JP2010254058A - ４輪駆動車用駆動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２輪駆動時の後輪駆動系によるフリクションロスを低減させて、燃費の良いＦＦ車ベースの４輪駆動車を実現する。
【解決手段】４輪駆動車用駆動力伝達装置１０は、エンジン１４からの駆動力の回転方向を変えて後輪へ伝達する第１駆動力伝達方向変換部２０への駆動力を断接する第１断接機構２８と、後輪差動機構２６と右後輪駆動軸７５の間に設けられて駆動力を断接する第２断接機構３０とを設ける。ＥＣＵ２５は、４輪駆動モードから２輪駆動モードヘの切り替え時は第２断接機構３０を非結合とした後に、第１断接機構２８の結合を解除して後輪駆動系の回転を停止し、二輸駆動モードから４輪駆動モードヘの切り替え時は第２断接機構３０を結合させた後に第１断接機構２８を結合する。
【選択図】図１

Description

本発明は、２輪駆動時に左右前輪を駆動するＦＦ車ベースの４輪駆動車に用いる４輪駆動車用駆動力伝達装置に関し、特に、２輪駆動時に駆動力の伝達に関らない部分の回転を停止する４輪駆動車用駆動力伝達装置に関する。

従来、ＦＦ車ベースの４輪駆動車にあっては、例えば図９に示すように、トランスファー上で噛合いクラッチにより２輪駆動と４輪駆動の切り替えを行う駆動力伝達装置が提案されている。

図９において、駆動力伝達装置２００は４輪駆動車２０２に設けられ、エンジン２０４からの駆動力を変速機２０６で変速して駆動力伝達装置２００内の前輪差動装置２０８と駆動力伝達方向変換部２１０に設けた駆動力配分装置２１２に入力する。

駆動力配分装置２１２は噛合いクラッチ機構を内蔵しており、前輪差動装置２０８側にクラッチギアを配置し、後輪プロペラシャフト２１４側にカップリングギアとカップリングスリーブを配置し、モータを使用したアクチュエータによるシフトフォークの操作により、カップリングスリーブをクラッチギアから外した２輪駆動位置とカップリングスリーブをクラッチギアに噛み合せた４輪駆動位置とに切替えるようにしている。

２輪駆動の場合は、駆動力配分装置２１２のクラッチギアからカップリングスリーブが切り離され、駆動力は前輪差動装置２０８にのみ伝達され、前輪差動装置２０８は左前輪２１８と右前輪２２０の回転速度差を吸収しつつ左前輪２１８及び右前輪２２０に等しいトルクを与え回転させる。

４輪駆動の場合は、駆動力配分装置２１２のクラッチギアにカップリングスリーブが噛合され、駆動力は駆動力配分装置２１２から後輪プロペラシャフト２１４を介して後輪差動装置２１６にも伝達され、後輪差動装置２１６は左後輪２２２と右後輪２２４の回転速度差を吸収しつつ左後輪２２０及び右後輪２２２に等しいトルクを与え回転させる。

また、ＦＦ車ベースの４輸駆動車として、図１０に示すように、後輪差動装置２１６の前段に電子制御カップリング装置２２６を設けた駆動力伝達装置も提案されている。

電子制御カップリング装置２２６はコントローラからの制御信号による後輪差動装置２１６を介して左後輪２２２と右後輪２２４に伝達するトルクを所定の最大トルクから零の間に制御できる。

このため２輪駆動の場合は、電子制御カップリング装置２２６の伝達トルクが零に制御され、駆動力は前輪差動装置２０８にのみ伝達され、前輪差動装置２０８は左前輪２１８と右前輪２２０の回転速度差を吸収しつつ左前輪２１８及び右前輪２２０に等しいトルクを与え回転させる。

４輪駆動の場合は、電子制御カップリング装置２２６の伝達トルクが車両の走行状態に応じた適正トルクに制御され、駆動力は後輪プロペラシャフト２１４から電子制御カップリング装置２２６を介して後輪差動装置２１６にも伝達され、後輪差動装置２１６は左後輪２２２と右後輪２２４の回転速度差を吸収しつつ左後輪２２２及び右後輪２２４に等しいトルクを与え回転させる。

特開昭５８−８９８０４号公報

しかしながら、このようなＦＦ車ベースの４輪駆動車に設けた駆動力伝達装置にあっては次の問題がある。

まず図９の駆動力伝達装置にあっては、２輪駆動に切替えた時にも、駆動力の伝達は駆動力配分装置２１２で切り離されるが、右後輪２２２と左後輪２２４の回転に伴って後輪プロペラシャフト２１４及び後輪差動装置２１６を含む後輪に駆動力を伝える伝達経路が常時回転し、オイルの攪拌や軸受部の摩擦などのその他の原因によりフリクションロスが発生し、燃費が悪くなるという問題がある。

また、駆動力配分装置２１２のクラッチギアに対するカップリングスリーブの切離しと噛合いにより駆動力を断接する。このためモータにより駆動されるアクチュエータによるカップリングスリーブのクラッチギアからの切離しはアクセルを弱めた時など負荷の小さいときにする必要がある。一方、クラッチギアに対するアクチュエータによるカップリングスリーブの結合は、前輪と後輪の回転が合うタイミングで噛み合わせる。この場合、モータの力でクラッチギアの端面にカップリングスリーブを押し当てて前輪と後輪の回転が合うタイミングを待つと、負荷が大きくなりすぎてしまうため、両側にばねによる待ち機構が必要になる。

しかし、両側にばねによる待ち機構を設けたアクチュエータは構造が複雑でサイズが大型化し、コストも高くなるし、車両の設置にも制約を受ける。

また図１０の電子カップリング装置２２６を用いた駆動力伝達装置２００にあっては、電子制御カップリング装置２２６の伝違トルクを零にすることで２輪駆動となるが、図９の場合と同様に、後輪プロペラシャフト２１４及び後輪差動装置２１６を含む後輪に駆動力を伝える伝達経路が常時回転し、オイルの攪拌や軸受部の摩擦などのその他の原因によりフリクションロスが発生し、燃費が悪くなるという問題がある。

本発明は、２輪駆動時の後輪駆動系によるフリクションロスを低減させて、燃費の良いＦＦ車ベースの４輪駆動車を実現する４輪駆動車用駆動力伝達装置を提供することを目的とする。

本発明は、前輪及び後輪に駆動力を伝達する４輪駆動モードと、前輪のみに駆動力を伝達する２輪駆動モードとを切り替え可能な４輪駆動車用駆動力伝達装置に於いて、
エンジンからの駆動力を受けて、左右前輪へ駆動力を配分する前輪用差動機構と、
エンジンからの駆動力を回転方向を変えて後輪へ伝達する第１駆動力伝達方向変換部と、
左右後輪へ駆動力を配分する後輪用差動機構と、
第１駆動力伝達方向変換部からの駆動力を受けて、回転方向を変えて後輪用差動機構に伝える第２駆動力伝達方向変換部と、
第１駆動力伝達方向変換部への駆動力を断接する第１断接機構と、
後輪差動機構と後輪左右駆動軸の間の少なくともいずれか一方に設けられて駆動力を断接する第２断接機構と、
４輪駆動モードから２輪駆動モードヘの切り替え時は第２断接機構を非結合とした後に、第１断接機構の結合解除し、２輪駆動モードから４輪駆動モードヘの切り替え時は第２断接機構を結合させた後に第１断接機構を結合するコントローラと、
を設けたことを特徴とする。

ここで、第１断接機構は、アクチュエータの操作により、クラッチギアに対するカップリングスリーブの噛み合いによる結合と、クラッチギアからカップリングスリーブを切離す非結合とを切り替える噛み合いクラッチ機構であり、
第２断接機構は、締結力を連続的に変化させて前輪及び後輪に伝達する駆動力の配分を制御する多板クラッチ機構であり、
コントローラは、４輪駆動モードから２輪駆動モードヘの切り替え時は、第２断接機構の多板クラッチ機構の締結力を解除して非結合とした後に、第１断接機構をアクチュエータの操作により噛み合いクラッチ機構を非結合とし、２輸駆動モードから４輪駆動モードヘの切り替え時は、第２断接機構の多板クラッチ機構に締結力を付与して結合させた後に第１断接機構をアクチュエータの操作による結合する。

第１断接機構は、
アクチュエータにより前記噛み合いクラッチ機構の結合方向と非結合方向とに往復移動されるシフトロッドと、
シフトロッドに設けられ、シフトロッドの非結合方向への移動に対し一体に移動し、シフトロッドの結合方向への移動に対しフリーとなるフォークと、
フォークを常に結合方向に押すバネと、
を備え、
４輪駆動モードから２輪駆動モードヘの切り替え時は、アクチュエータの操作によるロッドの非結合方向への移動によりシフトフォークを前記バネに抗して一体に移動して噛み合いクラッチ機構のカップリングスリーブをクラッチギアから引き外して結合を解除し、２輪駆動モードから４輪駆動モードヘの切り替え時は、アクチュエータの操作によるロッドの結合方向へ移動によりシフトフォークをフリーとしてバネにより噛み合いクラッチ機構のカップリングスリーブをクラッチギアの端面に押し当て、両者の回転同期時に噛み合わせて結合する。

第１断接機構を作動するアクチュエータを、車両に設置した第１駆動力伝達方向変換部の垂直方向上部に設置する。

本発明の４輪駆動車用駆動力伝達装置は、第２断接機構に設けた多板クラッチ機構の非結合時の引きずりトルクを、第１駆動力伝達方向変換部から第２駆動力伝達方向変換部までのフリクショントルクより小さくする構造とする。

多板クラッチ機構は、クラッチ板相互の間隔を広げる方向に付勢するバネ部材を備える。

多板クラッチ機構は、クラッチ板を押圧するピストンとの間に、相互の間隔を広げる方向に付勢するバネ部材を備える。

多板クラッチ機構は、ピストンの軸方向移動により動作する切替弁を持ち、ピストンを後退したクラッチ切り離し位置でクラッチ板に対する油の供給を遮断し、ピストンを前進したクラッチ締結位置でクラッチ板に油を供給する。

本発明によれば、２輪駆動モード時に、後輪駆動系が完全に停止した状態となるため、フリクションロスが発生しない。そのため、燃費悪化を防止でき、４輪駆動車でありながら２輪駆動モードで使用しているときの燃費を２輪駆動車並みの燃費とすることができる。

また、４輪駆動モードから２輪駆動モードに切替える時に、後輪差動装置と後輪駆動軸との間に設けた第２断接機構の締結を解除した後に、エンジンの駆動力の回転方向を変えて後輪に伝達する第１駆動力伝達方向変換部側に設けた第１断接機構の切離し操作をすることで、後輪の回転による駆動力がなくなることで、第１断接機構に作用するトルクが非常に小さくなり、アクチュエータにより第１断接機構の切離し操作ができる。このため、第１断接機構の切離し側に待ち機構が必要なくなり、結合のみの片側の待ち機構を持つ構造とすることで簡素な構造とすることができができ、断接操作系の構造を小型化でき、レイアウトの自由度とコストの低減を図ることができる。

また待ち機構は結合側の片側で良いことから、待ち機構を簡素な構造とすることができ、このため待ち機構をアクチュエータに内蔵させる必要がなくなり、アクチュエータの小型化を可能とし、その結果、第１方向変換部を内蔵した駆動力配分装置の上部にアクチュエータを設置することが可能となり、車両に搭載する際のレイアウトの自由度を高めることができる。

本発明による４輪駆動車用駆動力伝達装置の実施形態を示した説明図 図１の第１断接機構と第１駆動力伝達方向変換部の実施形態を示した断面図 図２の第１断接機構に用いる操作機構の実施形態を示した説明図 図２の第１断接機構と第１駆動力伝達方向変換部の外観を示した説明図 図１の第２断接機構の実施形態を示した断面図 図６の第２断接機構における中心線下側のクラッチ締結状態の部分を取り出して示した断面図 図５の多板クラッチ機構のスペース確保用のバネ部材の取付け状態を示した説明図 図７のクラッチ板に対するバネ部材の取付け構造を示した組立分解図 従来の４輪駆動車用駆動力伝達装置を示した説明図 電子制御カップリング装置を用いた従来の４輪駆動車用駆動力伝達装置を示した説明図

図１は本発明による４輪駆動車用駆動力伝達装置の実施形態を示した説明図である。図１において、本実施形態の駆動力伝達装置１０は、２輪駆動モードで前輪を駆動するＦＦ車ベースの４輪駆動車１２に設けられ、前輪差動装置１８、第１駆動力伝達方向変換部２０、プロペラシャフト２２、第２駆動力伝達方向変換部２４、後輪差動装置２６を備え、更に第１駆動力伝達方向変換部２０に第１断接機構２８が内蔵され、また後輪差動装置２６と右後輪８２の間に第２断接機構３０を設けている。

更に駆動力伝達装置１０の第１断接機構２８及び第２断接機構３０に対しては、コントローラとして機能するＥＣＵ（Electronic Control Unit）２５からの制御信号Ｅ１，Ｅ２が与えられている。

エンジン１４からの駆動力は変速機１６で変速された後、変速機１６のドライブギア３２から前輪差動装置１８に入力される。前輪差動装置１８はエンジンからの駆動力を受けて左前輪４８及び右前輪５０への駆動力を伝達する。

即ち前輪差動装置１８は、リングギア３４、デフケース３５、ピニオン３６，３８及びサイドギア４０，４２で構成され、変速機１６のドライブギア３２の駆動力をリングギア３４で受け、ピニオン３６，３８、サイドギア４０，４２を介して左前輪駆動軸４４及び右前輪駆動軸４６を駆動し、左前輪４８及び右前輪５０を回転させ、駆動力を路面に伝達する。

前輪差動装置１８は、コーナリング時や路面状態の変化などにより左前輪４８と右前輪５０に回転速度差を生じた場合、回転速度を吸収し、左前輪４８と右前輪５０に等しいトルクを与えて回転させる。

変速機１６のドライブギア３２からの駆動力は、前輪差動装置１８のリングギア３４及びデフケース３５を介して、第１駆動力伝達方向変換部２０に設けた第１断接機構２８に入力される。

第１断接機構２８は、２輪駆動モードの際には、ＥＣＵ２５からの制御信号Ｅ１による操作で後輪側に対する駆動力を切り離した切断状態となっている。このため２輪駆動モードにあっては、エンジン１４からの駆動力は第１断接機構２８で切り離され、第１駆動力伝達方向変換部２０のギア５２，５４からプロペラシャフト２２を介して後輪側に伝達されることはない。

一方、４輪駆動モードにあっては、ＥＣＵ２５からの制御信号Ｅ１により第１断接機構２８は接続状態にあり、前輪差動装置１８を介して入力した変速機１６からの駆動力を、ベベルギア５２及び出力ピニオン５４を介して駆動力伝達方向を変換した後、後輪出力軸５５に出力する。

第１駆動力伝達方向変換部２０の後輪出力軸５５から出力された駆動力は、自在継手５６、プロペラシャフト２２及び自在継手５８を介して、第２駆動力伝達方向変換部２４のドライブピニオン６０に伝達され、ドライブピニオン６０から後輪差動装置２６のリングギア６２に伝達されている。

第２駆動力伝達方向変換部２４はプロペラシャフト２２からの駆動力の方向を直交する後輪車軸の方向に変換して、後輪差動装置２６に入力する。

後輪差動装置２６は、リングギア６２、デフケース６４、ピニオン６６，６８、サイドギア７０，７２で構成され、サイドギア７０，７２に連結した左後輪駆動軸７４及び右後輪駆動軸７６を介して、左後輪８０及び右後輪８２を回転させ、駆動力を路面に伝達している。

第２断接機構３０は、この実施形態にあっては、後輪差動装置２６と右後輪８２を連結する右後輪駆動軸７６の途中に設けられ、右後輪８２に対する駆動力を断接する。

第２断接機構３０は、２輪駆動モードにあっては、ＥＣＵ２５からの制御信号Ｅ２により切断状態に制御され、右後輪８２と後輪差動装置２６との間の駆動力の伝達を切り離し、一方、４輪駆動モードにあっては第２断接機構３０は車両状態検出センサからの信号に応じて、駆動力≒０の２輪駆動状態と完全締結状態の間で最適に制御され、後輪差動装置２６を介してエンジン１４からの駆動力を右後輪８２に伝達している。

即ち４輪駆動モードにあっては、後輪差動装置２６が有効に動作し、コーナリング時や路面状態の変化などにより左後輪８０と右後輪８２に回転速度差が生じても、後輪差動装置２６は回転速度差を吸収し、左後輪８０及び右後輪８２に等しいトルクを与えて回転させることができる。

ここで第１駆動力伝達方向変換部２０に設けた第１断接機構２８として、本実施形態にあっては、後の説明で詳細に説明するように噛合いクラッチ機構を使用しており、アクチュエータによるシフト操作により、２輪駆動モードとなる切断状態と４輪駆動モードにおける接続状態を切り替える。

また後輪側に設けた第２断接機構３０として、本実施形態にあっては、後の説明で詳細に説明するように多板クラッチ機構を使用しており、２輪駆動モードで多板クラッチ機構は切離し状態となり、４輪駆動モードで多板クラッチ機構は連続的に駆動力を調整する。

またＥＣＵ２５による第１断接機構２８と第２断接機構３０の制御は次のようになる。
（１）２輪駆動モードから４輪駆動モードへの切替時には、制御信号Ｅ２により第２断接機構３０を結合させた後に、制御信号Ｅ１により第１断接機構２８を結合する。
（２）４輪駆動モードから２輪駆動モードへの切替時には、制御信号Ｅ２により第２断接機構３０を切り離した後に、第１断接機構２８の結合を解除する。

ここで、図１の実施形態における２輪駆動モードにおける駆動力伝達装置１０の機能を説明する。２輪駆動モードにあっては、ＥＣＵ２５の制御信号Ｅ１，Ｅ２により、まず第２断接機構３０を切り離した後に、制御信号Ｅ１により第１断接機構２８の結合解除が行われている。このため変速機１６からの駆動力は前輪差動装置１８のリングギア３４及びデフケース３５を介して第１断接機構２８に入力するが、第１断接機構２８は結合解除状態にあるため、ギア５２，５４を介して後輪出力軸５６に駆動力は出力されない。

一方、後輪側に設けている第２断接機構３０についても、ＥＣＵ２５からの制御信号Ｅ２により切離し状態となっているため、後輪差動装置２６のリングギア６２が回転せず、これによって、２輪駆動モードにあっては、第１駆動力伝達方向変換部２０のベベルギア５２及び出力ピニオン５４、後輪出力軸５５、プロペラシャフト２２、第１駆動力伝達方向変換部２０のドライブピニオン６０、更に後輪差動装置２６のリングギア６２の回転が停止し、２輪駆動時に後輪駆動系が回転することによるフリクションロスにより燃費が低下してしまう問題を解消することができる。

更に詳細に説明するならば、図１において第２断接機構３０が設けられずに２輪駆動モード時にサイドギア７２と右後輪駆動軸７６が連結されていたとすると、例えばサイドギア７０，７２が同方向に同速度で回転する場合、ピニオン６６，６８は回転（自転）せずにリングギア６２が回転する。またサイドギア７０，７２に回転速度差があったとしても、同方向の回転であれば、回転速度は変化するがリングギア６２が回転する。このようにリングギア６２が回転すると、連結している第２駆動力伝達方向変換部２４のドライブピニオン６０、自在継手５８、プロペラシャフト２２、自在継手５６、第１駆動力伝達方向変換部２０の後輪駆動軸５５、出力ピニオン５４、ベベルギア５２が回転してしまう。

このリングギア６２からベベルギア５２までの後輪駆動力伝達系は、２輪駆動モードでは回転する必要のない部分であるにも関わらず、この部分が回転することで、オイルの粘性抵抗や軸受け部の摩擦損失などを引き起こし、駆動力の損失となって燃費低下を招いてしまう。

そこで本発明にあっては、２輪駆動モードにあっては、第１断接機構２８と第２断接機構３０によりエンジン１４側からの駆動力の入力と車輪側からの駆動力の伝達を断つことで、ベベルギア５２からリングギア６２に至る後輪駆動力伝達系統の回転を防止している。

即ち、第２断接機構３０による右後輪８２からの駆動力の伝達の切離しでサイドギア７２と右後輪駆動軸７６の連結が断たれると、右後輪８２の回転はサイドギア７２に伝わらず、そのため左後輪８０によるサイドギア７０の回転はピニオン６６，６８を介してサイドギア７２を反対方向に回転させる。このときピニオン６６，６８及びサイドギア７２の回転抵抗よりもリングギア６２に繋がるドライブピニオン６０からベベルギア５２までの回転抵抗のほうが大きいため、リングギア６２は回転しない。

また第２断接機構３０として使用している多板クラッチ機構にあっては、多板クラッチ機構を切り離し状態にしたときの引き摺りトルクを、リングギア６２からベベルルギア５２までの間の後輪駆動力伝達系のフリクションより小さくすることで、この後輪駆動力伝達系の回転を停止することができる。

次に４輪駆動モードに切り替えた場合には、ＥＣＵ２５からの制御信号Ｅ２により第２断接機構３０を結合させた後に第１断接機構２８を結合する。このような４輪駆動モードにあっては、第１断接機構２８が結合されることで、変速機１６からの駆動力は、前輪差動装置１８のリングギア３４及びデフケース３５を介して結合状態にある第１断接機構２８を介してベベルギア５２を回転し、出力ピニオン５４で方向を変換された後、後輪出力軸５５、プロペラシャフト２２、更にドライブピニオン６０を介して後輪差動装置２６に入力し、第２断接機構３０の結合により後輪差動装置２６が有効に動作し、後輪差動装置２６を介して左後輪８０及び右後輪８２に駆動力を伝達して回転させることができる。

もちろん２輪駆動モード及び４輪駆動モードのいずれにおいても、変速機１６のドライブギア３２からの駆動力は前輪差動装置１８を介して右前輪４８及び左前輪５０に伝達されて回転させることができる。

図２は図１の第１断接機構の実施形態を第１駆動力伝達方向変換部と共に示した断面図である。図２において、前輪差動装置１８のデフケース３５の右側には第１断接機構２８の入力軸４５が連結され、入力軸４５は中空軸であり、内部に右前輪駆動軸４６を回転自在に貫通している。

入力軸４５にはドライブギア８４が一体に設けられ、ドライブギア８４に対しては中間伝達軸８６に回転自在に設けたドリブンギア８８が噛み合っている。中間伝達軸８６に設けたドリブンギア８８の右側にはクラッチギア９０が固定され、クラッチギア９０の右側に中間伝達軸８６に固定されたカップリングギア９２が配置され、カップリングギア９２の外周に、内周にギアスプラインを形成したカップリングスリーブ９４を軸方向に摺動自在に配置している。

この中間伝達軸８６に設けたドリブンギア８８、クラッチギア９０及びカップリングギア９２により、第１断接機構２８において駆動力の断接を行う噛合いクラッチ機構が構成される。

更に、噛合いクラッチ機構を設けた中間伝達軸８６の左側にはベベルギア５２が固定され、ベベルギア５２には直交する方向に配置した後輪出力軸５５と一体に形成したドライブピニオン５４が噛み合い、第１駆動力伝達方向変換部２０を構成している。

図３は図２の第１断接機構２８に設けた噛合いクラッチ機構の切替えに使用する操作機構の実施形態を示した説明図であり、この操作機構にあっては、２輪駆動モードと４輪駆動モードの切替えにつき、４輪駆動モードの切替えとなる片側についてのみ待ち機構を備えたことを特徴とする。

図３において、相対するケース９６に設けた軸穴１０２，１０４に対しては、シフトロッド９８が摺動自在に組み込まれている。シフトロッド９８にはシフトフォーク１００が装着され、シフトフォーク１００のフォーク部分が図２に示すカップリングスリーブ９４のフォーク溝９４ａに嵌まり合う。

シフトロッド９８の左側にはラックギア１０６が形成され、ここにピニオンギア１０４が噛み合い、ピニオンギア１０４はサーボモータを備えたアクチュエータにより左右方向に回転され、ラックギア１０６を介して、シフトロッド９８を右側となる２ＷＤ切替位置と左側となる４ＷＤ切替位置に移動することができる。

シフトロッド９８に配置したシフトフォーク１００の左側には止め輪１０８が装着され、反対側にはケース９６との間にバネ１１０を配置し、シフトフォーク１００を常に４ＷＤ切替方向に付勢している。

図３の操作機構において、２輪駆動モードとするために２ＷＤ位置に切り替える際には、アクチュエータのサーボモータによりピニオンギア１０４をＡ方向に回転し、シフトロッド９８を右方向に移動する。このシフトロッド９８の右方向の移動に対し、止め輪１０８による当接を受けてシフトフォーク１００は、２ＷＤ切替位置にバネ１１０を圧縮しながら移動する。

このようなシフトフォーク１００の右方向の移動により、図２に示すクラッチギア９０に噛み合って結合状態にあるカップリングスリーブ９４が右方向に移動され、クラッチギア９０から外れて結合を解除することになる。

一方、４輪駆動モードの際には、アクチュエータのサーボモータによりピニオンギア１０４を矢印Ｂ方向に回転し、シフトロッド９８を左方向に移動する。シフトロッド９８を左方向に移動すると、止め輪１０８が一体に左方向に移動し、これに伴い、シフトフォーク１００はバネ１１０により押されて左方向に移動する。

このようなシフトフォーク１００の動きにより、図２におけるカップリングスリーブ９４がシフトフォーク１００によりバネ１１０の力で押されて、クラッチギア９０に押し当てられる。このとき前輪側と後輪側に回転差がある場合、カップリングスリーブ９４はクラッチギア９０の右側にバネ１１０の力により押し当てられて、噛合い待ちとなる待ち状態となる。

バネ１１０によりカップリングスリーブ９４がクラッチギア９０に押し当てられた待ち状態で、前輪側と後輪側の回転差がなくなると、バネ１１０の力でカップリングスリーブ９４がクラッチギア９０に押し込まれて噛合い、噛合いクラッチ機構が結合状態となる。

ここで本実施形態にあっては、図１に示したように、２輪駆動モードから４輪駆動モードに切り替える際には、ＥＣＵ２５が制御信号Ｅ２により第２断接機構３０を結合させた後に、制御信号Ｅ１により第１断接機構２８を結合している。

このため、図３の待ち機構を備えた操作機構により第１断接機構２８の結合を行う際には、後輪側の回転が結合された第２断接機構３０を介して後輪差動装置２６、プロペラシャフト２２を回転し、更に後輪出力軸５５及びドライブピニオン５２を介して中間伝達軸８６を回転しており、走行中であることから前後輪の間に速度差は基本的になく、図３の操作機構によりカップリングスリーブ９４をクラッチギア９０に噛み入れる際には、カップリングスリーブ９４とクラッチギア９０の間に回転差はほとんどなく、バネ１１０による力を受けて、短時間の回転待ちでカップリングスリーブ９４をクラッチギア９０に噛み込ませて結合することができる。

一方、４輪駆動モードから２輪駆動モードに切り替える際には、図１のＥＣＵ２５は、第２断接機構３０の締結を解除した後に第１断接機構２８の結合を解除している。このため図２の第１断接機構２８にあっては、図３の操作機構によりカップリングスリーブ９４をクラッチギア９０から引き外す際には、後輪出力軸５５、ベベルギア５４及びドライブピニオン５２を介して、中間伝達軸８６に対する後輪側からの駆動力は開放された状態にあり、クラッチギア９０とカップリングスリーブ９４の噛合いによる駆動力の伝達はないことから、図３に示したアクチュエータのサーボモータによるピニオンギア１０４のＡ方向への回転によるシフトロッド９８の移動で、直接、カップリングスリーブ９４をクラッチギア９０から軽い力で引き外すことができる。

このように本実施形態の第１断接機構２８に設ける噛合いクラッチ機構にあっては、図３に示す操作機構が４ＷＤ側の片側への切替時についてのみ、バネ１１０による待ち機構を設けるだけでよく、操作機構が極めて簡単な構成とできることで、第１断接機構の断接を行うアクチュエータの構造を簡単にし、軽量化及び小型化を図ることができる。

図４は図２の第１断接機構と第１駆動力伝達方向変換部の外観を示した説明図であり、図４（Ａ）に車両搭載状態における横方向から見た状態を示し、図４（Ｂ）に上から見た平面方向を示している。

図４において、第１断接機構２８は左側に前輪差動装置のデフケースが連結される入力軸４５を取り出し、入力軸４５には右前輪駆動軸４６が回転自在に貫通している。第１断接機構２８の後方には第１駆動力伝達方向変換部２０が組み付けられている。

第１断接機構２８の上部には、サーボモータ１１４を備えたアクチュエータ１１２が搭載されている。アクチュエータ１１２は図示しないウォーム減速機及びポジションスイッチを内蔵しており、サーボモータ１１４により図３のピニオンギア１０４を回動し、シフトロッド９８の動きによりシフトフォーク１００を操作して、第１断接機構を構成する図２に示した噛合いクラッチ機構の断接を行う。

このように第１断接機構２８の断接に使用するアクチュエータ１１２が操作機構の簡略化により小型軽量化できることで、第１断接機構２８と第１駆動力伝達方向変換部２０を備えたトランスフファーの上部にアクチュエータ１１２を配置し、車両搭載におけるレイアウトの自由度を十分に高めることができる。

図５は図１の後輪側に配置した第２断接機構の実施形態を示した断面図であり、本実施形態にあっては、第２断接機構として多板クラッチ機構を用いたことを特徴とする。

図５において、後輪差動装置２６のサイドギア７２に連結された右後輪駆動軸は、駆動力が入力する左側の入力駆動軸７６ａと駆動力が出力される右側の出力駆動軸７６ｂに分割され、その間に第２断接機構３０を構成する多板クラッチ機構１１６を設けている。

多板クラッチ機構１１６は、入力駆動軸７６ａの軸端側外周にインナーハブ１１８を固定し、その外側に出力駆動軸７６ｂに連結したアウターハブ１２０を配置し、インナーハブ１１８とアウターハブ１２０に交互に嵌め合わされたクラッチ板１２２，１２４を複数配置している。

多板クラッチ機構１１６の左側には、クラッチ締結と切離しを行うボールカム機構１３０が設けられている。ボールカム機構１３０は、入力駆動軸７６ａの外周に固定された固定プレート１３４の右側に、間にボール１３２を介して回転カムプレートギア１３１を軸方向に移動自在に配置しており、回転カムプレートギア１３１の右側にスラストベアリング１２８を介して、ピストン１２６を多板クラッチ機構１１６のクラッチ板１２２，１２４に対し軸方向に移動自在に配置している。

また固定カムプレート１３４の左側にはスラストベアリング１３６を介して固定プレート１３８が配置され、ピストン１２６を押圧する際の反力を受け止めるようにしている。ボールカム機構１３０の回転カムプレートギア１３１の下側には、サーボモータを用いたアクチュエータにより回転されるドライブギア１３５が噛み合わされている。

ボールカム機構１３０は、固定カムプレート１３４及びこれに相対した回転カムプレートギア１３１の端面に設けられた円周方向のカム溝と、カム溝に嵌め込まれたボール１３２により構成されている。円周方向に形成されたカム溝の深さは、円周方向に向けて直線的に溝の深さが変化する円周方向のテーパ溝を形成している。

ここで図５の断面図にあっては、中心線の上側について多板クラッチ機構１１６を開放したクラッチ切離し状態を示し、中心線の下側について多板クラッチ機構１１６を締結したクラッチ締結状態を示している。

即ち、ボールカム機構１３０における回転カムプレートギア１３１が中心線の上側に示す回転位置のとき、ボール１３２は円周方向のカム溝の最も深い位置に入っており、このためピストン１４４は左側に戻されて、クラッチ板１２２，１２４の押圧を解除したクラッチ切離し状態となっており、入力駆動軸７６ａと出力駆動軸７６ｂとの間の駆動力の伝達を切り離している。

これに対し、アクチュエータによるカム駆動ギア１３５の回転により回転カムプレートギア１３１を所定角度回転すると、中心線の下側に示すように、ボール１３２はカム溝の最も浅くなる位置が来ることで回転カムプレートギア１３１を右側に移動し、これによりピストン１２６が押されて、多板クラッチ機構１１６におけるクラッチ板１２２，１２４を押圧してクラッチ締結状態を作り出し、入力駆動軸７６ａと出力駆動軸７６ｂとの間の駆動力の伝達を行う。

このクラッチ締結時におけるボールカム機構１３０及び多板クラッチ機構１１６の状態は、図５の中心線の下側を取り出して示した図６を参照することで、更に明確に動作状態が分かる。

図５に示した多板クラッチ機構１１６を用いた本実施形態の第２断接機構３０にあっては、多板クラッチ機構１１６の切離し状態における引き摺りトルク、即ち図５の中心線の上側に示すようにクラッチ切離し状態でクラッチ板１２２，１２４の回転速度差により発生する油の粘性抵抗やクラッチ板同士の接触による摩擦損失となる引摺りトルクが、図１に示したリングギア６２からベベルギア５２に至る後輪駆動力伝達系のフリクショントルクより小さくなる構造を採用している。

この多板クラッチ機構１１６におけるクラッチ切離し時の引摺りトルクを低減する構造として、本実施形態にあっては次の３つの構造を採用している。
（１）クラッチ板１２２，１２４の間隔を広げる方向に付勢するバネ部材を設ける。
（２）ピストン１２６とクラッチ板１２４の間に相互の間隔を広げるバネ部材を設ける。
（３）ピストン１２６の後退位置（切離し位置）でクラッチ板１２２，１２４に対する油の供給を遮断し、ピストン１２６を前進したクラッチ締結位置でクラッチ板１２２，１２４に油を供給する弁機構を設ける。

まず多板クラッチ機構１１６のクラッチ板１２２，１２４に対する油の供給を制御する弁機構として、本実施形態にあっては、入力駆動軸７６ａの右側から形成した段付の軸穴に、同じく段付円筒形状を持つ弁部材１４０を軸方向に摺動自在に配置し、右側をストッパ１４１により抜け止めしている。

弁部材１４０の右側にはポート１４８が形成され、このポート１４８に対応して、クラッチハブ１１８の装着部分となる入力駆動軸７６ａに内部から外周に貫通した油供給穴１４６を形成している。

弁部材１４０はロッド１４２によりピストン１２６に連結されており、ロッド１４２は入力駆動軸７６ａの部分に開口した軸方向の長手穴１４４を通って弁部材１４０に連結されており、ボールカム機構１３０によるピストン１２６の軸方向の移動に応じて、連結ピン１４２を介して弁部材１４０を軸方向に移動できるようにしている。

なお、連結ピン１４２は、その上部の軸方向に打ち込んだストッパピン１４３により抜け止めされている。また、出力駆動軸７６ａ側にはオイルポンプ（図示せず）が設けられ、弁部材１４０を収納した軸穴に油を加圧供給している。

図５における中心線の上側となる多板クラッチ機構１１６の切離し状態にあっては、ボールカム機構１３０によりピストン１２６が左側の後退位置にあり、このとき連結ピン１４２を介して内部の弁部材１４０も左側に移動した位置にあり、弁部材１４０のポート１４８はクラッチハブ１１８側の油供給穴１４６から外れた閉鎖位置に置かれている。

このため多板クラッチ機構１１６の切離し状態にあっては、油供給穴１４６に対し軸内部からの油供給が行われず、開放状態にあるクラッチ板１２２，１２４の間に油が入って粘性抵抗を生ずることによる引き摺りトルクの発生を抑えている。

一方、図５の中心線の下側及び図６に取り出して示すように、ボールカム機構１３０によりピストン１４４が右側に押されて多板クラッチ機構１１６のクラッチ板１２２，１２４が締結状態となると、ピストン１４４の右側の移動に伴い、連結ピン１４２を介して弁部材１４０もストッパ１４１に当接する右側の位置に移動し、この位置で弁部材１４０のポート１４８がクラッチハブ１１８側の油供給穴１４６に相対して流路を開き、ピストン１２６による押圧で締結状態にあるクラッチ板１２２，１２４に対し油を供給して、クラッチ板の滑りによる摩擦熱などに対する冷却を行うことができる。

特に本実施形態の多板クラッチ機構１１６にあっては、４輪駆動モードにおいて、図１に示したＥＣＵは運転状態に応じて前輪と後輪のトルク配分を制御するように多板クラッチ機構１１６に対する締結力即ちトルク伝達を変化させており、したがって４輪駆動モードにあっては、クラッチ締結状態でピストン１２６によるクラッチ締結力即ち伝達トルクが制御され、このときのクラッチ板１２２，１２４の滑り状態の発生に対し、ポート１４８から油供給穴１４６を通して油を供給することで、クラッチ板の摩擦接触による磨耗と冷却を適切に行うことができる。

図７は図５の多板クラッチ機構におけるスペース確保用のバネ部材の取付け状態を示した説明図である。

図７において、多板クラッチ機構１１６におけるインナーハブ１１８側に装着したクラッチ板１２２とアウターハブ１２０側に装着したクラッチ板１２４との間のクラッチ開放時にスペースを確保するため、クラッチ板１２４の内周側の端部にバネ部材としてクラッチ用バネスペーサ１５４を配置し、クラッチ板１２２，１２４の間の間隔を確保するようにしている。

またピストン１４４の内周側端面とインナーハブ１１８の相対する端面との間には、コイルバネを使用したピストン用バネスペーサ１５２を配置し、ピストン１２６とクラッチ板１２２との間にクラッチ切離し状態で隙間を確保し、両者の接触による引き摺りトルクの発生を抑えている。

図８は図７のクラッチ板に対するバネ部材の取付構造を示した組立分解図である。図８において、アウターハブ１２０側のクラッチ板１２４の内周側にはスペーサ収納部１５６が円周方向の複数個所に等間隔で形成され、ここにクラッチ用バネスペーサ１５４を内側から嵌め込むようにしている。

クラッチ用バネスペーサ１５４は、中央の表示部１５４ａの両側に山型に折り曲げた弾性片１５４ｂを形成しており、スペーサ収納部１５６に表示部１５４ａを嵌め入れて固定することで、両側に位置するスペーサハブ１１８側のクラッチ板１２２に弾性片１５４ｂの張出し部分が当たり、クラッチ開放状態でクラッチ板１２２，１２４の間に一定のスペースを形成し、クラッチ板の接触による引き摺りトルクの発生を低減している。

なお、上記の実施形態は、図１に示したように、後輪差動装置２６と右後輪８２との間の右後輪駆動軸７６に多板クラッチ機構を用いた第２断接機構３０を配置した場合を例に取っているが、第２断接機構３０としては後輪差動装置２６と左後輪８０との間の左後輪駆動軸７６に設けてもよく、更には右後輪駆動軸７６と左後輪駆動軸７４の両方に第２断接機構３０を設けるようにしてもよい。

また図５に示した多板クラッチ機構１１６を断接する機構としてボールカム機構１３０を例に取るものであったが、油圧ポンプから供給される油圧によりピストン１２６を駆動して締結トルクを制御可能な油圧ピストン型の駆動部を備えた多板クラッチ機構１１６としてもよい。

また本発明は上記の実施形態に限定されず、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。

１０：駆動力伝達装置
１２：４輪駆動車
１４：エンジン
１６：変速機
１８：前輪差動装置
２０：第１駆動力伝達方向変換部
２２：プロペラシャフト
２４：第２駆動力伝達方向変換部
２５：コントロールユニット
２６：後輪差動装置
２８：第１断接機構
３０：第２断接機構
３２，６０：ドライブピニオン
３４，６２：リングギア
３５，６４：デフケース
３６，３８，６６，６８：ピニオン
４０，４２，７０，７２：サイドギア
４４：左前輪駆動軸
４６：右前輪駆動軸
４８：左前輪
５０：右前輪
４４：左前輪駆動軸
４５：入力軸
４６：右前輪駆動軸
５６，５８：自在継手
７４：左後輪駆動軸
７６：右後輪駆動軸
９０：クラッチギア
９２：カップリングギア
９４：カップリングスリーブ
９８：シフトロッド
１００：シフトフォーク
１０４：ピニオンギア
１０６：ラックギア
１０８：止め環
１１０：バネ
１１２：アクチュエータ
１１４：モータ
１１６：多板クラッチ機構
１１８：インナーハブ
１２０：アウターハブドラム
１２２，１２４クラッチ板
１２６：ピストン
１２８，１３６：スラストベアリング
１３０：ボールカム機構
１３１：回転カムプレートギア
１３２：ボール
１３４：固定カムプレート
１３５：カム駆動ギア
１３８：固定プレート
１４０：弁部材
１４２：連結ピン
１４４：長手穴
１４６：油供給孔
１４８：ポート
１５０：スペーサ収納溝
１５２：ピストン用バネスペーサ
１５４：クラッチ用バネスペーサ
１５６：スペーサ収納部

Claims (8)

1. 前輪及び後輪に駆動力を伝達する４輪駆動モードと、前輪のみに駆動力を伝達する２輪駆動モードとを切り替え可能な４輪駆動車用駆動力伝達装置に於いて、
   エンジンからの駆動力を受けて、左右前輪へ駆動力を配分する前輪用差動装置と、
   エンジンからの駆動力を回転方向を変えて後輪へ伝達する第１駆動力伝達方向変換部と、
   左右後輪へ駆動力を配分する後輪用差動装置と、
   前記第１駆動力伝達方向変換部からの駆動力を受けて、回転方向を変えて前記後輪用差動装置に伝える第２駆動力伝達方向変換部と、
   前記第１駆動力伝達方向変換部への駆動力を断接する第１断接機構と、
   前記後輪差動機構と後輪左右駆動軸の間の少なくともいずれか一方に設けられて駆動力を断接する第２断接機構と、
   ４輪駆動モードから２輪駆動モードヘの切り替え時は前記第２断接機構を非結合とした後に、第１断接機構の結合解除し、２輸駆動モードから４輪駆動モードヘの切り替え時は第２断接機構を結合させた後、第１断接機構を結合するコントローラと、
   を設けたことを特徴とする４輪駆動車用駆動力伝達装置。
   
2. 請求項１記載の４輪駆動車用駆動力伝達装置に於いて、
   前記第１断接機構は、アクチュエータの操作により、クラッチギアに対するカップリングスリーブの噛み合いによる結合と、前記クラッチギアからカップリングスリーブを切離す非結合とを切り替える噛み合いクラッチ機構であり、
   前記第２断接機構は、締結力を連続的に変化させて前輪及び後輪に伝達する駆動力の配分を制御する多板クラッチ機構であり、
   前記コントローラは、４輪駆動モードから２輪駆動モードヘの切り替え時は、前記第２断接機構の多板クラッチ機構の締結力を解除して非結合とした後に、第１断接機構をアクチュエータの操作により前記噛み合いクラッチ機構を非結合とし、２輸駆動モードから４輪駆動モードヘの切り替え時は、第2断接機構の多板クラッチ機構に締結力を付与して結合させた後、前記第1断接機構をアクチュエータの操作による結合することを特徴とする４輪駆動車用駆動力伝達装置。
   
3. 請求項２記載の４輪駆動車用駆動力伝達装置に於いて、
   前記第１断接機構は、
   アクチュエータにより前記噛み合いクラッチ機構の結合方向と非結合方向とに往復移動されるシフトロッドと、
   前記シフトロッドに設けられ、前記シフトロッドの非結合方向への移動に対し一体に移動し、前記シフトロッドの結合方向への移動に対しフリーとなるフォークと、
   前記フォークを常に結合方向に押すバネと、
   を備え、
   ４輪駆動モードから２輪駆動モードヘの切り替え時は、前記アクチュエータの操作による前記ロッドの非結合方向への移動により前記シフトフォークを前記バネに抗して一体に移動して前記噛み合いクラッチ機構のカップリングスリーブをクラッチギアから引き外して結合を解除し、２輪駆動モードから４輪駆動モードヘの切り替え時は、前記アクチュエータの操作による前記ロッドの結合方向へ移動により前記シフトフォークをフリーとして前記バネにより前記噛み合いクラッチ機構のカップリングスリーブをクラッチギアの端面に押し当て、両者の回転同期時に噛み合わせて結合することを特徴とする４輪駆動車用駆動力伝達装置。
   
4. 請求項１記載の４輪駆動車用駆動力伝達装置に於いて、前記第１断接機構を作動するアクチュエータを、車両に設置した前記第1駆動力伝達方向変換部の垂直方向上部に設置することを特徴とする４輪駆動車用駆動力伝達装置。
   
5. 請求項１記載の４輪駆動車用駆動力伝達装置に於いて、前記第２断接機構に設けた多板クラッチ機構の非結合時の引きずりトルクを、第１駆動力伝達方向変換部から第2駆動力伝達方向変換部までのフリクショントルクより小さくする構造としたことを特徴とする４輪駆動車用駆動力伝達装置。
   
6. 請求項５記載の４輪駆動車用駆動力伝達装置に於いて、前記多板クラッチ機構は、前記クラッチ板相互の間隔を広げる方向に付勢するバネ部材を備えたことを特徴とする４輪駆動車用駆動力伝達装置。
   
7. 請求項５記載の４輪駆動車用駆動力伝達装置に於いて、前記多板クラッチ機構は、クラッチ板を押し圧するピストンとの間に、相互の間隔を広げる方向に付勢するバネ部材を備えたことを特徴とする４輪駆動車用駆動力伝達装置。
   
8. 請求項５記載の４輪駆動車用駆動力伝達装置に於いて、前記多板クラッチ機構は、前記ピストンの軸方向移動により動作する切替弁を持ち、ピストンを後退したクラッチ切り離し位置で前記クラッチ板に対する油の供給を遮断し、ピストンを前進したクラッチ締結位置で前記クラッチ板に油を供給することを特徴とする４輪駆動車用駆動力伝達装置。

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