[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る駆動力伝達装置、及び駆動力伝達装置の制御装置が搭載された四輪駆動車の概略を示す構成図である。
(四輪駆動車100の構成)
四輪駆動車100は、駆動力伝達系101と、駆動力伝達装置11と、制御装置12と、主駆動源であるエンジン102と、トランスミッション103と、主駆動輪としての前輪104L,104Rと、補助駆動輪としての後輪105L,105Rとを備えている。なお、図1において符号中の文字「L」は四輪駆動車100の前進方向に対する左側を示し、文字「R」は四輪駆動車100の前進方向に対する右側を示している。
駆動力伝達系101は、前輪側駆動力伝達系101Aと、後輪側駆動力伝達系101Bと、前輪側駆動力伝達系101A及び後輪側駆動力伝達系101Bをつなぐプロペラシャフト20とを有し、四輪駆動車100の四輪駆動状態を二輪駆動状態に、また二輪駆動状態を四輪駆動状態にそれぞれ切り替え可能に構成されている。駆動力伝達系101は、四輪駆動車100のトランスミッション103側から後輪105L,105Rに至る駆動力伝達経路に、フロントディファレンシャル21及びリヤディファレンシャル22と共に配置され、四輪駆動車100の図略の車体に搭載されている。
前輪側駆動力伝達系101Aは、フロントディファレンシャル21及び駆動力断続装置23を含み、プロペラシャフト20における前輪104L,104R側に配置されている。
フロントディファレンシャル21は、サイドギヤ211L,211Rと、一対のピニオンギヤ212と、一対のピニオンギヤ212を回転可能に支持するギヤ支持部材213と、サイドギヤ211L,211R及び一対のピニオンギヤ212を収容するフロントデフケース214とを有し、トランスミッション103に連結されている。サイドギヤ211Lは、前輪104L側のアクスルシャフト24Lに接続され、サイドギヤ211Rは、前輪104R側のアクスルシャフト24Rに接続される。一対のピニオンギヤ212は、サイドギヤ211L,211Rにギヤ軸を直交させて噛合する。
駆動力断続装置23は、第1のスプライン歯部231と、第2のスプライン歯部232と、スリーブ233とを有するドグクラッチからなる。駆動力断続装置23は、四輪駆動車100の前輪104L,104R側に配置され、スリーブ233が図略のアクチュエータによって進退移動可能である。第1のスプライン歯部231はフロントデフケース214に、第2のスプライン歯部232はリングギヤ262に、それぞれ回転不能に接続されている。スリーブ233は、第1のスプライン歯部231及び第2のスプライン歯部232にスプライン嵌合可能に連結されている。この構成により、駆動力断続装置23は、プロペラシャフト20とフロントデフケース214とを断続可能に連結する。
後輪側駆動力伝達系101Bは、リヤディファレンシャル22及び駆動力伝達装置11を含み、プロペラシャフト20における後輪105L,105R側に配置されている。
リヤディファレンシャル22は、サイドギヤ221L,221Rと、一対のピニオンギヤ222と、一対のピニオンギヤ222を回転可能に支持するギヤ支持部材223と、サイドギヤ221L,221R及び一対のピニオンギヤ222を収容するリヤデフケース224とを有し、プロペラシャフト20に連結されている。一対のピニオンギヤ222は、サイドギヤ221L,221Rにギヤ軸を直交させて噛合する。サイドギヤ221Lは、後輪105L側のアクスルシャフト25Lに接続され、サイドギヤ221Rは、後輪105R側のアクスルシャフト25Rに駆動力伝達装置11を介して接続される。
駆動力伝達装置11は、リヤディファレンシャル22のサイドギヤ221Rと後輪105R側のアクスルシャフト25Rとの連結を断接可能である。リヤディファレンシャル22のサイドギヤ221Rと後輪105R側のアクスルシャフト25Rとの連結が遮断されると、エンジン102の駆動力が後輪105Rに伝達されなくなると共に、リヤディファレンシャル22のサイドギヤ221L,221R及び一対のピニオンギヤ222が空回りすることにより後輪105Lにも駆動力が伝達されなくなる。
一方、リヤディファレンシャル22のサイドギヤ221Rと後輪105R側のアクスルシャフト25Rとが連結されると、エンジン102の駆動力が後輪105Rに伝達されると共に、リヤディファレンシャル22のサイドギヤ221Lを介して後輪105Lにも駆動力が伝達される。これにより、四輪駆動車100が四輪駆動状態となる。
前輪104L,104Rは、エンジン102がトランスミッション103及びフロントディファレンシャル21を介して前輪側のアクスルシャフト24L,24Rに駆動力を出力することにより駆動される。一方の後輪105Lは、エンジン102がトランスミッション103、駆動力断続装置23、プロペラシャフト20、及びリヤディファレンシャル22を介して後輪105L側のアクスルシャフト25Lに駆動力を出力することにより駆動される。他方の後輪105Rは、エンジン102がトランスミッション103、駆動力断続装置23、プロペラシャフト20、リヤディファレンシャル22、及び駆動力伝達装置11を介して後輪105R側のアクスルシャフト25Rに駆動力を出することにより駆動される。
プロペラシャフト20の前輪104L,104R側の端部には、互いに噛合するドライブピニオン261及びリングギヤ262からなる前輪側歯車機構26が配置されている。また、プロペラシャフト20の後輪105L,105R側の端部には、互いに噛合するドライブピニオン271及びリングギヤ272からなる後輪側歯車機構27が配置されている。
制御装置12は、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等の記憶素子からなる記憶部121と、記憶部121に記憶されたプログラムに従って動作するCPU(Central Processing Unit)等を有する制御部122と、駆動力伝達装置11の電動モータ5(後述)を制御するモータ制御回路123とを有している。モータ制御回路123により電動モータ5に電流が供給されると、駆動力伝達装置11によってリヤディファレンシャル22のサイドギヤ221Rから後輪105R側のアクスルシャフト25Rにエンジン102の駆動力が伝達される。一方、電動モータ5に電流が供給されなくなると、リヤディファレンシャル22のサイドギヤ221Rと後輪105R側のアクスルシャフト25Rとの連結が遮断される。
(駆動力伝達装置11の構成)
図2は、駆動力伝達装置11の構成例を示す断面図である。図2において、回転軸線Oよりも上側は非作動状態を示し、下側は作動状態を示している。
この駆動力伝達装置11は、電動モータ5と、電動モータ5の出力軸500の回転を減速させる減速機構9と、第1の摩擦部材としての複数のアウタクラッチプレート81及び第2の摩擦部材としての複数のインナクラッチプレート82を有する多板クラッチ8と、複数のアウタクラッチプレート81と共に回転する入力回転部材13と、複数のインナクラッチプレート82と共に回転する出力回転部材14と、電動モータ5の回転力から軸方向の推力(押圧力)を発生させるカム推力発生機構としてのカム機構3と、カム推力に応じた信号を出力する歪みセンサ10と、多板クラッチ8及びカム機構3を収容するハウジング4とを備えている。
入力回転部材13は、回転軸線Oを軸線とする軸状の軸部131と、軸部131とは反対側(カム機構3側)に開口する有底円筒状の円筒部132とを一体に有している。入力回転部材13は、ハウジング4の本体部41内に針状ころ軸受133,134を介して回転可能に支持されている。軸部131は、リヤディファレンシャル22のサイドギヤ221R(図1参照)にスプライン嵌合によって連結されている。軸部131の外周面とハウジング4の本体部41の内面との間は、回転軸線O方向に沿って並列する一対のシール機構135によってシールされている。
出力回転部材14は、回転軸線Oを軸線とする軸状のボス部141と、ボス部141とは反対側(図1に示す後輪105R側)に開口する有底円筒状の円筒部142とを一体に有している。出力回転部材14は、入力回転部材13の円筒部132内に針状ころ軸受143,144を介して回転可能に支持されている。また、出力回転部材14は、ハウジング4の蓋部42に玉軸受145を介して回転可能に支持されている。出力回転部材14には、その開口から後輪105R側のアクスルシャフト25R(図1参照)の先端部が挿入される。後輪105R側のアクスルシャフト25Rは、出力回転部材14にスプライン嵌合によって相対回転不能かつ回転軸線O方向に相対移動可能に連結される。
ボス部141は、入力回転部材13における軸部131における円筒部132側の端部に形成された凹部131aに収容されている。ボス部141の外径は、円筒部142の外径よりも小さい寸法に設定されている。円筒部142における開口周辺部の外周面とハウジング4の蓋部42の内面との間は、シール部材146によってシールされている。
多板クラッチ8は、入力回転部材13と出力回転部材14との間に配置されている。多板クラッチ8における複数のアウタクラッチプレート81と複数のインナクラッチプレート82とは、同一軸線(回転軸線O)上で相対回転可能に交互に配置され、回転軸線O方向に押圧されることにより互いに摩擦係合する。
複数のアウタクラッチプレート81は、入力回転部材13の円筒部132の内周面に形成されたストレートスプライン嵌合部132aにスプライン嵌合し、入力回転部材13に対して相対回転不能、かつ回転軸線O方向に相対移動可能に連結されている。
複数のインナクラッチプレート82は、出力回転部材14の円筒部142の外周面に形成されたストレートスプライン嵌合部14aにスプライン嵌合し、出力回転部材14に対して相対回転不能、かつ回転軸線O方向に相対移動可能に連結されている。
電動モータ5は、電動モータ用ハウジング50内に収容され、電動モータ用ハウジング50がハウジング4の本体部41にボルト5aによって取り付けられている。ここで、電動モータとは、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する機器の総称であり、限られた角度を旋回するアクチュエータも含まれる。電動モータ5の出力軸500は、減速機構9及び歯車伝達機構7を介してカム機構3に連結されている。
歯車伝達機構7は、第1の歯車71及び第2の歯車72を有している。第1の歯車71は、減速機構9の回転軸O1上に配置され、ハウジング4の本体部41内に玉軸受73,74を介して回転可能に支持されている。第2の歯車72は、ギヤ部720が第1の歯車71に噛合するように配置され、支持軸76に玉軸受75を介して回転可能に支持されている。歯車伝達機構7は、減速機構9で減速された電動モータ5の回転力を出力軸500から受けて、カム機構3に伝達する。出力軸500の回転軸は、減速機構9の回転軸O1と一致している。
ハウジング4は、第1ハウジング部材としての本体部41と、第2ハウジング部材としての蓋部42とが、回転軸線Oに平行な方向に組み合わされてボルト15によって締結されている。本体部41は、入力回転部材13の軸部131の一部を覆う小径部411と、入力回転部材13の円筒部132を覆う大径部412とを有し、小径部411と大径部412との間には、段差部413が形成されている。
針状ころ軸受133は、小径部411の内周面と入力回転部材13の軸部131の外周面との間に配置されている。針状ころ軸受134は、段差部413と入力回転部材13との間に配置されている。針状ころ軸受134は、段差部413の内面において、大径部412よりも小径部411寄りに配置されている。
ハウジング4内には図略の潤滑油が封入され、本体部41と蓋部42との間には、潤滑油の漏洩を防ぐためのガスケット43が配置されている。本実施の形態では、歪みセンサ10は、本体部41の大径部412の外面に取り付けられ、本体部41の変形量(歪み量)を検出する。
(減速機構9の構成)
図3は、減速機構9の構成例を示す断面図である。
減速機構9は偏心揺動減速機構であり、より詳しくは、少歯数差インボリュート減速機構である。減速機構9は、回転軸90と、入力部材91と、自転力付与部材92と、複数(本実施の形態では6つ)の出力部材93とを有し、減速機構用ハウジング94内に収容されている。
回転軸90は、減速機構9の回転軸O1から偏心量δをもって平行に偏心する軸線O2を中心軸線とする偏心部901を有している。回転軸90は、図2に示すように、減速機構用ハウジング94に玉軸受95を介して、また歯車伝達機構7の第1の歯車71に玉軸受96を介して、それぞれ回転可能に支持されている。
入力部材91は、軸線O2を中心軸とする中心孔910を有する外歯歯車からなり、中心孔910の内周面と偏心部901の外周面との間に針状ころ軸受97を介在させて、回転軸90に回転可能に支持されている。入力部材91は、電動モータ5から回転力を受けて偏心量δを持つ矢印n1,n2方向の円運動を行う。入力部材91には、軸線O2回りに等間隔に並列する複数(本実施の形態では6つ)の貫通孔としてのピン挿通孔911が形成されている。入力部材91の外周面には、軸線O2を中心軸とするピッチ円のインボリュート歯形をもつ外歯912が形成されている。
自転力付与部材92は、回転軸O1を中心軸とする内歯歯車からなり、入力部材91に噛合し、電動モータ5の回転力を受けて公転する入力部材91に対して矢印m1,m2方向の自転力を付与する。自転力付与部材92の内周面には、入力部材91の外歯912に噛合するインボリュート歯形をもつ内歯921が形成されている。
複数の出力部材93は、略均一な外径をもつピンからなり、入力部材91のピン挿通孔911を挿通して歯車伝達機構7における第1の歯車71のピン取付孔710に取り付けられている。複数の出力部材93は、自転力付与部材92によって付与された自転力を入力部材91から受けて歯車伝達機構7の第1の歯車71に出力する。複数の出力部材93の外周面には、入力部材91におけるピン挿通孔911の内周面との間の接触抵抗を低減するための針状ころ軸受98が設けられている。
(カム機構3の構成)
次に、カム機構3について、図4〜図8を参照して詳細に説明する。
図4は、カム機構3の構成例を示す斜視図である。図5は、カム機構3のカム部材31を示す斜視図である。図6は、カム機構3のリテーナ32を示す斜視図である。図7は、カム機構3の転動部材33及び支持ピン34を示す斜視図である。図8は、カム機構3の動作を説明するための説明図である。
カム機構3は、電動モータ5の回転力(減速機構9からの回転力)を受けて、多板クラッチ8を回転軸線O方向に押圧する推力を発生させる。換言すれば、カム機構3は、電動モータ5のトルクを、多板クラッチ8を押圧する押圧力に変換する。
カム機構3は、電動モータ5の回転力を受けて回転するカム部材31と、カム部材31に形成されたカム面を転動する転動部材33と、転動部材33の転動により発生する推力を多板クラッチ8側に出力する出力部材としてのリテーナ32とを有している。カム機構3は、出力回転部材14の円筒部142の外周側に配置されている。
カム部材31は、図5に示すように、環状であり、出力回転部材14を挿通させる挿通孔310を有している。カム部材31の外周縁の一部には、径方向外方に突出した扇状の凸片311が設けられている。凸片311には、歯車伝達機構7の第2の歯車72(ギヤ部720)に噛合するギヤ部311aが形成されている。第2の歯車72のギヤ部720及びカム部材31のギヤ部311aは平歯車からなり、カム部材31は第2の歯車72に対して回転軸線Oに沿って移動可能である。
カム部材31の軸線方向一側の端面には、挿通孔310の開口周縁から後輪105R(図1参照)側に向かって突出する円筒部312が形成されている。カム部材31の軸線方向他側の端面には、多板クラッチ8に対向するカム面を構成する凸部316、及び凹部315が形成されている。円筒部312の内周面と出力回転部材14における円筒部142の外周面との間には、針状ころ軸受313(図2参照)が介在している。カム部材31の軸線方向一側の端面とハウジング4の蓋部42の内面との間には、針状スラストころ軸受37(図2参照)が介在している。
凹部315及び凸部316は、カム部材31の周方向に交互に並列している。本実施の形態では、3つの凹部315と3つの凸部316が互いに隣接して配置されている。凹部315は、略均一な切り欠き幅をもつ一対の切り欠き側面315a,315bと、一対の切り欠き側面315a,315bの間に介在する切り欠き底面315cとを有する断面略矩形状の切り欠きによって形成されている。
凸部316は、カム部材31の周方向に沿って傾斜した傾斜面316aと、平面316bとを有している。傾斜面316aは、凹部315側から第2の傾斜面316aに向かってカム部材31の軸線方向の厚さを漸次大きくするように傾斜している。平面316bは、カム部材31の軸線方向の厚さが略均一な平面で形成されている。
リテーナ32は、図6に示すように、環状であり、出力回転部材14を挿通させる挿通孔320を有している。リテーナ32は、複数(本実施の形態では3つ)のガイド部材32b(図2参照)により回転が規制されている。ガイド部材32bは、回転軸線Oに平行であり、ハウジング4の本体部41と蓋部42との間に固定されている。
リテーナ32の多板クラッチ8側の端面には、挿通孔320の開口周縁から多板クラッチ8側に向かって突出する円筒部321が形成されている。円筒部321の外周側には、リテーナ32からの推力を受けて多板クラッチ8を押し付ける環板状の押付部材323(図2参照)が配置されている。押付部材323は、入力回転部材13の円筒部132のスプライン嵌合部132bにスプライン嵌合によって連結されている。押付部材323の一側端面とリテーナ32の多板クラッチ8側端面との間には、針状ころ軸受324が介在している。
リテーナ32の外周縁には、ガイド部材32bを挿通させるためのガイド挿通孔322aが形成され、径方向に突出した複数(本実施の形態では3つ)の凸片322が、周方向に沿って等間隔に設けられている。また、リテーナ32の外周縁には、図7に示す支持ピン34を挿通させる複数(本実施の形態では3つ)のピン挿通孔32aが放射状に形成されている。
支持ピン34は、図4に示すように、ナット35によってリテーナ32に取り付けられている。図7に示すように、支持ピン34の外周には、転動部材33が設けられている。転動部材33は、針状ころ36(図2参照)を介して支持ピン34に対して回転可能に支持されている。
図8に示すように、傾斜面316aにおけるカム部材31の周方向両端部のうち凹部315側の端部を始端部316a1とすると、カム機構3は、転動部材33が始端部316a1に配置された状態においてリテーナ32から回転軸線Oに平行な方向の第1のカム推力P1(図2参照)を出力する。
また、傾斜面316aの始端部316a1とは反対側(平面316b側)の端部を終端部316a2とすると、カム機構3は、転動部材33が始端部316a1と終端部316a2との間に配置された状態においてリテーナ32から第1のカム推力P1よりも小さな第2のカム推力P2(図2参照)を出力する。
(歪みセンサ10によるハウジング4の変形量の検出方法)
次に、本実施の形態における歪みセンサ10によるハウジング4の本体部41の変形量の検出方法について、図2及び図9を用いて説明する。図9は、歪みセンサ10の構成例を示す平面図である。
図2に示すように、歪みセンサ10は、本体部41の大径部412の外面におけるボルト15の近傍に配置されている。歪みセンサ10は、図9に示すように、例えば樹脂等の絶縁体からなるベース111と、金属箔からなる抵抗線112と、抵抗線112の両端から引き出されたリード113a,113bとを有している。抵抗線112は、ベース111上に蛇行するように搭載されている。本実施の形態では、抵抗線112は、回転軸線Oに平行な方向に5回折り返されている。なお、折り返された状態の抵抗線112における回転軸線Oに平行な方向(図9の矢印A方向)の長さをゲージ長Lとする。
リテーナ32から出力された第1のカム推力P1及び第2のカム推力P2は、多板クラッチ8、入力回転部材13の円筒部132、及び針状ころ軸受134を介して、ハウジング4における本体部41の段差部413に伝達される。段差部413が回転軸線Oに平行な方向かつ入力回転部材13の軸部131側に向かって押圧されると、大径部412が回転軸線Oに平行な方向に延びる(変形する)。これにより、大径部412の外面に取り付けられた歪みセンサ10の抵抗線112は、回転軸線Oに平行な方向(図9の矢印A方向)に引っ張られてゲージ長Lが伸びる(長くなる)と共に断面積が小さくなり、抵抗線112の抵抗値が増加する。
歪みセンサ10は、このゲージ長Lの変化による抵抗線112の抵抗値の変化によってハウジング4の本体部41の変形量(歪み量)に応じた信号を制御装置12(図1参照)に出力する。
(駆動力伝達装置11の動作)
次に、本実施の形態に示す駆動力伝達装置11の動作について、図1、図2、及び図8を用いて説明する。
プロペラシャフト20と後輪105R側のアクスルシャフト25Rとを駆動力伝達装置11により連結させるには、制御装置12から電動モータ5に電流を供給し、電動モータ5の回転力をカム機構3に付与してカム機構3を作動させる。このとき、カム機構3のカム部材31が回転軸線O回り一方向に回転する。図8に示すように、カム部材31が回転すると、転動部材33がカム部材31の凹部315に配置された状態(初期状態)から転動し、カム部材31の凸部316の傾斜面316a上に乗り上げて始端部316a1に位置する。これにより、電動モータ5の回転力が、多板クラッチ8のアウタクラッチプレート81及びインナクラッチプレート82の間の隙間を詰めるための第1のカム推力P1に変換される。
転動部材33は、支持ピン34及び針状ころ36を介してリテーナ32を多板クラッチ8側(図2及び図8における矢印X方向)に押し付ける。リテーナ32は、多板クラッチ8のアウタクラッチプレート81とインナクラッチプレート82とを互いに接近させる方向に押付部材323を押し付ける。押付部材323がアウタクラッチプレート81及びインナクラッチプレート82を矢印X方向に押し付けることにより、互いに隣り合うアウタクラッチプレート81とインナクラッチプレート82との間の隙間が詰められる。
押付部材323からの押圧力を受けた多板クラッチ8のアウタクラッチプレート81及びインナクラッチプレート82は、入力回転部材13の円筒部132における軸部131側に押し付けられる。多板クラッチ8から円筒部132が受けた押圧力は、針状ころ軸受134を介してハウジング4の段差部413に伝達される。これにより、段差部413が入力回転部材13の軸部131側に押圧されると共に、大径部412が入力回転部材13の軸部131側に向かって引っ張られる(延びる)。
次に、カム部材31が電動モータ5の回転力を受けて、回転軸線O回り一方向にさらに回転すると、転動部材33は凸部316の傾斜面316aを平面316bに向かって転動し、傾斜面316aの終端部316a2に到達して平面316b上に乗り上げる。これにより、電動モータ5の回転力が、多板クラッチ8のアウタクラッチプレート81及びインナクラッチプレート82を摩擦係合させるための第2のカム推力P2に変換される。
転動部材33から第2のカム推力P2を付与された押付部材323は、アウタクラッチプレート81及びインナクラッチプレート82を矢印X方向に押し付け、互いに隣り合うアウタクラッチプレート81及びインナクラッチプレート82同士が摩擦係合する。
多板クラッチ8のアウタクラッチプレート81及びインナクラッチプレート82は、入力回転部材13の円筒部132における軸部131側にさらに押し付けられる。針状ころ軸受134を介して伝達された押圧力により、段差部413が入力回転部材13の軸部131側にさらに押圧されると共に、大径部412が入力回転部材13の軸部131側に向かってより引っ張られる(延びる)。
ハウジング4の本体部41の変形量は、歪みセンサ10の抵抗線112のゲージ長Lの変化による抵抗線112(図9参照)の抵抗値の変化として検出される。歪みセンサ10は、検出した変形量(歪み量)の変化の信号を制御装置12(図1参照)に出力する。制御装置12は、歪みセンサ10から出力された信号に基づきカム機構3で発生したカム推力(第1のカム推力P1及び第2のカム推力P2)を算出し、算出されたカム推力に基づいて電動モータ5への供給電流を制御する。制御装置12が電動モータ5を制御する際に実行する処理の具体例については後述する。
以上より、エンジン102の駆動力(トルク)は、入力回転部材13から出力回転部材14に伝達され、さらに出力回転部材14から後輪105R側のアクスルシャフト25Rを介して後輪105Rに伝達されて後輪105Rが回転駆動される。後輪105Rが回転駆動されることにより、対となる後輪105Lにも駆動力が伝達され、四輪駆動状態となる。つまり、四輪駆動車100では、駆動力伝達装置11によりエンジン102の駆動力を後輪側駆動力伝達系101Bに伝達可能とし、制御装置12により駆動力の伝達量を制御している。
(制御装置12による駆動力伝達装置11の制御方法)
図10は、制御装置12の制御部122が実行する処理の一具体例を示すフローチャートである。制御部122は、このフローチャートに示す処理を制御周期(例えば10ms)ごとに繰り返し実行する。図11は、出力回転部材14に伝達すべき目標トルク値と電動モータ5への指令電流値との関係を定義したマップを示すグラフである。
制御部122は、車両走行状態に基づいて、入力回転部材13から出力回転部材14に伝達すべき目標トルク値を設定する(ステップS1)。この車両走行状態には、例えば前輪104L,104Rと後輪105L,105Rとの差動回転数や、車速が含まれる。次に、制御部122は、この目標トルク値から電動モータ5に供給すべき電流値を指令電流値として算出する(ステップS2)。次に、制御部122は、この指令電流値をモータ制御回路123に出力する(ステップS3)。
モータ制御回路123によって指令電流値に応じた電流が電動モータ5へ供給されると、電動モータ5の回転力が減速機構9を介してカム機構3に伝達され、カム機構3で発生したカム推力がハウジング4の本体部41の変形量に変換される。制御部122は、ハウジング4の本体部41の変形量を検出した歪みセンサ10の出力信号を取得し(ステップS4)、これに基づいて、カム機構3で実際に発生したカム推力を算出する(ステップS5)。次に、制御部122は、算出したカム推力に基づいて、実際に入力回転部材13から出力回転部材14に伝達されたトルク値を算出する(ステップS6)。
算出したトルク値が目標トルク値と一致する場合(ステップS7:Yes)、制御部122は、図10に示すフローチャートの処理を一旦終了する。一方、算出したトルク値が目標トルク値と異なる場合(ステップS7:No)、制御部122は、算出したトルク値と電動モータ5への指令電流値との関係を記憶部121に記憶させ(ステップS8)、実際のトルク値が目標トルク値に一致するように電動モータ5への指令電流値を補正し(ステップS9)、補正後の指令電流値をモータ制御回路123に出力する(ステップS3)。これにより、補正後の指令電流値に基づいてモータ制御回路123によって電動モータ5へ電流が供給される。
制御部122におけるステップS8及びステップS9の処理について、図11を参照して、より具体的に説明する。図11の曲線(a)は、ステップS1にて設定した目標トルク値と、ステップS2にて目標トルク値から算出された電動モータ5への指令電流値との関係を定義したマップに基づく特性曲線である。例えば、目標トルク値がT0のとき、指令電流値はI0である。
ステップS3の処理によって指令電流値I0を電動モータ5に供給したとき、ステップS6にて算出された実際のトルク値が目標トルク値T0より小さい場合(例えばT1)には、図11に示す曲線(b)のようにマップを補正する。これにより、目標トルク値T0に対してより大きな指令電流値(例えばI1)が算出される。
また、ステップS3の処理によって指令電流値I0を電動モータ5に供給したとき、ステップS6にて算出された実際のトルク値が目標トルク値T0より大きい場合(例えばT2)には、図11に示す曲線(c)のようにマップを補正する。これにより、目標トルク値T0に対してより小さな指令電流値(例えばI2)が算出される。
以上より、ステップS9において、電動モータ5への指令電流値I0が指令電流値I1又はI2に補正される。つまり、制御部122は、ステップS9にて電動モータ5への指令電流を補正する際、ステップS5にて算出されたカム推力に基づいて、入力回転部材13から出力回転部材14に伝達されるべき駆動力(入力回転部材13から出力回転部材14に伝達すべき目標トルク値)と電動モータ5への指令電流値との関係を定義したマップを補正する。
(第1の実施の形態の作用及び効果)
以上説明した第1の実施の形態によれば、以下のような作用及び効果が得られる。
(1)歪みセンサ10は、カム機構3で発生したカム推力をハウジング4の変形量として検出するので、カム推力を精度よく調節することができる。つまり、制御装置12は、歪みセンサ10からの信号に基づいてカム機構3で実際に発生したカム推力を算出し、算出されたカム推力に基づいて精度よく電動モータ5を制御することができるため、カム機構3による多板クラッチ8の押圧力を所望の値に近づけることが可能となる。
(2)歪みセンサ10をハウジング4の本体部41の外面に取り付けて、ハウジング4のカム推力による変形量を検出するため、駆動力伝達装置11に別途検出装置を搭載する必要がない。
(3)制御装置12の制御部122は、ステップS5にて算出されたカム推力に基づいて、入力回転部材13から出力回転部材14に伝達されるべき駆動力と電動モータ5への指令電流値との関係を定義したマップを補正し、補正したマップを記憶しておくことにより、次回以降の応答に対しての遅れを抑制することができる。
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態について、図12を参照して説明する。
図12は、本発明の第2の実施の形態に係る駆動力伝達装置11の構成例を示す部分断面図である。
なお、第2の実施の形態及び後述する第3〜第6の実施の形態において、第1の実施の形態について説明したものと共通する機能を有する構成要素については、同一の又は対応する符号及び名称を付してその説明を省略する。
本実施の形態に係る駆動力伝達装置11は、歪みセンサ10の取り付け位置が第1の実施の形態における歪みセンサ10の取り付け位置と異なる。
本実施の形態における歪みセンサ10は、リード113a,113b(図9参照)の延伸方向(図9の矢印A方向)における一端がハウジング4の小径部411に取り付けられ、他端がハウジング4の段差部413に取り付けられている。
リテーナ32から出力された第1のカム推力P1及び第2のカム推力P2は、多板クラッチ8、入力回転部材13、及び針状ころ軸受134を介して小径部411に伝達され、小径部411が回転軸線Oに平行な方向かつ入力回転部材13の軸部131側に向かって押圧される。これにより、ハウジング4が変形して小径部411が変位し、小径部411に固定された歪みセンサ10の一端が、入力回転部材13の軸部131側に向かって引っ張られて、抵抗線112のゲージ長Lが伸びる(長くなる)と共に断面積が小さくなり、抵抗線112の抵抗値が増加する。
そして、第1の実施の形態と同様に、歪みセンサ10は、ハウジング4の小径部411及び段差部413が受けた第1のカム推力P1及び第2のカム推力P2による押圧力を抵抗線112のゲージ長Lの変化による抵抗値の変化量として検出する(図9参照)。
本実施の形態によれば、第1の実施の形態について説明した(1)〜(3)の作用及び効果と同様の作用及び効果が得られる。
[第3の実施の形態]
次に、本発明の第3の実施の形態について、図13及び図14を参照して説明する。
図13は、本発明の第3の実施の形態に係る駆動力伝達装置11の構成例を示す部分断面図である。図14は、第3の実施の形態におけるボルト15Aの内部を示す断面図である。
本実施の形態に係る駆動力伝達装置11は、歪みセンサ10の取り付け位置が第1の実施の形態における歪みセンサ10の取り付け位置と異なる。
本実施の形態における歪みセンサ10は、ハウジング4の本体部41と蓋部42とを締結するボルト15Aの内部に取り付けられている。より具体的には、ボルト15Aは、図14に示すように、軸方向に沿って貫通孔150が形成され、貫通孔150の内部に歪みセンサ10が配置されている。貫通孔150の軸方向と歪みセンサ10の抵抗線112の蛇行方向とは、互いに平行である。
本実施の形態では、ボルト15Aは、ハウジング4の本体部41及び蓋部42に形成された図略のボルト孔に挿通されて、本体部41側でナット16が締結されている。すなわち、ボルト15Aの頭部151は蓋部42側に位置し、先端部152は本体部41側に位置している。
ハウジング4の本体部41は、カム機構3で発生した第1のカム推力P1及び第2のカム推力P2を受けて、回転軸線Oに平行な方向かつ入力回転部材13の軸部131側に押圧される。一方、ハウジング4の蓋部42は、第1のカム推力P1及び第2のカム推力P2の反作用により発生する第1の反力F1及び第2の反力F2をカム部材31から針状スラストころ軸受37を介して受け、回転軸線Oに平行な方向かつ入力回転部材13の軸部131とは反対側に押圧される。これにより、ボルト15Aは、先端部152が入力回転部材13の軸部131側に向かって引っ張られ、頭部151が入力回転部材13の軸部131とは反対側に向かって引っ張られる。すなわち、ボルト15Aは、カム推力及び反力に応じた互いに逆向きの力を受ける。
ボルト15Aに取り付けられた歪みセンサ10は、カム推力及び反力に応じた互いに逆向きの力を受けて、抵抗線112のゲージ長Lが伸びる(長くなる)と共に断面積が小さくなり、抵抗線112の抵抗値が増加する。
そして、第1の実施の形態と同様に、歪みセンサ10は、ハウジング4の本体部41が受けた第1のカム推力P1及び第2のカム推力P2による押圧力、及びハウジング4の蓋部42が受けた第1の反力F1及び第2の反力F2による押圧力を抵抗線112のゲージ長Lの変化による抵抗値の変化量として検出する(図9参照)。
本実施の形態によれば、第1の実施の形態について説明した(1)〜(3)の作用及び効果と同様の作用及び効果が得られる。
[第4の実施の形態]
次に、本発明の第4の実施の形態について、図15及び図16を参照して説明する。
図15は、本発明の第4の実施の形態に係る駆動力伝達装置11の構成例を示す部分断面図である。図16は、図15のB部拡大図である。
本実施の形態に係る駆動力伝達装置11は、歪みセンサ10の取り付け位置が第1の実施の形態における歪みセンサ10の取り付け位置と異なる。
本実施の形態におけるハウジング4は、カム機構3で発生した第1のカム推力P1及び第2のカム推力P2を受ける本体部41と、第1のカム推力P1及び第2のカム推力P2の反作用により発生する第1の反力F1及び第2の反力F2を受ける蓋部42と、本体部41及び蓋部42との間に圧縮された状態で配置された弾性部材17とを有している。歪みセンサ10は、弾性部材17の露出部分に取り付けられている。なお、歪みセンサ10は、抵抗線112の蛇行方向が回転軸線Oに平行な方向になるように配置されている。
ハウジング4の本体部41が、第1のカム推力P1及び第2のカム推力P2を受けて、回転軸線Oに平行な方向かつ入力回転部材13の軸部131側に押圧され、蓋部42が第1の反力F1及び第2の反力F2を受けて、回転軸線Oに平行な方向かつ入力回転部材13の軸部131とは反対側に押圧されると、圧縮された状態で配置されていた弾性部材17が元の状態に戻ろうとして膨らむ。これにより、歪みセンサ10は、抵抗線112のゲージ長Lが伸びる(長くなる)と共に断面積が小さくなり、抵抗線112の抵抗値が増加する。
そして、第1の実施の形態と同様に、歪みセンサ10は、ハウジング4の本体部41が受けた第1のカム推力P1及び第2のカム推力P2による押圧力、及びハウジング4の蓋部42が受けた第1の反力F1及び第2の反力F2による押圧力を抵抗線112のゲージ長Lの変化による抵抗値の変化量として検出する(図9参照)。
本実施の形態によれば、第1の実施の形態について説明した(1)〜(3)の作用及び効果と同様の作用及び効果が得られる。
[第5の実施の形態]
次に、本発明の第5の実施の形態について、図17〜図19を参照して説明する。
図17は、本発明の第5の実施の形態に係る駆動力伝達装置11の構成例を示す部分断面図である。図18は、第5の実施の形態におけるピストン61及び圧電センサ10Aの断面斜視図である。図19は、図17のC部拡大図である。
本実施の形態では、カム推力に応じた信号を出力するセンサが、カム推力に対する反力に応じた電圧を出力する圧電センサ10Aである。圧電センサ10Aは、ハウジング4の蓋部42に形成された収容部62にピストン61と共に収容されている。
ピストン61は、回転軸線Oに平行な方向における一方の端面に、圧電センサ10Aが設けられると共に、圧電センサ10Aを押圧する押圧面61aとして形成されている。ピストン61とカム部材31との間には、針状スラストころ軸受37が介在している。針状スラストころ軸受37は、アウタレース371と、インナレース372と、アウタレース371及びインナレース372の間に配置されたころ370とを有している。ピストン61の押圧面61aとは反対側には、針状スラストころ軸受37のアウタレース371に接触する軸受接触面61bが形成されている。ピストン61は、回転軸線Oを中心軸とした環状である。
ピストン61は、カム部材31からの第1の反力F1及び第2の反力F2を受けて圧電センサ10Aを押圧し、圧電センサ10Aが収容部62の底面62aに押し付けられる。圧電センサ10Aは、第1の反力F1及び第2の反力F2からの押圧力を電圧に変換して、電圧の変化を制御装置12へ出力する。
本実施の形態によれば、第1の実施の形態について説明した(1)〜(3)の作用及び効果と同様の作用及び効果が得られる。
[第6の実施の形態]
次に、本発明の第6の実施の形態について、図20を参照して説明する。
図20は、本発明の第6の実施の形態に係る駆動力伝達装置11の構成例を示す部分断面図である。
本実施の形態に係る駆動力伝達装置11は、圧電センサ10Aの取り付け位置が第5の実施の形態における圧電センサ10Aの取り付け位置と異なる。
本実施の形態における圧電センサ10Aは、ハウジング4の本体部41に設けられている。より具体的には、圧電センサ10Aは、本体部41の段差部413に形成された収容部410に収容され、回転軸線Oに平行な方向に沿って針状ころ軸受134と並んで配置されている。
リテーナ32から出力された第1のカム推力P1及び第2のカム推力P2を受けて、入力回転部材13の円筒部132が回転軸線Oに平行な方向かつ入力回転部材13の軸部131側に向かって押圧され、針状ころ軸受134が圧電センサ10A側に向かって押圧力を受ける。これにより、圧電センサ10Aは、段差部413の収容部410の底面に押し付けられる。圧電センサ10Aは、第1のカム推力P1及び第2のカム推力P2からの押圧力を電圧に変換して、電圧の変化を制御装置12へ出力する。
本実施の形態によれば、第1の実施の形態について説明した(1)〜(3)の作用及び効果と同様の作用及び効果が得られる。
以上、本発明の駆動力伝達装置、及び駆動力伝達装置の制御装置を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。
(1)上記実施の形態では、駆動力伝達装置11をリヤディファレンシャル22から右側後輪105Rに至るトルク伝達経路に配置した場合について説明したが、これに限らず、駆動力伝達装置11をプロペラシャフト20とリヤディファレンシャル22との間に配置してもよい。
(2)上記実施の形態では、ハウジング4は、本体部41と蓋部42とを回転軸線Oに平行な方向に組み合わせて構成されていたが、これに限らず、例えば本体部41と蓋部42とが、回転軸線Oに直交する方向に組み合わされて構成されていてもよい。この場合、歪みセンサ10は、抵抗線112の蛇行方向が回転軸線Oに平行な方向になるように取り付けられる。
(3)減速機構9やカム機構3の構成は、上記したものに限らない。電動モータ5が高トルクを得られる、例えばDD(ダイレクトドライブ)モータ等である場合には、減速機構9を設けなくともよい。
(4)歪みセンサ10や圧電センサ10Aの取り付け位置は、上記したものに限らない。カム機構3で発生したカム推力及びカム推力に対する反力を受けることが可能な位置であればよい。