(57)【要約】【課題】車両の停止状態でも車輪の駆動トルクを測定できる構造を実現する。【解決手段】ハウジング１と、ハウジング１内に配置された、駆動源からのトルクを入力されるデファレンシャル装置２と、デファレンシャル装置２を構成する各サイドギヤ１５にそれぞれの基端部を構成する入力軸部１６を結合され、各サイドギヤ１５から左右の車輪にトルクを伝達する１対のドライブシャフト３と、ハウジング１内で、各入力軸部１６の周囲に１つずつ配置され、各入力軸部１６に生じる逆磁歪効果を利用して、各ドライブシャフト３に作用するトルクを測定する１対のトルクセンサ４とを備える。【選択図】図１
2019015328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
駆動源からのトルクを入力されるトルク入力部と、該トルク入力部に入力されたトルクを出力し、かつ、互いの差動回転を許容された１対のトルク出力部とを有し、前記ハウジング内に配置されたデファレンシャル装置と、
前記各トルク出力部にそれぞれの基端部を構成する入力軸部を結合され、前記各トルク出力部から左右の車輪にトルクを伝達する１対のドライブシャフトと、
前記ハウジング内で、前記各入力軸部の周囲に１つずつ配置され、前記各入力軸部に生じる逆磁歪効果を利用して、前記各ドライブシャフトに作用するトルクを測定する１対のトルクセンサと、を備えた、
車輪駆動装置。
【請求項２】
前記デファレンシャル装置は、前記ハウジング内で、該ハウジングに対して複数個の転がり軸受により回転可能に支持されており、
前記１対のトルクセンサのうちの少なくとも一方のトルクセンサは、前記複数個の転がり軸受のうち、該トルクセンサに隣接する転がり軸受に支持されている、
請求項１に記載の車輪駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車などの車両に搭載される車輪駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車などの車両の走行安定性を確保するために、たとえば、車輪の回転速度、車両の加速度およびヨーレートなどを検出し、これらの検出結果を用いて、各車輪のブレーキシステム、各車輪への駆動トルク配分などを制御する方法が知られている（たとえば、特開２００８−１４４７８８号公報参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１４４７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車輪の回転速度や車体の加速度およびヨーレートは、車両の停止状態では発生しない。このため、たとえば車両が発進する際に、各車輪への駆動トルク配分などを適切に制御することが難しいといった問題がある。
【０００５】
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車輪駆動装置に関して、車両の停止状態でも車輪の駆動トルクを測定できる構造を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の車輪駆動装置は、ハウジングと、デファレンシャル装置と、１対のドライブシャフトと、１対のトルクセンサとを備える。
前記デファレンシャル装置は、前記ハウジング内に配置されており、エンジンなどの駆動源からのトルクを入力されるトルク入力部と、該トルク入力部に入力されたトルクを出力し、かつ、互いの差動回転を許容された１対のトルク出力部とを有している。
前記１対のドライブシャフトは、それぞれの基端部を構成する入力軸部を、前記各トルク出力部に結合され、これら各トルク出力部から左右の車輪にトルクを伝達する。
前記１対のトルクセンサは、前記ハウジング内で、前記各入力軸部の周囲に１つずつ配置され、前記各入力軸部に生じる逆磁歪効果を利用して、前記各ドライブシャフトに作用するトルクを測定する。
【０００７】
本発明の車輪駆動装置では、前記デファレンシャル装置が、前記ハウジング内で、該ハウジングに対して複数個の転がり軸受により回転可能に支持されており、かつ、前記１対のトルクセンサのうちの少なくとも一方のトルクセンサが、前記複数個の転がり軸受のうち、該トルクセンサに隣接する転がり軸受に支持されている構成を採用することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の車輪駆動装置によれば、車両の停止状態でも車輪の駆動トルクを測定できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施の形態の第１例に係る車輪駆動装置の断面図である。
【図２】図２は、実施の形態の第２例に係る車輪駆動装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［実施の形態の第１例］
実施の形態の第１例について、図１を用いて説明する。
本例の車輪駆動装置は、自動車に搭載されるもので、エンジンの出力トルクの伝達方向に関して、トランスミッションの下流側に配置され、トランスミッションを通過したトルクを左右の車輪（前輪または後輪）に伝達するのに用いられる。
【００１１】
このような車輪駆動装置は、ハウジング１と、デファレンシャル装置２と、１対のドライブシャフト３と、１対のトルクセンサ４とを備えている。
【００１２】
デファレンシャル装置２は、ハウジング１内に配置されており、デファレンシャルケース５と、リングギヤ６と、デファレンシャルギヤ機構７とを備えている。
【００１３】
デファレンシャルケース５は、全体を筒状に構成されたもので、軸方向中間部が球殻状のケース本体８になっており、軸方向両側部のそれぞれが円筒状の筒状部９になっている。また、デファレンシャルケース５は、ケース本体８の外周面から径方向外方に伸長するフランジ部１０を有している。
【００１４】
デファレンシャルケース５は、各筒状部９のそれぞれに外嵌支持された転がり軸受１１により、ハウジング１に対して回転可能に支持されている。ハウジング１は、各筒状部９の周囲部分に、それぞれハウジング１の内外を連通する通孔１２を有している。各転がり軸受１１は、これらの通孔１２に内嵌支持されている。
【００１５】
すなわち、各転がり軸受１１のそれぞれは、筒状部９に外嵌支持された軌道輪である内輪１７と、通孔１２に内嵌支持された軌道輪である外輪１８と、内輪１７の外周面に形成された内輪軌道と外輪１８の内周面に形成された外輪軌道との間に配置された複数個の転動体１９とを備えている。なお、図示の例では、転がり軸受１１として、円すいころ軸受を用いているが、本発明を実施する場合には、転がり軸受１１として、玉軸受などの他の種類のものを用いることもできる。
【００１６】
リングギヤ６は、トルク入力部に相当するもので、フランジ部１０に結合固定されている。リングギヤ６は、図示しないトランスミッションの出力ギヤなどの、デファレンシャル装置２に対してトルクを入力する図示しないギヤと噛合している。
【００１７】
デファレンシャルギヤ機構７は、ケース本体８の内側に収容されており、ピニオンシャフト１３と、１対のピニオンギヤ１４と、それぞれがトルク出力部に相当する１対のサイドギヤ１５とを有している。ピニオンシャフト１３は、ケース本体８の軸方向中央部を径方向に貫通するように配置され、かつ、軸方向両端部をケース本体８に結合固定されている。１対のピニオンギヤ１４は、ピニオンシャフト１３の両端部に、このピニオンシャフト１３に対する相対回転を可能に外嵌されている。１対のサイドギヤ１５は、ケース本体８の内側の軸方向両側部に、このケース本体８と同軸に、かつ、このケース本体８に対する相対回転を可能に配置されており、それぞれが１対のピニオンギヤ１４と噛合している。したがって、１対のサイドギヤ１５は、互いの差動回転を許容されている。
【００１８】
１対のドライブシャフト３は、デファレンシャル装置２から左右の車輪に駆動トルクを伝達するためのもので、それぞれが基端部に入力軸部１６を有している。これらの入力軸部１６は、各通孔１２を通じてハウジング１内に挿入されると共に、各筒状部９を通じてデファレンシャルケース５内に挿入され、かつ、それぞれの基端部が、各サイドギヤ１５に対して、スプライン嵌合などによりトルク伝達を可能に結合されている。
【００１９】
１対のトルクセンサ４は、各ドライブシャフト３が伝達するトルクを測定するためのもので、ハウジング１内に配置されている。また、１対のトルクセンサ４は、それぞれが円環状に構成され、かつ、各ドライブシャフト３の入力軸部１６の周囲に、１つずつ配置されている。より具体的には、各トルクセンサ４は、各入力軸部１６のうち、デファレンシャルケース５の各筒状部９の径方向内側から軸方向に突出した部分の周囲に配置されている。また、各トルクセンサ４は、ハウジング１の各通孔１２のうち、転がり軸受１１よりもハウジング１の外部に近い部分に内嵌支持されており、それぞれの検出部を、各入力軸部１６の被検出部である外周面に近接対向させている。また、各トルクセンサ４は、ブリッジ回路を構成する複数のコイルを備えた磁歪式のものであり、各ドライブシャフト３により伝達しているトルクの大きさ及び方向を、各入力軸部１６に生じる逆磁歪効果を利用して測定する。このため、各入力軸部１６は、少なくとも被検出部が、鉄系合金などの磁歪特性を有する材料により造られている。
【００２０】
本例の車輪駆動装置は、自動車の走行時に、エンジンからのトルクを、リングギヤ６、デファレンシャルケース５、ピニオンシャフト１３、１対のピニオンギヤ１４、１対のサイドギヤ１５、１対のドライブシャフト３の順に伝達し、左右の車輪を回転させる。また、自動車の運転状態に応じて、デファレンシャル装置２が、１対のサイドギヤ１５同士の差動回転、すなわち左右の車輪の差動回転を許容する。
【００２１】
また、本例では、各ドライブシャフト３が伝達しているトルクを、各トルクセンサ４により測定することができるため、これらのトルクの測定結果を利用して、車両の走行安定性を確保するための制御（たとえば、各車輪への駆動トルクの最適配分や減速時の各車輪のブレーキ制御）などを行うことができる。特に、本例では、各トルクセンサ４が磁歪式のセンサであるため、車両が走行しているとき、すなわち各ドライブシャフト３が回転しているときだけでなく、車両が停止しているとき、すなわち、各ドライブシャフト３が回転していないときでも、各ドライブシャフト３が伝達しているトルクを測定することができる。このため、車両が走行しているときだけでなく、車両が停止しているときでも、各ドライブシャフト３が伝達しているトルクの測定結果を利用して、車両の走行安定性を確保するための制御などを行うことができる。
【００２２】
また、本例の車輪駆動装置を、ベルト式無段変速機と組み合わせて使用する場合には、次のような効果を奏することができる。
ベルト式無段変速機では、プーリの伝達トルクに応じて、ベルトのクランピング圧力を制御する必要がある。一方、プーリには、エンジンから伝達トルクが入力されることに加えて、各タイヤから伝達トルクが入力（逆入力）される場合がある。ここで、エンジンからプーリに入力される伝達トルクは、アクセル開度とエンジン回転数から推定可能であるが、各タイヤからプーリに入力されるトルクは、推定が不可能である。このため、現状では、各タイヤからプーリに伝達トルクが入力されるのに備えて、その運転状態で必要となる最低限のクランピング圧力に対し、或る量のマージンを持たせている。
これに対して、本例の車輪駆動装置を、ベルト式無段変速機と組み合わせて使用する場合には、各タイヤからプーリに伝達トルクが入力される前に、該伝達トルクを、各トルクセンサ４により測定することができる。このため、該伝達トルクの測定結果を利用してベルト式無段変速機の制御を行えば、クランピング圧のマージンを少なくすることが可能となる。該マージンを少なくすることができれば、プーリに対するベルトの過押し付けを回避できるため、プーリや支持軸受での伝達トルクロスを低減することができる。さらには、クランピング圧を生成するポンプ圧を下げることができるため、ポンプロスを低減することもできる。この結果、自動車の燃費向上に寄与することができる。
【００２３】
また、本例では、各トルクセンサ４は、ハウジング１内に配置されている。より具体的には、各トルクセンサ４は、ハウジング１の内外を連通する各通孔１２の径方向内側に配置されている。このため、各トルクセンサ４がハウジング１外に配置されている構造に比べて、車輪駆動装置の小型化を図れると共に、各トルクセンサ４に飛び石が当たるなどの破損リスクを低く抑えることができる。また、本例では、各ドライブシャフト３の入力軸部１６に生じる逆磁歪効果を利用してトルクを測定するため、たとえば入力軸部１６の外周面に被着された高価な磁歪膜の逆磁歪効果を利用してトルクを測定する構造に比べて、製造コストを十分に抑えることができる。
【００２４】
なお、本発明を実施する場合には、入力軸部１６の外周面のうち、トルクセンサ４の検出部を対向させる被検出部に、たとえばショットピーニング処理を施すことによって圧縮加工硬化層を形成することもできる。このような圧縮加工硬化層を形成すれば、被検出部の機械的特性および磁気的特性が改善され、トルクセンサ４によるトルク測定の感度およびヒステリシスを改善することができる。なお、ショットピーニング処理は、前記磁歪膜の形成に比べて安価に行えるため、前記圧縮加工硬化層を形成する構成を採用する場合でも、製造コストを抑えることができる。
【００２５】
［実施の形態の第２例］
実施の形態の第２例について、図２を用いて説明する。
本例では、各トルクセンサ４ａは、各転がり軸受１１のうちで自身に隣接する転がり軸受１１を構成する内輪１７に支持固定されている。このような構成を有する本例では、各トルクセンサ４ａを各転がり軸受１１と一体に取り扱えるため、車輪駆動装置の組立作業の容易化などを図ることができる。
なお、本発明を実施する場合には、トルクセンサ４ａを、転がり軸受１１を構成する外輪１８に支持固定することもできる。
その他の構成及び作用は、実施の形態の第１例の場合と同様である。
【符号の説明】
【００２６】
１  ハウジング
２  デファレンシャル装置
３  ドライブシャフト
４、４ａ  トルクセンサ
５  デファレンシャルケース
６  リングギヤ
７  デファレンシャルギヤ機構
８  ケース本体
９  筒状部
１０  フランジ部
１１  転がり軸受
１２  通孔
１３  ピニオンシャフト
１４  ピニオンギヤ
１５  サイドギヤ
１６  入力軸部
１７  内輪
１８  外輪
１９  転動体
【図１】
2019015328.tif 000003
【図２】
2019015328.tif 000004