JP3244293B2 - 四輪駆動車用駆動力伝達装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、四輪駆動車の駆動軸
と被駆動軸との間に介在して駆動力を伝達する四輪駆動
車用駆動力伝達装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】四輪駆動車は、悪路走破性に優れている
だけでなく、一般道においても加速性や走行安定性に優
れていることから、急速に普及してきている。四輪駆動
車は、基本的には、前後輪を直結することにより実現で
きるが、このようにした場合、強固な四輪駆動状態が得
られるという利点がある一方、旋回走行時に前，後輪間
に生じる回転速度差が吸収できないため、いわゆるタイ
トコーナーブレーキング現象が発生し、旋回性能が悪化
するという難点がある。したがって、実用化されている
四輪駆動車は、前後輪間に適宜の駆動力伝達装置を介装
し、この駆動力伝達装置によって、所定の差回転を許容
した状態で前後輪を連結するようにしている。

【０００３】この駆動力伝達装置として、前，後輪の一
方への伝動軸と連動回転されるケーシング内に、他方へ
の伝動軸と連動回転されるロータを収納して油圧ポンプ
（一般にはベーンポンプ）を構成した油圧ポンプ型のも
のが提供されている。この駆動力伝達装置においては、
ケーシングとロータとの間に形成されたポンプ室内に、
両伝動軸間の回転速度差に応じた油圧を発生させ、この
油圧を介して、前，後輪間での駆動力伝達が行われる。

【０００４】この油圧ポンプ型の駆動力伝達装置におい
ては、伝達トルクは油圧ポンプ内に発生可能な油圧に依
存するのに対して、発生可能な油圧に限界があることか
ら、高い伝達トルクを得ることが困難であった。そこ
で、両伝動軸間に介在し、油圧ポンプの軸方向移動によ
って両軸を直結することのできる多板クラッチと、油圧
ポンプによる伝達トルクの増大に伴って当該油圧ポンプ
を多板クラッチの接続方向へ移動させるカム機構とを備
えた油圧ポンプ・多板クラッチ併用型の駆動力伝達装置
が提案されている（例えば特願平２−６１７３７号参
照）。この併用型の駆動力伝達装置においては、脱輪等
で前，後輪間に大きな回転速度差が生じた場合に、前、
後輪を多板クラッチによって直結して高い伝達トルクを
実現できるという利点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、車両積載上
の各種の制約条件から、駆動力伝達装置の小型化が要求
されている。しかし、上記の併用型の駆動力伝達装置に
おいては、多板クラッチの機能上（すなわち所要の伝達
トルクを確保する必要があることから）、多板クラッチ
の小型化には限界があり、このため、駆動力伝達装置全
体の小型・軽量化が制約されていた。

【０００６】この発明は、小型、軽量であって高い伝達
トルクを得ることのできる四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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、請求項１記載の発明の四輪駆動車用駆動力伝達装置
は、駆動軸及び被駆動軸の一方と連動回転するハウジン
グと、他方と連動回転し、ハウジングに対して相対回転
可能で且つハウジングに対して軸方向に位置決めされる
回転軸と、ハウジングと回転軸との間に介在すると共に
ハウジングに対して軸方向に移動自在であり、両者の回
転速度差に応じて発生させた油圧を介して上記両者間に
トルクを伝達する油圧ポンプと、駆動軸と被駆動軸との
間に介在し、油圧ポンプの軸方向移動に伴って押圧され
ることにより摩擦係合して両軸を直結することのできる
多板クラッチと、油圧ポンプとハウジングとの間に介在
し、油圧ポンプによる伝達トルクの増大に伴って油圧ポ
ンプを多板クラッチの接続方向へ移動させるカム機構と
を備えた四輪駆動車用駆動力伝達装置であって、回転軸
に設けた段部と油圧ポンプとの間に、油圧ポンプのポン
プ室内の高圧の油を導入する油圧を設け、油圧ポンプ
は、油室内の圧力を受けて油圧ポンプを多板クラッチの
接続方向へ移動させる力を発生させる受圧面を有してい
ることを特徴とするものである。請求項２記載の発明
は、請求項１において、上記カム機構はボールカム機構
からなり、回転軸とハウジングとの回転数差が所定以上
になると、ボールカム機構によって多板クラッチが直結
状態にされることを特徴とするものである。 請求項３記
載の発明は、請求項１又は２において、上記油圧ポンプ
のポンプ室の高圧の油をロータに内蔵された油路を介し
て油室に導入することを特徴とするものである。 請求項
４記載の発明は、請求項３において、上記受圧面はロー
タの側面に形成されることを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】上記構成の四輪駆動車用駆動力伝達装置によれ
ば、油圧ポンプによる伝達トルクが増大すると、油室内
にも高圧力が導かれ、この高圧力を受けた受圧面に、油
圧ポンプを多板クラッチの接続方向に移動させる受圧力
が発生する。したがって、多板クラッチは、従来からの
カム機構による押圧力に加えて、上記受圧力による押圧
力を受けるので、従来よりも高い押圧力を受けることに
なる。したがって、小型の多板クラッチでも高い伝達ト
ルクを得ることができる。

【０００９】

【実施例】以下、実施例を示す添付図面に基づいて説明
する。図２は、この発明の一実施例としての四輪駆動車
用駆動力伝達装置を示す概略断面図であり、図１はその
要部断面図である。これらの図を参照して、この四輪駆
動車用駆動力伝達装置Ａは、リヤ側のデファレンシャル
となるものであり、推進軸からなる駆動軸（図示せず）
と、左側後輪と一体的に回転する左側被駆動軸Ｌ、及び
右側後輪と一体的に回転する右側被駆動軸Ｒとの間のト
ルク伝達を行うものである。

【００１０】駆動軸側とドライブギア１１を介して連動
回転するデファレンシャルケース１内に、遊星ギア機構
からなる差動装置２、油圧ポンプとしてのベーンポンプ
３、駆動軸と被駆動軸Ｌ，Ｒを直結可能な多板クラッチ
４、所要時にベーンポンプ３を所定の押圧力によって押
して多板クラッチ４を直結させるカム機構５、及び所要
時にベーンポンプ３を多板クラッチ４の接続方向に押す
押圧力を発生させる受圧面３１ｃを含んだ油室７とを備
えている。

【００１１】図２を参照して、差動装置２は、デファレ
ンシャルケース１の内周に一体に形成されたリングギア
２１と、右側被駆動軸Ｒに回転軸６を介して一体回転可
能に結合されたサンギア２０と、リングギア２１及びサ
ンギア２０にそれぞれ噛合し両者の差回転に応じて公転
する遊星ギア２２，２３の組みと、左側被駆動軸Ｌと一
体回転すると共に、上記遊星ギア２２，２３を自転自在
に保持するキャリア２４とを備えている。差動装置２
は、デファレンシャルケース１の回転速度を両被駆動軸
Ｌ，Ｒの平均速度に等しくすると共に、両被駆動軸Ｌ，
Ｒどうしの差回転を吸収するものであり、これが可能と
なるように、各ギアの歯数が設定されている。

【００１２】上記遊星ギア２２，２３の組みは、例え
ば、図３に示すように周方向に３等配してある。半径方
向内側に位置しサンギア２０に噛合する遊星ギア２２
と、外側に位置しリングギア２１に噛合する遊星ギア２
３とは相互に噛合させてある。このように２個１組の遊
星ギア２２，２３を用いてあるのは、サンギア２０及び
リングギア２１の回転方向、即ち両被駆動軸Ｌ，Ｒの回
転方向を同方向とするためであり、これらの回転方向が
逆方向であっても良い場合には、サンギア２０とリング
ギア２１との間に双方に噛合する遊星ギアを配すれば良
い。

【００１３】また、図３に示すように、遊星ギア２２，
２３の回転軸２７，２８をサンギア２０及びリングギア
２１の半径方向に対して傾斜する線上に配することによ
り、リングギア２１の外径寸法を小さくして、差動装置
２の小型化を図ってある。図２に示すように、キャリア
２４は、ボス部２４ａの右端部の外径方向にフランジ部
２４ｂを延設している。遊星ギア２２，２３の回転軸２
７，２８は、フランジ部２４ｂと支承板２６との間に架
設されている。

【００１４】図２を参照して、サンギア２０の一端部２
０ａは、上記キャリア２４のボス部２４ａ内周に形成さ
れた段部に相対回転自在に嵌合されている。サンギア２
０の内周部は、上記回転軸６のスプライン部６ａとスプ
ライン結合しており、サンギア２０は、右側被駆動軸Ｒ
と一体回転する。サンギア２０の他端部２０ｂは、スナ
ップリング４９により、回転軸６に対して軸方向に位置
決めされている。これにより、キャリア２４、サンギア
２０、スナップリング４９及び回転軸６の複数の部材が
軸方向に一体的に移動できるようになっている。また、
キャリア２４のボス部２４ａの左端部とデファレンシャ
ルケース１の内側面との間には、上記複数の部材のデフ
ァレンシャルケース１に対する軸方向位置を調整するシ
ム７０が介在されている。一方、作動部材４３は、カム
機構５、ベーンポンプ３及び後述する針状ころ軸受１５
を介してデファレンシャルケース１に対して軸方向に位
置決めされている。

【００１５】図１、図２および内圧発生の原理を示す図
４を参照して、ベーンポンプ３は、ロータ３１と、この
ロータ３１を内包すると共に、一組のサイドプレート
９，１０によって挟持されて、ロータ３１との間に複数
のポンプ室を形成したカムリング３２と、ロータ３１の
外周の収容溝から突出し、圧縮コイルばね３３によって
カムリング３２の内面に押圧され、上記ポンプ室を作動
室Ａ，Ｂに仕切る複数のベーン３４とにより主要部が構
成されている。サイドプレート９，１０及びカムリング
３２は、ボルト８０によって一体回転可能に連結され、
ベーンポンプ３のケーシング３０を構成している。

【００１６】ベーン３４には、図４に示すように、当該
ベーン３４によって仕切られた作動室Ａと作動室Ｂとの
間のオイルの流通を許容するオリフィス３４ａが設けら
れている。また、各ベーン３４の収容溝の下部を互いに
連通させるように、ロータ３１の両側面に環状の凹部３
１ａ，３１ｂが設けられている。これらの凹部３１ａ，
３１ｂは、ロータ３１に内蔵された各別の油路３８ａ，
３８ｂ（図１及び図２においては油路３８ａのみを示し
た）を介して、作動室Ａ，Ｂと連通されている。すなわ
ち、作動室Ａ，Ｂのうちの高圧となった側の作動室から
の圧油が、ベーン３４をカムリング３２の内周壁に向か
って押し付けるように働き、カムリング３２内周壁に対
するベーン３４の密着性が高められている。なお、各油
路３８ａ，３８ｂには、ベーン下部側へのオイルの流通
のみを許容するボール弁等からなるチェックバルブ３９
ａ，３９ｂがそれぞれ配設されているので、作動室Ａ，
Ｂのうちの低圧側の作動室と凹部３１ａ，３１ｂとを結
ぶ油路に設けられているチェックバルブは閉じ、低圧側
の作動室の圧力が高くなるのを防止する。

【００１７】ロータ３１及び作動部材４３は、回転軸６
のスプライン部６ｂ，６ａにそれぞれスプライン結合さ
れ、これにより、右側被駆動軸Ｒに一体回転可能とされ
ている。また、ロータ３１は、ケーシング３０及び作動
部材４３と共に回転軸６の軸方向に移動自在である。す
なわち、ベーンポンプ３全体が回転軸６の軸方向に移動
できるようになっている。ロータ３１の凹部３１ｂと回
転軸６の段部６ｃとの間に、ポンプ室内の高圧の油を油
路３８ａ又は油路３８ｂを介して導入する油室７が形成
されている。この油室７内の高圧は、凹部３１ｂの端面
により構成される受圧面３１ｃによって受けられ、ロー
タ３１を含むベーンポンプ３全体を、図において左方
（ベーンポンプ３が作動部材４３を介して多板クラッチ
４を圧接させる方向）へ移動させる受圧力を発生させ
る。なお、前記したように回転軸６は、デファレンシャ
ルケース１に対して軸方向に相対移動可能である。一
方、この回転軸６の右端部６ｄとデファレンシャルケー
ス１の内端面との間に、皿ばね４５が介在している。し
たがって、上記の受圧力は、２枚の皿ばね４４，４５に
抗してベーンポンプ３と回転軸６とを軸方向に相対的に
移動させながら、上記のようにベーンポンプ３を多板ク
ラッチ４の圧接側へ移動させるように働く。したがっ
て、この受圧力による多板クラッチ４の押圧力は、直列
配置された２枚の皿ばね４４，４５の荷重特性に依存す
ることになり、これら皿ばね４４，４５の荷重特性を調
整することにより、伝達トルクの立ち上がり特性を種々
に調整することができる。特に、図７の実線に示すよう
な二段階状に立ち上がるような特性を得るのに好適であ
る。

【００１８】サイドプレート１０とデファレンシャルケ
ース１との間には、ケーシング３０とデファレンシャル
ケース１との相対回転を抑制し、且つベーンポンプ３に
よる伝達トルクの増大時に、ケーシング３０を多板クラ
ッチ４側へ押圧することにより、ベーンポンプ３を介し
て作動部材４３を多板クラッチ４の接続方向へ移動させ
る上記カム機構５が介在している。

【００１９】カムリング３２は、カム機構５を介してデ
ファレンシャルケース１と連動回転する。サイドプレー
ト９，１０とカムリング３２との間は、それぞれＯリン
グ６６，６７によって密封されている。サイドプレート
９と回転軸６との間、およびサイドプレート１０と回転
軸６との間は、シール６４，６５によって液密状態を保
ちながら相対移動可能なようになされている。

【００２０】次に、ベーンポンプ３の働きについて説明
する。図４では、ロータ３１が、カムリング３２に対し
て相対的に時計回りに回転する状態が示されている。ベ
ーン３４に設けられたオリフィス３４ａが小径のため、
オイルは回転方向下流側である作動室Ａから回転方向上
流側である作動室Ｂに流出抵抗をもって移動する。その
結果、作動室Ａ内に高圧力が発生し、この高圧力は、ベ
ーン３４とカムリング３２とで囲まれた作動室Ａにピス
トン圧として作用し、トルク伝達媒体となってロータ３
１からカムリング３２へトルクが伝達される。なお、上
記の圧力は、ロータ３１とカムリング３２との間の回転
数差が大きいほど大きく、デファレンシャルケース１と
右側被駆動軸Ｒとの回転速度差に応じたトルクが伝達さ
れる。

【００２１】図１及び図２を参照して、多板クラッチ４
は、デファレンシャルケース１にスプライン結合され、
軸方向に移動自在な複数の環状のアウタプレート４１
と、上記作動部材４３と、この作動部材４３にスプライ
ン結合され、上記アウタープレート４１に交互に組み合
わされた環状のインナープレート４２と、デファレンシ
ャルケース１と作動部材４３のボス部との間に介在し両
者に対して相対回転自在で且つスナップリング４８によ
って軸方向の移動が止められた受け部材４７と、この受
け部材４７と作動部材４３との間に介在し、作動部材４
３を両プレート４１，４２が離反する方向に付勢する皿
ばね４４とを備えている。多板クラッチ４の作動部材４
３とベーンポンプ３のサイドプレート９との間には、両
者の相対回転による抵抗を減ずるための針状ころ軸受１
５が介在させてある。

【００２２】図１、図５及び図６を参照して、カム機構
５は、サイドプレート１０に形成されたカム面１０ａ
と、デファレンシャルケース１の内側面に形成されたカ
ム面１ａとの間にボール５１を介在させたボールカム機
構からなる。両カム面１０ａ，１ａは、円周上に沿って
波形に凹入形成されている。両カム面１０ａ，１ａ及び
ボール５１は、対をなして、円周等配に複数対が配置さ
れている。このカム機構５には、作動部材４３、針状こ
ろ軸受１５及びベ−ンポンプ３のケーシング３０を介し
て、皿ばね４４による軸方向の付勢力が働いているの
で、回転軸６とデファレンシャルケース１との回転数差
が小さい状態では、上記付勢力によって両カム面１０
ａ，１ａは、図５に示すように組み合わされている。そ
して、両カム面１０ａ，１ａは、上記回転数差が所定以
上となって、図６に示すように、回転方向に相対的なず
れを生じることにより、両者間の軸方向の距離を遠ざ
け、皿ばね４４に抗して、ベーンポンプ３を介して作動
部材４３を多板クラッチ４の接続方向に押圧する。

【００２３】次に、駆動力伝達装置Ａ全体の作動につい
て説明する。通常は、ベーンポンプ３が、デファレンシ
ャルケース１と右側被駆動軸Ｒとの間に生じた回転速度
差に応じて発生させた油圧によって、駆動軸側と右側被
駆動軸Ｒとの差動が制限されることにより、差動装置２
による両被駆動軸Ｌ，Ｒの差動が制限され、両被駆動軸
Ｌ，Ｒへの適正なトルク配分が行われる。そして、例え
ば左右輪の一方が脱輪して空転し、他方が停止してしま
った場合等で、デファレンシャルケース１と右側被駆動
軸Ｒとの回転速度差が著しく増大し、ベーンポンプ３に
よる伝達トルクが増大すると、カム機構５及び受圧面３
１ｃの後述する受圧力がベーンポンプ３を介して作動部
材４３を多板クラッチ４の接続方向へ移動させて多板ク
ラッチ４を直結状態とすることにより、デファレンシャ
ルケース１と両被駆動軸Ｌ，Ｒとを一体的に回転させ
て、伝達トルクを急激に増大させる（図７の実線参
照）。

【００２４】この実施例によれば、ベーンポンプ３によ
る伝達トルクが増大すると、油室７内にも油路３８ａ又
は油路３８ｂを介して高圧力が導かれ、この高圧力を受
けた受圧面３１ｃに、ベーンポンプ３を多板クラッチ４
の接続方向に移動させる受圧力が発生する。したがっ
て、多板クラッチ４は、カム機構５による押圧力に、上
記受圧力による押圧力を付加した高い押圧力を受けるこ
とになる。したがって、小型の多板クラッチ４でも、従
来（図７に破線で示す）よりも高い伝達トルク（図７に
実線で示す）を得ることができ、ひいては、小型・軽量
であって高い伝達トルクを得ることのできる駆動力伝達
装置Ａを実現することができる。

【００２５】また、所要時における高トルク伝達は、多
板クラッチ４を介して行うので、ベーンポンプ３に高圧
力を発生させる必要がなく、したがって、ベーンポンプ
３としては、小型のものを使用でき、駆動力伝達装置Ａ
全体を一層小型化することができる。しかも、オリフィ
ス３４ａの調整等によってベーンポンプ３の発生油圧特
性を調整したり、カム機構５のカム面１０ａ，１ａの形
状を変更したり、上記のシム７０の厚み調整によって皿
ばね４４の付勢力を調整したり、受圧面３１ｃの受圧面
積を調整したりすることにより、容易に伝達トルクの立
ち上がり特性を調整することができる。これにより、ア
ンチ・スキッド・ブレーキ装置（ＡＢＳ）と容易にマッ
チングさせることができる。

【００２６】さらに、上記トルクの急激な増大は、カム
機構５やベーンポンプ３内の通常の内圧によって行うよ
うにしており、ビスカス・カップリングのような爆発的
な内圧上昇によって行うものではないので、ビスカス・
カップリングのような耐久性の低下という虞もない。し
かも、多板クラッチ４及びベーンポンプ３の両者間に、
針状ころ軸受１５を介在しているので、当該針状ころ軸
受１５によって、上記両者の相対回転による両者間のす
べり摩擦力の発生を抑えることができ、摩擦トルクの付
加による駆動軸と被駆動軸間の伝達トルクを、特に低回
転数差域において大幅に低減することができる。

【００２７】また、サンギア２０の一端部２０ａをキャ
リア２４の段部に相対回転自在に嵌合して、両者を重合
させていると共に、多板クラッチ４の、両プレート４
１，４２を、ベーンポンプ３の外方位置に配置している
ので、駆動力伝達装置Ａ全体の軸方向の寸法を短くする
ことができ、装置全体を一層小型化できる。なお、この
発明は、上記実施例に限定されるものではなく、例え
ば、カム機構として、波形のカム面どうしを接触させる
等の他の公知のカム機構を用いることができる。また、
針状ころ軸受１５に代えて、スライドメタル等の他の公
知のスラスト軸受を用いることができる。

【００２８】さらに、油圧ポンプ３の受圧面を、ロータ
３１ではなく、サイドプレート９又はサイドプレート１
０に形成することができる。加えて、皿ばね４５に代え
てシムを用い、伝達トルクを一段階に立ち上がるように
することもできる。その他、この発明の四輪駆動車用駆
動力伝達装置を前輪側のデファレンシャルに適用するこ
と、また、いわゆるセンターデフに適用すること、さら
には、デファレンシャルに組み込まないものとして構成
すること等、この発明の要旨を変更しない範囲で種々の
設計変更を施すことができる。

【００２９】

【発明の効果】この発明によれば、多板クラッチを、従
来からのカム機構による押圧力に加えて、油圧ポンプの
受圧面への受圧力による押圧力によって押圧するので、
小型の多板クラッチでも高い伝達トルクを得ることがで
き、ひいては、小型・軽量であって高い伝達トルクを得
ることのできる四輪駆動車用駆動力伝達装置を実現する
ことができるという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例としての四輪駆動車用駆動
力伝達装置の要部断面図である。

【図２】四輪駆動車用駆動力伝達装置の概略断面図であ
る。

【図３】差動装置を示す概略断面図である。

【図４】ベーンポンプの働きを示す模式的断面図であ
る。

【図５】カム機構の要部断面図である。

【図６】カム機構の要部断面図である。

【図７】回転速度差と伝達トルクの関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ デファレンシャルケース（ハウジング） ３ ベーンポンプ（油圧ポンプ） ４ 多板クラッチ ６ 回転軸 ６ｃ 段部 ７ 油室 ３１ｃ 受圧面 Ｌ 被駆動軸 Ｒ 被駆動軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60K 17/28 - 17/36 F16D 13/52

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動軸及び被駆動軸の一方と連動回転する
   ハウジングと、他方と連動回転し、ハウジングに対して
   相対回転可能で且つハウジングに対して軸方向に位置決
   めされる回転軸と、ハウジングと回転軸との間に介在す
   ると共にハウジングに対して軸方向に移動自在であり、
   両者の回転速度差に応じて発生させた油圧を介して上記
   両者間にトルクを伝達する油圧ポンプと、駆動軸と被駆
   動軸との間に介在し、油圧ポンプの軸方向移動に伴って
   押圧されることにより摩擦係合して両軸を直結すること
   のできる多板クラッチと、油圧ポンプとハウジングとの
   間に介在し、油圧ポンプによる伝達トルクの増大に伴っ
   て油圧ポンプを多板クラッチの接続方向へ移動させるカ
   ム機構とを備えた四輪駆動車用駆動力伝達装置であっ
   て、 回転軸に設けた段部と油圧ポンプとの間に、油圧ポンプ
   のポンプ室内の高圧の油を導入する油室を設け、 油圧ポンプは、油室内の圧力を受けて油圧ポンプを多板
   クラッチの接続方向へ移動させる力を発生させる受圧面
   を有していることを特徴とする四輪駆動車用駆動力伝達
   装置。
2. 【請求項２】請求項１において、上記カム機構はボール
   カム機構からなり、回転軸とハウジングとの回転数差が
   所定以上になると、ボールカム機構によって多板クラッ
   チが直結状態にされることを特徴とする四輪駆動車用駆
   動力伝達装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２において、上記油圧ポンプ
   のポンプ室の高圧の油をロータに内蔵された油路を介し
   て油室に導入することを特徴とする四輪駆動車用駆動力
   伝達装置。
4. 【請求項４】請求項３において、上記受圧面はロータの
   側面に形成されることを特徴とする四輪駆動車用駆動力
   伝達装置。