JP2646809B2 - 最終減速機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、前後輪の回転速度差に応じて前後輪等配分
方向に駆動力が配分される四輪駆動車に適用される最終
減速機に関する。

（従来の技術） 従来、回転差感応型継手の一例であるビスカスカップ
リングを適用した四輪駆動車としては、例えば、『オー
ル・ザ・4WD』（昭和62年12月；（株）鉄道日本社発
行）の210〜228ページに記載されているものが知られて
いる。

この従来出典には、後輪へのプロペラシャフト上に設
けられ、前後輪の回転速度差に応じた駆動力配分機能を
発揮するセンタービスカスカップリングに加え、フロン
トとリアのディファレンシャルギアに差動制限機能を発
揮するビスカスカップリングを用いたトリプルビスカス
・フルオート・フルタイム4WDが示されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来の技術にあっては、下記に列
挙する問題を有する。

センタービスカスカップリングはプロペラシャフト
上に設けられていて、エンジンに連結された変速機の出
力側から直接（最終減速機を経過しない）高い回転が与
えられる設置となっている為、センタービスカスカップ
リングのドライブプレートの真円度及びこのドライブプ
レートの中心への入力精度を非常に高めないと、プレー
トの回転によって振動や音が発生（以下、回転アンバラ
ンスと記す）し、この、回転アンバランスによって、車
両に振動を与えてしまう。

センタービスカスカップリングを有するユニットは
比較的独立したマスとなっている為、熱を許容する質量
が小さく、前後輪回転速度差が続いて発熱した場合に
は、急激に昇温してしまう。

また、単に上記の課題を解決するために、減速機
によって減速されたドライブシャフトにビスカスカップ
リングを取り付けたものが、例えば特開昭62−244715
号，特開昭62−253526号等によって提案されている。し
かし、これらの公報によって提案された装置は、フロン
トディファレンシャルギアのケース外にケースとは別に
ビスカスカップリングが設けられているため、動力伝達
系自体が大型化し、特に、FF車の場合、エンジンルーム
内の他の部材と干渉を招く恐れがある。

本発明は、上記のような問題に着目してなされたもの
で、回転差感応型継手の回転アンバランスを防止するよ
うな厳しい制限が無く、しかも、発熱後の温度上昇を小
さく抑えながら、リジッド4WDに近い特性を含む前後輪
駆動力配分機能を発揮し、更に、小型化された最終減速
機を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記課題が解決するために本発明の最終減速機では、
駆動入力側に連結されるディファレンシャルケースと、 前記ディファレンシャルケース内にピニオンシャフト
を介して回転自在に支持されるピニオンと、 前記ピニオンに噛合する一対のサイドギアと、 前記一方のサイドギアの側部に内蔵され、ハイジング
部材とロータ部材の相対回転差に応じてトルクを伝達す
る流体継手と、 を備えた最終減速機において、 前記一対のサイドギアに連結される左右の出力軸のう
ち一方の出力軸を、一方のサイドギアに直接接合し、他
方の出力軸を、前記流体継手を介して他方のサイドギア
に連結したことを特徴とする。

（作用） 高μ路での定速走行時等で、前輪回転速度と後輪回転
速度に対応するサイドギアと出力軸との回転速度が同じ
である場合には、２部材間に相対回転の発生がなく、ト
ルク伝達が無い。従って、エンジン駆動力はほぼエンジ
ン直結側のみに伝達される。

発進時や急加速時や低μ路走行時等で駆動輪スリップ
により前後輪に回転速度差が発生すると、前後輪一方の
回転速度に対応するサイドギアの回転速度が他方の回転
速度に対応する出力軸の回転速度より高くなり、２部材
の間に駆動輪スリップの度合に応じて相対回転が生じ
る。

この場合には、この相対回転により流体継手間でトル
クの伝達が行なわれ、この伝達トルクが直接一方の車輪
側へ伝達されると共に同一のトルクがピニオン及びサイ
ドギアを介して他方の車輪側へも伝達される。

（第１実施例） まず、実施例の構成を説明する。

第１図は第１実施例の最終減速機を示す断面図であ
り、第２図は第１図Ｉ−Ｉ線による断面図であり、第３
図は第１実施例の最終減速機が適用された前輪駆動ベー
ス四輪駆動車のパワートレーンスケルトン図である。

第３図において、前輪1,2へのエンジン駆動力は、ト
ランスミッション出力ギア３からフロントディファレン
シャルケース4,フロントディファレンシャルギア５及び
左右のフロントドライブシャフト6,7を経過して伝達さ
れる。

後輪8,9へは前後輪回転速度差が無い時にはエンジン
駆動力が伝達されず、前後輪回転速度差が発生した場合
にはその大きさに応じてエンジン駆動力が伝達される。

即ち、トランスミッション出力ギア３からフロントデ
ィファレンシャルケース4,トランスファギアユニット1
0,リアプロペラシャフト11,ドライブピオニオン12,リン
グギア13,リアディファレンシャル14を経過し、該リア
ディファレンシャル14の一方のサイドギア15からは直接
リアドライブシャフト16を介して右後輪８へ伝達され、
他方のサイドギア17からはオリフィスカップリング18
（回転差感応型継手）及びリアドライブシャフト19を介
して左後輪９へ伝達される。

前記リアディファレンシャル14は、第１図に示すよう
に、ドライブピオニオン12及びリングギア13を介して駆
動力が入力されるディファレンシャルケース20と、ピニ
オンメートシャフト21を介して回転自在に支持されるピ
ニオン22と、該ピニオン22に噛合する一対のサイドギア
15,17とを備えている。

前記オリフィスカップリング18は、第１図及び第２図
に示すように、前記リアディファレンシャル14のサイド
ギア17の側部に内蔵状態で設けられていて、サイドギア
17が一体に形成されると共に、その内面にカム面30が形
成されたカムハウジング31（ハウジング部材）と、前記
ドライブシャフト19（出力軸）にスプライン結合された
ロータ32（ロータ部材）と、該ロータ32に設けられ、前
記カムハウジング31の内面に形成されたカム面30と摺接
しながら径方向に往復動する等間隔放射状配置の６個の
ドライビングピストン33（カム体）と、該ドライビング
ピストン33の往復動に伴ない体積変化する複数のシリン
ダ室34と、各シリンダ室34とアキュムレータ室35とを連
通する吐出路36に設けられるオリフィス37と、アキュム
レータ室35から各シルンダ室34への流れのみを許すワン
ウェイバルブ38が設けられたレギュレータ油路39とを有
する。

前記アキュレータ室35は、作動油の一時的貯留及び放
出により油量の増減吸収を行う室で、ロータ32のシリン
ダ部の内面に往復摺動可能に油密状態で設けられたアキ
ュムレータピストン40と、該ピストン40とスプリングリ
テーナ41との間に介装されたスプリング42とを有する。
そして、ピストンシール43が設けられる位置に対応する
ロータ部には、径方向に複数のリリーフ穴44が開孔さ
れ、アキュムレータ室35が設定圧を越えた時に作動油を
排出するリリーフバルブ機能を発揮するようにしてい
る。

次に、作用を説明する。

（イ）トルク伝達及び回転作用 左右後輪8,9のトルク伝達については、ディファレン
シャルケース20からピニオンメートシャフト21及びピニ
オン22を介してカムハウジング31に入力されたトルク
は、ドライビングピストン33による油圧反力を介してロ
ータ32から左側のドライブシャフト19に伝達される。そ
して、左側のドライブシャフト19と右側のドライブシャ
フト16とは、左右のサイドギア15,17が同じピニオン22
に噛み合っていてこのピニオン22の所で釣り合う為、両
ドライブシャフト16,19には同一のトルクが伝達され
る。

左右後輪8,9の回転については、左右のドライブシャ
フト16,19の回転抵抗が等しい直進走行時であって、前
後輪に回転速度差が発生している時には、カムハウジン
グ31は左側のドライブシャフト19に対しトルク伝達に見
合う分だけ速く回転するが、ディファレンシャルケース
20との間でピニオン22が回転する為、左右のドライブシ
ャフト16,19の回転は同一の速度となる。

（ロ）前後輪駆動力配分作用 高μ路での定速走行時等で、前輪回転速度に対応する
サイドギア17の回転速度と後輪回転速度に対応する左側
のドライブシャフト19との回転速度が同じである場合に
は、カムハウジング31とロータ32との間に相対回転の発
生がなく、ドライビングピストン33の往復動が生じない
でオリフィスカップリング18を介してのトルク伝達が無
い。従って、左右の後輪8,9へのトルク伝達はほとんど
なく、前輪1,2側への駆動力配分が100％の前輪駆動車的
な性格を示す。

しかし、発進時や急加速時や低μ路走行時等で前輪1,
2の駆動輪スリップにより前後輪に回転速度が発生する
と、前輪回転速度に対応するサイドギア17の回転速度が
後輪回転速度に対応する左側のドライブシャフト19の回
転速度より高くなり、オリフィスカップリング18のカム
ハウジング31とロータ32との間に駆動輪スリップの度合
に応じて相対回転が生じる。

この場合には、この相対回転によりカム面30に摺接す
るドライビングピストン33は径方向に往復動し、この往
復動のうち回転軸中心に向かうことでシリンダ室34の容
積を縮小させようとする時には、オリフィス37による流
出規制で生じる流動抵抗でシリンダ室34内の圧力が高ま
り、この発生油圧とピストン33の受圧面積とを掛け合せ
た油圧力がドライビングピストン33をカム面30に押し付
ける力となり、この押し付け力がオリフィスカップリン
グ18の伝達トルクとなり、この伝達トルクが直接左後輪
９側へ伝達されると共に同一のトルクがピニオン22及び
サイドギア15を介して右後輪８側へも伝達される。

即ち、後輪側伝達トルク特性は、第４図に示すよう
に、前後輪回転速度差ΔＮの上昇に対し後輪側伝達トル
クT_Rが二次関数曲線で増大する特性を示す。尚、高速走
行時等で車速Ｖが大きい場合には、車速Ｖの大きさに対
応して、第４図の点線特性に示すように、ドライビング
ピストン33に加わる遠心力による伝達トルクΔＴが付加
された特性を示す。

以上説明してきたように、第１実施例の最終減速機に
あっては、以下に列挙する効果が併せて得られる。

リアディファレンシャルギア14の下流側にオリフィ
スカップリング18を設ける構成とした為、オリフィスカ
ップリング18にはリアディファレンシャルギア14による
最終減速比を経過した低い回転が与えられることにな
り、オリフィスカップリング18の回転アンバランスを厳
しく制限する必要がなく設計が容易となるし、回転アン
バランスにより車両に与える振動も少なくすることがで
きる。

さらに、ABS（アンチスキッド・ブレーキ・システ
ム）等との干渉を避けるためには相対回転を大きく許容
する必要があるが、プロペラシャフト上よりドライブシ
ャフト上の方が相対回転が小さくて済む為、ABS等との
干渉対策の設計も容易となる。

リアディファレンシャルギア14のサイドギア17の側
部にオリフィスカップリング18を内蔵する構成とした
為、回りから油で冷却される上に、オリフィスカスカッ
プリング18を有するユニットの熱を許容する質量が大き
く、前後輪回転速度差が続いた場合でもオリフィスカッ
プリング18の温度上昇を抑えることができる。

オリフィスカスカップリング18による伝達トルク特
性は、第４図に示すように、前後輪回転速度差ΔＮが増
すに従ってトルク増大率も増加してゆく特性を示し、同
一馬力を伝達する場合、本質的に回転差が大でトルクが
小よりも回転差が小さくて大きなトルクを伝達する方が
有利となっている為、ビスカスカップリングに比べて実
用的であり、しかも、高回転速度差領域で大きなトルク
上昇がみられる為、限界的な特性としてのリジッド4WD
的な特性も得られる。

このオリフィスカップリング18は、リアディファレ
ンシャルギア14との位置関係は全く変更することなく、
その接続関係をギア−シャフトからシャフト−シャフト
もしくはケースシャフトというように、わずかに変更す
るだけでオリフィスカップリング18を左右後輪の差動制
限装置とすることができる為、一つの製造ラインで特性
の違う２つのユニットを作ることができる。

（第２実施例） 次に、第５図及び第６図に基づいて第２実施例の最終
減速機について説明する。

この第２実施例の最終減速機は、第１実施例の最終減
速機が固定オリフィスによるオリフィスカップリングを
用いた例であるのに対し、可変オリフィスによるオリフ
ィスカップリングを用いた例である。

構成的には、第１実施例のオリフィス37に代えて、ス
プール50のストローク位置でオリフィス開口面積が変更
される可変オリフィス37aと、該可変オリフィス37aが全
閉時に作動する固定オリフィス37bとが設けられてい
る。

そして、前記スプール50の動作機構としては、プッシ
ュロッド51、クロスロッド52、内スリーブ53、ベアリン
グ54、外スリーブ55、フォーク56、フォークシャフト57
を備え、該フォークシャフト57は図外のステップモータ
等によりその回転角が制御される。

尚、他の構成は第１実施例と同様である為、対応する
構成に同一符号を付して説明を省略する。

次に、作用を説明する。

可変オリフィス37aの開口面積の制御は、前記ステッ
プモータ等に接続される駆動力配分特性制御回路からの
駆動指令により行なわれ、第６図に示すように、オリフ
ィス開口面積が小であり、油の流出規制が厳しいほど後
輪側伝達トルク特性は、前後輪回転速度差ΔＮの上昇に
対して後輪側伝達トルクT_Rの増大ゲインが高い特性とな
る。そこで、例えば、通常走行時においては、可変オリ
フィス37aの開口面積を直進走行時に小さく旋回走行時
に大きくというように走行状況に応じて最適な駆動力配
分特性が得られるように変更制御し、また、低μ路や悪
路走行時等で、リジッド4WD的な特性を得たい場合に
は、第５図の下半分に示すように、可変オリフィス37a
を全閉とし、固定オリフィス37bのみでの後輪側伝達ト
ルクT_Rの増大ゲインが最も高い特性により駆動力配分特
性を行ない、さらに、低μ路や急制動時等でABSが作動
するような場合には、第５図の上半分に示すように、可
変オリフィス37aを全開とし、前輪駆動状態を確保し、
４輪駆動直結状態にしておくと各輪独立で制動トルクを
制御しているのもかかわらず４輪共に制動トルクが伝達
されることになりABSの本来の作動が損なわれるというA
BSとの制御干渉を防止する制御を行なう。

尚、他の作用に関しては、第１実施例の場合と同様で
ある。

従って、この第２実施例では、上記〜の効果に加
え、下記の効果が得られる。

オリフィスカップリング18にはリアディファレンシ
ャルギア14による最終減速比を経過することで低い回転
となるドライブシャフト上に設けた為、駆動力配分特性
を変更する可変オリフィス構造を容易に適用することが
できる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、
具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっ
ても本発明に含まれる。

例えば、実施例では前輪駆動ベースのトルクスプリッ
ト四輪駆動車への適用例を示したが、第７図のパワート
レーンスケルトン図に示すように、フロントディファレ
ンシャル５側にオリフィスカップリング18を適用するこ
とで、後輪駆動ベースのトルクスプリット四輪駆動車へ
固定オリフィスもしくは可変オリフィスによるオリフィ
スカップリング18を適用しても良い。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明にあっては、駆動入
力側に連結されるディファレンシャルケースと、ディフ
ァレンシャルケース内にピニオンシャフトを介して回転
自在に支持されるピニオンと、ピニオンに噛合する一対
のサイドギアと、一方のサイドギアの側部に内蔵され、
ハウジング部材とロータ部材の相対回転差に応じてトル
クを伝達する流体継手と、を備えた最終減速機におい
て、一対のサイドギアに連結される左右の出力軸のうち
一方の出力軸を、一方のサイドギアに直接接合し、他方
の出力軸を、前記流体継手を介して他方のサイドギアに
連結したため、下記の効果が得られる。

（１）サイドギアの下流側に設けられた流体継手には最
終減速比を経過した低い回転が得られるため、継手の回
転アンバランスを防止するための厳しい制限が無い。

（２）流体継手をサイドギアと出力軸との相対回転差に
よりトルクを伝達する構成としたため、相対回転差が無
い時の差動機能と相対回転差発生時の前後輪駆動力配分
機能が発揮される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第１実施例の最終減速機を示す縦断平面
図、第２図は第１図Ｉ−Ｉ線線による最終減速機のオリ
フィスカップリングを示す縦断正面図、第３図は第１実
施例の最終減速機を適用した前輪駆動ベース四輪駆動車
のパワートレインスケルトン図、第４図は第１実施例の
最終減速機における後輪側伝達トルク特性図、第５図は
本発明第２実施例の最終減速機を示す縦断平面図、第６
図は第２実施例の最終減速機における後輪側伝達トルク
特性図、第７図は第２実施例の最終減速機を適用した前
輪駆動ベース四輪駆動車のパワートレインスケルトン図
である。 14……リアディファレンシャルギア 15,17……サイドギア 16,19……ドライブシャフト（出力軸） 18……オリフィスカップリング（回転差感応型継手） 20……ディファレンシャルケース 21……ピニオンメートシャフト 22……ピニオン 30……カム面 31……カムハウジング（ハウジング部材） 32……ロータ（ロータ部材） 33……ドライビングピストン（カム体） 34……シリンダ室 35……アキュムレータ室 36……吐出油路 37……オリフィス

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動入力側に連結されるディファレンシャ
   ルケースと、 前記ディファレンシャルケース内にピニオンシャフトを
   介して回転自在に支持されるピニオンと、 前記ピニオンに噛合する一対のサイドギアと、 前記一方のサイドギアの側部に内蔵され、ハウジング部
   材とロータ部材の相対回転差に応じてトルクを伝達する
   流体継手と、 を備えた最終減速機において、 前記一対のサイドギアに連結される左右の出力軸のうち
   一方の出力軸を、一方のサイドギアに直接接合し、他方
   の出力軸を、前記流体継手を介して他方のサイドギアに
   連結したことを特徴とする最終減速機。