JP2007522022A - 接続可能な四輪駆動車両 - Google Patents

Abstract

接続可能な四輪駆動車両（１）は、ドライブシャフト（５）を有するエンジン（４）と、第１クラッチ（８）を有するギアボックス（１０）を介してドライブシャフト（５）に永久的に接続される２つの主駆動輪（３）と、接続可能な駆動システム（１５）によりドライブシャフト（５）に選択的に接続可能な２つの副駆動輪（２）とを含み、接続可能な駆動システム（１５）が、第２クラッチ（１７）を有し、該第２クラッチが、一方の側で、ギアボックス（１０）から上流でドライブシャフト（５）に固定した速度比で機械的に接続され、他方の側で、副駆動輪（２）に機械的に固定した速度比で接続される。

Description

本発明は、接続可能な四輪駆動車両に関する。

現在、高性能のオンロードスポーツカーは、通常的には後輪駆動であり、路面に後輪から伝達される駆動トルクを増加させるためにセルフロッキンングディファレンシャルを有する。

セルフロッキンングディファレンシャルによる後輪駆動は、良好な(ドライな)又は少なくとも許容可能な(ウエットな) ロードホールディング状況では早く駆動するときに利点があるが、高い駆動トルクと過大なタイヤの組み合わせると、乏しいロードホールディング状況（洪水又はアイス）で駆動することは、非常に困難となり、それ故に、潜在的に危険である。

乏しいロードホールディング状況において駆動を容易化するため、高性能のスポーツカーに、永久的な若しくは接続可能な四輪駆動を備えることが提案されてきた。

永久的な四輪駆動は、乏しいロードホールディング状況における車両性能を大幅に改善するが、駆動システムのトルク損失を永久的に増大するという欠点、及び、良好なロードホールディング状況において運転者が常に適切と思わない車両性能を呈するという欠点がある。

接続可能な四輪駆動は、運転者による後輪駆動及び四輪駆動の選択を可能とし、従って、運転者は、良好なロードホールディング状況においては後輪駆動を用い、乏しいロードホールディング状況においては四輪駆動を用いる。

しかしながら、接続可能な四輪駆動は、複雑であり、それ故に、製造が高価となる。更に、運転者は、路面上のアイスを見つけることができず、従って、間に合うように四輪駆動を接続できない場合がある。

本発明の１目的は、製造が安価で容易であり、同時に、上述の欠点を無くす接続可能な四輪駆動車両を提供することにある。

本発明によれば、請求項１、及び、好ましくは請求項１に直接又は間接的に従属する後続の請求項のいずれか１つに記載されるような、接続可能な四輪駆動車両が提供される。

本発明の多数の非限定的な実施例が、添付図面を参照することによる例示により説明される。

図１における番号１は、２つの通常的には駆動される前輪２、及び，２つの後側の永久的な駆動輪３を有する車両を示す。車両１は、フロントの内燃機関エンジン４を含み、エンジン４は、フライホイール６を有するドライブシャフト５を有し、パワートレイン７により後側の駆動輪３に接続される。パワートレイン７は、ドライ若しくはオイルバスクラッチ８を含み、クラッチ８は、エンジン４と一体のケーシングに収容され、エンジン４のドライブシャフト５を、後方の機械的なギアボックス１０で終端するプロペラシャフト９に接続する。セルフロッキングディファレンシャル１１は、ギアボックス１０にカスケード接続され、ディファレンシャル１１からは、２つのアクスルシャフト１２が延び、それぞれは、後側の駆動輪３のそれぞれと一体となる。更に詳細には、図２に示すように、ギアボックス１０のプライマリシャフト１３は、プロペラシャフト９と一体であり、ギアボックス１０のセカンダリシャフト１４は、セルフロッキングディファレンシャル１１に接続される。

図１及び図２に示すように、車両１は、ドライブシャフト５を前輪２に機械的に接続し、それによって前輪２を駆動する接続可能な駆動システム１５を含む。接続可能な駆動システム１５は、ギアトレイン１６を含み、ギアトレイン１６は、クラッチ８の直ぐ下流側に、それ故に、ギアボックス１０から上流側に配置され、一定の速度比を有し、ドライブシャフト５からの動力を、オイルバスクラッチ１７の入力に伝達する。クラッチ１７の出力は、固定の速度比で、２つのアクスルシャフト２０を有するディファレンシャル１９に接続されたプロペラシャフト１８により前輪２に接続される。

クラッチ１７は、チャンバ２１を有し、チャンバ２１は、プロペラシャフト１８と一体であり且つギアトレイン１６と一体の同数のディスクと交互する複数のディスクを収容し、ディスクを潤滑及び冷却するオイルが充填される。クラッチ１７は、また、プロペラシャフト１８と一体のディスクとギアトレイン１６と一体のディスクとの間の相対的な軸方向のスラストを調整するための油圧アクチュエータ２２を有し、クラッチ１７により伝達されるトルクを、最小のゼロ値と最大値との間で調整する。より詳細には、油圧アクチュエータ２２による負荷される軸方向のスラストは、油圧アクチュエータ２２のオイル圧Ｐに比例し、クラッチ１７によりプロペラシャフト１８に伝達される駆動トルクは、油圧アクチュエータ２２のオイル圧Ｐに実質的に比例する。

代替的な実施例では、油圧とは対照的に、アクチュエータ２２は、電気機械式であり、即ち機械的な変速機を備える電気モータを含む。

好ましい実施例では、ギアトレイン１６の速度比は、ギアボックス１０の第３ギアにより生成される速度比と正確に対応し、ディファレンシャル１９の速度比は、セルフロッキングディファレンシャル１１の速度比と一致する。結果として、ギアボックス１０の第３ギアが係合されたとき、ギアボックス１０のセカンダリシャフト１４（後輪３の回転に関連する）、クラッチ１７の出力（前輪２の回転に関連する）、及び、クラッチ１７の入力は、同一の角速度を有する。第１又は第２のギアが係合されたとき、ギアボックス１０のセカンダリシャフト１４及びクラッチ１７の出力は、クラッチ１７の入力よりも遅く回転する。そして、第３ギアよりも高いのが係合されたとき、ギアボックス１０のセカンダリシャフト１４及びクラッチ１７の出力は、クラッチ１７の入力よりも早く回転する。

代替的な実施例では、ギアトレイン１６の速度比は、ギアボックス１０の第３ギアにより生成される速度比と異なり、ディファレンシャル１９の速度比は、セルフロッキングディファレンシャル１１の速度比と異なり、従って、ギアボックス１０の第３ギアが係合されたとき、クラッチ１７の出力及び入力は同一の角速度を有する。即ち、ギアトレイン１６及びディファレンシャル１９の速度比は、ギアボックス１０のギア(好ましくは第３ギア)が係合されたときに、クラッチ１７の出力及び入力は同一の角速度を有するように、組み合わせられる。

油圧アクチュエータ２２は、比例型の３方向のソレノイドバルブ(詳細は示されず)を有し、当該ソレノイドバルブは、油圧アクチュエータ２２の一定のオイル圧Ｐを維持するために油圧アクチュエータ２２を分離し、油圧アクチュエータ２２のオイル圧Ｐを低減するために周囲圧のオイルタンク（詳細は示されず）に接続し、油圧アクチュエータ２２のオイル圧Ｐを増加させるために加圧された油圧アキュムレータ（詳細は示されず）に接続する。

油圧アクチュエータ２２、即ち油圧アクチュエータ２２のソレノイドバルブは、図３のブロック図に示すような制御ユニット２３により制御される。センサ２４は、前輪２の回転速度Ｖａを検出する。センサ２５は、後輪３の回転速度Ｖｐを検出する。差分ブロック２６は、前輪２の回転速度Ｖａと後輪３の回転速度Ｖｐの差に比例した誤差信号Ｅを生成する。誤差信号Ｅは、処理ブロック２７に供給され、当該処理ブロック２７は、誤差信号Ｅの値に依存して、エンジン４によって生成される、前輪２により伝達されなければならない駆動トルクの値、及び、それ故に、油圧アクチュエータ２２のオイル圧Ｐの所望の同等値Ｐｒｉｆを決定する。所望の値Ｐｒｉｆは、油圧アクチュエータ２２を制御するための制御信号Ｅｐを生成するために、センサ２８により測定された実際の値Ｐと比較され、好ましくは、システム安定性及び応答性を高めるために、ＰＩＤレギュレータ２９により処理される。好ましい実施例は、また、油圧アクチュエータ２２のソレノイドバルブを電流制御するための更なるフィードバックループ（詳細は示されず）を含む。油圧アクチュエータ２２の制御ループは、ギアボックス１０の第３ギアよりも高いのが係合されたときに、油圧アクチュエータ２２の加圧を防止するための不能化ブロック３０を含む。より具体的には、これは、ギアボックス１０の第３ギアよりも高いのが係合されたときに、車輪２，３の実際の回転速度Ｖａ，Ｖｐとは無関係に、誤差信号Ｅが常にゼロであることを、課すことにより容易に実現されることができる。

車両１が走行しており、後輪３のすべりが生じていないとき、前輪２の回転速度Ｖａは、後輪３の回転速度Ｖｐと同一であり、従って、誤差信号Ｅはゼロであり、油圧アクチュエータ２２のオイル圧Ｐもゼロであり、クラッチ１７の入力から出力へとトルクは一切伝達されることは無い。即ち、エンジン４により生成される駆動トルクは、後輪３により地面に伝達される一方で、前輪２は、車両１の前進移動により駆動される。

逆に、後輪３のすべりが、グリップを失うことにより生じた場合、前輪２の回転速度Ｖａは、後輪３の回転速度Ｖｐよりも低く、従って、誤差信号Ｅは正であり、油圧アクチュエータ２２のオイル圧Ｐはゼロ以外であり、通常的には後輪３のすべり度合いに依存し、トルクが、クラッチ１７の入力から出力へシステム前輪２のディファレンシャル１９に伝達される。即ち、エンジン４により生成される駆動トルクは、後輪３により部分的に及び前輪２により部分的に路面に伝達され、前輪２により伝達されるトルクの割合は、後輪３のすべり度合いに直接的に比例する。前輪２へ伝達される最大トルクは、明らかながら、固定又は可変であってよい所与の閾値を下回るように維持されてよい。

強調すべきこととして、ギアボックス１０の第３ギアが係合されたとき、クラッチ１７の出力及び入力は、同一の角速度であり、クラッチ１７のディスクは、それ故に、スリップ無しで同期して回転し、それにも拘らず、ギアボックス１０の第１若しくは第２ギアが係合されたとき、クラッチ１７の入力の角速度は、クラッチ１７の出力の角速度よりも高く、従って、クラッチ１７のディスクのすべりが発生する。即ち、この場合、クラッチ１７は、ギアトレイン１６(言及したように、ギアトレイン１６の速度比は、ギアボックス１０の第３ギアにより決定される速度比に等しい)により課される回転速度を低減することにより回転速度を適合させるように機能する。

ギアボックス１０の第３ギアよりも高いのが係合したときに後輪３のすべりが生じた場合、ゼロの誤差信号Ｅが維持され、クラッチ１７を介したトルク伝達が防止される。この制御モードは、クラッチ１７がクラッチ１７の入力がクラッチ１７の出力よりも高い角速度を有するときに速度を適合させることができるが、クラッチ１７の入力がクラッチ１７の出力よりも低い角速度を有するときに速度を適合させることができない可能性がある際に、必要である。

駆動は、それ故に、後輪３のみに抽出され、後輪３のすべりが生じたときだけ前輪２に短い時間だけ自動的に拡張される。指摘すべきこととして、駆動は、前輪２に短い時間しか拡張できず、また、速度を適合させるとき(ギアボックス１０の第１又は第２ギアが係合されるとき)、クラッチ１７内のオイルは、直ぐに加熱する傾向となり、従って、クラッチ１７は、延長された期間(およそ２０−３０秒)適切に機能することができない。

ギアトレイン１６の速度比は、明らかながら、ギアボックス１０の、第３ギア以外の、如何なる他のギアの速度比と整合するように修正されてもよい。

図示しない代替的な実施例では、クラッチ８は、後部に配置され、ギアボックス１０に一体のケーシング内に収容される。更なる実施例では、クラッチ８は、後方に配置され、ギアボックス１０と一体のケーシング内に収容され、デュアルクラッチである。

図４の実施例では、エンジン４は、略中央に配置され、後方にクラッチ８及びギアボックス１０が配置される。ドライブシャフト５は、フライホイール６及びクラッチ８に一方の側が機械的に接続され、略中央にあるクラッチ１７に他方の側が接続される。ギアトレイン１６は、クラッチ１７よりも下流側で、略中央に配置され、プロペラシャフト１８は、ギアトレインから延び、前方でディファレンシャル１９に接続される。図４の実施例は、図１及び図２の実施例と機能的に同一であり、機械的な要素の配置、特にドライブシャフト５が一方の側で前輪２に動力を伝達し他方の側で後輪３に伝達するという事実、により特徴付けられる。

試験が示すところによると、上述の接続可能な駆動システム１５は、運転者側の援助無しで、如何なるロードホールディング状況においても最良の牽引条件で車両１を駆動することを提供する。更に、上述の接続可能な駆動システム１５は、実現が容易であり、コンパクトで軽量であり、後輪３の駆動モードにおいて顕著な駆動トルクロスを伴わない。

本発明による接続可能な四輪駆動車両の概略平面図である。 図１の車両の駆動輪への動力伝達の動作を示す図である。 図１の車両の中央制御ユニットにより実現される制御スキームを示す図である。 本発明による接続可能な四輪駆動車両の代替実施例の駆動輪への動力伝達の動作を示す図である。

Claims (20)

1. ドライブシャフト（５）を有するエンジン（４）と、第１クラッチ（８）を有するギアボックス（１０）を介してドライブシャフト（５）に永久的に接続される２つの主駆動輪（３）と、接続可能な駆動システム（１５）によりドライブシャフト（５）に選択的に接続可能な２つの副駆動輪（２）とを含む接続可能な四輪駆動車両（１）であって、
   接続可能な駆動システム（１５）が、第２クラッチ（１７）を含み、該第２クラッチが、一方の側で、ギアボックス（１０）から上流でドライブシャフト（５）に機械的に接続され、他方の側で、副駆動輪（２）に機械的に接続されることを特徴とする、車両。
2. 第２クラッチ（１７）は、一方の側で、ギアボックス（１０）から上流でドライブシャフト（５）に固定の速度比で接続され、他方の側で、副駆動輪（２）に固定の速度比で接続される、請求項１に記載の車両。
3. ギアボックス（１０）は、複数のギアを含み、接続可能な駆動システム（１５）は、ギアトレイン（１６）を含み、ギアトレイン（１６）の速度比は、ギアボックス（１０）の所与の同期ギアが係合したときに、第２クラッチ（１７）の入力と出力が同一速度になるように、構成される、請求項１又は２に記載の車両。
4. 前記同期ギアは、ギアボックス（１０）の第３ギアである、請求項３に記載の車両。
5. ギアトレイン（１６）は、第２クラッチ（１７）から下流側に配置される、請求項３又は４に記載の車両。
6. ギアトレイン（１６）は、第２クラッチ（１７）から上流側に配置される、請求項３又は４に記載の車両。
7. 第２クラッチ（１７）は、ゼロから最大値までの範囲のトルクを伝達するために制御可能である、請求項１〜６のいずれかに記載の車両。
8. 第２クラッチ（１７）は、オイルバスクラッチである、請求項７に記載の車両。
9. 第２クラッチ（１７）は、第２クラッチ（１７）の位置、及び、それ故に、第２クラッチ（１７）により伝わるトルクの値、を調整するアクチュエータを含む、請求項７又は８に記載の車両。
10. 接続可能な駆動システム（１５）は、副駆動輪（２）の回転速度（Ｖａ）を検出する第１センサ（２４）と、主駆動輪（２）の回転速度（Ｖｐ）を検出する第２センサ（２５）と、副駆動輪（２）の回転速度（Ｖａ）と主駆動輪（２）の回転速度（Ｖｐ）の差に比例した誤差信号（Ｅ）を生成する差分ブロック(２６)とを含む制御ユニット（２３）により制御され、第２クラッチ（１７）は、誤差信号（Ｅ）に応じて制御ユニット（２３）により制御される、請求項７、８又は９に記載の車両。
11. ギアトレイン（１６）の速度比は、ギアボックス（１０）の所与の同期ギアが係合したときに、第２クラッチ（１７）の入力と出力が同一の角速度となるように構成され、制御ユニット（２３）は、ギアボックス（１０）の係合されたギアが前記同期ギアよりも高いときに第２クラッチ（１７）の作動を抑制する不能化ブロック（３０）を含む、請求項１０に記載の車両。
12. ギアトレイン（１６）の速度比は、ギアボックス（１０）の所与の最大ギアによりも高いギアボックス（１０）のギアが係合されたときに、第２クラッチ（１７）の入力が第２クラッチ（１７）の出力よりも低い角速度を有するように、構成され、制御ユニット（２３）は、ギアボックス（１０）の係合されたギアが前記最大ギアよりも高いときに第２クラッチ（１７）の作動を抑制する不能化ブロック（３０）を含む、請求項１０に記載の車両。
13. 主駆動輪（３）は、後輪であり、副駆動輪(２)は、前輪である、請求項１〜１２のいずれかに記載の車両。
14. エンジン（４）は、前側で、第１クラッチ（８）及び後側でギアボックス（１０）において終端する第１プロペラシャフト（９）を含むパワートレイン（７）により、後輪たる主駆動輪（３）に接続され、第１ディファレンシャル（１１）は、ギアボックス（１０）にカスケード接続され、第１ディファレンシャル（１１）からは、後輪たる主駆動輪（３）にそれぞれ一体となる２つのアクスルシャフト（１２）が延在する、請求項１３に記載の車両。
15. 第１クラッチ（８）は、前側に配置され、且つ、エンジン（４）に一体のケーシング内に収容される、請求項１４に記載の車両。
16. 第１クラッチ（８）は、後側に配置され、且つ、ギアボックス（１０）に一体のケーシング内に収容される、請求項１４に記載の車両。
17. エンジン（４）は、中央に配置され、第１クラッチ（８）及びギアボックス（１０）は、後側に配置される、請求項１３に記載の車両。
18. ドライブシャフト（５）は、主駆動輪（３）に動力を伝達するために第１クラッチ（８）に一方の側が接続され、副駆動輪（２）に動力を伝達するために第２クラッチ（１７）に他方の側が接続される、請求項１７に記載の車両。
19. 接続可能な駆動システム（１５）は、第２クラッチ(１７)により駆動され且つ副駆動輪(２)と一体の2個のアクスルシャフト(２０)に接続される第２ディファレンシャル（１９）を含む、請求項１〜１８のいずれかに記載の車両。
20. ドライブシャフト（５）を有するエンジン（４）、ドライブシャフト（５）により駆動される前後２輪ずつの４つの車輪（２，３）とを含む、接続可能な四輪駆動車両（１）であって、
    ドライブシャフト（５）は、一方の側が前輪(２)に接続され、他方の側が後輪(３)に接続されることを特徴とする、車両。

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