JP7093258B2 - トルクベクタリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、トルクベクタリング装置に関する。

特許文献１には、左右輪のトルク分配をコントロールするトルクベクタリング装置が開示されている。トルクベクタリング装置では、車両の走行状況に応じて、電動のアクチュエータが制御される。アクチュエータの作動により制動トルクが作用し、左右輪のトルク分配がコントロールされる。

特開２０１７－１４１８６８号公報

上記のトルクベクタリング装置では、電動のアクチュエータが必要となるため、部品点数が増加し、装置全体が大型化してしまう。

本発明は、装置を小型化することができるトルクベクタリング装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のトルクベクタリング装置は、リングギヤが設けられるデフケースと、デフケースに公転および自転可能に設けられるピニオンギヤと、ピニオンギヤに噛合する一対のサイドギヤと、一対のサイドギヤのいずれかがそれぞれ設けられる一対の駆動輪シャフトと、駆動輪シャフトに設けられるクラッチ板、および、クラッチ板に設けられる摩擦面に対して駆動輪シャフトの軸方向に対向する被係合部を含み、クラッチ板と被係合部との少なくともいずれかが軸方向に移動可能に設けられるクラッチ機構と、を備え、クラッチ板は、車両が走行中に旋回することで軸方向に作用する荷重を受ける平板形状部材であり、クラッチ機構は、車両が走行中に旋回することで軸方向に作用する荷重により、クラッチ板と被係合部との離隔距離を変化させる。

また、クラッチ機構は、軸方向の荷重が作用していない場合に、摩擦面と被係合部とが非接触状態に維持されてもよい。

また、トルクベクタリング装置は、軸方向に移動可能に設けられ、クラッチ板に対して軸方向に対向するウエイト部材をさらに備えてもよい。

また、被係合部は、少なくともウエイト部材に設けられてもよい。

また、クラッチ板は、軸方向に移動可能に設けられ、ウエイト部材は、クラッチ板を挟んで被係合部と反対側に配されてもよい。

また、ウエイト部材は、クラッチ板よりも、サイドギヤから軸方向に離隔してもよい。

また、トルクベクタリング装置は、ウエイト部材に接続され、ウエイト部材をクラッチ板から離隔する方向に付勢力を作用させる付勢部材をさらに備えてもよい。

本発明によれば、装置を小型化することができる。

図１は、トルクベクタリング装置の説明図である。 図２は、図１の部分拡大図である。 図３は、右旋回時のクラッチ機構を示す図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、トルクベクタリング装置１の説明図である。図１では、トルクベクタリング装置１が、車両に搭載された状態を示している。図１において、矢印Ｆは、車両の前進方向を示し、矢印Ｂは、車両の後進方向を示し、矢印Ｒは、車両の右方向を示し、矢印Ｌは、車両の左方向を示している。

トルクベクタリング装置１は、車両のハウジング３に設けられる。ハウジング３には、駆動源（エンジンまたはモータ）に接続されるシャフト５が設けられる。シャフト５は、駆動源から伝達される駆動力により回転する。シャフト５には、出力ギヤ５ａが設けられている。出力ギヤ５ａからトルクベクタリング装置１に回転動力が入力される。

トルクベクタリング装置１は、デフケース１０を備えている。デフケース１０は、大凡円筒形状の本体部１０ａを有する。本体部１０ａは、回転軸中心を図中ＬＲ方向に沿わせて配置される。本体部１０ａの外周面には、径方向に拡径するフランジ部１０ｂが設けられている。フランジ部１０ｂは、本体部１０ａの回転軸方向の一端側に設けられている。

デフケース１０には、出力ギヤ５ａに噛合されるリングギヤ１２が設けられる。具体的には、リングギヤ１２は、デフケース１０のフランジ部１０ｂに取り付けられる。リングギヤ１２は、本体部１０ａの径方向外方において環状に延在している。出力ギヤ５ａおよびリングギヤ１２により、デフケース１０がシャフト５に連結される。デフケース１０は、シャフト５と一体回転する。

デフケース１０の本体部１０ａ内には、ギヤ室１４が形成される。ギヤ室１４にはピニオンシャフト１６が設けられる。ピニオンシャフト１６は、デフケース１０の回転軸方向に直交する方向に軸心を沿わせて、本体部１０ａに取り付けられる。ピニオンシャフト１６は、その両端が本体部１０ａに挿通されている。

ピニオンシャフト１６の両端近傍には、一対のピニオンギヤ１８が回転自在に設けられる。つまり、ピニオンギヤ１８は、図１中、ＦＢ方向を回転軸として回転する。また、デフケース１０が、図１中、ＬＲ方向を回転軸として回転することから、ピニオンギヤ１８もデフケース１０と一体となって、ＬＲ方向を回転軸として回転する。つまり、ピニオンギヤ１８は、デフケース１０に公転および自転可能に設けられている。

ギヤ室１４には、ピニオンギヤ１８に噛合する一対のサイドギヤ２０Ｌ、２０Ｒが設けられる。サイドギヤ２０Ｌは、ピニオンシャフト１６よりも車両の左側（図１中Ｌ方向）に位置している。サイドギヤ２０Ｒは、ピニオンシャフト１６よりも車両の右側（図１中Ｒ方向）に位置している。一対のサイドギヤ２０Ｌ、２０Ｒは、回転軸方向をＬＲ方向に沿わせている。また、一対のサイドギヤ２０Ｌ、２０Ｒは、回転軸中心が一直線上に位置している。

デフケース１０の本体部１０ａには、一対の挿通孔１０ｃが形成されている。一対の挿通孔１０ｃは、ＬＲ方向に対向して設けられている。サイドギヤ２０Ｌ、２０Ｒは、それぞれ挿通孔１０ｃに相対回転自在に挿通されている。サイドギヤ２０Ｌは、駆動輪シャフト２２Ｌの先端に相対回転不可能に設けられている。駆動輪シャフト２２Ｌは、回転軸方向をＬＲ方向に沿わせて設けられる。同様に、サイドギヤ２０Ｒは、駆動輪シャフト２２Ｒの先端に相対回転不可能に設けられている。駆動輪シャフト２２Ｒは、回転軸方向をＬＲ方向に沿わせて設けられる。一対の駆動輪シャフト２２Ｌ、２２Ｒは、回転軸中心が一直線上に位置している。駆動輪シャフト２２Ｌ、２２Ｒには、それぞれ車輪が設けられる。

デフケース１０が回転すると、ピニオンギヤ１８がデフケース１０と一体回転（公転）する。ピニオンギヤ１８が公転すると、ピニオンギヤ１８に噛合するサイドギヤ２０Ｌ、２０Ｒを介して、駆動輪シャフト２２Ｌ、２２Ｒが回転する。これにより、駆動源の動力が車輪に伝達される。また、車両の旋回時には、駆動輪シャフト２２Ｌ、２２Ｒの回転数の差がピニオンギヤ１８により吸収され、回転数の差に応じたトルク分配がなされる。

つまり、本実施形態のトルクベクタリング装置１は、差動装置（オープンデフ）としての役割を備えている。また、トルクベクタリング装置１は、特に車両の旋回時のトルク分配をより積極的にコントロールするべく、クラッチ機構３０Ｌ、３０Ｒを備える。クラッチ機構３０Ｌは、駆動輪シャフト２２Ｌに設けられる。クラッチ機構３０Ｒは、駆動輪シャフト２２Ｒに設けられる。クラッチ機構３０Ｌ、３０Ｒは、左右対称の構造であり、動作および作用は実質的に等しい。したがって、ここでは、クラッチ機構３０Ｒについて説明し、クラッチ機構３０Ｌについては説明を省略する。

図２は、図１の部分拡大図である。ハウジング３には、駆動輪シャフト２２Ｒが挿通される収容室３ａが形成されている。収容室３ａは、ハウジング３のＲ側に開口する。ハウジング３には、収容室３ａの開口を被覆するカバー部材７が取り付けられる。カバー部材７には、貫通孔７ａが形成されている。駆動輪シャフト２２Ｒは、貫通孔７ａに相対回転自在に挿通されている。また、収容室３ａには、駆動輪シャフト２２Ｒを軸支する軸受９が設けられている。ハウジング３には、収容室３ａに突出する隔壁３ｂが設けられている。隔壁３ｂは、軸受９とカバー部材７との間に設けられている。クラッチ機構３０Ｒは、収容室３ａのうち、隔壁３ｂよりもカバー部材７側に設けられる。

クラッチ機構３０Ｒは、クラッチ板３２を備える。クラッチ板３２は、平板円盤形状の部材で構成される。クラッチ板３２には、駆動輪シャフト２２Ｒが貫通する中央孔３２ａが形成される。クラッチ板３２は、駆動輪シャフト２２Ｒにスプライン係合される。クラッチ板３２は、駆動輪シャフト２２Ｒに対して回転軸方向に移動可能に設けられる。また、クラッチ板３２は、駆動輪シャフト２２Ｒと一体回転する。クラッチ板３２には、摩擦面３４が設けられる。摩擦面３４は、クラッチ板３２のうち、Ｌ方向側に設けられる面である。

また、クラッチ機構３０Ｒは、ハウジング３の隔壁３ｂに設けられる被係合部３６を含む。被係合部３６は、隔壁３ｂのうち、Ｒ方向側に設けられる面である。被係合部３６は、摩擦面３４に対して駆動輪シャフト２２Ｒの軸方向に対向する。クラッチ板３２が最もＬ方向に移動すると、摩擦面３４と被係合部３６とが面接触する。クラッチ板３２が回転している状態で、摩擦面３４および被係合部３６が接触すると、両者の間に摩擦抵抗が生じ、駆動輪シャフト２２Ｒの回転数が低下する。

クラッチ板３２を挟んで被係合部３６と反対側には、ウエイト部材３８が設けられる。ウエイト部材３８は、クラッチ板３２よりも質量が大きい平板円盤形状の部材で構成される。ウエイト部材３８には、駆動輪シャフト２２Ｒが貫通する通孔３８ａが形成される。駆動輪シャフト２２Ｒは、通孔３８ａの内周面、すなわち、ウエイト部材３８と非接触である。ウエイト部材３８は、クラッチ板３２に対して軸方向に対向する。

ウエイト部材３８の外周面には、ガイド溝３８ｂが形成される。ガイド溝３８ｂは、駆動輪シャフト２２Ｒの軸方向に延在する溝である。ガイド溝３８ｂは、ウエイト部材３８の周方向に等間隔で複数設けられる。ハウジング３のうち、収容室３ａの内周面には、ガイド突起３ｃが設けられる。ガイド突起３ｃは、ハウジング３の内周面から収容室３ａの中央側に向けて突出する。ガイド突起３ｃは、ウエイト部材３８の厚み以上に、駆動輪シャフト２２Ｒの軸方向に延在する。ガイド突起３ｃは、ウエイト部材３８のガイド溝３８ｂと同数設けられ、各ガイド溝３８ｂがガイド突起３ｃに係合されている。ウエイト部材３８は、ガイド溝３８ｂがガイド突起３ｃにガイドされて、駆動輪シャフト２２Ｒの軸方向に移動可能である。

ウエイト部材３８とカバー部材７との間には、付勢部材４０が設けられる。付勢部材４０は、一端がウエイト部材３８に接続され、他端がカバー部材７に取り付けられる。ここでは、付勢部材４０が引張コイルバネで構成されており、ウエイト部材３８をクラッチ板３２から離隔する方向（Ｒ方向）に付勢力を作用させている。なお、付勢部材４０は、圧縮コイルバネで構成されてもよい。この場合、付勢部材４０は、被係合部３６とウエイト部材３８との間に配され、ウエイト部材３８をＲ方向に付勢すればよい。いずれにしても、付勢部材４０は、クラッチ板３２から離隔する方向にウエイト部材３８を付勢すればよい。

次に、上記のトルクベクタリング装置１の作用について説明する。車両の直進走行時等、駆動輪シャフト２２Ｒの軸方向の荷重が作用していない場合、クラッチ機構３０Ｒは、図２に示すように、摩擦面３４と被係合部３６とが非接触状態に維持される。この状態では、駆動輪シャフト２２Ｌ、２２Ｒに対して、大凡均等にトルク分配がなされている。なお、被係合部３６と摩擦面３４との間に、両者を非接触状態に維持する弾性部材（例えば圧縮コイルバネ）が設けられるとよい。この場合、例えば、被係合部３６に、弾性部材を収容する凹みが設けられれば、摩擦面３４と被係合部３６との面接触が可能となる。

図３は、右旋回時のクラッチ機構３０Ｒを示す図である。車両が走行中に旋回すると、駆動輪シャフト２２Ｒの軸方向の荷重が作用する。クラッチ機構３０Ｒは、駆動輪シャフト２２Ｒの軸方向に作用する荷重により、クラッチ板３２と被係合部３６との離隔距離を変化させる。

例えば、車両が前進走行中に右方向に旋回したとする。この場合、車両に対してＬ方向の荷重が作用する。Ｌ方向に作用する荷重が付勢部材４０の付勢力を上回ると、ウエイト部材３８がクラッチ板３２に近接する方向（Ｌ方向）に移動する。ウエイト部材３８がＬ方向に移動すると、クラッチ板３２に接触する。クラッチ板３２は、ウエイト部材３８に押圧され、ウエイト部材３８と一体となって被係合部３６に近接する方向（Ｌ方向）に移動する。その結果、図３に示すように、クラッチ板３２の摩擦面３４と被係合部３６とが面接触する。このとき、Ｌ方向に作用する荷重が大きいほど、ウエイト部材３８がクラッチ板３２をＬ方向に押圧する力が大きくなる。

車両の右方向の旋回時には、駆動輪シャフト２２Ｌの回転数が、駆動輪シャフト２２Ｒの回転数よりも大きくなっている。この回転数の差は、上記のピニオンギヤ１８により吸収され、駆動輪シャフト２２Ｒよりも駆動輪シャフト２２Ｌに、より大きなトルクが分配される。この状況下において、摩擦面３４が被係合部３６に面接触すると、駆動輪シャフト２２Ｒの回転数が低下する。その結果、駆動輪シャフト２２Ｌ、２２Ｒの回転数の差がさらに大きくなり、オープンデフの原理により、駆動輪シャフト２２Ｌ側により大きなトルクが分配される。

特に、急旋回時あるいは高速走行時には、摩擦面３４と被係合部３６との間に生じる摩擦抵抗が大きくなる。摩擦面３４と被係合部３６との間に生じる摩擦抵抗が大きくなると、駆動輪シャフト２２Ｒの回転数がより低下する。その結果、急旋回時あるいは高速走行時には、駆動輪シャフト２２Ｌ側に分配されるトルクがより大きくなる。

なお、ここでは、車両の右方向の旋回時について説明したが、車両の左方向の旋回時には、クラッチ機構３０Ｌが上記と同様に作動する。

以上説明したように、本実施形態のトルクベクタリング装置１によれば、簡易な構成でトルク分配が実現される。したがって、電動アクチュエータが不要となり、部品点数を削減して、装置全体の小型化が実現可能となる。

以上、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

上記実施形態では、クラッチ板３２が、軸方向に移動可能に駆動輪シャフト２２Ｒに設けられている。しかしながら、クラッチ板３２は、駆動輪シャフト２２Ｒの軸方向に移動不可能であってもよい。この場合であっても、クラッチ板３２とウエイト部材３８との面接触により、駆動輪シャフト２２Ｒの回転数が低下する。つまり、この場合には、クラッチ板３２のうち、ウエイト部材３８に対向する面が摩擦面３４となり、ウエイト部材３８におけるクラッチ板３２との対向面が、被係合部３６となる。

また、上記実施形態では、ウエイト部材３８が駆動輪シャフト２２Ｒと非接触に設けられ、ウエイト部材３８の回転が規制されている。しかしながら、ウエイト部材３８は、駆動輪シャフト２２Ｒと一体回転可能に設けられてもよい。ただし、ウエイト部材３８の回転が規制されている場合には、ウエイト部材３８とクラッチ板３２との間に生じる摩擦抵抗によっても、駆動輪シャフト２２Ｒの回転数を低下させることができる。つまり、上記実施形態によれば、被係合部３６がウエイト部材３８にも設けられていることになる。

なお、上記実施形態では、摩擦面３４が被係合部３６に面接触する場合について説明した。しかしながら、摩擦面３４が被係合部３６に完全に面接触しない場合でも、両者間に摩擦抵抗が生じるため、両者が完全に面接触しない構成としてもよい。したがって、クラッチ機構３０Ｒは、駆動輪シャフト２２Ｒに設けられるクラッチ板３２、および、クラッチ板３２に設けられる摩擦面３４に対して駆動輪シャフト２２Ｒの軸方向に対向する被係合部３６を含み、クラッチ板３２と被係合部３６との少なくともいずれかが軸方向に移動可能に設けられていればよい。したがって、上記実施形態におけるウエイト部材３８は必須の構成ではない。

また、上記実施形態では、クラッチ機構３０Ｌ、３０Ｒが設けられている。しかしながら、クラッチ機構３０Ｌ、３０Ｒのいずれか一方のみが設けられてもよい。

本発明は、トルクベクタリング装置に利用できる。

１ トルクベクタリング装置
１０ デフケース
１２ リングギヤ
１８ ピニオンギヤ
２０Ｌ、２０Ｒ サイドギヤ
２２Ｌ、２２Ｒ 駆動輪シャフト
３０Ｌ、３０Ｒ クラッチ機構
３２ クラッチ板
３４ 摩擦面
３６ 被係合部
３８ ウエイト部材
４０ 付勢部材

Claims (7)

1. リングギヤが設けられるデフケースと、
   前記デフケースに公転および自転可能に設けられるピニオンギヤと、
   前記ピニオンギヤに噛合する一対のサイドギヤと、
   一対の前記サイドギヤのいずれかがそれぞれ設けられる一対の駆動輪シャフトと、
   前記駆動輪シャフトに設けられるクラッチ板、および、前記クラッチ板に設けられる摩擦面に対して前記駆動輪シャフトの軸方向に対向する被係合部を含み、前記クラッチ板と前記被係合部との少なくともいずれかが前記軸方向に移動可能に設けられるクラッチ機構と、
   を備え、
   前記クラッチ板は、車両が走行中に旋回することで前記軸方向に作用する荷重を受ける平板形状部材であり、
   前記クラッチ機構は、
   前記車両が走行中に旋回することで前記軸方向に作用する荷重により、前記クラッチ板と前記被係合部との離隔距離を変化させるトルクベクタリング装置。
2. 前記クラッチ機構は、
   前記軸方向の荷重が作用していない場合に、前記摩擦面と前記被係合部とが非接触状態に維持される請求項１に記載のトルクベクタリング装置。
3. 前記軸方向に移動可能に設けられ、前記クラッチ板に対して前記軸方向に対向するウエイト部材をさらに備える請求項１または２に記載のトルクベクタリング装置。
4. 前記被係合部は、少なくとも前記ウエイト部材に設けられる請求項３に記載のトルクベクタリング装置。
5. 前記クラッチ板は、前記軸方向に移動可能に設けられ、
   前記ウエイト部材は、前記クラッチ板を挟んで前記被係合部と反対側に配される請求項４に記載のトルクベクタリング装置。
6. 前記ウエイト部材は、前記クラッチ板よりも、前記サイドギヤから前記軸方向に離隔している請求項３から５のいずれか１項に記載のトルクベクタリング装置。
7. 前記ウエイト部材に接続され、前記ウエイト部材を前記クラッチ板から離隔する方向に付勢力を作用させる付勢部材をさらに備える請求項３から６のいずれか１項に記載のトルクベクタリング装置。

Images