JP4670247B2 - Driving force transmission device - Google Patents
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Description
本発明は、車両の前後車輪の回転数を制御する差動機構に用いられる駆動力伝達装置に関する。 The present invention relates to a driving force transmission device used in a differential mechanism that controls the rotational speed of front and rear wheels of a vehicle.
従来、車両のカップリング等に用いられる差動機構において、一部の駆動軸の空回り(スリップ状態)を防ぐため、差動を制限する駆動力伝達装置が設けられている。これには例えば特許文献1のようなものがある。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a differential mechanism used for vehicle coupling or the like, a driving force transmission device that limits differential is provided in order to prevent idling (slip state) of some drive shafts. There exists a thing like
これは、ディファレンシャル装置の差動を制限する駆動力伝達装置としての電磁クラッチ装置である。この電磁クラッチ装置はサンギヤ53とプラネタリギヤキャリア47の間に配置された多板式のメインクラッチ75と、デフケース31とカム部材77の間に配置された多板式のパイロットクラッチ87と、カム機構としてカム部材77とプラネタリギヤキャリア47の間に設けられたボールカム78と、パイロットクラッチ87に隣接配置されたアーマチャ93と、デフケース31の外部に配置された電磁石89とから構成されている。
This is an electromagnetic clutch device as a driving force transmission device that limits the differential of the differential device. This electromagnetic clutch device includes a multi-plate main clutch 75 disposed between the sun gear 53 and the planetary gear carrier 47, a multi-plate pilot clutch 87 disposed between the
この従来例では、図示しないコントローラが車速、旋回走行、あるいは路面状態などに応じて電磁石89の励磁、励磁電流の制御などを行う。電磁石89が励磁されると、アーマチャ93が吸引され、パイロットクラッチ87を締結させ、パイロットトルクを発生させる。パイロットトルクが発生している状態で、例えば、悪路走行中、発進時、加速時などで差動機構に差動回転が生じると、パイロットクラッチ87を介してデフケース31に連結されたカム部材77とプラネタリギヤキャリア47からボールカム78に差動トルクが伝わり、発生したカムスラスト力を受けてプラネタリギヤキャリア47を回転軸線方向に移動し、メインクラッチ87を押圧して締結させる。このようにして、駆動軸側と従動軸側の差動をなくして、回転トルクを伝えていた。
In this conventional example, a controller (not shown) performs excitation of the electromagnet 89, control of the excitation current, and the like according to the vehicle speed, turning, or road surface condition. When the electromagnet 89 is excited, the armature 93 is attracted, the pilot clutch 87 is engaged, and a pilot torque is generated. In the state where the pilot torque is generated, for example, when a differential rotation occurs in the differential mechanism during traveling on a rough road, starting, acceleration, etc., the cam member 77 connected to the
また、特許文献2のようなものがある。これは、第1駆動車軸(駆動軸)において、スリップの発生あるいはスリップの可能性をセンサが感知した場合、第2駆動車軸(従動軸)側にある電子トルク制御装置によりモータ88を起動させる。このモータ88からの回転力をギヤセット86を介して第2ランプ部材(カム部材)76に伝え、第2ランプ部材76と第1ランプ部材(カム部材)74とが相対回転し、スタブ車軸58及びサイドギヤ圧力プレート56を軸方向のクラッチ・パック(クラッチ)68方向へ移動させる。この軸方向の移動によって、摩擦プレート70を互いに圧縮させることによって、クラッチ・パック68が繋がり第1駆動車軸から第2駆動車軸へ所定量のトルクが伝達されることとするものである。そして、センサが第2駆動車軸でより多くの駆動力が必要と検出する限り、モータ88によるトルクをかけ続けクラッチ・パック68の係合状態を維持するものである。
上記文献1記載の装置では、クラッチをカム機構で押圧するためには、駆動軸側と従動軸側の差動を前提とする。そのため差動のない発進時においてトルクが全車軸に伝わらず、発進後に差動が生じた後初めて全車軸にトルクが伝わり、発進時の応答が遅延するおそれがあった。また、同様にスリップによる差動が生じた後初めて、トルクが伝達されるため、スリップ状態の応答が遅延するおそれがあった。
In the apparatus described in
上記文献2記載の装置では、クラッチをカム機構で押圧するために、駆動軸側と従動軸側の差動を前提としない。しかし、上記スリップ状態がなくなった場合において、なお、第1駆動車軸(駆動軸)から第2駆動車軸(従動軸)へのトルクの伝達を図りたい場合、例えば、予め、ぬかるみ、雪道、砂地など滑り易い路面での安定した走行が望まれる場合など、前記モータを駆動させるための電気を流し続けなければならないため、電気の消費が著しくバッテリーの消耗が早くなるという問題があった。
本発明は係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、発進時・スリップ時においてトルク伝達のすばやい応答を可能とし、電気の消費も少ない駆動力伝達装置を提供することである。
In the apparatus described in the above-mentioned
The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a driving force transmission device that enables a quick response of torque transmission at the time of starting and slipping and that consumes less electricity. is there.
上述した課題を解決するために、請求項1に係る駆動力伝達装置の特徴は、駆動軸と従動軸との間に設けられた、前記駆動軸に対して相対回転を規制して回転軸線と平行な方向に移動可能に設けられたアウタクラッチ又はインナクラッチと前記従動軸に対して相対回転を規制して回転軸線と平行な方向に移動可能に設けられたインナクラッチ又はアウタクラッチとからなるクラッチと、前記駆動軸に該駆動軸に対して相対回転を規制して回転軸線と平行な方向に移動可能に設けられたカム機構の第2カム部材と、前記第2カム部材と相対回転することによって該第2カム部材を回転軸方向に相対移動させるカム機構の第1カム部材とを備えた駆動力伝達装置において、前記駆動軸に前記第1カム部材及び前記第2カム部材を介して連結された第1回転軸と、前記従動軸連結された第2回転軸と、モータに連結された第3回転軸とを有する差動装置を設け、前記差動装置は、前記モータ駆動時において、前記モータのトルクを前記第3回転軸から前記第2回転軸を介して前記第1回転軸に伝えることで前記第1カム部材に伝え、該第1及び前記第2カム部材の相対移動により前記モータのトルクを増幅させて前記クラッチを圧接し、前記モータ非駆動時において、前記駆動軸と前記従動軸との間に生じる回転数の差に基づく差動によって、前記第3回転軸を回転させることで前記モータを回転させて該モータに反トルクを生じさせるとともに、前記反トルクを前記第3回転軸から前記第2回転軸を介して前記第1回転軸に伝えることで前記第1カム部材に伝え、該第1及び前記第2カム部材の相対移動により前記クラッチを圧接することである。
To solve the problems described above, characteristics of the driving force transmission apparatus according to
請求項2に係る駆動力伝達装置の特徴は、請求項1において、前記差動装置を遊星歯車機構としたことである。
The driving force transmission device according to
請求項3に係る駆動力伝達装置の特徴は、請求項1又は2において、前記モータと前記第3回転軸と間に減速装置を設けたことである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a driving force transmission device according to the first or second aspect, wherein a speed reduction device is provided between the motor and the third rotating shaft.
請求項4に係る駆動力伝達装置の特徴は、ディファレンシャルケースに回転可能に支承されたハウジングに同一回転軸線上で相対回転可能に軸承されたインナシャフトと、前記ハウジング内周とインナシャフト外周の間に形成されたクラッチ収納室と、前記ハウジングの内周面に形成された係合部に相対回転を規制して回転軸線と平行な方向に移動可能に係合されたアウタクラッチプレートと、前記アウタクラッチプレートと交互に配置するとともに前記インナシャフトの外周面に相対回転を規制して回転軸線と平行な方向に移動可能に係合されたインナクラッチプレートと、前記ハウジングの内周面に形成された係合部に相対回転を規制して回転軸線と平行な方向に移動可能に係合された第2カム部材及び前記インナシャフトの外周に遊嵌されて前記第2カム部材とカムフロアを介して連接される第1カム部材を設け、前記アウタクラッチプレートとインナクラッチプレートとから構成されて前記第1カム部材と前記第2カム部材との相対回転に応じて発生する前記第2カム部材の軸方向の移動によりアウタクラッチプレートとインナクラッチプレートとを圧接する駆動力伝達装置において、前記インナシャフトに相対移動不能に外嵌された第1サンギヤと、外周に外歯が形設された第1リングギヤと、前記第1サンギヤ及び第1リングギヤの回転に連動して回転する第1キャリアとを有する第1遊星歯車機構と、前記第1リングギヤの外歯に駆動軸が回転可能に連結されるとともに前記ディファレンシャルケースに固定されたモータと、前記第1カム部材に一体的に形成された第2サンギヤと、前記ディファレンシャルケースに相対移動不能に設けられた第2リングギヤと、前記第1キャリアに相対移動不能に連結されるとともに前記第2サンギヤ及び第2リングギヤの回転に連動して回転する第2キャリアとを有する第2遊星歯車機構とを備えたことである。 The driving force transmission device according to claim 4 is characterized in that an inner shaft rotatably supported on the same rotational axis on a housing rotatably supported by a differential case, and between the inner periphery of the housing and the outer periphery of the inner shaft. A clutch housing chamber formed on the inner peripheral surface of the housing, an outer clutch plate engaged with the engaging portion formed on the inner peripheral surface of the housing so as to be able to move in a direction parallel to a rotation axis while restricting relative rotation. An inner clutch plate that is arranged alternately with the clutch plate and that is engaged with the outer peripheral surface of the inner shaft so as to be able to move in a direction parallel to the rotation axis by restricting relative rotation, and an inner peripheral surface of the housing. The second cam member engaged with the engaging portion so as to be able to move in a direction parallel to the rotation axis while restricting relative rotation to the engaging portion and loosely fitted to the outer periphery of the inner shaft The first cam member connected to the second cam member via the cam floor is provided, and includes the outer clutch plate and the inner clutch plate, and the first cam member and the second cam member are rotated relative to each other. A driving force transmission device that presses the outer clutch plate and the inner clutch plate by axial movement of the second cam member generated in response to the first sun gear that is externally fitted to the inner shaft so as not to move relatively; A first planetary gear mechanism having a first ring gear having outer teeth formed on the outer periphery, and a first carrier that rotates in conjunction with the rotation of the first sun gear and the first ring gear; and the outer teeth of the first ring gear A drive shaft is rotatably connected to the motor and is fixed to the differential case, and is integrally formed with the first cam member. A second sun gear, a second ring gear provided in the differential case so as not to move relative to the differential case, and a second ring gear connected to the first carrier so as not to move relative to each other and rotating in conjunction with rotation of the second sun gear and the second ring gear. And a second planetary gear mechanism having two carriers.
請求項1に係る駆動力伝達装置においては、車両が停止状態から発進する場合駆動軸と従動軸との間に差動が生じていないので、このとき、第2回転軸においては従動軸の回転抵抗が非常に大きく第2回転軸は実質上固定状態にある。そのため、モータトルクは第2回転軸に反力を支持されて第1回転軸を回転させる。そして、第1及び第2カム部材の相対移動によりモータのトルクを増幅させてクラッチを圧接して、駆動軸のトルクを従動軸に伝達可能な状態にすることができる。したがって、発進時において、遅れることなくすばやく応答して駆動軸のトルクを従動軸に伝達することができる。 In the driving force transmission device according to the first aspect, there is no differential between the driving shaft and the driven shaft when the vehicle starts from a stopped state. At this time, the rotation of the driven shaft is performed on the second rotating shaft. The resistance is very large and the second rotating shaft is substantially fixed. Therefore, the motor torque is supported by a reaction force on the second rotating shaft and rotates the first rotating shaft. Then, the torque of the motor can be amplified by the relative movement of the first and second cam members and the clutch can be pressure-contacted so that the torque of the drive shaft can be transmitted to the driven shaft. Therefore, at the time of starting, the torque of the drive shaft can be transmitted to the driven shaft with a quick response without delay.
車両が発進後、安定速度で走行状態となった場合、一般に駆動軸と従動軸との間で差動が生じるため、駆動軸又は従動軸より夫々第1回転軸又は第2回転軸に回転が入力され、夫々の回転差が前記差動装置によって第3回転軸に連結された前記モータに伝えられる。モータに何も抵抗を生じさせない場合には、モータは自由に回転する。従動軸にトルクを伝達したい場合には、該モータに回生ブレーキとしての反トルクを生じさせる。そして、この反トルクは前記差動装置によって第1回転軸に連結された前記第1カム部材に伝えられ、第1及び第2カム部材の相対移動により反トルクを増幅させてクラッチを圧接して、駆動軸のトルクを従動軸に伝達することができる。したがって、スリップ時において、前記トルクの伝達の応答を遅らすことがない。さらに、モータは回生ブレーキとしての使用により同時に発電するので、電気の消費を抑えるばかりでなく充電することができ、バッテリーの消耗を防ぐことができる。 When the vehicle is in a traveling state at a stable speed after starting, generally, a difference is generated between the drive shaft and the driven shaft, so that the first rotation shaft or the second rotation shaft rotates from the drive shaft or the driven shaft, respectively. Each rotation difference is transmitted to the motor connected to the third rotating shaft by the differential device. If no resistance is generated in the motor, the motor rotates freely. When it is desired to transmit torque to the driven shaft, a counter torque as a regenerative brake is generated in the motor. The counter torque is transmitted to the first cam member connected to the first rotating shaft by the differential device, and the counter torque is amplified by the relative movement of the first and second cam members to press the clutch. The torque of the drive shaft can be transmitted to the driven shaft. Therefore, the response of torque transmission is not delayed at the time of slip. Furthermore, since the motor generates power simultaneously when used as a regenerative brake, it can be charged as well as reducing electricity consumption, and battery consumption can be prevented.
請求項2に係る駆動力伝達装置においては、差動装置として遊星歯車機構が使われているので、構造が簡単でかつ省スペースの駆動力伝達装置を得ることができる。 In the driving force transmission device according to the second aspect, since the planetary gear mechanism is used as the differential device, a driving force transmission device having a simple structure and saving space can be obtained.
請求項3に係る駆動力伝達装置においては、減速装置によりモータのトルクを増幅させ差動装置を介してカム機構に伝えることができるので、小さなトルクを発生させる小型かつ軽量のモータを使用して駆動力伝達装置を作動することができる。 In the driving force transmission device according to the third aspect, since the torque of the motor can be amplified by the speed reducer and transmitted to the cam mechanism via the differential device, a small and lightweight motor that generates a small torque is used. The driving force transmission device can be activated.
請求項4に係る駆動力伝達装置においては、先ず発進時においては、モータを駆動させて第1リングギヤを回転させる。このとき、減速装置として機能する駆動ギヤと第1リングギヤの外歯とにより、モータのトルクは増幅されて第1リングギヤに伝わる。第1遊星歯車機構においては、第1リングギヤの回転は第1キャリアに伝えられる。従動軸に連結された第1サンギヤは固定状態にあるため、その反力と第1リングギヤのトルクにより第1キャリアが回転するためである。第2遊星歯車機構においては、第1キャリアと相対移動不能に連結されている第2キャリアが回転する。ここで、第2キャリアが回転すると第2サンギヤである第1カム部材が回転する。第2リングギヤが前部ディファレンシャルケースに固定されており、第2リングギヤより生じる反トルクと第2キャリアを回転させるトルクとが第1カム部材を回転させるためである。このトルクによって、第1カム部材と第2カム部材とを相対回転させ、第2カム部材を軸方向に移動させる。この第2カム部材の該移動により前記アウタクラッチプレートを回転軸線と平行な方向に移動させ、前記インナクラッチプレートに圧接させる。これによって、ハウジングとインナシャフトとの間でトルク伝達が行われる。このように、発進時において、遅れることなくすばやく応答して駆動軸のトルクを従動軸に伝達することができるため、発進性能が向上する。 In the driving force transmission device according to the fourth aspect, at the time of starting, first, the motor is driven to rotate the first ring gear. At this time, the torque of the motor is amplified and transmitted to the first ring gear by the drive gear functioning as a reduction gear and the external teeth of the first ring gear. In the first planetary gear mechanism, the rotation of the first ring gear is transmitted to the first carrier. This is because the first sun gear connected to the driven shaft is in a fixed state, so that the first carrier rotates due to the reaction force and the torque of the first ring gear. In the second planetary gear mechanism, the second carrier connected to the first carrier so as not to move relative to the first carrier rotates. Here, when the second carrier rotates, the first cam member as the second sun gear rotates. This is because the second ring gear is fixed to the front differential case, and the counter torque generated from the second ring gear and the torque for rotating the second carrier rotate the first cam member. By this torque, the first cam member and the second cam member are relatively rotated, and the second cam member is moved in the axial direction. By the movement of the second cam member, the outer clutch plate is moved in a direction parallel to the rotation axis, and is brought into pressure contact with the inner clutch plate. Thereby, torque transmission is performed between the housing and the inner shaft. Thus, at the time of starting, it is possible to quickly respond without delay and transmit the torque of the drive shaft to the driven shaft, so that the starting performance is improved.
車両が発進後に安定速度での走行状態となった場合、車輪のスリップ等により一般に差動が生じるが、駆動軸に連結された第2サンギヤ及び従動軸に連結された第1サンギヤの回転数の差に応じ、第1歯車機構及び第2歯車機構を介して第1リングギヤが回転する。この第1リングギヤが回転すると、第1リングギヤに連結された駆動ギヤにより回転がモータに伝えられる。ここで、モータに抵抗を生じさせないときは、モータは自由に回転する。従動軸にトルクを伝達したいときには、モータに回生ブレーキとしての反トルクを生じさせる。そして、この反トルクは駆動ギヤと第1リングギヤの外歯車とにより増幅され第1リングギヤに伝えられる。さらに、この反トルクは第1歯車機構及び第2歯車機構を介して第1カム部材に伝えられる。次に、第1カム部材と第2カム部材とを相対回転させ、第2カム部材を軸方向に移動させて、インナクラッチプレートとアウタクラッチプレートとを摩擦係合し、駆動軸と従動軸との間でトルク伝達を行う。 When the vehicle is in a traveling state at a stable speed after starting, a differential is generally generated due to wheel slip or the like. However, the rotational speeds of the second sun gear connected to the drive shaft and the first sun gear connected to the driven shaft are different. In response to the difference, the first ring gear rotates via the first gear mechanism and the second gear mechanism. When the first ring gear rotates, the rotation is transmitted to the motor by the drive gear connected to the first ring gear. Here, when no resistance is generated in the motor, the motor rotates freely. When it is desired to transmit torque to the driven shaft, a counter torque as a regenerative brake is generated in the motor. This counter torque is amplified by the drive gear and the external gear of the first ring gear and transmitted to the first ring gear. Further, this counter torque is transmitted to the first cam member via the first gear mechanism and the second gear mechanism. Next, the first cam member and the second cam member are relatively rotated, the second cam member is moved in the axial direction, the inner clutch plate and the outer clutch plate are frictionally engaged, and the drive shaft and the driven shaft are Torque is transmitted between the two.
したがって、発進後の安定走行時においては、駆動軸と従動軸との差動によって駆動軸と従動軸との間のトルクの伝達を行うことができるため、スリップ時において、前記トルクの伝達の応答を遅らすことがない。また、モータは回生ブレーキとしての使用により同時に発電機として作用するので、電気の消費をおさえるばかりでなく充電することができ、蓄電池の消耗を防ぐことができる。 Therefore, during stable running after starting, torque can be transmitted between the drive shaft and the driven shaft by the differential between the drive shaft and the driven shaft. There is no delay. Further, since the motor acts as a generator at the same time when used as a regenerative brake, it can not only consume electricity but also be charged, and the consumption of the storage battery can be prevented.
本発明に係る駆動力伝達装置の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。図1は駆動力伝達装置を四輪駆動車に用いたときの概念図、図2は制御装置を示すブロック図、図3は駆動力伝達装置の断面図である。 An embodiment of a driving force transmission device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram when the driving force transmission device is used in a four-wheel drive vehicle, FIG. 2 is a block diagram showing a control device, and FIG. 3 is a sectional view of the driving force transmission device.
この駆動力伝達装置1は、例えば四輪駆動車において、図1に示すように従動輪である後輪側にエンジン30の駆動力を分配制御するために、プロペラシャフト31とリアディファレンシャル機構32の間に介在される。エンジン30の出力トルクをフロントディファレンシャル機構33を介してフロントアクスルシャフト34に出力して駆動輪である左右の前輪Wfl,Wfrを駆動させるとともにプロペラシャフト31に出力する。プロペラシャフト31は駆動力伝達装置1を介して従動軸側にあるリアディファレンシャル機構32に連結される。駆動力伝達装置1は電子制御装置35により車両の走行状況に応じて演算された指令トルクにもとづいて制御され、リアアクスルシャフト36に出力されて後輪Wrl,Wrrに指令トルクを配分する。
For example, in a four-wheel drive vehicle, the driving
また、駆動輪Wfl,Wfr及び従動輪Wrl,Wrrの車輪速度を検出する車輪速センサSfl,Sfr,Srl,Srrが各車輪に対応して設けられている。 Further, wheel speed sensors Sfl, Sfr, Srl, Srr for detecting the wheel speeds of the driving wheels Wfl, Wfr and the driven wheels Wrl, Wrr are provided corresponding to the respective wheels.
電子制御装置35は、図2に示すように、車輪速センサSfl,Sfr,Srl,Srr及びモータ7の電流制御回路37に接続されるとともにモータ7の発電電流を検出する発電電流計測センサSeに接続されている。また、電子制御装置35は、モータ7の電流を制御するための各種演算処理を行うCPU、制御プログラムを格納したROM等から構成されている。
As shown in FIG. 2, the
図3において、2はディファレンシャルケースであり、ハウジング3の外周を囲む前部ディファレンシャルケース2aと、該前部ディファレンシャルケース2aと当接して後方に延出して前記ディファレンシャル装置32を収納する後部ディファレンシャルケース2bとからなる。前部ディファレンシャルケース2aの前記プロペラシャフト31側内周にはシールされた軸受4が設けられ、前記ハウジング3が回転軸線O周りに回転可能に支承されている。前部ディファレンシャルケース2aのリアディファレンシャル機構32側には後部ディファレンシャルケース2bにより回転軸の外側へ膨らんだギヤ収納室5が形成されている。ギヤ収納室5のリアディファレンシャル機構32側の外側にはモータ取付穴6が穿設され、該取付穴6にはモータ7がその駆動軸をギヤ収納室5内に突出してかつ前記回転軸線Oと平行にして取付けられている。このモータ7の駆動軸には外歯歯車の駆動ギヤ8が取付けられ、該駆動ギヤ8は内周と外周の両方にギヤが形設された第1リングギヤR1の外歯車に噛合している。第1リングギヤR1は回転軸線O周りに回転可能に支持され、その中心部には従動軸としてのインナシャフト9の外周に相対移動を規制して設けられた第1サンギヤS1が配置され、該第1サンギヤS1と第1リングギヤR1の間には複数個のプラネタリギヤP1が配置されている。プラネタリギヤP1は第1サンギヤS1と第1リングギヤR1の両歯車に噛み合っており、該サンギヤS1の周囲を公転するようになっている。後述する同じ回転軸上に相対移動不能に設けられたプラネタリギヤP2と共に第1キャリアC1と呼ばれる枠に自転可能に収められている。これらの第1リングギヤR1、プラネタリギヤP1、第1サンギヤS1及び第1キャリアC1により第1遊星歯車機構PGM1を構成している。
In FIG. 3,
前記前部ディファレンシャルケース2aには第2リングギヤR2が第1リングギヤR1と並設され、該第2リングギヤR2は取付螺子10により該ディファレンシャルケース2a端部内周に螺着されている。該リングギヤR2の中央には第1カム部材S2がインナシャフト9の外周に遊嵌され、該第1カム部材S2の外周には外歯車が形成されて第2サンギヤとして構成されている。この第1カム部材S2と前記第1サンギヤS1との間にはニードルベアリング11が挟持され、第1カム部材S2と第1サンギヤS1とが相対回転可能になっている。第1カム部材S2と第2リングギヤR2の間には複数個の前記プラネタリギヤP2が配置され、第1カム部材S2の外歯車と第2リングギヤR2の内歯車との両方に噛み合うようになっている。また、プラネタリギヤP2は前述の同じ回転軸上にあって相対移動不能に設けられたプラネタリギヤP1と共に第2キャリアC2と呼ばれる枠に自転可能に収められている。第1キャリアC1と第2キャリアC2とはプラネタリギヤP1とプラネタリギヤP2の回転軸により複数個所において連結され相対移動不能になっている。これら第2リングギヤR2、プラネタリギヤP2、第1カム部材(第2サンギヤ)S2及び第2キャリアC2により第2遊星歯車機構PGM2を構成している。
A second ring gear R2 is juxtaposed with the first ring gear R1 in the front
前記ハウジング3は有底略円筒状に形成され、該ハウジング3内には潤滑油が充填されたクラッチ収納スペース12が設けられている。ハウジング3の底部外壁には螺子穴部13aが螺設され、この螺子穴部13aに螺合するスタッドボルト13を介してハウジング3が前記プロペラシャフト31に連結されるようになっている。ハウジング3の底部内周に形成された凹部には軸受14が配設され、該軸受14によってインナシャフト9の先端外周部が回転可能に軸承されている。インナシャフト9の後端部にはスプライン穴15が穿設され、リアディファレンシャル機構32のピニオンシャフト16がスプライン係合されてインナシャフト9とピニオンシャフト16とが一体に構成されている。このピニオンシャフト16は前記後部ディファレンシャルケース2bの内周に形成された凹部に配設された軸受17に軸承され、前記軸受14に軸承されたインナシャフト9と共に一体となって回転軸線O周りに回転可能となっている。
The housing 3 is formed in a substantially cylindrical shape with a bottom, and a
クラッチ収納室12内には、複数のアウタクラッチプレート18及びインナクラッチプレート19から構成されるクラッチ20が配設されている。アウタクラッチプレート18は例えば鉄製でクラッチ収納室12の内周面に形成された係合部3aにスプライン係合し、ハウジング3に対して相対回転を規制して回転軸線Oと平行な方向に移動可能にされている。インナクラッチプレート19は、鉄製のコアの表面に紙製の摩擦材を貼着して構成され、インナシャフト9の外周面中央部に形成された係合部9aにスプライン係合し、インナシャフト9に対して相対回転を規制して回転軸線Oと平行な方向に移動可能になっている。アウタクラッチプレート18とインナクラッチプレート19とは交互に配置され、係合時には互いに当接して摩擦係合し、離脱時には互いに離間して非係合状態になる。
A clutch 20 including a plurality of outer
クラッチ収納室12と前記ギヤ収納室5との間には、カム機構21が配置されている。カム機構21は、前記第1カム部材S2、第2カム部材22及びカムフロア23により構成されている。第1カム部材S2及び第2カム部材22の対向面には、互いに対向するカム溝24が周方向に所定間隔を保持して複数形成され、カム溝24には夫々ボール状のカムフロア23が配置されている。第2カム部材22は、前記ハウジング3の係合部3aにスプライン係合し、ハウジング3に対して相対回転を規制して回転軸線Oと平行な方向に移動可能になっている。第1カム部材S2は前述のようにインナシャフト9に遊嵌されている。
A
以上の構成の駆動力伝達装置1によると、先ず車両が停止状態から発進する場合においては、駆動軸と従動軸とは共にまだ停止状態にあるため差動が生じていない。この場合に、モータ7を駆動させて駆動ギヤ8を回転させ、外歯車において噛合している第1リングギヤR1を回転させる。第1遊星歯車機構PGM1の第1リングギヤR1は内周に噛合しているプラネタリギヤP1を回転させて従動軸としてのインナシャフト9に連結した第1サンギヤS1と第1キャリアC1とにトルクを伝える。この場合、インナシャフト9の回転抵抗は非常に大きいため、第1サンギヤS1は実質上固定状態にある。そして、モータ7のトルクは第1サンギヤS1に反力を支持されて第1キャリアC1を回転させることに使われるが、第1キャリアC1は並設する第2遊星歯車機構PGM2の第2キャリアC2と相対移動不能に連結されているため、第2キャリアC2とともに回転軸線O周りを回転する。また、プラネタリギヤP2も前記プラネタリギヤP1と相対移動不能に設けられているので、両プラネタリギヤP1,P2は同じ回転数で回転する。第2遊星歯車機構PGM2においては、第2リングギヤR2が前部ディファレンシャルケース2aに固定されているので、第2キャリアC2の回転は第2サンギヤである第1カム部材S2を回転させるトルクを生じる。第1カム部材S2はそのトルクによって第2カム部材22と相対回転し、モータ7のトルクを増幅させて第2カム部材22を軸方向に移動させる。そして、インナクラッチプレート19とアウタクラッチプレート18とが摩擦係合する。このように、モータ7のトルクに応じた力でクラッチ20を圧接して、駆動軸としてのハウジング3から従動軸としてのインナシャフト9にクラッチにより制御されたトルクを伝達することができる。このように発進時において、発進動作に遅れることなくすばやく応答して駆動軸のトルクを従動軸に伝達することができるため、発進性能が向上する。
According to the driving
車両が安定した速度で走行する場合は、一般に、車輪のスリップ等により駆動軸の回転数が従動軸の回転数より大きくなるため差動が生じる。そして、ハウジング(駆動軸)3に連結された第2サンギヤ(第1カム部材)S2及びインナシャフト(従動軸)9に連結された第1サンギヤS1からの差動回転に応じて第1リングギヤR1が回転する。 When the vehicle travels at a stable speed, a differential occurs because the rotational speed of the drive shaft is generally greater than the rotational speed of the driven shaft due to wheel slip or the like. Then, the first ring gear R1 according to the differential rotation from the second sun gear (first cam member) S2 connected to the housing (drive shaft) 3 and the first sun gear S1 connected to the inner shaft (driven shaft) 9. Rotates.
すなわち、この差動を生じさせる遊星歯車機構PGM1,PGM2の動きを、図4の速度線図により以下のように説明する。速度線図は、遊星歯車機構のサンギヤ、キャリア及びリングギヤからなる各要素を横軸方向にギヤ比に対応させた間隔で配置し、縦軸方向に各要素に対応してその速度比を取ったものである。図の右側には第1遊星歯車機構PGM1としての第1サンギヤS1、第1キャリアC1、第1リングギヤR1の速度比が、左側には第2遊星歯車機構PGM2としての第1カム部材(第2サンギヤ)、第2キャリアC2、第2リングギヤR2の速度比が概略的に表されている。 That is, the movement of the planetary gear mechanisms PGM1 and PGM2 that cause this differential will be described as follows with reference to the velocity diagram of FIG. In the speed diagram, the elements comprising the sun gear, the carrier and the ring gear of the planetary gear mechanism are arranged at intervals corresponding to the gear ratio in the horizontal axis direction, and the speed ratio is taken corresponding to each element in the vertical axis direction. Is. The speed ratio of the first sun gear S1, the first carrier C1, and the first ring gear R1 as the first planetary gear mechanism PGM1 is shown on the right side of the figure, and the first cam member (second second) as the second planetary gear mechanism PGM2 is shown on the left side. The speed ratio of the sun gear), the second carrier C2, and the second ring gear R2 is schematically shown.
たとえば第2サンギヤS2が速度1で回転した場合において差動回転数ΔN(図4においては速度比)だけ回転速度に差動が生じて第1サンギヤS1の速度がa点が示す速度となった場合、第2リングギヤR2は固定されているのでその速度は0となる。この場合、縦軸S2が示す速度1と縦軸R2の示す速度0とを結ぶ直線と、縦軸C2とが交わるb点が第2キャリアの回転速度となる。このとき、第1キャリアC1は第2キャリアC2と相対移動不能に連結されているため、第1キャリアC1の回転速度は第2キャリアが示す速度と同じとなる。そのため、b点から横軸と平行に伸ばした線と縦軸C1とが交わるc点が第1キャリアの回転速度となる。そして、第1サンギヤS1の速度であるa点と第1キャリアの速度であるc点とを結ぶ直線の延長線と、縦軸R1とが交わるd点が第1リングギヤR1の回転速度となる。この場合縦軸S1において差動回転数ΔNが大きくなるとR1の縦軸においてd点が示す速度が大きくなる。このように、回転速度の差動の大きさに応じて第1リングギヤR1は回転することとなる。
For example, when the second sun gear S2 rotates at a speed of 1, the rotational speed becomes differential by the differential rotational speed ΔN (speed ratio in FIG. 4), and the speed of the first sun gear S1 becomes the speed indicated by point a. In this case, since the second ring gear R2 is fixed, its speed becomes zero. In this case, a point b where the straight line connecting the
こうして、第1リングギヤR1が回転すると、第1リングギヤR1に連結された前記駆動ギヤ8より回転がモータ7に伝えられる。ここで、モータ7の回転になんら抵抗を生じさせない場合は、モータ7は自由に回転することとなる。このモータが発電機として作用する場合には、伝えられた回転はモータ7に回生ブレーキとしての反トルクを生じさせることとなる。
Thus, when the first ring gear R1 rotates, the rotation is transmitted to the
次に、この反トルクは減速装置(駆動ギヤ8と第1リングギヤR1の外歯車)により増幅され、反力として第1リングギヤR1に伝えられる。そして、この反トルクは、第1リングギヤR1から第1キャリアC1及び第2キャリアC2に伝えられる。さらに、第2キャリアC2から伝えられた反トルクが第1カム部材S2に伝えられ、第1カム部材S2と第2カム部材22とを相対回転させ、第2カム部材22を軸方向に移動させる。そして、インナクラッチプレート19とアウタクラッチプレート18とを摩擦係合させる。このように、前記反トルクに応じた力でクラッチ20を圧接して、駆動軸としてのハウジング3から従動軸としてのインナシャフト9にクラッチ20により制御されたトルクを伝達することができる。
Next, this counter torque is amplified by a reduction gear (the drive gear 8 and the external gear of the first ring gear R1) and transmitted as a reaction force to the first ring gear R1. The counter torque is transmitted from the first ring gear R1 to the first carrier C1 and the second carrier C2. Further, the counter torque transmitted from the second carrier C2 is transmitted to the first cam member S2, and the first cam member S2 and the second cam member 22 are rotated relative to each other to move the second cam member 22 in the axial direction. . Then, the inner
したがって、発進後の安定走行時においては、駆動軸と従動軸との差動によって駆動軸と従動軸との間のトルクの伝達を行うことができる。また、モータ7が発電機として作用するので、電気の消費をおさえるばかりでなく充電することができ、蓄電池の消耗を防ぐことができる。
Therefore, during stable running after starting, torque can be transmitted between the drive shaft and the driven shaft by the differential between the drive shaft and the driven shaft. Further, since the
次に、前記モータ7のモータモードとジェネレータモードとの切替について、図5のブロック図を使って説明する。
Next, switching between the motor mode and the generator mode of the
先ず、車両の動きに応じて、CPUはトルク配分プログラムを微小時間間隔で実行し、車輪速センサSfl,Sfr,Srl,Srr、スロットルセンサSthからの各種信号を取込み処理し、各センサ信号に基づいて車速V、スロットル開度θ及び差動回転数ΔNを演算し、これらを読込む(ステップ102)。すなわち、車輪速センサSrl,Srrにより検出された従動輪Wrl,Wrrの車輪速度の平均値にもとづいて車速Vが演算される。車輪速センサSfl,Sfrにより検出された駆動輪Wfl,Wfrの車輪速度の平均値と従動輪Wrl,Wrrの車輪速度の平均値とにもとづいて駆動軸としてのハウジング3と従動軸としてのインナシャフト9との差動回転数ΔNが演算され、スロットルセンサSthからのスロットル信号に基づいてスロットル開度θが演算される。 First, according to the movement of the vehicle, the CPU executes a torque distribution program at minute time intervals, takes in various signals from the wheel speed sensors Sfl, Sfr, Srl, Srr, and the throttle sensor Sth, and based on each sensor signal. The vehicle speed V, the throttle opening θ, and the differential rotational speed ΔN are calculated and read (step 102). That is, the vehicle speed V is calculated based on the average value of the wheel speeds of the driven wheels Wrl and Wrr detected by the wheel speed sensors Srl and Srr. The housing 3 as the drive shaft and the inner shaft as the driven shaft based on the average value of the wheel speeds of the driving wheels Wfl and Wfr detected by the wheel speed sensors Sfl and Sfr and the average value of the wheel speeds of the driven wheels Wrl and Wrr. 9 is calculated, and the throttle opening θ is calculated based on the throttle signal from the throttle sensor Sth.
次に、駆動軸から従動軸に伝える必要トルクTは、以下のように演算される。例えば、図6に示すようなトルクマップMTから、車速V及びスロットル開度θに対応するプレトルクT1が読取られ、また、図7に示すような補正トルクマップMT2から差動回転数に対応する補正トルクT2読取られ、これらトルクT1とT2が加算され、必要トルクTが演算される(ステップ104)。 Next, the necessary torque T transmitted from the drive shaft to the driven shaft is calculated as follows. For example, the pre-torque T1 corresponding to the vehicle speed V and the throttle opening θ is read from the torque map MT as shown in FIG. 6, and the correction corresponding to the differential rotational speed is corrected from the correction torque map MT2 as shown in FIG. The torque T2 is read, the torques T1 and T2 are added, and the necessary torque T is calculated (step 104).
次に、車速が20km/h以上であるか否かの判定を行う(ステップ106)。車輪速センサSrl,Srrにより検出された車輪速度にもとづいて演算された車速が20km/h以上であれば、ジェネレータモードへ移行し、20km/h未満であれば差動回転数ΔNの判定へ移行する(ステップ108)。このように、車速での判定を予め行うのは、一般に、低速走行時には車輪のスリップ状態等より駆動軸と従動軸との差動回転数ΔNが少ないと考えられるからである。また、車速がある速度以上にないとジェネレータとして機能しづらい場合があるからである。 Next, it is determined whether or not the vehicle speed is 20 km / h or more (step 106). If the vehicle speed calculated based on the wheel speeds detected by the wheel speed sensors Srl, Srr is 20 km / h or more, the mode shifts to the generator mode, and if it is less than 20 km / h, the mode shifts to the determination of the differential rotational speed ΔN. (Step 108). In this way, the determination based on the vehicle speed is performed in advance because it is generally considered that the differential rotational speed ΔN between the drive shaft and the driven shaft is smaller than the slip state of the wheels during low speed traveling. In addition, if the vehicle speed is not higher than a certain speed, it may be difficult to function as a generator.
ステップ108では、差動回転数ΔNが50rpm未満であるか否かが判定される。そして、差動回転数ΔNが50rpm未満であれば、必要な回生電流をえられないのでモータモードに切替えられる(ステップ120)。次に、前記必要トルクTに応じて目標電流値A1が決定される(ステップ122)。これは、モータモードにおいて、前記必要トルクTを生じさせるのに必要な駆動トルクをモータ7に産出させる電流値である。この必要トルクTは、モータ7のトルクにより直接的に生じるのではなく、前記カム機構21によりクラッチ20を係合させる押圧力で変化する駆動軸から従動軸へ伝えるトルクである。そこで、目標電流値A1は、このクラッチ20をコントロールして圧接するための駆動トルクをモータ7に生じさせるのに必要な電流値である。これは、あらかじめ必要トルクTと必要な電流値の関係を表した図示しないマップより読取られて決定される。そして、必要トルクTを生じるようモータ7から出力される駆動トルクを前記目標電流値A1によって制御する(ステップ124)。そして、電流制御回路37により、目標電流値A1の電流をモータ7に流すことにより前記クラッチプレート18、19を係合させて駆動軸と従動軸との間で伝えたいトルク(必要トルクT)の伝達を行うことができる。したがって、発進時や低速走行時においてはモータモードとすることにより、必要トルクTの伝達応答を遅れることなくおこなうことができる。
In
それに対して、車速が20km/h以上の場合や差動回転数ΔNが50rpm以上の場合には、ジェネレータモードへ切替えられる(ステップ110)。この場合、目標電流値A2が決定される(ステップ112)。この目標電流値A2は、ジェネレータモードにおいて、モータ7を回生ブレーキとして反トルクを生じさせる場合に発電によって生じる電流値であって、該反トルクが前記カム機構21によってクラッチ20を押圧し、前記必要トルクTを生み出すだけの値となっているかを判定する電流値である。これも、あらかじめ、発電電流値と反トルク及び必要トルクTの関係を表した図示しないマップより読み取られる。
On the other hand, when the vehicle speed is 20 km / h or more, or when the differential rotation speed ΔN is 50 rpm or more, the mode is switched to the generator mode (step 110). In this case, the target current value A2 is determined (step 112). This target current value A2 is a current value generated by power generation when the
次に、モータ7がジェネレータとして発電した電流値を発電電流計測センサSeで検出する(ステップ114)。そして、検出された発電電流値と前記目標電流値A2とを比較する(ステップ116)。発電電流値が目標電流値A2未満であれば、モータモードへ切替えられる。前記必要トルクTを生み出すだけの反トルクが生じていないからである。発電電流値が目標電流値A2以上であれば、目標電流値A2になるよう、余剰電流を充電にまわしたり、可変抵抗を使用したりして発電電流の制御をおこなう(ステップ118)。そして、これらの制御は、監視プログラムによって、ある周期で繰返し実行される。
Next, the current value generated by the
したがって、ある高速走行状態の場合では、車速、差動回転数ΔN及び発電電流値によりジェネレータモードとモータモードとを切替え、滑りやすい路面において、スリップに対する応答が遅れることなく、駆動軸から従動軸へ必要トルクを伝えることができる。さらに、前記トルクを伝えるために電流を流し続ける必要がないので、電流の消費を抑えることができ、加えて発電機として作用して充電することができるので、蓄電池の消耗を防ぐことができる。 Therefore, in the case of a certain high-speed driving state, the generator mode and the motor mode are switched according to the vehicle speed, the differential rotation speed ΔN and the generated current value. Necessary torque can be transmitted. Furthermore, since it is not necessary to continue the flow of current in order to transmit the torque, it is possible to suppress current consumption, and in addition, since it can be charged by acting as a generator, it is possible to prevent consumption of the storage battery.
なお、本実施例においては、差動装置としてサンギヤ、プラネタリギヤ、キャリア、リングギヤからなる遊星歯車機構としたが、これに限定されるものでなく、差動を生じさせる装置・機構等であれば使用できる。 In this embodiment, the differential gear is a planetary gear mechanism composed of a sun gear, a planetary gear, a carrier, and a ring gear. However, the present invention is not limited to this, and any device / mechanism that generates a differential can be used. it can.
遊星歯車機構についても、ダブルピニオン等各種遊星歯車機構を使用することができる。 As for the planetary gear mechanism, various planetary gear mechanisms such as a double pinion can be used.
1…駆動力伝達装置、3…ハウジング(駆動軸)、7…モータ、O…回転軸線、8…駆動ギヤ(減速装置)、9…インナシャフト(従動軸)、PGM1…第1遊星歯車機構、PGM2…第2遊星歯車機構、R1,R2…第1,第2リングギヤ(第3回転軸)、S1…第1サンギヤ(第2回転軸)、S2…第1カム部材(第2サンギヤ・第1回転軸)、P1,P2…プラネタリギヤ、C1,C2…第1,第2キャリア、18…アウタクラッチプレート、19…インナクラッチプレート、22…第2カム部材。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記駆動軸に該駆動軸に対して相対回転を規制して回転軸線と平行な方向に移動可能に設けられたカム機構の第2カム部材と、前記第2カム部材と相対回転することによって該第2カム部材を回転軸方向に相対移動させるカム機構の第1カム部材とを備えた駆動力伝達装置において、
前記駆動軸に前記第1カム部材及び前記第2カム部材を介して連結された第1回転軸と、前記従動軸連結された第2回転軸と、モータに連結された第3回転軸とを有する差動装置を設け、
前記差動装置は、前記モータ駆動時において、前記モータのトルクを前記第3回転軸から前記第2回転軸を介して前記第1回転軸に伝えることで前記第1カム部材に伝え、該第1及び前記第2カム部材の相対移動により前記モータのトルクを増幅させて前記クラッチを圧接し、
前記モータの非駆動時において、前記駆動軸と前記従動軸との間に生じる回転数の差に基づく差動によって、前記第3回転軸を回転させることで前記モータを回転させて該モータに反トルクを生じさせるとともに、前記反トルクを前記第3回転軸から前記第2回転軸を介して前記第1回転軸に伝えることで前記第1カム部材に伝え、該第1及び前記第2カム部材の相対移動により前記クラッチを圧接することを特徴とする駆動力伝達装置。
Provided between the drive shaft and the driven shaft, with respect to the outer clutch or the inner clutch is movable relative rotation in a direction parallel to the axis of rotation restricting the driven shaft relative to the drive shaft A clutch composed of an inner clutch or an outer clutch provided to restrict relative rotation and move in a direction parallel to the rotation axis;
The by movable second cam member of the cam mechanism provided, rotating the second cam member relative to restrict relative rotation to the rotation axis and the direction parallel to the drive shaft to the drive shaft In the driving force transmission device including the first cam member of the cam mechanism for relatively moving the second cam member in the rotation axis direction,
A first rotary shaft connected through said first cam member and said second cam member to said drive shaft, a second rotating shaft connected the driven shaft, and a third rotating shaft connected to a motor A differential having
The differential device at the time of the motor drive, transmitted to the first cam member to convey the torque of the motor to the first rotation shaft via the second rotation axis from said third axis of rotation, said first 1 and amplifies the torque of the motor by a relative movement of the second cam member is pressed against said clutch,
When the motor is not driven, the motor is rotated by rotating the third rotating shaft by a differential based on the difference in the number of rotations generated between the driving shaft and the driven shaft. In addition to generating torque, the counter torque is transmitted from the third rotating shaft to the first rotating shaft via the second rotating shaft, thereby transmitting the torque to the first cam member, and the first and second cam members. A driving force transmission device that presses the clutch by relative movement of each other .
前記インナシャフトに相対移動不能に外嵌された第1サンギヤと、外周に外歯が形設された第1リングギヤと、前記第1サンギヤ及び第1リングギヤの回転に連動して回転する第1キャリアとを有する第1遊星歯車機構と、
前記第1リングギヤの外歯に駆動軸が回転可能に連結されるとともに前記ディファレンシャルケースに固定されたモータと、
前記第1カム部材に一体的に形成された第2サンギヤと、前記ディファレンシャルケースに相対移動不能に設けられた第2リングギヤと、前記第1キャリアに相対移動不能に連結されるとともに前記第2サンギヤ及び第2リングギヤの回転に連動して回転する第2キャリアとを有する第2遊星歯車機構とを備えたことを特徴とする駆動力伝達装置。 An inner shaft that is rotatably supported on the same rotation axis on a housing that is rotatably supported by a differential case, a clutch storage chamber that is formed between the inner periphery of the housing and the outer periphery of the inner shaft, An outer clutch plate that is engaged with an engagement portion formed on a peripheral surface so as to be able to move in a direction parallel to the rotation axis while restricting relative rotation, and an outer periphery of the inner shaft that are alternately arranged with the outer clutch plate An inner clutch plate that is engaged with the surface so as to be able to move in a direction parallel to the rotation axis by restricting relative rotation, and a rotation axis that restricts relative rotation to an engagement portion formed on the inner peripheral surface of the housing. A second cam member engaged so as to be movable in a parallel direction and an outer periphery of the inner shaft are loosely fitted to the second cam member via the cam floor. A first cam member connected to the second cam member, the second cam member being constituted by the outer clutch plate and the inner clutch plate and generated in response to relative rotation between the first cam member and the second cam member. In the driving force transmission device that presses the outer clutch plate and the inner clutch plate by axial movement,
A first sun gear externally fitted to the inner shaft so as not to move relative to the inner shaft; a first ring gear having outer teeth formed on the outer periphery; and a first carrier that rotates in conjunction with the rotation of the first sun gear and the first ring gear. A first planetary gear mechanism having:
A drive shaft rotatably connected to external teeth of the first ring gear and fixed to the differential case;
A second sun gear integrally formed with the first cam member, a second ring gear provided in the differential case so as not to move relative to the differential case, and the second sun gear connected to the first carrier so as not to move relatively; And a second planetary gear mechanism having a second carrier that rotates in conjunction with the rotation of the second ring gear.
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