JP2005090648A - Torque distribution device in center differential - Google Patents
Torque distribution device in center differential Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005090648A JP2005090648A JP2003326065A JP2003326065A JP2005090648A JP 2005090648 A JP2005090648 A JP 2005090648A JP 2003326065 A JP2003326065 A JP 2003326065A JP 2003326065 A JP2003326065 A JP 2003326065A JP 2005090648 A JP2005090648 A JP 2005090648A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- torque
- sun gear
- center differential
- torque distribution
- electric motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Arrangement And Mounting Of Devices That Control Transmission Of Motive Force (AREA)
- Arrangement And Driving Of Transmission Devices (AREA)
- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
- Retarders (AREA)
Abstract
Description
本発明は、４輪駆動車のセンタディファレンシャルに適用して前後輪のトルク分配を行うトルク分配装置に関するものである。 The present invention relates to a torque distribution device that applies torque distribution to front and rear wheels when applied to a center differential of a four-wheel drive vehicle.
一般に、４輪駆動車には、前後輪に生じる回転数差を吸収する差動機能を付与するために、変速機の後段にセンタディファレンシャルが設けられる。このセンタディファレンシャルには複合遊星歯車機構を採用したものが提案されており、これによると、複合遊星歯車機構の諸元を種々変更することで、前後輪へ分配される基準トルク配分を任意に設定することが可能になる。また、センタディファレンシャルに対する差動制限装置に油圧多板クラッチを用い、この油圧多板クラッチの差動制限トルクを自動変速用油圧制御系やマイクロコンピュータを利用して可変に制御し、差動制限の度合いを調整することによって前後輪のトルク配分を制御することも従来から知られている。 In general, a four-wheel drive vehicle is provided with a center differential at the rear stage of the transmission in order to provide a differential function for absorbing a difference in rotational speed generated between the front and rear wheels. This center differential has been proposed to use a compound planetary gear mechanism. According to this, the reference torque distribution distributed to the front and rear wheels can be set arbitrarily by changing various specifications of the compound planetary gear mechanism. It becomes possible to do. In addition, a hydraulic multi-plate clutch is used as a differential limiting device for the center differential, and the differential limiting torque of the hydraulic multi-plate clutch is variably controlled using a hydraulic control system for automatic transmission or a microcomputer to control the differential limiting. It is also conventionally known to control the torque distribution of the front and rear wheels by adjusting the degree.
下記特許文献１に記載のものは、複合遊星歯車機構によるセンタディファレンシャルと油圧多板クラッチによる差動制限装置を組み合わせることで、センタディファレンシャルの差動制限及び前後輪へのトルク分配制御を行うと共に、自動変速機との組み合わせで自動変速機の最高速段よりも小さいオーバドライブ変速段を得ることができるものである。
The thing of the following
この従来技術を図１によって説明すると、図示省略した自動変速機の後段にセンタディファレンシャル装置１００と油圧多板クラッチ装置１２０とを設けている。センタディファレンシャル装置１００は、変速出力軸１０１に形成された第１サンギヤ１０２と、変速出力軸１０１と同軸上に配置された第１中間軸１０３と第２中間軸１０４のうち、第２中間軸１０４に形成された第２サンギヤ１０５とを有し、この第１サンギヤ１０２と第２サンギヤ１０５の周囲にキャリア１０６に支持された第１及び第２ピニオン１０７，１０８を配した構成になっている。第１中間軸１０３は、第２中間軸１０４の内部で遊嵌されており、連結部材１０９によってキャリア１０６に連結されている。
This prior art will be described with reference to FIG. 1. A center
これによって、第１サンギヤ１０２に入力する動力を、複合遊星歯車機構の歯車諸元による基準トルク分配比でキャリア１０６と第２サンギヤ１０５に伝達し、キャリア１０６からリダクションギヤ１１０を介して図示省略のフロントドライブ軸に動力を伝達すると共に、第２サンギヤ１０４から後述する油圧多板クラッチ装置１２０を介してリアドライブ軸１１１に動力を伝達している。また、第１，第２ピニオン１０７，１０８の遊星回転により、前後輪の差回転によって生じるキャリア１０６と第２サンギヤ１０５との間の回転数差を吸収する差動機構を形成している。
As a result, the power input to the
油圧多板クラッチ装置１２０は、第２中間軸１０４とリアドライブ軸１１１との間にトルク伝達用の摩擦係合要素としての油圧多板クラッチ１２１が介設されており、また、第１中間軸１０３とリアドライブ軸１１１との間に差動制限とトルク移動用の摩擦係合要素としての油圧多板クラッチ１２２が介設されている。更には、第２中間軸１０４にはセンタディファレンシャル装置１００の差動機能を阻止して、キャリア１０６を増速回転させる摩擦係合要素としてのオーバドライブ用ブレーキ１２３が設けられている。
The hydraulic multi-plate
このような従来技術におけるトルク分配機能について説明すると、センタディファレンシャル装置１００による基準トルク配分は、第１サンギヤ１０２の入力トルクをＴｉ、キャリア１０６のフロント側トルクをＴｆ、第２サンギヤ１０５のリア側トルクをＴｒ、α＝Ｚｓ１／Ｚｐ１（Ｚｓ１：第１サンギヤ１０２の歯数，Ｚｐ１：第１ピニオン１０７の歯数）、β＝Ｚｓ２／Ｚｐ２（Ｚｓ２：第２サンギヤ１０５の歯数，Ｚｐ２：第２ピニオン１０８の歯数）とすると、下記の式(1-1)，(1-2)に示すとおりになる。
The torque distribution function in the prior art will be described. The reference torque distribution by the center
つまり、この従来技術では、フロント側トルクＴｆとリア側トルクＴｒの基準トルク分配比Ｔｆ：Ｔｒは、第１，第２サンギヤ１０２，１０５と、第１，第２ピニオン１０７，１０８のギヤ歯数を適宜変更することによって自由に設定することができる。そして、設定された基準トルク分配比Ｔｆ：Ｔｒに対して、油圧多板クラッチ１２２を可変に係合制御して差動制限トルクを生じさせることにより、設定された基準トルク分配比Ｔｆ：Ｔｒから第２サンギヤ１０４とキャリア１０６を直結したデフロック状態でのトルク分配比（前後輪の荷重配分相当）に至るまでの範囲で任意にトルク分配比を変更することが可能になる。
That is, in this prior art, the reference torque distribution ratio Tf: Tr of the front side torque Tf and the rear side torque Tr is the number of gear teeth of the first and second sun gears 102 and 105 and the first and
特許文献１に記載のものを前後輪へのトルク分配機能のみに着目してみると、前述したように、センタディファレンシャル装置の複合遊星歯車機構によって設定された基準トルク分配比（例えば、Ｔｆ：Ｔｒ＝４５：５５）から直結４輪駆動のトルク分配比（例えば、５０：５０）に至る範囲の中でトルク分配比の変更を行うことが可能になる。
When focusing on the torque distribution function for the front and rear wheels of the one described in
しかしながら、例えば、直進走行の場合には前輪偏重のトルク配分が安定走行を確保する上でより好ましいとされており、また、発進等の加速時には後輪偏重のトルク配分が発進・加速性能を担保する上でより好ましいとされているように、車両の走行性能を各種条件に対応してより高めようとすると、前述の範囲を超えたトルク分配比の変更が必要になってくる。 However, for example, in the case of straight running, it is considered that the torque distribution of the front wheel deviation is more preferable to ensure stable running, and the torque distribution of the rear wheel deviation ensures the start / acceleration performance at the time of acceleration such as start. In order to improve the driving performance of the vehicle in response to various conditions, it is necessary to change the torque distribution ratio beyond the aforementioned range.
また、前述の従来技術は、旋回時や低μ路走行時などでセンタディファレンシャル装置の前後輪出力要素（キャリア１０６と第２サンギヤ１０５）に回転差が生じた場合に、差動制限装置である油圧多板クラッチによって差動制限トルクを必要に応じて発生させ、差動抵抗トルクとして低速回転側の伝達トルクを増大させる機能を有するものである。つまり、この従来技術によると、センタディファレンシャル装置の前後輪出力要素に回転差がない場合にはトルクの移動を行うことができないことになり、走行性能向上のために、様々な状況を想定して積極的に前後輪のトルク分配比を変更しようとする場合には、対応に限界が生じるという問題がある。
The above-described conventional technology is a differential limiting device when a rotational difference occurs between the front and rear wheel output elements (the
更に、前述の従来技術では、トルク分配比の変更は差動制限装置によって差動回転を拘束することによって行われるので、必然的にトルク分配比の変更に伴って差動機能が低下してしまう。つまり、従来技術のものでは、差動機能を必要とする状況下では積極的にトルク分配比を変更することができないという制約があり、これが各種の状況に応じて積極的にトルク分配比を変更しようとする際の支障になって、トルク分配制御のバリエーションが狭くなってしまうという問題がある。 Furthermore, in the above-described prior art, the torque distribution ratio is changed by constraining the differential rotation by the differential limiting device, so that the differential function inevitably deteriorates with the change of the torque distribution ratio. . In other words, the conventional technology has a restriction that the torque distribution ratio cannot be actively changed under a situation where a differential function is required, and this actively changes the torque distribution ratio according to various situations. There is a problem that the variation in torque distribution control becomes narrow due to hindrance when trying to do so.
本発明は、このような問題に対処するために提案されたものである。すなわち、自由な基準トルク分配比を設定することが可能なセンタディファレンシャルに対して、基準トルク分配比から差動回転ゼロの５０：５０に至る範囲を超えた積極的な前後輪へのトルク移動を可能にすること、センタディディファレンシャルにおける前後輪出力要素の回転差に関係なく、また、センタディファレンシャルの差動機能を確保しながら、前後輪トルク分配比を積極的に変更可能にすること、そして、前後輪のトルク配分を変更する自由度を高めることでより優れた４輪駆動車の走行性能を実現可能にすること等が本発明の目的である。 The present invention has been proposed to address such problems. That is, with respect to the center differential capable of setting a free reference torque distribution ratio, the torque is actively moved to the front and rear wheels beyond the range from the reference torque distribution ratio to the differential rotation of 50:50. Enabling the front-rear wheel torque distribution ratio to be actively changed regardless of the rotational difference between the front-rear wheel output elements in the center differential and ensuring the differential function of the center differential; and It is an object of the present invention to make it possible to realize better running performance of a four-wheel drive vehicle by increasing the degree of freedom in changing the torque distribution of the front and rear wheels.
このような目的を達成するために、本発明は以下の特徴を有する。 In order to achieve such an object, the present invention has the following features.
第１に、センタディファレンシャルにおけるトルク分配装置において、車両の駆動源からの動力が入力される一つの入力要素と車両の前後輪へそれぞれ動力を伝達する二つの出力要素とを備え、前記入力要素と前記出力要素の一方を同軸上に配置し、入力された動力を設定された基準トルク分配比で前記各出力要素に出力するセンタディファレンシャルに対して、前記各出力要素間に、電動モータトルクを付加することで前記各出力要素から前後輪に分配されるトルク分配比を可変にするモータトルク付加機構を設けたことを特徴とする。 First, a torque distribution device in a center differential includes one input element to which power from a vehicle drive source is input and two output elements for transmitting power to the front and rear wheels of the vehicle, One of the output elements is arranged on the same axis, and an electric motor torque is added between the output elements to a center differential that outputs the input power to the output elements with a set reference torque distribution ratio. Thus, there is provided a motor torque adding mechanism for changing a torque distribution ratio distributed from the output elements to the front and rear wheels.
第２に、センタディファレンシャルにおけるトルク分配装置において、第１サンギヤと、該第１サンギヤと同軸上に配置される第２サンギヤと、前記第１，第２サンギヤの周囲に、前記第１サンギヤと噛み合う第１ピニオンと、該第１ピニオンと一体に形成され前記第２サンギヤと噛み合う第２ピニオンとを備え、前記第１サンギヤを車両の駆動源から動力が入力される一つの入力要素とし、前記第２サンギヤを車両の前後輪のいずれか一方に動力を伝達する第１の出力要素とし、前記第１，第２ピニオンを支持して車両の前後輪の他方に動力を伝達する第２の出力要素を設けたセンタディファレンシャルに対して、前記各出力要素間に、電動モータトルクを付加することで前記各出力要素から前後輪に分配されるトルク分配比を可変にするモータトルク付加機構を設けたことを特徴とする。 Second, in the torque distribution device in the center differential, the first sun gear, the second sun gear arranged coaxially with the first sun gear, and the first sun gear are meshed with each other around the first and second sun gears. A first pinion and a second pinion that is integrally formed with the first pinion and meshes with the second sun gear, wherein the first sun gear is an input element that receives power from a drive source of a vehicle, The second output element that transmits the power to the other of the front and rear wheels of the vehicle by supporting the first and second pinions with the two sun gears as a first output element that transmits the power to one of the front and rear wheels of the vehicle. The torque distribution ratio distributed from the output elements to the front and rear wheels is made variable by adding an electric motor torque between the output elements to the center differential provided with Characterized in that a Tatoruku additional mechanism.
第３に、前述したセンタディファレンシャルにおけるトルク分配装置において、前記モータトルク付加機構は、前記第１の出力要素に結合する第１の伝動要素と、前記第２の出力要素に結合する第２の伝動要素と、前記第１，第２サンギヤと同軸上に配置されるサンギヤとからなる遊星歯車機構を備え、前記サンギヤに電動モータトルクが付加される機構であることを特徴とする。 Third, in the torque distribution device in the center differential described above, the motor torque adding mechanism includes a first transmission element coupled to the first output element and a second transmission coupled to the second output element. A planetary gear mechanism including an element and a sun gear arranged coaxially with the first and second sun gears is provided, and an electric motor torque is added to the sun gear.
第４に、前述したセンタディファレンシャルにおけるトルク分配装置において、前記モータトルク付加機構のサンギヤに該サンギヤと同軸に電動モータのロータを結合し、該ロータと同軸に前記電動モータのステータを配備したことを特徴とする。 Fourth, in the torque distribution device in the center differential described above, the rotor of the electric motor is coupled to the sun gear of the motor torque adding mechanism coaxially with the sun gear, and the stator of the electric motor is disposed coaxially with the rotor. Features.
このような特徴を有する本発明のセンタディファレンシャルにおけるトルク分配装置によると、以下の効果を得ることができる。 According to the torque distribution device in the center differential of the present invention having such characteristics, the following effects can be obtained.
第１には、センタディファレンシャルの各出力要素から前後輪に分配されるトルク分配比を、モータトルク付加機構により付加される電動モータトルクを変化させることによって、センタディファレンシャルの基準トルク分配比から任意に変更することができる。 First, the torque distribution ratio distributed to the front and rear wheels from each output element of the center differential is changed arbitrarily from the reference torque distribution ratio of the center differential by changing the electric motor torque added by the motor torque adding mechanism. Can be changed.
モータトルク付加機構は、電動モータトルクの付加量によってセンタディファレンシャルにおける一方の出力要素から前後輪の一方に流れるトルクを奪って、センタディファレンシャルの他方の出力要素へ流す機能を有するものであり、油圧多板クラッチを用いることなく前後輪のトルク分配比を変更することができるものである。これによると、センタディファレンシャルの差動制限によるトルク分配比の変更範囲を超えて、広い範囲でトルク分配比を変更することが可能になる。 The motor torque adding mechanism has a function of depriving the torque flowing from one output element of the center differential to one of the front and rear wheels by the added amount of the electric motor torque, and flowing it to the other output element of the center differential. The torque distribution ratio of the front and rear wheels can be changed without using a plate clutch. According to this, it becomes possible to change the torque distribution ratio over a wide range beyond the change range of the torque distribution ratio due to the differential limitation of the center differential.
しかも、センタディファレンシャルにおける出力要素間の差回転とは無関係に、付加される電動モータトルクの量によってトルク分配比を変更することができるので、旋回時や低μ路走行時などの走行条件に拘わらず、様々な状況に応じて高い自由度でトルク分配比を制御することが可能になる。更には、センタディファレンシャルの差動機能を抑制することなく、前後輪のトルク分配比を変更することができるようになる。 In addition, the torque distribution ratio can be changed depending on the amount of electric motor torque applied regardless of the differential rotation between the output elements in the center differential. Therefore, regardless of the running conditions such as turning or running on a low μ road. In addition, it becomes possible to control the torque distribution ratio with a high degree of freedom according to various situations. Further, the torque distribution ratio of the front and rear wheels can be changed without suppressing the differential function of the center differential.
また、前後輪の何れか一方がスリップ状態になった場合等には、前後輪の他方側にモータトルク付加機構によってトルクを流してやることで走行を確保できるので、油圧多板クラッチを用いることなく差動制限装置（ＬＳＤ）と同様の機能を実現することができる。 In addition, when either one of the front and rear wheels is in a slipping state, etc., it is possible to ensure traveling by flowing torque to the other side of the front and rear wheels by means of a motor torque adding mechanism. A function similar to that of the differential limiting device (LSD) can be realized.
更には、電動モータトルクを付加しない状態では、センタディファレンシャルによって設定された基準トルク分配比が得られるので、常時電動モータを駆動することなくフルタイムの４輪駆動を実現することができる。したがって、車両の前後輪トルク分配比制御を行う場合にも電動モータ駆動による消費電力を必要最小限に抑えることができる。また、純粋な電動式の前後輪トルク分配比制御を可能にするので、ハイブリッド車両や電動式車両に対する適用性が高いシステムを構築することができる。 Furthermore, in the state where the electric motor torque is not applied, the reference torque distribution ratio set by the center differential is obtained, so that full-time four-wheel drive can be realized without always driving the electric motor. Therefore, even when the front and rear wheel torque distribution ratio control of the vehicle is performed, the power consumption due to the electric motor drive can be suppressed to the minimum necessary. In addition, since pure electric front and rear wheel torque distribution ratio control is possible, a system with high applicability to hybrid vehicles and electric vehicles can be constructed.
第２には、第１サンギヤと、該第１サンギヤと同軸上に配置される第２サンギヤと、前記第１，第２サンギヤの周囲に、前記第１サンギヤと噛み合う第１ピニオンと、該第１ピニオンと一体に形成され前記第２サンギヤと噛み合う第２ピニオンとを備え、前記第１サンギヤを車両の駆動源から動力が入力される一つの入力要素とし、前記第２サンギヤを車両の前後輪のいずれか一方に動力を伝達する第１の出力要素とし、前記第１，第２ピニオンを支持して車両の前後輪の他方に動力を伝達する第２の出力要素を設けたセンタディファレンシャルに対して、前記各出力要素間に、電動モータトルクを付加することで前記各出力要素へのトルク分配比を可変にするモータトルク付加機構を設けたものであるから、第１、第２サンギヤと第１，第２ピニオンのギヤ歯数を適宜設定することで、基準トルク分配比を自由に設定することができ、この設定された基準トルク分配比に対して、前述したモータトルク付加機構によるトルクの移動を実現することができる。これによって、前後輪のトルク分配比の設定・変更に対する自由度が高くなり、４輪駆動車の走行性能をより高めることが可能になる。 Second, a first sun gear, a second sun gear arranged coaxially with the first sun gear, a first pinion meshing with the first sun gear around the first and second sun gears, And a second pinion that is integrally formed with the first pinion and meshes with the second sun gear, wherein the first sun gear is one input element that receives power from a drive source of the vehicle, and the second sun gear is the front and rear wheels of the vehicle. A center differential provided with a first output element that transmits power to any one of the above and a second output element that supports the first and second pinions and transmits power to the other of the front and rear wheels of the vehicle. In addition, since a motor torque addition mechanism is provided that makes the torque distribution ratio to each output element variable by adding an electric motor torque between the output elements, the first and second sun gears and the first First By appropriately setting the number of gear teeth of the pinion, the reference torque distribution ratio can be set freely, and the movement of torque by the motor torque adding mechanism described above is realized with respect to the set reference torque distribution ratio. be able to. As a result, the degree of freedom for setting and changing the torque distribution ratio of the front and rear wheels is increased, and the traveling performance of the four-wheel drive vehicle can be further enhanced.
第３には、モータトルク付加機構として、センタディファレンシャルにおける第１の出力要素に結合する第１の伝動要素、第２の出力要素に結合する第２の伝動要素、前記第１，第２サンギヤと同軸上に配置されるサンギヤからなる遊星歯車機構を採用し、この遊星歯車機構のサンギヤに電動モータトルクを付加する機構にしたので、遊星歯車機構の増幅作用によって付加する電動モータトルクを増幅してセンタディファレンシャルの出力にアシストすることができる。これによって、小さな電動モータトルクの付加で効果的に前後輪のトルク配分比を変更することができるようになるので、モータトルク付加機構における電動モータの小型化が可能になる。また、常時回転することになるモータトルク付加機構のサンギヤが機構の表面に露出しないので、周辺機材との干渉性を考慮した場合にも車両内に設置し易い装置が得られる。 Third, as a motor torque adding mechanism, a first transmission element coupled to the first output element in the center differential, a second transmission element coupled to the second output element, the first and second sun gears, Adopting a planetary gear mechanism consisting of a sun gear arranged on the same axis, and a mechanism for adding electric motor torque to the sun gear of this planetary gear mechanism, the electric motor torque to be added is amplified by the amplification action of the planetary gear mechanism. It is possible to assist the output of the center differential. As a result, the torque distribution ratio of the front and rear wheels can be effectively changed by adding a small electric motor torque, so that the electric motor in the motor torque adding mechanism can be downsized. In addition, since the sun gear of the motor torque adding mechanism that rotates constantly is not exposed on the surface of the mechanism, an apparatus that can be easily installed in the vehicle can be obtained even in consideration of interference with peripheral equipment.
第４には、モータトルク付加機構の電動モータの配置として、モータトルク付加機構のサンギヤに、このサンギヤと同軸に電動モータのロータを結合し、このロータと同軸に電動モータのステータを配備するようにしたので、電動モータトルクを安定的に供給することができると共に、スペース効率の高い装置を実現できる。 Fourth, as the arrangement of the electric motor of the motor torque adding mechanism, the rotor of the electric motor is coupled to the sun gear of the motor torque adding mechanism coaxially with the sun gear, and the stator of the electric motor is arranged coaxially with the rotor. Therefore, the electric motor torque can be stably supplied, and a device with high space efficiency can be realized.
以下に、本発明の実施形態を図２〜図５に基づいて説明する。図２は、本発明の実施形態に係るトルク分配装置の構成を説明する説明図である。本発明の実施形態に係るトルク分配装置１は、センタディファレンシャル１０とこのセンタディファレンシャル１０に対して設けられるモータトルク付加機構２０とから成るものである。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating the configuration of the torque distribution device according to the embodiment of the present invention. The
センタディファレンシャル１０は、前述した従来技術と同様に複合遊星歯車機構を基本構成とするものであって、車両の駆動源からの動力が入力される一つの入力要素と車両の前後輪へそれぞれ動力を伝達する二つの出力要素とを備え、前述の入力要素と前述の出力要素の一方を同軸上に配置し、入力された動力を設定された基準トルク分配比で前述した各出力要素に出力するものである。 The center differential 10 is based on a compound planetary gear mechanism as in the prior art described above. The center differential 10 transmits power to one input element to which power from a drive source of the vehicle is input and to the front and rear wheels of the vehicle. Two output elements for transmission, one of the above-mentioned input elements and the above-mentioned output elements are arranged on the same axis, and the input power is output to each of the above-described output elements with a set reference torque distribution ratio It is.
センタディファレンシャル１０の構成を具体的に説明すると、第１サンギヤ１１と、この第１サンギヤ１１と同軸上に配置される第２サンギヤ１２と、第１，第２サンギヤ１１，１２の周囲に配置され、第１サンギヤと噛み合う第１ピニオン１３と、第１ピニオン１３と一体に形成され第２サンギヤ１２と噛み合う第２ピニオン１４とを備えるものであり、第１サンギヤ１１を車両の駆動源から動力が入力される一つの入力要素とし、第２サンギヤ１２を車両の前後輪のいずれか一方に動力を伝達する第１の出力要素とし、第１，第２ピニオン１３，１４を支持するキャリア１５を車両の前後輪の他方に動力を伝達する第２の出力要素としている。
The configuration of the center differential 10 will be described in detail. The first sun gear 11, the
一方、モータトルク付加機構２０は、センタディファレンシャル１０の第１の出力要素と第２の出力要素間に設けられるものであって、電動モータトルクを付加することでセンタディファレンシャル１０の各出力要素から前後輪に分配されるトルク分配比を可変にするものである。
On the other hand, the motor
その構成を具体的に説明すると、センタディファレンシャル１０の第１の出力要素である第２サンギヤ１２に結合するピニオン（第１の伝動要素）２２と、センタディファレンシャル１０の第２の出力要素であるキャリア１５に結合するリングギヤ２３（第２の伝動要素）と、センタディファレンシャル１０の第１，第２サンギヤ１１，１２と同軸上に配置されるサンギヤ２１とからなる遊星歯車機構を備えている。そして、サンギヤ２１に電動モータトルクを付加するための電動モータ２５が接続されている。図２の実施形態においては、サンギヤ２１と同軸に電動モータ２５のロータ２５Ａを配備して、このロータ２５Ａを連結軸２６を介してサンギヤ２１に直結し、このロータ２５Ａと同軸にステータ２５Ｂを配備している。
Specifically, the configuration will be described. A pinion (first transmission element) 22 coupled to the
このトルク分配装置１においては、車両の駆動源からの動力が入力軸３０を介してセンタディファレンシャル１０の一つの入力要素である第１サンギヤ１１に入力される。そして、センタディファレンシャル１０の第１の出力要素である第２サンギヤ１２と結合部材２４を介してモータトルク付加機構２０のピニオン２２とに結合された第１の出力軸３１から車両の前後輪の一方に動力が伝達され（この際、連結軸２６が中空軸になって、この連結軸２６内に遊嵌して第１の出力軸３１が配備される。）、センタディファレンシャル１０の第２の出力要素であるキャリア１５に結合されたリダクションギヤ３３Ａ，３３Ｂに結合された第２の出力軸３２から車両の前後輪の他方に動力が伝達されることになる。
In the
図３は、本発明に係るトルク分配装置の他の実施形態を示す説明図である。この実施形態は、モータトルク付加機構２０において、連結軸２６にギヤ２８Ａを結合し、このギヤ２８Ａと噛み合うギヤ２８Ｂを介して電動モータ２７を結合したものであり、電動モータ２７からの付加トルクをギヤ２８Ａ，２８Ｂのギヤ比に応じて変換して、サンギヤ２１に付加するものである。その他の構成は前述の実施形態と同様であるから、図面に同一符号を付して重複する説明を省略する。
FIG. 3 is an explanatory view showing another embodiment of the torque distribution device according to the present invention. In this embodiment, in the motor
以下に、このようなトルク分配装置１のトルク分配機能について説明する。以下の説明では、第１の出力軸３１を後輪側に動力を伝えるリアドライブ軸とし、第２の出力軸３２を前輪側に動力を伝えるフロントドライブ軸として、入力軸３０から第１サンギヤ１１に入力されるトルクを入力トルクＴｉ、第１の出力軸３１から出力されるトルクをリア駆動トルクＴＲ、第２の出力軸３２から出力されるトルクをフロント駆動トルクＴＦとし、電動モータ２５（２７）からモータトルク付加機構２０のサンギヤ２１に入力されるトルクを電動モータトルクＴｍとして説明することにする。
Below, the torque distribution function of such a
図４は、トルク分配装置１のトルク分配機能を説明する説明図である。同図において、（ａ）がセンタディファレンシャル１０におけるトルクの釣り合い状態を示す図であり、（ｂ）がモータトルク付加機構２０におけるトルクの釣り合い状態を示す図である。これによると、まず、センタディファレンシャル１０において、入力トルクＴｉが従来技術で説明した式(1-1)及び式(1-2)に従って、第１の出力要素である第２サンギヤ１２から取り出される後輪側の基準トルクＴｒと第２の出力要素であるキャリア１５から取り出される前輪側の基準トルクＴｆに分配されることになる。ここで、従来技術で説明したように、α＝Ｚｓ１／Ｚｐ１（Ｚｓ１：第１サンギヤ１１の歯数，Ｚｐ１：第１ピニオン１３の歯数）、β＝Ｚｓ２／Ｚｐ２（Ｚｓ２：第２サンギヤ１２の歯数，Ｚｐ２：第２ピニオン１４の歯数）とすると、前輪側の基準トルクＴｆと後輪側の基準トルクＴｒはそのまま式(1-1)及び式(1-2)で表すことができる。
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the torque distribution function of the
そして、この基準トルクＴｆ，Ｔｒに対して、電動モータトルクＴｍが付加されると、モータトルク付加機構２０における遊星歯車機構の作用によって同図（ｂ）に示すアシストトルクＴｍｆ，Ｔｍｒがそれぞれ基準トルクＴｆ，Ｔｒに合成されることになり、この合成されたトルクがフロント駆動トルクＴＦ及びリア駆動トルクＴＲとして出力されることになる。したがって、入力トルクＴｉがトルク分配装置１によって前後輪に分配されて出力されるフロント駆動トルクＴＦとリア駆動トルクＴＲは、γ＝ＺSUNｍ／ＺRINGｍ（ＺSUNｍ：サンギヤ２１の歯数，ＺRINGｍ：リングギヤ２３の歯数）とすると、以下の式(2-1)，(2-2)で表されることになる。
When the electric motor torque Tm is added to the reference torques Tf and Tr, the assist torques Tmf and Tmr shown in FIG. would be combined torque Tf, the Tr, the synthesized torque will be output as the front drive torque T F and the rear drive torque T R. Therefore, the front drive torque T F and the rear drive torque T R output by the input torque T i being distributed to the front and rear wheels by the
すなわち、本発明の実施形態におけるトルク分配装置１によると、モータトルク付加機構２０から電動モータトルクＴｍの付加が無い状態では、入力トルクＴｉは、センタディファレンシャル１０の複合遊星歯車機構におけるギヤ歯数によって設定された基準トルクＴｆ，Ｔｒに分割されて、前後輪にそれぞれ伝達されることになる。したがって、センタディファレンシャル１０の複合遊星歯車機構におけるギヤ歯数を適宜設定することによって、基準トルク分配比Ｔｆ：Ｔｒを自由に設定することが可能になる。
That is, according to the
そして、モータトルク付加機構２０から電動モータトルクＴｍが付加された場合には、前輪側では基準トルクＴｆから（１／γ）・Ｔｍのトルクが奪われ、後輪側には基準トルクＴｒに対して（１＋１／γ）・Ｔｍのトルクが流れ込むことになるので、付加する電動モータトルクＴｍの量を変化させることによって、前後輪のトルク分配比を可変に調整することができる。
Then, when the electric motor torque T m being added from the motor
ここで、基準トルクＴｆ，Ｔｒに対して付加されるアシスト量は、電動モータ２５（２７）をモータトルク付加機構２０のサンギヤ２１に結合していることから、前述したように（１／γ）・Ｔｍと（１＋１／γ）・Ｔｍで表される値になっている。そして、γ＝ＺSUN／ＺRING＜１であるから、（１／γ）・Ｔｍ＞Ｔｍ，（１＋１／γ）・Ｔｍ＞Ｔｍとなり、実際に付加する電動モータトルクＴｍを増幅して前後輪の基準トルクＴｆ，Ｔｒをアシストすることが可能になり、効果的にトルク分配比を可変にすることができると共に、電動モータ２５（２７）の小型化も可能になる。
Here, the assist amount added to the reference torques Tf and Tr is (1 / γ) as described above because the electric motor 25 (27) is coupled to the
図５は、このようなトルク分配装置１のトルク分配特性をグラフ化した説明図である。ここで、前輪側のトルク分配割合をτＦ＝ＴＦ／（ＴＦ＋ＴＲ）とし、後輪側のトルク分配割合をτＲ＝ＴＲ／（ＴＦ＋ＴＲ）とすると、各τＦ，τＲは、前述のα，β，γとｔ＝Ｔｍ／Ｔｉによって、以下の式(3-1)，(3-2)で表される。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the torque distribution characteristics of the
この関係式を、ｔを横軸，τＦ，τＲを縦軸にしてグラフ化したものが図５であるが、図から明らかなように、電動モータトルクＴｍを入力トルクＴｉに対して正負両側に付加して付加量を可変にすることで、τＦ，τＲをそれぞれ０から１まで変化させることができる。すなわち、本発明の実施形態に係るトルク分配装置１によると、電動モータトルクＴｍの付加に応じて、前後輪のトルク分配比を前輪偏重の１００：０から後輪偏重の０：１００に至るまで自由に変更することが可能になる。また、このようなトルク分配比の変更は電動モータトルクＴｍの付加のみによって行うことができるので、センタディファレンシャル１０の差動機能とは無関係にトルク分配比の変更を積極的且つ自由に行うことが可能になる。更に、図示の（Ｔｉ＋Ｔｍ）／Ｔｉで示されるように、前後輪の総トルクは付加される電動モータトルクＴｍが正の場合には、それに応じて増大することになるので、パワーアシスト機能が併せて付加されることになる。
FIG. 5 is a graph of this relational expression with t as the horizontal axis and τ F , τ R as the vertical axis. As is apparent from FIG. 5, the electric motor torque T m is expressed as a function of the input torque T i. Thus, τ F and τ R can be changed from 0 to 1, respectively, by adding them to both the positive and negative sides to make the addition amount variable. That is, according to the
以上説明した本発明の実施形態に係るトルク分配装置１の作用効果をまとめると、以下のようになる。
The effects of the
（１）センタディファレンシャル１０の各出力要素から前後輪に分配されるトルク分配比を、センタディファレンシャル１０の基準トルク分配比Ｔｆ：Ｔｒから、電動モータトルクＴｍを変化させることによって任意に変更することができる。モータトルク付加機構２０は、電動モータトルクＴｍの付加量によって、センタディファレンシャル１０における一方の出力要素から前後輪の一方に流れるトルクを奪って、センタディファレンシャル１０の他方の出力要素へ流す機能を有するものであり、これによると、従来技術のような差動制限用の油圧多板クラッチを用いることなく前後輪のトルク分配比を変更することができる。
(1) the torque distribution ratio to be distributed to the front and rear wheels from the output element of the center differential 10, the reference torque distribution ratio of the center differential 10 Tf: from Tr, be arbitrarily changed by changing the electric motor torque T m Can do. Motor
（２）このトルク分配装置１によると、センタディファレンシャル１０の差動機能とは無関係にトルク分配比を変更できるので、センタディファレンシャル１０の差動制限によるトルク分配比の変更範囲（基準トルク配分比から直結４輪駆動になる範囲）を超えた広い範囲でトルク分配比を変更することが可能になる。
(2) According to the
（３）センタディファレンシャル１０における出力要素間の差回転とは無関係に、付加される電動モータトルクＴｍの量によってトルク分配比を変更することができるので、旋回時や低μ路走行時などの走行条件に拘わらず、様々な状況に応じて高い自由度でトルク分配比の制御が可能になる。更には、センタディファレンシャル１０の差動機能を抑制することなく、前後輪のトルク分配比を変更することができる。
(3) independently of the rotational difference between the output element of the center differential 10, it is possible to change the torque distribution ratio by the amount of the electric motor torque T m being added, turning or when such during low μ road Regardless of driving conditions, the torque distribution ratio can be controlled with a high degree of freedom in accordance with various situations. Furthermore, the torque distribution ratio of the front and rear wheels can be changed without suppressing the differential function of the
（４）前後輪の何れか一方がスリップ状態になった場合等には、前後輪の他方側にモータトルク付加機構２０によってトルクを流してやることで走行を確保できるので、従来技術のような油圧多板クラッチを用いることなく差動制限装置（ＬＳＤ）と同様の機能を実現することができる。
(4) When either one of the front and rear wheels is in a slip state or the like, traveling can be ensured by applying torque to the other side of the front and rear wheels by the motor
（５）電動モータトルクＴｍを付加しない状態では、センタディファレンシャル１０の複合遊星歯車機構のギヤ歯数によって設定された基準トルク分配比（Ｔｆ：Ｔｒ）が得られるので、常時電動モータを駆動することなく、フルタイムの４輪駆動を実現することができる。したがって、車両の前後輪トルク分配比制御を行う場合にも電動モータ駆動による消費電力を必要最小限に抑えることができ、また、純粋な電動式の前後輪トルク分配比制御を可能にするので、ハイブリッド車両や電動式車両に対する適用性が高いシステムを構築できる。 (5) In the state that does not add the electric motor torque T m, the reference torque distribution ratio set by the gear teeth of the compound planetary gear mechanism of the center differential 10: Since (Tf Tr) is obtained, and drives always electric motor Without any problem, full-time four-wheel drive can be realized. Therefore, even when the front and rear wheel torque distribution ratio control of the vehicle is performed, the power consumption due to the electric motor drive can be suppressed to the minimum necessary, and the pure electric front and rear wheel torque distribution ratio control can be performed. A system with high applicability to hybrid vehicles and electric vehicles can be constructed.
（６）モータトルク付加機構２０として、センタディファレンシャル１０における第１の出力要素である第２サンギヤ１２に結合するピニオン２２（第１の伝動要素）、第２の出力要素であるキャリア１５に結合するリングギヤ２３（第２の伝動要素）、第１，第２サンギヤ１１，１２と同軸上に配置されるサンギヤ２１からなる遊星歯車機構を採用し、この遊星歯車機構のサンギヤ２１に電動モータトルクＴｍを付加する機構にしたので、遊星歯車機構の増幅作用によって付加する電動モータトルクＴｍを増幅してセンタディファレンシャル１０による基準トルクＴｆ，Ｔｒをアシストすることができる。これによって、小さな電動モータトルクＴｍの付加で効果的に前後輪のトルク配分比を変更することができるようになり、モータトルク付加機構２０における電動モータ２５（２７）の小型化が可能になる。
(6) The motor
（７）常時回転することになるサンギヤ２１がモータトルク付加機構２０の表面に露出しないので、周辺機材との干渉性を考慮した場合にも車両内に設置し易い装置が得られる。
(7) Since the
（８）モータトルク付加機構２０の電動モータ２５の配置として、モータトルク付加機構２０のサンギヤ２１に、このサンギヤ２１と同軸に電動モータ２５のロータ２５Ａを結合し、このロータ２５Ａと同軸に電動モータ２５のステータ２５Ｂを配備するようにしたので、電動モータトルクＴｍを安定的に供給することができると共に、スペース効率の高い装置を実現できる。
(8) As the arrangement of the
図６は本発明の実施例を示す説明図であり、前述したαを１／α＝２，３，４，５のように設定し、Ｔｉ＝５０３Ｎ・ｍ（Ｅ／Ｇトルク×１ｓｔギヤ比）で、基準トルク分配比を一定（フロント６０：リア４０）とした条件で、電動モータトルクＴｍに対するフロント駆動トルクＴＦ，リア駆動トルクＴＲ，総駆動力の変更状態を示したものである。この図から明らかなように、前輪偏重の６０：４０の基準トルク分配比から後輪偏重の４０：６０のトルク分配比に変更するに際して、実用的な電動モータトルクＴｍの付加で実施が可能である。 FIG. 6 is an explanatory view showing an embodiment of the present invention, where α is set as 1 / α = 2, 3, 4, 5 and T i = 503 N · m (E / G torque × 1st gear) Ratio), and a condition in which the reference torque distribution ratio is constant (front 60: rear 40), and shows a change state of the front drive torque T F , the rear drive torque T R , and the total drive force with respect to the electric motor torque T m It is. As it is apparent from this figure, when changing the torque distribution ratio of 40:60 of the rear wheel unbalance from the reference torque distribution ratio of 60:40 between the front wheels unbalance, can be implemented in a practical addition of the electric motor torque T m It is.
１ トルク分配装置
１０ センタディファレンシャル
１１ 第１サンギヤ（入力要素）
１２ 第２サンギヤ（第１の出力要素）
１３ 第１ピニオン
１４ 第２ピニオン
１５ キャリア（第２の出力要素）
２０ モータトルク付加機構
２１ サンギヤ
２２ ピニオン（第１の伝動要素）
２３ リングギヤ（第２の伝動要素）
２４ 結合部材
２５，２７ 電動モータ
２５Ａ ロータ
２５Ｂ ステータ
２６ 連結軸
２８Ａ，２８Ｂ ギヤ
３０ 入力軸
３１ 第１の出力軸
３２ 第２の出力軸
３３Ａ，３３Ｂ リダクションギヤ
1
12 Second sun gear (first output element)
13
20 Motor
23 Ring gear (second transmission element)
24
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003326065A JP2005090648A (en) | 2003-09-18 | 2003-09-18 | Torque distribution device in center differential |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003326065A JP2005090648A (en) | 2003-09-18 | 2003-09-18 | Torque distribution device in center differential |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005090648A true JP2005090648A (en) | 2005-04-07 |
Family
ID=34456346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003326065A Pending JP2005090648A (en) | 2003-09-18 | 2003-09-18 | Torque distribution device in center differential |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005090648A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017521293A (en) * | 2014-05-06 | 2017-08-03 | ボルグワーナー スウェーデン エービー | Torque vectoring device |
| CN108501701A (en) * | 2018-05-10 | 2018-09-07 | 吉林大学 | A kind of between centers torque universe actively distributes full-time four-wheel drive system |
| CN108501713A (en) * | 2018-05-10 | 2018-09-07 | 吉林大学 | A kind of between centers torque universe actively distributes full-time four-wheel drive system |
| DE102017211749A1 (en) * | 2017-07-10 | 2019-01-10 | Zf Friedrichshafen Ag | Power-split final drive for a work machine |
| JP2021130421A (en) * | 2020-02-20 | 2021-09-09 | トヨタ自動車株式会社 | transfer |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01269745A (en) * | 1988-04-22 | 1989-10-27 | Tochigi Fuji Ind Co Ltd | Power transmission |
| JPH0354031A (en) * | 1989-07-20 | 1991-03-08 | Fuji Heavy Ind Ltd | Torque distribution controller for four-wheel drive vehicle |
| JPH04321435A (en) * | 1991-04-19 | 1992-11-11 | Honda Motor Co Ltd | Torque distribution mechanism of differential device |
| JPH07110059A (en) * | 1993-10-14 | 1995-04-25 | Tochigi Fuji Ind Co Ltd | Differential gear |
-
2003
- 2003-09-18 JP JP2003326065A patent/JP2005090648A/en active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01269745A (en) * | 1988-04-22 | 1989-10-27 | Tochigi Fuji Ind Co Ltd | Power transmission |
| JPH0354031A (en) * | 1989-07-20 | 1991-03-08 | Fuji Heavy Ind Ltd | Torque distribution controller for four-wheel drive vehicle |
| JPH04321435A (en) * | 1991-04-19 | 1992-11-11 | Honda Motor Co Ltd | Torque distribution mechanism of differential device |
| JPH07110059A (en) * | 1993-10-14 | 1995-04-25 | Tochigi Fuji Ind Co Ltd | Differential gear |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017521293A (en) * | 2014-05-06 | 2017-08-03 | ボルグワーナー スウェーデン エービー | Torque vectoring device |
| DE102017211749A1 (en) * | 2017-07-10 | 2019-01-10 | Zf Friedrichshafen Ag | Power-split final drive for a work machine |
| CN108501701A (en) * | 2018-05-10 | 2018-09-07 | 吉林大学 | A kind of between centers torque universe actively distributes full-time four-wheel drive system |
| CN108501713A (en) * | 2018-05-10 | 2018-09-07 | 吉林大学 | A kind of between centers torque universe actively distributes full-time four-wheel drive system |
| JP2021130421A (en) * | 2020-02-20 | 2021-09-09 | トヨタ自動車株式会社 | transfer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5013644B2 (en) | Continuously adjustable vehicle transmission | |
| US6024182A (en) | Coupling device between left and right wheels of vehicle | |
| JP4821571B2 (en) | Hybrid drive unit | |
| EP3380352B1 (en) | A vehicle driveline system | |
| JP4866452B2 (en) | Torque distribution control device for four-wheel drive vehicle | |
| EP1787846A1 (en) | Differential torque generator | |
| JP2004505216A (en) | Vehicle transmission device | |
| JP2004332935A (en) | Gear device for distributing drive torque | |
| JP2005516168A (en) | Continuously variable transmission | |
| KR20100092488A (en) | Two-speed transaxle gearbox for electric vehicles | |
| JP2002147596A (en) | Control device for in-wheel transmission in electric vehicle | |
| US11780328B2 (en) | Drive device for an electrically driven axle of a motor vehicle | |
| JP2009202693A (en) | Damping device of hybrid vehicle | |
| JP2998428B2 (en) | Transmission for electric vehicles | |
| JP2007154966A (en) | Vehicular driving force distribution device | |
| JP2008089075A (en) | Driving force distributing device for vehicle | |
| JP2005090648A (en) | Torque distribution device in center differential | |
| JP5315199B2 (en) | Torque distribution control device for four-wheel drive vehicle | |
| US10550923B2 (en) | Driving force adjustment apparatus | |
| JPH1044802A (en) | Power transfer controller for four-wheel drive vehicle | |
| KR20210035967A (en) | Device for torque vectoring | |
| JP6197681B2 (en) | Vehicle motor drive unit | |
| JP2006528315A (en) | Auto-switchable car transmission | |
| JP3818284B2 (en) | Hybrid vehicle drive system | |
| JP2009227267A (en) | Vehicular drive mechanism |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060808 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091002 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091211 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100416 |