JP4839235B2 - 車両の左右駆動力配分装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両の左右駆動力配分装置に関し、さらに詳しくは、左右の車軸間に必要に応じて相対的な回転力を付与する機能を備えた左右駆動力配分装置に関する。

従来、この種の車両の左右駆動力配分装置は、図４に示されるように、ハウジング１内に回転可能に支持されると共に、エンジン駆動力を伝達するドライブピニオンギヤ２が固定された回転可能なドライブシャフト３と、ドライブピニオンギヤ２に噛み合うクラウンギヤ４が一体化されたデフケース５と、このデフケース５に伝達された駆動力を左右の車軸６，７に配分すると共に、左右の車軸６，７の回転数差を吸収する遊星歯車組を用いた差動機構８と、差動機構８に連なると共に、左右の車軸６，７間に必要に応じて相対的な回転力を付与する油圧モータ９と、デフケース５に伝達された回転駆動力を駆動源として油圧モータ９に作動油を供給する油圧ポンプ１０（ラジアル型プランジャポンプ）と、を備えて構成されていた（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、上記した従来の車両の左右駆動力配分装置にあっては、ハウジング１内には差動機構８と油圧モータ９とが左右方向に並列した状態で配置されているうえに、ハウジング１の後部には油圧ポンプ１０が張り出した状態で配置されている。このため、左右駆動力配分装置の大型化を招き、取付スペースの問題や、部品点数の増加、組み立て工数の増加によりコストがかかるという問題があった。

そこで、このような問題を解決するために、図５に示されるように、ドライブシャフト３に並列して油圧ポンプ１０（アキシャル型プランジャポンプ）のポンプ軸１１を配置し、ドライブシャフト３の回転駆動力によって油圧ポンプ１０を駆動することが提案されている。しかしながら、このような方法によると、左右駆動力配分装置の前後長を短縮化することはできるものの、ハウジング１には、従来と同様に、差動機構８、油圧モータ９及び油圧ポンプ１０が組み付けられるため、重量削減、コスト削減は難しいという問題があった。

特開２００３−１３０１７５号公報

そこで、この発明は、上記した従来技術が有している問題点を解決するためになされたものであって、重量及びコストの削減を図ることが可能な車両の左右駆動力配分装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため第１の発明は、駆動力伝達軸を介してエンジン駆動力が伝達される回転可能なデフケースと、前記デフケースに入力された駆動力を左右の車軸に分配するように前記デフケース内に収納された遊星歯車式の差動機構と、前記駆動力伝達軸或いは前記デフケースのうち何れか１つを駆動源とする油圧ポンプと、を備えた車両の左右駆動力配分装置において、
前記デフケースと前記左右の車軸のうち何れか一方の車軸とによって内部封止されたケーシングを形成すると共に、前記油圧ポンプからの作動油を前記ケーシング内に給排可能とする給排油路を前記一方の車軸に形成し、前記油圧ポンプから前記ケーシング内に給排した作動油によって前記差動機構の遊星歯車組に回転トルクを発生させて、前記左右の車軸間に相対的な回転力を付与することを特徴とする。

上記目的を達成するため第２の発明は、第１の発明において、前記差動機構の遊星歯車組の噛み合い部に対峙する空間部に対して前記作動油を給排し、前記遊星歯車組を前記回転トルクを発生させる歯車モータとして機能させることを特徴とする。

上記目的を達成するため第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記差動機構は、前記遊星歯車組を複数有すると共に、隣り合った前記遊星歯車組間の気密を保持する遊星歯車組支持部材が設けられていることを特徴とする。

第１乃至第３の発明によれば、遊星歯車式の差動機構を収容したデフケースと左右の車軸の何れか一方の車軸とによって内部封止されたケーシングを形成すると共に、油圧ポンプからの作動油をケーシング内に給排可能とする給排油路を一方の車軸に形成する。さらに、この差動機構の遊星歯車組の噛み合い部を挟んで対峙する空間部の気密を遊星歯車組支持部材によって保持させる。そして、油圧ポンプからの作動油を空間部に給排すると、噛み合い部を境にして歯みぞ両側の圧力分布が異なるので、遊星歯車組を回そうとする回転トルクが発生する。このため、差動機構の遊星歯車組が左右の車軸間に相対的な回転力を付与する外接型歯車モータとして機能するので、差動機構とは別体の油圧モータを削減することが可能となり、重量及びコストの大幅な削減を図ることが可能となる。

本発明の車両の左右駆動力配分装置によれば、油圧ポンプからの作動油をケーシング内の差動機構の遊星歯車組の噛み合い部に対峙する空間部に対して給排することによって遊星歯車組を外接型歯車モータとして機能させる。これにより、差動機構が油圧モータの機能を兼ね備えるので、従来ではハウジング内において差動機構とは別体として組み付けられていた油圧モータを削減することが可能となり、重量及びコストを大幅に削減できるようになる。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明が適用された車両の左右駆動力配分装置の断面図、図２は、同例におけるケーシング内部の側面図、図３は、同例における歯車モータとして機能するダブルピニオンギヤセットの模式図である。

図１に示されるように、本発明が適用された車両の左右駆動力配分装置１００は、駆動力伝達軸としてのドライブシャフト２０を介してエンジン駆動力が伝達される回転可能なデフケース２１と、デフケース２１に入力された駆動力を左右の車軸２４，２５に分配するようにデフケース２１内に収納された遊星歯車式の差動機構２２と、ドライブシャフト２０を駆動源とする油圧ポンプ２３と、を備えて構成されている。

さらに、この左右駆動力配分装置１００は、デフケース２１と左右の車軸２４，２５のうち何れか一方の車軸（この実施形態にあっては右の車軸２５）とによって封止されたケーシング２６を形成すると共に、油圧ポンプ２３からの作動油をケーシング２６内に給排可能とする給排油路２７を右の車軸２５に形成し、油圧ポンプ２３からケーシング２６内に給排された作動油によって差動機構２２に回転トルクを発生させて、左右の車軸２４，２５間に必要に応じて相対的な回転力を付与するように構成されている。

詳述すると、左右駆動力配分装置１００の筐体をなすハウジング２８の内部には、ドライブシャフト２０がベアリング２９〜３１によって回転可能に軸支されている。このドライブシャフト２０の右側方には、作動油を給排する油圧ポンプ２３が配置されている。油圧ポンプ２３のポンプ軸３２は、ドライブシャフト２０とほぼ平行に配置され、その両端部がベアリング３３、オイルポンプカバー３４によって回転可能に軸支されている。ドライブシャフト２０には駆動ギヤ３５が一体的に設けられていると共に、この駆動ギヤ３５に噛み合う従動ギヤ３６がポンプ軸３２の前端部側に連なっており、ドライブシャフト２０の回転駆動力が、中間回転軸を介すことなくポンプ軸３２に直接的に伝達されるようになっている。

さらに、この従動ギヤ３６とポンプ軸３２との間には、ベアリング３７及びワンウェイクラッチ３８が介設されている。ワンウェイクラッチ３８は、車両の前進時のみドライブシャフト２０側からポンプ軸３２側に向かって動力を伝達するものであって、後退時にはポンプ機能を停止させる。さらに、このワンウェイクラッチ３８は、ドライブシャフト２０の高速回転時における回転駆動力の伝達を規制することによって、ポンプ軸３２の過回転を防止し油圧ポンプ２３を保護するようになっている。また、これら駆動ギヤ３５、従動ギヤ３６等は、リヤデフ潤滑とつながるようにハウジング２８に形成された第１の貯留室３９内に配置されており、リヤデフ潤滑用の潤滑油（例えば、デフオイル）によって潤滑されるようになっている。

また、ポンプ軸３２の後端部側には、斜板４０とプランジャ（ピストン）４１とを備えたアキシャル型プランジャポンプが配置されている。斜板４０は、ポンプ軸３２周りに傾いた状態でポンプ軸３２に一体的に連なっていると共に、この斜板４０とプランジャ４１とは摺動部４２を介して連なっている。さらに、これら斜板４０及びプランジャ４１は、差動機構２２に回転トルクを発生させるための作動油が給排、且つ貯留できるようにハウジング２８に形成された第２の貯留室４３内に配置されている。

なお、第１の貯留室３９と第２の貯留室４３との間には、オイルシール４４，４４が配設されており、ポンプ軸３２が回転しても第１及び第２の貯留室３９，４３を内部封止して異なる作動油同士が混ざらないようになっている。

そして、ポンプ軸３２と共に斜板４０が回転すると、シリンダ４５内のプランジャ４１がシリンダ４５と共に回転しながら往復運動することによって、オイルポンプカバー３４に設けられた作動油吸込口（図示せず）から差動機構２２側（第２の貯留室側）の作動油をシリンダ４５内に吸い込んだ後、オイルポンプカバー３４に設けられた作動油吐出口（図示せず）から差動機構２２側に向かって作動油を吐出するようになっている。

ドライブシャフト２０の後端部には、ドライブピニオンギヤ４６が結合固定されている。このドライブピニオンギヤ４６に噛み合うクラウンギヤ４７は、デフケース２１の右側面部に一体的に組み付け固定されている。デフケース２１は、ベアリング４８，４９を介してハウジング２８に回転可能に支持されていると共に、左の車軸２４に相対回転可能に支持されている。さらに、このデフケース２１の内部には差動機構２２が配設されている。

差動機構２２は、図１，２に示されるように、ダブルピニオンギヤを用いた遊星歯車組であり、デフケース２１に伝達された駆動力をそれぞれ左右の車軸２４，２５に配分すると共に、これら両車軸２４，２５に生じた回転数差を吸収するようになっている。この差動機構２２は、デフケース２１の内部に一体形成されたリングギヤ５０と、左の車軸２４に連なったサンギヤ５１と、これらリングギヤ５０とサンギヤ５１との間に配設された４組のダブルピニオンギヤセット５２（図２に図示）と、これら４組のダブルピニオンギヤセット５２を左右両側からほぼ密着した状態で回転可能に支持すると共に、右の車軸２５に連なった遊星歯車組支持部材としてのプラネタリキャリヤ５３と、を備えている。

さらに、ダブルピニオンギヤセット５２は、リングギヤ５０に噛み合う第１のプラネタリギヤ５２Ａと、この第１のプラネタリギヤ５２Ａとサンギヤ５１とに噛み合う第２のプラネタリギヤ５２Ｂと、を備えている。

さらにまた、プラネタリキャリヤ５３は、ダブルピニオンギヤセット５２を左の車軸２４側から支持するプラネタリキャリヤ左部５３Ａ（図１に図示）と、ダブルピニオンギヤセット５２を右の車軸２５側から支持すると共に、右の車軸２５に連なったプラネタリキャリヤ右部５３Ｂ（図１に図示）と、プラネタリキャリヤ左部５３Ａと右部５３Ｂとを連接する中間部５３Ｃ（図２に図示）と、を備えている。

この中間部５３Ｃは、隣り合った２組のダブルピニオンギヤセット５２とリングギヤ５０との間に配置されるように各ギヤ５０，５２Ａ，５２Ｂの歯先軌跡に応じて切り欠かれており、各ギヤ５０，５２Ａ，５２Ｂが回転した状態にあっては、各ギヤ５０，５２Ａ，５２Ｂの歯先とほぼ密着するようになっている。

また、この中間部５３Ｃのサンギヤ５１側（軸心側）には、図２に示されるように、サンギヤ５１、隣り合った２組のダブルピニオンギヤセット５２、中間部５３Ｃによって囲まれると共に、プラネタリキャリヤ左右部５３Ａ，５３Ｂによって左右方向が閉ざされた第１の空間部Ｓ１が形成されている。

また、図１に示されるように、プラネタリキャリヤ左部５３Ａとデフケース２１との間には、第２の空間部Ｓ２が形成されていると共に、この第２の空間部Ｓ２は、デフケース２１に摺接するようにプラネタリキャリヤ左部５３Ａに突設された環状の突部５３Ａ１によって左の車軸２４側が塞がれている。さらに、このプラネタリキャリヤ左部５３Ａとデフケース２１との間には、環状のオイルシール５４が配設されていると共に、プラネタリキャリヤ左部５３Ａとサンギヤ５１との間にも、環状のオイルシール５５が配設されている。

一方、プラネタリキャリヤ右部５３Ｂ、デフケース２１及びクラウンギヤ４７の間には、ほぼ環状の第３の空間部Ｓ３が形成されている。さらに、この第３の空間部Ｓ３は、第４の空間部Ｓ４（図２に図示）によって第２の空間部Ｓ２と連通している。第４の空間部Ｓ４は、リングギヤ５０、ダブルピニオンギヤセット５２及び中間部５３Ｃによって囲まれると共に、左右方向がプラネタリキャリヤ左右部５３Ａ，５３Ｂによって閉じられている。さらにまた、プラネタリキャリヤ右部５３Ｂとクラウンギヤ４７との間には、環状のオイルシール５６が配設されていると共に、プラネタリキャリヤ右部５３Ｂとサンギヤ５１との間にも、環状のオイルシール５６が配設されている。

これにより、デフケース２１と右の車軸２５とによって内部封止されたケーシング２６が形成されると共に、このケーシング２６の内部における第１の空間部Ｓ１と第２〜第４の空間部Ｓ２〜Ｓ４とは、互いに噛み合った各ギヤ５２Ａ，５２Ｂを境目として気密が保たれるようになっている。

さらに、プラネタリキャリヤ右部５３Ｂを含んだ右の車軸２５の内部には、油圧ポンプ２３と第１の空間部Ｓ１とを連通する４つの第１の油路２７Ａと（但し、図１にあっては１つのみ図示）、油圧ポンプ２３と第３の空間部Ｓ３とを連通する少なくとも１つの第２の油路２７Ｂとが一体的に形成されており、これら第１の油路２７Ａと第２の油路２７Ｂとにより給排油路２７が構成されている。さらに、これら第１の油路２７Ａの管端部は、図２に示されるように、第１の空間部Ｓ１において隣り合った２組のダブルピニオンギヤセット５２の間に設けられている。

これら第１及び第２の油路２７Ａ，２７Ｂと油圧ポンプ２３との間には、作動油の流れる方向を切り換え可能、且つ作動油の給排を停止させる電子制御式の切換弁（図示せず）が介設されている。この切換弁を適宜作動させて差動機構２２に作動油が給排するのは、例えば、コーナリング時に車両がアンダーステア或いはオーバーステアになった場合である。これは、車載された各種のセンサ、例えばヨーレイトセンサ、操舵角センサの検出値に基づいて図示しない制御手段がアンダーステア或いはオーバーステアであると判断すると、切換弁を作動させて油圧ポンプ２３からの作動油を差動機構２２に給排するようになっている。

そして、コーナリング時に車両がアンダーステア或いはオーバーステアになると、第２の油路２７Ｂを用いて油圧ポンプ２３からケーシング２６内に作動油を供給すると共に、第１の油路２７Ａを用いてケーシング２６内の作動油を油圧ポンプ２３へ向かって排出するように切換弁が動作される。

すると、第２の油路２７Ｂからケーシング２６内に供給された作動油によって、第２〜第４の空間部Ｓ２〜Ｓ４の内圧が高まる一方で、第１の空間部Ｓ１の作動油が第１の油路２７Ａから油圧ポンプ２３によって排出されるため、第１の空間部Ｓ１の内圧が低下する。そして、図３に示されるように、第１のプラネタリギヤ５２Ａと第２のプラネタリギヤ５２Ｂとの噛み合いに関与していない歯みぞ内では、第４の空間部Ｓ４における作動油の圧力（高圧側、Ｐ１）によって隣り合った２つの歯が互いに押し広げられるようとするだけで有効なトルクは発生しない。しかし、噛み合いに関与している歯みぞ内では、噛み合い部Ｃ（第１の空間部Ｓ１と第４の空間部Ｓ４との境目）を境にして歯みぞ両側の圧力分布が異なるので（Ｐ１＞Ｐ２）、噛み合い部Ｃにおいて低圧側から高圧側に向かって第１及び第２のプラネタリギヤ５２Ａ，５２Ｂを回そうとするトルクが第１及び第２のプラネタリギヤ５２Ａ，５２Ｂに互い違いに発生する。

そして、図２に示されるように、第１及び第２のプラネタリギヤ５２Ａ，５２Ｂ間に生じたトルクによって、第１のプラネタリギヤ５２Ａは図中反時計回り方向に回転し、第２のプラネタリギヤ５２Ｂは図中時計回り方向に回転する。その一方で、前進走行時のためにリングギヤ５０は図中反時計回り方向に回転する。これにより、プラネタリキャリヤ５３は、図中反時計回り方向に回転すると共に、リングギヤ５０も反時計回り方向に回転するので、左右の車軸２４，２５に相対的な回転力が付与される。これにより、外側車輪に内側車輪よりも大きな回転力を付与したり、或いは内側車輪に外側車輪よりも大きな回転力を付与することによって車両にヨーモーメントを発生させて、安定した走行姿勢への回復が図られるようになっている。
なお、第１の油路２７Ａを用いて油圧ポンプ２３からケーシング２６内に作動油を供給すると共に、第２の油路２７Ｂを用いてケーシング２６内の作動油を油圧ポンプ２３へ向かって排出するように切換弁が動作されると、第１のプラネタリギヤ５２Ａは図中時計回り方向に回転し、第２のプラネタリギヤ５２Ｂは図中反時計回り方向に回転する。

これらの結果、本左右駆動力配分装置１００によれば、油圧ポンプ２３からの作動油を差動機構２２のダブルピニオンギヤセット５２の噛み合い部Ｃを挟んで対峙する第１の空間部Ｓ１と第２〜第４の空間部Ｓ２〜Ｓ４とに給排すると、４組のダブルプラネタリギヤセット５２が外接型歯車モータとして機能することによって、差動機構２２が油圧モータの機能を兼ね備えるようになる。そのため、従来ではハウジング２８内において差動機構２２とは別体として組み付けられていた油圧モータを削減することが可能となり、重量及びコストの大幅な削減を図ることができるようになる。

なお、第４の空間部Ｓ４において第１及び第２のプラネタリギヤ５２Ａ，５２Ｂの歯みぞ内に流入した作動油は、第１及び第２のプラネタリギヤ５２Ａ，５２Ｂの回転によって第１の空間部Ｓ１に移送されたのち、第１の油路２７Ａを介して油圧ポンプ２３によって排出される。そして、再び油圧ポンプ２３から吐出されたのち、第２の油路２７Ｂから第２〜第４の空間部Ｓ２〜Ｓ４に供給される。なお、ケーシング２６内の差動機構２２は、ケーシング２６内に給排される作動油によって潤滑される。

また、車両直進時の場合、左右駆動力配分装置１００は、デフケース２１の回転駆動力を４組のダブルピニオンギヤセット５２を介してサンギヤ５１に同方向の回転として伝達する。また、プラネタリキャリヤ５３にはダブルピニオンギヤセット５２の公転が伝達されるため、プラネタリキャリヤ５３もデフケース２１と同一方向に回転する。このため、ドライブピニオンギヤ４６及びクラウンギヤ４７によりデフケース２１に伝達される回転駆動力をダブルピニオンギヤセット５２を介してサンギヤ５１とプラネタリキャリヤ５３とに均等に分配して、左右の車軸２４，２５をほぼ同一の回転数で回転させる。

一方、車両旋回時にあっては、左右駆動力配分装置１００は、左右の駆動輪が路面から受ける反力等により、ダブルピニオンギヤセット５２を介してデフケース２１に伝達される駆動力をサンギヤ５１とプラネタリキャリヤ５３とに不均等に分配して、旋回内側よりも外側の車輪をより多く回転させる。さらには、ダブルピニオンギヤセット５２の自転により左右の車軸２４，２５の回転数差を吸収するようになっている。

以上説明したように、本発明の車両の左右駆動力配分装置１００によれば、遊星歯車式の差動機構２２を収容したデフケース２１と右の車軸２５とによって内部封止されたケーシング２６を形成すると共に、油圧ポンプ２３からの作動油をケーシング２６内に給排可能とする給排油路２７を右の車軸２５に形成する。さらに、この差動機構２２のダブルピニオンギヤセット５２の噛み合い部Ｃを挟んで対峙する第１の空間部Ｓ１と第２〜第４の空間部Ｓ２〜Ｓ４との気密をプラネタリキャリヤ５３によって保持させる。そして、油圧ポンプ２３からの作動油を第２の油路２７Ｂを介して第２〜第４の空間部Ｓ２〜Ｓ４に供給し、第１の油路２７Ａを介して第１の空間部Ｓ１から排出すると、噛み合い部Ｃを境にして歯みぞ両側の圧力分布が異なるので、ダブルピニオンギヤセット５２を回そうとする回転トルクが発生する。このため、差動機構２２のダブルプラネタリギヤセット５２が左右の車軸２４，２５間に相対的な回転力を付与する外接型歯車モータとして機能するので、差動機構２２とは別体の油圧モータを削減することが可能となり、重量及びコストの大幅な削減を図ることが可能となる。

なお、上述した実施形態にあっては、油圧ポンプ２３の駆動源にドライブシャフト２０の回転駆動力を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、デフケース２１を油圧ポンプ２３の駆動源として用いてもよい。
また、左右駆動力配分装置１００は、左の車軸２４とサンギヤ５１、右の車軸２５とプラネタリキャリヤ５３とを連ねた構成に限られたものではなく、左の車軸２４とプラネタリキャリヤ５３、右の車軸２５とサンギヤ５１とを連ねるように構成してもよい。
また、本発明は、左右駆動力配分装置にのみに適用されるものではなく、前後駆動力配分装置に適用することも可能である。

本発明が適用された車両の左右駆動力配分装置の断面図である。 同例におけるケーシング内部の側面図である。 同例における歯車モータとして機能するダブルピニオンギヤセットの模式図である。 従来の車両の左右駆動力配分装置の断面図である。 ドライブシャフトと油圧ポンプのポンプ軸とを並列配置した従来の車両の左右駆動力配分装置の断面図である。

符号の説明

２０ ドライブシャフト（駆動力伝達軸）
２１ デフケース
２２ 差動機構
２３ 油圧ポンプ
２４ 左の車軸
２５ 右の車軸
２６ ケーシング
２７ 給排油路
２７Ａ 第１の油路
２７Ｂ 第２の油路
５０ リングギヤ
５１ サンギヤ
５２ ダブルピニオンギヤセット
５２Ａ 第１のプラネタリギヤ
５２Ｂ 第２のプラネタリギヤ
５３ プラネタリキャリヤ（遊星歯車組支持部材）
５３Ａ プラネタリキャリヤ左部
５３Ｂ プラネタリキャリヤ右部
５３Ｃ 中間部
１００ 左右駆動力配分装置
Ｃ 噛み合い部
Ｓ１ 第１の空間部
Ｓ２ 第２の空間部
Ｓ３ 第３の空間部
Ｓ４ 第４の空間部

Claims (3)

1. 駆動力伝達軸を介してエンジン駆動力が伝達される回転可能なデフケースと、前記デフケースに入力された駆動力を左右の車軸に分配するように前記デフケース内に収納された遊星歯車式の差動機構と、前記駆動力伝達軸或いは前記デフケースのうち何れか１つを駆動源とする油圧ポンプと、を備えた車両の左右駆動力配分装置において、
   前記デフケースと前記左右の車軸のうち何れか一方の車軸とによって内部封止されたケーシングを形成すると共に、前記油圧ポンプからの作動油を前記ケーシング内に給排可能とする給排油路を前記一方の車軸に形成し、前記油圧ポンプから前記ケーシング内に給排した作動油によって前記差動機構に回転トルクを発生させて、前記左右の車軸間に相対的な回転力を付与することを特徴とする車両の左右駆動力配分装置。
2. 前記差動機構の遊星歯車組の噛み合い部に対峙する空間部に対して前記作動油を給排し、前記遊星歯車組を前記回転トルクを発生させる歯車モータとして機能させることを特徴とする請求項１に記載の車両の左右駆動力配分装置。
3. 前記差動機構は、前記遊星歯車組を複数有すると共に、隣り合った前記遊星歯車組間の気密を保持する遊星歯車組支持部材が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の左右駆動力配分装置。

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