JP2009097694A - 左右駆動力配分機構 - Google Patents

Abstract

【課題】差動制限機構が設けられた左右駆動力配分機構、を提供する。
【解決手段】左右駆動力配分機構１０は、サンギヤ４２およびサンギヤ５２と、互いに歯数の異なるピニオンギヤ４３およびピニオンギヤ５３と、ピニオンギヤ４３およびピニオンギヤ５３を一体に支持するキャリヤ４６と、キャリヤ４６の回転を制限する右トルク増幅用クラッチ６１，左トルク増幅用クラッチ６３とを右ドライブシャフト３１および左ドライブシャフト３３の各々に対して備える。サンギヤ４２は、ディファレンシャルケース２２に連結され、サンギヤ５２は、右ドライブシャフト３１，左ドライブシャフト３３に連結される。左右駆動力配分機構１０は、さらに、キャリヤ４６と右ドライブシャフト３１とを係合する制御ＬＳＤ用クラッチ６６を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、一般的には、左右駆動力配分機構に関し、より特定的には、車両の左右駆動輪に適当な割合で駆動力を配分する左右駆動力配分機構に関する。

従来の左右駆動力配分機構に関して、たとえば、特開平１０−１５１９５１号公報には、簡易な構成で、各出力側回転体の回転差を任意に発生させることを目的とした差動装置が開示されている（特許文献１）。

特許文献１に開示された差動装置は、エンジンからの駆動力が入力されるギヤケースと、ギヤケースの回転軸と同軸上に配置される一対のドライブシャフトとを含み、各ドライブシャフトの回転差を許容しながらギヤケースの回転力を各ドライブシャフトに伝達する。ギヤケースの一端側には、ギヤケースと一体に回転する第１の入力側サンギヤと、一方のドライブシャフトと一体に回転する第１の出力側サンギヤと、各サンギヤに噛み合う複数の第１のプラネタリギヤと、各第１のプラネタリギヤを自転可能に支持する第１のキャリアと、第１のキャリアの回転を任意の規制力で規制する第１のクラッチとが設けられている。ギヤケースの他端側には、一端側と同様の構造が設けられている。

また、特開平５−２０８６２０号公報には、左右両方のトルク伝達機構が同時に係合することなく、かつ故障時に左右いずれのトルク伝達機構もロックさせないことを目的とした車両用左右駆動力配分装置の油圧回路構造が開示されている（特許文献２）。

特許文献２では、左右駆動力配分装置に差動機構と駆動力伝達制御機構とが設けられており、これらの機構により、左右輪の差動を許容しながら左右輪に伝達される駆動力を所要の比率に配分する。駆動力伝達制御機構は、ダブルプラネタリギヤ機構からなる変速機構と、多板クラッチ機構とを含んで構成されている。
特開平１０−１５１９５１号公報 特開平５−２０８６２０号公報

上述の特許文献１では、第１のクラッチを接続することにより、各第１のプラネタリーギヤの公転が規制される。これにより、各サンギヤと第１のプラネタリーギヤとのギヤ比の設定によって一方のドライブシャフトが他方のドライブシャフトよりも速く回転することとなり、たとえば、自動車が旋回する際にカーブの外側の駆動輪を内側の駆動輪よりも速く回転させて旋回性能を高めることができる。一方、差動装置には、片輪がぬかるみに落ち込んだような場合に車輪の空転を防ぐため、差動装置の作動を制限する差動制限機構が必要となる。しかしながら、特許文献１では、この差動制限機構に関して何ら言及されていない。

そこでこの発明の目的は、差動制限機構が設けられた左右駆動力配分機構を提供することである。

この発明に従った左右駆動力配分機構は、動力が入力されるディファレンシャルケースを含むディファレンシャルと、ディファレンシャルの両側に配置され、ディファレンシャルから動力が出力される左右のドライブシャフトとを備え、左右のドライブシャフトに駆動力を配分する左右駆動力配分機構である。左右駆動力配分機構は、第１サンギヤおよび第２サンギヤと、互いに歯数の異なる第１ピニオンギヤおよび第２ピニオンギヤと、キャリヤと、キャリヤの回転を制限する第１係合装置とを左右のドライブシャフトの各々に対して備える。第１サンギヤおよび第２サンギヤは、ディファレンシャルケースおよびドライブシャフトにそれぞれ連結される。第１ピニオンギヤおよび第２ピニオンギヤは、第１サンギヤおよび第２サンギヤにそれぞれ噛合する。キャリヤは、第１ピニオンギヤおよび第２ピニオンギヤを一体に支持する。左右駆動力配分機構は、さらに、キャリヤとドライブシャフトとを係合する第２係合装置を備える。

このように構成された左右駆動力配分機構によれば、第１係合装置によってキャリヤの回転を制限することにより、第１ピニオンギヤおよび第２ピニオンギヤの公転が制限される。このとき、第１サンギヤおよび第２サンギヤが、第１ピニオンギヤおよび第２ピニオンギヤの歯数に応じた回転数で回転しようとし、その結果、左右のドライブシャフト間で駆動力が移動する。このため、左右のドライブシャフトに対して設けられた第１係合装置をそれぞれ適当に作動させることにより、左右のドライブシャフトに任意の割合で駆動力を配分することができる。また、第２の係合装置によってキャリヤとドライブシャフトとを係合させることにより、各サンギヤ、各ピニオンギヤおよびキャリヤが一体に回転する。この場合、ディファレンシャルケースとドライブシャフトとの間に回転差が生じず、左右のドライブシャフトの差動に制限がかかる。

また好ましくは、第１係合装置と第２係合装置とは、ドライブシャフトの軸方向にオフセットして配置されている。このように構成された左右駆動力配分機構によれば、ドライブシャフトを中心とする径方向において、装置の小型化を図ることができる。

また好ましくは、第１係合装置と第２係合装置とは、ドライブシャフトの軸方向に隣接して配置されている。このように構成された左右駆動力配分機構によれば、第１係合装置および第２係合装置を作動させるアクチュエータの構造を簡易にできる。

以上説明したように、この発明に従えば、差動制限機構が設けられた左右駆動力配分機構を提供することができる。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１における左右駆動力配分機構を模式的に表わす平面図である。図１を参照して、左右駆動力配分機構１０は、四輪駆動車やＦＲ（front engine rear wheel drive）車に搭載されている。

左右駆動力配分機構１０は、ディファレンシャル２１と、右ドライブシャフト３１および左ドライブシャフト３３とを含む。右ドライブシャフト３１は、車両の右側の車輪３２に連結されており、左ドライブシャフト３３は、車両の左側の車輪３４に連結されている。ディファレンシャル２１には、動力源としてのエンジンからの動力がプロペラシャフト１１を通じて入力される。ディファレンシャル２１は、車両旋回時や路面に凹凸がある場合などに、右左の車輪３２，３４に自動的に回転差を与えて、右ドライブシャフト３１および左ドライブシャフト３３に駆動力を伝達する。

図２は、図１中のディファレンシャルの構造を示す断面図である。図中には、ベベルギヤ式のディファレンシャル２１が示されているが、ディファレンシャル２１の種類はこれに限定されない。

図１および図２を参照して、ディファレンシャル２１は、ディファレンシャルケース２２を含む。ディファレンシャルケース２２は、右ドライブシャフト３１および左ドライブシャフト３３の回転軸と同軸上に配置され、その軸を中心に回転可能に設けられている。ディファレンシャルケース２２には、リングギヤ２３が設けられている。リングギヤ２３は、プロペラシャフト１１に設けられたドライブピニオン１２と噛合する。リングギヤ２３およびドライブピニオン１２の噛み合いにより、プロペラシャフト１１の回転がディファレンシャルケース２２に伝達される。

ディファレンシャルケース２２には、ピニオンギヤ２８およびピニオンギヤ２９が設けられている。ピニオンギヤ２８およびピニオンギヤ２９は、ディファレンシャルケース２２と一体となって公転しつつ、その公転軸に直交する軸を中心に自転可能なように設けられている。右ドライブシャフト３１および左ドライブシャフト３３には、それぞれサイドギヤ２６およびサイドギヤ２７が設けられている。サイドギヤ２６およびサイドギヤ２７は、ピニオンギヤ２８およびピニオンギヤ２９と噛合する。サイドギヤ２６およびサイドギヤ２７とピニオンギヤ２８およびピニオンギヤ２９との噛み合いにより、ディファレンシャルケース２２の回転が右ドライブシャフト３１および左ドライブシャフト３３に伝達される。この際、右左の車輪３２，３４に回転差が生じると、ピニオンギヤ２８，２９が自転することにより、右ドライブシャフト３１および左ドライブシャフト３３の回転差が許容される。

図１を参照して、左右駆動力配分機構１０は、プラネタリギヤユニット４１およびプラネタリギヤユニット５１を含む。プラネタリギヤユニット４１およびプラネタリギヤユニット５１の組が、右ドライブシャフト３１および左ドライブシャフト３３に対してそれぞれ設けられている。

代表的に右ドライブシャフト３１に設けられたプラネタリギヤユニットについて説明すると、プラネタリギヤユニット４１とプラネタリギヤユニット５１とは、右ドライブシャフト３１の軸線上に並んで配置されている。ディファレンシャル２１とプラネタリギヤユニット５１との間にプラネタリギヤユニット４１が配置されている。

プラネタリギヤユニット４１は、サンギヤ４２と、複数のピニオンギヤ４３とを含む。サンギヤ４２は、右ドライブシャフト３１の回転軸を中心に回転可能に設けられている。サンギヤ４２は、ディファレンシャルケース２２に連結されており、ディファレンシャルケース２２と一体に回転する。複数のピニオンギヤ４３は、サンギヤ４２と噛合した状態でサンギヤ４２の外周上に配置されている。

プラネタリギヤユニット５１は、サンギヤ５２と、複数のピニオンギヤ５３とを含む。サンギヤ５２は、右ドライブシャフト３１の回転軸を中心に回転可能に設けられている。サンギヤ５２は、右ドライブシャフト３１に連結されており、右ドライブシャフト３１と一体に回転する。サンギヤ４２は、サンギヤ５２よりも大きい直径を有し、サンギヤ４２に形成された歯の数は、サンギヤ５２に形成された歯の数よりも多い。複数のピニオンギヤ５３は、サンギヤ５２と噛合した状態でサンギヤ５２の外周上に配置されている。各ピニオンギヤ４３と各ピニオンギヤ５３とは、同軸上に配置され、一体に設けられている。ピニオンギヤ４３とピニオンギヤ５３とは、互いに異なる数の歯を有する。ピニオンギヤ５３は、ピニオンギヤ４３よりも大きい直径を有し、ピニオンギヤ５３に形成された歯の数は、ピニオンギヤ４３に形成された歯の数よりも多い。

プラネタリギヤユニット４１および５１は、キャリヤ４６を含む。キャリヤ４６は、右ドライブシャフト３１の回転軸を中心に回転可能に設けられている。キャリヤ４６は、ピニオンギヤ４３とピニオンギヤ５３とを一体に支持する。キャリヤ４６は、ピニオンギヤ４３およびピニオンギヤ５３を自転可能に、かつ右ドライブシャフト３１の回転軸を中心に公転可能に支持する。

左右駆動力配分機構１０は、右トルク増幅用クラッチ６１および左トルク増幅用クラッチ６３を含む。右トルク増幅用クラッチ６１は、右ドライブシャフト３１に対して設けられ、左トルク増幅用クラッチ６３は、左ドライブシャフト３３に対して設けられている。右トルク増幅用クラッチ６１および左トルク増幅用クラッチ６３は、静止構造物である右ケース６４および左ケース６５に対してそれぞれ固定されている。右トルク増幅用クラッチ６１および左トルク増幅用クラッチ６３は、キャリヤ４６と係合し、キャリヤ４６の回転を任意の規制力で制限する。

左右駆動力配分機構１０は、制御ＬＳＤ（Limited Slip Differential Gear）用クラッチ６６を含む。本実施の形態では、制御ＬＳＤ用クラッチ６６が右ドライブシャフト３１に対して設けられている。制御ＬＳＤ用クラッチ６６は、右ドライブシャフト３１に連結されており、右ドライブシャフト３１と一体に回転する。制御ＬＳＤ用クラッチ６６は、右ドライブシャフト３１とキャリヤ４６とを係合させる。

右トルク増幅用クラッチ６１、左トルク増幅用クラッチ６３および制御ＬＳＤ用クラッチ６６は、たとえば、交互に配列された複数枚の摩擦板と、摩擦板同士を圧着させる油圧シリンダとを含む多板クラッチ機構から構成される。右トルク増幅用クラッチ６１および制御ＬＳＤ用クラッチ６６は、車輪３２とプラネタリギヤユニット５１との間に配置されている。右トルク増幅用クラッチ６１と制御ＬＳＤ用クラッチ６６とは、右ドライブシャフト３１の回転軸を中心とする半径方向に並んで配置されている。右トルク増幅用クラッチ６１は、制御ＬＳＤ用クラッチ６６の外周上に配置されている。左トルク増幅用クラッチ６３は、車輪３４とプラネタリギヤユニット５１との間に配置されている。

続いて、図１中の左右駆動力配分機構１０の動作について説明を行なう。まず、右トルク増幅用クラッチ６１、左トルク増幅用クラッチ６３および制御ＬＳＤ用クラッチ６６がともに作動されない非制御時、ディファレンシャル２１の働きによって、右左の車輪３２，３４に均等に駆動力の配分が行なわれる。

右左の車輪３２，３４に任意の割合で駆動力を配分する左右輪トルク差制御時、たとえば、左旋回中のアンダーステアを抑制したい場合は、右トルク増幅用クラッチ６１を作動させる。このとき、キャリヤ４６の回転が制限されるに伴って、ピニオンギヤ４３およびピニオンギヤ５３の公転運動が制限される。これにより、サンギヤ４２とサンギヤ５２とは、それぞれ、ピニオンギヤ４３およびピニオンギヤ５３の歯数に応じた回転数で回転しようとする。すなわち、本実施の形態では、サンギヤ５２がサンギヤ４２よりも速く回転しようとする。この結果、速く回転しようとするサンギヤ５２に連結された右ドライブシャフト３１の駆動力が増大し、右ドライブシャフト３１への駆動力の移動に応じて左ドライブシャフト３３の駆動力が減少する。これにより、車両の重心廻りに旋回運動をアシストするヨーモーメントを車両に与える。

左ドライブシャフト３３から右ドライブシャフト３１への駆動力の移動量は、右トルク増幅用クラッチ６１によるクラッチ係合力に応じて任意に設定される。左トルク増幅用クラッチ６３を作動させた場合、右トルク増幅用クラッチ６１を作動させた場合と同様の作用により、左ドライブシャフト３３の駆動力が増大し、右ドライブシャフト３１の駆動力が減少する。

ディファレンシャル２１によって右左の車輪３２，３４に生じる回転差を規制する差動制限時、制御ＬＳＤ用クラッチ６６を作動させる。これにより、右ドライブシャフト３１と、プラネタリギヤユニット４１および５１とが一体に回転し、ディファレンシャルケース２２と右ドライブシャフト３１との間に回転差が生じない。この結果、右左の車輪３２，３４に回転差が生じようとした場合に、制御ＬＳＤ用クラッチ６６によるクラッチ係合力が差動制限力となり、ディファレンシャル２１の差動制限を行なう。差動制限力の大きさは、制御ＬＳＤ用クラッチ６６によるクラッチ係合力に応じて任意に設定される。

この発明の実施の形態１における左右駆動力配分機構は、動力が入力されるディファレンシャルケース２２を含むディファレンシャル２１と、ディファレンシャル２１の両側に配置され、ディファレンシャル２１から動力が出力される左右のドライブシャフトとしての右ドライブシャフト３１および左ドライブシャフト３３とを備え、右ドライブシャフト３１および左ドライブシャフト３３に駆動力を配分する左右駆動力配分機構１０である。左右駆動力配分機構１０は、第１サンギヤとしてのサンギヤ４２および第２サンギヤとしてのサンギヤ５２と、互いに歯数の異なる第１ピニオンギヤとしてのピニオンギヤ４３および第２ピニオンギヤとしてのピニオンギヤ５３と、キャリヤ４６と、キャリヤ４６の回転を制限する第１係合装置としての右トルク増幅用クラッチ６１，左トルク増幅用クラッチ６３とを右ドライブシャフト３１および左ドライブシャフト３３の各々に対して備える。サンギヤ４２は、ディファレンシャルケース２２に連結され、サンギヤ５２は、右ドライブシャフト３１，左ドライブシャフト３３に連結される。ピニオンギヤ４３およびピニオンギヤ５３は、サンギヤ４２およびサンギヤ５２にそれぞれ噛合する。キャリヤ４６は、ピニオンギヤ４３およびピニオンギヤ５３を一体に支持する。左右駆動力配分機構１０は、さらに、キャリヤ４６と右ドライブシャフト３１とを係合する第２係合装置としての制御ＬＳＤ用クラッチ６６を備える。

このように構成された、この発明の実施の形態１における左右駆動力配分機構１０によれば、左右輪トルク差制御と、差動制限制御との両立を可能とできる。この場合に、ディファレンシャル２１の種類に拘らず両方の制御を成立させることができ、たとえばディファレンシャル２１は、ベベルギヤ式に限らずプラネタリギヤを利用したものであってもよいし、ディファレンシャル２１にヘリカルギヤ式ＬＳＤまたは機械式ＬＳＤを組み込んでもよい。また、左右駆動力配分機構１０は、左右ドライブシャフト間での駆動力の移動を利用した構造であるため、ディファレンシャルケース２２に入力される駆動力の大きさに関係なく、左右輪のトルク差を任意に設定することができる。

なお、本実施の形態では、右ドライブシャフト３１に対して制御ＬＳＤ用クラッチ６６が設けられる場合を説明したが、左ドライブシャフト３３に対して制御ＬＳＤ用クラッチ６６が設けられてもよいし、右ドライブシャフト３１および左ドライブシャフト３３の両方に対して制御ＬＳＤ用クラッチ６６が設けられてもよい。制御ＬＳＤ用クラッチ６６が右ドライブシャフト３１および左ドライブシャフト３３の両方に対して設けられた場合、各クラッチの容量を小さくすることが可能となり、クラッチ搭載時の設計の自由度が広がる。

（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１における左右駆動力配分機構１０の各種変形例について説明を行なう。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。

図３は、図１中の左右駆動力配分機構の第１変形例を模式的に表わす平面図である。図３を参照して、本変形例では、右トルク増幅用クラッチ６１と制御ＬＳＤ用クラッチ６６とが、右ドライブシャフト３１の回転軸方向にオフセットして配置されている。右ドライブシャフト３１の回転軸方向において、右トルク増幅用クラッチ６１は、プラネタリギヤユニット５１と制御ＬＳＤ用クラッチ６６との間に配置されており、制御ＬＳＤ用クラッチ６６は、右トルク増幅用クラッチ６１と車輪３２との間に配置されている。

このような構成によれば、右ドライブシャフト３１の回転軸を中心とする径方向において、右トルク増幅用クラッチ６１と制御ＬＳＤ用クラッチ６６との干渉を避けることができ、左右駆動力配分機構１０の小型化を図ることができる。

図４は、図１中の左右駆動力配分機構の第２変形例を模式的に表わす平面図である。図４を参照して、本変形例では、右トルク増幅用クラッチ６１と制御ＬＳＤ用クラッチ６６とが、右ドライブシャフト３１の回転軸方向に隣接して配置されている。右トルク増幅用クラッチ６１と制御ＬＳＤ用クラッチ６６とは、右ドライブシャフト３１の回転軸方向において直列に配置されている。左右駆動力配分機構１０は、右トルク増幅用クラッチ６１および制御ＬＳＤ用クラッチ６６をそれぞれ作動させる油圧シリンダ７２および油圧シリンダ７３と、油圧シリンダ７２および７３に油圧を供給する油路７１とを含む。油路７１の経路上には、油圧シリンダ７２および油圧シリンダ７３に通じる経路を開閉自在に制御する図示しないバルブが設けられている。

本変形例では、右トルク増幅用クラッチ６１と制御ＬＳＤ用クラッチ６６とが、右ドライブシャフト３１の回転軸方向に隣接して配置されるため、各クラッチを作動させるためのアクチュエータである油圧シリンダ７２および７３や油路７１、バルブを、右トルク増幅用クラッチ６１と制御ＬＳＤ用クラッチ６６との間に集約することができる。これにより、アクチュエータの共有化が可能となり、左右駆動力配分機構１０を簡易な構成とできる。

図５は、図１中の左右駆動力配分機構の第３変形例を模式的に表わす平面図である。図５を参照して、本変形例では、サンギヤ５２は、サンギヤ４２よりも大きい直径を有し、サンギヤ５２に形成された歯の数は、サンギヤ４２に形成された歯の数よりも多い。ピニオンギヤ４３は、ピニオンギヤ５３よりも大きい直径を有し、ピニオンギヤ４３に形成された歯の数は、ピニオンギヤ５３に形成された歯の数よりも多い。

この場合、右トルク増幅用クラッチ６１を作動させると、サンギヤ５２がサンギヤ４２よりも遅く回転しようとする。この結果、遅く回転しようとするサンギヤ５２に連結された右ドライブシャフト３１の駆動力が減少し、右ドライブシャフト３１からの駆動力の移動に応じて左ドライブシャフト３３の駆動力が増大する。一方、左トルク増幅用クラッチ６３を作動させた場合、左ドライブシャフト３３の駆動力が減少し、右ドライブシャフト３１の駆動力が増大する。

このように構成された、この発明の実施の形態２における左右駆動力配分機構によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に得ることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態１における左右駆動力配分機構を模式的に表わす平面図である。 図１中のディファレンシャルの構造を示す断面図である。 図１中の左右駆動力配分機構の第１変形例を模式的に表わす平面図である。 図１中の左右駆動力配分機構の第２変形例を模式的に表わす平面図である。 図１中の左右駆動力配分機構の第３変形例を模式的に表わす平面図である。

符号の説明

１０ 左右駆動力配分機構、２１ ディファレンシャル、２２ ディファレンシャルケース、３１ 右ドライブシャフト、３３ 左ドライブシャフト、４２，５２ サンギヤ、４３，５３ ピニオンギヤ、４６ キャリヤ、６１ 右トルク増幅用クラッチ、６３ 左トルク増幅用クラッチ、６６ 制御ＬＳＤ用クラッチ。

Claims (3)

1. 動力が入力されるディファレンシャルケースを含むディファレンシャルと、前記ディファレンシャルの両側に配置され、前記ディファレンシャルから動力が出力される左右のドライブシャフトとを備え、左右の前記ドライブシャフトに駆動力を配分する左右駆動力配分機構であって、
   前記ディファレンシャルケースおよび前記ドライブシャフトにそれぞれ連結される第１サンギヤおよび第２サンギヤと、
   前記第１サンギヤおよび前記第２サンギヤにそれぞれ噛合し、互いに歯数の異なる第１ピニオンギヤおよび第２ピニオンギヤと、
   前記第１ピニオンギヤおよび前記第２ピニオンギヤを一体に支持するキャリヤと、
   前記キャリヤの回転を制限する第１係合装置と、を左右の前記ドライブシャフトの各々に対して備え、さらに、
   前記キャリヤと前記ドライブシャフトとを係合する第２係合装置を備える、左右駆動力配分機構。
2. 前記第１係合装置と前記第２係合装置とは、前記ドライブシャフトの軸方向にオフセットして配置されている、請求項１に記載の左右駆動力配分機構。
3. 前記第１係合装置と前記第２係合装置とは、前記ドライブシャフトの軸方向に隣接して配置されている、請求項１または２に記載の左右駆動力配分機構。

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