JPH07179135A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 差動制限用モータの負担を軽減し、差動制限
トルクを強化する。 【構成】 この発明の動力伝達装置５は、エンジンの駆
動力を車輪間に分配する差動機構３３と、この差動機構
３３を介して車輪間の差動を制限するアクチュエータ８
７と、アクチュエータ８７の回転を制動するブレーキ８
９と、差動トルクによって回転駆動されるアクチュエー
タ８７の速度と加速度の一方又は両方が設定値以上にな
るとブレーキ８９を作動させてアクチュエータ８７の過
回転を防止し、差動制限トルクを増大させるコントロー
ラ９７とを備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車両に用いられる動
力伝達装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平１−２６９７４５号公報に図１０
のような動力伝達装置２０１が記載されている。これは
４輪駆動（４ＷＤ）車のトランスファであり、入力軸２
０３から入力するエンジンの駆動力はデファレンシャル
装置２０５を介して前後輪の各出力軸２０７，２０９に
分配され、前後輪間の差動はモータ２１１によりデファ
レンシャル装置２０５を介して制限され又は促進され
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】モータ２１１にはデフ
ァレンシャル装置２０５を介して入力する前後輪間の差
動トルクによって回転駆動されながら、その反対方向の
モータトルク（差動制限トルク）をデファレンシャル装
置２０５に与えて差動制限を行う。

【０００４】従って、モータ２１１に掛る差動トルクが
モータトルク以上になると、差動制限が不可能になると
共にモータ２１１が過回転になる恐れがある。

【０００５】そこで、この発明は、差動制限用アクチュ
エータの過回転を防止し差動制限力を強化した動力伝達
装置の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の動力伝達装置
は、エンジンの駆動力を車輪間に分配する差動機構と、
この差動機構を介して車輪間の差動を制限するアクチュ
エータと、アクチュエータの回転を制動するブレーキ
と、差動トルクによって回転駆動されるアクチュエータ
の速度と加速度の一方又は両方が設定値以上になるとブ
レーキを作動させてアクチュエータの過回転を防止し、
差動制限トルクを増大させるコントローラとを備えたこ
とを特徴とする。

【０００７】

【作用】コントローラは差動機構を介して車輪間の差動
トルクにより回転駆動されるアクチュエータの速度や加
速度が設定値以上になるとブレーキを作動させてアクチ
ュエータの過回転を防止すると共に差動制限力を強化す
る。

【０００８】

【実施例】図１ないし図９により一実施例の説明をす
る。図１はこの実施例の機構部を示し、図２ないし図５
は制御部を示す。又、図９はこの実施例を用いた４ＷＤ
車の動力系を示す。図１の上方はこの車両の前方に相当
し、符号の付いていない部材等は図示されていない。

【０００９】図９の動力系において、エンジン１の駆動
力はトランスミッション３とトランスファ５（この実施
例の動力伝達装置）からプロペラシャフト７，９を介し
てフロントデフ１１（前輪側のデファレンシャル装置）
とリヤデフ１３（後輪側のデファレンシャル装置）に伝
達され、フロントデフ１１から左右の前輪１５，１７に
分配されリヤデフ１３から左右の後輪１９，２１に分配
される。

【００１０】図１のように、動力伝達軸２３はトランス
ファケース２５を貫通しており、その前端はトランスミ
ッション３の出力軸に連結され、後端はフランジ部２７
を介して後輪のプロペラシャフト９側に連結されてい
る。動力伝達軸２３はベアリング２９，３１によりトラ
ンスファケース２５に支承されている。

【００１１】動力伝達軸２３上にはプラネタリーギヤ式
の差動機構３３が配置されている。インターナルギヤ３
５は動力伝達軸２３にスプライン連結されており、ピニ
オンギヤ３７は前後のピニオンキャリヤ３９，４１に支
持されたピニオンシャフト４３上に回転自在に支承され
ている。後側のピニオンキャリヤ４１は動力伝達軸２３
の外周に嵌装させた中空軸４５に溶接されている。この
中空軸４５の前端はベアリング４７によりトランスファ
ケース２５に支承され、後端はベアリング４９により動
力伝達軸２３に支承されている。サンギヤ５１は差動機
構３３を囲む回転ケース５３に溶接されている。この回
転ケース５３の前端はベアリング５５により中空軸４５
に支承され、後端はベアリング５７によりインターナル
ギヤ３５に支承されている。

【００１２】動力伝達軸２３の左方には中空の動力伝達
軸５９が配置されている。この動力伝達軸５９は前輪側
のプロペラシャフト７に連結され、ベアリング６１，６
３によりトランスファケース２５に支承されている。中
空軸４５にはキー６５によってスプロケット６７が固定
され、動力伝達軸５９には他のスプロケット６９が形成
されている。これらのスプロケット６７，６９はチェー
ン７１で連結され、チェーン伝動機構７３を構成してい
る。

【００１３】回転ケース５３の外周には大径のギヤ７５
が形成されており、このギヤ７５は小径のギヤ７７と噛
合っている。ギヤ７７はトランスファケース２５に支持
されたシャフト７９に回転自在に支承されている。ギヤ
７７には他の大径のギヤ８１が固定されており、このギ
ヤ８１は小径のギヤ８３と噛合っている。各ギヤ７５，
７７，８１，８３により２段構成の増速歯車機構８５が
構成されている。

【００１４】トランスファケース２５にはモータ８７
（アクチュエータ）と電磁ブレーキ８９（ブレーキ）と
ロータリーエンコーダ９１が取付けられており、小径の
ギヤ８３はロータ９３の軸９５に形成されている。モー
タ８７と電磁ブレーキ８９はコントローラ９７により制
御される。

【００１５】エンジン１の駆動力は動力伝達軸２３を介
して後輪１９，２１側に伝達されると共に、差動機構３
３のインターナルギヤ３５、ピニオンギヤ３７、ピニオ
ンキャリヤ４１、チェーン伝動機構７３を介して前輪１
５，１７側に伝達される。この時、前輪側の駆動抵抗を
受けて差動機構３３に差動回転が生じ、この差動回転は
増速されてサンギヤ５１を回転し、増速歯車機構８５で
更に増速されてモータ８７を回転駆動する。

【００１６】モータ８７のトルク及び電磁ブレーキ８９
の制動力は増速歯車機構８５と差動機構３３により増幅
され、差動機構３３の差動を制限する。この差動制限力
を零にするとピニオンギヤ３７が空転し前輪１５，１７
側への駆動力が遮断され、車両は後輪駆動の２輪駆動
（２ＷＤ）状態になる。

【００１７】又、モータ８７や電磁ブレーキ８９で差動
を制限すると、差動制限トルクの大きさに応じた駆動力
が前輪に送られて車両は４ＷＤ状態になる。これらの差
動制限トルクを大きくすれば差動がロックされる。この
ロックトルク以上にトルクを増大させるとこのトルクは
差動促進トルクになり差動機構３３の差動が促進され、
旋回に当って車両の回頭性が向上する。

【００１８】次に図２ないし図５によりモータ８７の制
御回路９９の説明をする。

【００１９】この制御回路９９はＭＯＳＦＥＴ１０１と
ダイオード１０３とを並列に接続した４個のパワーユニ
ット１０５，１０７，１０９，１１１を備えている。パ
ワーユニット１０５，１０７とパワーユニット１０９，
１１１は直列に接続されると共に、これらはバッテリ１
１３とアース１１５間で並列に接続されている。モータ
８７はパワーユニット１０５，１０７，１０９，１１１
の各中点１１７，１１９間に接続されており、パワーユ
ニット１０５，１０９とパワーユニット１０７，１１１
はそれぞれモータ８７のステータ１２１のコイルを含め
てフィードバック回路ＰＷ１とバッテリ回路ＰＷ２とを
構成している。

【００２０】各ＦＥＴ１０１はＰＷＭ（パルス幅変調）
による電流値制御が可能なように構成されており、後述
のようにコントローラ９７はモータ電流をモニターしな
がら各ＦＥＴ１０１について０〜１００％のデューティ
比制御（スイッチング頻度の制御によりＰＷＭ制御を行
う。

【００２１】図２ないし図５はＰＷＭ制御による各回路
ＰＷ１，２のモードを示し、各図において破線の矢印は
各モードでのモータの電流の方向と流れ径路とを示す。
矢印ＣＣＷは車両前進時の差動機構３３の差動回転方向
（正転）及びこの差動トルクにより回転駆動されるモー
タ８７の回転方向を示す。又、矢印ＣＷは車両前進時は
モータ８７の差動促進トルクによる差動回転方向（逆
転）を示し、後進時は差動トルクにより駆動されるモー
タ８７の回転方向を示している。

【００２２】図６のグラフ１２３はモータ電流とその時
モータ８７のトルクによって差動機構３３に与えられる
差動制限トルクとの関係を示し、グラフ１２５はバッテ
リ１１３からモータ８７に供給される電流とモータ電流
との関係を示す。

【００２３】図２のように、モード０ではパワーユニッ
ト１０５のＦＥＴ１０１をＰＷＭ制御すると共に他のパ
ワーユニット１０７，１０９，１１１のＦＥＴ１０１を
電流ＯＦＦにする。この時、差動トルクにより駆動され
たモータ８７の発電電流はパワーユニット１０５のＦＥ
Ｔ１０１とパワーユニット１０９のダイオード１０３を
通ってモータ８７にフィードバックされる。モータ８７
はこのフィードバック電流１２７により差動機構３３に
差動回転方向（ＣＣＷ）と反対向きのトルク（差動制限
トルク）を与えて差動を制限する。

【００２４】コントローラ９７はパワーユニット１０５
のＰＷＭ制御によりフィードバック電流１２７を調節
し、モード０の範囲でグラフ１２３のように差動制限ト
ルクを制御する。図６のように、モード０ではこのフィ
ードバック電流１２７だけで差動制限が行われ、バッテ
リ回路ＰＷ２をＯＦＦにしているからモード０範囲での
グラフ１２５のようにバッテリ電流は消費されない。

【００２５】図３のように、モード１ではパワーユニッ
ト１０５，１１１でＰＷＭ制御を行い、パワーユニット
１０７，１０９をＯＦＦにする。この時，モータ８７に
はフィードバック電流１２７に加えて、パワーユニット
１１１を介してバッテリ１１３からのバッテリ電流１２
９が供給される。コントローラ９７はパワーユニット１
０７でフィードバック電流１２７の電流値を最大に保持
しながら、パワーユニット１１１によってバッテリ電流
１２９を制御し、図６のモード１の範囲で差動制限トル
クを制御する。

【００２６】図４に示すモード２は、車両の後進時にフ
ィードバック電流１２７により差動制限を行う状態であ
る。

【００２７】図５に示すモード３は、フィードバック電
流１２７とバッテリ電流１２９とにより車両の前進時は
差動の促進を行う状態であり、後進時は差動制限を行う
状態である。差動を促進すると前輪１５，１７が後輪１
９，２１より先行回転するから旋回時の車両の回頭性が
大きく向上する。

【００２８】次に、図７のモータ制御ルーチンと図８の
ブレーキ制御ルーチンの各フローチャートによりコント
ローラ９７が行う差動制限プログラムを説明する。これ
らの各ルーチンは下記のように互いに関連しながら実行
される。

【００２９】ステップＳ１では、コントローラ９７はモ
ータ電流Ｉを読取ると共に、舵角センサからのステアリ
ング切れ角信号や前後輪の各回転速センサからの信号な
どに基づいてその時必要な差動制限トルクを演算し、グ
ラフ１２３に相当するマップを基に指令値Ｕを演算す
る。

【００３０】ステップＳ２では、前回のフィードバック
補償値ＺＲと現在の電流Ｉの差ΔＩを演算し、このΔＩ
をＵに加えてフィードバック補償値Ｒを算出する。

【００３１】ステップＳ３では、このＲからデューティ
比を演算する。

【００３２】ステップＳ４では、演算されたデューティ
比が１００％より小さいか否かを判定し、ＹＥＳならス
テップＳ５に進み、ＮＯならステップＳ６に進む。

【００３３】ステップＳ５では、バッテリ回路ＰＷ２を
ＯＦＦにした状態で、フィードバック回路ＰＷ１をステ
ップＳ４で演算されたデューティ比（０〜１００％）で
ＰＷＭ制御する。（モード０）従って、上記の図２での
モード０の説明のようにモータ８７のフィードバック電
流１２７だけでグラフ１２３のように差動制限トルクの
制御が行われる。この差動制限により後輪１９，２１が
悪路などで空転しても差動機構３３を介して前輪１５，
１７側へ駆動力が送られ、悪路走破性が向上する。又、
差動制限力を緩めることにより前輪の先行回転が許容さ
れて円滑な旋回が行える。

【００３４】ステップＳ６では、フィードバック回路Ｐ
Ｗ１のデューティ比を１００％に保持すると共に、バッ
テリ回路ＰＷ２をステップＳ４で演算されたデューティ
比から１００を引いた値でＰＷＭ制御する。（モード
１）従って、図３のモード１の説明のようにモータ８７
のフィードバック電流１２７を最大に利用しながらその
不足分をバッテリ電流１２９で補ってグラフ１２３のモ
ード１範囲で差動制限トルクの制御が行われ、悪路走破
性等が改善される。

【００３５】ステップＳ７では、今回の値Ｒを次回のス
テップＳ２で用いるためにＺＲに置換える。

【００３６】ステップＳ８では、所要の差動制限トルク
が得られているか否か判断され。ＹＥＳならステップＳ
１に戻り、ＮＯならステップＳ９（図８のブレーキ制御
ルーチン）へ進む。

【００３７】ステップＳ９では、ロータリエンコーダ９
１から差動回転速度Ｎが読取られる。

【００３８】ステップＳ１０では、読取った差動回転速
度Ｎを微分して角加速度ｄＮ／ｄｔを演算する。

【００３９】ステップＳ１１では、差動回転速度Ｎが３
０ｒｐｍより大きいか否かを判断し、ＹＥＳならＮが設
定値より大きくモータ８７の負担が大きいと共にモータ
トルクの不足により所要の差動制限トルクが得られない
可能性があるからステップＳ１３へ進み、ＮＯならモー
タトルクが充分であるからステップＳ１２へ進む。

【００４０】ステップＳ１２では各加速度ｄＮ／ｄｔが
５ｒａｄ／ｓｅｃ² より大きいか否かを判断し、ＹＥＳ
ならモータ８７の負担が急速に増大すると共に差動制限
トルクが不足する恐れがあるからステップＳ１３へ進
み、ＮＯならそのような恐れがないと判断してステップ
Ｓ１４へ進む。

【００４１】ステップＳ１３では、ステップＳ１１，Ｓ
１２の判断により電磁ブレーキ８９を作動させ、モータ
８７の負担を軽減させると共に差動制限トルクの不足分
を補い、ステップＳ１（図７のモータ制御ルーチン）に
戻る。

【００４２】ステップＳ１４では、ステップＳ１１，Ｓ
１２の判断により電磁ブレーキ８９をＯＦＦにし、ステ
ップＳ１に戻る。

【００４３】こうして、差動制限トルクの制御が行われ
る。

【００４４】図８のブレーキ制御ルーチンのように差動
回転速度と角速度からモータ８７の過回転と差動制限ト
ルクの不足及びその可能性を検知して、電磁ブレーキ８
９を作動させながら、過回転によるモータ８７の破損及
び差動制限トルクの不足を防止することができる。

【００４５】又、このようにモータ８７と電磁ブレーキ
８９とを併用すると作動指令に対するそれぞれの応答性
が加算され、差動制限トルクの立上がりがそれだけ速く
なる。又、電磁ブレーキ８９は単独で作動することはな
くモータ８７が常に負荷を分担するから耐久性に問題は
生じない。

【００４６】

【発明の効果】この発明の動力伝達装置は、差動制限用
モータの過回転を検知し予知してブレーキを作動させる
ように構成したから、他の負担が軽減して破損が防止さ
れると共に、充分な差動制限力が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の機構部を示す断面図である。

【図２】一実施例の制御部の回路図であり、モード０の
状態を示す。

【図３】一実施例の制御部の回路図であり、モード１の
状態を示す。

【図４】一実施例の制御部の回路図であり、モード２の
状態を示す。

【図５】一実施例の制御部の回路図であり、モード３の
状態を示す。

【図６】一実施例のモータ電流に対する差動制限トルク
及びバッテリ電流の特性を示すグラフである。

【図７】一実施例の差動制限プログラムのモータ制御ル
ーチンを示すフローチャートである。

【図８】一実施例の差動制限プログラムのブレーキ制御
ルーチンを示すフローチャートである。

【図９】一実施例を用いた車両の動力系を示すスケルト
ン機構図である。

【図１０】従来例の断面図である。

【符号の説明】 ５ トランスファ（動力伝達装置） ３３ 差動機構 ８７ モータ（アクチュエータ） ８９ 電磁ブレーキ（ブレーキ） ９７ コントローラ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの駆動力を車輪間に分配する差
   動機構と、この差動機構を介して車輪間の差動を制限す
   るアクチュエータと、アクチュエータの回転を制動する
   ブレーキと、差動トルクによって回転駆動されるアクチ
   ュエータの速度と加速度の一方又は両方が設定値以上に
   なるとブレーキを作動させてアクチュエータの過回転を
   防止し、差動制限トルクを増大させるコントローラとを
   備えたことを特徴とする動力伝達装置。