JP2009292307A

JP2009292307A - 四輪駆動車用駆動力伝達装置

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Publication number: JP2009292307A
Application number: JP2008147845A
Authority: JP
Inventors: Satoru Suzuki; 悟鈴木
Original assignee: Univance Corp
Current assignee: Univance Corp
Priority date: 2008-06-05
Filing date: 2008-06-05
Publication date: 2009-12-17

Abstract

【課題】二輪駆動時に後輪への駆動力伝達経路の回転を完全に停止することで、二輪駆動時に燃費低下が起きない四輪駆動車用動力伝達装置を提供する。
【解決手段】駆動力を入力して左右前輪４６、４８及びベベルギア５０、出力ピニオン５２を介して駆動力配分装置１４に出力する前輪差動装置１６と、動力配分装置１４により配分された駆動力を入力して左右後輪８０、８２に出力する後輪差動装置１８と、前輪差動装置１６とベベルギア５０との駆動力伝達を断接可能な第１断接機構２０と、後輪差動装置１８と右後輪駆動軸７８との駆動力伝達を断接可能な第２断接機構２２を備え、四輪駆動モードは、第１断接機構２０及び第２断接機構２２を接続すると共に、駆動力配分装置１４の駆動力配分を走行条件に応じて自動的に制御し、二輪駆動モードは、第１断接機構２０及び第２断接機構２２を切断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、二輪駆動と四輪駆動を切り替え可能な四輪駆動車用駆動力伝達装置に関し、特に、二輪駆動時に駆動力の伝達に関わらない部分の回転を停止する四輪駆動車用駆動力伝達装置に係る。

従来のいわゆるオンデマンド型フルタイム四輪駆動車において、二輪駆動時は前輪を駆動し、四輪駆動時には後輪への駆動力の配分制御を多板クラッチ機構で行う四輪駆動車用駆動力伝達装置としては、例えば図６に示すものが知られている。

図６において、駆動力伝達装置４００は四輪駆動車４０２に設けられ、エンジン４０４からの駆動力を変速機４０６で変速し、変速機４０６の出力ギア４０８とリングギア４１０を介して前輪差動装置４１２に入力すると共に前輪差動装置４１２に連結したベベルギア４１４を介して出力ピニオン４１６にも伝達する。

出力ピニオン４１６からの駆動力はプロペラシャフト４１８を介して多板クラッチ機構４２０（駆動力配分装置）に伝達され、二輪駆動時に多板クラッチ機構４２０が開放（切り離された状態）されている場合は、駆動力は後輪差動装置４２６に伝達されずに前輪差動装置４１２にのみ伝達され、前輪差動装置４１２は左前輪４２８と右前輪４３０の回転速度差を吸収しつつ左前輪４２８と右前輪４３０に等しいトルクを与え回転させる。

四輪駆動時に多板クラッチ機構４２０が締結（接続された状態）されている場合では、駆動力は多板クラッチ機構４２０に連結したドライブピニオン４２２とリングギア４２４を介して後輪差動装置４２６にも伝達され、後輪差動装置４２６は左後輪４３２と右後輪４３４の回転速度差を吸収しつつ左後輪４３２及び右後輪４３４に等しいトルクを与え回転させる。

一般的に、オンデマンド型フルタイム四輪駆動車には、ドライバーが運転中にスイッチ操作で選択できる駆動モードとして、二輪駆動モード、四輪駆動オートモード、四輪駆動ロックモードが用意されている。

二輪駆動モードは、駆動力伝達装置４００の多板クラッチ機構４２０を開放して二輪駆動状態で使用するモードであり、燃費が最も良いことから四輪による駆動力が必要ない乾燥舗装路などを走行する場合に選択する。

四輪駆動オートモードは、走行中の各種車両状態をセンサで検出し、その検出信号に基づいてＥＣＵ（Electronic control unit）により多板クラッチ機構４２０の前後輪への駆動力配分を最適な状態に自動的に制御するモードであり、路面状態に係わらず常時選択が可能な四輪駆動である。

このモードでは、多板クラッチ機構４２０の締結力は電磁アクチュエータや油圧アクチュエータにより連続的に増減され、後輪への駆動力がほぼゼロの二輪駆動状態と最大締結力との間で前後輪の駆動力配分を制御する。

四輪駆動ロックモードは、各種センサが検出した車両状態に係わらず多板クラッチ機構４２０を最大締結力に保持するモードであり、悪路走行などで四輪駆動としての走破性を最大限に発揮したい場合に選択する。

なお本願において、明確に区別する必要がない場合は、四輪駆動オートモード及び四輪駆動ロックモードを四輪駆動モードと総称する。
特開平１１−１２５２７９号公報

しかしながら、図６に示すような従来の四輪駆動車用駆動力伝達装置にあっては、二輪駆動モードであっても、変速機４０６からの駆動力はベベルギア４１４、出力ピニオン４１６、プロペラシャフト４１８及び多板クラッチ機構４２０の駆動側（前輪側）を回転させ、また左後輪４３２及び右後輪４３４と後輪差動装置４２６とが直結されているため、左後輪４３２及び右後輪４３４が回転することにより、後輪差動装置４２６、リングギア４２４、ドライブピニオン４２２及び多板クラッチ機構４２０の従動側（後輪側）が回転する。

すなわち、多板クラッチ機構４２０が開放され後輪に駆動力が伝達されない二輪駆動時に、たとえ多板クラッチ機構４２０が完全に開放されたとしても、図６に示すようにベベルギア４１４、出力ピニオン４１６、プロペラシャフト４１８、多板クラッチ機構４２０、ドライブピニオン４２２、リングギア４２４及び後輪差動装置４２６を含む後輪駆動力伝達区間４３６の各構成要素が回転してしまい、この区間におけるオイルの攪拌抵抗や軸受部の摩擦損失等による動力損失から燃費低下を招いてしまう問題がある。

また、多板クラッチ機構４２０には複数のクラッチ板が備わり、オイルで潤滑及び冷却されているが、クラッチ板の駆動側と従動側の回転速度差により発生するオイルの粘性抵抗やクラッチ板同士の接触による摩擦損失で発生する、いわゆる引き摺りトルクがドライブピニオン４２２とリングギア４２４との噛み合い、及び後輪差動装置４２６のフリクショントルクより大きいために、たとえ左後輪４３２及び右後輪４３４の回転が後輪差動装置４２６に伝達されなくとも、多板クラッチ機構４２０の側からドライブピニオン４２２、リングギア４２４及び後輪差動装置３２４を回転させてしまうことで動力損失を招き、燃費を悪化させる問題もある。

このように、従来のオンデマンド型フルタイム四輪駆動車にあっては、駆動力配分装置（多板クラッチ機構４２０）の伝達トルクをゼロにすることで、駆動力的には二輪駆動車となるが、エンジンからの駆動力を後輪へ伝えるまでの伝達経路（後輪駆動力伝達区間４３６）は常時回転している。そのため、二輪駆動モードであっても四輪駆動車は二輪駆動車に比べ燃費が悪くなる問題がある。

本発明は、二輪駆動時に後輪への駆動力伝達経路の回転を完全に停止することで、二輪駆動時に燃費低下が起きない四輪駆動車用動力伝達装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するため本発明は次のように構成する。まず本発明は、後輪に伝達する駆動力を無段階に変更可能な駆動力配分装置を備え、前輪及び後輪に駆動力を配分する四輪駆動モードと、前輪のみに駆動力を伝達する二輪駆動モードとを切り替え可能な四輪駆動車用駆動力伝達装置を対象とする。

本発明は、このような四輪駆動車用駆動力伝達装置に於いて、動力源からの駆動力を入力して左右前輪及び駆動力伝達方向変換部を介して駆動力配分装置に出力する前輪差動装置と、駆動力配分装置により配分された駆動力を入力して左右後輪に出力する後輪差動装置と、前輪差動装置と駆動力伝達方向変換部との駆動力伝達を切断及び接続可能な第１断接機構と、後輪差動装置と左右後輪の何れか一方又は両方との駆動力伝達を切断及び接続可能な第２断接機構を備えることを特徴とする。

あるいは、このような四輪駆動車用駆動力伝達装置に於いて、動力源からの駆動力を入力して左右前輪及び駆動力配分装置に出力する前輪差動装置と、駆動力配分装置により配分された駆動力を駆動力伝達方向変換部を介し入力して左右後輪に出力する後輪差動装置と、前輪差動装置と駆動力配分装置との駆動力伝達を切断及び接続可能な第１断接機構と、後輪差動装置と左右後輪の何れか一方又は両方との駆動力伝達を切断及び接続可能な第２断接機構を備えることを特徴とする。

ここで、四輪駆動モードは、第１断接機構及び第２断接機構を接続すると共に、駆動力配分装置の駆動力配分を走行条件に応じて制御し、二輪駆動モードは、第１断接機構及び第２断接機構を切断する。

また、後輪差動装置は、後輪に駆動力を出力する第１出力要素及び第２出力要素を備え、第２断接機構は、後輪と第１出力要素との駆動力伝達を切断及び接続可能とする。

あるいは、後輪差動装置は、後輪に駆動力を出力する第１出力要素及び第２出力要素を備え、第２断接機構は、後輪と第１出力要素及び第２出力要素との駆動力伝達を切断及び接続可能とする。

あるいは、後輪差動装置は、駆動力配分装置から駆動力を入力する入力要素と、後輪に駆動力を出力する出力要素とを備え、第２断接機構は、入力要素と出力要素との駆動力伝達を切断及び接続可能とする。

更に、駆動力配分装置は、多板クラッチ機構の締結力を連続的に変化させ前輪及び後輪に伝達する駆動力の配分を制御する。

本発明によれば、前輪差動装置と駆動力配分装置との駆動力伝達を断接可能な第１断接機構と、後輪差動装置と左右後輪の何れか一方又は両方との駆動力伝達を断接可能な第２断接機構を備え、二輪駆動モードでは、第１断接機構及び第２断接機構を切断して後輪への駆動力伝達経路の回転を完全に停止することで二輪駆動時に燃費低下を防止でき、四輪駆動車でありながら二輪駆動専用車と同等の燃費が可能となる。

図１は、本発明による四輪駆動車用駆動力伝達装置の第１実施形態を示す説明図であり、四輪駆動モードの状態である。図１において、本実施形態の駆動力伝達装置１０は四輪駆動車１２に設けられ、駆動力配分装置１４、前輪差動装置１６、後輪差動装置１８、第１断接機構２０及び第２断接機構２２を備える。

エンジン２４からの駆動力は変速機２６で変速され、変速機２６の出力ギア２８からリングギア３０を介して前輪差動装置１６に入力され、前輪差動装置１６は、デフケース３２の内部に回転自在に軸支したピニオン３４、３６と、ピニオン３４、３６に係合するサイドギア３８、４０を介して左前輪駆動軸４２及び右前輪駆動軸４４を駆動し、左前輪駆動軸４２及び右前輪駆動軸４４は各々左前輪４６及び右前輪４８を回転させ駆動力を路面に伝達する。

コーナリング時や路面状態の変化等により左前輪４６と右前輪５４に回転速度差が生じても、前輪差動装置１６は回転速度差を吸収し、左前輪４６及び右前輪４８に等しいトルクを与え回転させることができる。

前輪差動装置１６に入力された駆動力は、デフケース３２に連結する第１断接機構２０にも伝達され、四輪駆動モードで第１断接機構２０が接続されている場合、ベベルギア５０及び出力ピニオン５２で駆動力の伝達方向を変換し（駆動力伝達方向変換部）、自在継手５４、プロペラシャフト５６、自在継手５８を介して駆動力配分装置１４にも伝達される。

四輪駆動モードでは、駆動力配分装置１４の多板クラッチ機構６０が締結しているため、駆動力配分装置１４に入力された駆動力は、ドライブピニオン６２、リングギア６４を介して後輪差動装置１８に伝達され、後輪差動装置１８は、デフケース６６の内部に回転自在に軸支したピニオン６８、７０と、ピニオン６８、７０に係合するサイドギア７２、７４を介して左後輪駆動軸７６及び右後輪駆動軸７８を駆動し、左後輪駆動軸７６及び右後輪駆動軸７８は各々左後輪８０及び右後輪８２を回転させ駆動力を路面に伝達する。

また四輪駆動モードでは、第２断接機構２２は接続されサイドギア７４と右後輪駆動軸７８を連結しており、サイドギア７４の回転はそのまま右後輪駆動軸７８に伝達される。

コーナリング時や路面状態の変化等により左後輪８０と右後輪８２に回転速度差が生じても、後輪差動装置１８は回転速度差を吸収し、左後輪８０及び右後輪８２に等しいトルクを与え回転させることができる。

ＥＣＵ８４は、四輪駆動オートモードにおいて、多板クラッチ機構６０の締結力を連続的に変化させ、必要に応じてドライブピニオン６２へ伝達する駆動力を増減させることで、駆動力配分装置１４の前後輪の駆動力配分を制御し、四輪駆動ロックモードにおいては、多板クラッチ機構６０を最大締結力に保持し、後輪を所定の最大トルクで駆動する。

四輪駆動モードから二輪駆動モードに切り替えると、ＥＣＵ８４は、まず多板クラッチ機構６０を開放し、続いて第１断接機構２０及び第２断接機構２２の連結を切断する。この場合、ＥＣＵ８４は、先に第１断接機構２０及び第２断接機構２２の連結を切断した後に多板クラッチ機構６０を開放してもよい。

第１断接機構２０は、前輪差動装置１６のデフケース３２とベベルギア５０との連結を断ち、リングギア３０に入力した駆動力が出力ピニオン５２、自在継手５４、プロペラシャフト５６及び自在継手５８を介して多板クラッチ機構６０を回転させることを防止する。

また、第２断接機構２２は、後輪差動装置１８のサイドギア７４と右後輪駆動軸７８との連結を絶ち、左後輪８０及び右後輪８２が路面から受ける回転力がリングギア６４、ドライブピニオン６２及び多板クラッチ機構６０を回転させることを防止する。

これにより、二輪駆動モードでは、多板クラッチ機構６０へ前後輪側からの回転は伝達されず、ベベルギア５０から多板クラッチ機構６０を経由してデフケース６６までの区間は回転しない。従って、二輪駆動モードで燃費低下を招く要因である、後輪を駆動しない場合でも後輪への駆動力伝達経路が回転してしまう問題を解消できる。

図１において、仮に、二輪駆動モード時に後輪差動装置１８のサイドギア７４と右後輪駆動軸７８が連結されているとすると、例えばサイドギア７２及び７４が同方向に同速度で回転する場合、ピニオン６８及びピニオン７０は回転（自転）せずにデフケース６６及びリングギア６４が回転する。

サイドギア７２及び７４に回転速度差があったとしても同方向の回転であれば回転速度は変化するがデフケース６６は回転し、デフケース６６と共にリングギア６４が回転することで係合しているドライブピニオン６２及び多板クラッチ機構６０が回転してしまう。

多板クラッチ機構６０が引き摺りトルクを発生するものであれば、多板クラッチ機構６０の回転は更に、自在継手５８、プロペラシャフト５６、自在継手５４、出力ピニオン５２を介してベベルギア５０まで伝達される。

この、デフケース６６からベベルギア５０までの区間は二輪駆動時には回転する必要のない部位であるにも関わらず、この部分の回転がオイルの粘性抵抗や軸受部の摩擦損失等を引き起こす。すなわち、左前輪４６及び右前輪４８から路面に伝わった駆動力が左後輪８０及び右後輪８２を回転させることで、二輪駆動時には回転する必要のないこの区間を回転させ、動力損失となり燃費低下を招いてしまう。

そこで、本発明にあっては、二輪駆動モードでは第１断接機構２０により、前輪差動装置１６に入力された駆動力の多板クラッチ機構６０への伝達を断つと共に、第２断接機構２２によりサイドギア７４と右後輪駆動軸７８の連結を絶つことで、ベベルギア５０からデフケース６６までの駆動力伝達経路の回転を防止している。

サイドギア７４と右後輪駆動軸７８の連結が絶たれると、右後輪８２の回転はサイドギア７４に伝わらず、そのため、左後輪８０によるサイドギア７２の回転はピニオン６８及び７０を介してサイドギア７４を反対方向に回転させることが可能で、このピニオン６８、７０及びサイドギア７４の回転抵抗よりも、リングギア６４に繋がるドライブピニオン６２からベベルギア５０までの回転抵抗の方が大きいためデフケース６６は回転しない。

リングギア６４が回転しないということは、後輪への駆動力伝達経路が回転しないことであり、この場合の動力損失はピニオン６８、７０及びサイドギア７４が回転する部分だけとなり、第１断接機構２０及び第２断接機構２２がなく後輪への駆動力伝達経路が回転してしまう場合と比べて燃費向上が可能である。

図２は、図１の前輪差動装置１６及び第１断接機構２０を示す断面図であり、図の上方が四輪駆動車１２の前側（前進方向）となる。図２において、前輪差動装置１６、第１断接機構２０、ベベルギア５０及び出力ピニオン５２が、変速機２６に接続したハウジング８６に収容されている。

ハウジング８６の左側に位置する前輪差動装置１６は、デフケース３２のフランジ部３２ａに固定されたリングギア３０、デフケース３２に固定されたピニオン軸８８に回転自在に軸支されたピニオン３４及び３６、デフケース３２に回転自在に軸支され左前輪駆動軸４２を回転不可に連結したサイドギア３８、デフケース３２に回転自在に軸支され右前輪駆動軸４４を回転不可に連結したサイドギア４０を備える。

リングギア３０は、変速機２６の出力ギア２８と噛み合い、サイドギア３８及び４０は各々ピニオン３４及び３６と噛み合っている。デフケース３２は、左前輪駆動軸４２側と右前輪駆動軸４４側の両側を各々テーパーローラベアリング９０、９２によりハウジング８６に回転自在に支持されている。

ハウジング８６の右側には、デフケース３２と同軸にベベルギア５０を回転不可に嵌合したベベルギア軸９４を備え、ベベルギア軸９４はデフケース３２側とベベルギア５０側の両側を各々テーパーローラベアリング９６、９８によりハウジング８６に回転自在に支持されている。

ハウジング８６の右下側にはベベルギア５０に噛み合う出力ピニオン５２が備わり、出力ピニオン５２は下方に接続する自在継手５４を介してプロペラシャフト５６に連結している。また、前輪差動装置１６とベベルギア５０の中間には第１断接機構２０が備わる。

第１断接機構２０は、デフケース３２の右端外周に形成した歯部３２ｂ、ベベルギア軸９４の左端外周に形成した歯部９４ａ、歯部３２ｂ、９４ａとスプライン結合しデフケース３２とベベルギア軸９４を連結する位置と連結を解除する位置でスライド可能なスリーブ１００、スリーブ１００の溝部１００ａに摺動自在に係合する先端部１０２ａによりスリーブ１００をスライドさせるフォーク１０２、フォーク１０２に固定され図示しないアクチュエータにより軸方向に駆動されるシフト軸１０４で構成される。

図２においては、二輪駆動時の第１断接機構２０が非連結な状態を示し、スリーブ１００はデフケース３２の歯部３２ｂと噛み合っておらず、デフケース３２とベベルギア軸９４との連結を解除する位置に在る。

四輪駆動時には、シフト軸１０４をＣ方向にスライドすることでスリーブ１００がデフケース３２とベベルギア軸９４とを連結し（想像線で図示）、第１断接機構２０は連結状態になる。この状態で、リングギア３０と噛み合う出力ギア２８からの駆動力をベベルギア５０、出力ピニオン５２を介してプロペラシャフト５６に伝達可能となる。

二輪駆動に戻る際には、シフト軸１０４をＤ方向にスライドすることでスリーブ１００がデフケース３２とベベルギア軸９４の連結を解除し、第１断接機構２０は非連結状態となる。この状態では、出力ギア２８からの駆動力はプロペラシャフト５６には伝達されない。

図３は、図１の駆動力配分装置１４、後輪差動装置１８及び第２断接機構２２を示す断面図であり、図の上方が四輪駆動車１２の前側（前進方向）となる。図３において、上方から下方に駆動力配分装置１４、ドライブピニオン６２、後輪差動装置１８及び後輪差動装置１８の右方に第２断接機構２２がハウジング１０６に収容されている。

本実施形態において、駆動力配分装置１４は油圧制御される多板クラッチ機構６０で構成され、四輪駆動時に多板クラッチ機構６０の締結力を連続的に変化させ後輪８０、８２に伝達する駆動力の配分を制御する。

多板クラッチ機構６０は、上端部１０８ａに自在継手５８を接続しプロペラシャフト５６から駆動力を入力するクラッチドラム１０８、クラッチドラム１０８に同軸にドライブピニオン６２を回転不可に嵌合するクラッチハブ１１０、クラッチドラム１０８とクラッチハブ１１０の間に設けた多板クラッチ１１２を押圧するボールカム機構１１４、ボールカム機構１１４を駆動するプライマリークラッチ１１６を備える。

ドライブピニオン６２は、軸部６２ａをテーパーローラベアリング１１８、１２０によりハウジング１０６に回転自在に支持され、クラッチドラム１０８は、上端部１０８ａをボールベアリング１２２によりハウジング１０６に対し回転自在に支持されると共に、ドライブピニオン６２側の他端をボールベアリング１２４によりドライブピニオン６２の軸部６２ａに対し回転自在に支持される。また、クラッチハブ１１０は、下部からピニオン６２を挿入嵌合し保持すると共に上端部をボールベアリング１２６によりクラッチドラム１０８に対し回転自在に保持される。

ボールカム機構１１４は、クラッチハブ１１０と同軸に相対回転自在に設けられた一対の押圧カムプレート１２８と回転カムプレート１３０の対向するカム面のボールカム溝にボール１３２を挟んで保持している。

多板クラッチ１１２は、押圧カムプレート１２８の押圧部１２８ａとクラッチドラム１０８の受圧部１０８ｂとの間でクラッチハブ１１０あるいはクラッチドラム１０８に対し軸方向に移動可能に保持されている。

押圧カムプレート１２８は、クラッチハブ１１０にスプライン結合して軸方向に移動可能で且つクラッチハブ１１０と共に回転し、クラッチハブ１１０との間に備わる皿バネ１３４により多板クラッチ機構６０の開放方向に付勢されている。

回転カムプレート１３０は、クラッチハブ１１０に回転自在に保持され、ボール１３２を介して押圧カムプレート１２８と共に回転するが、回転カムプレート１３０とクラッチドラム１０８の間にはスラスト軸受１３６が備わり、クラッチドラム１０８との回転速度差を吸収している。

プライマリークラッチ１１６は、クラッチドラム１０８と回転カムプレート１３０の間で回転カムプレート１３０に対し軸方向に移動可能に保持され、且つ回転カムプレート１３０と共に回転するクラッチ板１３８を備え、押圧板１４０がクラッチドラム１０８に固定された受圧板１４２に対しクラッチ板１３８を押圧し締結することでクラッチドラム１０８とクラッチハブ１１０の回転速度差を回転カムプレート１３０に伝達する。

クラッチドラム１０８の下方のハウジング１０６の中間部には、プライマリークラッチ１１６及びボールカム機構１１４を介して多板クラッチ１１２の締結力を制御する油圧ピストン機構１４４、油圧ピストン機構１４４に油圧を供給する油圧ポンプ１４６、油圧ポンプ１４６を駆動するサーボモータ１４８及びその油圧を検出する油圧センサ１５０を備える。

プライマリークラッチ１１６の押圧板１４０は、クラッチドラム１０８をスライド可能に貫通する押圧軸１５２を介してスラスト軸受１５４と連結し、スラスト軸受１５４は油圧ピストン機構１４４のリング状の油圧ピストン１５６と係合している。油圧ピストン１５６はハウジング１０６に形成された油圧シリンダ１５８の内部に遊嵌され、プライマリークラッチ１１６を開放する位置と締結する位置に移動可能である。

プライマリークラッチ１１６により回転カムプレート１３０が押圧カムプレート１２８に対し所定方向に相対回転駆動されると、ボールカム機構１１４は、対向する面の傾斜溝であるボールカム溝に挟まれているボール１３２による押圧を受け、押圧カムプレート１２８及び皿バネ１３４を軸方向に押し、押圧カムプレート１２８の押圧部１２８ａが多板クラッチ機構６０の多板クラッチ１１２を押すことで、多板クラッチ機構６０は油圧ピストン１５６の移動量に応じて伝達トルクを増加させ、最大押付け位置で直結状態となる。

本実施形態においては、多板クラッチ機構６０の締結力を制御するために、油圧ピストン機構１４４による油圧アクチュエータを使用しているが、これは油圧アクチュエータに限らず、例えば電磁アクチュエータやその他のアクチュエータでも構わない。どのアクチュエータを使用するかは適宜選択可能である。

ハウジング１０６の下側には後輪差動装置１８が設けられ、デフケース６６のフランジ部６６ａに固定されたリングギア６４、デフケース６６に固定されたピニオン軸１６０に回転自在に軸支されたピニオン６８及び７０、デフケース６６に回転自在に軸支され左後輪駆動軸７６を回転不可に連結したサイドギア７２、デフケース６６に回転自在に軸支されサイドギア軸１６２を回転不可に連結したサイドギア７４を備える。

リングギア６４は、多板クラッチ機構６０に連結したドライブピニオン６２と噛み合い、サイドギア７２及び７４は各々ピニオン６８及び７０と噛み合っている。デフケース６６は、左後輪駆動軸７６側とサイドギア軸１６２側の両側を各々テーパーローラベアリング１６４、１６６によりハウジング１０６に回転自在に支持されている。

ハウジング１０６の右下側には第２断接機構２２が備わり、第２断接機構２２は、サイドギア軸１６２の右端面部に形成した歯部１６２ａ、右後輪駆動軸７８の左端外周に形成した歯部７８ａ、歯部７８ａとスプライン結合し歯部１６２ａと歯部１６８ａを係合してサイドギア軸１６２と右後輪駆動軸７８を連結する位置と連結を解除する位置でスライド可能なスリーブ１６８、スリーブ１６８の溝部１６８ｂに摺動自在に係合する先端部１７０ａによりスリーブ１６８をスライドさせるフォーク１７０、フォーク１７０に固定され図示しないアクチュエータにより軸方向に駆動されるシフト軸１７２で構成される。

図３においては、四輪駆動時の第２断接機構２２が連結された状態を示し、スリーブ１６８は、歯部１６８ａとサイドギア軸１６２の歯部１６２ａとが噛み合っており、サイドギア軸１６２と右後輪駆動軸７８とを連結する位置に在る。この状態で、リングギア６４と噛み合うドライブピニオン６２からの駆動力を右後輪駆動軸７８を介して右後輪８２に伝達可能となる。

二輪駆動時には、シフト軸１７２をＤ方向にスライドすることでスリーブ１６８のサイドギア軸１６２との連結が解除し（想像線で図示）、第２断接機構２２は非連結状態になり、四輪駆動に戻る際には、シフト軸１７２をＣ方向にスライドすることでスリーブ１６８がサイドギア軸１６２と右後輪駆動軸７８とを連結し、第２断接機構２２は連結状態となる。

本実施形態において、図２に示す第１断接機構２０はスライディングクラッチ方式を、図３に示す第２断接機構２２はドッグクラッチ方式を使用しているが、第１断接機構２０、第２断接機構２２共に何れのクラッチ方式を使用することが可能であり、これ以外の他の方式でも構わない。また、連結を切断及び接続する両要素の回転速度を同期するシンクロ機構を備えても構わない。更に、シフト軸１０４及び１７２を駆動するアクチュエータは、空圧、油圧、電磁、何れの方式でも可能であり、他の方式でも構わない。

図４は、本発明による四輪駆動車用駆動力伝達装置の第２実施形態を示す説明図であり、図１に示す第１実施形態に対し駆動力配分装置の位置及び第２断接機構が断接する要素が異なる点を除けば同じで構成である。

図４において、本実施形態の駆動力伝達装置２００は四輪駆動車２０２に設けられ、駆動力配分装置２０４、前輪差動装置１６、後輪差動装置２０６、第１断接機構２０及び第２断接機構２０８を備える。

前輪差動装置１６に入力された駆動力は、デフケース３２に連結する第１断接機構２０にも伝達され、四輪駆動モードで、第１断接機構２０が接続されている場合、ベベルギア５０及び出力ピニオン５２で駆動力の伝達方向を変換し（駆動力伝達方向変換部）、駆動力配分装置２０４にも伝達される。

四輪駆動モードでは、駆動力配分装置２０４の多板クラッチ機構６０が締結しているため、駆動力配分装置２０４に入力された駆動力は、自在継手５４、プロペラシャフト５６、自在継手５８、ドライブピニオン６２からリングギア６４を介して後輪差動装置２０６に伝達される。

後輪差動装置２０６は、リングギア６４を有するアウターケース２１０と、その内部に第２断接機構２０８により連結を断接可能なインナーケース２１２を設け、インナーケース２１２の内部に回転自在に軸支したピニオン６８、７０と、ピニオン６８、７０に係合するサイドギア７２、７４を介して左後輪駆動軸７６及び右後輪駆動軸７８を駆動し、左後輪駆動軸７６及び右後輪駆動軸７８は各々左後輪８０及び右後輪８２を回転させ駆動力を路面に伝達する。

また四輪駆動モードでは、第２断接機構２０８は接続されアウターケース２１０とインナーケース２１２を連結しており、アウターケース２１０とインナーケース２１２は一体に回転し、リングギア６４の回転は左後輪駆動軸７６及び右後輪駆動軸７８に伝達される。

コーナリング時や路面状態の変化等により左後輪８０と右後輪８２に回転速度差が生じても、後輪差動装置２０６は回転速度差を吸収し、左後輪８０及び右後輪８２に等しいトルクを与え回転させることができる。

ＥＣＵ８４は、四輪駆動オートモードにおいて、多板クラッチ機構６０の締結力を連続的に変化させ、必要に応じてプロペラシャフト５６へ伝達する駆動力を増減させることで、駆動力配分装置２０４の前後輪の駆動力配分を制御し、四輪駆動ロックモードにおいては、多板クラッチ機構６０を最大締結力に保持し、後輪を所定の最大トルクで駆動する。

四輪駆動モードから二輪駆動モードに切り替えると、ＥＣＵ８４は、まず多板クラッチ機構６０を開放し、続いて第１断接機構２０及び第２断接機構２０８の連結を切断する。この場合、ＥＣＵ８４は、先に第１断接機構２０及び第２断接機構２０８の連結を切断した後に多板クラッチ機構６０を開放してもよい。

第１断接機構２０は、前輪差動装置１６のデフケース３２とベベルギア５０との連結を断ち、リングギア３０に入力した駆動力が出力ピニオン５２を介して多板クラッチ機構６０を回転させることを防止する。

また、第２断接機構２０８は、後輪差動装置２０６のアウターケース２１０とインナーケース２１２との連結を絶ち、左後輪８０及び右後輪８２が路面から受ける回転力がリングギア６４、ドライブピニオン６２、自在継手５８、プロペラシャフト５６、自在継手５４及び多板クラッチ機構６０を回転させることを防止する。

これにより、二輪駆動モードでは、多板クラッチ機構６０へ前後輪側からの回転は伝達されず、ベベルギア５０から多板クラッチ機構６０を経由してアウターケース２１０までの区間は回転しない。従って、二輪駆動モードで燃費低下を招く要因である、後輪を駆動しない場合でも後輪への駆動力伝達経路が回転してしまう問題を解消できる。

図５は、本発明による四輪駆動車用駆動力伝達装置の第３実施形態を示す説明図であり、図１に示す第１実施形態及び図４に示す第２実施形態に対し駆動力配分装置の位置及び第２断接機構が断接する要素が異なる点を除けば同じで構成である。

図５において、本実施形態の駆動力伝達装置３００は四輪駆動車３０２に設けられ、駆動力配分装置３０４、前輪差動装置１６、後輪差動装置１８、第１断接機構２０及び第２断接機構３０６、３０８を備える。

前輪差動装置１６に入力された駆動力は、デフケース３２に連結する第１断接機構２０にも伝達され、四輪駆動モードで、第１断接機構２０が接続されている場合、駆動力配分装置３０４にも伝達される。

四輪駆動モードでは、駆動力配分装置３０４の多板クラッチ機構６０が締結しているため、駆動力配分装置３０４に入力された駆動力は、ベベルギア５０及び出力ピニオン５２で駆動力の伝達方向を変換し（駆動力伝達方向変換部）、自在継手５４、プロペラシャフト５６、自在継手５８、ドライブピニオン６２からリングギア６４を介して後輪差動装置１８に伝達され、後輪差動装置１８は、デフケース６６の内部に回転自在に軸支したピニオン６８、７０と、ピニオン６８、７０に係合するサイドギア７２、７４を介して左後輪駆動軸７６及び右後輪駆動軸７８を駆動し、左後輪駆動軸７６及び右後輪駆動軸７８は各々左後輪８０及び右後輪８２を回転させ駆動力を路面に伝達する。

また四輪駆動モードでは、左後輪駆動軸７６と左後輪８０の連結を断接可能な第２断接機構３０６及び右後輪駆動軸７８と右後輪８２の連結を断接可能な第２断接機構３０８は共に接続され、左後輪駆動軸７６及び右後輪駆動軸７８の回転はそのまま左後輪８０及び右後輪８２に伝達される。

なお、第２断接機構は、第１実施形態においては、後輪差動装置と後輪駆動軸との間に配置されるが、第３実施形態においては、後輪駆動軸と後輪との間に配置される。

ＥＣＵ８４は、四輪駆動オートモードにおいて、多板クラッチ機構６０の締結力を連続的に変化させ、必要に応じてベベルギア５０へ伝達する駆動力を増減させることで、駆動力配分装置３０４の前後輪の駆動力配分を制御し、四輪駆動ロックモードにおいては、多板クラッチ機構６０を最大締結力に保持し、後輪を所定の最大トルクで駆動する。

四輪駆動モードから二輪駆動モードに切り替えると、ＥＣＵ８４は、まず多板クラッチ機構６０を開放し、続いて第１断接機構２０及び第２断接機構３０６、３０８の連結を切断する。この場合、ＥＣＵ８４は先に第１断接機構２０及び第２断接機構３０６、３０８の連結を切断した後に多板クラッチ機構６０を開放してもよい。

第１断接機構２０は、前輪差動装置１６のデフケース３２と多板クラッチ機構６０との連結を断ち、リングギア３０に入力した駆動力が多板クラッチ機構６０を回転させることを防止する。

また、第２断接機構３０６が左後輪駆動軸７６と左後輪８０との連結を絶つと共に、第２断接機構３０８が右後輪駆動軸７８と右後輪８２との連結を絶ち、左後輪８０及び右後輪８２が路面から受ける回転力が後輪差動装置１８、リングギア６４、ドライブピニオン６２、自在継手５８、プロペラシャフト５６、自在継手５４、出力ピニオン５２及び多板クラッチ機構６０を回転させることを防止する。

これにより、二輪駆動モードでは、多板クラッチ機構６０へ前後輪側からの回転は伝達されず、多板クラッチ機構６０からプロペラシャフト５６を経由して後輪差動装置１８までの区間は回転しない。従って、二輪駆動モードで燃費低下を招く要因である、後輪を駆動しない場合でも後輪への駆動力伝達経路が回転してしまう問題を解消できる。

第１実施形態及び第２実施形態において、変速機２６から前輪差動装置１６に入力された駆動力は、デフケース３２、ベベルギア５０、出力ピニオン５２、駆動力配分装置１４の順に伝達されるため、第１断接機構２０は、エンジン２４からの駆動力を後輪８０、８２に伝達するのに係わる駆動力伝達経路の最上流である前輪差動装置１６とベベルギア５０（駆動力伝達方向変換部）との間に配置しているが、第３実施形態においては、駆動力が前輪差動装置１６、駆動力配分装置１４、ベベルギア５０、出力ピニオン５２の順に伝達されるため、第１断接機構２０は、この駆動力伝達経路の最上流である前輪差動装置１６と駆動力配分装置１４との間に配置している。

この様に駆動力伝達装置１０、２００、３００を構成することで、後輪８０、８２への駆動力伝達経路の最長区間の回転を停止することができ、この区間におけるオイルの攪拌抵抗や軸受部の摩擦損失等による動力損失を最小限にすることが可能である。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されず、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含む。

本発明の四輪駆動車用駆動力伝達装置の第１実施形態を示す説明図第１実施形態の前輪差動装置及び第１断接機構を示す断面図第１実施形態の駆動力配分装置、後輪差動装置及び第２断接機構を示す断面図本発明の四輪駆動車用駆動力伝達装置の第２実施形態を示す説明図本発明の四輪駆動車用駆動力伝達装置の第３実施形態を示す説明図従来の四輪駆動車用駆動力伝達装置の実施例を示す説明図

符号の説明

１０、２００、３００：駆動力伝達装置
１２、２０２、３０２：四輪駆動車
１４、２０４、３０４：駆動力配分装置
１６：前輪差動装置
１８、２０６：後輪差動装置
２０：第１断接機構
２２、２０８、３０６、３０８：第２断接機構
２４：エンジン
２６：変速機
２８：出力ギア
３０、６４：リングギア
３２、６６：デフケース
３４、３６、６８、７０：ピニオン
３８、４０、７２、７４：サイドギア
４２：左前輪駆動軸
４４：右前輪駆動軸
４６：左前輪
４８：右前輪
５０：ベベルギア
５２：出力ピニオン
５４、５８：自在継手
５６：プロペラシャフト
６０：多板クラッチ機構
６２：ドライブピニオン
７６：左後輪駆動軸
７８：右後輪駆動軸
８０：左後輪
８２：右後輪
８４：ＥＣＵ
８６、１０６：ハウジング
８８：ピニオン軸
９０、９２、９６、９８、１１８、１２０、１６４、１６６：テーパーローラベアリング
９４：ベベルギア軸
１００、１６８：スリーブ
１０２、１７０：フォーク
１０４、１７２：シフト軸
１０８：クラッチドラム
１１０：クラッチハブ
１１２：多板クラッチ
１１４：ボールカム機構
１１６：プライマリークラッチ
１２２、１２４、１２６：ボールベアリング
１２８：押圧カムプレート
１３０：回転カムプレート
１３２：ボール
１３４：皿バネ
１３６：スラスト軸受
１３８：クラッチ板
１４０：押圧板
１４２：受圧板
１４４：油圧ピストン機構
１４６：油圧ポンプ
１４８：サーボモータ
１５０：油圧センサ
１５２：押圧軸
１５４：スラスト軸受
１５６：油圧ピストン
１５８：油圧シリンダ
１６０：ピニオン軸
１６２：サイドギア軸
４００：駆動力配分装置
４０２：四輪駆動車
４０４：エンジン
４０６：変速機
４０８：出力ギア
４１０：リングギア
４１２：前輪差動装置
４１４：ベベルギア
４１６：出力ピニオン
４１８：プロペラシャフト
４２０：多板クラッチ機構
４２２：ドライブピニオン
４２４：リングギア
４２６：後輪差動装置
４２８：左前輪
４３０：右前輪
４３２：左後輪
４３４：右後輪

Claims

後輪に伝達する駆動力を無段階に変更可能な駆動力配分装置を備え、前輪及び後輪に駆動力を配分する四輪駆動モードと、前輪のみに駆動力を伝達する二輪駆動モードとを切り替え可能な四輪駆動車用駆動力伝達装置に於いて、
動力源からの駆動力を入力して左右前輪及び駆動力伝達方向変換部を介して前記駆動力配分装置に出力する前輪差動装置と、
前記駆動力配分装置により配分された駆動力を入力して左右後輪に出力する後輪差動装置と、
前記前輪差動装置と前記駆動力伝達方向変換部との駆動力伝達を切断及び接続可能な第１断接機構と、
前記後輪差動装置と前記左右後輪の何れか一方又は両方との駆動力伝達を切断及び接続可能な第２断接機構を備えることを特徴とする四輪駆動車用駆動力伝達装置。
後輪に伝達する駆動力を無段階に変更可能な駆動力配分装置を備え、前輪及び後輪に駆動力を配分する四輪駆動モードと、前輪のみに駆動力を伝達する二輪駆動モードとを切り替え可能な四輪駆動車用駆動力伝達装置に於いて、
動力源からの駆動力を入力して左右前輪及び前記駆動力配分装置に出力する前輪差動装置と、
前記駆動力配分装置により配分された駆動力を駆動力伝達方向変換部を介し入力して左右後輪に出力する後輪差動装置と、
前記前輪差動装置と前記駆動力配分装置との駆動力伝達を切断及び接続可能な第１断接機構と、
前記後輪差動装置と前記左右後輪の何れか一方又は両方との駆動力伝達を切断及び接続可能な第２断接機構を備えることを特徴とする四輪駆動車用駆動力伝達装置。
請求項１及び２記載の四輪駆動車用駆動力伝達装置に於いて、
前記四輪駆動モードは、前記第１断接機構及び第２断接機構を接続すると共に、前記駆動力配分装置の駆動力配分を走行条件に応じて制御し、
前記二輪駆動モードは、前記第１断接機構及び第２断接機構を切断することを特徴とする四輪駆動車用駆動力伝達装置。
請求項１乃至３記載の四輪駆動車用駆動力伝達装置に於いて、
前記後輪差動装置は、前記後輪に駆動力を出力する第１出力要素及び第２出力要素を備え、
前記第２断接機構は、前記後輪と前記第１出力要素との駆動力伝達を切断及び接続可能であることを特徴とする四輪駆動車用駆動力伝達装置。
請求項１乃至３記載の四輪駆動車用駆動力伝達装置に於いて、
前記後輪差動装置は、前記後輪に駆動力を出力する第１出力要素及び第２出力要素を備え、
前記第２断接機構は、前記後輪と前記第１出力要素及び前記第２出力要素との駆動力伝達を切断及び接続可能であることを特徴とする四輪駆動車用駆動力伝達装置。
請求項１乃至３記載の四輪駆動車用駆動力伝達装置に於いて、
前記後輪差動装置は、前記駆動力配分装置から駆動力を入力する入力要素と、前記後輪に駆動力を出力する出力要素とを備え、
前記第２断接機構は、前記入力要素と前記出力要素との駆動力伝達を切断及び接続可能であることを特徴とする四輪駆動車用駆動力伝達装置。
請求項１乃至６記載の四輪駆動車用駆動力伝達装置に於いて、前記駆動力配分装置は、
多板クラッチ機構の締結力を連続的に変化させ前輪及び後輪に伝達する駆動力の配分を制御することを特徴とする四輪駆動車用駆動力伝達装置。