JP2004505825A - 車両用動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

本発明は車両用動力伝達装置を開示する。本発明による動力伝達装置は、駆動軸１０、出力軸３０、変速装置２０、差動歯車部５０及び四輪駆動部６０で構成される。駆動軸１０はそれぞれ異なる直径の多数の駆動ギア１２を備えてエンジンＥに連結されている。出力軸３０は中空状で、駆動軸１０からの動力を出力する。変速装置２０は駆動ギア１２と常時噛み合っている多数の変速ギア２２を備え、出力軸３０に動力を伝達するために変速ギア２２を選択的に拘束する拘束手段を有する。差動歯車部５０は出力軸３０の一端に設けられ、左右車輪の回転数を制御する。四輪駆動部６０は出力軸３０に固設され、後輪４４に動力を選択的に伝達する。かかる構成の車両用動力伝達装置では、左右車輪の回転数を効率よく制御でき、簡単でコンパクトな構造の四輪駆動装置が実現される。

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は車両用動力伝達装置に関し、特に多数個の流星歯車からなる変速装置により前後輪を効率的に駆動し得るコンパクトな構造の車両用動力伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に車両はエンジンからの動力を前輪若しくは後輪に伝達するための動力伝達装置を備える。このような動力伝達装置はクラッチ、変速装置、差動装置などで構成され、クラッチは必要に応じて動力を断続する機能、変速装置は入力軸から出力軸への回転速度又は回転方向を変化させる機能、差動装置は左右駆動輪の回転数を制御する機能を有する機械要素である。
【０００３】
かかる動力伝達装置、特に変速装置に対する開発が盛んに行われ、多種多様な変速装置が多数提示されている。特に、本出願人により提案された米国特許出願第０９／４７６，６１６号には、オーバードライブ付き動力伝達装置が開示されている。この動力伝達装置の変速装置は、特殊形状のキャリアを持つ多数の変速ギアを備え、所要の回転数を有する変速ギアのキャリアを選択的に拘束することにより、効率的な変速を可能にしている。
【０００４】
しかし、上記のような変速装置は自動かつ容易な変速、単純な構造などの長所はあるものの、多数の変速ギアを設けた出力軸と車輪とを連結する構造が非常に複雑であった。即ち、上記変速装置はその構造が通常のものとは異なるだけに、通常のファイナルギア及び差動歯車では車輪速度の制御が困難であるとの問題点があった。
【０００５】
また、従来技術による動力伝達装置において、前後車輪とも駆動するための四輪駆動装置が多数開発されているが、同様にその構造が複雑であるとの問題点があった。即ち、従来技術による四輪駆動装置は変速装置の一側に設けられるが、これら四輪駆動装置と変速装置とを選択的に連結させる装置の構造が複雑であった。更に、従来技術による動力伝達装置では多段の変速が困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような問題点を解決するために案出されたものであって、その目的は、左右車輪の速度を効率的に制御し、簡単な構造でエンジンの動力を前後車輪に伝達し得る四輪駆動装置を備えた車両用動力伝達装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明による動力伝達装置は、それぞれ直径の異なる多数の駆動ギアを備えてエンジンに連結される駆動軸と、該駆動軸からの動力を出力するための中空の出力軸と、上記各駆動ギアと常時噛み合うように上記出力軸に固設された多数の変速ギア及び該変速ギアを選択的に拘束する拘束手段と、上記出力軸の回転速度を変えるための変速装置と、上記出力軸の一端に設けられ、左右車輪の回転数を制御する差動歯車部と、上記出力軸に固設され、上記駆動軸の動力を後輪に選択的に伝達する四輪駆動部とを含んでなる。
【０００８】
ここで、上記差動歯車部は、一対の差動ピニオンが内設され、上記出力軸の一端に結合されて作動する差動歯車ケースと、上記一対の差動ピニオンと噛み合うように上記差動歯車ケースの内部に設けられた左右のサイドギアと、一端が左側サイドギアに結合され、他端が上記出力軸の中空を通して左車輪に結合される左車軸と、一端が右側サイドギアに結合され、他端が右車輪に結合される右車軸とを備えている。
【０００９】
尚、上記四輪駆動部は、上記出力軸に固設される太陽歯車と、上記太陽歯車に外接し、キャリアに回転自在に支持される多数の流星ピニオンと、該流星ピニオンに噛み合う内歯面と斜めに形成された外歯面とを有するリングギアと、上記キャリアを拘束又は解除して後輪への動力の伝達を制御する制御手段と、上記リングギアの外歯面と直角に噛み合い、一側が後輪に動力を伝達する推進軸に連結された駆動ピニオンとを備えている。
【００１０】
【実施の形態】
以下、添付の図面を参照しながら本発明の一実施例による車両用動力伝達装置をより詳しく説明する。
【００１１】
図１は本発明の一実施例による動力伝達装置を説明するための概略構成図である。図１に示すように、本発明による動力伝達装置は、エンジンＥに連結された駆動軸１０、変速装置２０、差動歯車部５０、四輪駆動部６０及び出力軸３０からなる。駆動軸１０には多数の駆動ギア１２が固設され、駆動ギア１２はそれぞれ異なった直径を有する。変速装置２０は、多数の変速ギア２２及び拘束手段７０で構成されており、多数の変速ギア２２は駆動ギア１２と常時噛み合い、拘束手段７０は該変速ギア２２を選択的に拘束する。
【００１２】
駆動軸１０、変速装置２０及び拘束手段７０については本明細書の背景技術にて言及した米国特許出願第０９／４７６，６１６号に既に開示されているため、ここでは詳しい説明は省略し概略的に説明する。
【００１３】
駆動軸１０は、エンジンＥの出力軸に連結され、変速装置２０の各変速ギア２２は駆動軸１０の各駆動ギア１２に常時噛み合っている。この状態で運転者が変速レバーや変速ボタンを操作して拘束手段７０を作動させると、拘束手段７０は選択された変速ギア２２のキャリア２２Ａを拘束するようになり、これにより駆動ギア１２の動力は変速ギア２２を通して出力軸３０に伝達される。それとは逆に、キャリア２２Ａに対して拘束手段７０を解除すると、出力軸３０への動力は遮断される。即ち、拘束手段７０は、キャリア２２Ａを拘束又は解除して出力軸３０への動力の伝達を制御するものである。この拘束手段７０は上記の米国特許出願第０９／４７６，６１６号に開示しているように、キャリア２２Ａの外周面に密着するブレーキシュー、該ブレーキシューをプッシュ／プールする作動ロッド、該作動ロッドを駆動する流体圧作動器、及び電気的信号を発して流体圧作動器を作動させる作動レバーで構成することができる。
【００１４】
一方、変速装置２０の各変速ギア２２を設ける出力軸３０は中空形であり、該出力軸３０は外面に各変速ギア２２の太陽歯車（図示せず）がそれぞれ結合され、出力軸３０の中空内部には左車軸５５が内設される。また、出力軸３０の一端には差動歯車部５０が設置されている。
【００１５】
図２は、図１の動力伝達装置の差動歯車部を示す概略断面図である。図２に示すように、差動歯車部５０は差動歯車ケース５３、左右のサイドギア５４Ａ及び５４Ｂ、左右の車軸５５及び５６で構成される。
【００１６】
差動歯車部５０は出力軸３０の一端に設けられていて、左右車輪の回転数の合計又は差違に比例した回転数で、左右車輪（前輪駆動の場合は前輪４２）の回転数を制御する。
【００１７】
差動歯車ケース５３は、出力軸３０の一端に結合されており、一対の差動ピニオン５２を対称的に内設している。差動ピニオン５２は差動歯車ケース５３に支持されたままで空転又は自転をする。
【００１８】
左右のサイドギア５４Ａ及び５４Ｂは、一対の差動ピニオン５２にそれぞれ噛み合うように、差動歯車ケース５３の内部両側に設けられている。左車軸５５は、一端が左側サイドギア５４Ａに結合され、他端が出力軸３０の中空部を通して左前輪４２に結合される。また、右車軸５６は、一端が右側サイドギア５４Ｂに結合され、他端が右前輪４２に結合されている。
【００１９】
かかる差動歯車部５０は出力軸３０が差動歯車ケース５３を回転させ、該差動歯車ケース５３の中心線の周りで各差動ピニオン５２が空転することにより、出力軸３０の動力が駆動輪となる前輪４２に伝達される。差動歯車ケース５３と出力軸３０との間には、該出力軸３０の回転数を減速するために、ファイナル減速ギア８０を設けることができる。左右の車軸５５及び５６には等速ジョイントを設置しても良い。出力軸３０と差動歯車ケース５３は外面又はその接続部分に歯を形成してもよい。
【００２０】
図３は図１の動力伝達装置の四輪駆動部を示す概略断面図、図４は図３の四輪駆動部の結合状態を示す断面図である。図３乃至図４に示すように、四輪駆動部６０は太陽歯車６２Ａ、多数の流星ピニオン６２Ｂ、リングギア６２Ｃ、制御手段７２及び駆動ピニオン６６で構成される。
【００２１】
四輪駆動部６０は、出力軸３０の中間部に設けられていて、出力軸３０の動力を後輪４４（通常は前輪駆動の場合）に伝え、車両の前後輪４２及び４４を駆動させるものである。
【００２２】
太陽歯車６２Ａは出力軸３０の中間部に固設されている。多数の流星ピニオン６２Ｂは太陽歯車６２Ａと外接し、キャリア６２Ｄによって回転自在に支持されている。リングギア６２Ｃは両側部を有し、リングギア６２Ｃの内面及び外面には内歯及び外歯がそれぞれ形成されている。内歯は流星ピニオン６２Ｂに噛み合い、外歯はベベルギヤ状に斜めに形成されている。
【００２３】
キャリア６２Ｄはリングギア６２Ｃの両側に対称的に設置されている。駆動ピニオン６６は、その一側が後輪４４のファイナルギア８０に連結された推進軸９０の他端に設けられ、リングギア６２Ｃの外歯面と直角に噛み合うように構成されている。
【００２４】
制御手段７２はキャリア６２Ｄを拘束又は解除して後輪への動力の伝達を制御するように働く。この制御手段７２については背景技術の米国特許出願第０９／４７６，６１６号に開示しているように、キャリア６２Ｄの外周面に密着するブレーキシュー、該ブレーキシューをプッシュ／プールするための作動ロッド、該作動ロッドを駆動する流体圧作動器、及び電気的信号を発して流体圧作動器を作動させる作動レバーで構成することができる。普通は制御手段７２はキャリア６２Ｄを拘束していないため、エンジンの動力は後輪に伝達されない。
【００２５】
一方、運転者が四輪駆動用の作動レバーを操作して四輪駆動モードに切り換えると、制御手段７２がキャリア６２Ｄを拘束し、これにより太陽歯車６２Ａの回転力は各流星ピニオン６２Ｂを通してリングギア６２Ｃに伝達され、このリングギア６２Ｃに伝達された回転力は駆動ピニオン６６を介して後輪４４に伝達される。
【００２６】
上記のように、駆動ピニオン６６はファイナルギア８０に連結された推進軸９０の一端に設けられ、ファイナルギア８０は駆動ピニオン６６から入力された動力をより低い回転速度で後輪４４に伝達する。
【００２７】
このような四輪駆動部６０は、上記の如き簡単でコンパクトな構造を有し、車両の前輪及び後輪を同時に駆動することができる。
図４に示すように、リングギア６２Ｃ及び駆動ピニオン６６はハイポイドギア、ベベルギア、スパイラルベベルギア、又はウォームギア等で構成することが出来る。
【００２８】
上記のように構成された本発明の車両用動力伝達装置の作動につき、添付の図面を参照して詳しく説明する。
出力軸３０の中間部に四輪駆動部６０が設けられ、この四輪駆動部６０のリングギア６２Ｃには駆動ピニオン６６が噛み合う。また、後輪４４に連結されたファイナルギア８０が推進軸９０の一端に結合され、推進軸９０の他端は該駆動ピニオン６６に結合されている。出力軸３０の一端に差動歯車部５０が設置されている。この状態でエンジンが作動すると、駆動ギア１２が回転するようになる。即ち、上記の状態で、運転者が変速ボタン又は変速レバーを操作し速度レベルを選択すると、その選択された拘束手段７０は同様に選択された変速ギア２２のキャリア２２Ａを拘束するようになる。
【００２９】
キャリア２２Ａが拘束されると、変速ギア２２のリングギア及び太陽歯車に噛み合って空転していた遊星ピニオンが自転するようになり、こうして駆動軸１０の動力はリングギア、流星ピニオン及び太陽歯車を経て中空の出力軸３０に伝達される。
【００３０】
伝達された動力によって回転する出力軸３０は、差動歯車部５０の差動歯車ケース５３を回転させ、差動ピニオン５２は空転しながら左右のサイドギア５４Ａ及び５４Ｂを回転させる。
【００３１】
かかる過程で左右のサイドギア５４Ａ及び５４Ｂが回転すると、これら左右のサイドギアに夫々連結された左右の車軸５５及び５６が回転し、それにより前輪４２に動力が伝達され、前輪４２が駆動するようになる。この状態で一方の前輪４２、例えば左前輪に負荷がかかると、左前輪に結合された左側サイドギア５４Ａと協働して差動ピニオン５２が自転する。従って、結局左右前輪４２の回転数は相違するようになる。
【００３２】
一方、走行中に運転者が、前輪及び後輪の双方を駆動させるために、四輪駆動用の作動レバー又は作動ボタンを操作すると、制御手段７２は四輪駆動部６０のキャリア６２Ｄを拘束するようになる。
【００３３】
キャリア６２Ｄが拘束されると、出力軸３０に結合された太陽歯車６２Ａの回転力が遊星ピニオン６２Ｂを経てリングギア６２Ｃに伝達され、こうしてリングギア６２Ｃに伝達された動力は、リングギア６２Ｃに噛み合っている駆動ピニオン６６を回転させ、後輪４４を駆動させる。この時、ファイナルギア８０が推進軸９０の回転数を最終的に減速する。
【００３４】
四輪駆動部６０は運転者の選んだ変速段に対応する動力を前後輪に伝達する。即ち、四輪駆動部６０は駆動ギア１２には直接噛み合わず、出力軸３０に固設しているため、四輪駆動部６０の出力速度は駆動ギア１２に噛み合っている変速ギア２２のギア比の影響をそのまま受けるものである。
【００３５】
より詳しくは、運転者が１段を選択すると、１段に相当する駆動軸１０の動力が変速ギア２２を経て出力軸３０に伝達され、この状態において、運転者が四輪駆動部６０を作動させると、制御手段７２によりキャリア６２Ｄを拘束する。従って、出力軸３０に伝達される１段に相当する動力は、四輪駆動部６０の太陽歯車６２Ａ、遊星ピニオン６２Ｂ及びリングギア６２Ｃを通して駆動ピニオン６６に伝達される。
【００３６】
一方、運転者が４段又は５段を選択すると、上記の過程を経て４段又は５段に相当する動力が出力軸３０に伝達されかつ駆動ピニオン６６に伝達され、更に、運転者が後進を選択した場合には、後進に相当する動力が駆動ピニオン６６に伝達される。
【００３７】
従って、本発明の四輪駆動部６０は上記のように出力軸３０に設けられているため、別途の装置を具備しなくても多段の変速を達成することができる。
以上のように、本発明の車両用動力伝達装置では、特殊な構造の流星歯車組立体からなる変速装置の出力軸を中空状に形成し、該出力軸の一端には差動歯車部を設けているため、左右輪の回転速度を効率よく制御することができる。また、特殊な流星歯車組立体で構成される四輪駆動部を出力軸に直接設けることにより、四輪駆動部の構造を顕著に単純化することは勿論のこと、動力損失の低減を図ることができる。
【００３８】
以上、本発明を上記した実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野に対して通常の知識を持つ者であれば、本発明の要旨を逸脱しない限り自由な変更や改良が可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の一実施例による動力伝達装置を説明するための概略構成図である。
【図２】
図１の動力伝達装置の差動歯車部を示す概略断面図である。
【図３】
図１の動力伝達装置の四輪駆動部を示す概略断面図である。
【図４】
図３の四輪駆動部の結合状態を示す断面図である。

Claims (3)

1. それぞれ直径の異なる多数の駆動ギアを備えてエンジンに連結される駆動軸と、
   該駆動軸からの動力を出力するための中空の出力軸と、
   上記各駆動ギアと常時噛み合うように上記出力軸に整合された多数の変速ギア及び該変速ギアを選択的に拘束する拘束手段を備えていて、上記出力軸の回転速度を変えるための変速装置と、
   上記出力軸の一端に設けられ、一方の車輪を他方の車輪よりも速く回転させる差動歯車部と、
   上記出力軸の一部分に固設され、上記駆動軸の動力を前輪及び後輪の両方に伝達する四輪駆動部と、を含んでなることを特徴とする車両用動力伝達装置。
2. 上記差動歯車部は、
   一対の差動ピニオンが内設され、上記出力軸の一端に結合されて作動する差動歯車ケースと、
   上記一対の差動ピニオンと噛み合うように上記差動歯車ケースの内部に設けられた左右のサイドギアと、
   一端が左側サイドギアに結合され、他端が上記出力軸の中空を通して左車輪に結合される左車軸と、
   一端が右側サイドギアに結合され、他端が右車輪に結合される右車軸と、
   を備えていることを特徴とする請求項１に記載の車両用動力伝達装置。
3. 上記四輪駆動部は、
   上記出力軸に整合され外面に外歯を有する太陽歯車と、
   上記太陽歯車に外接し、キャリアに回転自在に支持される多数の遊星ピニオンと、
   該遊星ピニオンに噛み合う内歯と、ベベル状に形成された外歯とを有するリングギアと、
   上記キャリアを拘束又は解除して後輪への動力の伝達を制御する制御手段と、
   上記リングギアの外歯と直角に噛み合い、後輪に動力を伝達する推進軸に連結された駆動ピニオンと、
   を備えていることを特徴とする請求項１に記載の車両用動力伝達装置。