつ、それぞれの基端部が、各サイドギヤ15に対して、スプライン嵌合などによりトルク伝達を可能に結合されている。
The pair of
1対のトルクセンサ4は、各ドライブシャフト3が伝達するトルクを測定するためのもので、ハウジング1内に配置されている。また、1対のトルクセンサ4は、それぞれが円環状に構成され、かつ、各ドライブシャフト3の入力軸部16の周囲に、1つずつ配置されている。より具体的には、各トルクセンサ4は、各入力軸部16のうち、デファレンシャルケース5の各筒状部9の径方向内側から軸方向に突出した部分の周囲に配置されている。また、各トルクセンサ4は、ハウジング1の各通孔12のうち、転がり軸受11よりもハウジング1の外部に近い部分に内嵌支持されており、それぞれの検出部を、各入力軸部16の被検出部である外周面に近接対向させている。また、各トルクセンサ4は、ブリッジ回路を構成する複数のコイルを備えた磁歪式のものであり、各ドライブシャフト3により伝達しているトルクの大きさ及び方向を、各入力軸部16に生じる逆磁歪効果を利用して測定する。このため、各入力軸部16は、少なくとも被検出部が、鉄系合金などの磁歪特性を有する材料により造られている。
The pair of torque sensors 4 are for measuring the torque transmitted by each
本例の車輪駆動装置は、自動車の走行時に、エンジンからのトルクを、リングギヤ6、デファレンシャルケース5、ピニオンシャフト13、1対のピニオンギヤ14、1対のサイドギヤ15、1対のドライブシャフト3の順に伝達し、左右の車輪を回転させる。また、自動車の運転状態に応じて、デファレンシャル装置2が、1対のサイドギヤ15同士の差動回転、すなわち左右の車輪の差動回転を許容する。
The wheel drive device of this example applies torque from the engine to the
また、本例では、各ドライブシャフト3が伝達しているトルクを、各トルクセンサ4により測定することができるため、これらのトルクの測定結果を利用して、車両の走行安定性を確保するための制御(たとえば、各車輪への駆動トルクの最適配分や減速時の各車輪のブレーキ制御)などを行うことができる。特に、本例では、各トルクセンサ4が磁歪式のセンサであるため、車両が走行しているとき、すなわち各ドライブシャフト3が回転しているときだけでなく、車両が停止しているとき、すなわち、各ドライブシャフト3が回転していないときでも、各ドライブシャフト3が伝達しているトルクを測定することができる。このため、車両が走行しているときだけでなく、車両が停止しているときでも、各ドライブシャフト3が伝達しているトルクの測定結果を利用して、車両の走行安定性を確保するための制御などを行うことができる。
Further, in this example, since the torque transmitted by each
また、本例の車輪駆動装置を、ベルト式無段変速機と組み合わせて使用する場合には、次のような効果を奏することができる。
ベルト式無段変速機では、プーリの伝達トルクに応じて、ベルトのクランピング圧力を制御する必要がある。一方、プーリには、エンジンから伝達トルクが入力されることに加えて、各タイヤから伝達トルクが入力(逆入力)される場合がある。ここで、エンジンからプーリに入力される伝達トルクは、アクセル開度とエンジン回転数から推定可能であるが、各タイヤからプーリに入力されるトルクは、推定が不可能である。このため、現状では、各タイヤからプーリに伝達トルクが入力されるのに備えて、その運転状態で必要となる最低限のクランピング圧力に対し、或る量のマージンを持たせている。
これに対して、本例の車輪駆動装置を、ベルト式無段変速機と組み合わせて使用する場合には、各タイヤからプーリに伝達トルクが入力される前に、該伝達トルクを、各トルクセンサ4により測定することができる。このため、該伝達トルクの測定結果を利用してベルト式無段変速機の制御を行えば、クランピング圧のマージンを少なくすることが可能となる。該マージンを少なくすることができれば、プーリに対するベルトの過押し付けを回避できるため、プーリや支持軸受での伝達トルクロスを低減することができる。さらには、クランピング圧を生成するポンプ圧を下げることができるため、ポンプロスを低減することもできる。この結果、自動車の燃費向上に寄与することができる。
Moreover, when using the wheel drive device of this example in combination with a belt-type continuously variable transmission, the following effects can be achieved.
In the belt type continuously variable transmission, it is necessary to control the clamping pressure of the belt according to the transmission torque of the pulley. On the other hand, in addition to the transmission torque being input from the engine, the transmission torque may be input (reverse input) from each tire. Here, the transmission torque input from the engine to the pulley can be estimated from the accelerator opening and the engine speed, but the torque input from each tire to the pulley cannot be estimated. Therefore, at present, a certain amount of margin is provided for the minimum clamping pressure required in the driving state in preparation for the transmission torque being input from each tire to the pulley.
On the other hand, when the wheel drive device of this example is used in combination with a belt-type continuously variable transmission, before the transmission torque is input from each tire to the pulley, the transmission torque is 4 can be measured. Therefore, if the belt-type continuously variable transmission is controlled using the measurement result of the transmission torque, the clamping pressure margin can be reduced. If the margin can be reduced, over-pressing of the belt against the pulley can be avoided, so that transmission torque loss at the pulley and the support bearing can be reduced. Furthermore, since the pump pressure that generates the clamping pressure can be lowered, the pump loss can also be reduced. As a result, it can contribute to the improvement of the fuel consumption of the automobile.
また、本例では、各トルクセンサ4は、ハウジング1内に配置されている。より具体的には、各トルクセンサ4は、ハウジング1の内外を連通する各通孔12の径方向内側に配置されている。このため、各トルクセンサ4がハウジング1外に配置されている構造に比べて、車輪駆動装置の小型化を図れると共に、各トルクセンサ4に飛び石が当たるなどの破損リスクを低く抑えることができる。また、本例では、各ドライブシャフト3の入力軸部16に生じる逆磁歪効果を利用してトルクを測定するため、たとえば入力軸部16の外周面に被着された高価な磁歪膜の逆磁歪効果を利用してトルクを測定する構造に比べて、製造コストを十分に抑えることができる。
In this example, each torque sensor 4 is disposed in the housing 1. More specifically, each torque sensor 4 is disposed on the radially inner side of each through
なお、本発明を実施する場合には、入力軸部16の外周面のうち、トルクセンサ4の検出部を対向させる被検出部に、たとえばショットピーニング処理を施すことによって圧縮加工硬化層を形成することもできる。このような圧縮加工硬化層を形成すれば、被検出部の機械的特性および磁気的特性が改善され、トルクセンサ4によるトルク測定の感度およびヒステリシスを改善することができる。なお、ショットピーニング処理は、前記磁歪膜の形成に比べて安価に行えるため、前記圧縮加工硬化層を形成する構成を採用する場合でも、製造コストを抑えることができる。
When the present invention is carried out, a compression work hardened layer is formed by, for example, performing shot peening on the detected portion of the outer peripheral surface of the
[実施の形態の第2例]
実施の形態の第2例について、図2を用いて説明する。
本例では、各トルクセンサ4aは、各転がり軸受11のうちで自身に隣接する転がり軸受11を構成する内輪17に支持固定されている。このような構成を有する本例では、各トルクセンサ4aを各転がり軸受11と一体に取り扱えるため、車輪駆動装置の組立作業の容易化などを図ることができる。
なお、本発明を実施する場合には、トルクセンサ4aを、転がり軸受11を構成する外輪18に支持固定することもできる。
その他の構成及び作用は、実施の形態の第1例の場合と同様である。
[Second Example of Embodiment]
A second example of the embodiment will be described with reference to FIG.
In this example, each
When the present invention is carried out, the
Other configurations and operations are the same as those in the first example of the embodiment.
1 ハウジング
2 デファレンシャル装置
3 ドライブシャフト
4、4a トルクセンサ
5 デファレンシャルケース
6 リングギヤ
7 デファレンシャルギヤ機構
8 ケース本体
9 筒状部
10 フランジ部
11 転がり軸受
12 通孔
13 ピニオンシャフト
14 ピニオンギヤ
15 サイドギヤ
16 入力軸部
17 内輪
18 外輪
19 転動体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
駆動源からのトルクを入力されるトルク入力部と、該トルク入力部に入力されたトルクを出力し、かつ、互いの差動回転を許容された1対のトルク出力部とを有し、前記ハウジング内に配置されたデファレンシャル装置と、
前記各トルク出力部にそれぞれの基端部を構成する入力軸部を結合され、前記各トルク出力部から左右の車輪にトルクを伝達する1対のドライブシャフトと、
前記ハウジング内で、前記各入力軸部の周囲に1つずつ配置され、前記各入力軸部に生じる逆磁歪効果を利用して、前記各ドライブシャフトに作用するトルクを測定する1対のトルクセンサと、を備えた、
車輪駆動装置。 A housing;
A torque input unit to which torque from a drive source is input; and a pair of torque output units that output torque input to the torque input unit and are allowed to perform differential rotation with each other, A differential device disposed in the housing;
A pair of drive shafts coupled to the respective torque output portions with input shaft portions constituting respective base end portions, and transmitting torque from the respective torque output portions to the left and right wheels;
A pair of torque sensors that are arranged one by one around each input shaft portion in the housing and measure the torque acting on each drive shaft by utilizing the inverse magnetostrictive effect generated in each input shaft portion. And with,
Wheel drive device.
前記1対のトルクセンサのうちの少なくとも一方のトルクセンサは、前記複数個の転がり軸受のうち、該トルクセンサに隣接する転がり軸受に支持されている、
請求項1に記載の車輪駆動装置。 The differential device is rotatably supported in the housing by a plurality of rolling bearings with respect to the housing.
At least one torque sensor of the pair of torque sensors is supported by a rolling bearing adjacent to the torque sensor among the plurality of rolling bearings.
The wheel drive device according to claim 1.
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JP2017132380A JP6922485B2 (en) | 2017-07-06 | 2017-07-06 | Wheel drive |
Applications Claiming Priority (1)
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JP6922485B2 JP6922485B2 (en) | 2021-08-18 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017132380A Active JP6922485B2 (en) | 2017-07-06 | 2017-07-06 | Wheel drive |
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2017
- 2017-07-06 JP JP2017132380A patent/JP6922485B2/en active Active
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