JP2005112081A

JP2005112081A - 駆動力伝達システム

Info

Publication number: JP2005112081A
Application number: JP2003347359A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Inose; 秀之猪瀬
Original assignee: Tochigi Fuji Sangyo KK
Current assignee: GKN Driveline Japan Ltd
Priority date: 2003-10-06
Filing date: 2003-10-06
Publication date: 2005-04-28

Abstract

【課題】トランスファと切り離し側車輪の両方で駆動力を遮断する４輪駆動車において、各クラッチ装置を単一の駆動源で操作する。
【解決手段】原動機３からの駆動力を前輪側回転軸２９と後輪側回転軸９とに配分する駆動力配分機構７と、前輪側回転軸２９と後輪側回転軸９を、それぞれが同一回転する連結状態とそれぞれが差動回転可能になる連結解除状態とに切り替える第１のクラッチ装置２３と、第１クラッチ装置２３の連結解除時に切り離される前輪側または後輪側に設けられ、駆動力をそれぞれの車軸に伝達可能な連結状態と、駆動力をそれぞれの車軸から遮断する連結解除状態に切り替える第２のクラッチ装置３３とを備え、第１のクラッチ装置２３と第２のクラッチ装置３３を単一の駆動源４７で駆動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、４輪駆動車に用いられる駆動力伝達システムに関する。

特許文献１に図３のような「四輪駆動車の切換装置」が記載されている。

この４輪駆動車は、エンジン、トランスミッション、トランスファ５０１、第１切換機構５０３（２−４切替え機構）、左右の後輪５０５，５０７、チェーン伝動機構５０９、フロントデフ５１１、左右の前車軸５１３，５１５、左右の前輪５１７，５１９、右前車軸５１５上に配置された第２切換機構５２１などから構成されている。第１切換機構５０３は第１アクチュエータ５２３によって断続操作され、第２切換機構５２１は第２アクチュエータ５２５によって断続操作される。

車両が４輪駆動走行するときは第１切換機構５０３と第２切換機構５２１がそれぞれ連結され、２輪駆動走行するときは第１切換機構５０３と第２切換機構５２１の連結がそれぞれ解除される。
特開平９−１２３７８６号公報

上記公報の四輪駆動車の切換装置では、第１切換機構５０３と第２切換機構５２１の操作にそれぞれ別のアクチュエータ５２３，５２５（２系統の操作系）及びそれぞれ専用の駆動源が用いられているから、これらを個別に制御する制御装置を含めて構成が複雑であり、それだけコスト高である上に、信頼性が低下し易い。

そこで、この発明は、２輪駆動走行時にトランスファと切り離し側車輪の両方にそれぞれ配置されたクラッチ装置で駆動力を遮断する４輪駆動車において、これらのクラッチ装置を単一の駆動源で操作できる駆動力伝達システムの提供を目的としている。

請求項１の発明は、原動機からの駆動力を前輪側回転軸と後輪側回転軸とに配分する駆動力配分機構と、前記前輪側回転軸と前記後輪側回転軸を、それぞれが同一回転する連結状態とそれぞれが差動回転可能になる連結解除状態とに切り替える第１のクラッチ装置と、前記第１クラッチ装置の前記連結解除時に切り離される前輪側または後輪側に設けられ、駆動力をそれぞれの回転軸に伝達可能な連結状態と、駆動力をそれぞれの回転軸から遮断する連結解除状態に切り替える第２のクラッチ装置とを備えた駆動力伝達システムであって、前記第１のクラッチ装置と前記第２のクラッチ装置を駆動する単一の駆動源を有することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載された駆動力伝達システムであって、前輪側デファレンシャル装置と後輪側デファレンシャル装置の少なくとも一方に、差動を制限する、または、差動をロックする第３のクラッチ装置を有し、前記駆動源が、前記第３のクラッチ装置を駆動することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１に記載された発明であって、前記第２のクラッチ装置の連結状態と連結解除状態とを切り替える第２のタイミングが、前記第１のクラッチ装置の連結状態と連結解除状態とを切り替える第１のタイミングより遅いことを特徴とする。

請求項１の駆動力伝達システムは、トランスファ側でエンジンの駆動力を断続する第１のクラッチ装置（例えば、２−４切替え機構）と、第１クラッチ装置の連結が解除されるとき（２輪駆動状態で）切り離される前輪側または後輪側で、駆動力を断続する第２のクラッチ装置とを、従来例と異なって、単一の駆動源（及びその制御装置）で駆動（操作）するように構成した。

このように、駆動源と制御装置を２系統から１系統にしたことに伴って、構成が極めて簡単になり、コストが大幅に低減され、信頼性が向上する。

請求項２の駆動力伝達システムは、請求項１の構成と同等の効果が得られる。

これに加えて、前輪側デファレンシャル装置と後輪側デファレンシャル装置の一方または両方に設けられた差動制限用または差動ロック用の第３クラッチ装置を、上記の駆動源で駆動するように構成したから、１系統の駆動源と制御装置で、前輪と後輪の一方または両方で差動制限及びまたは差動ロック機能が得られる。

請求項３の駆動力伝達システムは第２の切り替えタイミングを第１の切替えタイミングより遅らせることにより、クラッチ機構の連結が確実かつスムーズになる。そのうえ第１，第２のクラッチ機構を連結するための第１のタイミングと第２のタイミングが直列的な切り替え時間で連続するので駆動源に必要な駆動エネルギーが小さくて済むので駆動源やアクチュエータを小型化することができる。

実施例１
図１によって実施例１の駆動力伝達システム１を説明する。

本実施例１の駆動力伝達システム１は、エンジン３（原動機）からの駆動力をプロペラシャフト２９（前輪側回転軸）とプロペラシャフト９（後輪側回転軸）とに配分するトランスファ７（駆動力配分機構）と、プロペラシャフト２９とプロペラシャフト９を、それぞれが同一回転する連結状態とそれぞれが差動回転可能になる連結解除状態とに切り替える２−４切替え機構２３（第１のクラッチ装置）と、２−４切替え機構２３の連結解除時に切り離される前輪４３，４５側に設けられ、駆動力をそれぞれの車軸３９，４１（回転軸）に伝達可能な連結状態と、駆動力をそれぞれの車軸３９，４１から遮断する連結解除状態に切り替える断続機構３３とを備えている。

また、本実施例１の駆動力伝達システム１では、２−４切替え機構２３と断続機構３３を単一のエアポンプ４７（駆動源）で駆動するように構成されている。

実施例１の駆動力伝達システム１が適用される４輪駆動車の動力系は、エンジン３、トランスミッション５、トランスファ７、後輪側のプロペラシャフト９、後輪側の終減速ギア組１１、リヤデフ１３（エンジンの駆動力を左右の後輪に配分するデファレンシャル装置）、後車軸１５，１７、左右の後輪１９，２１、トランスファ７の一部を構成する２−４切り換え機構２３（第１のクラッチ装置）、空気式アクチュエータ２５、トルク伝動機構２７、前輪側のプロペラシャフト２９、前輪側の終減速ギア組３１、断続機構３３（第２のクラッチ装置）、空気式アクチュエータ３５、フロントデフ３７（エンジンの駆動力を左右の前輪に配分するデファレンシャル装置）、前車軸３９，４１、左右の前輪４３，４５（２輪駆動時に切り離される車輪）、エアポンプ４７（単一の駆動源）、コントローラ（制御装置）などから構成されている。

［駆動力伝達システム１の構成］
２−４切り換え機構２３は、一対のギア４９，５１と、ギア４９と噛み合いながら移動しギア５１と噛み合い及び噛み合い解除するカップリングスリーブ５３から構成されており、ギア４９はトランスファ７の出力軸５４及び後輪側プロペラシャフト９に連結されている。空気式アクチュエータ２５は、下記のようにエアポンプ４７からの空気圧で作動しカップリングスリーブ５３を移動操作する。トルク伝動機構２７は、２−４切り換え機構２３のギア５１と前輪側プロペラシャフト２９とを連結している。

フロントデフ３７は、アウターデフケース５５、インナーデフケース５７、インナーデフケース５７に連結されたベベルギア式の差動機構５９から構成されており、断続機構３３は、アウターデフケース５５とインナーデフケース５７、これらの一方と噛み合いながら移動し他方と噛み合い及び噛み合い解除するカップリングスリーブ６１から構成されており、空気式アクチュエータ３５は、下記のようにエアポンプ４７からの空気圧で作動しカップリングスリーブ６１を移動操作する。

エアポンプ４７は、エアパイプ６３，６５を介して空気圧をアクチュエータ２５，３５に送り、カップリングスリーブ５３，６１を移動操作し、２−４切り換え機構２３と断続機構３３を操作する。

コントローラ４６は、路面状態などに応じエアポンプ４７によってアクチュエータ２５，３５を作動させる。

４輪駆動走行時は、第１の切替えタイミングとしてコントローラがバルブ４８（制御装置）を制御して第１経路６３のアクチュエータ２５を作動させ、カップリングスリーブ５３を移動させて２−４切り換え機構２３を連結させる。第２の切り替えタイミングとしてコントローラ４６はバルブ４８を制御して第２の経路のアクチュエータ３５を作動させカップリングスリーブ６１を移動させ断続機構３３を連結させる。エンジン３の駆動力はトランスミッション５とトランスファ７とその出力ギア５４から、後輪側のプロペラシャフト９と終減速ギア組１１を介してリヤデフ１３に伝達され、リヤデフ１３から車軸１５，１７を介して左右の後輪１９，２１に配分され、前輪側には、出力ギア５４と２−４切り換え機構２３とトルク伝動機構２７とプロペラシャフト２９と終減速ギア組３１と断続機構３３とを介してフロントデフ３７に伝達され、フロントデフ３７から車軸３９，４１を介して左右の前輪４３，４５に配分される。４輪駆動時は車両の操縦性や安定性などが大きく向上する。

また、２輪駆動走行時は、アクチュエータ２５，３５の作動を停止させて２−４切り換え機構２３と断続機構３３の連結をそれぞれ解除させ、車両は後輪駆動の２輪駆動状態になると共に、前輪側で、２−４切り換え機構２３のギア５１とトルク伝動機構２７とプロペラシャフト２９と終減速ギア組３１と断続機構３３のアウターデフケース５５までがエンジン３の駆動力と前輪４３，４５の回転による連れ廻りの両方から遮断されて回転を停止し、これら動力伝達系各部の磨耗、振動、騒音などが低減され、エンジン３の燃費が向上する。

駆動力伝達システム１は、上記のように構成されたことによって次のような効果が得られる。

トランスファ７側でエンジン３の駆動力を断続する２−４切替え機構２３（アクチュエータ２５）と、フロントデフ３７側で駆動力を断続する断続機構３３（アクチュエータ３５）とを、単一のエアポンプ４７で駆動するように構成し、駆動源を２系統から１系統にしたことに伴って、構成が極めて簡単になり、コストが大幅に低減され、信頼性が向上している。

また、２−４切替え機構２３と断続機構３３とエアポンプ４７とコントローラ４６をユニット化し、セット販売することができる。

また、空気式のアクチュエータ２５，３５を用いたから、これらのアクチュエータ２５，３５とエアポンプ４７とを接続するエアパイプ６３，６５の取り回しが容易である。

また、第２の切り替えタイミングを第１の切替えタイミングより遅らせることにより、クラッチ機構の連結が確実かつスムーズになる。そのうえ第１，第２のクラッチ機構を連結するための第１のタイミングと第２のタイミングが直列的な切り替え時間で連続するので駆動源に必要な駆動エネルギーが小さくて済むので駆動源やアクチュエータを小型化することができる。

実施例２
図２によって実施例２の駆動力伝達システム１０１を説明する。以下、実施例１と同機能の部材には同符号を与えて引用しながら、駆動力伝達システム１との相違点を説明する。

駆動力伝達システム１０１は、エンジン３からの駆動力をプロペラシャフト２９とプロペラシャフト９とに配分するトランスファ７と、プロペラシャフト２９とプロペラシャフト９を、それぞれが同一回転する連結状態とそれぞれが差動回転可能になる連結解除状態とに切り替える２−４切替え機構２３と、２−４切替え機構２３の連結解除時に切り離される前輪４３，４５側に設けられ、駆動力をそれぞれの車軸３９，４１に伝達可能な連結状態と、駆動力をそれぞれの車軸３９，４１から遮断する連結解除状態に切り替える断続機構１０３とを備えている。

また、本実施例２の駆動力伝達システム１０１は、２−４切替え機構２３と断続機構１０３を単一のエアポンプ４７で駆動するように構成されている。

［４輪駆動車の動力系の構成］
実施例２の駆動力伝達システム１０１が適用された動力系は、エンジン３、トランスミッション５、トランスファ７、後輪側のプロペラシャフト９、後輪側の終減速ギア組１１、リヤデフ１３、後車軸１５，１７、左右の後輪１９，２１、トランスファ７の一部を構成する２−４切り換え機構２３（第１のクラッチ装置）、空気式アクチュエータ２５、トルク伝動機構２７、前輪側のプロペラシャフト２９、前輪側の終減速ギア組３１、断続機構１０３（第２のクラッチ装置）、空気式アクチュエータ３５、フロントデフ３７、前車軸３９，４１、左右の前輪４３，４５、エアポンプ４７（単一の駆動源）、コントローラ４６などから構成されている。

［駆動力伝達システム１０１の構成］
右前車軸３９は、前輪４３側の車軸１０５とフロントデフ３７側の車軸１０７とに分断されている。

断続機構１０３は、これらの車軸１０５，１０７の間に配置されており、一対のギア１０９，１１１と、ギア１０９と噛み合いながら移動しギア１１１と噛み合い及び噛み合い解除するカップリングスリーブ１１３から構成されており、ギア１０９は車軸１０７に連結され、ギア１１１は車軸１０５に連結されている。

空気式アクチュエータ３５は、バルブ４８を制御して第２の切り替えタイミングのときにエアポンプ４７からの空気圧で作動しカップリングスリーブ１１３を移動操作し、断続機構１０３を断続する。

断続機構１０３が連結されると、フロントデフ３７に送られたエンジン３の駆動力はフロントデフ３７（差動機構５９）の右サイドギア１１５から車軸４１を介して右前輪４５に伝達され、左サイドギア１１７から車軸１０７と断続機構１０３と車軸１０７とを介して左前輪４３に伝達され、車両は４輪駆動状態になる。

また、断続機構１０３の連結が解除されると、車両の走行に伴う左前輪４３の回転が断続機構１０３で遮断されると共に、フロントデフ３７の左サイドギア１１７が回転フリーの状態になるから、車両の走行に伴う右前輪４５の回転も差動機構５９のピニオンギア１１９の自転によって遮断され、フロントデフ３７のデフケース１２１の回転が停止して駆動力の伝達が遮断され、車両は後輪駆動の２輪駆動状態になる。

駆動力伝達システム１０１は、上記のように構成されたことによって次のような効果が得られる。

トランスファ７側でエンジン３の駆動力を断続する２−４切替え機構２３（アクチュエータ２５）と、フロントデフ３７側で駆動力を断続する断続機構１０３（アクチュエータ３５）とを、単一のエアポンプ４７で駆動するように構成し、駆動源を２系統から１系統にしたことに伴って、構成が極めて簡単になり、コストが大幅に低減され、信頼性が向上している。

また、２−４切替え機構２３と断続機構１０３とエアポンプ４７とコントローラをユニット化し、セット販売することができる。

また、空気式アクチュエータ２５，３５とエアポンプ４７とを接続するエアパイプ６３，６５の取り回しが容易である。

［本発明の範囲に含まれる他の態様］
なお、本発明において、アクチュエータは油圧式でも、電動式（電動モータや電磁ソレノイド、電磁マグネットなど）でもよく、従って、駆動源はそれぞれオイルポンプとバッテリーでもよい。

また、アクチュエータは、ワイヤーで操作するワイヤー式でもよい。

また、各実施例ではコントローラ４６により制御されるバルブ４８を用いて第１、第２の切替えタイミングを設定したが、他の例としては第２経路６５内にオリフィス又は所定圧以上で開口するチェックバルブ（共に制御装置）を設け、第２経路の初期圧力を減少させ、第２の切替えタイミングを遅らせる簡単な構造も採ることができる。この場合にはコントローラ４８による切替えタイミングの制御も不要になり機械的にタイミングの遅延を制御可能である。また、電動式のアクチュエータを用いる場合には、コントローラを電気的な制御のみで第１の切り替えタイミングより第２の切り替えタイミングを遅らせるアクチュエータ制御が完結可能である。

実施例１の駆動力伝達システム１を用いた４輪駆動車を示すスケルトン機構図である。実施例２の駆動力伝達システム１０１を用いた４輪駆動車を示すスケルトン機構図である。従来例を示すスケルトン機構図である。

符号の説明

１駆動力伝達システム
３エンジン（原動機）
７トランスファ（駆動力配分機構）
９プロペラシャフト（後輪側回転軸）
１５，１７車軸（回転軸）
１９，２１後輪
２３２−４切替え機構（第１のクラッチ装置）
２９プロペラシャフト（前輪側回転軸）
３３断続機構
３９，４１車軸（回転軸）
４３，４５前輪
４７エアポンプ（単一の駆動源）
１０１駆動力伝達システム
１０３断続機構

Claims

原動機からの駆動力を前輪側回転軸と後輪側回転軸とに配分する駆動力配分機構と、
前記前輪側回転軸と前記後輪側回転軸を、それぞれが同一回転する連結状態とそれぞれが差動回転可能になる連結解除状態とに切り替える第１のクラッチ装置と、
前記第１クラッチ装置の前記連結解除時に切り離される前輪側または後輪側に設けられ、駆動力をそれぞれの回転軸に伝達可能な連結状態と、駆動力をそれぞれの回転軸から遮断する連結解除状態に切り替える第２のクラッチ装置とを備えた駆動力伝達システムであって、
前記第１のクラッチ装置と前記第２のクラッチ装置を駆動する単一の駆動源を有することを特徴とする駆動力伝達システム。
請求項１に記載された発明であって、
前輪側デファレンシャル装置と後輪側デファレンシャル装置の少なくとも一方に、差動を制限する、または、差動をロックする第３のクラッチ装置を有し、
前記駆動源が、前記第３のクラッチ装置を駆動することを特徴とする駆動力伝達システム。
請求項１に記載された発明であって、
前記第２のクラッチ装置の連結状態と連結解除状態とを切り替える第２のタイミングが、前記第１のクラッチ装置の連結状態と連結解除状態とを切り替える第１のタイミングより遅いことを特徴とする駆動力伝達システム。