JP2015110388A - トランスファ - Google Patents
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Abstract
【課題】センターデファレンシャル及び差動制限機構を有するトランスファに、大型化を防止しつつ、2輪駆動選択機構及びデフロック機構を更に設けたトランスファを提供することを目的とする。
【解決手段】外周にキャリアピーススプライン35mが形成されたキャリアピース35kと、外周に出力ピース外スプライン35hが形成された出力ピース35fと、第一出力軸32に対して相対回転可能に配設され、外周に接続ピース外スプライン36cが形成された接続ピース36bが形成された回転部材36と、内周面に第三内スプライン42aが形成された第二スリーブ42を有し、第三内スプライン42aが接続ピース外スプライン36cと嵌合しない2輪駆動モード位置、第三内スプライン42aがキャリアピーススプライン35m、出力ピース外スプライン35h、及び接続ピース外スプライン36cと嵌合する4輪駆動デフロックモード位置に、第二スリーブ42が選択的に位置される。
【選択図】図2
【解決手段】外周にキャリアピーススプライン35mが形成されたキャリアピース35kと、外周に出力ピース外スプライン35hが形成された出力ピース35fと、第一出力軸32に対して相対回転可能に配設され、外周に接続ピース外スプライン36cが形成された接続ピース36bが形成された回転部材36と、内周面に第三内スプライン42aが形成された第二スリーブ42を有し、第三内スプライン42aが接続ピース外スプライン36cと嵌合しない2輪駆動モード位置、第三内スプライン42aがキャリアピーススプライン35m、出力ピース外スプライン35h、及び接続ピース外スプライン36cと嵌合する4輪駆動デフロックモード位置に、第二スリーブ42が選択的に位置される。
【選択図】図2
Description
本発明は、回転駆動力を前後輪に分配するトランスファに関する。
従来から、特許文献1に示されるように、前後輪の差動を吸収するセンターデファレンシャル、及びセンターデファレンシャルの差動を制限する差動制限機構を備えたトランスファが提案されている。この特許文献1に示されるトランスファの差動制限機構は、ECUからの指令により湿式多板クラッチの摩擦力が制御され、車両の走行状態に応じてセンターデファレンシャルの差動を制限する電子制御式の差動制限機構である。
特許文献1に示されるトランスファでは、エンジンの回転駆動力を後輪のみ又は前輪のみに伝達する2輪駆動モードを選択する2輪駆動モード選択機構を備えておらず、2輪駆動で走行することができないという問題があった。また、特許文献1に示されるトランスファでは、センターデファレンシャルをデフロックするためのデフロック機構が設けられておらず、悪路走行時等デフロックする必要が生じた場合には、湿式多板クラッチの摩擦力を最大にしてデフロックしていた。このため、湿式多板クラッチにおいてデフロックするために必要な摩擦力を得るために、差動制限機構が大型化し、ひいてはトランスファが大型化してしまうという問題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、センターデファレンシャル及び差動制限機構を有するトランスファにおいて、大型化を防止しつつ、2輪駆動モード選択機構及びデフロック機構を更に設けたトランスファを提供することを目的とする。
上述した課題を解決するためになされた、請求項1に係るトランスファの発明によると、回転駆動力が入力される入力軸と、車両の後輪及び前輪のうち一方に前記回転駆動力の一部を出力する第一出力軸と、車両の後輪及び前輪のうち他方に前記回転駆動力の残部を出力する第二出力軸と、前記第一出力軸に連結された第一サンギヤと、前記第一サンギヤと隣接して同軸に設けられた第二サンギヤと、前記第一サンギヤと噛合する第一プラネタリギヤと、前記第一プラネタリギヤ及び前記第二サンギヤと噛合する第二プラネタリギヤと、前記第一プラネタリギヤ及び第二プラネタリギヤを回転可能に支持し、前記入力軸に入力される回転駆動力が入力されるキャリアと、を有するセンターデファレンシャルと、前記第一出力軸の回転が伝達される第一摩擦要素と、前記第二出力軸の回転が伝達される第二摩擦要素とを有し、前記第一摩擦要素と前記第二摩擦要素の間の摩擦力によって、前記第一出力軸と前記第二出力軸の差動を制限する差動制限機構と、前記キャリアに接続されたキャリアピースと、前記第二サンギヤに接続された出力ピースと、前記第一出力軸の周囲に、前記第一出力軸に対して相対回転可能に配設され、前記第二出力軸と回転連結された回転部材と、前記キャリアピース、前記出力ピース、及び前記回転部材のいずれか2以上を接続する接続部材と、を有し、前記接続部材が、前記キャリアピース及び前記出力ピースを接続する2輪駆動モード位置、前記キャリアピース、前記出力ピース、及び前記回転部材を接続する4輪駆動デフロックモード位置、前記出力ピース、及び前記回転部材を接続する4輪駆動デフフリーモード位置のいずれかに、選択的に位置されるように構成されている。
これにより、接続部材が2輪駆動モード位置に位置すると、回転部材が第二サンギヤと回転接続されないので、第二サンギヤの回転が回転部材に伝達されず、第二出力軸に回転駆動力が伝達されず、2輪駆動モードとなる。また、接続部材が2輪駆動モード位置に位置している状態では、接続部材は、キャリアピース及び出力ピースを接続しているので、センターデフのキャリアと第二サンギヤが、接続部材によって固定され、相互に回転できない状態となり、センターデファレンシャルがデフロック状態となる。このため、2輪駆動モードにおいて、第一摩擦要素と第二摩擦要素との間に回転差が生じないため、第一摩擦要素と第二摩擦要素との間で摩擦抵抗が生じず、第一摩擦要素と第二摩擦要素の発熱や摩耗を防止することができる。
また、接続部材を4輪駆動デフロックモード位置に位置させると、キャリアピースと第二サンギヤが、接続部材によって固定され、相互に回転できない状態となり、センターデファレンシャルがデフロック状態となる。このため、差動制限機構でデフロックを実現する必要が無いことから、差動制限機構の大型化を防止し、ひいては、トランスファの大型化を防止することができる。
このように、請求項1に係る発明によれば、単一の接続部材を移動させることにより、2輪駆動モードと4輪駆動デフロックモードを選択することができる。このため、センターデファレンシャル及び差動制限機構を有するトランスファに、大型化を防止しつつ、2輪駆動モード選択機構及びデフロック機構を設けることができる。
また、センターデファレンシャルは、第一プラネタリギヤの外周囲にリングギヤを有さないので、センターデファレンシャルの外径を小型化することが可能となり、トランスファを小型化することが可能となる。
また、センターデファレンシャルは、第一プラネタリギヤと第二プラネタリギヤを有するダブルピニオンタイプであるので、第一出力軸が回転連結されている第一サンギヤと第二出力軸が回転連結されている第二サンギヤのピッチ円半径の寸法差を小さくすることができる。このため、シングルピニオンタイプのセンターデファレンシャルに比べて、前輪と後輪に分配される駆動力差を小さく設定することができる。
請求項2に係る発明によると、請求項1に係る発明において、前記接続部材は、円筒形状であり、その内面に内スプラインが形成され、前記第一出力軸の軸方向に対して移動可能に配設され、前記キャリアピース、前記出力ピース、前記回転部材には、前記内スプラインと嵌合する同一スプライン径の外スプラインが形成されている。これにより、単純な構造で、キャリアピース、出力ピース、及び回転部材のいずれか2以上を接続する構造を実現することができる。
請求項3に係る発明によると、請求項2において、前記キャリアピースは、円筒形状であり、前記センターデファレンシャルの外周側に同軸に設けられ、その外周面に前記外スプラインが形成されている。このように、外スプラインが、センターデファレンシャルの周囲に形成されていることから、センターデファレンシャルの軸方向に隣接する位置に外スプラインを形成した場合と比較して、トランスファの軸方向の大型化を防止することができる。
請求項4に係る発明によると、請求項1〜請求項3のいずれかにおいて、前記第二サンギヤと前記第二摩擦要素を連結する連結部材を設け、前記第一出力軸、前記連結部材、及び前記回転部材を、同軸に且つ相互に回転可能に配設した。このように、トランスファを構成する第一出力軸、連結部材、及び回転部材が同軸に配設され、これらが3重構造となっていることから、トランスファの大型化を防止することができる。
(トランスファが搭載される車両の説明)
以下に、本発明の実施形態に係るトランスファについて図面を参照しつつ説明する。図1に示すように、トランスファ30は、入力軸31、第一出力軸32、第二出力軸33を有している。入力軸31は、エンジン11に接続された変速機12(自動変速機又は手動変速機)の出力軸12aに接続されていて、変速機12を介してエンジン11の回転駆動力が入力される。第一出力軸32は、リア側デファレンシャル15を介して左右後輪と接続されていて、リア側デファレンシャル15を介して左右後輪に回転駆動力を出力する。第二出力軸33は、フロント側デファレンシャル14を介して左右前輪と接続されていて、フロント側デファレンシャル14を介して左右前輪に回転駆動力を出力する。
以下に、本発明の実施形態に係るトランスファについて図面を参照しつつ説明する。図1に示すように、トランスファ30は、入力軸31、第一出力軸32、第二出力軸33を有している。入力軸31は、エンジン11に接続された変速機12(自動変速機又は手動変速機)の出力軸12aに接続されていて、変速機12を介してエンジン11の回転駆動力が入力される。第一出力軸32は、リア側デファレンシャル15を介して左右後輪と接続されていて、リア側デファレンシャル15を介して左右後輪に回転駆動力を出力する。第二出力軸33は、フロント側デファレンシャル14を介して左右前輪と接続されていて、フロント側デファレンシャル14を介して左右前輪に回転駆動力を出力する。
(トランスファの構造の説明)
以下に、図2を参照して、トランスファ30について説明する。なお、図2において、紙面左側を前方とし、紙面右側を後方とする。図2に示すように、入力軸31と第一出力軸32とが、一直線上に(同軸に)トランスファ30のハウジング(不図示)の回転軸線Lに軸支されている。第二出力軸33は、第一出力軸32に対して平行にハウジングに軸支されている。トランスファ30は、入力軸31から第一出力軸32方向(前方から後方)に向かって順番に、副変速機34、センターデファレンシャル35、回転部材36、及び差動制限機構38を備えている。また、トランスファ30は、第一スリーブ41、第二スリーブ42、第一シフトフォーク43、第二シフトフォーク44、シフトアクチュエータ45、及びアクチュエータ48を備えている。
以下に、図2を参照して、トランスファ30について説明する。なお、図2において、紙面左側を前方とし、紙面右側を後方とする。図2に示すように、入力軸31と第一出力軸32とが、一直線上に(同軸に)トランスファ30のハウジング(不図示)の回転軸線Lに軸支されている。第二出力軸33は、第一出力軸32に対して平行にハウジングに軸支されている。トランスファ30は、入力軸31から第一出力軸32方向(前方から後方)に向かって順番に、副変速機34、センターデファレンシャル35、回転部材36、及び差動制限機構38を備えている。また、トランスファ30は、第一スリーブ41、第二スリーブ42、第一シフトフォーク43、第二シフトフォーク44、シフトアクチュエータ45、及びアクチュエータ48を備えている。
副変速機34は、本実施形態では、サンギヤ34a、プラネタリギヤ34b、キャリア34c、及びリングギヤ34dを備えたシングルピニオン遊星歯車機構である。サンギヤ34aは、入力軸31に連結され、入力軸31と一体回転する。プラネタリギヤ34bは、サンギヤ34aの周囲に複数配設され、サンギヤ34aと噛合している。キャリア34cは、複数のプラネタリギヤ34bを回転可能(自転可能)に軸支している。リングギヤ34dは、リング状であり、その内側に形成された内側ギヤでプラネタリギヤ34bと噛合し、ハウジングに固着されている。
副変速機34は、キャリア34cに接続しキャリア34cと一体回転するローピース34e、及びサンギヤ34aと接続しサンギヤ34aと一体回転するハイピース34fを更に備えている。ローピース34eの外周にはロー側外スプライン34gが形成されている。ハイピース34fの外周には、ハイ側外スプライン34hが形成されている。
センターデファレンシャル35は、第一サンギヤ35a、第二サンギヤ35b、第一プラネタリギヤ35c、第二プラネタリギヤ35d、キャリア35eを備えたダブルピニオン遊星歯車機構であり、差動制限機能を有さないオープンデファレンシャルである。
第一サンギヤ35aは、第一出力軸32に連結されている。第二サンギヤ35bは、第一サンギヤ35aの後方に隣接して、第一サンギヤ35aと同軸に設けられ、連結部材39に連結されている。第一プラネタリギヤ35cは、ロングピニオンギヤであり、第一サンギヤ35aの外周側に複数設けられ、第一サンギヤ35aと噛合している。第二プラネタリギヤ35dは、第二サンギヤ35bの外周側に複数設けられ、第二サンギヤ35b及び第一プラネタリギヤ35cの両方と噛合している。キャリア35eは、第一プラネタリギヤ35c及び第二プラネタリギヤ35dを回転可能に支持し、ハウジングに回転可能に支持されている。
キャリア35eの前部には、入力ピース35jが連結されている。入力ピース35jは、円筒形状であり、その外周面には入力ピース外スプライン35gが形成されている。キャリア35eの後部には、キャリアピース35kが接続されている。キャリアピース35kは、円筒形状であり、その外周面にはキャリアピース外スプライン35mが形成されている。入力ピース35j及びキャリアピース35kは、センターデファレンシャル35の外周側に設けられている。キャリアピース35kの後方に隣接する位置には、出力ピース35fが設けられている。出力ピース35fは、連結部材39を介して第二サンギヤ35bに連結されている。出力ピース35fは、外径が入力ピース35j及びキャリアピース35kと同一な円筒形状であり、その外周面に出力ピース外スプライン35hが形成されている。
差動制限機構38は、第一出力軸32と一体回転し、第一出力軸32の回転が伝達される第一摩擦要素38a(インナープレート)、及び第二サンギヤ35bと一体回転し、第二出力軸33の回転が伝達される第二摩擦要素38b(アウタープレート)を有している。なお、第一摩擦要素38aと第二摩擦要素38bは、離接可能に相対向している。また、第二摩擦要素38bと第二サンギヤ35bは、第一出力軸32の周囲に配設された円筒形状の連結部材39によって連結(接続)されている。連結部材39は、第一出力軸32に遊転可能に軸支されている。また、本実施形態では、差動制限機構38は、複数の第一摩擦要素38aと複数の第二摩擦要素38bとが交互に配設されている湿式多板クラッチである。
第一摩擦要素38aと第二摩擦要素38bはアクチュエータ48によって圧着又は開離されることにより、第一摩擦要素38aと第二摩擦要素38bとの間の摩擦力が可変とされ、第一摩擦要素38aと第二摩擦要素38bとの間のトルク伝達率が可変とされる。なお、アクチュエータ48は、電動式や油圧式が含まれる。このように、差動制限機構38は、電子制御式である。
回転部材36は、センターデファレンシャル35と差動制限機構38との間に、連結部材39(第一出力軸32)の外周囲に、連結部材39に遊転可能に軸支されている。言い換えると、第一出力軸32、連結部材39、及び回転部材36は、同軸に互いに相対回転可能に配設されている。回転部材36には、第一スプロケット36aと、出力ピース35fに隣接する接続ピース36bが、第一出力軸32の軸方向に並列して形成されている。接続ピース36bの外周には、接続ピース外スプライン36cが形成されている。第二出力軸33の末端には、第二スプロケット33aが接続されている。第一スプロケット36a及び第二スプロケット33aには、チェーン37が巻回されている。このような構造により、回転部材36は、第二出力軸33に回転接続されている。
第一スリーブ41は、円筒形状であり、センターデファレンシャル35の外周側に設けられている。第一スリーブ41の内周部には、ロー側外スプライン34g又はハイ側外スプライン34hとスプライン嵌合する第一内スプライン41a、及び入力ピース外スプライン35gと常時スプライン嵌合する第二内スプライン41bが形成されている。なお、第一内スプライン41aと第二内スプライン41bとの間には、これら内スプラインが形成されている部分よりも内径が大きく、ロー側外スプライン34g、ハイ側外スプライン34h、及び入力ピース外スプライン35gのいずれにもスプライン嵌合しない逃げ部41cが形成されている。第一スリーブ41は、第一出力軸32の軸方向に移動可能となっている。
第一シフトフォーク43は、第一スリーブ41と係合し、第一スリーブ41を第一出力軸32の軸方向に移動させる。第一シフトフォーク43は、シフトアクチュエータ45によって移動される。
第二スリーブ42は、円筒形状であり、その内周部には、第三内スプライン42aが形成されている。第三内スプライン42aは、キャリアピース外スプライン35m、出力ピース外スプライン35h、及び接続ピース外スプライン36cのいずれか2以上とスプライン嵌合する。第二スリーブ42は、第一出力軸32の軸方向に移動可能となっている。
第二シフトフォーク44は、第二スリーブ42と係合し、第二スリーブ42を第一出力軸32の軸方向に移動させる。第二シフトフォーク44は、シフトアクチュエータ45によって移動される。
なお、上述したローピース34e、ハイピース34f、及び入力ピース35jの外径は、同一外径となっていて、これらに形成された外スプラインもまた同一スプライン径となっていて、第一スリーブ41に形成された内スプライン41a、41bが、これらの外スプラインにスプライン嵌合するようになっている。また、キャリアピース35k、出力ピース35f、及び接続ピース36bの外径は、同一外径となっていて、これらに形成された外スプラインもまた同一スプライン径となっていて、第二スリーブ42に形成された第三内スプライン42aがこれらの外スプラインにスプライン嵌合するようになっている。
ECU20(Electronic Control Unit)は、アクチュエータ48及びシフトアクチュエータ45と通信可能に接続され、アクチュエータ48及びシフトアクチュエータ45を制御する。また、ECU20は、車両の走行状態(第一出力軸32と第二出力軸33の差動)に応じて、アクチュエータ48を制御して、第一出力軸32と第二出力軸33の差動を制限する。
(トランスファの作動の説明)
次に、上述したトランスファ30の作動について、図3〜図9を用いて説明する。図3Aに示すように、第一スリーブ41の第一内スプライン41aが、ロー側外スプライン34gにスプライン嵌合している第一スリーブ41の位置を「ローシフト位置」と呼ぶ。第一スリーブ41が「ローシフト位置」にある状態では、ローピース34e及び入力ピース35jが第一スリーブ41によって接続されて一体回転し、入力軸31に入力される回転駆動力は、副変速機34によって減速されつつトルクが増大されてローピース34eから入力ピース35jに伝達(出力)される。
次に、上述したトランスファ30の作動について、図3〜図9を用いて説明する。図3Aに示すように、第一スリーブ41の第一内スプライン41aが、ロー側外スプライン34gにスプライン嵌合している第一スリーブ41の位置を「ローシフト位置」と呼ぶ。第一スリーブ41が「ローシフト位置」にある状態では、ローピース34e及び入力ピース35jが第一スリーブ41によって接続されて一体回転し、入力軸31に入力される回転駆動力は、副変速機34によって減速されつつトルクが増大されてローピース34eから入力ピース35jに伝達(出力)される。
図3Bに示すように、第一スリーブ41の第一内スプライン41aが、ハイ側外スプライン34hにスプライン嵌合している第一スリーブ41の位置を「ハイシフト位置」と呼ぶ。第一スリーブ41が、「ハイシフト位置」にある状態では、ハイピース34f及び入力ピース35jが第一スリーブ41によって接続されて一体回転し、入力軸31に入力される回転駆動力は、副変速機34で減速されること無く、入力軸31の回転数と同一回転で(等速で)、ハイピース34fから入力ピース35jに伝達(出力)される。
図4Aに示すように、第二スリーブ42の第三内スプライン42aが、キャリアピース外スプライン35m及び出力ピース外スプライン35hにスプライン嵌合している第二スリーブ42の位置を「2輪駆動モード位置」と呼ぶ。第二スリーブ42が「2輪駆動モード位置」に位置している状態では、キャリアピース35k及び出力ピース35fが、第二スリーブ42によって接続されてセンターデファレンシャル35が「デフロック状態」となる。この状態では、センターデファレンシャル35が、一体回転するので、入力軸31に入力される回転駆動力は、センターデファレンシャル35を介して、第一出力軸32に伝達される。一方で、出力ピース35fと回転部材36は、第二スリーブ42によって接続されていないので、入力軸31に入力される回転駆動力が、回転部材36に伝達されず、第二出力軸33に上記回転駆動力が伝達されず、車両は「2輪駆動モード」で走行する。
図4Bに示すように、第二スリーブ42の第三内スプライン42aが、キャリアピース外スプライン35m、出力ピース外スプライン35h、及び接続ピース外スプライン36cにスプライン嵌合している第二スリーブ42の位置を「4輪駆動デフロックモード位置」と呼ぶ。第二スリーブ42が「4輪駆動デフロックモード位置」に位置している状態では、キャリアピース35k、出力ピース35f、及び回転部材36が、第二スリーブ42によって接続されて一体回転するので、入力軸31に入力される回転駆動力が、センターデファレンシャル35を介して第一出力軸32に伝達されるとともに、回転部材36及びチェーン37を介して第二出力軸33に出力される。また、キャリアピース35k及び出力ピース35fが一体回転するので、第一サンギヤ35aと第二サンギヤ35bとの間に回転差が生じなく、センターデファレンシャル35が「デフロック状態」となっている。
更に、図4Cに示すように、第二スリーブ42の第三内スプライン42aが、出力ピース外スプライン35h及び接続ピース外スプライン36cにスプライン嵌合している第二スリーブ42の位置を、「4輪駆動デフフリーモード位置」と呼ぶ。第二スリーブ42が「4輪駆動デフフリーモード位置」に位置している状態では、キャリアピース35kと出力ピース35fが接続されておらず相対回転可能であるので、センターデファレンシャル35が差動機能を発揮する「デフフリー状態」となる。この状態で、キャリア35eに入力ピース35jを介して入力軸31に入力された回転駆動力が入力され、キャリア35eが回転すると、第一サンギヤ35aと第二サンギヤ35bが回転する。このようにして、キャリア35eに入力された回転駆動の一部は、第一サンギヤ35aから第一出力軸32に出力される。そして、出力ピース35f及び回転部材36が、第二スリーブ42によって接続されて一体回転するので、キャリア35eに入力された回転駆動力の残部は、第二サンギヤ35b、出力ピース35f、第二スリーブ42、回転部材36、チェーン37の順に伝達し、第二出力軸33に出力される。なお、第一プラネタリギヤ35c及び第二プラネタリギヤ35dが、公転する際に自転することにより、センターデファレンシャル35の差動機能が発揮される。一方で、非差動時には、第一プラネタリギヤ35c及び第二プラネタリギヤ35dは自転しない。
<H2モード>
図5に示すように、第一スリーブ41が「ハイシフト位置」にあり、且つ第二スリーブ42が「2輪駆動モード位置」にある状態を、「H2モード」と呼ぶ。この「H2モード」では、図5の太矢印に示すように、入力軸31に入力される回転駆動力は、ハイピース34f、第一スリーブ41、入力ピース35j、キャリア35e、第一プラネタリギヤ35c(非自転)、第一サンギヤ35a、第一出力軸32の順に伝達される。図5に示すように、「H2モード」では、第二スリーブ42によってキャリアピース35k及び出力ピース35fが連結されて一体回転するので、キャリア35eと第二サンギヤ35bとの間に回転差が生じなく、センターデファレンシャル35が「デフロック状態」となっている。このため、第一摩擦要素38aと第二摩擦要素38bとの間で回転差が生じず、差動制限機構38において摩擦損失が生じない。
図5に示すように、第一スリーブ41が「ハイシフト位置」にあり、且つ第二スリーブ42が「2輪駆動モード位置」にある状態を、「H2モード」と呼ぶ。この「H2モード」では、図5の太矢印に示すように、入力軸31に入力される回転駆動力は、ハイピース34f、第一スリーブ41、入力ピース35j、キャリア35e、第一プラネタリギヤ35c(非自転)、第一サンギヤ35a、第一出力軸32の順に伝達される。図5に示すように、「H2モード」では、第二スリーブ42によってキャリアピース35k及び出力ピース35fが連結されて一体回転するので、キャリア35eと第二サンギヤ35bとの間に回転差が生じなく、センターデファレンシャル35が「デフロック状態」となっている。このため、第一摩擦要素38aと第二摩擦要素38bとの間で回転差が生じず、差動制限機構38において摩擦損失が生じない。
<H4Lモード>
図6に示すように、第一スリーブ41が「ハイシフト位置」にあり、且つ第二スリーブ42が「4輪駆動デフロックモード位置」にある状態を、「H4Lモード」と呼ぶ。「H4Lモード」では、図6の太矢印に示すように、入力軸31に入力される回転駆動力は、ハイピース34f、第一スリーブ41、入力ピース35j、キャリア35e、第一プラネタリギヤ35c(非自転)、第一サンギヤ35a、第一出力軸32の順に伝達される。加えて、入力軸31に入力される回転駆動力は、ハイピース34f、第一スリーブ41、入力ピース35j、第二スリーブ42、回転部材36、チェーン37、第二出力軸33の順に伝達される。「H4Lモード」では、第二スリーブ42によってキャリアピース35k及び出力ピース35fが連結されて一体回転するので、センターデファレンシャル35が「デフロック状態」となっている。このため、前後輪のいずれかが路面に対してスリップしたとしても、入力軸31に入力される回転駆動力が、確実に第一出力軸32及び第二出力軸33に伝達され、確実に前後輪に伝達される。
図6に示すように、第一スリーブ41が「ハイシフト位置」にあり、且つ第二スリーブ42が「4輪駆動デフロックモード位置」にある状態を、「H4Lモード」と呼ぶ。「H4Lモード」では、図6の太矢印に示すように、入力軸31に入力される回転駆動力は、ハイピース34f、第一スリーブ41、入力ピース35j、キャリア35e、第一プラネタリギヤ35c(非自転)、第一サンギヤ35a、第一出力軸32の順に伝達される。加えて、入力軸31に入力される回転駆動力は、ハイピース34f、第一スリーブ41、入力ピース35j、第二スリーブ42、回転部材36、チェーン37、第二出力軸33の順に伝達される。「H4Lモード」では、第二スリーブ42によってキャリアピース35k及び出力ピース35fが連結されて一体回転するので、センターデファレンシャル35が「デフロック状態」となっている。このため、前後輪のいずれかが路面に対してスリップしたとしても、入力軸31に入力される回転駆動力が、確実に第一出力軸32及び第二出力軸33に伝達され、確実に前後輪に伝達される。
<H4Fモード>
図7に示すように、第一スリーブ41が「ハイシフト位置」にあり、且つ第二スリーブ42が「4輪駆動デフフリーモード位置」にある状態を、「H4Fモード」と呼ぶ。「H4Fモード」では、図7の太矢印に示すように、入力軸31に入力される回転駆動力は、ハイピース34f、第一スリーブ41、入力ピース35j、キャリア35e、第一プラネタリギヤ35c、第一サンギヤ35a、第一出力軸32の順に伝達される。加えて、入力軸31に入力される回転駆動力は、ハイピース34f、第一スリーブ41、入力ピース35j、キャリア35e、第一プラネタリギヤ35c、第二プラネタリギヤ35d、第二サンギヤ35b、出力ピース35f、第二スリーブ42、回転部材36、チェーン37、第二出力軸33の順に伝達される。「H4Fモード」では、センターデファレンシャル35が「デフフリー状態」となっている。このため、センターデファレンシャル35によって、入力軸31に入力される回転駆動力が、前後輪に分配されるとともに、前後輪の回転差(差動)が吸収される。ECU20は、走行状況に応じて、アクチュエータ48に、第一摩擦要素38aと第二摩擦要素38bの係合力を上げてセンターデファレンシャル35による差動を制限する指令を出力し、センターデファレンシャルでの差動を制限する。例えば、ECU20が、前後輪の何れかのスリップを検知した場合には、アクチュエータ48に、センターデファレンシャル35による差動を制限する指令を出力する。
図7に示すように、第一スリーブ41が「ハイシフト位置」にあり、且つ第二スリーブ42が「4輪駆動デフフリーモード位置」にある状態を、「H4Fモード」と呼ぶ。「H4Fモード」では、図7の太矢印に示すように、入力軸31に入力される回転駆動力は、ハイピース34f、第一スリーブ41、入力ピース35j、キャリア35e、第一プラネタリギヤ35c、第一サンギヤ35a、第一出力軸32の順に伝達される。加えて、入力軸31に入力される回転駆動力は、ハイピース34f、第一スリーブ41、入力ピース35j、キャリア35e、第一プラネタリギヤ35c、第二プラネタリギヤ35d、第二サンギヤ35b、出力ピース35f、第二スリーブ42、回転部材36、チェーン37、第二出力軸33の順に伝達される。「H4Fモード」では、センターデファレンシャル35が「デフフリー状態」となっている。このため、センターデファレンシャル35によって、入力軸31に入力される回転駆動力が、前後輪に分配されるとともに、前後輪の回転差(差動)が吸収される。ECU20は、走行状況に応じて、アクチュエータ48に、第一摩擦要素38aと第二摩擦要素38bの係合力を上げてセンターデファレンシャル35による差動を制限する指令を出力し、センターデファレンシャルでの差動を制限する。例えば、ECU20が、前後輪の何れかのスリップを検知した場合には、アクチュエータ48に、センターデファレンシャル35による差動を制限する指令を出力する。
<L4Lモード>
図8に示すように、第一スリーブ41が「ローシフト位置」にあり、且つ第二スリーブ42が「4輪駆動デフロックモード位置」にある状態を、「L4Lモード」と呼ぶ。「L4Lモード」では、図8の太矢印に示すように、入力軸31に入力される回転駆動力は、サンギヤ34a、プラネタリギヤ34b、キャリア34c、ローピース34e、第一スリーブ41、入力ピース35j、キャリア35e、第一プラネタリギヤ35c(非自転)、第一サンギヤ35a、第一出力軸32の順に伝達される。加えて、入力軸31に入力される回転駆動力は、サンギヤ34a、プラネタリギヤ34b、キャリア34c、ローピース34e、第一スリーブ41、入力ピース35j、第二スリーブ42、回転部材36、チェーン37、第二出力軸33の順に伝達される。「L4Lモード」では、入力軸31に入力される回転駆動力によりサンギヤ34aが回転して、プラネタリギヤ34bが自転しつつ公転し、キャリア34cが回転して、前記回転駆動力が減速されたうえでトルクが増大されて、第一出力軸32や第二出力軸33に伝達される。また、「L4Lモード」では、センターデファレンシャル35が「デフロック状態」となっている。
図8に示すように、第一スリーブ41が「ローシフト位置」にあり、且つ第二スリーブ42が「4輪駆動デフロックモード位置」にある状態を、「L4Lモード」と呼ぶ。「L4Lモード」では、図8の太矢印に示すように、入力軸31に入力される回転駆動力は、サンギヤ34a、プラネタリギヤ34b、キャリア34c、ローピース34e、第一スリーブ41、入力ピース35j、キャリア35e、第一プラネタリギヤ35c(非自転)、第一サンギヤ35a、第一出力軸32の順に伝達される。加えて、入力軸31に入力される回転駆動力は、サンギヤ34a、プラネタリギヤ34b、キャリア34c、ローピース34e、第一スリーブ41、入力ピース35j、第二スリーブ42、回転部材36、チェーン37、第二出力軸33の順に伝達される。「L4Lモード」では、入力軸31に入力される回転駆動力によりサンギヤ34aが回転して、プラネタリギヤ34bが自転しつつ公転し、キャリア34cが回転して、前記回転駆動力が減速されたうえでトルクが増大されて、第一出力軸32や第二出力軸33に伝達される。また、「L4Lモード」では、センターデファレンシャル35が「デフロック状態」となっている。
<L4Fモード>
図9に示すように、第一スリーブ41が「ローシフト位置」にあり、且つ第二スリーブ42が「4輪駆動デフフリーモード位置」にある状態を、「L4Fモード」と呼ぶ。「L4Fモード」では、図9の太矢印に示すように、入力軸31に入力される回転駆動力は、サンギヤ34a、プラネタリギヤ34b、キャリア34c、ローピース34e、第一スリーブ41、入力ピース35j、キャリア35e、第一プラネタリギヤ35c、第一サンギヤ35a、第一出力軸32の順に伝達される。加えて、入力軸31に入力される回転駆動力は、サンギヤ34a、プラネタリギヤ34b、キャリア34c、ローピース34e、第一スリーブ41、入力ピース35j、キャリア35e、第一プラネタリギヤ35c、第二プラネタリギヤ35d、第二サンギヤ35b、出力ピース35f、第二スリーブ42、回転部材36、チェーン37、第二出力軸33の順に伝達される。「H4Fモード」では、センターデファレンシャル35が「デフフリー状態」となっている。そして、差動制限機構38の動作については、上述のとおりである。
図9に示すように、第一スリーブ41が「ローシフト位置」にあり、且つ第二スリーブ42が「4輪駆動デフフリーモード位置」にある状態を、「L4Fモード」と呼ぶ。「L4Fモード」では、図9の太矢印に示すように、入力軸31に入力される回転駆動力は、サンギヤ34a、プラネタリギヤ34b、キャリア34c、ローピース34e、第一スリーブ41、入力ピース35j、キャリア35e、第一プラネタリギヤ35c、第一サンギヤ35a、第一出力軸32の順に伝達される。加えて、入力軸31に入力される回転駆動力は、サンギヤ34a、プラネタリギヤ34b、キャリア34c、ローピース34e、第一スリーブ41、入力ピース35j、キャリア35e、第一プラネタリギヤ35c、第二プラネタリギヤ35d、第二サンギヤ35b、出力ピース35f、第二スリーブ42、回転部材36、チェーン37、第二出力軸33の順に伝達される。「H4Fモード」では、センターデファレンシャル35が「デフフリー状態」となっている。そして、差動制限機構38の動作については、上述のとおりである。
(本実施形態の効果の説明)
上述した説明から明らかなように、第二スリーブ42を「2輪駆動モード位置」に位置させると、回転部材36が第二サンギヤ35bと回転接続されないので、第二サンギヤ35bの回転が回転部材36に伝達されず、第二出力軸33に回転駆動力が伝達されず、「2輪駆動モード」となる。また、第二スリーブ42が「2輪駆動モード位置」に位置している状態では、第二スリーブ42は、キャリアピース35k及び出力ピース35fを接続している。これにより、センターデファレンシャル35のキャリア35eと第二サンギヤ35bが、第二スリーブ42によって固定され、相互に回転できない状態となり、センターデファレンシャル35が「デフロック状態」となる。このため、「2輪駆動モード」において、第一摩擦要素38aと第二摩擦要素38bとの間に回転差が生じないため、第一摩擦要素38aと第二摩擦要素38bとの間で摩擦抵抗が生じず、第一摩擦要素38aと第二摩擦要素38bの発熱や摩耗を防止することができる。
上述した説明から明らかなように、第二スリーブ42を「2輪駆動モード位置」に位置させると、回転部材36が第二サンギヤ35bと回転接続されないので、第二サンギヤ35bの回転が回転部材36に伝達されず、第二出力軸33に回転駆動力が伝達されず、「2輪駆動モード」となる。また、第二スリーブ42が「2輪駆動モード位置」に位置している状態では、第二スリーブ42は、キャリアピース35k及び出力ピース35fを接続している。これにより、センターデファレンシャル35のキャリア35eと第二サンギヤ35bが、第二スリーブ42によって固定され、相互に回転できない状態となり、センターデファレンシャル35が「デフロック状態」となる。このため、「2輪駆動モード」において、第一摩擦要素38aと第二摩擦要素38bとの間に回転差が生じないため、第一摩擦要素38aと第二摩擦要素38bとの間で摩擦抵抗が生じず、第一摩擦要素38aと第二摩擦要素38bの発熱や摩耗を防止することができる。
また、第二スリーブ42を「4輪駆動デフロックモード位置」に位置させると、センターデファレンシャル35のキャリア35eと第二サンギヤ35bが、第二スリーブ42によって固定され、相互に回転できない状態となり、センターデファレンシャル35が「デフロック状態」となる。このため、差動制限機構38でデフロックを実現する必要が無いことから、差動制限機構38の大型化を防止し、ひいては、トランスファの大型化を防止することができる。
また、センターデファレンシャル35は、第一プラネタリギヤ35cの外周囲にリングギヤを有さないので、センターデファレンシャル35の外径を小型化することが可能となり、この結果、第一スリーブ41及び第二スリーブ42の外径も小型化することが可能となり、トランスファの外径を小型化することが可能となる。第一スリーブ41及び第二スリーブ42を小型化することができるので、第一スリーブ41及び第二スリーブ42の焼き入れによる歪み量も小さくなり、第一スリーブ41及び第二スリーブ42の焼き入れ後の歪み修正工程が不要又は容易となる。
このように、本実施形態によれば、単一の第二スリーブ42を移動させることにより、「2輪駆動モード」と「4輪駆動デフロックモード」を選択することができる。このため、センターデファレンシャル35及び差動制限機構38を有するトランスファに、大型化を防止しつつ、2輪駆動モード選択機構及びデフロック機構を設けることができる。
また、センターデファレンシャル35は、第一プラネタリギヤ35cと第二プラネタリギヤ35dを有するダブルピニオンタイプであるので、図10Aに示すように、第一サンギヤ35aのピッチ円半径R1と、第二サンギヤ35bのピッチ円半径R2の寸法差を小さくすることができる。このため、図10Bに示すシングルピニオンタイプのセンターデファレンシャル135に比べて、本実施形態のトランスファ30では、前輪と後輪に分配される駆動力差を小さく設定することができる。
なお、図10Bにおいて、r1はプラネタリギヤ135bと噛合するリングギヤ135dのピッチ円半径であり、r2はプラネタリギヤ135bと噛合するサンギヤ135aのピッチ円半径である。そして、リングギヤ135dが後輪と回転連結され、サンギヤ135aが前輪と回転連結される。このように、シングルピニオンタイプのセンターデファレンシャル135では、後輪に回転連結されたリングギヤ135dのピッチ円半径r1と、前輪に回転連結されたサンギヤ135aのピッチ円半径r2との寸法差が大きくなってしまうので、前輪と後輪に分配される駆動力差が大きくなってしまう。一方で、本実施形態のトランスファ30では、上述したように、前輪と後輪に分配される駆動力差を小さく設定することができる。
また、図2に示すように、第二スリーブ42は、円筒形状であり、その内面に第三内スプライン42a(内スプライン)が形成され、第一出力軸32の軸方向に対して移動可能に配設され、キャリアピース35k、出力ピース35f、回転部材36には、第三内スプライン42aとスプライン嵌合する同一スプライン径の外スプライン35m、35h、36cが形成されている。これにより、単純な構造で、キャリアピース35k、出力ピース35f、及び回転部材のいずれか2以上を接続する構造を実現することができる。
また、図2に示すように、キャリアピース35kは、センターデファレンシャル35の外周側に同軸に設けられ、その外周面にキャリアピース外スプライン35mが形成されている。このように、キャリアピース35kが、センターデファレンシャル35の周囲に形成されていることから、入力ピース外スプライン35gが形成されたキャリアピースを、センターデファレンシャル35の軸方向に隣接する位置に形成した場合と比較して、トランスファ30の軸方向の大型化を防止することができる。
なお、「4輪駆動モード」時においては、チェーン37に張力が発生し、これに伴い、回転部材36を、連結部材39を介して軸支している第一出力軸32には、チェーン37の張力によって第二出力軸33側に変形しようとする。しかし、上述したように、本実施形態では、センターデファレンシャル35の外周側に入力ピース35j及びキャリアピース35kを設けたので、これら入力ピース35j及びキャリアピース35kをセンターデファレンシャル35の軸方向に隣接させて設けた場合と比較して、第一出力軸32を短縮することができる。このため、第一出力軸32を軸支している軸受間の距離を短縮することができ、第一出力軸32の変形が低減され、第一出力軸32の破損や、チェーン37と第一スプロケット36aの噛合が外れてしまうことが防止される。
また、図2に示すように、第二サンギヤ35bと第二摩擦要素38bを接続する円筒形状の連結部材39を設け、第一出力軸32、連結部材39、及び回転部材36を、同軸に且つ相互に回転可能に配設した。このように、トランスファ30を構成する第一出力軸32、連結部材39、及び回転部材36が同軸に配設され、これらが3重構造となっていることから、これらを平行に配設した場合と比較して、トランスファ30の大型化を防止することができる。
また、副変速機34からの回転駆動力が伝達される入力ピース35jは、センターデファレンシャル35の外周側に設けられている。このため、トランスファ30の軸方向の大型化が防止される。
(別の実施形態)
なお、以上説明した実施形態では、差動制限機構38は、電子制御式である。しかし、このように、差動制限機構38は、ビスカスカップリングやヘリカルギヤを用いた機械式のものであっても差し支え無い。また、以上説明した実施形態では、差動制限機構38は、湿式多板クラッチを用いたものであるが、乾式単式クラッチを用いたものであっても差し支え無い。
なお、以上説明した実施形態では、差動制限機構38は、電子制御式である。しかし、このように、差動制限機構38は、ビスカスカップリングやヘリカルギヤを用いた機械式のものであっても差し支え無い。また、以上説明した実施形態では、差動制限機構38は、湿式多板クラッチを用いたものであるが、乾式単式クラッチを用いたものであっても差し支え無い。
また、以上説明した実施形態では、チェーン37によって、回転駆動力を回転部材36から第二出力軸33に伝達させているが、チェーン37の代わりに、回転部材36と第二出力軸33に噛合するギヤにより、回転駆動力を回転部材36から第二出力軸33に伝達させても差し支え無い。
また、以上説明した実施形態では、第一出力軸32は後輪に回転駆動力を出力し、第二出力軸33は前輪に回転駆動力を出力する。しかし、第一出力軸32が前輪に回転駆動力を出力し、第二出力軸33が後輪に回転駆動力を出力する実施形態であっても差し支え無い。
30…トランスファ、 31…入力軸、 32…第一出力軸、 33…第二出力軸、 35…センターデファレンシャル、 35a…第一サンギヤ、 35b…第二サンギヤ、 35e…キャリア、 35f…出力ピース、 35g…入力ピース外スプライン(外スプライン)、 35h…出力ピース外スプライン(外スプライン)、 35k…キャリアピース、 36…回転部材、 36b…接続ピース、 36c…接続ピース外スプライン(外スプライン)、 37…チェーン、 38…差動制限機構、 38a…第一摩擦要素、 38b…第二摩擦要素、 39…連結部材、 42…第二スリーブ(接続部材)、 42a…第三内スプライン(内スプライン)、 48…アクチュエータ
Claims (4)
- 回転駆動力が入力される入力軸と、
車両の後輪及び前輪のうち一方に前記回転駆動力の一部を出力する第一出力軸と、
車両の後輪及び前輪のうち他方に前記回転駆動力の残部を出力する第二出力軸と、
前記第一出力軸に連結された第一サンギヤと、前記第一サンギヤと隣接して同軸に設けられた第二サンギヤと、前記第一サンギヤと噛合する第一プラネタリギヤと、前記第一プラネタリギヤ及び前記第二サンギヤと噛合する第二プラネタリギヤと、前記第一プラネタリギヤ及び第二プラネタリギヤを回転可能に支持し、前記入力軸に入力される回転駆動力が入力されるキャリアとを有するセンターデファレンシャルと、
前記第一出力軸の回転が伝達される第一摩擦要素と、前記第二出力軸の回転が伝達される第二摩擦要素とを有し、前記第一摩擦要素と前記第二摩擦要素の間の摩擦力によって、前記第一出力軸と前記第二出力軸の差動を制限する差動制限機構と、
前記キャリアに接続されたキャリアピースと、
前記第二サンギヤに接続された出力ピースと、
前記第一出力軸の周囲に、前記第一出力軸に対して相対回転可能に配設され、前記第二出力軸と回転連結された回転部材と、
前記キャリアピース、前記出力ピース、及び前記回転部材のいずれか2以上を接続する接続部材と、を有し、
前記接続部材が、
前記キャリアピース及び前記出力ピースを接続する2輪駆動モード位置、
前記キャリアピース、前記出力ピース、及び前記回転部材を接続する4輪駆動デフロックモード位置、
前記出力ピース、及び前記回転部材を接続する4輪駆動デフフリーモード位置のいずれかに、選択的に位置されるように構成されているトランスファ。 - 前記接続部材は、円筒形状であり、その内面に内スプラインが形成され、前記第一出力軸の軸方向に対して移動可能に配設され、
前記キャリアピース、前記出力ピース、前記回転部材には、前記内スプラインと嵌合する同一スプライン径の外スプラインが形成されている請求項1に記載のトランスファ。 - 前記キャリアピースは、円筒形状であり、前記センターデファレンシャルの外周側に同軸に設けられ、その外周面に前記外スプラインが形成されている請求項2に記載のトランスファ。
- 前記第二サンギヤと前記第二摩擦要素を連結する連結部材を設け、
前記第一出力軸、前記連結部材、及び前記回転部材を、同軸に且つ相互に回転可能に配設した請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のトランスファ。
Priority Applications (1)
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JP2013253349A JP2015110388A (ja) | 2013-12-06 | 2013-12-06 | トランスファ |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2013253349A Pending JP2015110388A (ja) | 2013-12-06 | 2013-12-06 | トランスファ |
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JP (1) | JP2015110388A (ja) |
-
2013
- 2013-12-06 JP JP2013253349A patent/JP2015110388A/ja active Pending
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