JP3823070B2

JP3823070B2 - Drive device

Info

Publication number: JP3823070B2
Application number: JP2002175634A
Authority: JP
Inventors: 俊文酒井; 直行酒井; 明浩大野; 博宅野; 宏久志野
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2002-06-17
Filing date: 2002-06-17
Publication date: 2006-09-20
Anticipated expiration: 2022-06-17
Also published as: JP2004017807A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータ等の駆動手段によりクラッチを介して、後輪等の被駆動手段を駆動し得るようにした駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
駆動装置は、一般に、駆動手段と被駆動手段を駆動力伝達手段で連結して構成されているもので、駆動手段から出力する駆動力を駆動力伝達手段を介して被駆動手段に伝達するようになっている。当該駆動装置においては、特開２００１−２８７５５０号公報に開示されているように、駆動手段の停止時や被駆動手段からの駆動手段への逆駆動力の入力を阻止すべく、駆動手段と被駆動手段間にクラッチを配設する構成が採用されることがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したクラッチを備える形式の駆動装置においては、クラッチを配設することにより、必然的に、装置が大型化し、重量が増大し、かつ、コストが上昇することになる。このため、当該形式の駆動装置においては、装置の大型化、大重量化、高コスト化をできるかぎり最小限に抑えることが要請される。装置の大型化、大重量化、高コスト化は、採用するクラッチの形式、クラッチの駆動装置内での配置状態、クラッチの構造等によって大きく左右される。
【０００４】
本発明は、装置の大型化、大重量化、高コスト化を左右するこれらの要因に着目してなされたもので、その目的とするところは、当該形式の駆動装置において、クラッチを配設することによる装置の大型化、大重量化、高コスト化を可能な限り抑制することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は駆動装置に関し、駆動手段と被駆動手段を駆動力伝達手段で連結してなり、前記駆動手段から出力する駆動力を前記駆動力伝達手段を介して前記被駆動手段に伝達する形式の駆動装置を適用対象とするものである。
【０００６】
しかして、本発明に係る駆動装置においては、前記駆動力伝達手段を、前記駆動手段側と前記被駆動手段側を駆動力伝達可能に連結する減速歯車機構と、同減速歯車機構における入力側と出力側間に配置されてこれら両側間の駆動力伝達可能な連結を断続するクラッチを備える構成とし、かつ、同クラッチを、前記減速歯車機構における入力側と出力側の相対回転により作動して同クラッチの摩擦係合力を増強するカム機構を備える構成とし、かつ、前記クラッチおよび前記カム機構を下記に示す構成としていることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明に係る駆動装置においては、前記クラッチを、前記減速歯車機構を構成する出力側の出力軸上に一体回転可能に組付けた回転部材と、同回転部材の一側に配置した電磁コイルと、前記回転部材の他側に位置し前記電磁コイルへの通電時に前記回転部材の他側に吸引されて同回転部材の他側面に摩擦係合するアーマチャと、同アーマチャを前記回転部材の他側面から引き離す方向に付勢する付勢部材と、前記アーマチャと前記減速歯車機構の入力側間に位置するカム機構を備える構成としている。
【０００８】
また、本発明に係る駆動装置においては、前記カム機構を、前記減速歯車機構を構成する出力軸上に回転可能に組付けられている入力側の歯車を第１カム部材とし、かつ、前記アーマチャを第２カム部材とし、これら両カム部材の互いの対向面に設けた互いに対向するカム溝にカムフォロアを介装して構成している。
【００１１】
なお、本発明に係る駆動装置については、駆動力伝達手段として、前記減速歯車機構から出力する駆動力を左右の車輪側へ分配するディファレンシャルを備える駆動力伝達手段を採用して、各駆動装置を車両用駆動装置に構成することができる。この場合、駆動手段として電動モータを採用することにより、前後輪駆動車の補助駆動輪を駆動させる駆動装置に構成することができる。
【００１２】
【発明の作用・効果】
本発明に係る駆動装置においては、基本的には、駆動力伝達手段を構成するクラッチを、駆動手段と被駆動手段を駆動力伝達可能に連結する減速歯車機構における入力側と出力側の間に配置している。当該配置によれば、駆動力伝達手段を構成するその他の機構、例えばディファレンシャル等とは別体に構成することができて、クラッチの構造を単純化できるとともに、ディファレンシャル等他の機構として標準の構成の機構を採用することができて、装置の大型化および大重量化を抑制して、駆動装置を廉価に構成することができる。
【００１３】
また、本発明に係る駆動装置においては、クラッチを、減速歯車機構における入力側と出力側の相対回転により作動してクラッチの摩擦係合力を増強するカム機構を備える構成としているので、クラッチの摩擦係合力をカム機構の作用にて倍力することができ、小型で軽量なクラッチの使用を可能としている。このため、当該駆動装置においては、上記した基本的な配置関係に加えて、小型のクラッチを採用することによって、装置の大型化および大重量化を一層抑制して、駆動装置を廉価に構成することができる。
【００１４】
また、本発明に係る駆動装置においては、駆動手段と被駆動手段を駆動力伝達可能に連結する減速歯車機構における入力側と出力側の間に配置するクラッチ、および、同クラッチが有するカム機構を特殊な構成として、それ自体を小型で軽量なものとしている。このため、当該駆動装置においては、上記した基本的な配置関係に加えて、小型で軽量なクラッチを採用することによって、装置の大型化および大重量化を一層抑制して、駆動装置を廉価に構成することができる。
【００１６】
本発明に係る駆動装置については、駆動力伝達手段として、減速歯車機構から出力する駆動力を左右の車輪側へ分配するディファレンシャルを備える駆動力伝達手段を採用すれば、車両用の好適な駆動装置に構成することができる。この場合、駆動手段として電動モータを採用することによって、前後輪駆動車の補助駆動輪を駆動させる好適な駆動装置に構成することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明は、駆動装置に関するものである。図１は、本発明の一例に係る駆動装置を搭載した前後輪駆動車を示している。当該前後輪駆動車は、主駆動輪である前輪側を駆動する主駆動装置１０と、補助駆動輪である後輪側を駆動する補助駆動装置２０と、補助駆動装置２０を制御する制御装置３０を備えている。当該前後輪駆動車においては、補助駆動装置２０として本発明の一例に係る駆動装置を採用している。補助駆動装置２０の詳細については、図２および図３に示している。
【００１８】
当該前後輪駆動車を構成する主駆動装置１０は、エンジン１１、第１ジェネレータ１２、トランスミッション１３、減速ギヤ列１４、および、フロントディファレンシャル１５等を備えている。主駆動装置１０においては、エンジン１１の駆動力は、トランスミッション１３、減速ギヤ列１４を経てフロントディファレンシャル１５に伝達される。伝達された駆動力は、フロントディファレンシャル１５にて各ドライブシャフト１６に分配されて、各ドライブシャフト１６にて前輪１７が駆動される。この間、エンジン１１は、第１ジェネレータ１２を駆動して低電圧の電力を発電させる。発電された電力は、低電圧バッテリー１８に蓄電される。低電圧バッテリー１８は、車両に搭載されている補機部品を駆動させるためのバッテリーであって、例えば１２Ｖ用バッテリーである。
【００１９】
補助駆動装置２０は、電動モータ２０ａ、減速ギヤ列２０ｂ、電磁クラッチ２０ｃ、リヤディファレンシャル２０ｄ、および、第２ジェネレータ２０ｅを備えている。補助駆動装置２０においては、電動モータ２０ａが本発明における駆動手段に該当し、減速ギヤ列２０ｂが本発明における減速歯車機構に該当し、かつ、電磁クラッチ２０ｃが本発明におけるクラッチに該当する。電磁クラッチ２０ｃは、セルフロック式の電磁クラッチであって、減速ギヤ列２０ｂにおける入力側と出力側間に配設されていて、減速ギヤ列２０ｂにおける入力側と出力側間の駆動力伝達可能な連結を断続すべく機能する。
【００２０】
第２ジェネレータ２０ｅは、エンジン１１にて駆動されて高電圧の電力を発電する発電電圧可変の発電機であって、発電された電力（例えば３６Ｖ）を、電動モータ２０ａに供給して電動モータ２０ａを駆動する。電動モータ２０ａの駆動力は、減速ギヤ列２０ｂに入力され、電磁クラッチ２０ｃを通して減速ギヤ列２０ｂ出力されて、リヤディファレンシャル２０ｄに伝達される。伝達された駆動力は、リヤディファレンシャル２０ｄにて各ドライブシャフト２１ａに分配されて、各ドライブシャフト２１ａにて後輪２１ｂが駆動される。
【００２１】
制御装置３０は、スロットル開度センサＳ1、車輪速センサＳ2、４ＤＷスイッチの状態を検出するスイッチセンサＳ3等に接続されているもので、ＭＰＵ（マイクロプロセッサ）および駆動回路を備えている。ＭＰＵは、ＣＰＵ、および、電磁クラッチ２０ｃ、第２ジェネレータ２０ｅ等を制御する制御用プログラムやデータを保持するメモリを有するもので、各センサＳ1〜Ｓ3から出力される検出信号を、インタフェースを介して取り込む。ＭＰＵは、取り込んだ各検出信号に基づいて、電磁クラッチ２０ｃの動作すべき状態を判定するとともに、第２ジェネレータ２０ｅの発電電力の電圧を設定し、これらの判定結果を電磁クラッチ２０ｃ、第２ジェネレータ２０ｅの動作すべき指令信号として、インタフェースを介して駆動回路に出力する。
【００２２】
駆動回路は、ＭＰＵからの指令信号に基づいて、電磁クラッチ２０ｃのＯＮ（結合）−ＯＦＦ（遮断）を制御するとともに、第２ジェネレータ２０ｅの発電電力の電圧を設定し、設定された電圧の電力を電動モータ２０ａに供給して、電動モータ２０ａの駆動を制御する。制御装置３０は、４ＷＤスイッチがＯＮしている場合、電動モータ２０ａの作動状態を選択する制御を行う。
【００２３】
制御装置３０は、スロットル開度センサＳ1、車輪速センサＳ2、４ＤＷスイッチの状態を検出するスイッチセンサＳ3からの検出信号に基づいて、電動モータ２０ａが作動すべき状態を判定する。判定結果は、指令信号として駆動回路に出力される。駆動回路は、当該指令信号に基づいて電磁クラッチ２０ｃ、第２ジェネレータ２０ｅの作動を制御して、第２ジェネレータ２０ｅの駆動および電磁クラッチ２０ｃの駆動を制御する。これにより、補助駆動装置２０は、後輪２１ｂ側を駆動させて、車両を前後輪駆動状態に形成する。
【００２４】
しかして、本発明に係る駆動装置である補助駆動装置２０は、駆動手段である電動モータ２０ａと被駆動手段である後輪２１ｂ側とを駆動力伝達可能に連結する駆動力伝達手段として、図１〜図３に示すように、減速ギヤ列２０ｂ、電磁クラッチ２０ｃおよびリヤディファレンシャル２０ｄを備えている。当該駆動力伝達手段においては、減速ギヤ列２０ｂが入力側と出力側に分割されていて、入力側と出力側間に電磁クラッチ２０ｃが配置されている。また、リヤディファレンシャル２０ｄは、減速ギヤ列２０ｂの出力側から駆動力が伝達されるように配置されている。
【００２５】
減速ギヤ列２０ｂを構成する入力側は、ミッションケース内にて回転可能に支持されている入力軸２２ａと、入力軸２２ａ上に一体回転可能に組付けられている第１ギヤ２２ｂ、入力軸２２ａ上に一体に形成されている第２ギヤ２２ｃ、出力側を構成する出力軸２３ａ上に回転可能に組付けられている第３ギヤ２２ｄにて構成されている。第１ギヤ２２ｂは、電動モータ２０ａの出力軸に一体に形成されている出力ギヤ２２ｅに噛合している。
【００２６】
減速ギヤ列２０ｂを構成する出力側は、図２に示すように、ミッションケース内にて回転可能に支持されている出力軸２３ａと、出力軸２３ａ上に一体に形成されている第４ギヤ２３ｂにて構成されている。出力軸２３ａは、入力軸２２ａに並列的に支持されていて、第４ギヤ２３ｂはリヤディファレンシャル２０ｄの入力手段であるリングギヤ２４に噛合し、かつ、出力軸２３ａ上に回転可能に組付けられている入力側の第３ギヤ２２ｄが入力側の第２ギヤ２２ｃに噛合している。
【００２７】
リヤディファレンシャル２０ｄは、それ自体公知のもので、ミッションケース内にて回転可能に支持されているディファレンシャルケース２５ａと、同ケース２５ａ内に収容されている一対のピニオン２５ｂと、両ピニオン２５ｂに噛合する一対のサイドギヤ２５ｃを備えている。当該リヤディファレンシャル２０ｄにおいては、リングギヤ２４を介して駆動力が伝達され、入力された駆動力を各サイドギヤ２５ｃに連結する各ドライブシャフト２１ａ側へ分配する。これにより、両後輪２１ｂが駆動して、車両が前後輪駆動状態に形成される。
【００２８】
減速ギヤ列２０ｂの入力側と出力側間に配置されている電磁クラッチ２０ｃは、減速歯車機構２０ｂを構成する出力軸２３ａ上に組付けられている。電磁クラッチ２０ｃは、図３に示すように、出力軸２３ａの外周上に一体的に組付けられている円盤状の回転部材２６ａと、回転部材２６ａの環状凹所にヨークに支持されて嵌合して組付けられている電磁コイル２６ｂと、出力軸２３ａの外周上に回転可能に組付けられて回転部材２６ａの外側面側に位置するアーマチャ２６ｃと、回転部材２６ａとアーマチャ２６ｃ間に介装されているリターンスプリング２６ｄを備えるとともに、アーマチャ２６ｃと減速ギヤ列２０ｂの入力側の第３ギヤ２２ｄ間に配置されているカム機構Ｃを備えている。
【００２９】
当該電磁クラッチ２０ｃを構成するアーマチャ２６ｃは、電磁コイル２６ｂへの電流の印加によって生じる磁力の作用で、リターンスプリング２６ｄに抗して回転部材２６ａの外側面側に吸引されて回転部材２６ａの外側面に摩擦係合するものである。
【００３０】
カム機構Ｃは、減速歯車機構２０ｂを構成する入力側の第３ギヤ２２ｄを第１カム部材とし、これに対向するアーマチャ２６ｃを第２カム部材とするもので、第１カム部材である第３ギヤ２２ｄと第２カム部材であるアーマチャ２６ｃの互いの対向面に形成されている互いに対向するカム溝にカムフォロア２６ｅを嵌合させることにより構成されている。
【００３１】
かかる構成の電磁クラッチ２０ｃにおいては、電磁コイル２６ｂへ電流を印加することにより生じる磁力に作用にて、アーマチャ２６ｃがリターンスプリング２６ｄに抗して回転部材２６ａの外側面側に吸引され、アーマチャ２６ｃは回転部材２６ａの外側面に摩擦係合して、減速ギヤ列２０ｂの入力側である第３ギヤ２２ｄと出力側である出力軸２３ａを駆動力伝達可能に連結する。この際、カム機構Ｃが作動して、アーマチャ２６ｃの回転部材２６ａの外側面に対する摩擦係合力を倍力して、アーマチャ２６ｃと回転部材２６ａを互いに結合させる。
【００３２】
カム機構Ｃは、第３ギヤ２２ｄとアーマチャ２６ｃ間の相対回転によって作動し、作動時には、カムフォロア２６ｅがカム溝に乗り上げてアーマチャ２６ｃを回転部材２６ａの外側面側へ押圧するが、当該カム機構Ｃにあっては、そのカム角が的確に設定されていて、アーマチャ２６ｃの回転部材２６ａの外側面間の摩擦係合力に起因する摩擦トルクで発生する軸方向の力が、第３ギヤ２３ｄの回転力に起因して摩擦トルクに還元されて、摩擦トルクを増大させる。当該カム機構Ｃにおいては、この摩擦トルクを増大させる作用を、循環して繰り返し行う。このため、電磁クラッチ２０ｃは、電磁コイル２６ｂに電流を印加してアーマチャ２６ｃを回転部材２６ａの外側面に摩擦係合させると、第３ギヤ２２ｄの回転力によって自縛的に瞬時にロック状態を形成する。換言すれば、電磁クラッチ２０ｃは、第３ギヤ２２ｄの回転力によってセルフロックする。図４には、当該電磁クラッチ２０ｃがセルフロック機能を有するための、カム機構Ｃの構成条件を示している。
【００３３】
当該電磁クラッチ２０ｃにおいては、セルフロックした状態において、電磁コイル２６ｂへの電流の印加を停止した場合には、アーマチャ２６ｃに対する吸引作用が解除され、リターンスプリング２６ｄの作用によって、セルフロック状態が解除される。換言すれば、当該電磁クラッチ２０ｃは、セルフロック機能を有するとともに、セルフロック解除機能を有している。
【００３４】
図４は、当該カム機構Ｃを模式的に示すもので、当該カム機構Ｃは、入力側の第３ギヤ２２ｄである第１カム部材Ｃ1と、アーマチャ２６ｃである第２カム部材Ｃ2と、カムフォロア２６ｅであるカムフォロアＣ3からなるもので、カム半径Ｒ1、第２カム部材Ｃ2における摩擦面の有効半径Ｒ2、各カム部材Ｃ1，Ｃ2におけるカム溝のカム角をθ、カム作用力をＦとした場合、セルフロックするためには、Ｆ・ｓｉｎθ・Ｒ1＜Ｆ・ｃｏｓθ・μ・Ｒ2の関係を成立させる必要があり、従って、セルフロック条件は、θ＜ｔａｎ^-1（μ・Ｒ2／Ｒ1）である。当該電磁クラッチ２０ｃにおいては、カム機構Ｃを当該構成条件に設定して、セルフロック機能を付与している。
【００３５】
かかる構成の当該補助駆動装置２０においては、基本的には、駆動力伝達手段を構成する電磁クラッチ２０ｃを、電動モータ２０ａとリヤディファレンシャル２０ｄを駆動力伝達可能に連結する減速ギヤ列２０ｂにおける入力側と出力側間に配置している。当該配置によれば、隣接しているリヤディファレンシャル２０ｄとは別体に構成し得て、電磁クラッチ２０ｃのクラッチ構造を単純化できるとともに、リヤディファレンシャル２０ｄ等他の機構として標準構成の機構を採用することができて、装置の大型化および大重量化を抑制して、補助駆動装置２０を廉価に構成することができる。
【００３６】
また、当該補助駆動装置２０においては、電磁クラッチ２０ｃを、減速ギヤ列２０ｂにおける入力側と出力側の相対回転により作動してクラッチの摩擦係合力を増強するカム機構Ｃを備える構成としているので、電磁クラッチ２０ｃの係合力をカム機構Ｃの作用にて倍力することができ、小型で軽量なクラッチの使用を可能としている。しかも、当該カム機構Ｃを、電磁クラッチ２０ｃの必須不可欠の構成部材であるアーマチャ２６ｃと、減速ギヤ列２０ｂの必須不可欠の構成部材である第３ギヤ２２ｄとを共用して構成していることから、カム機構Ｃを有する電磁クラッチ２０ｃそれ自体を小型で軽量に構成することができる。
【００３７】
また、電磁クラッチ２０ｃとして、セルフロック式の電磁クラッチを採用している。セルフロック機能を有するクラッチは、伝達トルクを判断基準とすれば、通常のクラッチに比較して小型、軽量かつ廉価に構成することができる。このため、当該補助駆動装置２０においては、上記した基本的な配置関係に加えて、小型で軽量なクラッチを採用することにより、装置の大型化および大重量化を一層抑制して、補助駆動装置２０を一層廉価に構成することができる。
【００３８】
なお、本実施形態では、本発明に係る駆動装置を前後輪駆動車用の補助駆動装置２０に構成した例について示しているが、本発明に係る駆動装置は、前後輪駆動車用の主駆動装置としても採用し得るとともに、二輪駆動車用の駆動装置にも採用することができ、さらには、車両に搭載される補機部品を駆動するための駆動装置や産業機械を駆動するための駆動装置にも、任意変更して採用し得るものである。
【００３９】
また、本実施形態では、減速ギヤ列２０ｂ（減速歯車機構）の入力側と出力側間の駆動力伝達可能な連結を断続する手段として、セルフロック式の電磁クラッチ２０ｃを採用した例について示しているが、本発明に係る駆動装置においては、セルフロック式の電磁クラッチに限らず、単なる電磁式のクラッチや非電磁式のクラッチをも採用し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例に係る駆動装置を補助駆動装置として搭載して構成した前後輪駆動車の概略的構成図である。
【図２】同補助駆動装置を構成する駆動力伝達手段の全体を示す横断平面図である。
【図３】同駆動力伝達手段を構成する減速ギヤ列における電磁クラッチ配設部位を拡大して示す横断平面図である。
【図４】同電磁クラッチを構成するカム機構を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
１０…主駆動装置、１１…エンジン、１２…第１ジェネレータ、１３…トランスミッション、１４トランスミッション、１４…減速ギヤ列、１５…フロントディファレンシャル、１６…ドライブシャフト、１７…前輪、１８…低電圧バッテリー、２０…補助駆動装置、２０ａ…電動モータ、２０ｂ…減速ギヤ列、２０ｃ…電磁クラッチ、２０ｄ…リヤディファレンシャル、２０ｅ…第２ジェネレータ、２１ａ…ドライブシャフト、２１ｂ…後輪、２２ａ…入力軸、２２ｂ…第１ギヤ、２２ｃ…第２ギヤ、２２ｄ…第３ギヤ、２３ａ…出力軸、２３ｂ…第４ギヤ、２４…リングギヤ、２５ａ…ディファレンシャルケース、２５ｂ…ピニオン、２５ｃ…サイドギヤ、２６ａ…回転部材、２６ｂ…電磁コイル、２６ｃ…アーマチャ、２６ｄ…リターンスプリング、２６ｅ…カムフォロア、３０…制御装置。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a drive device that can drive a driven means such as a rear wheel via a clutch by a drive means such as an electric motor.
[0002]
[Prior art]
The driving device is generally configured by connecting the driving means and the driven means by the driving force transmission means, and transmits the driving force output from the driving means to the driven means via the driving force transmission means. It has become. In the driving device, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-287550, the driving unit and the driven unit are stopped in order to prevent the driving unit from being input when the driving unit is stopped or from the driven unit to the driving unit. A configuration in which a clutch is disposed between the driving means may be employed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the drive device of the type provided with the above-described clutch, the provision of the clutch inevitably increases the size of the device, increases the weight, and increases the cost. For this reason, the drive device of this type is required to minimize the size, weight, and cost of the device as much as possible. The increase in size, weight, and cost of the apparatus greatly depends on the type of clutch employed, the state of arrangement of the clutch in the driving device, the structure of the clutch, and the like.
[0004]
The present invention has been made paying attention to these factors that influence the increase in size, weight, and cost of the device, and the object of the present invention is to dispose a clutch in the drive device of this type. This is to suppress the increase in size, weight, and cost of the apparatus as much as possible.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a driving device, wherein the driving means and the driven means are connected by a driving force transmission means, and the driving force output from the driving means is transmitted to the driven means via the driving force transmission means. The drive device is an application target.
[0006]
Thus, the engagement Ru drive kinematic device of the present invention, the driving force transmitting means, a reduction gear mechanism for connecting said driven means side and the driving means side to be the driving force transmission, the input in the same reduction gear mechanism A clutch disposed between the output side and the output side to connect and disconnect the drive force transmission between both sides, and the clutch is operated by relative rotation between the input side and the output side in the reduction gear mechanism. In addition, the clutch includes a cam mechanism for increasing the frictional engagement force of the clutch , and the clutch and the cam mechanism are configured as follows .
[0007]
In the drive device according to the present invention, the clutch includes a rotating member that is assembled so as to be integrally rotatable on an output side output shaft that constitutes the reduction gear mechanism, and an electromagnetic coil that is disposed on one side of the rotating member. An armature positioned on the other side of the rotating member and attracted to the other side of the rotating member when energized to the electromagnetic coil and frictionally engaged with the other side of the rotating member; and the armature on the other side of the rotating member And a cam mechanism positioned between the armature and the input side of the reduction gear mechanism.
[0008]
Further, the engagement Ru drive kinematic device of the present invention, the cam mechanism, the input side of the gear that is rotatably assembled to the output shaft constituting the reduction gear mechanism and the first cam member, and, The armature is a second cam member, and cam cam followers are provided in cam grooves facing each other provided on opposing surfaces of the cam members.
[0011]
The driving device according to the present invention employs a driving force transmission unit including a differential that distributes the driving force output from the reduction gear mechanism to the left and right wheels as the driving force transmission unit. It can comprise in the drive device for vehicles. In this case, by adopting an electric motor as the drive means, it can be configured as a drive device that drives the auxiliary drive wheels of the front and rear wheel drive vehicles.
[0012]
[Operation and effect of the invention]
In engaging Ru drive kinematic device of the present invention is basically the clutch constituting a driving force transmission means, the input side and the output side of the reduction gear mechanism for connecting the driving means and the driven means to be the driving force transmission Arranged in between. According to this arrangement, it can be configured separately from other mechanisms constituting the driving force transmission means, such as a differential, etc., and the structure of the clutch can be simplified, and a standard configuration as another mechanism such as a differential can be achieved. This mechanism can be employed, and the drive device can be constructed at a low cost by suppressing the increase in size and weight of the device.
[0013]
Further, the engagement Ru drive kinematic device of the present invention, a clutch, so actuated by the relative rotation of the input side and the output side has a configuration which comprises a cam mechanism to enhance the frictional engagement force of the clutch in the deceleration gear mechanism, a clutch The frictional engagement force can be boosted by the action of the cam mechanism, and a small and lightweight clutch can be used. For this reason, in the drive device, in addition to the basic arrangement relationship described above, the use of a small clutch further suppresses the increase in size and weight of the device, thereby making the drive device inexpensive. be able to.
[0014]
The clutch in engagement Ru drive kinematic device of the present invention, disposed between the input side and the output side of the reduction gear mechanism for connecting the driving means and the driven means to be the driving force transmission, and, cams the clutch has The mechanism has a special structure and is small and lightweight. For this reason, in addition to the basic arrangement relationship described above, the drive device further reduces the size and weight of the device by adopting a small and lightweight clutch, and makes the drive device inexpensive. Can be configured.
[0016]
For engagement Ru driving device according to the present invention, as a driving force transmitting means, by adopting the driving force transmitting means comprising a differential which distributes the driving force to be output from the reduction gear mechanism to the left and right wheel side, suitable driving of the vehicle The device can be configured. In this case, by adopting an electric motor as the drive means, it is possible to configure a suitable drive device that drives the auxiliary drive wheels of the front and rear wheel drive vehicles.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention relates to a drive device. FIG. 1 shows a front and rear wheel drive vehicle equipped with a drive device according to an example of the present invention. The front and rear wheel drive vehicle includes a main drive device 10 that drives a front wheel side that is a main drive wheel, an auxiliary drive device 20 that drives a rear wheel side that is an auxiliary drive wheel, and a control device 30 that controls the auxiliary drive device 20. It has. In the front and rear wheel drive vehicle, the drive device according to an example of the present invention is employed as the auxiliary drive device 20. Details of the auxiliary drive device 20 are shown in FIGS.
[0018]
The main drive unit 10 constituting the front and rear wheel drive vehicle includes an engine 11, a first generator 12, a transmission 13, a reduction gear train 14, a front differential 15, and the like. In the main drive device 10, the driving force of the engine 11 is transmitted to the front differential 15 through the transmission 13 and the reduction gear train 14. The transmitted driving force is distributed to the drive shafts 16 by the front differential 15, and the front wheels 17 are driven by the drive shafts 16. During this time, the engine 11 drives the first generator 12 to generate low-voltage power. The generated power is stored in the low voltage battery 18. The low voltage battery 18 is a battery for driving auxiliary machine parts mounted on the vehicle, and is a battery for 12V, for example.
[0019]
The auxiliary drive device 20 includes an electric motor 20a, a reduction gear train 20b, an electromagnetic clutch 20c, a rear differential 20d, and a second generator 20e. In the auxiliary drive device 20, the electric motor 20a corresponds to the drive means in the present invention, the reduction gear train 20b corresponds to the reduction gear mechanism in the present invention, and the electromagnetic clutch 20c corresponds to the clutch in the present invention. The electromagnetic clutch 20c is a self-locking electromagnetic clutch and is disposed between the input side and the output side of the reduction gear train 20b, and can transmit a driving force between the input side and the output side of the reduction gear train 20b. Functions to interrupt the connection.
[0020]
The second generator 20e is a variable generator voltage generator that is driven by the engine 11 to generate high-voltage power, and supplies the generated power (for example, 36V) to the electric motor 20a to supply the electric motor 20a. Drive. The driving force of the electric motor 20a is input to the reduction gear train 20b, is output to the reduction gear train 20b through the electromagnetic clutch 20c, and is transmitted to the rear differential 20d. The transmitted driving force is distributed to the drive shafts 21a by the rear differential 20d, and the rear wheels 21b are driven by the drive shafts 21a.
[0021]
The control device 30 is connected to a throttle sensor S1, a wheel speed sensor S2, a switch sensor S3 for detecting the state of the 4DW switch, and the like, and includes an MPU (microprocessor) and a drive circuit. The MPU has a memory for holding a CPU, a control program for controlling the electromagnetic clutch 20c, the second generator 20e, and the like, and data, and detects detection signals output from the sensors S1 to S3 via the interface. take in. The MPU determines a state in which the electromagnetic clutch 20c should operate based on each captured detection signal, sets the voltage of the generated power of the second generator 20e, and uses these determination results as the electromagnetic clutch 20c and the second generator. The command signal 20e to be operated is output to the drive circuit via the interface.
[0022]
The drive circuit controls ON (coupled) -OFF (disconnected) of the electromagnetic clutch 20c based on a command signal from the MPU, sets the voltage of the generated power of the second generator 20e, and sets the power of the set voltage. Is supplied to the electric motor 20a to control the driving of the electric motor 20a. The control device 30 performs control for selecting the operating state of the electric motor 20a when the 4WD switch is ON.
[0023]
The control device 30 determines the state in which the electric motor 20a should operate based on the detection signal from the switch sensor S3 that detects the state of the throttle opening sensor S1, the wheel speed sensor S2, and the 4DW switch. The determination result is output as a command signal to the drive circuit. The drive circuit controls the operation of the electromagnetic clutch 20c and the second generator 20e based on the command signal to control the driving of the second generator 20e and the driving of the electromagnetic clutch 20c. As a result, the auxiliary drive device 20 drives the rear wheel 21b side to form the vehicle in the front-rear wheel drive state.
[0024]
Thus, the auxiliary drive device 20 that is a drive device according to the present invention is a drive force transmission means that connects the electric motor 20a that is the drive means and the rear wheel 21b side that is the driven means so that the drive force can be transmitted. 1-3, a reduction gear train 20b, an electromagnetic clutch 20c, and a rear differential 20d are provided. In the driving force transmission means, the reduction gear train 20b is divided into an input side and an output side, and an electromagnetic clutch 20c is disposed between the input side and the output side. Further, the rear differential 20d is arranged so that driving force is transmitted from the output side of the reduction gear train 20b.
[0025]
The input side that constitutes the reduction gear train 20b includes an input shaft 22a that is rotatably supported in the transmission case, a first gear 22b that is integrally rotatable on the input shaft 22a, and an input shaft 22a. The second gear 22c is integrally formed on the upper side, and the third gear 22d is rotatably assembled on the output shaft 23a constituting the output side. The first gear 22b meshes with an output gear 22e formed integrally with the output shaft of the electric motor 20a.
[0026]
As shown in FIG. 2, the output side constituting the reduction gear train 20b includes an output shaft 23a that is rotatably supported in the transmission case, and a fourth gear 23b that is integrally formed on the output shaft 23a. It is composed of. The output shaft 23a is supported in parallel with the input shaft 22a, the fourth gear 23b meshes with a ring gear 24 that is an input means of the rear differential 20d, and is rotatably mounted on the output shaft 23a. The third gear 22d on the input side is engaged with the second gear 22c on the input side.
[0027]
The rear differential 20d is known per se and meshes with the differential case 25a rotatably supported in the transmission case, a pair of pinions 25b accommodated in the case 25a, and both pinions 25b. A pair of side gears 25c is provided. In the rear differential 20d, the driving force is transmitted through the ring gear 24, and the input driving force is distributed to the drive shafts 21a connected to the side gears 25c. Thereby, both the rear wheels 21b are driven, and the vehicle is formed in the front and rear wheel drive state.
[0028]
The electromagnetic clutch 20c disposed between the input side and the output side of the reduction gear train 20b is assembled on the output shaft 23a constituting the reduction gear mechanism 20b. As shown in FIG. 3, the electromagnetic clutch 20c is fitted with a disk-shaped rotating member 26a integrally assembled on the outer periphery of the output shaft 23a, and supported by a yoke in an annular recess of the rotating member 26a. And the electromagnetic coil 26b assembled on the outer periphery of the output shaft 23a, the armature 26c positioned on the outer surface side of the rotating member 26a, and the rotating member 26a and the armature 26c. And a cam mechanism C disposed between the armature 26c and the third gear 22d on the input side of the reduction gear train 20b.
[0029]
The armature 26c constituting the electromagnetic clutch 20c is attracted to the outer surface side of the rotating member 26a against the return spring 26d by the action of a magnetic force generated by application of a current to the electromagnetic coil 26b, and the outer surface of the rotating member 26a. Are frictionally engaged with each other.
[0030]
The cam mechanism C has a third gear 22d on the input side constituting the reduction gear mechanism 20b as a first cam member, and an armature 26c opposite to the third gear 22d as a second cam member, and is a third cam member. The cam follower 26e is fitted into cam grooves facing each other formed on the mutually facing surfaces of the gear 22d and the armature 26c as the second cam member.
[0031]
In the electromagnetic clutch 20c having such a configuration, the armature 26c is attracted to the outer surface side of the rotating member 26a against the return spring 26d by the action of the magnetic force generated by applying a current to the electromagnetic coil 26b. The third gear 22d, which is the input side of the reduction gear train 20b, and the output shaft 23a, which is the output side, are connected to be able to transmit driving force by frictionally engaging with the outer surface of the rotating member 26a. At this time, the cam mechanism C operates to boost the frictional engagement force of the armature 26c with respect to the outer surface of the rotating member 26a, thereby coupling the armature 26c and the rotating member 26a to each other.
[0032]
The cam mechanism C is operated by the relative rotation between the third gear 22d and the armature 26c. At the time of operation, the cam follower 26e rides on the cam groove and presses the armature 26c to the outer surface side of the rotating member 26a. In this case, the cam angle is accurately set, and the axial force generated by the friction torque caused by the friction engagement force between the outer surfaces of the rotation member 26a of the armature 26c is the rotation of the third gear 23d. The friction torque is reduced due to the force to increase the friction torque. In the cam mechanism C, the effect of increasing the friction torque is repeatedly performed by circulation. For this reason, when the electromagnetic clutch 20c applies a current to the electromagnetic coil 26b to frictionally engage the armature 26c with the outer surface of the rotating member 26a, the electromagnetic clutch 20c forms a locked state instantly by the rotational force of the third gear 22d. To do. In other words, the electromagnetic clutch 20c is self-locked by the rotational force of the third gear 22d. FIG. 4 shows the configuration conditions of the cam mechanism C for the electromagnetic clutch 20c to have a self-locking function.
[0033]
In the electromagnetic clutch 20c, when the current application to the electromagnetic coil 26b is stopped in the self-locked state, the attraction action on the armature 26c is released, and the self-lock state is released by the action of the return spring 26d. The In other words, the electromagnetic clutch 20c has a self-lock function and a self-lock release function.
[0034]
FIG. 4 schematically shows the cam mechanism C. The cam mechanism C includes a first cam member C1 that is the third gear 22d on the input side, a second cam member C2 that is the armature 26c, and a cam follower. When the cam follower C3 is 26e , the cam radius R1, the effective radius R2 of the friction surface in the second cam member C2, the cam angle of the cam groove in each of the cam members C1 and C2 is θ, and the cam acting force is F. In order to self-lock, it is necessary to establish the relationship of F · sin θ · R 1 <F · cos θ · μ · R 2. Therefore, the self-lock condition is θ <tan ⁻¹ (μ · R 2 / R 1). is there. In the electromagnetic clutch 20c, the cam mechanism C is set to the configuration condition and a self-locking function is given.
[0035]
In the auxiliary driving device 20 having such a configuration, basically, the electromagnetic clutch 20c constituting the driving force transmitting means is connected to the input side of the reduction gear train 20b that connects the electric motor 20a and the rear differential 20d so that the driving force can be transmitted. And between the output side. According to this arrangement, it can be configured separately from the adjacent rear differential 20d, the clutch structure of the electromagnetic clutch 20c can be simplified, and a standard configuration mechanism is adopted as another mechanism such as the rear differential 20d. Therefore, it is possible to suppress the increase in size and weight of the device and to configure the auxiliary drive device 20 at a low cost.
[0036]
Further, in the auxiliary drive device 20, the electromagnetic clutch 20 c includes a cam mechanism C that operates by the relative rotation between the input side and the output side in the reduction gear train 20 b to increase the frictional engagement force of the clutch. The engaging force of the electromagnetic clutch 20c can be boosted by the action of the cam mechanism C, and a small and lightweight clutch can be used. In addition, the cam mechanism C is configured to share the armature 26c, which is an indispensable constituent member of the electromagnetic clutch 20c, and the third gear 22d, which is an indispensable constituent member of the reduction gear train 20b. The electromagnetic clutch 20c itself having the cam mechanism C can be configured to be small and lightweight.
[0037]
A self-locking electromagnetic clutch is employed as the electromagnetic clutch 20c. A clutch having a self-locking function can be made smaller, lighter, and less expensive than a normal clutch if the transmission torque is used as a criterion. For this reason, in the auxiliary drive device 20, in addition to the basic arrangement relationship described above, the use of a small and light clutch further suppresses the increase in size and weight of the device, and the auxiliary drive device. 20 can be configured at a lower price.
[0038]
In the present embodiment, an example in which the drive device according to the present invention is configured as an auxiliary drive device 20 for front and rear wheel drive vehicles is shown, but the drive device according to the present invention is a main drive for front and rear wheel drive vehicles. It can be used as a device, and can also be used in a drive device for a two-wheel drive vehicle. Furthermore, a drive device for driving an auxiliary machine part mounted on a vehicle or a drive for driving an industrial machine. The apparatus can be arbitrarily changed and employed.
[0039]
Further, in the present embodiment, an example in which a self-locking electromagnetic clutch 20c is employed as means for interrupting the connection capable of transmitting the driving force between the input side and the output side of the reduction gear train 20b (reduction gear mechanism) is shown. However, in the drive device according to the present invention, not only a self-locking electromagnetic clutch but also a simple electromagnetic clutch or a non-electromagnetic clutch can be adopted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a front and rear wheel drive vehicle configured by mounting a drive device according to an example of the present invention as an auxiliary drive device.
FIG. 2 is a cross-sectional plan view showing the entire driving force transmitting means constituting the auxiliary driving device.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional plan view showing a portion where an electromagnetic clutch is disposed in a reduction gear train that constitutes the driving force transmission means;
FIG. 4 is an explanatory view schematically showing a cam mechanism constituting the electromagnetic clutch.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Main drive device, 11 ... Engine, 12 ... 1st generator, 13 ... Transmission, 14 transmission, 14 ... Reduction gear train, 15 ... Front differential, 16 ... Drive shaft, 17 ... Front wheel, 18 ... Low voltage battery, 20 Auxiliary drive device 20a Electric motor 20b Reduction gear train 20c Electromagnetic clutch 20d Rear differential 20e Second generator 21a Drive shaft 21b Rear wheel 22a Input shaft 22b 1 gear, 22c ... 2nd gear, 22d ... 3rd gear, 23a ... output shaft, 23b ... 4th gear, 24 ... ring gear, 25a ... differential case, 25b ... pinion, 25c ... side gear, 26a ... rotating member, 26b ... Electromagnetic coil, 26c ... armature, 26d ... litter Spring, 26e ... cam follower, 30 ... controller.

Claims

The driving means and the driven means becomes coupled with the driving force transmitting means, a driving force outputted from said driving means a driving device for transmitting to said driven means through said driving force transmitting means, said driving force The transmission means is a reduction gear mechanism that connects the driving means side and the driven means side so as to be able to transmit a driving force, and is disposed between the input side and the output side of the reduction gear mechanism so that the driving force can be transmitted between these both sides. A clutch including a clutch for intermittently connecting and disconnecting , and the clutch is disposed on one side of the rotating member and a rotating member assembled to be integrally rotatable on an output shaft on the output side constituting the reduction gear mechanism. An electromagnetic coil positioned on the other side of the rotating member, an armature that is attracted to the other side of the rotating member and energized with the other side of the rotating member when the electromagnetic coil is energized, and the armature rotates. Other parts A biasing member that biases in a direction away from the surface, and a cam mechanism positioned between the input side of the armature and the reduction gear mechanism, and the cam mechanism is rotatable on an output shaft constituting the reduction gear mechanism And the armature as a second cam member, and cam followers are provided in cam grooves facing each other provided on the opposing surfaces of the cam members. The drive device characterized by being comprised .

2. The driving apparatus according to claim 1, wherein the driving force transmitting means constituting the driving apparatus includes a differential that distributes the driving force output from the reduction gear mechanism to the left and right wheels. It is comprised in the drive device characterized by the above-mentioned.

The drive device according to claim 2, wherein the drive device employs an electric motor as drive means, and is configured as a drive device that drives auxiliary drive wheels of front and rear wheel drive vehicles. Drive device.