JP4624705B2 - 左右駆動力配分装置 - Google Patents

Description

本発明は、左右の車輪に伝達される駆動力を配分する左右駆動力配分装置に関する。

このような左右駆動力配分装置には、回転動自在に支持されてエンジン側に連結されたプロペラシャフトの回転駆動力が歯車を介して伝達されるデフケースと、該デフケースに入力された駆動力を遊星歯車機構によって左右の車軸に分配伝達する差動装置と、左右の車軸に相対的な回転力を付与する油圧モータと、油圧モータを回転駆動させる油圧ポンプとを有して構成されているものがある（特許文献１参照）。

この左右駆動力配分装置に備えられた油圧モータは、ラジアルプランジャ式のものであり、複数のプランジャを放射状に進退動自在に保持したシリンダブロックと、シリンダブロックの外周外側に配置されてプランジャの先端と係合して、差動装置の遊星歯車機構を介して連結されたカムリングとを有してなる。この油圧モータは、油圧ポンプから吐出して方向切換弁により給排制御された作動油によって進退動するプランジャがカムリングを付勢して車軸に回転力を付与するように構成されている。

油圧ポンプは、油圧モータと同様にラジアルプランジャ式であり、複数のプランジャを進退動自在に保持したシリンダブロックと、この外周外側に配置されたカムリングとを有してなる。カムリングは、デフケースの外周に形成された歯車がアイドルギヤを介して油圧ポンプのポンプ軸に設けられた駆動ギヤに駆動力を伝達して回転する。ポンプ軸はシリンダブロックに一体的に取り付けられている。このため、ポンプ軸が回転動すると、シリンダブロックが回転してプランジャが進退動して、油圧ポンプはポンプ作動するようになっている。

このように、油圧ポンプのシリンダブロックはアイドルギヤ及びデフケースを介してプロペラシャフトに連結されているので、車両が低速走行すると、プロペラシャフトの回転数の低下によりシリンダブロックも低回転数で回転することになる。このため、油圧ポンプの吐出量が減少して、油圧ポンプは油圧モータを作動させるに必要な最低流量を油圧モータに供給できない虞が生じる。そこで、車両が低速走行したときに、油圧ポンプの回転数が最低流量を吐出可能な回転数になるように、アイドルギヤを所定のギヤ比にしたものが用いられている。

特開２００１−１９９２５４号公報

このように回転する油圧ポンプは、車両が高速走行すると、シリンダブロックがアイドルギヤによってさらに高速回転して、タンクから作動油を吸入可能な限界回転数を超える場合が生じる。その結果、油圧ポンプの吸入側の油路であるポンプ油路内が低圧化して油中に溶解しているガスが蒸発し、ポンプ油路内に空所が形成されるいわゆるキャビテーションが発生する。キャビテーションが発生すると、油圧ポンプの吐出側の油圧モータと繋がる油路において空所が高圧でつぶされてこの油路内を流れる作動油の油量が減少したり、空所の消滅時に異常音が発生したり、さらに異常音が長時間続くと油圧機構等が損傷したりするという問題が発生する。

そこで、車両が低速走行しているときに、油圧モータから最低流量の作動油を吐出可能な容量の大きな油圧ポンプを用いてもよいが、容量が増大すると油圧ポンプは大型化するとともに、油圧モータに作動油を給排する油路も大きくなって左右駆動力配分装置全体が大型化するという問題が生じる。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、装置全体を大型化することなく、車両が高速走行したときに油圧ポンプに繋がる油路内においてキャビテーションが発生することのない左右駆動力配分装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、回転動自在に支持されてエンジンの駆動力を受けて回転動するデフケースと、該デフケースに入力された駆動力を左右の車軸に分配伝達する差動装置と、前記左右の車軸に相対的な回転力を付与する油圧モータと、前記デフケースの回転にともなって回転動する歯車を介して回転動して前記油圧モータを回転駆動させる油圧ポンプとを有してなる左右駆動力配分装置において、前記油圧モータは、少なくとも前記油圧モータが収容されるハウジング内に隙間を有して回転動自在に支持された外輪と該外輪の内側に支持されて前記油圧ポンプから吐出した作動油の給排制御によって前記外輪を回転動させる内輪とを有し、前記隙間内に少なくとも前記油圧モータから漏れ出した作動油が貯留する左右駆動力配分装置であって、前記油圧ポンプの上流側に繋がるポンプ油路と前記隙間との間を繋ぐ連通油路を設け、前記隙間内に、回転動する前記外輪によって前記隙間内に貯留する作動油を前記連通油路及び前記ポンプ油路に流して前記油圧ポンプに供給する作動油供給装置を設けたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の左右駆動力配分装置の発明において、作動油供給装置は、外輪の外側面に設けられて隙間内に突出する凸部（例えば、実施形態における羽根部材９１）を複数有してなることを特徴とする。

請求項１記載の左右駆動力配分装置によれば、油圧モータの外輪をハウジングとの間に隙間を形成して配置し、隙間内に作動油を貯留し、油圧ポンプの上流側に繋がるポンプ油路と隙間とを連通油路で繋ぎ、隙間内に、回転動する外輪によって隙間内の作動油を連通油路及びポンプ油路に流して油圧ポンプに供給する作動油供給装置を設けることにより、車両が走行すると、デフケース及び歯車を介して油圧ポンプがポンプ作動して、ポンプ油路を介して作動油が油圧モータに供給されて、油圧モータは左右の車軸に相対的な回転力を付与する。また油圧モータが回転動すると、作動油供給装置によって隙間内に貯留する作動油が連通油路及びポンプ油路に流されて油圧ポンプに供給される。このため、車両が高速走行した場合、油圧ポンプが高速回転してポンプ油路内の油圧が低圧化しても、回転動している油圧モータに連動して作動する作動油供給装置によってポンプ油路に強制的に隙間内の作動油が供給される。このため、ポンプ油路の低圧化を防止することができ、キャビテーションの発生を未然に防止することができる。このため、油圧システムの作動が安定化して、油圧機構等の損傷を未然に防止することができる。

請求項２記載の左右駆動力配分装置によれば、作動油供給装置は、外輪の外側面に設けられて隙間内に突出する凸部を複数有してなることにより、外輪が回転動すると、凸部が隙間内を回転動して隙間内に貯留する作動油を強制的に連通油路内に流入させる。このため、簡易な構成でキャビテーションの発生を未然に防止可能な左右駆動力配分装置を提供することができる。

本発明に係わる左右駆動力配分装置によれば、油圧モータの外輪をハウジングとの間に隙間を形成して配置し、隙間内に作動油を貯留し、ポンプ油路と隙間とを連通油路で繋ぎ、隙間内の作動油を連通油路及びポンプ油路に流して油圧ポンプに供給する作動油供給装置を設けることにより、車両が高速走行して油圧ポンプが高速回転してポンプ油路内の油圧が低圧化しても、作動油供給装置によってポンプ油路に強制的に隙間内の作動油が供給されるので、ポンプ油路の低圧化が防止されて、キャビテーションの発生を未然に防止することができる。その結果、油圧システムの作動を安定化し、油圧機構等の損傷を未然に防止することができる。

また、作動油供給装置は、外輪の外側面に設けられて隙間内に突出する凸部を複数有してなることにより、簡易な構成で隙間内に貯留する作動油を強制的に連通油路に流入させることが可能な作動油供給装置を提供することができる。

以下、本発明に係わる左右駆動力配分装置の好ましい実施の形態を図１から図３に基づいて説明する。本実施の形態は、自動車等の車両の左右両側に配設された一対の後輪の車軸に連結された左右駆動力配分装置を例にして説明する。なお、説明の都合上、図１（断面図）に示す矢印の方向を前後方向及び左右方向として以下説明する。

左右駆動力配分装置１は、図１及び図２（模式図）に示すように、回転動自在に支持されてエンジンの駆動力を受けて回転動するデフケース１０と、デフケース１０に入力された駆動力を左右の車軸３、４に分配伝達する差動装置２０と、左右の車軸３、４に相対的な回転力を付与する油圧モータ５０と、デフケース１０の回転にともなって回転動するアイドルギヤ１１を介して回転動して油圧モータ５０を回転駆動させる油圧ポンプ７０とを有してなる。

デフケース１０は、車体に固定されたデフェレンシャルキャリア１２に結合したハウジング１７に軸受１３、１４を介して回転動自在に支持されている。デフケース１０は、エンジンに連結されたドライブシャフト５からドライブピニオン６、歯車２１を介して動力が伝達されて回転動する。

差動装置２０は、いわゆる遊星歯車式であり、デフケース１０に伝達された回転力をデフケース内側に回転動自在に支持されたリングギヤ２２を介して複数のプレネタリギヤ２３とサンギヤ２４によって左右の車軸３、４に等しく配分するとともに、プレネタリギヤ２３の自転によって左右の車軸３、４の回転差を吸収するようになっている。プレネタリギヤ２３は支軸２３ａを介して両側部に配設されたプレネタリキャリア２５に公転自在に支持されている。プレネタリアギヤ２３が歯合したサンギヤ２４は左側の車軸３に連結されている。プレネタリキャリア２５は後述する油圧モータ５０のサイドカバー５１、５２を介して右側の車軸４に連結されている。

ハウジング１７内の差動装置２０の軸方向右側には油圧モータ５０が配設されるとともに、この油圧モータ５０に作動油を給排するための第１給排油路１５及び第２給排油路１６（以下、これらを併せて「給排油路１５、１６」と記す。）が形成されている。また、ハウジング１７の左後方側には油圧モータ５０に給排油路１５、１６を介して作動油を給排する油圧ポンプ７０が配設されるとともに、油圧ポンプ７０から吐出した作動油を給排制御して油圧モータ５０の作動を制御する作動制御弁８０が設けられている。

油圧モータ５０は、ラジアルプランジャ式のものであり、給排油路１５、１６を介して油圧ポンプ７０と連通するとともに、タンクＴと油圧ポンプ７０とを繋ぐポンプ油路５５に連通する連通油路５４を介して油圧ポンプ７０と繋がっている。なお、連通油路５４の作動の詳細は後述する。油圧モータ５０は、放射状に延びる複数のシリンダ穴５８のそれぞれにプランジャ５９を進退動自在に挿着してなるシリンダブロック５７と、シリンダブロック５７の外側にこれを囲むように配置されてプランジャ５９の先端と当接接触するカムリング６１とを有してなる。シリンダブロック５７は左右方向に延びる車軸３の右側端部に摺動自在に嵌合している。カムリング６１の左右両側には車軸方向に延びるボス部５１ａを有してなる前述したサイドカバー５１、５２が結合されている。シリンダブロック５７とサイドカバー５１、５２はベアリング６２、６３を介して相対回転可能に支持されている。

左側に配設されたサイドカバー５１のボス部５１ａは、プレネタリキャリア２５にスプライン結合されている。このため、カムリング６１とサイドカバー５１、５２で構成される油圧モータ５０の外輪６４はデフケース１０と一体的に回転する。

シリンダ穴５８に挿着されたプランジャ５９はスプリングによってカムリング側に常に付勢されている。複数のシリンダ穴５８の各底部には一端がシリンダ穴底部に開口して他端側が差動機構側に延びて他端が外周に開口する内部油路５７ａが形成され、内部油路５７ａは給排油路１５、１６に連通している。内部油路５７ａは周方向に１つおきに配設される同士が組にされ、一方の組に作動油の供給が行なわれると、他方の組から作動油の排出が行なわれるようになっている。カムリング６１の内周面は、内部油路５７ａの一方の組と他方の組に作動油の給排が交互に行なわれたときに、プランジャ５９からカムリング６１に連続した回転運動を付与するような形状に形成されている。

油圧モータ５０の外輪６４とハウジング１７との間には外輪６４が回転動可能な隙間２８が形成されている。隙間２８は外輪６４の径方向端部の外側に形成され、隙間２８内には油圧モータ５０等から漏れ出した作動油が貯留している。なお、この貯留している作動油は、ハウジング１７から外部に漏れ出さないように密閉されている。油圧モータ５０を収容したハウジング１７の下部には連通孔３０が開口し、この連通孔３０に前述した連通油路５４が繋がっている。従って、隙間２８は連通孔３０を介して連通油路５４に連通している。

外輪６４を形成する一対のサイドカバー５１、５２の両側面には、図３（ａ）に示すように、隙間２８内に貯留する作動油を連通油路５４側に流す作動油供給装置９０が設けられている。作動油供給装置９０は、一対のサイドカバー５１、５２のそれぞれの側面に取り付けられて隙間２８内に突出する凸状の羽根部材９１を複数有して構成される。羽根部材９１は、隣接する他の羽根部材９１との間で所定間隔を有して配設され、回転方向前側が凹状に湾曲している。このため、外輪６４が矢印Ａ方向に回転動すると、隙間２８内に貯留している作動油は複数の羽根部材９１によって付勢されて流動して連通孔３０を通って連通油路５４に流入する。なお、羽根部材９１は、図３（ｂ）に示すように、外輪６４の外周面に隙間２８内に突出するように追加して設けたり、外輪６４の外周面のみに設けたりしてもよい。

油圧ポンプ７０は、再び図１及び図２に示すように、ラジアルプランジャ式のものであり、ハウジング１７の後側に車軸３、４と略平行に配置されて、デフケース１０の回転動にともなって回転駆動してポンプ作動するように構成されている。即ち、デフケース１０の外周には平歯車７１が一体的に形成され、この平歯車７１は、ハウジング１７と油圧ポンプ７０との間に配設されたアイドルギヤ１１を介して油圧ポンプ７０のポンプ軸７２に設けられた駆動ギヤ７２ａに回転力を伝達するようになっている。なお、平歯車７１及びアイドルギヤ１１は、デフケース１０の回転数に対して油圧ポンプ７０の回転数を増加させるために、所定のギヤ比を有するように構成されている。

油圧ポンプ７０は、ハウジング１７と略平行に延びたポンプケーシング７３内に回転動自在に支持されて複数のプランジャ７５をシリンダ穴７６内に進退動自在に挿着したシリンダブロック７４と、このシリンダブロック７４の外側に配設されたカムリング７７とを備える。シリンダブロック７４には各シリンダ穴７６の底部に開口する第１連通油路７８と、各シリンダ穴７６の先端開口部に連通する第２連通油路７９が形成されている。これら第１連通油路７８及び第２連通油路７９は、給排油路１５、１６を介して油圧モータ５０に作動油を給排するようになっている。また各シリンダ穴７６は、第１連通油路７８、第２連通油路７９及び吸気管６９を介してタンクＴに連通している。

ポンプケーシング７３内のポンプ軸７２の左側と駆動ギヤ７２ａとの間には、車両前進走行時に油圧ポンプ７０の作動を許容し、後進走行時に油圧ポンプ７０の作動を規制するワンウェイクラッチが設けられている。従って、車両が前進走行すると、ポンプ軸７２が回転動してシリンダブロック７４が回転して、各プランジャ７５が進退動することによって油圧ポンプ７０がポンプ作動する。

油圧ポンプ７０の後側に配設された作動制御弁８０は、２位置４ポートの電磁式方向切換弁であり、中立状態では第１給排油路１５及び第２給排油路１６はタンクＴに繋がるタンク油路８３に連通し、一方側に切り替わると、第１給排油路１５とポンプ油路５５とを連通するとともに、第２給排油路１６とタンク油路８３とを連通し、他方側に切り替わると、第２給排油路１６とポンプ油路５５とを連通するとともに、第１給排油路１５とタンク油路８３とを連通する。なお、作動制御弁８０は図示しないコントローラによってその作動が制御されるようになっている。

次に、本発明に係わる左右駆動力配分装置１の作動について、車両が低速走行する場合と高速走行する場合について説明する。先ず、車両が低速走行する場合について説明する。作動制御弁８０が中立状態にあるときは、一対の給排油路１５、１６はタンクＴに連通しているので、油圧モータ５０のシリンダブロック５７はフリーな状態にある。このため、左右の車軸３、４には差動装置２０を介してプロペラシャフト５から等しい駆動力が伝達される。

この状態から、コントローラによって作動制御弁８０が、例えば一方側に切り換えられると、第１給排油路１５とポンプ油路５５とが連通し、且つ第２給排油路１６とタンク油路８３とが連通して、高圧の作動油が第１給排油路１５を通ってシリンダブロック５７の半数の内部油路５７ａに供給されるとともに、残り半数の内部油路５７ａから作動油が第２給排油路１６を通ってタンクＴに戻される。ここで、車両が低速走行している状態では、プロペラシャフト５の回転数は小さく、プロペラシャフト５に繋がるデフケース１０の回転数も小さくなる。しかしながら、前述したようにデフケース１０に形成された平歯車７１とアイドルギヤ１１を介して油圧ポンプ７０は高回転化されて回転するので、車両が低速走行時において、油圧ポンプ７０は、左右の車軸３、４間に回転差を生じさせるに必要な作動油の吐出流量を確保することができる。このため、油圧モータ５０のシリンダブロック５７内のプランジャ５９によりカムリング６１を一方側に相対回転させることができる。なお、カムリング６１が回転動すると、図３（ａ）に示す羽根部材９１もカムリング６１の回転方向と同一方向に回転して、隙間２８内の作動油は連通油路５４に流れ込む。しかしながら、油圧ポンプ７０は高回転化されていてもポンプ油路５５を大きな負圧にする程の回転数で回転していないので、連通油路５４に流れ込む作動油の流量は少ない。つまり、車両が低速走行しているときは、連通油路５４から油圧ポンプ７０に供給される作動油の量は少ない。

このため、サイドカバー５１のボス部５１ａにスプライン結合されたプレネタリキャリア２５を介してデフカバー１０とサンギヤ２４とが同方向に回転し、左側の車軸３に回転力が付与される。その結果、油圧モータ５０の回転力が左右の車軸３、４間に直接作用して回転差を生じさせる。一方、作動制御弁８０が他方側に切り換えられた場合の作動は、一方側の場合に準じるのでその説明は省略する。なお、作動制御弁８０が他方側に切り換えられると、右側の車軸４に回転力が付与される。

さて、車両が高速走行している状態では、デフカバー１０の回転数は高回転数になり、油圧ポンプ７０も高速で回転する。ここで、油圧ポンプ７０の回転数がタンクＴから作動油を吸入可能な吸入限界回転数を超えると、ポンプ油路５５は負圧の程度が大きくなりキャビテーションが発生する虞が生じる。しかしながら、本発明に係わる左右駆動力配分装置１は、ポンプ油路５５の負圧の程度が大きくなると、図３（ａ）に示す油圧モータ５０の外輪６４に設けられた羽根部材９１によって連通油路５４内に流された作動油が連通油路５４を通ってポンプ油路５５に流入して油圧ポンプ７０に供給される。このため、ポンプ油路５５の低圧化が抑制され、キャビテーションの発生を未然に防止することができる。また、油圧ポンプ７０はその吸入限界回転数を超えても連通油路５４から強制的に作動油がポンプ油路５５に供給されるので、作動油の吐出量の低下を抑制することができ、高速時における左右の車軸３、４間の回転差を確実に所望の回転差にすることができる。

このように、本発明に係わる左右駆動力配分装置１は、油圧ポンプ７０を高速回転させてもポンプ油路５５の低圧化が防止できるので、車速が低速域から高速域の全領域においてキャビテーションの発生を防止することができる。また、小さな容量の油圧ポンプ７０でも高速時において作動油の吐出量の低下の抑制が可能であるので、小さな容量の油圧ポンプ７０の使用が可能であり、左右駆動力配分装置１の小型化が可能である。

なお、前述した実施の形態では、作動油供給装置９０を油圧モータ５０の外輪６４に設けた複数の羽根部材９１からなる構成としたが、外輪６４の外側面に凹凸を形成して羽根部材９１の代わりにしてもよい。

本発明の一実施の形態に係わる左右駆動力配分装置の断面図を示す。 この左右駆動力配分装置の模式図を示す。 この左右駆動力配分装置に備えられた作動油供給装置の側面図を示す。

符号の説明

１ 左右駆動力配分装置
３、４ 車軸
１０ デフケース
１１ アイドルギヤ（歯車）
１７ ハウジング
２０ 差動装置
２８ 隙間
５０ 油圧モータ
５４ 連通油路
５５ ポンプ油路
５７ シリンダブロック（内輪）
６４ 外輪
７０ 油圧ポンプ
７１ 平歯車（歯車）
９０ 作動油供給装置
９１ 羽根部材（凸部）

Claims (2)

1. 回転動自在に支持されてエンジンの駆動力を受けて回転動するデフケースと、該デフケースに入力された駆動力を左右の車軸に分配伝達する差動装置と、前記左右の車軸に相対的な回転力を付与する油圧モータと、前記デフケースの回転にともなって回転動する歯車を介して回転動して前記油圧モータを回転駆動させる油圧ポンプとを有してなる左右駆動力配分装置において、前記油圧モータは、少なくとも前記油圧モータが収容されるハウジング内に隙間を有して回転動自在に支持された外輪と該外輪の内側に支持されて前記油圧ポンプから吐出した作動油の給排制御によって前記外輪を回転動させる内輪とを有し、前記隙間内に少なくとも前記油圧モータから漏れ出した作動油が貯留する左右駆動力配分装置であって、
   前記油圧ポンプの上流側に繋がるポンプ油路と前記隙間との間を繋ぐ連通油路を設け、
   前記隙間内に、回転動する前記外輪によって前記隙間内に貯留する作動油を前記連通油路及び前記ポンプ油路に流して前記油圧ポンプに供給する作動油供給装置を設けたことを特徴とする左右駆動配分装置。
2. 前記作動油供給装置は、前記外輪の外側面に設けられて前記隙間内に突出する凸部を複数有してなることを特徴とする請求項１に記載の左右駆動力配分装置。

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