JP2008175392A - 二重クラッチ車軸組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】二重クラッチ車軸組立体を提供する。
【解決手段】自動車の右側被駆動車軸及び左側被駆動車軸にトルクを供給するための２つのクラッチパックを含む自動車用の後車軸組立体。車軸組立体のクラッチパックは、車軸リング歯車の内径の内側内の車軸ハウジング内に効率的にパッケージされる。クラッチパックの各々に関連付けられたピストンに閉鎖回路を介して液圧を加え、圧縮力をクラッチパックに加えて、それらクラッチパックを作動させるために、単一の液圧アクチュエータが使用される。このようにして、単一のアクチュエータにより、車軸が、リング歯車の間において、左側車軸及び右側車軸の両方にトルクを伝達することが可能になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車軸組立体、特に、一対の車軸に対して制御されたトルク印加を行うための自動車用途に適合された車軸組立体に関する。

自動車の前輪又は後輪を駆動するための車軸組立体は、左側車輪と右側車輪とで速度差を生じさせることを可能にするためのある機構を必要とする。車輪は、車両の通常動作中に、僅かに異なる速度で回転し、ある状態においては、例えば、車両がコーナーを通過しているときには又は車輪のスピンが生じているときには、より大きい速度差を生じさせる。左側車輪と右側車輪との速度差を可能にするための要件が、速度差を調整する被駆動車軸組立体を必要とする。１つの典型的な方法では、プロペラ軸又はエンジントランスアクスルが、歯車カップリングを介してトルクを左側車軸組立体及び右側車軸組立体に供給することを可能にする差動歯車が使用される。従来の差動歯車により、ほぼ等しいトルクを両方の車軸に供給しつつ左側車軸と右側車軸との速度差が可能になる。従来の差動装置は、車両の一方の側が路面との接触摩擦係数が低い（又は車輪法線力の差が存在する等の）状態では、車輪側の間の等しいトルクにより、不十分な牽引力が発生されることになるという欠点を有する。この欠点を克服するために、差動装置は、２つの車軸に作用する異なるトルク反応負荷に関係なく、一定の回転速度を付与するために左側車軸と右側車軸とをロックするクラッチ機構を組み込むことができる。

被駆動リング歯車を左側車軸組立体及び／又は右側車軸組立体に連結する一対のディスククラッチパックを使用することによって、左側被駆動車軸と右側被駆動車軸との速度差を可能にするための他の方法が提供される。クラッチパックを作動させることによって、リング歯車の回転を左側車軸及び／又は右側車軸に伝達できる。この種類の二重クラッチ車軸は、典型的に、主要な常時牽引に依存しない車軸に関する四輪駆動用途に利用される。例えば、横方向に取り付けられた前部エンジン構成を有する四輪駆動車では、前部左側車軸及び前部右側車軸を駆動するために、前部トランスアクスルが差動歯車を組み込んでいる。後車軸で牽引力が必要となった場合、二重クラッチ車軸を作動させて、リング歯車を左側後車軸及び／又は右側後車軸に連結することができる。

リング歯車がクラッチパックの外側クラッチプレートを駆動し、また組の内側プレートが２つの半車軸を駆動する後車軸組立体が、長年にわたって製造されてきた。この従来の構成では、クラッチパックは、ボールランプ式の増幅アクチュエータ装置の一対の電磁クラッチによって独立して作動される。電磁クラッチにより、前輪と後輪との間に又は車輪側の間にスリップが存在するときに常に存在する速度差が利用される。このようなシステムは迅速に応答するが、スリップが発生する前に、当業界で「プリエンプティブ」トラクション制御装置として知られているクラッチパックを係合できることが有利である。

プリエンプティブ作動を可能にすることに加えて、車両構成要素の質量を低減することと、それらの車両構成要素のパッケージ空間要求を減少させることが、自動車設計者の恒常的な目標である。本発明は、特に、上記範囲の利点を提供する後車軸用途に適合されている改良された二重クラッチ車軸組立体に関する。

本発明による車軸組立体は、交互に配置された内側及び外側ディスクを有する一対のクラッチパックを組み込んでいる。両方のクラッチパックの外側ディスクは、車軸リング歯車によって回転するように駆動される。クラッチパックの内側プレートと外側プレートとを一緒に圧縮して、リング歯車の回転を左側車軸組立体と右側車軸組立体とに伝達するために、一対の別個のピストンが使用される。好ましくは電気モータ駆動式マスタシリンダの形態である単一の液圧シリンダアクチュエータを使用して、本発明による車軸組立体が作動される。好ましくは、クラッチパックの内側クラッチディスク及び外側クラッチディスクは、リング歯車の内径よりも小さい直径を有するように設計され、これにより、システムのパッケージング効率が向上し、その全体質量が低減される。

本発明の追加の利点及び長所は、添付図面と共に、好ましい実施態様の以下の説明及び添付された特許請求の範囲から、本発明に関連する当業者に明らかになるであろう。

本発明の特徴を組み込んでいる二重クラッチ車軸組立体は、図１と図２に示されており、この場合、参照番号１０で指定されている。図２を特に参照すると、車軸組立体１０の主構成要素が示されている。車軸組立体１０は、記載される内部車軸構成要素を収容する中空内部キャビティを有するハウジング１２を有する。リング歯車１４が、適切な歯車減速入力部、プロペラ軸等を介して車両用発電装置に連結されるピニオン歯車（図示せず）によって回転するように駆動される。リング歯車１４はハウジング１２の内部で回転する。リング歯車１４は（図示されているねじ締結具によって）中空外部クラッチシェル１６に連結される。リング歯車１４は内径２５を規定する。外部クラッチシェル１６は、左側車軸クラッチパック２０と右側車軸クラッチパック２２との間でそれぞれ分割された外側クラッチディスク１７と１９の積層体を支持してそれに噛合するようにスプライン結合される内面１８を形成する。外側クラッチディスク１７と１９の外径は、外部クラッチシェルの内面１８によって支持されるようにスプライン結合される。関連する自動車の通常動作中に、リング歯車１４は連続的に回転し、これによって、外部クラッチシェル１６、及びクラッチパック２０と２２の外側ディスク１７と１９も回転する。

左側半車軸（又は半軸）２４は、ハウジング１２内の一対の回転要素軸受２６と２８によって回転するように支持される。左側車軸２４の内端は、スプライン結合された外面を特徴とし、この外面は、それぞれのクラッチパック２０と２２に関連付けられているスプライン結合された内側クラッチディスク３０と３２を支持する。同様に、右側車軸３４も、ハウジング１２内の同様の一対の回転要素軸受２６と２８によって回転するように支持される。中央クラッチプレート３５は、車軸２４と３４の間で捕捉され、また両方の車軸に対して自由に回転できる。

各々のクラッチパック２０と２２は、それぞれの作動ピストン３６と３８を有する。これらのピストンは、シリンダ４０と４２内で移動し、またクラッチ取付プレート４４と４６に連結される。回転要素スラスト軸受３９と４１はピストン３６と３８と外側クラッチディスク１７と１９との間に挿入される。この構成によって、取付プレート４４と４６が外部クラッチシェル１６と共に回転することが可能になり、一方、ピストン３６と３８は回転しない。取付ピン（図示せず）はスラスト軸受３９と４１と外側ディスク１７と１９との間に延びる。取付プレート４４と４６によって付与された力により、内側クラッチディスク及び外側クラッチディスクが、中央クラッチプレート３５に対して一緒に圧縮され、内側ディスクと外側ディスクとの間のわずかな接触を介してトルクを伝達する。

本発明の１つの特徴は、車軸組立体１０のパッケージサイズが小型であることである。このことは、部分的には、外部クラッチシェル１６によって形成されたリング歯車１４内の内部環状円筒キャビティを利用することによって得られるものである。リング歯車の内径２５の径よりも小さい外径を有する外側クラッチディスク１７と１９及び内側クラッチディスク３０と３２を利用することによって、小型の組立体を設けることができる。ハウジング１２の外径を制限することに加えて、この構成により、車軸組立体の幅も低減される。この特徴は、図２に示されているクラッチパックの一方をリング歯車１４の面内にクラッチパック２２として配置することによって、部分的に提供される。このようにして、クラッチパック２２はリング歯車１４の内径内にある。車軸組立体１０の幅を低減することにより、より長い長さの車軸が、関連付けられた被駆動車軸に延びることが可能になり、これにより、連結された車軸自在継手でジョイント角が低減されるので有利である。

図２はまた、対のオイルシール４８による左側車軸２４及び右側車軸３４の密封を示している。ハウジング１２の内部キャビティは、穿孔通路４９を通してクラッチパック２０と２２内に循環される歯車潤滑油で満たされ、この歯車潤滑油の流れは、ジェロータポンプ５０を作動させることによって得られる。クラッチパック２０と２２は潤滑油で満たされるので、それらのクラッチパックは「湿式」多板クラッチパックと呼ばれる。

次に、図３と図４を特に参照すると、液圧アクチュエータ組立体５２の詳細が示されている。液圧アクチュエータ組立体５２は、流体圧力を供給して、加圧流体をピストン３６と３８に加えることによってクラッチパック２０と２２を作動させる。アクチュエータ組立体５２によって、ボールねじ６２を回転駆動するために使用される一連の減速歯車５６、５８及び６０に連結された電気モータ５４が利用される。モータが非作動になっている（すなわち、電力がモータに供給されない）間、電気モータ５４の出力軸の位置を固定できるように、モータブレーキ６４が電気モータ５４の出力軸に設けられることが好ましい。ボールねじ６２を回転させることによって、アクチュエータピストン６６がシリンダ６８内でストロークされる。この動作により、制御液圧を発生させることが可能になる。液圧油は容器７０を介してシリンダ６８に供給される。

シリンダ６８は、クラッチパックに圧力を加えるためにピストン３６と３８に連結される一対のスプールバルブ７２と７４に連通する。単一の液圧アクチュエータ組立体５２により、両方のピストン３６と３８に流体圧力が加えられて、両方の組のクラッチパック２０と２２が圧縮されて作動される。一実施態様では、スプールバルブ７２と７４は、電気機械的に作動され、またピストン３６と３８に供給される流体圧力に関する独立した制御を可能にする。他の実施態様では、スプールバルブ７２と７４を省略することが可能であり、この場合、等しい圧力が両方のピストン３６と３８に加えられて、等しいトルクが左側車軸２４及び右側車軸３４の両方に供給される。ジェロータポンプ５０の流体回路は、ハウジング１２の内部で潤滑油を油内のクラッチディスクの両方に向かって循環させ、またアクチュエータ組立体５２の閉鎖液圧回路から分離される。

関連する自動車の動作時、必要な場合に前車軸又は後車軸の一方にトルクを伝達するために、通常、車軸組立体１０は断続的に使用される。上述のように、車軸組立体１０は自動車の前車軸位置又は後車軸位置のいずれかで使用することが可能であり、その際、他方の車軸は「常時」駆動トルクのために駆動される。二輪駆動のみが必要である多くの動作状態では、ピストン６６が後退して、液圧アクチュエータ５２が非作動になる。この状態では、作動ピストン３６と３８は中央プレート３５に対してクラッチパック２０と２２を圧縮しておらず、したがって、リング歯車１４から車軸２４と３４へのトルクの伝達が全くない。

トルクの印加が後車軸で必要である状態では、電気モータ５４が作動されて、ボールねじ６２を駆動し、シリンダ６８内でピストン６６をストロークさせる。この動作によって、それぞれ、スプールバルブ７２と７４を介して、作動ピストン３６と３８を介して、液圧が加えられる。後車軸をロックし、またリング歯車１４を車軸２４と３４に固定連結することが望ましい状態では、電気モータ５４を作動させて、高圧流体をピストン３６と３８に加えることが可能である。その状態に達すると、電気モータ５４を非作動にすることが可能である（すなわち、電位はもはやモータに印加されない）。その場合、モータブレーキ６４を作動させることによって、ピストン３６の位置が固定される。

車軸組立体１０のために牽引力が必要となった場合に応答する車両用パワートレイン制御装置によって、液圧アクチュエータ組立体５２を制御できる。車輪のスリップを最初に発生させることなく、クラッチパック２０と２２の作動を行うことができる。このようにして、システムは、スリップ動作状態を予想でき、そして作動されるので、「プリエンプティブ」システムとみなされる。

上記説明は本発明の好ましい実施態様を示しているが、添付された請求項の適切な範囲及び正しい精神から逸脱することなく、本発明を修正、変形及び変更することが可能であることを理解されたい。

本発明による二重クラッチ車軸組立体の背面図である。 図１の線２−２に沿った車軸組立体の縦断面図である。 図１の線３−３に沿った車軸のアクチュエータ組立体の部分断面図である。 クラッチパック組立体に液圧を供給するために使用される、図１の線４−４に沿った一対のスプールバルブの断面図である。

Claims (13)

1. 第１の車軸及び第２の車軸に駆動トルクを供給するための自動車の車軸組立体であって、
   ハウジングと、
   回転するように駆動される該ハウジング内のリング歯車と、
   交互に配置された複数の第１の内側及び外側クラッチディスクを有する第１のクラッチパックであって、前記第１の外側クラッチディスクが前記リング歯車に連結され、前記第１の内側クラッチディスクが前記第１の車軸に連結され、前記第１のクラッチパックに対して圧縮力を加えるための第１のピストンが、前記第１の内側ディスクと前記第１の外側ディスクとを摩擦係合させ、これによって、トルクが前記リング歯車から前記第１の車軸に伝達されることが可能になる第１のクラッチパックと、
   交互に配置された複数の第２の内側及び外側クラッチディスクを有する第２のクラッチパックであって、前記第２の外側クラッチディスクが前記リング歯車に連結され、前記第２の内側クラッチディスクが前記第２の車軸に連結され、前記第２のクラッチパックに対して圧縮力を加えるための第２のピストンが、前記第２の内側ディスクと前記第２の外側ディスクとを摩擦係合させ、これによって、トルクが前記リング歯車から前記第２の車軸に伝達されることが可能になる第２のクラッチパックとを備え、
   前記第１のクラッチパック及び前記第２のクラッチパックの前記内側クラッチディスク及び前記外側クラッチディスクの外径は、前記リング歯車の内径よりも小さく、
   更に、前記第１のピストン及び前記第２のピストンに流体圧力を加えるための液圧アクチュエータ手段と、
   を有する自動車の車軸組立体。
2. 前記リング歯車及び前記第１のクラッチパック及び前記第２のクラッチパックが前記ハウジング内に収容される請求項１に記載の自動車の車軸組立体。
3. 前記液圧アクチュエータ手段により、独立して制御可能な流体圧力が前記第１のピストン及び前記第２のピストンに加えられる請求項１に記載の自動車の車軸組立体。
4. 前記アクチュエータ手段が、電気モータによって駆動されるアクチュエータピストンを有するマスタシリンダを備える請求項１に記載の自動車の車軸組立体。
5. 前記アクチュエータ手段が、前記第１のピストンに連通する第１のバルブと、前記第２のピストンに連通する第２のバルブとをさらに備え、前記第１のバルブ及び前記第２のバルブが、前記第１のピストン及び前記第２のピストンに加えられる流体圧力をそれぞれ制御して、独立して制御可能な流体圧力を前記第１のピストン及び前記第２のピストンに加える請求項４に記載の自動車の車軸組立体。
6. 前記電気モータが非作動になっている間に前記アクチュエータピストンの位置を固定することを可能にするモータブレーキをさらに備える請求項４に記載の自動車の車軸組立体。
7. 前記リング歯車と共に回転するように連結された外部クラッチシェルであって、前記第１の外側クラッチディスク及び前記第２の外側クラッチディスクに係合するスプライン結合された内面を有する外部クラッチシェルをさらに備える請求項１に記載の自動車の車軸組立体。
8. 前記リング歯車の面内に、かつ前記リング歯車の前記内径内に配置された前記第１のクラッチパック又は前記第２のクラッチパックの一方をさらに備える請求項１に記載の自動車の車軸組立体。
9. 第１の車軸及び第２の車軸に駆動トルクを供給するための自動車の車軸組立体であって、
   ハウジングと、
   前記ハウジング内の、回転するように駆動されるリング歯車と、
   交互に配置された複数の第１の内側及び外側クラッチディスクを有する第１のクラッチパックであって、前記第１の外側クラッチディスクが前記リング歯車に連結され、前記第１の内側クラッチディスクが前記第１の車軸に連結され、前記第１のクラッチパックに対して圧縮力を加えるための第１のピストンが、前記第１の内側ディスクと前記第１の外側ディスクとを摩擦係合させ、これによって、トルクが前記リング歯車から前記第１の車軸に伝達されることが可能になる第１のクラッチパックと、
   交互に配置された複数の第２の内側及び外側クラッチディスクを有する第２のクラッチパックであって、前記第２の外側クラッチディスクが前記リング歯車に連結され、前記第２の内側クラッチディスクが前記第２の車軸に連結され、前記第２のクラッチパックに対して圧縮力を加えるための第２のピストンが、前記第２の内側ディスクと前記第２の外側ディスクとを摩擦係合させ、これによって、トルクが前記リング歯車から前記第２の車軸に伝達されることが可能になる第２のクラッチパックとを備え、
   前記第１のクラッチパック及び前記第２のクラッチパックの前記内側クラッチディスク及び前記外側クラッチディスクの外径は、前記リング歯車の内径よりも小さく、
   更に、前記第１のピストン及び前記第２のピストンにそれぞれ連結された第１のバルブ及び第２のバルブを介して流体圧力を加えるためのシリンダ内にアクチュエータピストンを有する液圧シリンダアクチュエータであって、前記液圧シリンダアクチュエータ及び前記第１のバルブ及び前記第２のバルブが、独立して制御可能な流体圧力を前記第１のピストン及び前記第２のピストンに加えるように協働し、前記シリンダアクチュエータが、前記アクチュエータピストンを移動させるためのボールねじを駆動する電気モータをさらに有する液圧シリンダアクチュエータと、
   を有する自動車の車軸組立体。
10. 前記リング歯車及び前記第１のクラッチパック及び前記第２のクラッチパックが前記ハウジング内に収容される請求項９に記載の自動車の車軸組立体。
11. 前記電気モータが非作動になっている間に前記アクチュエータピストンの位置を固定することを可能にするモータブレーキをさらに備える請求項９に記載の自動車の車軸組立体。
12. 前記リング歯車と共に回転するように連結された外部クラッチシェルであって、前記第１の外側クラッチディスク及び前記第２の外側クラッチディスクに係合するスプライン結合された内面を有する外部クラッチシェルをさらに備える請求項９に記載の自動車の車軸組立体。
13. 前記リング歯車の面内に、かつ前記リング歯車の前記内径内に配置された前記第１のクラッチパック又は前記第２のクラッチパックの一方をさらに備える請求項９に記載の自動車の車軸組立体。

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