JP2802309B2 - ４輪駆動車の動力配分制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複合プラネタリギヤ式センターディファレ
ンシャル装置を備えた４輪駆動車の動力配分制御装置に
関し、詳しくは、エンジン，変速機が車体左右方向に配
置される横置きトランスアクスル型で、前後輪の一方の
ディファレンシャル装置，センターディファレンシャル
装置および差動制限装置が同軸上に配置される方式にお
いて、２輪駆動車との互換性を考慮した配置構造に関す
る。

〔従来の技術〕

一般に横置きトランスアクスル型では、横置き配置さ
れた変速機の出力側にファイナルギヤ，ディファレンシ
ャル装置が近接配置されており、このためセンターディ
ファレンシャル装置付４輪駆動車の場合も、センターデ
ィファレンシャル装置を変速機出力側に近接して配置す
る必要がある。ここで、センターディファレンシャル装
置，その差動制限装置をトランスミッションケース等の
内部に収容した構成では、変速機が２輪と４輪の場合で
全く異なり、互換性を損う。そこで、２輪と４輪の場合
に変速機の大部分，トランスミッションケース，クラッ
チハウジングは併用可能に配置構成することが望まれ
る。

そこで従来、上記２輪駆動車との併用を考慮したセン
ターディファレンシャル装置付４輪駆動車に関しては、
例えば特開昭62−9060号公報の先行技術がある。ここ
で、トランスアクスルケース内に中央差動装置を組込
み、付加ハウジング内に前後輪の一方の差動歯車機構，
その他方の駆動系を設けることが示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記先行技術のものにあっては、センター
ディファレンシャル装置により前後輪に動力が等配分さ
れるため、悪路での走破性が最大に発揮される。しか
し、低μ路等の悪路で容易にスリップが発生し、このス
リップ発生時にセンターディファレンシャル装置に差動
制限機能を追加すると、駆動力は確かに向上するが、操
縦性は特に向上するわけではなく、４輪のスリップ発生
条件が同一のため、高速旋回時等において４輪が同時に
スリップして操縦困難になる場合もある。そこでかかる
スリップ状態では操縦安定性を確保するには、シンプル
プラネタリギヤ式センターディファレンシャル装置を使
用し、後輪偏重に基準トルク配分を設定する。これによ
り、常に後輪を先にスリップさせ、ドライバのアクセル
操作で後輪にパワースライドを発生させ、車両のテール
を流しながら操縦することが可能である。

しかるに、シンプルプラネタリギヤ式のため、基準ト
ルク配分はサンギヤとリングギヤとの噛合いピッチ円径
の比のみで決定され、これ以外の自由度がない。

ここで、センターディファレンシャル装置の基準トル
ク配分比を大きくするには、サンギヤのサイズダウンま
たはリングギヤのサイズアップを行えばよい。しかし、
前後輪の一方のディファレンシャル装置とセンターディ
ファレンシャル装置の同軸配置では、サンギヤの内側に
車軸，フロントドライブ軸，更には変速機からの入力
軸，リヤドライブ軸等の複数の軸が挿通されるため、サ
イズダウンには限界がある。またリングギヤのサイスア
ップは、変向ギヤのギヤ比，スペースの制約等から限界
がある。こうして、サンギヤまたはリングギヤのサイズ
変更による基準トルク配分比の設定には限界があり、フ
ロントエンジン・フロントドライブ（FF）ベース，リヤ
エンジン・リヤドライブ（RR）ベース，ミッドシップの
ように前後輪重量配分の異なる種々の車両に適応させた
後輪偏重のトルク配分が設定しにくい。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、横置きトランスアクスル型におい
て、センターディファレンシャル装置による基準トルク
配分の決定自由度を増し、差動制限装置により最適にト
ルク配分制御するように構成し、更に２輪駆動車の場合
の僅かな変更で製造することが可能な４輪駆動車の動力
配分制御装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の４輪駆動車の動力
配分制御装置は、横置き配置された変速機のトランスミ
ッションケースとクラッチハウジングの内部の出力側
に、ファイナルギヤのみを軸支して設け、上記クラッチ
ハウジングと接合するトランスファケース内部に、少な
くともセンターディファレンシャル装置，差動制限装置
および前後輪の一方のディファレンシャル装置を同軸上
に配置して収容し、上記センターディファレンシャル装
置は、第1,第２のサンギヤ，一体形成される第1,第２の
ピニオンおよびキャリヤで構成して、軸心をファイナル
ギヤの軸心と一致した状態で、ファイナルギヤを第１の
サンギヤに、キャリヤを前後輪の一方のディファレンシ
ャル装置に、第２のサンギヤを前後輪の他方の駆動系に
それぞれ伝動構成し、上記の差動制限装置は、センター
ディファレンシャル装置のキャリヤと第２のサンギヤと
の間，または第１のサンギヤと第２のサンギヤもしくは
キャリヤの一方との間にバイパスして設けるものであ
る。

〔作用〕

上記構成に基づき、横置きトランスアクスル型の４輪
駆動車であっても、複合プラネタリギヤ式のセンターデ
ィファレンシャル装置により後輪偏重のトルク配分に設
定され、スリップ時には差動制限装置でトルクバイパス
してトルク配分が可変に制御される。また２輪駆動車の
場合には、同一のクラッチハウジングとトランスミッシ
ョンケースの内部のファイナルギヤ部分に、ファイナル
ギヤとディファレンシャル装置とを一体化して設置すれ
ばよいことになる。

〔実 施 例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、本発明が適用される横置きトランス
アクスル型で、センターディファレンシャル付４輪駆動
車としてFFベースのものについて述べると、クラッチハ
ウジング１にトランスミッションケース2,トランスファ
ケース３が接合されている。

符号10は車体前部の右側に横置きで搭載されるエンジ
ンであり、このエンジン10のクランク軸11がフライホィ
ール12を介してクラッチハウジング１内部の手動変速機
30に直列に連結して、車体左右方向に配置される。クラ
ッチハウジング１とトランスミッションケース２内部の
変速機出力部にファイナルギヤ17のみが配置され、エン
ジン側のトランスファケース３内部でファイナルギヤ17
と同軸上に、センターディファレンシャル装置50,差動
制限用のビスカスカップリング60およびフロントディフ
ァレンシャル装置40が配置される。更に、センターディ
ファレンシャル装置50の直後方にトランスファ装置70が
配置されている。

手動変速機30の出力軸15のドライブギヤ16にはファイ
ナルギヤ17が噛合っており、このファイナルギヤ17の左
右の中空軸部17aが、クラッチハウジング1,トランスミ
ッションケース２に対して軸受19により回転自在に支持
される。そしてファイナルギヤ軸部17aは、中空入力軸2
0を介してセンターディファレンシャル装置50に連結
し、中空入力軸20の内側の第１の中空出力軸21によりデ
ィファレンシャル装置40に連結し、更に左右の車軸22L,
22Rを介して前輪33L,23Rに伝動構成される。

センターディファレンシャル装置50の第２の中空出力
軸24は、フロントディファレンシャル装置40の外側で支
持部材18に連結し、更にトランスファケース３に対して
軸受29により回動自在に支持されており、この出力軸24
にトランスファドライブギヤ71が形成される。

トランスファ装置70は、トランスファ軸72がセンター
ディファレンシャル装置50等の直後方に軸受73で支持し
て平行配置され、このトランスファ軸72のドリブンギヤ
74がドライブギヤ71に噛合っている。トランスファ軸72
は、更に一対の変向ギヤ75,76を介してリヤドライブ軸7
7に連結し、リヤドライブ軸77からプロペラ軸25等によ
り車体後方に延長してリヤディファレンシャル装置26,
左右の車軸27L,27Rを介して後輪28L,28Rに伝動構成され
ている。

手動変速機30は常時噛合い式のものであり、平行な入
力軸14と出力軸75との間に第１速〜第５速用変速ギヤ31
〜35およびシンクロ機構36〜38が設けられ、シンクロ機
構36の外周に更に選択噛合い式のリバースギヤ機構39が
設けられている。そしてシンクロ機構36〜38により変速
ギヤ31〜35のいずれか１つを選択することで、第１速〜
第５速にシフトし、リバースギヤ機構39により後退段を
得るようになっている。

第２図（ａ）において、各部について詳細に述べる。

フロントディファレンシャル装置40は、第１の中空出
力軸21にスプライン結合するディファレンシャルケース
41を有し、このディファレンシャルケース41の内部でピ
ニオン軸42のピニオン43に一対のサイドギヤ44L,44Rが
噛合って成る。そして各サンギヤ44L,44Rに前輪車軸22
L,22Rがスプライン結合し、左右前輪23L,23Rに等分に動
力伝達すると共に、回転差を吸収するようになってい
る。

次いで、センターディファレンシャル装置50について
述べる。

先ず、ディファレンシャル装置40への第１の中空出力
軸21が車軸22Lの外周に回転自在に嵌合し、第１の中空
出力軸21の外周の左側に手動変速機30の出力側のファイ
ナルギヤ軸部17aとスプライン結合する中空入力軸20が
同軸上に軸支される。また、第１の中空出力軸21の外周
の右側には更に第２の中空出力軸24が同軸上に軸支さ
れ、こうして同軸上に配置された中空入力軸20と第1,第
２の中空出力軸21,24との間にセンターディファレンシ
ャル装置50が同軸上に設けられる。

センターディファレンシャル装置50は複合プラネタリ
ギヤ式であり、中空入力軸20に形成される第１のサンギ
ヤ51,それに噛合う第１のピニオン52,第２の中空出力軸
24に形成される第２のサンギヤ53,それに噛合う第２の
ピニオン54を有する。第1,第２のピニオン52,54は一体
化しており、第１の中空出力軸21に結合するキャリヤ55
のピン56にニードルベアリング57を介して軸支される。
ここでキャリヤ55は、第２図（ｂ）に示すように中心部
のボス部55aの両側にピン56を支えるフランジ部55b,55c
を一体に有する形状を成す。そして両フランジ部55b,55
cの内周が、中空入力軸20,第２の中空出力軸24に対しニ
ードルベアリング58を介して回転自在に軸支され、ボス
部55aが、中空入力軸20,第２の中空出力軸24にスラスト
ベアリング49を介して当接しながら第１の中空出力軸21
の途中にスプライン59で結合している。

こうして、変速機出力軸15の動力が、ドライブギヤ1
6,ファイナルギヤ17および中空入力軸20を介して第１の
サンギヤ51に入力し、第1,第２のピニオン52,54を介し
てキャリヤ55と第２のサンギヤ53とに所定の配分比でト
ルクが伝達される。そしてかかるトルクの伝達時に、第
1,第２のピニオン52,54の自転と公転とにより、キャリ
ヤ55と第２のサンギヤ53との回転差を吸収するものであ
る。

ここで、第３図の略図を用いてセンターディファレン
シャル装置50のトルク配分について詳記する。

第１のサンギヤ51の入力トルクをTi、その噛合いピッ
チ半径をrs1、キャリヤ55のフロント側トルクをTF、第
1,第２のピニオン52,54の噛合いピッチ半径をrp1,rp2、
第２のサンギヤ53のリヤ側トルクをTR、その噛合いピッ
チ半径をrs2とすると、 Ti＝TF＋TR （１） rs1＋rp＝rs2＋rp2 （２） が成立する。また第１のサンギヤ51と第１のピニオン52
との噛合点に作用する接線方向荷重Ｐは、キャリヤ55に
作用する接線方向荷重P₁と、第２のサンギヤ53と第２の
ピニオン54との噛合点に作用する接線方向荷重P₂との和
に等しい。

Ｐ＝Ti/rs P₁＝TF/（rs1＋rp1） P₂＝TR/rs2 Ti/rs1＝｛（TF/rs1＋rp1）｝＋TR/rs2 （３） （１），（２）式を（３）式に代入して整理すると、 TF（１−rp1・rs2/rs1・rp2）×Ti TR（rp1・rs2/rs1・rp2）×Ti となる。このことから、第1,第２のサンギヤ51,53と第
1,第２のピニオン52,54との噛合いピッチ半径により、
フロント側トルクTFおよびリヤ側トルクTRの基準トルク
配分を自由に設定し得ることがわかる。

ここで、rs1＝23.5mm,rp1＝16.5mm, rp2＝21.2mm,rs2＝18.8mmにすると、 TF＝20/53・Ti TR＝33/53・Ti になる。従って前後輪トルク配分は、 TF;TR≒38:62 になり、充分に後輪偏重の基準トルク配分に設定し得
る。

更に第２図（ａ）において、差動制限用のビスカスカ
ップリング60について、述べると、ビスカスカップリン
グ60は、センターディファレンシャル装置50の右側でフ
ロントディファレンシャル装置40との間に配置される。
ここで、センターディファレンシャル装置50のキャリヤ
55のフランジ部55bが右側に設けられることから、この
フランジ部55bを利用してケース61が一体的に結合さ
れ、第２の中空出力軸24にハブ62が取付けられる。そし
てケース61の内部では、ケース61側のアウタプレート63
とハブ62側のインナプレート64とが複数枚交互に配置さ
れ、更にオイルシール65でシールしてシリコン等のオイ
ルが封入される。

こうしてセンターディファレンシャル装置50のキャリ
ヤ55と第２のサンギヤ53との間に、ビスカスカップリン
グ60がバイパスして設けられる。そしてキャリヤ55と第
２のサンギヤ53との回転数差が大きくなると、それに応
じたビスカストルク，即ち差動制限トルクが生じ、この
差動制限トルク分だけ高回転側から低回転側にトルクバ
イパスするようになっている。

次いで、このように構成された４輪駆動車の作用につ
いて述べる。

先ず、エンジン10の動力はクラッチ13,入力軸14を介
して手動変速機30に入力し、この手動変速機30で変速さ
れた変速動力が出力軸15からドライブギヤ16,ファイナ
ルギヤ17および中空入力軸20を介してセンターディファ
レンシャル装置50の第１のサンギヤ51に入力する。ここ
で、センターディファレンシャル装置50の各歯車要素の
諸元により例えばTF:TR≒38:62に設定されていること
で、変速動力の38％のトルクがキャリヤ55に、その62％
のトルクが第２のサンギヤ53に分配して出力される。

そしてキャリヤ55に出力した38％のトルクは、そのま
ま第１の中空出力軸21,フロントディファレンシャル装
置40を介して前輪23L,23Rに伝達する。また、第２のサ
ンギヤ53に出力した62％のトルクは、第２の中空出力軸
24,トランスファ装置70の各ギヤや軸，プロペラ軸25,リ
ヤディファレンシャル装置26を介して後輪28L,28Rに伝
達し、後輪偏重の４輪駆動走行となる。そしてこのトル
ク配分ではアンダーステア気味になることで、操縦性が
良好に確保される。また旋回時には、センターディファ
レンシャル装置50が前後輪の回転数差に応じて第1,第２
のピニオン52,54を自転，公転させて回転数差を完全に
吸収することになり、自由に旋回することが可能にな
る。

次いで、滑り易い路面走行時には、後輪偏重のトルク
配分により常に後輪が先にスリップする。

すると、ビスカスカップリング60でアウタプレート63
とインナプレート64との回転数差が急増して、スリップ
に応じた差動制限トルクが生じ、この差動制限トルク分
だけ高回転の第２の中空出力軸24から低回転のキャリヤ
55にトルクバイパスする。そこで前後輪のトルク配分
は、後輪偏重から前輪寄りに変化し、スリップを防止し
て走破性を向上する。

第４図において、通常の２輪駆動車の場合について述
べる。

手動変速機30のクラッチハウジング1,トランスミッシ
ョンケース２は全く同一のものである。そしてこれらの
クラッチハウジング1,トランスミッションケース２の内
部においてファイナルギヤ取付け部分に、ファイナルギ
ヤ17とフロントディファレンシャル装置40とを一体結合
して設置することで構成される。

以上、本発明の実施例について述べたが、ビスカスカ
ップリング60はセンターディファレンシャル装置50の第
１のサンギヤ51とキャリヤ55または第２のサンギヤ53と
の間に設けてもよい。また、ビスカスカップリング60に
代って油圧多板クラッチを用いてもよい。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように、本発明によれば、 横置きトランスアクスル型でセンターディファレンシ
ャル装置付４輪駆動車において、センターディファレン
シャル装置が複合プラネタリギヤ型であるため、基準ト
ルク配分の決定自由度が大きく、後輪偏重のトルク配分
により回頭性，操縦性，操舵感が向上する。

さらに、クラッチハウジングとトランスミッションケ
ースの内部の変速機出力側にはファイナルギヤのみが配
置され、トランスファケース側にセンターディファレン
シャル装置，差動制御装置，フロント等のディファレン
シャル装置等が配置されるので、組付，整備性がよい。

また、２輪駆動車の場合はファイナルギヤの部分のみ
部品変更すればよいので、互換性がよい。

さらにまた、差動制限装置にビスカスカップリングを
設けた場合は、油圧制御系および電子制御系が不要にな
り、特に手動変速機の場合に有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の４輪駆動車の動力配分制御装置の実施
例の概略を示すスケルトン図、 第２図（ａ）は変速機出力側以降の拡大断面図，第２図
（ｂ）はキセンターディファレンシャル装置の分解斜視
図、 第３図はトルク配分状態を説明する略図、 第４図は２輪駆動車の適用例を示す断面図である。 １……クラッチハウジング、２……トランスミッション
ケース、３……トランスファケース、17……ファイナル
ギヤ、20……中空入力軸、21,24……第1,第２の中空出
力軸、30……手動変速機、40……フロントディファレン
シャル装置、50……センターディファレンシャル装置、
51,53……第1,第２のサンギヤ、52,54……第1,第２のピ
ニオン、55……キャリヤ、60……ビスカスカップリング

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】横置き配置された変速機のトランスミッシ
   ョンケースとクラッチハウジングの内部の出力側に、フ
   ァイナルギヤのみを軸支して設け、 上記クラッチハウジングと接合するトランスファケース
   内部に、少なくともセンターディファレンシャル装置，
   差動制限装置および前後輪の一方のディファレンシャル
   装置を同軸上に配置して収容し、 上記センターディファレンシャル装置は、第1,第２のサ
   ンギヤ，一体形成される第1,第２のピニオンおよびキャ
   リヤで構成して、軸心をファイナルギヤの軸心と一致し
   た状態で、ファイナルギヤを第１のサンギヤに、キャリ
   ヤを前後輪の一方のディファレンシャル装置に、第２の
   サンギヤを前後輪の他方の駆動系にそれぞれ伝動構成
   し、 上記の差動制限装置は、センターディファレンシャル装
   置のキャリヤと第２のサンギヤとの間，または第１のサ
   ンギヤと第２のサンギヤもしくはキャリヤの一方との間
   にバイパスして設けることを特徴とする４輪駆動車の動
   力配分制御装置。
2. 【請求項２】センターディファレンシャル装置による基
   準トルク配分を後輪偏重に設定し、 差動制限装置の差動制限トルクを変化させて前後輪のト
   ルク配分を、後輪偏重のトルク配分と前後輪重量配分に
   比例したトルク配分の直結４輪駆動状態との間で可変制
   御することを特徴とする請求項（１）記載の４輪駆動車
   のトルク配分制御装置。
3. 【請求項３】差動制限装置は、ビスカスカップリングま
   たは作動油圧により制御される油圧多板クラッチである
   ことを特徴とする請求項（１）記載の４輪駆動車のトル
   ク配分制御装置。