JP4700424B2 - 車両用駆動力配分装置 - Google Patents

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Description

本発明は、駆動源からのトルクが入力される差動装置と、差動装置に入力されたトルクを左右の車輪に任意の比率で配分するトルク配分機構とを備えた車両用駆動力配分装置に関する。
かかる車両用駆動力配分装置は、下記特許文献1により公知である。この車両用駆動力配分装置は、左右一方の車軸の回転を増速してオイルポンプを駆動し、このオイルポンプが発生した油圧でトルク配分機構の油圧制御回路を作動させ、左右の車輪間でトルクを配分するようになっている。
特開平7−17426号公報
ところで、上記従来のものは、左右一方の車軸の回転を増速してオイルポンプを駆動しているため、路面の状態によっては差動装置が機能して左右一方の車輪が空転する場合があり、このような場合に左右他方の車輪の車軸が回転を停止してオイルポンプが作動不能になる可能性があった。
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、差動装置およびトルク配分機構を備えて左右の車輪の車軸間でトルクを配分する車両用駆動力配分装置において、トルク配分機構に作動油を供給するオイルポンプを確実に作動させることを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、駆動源からのトルクが入力される差動装置と、差動装置に入力されたトルクを左右の車輪に任意の比率で配分するトルク配分機構と、そのトルク配分機構を作動させる油圧を発生するオイルポンプとを備えており、前記オイルポンプを収納するポンプユニットが、前記差動装置および前記トルク配分機構間を仕切る隔壁に支持されると共に、該オイルポンプが、前記差動装置のディファレンシャルケースの回転により駆動される車両用駆動力配分装置であって、
前記隔壁をシール部材を介して貫通する回転軸で、前記オイルポンプを前記ディファレンシャルケースに接続し、前記シール部材を、差動装置側からのオイル漏れを阻止する第1シール部材と、トルク配分機構側からのオイル漏れを阻止する第2シール部材とで構成すると共に、それら第1、第2シール部材間を大気に連通させたことを特徴とする車両用駆動力配分装置が提案される。
また請求項に記載された発明によれば、請求項の構成に加えて、ポンプユニットにトルク配分機構の油圧制御回路を組み込んだことを特徴とする車両用駆動力配分装置が提案される。
また請求項に記載された発明によれば、請求項または請求項の構成に加えて、ポンプユニットを前記隔壁よりもトルク配分機構側に配置したことを特徴とする車両用駆動力配分装置が提案される。
尚、実施例のエンジンEは本発明の駆動源に対応する。
請求項1の構成によれば、トルク配分機構を作動させる油圧を発生するオイルポンプを、差動装置のディファレンシャルケースの回転により駆動するので、左右の車輪の回転状態に関わらず、つまり左右一方の車輪が停止している場合でも、回転しているディファレンシャルケースの駆動力でオイルポンプを駆動してトルク配分機構を確実に作動させることができる。またオイルポンプを収納するポンプユニットを差動装置およびトルク配分機構間を仕切る隔壁に支持したので、オイルポンプの支持が容易になる。更に上記隔壁をシール部材を介して貫通する回転軸でオイルポンプをディファレンシャルケースに接続したので、隔壁の一方側にあるディファレンシャルケースの回転を隔壁の他方側にあるオイルポンプに伝達することを可能にしながら、回転軸の周囲を通して差動装置のオイルとトルク配分機構のオイルとが混合するのを防止することができる。その上、前記回転軸の外周をシールするシール部材を、差動装置側からのオイル漏れを阻止する第1シール部材とトルク配分機構側からのオイル漏れを阻止する第2シール部材とで構成し、第1、第2シール部材間を大気に連通させたので、第1、第2シール部材のシール機能が損なわれても、差動装置のオイルとトルク配分機構のオイルとが混合する虞がない。
請求項の構成によれば、ポンプユニットにトルク配分機構の油圧制御回路を組み込んだので、オイルポンプと油圧制御回路との間のオイル通路を簡単に構成するとともに、オイル通路の長さを短縮することができる。
請求項の構成によれば、ポンプユニットを隔壁よりもトルク配分機構側に配置したので、ポンプユニットに設けたオイルポンプからトルク配分機構へのオイル通路を簡素化することができる。
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
図1〜図11は本発明の第1実施例を示すもので、図1はフロントエンジン・リヤドライブ車両の全体構成を示す図、図2は駆動力配分装置のスケルトン図、図3は駆動力配分装置の構造を示す図、図4は図3の4部拡大図、図5は図4の5−5線矢視図、図6は駆動力配分装置の油圧制御回路図(左旋回時)、図7は駆動力配分装置の油圧制御回路図(右旋回時)、図8は駆動力配分装置の油圧制御回路図(差動制限時)、図9は駆動力配分装置の油圧制御回路図(後進時)、図10は中低車速域での左旋回時における駆動力配分装置の作用を示す図、図11は中低車速域での右旋回時における駆動力配分装置の作用を示す図である。
図1に示すように、フロントエンジン・リヤドライブの車両は、従動輪である左右の前輪WFL,WFRと、駆動輪である左右の後輪WRL,WRRとを備える。車体前部に縦置きに搭載したエンジンEの後端にトランスミッションMが接続されており、トランスミッションMから後方に延びるプロペラシャフト10の後端に、差動装置Dと一体のトルク配分機構Aが配置される。差動装置Dおよびトルク配分機構Aの左端および右端から左右に延びる左車軸ARLおよび右車軸ARRには、それぞれ左後輪WRLおよび右後輪WRRが接続される。
図2に示すように、トルク配分機構Aには、プロペラシャフト10に接続された入力軸1に設けた駆動ベベルギヤ2に噛み合う従動ベベルギヤ3から駆動力が伝達される差動装置Dが一体に設けられる。差動装置Dはダブルピニオン式の遊星歯車機構よりなり、前記従動ベベルギヤ3と一体に形成されたリングギヤ4と、このリングギヤ4の内部に同軸に配設されたサンギヤ5と、前記リングギヤ4に噛み合うアウタプラネタリギヤ6および前記サンギヤ5に噛み合うインナプラネタリギヤ7を、それらが相互に噛み合う状態で支持するプラネタリキャリヤ8とから構成される。差動装置Dは、そのリングギヤ4が入力要素として機能するとともに、一方の出力要素として機能するサンギヤ5が右出力軸9Rおよび右車軸ARRを介して右後輪WRRに接続され、また他方の出力要素として機能するプラネタリキャリヤ8が左出力軸9Lおよび左車軸ARLを介して左後輪WRLに接続される。
左右の後輪WRL,WRR間で駆動力を配分するトルク配分機構Aは遊星歯車機構よりなり、そのキャリヤ部材11が右出力軸9Rの外周に回転自在に支持されるとともに、円周方向に90°間隔で配置された4本のピニオン軸12の各々に、第1ピニオン13、第2ピニオン14および第3ピニオン15を一体に形成した3連ピニオン部材16が回転自在に支持される。
右出力軸9Rの外周に回転自在に支持されて前記第1ピニオン13に噛み合う第1サンギヤ17は、差動装置Dのプラネタリキャリヤ8に連結される。また右出力軸9Rの外周に固定された第2サンギヤ18は前記第2ピニオン14に噛み合う。更に、右出力軸9Rの外周に回転自在に支持された第3サンギヤ19は前記第3ピニオン15に噛み合う。
実施例における第1ピニオン13、第2ピニオン14、第3ピニオン15、第1サンギヤ17、第2サンギヤ18および第3サンギヤ19の歯数は以下のとおりである。
第1ピニオン13の歯数 Zb=16
第2ピニオン14の歯数 Zd=16
第3ピニオン15の歯数 Zf=32
第1サンギヤ17の歯数 Za=30
第2サンギヤ18の歯数 Zc=26
第3サンギヤ19の歯数 Ze=28
第3サンギヤ19は右出力軸9Rの外周に嵌合するスリーブ21および右クラッチCRを介してトルク配分機構Aのハウジング20に結合可能であり、右クラッチCRの締結によってキャリヤ部材11の回転数が増速される。またキャリヤ部材11は左クラッチCLを介してハウジング20に結合可能であり、左クラッチCLの締結によってキャリヤ部材11の回転数が減速される。
またトルク配分機構Aのキャリヤ部材11と第3サンギヤ19のスリーブ21との間に差動制限クラッチCDが配置される。差動制限クラッチCDを締結してキャリヤ部材11と第3サンギヤ19とを相対回転不能に一体化すると、遊星歯車機構よりなるトルク配分機構Aがロックされる。
電子制御ユニットUは、エンジントルクTe、エンジン回転数Ne、車速Vおよび操舵角θを所定のプログラムに基づいて演算処理し、前記左クラッチCL、右クラッチCRおよび差動制限クラッチCDの作動を制御する。
次に、図3に基づいて差動装置Dおよびトルク伝達機構Aの構造を更に詳細に説明する。
差動装置Dおよびトルク伝達機構Aのハウジング20は、センターハウジング32と、左ハウジング33と、右ハウジング34と、フロントハウジング35とを結合して構成されており、センターハウジング32の左半部および左ハウジング33の内部に差動装置Dが収納され、センターハウジング32の右半部および右ハウジング34の内部にトルク配分機構Aが収納される。より具体的には、センターハウジング32の内部には右車軸9Rの外周に向かって延びる隔壁32aが形成されており、隔壁32aの左側に差動装置Dが収納され、隔壁32aの右側にトルク配分機構Aが収納される。
差動装置Dの外郭を構成するディファレンシャルケース36は第1ケース37および第2ケース38を結合してなり、第1ケース37が左ハウジング33にローラベアリング39を介して回転自在に支持されるとともに、第2ケース38がセンターハウジング32の隔壁32aにローラベアリング40を介して回転自在に支持される。フロントハウジング35にローラベアリング41を介して入力軸1が支持されており、その後端に一体に形成した駆動ベベルギヤ2がディファレンシャルケース36の第1ケース37に一体に形成した従動ベベルギヤ3に噛合する。従ってトランスミッションMの出力はプロペラシャフト10(図1参照)から入力軸1を介して差動装置Dのディファレンシャルケース36に伝達される。
図3および図4から明らかなように、トルク配分機構Aに作動油を供給するポンプユニット45は、第1ポンプボディ46、セパレータプレート47および第2ポンプボディ48を積層してボルト49…で一体に結合して構成されており、このポンプユニット45はボルト50…でセンターハウジング32の隔壁32aの右側面に固定される。
第1ポンプボディ46に形成したポンプ室46aに収納されたトロコイド式のオイルポンプ51は、アウターロータ52の内周にインナーロータ53を配置してなり、インナーロータ53を駆動する回転軸54が隔壁32aの貫通孔32bを通して差動装置D側に延びている。即ち、回転軸54が隔壁32aの貫通孔32bに一対のボールベアリング55,56で支持されており、隔壁32aから右側に突出する回転軸54の先端に設けた駆動ピン57がインナーロータ53に形成した溝53aに係合するとともに、隔壁32aから左側に突出する回転軸54の先端に設けた従動ギヤ58がディファレンシャルケース36の第2ケース38に固定した駆動ギヤ59に噛合する。従って、ディファレンシャルケース36の回転は駆動ギヤ59、従動ギヤ58、回転軸54および駆動ピン57を介してインナーロータ53に伝達され、インナーロータ53に噛合して回転するアウターロータ52との協働によってオイルポンプ51が作動する。
回転軸54の中間部と貫通孔32bとの間には第1、第2シール部材60,61が配置されており、第1シール部材60は差動装置D側からトルク配分機構A側へのオイルの漏洩を阻止し、第2シール部材61はトルク配分機構A側から差動装置D側へのオイルの漏洩を阻止する向きに装着される。そして第1、第2シール部材60,61に挟まれた空間が、隔壁32aに形成した連通孔32cを介して大気に連通する。
図5は第1ポンプボディ46のセパレータプレート47との合わせ面を示すもので、その内部にレギュレータバルブ62、左クラッチ用バルブ63、右クラッチ用バルブ65および差動制限クラッチ用バルブ64が収納される。
図6〜図9にはトルク配分機構Aのポンプユニット45内に形成された油圧制御回路を示すものである。
オイルポンプ51がオイルフィルター44から汲み上げたオイルはレギュレータバルブ62でレギュレータ圧(黒色部分)に調圧され、リニアソレノイドバルブ66、左クラッチ用バルブ63のシフトソレノイドバルブ67、右クラッチ用バルブ65のシフトソレノイドバルブ69および差動制限クラッチ用バルブ64のシフトソレノイド68に供給される。リニアソレノイドバルブ66はレギュレータ圧をクラッチ圧(濃い灰色部分)に調圧し、左クラッチ用バルブ63、右クラッチ用バルブ65および差動制限クラッチ用バルブ64に供給する。またレギュレータバルブ62で余剰となったオイルは、潤滑油として被潤滑部分(例えば右車軸9R)の潤滑に供される(薄い灰色部分)。
図6に示すように、車両の左旋回時に電子制御ユニットUからの指令でシフトソレノイドバルブ67がONすると、左クラッチ用バルブ63にレギュレータ圧が作用して開弁し、クラッチ圧が左クラッチCLの作動室に供給されて該左クラッチCLが締結する。図7に示すように、車両の右旋回時に電子制御ユニットUからの指令でシフトソレノイドバルブ69がONすると、右クラッチ用バルブ65にレギュレータ圧が作用して開弁し、クラッチ圧が右クラッチCRの作動室に供給されて該右クラッチCRが締結する。図8に示すように、差動制限時に電子制御ユニットUからの指令でシフトソレノイドバルブ68がONすると、差動制限クラッチ用バルブ64にレギュレータ圧が作用して開弁し、クラッチ圧が差動制限クラッチCDの作動室に供給されて該差動制限クラッチCDが締結する。図9に示すように、車両の後進時にオイルポンプ51が逆回転すると、チェックバルブ70が開弁することでオイルポンプ51が無負荷状態で空転する。
上述した左クラッチCL、右クラッチCRおよび差動制限クラッチCDの締結時に、そのクラッチ圧を左クラッチ圧力センサ71、右クラッチ圧力センサ72および差動制限クラッチ圧力スイッチ73で検出し、電子制御ユニットUにフィードバックする。
上記構成のトルク配分機構Aにより、図10に示すように車両の中低車速域での左旋回時には、電子制御ユニットUからの指令で左クラッチCLを締結することで、キャリヤ部材11がハウジング20に結合されて回転を停止する。このとき、右後輪WRRと一体の右出力軸9Rと、左後輪WRLと一体の左出力軸9L(即ち、差動装置Dのプラネタリキャリヤ8)とは、第2サンギヤ18、第2ピニオン14、第1ピニオン13および第1サンギヤ17を介して連結されているため、右後輪WRRの回転数NRは左後輪WRLの回転数NLに対して次式の関係で増速される。
NR/NL=(Zd/Zc)×(Za/Zb)
=1.154 …(1)
上述のようにして右後輪WRRの回転数NRが左後輪WRLの回転数NLに対して増速されると、図10に斜線を施した矢印で示したように、旋回内輪である左後輪WRLのトルクの一部を旋回外輪である右後輪WRRに伝達し、車両の左旋回をアシストして旋回性能を高めることができる。
尚、キャリヤ部材11を左クラッチCLにより停止させる代わりに、左クラッチCLの締結力を適宜調整してキャリヤ部材11の回転数を減速すれば、その減速に応じて右後輪WRRの回転数NRを左後輪WRLの回転数NLに対して増速し、旋回内輪である左後輪WRLから旋回外輪である右後輪WRRに任意のトルクを伝達することができる。
一方、図11に示すように車両の中低車速域での右旋回時には、電子制御ユニットUからの指令で右クラッチCRを締結することで、スリーブ21がハウジング20に結合されて回転を停止する。その結果、スリーブ21に第3サンギヤ19を介して接続された第3ピニオン15が公転および自転し、右出力軸9Rの回転数に対してキャリヤ部材11の回転数が増速され、左後輪WRLの回転数NLは右後輪WRRの回転数NRに対して次式の関係で増速される。
NL/NR={1−(Ze/Zf)×(Zb/Za)}
÷{1−(Ze/Zf)×(Zd/Zc)}
=1.156 …(2)
上述のようにして左後輪WRLの回転数NLが右後輪WRRの回転数NRに対して増速されると、図11に斜線を施した矢印で示したように、旋回内輪である右後輪WRRのトルクの一部を旋回外輪である左後輪WRLに伝達することができる。この場合にも、右クラッチCRの締結力を適宜調整してキャリヤ部材11の回転数を増速すれば、その増速に応じて左後輪WRLの回転数NLを右後輪WRRの回転数NRに対して増速し、旋回内輪である右後輪WRRから旋回外輪である左後輪WRLに任意のトルクを伝達し、車両の右旋回をアシストして旋回性能を高めることができる。
この場合にも、スリーブ21を右クラッチCRにより停止させる代わりに、右クラッチCRの締結力を適宜調整してスリーブ21の回転数を減速すれば、その減速に応じて左後輪WRLの回転数NLを右後輪WRRの回転数NRに対して増速し、旋回内輪である右後輪WRRから旋回外輪である左後輪WRLに任意のトルクを伝達することができる。
(1)式および(2)式を比較すると明らかなように、第1ピニオン13、第2ピニオン14、第3ピニオン15、第1サンギヤ17、第2サンギヤ18および第3サンギヤ19の歯数を前述の如く設定したことにより、左後輪WRLから右後輪WRRへの増速率(約1.154)と、右後輪WRRから左後輪WRLへの増速率(約1.156)とを略等しくすることができる。
また車両が高速で直進走行を行う場合には差動装置Dの機能を制限し、実質的に左右の車輪を一体に回転させることが望ましい。この場合、電子制御ユニットUからの指令で差動制限クラッチCDを締結すると、トルク配分機構Aのキャリヤ部材11および第3サンギヤ19が一体に結合されて遊星歯車機構がロック状態になり、第1サンギヤ17に接続された左車軸ARLと、第2サンギヤ18に接続された右車軸ARRとが相対回転不能に一体化され、差動制限機能が発揮される。
ところで、路面の状態によって左右一方の車輪がスリップして左右他方の車輪が回転を停止したような場合に、回転を停止した側の車軸にオイルポンプが接続されていると、そのオイルポンプが停止してトルク配分機構Aが作動不能になってしまう。しかしながら本実施例によれば、左右一方の車輪が停止しているような場合でも必ず回転しているディファレンシャルケース36の回転でオイルポンプ51を駆動するので、オイルポンプ51が油圧を発生しなくなってトルク配分機構Aが作動不能になる事態を確実に防止することができる。
またポンプユニット45を差動装置Dおよびトルク配分機構A間を仕切る隔壁32aに支持したのでオイルポンプ51の支持が容易になるだけでなく、ポンプユニット45にトルク配分機構Aの油圧制御回路を組み込んだので、オイルポンプ51と油圧制御回路との間のオイル通路を簡単に構成することができ、しかもオイル通路の長さを短縮することができる。更に、ポンプユニット45を隔壁32aよりもトルク配分機構A側に配置したので、ポンプユニット45のオイルポンプ51からトルク配分機構Aへのオイル通路を簡素化することができる。
またディファレンシャルケース36とオイルポンプ51とを、第1、第2シール部材60,61を介して隔壁32aを貫通する回転軸54で接続したので、隔壁32aの左側にあるディファレンシャルケース36の回転を隔壁32aの右側にあるオイルポンプ51に伝達することを可能にしながら、回転軸54の周囲を通して差動装置Dのオイルとトルク配分機構Aのオイルとが混合するのを防止することができる。
しかも回転軸54の外周を差動装置D側からのオイル漏れを阻止する第1シール部材60とトルク配分機構A側からのオイル漏れを阻止する第2シール部材61とでシールし、第1、第2シール部材60,61間を連通孔32cで大気に連通させたので、第1、第2シール部材60,61のシール機能が損なわれても、差動装置Dのオイルおよびトルク配分機構Aのオイルが混合する虞がない。
図12は本発明の第2実施例を示すもので、第1実施例ではフロントエンジン・リヤドライブ車両の後輪WRL,WRR側にトルク配分機構Aを配置しているが、第2実施例ではフロントエンジン・フロントドライブ車両の前輪WFL,WFRの車軸AFL,AFR間に、差動装置Dおよびトルク配分機構Aを配置したものである。そのトルク配分機構Aの構造および機能は第1実施例と同じであり、第1実施例と同じ作用効果を達成することができる。
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
例えば、差動装置Dの構造およびトルク配分機構Aの構造は、実施例に限定されるものではない。
第1実施例に係るフロントエンジン・リヤドライブ車両の全体構成を示す図 駆動力配分装置のスケルトン図 駆動力配分装置の構造を示す図 図3の4部拡大図 図4の5−5線矢視図 駆動力配分装置の油圧制御回路図(左旋回時) 駆動力配分装置の油圧制御回路図(右旋回時) 駆動力配分装置の油圧制御回路図(差動制限時) 駆動力配分装置の油圧制御回路図(後進時) 中低車速域での左旋回時における駆動力配分装置の作用を示す図 中低車速域での右旋回時における駆動力配分装置の作用を示す図 第2実施例に係るフロントエンジン・フロントドライブ車両の全体構成を示す図
A トルク配分機構
D 差動装置
E エンジン(駆動源)
WFL 前輪(車輪)
WFR 前輪(車輪)
WRL 後輪(車輪)
WRR 後輪(車輪)
32a 隔壁
36 ディファレンシャルケース
45 ポンプユニット
51 オイルポンプ
54 回転軸
60 第1シール部材(シール部材)
61 第2シール部材(シール部材)

Claims (3)

  1. 駆動源(E)からのトルクが入力される差動装置(D)と、差動装置(D)に入力されたトルクを左右の車輪(WFL,WFR;WRL,WRR)に任意の比率で配分するトルク配分機構(A)と、そのトルク配分機構(A)を作動させる油圧を発生するオイルポンプ(51)とを備えており、
    前記オイルポンプ(51)を収納するポンプユニット(45)が、前記差動装置(D)および前記トルク配分機構(A)間を仕切る隔壁(32a)に支持されると共に、該オイルポンプ(51)が、前記差動装置(D)のディファレンシャルケース(36)の回転により駆動される車両用駆動力配分装置であって、
    前記隔壁(32a)をシール部材(60,61)を介して貫通する回転軸(54)で、前記オイルポンプ(51)を前記ディファレンシャルケース(36)に接続し、
    前記シール部材(60,61)を、差動装置(D)側からのオイル漏れを阻止する第1シール部材(60)と、トルク配分機構(A)側からのオイル漏れを阻止する第2シール部材(61)とで構成すると共に、それら第1、第2シール部材(60,61)間を大気に連通させたことを特徴とする、車両用駆動力配分装置。
  2. ポンプユニット(45)にトルク配分機構(A)の油圧制御回路を組み込んだことを特徴とする、請求項に記載の車両用駆動力配分装置。
  3. ポンプユニット(45)を前記隔壁(32a)よりもトルク配分機構(A)側に配置したことを特徴とする、請求項または請求項に記載の車両用駆動力配分装置。
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