JP5163537B2

JP5163537B2 - 駆動力配分装置

Info

Publication number: JP5163537B2
Application number: JP2009042322A
Authority: JP
Inventors: 哲高石; 淳弘森
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2009-02-25
Filing date: 2009-02-25
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2029-02-25
Also published as: JP2010196793A

Description

本発明は、駆動力配分装置に関する。

従来、摩擦伝動装置では、第１ローラおよび第２ローラの間接的な径方向押圧接触により、ローラ間径方向押圧接触状態に応じたトルク容量で動力伝達を行う。両ローラは共通な支持板により支持してハウジング内に収納し、ローラ間径方向押圧接触により発生する反力のハウジングへの伝達を防止している。上記記載に関係する技術の一例は、特許文献１に記載されている。

この種の摩擦伝動装置において、伝達トルク容量を可変とするためには、ローラ間径方向押圧力を変更する構成が必要である。例えば、第２ローラを偏心部材に支承し、偏心部材を回転させることで、第２ローラを第１ローラに対し径方向相対変位可能となり、ローラ間径方向押圧力を変更できる。

特開２００２−３４９６５３号公報

上記構成を採用した場合、第２ローラは内側軸受により偏心部材に支承され、偏心部材は外側軸受により支持板に支承される。つまり、第２ローラの回転軸は径方向二重の軸受により支持板に支持された状態となる。このため、軸受は回転軸の撓みに対する支持剛性が低いことから、二重の軸受により回転軸の撓みが大きくなり、第２ローラの第１ローラ接触面において軸方向端部が第１ローラ側へ大きく変形し、ローラ間径方向押圧力がローラ接触面の一部に偏ることで、ローラ摩擦面の耐久性低下を伴うという問題があった。

本発明の目的は、第２ローラの第１ローラとの接触面の変形を小さく抑え、ローラ摩擦面の耐久性低下を抑制できる駆動力配分装置を提供することにある。

本発明では、第２ローラの回転軸を偏心部材に支承する内側軸受の軸方向長さを、偏心部材の回転軸を回転支持板に支承する外側軸受の軸方向長さよりも長く設定した。

よって、本発明にあっては、内側軸受の軸方向長さを長くすることで、回転軸の撓みに対する内側軸受の支持剛性が高まるため、第２ローラの第１ローラとの接触面の変形を小さく抑え、ローラ摩擦面の耐久性低下を抑制できる。

本発明の駆動力配分装置を適用した実施例１の四輪駆動車両のパワートレーンの概略を示す平面図である。実施例１の駆動力配分装置1の縦断面図である。実施例１の駆動力配分装置1の側面図である。実施例１の駆動力配分装置1の要部拡大図である。実施例２の駆動力配分装置1の要部拡大図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき説明する。

まず、構成を説明する。
（パワートレーンの構成）
図１は、本発明の駆動力配分装置（摩擦伝動装置）を適用した実施例１の四輪駆動車両のパワートレーンの概略を示す平面図である。図１の四輪駆動車両は、エンジン2からの回転を変速機3による変速後、リヤプロペラシャフト4およびリヤファイナルドライブユニット5を経て左右後輪6L,6Rに伝達される後輪駆動車をベース車両とし、左右後輪（主駆動輪）6L,6Rへのトルクの一部を、駆動力配分装置1より、フロントプロペラシャフト7およびフロントファイナルドライブユニット8を経て左右前輪（従駆動輪）9L,9Rへ伝達することにより、四輪駆動走行を可能とする。

駆動力配分装置1は、左右後輪6L,6Rへのトルクの一部を左右前輪9L,9Rへ分配して出力することにより、左右後輪6L,6Rおよび左右前輪9L,9R間のトルク配分を決定するもので、実施例１では、この駆動力配分装置1を図２に示すように構成する。

（駆動力配分装置の構成）
図２において、11はハウジングを示し、このハウジング11内に入力軸12および出力軸13を相互に平行に配して横架する。
入力軸12は、その両端におけるボールベアリング14,15によりハウジング11に対し回転自在に支持し、入力軸12はさらに、ハウジング11内に配したローラベアリング18,19によってもハウジング11に対し回転自在に支持する。

ローラベアリング18,19はそれぞれ、ベアリングサポート（回転支持板）23,25内に抱持し、これらベアリングサポート23,25を、図示しないボルト等の任意の手段でハウジング11の対応する内側面に取着する。
入力軸12の両端をそれぞれ、シールリング27,28による液密封止下でハウジング11から突出させ、この入力軸12の図中左端を変速機3（図１参照）の出力軸に結合し、図中右端を、リヤプロペラシャフト4（図１参照）を介してリヤファイナルドライブユニット5に結合する。

入力軸12の軸線方向中程には、第１ローラ31を同心に一体成形して設け、出力軸13の軸線方向中程には、第２ローラ32を同心に一体成形して設け、これら第１ローラ31および第２ローラ32を共通な軸直角面内に配置する。
出力軸13は、以下のような構成によりハウジング11に対し間接的に回転自在に支持する。
つまり、出力軸13の軸線方向中程に一体成形した第２ローラ32の軸線方向両側に配置して、出力軸13の両端部に中空のクランクシャフト（偏心部材）51L,51Rを遊嵌する。

これらクランクシャフト51L,51Rの中心孔51La,51Ra（半径をRiで図示した）と、出力軸13の両端部との遊嵌部に軸受（内側軸受）52L,52Rを介在させて出力軸13をクランクシャフト51L,51Rの中心孔51La,51Ra内で、これらの中心軸線O₂の周りに自由に回転し得るよう支持する。

クランクシャフト51L,51Rには図３に示すように、中心孔51La,51Ra（中心軸線O₂）に対し偏心した偏心外周部51Lb,51Rb（半径をRoで図示した）を設定し、これら偏心外周部51Lb,51Rbの中心軸線O₃は中心孔51La,51Raの軸線O₂（第２ローラ32の回転軸線）から、両者間の偏心分εだけオフセットしている。

クランクシャフト51L,51Rの偏心外周部51Lb,51Rbは、軸受（外側軸受）53L,53Rを介して対応する側におけるベアリングサポート23,25内に回転自在に支持し、この際、クランクシャフト51L,51Rをそれぞれ、第２ローラ32と共に、スラストベアリング54L,54Rで軸線方向に位置決めする。

図４に示すように、実施例１では、軸受52L,52Rの軸方向長さW1を、軸受53L,53Rの軸方向長さW2よりも長く設定する。また、実施例１では、軸受52L,52Rの軸受支持スパンS1を、軸受53L,53Rの軸受支持スパンS2よりも短く設定する。ここで、軸受支持スパンとは、一対の軸受の軸方向中心間距離をいう。

クランクシャフト51L,51Rの相互に向き合う隣接端にそれぞれ、偏心外周部51Lb,51Rbと同心で、同仕様のリングギヤ51Lc,51Rcを一体に設け、これらリングギヤ51Lc,51Rcに、共通なクランクシャフト駆動ピニオン55を噛合させる。なお、この噛合に当たっては、クランクシャフト51L,51Rを両者の偏心外周部51Lb,51Rbが円周方向において相互に整列する回転位置にした状態で、リングギヤ51Lc,51Rcにクランクシャフト駆動ピニオン55を噛合させる。
クランクシャフト駆動ピニオン55はピニオンシャフト56に結合し、ピニオンシャフト56の両端を軸受56a,56bによりハウジング11に回転自在に支持する。

図２の右側におけるピニオンシャフト56の右端をハウジング11の外に露出させ、このピニオンシャフト56の露出端面には、ハウジング11に取着して設けたローラ間押し付け力制御モータ（伝達トルク容量変更手段）45の出力軸45aをセレーション嵌合などにより駆動結合する。
よって、ローラ間押し付け力制御モータ45によりピニオン55およびリングギヤ51Lc,51Rcを介しクランクシャフト51L,51Rを回転位置制御するとき、出力軸13および第２ローラ32の回転軸線O₂が図３に破線で示す軌跡円αに沿って旋回する。

この回転軸線O₂の旋回により、第１ローラ31および第２ローラ32のローラ軸間距離L1（図２参照）が変更され、第１ローラ31に対する第２ローラ32の径方向押圧力（ローラ間ローラ伝達トルク容量）を、０から最大値までの間で任意に制御することができる。
従って、ローラ間押し付け力制御モータ45、ピニオン55およびクランクシャフト51L,51Rは、ベアリングサポート23,25と共に、本発明における第２ローラ旋回手段を構成する。

クランクシャフト51Lおよび出力軸13をそれぞれ図２の左側においてハウジング11から突出させ、該突出部においてハウジング11およびクランクシャフト51L間にシールリング57を介在させると共に、クランクシャフト51Lおよび出力軸13間にシールリング58を介在させ、これらシールリング57,58により、ハウジング11から突出するクランクシャフト51Lおよび出力軸13の突出部をそれぞれ液密封止する。

なお、シールリング57,58の介在に際しては、これらシールリング57,58を位置させるクランクシャフト51Lの端部においてその内径と外径の中心を、出力軸13の支持位置と同様に偏心させる。このようなシール構造とすることで、出力軸13および第２ローラ32の上記旋回によりその回転軸線O₂が旋回変位するにもかかわらず、出力軸13をハウジング11から突出する箇所において良好にシールし続けることができる。

（トルク配分制御）
次に、実施例１の駆動力配分制御について説明する。
変速機3（図１参照）から入力軸12へのトルクは、一方でこの入力軸12からそのままリヤプロペラシャフト4およびリヤファイナルドライブユニット5（ともに図１参照）を経て左右後輪6L,6Rに伝達される。

他方で実施例１の駆動力配分装置1は、ローラ間押し付け力制御モータ45によりピニオン55およびリングギヤ51Lc,51Rcを介しクランクシャフト51L,51Rを回転位置制御して、ローラ軸間距離L1を第１ローラ31および第２ローラ32の半径の和値よりも小さくした場合、これらローラ31,32が径方向相互押圧力に応じたローラ伝達トルク容量を持つことから、このトルク容量に応じて左右後輪6L,6Rへのトルクの一部を、第１ローラ31から第２ローラ32を経て出力軸13に向かわせることができる。

その後、このトルクは、出力軸13の図２中左端から、フロントプロペラシャフト7（図１参照）およびフロントファイナルドライブユニット8（図１参照）を経て左右前輪（従駆動輪）9L,9Rへ伝達される。これにより、左右後輪6L,6Rおよび左右前輪9L,9Rを共に駆動する四輪駆動走行が可能となる。

なお、ローラ間押し付け力制御モータ45によるローラ間径方向相互押圧力制御（ローラローラ伝達トルク容量制御）中、出力軸13および第２ローラ32（その回転軸線O₂）は偏心軸線O₃周りに旋回変位する。ところが、出力軸13および第２ローラ32（その回転軸線O₂）の旋回変位は、出力軸13およびフロントプロペラシャフト7間を結合する自在継手により吸収され得て、偏心継手なしでも、上記左右前輪（従駆動輪）9L,9Rへのトルク伝達が阻害されることはない。

次に、実施例１の作用を説明する。
［出力軸の撓みに伴うローラ摩擦面の耐久性悪化について］
駆動力配分装置1において、第２ローラ32の回転軸部である出力軸13は、第１ローラ31の回転軸部である入力軸12と比較して伝達トルクが小さいため、軽量化および経済性の観点から、入力軸12に対して外径を細くすることが可能である。

このとき、出力軸13を細くするほど、出力軸13の撓み量が大きくなり、ローラ摩擦面の耐久性悪化を招く。詳述すると、図４に示すように、出力軸13が撓むことで、第２ローラ32の第１ローラ31との接触面において軸方向端部が第１ローラ31側へ変形する。これにより、ローラ間の径方向押圧力がローラ接触面の一部に集中することで、ローラ摩擦面が激しく摩耗する。

ここで、一般的に、軸受はインナレースとアウタレースとが転動体により点接触（または線接触）した状態であるため、ブッシュ等の支持部品と比較して、回転軸の撓みに対する支持剛性が低い。さらに、実施例１の駆動力配分装置1では、ローラ間の伝達トルク容量を可変とするために、出力軸13を軸受52L,52Rによりクランクシャフト51L,51Rに支持し、さらにクランクシャフト51L,51Rを軸受53L,53Rによりベアリングサポート23,25に支持している。つまり、出力軸13を径方向二重の軸受を介してベアリングサポート23,25に支持した構造であるため、出力軸13の撓みが顕著となる。

［ローラ接触面の変形抑制作用］
これに対し、実施例１の駆動力配分装置1では、軸受52L,52Rの軸方向長さW1を、軸受53L,53Rの軸方向長さW2よりも長く設定したため、出力軸13の撓みに対する支持剛性を高めることができ、図４の二点鎖線で示すように、出力軸13の撓みを抑制できる。ここで、軸受53L,53Rの軸方向長さW2は軸受52L,52Rの軸方向長さW1よりも短くしているのは、軸受53L,53Rを支持するベアリングサポート23，25による制約を受けるからである。以下、その理由を説明する。

軸受53L,53Rの軸方向長さW2を長くするためには、ベアリングサポート23,25の軸方向長さを長くする必要がある。ところが、ベアリングサポート23,25は両ローラの反力を受け止める部材であって、ハウジング11や両ローラ31,32と比較してより高強度で比重の大きな材料を用いているため、ベアリングサポート23,25の形状を大型化することは、軽量化および経済性の観点から好ましくない。

一方、軸受52L,52Rは、出力軸13とクランクシャフト51L,51Rの中心孔51La,51Raとの間に嵌挿している。ここで、出力軸13は長尺な棒状部材であるため、軸受52L,52Rの軸方向長さW2を長くした場合であっても、形状変更は不要であり、重量増やコストアップは生じない。つまり、軸受52L,52Rの軸方向長さW1を、軸受53L,53Rの軸方向長さW2よりも長くすることにより、重量増やコストアップを抑制しつつ、出力軸13の撓みを抑制できる。

また、第２ローラ32の第１ローラ31とのローラ接触面における軸方向端部の第１ローラ31側への変形量が抑制されるため、ローラ間の接触面圧を高めることができ、トルク伝達効率が向上する。

さらに、出力軸13の撓みが抑えられることで、クランクシャフト51L,51Rの隣接端にそれぞれ設けたリングギヤ51Lc,51Rcの倒れが抑制されるため、第２ローラ32とクランクシャフト51L,51Rとの間に介装したスラストベアリング54L,54Rへの入力が小さくなり、フリクション低減を図ることができる。

また、実施例１の駆動力配分装置1では、軸受52L,52Rの軸受支持スパンS1を軸受53L,53Rの軸受支持スパンS2よりも短く設定した。出力軸13の撓み量は、出力軸13の径方向振動の最大振幅で決まり、この最大振幅は、軸受52L,52Rの軸受支持スパンS1を短くするほど小さくなる。すなわち、出力軸13の最大撓み量を小さくでき、撓みを効果的に抑制できる。

次に、効果を説明する。
実施例１の駆動力配分装置1では、以下に列挙する効果を奏する。
(1) 第１ローラ31および第２ローラ32と、ローラ間径方向押圧接触により発生する反力を受けるベアリングサポート23，25と、第２ローラ32の回転軸である出力軸13に対してオフセットした回転軸を有するクランクシャフト51L,51Rと、出力軸13をクランクシャフト51L,51Rに支承する一対の軸受52L,52Rと、クランクシャフト51L,51Rの回転軸である偏心外周部51Lb,51Rbをベアリングサポート23,25に支承する一対の軸受53L,53Rと、クランクシャフト51L,51Rを回転させローラ間径方向押圧接触状態を変更するローラ間押し付け力制御モータ45と、を備え、軸受52L,52Rの軸方向長さW1を、軸受53L,53Rの軸方向長さW2よりも長く設定した。
これにより、第２ローラ32の第１ローラ31との接触面の変形を小さく抑え、ローラ摩擦面の耐久性低下を抑制できる。また、ローラ間の接触面圧が高くなると共に、クランクシャフト51L,51Rの倒れを抑制できるため、トルク伝達効率の向上を図ることができる。
さらに、軸受53L,53Rの軸方向長さW2を短くできるため、軸受53L,53Rを取り付けるベアリングサポート23,25の大型化を回避して重量増およびコストアップを抑制できる。

(2) 軸受52L,52Rの軸受支持スパンS1を、軸受53L,53Rの軸受支持スパンS2よりも短く設定したため、出力軸13の最大撓み量を小さくでき、撓みを効果的に抑制できる。

(3) 左右後輪6L,6Rへのトルクの一部を左右前輪9L,9Rへ分配して出力することにより、前後輪間のトルク配分を決定するようにした駆動力配分装置として、駆動力配分装置1を用い、第１ローラ31を左右後輪6L,6Rへのトルク伝達経路を成す入力部材12と連結し、第２ローラ32を左右前輪9L,9Rへのトルク伝達経路を成す出力軸13と連結した。これにより、出力軸13の大径化による重量増を抑制しつつ、四輪駆動走行時における左右後輪9L,9Rへのトルク伝達効率の向上を図ることができる。

図５は、実施例２の駆動力配分装置1の要部拡大図である。なお、実施例１と共通する部位については、同一呼称、同一符号で表す。
実施例２の駆動力配分装置1では、図５に示すように、軸受52L,52Rの軸受支持スパンS1を、軸受53L,53Rの軸受支持スパンS2と同一長さに設定した。
実施例２の駆動力配分装置1では、上記構成としたため、出力軸13の撓みを抑制できる。よって、実施例１の効果(1),(3)と同様の効果を奏する。

6L,6R 左右後輪（主駆動輪）
9L,9R 左右前輪（従駆動輪）
23,25 ベアリングサポート（回転支持板）
31 第１ローラ
32 第２ローラ
45 （伝達トルク容量変更手段）
51L,51R クランクシャフト（偏心部材）
52L,52R 軸受（内側軸受）
53L,53R 軸受（外側軸受）

Claims

車両の動力源から主駆動輪へのトルクの一部を従駆動輪へ分配して出力することにより、主従駆動輪間のトルク配分を決定するようにした駆動力配分装置において、
軸方向一方側を前記動力源からのトルク伝達経路と接続し他方側を前記主駆動輪へのトルク伝達経路と接続した入力軸と、
軸方向一方側を前記従駆動輪へのトルク伝達経路と接続した出力軸と、
前記入力軸の外周に設けた第１ローラと、
前記出力軸の外周に設けた第２ローラと、
ローラ間径方向押圧接触により発生する反力を受ける回転支持板と、
前記出力軸に対してオフセットした回転軸を有する偏心部材と、
前記出力軸を前記偏心部材に支承する一対の内側軸受と、
前記偏心部材の回転軸を前記回転支持板に支承する一対の外側軸受と、
前記偏心部材を回転させローラ間径方向押圧接触状態を変更する伝達トルク容量変更手段と、
を備え、
前記内側軸受の軸方向長さを、前記外側軸受の軸方向長さよりも長く設定したことを特徴とする駆動力配分装置。
請求項１に記載の駆動力配分装置において、
前記一対の内側軸受の軸方向中心間距離を、前記一対の外側軸受の軸方向中心間距離よりも短く設定したことを特徴とする駆動力配分装置。
請求項１または請求項２に記載の駆動力配分装置において、
前記出力軸の外径を前記入力軸の外径よりも細く設定したことを特徴とする駆動力配分装置。