JP2007515336A - 四輪駆動自動車の駆動装置 - Google Patents

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Abstract

主要駆動車軸(5、6、23、24、45、46)と二次駆動車軸(11、12、26、27、51、52)を有する四輪駆動自動車であって、制限スリップタイプの少なくとも一つの二次駆動車軸継手(13、30、53、61、62)が車両用エンジン(3、20、40)と二次駆動車軸との間の動力伝達系に設けられる。制限スリップタイプの主要駆動車軸継手(14、31、54)が主要駆動車軸(5、6、23、24、45、46)に設けられる。

Description

本発明は、主要駆動車軸と二次駆動車軸とを備える四輪駆動自動車の駆動装置に係り、自動車用エンジンと二次駆動車軸との間の動力伝達系に少なくとも一つの二次駆動車軸に連結される制限スリップタイプ継手を設けた技術に関するものである。
四輪駆動自動車は、良好な運転特性および安全性とにより積極的な運転が可能となるので人気を集めている。
このような自動車は、前輪駆動式または後輪駆動式の「通常の」二輪駆動の設計構造を基礎としている。
自動車の動力伝達系には、エンジン出力を二次駆動車軸と呼ばれる他の駆動車軸に対して伝達するための手段が追加される。この動力伝達手段には所謂制限スリップ継手（リミテッド・スリップ・カップリング）が二次駆動車軸に対して配設される。このような制限スリップ継手は、主要駆動車軸に接続される入力軸と、二次駆動車軸に接続される出力軸との間の回転速度差を減少させる機能を備える。この機能により、道路状況および運転条件に応じてエンジン出力が２つの駆動車軸間で分散される。
このような制限スリップ継手の事例としては、ここに参考のために挙げる欧州特許公報第B-0 837 998号に示されてものが挙げられる。この継手は、油圧式の薄層状タイプであり電子制御されることから、継手の特性をかなりの高精度で制御（自動車の他のシステムとともに）できるので所望の条件を得ることができる。
また、四輪駆動自動車には、他の設計構造を有する継手も使用されるであろう。
しかしながら、このような制限スリップ継手を有する四輪駆動自動車は、その運転特性（電子制御される継手を設けた場合であっても）が、特定の運転条件下で悪くなる弱点がある。この弱点は、二次駆動車軸が主要駆動車軸よりも高速度で回転できず、せいぜい同じ回転数（継手がロックされたときに）で回転される現象に基づいている。この理由は、継手の減速比が「１：１」であることによる。
このような弱点または制限は、以下のような結果をもたらす。
主要駆動車軸が前輪駆動車である場合
スポーツタイプの特定の自動車には、カーブ走行途中で加速により制限されたオーバーステア状態になることが望まれる。このような特性を得るためには、後輪タイヤの走行に対する横方向の剛性が、前輪タイヤの剛性よりも低くなることが要求される。この状態は、伝達された駆動モーメントの作用による後輪タイヤの走行に沿う長手方向のスリップが、前輪タイヤのスリップよりも大きくなることで得られる。
しかし、現状の四輪駆動自動車では、前輪車軸よりも後輪車軸が速く回転することができないので、このような制限されたオーバーステア状態にすることはできない。
主要駆動軸が後輪駆動車である場合
自動車が危険なオーバーステア状態に陥ると、四輪駆動システムにより前輪車軸の横剛性を減衰させることでオーバーステアを減少する補助動作を行うことができる。この補助機能は、後輪車軸よりも前輪車軸がより速く回転することで行われる。
欧州特許公報第B-0 837 998号
したがって、本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、本発明によれば、主要駆動車軸に制限スリップ継手が設けられる。
本発明の解決方法によれば、互いに２つの継手の夫々が関係するように適度に制御することで、二次駆動車軸を主要駆動車軸よりも速く回転できるようにして、上記の弱点または制限を排除することができる。
二次および主要駆動車軸継手が、望ましくは共通制御方式によって電子的に制御される場合には、最適に制御された速度と精度を得ることができる。
この電子的な制御は、車両の他の電子制御系である例えば制動制御、トラクション制御または他の従来から知られている制御系に対して接続されるか統合されると良い。
横置き式エンジンを有する前輪駆動車では、実際的には二つ前側の半車軸の一つと関連させて主要駆動車軸継手を配置することができる。
縦置き式エンジンを有する前輪駆動車では、実際的にはギヤケースの出力シャフトに主要駆動車軸継手を配置することができる。
この後者の場合では、直接的に軸方向に主要駆動車軸継手に対して二次駆動車軸継手を接続することができる。
前輪駆動車を変更する場合には、後輪駆動車軸の二次駆動車軸継手を傘歯車を介した縦方向のカルダン軸から夫々の後輪駆動の半車軸の二次駆動車軸継手を駆動するように構成できる。このような二重継手方式によれば、異なる駆動機構が提供されるので、２つの後輪にモーメント力が適用され操縦性が向上することになる。
後輪駆動車では、実際的にはエンジン出力を前輪に伝達するためのトランスファ・ケースに主要駆動車軸継手を配置することができる。
図1は、その主要駆動機構を操舵可能な前輪1に設け、その二次駆動機構を後輪2に設けた四輪駆動自動車の動力伝達系の一般的な構成を図示している。
前側の左半車軸5と右半車軸6（これらとともに前車軸5、6を形成することで）と、従来からの差動装置7(図2)を介してギヤケース4を有する横置き式エンジン3により前輪1が駆動される。
また、縦方向のカルダン軸9と従来からの差動装置10と後部の半車軸11と半車軸12と傘歯車8(図2)を介して、エンジン3により二次的に後輪2が駆動される。(すなわち、後輪駆動機構11、12が形成される)
四輪駆動自動車では、二つの車軸の間に均等に動力を配分するために主要車軸と二次車軸の間に制限スリップ継手を設ける最先端技術が採用されている。この継手は流体継手、電子制御式継手が採用でき、例えば欧州特許第B-0 837 998号公報に開示されているので、ここではこの継手と機能について参考のために挙げる。
後輪駆動機構11、12、二次駆動車軸に設けられるこの種の継手は図中において参照数字の「13」で示されており、この継手を後部差動装置10と関連して接続する様子が図示されているが、この継手はカルダン軸に沿う任意の位置に配置されるであろう。
ここで、これまでの記述内容および図面は、最先端技術である。
上記のような構成は四輪駆動自動車にとって、安全性および操縦特性において大きな利点となるが、依然として弱点がある。これらの弱点は、二次駆動車軸が主要駆動車軸よりも高い速度で回転できず、継手がロックされることで車軸間に滑りが発生せず（薄層タイプの継手が望ましい）同じ回転数で回転される留まる現象に基づいている。この弱点および制限は上記の「背景技術」において述べた。
本発明によれば、自動車の主要駆動車軸に主要駆動車軸継手と、二次駆動車軸継手を設けることでこれらの弱点または制限を解消する一般的な救済法が提供されることになる。主要駆動車軸継手の一部をロックするかまたは完全にロックすることによって、必要に応じて二次駆動車軸は主要駆動車軸よりも速い回転速度で回転できる。
図1に示される駆動機構構成によれば、このような主要駆動車軸継手14は傘歯車8と前側の半車軸6との間に配置されることになる。この配置構成によれば、動力伝達系の基本的性能に影響を及ぼさず、かつ継手14をオプションとして後付けすることが可能となる。
この継手14の手段によって前輪1へのトルク伝達を制御することで（継手14を完全にアンロック状態にすることによってミッションへに制動を与えることを含み)所望の効果が得られるであろう。すなわち、前側の車軸差動装置7により二つの前輪にトルクが配分されることになる。さらに、継手14は半分のトルクを伝達する寸法に構成することができるので、両方の前輪1に対してトルクを伝達するケースの半分の大きさに構成することができる利点がある。
図3と図4において、前輪を主に駆動する動力伝達系を有する第２の駆動構成が図示されている。ギヤケース21を有する縦置き式エンジン20により、左側前方の半車軸23と右側前方の半車軸24を介して操舵可能な前輪22が駆動される。
また、その後輪25と、左側後部の半車軸26と右側後部の半車軸27は、後部差動装置28とカルダン軸29を介して二次的に駆動される。二次駆動車軸継手30はギヤケース21の近くに配置される。この配置は最新技術である。
ギヤケース21と二次駆動車軸継手30との間に、本発明の主要駆動車軸継手31がさらに配置される(または、二次駆動車軸継手が動力伝達系の別の位置に配置される場合にはカルダン軸29が配置される)。
この構成が図4でも図示されており、ギヤケース21の出力シャフトが参照の数字の「21'」で示されている。図示されるように主要駆動車軸継手31からのトルクは、前方の差動装置32に伝達されて、さらに前輪22へ伝達される。これら二つの主要駆動車軸継手31と二次駆動車軸継手31は、個別に電子制御される。
図5は、後輪を主に駆動する動力伝達系を図示している。変速機41を有する縦置き式エンジン40により、カルダン軸43と、従来からの差動装置44と、後部左側の半車軸45と、後部右側の半車軸46とを介して主に後輪42が駆動される。
また、操舵可能な前輪47は、トランスファ・ケース48と、前輪駆動シャフト49と、差動装置50と、左側後方の半車軸51と右側後方の半車軸52とを介して二次的に駆動される。
望ましくは、前輪47に対する動力伝送経路は、トランスファ・ケースの中またはトランスファ・ケース48の上にマウントされた二次駆動車軸継手53を通過すると良い。
これまでの構成は最先端技術である。
また、本発明によると、後輪42に対する動力伝送経路は、トランスファ・ケースの中またはトランスファ・ケース48の上に取り付けられた主要駆動車軸継手54を通過する。
図6と図7は、図1-図4で図示した前輪駆動自動車の動力伝達系の変更部分を示した図である。本図において、図1で既に説明済みの構成または部品については同様の符号を附して説明を割愛すると、二次駆動される後部車輪2と、カルダン軸9と、後部左側の半車軸11と、後部右側の半車軸12とが図示されている。
ここでは、図1に図示した二次駆動車軸13を備えた差動装置10は、傘歯車60と、半車軸11と半車軸12とを夫々駆動するための二次駆動車軸継手61、62に取り替えられている。これらの構成は、二次駆動車軸継手60、62として図示されている。
これらの継手61、62を積極的に電子制御することによって、効果的に片揺れ（ё）モーメントが引き起こされシステムの操縦性を高めることができる。このモーメントとは異なる複数のモーメントが二次的に駆動車輪2に作用することもある。
請求の範囲において設計変更が可能である。
本発明を以下の図面を参照して詳細に述べる。
本発明の第１実施形態の四輪駆動自動車の動力伝達系を模式（スケルトン）図的に図示した平面図である。 図1の自動車の動力伝達系の一部を図示したスケルトン図である。 図1の自動車の動力伝達系に対応しており、本発明の第２実施形態の四輪駆動自動車の動力伝達系を図示したスケルトン図である。 図3の自動車の動力伝達系の一部を図示したスケルトン図である。 図1の自動車の動力伝達系に対応しており、本発明の第３実施形態の四輪駆動自動車の動力伝達系を図示したスケルトン図である。 図1、図3の構成に修正を加えた本発明の第４実施形態の四輪駆動自動車の動力伝達系の後部部分のスケルトン図である。 図6に図示された自動車動力伝達系の一部を図示したスケルトン図である。

Claims (8)

  1. 主要駆動車軸(5、6、23、24、45、46)と二次駆動車軸(11、12、26、27、51、52)とを有する四輪駆動自動車であって、少なくとも一つの制限スリップタイプの二次駆動車軸継手(13、30、53、61、62)を、車両用エンジン(3、20、40)と前記二次駆動車軸との間の動力伝達系に設けるとともに、制限スリップタイプの主要駆動車軸継手(14、31、54)を、前記主要駆動車軸(5、6、23、24、45、46)に設けることを特徴とする四輪駆動自動車。
  2. 前記主要駆動車軸継手および前記二次主要駆動車軸継手(13、14、30、31、53、54、61、63)は、共通制御システムにより電子制御されることを特徴とする請求項１に記載の四輪駆動自動車。
  3. 前記共通制御システムは、車両の他の電子制御系に接続されるか、または統合されることを特徴とする請求項２に記載の四輪駆動自動車。
  4. 横置きエンジン(3)を備えた前輪駆動車であって、前記主要駆動車軸継手(14)が２つの前側の半車軸(5, 6)の内の一つと接続するように配置されることを特徴とする請求項１に記載の四輪駆動自動車。
  5. 縦置きエンジン(20)を備えた前輪駆動車であって、前記主要駆動車軸継手(31)はギヤケース(21)の出力シャフト(21')に配置されることを特徴とする請求項１に記載の四輪駆動自動車。
  6. 前記二次駆動車軸継手(30)が、軸方向に直接的に前記主要駆動車軸継手(31)に接続されることを特徴とする請求項５に記載の四輪駆動自動車。
  7. 後輪駆動のための半車軸(11, 12)の前記二次駆動車軸継手(61, 62)は、後輪駆動車軸(11, 12)の前記二次駆動車軸継手に対して傘歯車（60）を介する縦方向カルダン軸(9)により駆動されることを特徴とする請求項４または５に記載の四輪駆動自動車。
  8. 後輪駆動車の前記主要駆動車軸継手(54)が、エンジン出力を駆動前輪(51, 52)に伝達するためのトランスファ・ケース(48)に配置されることを特徴とする請求項１に記載の四輪駆動自動車。
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