JP2008189110A - Power transmission device of four-wheel drive car - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は四輪駆動車、特に、駆動源から主駆動輪車軸に伝達される出力をトランスファで取り出して従駆動輪車軸に伝達すると共に、主駆動輪側と従駆動輪側との回転速度差を解消するための変速機構が備えられた構成の四輪駆動車の動力伝達装置の技術分野に関する。 The present invention relates to a four-wheel drive vehicle, in particular, an output transmitted from a drive source to a main drive wheel axle is transferred to a slave drive wheel axle, and a difference in rotational speed between the main drive wheel side and the slave drive wheel side The present invention relates to a technical field of a power transmission device for a four-wheel drive vehicle having a structure provided with a speed change mechanism for solving the problem.
従来、FF(フロントエンジン・フロントドライブ)車ベース、FR(フロントエンジン・リヤドライブ)車ベース、あるいはRR(リヤエンジン・リヤドライブ)車ベースを問わず、駆動源としてのエンジンの出力がトランスミッションを経由したのち、主駆動輪デフを介して主駆動輪車軸に伝達されつつトランスファによって推進軸に取り出され、この推進軸から従駆動輪デフを介して従駆動輪車軸にも伝達されるように構成された四輪駆動車が知られている。 Conventionally, the output of the engine as a drive source passes through the transmission regardless of whether it is based on FF (front engine / front drive), FR (front engine / rear drive), or RR (rear engine / rear drive). After that, while being transmitted to the main drive wheel axle through the main drive wheel differential, it is taken out by the transfer to the propulsion shaft, and is transmitted from the propulsion shaft to the slave drive wheel axle via the slave drive wheel differential. Four-wheel drive vehicles are known.
一方、四輪駆動車では、タイヤ径がすべて同一であることを前提として、前輪と後輪との間に回転速度差があると、つまり周速度差があると、循環トルクが増大する結果、動力の損失や駆動系の無用な発熱といった不具合が生じるので、タイヤ交換時には、全部のタイヤを同一銘柄、同一サイズのタイヤに同時に交換するのが通例である。しかし、それでも、長期使用によるタイヤ磨耗のバラツキやタイヤ荷重の変化等に起因してタイヤ径に差が生じることがあり、その場合に、前後輪間で回転速度差が発生してしまう。 On the other hand, in a four-wheel drive vehicle, assuming that the tire diameters are all the same, if there is a difference in rotational speed between the front wheels and the rear wheels, that is, if there is a difference in peripheral speed, the circulation torque will increase. Since problems such as power loss and unnecessary heat generation of the drive system occur, it is customary to replace all tires simultaneously with tires of the same brand and size at the time of tire replacement. However, even in such a case, a difference in tire diameter may occur due to variations in tire wear due to long-term use, changes in tire load, and the like. In this case, a difference in rotational speed between front and rear wheels occurs.
この問題に対しては、例えば特許文献1に記載の技術を用いることが考えられる。すなわち、主駆動輪車軸と従駆動輪車軸との間の動力伝達経路上のトランスファと従駆動輪デフとの間に、主駆動輪側の回転速度と従駆動輪側の回転速度との比率を変化させるための変速機構を介在させるのである。そして、主駆動輪の回転速度と従駆動輪の回転速度との間に回転速度差が発生したときには、それを打ち消すように変速機構を制御して、循環トルク増大等の不具合を回避するのである。
For this problem, for example, it is conceivable to use the technique described in
ところで、前記特許文献1に記載される変速機構は、主駆動輪側(トランスファ側)の入力軸と従駆動輪側(従駆動輪デフ側)の出力軸とを直接断接する直結クラッチと、増速するように歯数が予め定められた増速ギヤ列を介して断接する増速クラッチとを備えた構成で、直結クラッチを繋いで増速クラッチを切ったときには、入力軸と出力軸とが直結して同一回転速度になる一方、直結クラッチを切って増速クラッチを繋いだときには、入力軸の回転速度が予め定められた変速比で増速されて出力軸に伝達されるようになっている。
By the way, the speed change mechanism described in
しかし、それでもなお、解決すべき課題が残っている。まず、入力軸の回転速度を減速して出力軸に伝達することができないことである。前後輪間で発生する回転速度差は、常に主駆動輪側の回転速度が大きく従駆動輪側の回転速度が小さいとは限らず、逆に従駆動輪側の回転速度が大きく主駆動輪側の回転速度が小さい場合もあるから、変速機構は、入力軸の回転速度を減速して出力軸に伝達することも可能であることが要望される。次に、増速比あるいは減速比が予めギヤ列の歯数によって固定されていることである。前後輪間で発生する回転速度差は、状況に応じていろいろと変化するから、変速機構の変速比は、増速側でも減速側でも無段階に変化させることが可能であることが要望される。 However, there are still problems to be solved. First, the rotational speed of the input shaft cannot be reduced and transmitted to the output shaft. The difference in rotational speed generated between the front and rear wheels is not always that the rotational speed on the main drive wheel side is large and the rotational speed on the slave drive wheel side is small, but conversely the rotational speed on the slave drive wheel side is large Therefore, the speed change mechanism is required to be able to reduce the rotational speed of the input shaft and transmit it to the output shaft. Next, the speed increasing ratio or the speed reducing ratio is fixed in advance by the number of teeth of the gear train. Since the rotational speed difference generated between the front and rear wheels varies depending on the situation, it is desired that the speed ratio of the speed change mechanism can be changed steplessly on either the speed increasing side or the speed reducing side. .
そこで、本発明は、四輪駆動車に搭載される変速機構において、主駆動輪側の入力軸と従駆動輪側の出力軸との間を、直結、増速、減速の3つの状態に切替可能とすること、及び、変速比を増速側でも減速側でも無段階変化可能とすることを課題とする。 Therefore, the present invention switches between three states of direct connection, acceleration, and deceleration between the input shaft on the main drive wheel side and the output shaft on the slave drive wheel side in the transmission mechanism mounted on the four-wheel drive vehicle. It is an object of the present invention to make it possible and to change the gear ratio steplessly on both the speed increasing side and the speed reducing side.
前記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、駆動源の出力を主駆動輪車軸と従駆動輪車軸とに分配するトランスファと、左右の従駆動輪間に設けられた従駆動輪デフと、前記トランスファと前記従駆動輪デフとの間に設けられた変速機構とを有する四輪駆動車の動力伝達装置であって、前記変速機構が、前記トランスファ側から動力を入力する入力軸と、この入力軸と同軸に配置され、前記従駆動輪デフ側へ動力を出力する出力軸と、これらの入力軸及び出力軸と同軸に配置された第1、第2プラネタリギヤセットとを備え、前記第1プラネタリギヤセットのピニオンキャリヤが前記入力軸に結合され、前記第2プラネタリギヤセットのピニオンキャリヤが前記出力軸に結合され、前記第1、第2プラネタリギヤセットのリングギヤ同士が連結されていると共に、前記第1プラネタリギヤセットのサンギヤと前記入力軸とを断接する第1クラッチと、前記第2プラネタリギヤセットのサンギヤと前記出力軸とを断接する第2クラッチと、前記第1プラネタリギヤセットのサンギヤと変速機構ケースとを断接する第1ブレーキと、前記第2プラネタリギヤセットのサンギヤと変速機構ケースとを断接する第2ブレーキとが設けられていることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
次に、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の四輪駆動車の動力伝達装置であって、前記第1クラッチ及び前記第2クラッチを締結とし、前記第1ブレーキ及び前記第2ブレーキを非締結とした状態から、前記第1クラッチの容量を下げ、前記第1ブレーキの容量を上げることにより、前記変速機構の変速比を増速側に無段階に変化させる制御手段が備えられていることを特徴とする。 A second aspect of the present invention is the power transmission device for a four-wheel drive vehicle according to the first aspect, wherein the first clutch and the second clutch are engaged, and the first brake and the first Control means for continuously changing the speed ratio of the speed change mechanism to the speed increasing side by lowering the capacity of the first clutch and increasing the capacity of the first brake from a state where the two brakes are not engaged. It is characterized by being.
次に、請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の四輪駆動車の動力伝達装置であって、前記第1クラッチ及び前記第2クラッチを締結とし、前記第1ブレーキ及び前記第2ブレーキを非締結とした状態から、前記第2クラッチの容量を下げ、前記第2ブレーキの容量を上げることにより、前記変速機構の変速比を減速側に無段階に変化させる制御手段が備えられていることを特徴とする。 Next, a third aspect of the present invention is the power transmission device for a four-wheel drive vehicle according to the first aspect, wherein the first clutch and the second clutch are engaged, and the first brake and the first There is provided control means for steplessly changing the speed ratio of the speed change mechanism to the deceleration side by lowering the capacity of the second clutch and increasing the capacity of the second brake from a state where the two brakes are not engaged. It is characterized by.
次に、請求項4に記載の発明は、請求項2又は3に記載の四輪駆動車の動力伝達装置であって、前記制御手段は、容量を下げなかったクラッチの容量を制御することにより、前記トランスファ側から前記従駆動輪デフ側への伝達トルク容量を無段階に変化させることを特徴とする。
Next, the invention according to claim 4 is the power transmission device for a four-wheel drive vehicle according to
次に、請求項5に記載の発明は、請求項1に記載の四輪駆動車の動力伝達装置であって、前記主駆動輪の回転速度を検出する主駆動輪速検出手段と、前記従駆動輪の回転速度を検出する従駆動輪速検出手段と、前記主駆動輪速検出手段で検出された主駆動輪の回転速度と前記従駆動輪速検出手段で検出された従駆動輪の回転速度とが所定の対応関係となるように、前記第1クラッチ、前記第2クラッチ、前記第1ブレーキ及び前記第2ブレーキを制御する制御手段とが備えられていることを特徴とする。 Next, a fifth aspect of the present invention is the power transmission device for a four-wheel drive vehicle according to the first aspect, wherein the main drive wheel speed detecting means for detecting the rotational speed of the main drive wheel, and the slave Slave drive wheel speed detection means for detecting the rotation speed of the drive wheel, rotation speed of the main drive wheel detected by the main drive wheel speed detection means, and rotation of the slave drive wheel detected by the slave drive wheel speed detection means Control means for controlling the first clutch, the second clutch, the first brake, and the second brake is provided so that the speed has a predetermined correspondence relationship.
まず、請求項1に記載の発明によれば、四輪駆動車のトランスファと従駆動輪デフとの間に搭載された変速機構において、第1、第2クラッチ及び第1、第2ブレーキを制御することにより、主駆動輪側の入力軸と従駆動輪側の出力軸との間を、直結、増速、減速の3つの状態に切り替えることが可能となる。 First, according to the first aspect of the invention, the first, second clutch and the first, second brake are controlled in the speed change mechanism mounted between the transfer of the four-wheel drive vehicle and the driven wheel differential. By doing so, it becomes possible to switch between the input shaft on the main drive wheel side and the output shaft on the slave drive wheel side into three states of direct connection, acceleration, and deceleration.
図2を参照して具体的に説明する。変速機構120は、トランスファ側から動力が入力される入力軸121と、従駆動輪デフ側へ動力が出力される出力軸131とを有し、両軸121,131は同軸に配置されている。また、両軸121,131と同軸に、第1プラネタリギヤセット122と、第2プラネタリギヤセット132とが備えられている。その場合に、第1プラネタリギヤセット122のピニオンキャリヤ125が入力軸121に結合され、第2プラネタリギヤセット132のピニオンキャリヤ135が出力軸131に結合されている。また、両プラネタリギヤセット122,132のリングギヤ126,136同士が連結されている。つまり、第1プラネタリギヤセット122は、キャリヤ125入力・リングギヤ126出力であり、第2プラネタリギヤセット132は、リングギヤ136入力・キャリヤ135出力である。そして、第1プラネタリギヤセット122のサンギヤ123と入力軸121とを断接する第1クラッチ127、第2プラネタリギヤセット132のサンギヤ133と出力軸131とを断接する第2クラッチ137、第1プラネタリギヤセット122のサンギヤ123と変速機構ケース120aとを断接する第1ブレーキ128、及び、第2プラネタリギヤセット132のサンギヤ133と変速機構ケース120aとを断接する第2ブレーキ138が設けられている。
This will be specifically described with reference to FIG. The
したがって、両クラッチ127,137を締結とし、両ブレーキ128,138を非締結(解放)とすると、両プラネタリギヤセット122,132全体がそれぞれ一体化し、ここで、両リングギヤ126,136同士が連結しているので、結局、入力軸121と出力軸131とが一体化して、直結状態が得られることとなる。また、この直結状態から、第1クラッチ127の容量を下げ、第1ブレーキ128の容量を上げると、第1プラネタリギヤセット122において、サンギヤ123の回転が低下し、入力軸121及びピニオンキャリヤ125の回転よりもリングギヤ126の回転が大きくなり、ここで、両リングギヤ126,136同士が連結しているので、結局、入力軸121の回転が増大されて出力軸131に伝達され、増速状態が得られることとなる。逆に、直結状態から、第2クラッチ137の容量を下げ、第2ブレーキ138の容量を上げると、第2プラネタリギヤセット132において、サンギヤ133の回転が低下し、リングギヤ136の回転よりもピニオンキャリヤ135及び出力軸131の回転が小さくなり、ここで、両リングギヤ126,136同士が連結しているので、結局、入力軸121の回転が減少されて出力軸131に伝達され、減速状態が得られることとなる。以上により、主駆動輪側の入力軸と従駆動輪側の出力軸との間を、直結、増速、減速の3つの状態に切り替えることが可能となる。
Therefore, if both
次に、請求項2に記載の発明によれば、第1、第2クラッチを締結とし、第1、第2ブレーキを非締結とした状態、つまり直結状態から、第1クラッチの容量を下げ、第1ブレーキの容量を上げることにより、つまり入力軸側のクラッチの締結力を弱める共に、同じく入力軸側のブレーキを繋ぎ気味とすることにより、前述したように、変速機構の変速比を増速側に変化させることができる。しかも、その場合に、第1クラッチの容量及び第1ブレーキの容量をいろいろに増減調整することによって、第1プラネタリギヤセットのサンギヤの回転を自在にコントロールすることができ、その結果、変速機構の変速比を増速側に無段階に変化させることが可能となる。
Next, according to the invention described in
次に、請求項3に記載の発明によれば、第1、第2クラッチを締結とし、第1、第2ブレーキを非締結とした状態、つまり直結状態から、第2クラッチの容量を下げ、第2ブレーキの容量を上げることにより、つまり出力軸側のクラッチの締結力を弱める共に、同じく出力軸側のブレーキを繋ぎ気味とすることにより、前述したように、変速機構の変速比を減速側に変化させることができる。しかも、その場合に、第2クラッチの容量及び第2ブレーキの容量をいろいろに増減調整することによって、第2プラネタリギヤセットのサンギヤの回転を自在にコントロールすることができ、その結果、変速機構の変速比を減速側に無段階に変化させることが可能となる。 Next, according to the invention described in claim 3, from the state where the first and second clutches are engaged and the first and second brakes are not engaged, that is, from the direct connection state, the capacity of the second clutch is reduced, By increasing the capacity of the second brake, that is, by weakening the fastening force of the clutch on the output shaft side and connecting the brake on the output shaft side as well, as described above, the speed ratio of the speed change mechanism is reduced. Can be changed. In addition, in this case, the rotation of the sun gear of the second planetary gear set can be freely controlled by adjusting the capacity of the second clutch and the capacity of the second brake in various ways. It becomes possible to change the ratio steplessly on the deceleration side.
次に、請求項4に記載の発明によれば、前記請求項2に記載の発明の第2クラッチの容量又は前記請求項3に記載の発明の第1クラッチの容量を制御することにより、つまり増速時には出力軸側のクラッチの締結力を制御し、減速時には入力軸側のクラッチの締結力を制御することにより、トランスファ側(主駆動輪側)から従駆動輪デフ側(従駆動輪側)への伝達トルク容量を変化させることができる。しかも、その場合に、クラッチの容量をいろいろに増減調整することによって、トランスファ側から従駆動輪デフ側への伝達トルク容量を無段階に変化させることが可能となる。つまり、本発明に係る変速機構は、周知の電子制御トルク配分式カップリングと同等の機能を併せて具備するようになる。
Next, according to the invention of claim 4, by controlling the capacity of the second clutch of the invention of
次に、請求項5に記載の発明によれば、四輪駆動車のトランスファと従駆動輪デフとの間に搭載された変速機構において、第1、第2クラッチ及び第1、第2ブレーキを制御することにより、主駆動輪の回転速度と従駆動輪の回転速度とを所定の対応関係に維持することができるので、循環トルク増大に起因する動力損失や駆動系の無用な発熱等の不具合を的確に抑制することができる。以下、発明の最良の実施の形態を通して本発明をさらに詳しく説明する。 Next, according to the fifth aspect of the present invention, in the speed change mechanism mounted between the transfer of the four-wheel drive vehicle and the sub-drive wheel differential, the first, second clutch and first, second brake are provided. By controlling, the rotation speed of the main drive wheel and the rotation speed of the slave drive wheel can be maintained in a predetermined correspondence relationship, so there are problems such as power loss due to increased circulating torque and unnecessary heat generation of the drive system. Can be accurately suppressed. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through the best mode of the invention.
図1は、本発明の最良の実施の形態に係る四輪駆動車1の動力伝達装置を示すブロック図である。この四輪駆動車1は、FF(フロントエンジン・フロントドライブ)車ベースで構築されており、車体前部に横置きされたエンジン1と、このエンジン1の出力を運転者の操作に応じて変速するトランスミッション2とを有し、このトランスミッション2から出力された駆動力が主駆動輪デフ30を介して前側左右の主駆動輪車軸40,40ないし主駆動輪50,50に伝達されるようになっている。一方、トランスミッション2から出力された駆動力は、トランスファ60によって車体前後に延びる推進軸70に取り出され、この推進軸70から車体後部に配置された従駆動輪デフ80を介して後側左右の従駆動輪車軸90,90ないし従駆動輪100,100にも伝達されるようになっている。そして、車体前部のトランスファ60と車体後部の従駆動輪デフ80との間の推進軸70の途中に、電子制御カップリング110と、本発明の主たる特徴部分である変速機構120とが配設されている。
FIG. 1 is a block diagram showing a power transmission device of a four-
ここで、電子制御カップリング110は、前後輪間、すなわち主駆動輪と従駆動輪との間で駆動トルクを自在に配分するもので、詳しくは図示しないが、例えば、電磁ソレノイドでコントロールクラッチを結合すると、コントロールカムとメインカムとの回転速度差によって球体カムがメインカムを押し、これによりメインクラッチが伝達トルク容量を可変に結合する周知の構成(例えば特開平10−292829号公報や特開2006−300337号公報参照)を有している。
Here, the
一方、変速機構120は、前後輪間で回転速度の比率を自在に変化させるもので、図2に詳しく示すように、車体前部のトランスファ60側からこの変速機構120へ動力を入力するための入力軸121と、車体後部の従駆動輪デフ80側へこの変速機構120から動力を出力するための出力軸131とを備えている。これらの入力軸121及び出力軸131は同軸に配置されていると共に、さらにこれらの軸121,131と同軸に、前側の第1プラネタリギヤセット122及び後側の第2プラネタリギヤセット132が備えられている。これらのプラネタリギヤセット122,132は、サンギヤ123,133と、このサンギヤ123,133と噛み合う複数個のピニオンギヤ124,134と、これらのピニオンギヤ124,134と噛み合うリングギヤ126,136と、複数個のピニオンギヤ124,134を支持するピニオンキャリヤ125,135とを含む周知の構成を有している。
On the other hand, the
その場合に、第1プラネタリギヤセット122のピニオンキャリヤ125が入力軸121に結合され、また、第2プラネタリギヤセット132のピニオンキャリヤ135が出力軸131に結合されていると共に、これら2つのプラネタリギヤセット131,132のリングギヤ126,136同士が相互に連結されている。
In that case, the
そして、第1プラネタリギヤセット122においては、サンギヤ123と入力軸121との間にこれらを断接するための第1クラッチ127が介設され、かつ、サンギヤ123と変速機構ケース120aとの間にこれらを断接するための第1ブレーキ(増速ブレーキ)128が介設されている。同様に、第2プラネタリギヤセット132においては、サンギヤ133と出力軸131との間にこれらを断接するための第2クラッチ137が介設され、かつ、サンギヤ133と変速機構ケース120aとの間にこれらを断接するための第2ブレーキ(減速ブレーキ)138が介設されている[請求項1の構成]。
In the first planetary gear set 122, a
ここで、前記第1、第2クラッチ127,137及び第1、第2ブレーキ128,138は、いずれも油圧の供給又は排出に応じてインナ側とアウタ側の複数の摩擦プレート同士が対接又は離反するもので、前記油圧を提供するための作動油は、例えばトランスミッション20やトランスファ60からこの変速機構120に導いてくることができる。また、これらのクラッチ127,137及びブレーキ128,138(摩擦要素)の容量の制御は、例えば作動油の供給回路上にデューティソレノイドバルブを設け、このデューティソレノイドバルブのデューティ率(バルブ開時間の比率)を増減調整することによって遂行することができる。
Here, each of the first and
図3にまとめたように、この変速機構120においては、前記摩擦要素127,137,128,138を、締結、非締結(解放)又は容量制御とすることにより、トランスファ60側の入力軸121と従駆動輪デフ80側の出力軸131との間を、直結、増速又は減速の3つの状態に切り替えることが可能となっている。
As summarized in FIG. 3, in the
例えば、第1、第2クラッチ127,137を締結とし、第1、第2ブレーキ128,138を非締結とすると、第1、第2プラネタリギヤセット122,132において、軸121,131と、サンギヤ123,133と、ピニオンキャリヤ125,135と、リングギヤ126,136とが一体となって同一速度で同一方向に回転する。しかも、第1、第2プラネタリギヤセット122,132のリングギヤ126,136同士が相互に連結されているので、第1、第2プラネタリギヤセット122,132が一体となり、その結果、入力軸121と出力軸131とが直結する直結状態が得られる。図4は、この直結時における変速機構120内部の動力伝達経路を太線で表したものである。
For example, when the first and
そして、この状態において、第2クラッチ137の容量を制御すると、つまり、出力軸131側のクラッチ137の締結力を制御すると、トランスファ60側(主駆動輪50側)から従駆動輪デフ80側(従駆動輪100側)への伝達トルク容量を変化させることができる。しかも、その場合に、第2クラッチ137の容量をいろいろに増減調整することによって、トランスファ60側から従駆動輪デフ80側への伝達トルク容量を無段階に変化させることが可能となる(直結時カップリング)。つまり、前記電子制御カップリング110と同等の機能を具備するようになる。図5は、この直結時カップリングにおける変速機構120内部の動力伝達経路を太線で表したものである(破線は容量制御していることを示す)。
In this state, when the capacity of the
一方、図4の直結状態から、第1クラッチ127の容量を下げ、第1ブレーキ(増速ブレーキ)128の容量を上げると、つまり第1クラッチ127の締結力を弱めると共に、第1ブレーキ128を繋ぎ気味とすると、第1プラネタリギヤセット122において、サンギヤ123の回転が低下し、その結果、入力軸121の回転が増大されてリングギヤ126,136から第2プラネタリギヤセット132を経由したのち出力軸131に伝達される増速状態が得られる。図6は、この増速時における変速機構120内部の動力伝達経路を太線で表したものである(破線は容量制御していることを示す)。
On the other hand, when the capacity of the
しかも、その場合に、第1クラッチ127の容量及び第1ブレーキ128の容量をいろいろに増減調整することによって、第1プラネタリギヤセット122のサンギヤ123の回転を自在にコントロールすることができ、その結果、この変速機構120の変速比を増速側に無段階に変化させることが可能となる[請求項2の構成]。
In addition, in that case, the rotation of the
そして、この状態において、第2クラッチ137の容量を制御すると、つまり、出力軸131側のクラッチ137の締結力を制御すると、トランスファ60側(主駆動輪50側)から従駆動輪デフ80側(従駆動輪100側)への伝達トルク容量を変化させることができる。しかも、その場合に、第2クラッチ137の容量をいろいろに増減調整することによって、トランスファ60側から従駆動輪デフ80側への伝達トルク容量を無段階に変化させることが可能となる(増速時カップリング)[請求項4の構成]。つまり、前記電子制御カップリング110と同等の機能を具備するようになる。図7は、この増速時カップリングにおける変速機構120内部の動力伝達経路を太線で表したものである(破線は容量制御していることを示す)。
In this state, when the capacity of the
また、図4の直結状態から、第2クラッチ137の容量を下げ、第2ブレーキ(減速ブレーキ)138の容量を上げると、つまり第2クラッチ137の締結力を弱めると共に、第2ブレーキ138を繋ぎ気味とすると、第2プラネタリギヤセット132において、サンギヤ133の回転が低下し、その結果、入力軸121の回転速度が第1プラネタリギヤセット122からリングギヤ126,136を経由したのち減少されて出力軸131に伝達される減速状態が得られる。図8は、この減速時における変速機構120内部の動力伝達経路を太線で表したものである(破線は容量制御していることを示す)。
In addition, when the capacity of the
しかも、その場合に、第2クラッチ137の容量及び第2ブレーキ138の容量をいろいろに増減調整することによって、第2プラネタリギヤセット132のサンギヤ133の回転を自在にコントロールすることができ、その結果、この変速機構120の変速比を減速側に無段階に変化させることが可能となる[請求項3の構成]。
In addition, in that case, the rotation of the
そして、この状態において、第1クラッチ127の容量を制御すると、つまり、入力軸121側のクラッチ127の締結力を制御すると、トランスファ60側(主駆動輪50側)から従駆動輪デフ80側(従駆動輪100側)への伝達トルク容量を変化させることができる。しかも、その場合に、第1クラッチ127の容量をいろいろに増減調整することによって、トランスファ60側から従駆動輪デフ80側への伝達トルク容量を無段階に変化させることが可能となる(減速時カップリング)[請求項4の構成]。つまり、前記電子制御カップリング110と同等の機能を具備するようになる。図9は、この減速時カップリングにおける変速機構120内部の動力伝達経路を太線で表したものである(破線は容量制御していることを示す)。
In this state, when the capacity of the
なお、本実施形態においては、変速機構120の内部の構成が入力側と出力側とで対称形になっている。つまり、入力軸121上の第1プラネタリギヤセット122の各構成要素123〜126と出力軸131上の第2プラネタリギヤセット132の各構成要素133〜136とが同じ仕様であり、第1クラッチ127と第2クラッチ137とが同じ仕様であり、第1ブレーキ128と第2ブレーキ138とが同じ仕様である。これにより、変速機構120の部品コスト及び組立コストの抑制を図ることができる。
In the present embodiment, the internal structure of the
次に、このような構成の変速機構120を制御する代表的具体例を説明する。この制御は、前後左右の駆動輪50,100のタイヤの長期使用による磨耗のバラツキやタイヤ荷重の変化等に起因してタイヤ径に差が生じ、前後輪間で回転速度差が発生したときに、それを打ち消すように変速機構120を制御して、循環トルク増大等の不具合を回避するものである。
Next, a typical example for controlling the
そのために、図10に示すように、主駆動輪50の回転速度を検出するための主駆動輪速センサ210及び従駆動輪100の回転速度を検出するための従駆動輪速センサ220を設け、コントロールユニット200がこれらのセンサ210,220からの信号を入力し、前記主駆動輪速センサ210で検出された主駆動輪50の回転速度(主駆動輪速)VFと前記従駆動輪速センサ220で検出された従駆動輪100の回転速度(従駆動輪速)VRとが所定の対応関係Roとなるように、前記変速機構120の第1、第2クラッチ127,137及び第1、第2ブレーキ128,138を制御するように構成する[請求項5の構成]。
For this purpose, as shown in FIG. 10, a main drive
なお、ここで、主駆動輪速VF及び従駆動輪速VRは、具体的には、変速機構120の入力軸121の回転速度、出力軸131の回転速度であってもよいし、あるいは、左右の主駆動輪50,50の平均回転速度、左右の従駆動輪100,100の平均回転速度であってもよい。
Here, the main driving wheel speed VF and the driven driving wheel speed VR may specifically be the rotation speed of the
図11は、前記コントロールユニット200が行う制御動作のフローチャートである。まず、ステップS1で、主駆動輪速センサ210及び従駆動輪速センサ220を用いて主駆動輪速VFと従駆動輪速VRとを検出する。次いで、ステップS2で、図示しないメモリからマップを読み込む。
FIG. 11 is a flowchart of the control operation performed by the
ここで、マップは、図12に示すように、主駆動輪速VFと従駆動輪速VRとの対応関係R、より詳しくは、主駆動輪速VFに対する従駆動輪速VRの比率(VR/VF)と、変速機構120の制御態様との相関を表すマップである。具体的には、前記比率R(=VR/VF)が目標比率Roよりも小さいとき(領域Aのとき)は変速機構120を増速側に制御し(図3、図6参照)、目標比率Roよりも大きいとき(領域Bのとき)は変速機構120を減速側に制御し(図3、図8参照)、目標比率Roに所定範囲内で入っているとき(領域Cのとき)は変速機構120を現状維持に制御する。ここで、領域Cは、目標比率Roの周辺に設けられたヒステリシスである。なお、目標比率Roは、四輪駆動車1の特性等に応じて適宜決定されるべきものであり、タイヤ径がすべて同一であることを前提としても、必ずしも「1」に設定されるとは限らない。
Here, as shown in FIG. 12, the map shows the correspondence R between the main drive wheel speed VF and the slave drive wheel speed VR, more specifically, the ratio of the slave drive wheel speed VR to the main drive wheel speed VF (VR / VF) is a map showing the correlation between the
図11に戻り、次いで、ステップS3で、前記マップのどの領域であるかを判定する。その結果、前述したように、領域Aのときは、ステップS4で、変速機構120を増速側に制御し、領域Bのときは、ステップS5で、変速機構120を減速側に制御し、領域Cのときは、ステップS6で、変速機構120を現状維持に制御する。そして、以上の動作を繰り返すことにより、前記比率Rが目標比率Roに収束し、維持されることになる。
Returning to FIG. 11, next, in step S3, it is determined which area of the map. As a result, as described above, in the region A, the
このように、変速機構120の第1、第2クラッチ127,137及び第1、第2ブレーキ128,138を制御することにより、主駆動輪50の回転速度VFと従駆動輪100の回転速度VRとを所定の対応関係Roに維持することができるので、循環トルク増大に起因する動力損失や駆動系の無用な発熱等の不具合を的確に抑制することが可能となる。
Thus, by controlling the first and
なお、前記実施形態は、本発明の最良の実施形態であるが、特許請求の範囲を逸脱しない限り、さらに種々の変更や改良を加えることができる。例えば、前記実施形態では、四輪駆動車1は、FF車ベースで構築されていたが、これに代えて、FR車ベースあるいはRR車ベースで構築されたものであってもよい。また、前記実施形態では、変速機構120は、トランスファ60と従駆動輪デフ80との間の推進軸70の途中に配設されていたが、これに代えて、トランスファ60又は従駆動輪デフ80に一体に形成されていてもよい。
The above embodiment is the best embodiment of the present invention, but various changes and improvements can be added without departing from the scope of the claims. For example, in the above-described embodiment, the four-
以上、具体例を挙げて詳しく説明したように、本発明は、四輪駆動車に搭載される変速機構において、主駆動輪側の入力軸と従駆動輪側の出力軸との間を、直結、増速、減速の3つの状態に切り替えること、及び、変速比を増速側でも減速側でも無段階に変化させることが可能な技術であるから、四輪駆動車の動力伝達装置の技術分野において広範な産業上の利用可能性が期待される。 As described above in detail with reference to specific examples, the present invention provides a direct connection between the input shaft on the main driving wheel side and the output shaft on the driven wheel side in the transmission mechanism mounted on the four-wheel drive vehicle. Technical field of power transmission devices for four-wheel drive vehicles, because it is a technology that can switch between three states of speed increase and deceleration and change the gear ratio steplessly on both the speed increasing side and the speed reducing side Is expected to have broad industrial applicability.
1 四輪駆動車
10 エンジン
20 トランスミッション
30 主駆動輪デフ
40 主駆動輪車軸
50 主駆動輪
60 トランスファ
70 推進軸
80 従駆動輪デフ
90 従駆動輪車軸
100 従駆動輪
110 電子制御カップリング
120 変速機構
120a 変速機構ケース
121 入力軸
122 第1プラネタリギヤセット
123 サンギヤ
124 ピニオンギヤ
125 ピニオンキャリヤ
126 リングギヤ
127 第1クラッチ
128 第1ブレーキ(増速ブレーキ)
131 出力軸
132 第2プラネタリギヤセット
133 サンギヤ
134 ピニオンギヤ
135 ピニオンキャリヤ
136 リングギヤ
137 第2クラッチ
138 第2ブレーキ(減速ブレーキ)
200 コントロールユニット(制御手段)
210 主駆動輪速センサ(主駆動輪速検出手段)
220 従駆動輪速センサ(従駆動輪速検出手段)
R 主駆動輪速に対する従駆動輪速の比率(対応関係)
Ro 目標比率(所定の対応関係)
VF 主駆動輪速
VR 従駆動輪速
1 Four-
131
200 Control unit (control means)
210 Main drive wheel speed sensor (main drive wheel speed detection means)
220 Subordinate driven wheel speed sensor (subordinate driven wheel speed detecting means)
R Ratio of sub-drive wheel speed to main drive wheel speed (correspondence)
Ro target ratio (predetermined correspondence)
VF Main drive wheel speed VR Sub drive wheel speed
Claims (5)
前記変速機構が、
前記トランスファ側から動力を入力する入力軸と、
この入力軸と同軸に配置され、前記従駆動輪デフ側へ動力を出力する出力軸と、
これらの入力軸及び出力軸と同軸に配置された第1、第2プラネタリギヤセットとを備え、
前記第1プラネタリギヤセットのピニオンキャリヤが前記入力軸に結合され、
前記第2プラネタリギヤセットのピニオンキャリヤが前記出力軸に結合され、
前記第1、第2プラネタリギヤセットのリングギヤ同士が連結されていると共に、
前記第1プラネタリギヤセットのサンギヤと前記入力軸とを断接する第1クラッチと、
前記第2プラネタリギヤセットのサンギヤと前記出力軸とを断接する第2クラッチと、
前記第1プラネタリギヤセットのサンギヤと変速機構ケースとを断接する第1ブレーキと、
前記第2プラネタリギヤセットのサンギヤと変速機構ケースとを断接する第2ブレーキとが設けられていることを特徴とする四輪駆動車の動力伝達装置。 A transfer that distributes the output of the drive source to the main drive wheel axle and the slave drive wheel axle, a slave drive wheel differential provided between the left and right slave drive wheels, and provided between the transfer and the slave drive wheel differential A power transmission device for a four-wheel drive vehicle having a transmission mechanism,
The transmission mechanism is
An input shaft for inputting power from the transfer side;
An output shaft that is arranged coaxially with the input shaft and outputs power to the driven wheel differential side,
The first and second planetary gear sets arranged coaxially with these input shaft and output shaft,
A pinion carrier of the first planetary gear set is coupled to the input shaft;
A pinion carrier of the second planetary gear set is coupled to the output shaft;
The ring gears of the first and second planetary gear sets are connected to each other,
A first clutch that connects and disconnects the sun gear of the first planetary gear set and the input shaft;
A second clutch that connects and disconnects the sun gear of the second planetary gear set and the output shaft;
A first brake for connecting and disconnecting a sun gear and a transmission mechanism case of the first planetary gear set;
A power transmission device for a four-wheel drive vehicle, comprising a second brake for connecting and disconnecting a sun gear of the second planetary gear set and a transmission mechanism case.
前記第1クラッチ及び前記第2クラッチを締結とし、前記第1ブレーキ及び前記第2ブレーキを非締結とした状態から、前記第1クラッチの容量を下げ、前記第1ブレーキの容量を上げることにより、前記変速機構の変速比を増速側に無段階に変化させる制御手段が備えられていることを特徴とする四輪駆動車の動力伝達装置。 A power transmission device for a four-wheel drive vehicle according to claim 1,
From the state in which the first clutch and the second clutch are engaged and the first brake and the second brake are not engaged, the capacity of the first clutch is decreased and the capacity of the first brake is increased, A power transmission device for a four-wheel drive vehicle, comprising control means for steplessly changing the speed ratio of the speed change mechanism toward the speed increasing side.
前記第1クラッチ及び前記第2クラッチを締結とし、前記第1ブレーキ及び前記第2ブレーキを非締結とした状態から、前記第2クラッチの容量を下げ、前記第2ブレーキの容量を上げることにより、前記変速機構の変速比を減速側に無段階に変化させる制御手段が備えられていることを特徴とする四輪駆動車の動力伝達装置。 A power transmission device for a four-wheel drive vehicle according to claim 1,
From the state in which the first clutch and the second clutch are engaged and the first brake and the second brake are not engaged, the capacity of the second clutch is decreased and the capacity of the second brake is increased. A power transmission device for a four-wheel drive vehicle, comprising control means for steplessly changing the speed ratio of the speed change mechanism toward the deceleration side.
前記制御手段は、容量を下げなかったクラッチの容量を制御することにより、前記トランスファ側から前記従駆動輪デフ側への伝達トルク容量を無段階に変化させることを特徴とする四輪駆動車の動力伝達装置。 A power transmission device for a four-wheel drive vehicle according to claim 2 or 3,
In the four-wheel drive vehicle, the control means continuously changes the transmission torque capacity from the transfer side to the driven wheel differential side by controlling the capacity of the clutch whose capacity has not been reduced. Power transmission device.
前記主駆動輪の回転速度を検出する主駆動輪速検出手段と、
前記従駆動輪の回転速度を検出する従駆動輪速検出手段と、
前記主駆動輪速検出手段で検出された主駆動輪の回転速度と前記従駆動輪速検出手段で検出された従駆動輪の回転速度とが所定の対応関係となるように、前記第1クラッチ、前記第2クラッチ、前記第1ブレーキ及び前記第2ブレーキを制御する制御手段とが備えられていることを特徴とする四輪駆動車の動力伝達装置。 A power transmission device for a four-wheel drive vehicle according to claim 1,
Main driving wheel speed detecting means for detecting the rotational speed of the main driving wheel;
Slave drive wheel speed detection means for detecting the rotational speed of the slave drive wheel;
The first clutch so that the rotation speed of the main drive wheel detected by the main drive wheel speed detection means and the rotation speed of the slave drive wheel detected by the slave drive wheel speed detection means have a predetermined correspondence relationship. And a control means for controlling the second clutch, the first brake, and the second brake.
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WO2010067413A1 (en) * | 2008-12-09 | 2010-06-17 | トヨタ自動車株式会社 | Power transmission device for front and rear wheel drive vehicle |
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