JP2011105256A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カップリング装置の内部を効果的に冷却することが可能であり、差動装置を潤滑するオイルを効果的に昇温させることが可能な動力伝達装置を提供する。
【解決手段】動力伝達装置１００は、電子制御カップリング３０と、リヤディファレンシャル８０とを備え、電子制御カップリング３０は、電磁石５１の電磁力により係合・解放されるパイロットクラッチ６１と、パイロットクラッチ６１の係合・解放動作に連動して係合・解放されるメインクラッチ７１とを備えている。そして、リヤディファレンシャル８０を潤滑するデフオイルを電子制御カップリング３０の内部に供給する供給経路と、電子制御カップリング３０内に供給されたデフオイルをリヤディファレンシャル８０内に戻す戻し経路とが設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、カップリング装置と差動装置とを備えた四輪駆動車の動力伝達装置に関する。

四輪駆動車の中には、安定性の高い乾燥路面での一般走行に適する燃費に優れた二輪駆動状態と、雨天や積雪時または悪路における走行に適する四輪駆動状態を切り替えることが可能なものがある。このような四輪駆動車において、カップリング装置（例えば電子制御カップリングなど）により、二輪駆動状態と四輪駆動状態とを切り替えたり、四輪駆動状態のとき前後のトルク配分を変更したりする動力伝達装置が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

カップリング装置は、例えば、特許文献２に示されるように、駆動源からのトルクを伝達するプロペラシャフトと、左右の車輪間の差動を行う差動装置（例えばリヤディファレンシャル）との間に設けられている。そして、カップリング装置は、カップリング装置内のドライブピニオンシャフトの先端に設けられたドライブピニオンギヤと、差動装置のリングギヤとが、トルク伝達可能に連結されるようになっている。

特開２００５−０２８９８５号公報 特開２００４−２３２７６３号公報

上述したようなカップリング装置には、クラッチ機構が備えられており、クラッチ機構の係合・解放によって、カップリング装置によるトルクの伝達状態と非伝達状態とが切り替えられる。クラッチ機構は、例えば油圧式の摩擦クラッチにより構成される。このため、クラッチ機構の係合・解放動作にともなって摩擦熱が発生し、カップリング装置の内部温度が上昇して、カップリング装置の内部が高温になることが懸念される。特に、カップリング装置が電子制御カップリングである場合、電磁石（コイル）の通電による発熱もカップリング装置の内部温度の上昇の要因となるため、カップリング装置の内部が高温になりやすいといった問題がある。

一方、差動装置の内部には、差動装置の各部を潤滑するオイル（デフオイル）が貯留されている。しかし、差動装置内のオイルの温度が低い場合、オイルの粘性抵抗による引きずりトルクが大きくなり、燃費の悪化を招くといった問題がある。

本発明は、上述したような問題点を鑑みてなされたものであり、カップリング装置の内部を効果的に冷却することが可能であり、差動装置を潤滑するオイルを効果的に昇温させることが可能な動力伝達装置を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、クラッチ機構を有するカップリング装置と、左右の車輪間の差動を行う差動装置とを備え、カップリング装置により二輪駆動状態と四輪駆動状態とを切替可能に構成された四輪駆動車の動力伝達装置であって、上記差動装置を潤滑するオイルを上記カップリング装置の内部に供給する供給経路と、上記カップリング装置内に供給されたオイルを上記差動装置内に戻す戻し経路とが設けられていることを特徴としている。

上記構成によれば、差動装置を潤滑するオイルがカップリング装置の内部を流れる際、オイルとカップリング装置との間で熱交換が行われる。これにより、カップリング装置の内部が冷却される一方、オイルが加熱される。詳しく言えば、クラッチ機構の係合・解放動作にともなって摩擦熱が発生するため、カップリング装置の内部温度は、差動装置の内部に存在するオイルの温度よりも高くなっている。このような状況下で、差動装置内のオイルが供給経路に供給され、カップリング装置の内部を流れることによって、オイルとカップリング装置との間で熱交換が行われることになる。

これにより、カップリング装置の内部を流れるオイルによってカップリング装置の内部が効果的に冷却され、カップリング装置の内部温度の上昇を抑制することができる。したがって、カップリング装置の内部が過度に高温化することを回避でき、カップリング装置の内部部品の耐久性を向上させることができる。

また、カップリング装置によって暖められたオイルは、戻し経路を介して差動装置内に戻され、差動装置内に残存するオイルと混合される。これにより、差動装置内に存在するオイルの温度を効果的に上昇させることができる。オイルの温度上昇により、オイルの粘性抵抗が小さくなるので、オイルの粘性抵抗による引きずりトルクを低減することができる。その結果、燃費向上を図ることができる。

本発明において、上記カップリング装置の内部と差動装置の内部とに跨って配置されるシャフトが設けられており、上記供給経路は、上記シャフトの外側に設けられ、上記戻し経路は、上記シャフトの内部に設けられ、上記供給経路と戻し経路とは、上記シャフトのカップリング装置側の端で接続されていることが好ましい。上記シャフトの具体例としては、ドライブピニオンシャフトがあり、この場合、ドライブピニオンシャフトの先端に設けられたピニオンギヤが、差動装置に設けられたリングギヤにトルク伝達可能に連結される。

また、本発明において、上記シャフトのカップリング装置側の端部は、上記クラッチ機構の内径側まで延びていることが好ましい。この構成によれば、カップリング装置の内部において、オイルがクラッチ機構の近傍まで流れるようになり、オイルとカップリング装置との間の熱交換を効率よく行わせることができる。これにより、カップリング装置の内部を効率よく冷却するとともに、差動装置を潤滑するオイルを効率よく昇温させることができる。

本発明において、上記カップリング装置の内部には、上記クラッチ機構の係合時に回転可能な回転部材が設けられ、上記回転部材には、上記シャフトがスプライン嵌合されており、上記供給経路には、上記シャフトと回転部材とのスプライン嵌合部分が含まれていることが好ましい。この構成によれば、シャフトと回転部材とのスプライン嵌合部分を供給経路として利用することで、カップリング装置の内部に供給経路を容易に確保することができる。

また、本発明において、上記差動装置には、上記シャフトを回転可能に支持する軸受が設けられており、上記スプライン嵌合部分には、上記軸受を潤滑するオイルが供給されることが好ましい。

本発明において、上記シャフトの内部には、軸方向に延びる貫通孔が形成されており、上記戻し経路には、上記貫通孔が含まれていることが好ましい。この構成によれば、シャフトの内部に貫通孔を設けるという簡単な構成によって、カップリング装置の内部から差動装置の内部へ至る戻し経路を容易に確保することができる。

また、本発明において、上記差動装置を潤滑するオイルを上記供給経路へ送るポンプが設けられていることが好ましい。

本発明において、上記カップリング装置は、電磁石の電磁力により係合・解放されるパイロットクラッチと、上記パイロットクラッチの係合・解放動作に連動して係合・解放されるメインクラッチとが設けられた電子制御カップリングであることが好ましい。電子制御カップリングの場合、クラッチ機構（パイロットクラッチおよびメインクラッチ）の係合・解放動作にともなって発生する摩擦熱に加え、電磁石（コイル）の通電による発熱も、電子制御カップリングの内部温度の上昇の要因となる。したがって、差動装置を潤滑するオイルを電子制御カップリングの内部に供給して、オイルと電子制御カップリングとの間で熱交換を行わせることで、電子制御カップリングの内部温度の上昇が抑制され、電子制御カップリングの内部部品の耐久性を向上させることができる。

また、本発明において、上記カップリング装置の内部温度が閾値以下である場合には、上記電磁石への通電量を大きくすることが好ましい。電子制御カップリングの場合、電磁石への通電量を大きくするほど、発熱量が大きくなり、供給経路を流れるオイルが速やかに加熱される。したがって、例えば冷間時などの電子制御カップリングの内部温度が低い場合においても、オイルを速やかに昇温させることができ、オイルの粘性抵抗による引きずりトルクを速やかに低減することができる。

本発明の動力伝達装置によれば、差動装置内のオイルが供給経路に供給され、カップリング装置の内部を流れることによって、オイルとカップリング装置との間で熱交換が行われる。これにより、カップリング装置の内部を効果的に冷却するとともに、差動装置を潤滑するオイルを効果的に昇温させることができる。

本発明の実施形態に係る動力伝達装置を搭載した四輪駆動車の一例を模式的に示す図である。 図１の動力伝達装置の電子制御カップリングおよびリヤディファレンシャルを示す断面図である。 動力伝達装置において行われるデフオイルの昇温制御の手順を示すフローチャートである。

本発明を具体化した実施形態について添付図面を参照しながら説明する。

−動力伝達装置の全体構成−
図１は、本発明の実施形態に係る動力伝達装置を搭載した四輪駆動車の一例を模式的に示す図である。図１には、前輪駆動ベースの四輪駆動車の動力伝達装置１００を例示している。この実施形態では、動力伝達装置１００は、カップリング装置としての電子制御カップリング３０と差動装置としてのリヤディファレンシャル８０とを少なくとも備える構成となっている。

図１に示すように、車両のフロント側（図１では上側）には、駆動源であるエンジン１０が配置されている。エンジン１０は、変速機構（例えば自動変速機）１１に連結され、変速機構１１は、フロントディファレンシャル１２に連結されている。

エンジン１０の近傍のフロント側には、主駆動輪（駆動源からの駆動力が直接、伝達される駆動輪）である左右の前輪１４，１４が配置されている。左右の前輪１４，１４は、互いにフロントディファレンシャル１２を介して連結されている。左右の前輪１４，１４とフロントディファレンシャル１２とは、それぞれアクスルシャフト１３，１３により連結されている。エンジン１０からの駆動力は、変速機構１１で変速されてフロントディファレンシャル１２に伝達され、これにより、前輪１４，１４が駆動されるようになっている。フロントディファレンシャル１２は、左右の前輪１４，１４へのトルクの差動配分を行う差動動作が可能なものであれば、いかなる構成のものであってもよい。図１に示す例では、フロントディファレンシャル１２として、互いに噛み合いながら回転する一対のピニオンギヤ１２ａ，１２ａおよび一対のサイドギヤ１２ｂ，１２ｂを備えたものが用いられている。

フロントディファレンシャル１２は、トランスファ１５に連結されている。トランスファ１５には、車両のリヤ側（図１では下側）へ向けて延びるプロペラシャフト１６が連結されている。トランスファ１５により、エンジン１０の駆動力を車両のリヤ側へも取り出すことが可能となっている。

車両のリヤ側には、従駆動輪（駆動源からの駆動力がカップリング装置を介して伝達される駆動輪）である左右の後輪１８，１８が配置されている。左右の後輪１８，１８は、互いにリヤディファレンシャル８０を介して連結されている。左右の後輪１８，１８とリヤディファレンシャル８０とは、それぞれアクスルシャフト１７，１７により連結されている。リヤディファレンシャル８０は、左右の後輪１８，１８へのトルクの差動配分を行う差動動作が可能なものであれば、いかなる構成のものであってもよい。図１に示す例では、リヤディファレンシャル８０として、互いに噛み合いながら回転する一対のピニオンギヤ８０ａ，８０ａおよび一対のサイドギヤ８０ｂ，８０ｂを備えたものが用いられている。

プロペラシャフト１６とリヤディファレンシャル８０との間には、電子制御カップリング３０が設けられている。この実施形態では、電子制御カップリング３０は、リヤディファレンシャル８０の直前に配置されており、電子制御カップリング３０とリヤディファレンシャル８０とが一体的に設けられ、１つのアッシとして構成されている。

電子制御カップリング３０は、電磁石５１を備えている（図２参照）。そして、電磁石５１の通電を制御することにより、後輪側に伝達される伝達トルクが制御される。これにより、動力伝達装置１００において、二輪駆動状態と四輪駆動状態とを切り替えたり、四輪駆動状態のとき前後のトルク配分を変更したりすることが可能となっている。電磁石５１は、制御装置としての４ＷＤ電子制御ユニット（４ＷＤ＿ＥＣＵ）２００に接続されており、４ＷＤ＿ＥＣＵ２００から必要に応じて、伝達トルクに相当する電流が電磁石５１（コイル５３）へ供給されるようになっている。

４ＷＤ＿ＥＣＵ２００は、例えば、マイクロコンピュータを主体に構成された電子回路からなり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を含んで構成されている。ＲＯＭには、各種制御プログラム、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。ＲＡＭは、ＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリである。

そして、４ＷＤ＿ＥＣＵ２００は、各種センサ等からの検出信号等に基づいて、電子制御カップリング３０の電磁石５１の通電制御を実行する。具体的に、電磁石５１を非通電状態とした場合には、電子制御カップリング３０による後輪側へのトルク伝達は行われない。このとき、動力伝達装置１００は、二輪駆動状態に切り替えられる。一方、電磁石５１の通電を行うと、電子制御カップリング３０によって通電量に応じたトルクが後輪側へ伝達される。例えば、電磁石５１に通電する電流の値（制御電流値）を大きくするほど、伝達トルクが増大されるようになっている。これにより、動力伝達装置１００は、四輪駆動状態に切り替えられる。

４ＷＤ＿ＥＣＵ２００は、エンジン１０の各種制御を行うエンジンＥＣＵ３００と接続されている。４ＷＤ＿ＥＣＵ２００と、エンジンＥＣＵ３００とは、動力伝達装置１００の制御や、エンジン１０の制御に関し必要な情報を互いに送受信可能に接続されている。なお、エンジンＥＣＵ３００も、４ＷＤ＿ＥＣＵ２００と同様に、マイクロコンピュータを主体に構成された電子回路からなり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含んだ構成となっている。

−電子制御カップリングおよびリヤディファレンシャルの構成−
図２は、図１の動力伝達装置１００に備えられる電子制御カップリング３０およびリヤディファレンシャル８０を示す断面図である。

図２に示すように、電子制御カップリング３０のカバー３１の内部と、リヤディファレンシャル８０のディファレンシャルキャリヤ８１の内部とに跨って、回転中心Ａ１を中心として回転するドライブピニオンシャフト３２が配置されている。ディファレンシャルキャリヤ８１の内周には軸受（円すいころ軸受）８２が装着されており、軸受８２によりドライブピニオンシャフト３２が回転可能に支持されている。ドライブピニオンシャフト３２の一端（図２では右端）には、ドライブピニオンギヤ３２ａが設けられており、ドライブピニオンギヤ３２ａが、リヤディファレンシャル８０のリングギヤ８０ｃと噛み合っている。ドライブピニオンシャフト３２の内部には、軸方向に延びる貫通孔３２ｂが形成されている。貫通孔３２ｂは、ドライブピニオンシャフト３２の一端から他端（図２では左端）まで延びている。

ディファレンシャルキャリヤ８１の開口端には、円筒状のカバー３１が固定されている。そして、カバー３１の外部からカバー３１の内部およびディファレンシャルキャリヤ８１の内部に亘り、有底円筒状のカップリングケース３３が配置されている。カップリングケース３３は、アルミニウムなどの非磁性材料により構成されている。カップリングケース３３は、小径円筒部３４と底部３５と環状の接続部３６と大径円筒部３７とを備えている。

小径円筒部３４は、カバー３１の開口部３１ａに配置され、底部３５により小径円筒部３４におけるカバー３１の外部側端部が閉塞されている。接続部３６は、小径円筒部３４におけるカバー３１の内部側端部から外周側に向けて張り出されている。大径円筒部３７は、接続部３６の外周端からディファレンシャルキャリヤ８１の内部側に向けて配置されている。カバー３１の開口部３１ａ側の端部内周には、シール軸受３８が固定されている。そして、シール軸受３８の内輪がカップリングケース３３の小径円筒部３４の外周に装着されている。

カップリングケース３３の小径円筒部３４におけるカバー３１の外部側端面には、フランジ２１が取り付けられている。カップリングケース３３とフランジ２１とが植込みボルト２２により固定されている。植込みボルト２２は、小径円筒部３４に形成された雌ねじ部３４ａにねじ込まれている。フランジ２１は、プロペラシャフト１６（図１）に接続されている。

カバー３１の内部には、回転中心Ａ１を中心として回転するインナーシャフト４０が配置されている。インナーシャフト４０は、後述するクラッチ機構の係合時に回転可能となり、クラッチ機構の解放時に回転不能となる回転部材である。インナーシャフト４０の内部には、隔壁４０ａにより軸方向に区画された凹部４０ｂ，４０ｃが形成されている。凹部４０ｂ，４０ｃは、回転中心Ａ１を中心とする円柱状の空間である。そして、ディファレンシャルキャリヤ８１側に配置された凹部４０ｂの内周には、ドライブピニオンシャフト３２の他端部（図２では右端部）がスプライン嵌合されている。このため、インナーシャフト４０とドライブピニオンシャフト３２とは、一体的に回転する。小径円筒部３４の内周と、インナーシャフト４０の小径円筒部３４側の端部外周との間に軸受４１が装着され、軸受４１によりインナーシャフト４０が回転可能に支持されている。

インナーシャフト４０の外周側には、回転中心Ａ１を中心として回転可能な環状の回転子４２が配置されている。回転子４２は、カップリングケース３３の内部からディファレンシャルキャリヤ８１の内部に到達するように配置されている。回転子４２は、半径方向の断面形状がほぼＬ字形の内筒部４２ａと、内筒部４２ａの外周に固定された環状の遮断部材４２ｂと、遮断部材４２ｂの外周に固定された外筒部４２ｃとにより構成されている。

内筒部４２ａおよび外筒部４２ｃは、例えば鉄などの磁性材料により構成され、遮断部材４２ｂは、非磁性材料により構成されている。そして、回転子４２の外筒部４２ｃがカップリングケース３３の内周にねじ結合され、かつ、溶接により回転不能に固定されている。このため、カップリングケース３３と回転子４２とが一体的に回転されるようになっている。

回転子４２の内筒部４２ａの内周と、ドライブピニオンシャフト３２の外周との間に軸受４３が装着され、軸受４３により回転子４２がインナーシャフト４０に対し相対回転可能に設けられている。軸受４３とドライブピニオンシャフト３２の外周に形成された段差との間には、軸方向の隙間を調整する円環状のシム４５と、環状の皿ばね４６とが配置されている。シム４５には、軸方向に延びる複数の貫通孔４５ａが形成されている。

内筒部４２ａの内周とインナーシャフト４０の外周との間には、ゴム状弾性体により構成されたシールリング（例えばＸリング）４７が装着されている。シールリング４７により、インナーシャフト４０と回転子４２との間が液密にシールされている。外筒部４２ｃの外周とカップリングケース３３の内周との間には、ゴム状弾性体により構成されたＯリング４８が装着されている。Ｏリング４８により、回転子４２とカップリングケース３３との間が液密にシールされている。また、ディファレンシャルキャリヤ８１の内周には、ゴム状弾性体および金属補強環により構成されたオイルシール４９が装着されている。オイルシール４９によりディファレンシャルキャリヤ８１と回転子４２との間が液密にシールされている。

そして、ディファレンシャルキャリヤ８１の内部に、シールリング４７およびオイルシール４９により液密にシールされた空間には、軸受８２が配置されている。この空間には、リヤディファレンシャル８０の各部を潤滑する潤滑油（デフオイル）が供給される。

ディファレンシャルキャリヤ８１とカバー３１とカップリングケース３３と回転子４２とにより取り囲まれた空間が、電磁石収納室Ｃ１となっている。電磁石収納室Ｃ１は、オイルシール４９とＯリング４８とシール軸受３８とにより周囲の空間から液密および気密にシールされている。

電磁石収納室Ｃ１には、電磁石５１が配置されている。電磁石５１は、磁性材料により構成された環状の鉄心５２と、鉄心５２に巻き付けられたコイル５３とを備えている。鉄心５２は、カバー３１に対し相対回転不能に設けられている。コイル５３は、電線を介して４ＷＤ＿ＥＣＵ２００（図１）に接続されている。

また、カップリングケース３３とインナーシャフト４０と回転子４２とにより取り囲まれた空間が、クラッチ機構収納室Ｃ２となっている。クラッチ機構収納室Ｃ２は、Ｏリング４８とシールリング４７とにより周囲の空間から液密にシールされている。クラッチ機構収納室Ｃ２には、カップリングオイルが封入されている。

クラッチ機構収納室Ｃ２には、電磁石５１の電磁力により係合・解放されるパイロットクラッチ６１と、パイロットクラッチ６１の係合・解放動作に連動して係合・解放されるメインクラッチ７１とが配置されている。

パイロットクラッチ６１は、アーマチュア６２とクラッチディスク６３とクラッチプレート６４とを備えている。アーマチュア６２は、回転子４２から所定間隔をおいた位置に配置されている。クラッチディスク６３およびクラッチプレート６４は、アーマチュア６２と回転子４２との間に配置されている。アーマチュア６２およびクラッチディスク６３は、カップリングケース３３の内周にスプライン嵌合されている。

インナーシャフト４０の外周には、環状のカム６５が装着されている。カム６５は、インナーシャフト４０に対し相対回転可能に設けられている。カム６５の外周にクラッチプレート６４がスプライン嵌合されている。カム６５と回転子４２の内筒部４２ａとの間には、スラスト軸受６６が配置されている。スラスト軸受６６は、カム６５に作用するスラスト荷重を受け止め、かつ、回転子４２とカム６５とを相対回転可能とするために配置されている。

メインクラッチ７１は、パイロットクラッチ６１とカップリングケース３３の小径円筒部３４との間に配置されている。メインクラッチ７１は、複数のクラッチディスク７２と、複数のクラッチディスク７２と交互に配置された複数のクラッチプレート７３とを備えている。クラッチディスク７２は、カップリングケース３３の内周にスプライン嵌合され、クラッチプレート７３は、インナーシャフト４０の外周にスプライン嵌合されている。

メインクラッチ７１とパイロットクラッチ６１との間には、環状のピストン７４が配置されている。ピストン７４は、インナーシャフト４０の外周にスプライン嵌合されている。ピストン７４およびカム６５の互いに相対向する側には、それぞれのカム面に対応する複数の凹部７４ａ，６５ａが形成されている。ピストン７４およびカム６５の間には、各凹部７４ａ，６５ａに嵌め入れられるように複数のボール７５（図２では１つのみ示す）が設けられている。

ここで、上記構成の電子制御カップリング３０の動作について説明する。

まず、電子制御カップリング３０の電磁石５１に電流が供給されない場合、パイロットクラッチ６１およびメインクラッチ７１が解放されている。このため、プロペラシャフト１６からカップリングケース３３に伝達されたトルクは、インナーシャフト４０およびドライブピニオンシャフト３２には伝達されない。この場合、動力伝達装置１００が二輪駆動状態となる。

一方、電磁石５１に電流が供給されると、鉄心５２と外筒部４２ｃとアーマチュア６２と内筒部４２ａとを磁束が通過して磁気回路が形成される。このため、電磁力（磁気吸引力）により、アーマチュア６２が、外筒部４２ｃおよび内筒部４２ａ側に移動する。すると、パイロットクラッチ６１のクラッチディスク６３とクラッチプレート６４とが係合される。つまり、パイロットクラッチ６１が係合される。これにより、カップリングケース３３のトルクが、パイロットクラッチ６１を介してカム６５に伝達される。

カム６５にトルクが伝達されると、カム６５とピストン７４とが相対回転する。すると、ボール７５をカム６５とピストン７４の凹部６５ａ，７４ａの外部に押し出すような力が作用し、カム６５とピストン７４とが軸方向方向において相互に離反する向きのスラスト荷重が生じる。この場合、カム６５は、スラスト軸受６６により受け止められており、回転子４２側に移動することが防止されている。このため、上記スラスト荷重により、ピストン７４がメインクラッチ７１側に押し付けられ、クラッチディスク７２とクラッチプレート７３とが係合される。つまり、パイロットクラッチ６１の係合力が、カム６５とボール７５とピストン７４とにより増幅され、メインクラッチ７１に伝達される。メインクラッチ７１が係合されると、プロペラシャフト１６からカップリングケース３３に伝達されたトルクが、メインクラッチ７１を介してインナーシャフト４０およびドライブピニオンシャフト３２に伝達される。これにより、動力伝達装置１００が四輪駆動状態となる。この場合、電磁石５１に通電される電流の値を増大きくするほど、メインクラッチ７１の係合力が増大し、ドライブピニオンシャフト３２へ伝達されるトルクが増大する。電磁石５１に通電される電流が所定値以上になると、直結状態に近い状態でドライブピニオンシャフト３２にトルクが伝達される。

−実施形態の特徴部分−
この実施形態では、電子制御カップリング３０とリヤディファレンシャル８０とを備えた動力伝達装置１００において、リヤディファレンシャル８０を潤滑するデフオイルを電子制御カップリング３０の内部に供給するオイル供給経路と、電子制御カップリング３０内に供給されたデフオイルをリヤディファレンシャル８０内に戻すオイル戻し経路とが設けられていることを特徴としている。以下、実施形態の特徴部分について、図２を参照して説明する。

リヤディファレンシャル８０のディファレンシャルキャリヤ８１内には、リヤディファレンシャル８０の各部を潤滑するデフオイルが貯留されている。デフオイルは、リングギヤ８０ｃの回転によってかき上げられることにより、リヤディファレンシャル８０の各部へ供給されるようになっている。具体的には、ピニオンギヤ８０ａ、サイドギヤ８０ｂ、ドライブピニオンギヤ３２ａ、ドライブピニオンシャフト３２を支持する軸受８２などに、デフオイルが供給される。

この実施形態では、リヤディファレンシャル８０を潤滑するデフオイルを電子制御カップリング３０側へ導き、電子制御カップリング３０の内部に供給するようにしている。具体的には、軸受８２に供給されるデフオイルが電子制御カップリング３０の内部に供給される。この場合、デフオイルのオイル供給経路は、電子制御カップリング３０の内部において、デフオイルをドライブピニオンシャフト３２の他端側まで送る経路となっている。

具体的に、オイル供給経路は、図２に示すように、ディファレンシャルキャリヤ８１とドライブピニオンシャフト３２の外周との間の環状の空間Ｐ１１と、回転子４２の内筒部４２ａの内周とドライブピニオンシャフト３２の外周との間の環状の隙間Ｐ１２と、シム４５の複数の貫通孔４５ａと、軸受４３の内輪と外輪との間に設けられた隙間Ｐ１３と、ドライブピニオンシャフト３２とインナーシャフト４０とのスプライン嵌合部分に存在する隙間Ｐ１４とを含んだ構成となっている。このように、スプライン嵌合部分の隙間Ｐ１４等をオイル供給経路として利用することで、電子制御カップリング３０の内部にオイル供給経路を容易に確保することができる。

ここで、軸受８２として、円すいころ軸受が用いられており、ドライブピニオンシャフト３２の回転時、軸受８２の小径側と大径側との圧力差によって、リングギヤ８０ｃによってかき上げられたデフオイルが小径側から吸い込まれ、大径側へ吐出されるようになっている。この実施形態では、デフオイルが軸受８２の大径側に位置する上記空間Ｐ１１に吐出され、オイル供給経路に導入されるようになっている。つまり、ドライブピニオンシャフト３２の回転時には、軸受８２がデフオイルをオイル供給経路に送るポンプの役割を果たしている。なお、この場合、軸受８２は、電子制御カップリング３０側と、ドライブピニオンギヤ３２ａ側とにそれぞれ配置されているが、電子制御カップリング３０側に設けられた軸受８２に供給されたデフオイルがオイル供給経路に導入される。

また、この実施形態では、オイル供給経路を介して電子制御カップリング３０の内部に供給されたデフオイルを、リヤディファレンシャル８０側へ戻すようにしている。この場合、デフオイルのオイル戻し経路は、電子制御カップリング３０の内部において、ドライブピニオンシャフト３２の他端側まで送られたデフオイルをリヤディファレンシャル８０側へ戻す経路となっている。具体的に、オイル戻し経路は、図２に示すように、ドライブピニオンシャフト３２の貫通孔３２ｂを含んだ構成となっている。このように、ドライブピニオンシャフト３２の内部に貫通孔３２ｂを設けるという簡単な構成によって、電子制御カップリング３０の内部からリヤディファレンシャル８０の内部へ至るオイル戻し経路を容易に確保することができる。

オイル供給経路に供給されたデフオイルをリヤディファレンシャル８０側へ戻す経路は、このオイル戻し経路以外には設けられていない。また、シールリング４７によって、デフオイルがクラッチ機構収納室Ｃ２に浸入することが防止されており、オイルシール４９によって、デフオイルが電磁石収納室Ｃ１に浸入することが防止されている。このため、軸受８２に供給されたデフオイルのほとんどは、上述のオイル供給経路に供給され、オイル戻し経路を通ってリヤディファレンシャル８０側へ戻されるようになっている。

上述したように、この実施形態では、オイル供給経路がドライブピニオンシャフト３２の外側に設けられており、オイル戻し経路がドライブピニオンシャフト３２の内部に設けられている。そして、オイル供給経路とオイル戻し経路とが、ドライブピニオンシャフト３２の他端（電子制御カップリング３０側の端）において接続されている。具体的には、ドライブピニオンシャフト３２の他端とインナーシャフト４０の隔壁４０ａとの間には、隙間Ｐ２１が設けられており、この隙間Ｐ２１を介してオイル供給経路とオイル戻し経路とが接続されている。具体的に、リングギヤ８０ｃによってかき上げられたデフオイルが軸受８２に供給されると、そのデフオイルは、軸受８２→空間Ｐ１１→隙間Ｐ１２→貫通孔４５ａ→隙間Ｐ１３→隙間Ｐ１４→隙間Ｐ２１→貫通孔３２ｂの順に送られ、リヤディファレンシャル８０側へ戻される。したがって、この実施形態によれば、動力伝達装置１００において、次のような効果が得られる。

デフオイルがオイル供給経路を通過する際、デフオイルと電子制御カップリング３０との間で熱交換が行われる。これにより、電子制御カップリング３０の内部が冷却される一方、デフオイルが加熱される。詳しく言えば、電子制御カップリング３０には、パイロットクラッチ６１およびメインクラッチ７１のクラッチ機構が設けられており、これらのクラッチ機構の係合・解放動作にともなって摩擦熱が発生する。また、電子制御カップリング３０には、電磁石５１が設けられており、電磁石５１（コイル５３）の通電時にジュール熱が発生する。このため、電子制御カップリング３０の内部温度は、リヤディファレンシャル８０の内部に存在するデフオイルの温度よりも高くなっている。このような状況下で、リヤディファレンシャル８０内のデフオイルがオイル供給経路に供給され、オイル供給経路を流れることによって、デフオイルと電子制御カップリング３０との間で熱交換が行われることになる。

これにより、オイル供給経路を流れるデフオイルによって電子制御カップリング３０の内部が効果的に冷却され、電子制御カップリング３０の内部温度の上昇を抑制することができる。したがって、電子制御カップリング３０の内部が過度に高温化することを回避でき、電子制御カップリング３０の内部部品の耐久性を向上させることができる。

また、電子制御カップリング３０によって暖められたデフオイルは、オイル戻し経路を介してディファレンシャルキャリヤ８１内に戻され、ディファレンシャルキャリヤ８１内に残存するデフオイルと混合される。これにより、ディファレンシャルキャリヤ８１内に存在するデフオイルの温度を効果的に上昇させることができる。デフオイルの温度上昇により、デフオイルの粘性抵抗が小さくなるので、デフオイルの粘性抵抗による引きずりトルクを低減することができる。その結果、燃費向上を図ることができる。

ここで、ドライブピニオンシャフト３２の他端部（電子制御カップリング３０側の端部）は、メインクラッチ７１の内径側まで延びている。このため、電子制御カップリング３０の内部において、デフオイルがメインクラッチ７１の近傍まで流れるようになり、デフオイルと電子制御カップリング３０との間の熱交換を効率よく行わせることができる。これにより、電子制御カップリング３０の内部を効率よく冷却するとともに、リヤディファレンシャル８０を潤滑するデフオイルを効率よく昇温させることができる。

−他の実施形態−
以上、本発明の実施形態について説明したが、ここに示した実施形態は一例であり、さまざまに変形することが可能である。

上記構成の動力伝達装置１００において、次のようなデフオイルの昇温制御を行うことも可能である。上記実施形態では、例えば冷間時などの電子制御カップリング３０の内部温度が低い場合、デフオイルをオイル供給経路を単に通過させただけでは、デフオイルの昇温に時間を要する可能性がある。そこで、デフオイルの昇温制御を行うことによって、電子制御カップリング３０の内部温度が低い場合においても、デフオイルの速やかな昇温を可能としている。

このデフオイルの昇温制御について、図３のフローチャートを参照して説明する。図３のフローチャートに示すルーチンは、４ＷＤ＿ＥＣＵ２００が実行する動力伝達装置１００におけるデフオイルの昇温制御に関するものであり、一定周期ごとに繰り返される。

まず、４ＷＤ＿ＥＣＵ２００は、ステップＳＴ１において、電子制御カップリング３０の内部温度（ＣＰ内部温度）が、４ＷＤ＿ＥＣＵ２００のＲＯＭに予め記憶された閾値Ｔｈ１以下であるか否かを判定する。電子制御カップリング３０の内部温度は、例えば、エンジン１０の回転数、エンジン１０の出力トルク、電子制御カップリング３０の入出力軸間に生じる差動回転数、電子制御カップリング３０の入出力軸間に差動回転が生じている時間に基づいて推定することが可能である。電子制御カップリング３０の入出力軸間に生じる差動回転数は、プロペラシャフト１６とドライブピニオンシャフト３２との回転数差であり、プロペラシャフト１６の回転数とドライブピニオンシャフト３２の回転数をそれぞれ検出することによって求めることが可能である。また、エンジンＥＣＵ３００からエンジン１０の回転数および出力トルクに関する情報を受け取ることが可能となっている。

ステップＳＴ１の判定結果が肯定判定の場合、つまり、電子制御カップリング３０の内部温度が閾値Ｔｈ１以下である場合には（ＣＰ内部温度≦Ｔｈ１）、ステップＳＴ２に進む。一方、ステップＳＴ２の判定結果が否定判定の場合、つまり、電子制御カップリング３０の内部温度が閾値Ｔｈ１よりも高い場合（ＣＰ内部温度＞Ｔｈ１）には、このルーチンを抜ける。

次に、４ＷＤ＿ＥＣＵ２００は、ステップＳＴ２において、電子制御カップリング３０の電磁石５１の通電量を大きくする。この場合、電磁石５１に通電する電流の値（制御電流値）を大きくする。そして、電磁石５１の制御電流値を大きくするほど、コイル５３の発熱量が大きくなり、また、パイロットクラッチ６１およびメインクラッチ７１の係合動作にともなって発生する摩擦熱も大きくなる。このため、電子制御カップリング３０の内部温度が上昇する。

次に、４ＷＤ＿ＥＣＵ２００は、ステップＳＴ３において、電子制御カップリング３０の内部温度が、４ＷＤ＿ＥＣＵ２００のＲＯＭに予め記憶された閾値Ｔｈ２よりも高いか否かを判定する。電子制御カップリング３０の内部温度は、ステップＳＴ１の場合と同様にして求めることが可能である。閾値Ｔｈ２は、上記閾値Ｔｈ１よりも高い温度に設定されている（Ｔｈ２＞Ｔｈ１）。

ステップＳＴ３の判定結果が肯定判定の場合、つまり、電子制御カップリング３０の内部温度が閾値Ｔｈ２よりも高い場合には（ＣＰ内部温度＞Ｔｈ２）、ステップＳＴ４に進む。一方、ステップＳＴ３の判定結果が否定判定の場合、つまり、電子制御カップリング３０の内部温度が閾値Ｔｈ２以下の場合には（ＣＰ内部温度≦Ｔｈ２）、肯定判定が得られるまでステップＳＴ３の判定を繰り返し行う。

そして、４ＷＤ＿ＥＣＵ２００は、ステップＳＴ４において、電子制御カップリング３０の電磁石５１の通電量を元の値に戻す。この場合、電磁石５１に通電する制御電流値をステップＳＴ２の処理を行う前の値に戻す。

そして、この実施形態では、ステップＳＴ３において、電子制御カップリング３０の電磁石５１の通電量を大きくすることで、電子制御カップリング３０の内部温度を上昇させている。これにより、オイル供給経路を通過するデフオイルが速やかに加熱される。したがって、例えば冷間時などの電子制御カップリング３０の内部温度が低い場合においても、デフオイルを速やかに昇温させることができ、デフオイルの粘性抵抗による引きずりトルクを速やかに低減することができる。

なお、ステップＳＴ１、ＳＴ３では、電子制御カップリング３０の内部温度を推定して求めたが、電子制御カップリング３０の内部に温度センサを設け、温度センサにより電子制御カップリング３０の内部温度を直接検出する構成としてもよい。

上記実施形態において、リヤディファレンシャル８０を潤滑するデフオイルを電子制御カップリング３０の内部に送るためのポンプを別途設ける構成としてもよい。

上記実施形態では、電子制御カップリングを備える動力伝達装置に本発明を適用した例を挙げたが、本発明は、電子制御カップリング以外のカップリング装置（例えば、ビスカスカップリングなど）を備える動力伝達装置にも適用可能である。

また、上記実施形態では、リヤディファレンシャルを備える動力伝達装置に本発明を適用した例を挙げたが、本発明は、リヤディファレンシャル以外の差動装置（例えば、フロンとディファレンシャルなど）を備える動力伝達装置にも適用可能である。

上記実施形態では、前輪駆動ベースの四輪駆動車の動力伝達装置に本発明を適用した例を挙げたが、本発明は、後輪を主駆動輪とし、前輪を従駆動輪とする後輪駆動ベースの四輪駆動車の動力伝達装置にも適用可能である。

本発明は、カップリング装置と差動装置とを備え、カップリング装置により二輪駆動状態と四輪駆動状態とを切替可能に構成された四輪駆動車の動力伝達装置に利用できる。

１０ エンジン
１１ 変速機構
１２ フロントディファレンシャル
１４ 前輪
１５ トランスファ
１６ プロペラシャフト
１８ 後輪
３０ 電子制御カップリング（カップリング装置）
３２ ドライブピニオンシャフト
３２ａ ドライブピニオンギヤ
３２ｂ 貫通孔
４０ インナーシャフト（回転部材）
４５ シム
４５ａ 貫通孔
５１ 電磁石
５３ コイル
６１ パイロットクラッチ
７１ メインクラッチ
８０ リヤディファレンシャル（差動装置）
８１ ディファレンシャルキャリヤ
８２ 軸受
１００ 動力伝達装置

Claims (9)

1. クラッチ機構を有するカップリング装置と、左右の車輪間の差動を行う差動装置とを備え、カップリング装置により二輪駆動状態と四輪駆動状態とを切替可能に構成された四輪駆動車の動力伝達装置において、
   上記差動装置を潤滑するオイルを上記カップリング装置の内部に供給する供給経路と、上記カップリング装置内に供給されたオイルを上記差動装置内に戻す戻し経路とが設けられていることを特徴とする動力伝達装置。
2. 請求項１に記載の動力伝達装置において、
   上記カップリング装置の内部と差動装置の内部とに跨って配置されるシャフトが設けられており、
   上記供給経路は、上記シャフトの外側に設けられ、
   上記戻し経路は、上記シャフトの内部に設けられ、
   上記供給経路と戻し経路とは、上記シャフトのカップリング装置側の端で接続されていることを特徴とする動力伝達装置。
3. 請求項２に記載の動力伝達装置において、
   上記シャフトのカップリング装置側の端部は、上記クラッチ機構の内径側まで延びていることを特徴とする動力伝達装置。
4. 請求項２または３に記載の動力伝達装置において、
   上記カップリング装置の内部には、上記クラッチ機構の係合時に回転可能な回転部材が設けられ、
   上記回転部材の内径側には、上記シャフトがスプライン嵌合されており、
   上記供給経路には、上記シャフトと回転部材とのスプライン嵌合部分が含まれていることを特徴とする動力伝達装置。
5. 請求項４に記載の動力伝達装置において、
   上記差動装置には、上記シャフトを回転可能に支持する軸受が設けられており、
   上記スプライン嵌合部分には、上記軸受を潤滑するオイルが供給されることを特徴とする動力伝達装置。
6. 請求項２〜５のいずれか１つに記載の動力伝達装置において、
   上記シャフトの内部には、軸方向に延びる貫通孔が形成されており、
   上記戻し経路には、上記貫通孔が含まれていることを特徴とする動力伝達装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載の動力伝達装置において、
   上記差動装置を潤滑するオイルを上記供給経路へ送るポンプが設けられていることを特徴とする動力伝達装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１つに記載の動力伝達装置において、
   上記カップリング装置は、電磁石の電磁力により係合・解放されるパイロットクラッチと、上記パイロットクラッチの係合・解放動作に連動して係合・解放されるメインクラッチとを備えた電子制御カップリングであることを特徴とする動力伝達装置。
9. 請求項８に記載の動力伝達装置において、
   上記カップリング装置の内部温度が閾値以下である場合には、上記電磁石への通電量を大きくすることを特徴とする動力伝達装置。

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