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JP2008190541A - Coupling and differential using same - Google Patents

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JP2008190541A
JP2008190541A JP2007022157A JP2007022157A JP2008190541A JP 2008190541 A JP2008190541 A JP 2008190541A JP 2007022157 A JP2007022157 A JP 2007022157A JP 2007022157 A JP2007022157 A JP 2007022157A JP 2008190541 A JP2008190541 A JP 2008190541A
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Japan
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motor
coupling
gear
differential
output
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JP2007022157A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshinori Kikuchi
義典 菊地
Masao Teraoka
正夫 寺岡
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KIKUCHI HAGURUMA KK
Original Assignee
KIKUCHI HAGURUMA KK
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To control torque or the like precisely, suppress generation of sound and vibration, and simplify a structure. <P>SOLUTION: The coupling is provided with inner and outer rotary members 5, 7 for input and output, a motor 29 provided in the outer rotary member 7 which is externally controllable, a deceleration mechanism 31 provided between the inner and outer rotary members 5, 7 and interlocked and connected to the motor 29 controllably. When the motor 29 is controlled, relative rotation between the inner and outer rotation members 5, 7 can be adjusted through the deceleration mechanism 31, and the torque and rotation speed can be directly controlled by the motor. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、車両等に用いられるカップリング及び差動装置に関するものである。   The present invention relates to a coupling and differential used in a vehicle or the like.

近年、車両には、その運動性能向上等のため、車輪のトルクや回転数等を制御可能な差動装置が用いられている。   2. Description of the Related Art In recent years, differential devices capable of controlling wheel torque, rotation speed, and the like have been used for vehicles in order to improve their motion performance.

かかる差動装置は、例えば電磁力により摩擦多板クラッチを締結制御することにより、固体摩擦を利用して間接的に車輪のトルクや回転数を制御する。   Such a differential device indirectly controls the torque and the number of rotations of a wheel using solid friction, for example, by engaging and controlling a friction multi-plate clutch by electromagnetic force.

このため、従来の構造では、摩擦多板クラッチの摩擦係数の変動等により、トルク等の正確な制御が困難なであった。また、固体摩擦特有の音や振動が発生する等の問題もあった。さらには、構造も複雑なものとなっていた。   For this reason, in the conventional structure, it is difficult to accurately control the torque and the like due to the variation of the friction coefficient of the friction multi-plate clutch. There are also problems such as the generation of sounds and vibrations peculiar to solid friction. Furthermore, the structure has become complicated.

特開2006−266485公報JP 2006-266485 A

本発明が解決しようとする課題は、トルク等の正確な制御が困難であると共に、音や振動が発生し、且つ構造が複雑となる点である。   The problem to be solved by the present invention is that accurate control of torque and the like is difficult, noise and vibration are generated, and the structure is complicated.

本発明は、トルク等の正確な制御を可能とすると共に音や振動の発生を抑制し、且つ構造を簡素化するために、入出力用の内外回転部材と、外回転部材内に設けられ外部制御可能なモータと、前記内外回転部材間に設けられ前記モータに制御可能に連動連結された減速機構とを備え、前記モータを制御することにより前記減速機構を介して前記内外回転部材間の相対回転を調整可能とすることを最も主な特徴とする。   The present invention enables accurate control of torque and the like, suppresses the generation of sound and vibration, and simplifies the structure. A controllable motor and a speed reduction mechanism provided between the inner and outer rotation members and connected to the motor in a controllable manner. The motor controls the motor to control the relative relationship between the inner and outer rotation members via the speed reduction mechanism. The main feature is that the rotation can be adjusted.

本発明によれば、モータの出力を制御することにより、減速機構を介して内外回転部材間の相対回転を調整することができる。   According to the present invention, by controlling the output of the motor, the relative rotation between the inner and outer rotating members can be adjusted via the speed reduction mechanism.

従って、トルクや回転数をモータによって直接制御することができ、正確且つ円滑な制御を行わせることができると共に、異音や振動の発生を抑制し、且つ構造を簡素化することができる。   Therefore, the torque and the number of rotations can be directly controlled by the motor, accurate and smooth control can be performed, generation of abnormal noise and vibration can be suppressed, and the structure can be simplified.

トルク等の正確な制御を可能とすると共に音や振動の発生を抑制し、且つ構造を簡素化するという目的を、モータ及び減速機構によって実現した。   The purpose of enabling accurate control of torque and the like, suppressing the generation of sound and vibration, and simplifying the structure is realized by a motor and a speed reduction mechanism.

[カップリング装置]
図1は、本発明の実施例1に係るカップリング装置を示す断面図である。
[Coupling device]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a coupling device according to Embodiment 1 of the present invention.

本実施例のカップリング装置1は、例えば左右の後輪車軸間に配置され、フロントエンジン、フロントドライブベース(FFベース)の4輪駆動車のリヤ車軸間に結合され、センターデファレンシャル装置及びリアデファンレンシャル装置として機能するものである。ただし、左右の前輪車軸間に結合配置してセンターデファレンシャル装置及びフロントデファレンシャル装置として機能させることも可能である。また、二輪駆動車の左右前輪間又は後輪間に設け、フロントデファレンシャル装置又はリアデファレンシャル装置としても機能させることができる。前記カップリング装置1は、キャリア内に回転自在に支持され、ドライブピニオンシャフト3を介してエンジンからの回転入力が行われるようになっている。   A coupling device 1 according to the present embodiment is disposed between, for example, left and right rear wheel axles, and is coupled between rear axles of a front engine and a front drive base (FF base) four-wheel drive vehicle, and includes a center differential device and a rear differential. It functions as a rental device. However, it is possible to function as a center differential device and a front differential device by coupling and arranging between the left and right front wheel axles. Further, it can be provided between the left and right front wheels or the rear wheel of the two-wheel drive vehicle, and can function as a front differential device or a rear differential device. The coupling device 1 is rotatably supported in a carrier, and rotational input from the engine is performed via a drive pinion shaft 3.

前記カップリング装置1は、図1のように、左右対称構造のカップリング2,4が結合されたものである。このカップリング装置1は、外回転部材であるカップリングケース7を備えている。カップリングケース7は、内回転部材である左右のアクスルシャフト5,5(車軸)間にわたって設けられ、キャリアに回転自在に支持されている。前記カップリングケース7は、ほぼ円筒形状を有し、回転軸心方向の中間部で分割形成された左右ケース8,10からなり、対向部分に設けられた結合フランジ9,12がボルト14によって結合されている。結合フランジ9,12には、リングギア13がボルト14によって共締めされている。リングギア13には、ドライブピニオンシャフト3のドライブピニオンギア11が噛み合っている。ドライブピニオンギア11及びリングギア13は、ヘリカルギアからなるが、図2のように、ハイポイドギアとすることも可能である。   As shown in FIG. 1, the coupling device 1 has couplings 2 and 4 having a symmetrical structure. The coupling device 1 includes a coupling case 7 that is an outer rotating member. The coupling case 7 is provided between the left and right axle shafts 5 and 5 (axle) which are inner rotating members, and is rotatably supported by the carrier. The coupling case 7 has a substantially cylindrical shape, and is composed of left and right cases 8 and 10 that are divided and formed at an intermediate portion in the direction of the rotational axis, and coupling flanges 9 and 12 provided at opposing portions are coupled by bolts 14. Has been. A ring gear 13 is fastened to the coupling flanges 9 and 12 by bolts 14. The ring gear 13 is engaged with the drive pinion gear 11 of the drive pinion shaft 3. The drive pinion gear 11 and the ring gear 13 are helical gears, but may be hypoid gears as shown in FIG.

前記カップリングケース7の回転軸心方向の両端には、端壁部17を介してボス部19が設けられている。ボス部19には、アクスルシャフト5が回転自在に支持されている。   Boss portions 19 are provided at both ends of the coupling case 7 in the direction of the rotation axis via end wall portions 17. The axle shaft 5 is rotatably supported on the boss portion 19.

前記アクスルシャフト5は、一端がカップリングケース7内に収容され、他端が左右の後輪側にそれぞれ連動連結されている。前記アクスルシャフト5の一端には、前記カップリングケース7の端壁部17に沿って拡径する拡径部21が一体に設けられている。拡径部21の外周縁には、環状の延設部23が周方向に沿って設けられている。   One end of the axle shaft 5 is accommodated in the coupling case 7, and the other end is linked and connected to the left and right rear wheels. At one end of the axle shaft 5, a diameter-expanded portion 21 that expands along the end wall portion 17 of the coupling case 7 is integrally provided. An annular extending portion 23 is provided on the outer peripheral edge of the enlarged diameter portion 21 along the circumferential direction.

前記カップリング2,4は、相互に対称となっているため、一方についてのみ説明し、他方については対応する構成部分に同符号を付して詳細な説明を省略する。   Since the couplings 2 and 4 are symmetrical with each other, only one of them will be described, and the other components will be assigned the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

前記カップリング2は、前記カップリングケース7及びアクスルシャフト5と、カップリングケース7内に設けられたモータ29と、カップリングケース7とアクスルシャフト5との間に設けられた減速機構31とが同軸上に配置されて形成されている。   The coupling 2 includes the coupling case 7 and the axle shaft 5, a motor 29 provided in the coupling case 7, and a speed reduction mechanism 31 provided between the coupling case 7 and the axle shaft 5. It is arranged on the same axis.

前記モータ29は、電動モータからなり、本体としてのステータ33及び回転体としてのロータ35を備えている。なお、モータとしては、油圧モータを用いることも可能である。   The motor 29 is an electric motor, and includes a stator 33 as a main body and a rotor 35 as a rotating body. Note that a hydraulic motor may be used as the motor.

前記ステータ33は、前記カップリングケース7の内周面に固定されており、カップリングケース7と共に回転するようになっている。ステータ33は、コイルからなりカップリングケース7に接続されたブラシ37を介して通電制御される。   The stator 33 is fixed to the inner peripheral surface of the coupling case 7 and rotates together with the coupling case 7. The stator 33 is energized and controlled via a brush 37 made of a coil and connected to the coupling case 7.

前記ロータ35は、永久磁石からなり、軸心部に出力軸39が一体的に設けられている。出力軸39の先端は、前記アクスルシャフト5の端部に設けられた凹部41内に収容されており、該凹部41に対して軸受を介して回転自在に支持されている。前記出力軸39の先端側外周にはサンギア43が設けられている。なお、ロータ35及びステータ33は、コイルと永久磁石とを任意に選択することができ、例えば、上記以外にロータ35をコイルとしてステータ33をコイル又は永久磁石とすることも可能である。   The rotor 35 is made of a permanent magnet, and an output shaft 39 is integrally provided at the shaft center portion. The distal end of the output shaft 39 is accommodated in a recess 41 provided at the end of the axle shaft 5 and is rotatably supported by the recess 41 via a bearing. A sun gear 43 is provided on the outer periphery on the front end side of the output shaft 39. The rotor 35 and the stator 33 can arbitrarily select a coil and a permanent magnet. For example, in addition to the above, the rotor 35 can be a coil and the stator 33 can be a coil or a permanent magnet.

前記減速機構31は、前記カップリングケース7及びアクスルシャフト5間を回転出力可能に連結している。この減速機構31は、カップリングケース7に設けられた入力ギア15及びアクスルシャフト5に設けれた出力ギア25と、入出力ギア15,25に噛み合う遊星ギア45とからなる。   The speed reduction mechanism 31 connects the coupling case 7 and the axle shaft 5 so as to be capable of rotating output. The speed reduction mechanism 31 includes an input gear 15 provided on the coupling case 7, an output gear 25 provided on the axle shaft 5, and a planetary gear 45 that meshes with the input / output gears 15 and 25.

前記入力ギア15は、前記カップリングケース7の内周面に設けられたインターナルギアからなり、回転軸心方向の両側に配置されている。   The input gear 15 is composed of an internal gear provided on the inner peripheral surface of the coupling case 7 and is disposed on both sides in the rotational axis direction.

前記出力ギア25は、アクスルシャフト5の延設部23の内周面に設けられれたインターナルギアからなる。出力ギア25は、前記カップリングケース7の入力ギア15に隣接配置されている。出力ギア25の歯数は、前記入力ギア15の歯数に対して異なるように設定されている。   The output gear 25 is an internal gear provided on the inner peripheral surface of the extending portion 23 of the axle shaft 5. The output gear 25 is disposed adjacent to the input gear 15 of the coupling case 7. The number of teeth of the output gear 25 is set to be different from the number of teeth of the input gear 15.

前記遊星ギア45は、モータ29の出力軸39のサンギア43とカップリングケース7及びアクスルシャフト5の入出力ギア15,25との間に配置され、周方向に複数設けられている。遊星ギア45は、遊星キャリア47に対して軸回りに回転自在に支持されている。前記カップリングケース7の周方向内側では、モータ29の出力軸39のサンギア43に噛み合い、出力軸39に対して連動連結されている。従って、減速機構31は、モータ29に制御によって動作するように連動連結されている。前記周方向外側では、カップリングケース7及びアクスルシャフト5の入出力ギア15,25に噛み合い、入出力ギア15,25に対して連動連結されている。遊星ギア45と入出力ギア15,25との各ギア比は、入出力ギア15,25の歯数の相異によって異なるように設定されている。   The planetary gear 45 is disposed between the sun gear 43 of the output shaft 39 of the motor 29 and the input / output gears 15 and 25 of the coupling case 7 and the axle shaft 5 and is provided in a plurality in the circumferential direction. The planet gear 45 is supported so as to be rotatable about an axis with respect to the planet carrier 47. On the inner side in the circumferential direction of the coupling case 7, the engagement with the sun gear 43 of the output shaft 39 of the motor 29 is interlocked with the output shaft 39. Accordingly, the speed reduction mechanism 31 is linked to the motor 29 so as to operate under control. On the outer side in the circumferential direction, the coupling case 7 and the input / output gears 15 and 25 of the axle shaft 5 are engaged with and connected to the input / output gears 15 and 25. Each gear ratio between the planetary gear 45 and the input / output gears 15 and 25 is set to be different depending on the number of teeth of the input / output gears 15 and 25.

前記減速機構31は、モータ29の制御に応じて、カップリングケース7の回転入力に対して減速又は増速し回転出力を行わせることができる。
[カップリング装置の作用]
モータ29が通電制御されていないときは、カップリング2,4が駆動力遮断状態となる。すなわち、エンジン側からの出力が、ドライブピニオンシャフト3、ドライブピニオンギア11、リングギア13を介してカップリング装置1のカップリングケース7に対して入力される。カップリングケース7からは、カップリング27の減速機構31の入力ギア15から遊星ギア45へ出力される。
The speed reduction mechanism 31 can reduce or increase the speed of the rotation input of the coupling case 7 in accordance with the control of the motor 29 and can output the rotation.
[Operation of coupling device]
When the motor 29 is not controlled to be energized, the couplings 2 and 4 are in a driving force cutoff state. That is, the output from the engine side is input to the coupling case 7 of the coupling device 1 via the drive pinion shaft 3, the drive pinion gear 11, and the ring gear 13. From the coupling case 7, the input gear 15 of the speed reduction mechanism 31 of the coupling 27 is output to the planetary gear 45.

入力ギア15から出力ギア25へトルクを伝達するためには、遊星ギア45及び遊星キャリア47で反力を受け持つ必要がある。この反力トルクはモータ29が発生するが、モータ29は通電制御されていないとき駆動トルクもブレーキトルクも発生しない。   In order to transmit torque from the input gear 15 to the output gear 25, the planetary gear 45 and the planet carrier 47 need to handle the reaction force. This reaction force torque is generated by the motor 29, but neither driving torque nor braking torque is generated when the motor 29 is not energized.

従って、カップリング2,4は、トルクを伝達せず、切り離された状態となる。このため、カップリングケース7の回転に関係なく、左右後輪は自由に回転する。つまり、二輪駆動状態となる。   Therefore, the couplings 2 and 4 do not transmit torque and are disconnected. For this reason, regardless of the rotation of the coupling case 7, the left and right rear wheels rotate freely. That is, it becomes a two-wheel drive state.

一方、モータ29が通電制御されると、ロータ35を介して出力軸39のサンギア43を回転駆動する。サンギア43は、遊星ギア45と噛み合っているため、遊星ギア45及び遊星キャリア47を回転させる。遊星ギア45は、相互に歯数の異なる入出力ギア15,25に噛み合っているため、入出力ギア15,25間に非常に低い相対回転を惹起する。そして、相対回転する入出力ギア15,25は、それぞれカップリングケース7及びアクスルシャフト5に一体に設けられているため、カップリングケース7とアクスルシャフト5との間に相対回転を生じさせる。   On the other hand, when the motor 29 is energized, the sun gear 43 of the output shaft 39 is rotationally driven via the rotor 35. Since the sun gear 43 meshes with the planetary gear 45, the planetary gear 45 and the planet carrier 47 are rotated. Since the planetary gear 45 meshes with the input / output gears 15 and 25 having different numbers of teeth, a very low relative rotation is caused between the input / output gears 15 and 25. Since the input / output gears 15 and 25 that rotate relative to each other are integrally provided with the coupling case 7 and the axle shaft 5, relative rotation occurs between the coupling case 7 and the axle shaft 5.

すなわち、カップリング2,4は、減速比である遊星ギア45と入出力ギア15,25との各ギア比の相異に応じて両モータ29の出力を減速又は増速し、カップリングケース7に対してアクスルシャフト5を相対回転駆動することができる。従って、カップリング装置1では、モータ29を制御することにより減速機構31を介してアクスルシャフト5相互間の必要な差動回転を調整可能となり、リヤデファレンシャル装置として機能させることができる。   That is, the couplings 2 and 4 decelerate or increase the outputs of the motors 29 according to the gear ratios of the planetary gear 45 and the input / output gears 15 and 25, which are the reduction ratios, and the coupling case 7 In contrast, the axle shaft 5 can be driven to rotate relative to the axle shaft 5. Therefore, in the coupling device 1, the necessary differential rotation between the axle shafts 5 can be adjusted via the speed reduction mechanism 31 by controlling the motor 29, and can function as a rear differential device.

このとき、エンジンからの出力は、カップリングケース7から減速機構31の入力ギア15、遊星ギア45を介して出力ギア25に出力され、左右のアクスルシャフトを駆動することができる。   At this time, the output from the engine is output from the coupling case 7 to the output gear 25 via the input gear 15 and the planetary gear 45 of the speed reduction mechanism 31, and the left and right axle shafts can be driven.

従って、モータ29と減速機構31の簡単な構成によって、両アクスルシャフト5の差動回転を自由に制御可能なアクティブヨーコントロールデフとして機能させ、ヨーコントロール等を行うことができる。   Therefore, with a simple configuration of the motor 29 and the speed reduction mechanism 31, it is possible to function as an active yaw control differential that can freely control the differential rotation of both axle shafts 5 and perform yaw control or the like.

例えば、右左折時や右カーブ左カーブ時には、外側の車輪の回転数を増加させることによって、左右の後輪間に差動回転を積極的に発生させ、強制的且つ迅速に旋回モーメントを発生させることができる。このため、旋回性能の向上を図ることができる。   For example, when turning right or left or turning left or right, by increasing the number of rotations of the outer wheels, differential rotation is actively generated between the left and right rear wheels, and a turning moment is generated forcibly and quickly. be able to. For this reason, the turning performance can be improved.

また、オーバーステアに対しては、内側車輪の回転を増加させ直進モーメントを発生させてスピンを防止することができる。   In addition, for oversteer, the rotation of the inner wheel can be increased to generate a linear moment to prevent spin.

同時に、モータ29の制御により、前輪に対する後輪の差動回転も調整することができ、センターデファレンシャル装置として機能させることができる。   At the same time, the differential rotation of the rear wheels with respect to the front wheels can be adjusted by the control of the motor 29, so that it can function as a center differential device.

なお、モータ29は、上記のようにトルクを発生するように制御するだけでなく、摩擦板のようにトルク吸収させるように制御することもできる。この場合、ジェネレータとして機能し、電気エネルギを発生させることができる。
[実施例の効果]
本実施例では、カップリングケース7と左右アクスルシャフト5,5との各間を、モータ29を制御することにより減速機構31を介して相対回転を調整可能とするカップリング27によって連結したため、減速機構31を介してカップリングケース7及びアクスルシャフト5間で減速又は増速して回転出力し、カップリングケース7に対するアクスルシャフト5を相対回転を調整することができる。
従って、車輪のトルクや回転数をモータ29によって直接制御することができ、正確且つ円滑な制御を行わせることができると共に、異音や振動の発生を抑制し、且つ構造を簡素化することができる。
The motor 29 can be controlled not only to generate torque as described above, but also to absorb torque like a friction plate. In this case, it functions as a generator and can generate electrical energy.
[Effect of Example]
In this embodiment, the coupling case 7 and the left and right axle shafts 5 and 5 are connected by the coupling 27 that can adjust the relative rotation via the speed reduction mechanism 31 by controlling the motor 29. Through the mechanism 31, the coupling case 7 and the axle shaft 5 are decelerated or increased in speed and rotated and output, and the axle shaft 5 relative to the coupling case 7 can be adjusted in relative rotation.
Therefore, the torque and rotation speed of the wheel can be directly controlled by the motor 29, and accurate and smooth control can be performed, generation of abnormal noise and vibration can be suppressed, and the structure can be simplified. it can.

しかも、本実施例では、モータ29の制御によって前輪に対する後輪の駆動力の断続を行わせることができ、センターデファレンシャル装置及び両アクスルシャフト5のトルクを自由に制御可能なリアデファレンシャル装置(LSD(Limited Slip Differential))を共用させることができる。   In addition, in the present embodiment, the driving force of the rear wheels relative to the front wheels can be intermittently controlled by the motor 29, and the center differential device and the rear differential device (LSD (LSD) capable of freely controlling the torques of the two axle shafts 5). Limited Slip Differential)).

また、カップリング27の駆動力伝達状態では、主にエンジンからの出力によって左右の後輪を駆動し、左右後輪間の差動のための差動エネルギのみをモータ29によって負担させることができる。従って、車輪のトルクや回転数を制御することができながら、モータ29の負荷を低減することができる。   In the driving force transmission state of the coupling 27, the left and right rear wheels can be driven mainly by the output from the engine, and only the differential energy for differential between the left and right rear wheels can be borne by the motor 29. . Therefore, the load on the motor 29 can be reduced while the torque and the rotation speed of the wheel can be controlled.

さらに、モータ29のステータ33がカップリングケース7と共に回転し、ロータ35がアクスルシャフト5と共に回転するため、モータ29の負荷を著しく低減し、全体としてコンパクトな構成することができる。このため、周辺部材との関係等によって配置スペースが狭い場合であっても、容易且つ確実に組み付けることができる。   Further, since the stator 33 of the motor 29 rotates together with the coupling case 7 and the rotor 35 rotates together with the axle shaft 5, the load on the motor 29 can be remarkably reduced, and the overall configuration can be made compact. For this reason, even if the arrangement space is narrow due to the relationship with the peripheral members, etc., it can be assembled easily and reliably.

本実施例では、前記カップリングケース7とアクスルシャフト5と減速機構31とが同軸状に配置されているため、全体としてよりコンパクトな構成とすることができる。   In the present embodiment, since the coupling case 7, the axle shaft 5 and the speed reduction mechanism 31 are arranged coaxially, the overall configuration can be made more compact.

また、本実施例では、減速機構31が、カップリングケース7の出力ギア25及びアクスルシャフト5の入力ギア15と、入出力ギア15,25に噛み合う遊星ギア45とからなるため、構造をより簡素化することができる。   In the present embodiment, the speed reduction mechanism 31 includes the output gear 25 of the coupling case 7 and the input gear 15 of the axle shaft 5 and the planetary gear 45 that meshes with the input / output gears 15 and 25, so that the structure is simpler. Can be

また、左右車輪間の最大差動回転数が30RPM(revolutions per minute)程度であるため、カップリングケース7と各アクスルシャフト5,5間の差動回転数が前記最大差動回転数の半分である15RPM程度とすることができる。従って、減速機構31には極めて大きな減速比を使用することができる。   Further, since the maximum differential rotational speed between the left and right wheels is about 30 RPM (revolutions per minute), the differential rotational speed between the coupling case 7 and the axle shafts 5 and 5 is half of the maximum differential rotational speed. It can be about 15 RPM. Therefore, a very large reduction ratio can be used for the reduction mechanism 31.

このため、モータートルクの大幅増幅が可能であり、前記したように小さなモーターで十分な実用性を発揮することができる。   For this reason, motor torque can be greatly amplified, and sufficient practicality can be exhibited with a small motor as described above.

また、本実施例では、モータ29を利用して差動を発生させるため、電源が豊富なハイブリッド電気自動車や燃料電池自動車への適用が容易である。   Further, in the present embodiment, since the differential is generated using the motor 29, application to a hybrid electric vehicle or a fuel cell vehicle with abundant power sources is easy.

図3は本発明の実施例2に係るカップリング装置を示す断面図である。なお、基本構成は、上記実施例1と同様であるため、対応する構成部分に同符号又は同符号にAを付して説明する。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing a coupling device according to Embodiment 2 of the present invention. Since the basic configuration is the same as that of the first embodiment, the corresponding components will be described with the same reference numerals or A added to the same reference numerals.

実施例2は、図3のように、実施例1のサンギア43に代えて、遊星ギア45を支持する遊星キャリア47Aをモータ29Aの出力軸39Aに一体に設けたものである。   In the second embodiment, as shown in FIG. 3, instead of the sun gear 43 of the first embodiment, a planet carrier 47A that supports the planet gear 45 is integrally provided on the output shaft 39A of the motor 29A.

前記遊星キャリア47Aは、モータ29Aの出力軸39Aの先端外周に一体形成された一対の支持壁部49,49間に、キャリアピン51が固定されている。そして、遊星キャリア47Aは、キャリアピン51によって遊星ギア45を支持壁部49,49間に回転自在に支持している。   In the planetary carrier 47A, a carrier pin 51 is fixed between a pair of support wall portions 49, 49 integrally formed on the outer periphery of the output shaft 39A of the motor 29A. The planet carrier 47 </ b> A supports the planetary gear 45 rotatably between the support walls 49 and 49 by the carrier pin 51.

本実施例では、モータ29Aの通電制御によって出力軸39Aが回転駆動されると、遊星キャリア47Aが出力軸39Aと共に回転駆動される。従って、遊星ギア45が入出力ギア15,25との噛み合いによって自転する。かかる自転によって、アクスルシャフト5に減速比に応じた回転出力を行わせることができる。   In this embodiment, when the output shaft 39A is rotationally driven by the energization control of the motor 29A, the planet carrier 47A is rotationally driven together with the output shaft 39A. Accordingly, the planetary gear 45 rotates by meshing with the input / output gears 15 and 25. By such rotation, the axle shaft 5 can be rotated according to the reduction ratio.

従って、本実施例においても、上記実施例1と同様の作用効果を奏することができる。また、遊星キャリア47Aがモータ29Aの出力軸39Aに一体に設けられているため、構造を簡素化することができる。   Therefore, also in the present embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment can be obtained. Further, since the planetary carrier 47A is provided integrally with the output shaft 39A of the motor 29A, the structure can be simplified.

図4は本発明の実施例3に係るカップリング装置を示す断面図である。なお、上記実施例2と対応する構成部分には同符号又は同符号にBを付して説明する。   FIG. 4 is a cross-sectional view showing a coupling device according to Embodiment 3 of the present invention. Note that components corresponding to those of the second embodiment will be described with the same reference numerals or B added to the same reference numerals.

実施例3は、図4のように、アクスルシャフト5B,5B間を差動機構としてのデファレンシャルギア53によって連結すると共に、カップリングケース7Bと一方のアクスルシャフト5Bとの間にのみカップリング27Bを設けたものである。   In the third embodiment, as shown in FIG. 4, the axle shafts 5B and 5B are connected by a differential gear 53 as a differential mechanism, and the coupling 27B is provided only between the coupling case 7B and one axle shaft 5B. It is provided.

すなわち、カップリングケース7Bは、左右ケース8B,10Bの一方側(10B)にデファレンシャルギア53を収容する収容部55が形成されている。前記デファレンシャルギア53は、ベベルギア式のものであり、アクスルシャフト5B,5Bの端部に設けられたサイドギア57,57間に、ピニオンシャフト59に回転自在に支持されたピニオンギア61,61が噛み合うことで構成されている。   That is, in the coupling case 7B, an accommodation portion 55 that accommodates the differential gear 53 is formed on one side (10B) of the left and right cases 8B and 10B. The differential gear 53 is of a bevel gear type, and pinion gears 61 and 61 rotatably supported by a pinion shaft 59 are engaged with side gears 57 and 57 provided at end portions of the axle shafts 5B and 5B. It consists of

前記カップリングケース7Bの他方側は、上記実施例1及び2とほぼ同様な構成となっている。カップリングケース7Bの回転軸心部には、アクスルシャフト5Bが挿通されている。アクスルシャフト5Bの外周には、前記カップリングケース7Bの端壁部17Bに沿って拡径する拡径部21Bが一体に設けられている。拡径部21Bの外周縁には、出力ギア25Bが設けられている。   The other side of the coupling case 7B has substantially the same configuration as in the first and second embodiments. An axle shaft 5B is inserted through the rotational axis of the coupling case 7B. On the outer periphery of the axle shaft 5B, a diameter-expanded portion 21B that expands along the end wall portion 17B of the coupling case 7B is integrally provided. An output gear 25B is provided on the outer peripheral edge of the enlarged diameter portion 21B.

前記アクスルシャフト5Bの基部側外周には、モータ29Bの中空状出力軸39Bが相対回転自在に係合している。モータ29Bの出力軸39Bには、遊星ギア45Bを支持する遊星キャリア47Bが一体に設けられている。遊星ギア45Bは、カップリングケース7Bの入力ギア15Bに噛み合っている。遊星ギア45Bと出力ギア25Bとの間には、入力ギア15Bに隣接して、環状の連結部材63が設けられている。前記連結部材63の内周面には、歯数の異なるインターナルギアで形成された入出力ギア65,67が設けられている。一方の入出力ギア65は遊星ギア45Bに噛み合っており、他方の入出力ギア67はアクスルシャフト5Bの出力ギア25Bに噛み合っている。   A hollow output shaft 39B of a motor 29B is engaged with the outer periphery on the base side of the axle shaft 5B so as to be relatively rotatable. A planet carrier 47B that supports the planet gear 45B is integrally provided on the output shaft 39B of the motor 29B. The planetary gear 45B meshes with the input gear 15B of the coupling case 7B. An annular connecting member 63 is provided between the planetary gear 45B and the output gear 25B adjacent to the input gear 15B. Input / output gears 65 and 67 formed of internal gears having different numbers of teeth are provided on the inner peripheral surface of the connecting member 63. One input / output gear 65 meshes with the planetary gear 45B, and the other input / output gear 67 meshes with the output gear 25B of the axle shaft 5B.

本実施例では、モータ29Bが通電制御されていないとき、カップリング2Bが駆動力遮断状態となると共に、カップリングケース7Bからデファレンシャルギア53を介し、アクスルシャフト5B,5Bに回転出力が行われる。   In this embodiment, when the energization control of the motor 29B is not performed, the coupling 2B is in a driving force cutoff state, and rotation output is performed from the coupling case 7B to the axle shafts 5B and 5B via the differential gear 53.

そして、モータ29Bが通電制御されると、上記実施例同様、遊星ギア45Bの自転によって、入出力ギア15B,25B間に非常に低い相対回転を惹起し、カップリングケース7Bとアクスルシャフト5Bとの間に相対回転を生じさせる。   Then, when the energization of the motor 29B is controlled, the rotation of the planetary gear 45B causes a very low relative rotation between the input / output gears 15B and 25B, and the coupling case 7B and the axle shaft 5B are driven. A relative rotation is caused between them.

従って、本実施例においても、モータ29Bを制御することにより減速機構31Bを介してアクスルシャフト5B,5B相互間の必要な差動回転を調整可能となり、上記実施例と同様の作用効果を奏することができる。   Therefore, also in this embodiment, by controlling the motor 29B, the necessary differential rotation between the axle shafts 5B and 5B can be adjusted via the speed reduction mechanism 31B, and the same effect as the above embodiment can be achieved. Can do.

図5は本発明の実施例4に係るカップリング装置を示す断面図である。なお、上記実施例と対応する構成部分に同符号又は同符号にCを付して説明する。   FIG. 5 is a cross-sectional view showing a coupling device according to Embodiment 4 of the present invention. Note that components corresponding to those in the above embodiment will be described with the same reference numerals or C added to the same reference numerals.

実施例4は、図5のように、例えば、トランスファ等のカップリング27Cとして設けられている。   In the fourth embodiment, as shown in FIG. 5, for example, a coupling 27C such as a transfer is provided.

前記カップリング27Cは、外回転部材としてのカップリングケース67を備えている。カップリングケース67は、ほぼ円筒形状を有し、一端が入力軸69に一体に連結されている。カップリングケース67の他端は、端壁部17Cを介してボス部19Cが設けられている。ボス部19Cには、内回転部材としての出力軸71が軸受を介して回転自在に支持されている。出力軸71は、一端がカップリングケース67内に収容され、他端が例えばプロペラシャフト等に連動連結されている。   The coupling 27C includes a coupling case 67 as an outer rotating member. The coupling case 67 has a substantially cylindrical shape, and one end is integrally connected to the input shaft 69. The other end of the coupling case 67 is provided with a boss portion 19C via an end wall portion 17C. On the boss portion 19C, an output shaft 71 as an inner rotation member is rotatably supported via a bearing. One end of the output shaft 71 is accommodated in the coupling case 67, and the other end is interlocked and connected to, for example, a propeller shaft.

カップリングケース67内には、モータ29C及び減速機構31Cが設けられている。前記モータ29Cは、ステータ33がカップリングケース67に固定されている。ステータ33Cは、カップリングケース67外に設けられた送電用コイルによって通電制御されるようになっている。なお、ステータ33は、図6のように、ブラシ37Cによって通電制御することも可能である。前記モータ29Cのロータ35は、出力軸72の両端が入出力軸69,71の端部に設けられた凹部41C内に収容され、該凹部41Cに軸受73,75を介して回転自在に支持されている。   In the coupling case 67, a motor 29C and a speed reduction mechanism 31C are provided. The motor 29 </ b> C has a stator 33 fixed to a coupling case 67. The stator 33 </ b> C is energized and controlled by a power transmission coil provided outside the coupling case 67. The stator 33 can be energized and controlled by a brush 37C as shown in FIG. The rotor 35 of the motor 29C is housed in a recess 41C provided at the ends of the input / output shafts 69 and 71 at both ends of the output shaft 72, and is rotatably supported by the recess 41C via bearings 73 and 75. ing.

本実施例では、モータ29Cのステータ33Cが通電制御されていないとき、減速機構31Cの遊星ギア45が空転し、出力軸71への駆動力伝達が遮断状態となる。   In the present embodiment, when the energization control of the stator 33C of the motor 29C is not performed, the planetary gear 45 of the speed reduction mechanism 31C idles and the driving force transmission to the output shaft 71 is cut off.

そして、モータ29Cのステータ33Cが通電制御されると、遊星ギア45の自転によって入出力ギア15,25間に非常に低い相対回転を惹起し、カップリングケース7Cと出力軸71との間に相対回転を生じさせる。   When energization control of the stator 33C of the motor 29C is performed, a very low relative rotation is caused between the input / output gears 15 and 25 due to the rotation of the planetary gear 45, and the relative rotation between the coupling case 7C and the output shaft 71 is caused. Cause rotation.

エンジンからの出力は、カップリングケース7Cから減速機構31Cの入力ギア15、遊星ギア45を介して出力ギア25に出力され、後輪側へ伝達することができる。   The output from the engine is output from the coupling case 7C to the output gear 25 via the input gear 15 and the planetary gear 45 of the speed reduction mechanism 31C, and can be transmitted to the rear wheel side.

従って、本実施例においても、モータ29Cを制御することにより減速機構31Cを介して入出力軸69,71相互間の必要な差動回転を調整可能となり、前輪に対する後輪のトルクや回転数を増減制御することができる。   Therefore, also in this embodiment, by controlling the motor 29C, the necessary differential rotation between the input / output shafts 69 and 71 can be adjusted via the speed reduction mechanism 31C, and the torque and the number of rotations of the rear wheels relative to the front wheels can be adjusted. Increase / decrease can be controlled.

本実施例では、上記実施例と同様、前輪に対する後輪のトルクや回転数をモータ29Cによって直接制御することができ、正確且つ円滑な制御を行わせることができると共に、異音や振動の発生を抑制し、且つ構造を簡素化することができる。   In the present embodiment, as in the above embodiment, the torque and rotation speed of the rear wheels relative to the front wheels can be directly controlled by the motor 29C, so that accurate and smooth control can be performed, and abnormal noise and vibration are generated. And the structure can be simplified.

以上説明したように、通常のLSD(Limited Slip Differential)では、差動が起こっているか起ころうとしなければ効果が得られず、且つ差動制限によって相対的に遅く回転する方の車輪のトルクが大きくなる。   As described above, in normal LSD (Limited Slip Differential), the effect is not obtained unless the differential occurs or does not occur, and the torque of the wheel that rotates relatively slowly due to the differential limitation is reduced. growing.

これに対し、本発明では、差動が発生しなくても、両アクスルシャフト5のトルクを自由に制御可能となる。このため、例えば、相対的に早く回転する方のアクスルシャフト5のトルクを大きくするような制御も可能となる。   On the other hand, in the present invention, the torque of both axle shafts 5 can be freely controlled even if no differential is generated. For this reason, for example, control that increases the torque of the axle shaft 5 that rotates relatively fast is also possible.

カップリング装置を示す断面図である(実施例1)。It is sectional drawing which shows a coupling apparatus (Example 1). 変形例を示す断面図である(実施例1)。It is sectional drawing which shows a modification (Example 1). カップリング装置を示す断面図である(実施例2)。It is sectional drawing which shows a coupling apparatus (Example 2). カップリング装置を示す断面図である(実施例3)。It is sectional drawing which shows a coupling apparatus (Example 3). カップリング装置を示す断面図である(実施例4)。(Example 4) which is sectional drawing which shows a coupling apparatus. 変形例を示す断面図である(実施例4)。It is sectional drawing which shows a modification (Example 4).

符号の説明Explanation of symbols

1 カップリング装置
2,4 カップリング
5 中間軸
7,67 カップリングケース
29 モータ
31 減速機構
69 入力軸
71 出力軸
1 Coupling device 2, 4 Coupling 5 Intermediate shaft 7, 67 Coupling case
29 Motor 31 Reduction mechanism
69 Input shaft 71 Output shaft

Claims (7)

入出力用の内外回転部材と、
外回転部材内に設けられ外部制御可能なモータと、
前記内外回転部材間に設けられ前記モータに制御可能に連動連結された減速機構とを備え、
前記モータを制御することにより前記減速機構を介して前記内外回転部材間の相対回転を調整可能とする
ことを特徴とするカップリング。
Internal and external rotating members for input and output;
A motor provided in the outer rotating member and externally controllable;
A speed reduction mechanism provided between the inner and outer rotating members and connected to the motor in a controllable manner.
The coupling, wherein the relative rotation between the inner and outer rotating members can be adjusted via the speed reduction mechanism by controlling the motor.
請求項1記載のカップリングであって、
前記内外回転部材、モータ、及び減速機構を同軸状に配置した
ことを特徴とするカップリング。
The coupling according to claim 1,
The coupling characterized in that the inner and outer rotating members, the motor, and the speed reduction mechanism are arranged coaxially.
請求項1又は2記載のカップリングであって、
前記モータは、前記外回転部材に取り付けられたステータと、前記減速機構に連動連結され前記本体に対して相対回転可能なロータとを備えた、
ことを特徴とするカップリング。
The coupling according to claim 1 or 2,
The motor includes a stator attached to the outer rotation member, and a rotor that is linked to the speed reduction mechanism and is rotatable relative to the main body.
Coupling characterized by that.
請求項3記載のカップリングであって、
前記減速機構は、前記内外回転部材に設けられた入出力用のインターナルギアと、前記両インターナルギアに噛み合い連結され遊星キャリアに支持された遊星ギアとを備え、前記各インターナルギアの前記遊星ギアに対するギア比が異なるように設定され、
前記モータのロータは、前記遊星キャリアに連動連結された
ことを特徴とするカップリング。
The coupling according to claim 3, wherein
The speed reduction mechanism includes an input / output internal gear provided on the inner and outer rotating members, and a planetary gear meshed with and connected to the internal gears and supported by a planet carrier, and the planetary gear of each internal gear with respect to the planetary gear. The gear ratio is set differently,
The coupling of the motor, wherein the rotor of the motor is linked to the planet carrier.
請求項3記載のカップリングであって、
前記減速機構は、前記内外回転部材に設けられた入出力用のインターナルギアと、前記両インターナルギアに噛み合い連結され遊星キャリアに支持された遊星ギアと、前記遊星ギアと噛み合い連結されるサンギアとを備え、前記各インターナルギアの前記遊星ギアに対するギア比が異なるように設定され、
前記モータのロータは、前記サンギアに連動連結された
ことを特徴とするカップリング。
The coupling according to claim 3, wherein
The speed reduction mechanism includes an input / output internal gear provided on the inner and outer rotating members, a planetary gear engaged with and connected to the internal gears and supported by a planet carrier, and a sun gear engaged with and connected to the planetary gear. Provided, the gear ratio of each internal gear to the planetary gear is set to be different,
The coupling of the motor, wherein the rotor of the motor is linked to the sun gear.
請求項1〜5のいずれかに記載のカップリングを備えた差動装置であって、
前記外回転部材は、デフケースであると共に前記内回転部材は、一対の車軸であり、
前記カップリングは、前記デフケースと前記車軸の一方又は双方との間に設けられた、
ことを特徴とする差動装置。
A differential device comprising the coupling according to claim 1,
The outer rotating member is a differential case and the inner rotating member is a pair of axles;
The coupling is provided between the differential case and one or both of the axles,
A differential device characterized by that.
請求項6記載の差動装置であって、
前記カップリングは、前記デフケースと各車軸との間に設けられ対称に配置された
ことを特徴とする差動装置。
The differential device according to claim 6,
The differential is characterized in that the coupling is provided symmetrically between the differential case and each axle.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP6061022B2 (en) * 2013-03-19 2017-01-18 株式会社安川電機 Compound drive and robot
CN108700173A (en) * 2016-03-03 2018-10-23 奥迪股份公司 Differential mechanism for motor vehicle

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