KR950007151B1

KR950007151B1 - 차량용 좌우 구동력 조정 장치

Info

Publication number: KR950007151B1
Application number: KR1019930010764A
Authority: KR
Inventors: 가오루 사와세; 다까히사 니와
Original assignee: 미쯔비시 지도샤 고교 가부시끼가이샤; 나까무라 히로까즈
Priority date: 1992-06-15
Filing date: 1993-06-14
Publication date: 1995-06-30
Anticipated expiration: 2013-06-14
Also published as: JP2738225B2; US5415598A; KR940005443A; DE69301434D1; EP0575151A1; JPH05345535A; DE69301434T2; EP0575151B1

Abstract

내용 없음.

Description

차량용 좌우 구동력 조정 장치

제1도는 본 발명은 일실시예로서 차량용 좌우 구동력 조정장치를 도시한 개략도.

제2도는 본 발명의 일실시예로서의 차량용 좌우 구동력 조정창치의 구성을 구체적으로 도시한 수평 단면도.

제3도는 본 발명의 일실시예로서의 차량용 좌우 구동력 조정창치의 증감속 기구의 배치를 도시한 수직 단면도.

제4도는 본 발명의 일실시예로서의 차량용 좌우 구동력 조정장치의 직진 주행시 요부의 속도 관계를 도시한 속도선도.

제5도는 본 발명의 일실시예로서의 차량용 좌우 구동력 조정장치의 우회전시 요부의 속도 관계를 도시한 속도선도.

제6도는 본 발명의 일실시예로서의 차량용 좌우 구동력 조정장치의 좌회전시 요부의 속도 관계를 도시한 속도선도.

제7도는 본 발명의 일실시예로서의 차량용 좌우 구동력 조정장치를 갖춘 차량의 구동력 전달 계수를 도시한 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 입력축 2 : 출력축

4 : 차동기구 5 : 구동력 전달 제어 기구

6 : 증감속기구 8 : 캡링

[발명의 분야]

본 발명은 4륜 구동식 또는 2륜 구동식의 자동차에 대한 좌우의 구동륜으로의 동력 분배에 이용하기 적합한 차량용 좌우 구동력 조정 장치에 관한 것이다.

[배경 기술의 설명]

근래 4륜 구동식 자동차(이하 4륜 구동차라 한다)의 개발이 성행하고 있지만, 전후륜간의 토오크 배분(구동력 배분)을 적극적으로 조정할 수 있게 한 풀타임(full-time) 4륜 구동 방식 자동차의 개발도 종종 행해지고 있다.

일반적으로 회전 속도차가 있는 2개의 부재사이를 결합시키면 회전 속도차가 감소하는 동시에 고속 회전측으로 부터 저속 회전측으로 토오크가 이동되지만, 이 특성을 이용한 차동 제어식의 전후 토오크 배분 장치도 제안되고 있다.

예컨대 전륜측과 후륜측사이의 중앙 디퍼렌셜에 전후륜의 차동(회전 속도차)를 제한하도록 마찰 결합식 차동 제한 기구를 설치하고, 상기 차동 제한 기구의 결합 상태를 제한하므로써 전후륜간의 토오크 배분을 조정할 수 있다. 차동 제한 기구로서는 유입식 다판 클러치나 전자 클러치 따위가 고려되며, 유압식 다판 클러치를 사용하는 경우에는 컴퓨터 따위를 이용하여 유압 제어 밸브의 상태를 제어하므로써 유압식 다판 클러치 즉, 차동 제한 기구의 결합 상태를 제어할 수 있다.

한편, 자동차에 있어서 좌우륜에 전달되는 토오크 배분 기구를 넓은 뜻으로 받아들이면 종래의 노말 디퍼렌셜 장치나 전자 제어식을 포함하는 LSD가 고려되지만, 이들은 토오크 배분을 적극적으로 조정하는 것이 아니고 좌우륜의 토오크를 자유자재로 분배할 수 있는 것은 아니다.

따라서 전후륜간의 토오크 배분 장치와 병행하여 좌우륜간의 토오크 배분을 조정할 수 있는 장치의 개발도 기대된다. 이 경우 4륜 구동차에 대한 좌우의 구동륜뿐만 아니라 전륜 구동차 또는 후륜 구동차의 2륜 구동차에 대한 좌우 구동륜간의 토오크 배분 조정도 대상으로 된다.

더욱이 이러한 차량용 좌우 구동력 조정 장치로서는 큰 토오크 손실이나 에너지 손실을 초래함없이 토오크 배분을 행할 것이 요망된다.

또한 장치를 가능한한 소형인 경량일 것이 요망된다.

[발명의 요약]

본 발명의 제1목적은 실용성이 보다 고성능의 차량용 좌우 구동력 조정 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 구체적으로 설명한다면, ①커다란 토오크 손실이나 에너지 손실을 초래함 없이 좌우륜간의 토오크 배분을 행하는 것과, ②장치를 소형 경량으로 하는 것과, ③제어 응답성을 양호하게 하는 것과, ④장치의 관리가 용이하고, ⑤조립을 확실하고도 용이하게 행하는 것들을 들 수 있다.

이와 목적을 달성하기 위해 본 발명의 차량용 좌우 구동력 조정 장치는 하기와 같은 특징을 갖도록 구성되어 있다.

1. 본 발명의 차량에 대한 좌륜 회전축과 우륜 회전축 사이에 엔진으로부터의 구동력을 입력하는 입력부와, 상기 좌우 회전축간의 차동을 허용하면서 상기 입력부로부터 입력된 구동력을 상기 좌우의 각 회전축에 전달하는 차동기구와, 상기 구동력의 전달 상태를 제어하여 상기 좌우륜으로 구동력 배분을 조정할 수 있는 구동력 전달 제어 기구를 구비하며, 상기 구동력 전달 제어 기구를 좌륜 회전축과 우륜 회전축사이에 설치되어 상기 회전축 중 한쪽 회전축의 회전속도를 증속시켜 제1중간축에 출력하는 증속기구와 상기 한쪽 회전축의 회전속도를 감속시켜 제2중간축에 출력하는 감속기구가 일체화된 증감속 기구와, 상기 제1중간축과 상기 좌우 회전축중 다른 쪽의 회전축사이에 설치되어 상기 제1중간축과 상기 다른쪽의 회전축 사이에서 구동력의 전달을 실행할 수 있는 제1전달 토오크 용량 가변형 캡링과, 상기 제2중간축과 상기 좌우 회전축 중 다른 쪽의 회전축사이에 설치되어 상기 제2중간축과 상기 다른 쪽 회전축사이에서 구동력의 전달을 실행할 수 있는 제2전달 토오크 용량 가변형 캡링으로 구성된 것을 특징으로 한다.

2. 상기 제1 및 제2전달 토오크 용량 가변형 캡링은 서로 인접하여 일체화된 일체형 캡링으로 구성되고, 상기 차동기구와 상기 증감속 기구와 상기 일체형 캡링은 동축상에 배치된다.

3. 상기 제1및 제2 전달 토오크 용량 가변형 캡링은 모두 전자제어 유압식 다판 클러치에 의해 구성되고, 상기 전자 제어 유압식 다판 클러치가 직렬로 일체화되어 상기 일체형 캡링이 구성된다.

4. 상기 일체형 캡링은 상기 차동기구 및 상기 증감속 기구와 격벽을 거쳐 설치된다.

5. 상기 차동 기구는 유성 치차식 차동 기구에 의해 구성된다.

6. 상기 유성 치차식 차동 기구는, 링기어를 상기 입력부와 일체회전하도록 결합되고 유성 캐리어를 상기 한쪽의 회전축과 일체회전하도록 결합시키고, 링 기어를 상기 다른쪽의 회전축과 일체회전하도록 결합시키고, 상기 한쪽의 회전축과 다른쪽의 회전축이 상기 유성 치차식 차동기구의 좌측 및 우측에 상호 동축배치되고, 상기 증감속기구는 상기 다른쪽의 회전축측에 설치되고, 상기 일체형 캡링은 상기 다른 쪽의 회전축측에 대한 상기 증감속기구보다 외측에 배치된다.

7. 상기 증감속기구는 유성 캐리어와 이에 결합되는 제3중감축을 거쳐 상기 한쪽의 회전축에 접속되고, 상기 증감속기구는 상기 제3중간축과 상기 제1중감축사이에 설치된 치차기구로 구성되는 동시에 상기 증감속 기구는 상기 제3중간축과 상기 제2중간축에 설치된 치차기구로 구성된다.

8. 상기 증감속기구는 상기 한쪽 회전축과 일체로 회전하는 입력 태양기어와, 상기 제1중간축과 일체로 회전하는 제1출력 태양기어와, 상기 제2중간축과 일체로 회전하는 제2출력 태양기어와, 상기 입력 태양기어에 결합되는 입력 유성 기어와 상기 제1출력 태양기어에 결합되는 제1출력 유성기어와 상기 제2출력 태양 기어에 결합되는 제2출력 유성기어를 일체로 결합한 복합 유성 치차기구에 의해 구성된다.

9. 상기 제1 및 제2전달 토오크 용량 가변형 캡링은 서로 인접하여 일체화된 일체형 캡링으로 구성되고, 상기 차동기구와 상기 증감속기구와 상기 일체형 캡링은 동축상에 배치된다.

10. 상기 차동기구의 수납부와 상기 증감속기구의 수용부는 격벽에 의해 분리된다.

11. 상기 입력부와 상기 증감속기구는 차량의 전후 방향으로 연신되는 가상의 기준선상을 따르도록 배치되고, 상기 가상의 기준선에 대한 좌우중 한쪽에 상기 차동기구가 배치되고, 상기 가상의 기준선에 대한 좌우 중 다른 한쪽에 상기 제1 및 제2전달 토오크 용량 가변형 캡링이 배치된다.

[양호한 실시예의 설명]

본 발명의 실시예의 차량용 좌우 구동력 조정 장치는 자동차의 후방 디퍼렌셜의 부분에 장착되고 자동차의 후륜의 좌우 구동력 이동을 행하는 것이다. 본 실시예에서는 상기 장치는 특히 4륜 구동차의 후륜측에 설치되어 있고 중앙 디퍼렌셜을 통하여 후륜측으로 출력된 구동력을 추진축을 거쳐 입력축(1)에 받아서 상기 구동력을 좌우로 분배 가능하도록 되어 있다.

우선 상기 장치를 구비한 차량의 구동계의 전체 구성을 설명한다. 제7도에 도시된 것처럼, 엔진(21)으로부터 구동력을 변속기(22)를 거쳐 유성치차로 구성된 중앙데후(23)에서 받아 중앙 데후(23)로부터 전륜측과 후륜측에 전달하도록 되어 있다.

또한 중앙 데후(23)에는 전후륜의 차동을 적절하게 제한할 수 있도록 공지의 중앙 데후 차동 제한 기구(25)가 설치되어 있다. 상기 차동 제한 기구(25)는 유압식 다판 클러치에 의해 구성되어 공급 유압에 대응하여 전후륜의 차동을 제한하면서 전류후륜으로 구동력 배분을 제어할 수 있도록 되어 있으며, 전후륜간의 구동력 배분을 제어하는 장치로 구성되어 있다.

이와 같이 중앙 데후(23)로부터 배분된 구동력의 일부는 전방 데후(24)를 통하여 좌우의 전륜(31, 32)으로 전달되도록 되어 있다. 한편 중앙 데후(23)로부터 배분된 구동력의 다른 일부는 추진축(26)을 거쳐 후방 데후부(28)로 전달되고 상기 후방 데후부(28)를 통하여 좌우의 후륜(33, 34)에 전달되도록 되어 있다.

그리고 상기 후방 데후부(28)에 본 발명의 차량용 좌우 구동력 조정 장치(20)가 구성된다. 상기 좌우 구동력 조정 장치(20)는 후방 데후(4)와 상기 후방 데후(4) 부분에 근접설치된 구동력 전달 제어 기구(5)로 구성된다. 또한 구동력 전달 제어 기구(5)는 증감속 기구(6)와 제1 및 제2전달 토오크 용량 가변형 캡링(7, 8)으로 구성된다.

상기 제1 및 제2전달 토오크 용량 가변형 캡링(7, 8)은 유압 클러치이며, 그 유압계는 상술의 전후륜 구동력 조정장치의 다판 클러치 기구(25)의 유압계와 함께 제어 수단으로서의 제어 유니트(27)에 의해 제어되도록 구성된다.

즉, 제1 및 제2전달 토오크 용량 가변형 캡링(7, 8)의 유압계 및 다판 클러치 기구(25)의 유압계는 각 클러치 기구에 각각 설치된 도시않은 유압실과, 유압원을 구성하는 전동 펌프(29A) 및 축전기(29B)와, 상기 유압을 유압실로 소요량 만큼 공급시키는 클러치 유압 제어 밸브(29C)로 구성된다.

또한 제어 유니트(27)에서는 이러한 종류의 제어에서 일반적으로 시행되는 바와 같이 예컨대 차륜속도 센서(30A, 30B)나 핸들각 센서, 비율센서 가속 센서등의 각종 센서로 부터의 정보에 기준하여 클러치 유압 제어 밸브(29C)의 개방도를 제어하도록 되어 있다.

본 발명의 좌우 구동력 조정 장치를 상세히 설명한다.

본 장치는 제1도 및 제2도에 도시하듯이, 자동차의 엔진 출력 중 후륜측에 배분된 회전 구동력을 입력시키는 입력축(입력부)(1)과, 입력축(1)으로부터 입력된 구동력을 출력하는 좌륜측 출력축(좌륜측 회전축)(2) 및 우륜측 출력축(우륜축 출력축)(3)을 연결하도록 설치되고 입력축(1)과 차동기구(디퍼런셜)(4)과, 동력 전달 제어 기구(5)로 구성된다. 또한 좌륜측 출력측(2)은 그 좌단을 구동계에 연결하고 우륜측 출력축(3)은 그 우단을 우륜의 구동계에 연결하고 있다.

본 장치의 중심으로 되는 것이 구동력 전달 제어 기구(5)이며, 상기 기구(5)는 상술한 것처럼 증감속 기구(6)와, 제1전달 토오크 가변형 캡링(7) 및 제2전달 토오크 용량 가변형 캡링(8)으로 구성된다.

또한 차동기구(4)와 증감속기구(6)와 캡링(7, 8)은 차량방향(차량의 횡방향)으로 동축상에 배치된다. 또한 입력부(1)와 증감속기구(6B)는 차량의 전후방향으로 연신되는 가상의 기준선(19)상을 따라 배치되고, 상기 기준선(19)에 대해, 좌측으로 차동기구(4)가 배치되고, 우측으로 제1 및 제2전달 토오크 용량 가변형 캡링(7, 8)이 배치된다. 여기에서 기준선(19)은 추진축(26)의 축선을 따르는 듯한 가상선으로 되어 있다. 차동기구(4)와 제1 및 제2전달 토오크 용량 가변형 캡링(7, 8)의 위치 관계는 상기 도면에 도시한 것과는 역으로 즉, 기준선(19)에 대해 우측으로 차동기구(4)가 배치되고, 좌측으로 제1 및 제2전달 토오크 용량 가변형 캡링(7, 8)이 배치되어도 좋다.

본 실시예에서는 전달 용량 가변 제어식 토오크 전달 기구로서 전자제어 유압식의 다판 클러치 기구(7, 8)가 설치되었지만, 전달용량 가변제어식 토오크 전달기구로서는 전달 토오크 용량이 가변제어가능한 토오크 전달기구라면 좋고, 상기 실시예의 기구외에 전자식 다판 클러치 기구등의 기타의 다판 클러치 기구나, 이들 다판 클러치 기구외에 유압식 또는 전자식의 마찰 클러치나 유압식 또는 전자식의 제어가능한 VCU(비스가스 캡링 유니트)나 , 유압식 또는 전자식의 제어가능한 HCU(유압캡링유니트=차동 펌프 유압식 캡링), 전자유체식 또는 전자 분체식 클러치등의 외에 캡링을 이용할 수도 있다.

마찰 클러치의 경우 다판 클러치 기구와 동일하게 유압 따위로 결합력을 조정하는 것이 고려되며, 특히 상기 마찰 클러치에서는 토오크 전달 방향이 한쪽 방향의 것을 필요방향(각각의 토오크 전달 방향)을 향하여 설치하는 것이 고려된다.

또한 상기 VCU나 HCU에는 종래형의 동력 전달 특성이 일정한 것도 고려되지만 동력 전달 특성을 조정 가능하도록 한 것이 적절하다. 그리고 이들의 결합력 조정이나 동력 전달 특성의 조정은 유압에 의한 것외에 전자력등의 다른 구동계를 이용하는 것도 고려된다.

또한 전달 토오크 용량 가변형 캡링(7, 8)을 하기에는 캡링(7, 9)으로 기술한다.

하기에 각 부분을 순서에 준해 설명한다.

입력축(1)은 데후 캐리어(9)에 베어링(10)을 거쳐 지지되고, 상기 입력축(1)의 단부에 피니온(1A)이 장착된다. 상기 피니온(1A)은 데후 케이스(11)에 고정된 크라운 기어(12)에 결합하게 되고 피니온(1A)의 회전이 데후 케이스(11)에 전달되도록 되어 있다.

상기 데후 케이스(11)내에 유성 치차식의 후방 디퍼렌셜(후방데후)(4)이 설치된다. 상기 유성 치차식 후방 데후(4)는 2중 피니온식이며 데후 케이스(11)내에 형성된 링기어(4A)와, 좌륜측 출력축(2)과 일체로 회전하는 유성캐리어(4B)와, 상기 유성 캐리어(4B)의 유성축(4E)에 지지된 유성 피니온(4C)와, 우륜측 출력측(3)과 일체로 회전하는 태양기어(4D)로 구성된다. 또한 유성 피니온(4C)은 2개의 1조의 2중 피니온이다.

이에 의해 데후 케이스(11)가 회전하면 일체로 회전하는 링기어(4A)에 의해 유성 피니온(4C)이 구동된다. 상기 유성 피니온(4C)은 유성축(4E)의 주위로 자전하면서 태양기어(4D)의 주위를 공전하여 공전에 대응하여 유성 캐리어(4B)를 통하여 좌륜측 출력축(2)에 회전력을 전달하고, 상기 공전과 자전과의 조합에 대응하여 태양기어(4D)를 통하여 우륜측 출력축(3)에 회전력을 전달하도록 되어 있다. 그리고 상기 유성 피니온(4C)이 공전과 자전 밸런스르 자유롭게 교환하므로써 차동기구가 성립된다.

상기 후방 데후(4)의 근처에 구동력 전달 제어 기구(5)의 증감속 기구(6)가 설치된다.

상기 증감속기구(6)는 좌륜측 출력축(2)과 캐리어(6B)를 거쳐 일체로 회전하도록 결합된 중공의 중간축(제3중간축)(13)과 제1캡링(7)에 접속된 중공의 중간축(제1중간측(14)과, 제2캡링(8)에 접속된 중공의 중간측(제2중간축)(15)의 사이에 설치되어 있다.

상기 중간축(13, 14, 15)은 모두 중공축이며, 중간축(13, 14)은 우륜측 출력축(3)의 외주에 상대 회전 가능하도록 장착되고, 중간축(15)은 중간축(14)의 다음에 외주에 상대회전 가능하도록 장착된다.

즉, 중간축(13)은 우륜 출력축(3)과 칸막이벽(16) 사이에 지지되고, 중간축(14)은 우륜 출력축(3)과 중간축(15)의 사이에 지지되고, 중간축(15)은 중간축(14)의 외주에 지지된다.

상기 중간축(13, 14, 15)은 후술하는 복합 유성 치차 기구를 통하여 각각 지지된다.

또한 중간축(13)과 칸막이벽(16)의 사이에, 또한 중간축(13)과 우륜 출력측(3)의 사이에는 각각 오일시일(10D)이 설치되고, 후방 데후(4)측과 증감속기구(6) 및 캡링(7, 8)측을 서로 액밀상태로 칸막이 한다.

증감속기구(6)는 증속기구(6A)와 감속기구(6B)로 구성되며, 상기 증속 기구(6A)와 감속기구(6B)는 복합 유성 치차 기구로 구성되어 있다.

즉, 우륜 출력축(3)의 주위에는 제3도에 도시하듯이 고정식 유성 캐리어(6C)가 하이포이드 피니온(1A)와 위상을 달리하여 복수(여기에서는 3개)로 설치하고, 이들의 각 유성축(6C)에는 3종류의 기어(18A, 18B, 18C)를 구비한 복합형 유성 피니온(6D)이 지지된다.

복합형 유성 피니온(6D)의 각각의 기어(18A, 18B, 18C)에 결합하도록 중간축(13)에 기어(태양기어)(13A)가 설치되고, 중간축(14)에 기어(태양기어)(14A)가 설치되고, 중간축(15A)에 기어(태양기어)(15A)가 설치된다.

상기 기어(13A, 14A, 15A)의 결합을 각각 Z₁, Z₂, Z₃으로 하면 Z₂＜Z₁＜Z₃의 관계로 설정된다. 또한 기어 (18A, 18B, 18C)의 결합을 각각 Z₄, Z₅, Z₆으로 하면 Z₆＜Z₄＜Z₅의 관계로 설정된다.

기어(13A, 18A, 18B, 14A)의 조합에 의해 증속기구(6A)가 구성되고 기어(13A, 18A, 18C, 15A)의 조랍에 의해 감속기구(6B)가 구성된다.

즉, 증속기구(6A)에서는 기구(13A, 18A, 18B, 14A)의 경로에서 중간축(13)의 회전이 중간축(14)에 전달되면 이들의 치수비 때문에 중간축(14)은 중간축(13)보다 고속으로 회전하기 때문이다. 또한 감속기구(6B)에서는 기어(13A, 18A, 18C, 15A)의 경로에서 중간축(13)의 회전이 중간축(15)에 전달되면 이들의 치수비로 인하여 중간축(14)은 중간축(15)보다 저속으로 회전하기 때문이다.

이와 같은 증감속 기구(6)의 출력은 중간축(14, 15)을 거쳐 캡링(7, 8)측으로 입력되도록 되어 있다.

또한 상술의 각 중간축(13, 14, 15)은 고정식 유성 캐리어(6C), 유성 피니온(6D) 및 태양기어(13, 14, 15)를 통하여 각각 지지된다.

전자 제어 유압식 다판 클러치 기구인 제1 및 제2캡링(7, 8)은 후방 데후(4) 및 증감속기구(6)와 칸막이벽(17)에 의해 칸막이된 데후 캐리어(9)내의 공간내에 일체로 설치된다. 특히 이들 캡링(7, 8)은 증감속 기구(6)의 외측에 설치되고, 장치의 소형화나 오일 관리의 용이화가 도모되고 있다.

각각의 캡링(7, 8)은 우륜측 출력측(3)과 일체로 회전하는 클러치판(7A, 8A)과, 중간축(14, 15)과 일체로 회전하는 클러치판(7B, 8B)과, 상기 클러치판(7A, 7B, 8A, 8B)에 클러치 압력을 부가하는 유압 피스톤(7C, 8C)를 구비하며, 도시않은 제어기의 전자 제어에 의해 유압 피스톤(7C 또는 8C)의 구동유압이 유압 급배계(7D, 8D)를 통하여 조정되고 클러치판(7A, 7B 또는 8A, 8B)의 계합 상태 즉, 토오크 전달 상태가 조정되도록 되어 있다. 도면 부호 7E, 8E는 복귀 스프링이다.

따라서, 제어기의 제어에 의해 캡링(7)이 결합되면, 급선회가 아닌 통상주행시에는 고속 회전하는 중간축(14)쪽으로 부터 우륜쪽의 출력축(3)쪽으로, 즉, 좌륜쪽의 출력축(2)으로 부터 우륜쪽의 출력축(3)쪽으로 구동력이 이동해서 좌륜보다도 우륜의 구동력쪽이 커진다.

역으로, 제어기의 제어에 의해 캡링(8)이 결합되면, 급선회가 아닌 통상 주행시에는 우륜쪽의 출력축(3)쪽으로부터 저속회전하는 중간축쪽으로, 즉, 우륜쪽의 출력축(3)쪽으로부터 좌륜쪽의 출력축(2)으로 구동력이 이동해서 우륜보다도 좌륜의 구동력이 커진다.

이렇게 본 장치에서는 미끄럼클러치 등에서의 속도가 빠른 쪽으로부터 느린 쪽으로만 토오크를 전달하는 원리를 이용한 것이다.

또한, 도면부호 10B는 니들베어링이고, 10C는 롤러베어링이며, 10D는 오일시일이다.

본 발명의 제1실시예로서의 차량용 좌우구동력 조정장치는 앞서 말했듯이 구성되므로 제어기의 제어에 의해 캡링(7, 8)을 적절히 작용시켜서 좌우륜의 구동력이동에 의해 예를들어 좌우륜의 구동력을 불균등으로 함으로써 선회모멘트를 발생시켜 차량의 선회성능을 향상시키고, 역으로, 좌우륜의 구동력이 균형하도록 제어하여 차량의 직진성능을 향상시키게 할수 있다.

또한, 브레이크 등의 에너지손실을 이용하여 토오크 배분을 조정하는 것이 아니라 한 쪽의 토오크 소요량을 다른 쪽으로 전송함으로써 토오크 배분이 조정되므로 큰 토오크 손실이나 에너지 손실을 초래하지 않고 바라는 바의 토오크 배분을 얻을 수 있다.

그래서, 상기 장치에서는 캡링(7, 8)이 중간축(14, 15)을 거쳐 설치되어 캡링 용량이 적어지게 되므로 장치를 소형화 할 수 있다.

또한, 제어 방향의 전환 스위치가 생략되고 증감속 기수(6)로부터 어떤 캡링(7, 8)에는 직접 구동 토오크가 전해지므로 제어 응답성이 크게 향상한다.

또한, 후방 데후(4)가 더블피니온 형 유성 기어식 데후로 구성되어 증속기구(6A)와 감속기구(6B)를 일체화한 증감속 기구(6)가 설치되므로 모든 기구를 동축상에 설치할 수 있다.

또한, 입력부(1)와 증감속기구(6B)가 거의 기준선(19)상을 따라 배치되고 상기 기준선의 좌우에 차동 기구(4) 및 제2전달 토오크 용량가변형 캡링(7, 8)이 배치됨으로써 격벽(16)이나 격벽(17)을 무리없이 설치할 수 있다. 사용 오일이 다른 기어류와 다판 클러치부를 분리할 수 있으므로 장치를 소형화할 수 있음과 아울러, 오일 관리를 용이하게 할수 있는 장점도 있다.

또한, 증감속 기구(6)로서 복합 유성 기어기구를 사용하므로 기어의 자동 중심 효과에 의해 중간축(13, 14, 15)의 축심이 자동적으로 일치하고, 또한, 기어의 맞물림 반력이 상쇄되어 안정된 작용을 행한다.

또한, 카운터샤프트를 이용하여 평행 2축의 것에서는 충분한 강성의 베어링이 필요하지만, 복합 유성 기어 기구에서는 그것이 불필요하다고 기구의 소형화를 한측 더하게 할수 있다.

또한, 본 장치에서는 증감속기구로서는 반드시 복합 유성 기어 기구를 사용하지 않고서도 증감속 기구(6)를 예를들어 앞서 말한 카운터샤프트를 이용한 평행 2축의 것으로도 양호하다.

또한, 이 장치에서는 입력부쪽의 회전속도와 우륜쪽 출력과 좌륜쪽 출력의 속도 관계는 제4도 내지 제6도에 잘 나타내었다. 제4도는 양쪽의 캡링(7, 8)을 완전히 자유로이(비결합)한 경우의 각각의 속도를 보이며, 제5도는 우선회시에 있어서의 각각의 속도를 보이며, 제5도는 우선회시에 있어서의 각각의 속도를 보이고, 제6도는 좌선회선시에 있어서의 각각의 속도를 보인다.

각각의 도면에서는 T는 데후케이스(10)로의 입력 토오크이고, T1과 T2은 각각 좌륜 및 우륜으로의 배분 토오크이며, Tcr은 우륜쪽의 캡링을 결합한 때의 우방향으로의 전달 토오크이며, Tc1은 좌륜쪽의 캡링을 결합한 때의 좌방향으로서의 전달토오크이다. DC는 데후케이스(10)의 회전속도이고 TR은 우륜쪽으로의 회전속이며, TL은 좌륜쪽으로의 회전속도이다.

여기서, 이 차량용 좌우 구동력 조정 장치의 유성 기어의 설정과 토오크 배분관계식과 에너지손실 및 토오크손실에 대해 고찰한다.

(1) 유성기어를 설정한다.

좌우차동 변속비(S)는 데후 케이스(10)의 회전 속도를 V_DC(=Vin : 입력의 회전속도)로 하고 우륜쪽 출력축(3)의 회전 속도를 Vr로 하면 S=(Vr-V_DC)/V_DC이다.

임계선회시(증감속 기구(6)의 증감속작용이 유지되는 범위의 선회)에 있어서의 좌우 차동 변속비를 Smax(이하, sm으로 한다)로 하면,

Z₆/Z₃: Z₄/Z₁=(1-Sm) : (1+Sm)

∴(Z₃ㆍZ₄)/(Z₁ㆍZ₆)=(1+Sm)/(1-Sm)……………………………(1.1)

Z₆/Z_u: Z₆/Z₂=(1-Sm) : (1+Sm)

∴(Z₁ㆍZ₅)/(Z₂ㆍZ₄)=(1+Sm)/(1-Sm)……………………………(1.1)

또한, 위 식(1.1)과 (1.2)에 의해

(Z₃ㆍZ₄)/(Z₁ㆍZ₆)=(Z₁ㆍZ₅)/(Z₂ㆍZ₄)………………………………(1.3)

따라서, Z₁=Z₄로 하면 간단히 될수 있고,

Z₃/Z₆= Z₅/Z₂=(1+Sm) : (1_Sm)……………………………………(1.4)

이렇게 하여, 유성 기어 설정을 행한다.

(2) 토오크 배분 관계식을 유도한다.

또한, 아래에서 T는 데후 케이스(10)로의 입력 토오크이고, T1과 Tr은 각각 좌륜 및 우륜으로의 배분 토오크이며, Tcr은 좌륜쪽의 캡링을 결합한 때의 우방향으로의 전달 토오크이고, Tcl은 좌륜쪽의 캡링을 결합한 때의 좌방향으로의 전달 토오크이다.

(ⅰ) 우측의 캡링(R : 실시예에서의 7)의 결합시 데후기어이 결합식으로부터

Ti = (T1 + Z₅ㆍZ₁/Z₂ㆍZ₄)Tcr) + (Tr - Tcr)

Tl + (Z₁ㆍZ₅/Z₄ㆍZ₃)Tcr = (Tr = Tcr)……………………(2.1)

식 (1.2)와 (2.1)로부터 좌우륜의 토오크는,

T1 = 0.5Ti - [(1 + Sm)/(1 - Sm)]Tcr

Tr = 0.5Ti + Tcr………………………………………………(2.2)

토오크 이동량(ΔT)은

ΔT = Tr - Tl = [2/(1 - Sm)] Tcr……………………………(2.3)

토오크 이동량(ΔT)에 필요한 캡링 토오크(Tcr)는,

Tcr = [1 - Sm)/2]ΔT…………………………………………(2.4)

(ⅱ) 좌측의 캡링(L : 실시예에서의 8)의 결합시 데후기어의 결합식으로부터

Ti = (T1 - (Z₁ㆍZ₆/Z₄ㆍZ₃)Tcl) + (Tr + Tcl)

Tl - (Z₁ㆍZ₆/Z₄ㆍZ₃)Tcl = (Tr + Tcl)…………………………(2.5)

식 (1.2)와 (2.5)로부터 좌우륜의 토오크는,

Tl = 0.5Ti ; [(1 - Sm)/(1 + Sm)]Tcl

Tr = 0.5Ti - Tcr…………………………………………………(2.6)

토오크 이동량(ΔT)은,

ΔT = Tr - Tl = -[2/(1 + Sm)] Tcl…………………………(2.7)

토오크 이동량(ΔT)D엔 필요한 캡링 토오크(Tcr)는,

Tcr = [1 + Sm)/2](-ΔT)………………………………………(2.8)

이상과 같이 토오크 배분을 산술할 수 있다.

(3) 단위 시간당 에너지 손실(즉, 클러치의 순간 흡수 에너지 : ΔE)를 구한다.

좌우륜 속도비 (S)가

｜S｜＜Smax……………………………………………………(3.1)

로 되는 조건의 에너지 손실을 고찰한다.

단, 캡링 R의 미끄럼 속도비를 Scr이라 하고, 캡링 L의 미끄럼 속도비를 Scl이라 한다.

(ⅰ) 우측의 캡링(R : 실시예에서의 7)에 대해서,

Z₄/Z₁: Z₅/Z₂= (1-S) : x

∴ x = (Z₅Z₁/Z₂Z₄)ㆍ(1-S)

=[(1-Sm)/(1+Sm)]ㆍ(1-S)

이로부터,

Scr = [(1+Sm)/(1-Sm)]ㆍ(1-S)-(1+S)

=(2/(1-Sm)](sm-S)…………………………………………(3.2)

따라서, 에너지 손실(ΔE)은,

ΔE = TcrㆍScrㆍω_DC

=(Sm-S)ㆍΔTㆍω_DC…………………………………………(3.3)

단, 데후켕스 회전수(rad/s)

(ⅱ) 좌측의 캡링(L : 실시예에서는 8)에 대해서,

Z₄/Z₁: Z₆/Z₈= (1-S) : x

∴ x = (Z₆Z₁/Z₈Z₄)ㆍ(1-S)

=[(1+Sm)/(1-Sm)]ㆍ(1-S)

따라서,

Scl = (1+S)-[(1-Sm)/(1+Sm)]ㆍ(1-S)

= [2/(1+Sm)](Sm+S)………………………………………(3.4)

따라서, 에너지손실(ΔE)은

ΔE = TclㆍSclㆍω_DC

= (Sm+S)ㆍ(Δ-T)ㆍω_DC…………………………………(3.5)

로 된다.

(3) 토오크 손실(TL : 입력 토오크에 대해서 출력이 감소하는 것)을 구한다.

(ⅰ) 우측의 캡링(R : 실시예에서 7)의 결합시

TL= Ti-(Tr+Tl)

= [(1+Sm)/(1-Sm)-1]Tcr…………………………………(4.1)

(ⅱ) 좌측의 캡링(L : 실시예에서는 8)의 결합시

TL = Ti-(Tr+Tl)

[1-(1-Sm)/(1+sm)]Tcl…………………………………(4.2)

이 장치의 설정에 의해서, 예를들어, 이상과 같이해서 그 특성을 고찰할 수 있다.

Claims

차량에 있어서의 좌륜 회전축(2)과 우륜 회전축(3)의 사이에 기관으로부터의 구동력을 입력시키는 입력부(1)와, 상기 좌우의 회전축(2, 3)의 사이의 차동을 허용하면서 상기 입력부(1)로부터 입력된 구동력을 상기 좌우의 각각의 회전축(2, 3)에 전달하는 차동 기구(4)와, 상기 구동력의 전달 상태를 제어해서 상기 좌우륜으로의 구동력 배분을 조정하는 구동력 전달 제어 기구(5)를 구비하고, 상기 구동력 전달 제어기구(5)가 좌륜회전축(2)과 우륜 회전축의 사이에 끼워져서 이러한 회전축(2, 3) 중의 한쪽의 회전축(2)의 회전속도를 증속해서 제1의 중간축(14)으로 출력하는 증속기구(6A)와 상기 하나의 회전축(2)의 회전 속도를 감속해서 제2의 중간축(15)으로 출력하는 감속 기구(6B)가 일체화된 증감속기구(6B)와, 상기 제1의 중간축과 상기 좌우의 회전축(2, 3)중의 다른 쪽의 회전축(3)의 사이에 끼워져 상기 제1의 중간축(14)과 상기 다른 회전축의 사이에서 구동력의 전달을 실행할 수 있는 제1의 전달 토오크 용량 가변형 캡링(7)과, 상기 제2의 중간축(15)과 상기 좌우의 회전축(2, 3)중의 다른 쪽이 회전축(3)의 사이에 끼워져서 상기 제2의 중간축(15)과 상기 다른 쪽의 회전축(3)의 사이에서 구동력의 전달을 실행할 수 있는 제2의 전달 토오크 용량가변형캡링(8)으로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 좌우구동력 조정 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2의 전달 토오크 용량 가변형 캡링(7, 8)이 서로 인접해서 일체화된 일체형 캡링으로 구성되고, 상기 차동 기구(4)와 상기 증감속 기구(6B)와 상기 일체형 캡링(7, 8)이 동축상에 배치된 것을 특징으로 하는 차량용 좌우구동력 조정 장치.
제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2의 전달 토오크 용량 가변형 캡링(7, 8)이 모두 전자 제어유압식 다판 클러치로 구성되고, 이러한 전자제어 유압식 다판 클러치가 직렬적으로 일체화되어 상기 일체형 캡링(7, 8)이 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 좌우구동력 조정 장치.
제2항에 있어서, 상기 일체형 캡링(7, 8)이 상기 차동기구(4) 및 상기 증감속기구(6B) 와 격벽(17)을 거쳐 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 좌우구동력 조정 장치.
제2항에 있어서, 상기 차동 기구가 유성기어식 차동기구로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 좌우 구동력 조정 장치.
제5항에 있어서, 상기 유성 기어식 차동기구(4)가 링 기어(4A)를 상기 입력부(1)와 일체로 회전하도록 결합시키고, 유성기어(4B)를 상기 한 쪽의 회전축(2)과 일체로 회전하도록 결합시키며, 태양 기어(4D)를 상기 다른쪽의 회전축(3)과 일체로 회전하도록 결합시켜서 상기 한 쪽의 회전축(2)과 상기 다른 쪽의 회전축(3)이 상기 유성기어식 차동 기구(4)의 좌측 및 우측에 서로 동축적으로 배치되어 상기 증감속 기구(6B)가 상기 다른 쪽의 회전축(3)쪽에 설치되고 상기 일체형 캡링(7, 8)이 상기 다른쪽의 회전축(3)에 있어서의 증감속 기구(6B)보다도 외측에 배치된 것을 특징으로 하는 차량용 좌우구동력 조정 장치.
제6항에 있어서, 상기 증감속 기구(6B)가 유성기어(4B)와 거기에 결합된 제3의 중간축(13)을 거쳐 상기 한 쪽의 회전축(2)에 접속되고, 그 증속기구(6A)가 상기 제3의 중간축(13)과 상기 제1의 중간축(14)의 사이에 끼워진 치차 기구(13A, 18A, 18B, 14A)로 구성됨과 아울러, 그 감속 기구(6B)가 상기 제3의 중간축과 상기 제2의 중간축(15)의 사이에 끼워진 치차 기구(13A, 18A, 18C, 15A)로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 좌우구동력 조정 장치.
제1항에 있어서, 상기 증감속 기구(6B)가 상기 한 쪽의 회전축(12)과 일체로 회전하는 입력 태양기어(13A)와, 상기 제1의 중간축(14)과 일체로 회전하는 제1의 출력 태양기어(14A)와, 상기 제2의 중간축(15)와 일체로 회전하는 제2의 출력 태양기어(15A)와, 상기 입력 태양 기어(13A)에 맞물린 입력 유성기어(18A)와, 상기 제1의 출력 태양기어(14A)에 맞물린 제1의 출력 유성기어(18B)와, 상기 제2의 출력 태양기어(15A)에 맞물린 제2의 출력 유성기어(18C)를 일체로 결합한 복합 유성 기어 기구(6D)로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 좌우구동력 조정 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2의 전달 토오크 용량 가변형 캡링(7, 8)이 서로 인접해서 일체화된 일체형 캡링으로 구성되고, 상기 차동 기구(4)와 상기 증감속 기구(6B)와 상기 일체형 캡링(7, 8)이 동축상에 배치된 것을 특징으로 하는 차량용 좌우구동력 조정 장치.
제1항에 있어서, 상기 차동기구(4)의 수용부(9A)와 상기 증감속 기구(6B)의 수용부(9B)각 격벽으로 분리된 것을 특징으로 하는 차량용 좌우구동력 조정 장치.
제1항에 있어서, 상기 입력부(1)와 상기 증감속 기구(6B)가 차량의 전후방향으로 연장된 가상적 기준선(19)을 거의 따라서 배치되고, 상기 가상적 기준선에 대한 좌우측 중에서 한 쪽 방향으로 상기 차동 기구(4)가 배치되고, 상기 가상적 기준선에 대한 좌우측 중에서 다른 쪽 방향으로 상기 제1 및 제2의 전달 토오크 용량 가변형 캡링(7, 8)이 배치된 것을 특징으로 하는 차량용 좌우구동력 조정 장치.