JP2004505216A - 車両トランスミッション装置 - Google Patents

Abstract

４輪駆動車両のためのトランスミッション装置は、当該車両の各々対をなす駆動輪にそれぞれ結合されて用いられる２つの出力シャフト（１２，２０）を有する差動機構（４，６，１０）に接続される入力シャフト（２）を含んでいる。前記２つの出力シャフトは、第１および第２の組の遊星歯車群（それぞれ、Ｐ１，Ｐ２）に噛み合う遊星歯車装置の、第１および第２の同軸的に取り付けられた太陽歯車（それぞれ、Ｓ１，Ｓ２）を支持しており、前記遊星歯車装置は、前記第１および第２の太陽歯車と同軸的に取り付けられ且つ第３の組の遊星歯車群（Ｐ３）に噛み合っている第３の太陽歯車（Ｓ３）を含んでいる。前記３つの噛み合っている太陽歯車と遊星歯車群の組とのギヤ比は異なっている。各第１の遊星歯車（Ｐ１）は、第２および第３の遊星歯車（Ｐ２，Ｐ３）に各共通の遊星シャフトのまわりで回転させるべくそれぞれ結合され、該遊星シャフトは、前記３つの太陽歯車と同軸的に回転可能として取り付けられる共通のキャリアー（２４）に結合されている。前記キャリアーは、第１のクラッチ（２８）の一方のサイドに結合され、その他方のサイドは、固定された構造物に結合されている。前記第３の太陽歯車は、第２のクラッチ（３４）の一方のサイドに結合され、その他方のサイドは、固定された構造物に結合されている。該トランスミッション装置は、当該車両またはそのエンジンの動作パラーメーターを示す信号を生成するように構成された少なくとも１つのセンサー（３８）および前記センサーと前記２つのクラッチに結合され且つ前記信号に応答して前記クラッチを操作するように構成されたコントローラー（３６）をも含んでいる。

Description

【０００１】
本発明は、車両トランスミッション装置に関連し、且つ４輪駆動車両のためのトランスミッション装置に関する。
【０００２】
自動推進車両の差動装置は、もちろん良く知られており、そして、当該車両のギヤボックスの出力シャフトに、通常、結合されている単一の入力シャフトと、異なる速度で回転させることが可能とされた２個の出力シャフトを含んでいる。これら２つの速度の平均は、入力速度に正比例している。車両が、ある半径で移動するとき、すなわち曲がり角をまわって進むとき、外側の車輪は、同一の時間内に、内側の車輪よりもさらに多く移動し、そしてそれゆえより速く回転しなければならない。基本的な差動装置は、この速度の差異を提供するが、両車輪に供給されるトルクは、同一を維持する。しかしながら、前記２つの車輪に供給されるトルクを異ならせることが望ましい多くの状況が存在する。したがって、もしも一方の車輪が低摩擦面、例えば、氷、の上にあり、そして他方が高摩擦面、例えば、道路のざらざらのつぎはぎ、の上にあれば、在来の差動装置によって２つの車輪に伝動され得る最大トルクは、前記氷に接触している車輪に伝動され得る非常に低いトルク値に制限される。高摩擦面と係合している車輪を通して得ることができる可能性のある推進力は、使用され得ず、そして作用される前記推進力は、それゆえ、当該車両を移動させるのに不充分となるであろう。高い横向きの加速度での車両のコーナリングは、内側の車輪から外側の車輪への重大な重量移動を有する。前記内側の車輪への減弱された重量の結果として、低トルクのみが、車輪のスリップが起こる前に内側の従動車輪を通して伝動され得るとともに、このことは、在来の差動装置によれば、同一の低トルクのみが外側の従動車輪に伝動され得ることを意味している。これは、コーナリング時に、車両の加速の可能性を著しく限定する。これらの不都合を克服するために、差動装置においてスリップを抑止しまたは制限し、それによって異なるレベルのトルクが、前記２つの出力シャフトを通して伝動され得る多数の装置が知られている。
【０００３】
４輪駆動車の場合には、在来的に前部と後部の車軸の間に、両車軸に動力を伝動すると同時に、それらの間の速度差を適応させるための差動装置が存在する。この場合においては、単純な差動装置が不適当である多くの状況も存在する。４輪駆動の能力は概して過剰な動力と共に車両に提供され、そしてそれゆえ全ての車輪を介して最大量の動力を伝動することによって卓越した機能が達成される。加速の最大率は、トルクが、車輪の間で車両の重量分布に調和させるべく割り当てられる場合にのみ達成され得る。例えば、激しい加速のもとでの、動的重量移動の結果として、８０％程の重量が、後部車輪によって支えられ得る。同等でないトルク分布が、この割合に調和させるための一定不変のトルク分配を有する差動装置を設けることによって達成され得るが、コーナリングまたは氷の多い道路上の運転のときは、このトルク分配比は、車両の不安定状態およびそれと共にコントロールの損失を、結果として生じ得る。これらの状態のもとで、前部の車軸により高い割合のトルクが提供されることが有利とされる。
【０００４】
しばしば、短いホイールベースおよび高い重心を有する「オフロード」車両の場合には、急勾配を上るとき、重量移動は、後部車軸上に９０％程となり得る。制限スリップタイプの差動装置は、充分な牽引力を与え得るが、前部車輪のスリップをも引き起こし得て、それによって安定性の喪失を導く。中央差動装置、すなわち前部と後部の駆動車軸の間の差動装置のロックは、前部車輪のスリップを防止するが、オフロードを運転するときに一般的に遭遇する悪い面の操作性を減弱させる。
【０００５】
急峻な勾配を降下するとき、最も安全な技術は、低いギヤ比を使用し、且つコントロールを維持するためにエンジンブレーキに単独でまたは主として頼ることである。これらの状況のもとで、生じる重量移動は、車両重量の９０％程度を前部の駆動車軸上に置くことである。
【０００６】
それゆえ本発明の目的は、前部および後部の駆動車軸の間に、単に差動装置のスリップを制限しまたは差動装置を抑止するよりもむしろ、エンジントルクを、車両またはそのエンジンの１つ以上の多くの操作パラメーターに依存して変化する比例にて分配するであろう４輪駆動車両のためのトランスミッション装置を提供することにある。
【０００７】
本発明によれば、４輪駆動車両のためのトランスミッション装置であって、当該車両の各々対をなす駆動輪にそれぞれ結合されて用いられる２つの出力シャフトを有する差動機構に接続される入力シャフトを含み、前記２つの出力シャフトは、第１および第２の組の遊星歯車群に噛み合う遊星歯車装置の、第１および第２の同軸的に取り付けられた太陽歯車を支持し、前記遊星歯車装置は、前記第１および第２の太陽歯車と同軸的に取り付けられ且つ第３の組の遊星歯車群に噛み合っている第３の太陽歯車を含んでいて、前記３つの噛み合っている太陽歯車と遊星歯車群の組とのギヤ比は異なっており、各第１の遊星歯車は、第２および第３の遊星歯車に各共通の遊星シャフトのまわりで回転させるべくそれぞれ結合され、該遊星シャフトは、前記３つの太陽歯車と同軸的に回転可能として取り付けられる共通のキャリアーに結合されており、前記キャリアーは、第１の選択的に操作可能な速度変化装置に結合され、前記第３の太陽歯車は、第２の選択的な速度変化装置に結合されるとともに、該トランスミッション装置は、当該車両またはそのエンジンの操作パラーメーターを示す信号を生成するように構成された少なくとも１つのセンサーと、前記センサーおよび前記２つの速度変化装置に結合され且つ前記信号に応答して前記速度変化装置を操作するように構成されたコントローラーとをさらに含んでいるトランスミッション装置が提供される。本発明は、そのようなトランスミッション装置を組み込んだ４輪駆動車両をも包含する。
【０００８】
したがって、本発明に従った４輪駆動車両は、典型的には、２つの前部従動車輪の間で速度および／またはトルクを分配する前部差動装置、２つの後部従動車輪の間で速度および／またはトルクを分配する後部差動装置、および前部および後部駆動車軸の間で速度を分配する中央差動装置だけでなく、遊星歯車装置をも含んでおり、該遊星歯車装置は、中央差動装置の２つの出力に結合され、且つ有効な操作条件に最適な比で、前記前部のおよび後部の駆動車軸の間でエンジントルクを分配するために車両またはそのエンジンの動作パラメーターをそれぞれ検出する１つまたはそれより多くのセンサーから受信される信号に応答してコントローラーによって作動される２つの速度変化装置を含んでいる。
【０００９】
このように、本発明に従ったトランスミッション装置においては、前記キャリアーおよび前記第３の太陽歯車の速度をそれぞれ変化させ、それによって当該車両の前部および後部の駆動車軸に供給されるエンジントルクの割合を変動させるように構成された２つの速度変化装置が存在する。速度変化手段は、前記キャリアーおよび前記第３の太陽歯車の速度を増大または減小させるように構成されていてもよい。それらは、それゆえ、例えば電気的モータからなっていてもよい。しかしながら、前記速度変化装置は、前記キャリアーおよび前記第３の太陽歯車の回転の速度を減少させるように構成され、それゆえ単純なブレーキ機構を構成することが好ましい。しかしながら、それらがクラッチを構成することが好ましい。
【００１０】
本発明のさらなる特徴および詳細が、本発明に従ったトランスミッション装置の２つの特定の実施の形態の、そしてそれは２つの添付している高度に概略的な図面だけを参照する例によって与えられる、以下の記述から明らかになるであろう。
【００１１】
図１は、車両エンジンのギヤボックスからの出力に接続されまたはその一部を構成して用いるであろう入力シャフト２を有するトランスミッション装置を示している。シャフト２は、遊星歯車差動装置の環体４に結合されている。環体４の内側には、ギヤ歯の環状配列が形成されており、それにはいくつかの遊星歯車６のギヤ歯が噛み合っている。遊星歯車６は、共通キャリアー８によって支持され、且つ太陽歯車１０に噛み合っている。キャリアー８は、歯車列１４，１６，１８を介して当該車両、図示されていない、の前部駆動車軸に結合されている第１の中空の出力シャフト１２に結合されている。太陽歯車１０は、典型的には、後部の差動装置を介して後部駆動車軸に結合されたシャフト２０によって支持されている。
【００１２】
出力シャフト１２および２０は、前記２つの出力シャフトを通して伝動されたトルクを、当該車両の操作条件に対して適正な方法で分配するさらなる遊星差動歯車装置に結合されている。前部車輪出力シャフト１２は、太陽歯車Ｓ１を支持し、且つ後部車輪出力シャフト２０は、同軸の太陽歯車Ｓ２を支持している。これら２個の太陽歯車と同軸的に取り付けられている、さらなる太陽歯車Ｓ３が設けられている。３個の太陽歯車Ｓ１，Ｓ２およびＳ３は、３つの遊星歯車Ｐ１，Ｐ２およびＰ３の各組に噛み合っている。種々の遊星歯車が、３つのグループにおいて互いに関連付けられており、各グループは、合成ユニットを形成すべく一緒に結合された第１の遊星歯車Ｐ１、第２の遊星歯車Ｐ２および第３の遊星歯車Ｐ３を含んでいる。各合成遊星ユニットＰ１，Ｐ２，Ｐ３は、それぞれ遊星シャフト２２のまわりで回転させるべく取り付けられている。出力シャフト１２および２０と平行に延びる３つの遊星シャフト２２は、共通キャリアー２４に結合されている。キャリアー２４から放射状に突出しているのは、第１の選択的に作動可能なクラッチ２８、リアバイアスクラッチと称する、の２分の１を構成する１つまたはそれより多くの放射クラッチ２６であり、その他の２分の１は、固定構造３０、例えば、遊星歯車トルク分配差動装置の外部ケーシング、を構成するかまたはそれに結合されている。
【００１３】
太陽歯車Ｓ３も、第２の選択的に操作可能なクラッチ３４、フロントバイアスクラッチと称される、の２分の１を構成する１つまたはそれより多くの放射クラッチディスク３２に結合されており、その他の２分の１はまた、固定構造３０に結合されるかまたはそれによって構成されている。
【００１４】
２つのクラッチ２８，３４は、動力源（図示されてはいない）に結合され、そして電子的コントローラー３６のコントロールのもとで独立的に操作されてもよい。前記コントローラーに結合されるのは、複数のセンサーであり、それらのうちのただ１つ、３８、が、検知し、且つ、車両速度、ハンドル角度、該車両の３つの直交する方向の各々における加速、エンジン速度、エンジントルク、エンジン歯車が係合される、ヨーレート、前部駆動車軸に供給される差動装置出力速度およびトルク、並びに後部駆動車軸に供給される差動装置出力およびトルクのような車両および／またはそのエンジンのいくつかの操作パラメーターを示す信号を生成するように構成されて概略的に示されている。
【００１５】
特定の実施の形態において、各遊星歯車Ｐ１，Ｐ２およびＰ３が１２個，１２個および２４個の歯をそれぞれ有していると同時に、太陽歯車Ｓ１，Ｓ２およびＳ３は、２３個，２１個および２１個の歯をそれぞれ有している。各噛み合っている太陽歯車と遊星歯車の組とのギヤ比は、それゆえ全て異なっている。
【００１６】
フロントバイアスクラッチ３４の適用は、太陽歯車Ｓ３を遅らせて用いて、太陽歯車Ｓ１およびＳ２にわたる比率変化を誘起し、該比率は（Ｐ２／Ｓ２）／（Ｐ１／Ｓ１）であることは明らかであろう。このことは、今度は、後部出力シャフト２０から前部出力シャフト１２へのトルク移動を生じさせる。前記リアバイアスクラッチが適用されると、反転が生じ且つキャリアー２４は、遅らせられ、そして太陽歯車Ｓ１およびＳ２にわたる比率変化を誘起し、その比率は（Ｐ３／Ｓ３−Ｐ１／Ｓ１）／（Ｐ３／Ｓ３−Ｐ２／Ｓ２）である。したがって、前部出力シャフト１２から後部出力シャフト２０へのトルク移動が存在する。この小さな比率変化は、前記車軸間のトルクの相違に応答する小さなタイヤスリップを生じさせる。例えば、０．５％よりも小さなタイヤスリップの相違は、１１．５のトルクバイアス比（すなわち、一方の車軸に対して９２％で且つ他方に対して８％（すなわち、９２／８のバイアス比））を生じさせる。プログラムされたアルゴリズムを用いることにより、前記コントローラーは、車両の能力を最適化するために、前部と後部の駆動車軸の間のトルクを比例させることができる。
【００１７】
上述されたトランスミッション装置は、本質的に、「北−南」構造を有しており、すなわち、トランスミッション入力は、前部および後部の車軸への駆動シャフトに平行の車両の前後方向に延びる。しかしながら、本発明は、トランスミッション入口シャフトが、後部車軸への駆動シャフトに垂直な、車両の横方向に延びる「東−西」構造のトランスミッション装置にも適用可能である。そのようなトランスミッション装置は、図２に図解されており、そこでは、図１におけるのと同一の参照番号が同様の構成要素を指示するのに使用されている。
【００１８】
トランスミッション入力シャフト２は、歯車４０を介してそれといくつかの遊星歯車６の歯が噛み合っている中央遊星歯車差動装置の環体４へトルクを伝動する。前部車輪のための出力シャフト１２は、太陽歯車１０に回転させるべく結合され、そして２つの従動前部車輪の出力シャフト４６と４８の間で速度および／またはトルクを分配する標準差動装置４４に結合される。後部車輪のための出力シャフト２０は、遊星歯車６のキャリアーに、そして歯車５０、５２、５４および５６を介して後部車輪のための駆動シャフト４９に結合される。他の点において、この実施の形態の構成は、図１に関連して上述した第１の実施の形態のそれと同様であり、それゆえ再度説明されないであろう。
【００１９】
操作状況に従って、特に前部および後部駆動車軸の間車両重量の分配に従って、４輪駆動車両の前部および後部駆動車軸の間のトルクの分配を変化させることの可能性が多数の利点を生成することは明らかであろう。これらは、前部および後部駆動車軸の間でのトルク分配を連続的に変化させ、それらの車軸間の車両の静的および動的重量の分配を適応させることによる車両の可能性のある加速の最大化を含んでいる。前進または後退のいずれにおいても、勾配を登りまたは降るための車両の能力は、重量分布を調和させるべく前部および後部車軸の間のトルクの分布を変動させることにより、最適化され得る。車両のコーナリング性能も、コーナーに入り、通過し且つ離れる間に、タイヤスリップ角度、サイドフォースおよび牽引特性を最適化すべく前部および後部車軸の間のトルク分布を変動させることによって最適化され得る。特に高速度および不利な気象条件における、車両の安定性も、最大化される。
【００２０】
フロントまたはリアバイアスクラッチのみが、どれか１つの時点で係合されているけれども、同時に両クラッチを係合させることも可能であり、そしてこのことは、中央差動装置を効果的に抑止し、且つ車両のための盗難防止装置を構成しあるいは「ヒルホールド」能力を提供するであろう。コントローラーは、前部および後部車軸を保持する最終トルクの合計を入力トルクが一旦超えると、両クラッチを解放するように構成されていてもよい。前記クラッチの解放の直後に、前記コントローラーは、もしも適切ならば、前記リアバイアスクラッチを適用して、前記後部車軸に優先的に、直接トルクを印加するように構成されていてもよい。この機能は、しかしながら、車両が下り坂に面しているときは、逆進ギヤが選択されていない限り、必要とされない。
【００２１】
車両の重量の有意な比率は、ブレーキ操作の間、前方の前部車軸上にシフトするという事実に起因して、車両の前部車輪ブレーキは、後部車輪ブレーキのそれよりも例えば２〜３倍の能力可能性を持たせる必要がある。しかしながら、運転状況における前部および後部車軸の間のトルクを移動させる本発明に従ったトランスミッション装置の能力が、ブレーキ作動状況における前記２つの車軸の間のトルクの移動にも用いられ得ることが明らかとなるであろう。この機能は、現時点で必要とされないが、後部ブレーキを前部ブレーキに釣り合わせたサイズとされることを可能とし、それゆえ既知の車両と比較して実質的に拡張されたブレーキ能力を当該車両が達成することを可能とするであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るトランスミッション装置の概略図。
【図２】本発明の他の実施形態に係るトランスミッション装置の概略図。

Claims (4)

1. ４輪駆動車両のためのトランスミッション装置であって、当該車両の各々対をなす駆動輪にそれぞれ結合されて用いられる２つの出力シャフトを有する差動機構に接続される入力シャフトを含み、前記２つの出力シャフトは、第１および第２の組の遊星歯車群に噛み合う遊星歯車装置の、第１および第２の同軸的に取り付けられた太陽歯車をそれぞれ支持し、前記遊星歯車装置は、前記第１および第２の太陽歯車と同軸的に取り付けられ且つ第３の組の遊星歯車群に噛み合っている第３の太陽歯車を含んでいて、前記３つの噛み合っている太陽歯車と遊星歯車群の組とのギヤ比は異なっており、各第１の遊星歯車は、第２および第３の遊星歯車に各共通の遊星シャフトのまわりで回転させるべくそれぞれ結合され、該遊星シャフトは、前記３つの太陽歯車と同軸的に回転可能として取り付けられる共通のキャリアーに結合されており、前記キャリアーは、第１の選択的に操作可能な速度変化装置に結合され、前記第３の太陽歯車は、第２の選択的な速度変化装置に結合されるとともに、該トランスミッション装置は、当該車両またはそのエンジンの操作パラーメーターを示す信号を生成するように構成された少なくとも１つのセンサーと、前記センサーおよび前記２つの速度変化装置に結合され且つ前記信号に応答して前記速度変化装置を操作するように構成されたコントローラーとをさらに含んでいるトランスミッション装置。
2. 前記第１および第２の速度変化装置は、それぞれ前記キャリアーおよび第３の太陽歯車の回転の速度を減少させるように構成されている請求項１に記載のトランスミッション装置。
3. 前記第１の速度変化装置は、その一方のサイドが前記キャリアーに結合され且つその他方のサイドが固定された構造物に結合されているクラッチを具備し、そして前記第２の速度変化装置は、その一方のサイドが前記第３の太陽歯車に結合され且つその他方のサイドが固定された構造物に結合されているクラッチを具備する請求項２に記載のトランスミッション装置。
4. 前記差動機構は、キャリアーによって支持されており且つ太陽歯車とも噛み合っている一組の遊星歯車に噛み合っている環を含む遊星歯車ギアセットを備えており、前記キャリアーおよび前記太陽歯車は、前記２つの出力シャフトに結合されている請求項１に記載のトランスミッション装置。