JP2008307923A - 駆動力分配装置 - Google Patents

Abstract

【課題】横置きエンジンのＦＦ車をベースとした４輪駆動車において、簡素かつ安価な構造でありながら、後輪に常に駆動力を分配できる駆動力分配装置を提供する。
【解決手段】フロントデフケース３１とトランスファ入力軸５３との間に、差動歯車対としてのディファレンシャルベベルピニオン３４，３４及びディファレンシャルベベルギヤ３５，３５が前輪に向けて動力伝達を行う際に発生するギヤ反力、すなわちフロントディファレンシャル装置３０の駆動反力によってフロントデフケース３１とトランスファ入力軸５３とを結合して、後輪に向けて動力伝達を行うトランスファ装置６０への駆動力の調節を行う多板クラッチ５２を備えるようにする。
【選択図】図２

Description

この発明は、駆動力分配装置に関し、特に、横置きエンジンのＦＦ車をベースとした４輪駆動車の駆動力分配装置に関する。

従来、横置きエンジンのＦＦ車をベースとした４輪駆動車にあっては、前車軸前方に横置きされたエンジンに一体化されたトランスミッションケース内のフロントデフケースからトランスファ装置を介して後輪へ駆動力を伝達するように構成されている。
後輪への駆動力は、フロントデフとリヤデフとの間に設けたビスカスカップリングや電子制御カップリングによって調節したり、フロントデフケースとトランスファ入力軸とを結合させるようにフロントデフケースに内蔵された多板クラッチによって調節するようになっている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開昭６４−８５８１４号公報 特開平０１−１５３８４１号公報

しかしながら、上記したビスカスカップリングは前後輪に回転差が生じないと駆動力の伝達を行わないので、雪道等の滑りやすい路面での発進時に前輪がスリップしやすい。また、電子制御カップリングはコストが高く、価格を低く抑えたい軽自動車などには不向きである。
また、上記特許文献１及び２に記載のものにあっては、多板クラッチを油圧（前者）または電動モータ（後者）によって動作させているため、フロントデフケース内部が複雑化すると共にコストがかかり、価格を低く抑えたい軽自動車などには不向きである。

そこで、この発明は、上記した従来技術が有している問題点を解決するためになされたものであって、横置きエンジンのＦＦ車をベースとした４輪駆動車において、簡素かつ安価な構造でありながら、後輪に常に駆動力を分配できる駆動力分配装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、横置きエンジンに一体化された変速装置から出力される駆動力によって回転し、かつ前車軸に連なった差動歯車対を介して前輪に駆動力を伝達するフロントデフケース内に配設され、前記フロントデフケースに伝達された駆動力を、前記前車軸上に相対回転可能に設けられたトランスファ入力軸を介して、後輪へ駆動力を伝達するトランスファ装置に分配する駆動力分配装置において、
前記フロントデフケースと前記トランスファ入力軸との間に、前記差動歯車対が動力伝達を行う際に発生するギヤ反力によって前記フロントデフケースと前記トランスファ入力軸とを結合して、前記トランスファ装置への駆動力の調節を行う多板クラッチを備えたことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、多板クラッチは、駆動力を前輪に伝達する際に差動歯車対が発生するギヤ反力によって、フロントデフケースとトランスファ入力軸とを結合して、トランスファ装置への駆動力の調節を行う。これにより、多板クラッチを調節するため従来は必要とされていた油圧回路または駆動モータが不要となるので、フロントデフケース内部を簡素化することができると共に、安価に構成することができる。

上記目的を達成するため請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記多板クラッチは、前記ギヤ反力がかかっていない状態では半クラッチ状態であることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、多板クラッチは、ギヤ反力がかからないアクセル状態では半クラッチ状態となる。これにより、請求項１に記載の発明の作用効果に加えて、ギヤ反力がかからないアクセル状態であっても、多板クラッチの引きずり分ぐらいの動力伝達は行うので、常に後輪に駆動力を伝達することが可能となる。

上記目的を達成するため請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明の構成に加えて、前記駆動力分配装置は、前記前輪のスリップを検出する検出手段と、前記前輪のスリップを検出すると直ちにスリップ輪にブレーキをかけるブレーキ制御手段とを備えていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、検出手段が前輪のスリップを検出し、ブレーキ制御手段がスリップ輪に直ちにブレーキをかけるとスリップ輪に擬似的にＬＳＤ作用が働いてスリップが止まるようになる。これにより、請求項１または２に記載の発明の作用効果に加えて、前輪スリップによるギヤ反力の低下が未然に防止され、後輪に安定した駆動力を伝達することができるようになる。

本発明の駆動力分配装置によれば、フロントデフケースに内蔵させた多板クラッチは、差動歯車対が動力伝達を行う際に発生するギヤ反力、すなわちフロントディファレンシャル装置の駆動反力を用いて動力伝達力を調節するので、簡素かつ安価な構造でありながら、後輪に常に駆動力を分配することが可能となる。その結果、価格を低く抑えたい軽自動車や排気量の小さい自動車などに好適である。

本発明の実施の形態に係る駆動力分配装置を図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る駆動力分配装置を備えた動力伝達装置の内部構造を示した平断面図、図２は、本駆動力分配装置構造を示した拡大図、図３は、図２のスケルトン図である。

まず、動力伝達装置１００について説明する。
動力伝達装置１００は、図１に示されるように、前車軸前方に横置きされたエンジン（図示せず）から前後輪に動力を伝達するように構成されているものであって、クラッチ１０、変速装置２０、フロントディファレンシャル装置３０、前車軸としての左右の出力軸４０，４１、駆動力分配装置５０、トランスファ装置６０を備えている。

詳述すると、クラッチ１０は、フライホイール１１、クラッチディスク１２、クラッチカバー１３、レリーズフォーク１４、レリーズベアリング１５を備えている。

フライホイール１１は、エンジン出力軸（クランク軸）に連なっていると共に、クラッチディスク１２は、変速装置２０の入力軸２２に連なっている。そして、クラッチペダル操作に追従するケーブル（図示せず）が、レリーズフォーク１４を介してレリーズベアリング１５を左右方向に往復動させることにより、エンジンから変速装置２０に伝達される動力の接断を行う。つまり、レリーズベアリング１５が、クラッチカバー１３に一体化されたダイヤフラムスプリング１６の中央部を押圧していない状態にあっては、フライホイール１１、クラッチディスク１２、クラッチカバー１３に一体化されたプレッシャプレート１７が互いに圧着して動力伝達がなされる。これに対し、レリーズベアリング１５がダイヤフラムスプリング１６の中央部を押して反り返えらせた状態にあっては、プレッシャプレート１７にかかっていた押圧力がなくなり、フライホイール１１、クラッチディスク１２、プレッシャプレート１７が離れて動力伝達が遮断される。

変速装置２０（本実施形態にあってはＭＴ）は、トランスミッションケース２１、入力軸２２、第１〜第５速の駆動ギヤ２３０〜２３４、リバースギヤ２３５、出力軸２４、第１〜第５速の従動ギヤ２５０〜２５４、シンクロメッシュ機構２６０〜２６２を備えている。

入力軸２２は、トランスミッションケース２１に回転可能に支持されると共に、右軸部にはクラッチディスク１２が連なっている。また、この入力軸２２には、第１〜第５速の駆動ギヤ２３０〜２３４及びリバースギヤ２３５が一体形成されている。また、出力軸２４は、トランスミッションケース２１に回転可能に支持されると共に入力軸２２に並行した状態で配置されている。この出力軸２４上には、第１〜第５速の従動ギヤ２５０〜２５４が、第１〜第５速の駆動ギヤ２３０〜２３４と常時噛み合った状態で空転かつ固定可能に設けられている。これら第１〜第５速の従動ギヤ２５０〜２５４は、シンクロメッシュ機構２６０〜２６２によって出力軸２４に固定される。

クラッチ１０から入力軸２２に伝わった駆動力は、入力軸２２上の駆動ギヤから、ギヤチェンジ操作にしたがったシンクロメッシュ機構２６０〜２６２の何れか１つにより固定された出力軸２４上の従動ギヤに伝達されて出力軸２４を回転させる。この出力軸２４の右軸部には、ドライブギヤ２４１が一体的に形成されており、変速装置２０からフロントディファレンシャル装置３０に向かって駆動力が伝達されるようになっている。
なお、トランスミッションケース２１にはクラッチハウジング２１１が一体形成されており、ケース２１内の潤滑油（ギヤオイル）がクラッチ１０に流れ込まないようになっている。

フロントディファレンシャル装置３０は、フロントデフケース３１（以下、デフケース）、ストレートピン３２、ピニオンシャフト３３、差動歯車対としてのディファレンシャルベベルピニオン３４，３４（差動小歯車）及びディファレンシャルベベルギヤ３５，３５（差動大歯車）を備えている。

デフケース３１は、トランスミッションケース２１に一体形成された膨出部２１２（内部は図示しない油路で変速装置２０側と連通している）に回転可能に支持されると共に、ドライブギヤ２４１に噛み合うドリブンギヤ３１１が一体的に結合固定されている。ストレートピン３２は、デフケース３１と一体的に回転するピニオンシャフト３３の抜け止め固定を行っている。ピニオンシャフト３３の軸両端部には、ディファレンシャルベベルピニオン３４，３４が回転可能に支持されている。これらディファレンシャルベベルピニオン３４，３４に噛み合う左右一対のディファレンシャルベベルギヤ３５，３５は、それぞれ左右の出力軸４０，４１の軸端部に連なっている。

そして、図３中の実線で示されるように、ドリブンギヤ３１１からデフケース３１に伝達された駆動力は、図３中の一点鎖線で示されるように、デフケース３１と一体的に回転するピニオンシャフト３３から一対のディファレンシャルベベルピニオン３４，３４に伝達されたのち、これらディファレンシャルベベルピニオン３４，３４に噛み合う左右一対のディファレンシャルベベルギヤ３５，３５から左右の出力軸４０，４１に伝達されることによって、図示しない左右の前輪が回転する。

ところで、ディファレンシャルベベルピニオン３４，３４からディファレンシャルベベルギヤ３５，３５に動力伝達が行われると、各ギヤ共に側面視台形のため、ギヤ同士が離れようとするギヤ反力が発生する（フロントデフの駆動反力）。ギヤ反力が発生すると、左右の出力軸４０，４１は互いに離反する方向に移動するため、従来ではこのようなギヤ反力（軸移動）は平板状のスラストワッシャをかませてデフケースに受容させていた。

しかし、本実施形態にあっては、デフケース３１内部に、そのようなギヤ反力、つまりフロントディファレンシャル装置３０の駆動反力を用いて多板クラッチの結合力（圧着力）を調節し、常に後輪に駆動力を伝達する駆動力分配装置５０を備えている。

駆動力分配装置５０は、多板クラッチ結合用スラストワッシャ５１、多板クラッチ５２、トランスファ入力軸５３を備えている。

多板クラッチ結合用スラストワッシャ５１は、図２に示されるように、図中右側のディファレンシャルベベルギヤ３５（以下、同様）の背面側が接合する本体部５１０と、多板クラッチ５２を押圧するように本体部５１０から突設された押圧部５１１とを備え、ディファレンシャルベベルギヤ３５と多板クラッチ５２との間の出力軸４１上に移動可能に設けられている。そして、この多板クラッチ結合用スラストワッシャ５１は、ディファレンシャルベベルピニオン３４からディファレンシャルベベルギヤ３５に動力伝達が行われる際に発生するギヤ反力によって出力軸４１が右方向（ディファレンシャルベベルピニオン３４，３４から離脱する方向）に移動（移動量はごくわずか）すると、本体部５１０の左側面にデイファレンシャルベベルギヤ３５の背面側が接合した状態で押圧されることにより右方向に移動する。すると、押圧面部５１１が多板クラッチ５２を結合させるようになっている。

多板クラッチ結合用スラストワッシャ５１が多板クラッチ５２を結合させる圧力は、ギヤ反力に比例していると共に、ギヤ反力は、デフケース３１の回転数ではなく、デフケース３１に伝達される駆動力に比例して一定の割合で増減するトルク感応となる。このため、多板クラッチ結合用スラストワッシャ５１は、駆動力が少しでもデフケース３１に伝達されれば多板クラッチ５２を結合させるように動作する。

多板クラッチ５２は、図２に示されるように、交互に組み合わされたアウタプレート５２０とインナプレート５２１とを備え、アウタプレート５２０の外周部はデフケース３１内側にスプライン嵌合していると共に、インナプレート５２１の内周部はトランスファ入力軸５３外側にスプライン嵌合している。隣り合ったアウタプレート５２０とインナプレート５２１との間隔は、離れてはいるが隙間は狭く、ギヤ反力がかかっていない状態であっても互いに擦れるようになっている。このため、多板クラッチ５２は、多板クラッチ結合用スラストワッシャ５１に押圧されなくても、アウタプレート５２０とインナプレート５２１とには引きずりが発生し、半クラッチ状態となるので、常に後輪へ動力を伝達することができるようになっている。

多板クラッチ５２の枚数は、油圧式多板クラッチを用いた場合とほぼ同等の動力伝達力が得られるように、油圧式多板クラッチの枚数よりも増やされている。例えば、軽自動車等の小排気量エンジンの場合は約１．５〜２倍程度であり、この倍率はエンジン出力に応じて増減される。
また、多板クラッチ５２のフェーシング材の材質は、変速装置がＭＴかＡＴかで異なっている（例えば、変速装置がＭＴの場合は金属、ＡＴの場合は紙）。これは、デフケース３１には、フロントディファレンシャル装置３０を組み立てたり、内部に駆動力分配装置５０を組付けるための図示しない作業孔が複数設けられており、それら作業孔からトランスミッションケース２１内の潤滑油（ギヤオイル、ＡＴの場合はＡＴＦ）がフロントディファレンシャル装置３０内部に潤滑するためである。
さらにまた、多板クラッチ５２は、デフケース３１内においてトランスファ装置６０に近接して配置されているので、デフケース３１内部の簡素化や、トランスファ装置６０のレイアウトの自由度の向上が図られている。

トランスファ入力軸５３は、多板クラッチ５２からトランスファ装置６０に動力伝達がなされるように、出力軸４１上に相対回転可能かつ進退移動可能に設けられている。トランスファ入力軸５３の左端部は多板クラッチ５２のインナプレート５２１がスプライン嵌合している共に、右端部はトランスファ装置６０のリングギヤ６１が一体的に固定された回転支持部材６４の左端部に対して進退移動可能にスプライン嵌合している。また、このトランスファ入力軸５３上には、トランスミッションケース２１内部とトランスファ装置６０内部とをそれぞれ封止する環状のオイルシール５４が設けられている。このため、トランスミッションケース２１内部の潤滑油（ギヤオイル）と、トランスファケース６１内部の潤滑油（ハイポイドギヤオイル）との行き来が防止されている。

トランスファ装置６０は、トランスファケース６１、リングギヤ６２、ハイポイドギヤ６３、回転支持部材６４、トランスファ出力軸６５を備えている。

リングギヤ６２は、回転支持部材６４の外周面にボルト固定されることによってトランスファ入力軸５３に連なっている。また、このリングギヤ６２に噛み合うハイポイドギヤ６３は、出力軸４１に対して直交配置されたトランスファ出力軸６５の前端部に一体形成されている。このトランスファ出力軸６５の後方には、左右の後輪を差動させるリヤディファレンシャル装置が連なるようになっている。また、トランスファケース６１は、トランスミッションケース２１の膨出部２１２の所定位置に連なった状態でボルト固定されていると共に、その内部にはハイポイドギヤオイルが入れられている。

ところで、図１，２に示されるように、デフケース３１と図中左のディファレンシャルベベルギヤ３５との間の出力軸４０上には平板状のスラストワッシャ３６が移動可能に設けられている。そして、このスラストワッシャ３６は、ディファレンシャルベベルピニオン３４，３４から図中左側のディファレンシャルベベルギヤ３５に動力伝達が行われる際に発生するギヤ反力をデフケース３１に受容させるようになっている。

そして、エンジンから出力された駆動力は、図３中の一点鎖線で示されるように、変速装置２０を経てデフケース３１に伝達され、デフケース３１内のフロントディファレンシャル装置３０から前輪に伝達されると共に、図３中の破線で示されるように、駆動力を前輪に伝達する際にディファレンシャルベベルピニオン３４，３４とディファレンシャルベベルギヤ３５，３５との間に発生するギヤ反力によって多板クラッチ用スラストワッシャ５１が右方向に移動して多板クラッチ５２を押圧する。すると、図３中に二点鎖線で示されたように、押圧された多板クラッチ５２はアウタプレート５２０とインナプレート５２１とが結合することにより、駆動力は、多板クラッチ５２からトランスファ入力軸５３、回転支持部材６４を介してトランスファ装置６０のリングギヤ６２、ハイポイドギヤ６３に伝達されて９０度曲げられたのちトランスファ出力軸６５から出力されて、図示しないプロペラシャフト、リヤデフを介して左右の後輪を回転駆動することとなる。

そして、アクセルが踏み込まれて駆動力が増大すると、増大された駆動力が前輪に伝達されると共に、ディファレンシャルベベルピニオン３４，３４とディファレンシャルベベルギヤ３５，３５との間に発生するギヤ反力も増大し、多板クラッチ５２の結合力も増大することにより、増大された駆動力が後輪にも伝達される。また、アクセルが戻されると前輪にエンジンブレーキがかかるのと同時にギヤ反力も増大するので、後輪にもエンジンブレーキがかかる。このように、後輪への駆動力伝達がギヤ反力、つまりフロントディファレンシャル装置３１の駆動反力に比例する（トルク感応）場合には、後輪へ常に一定割合の駆動力が伝達される。さらには、車速が高くても加速も減速も行わないような状態、つまり、ギヤ反力がかからないアクセル状態では、多板クラッチ５２の引きずり分ぐらいの動力伝達が行われる。すなわち、常に後輪に駆動力が伝達されることとなる。

ところで、本実施形態の駆動力分配装置１００にあっては、前輪がスリップすると、ギヤ反力が低下するのに伴って後輪へ伝達される駆動力が低下する虞がある。
そこで、本駆動力分配装置１００は、図示はしないが、前輪のスリップを検出する検出手段（車輪速センサ、左右の出力軸用回転数センサ等の車載センサ）と、前輪のスリップを検出すると直ちにスリップ輪にブレーキをかけるブレーキ制御手段（ＶＳＣ制御ユニット、ＴＲＣ制御ユニット等の制御ユニット）とを備えている。そして、検出手段が前輪のスリップを検出し、ブレーキ制御手段がスリップ輪に直ちにブレーキをかけるとスリップ輪に擬似的にＬＳＤ作用が働き、スリップが止まるようになっている。これにより、前輪スリップによるギヤ反力の低下が防止され、後輪に安定した駆動力を伝達することができるようになる。

以上述べたように本発明の駆動力分配装置１００によれば、多板クラッチ５２は、駆動力を前輪に伝達する際にディファレンシャルベベルピニオン３４，３４とディファレンシャルベベルギヤ３５，３５とが発生するギヤ反力によって、デフケース３１とトランスファ入力軸５３とを結合して、トランスファ装置６０への駆動力の調節を行う。これにより、多板クラッチ５２を調節するため従来は必要とされていた油圧回路または駆動モータが不要となるので、デフケース３１の内部を簡素化することができると共に、安価に構成することができる。

また、本発明によれば、多板クラッチ５２は、ギヤ反力がかからないアクセル状態では半クラッチ状態となる。これにより、ギヤ反力がかからないアクセル状態であっても、多板クラッチ５２の引きずり分ぐらいの動力伝達は行うので、常に後輪に駆動力を伝達することが可能となる。
また、本発明によれば、検出手段が前輪のスリップを検出し、ブレーキ制御手段がスリップ輪に直ちにブレーキをかけるとスリップ輪に擬似的にＬＳＤ作用が働き、スリップが止まるようになっている。これにより、前輪スリップによるギヤ反力の低下が防止され、後輪に安定した駆動力を伝達することができるようになる。これらの結果、価格を低く抑えたい軽自動車などに好適である。

なお、本実施形態にあっては、横置きエンジンのＦＦ車をベースとした４輪駆動車について説明したが、これに限定されるものではなく、横置きエンジンのＲＲ車をベースとした４輪駆動車にも適用することができる。
また、ギヤ反力を受けた多板クラッチ結合用スラストワッシャ５１が多板クラッチ５２の結合力を調節するように構成したが、これに限定されるものではなく、ディファレンシャルベベルギヤ３５が直接、多板クラッチ５２を押圧して結合力を調節するように構成してもよい。

本実施形態に係る駆動力分配装置を備えた動力伝達装置の内部構造を示した平断面図である。 本駆動力分配装置構造を示した拡大図である。 図２のスケルトン図である。

符号の説明

２０…変速装置
３０…フロントディファレンシャル装置
３１…デフケース（フロントデフケース）
３４，３４…ディファレンシャルベベルピニオン（差動歯車対）
３５，３５…ディファレンシャルベベルギヤ（差動歯車対）
４０，４１…左右の出力軸（前車軸）
５０…駆動力分配装置
５２…多板クラッチ
５３…トランスファ入力軸
６０…トランスファ装置

Claims (3)

1. 横置きエンジンに一体化された変速装置から出力される駆動力によって回転し、かつ前車軸に連なった差動歯車対を介して前輪に駆動力を伝達するフロントデフケース内に配設され、前記フロントデフケースに伝達された駆動力を、前記前車軸上に相対回転可能に設けられたトランスファ入力軸を介して、後輪へ駆動力を伝達するトランスファ装置に分配する駆動力分配装置において、
   前記フロントデフケースと前記トランスファ入力軸との間に、前記差動歯車対が動力伝達を行う際に発生するギヤ反力によって前記フロントデフケースと前記トランスファ入力軸とを結合して、前記トランスファ装置への駆動力の調節を行う多板クラッチを備えたことを特徴とする駆動力分配装置。
2. 前記多板クラッチは、前記ギヤ反力がかかっていない状態では半クラッチ状態であることを特徴とする請求項１に記載の駆動力分配装置。
3. 前記駆動力分配装置は、前記前輪のスリップを検出する検出手段と、前記前輪のスリップを検出すると直ちにスリップ輪にブレーキをかけるブレーキ制御手段とを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動力分配装置。

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