JP3687220B2 - ４輪駆動車の動力伝達装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車体に横置き状態で搭載されたエンジンの駆動力を前輪および後輪にそれぞれ伝達する４輪駆動車の動力伝達装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特開昭６１−６０３２９号公報に示されるように、第１車軸と第２車軸とを有する自動車の変速機に差動装置または動力分配装置が設けられて、その出力部材に上記両車軸が接続され、これらの第１，第２車軸の間に液体摩擦クラッチ等からなる差動制限装置が設けられてなる自動車用駆動装置において、上記差動制限装置が独立の構造単位として構成され、その連結すべき両部分（連結部材）が、差動装置の両出力部材（中空歯車およびサンギア）のそれぞれ一つにより、増速平歯車伝動機を介して駆動されるように構成したものが知られている。
【０００３】
上記構成によれば、液体摩擦クラッチが差動装置から離れた位置において、第１車軸と平行に設置されたトランスファ軸上に設置されているので、必要に応じて上記液体摩擦クラッチを容易に交換することができるとともに、上記第１車軸から液体摩擦クラッチに入力される駆動力を小さくすることにより、この液体摩擦クラッチを小型化することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に記載された自動車用駆動装置では、差動装置のサンギア（太陽歯車）に入力された駆動力を、平歯車からなる一対の動力伝達機構によって上記副軸に伝達した後、傘歯車等からなる角伝動機構によってプロペラシャフト（カルダン軸）に入力するように構成されている。上記角伝動機構を車両用として使用する場合には、その静粛性の面からハイポイドギアが一般的に用いられるが、このハイポイドギアは歯面の滑りが大きいために効率がやや劣り、焼き付きを生じ易い傾向があるので、ハイポイドギア機構を構成するハイポイドリングギアと、ハイポイドピニオンとの間に、適当なオフセットおよび捩じり等を与える必要がある。
【０００５】
このため、上記ハイポイドギア機構のギア比が略一定値に設定され、前輪と後輪との回転速度を一致させるために、上記一対の平歯車のギア比が上記差動装置の減速比に応じて一義的に決定されることになるので、上記液体摩擦クラッチ等からなる差動制限装置を差動装置から独立させて設置したにも拘らず、そのレイアウトの自由度が制限されて差動制限装置のユニットを選択する余地が狭いという問題がある。
【０００６】
また、車体の床部下方に設置される排気管の熱影響を避けるためには上記液体摩擦クラッチからなる差動制限装置をできるだけ上方に配設することが望ましく、一方、上記プロペラシャフトは車体重量の関係からできるだけ下方に配設することが望ましいが、上記液体摩擦クラッチは副軸上に配設されるとともに、このトランスファ軸と軸心が一致するようにプロペラシャフトが配設されるため、上記二つの要求を同時に満足することができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑み、簡単な構成で差動制限装置のレイアウトの自由度を確保することができ、また差動制限装置を上方に配設することができるとともに、プロペラシャフトを下方に配設することができる４輪駆動車の動力伝達装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、車体に横置き状態で搭載されたエンジンの出力軸に連結されたトランスミッションと、前輪または後輪のうちエンジンに近い位置に配設された第１車輪を駆動する第１車軸と、前輪または後輪のうちエンジンから離れた位置に配設された第２車輪を駆動する第２車軸と、上記第１車軸上に配設された車軸間差動装置と、上記第１車軸と平行に配置された第１，第２副軸と、上記車軸間差動装置の第２車輪側への出力要素から入力された駆動力を第１副軸に伝達する一対の平歯車からなる第１の動力伝達機構と、上記第１副軸に入力された駆動力を第２副軸に伝達する一対の平歯車からなる第２の動力伝達機構とを備え、上記第２副軸に入力された駆動力を、車体の前後方向に伸びるプロペラシャフトを介して第２車輪側に伝達するハイポイドリングギアを第２副軸に設けるとともに、上記第１車軸と第１副軸との間で差動を制限する差動制限装置を上記第１副軸上に設け、第１副軸の軸心を、第１車軸の軸心よりも車体の上方側に配設するとともに、第２副軸の軸心を、第１車軸の軸心よりも下方側に配設したものである。
【０００９】
上記構成によれば、エンジンからトランスミッションを介して車軸間差動装置に入力された駆動力の一部が第２車輪への出力要素から第１の動力伝達機構を介して第１副軸に入力された後、この第１副軸から第２の動力伝達機構を介して第２副軸に入力されるとともに、この第２副軸に設けられたハイポイドリングギアを介して第２車軸に伝達される。そして、上記第１副軸上に設けられた差動制限装置により、コーナリング時におけるブレーキング現象の発生が抑制されるとともに、走行安定性が確保されることになる。また、上記第１副軸上に設けられた差動制限装置が排気管の設置部から離れた位置に配設されるとともに、上記第２副軸に設けられたハイポイドリングギアを有する第３の動力伝達機構によって駆動されるプロペラシャフトが車体の下方側に配設されることになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１および図２は、本発明に係る４輪駆動車の動力伝達装置の実施形態を示している。この４輪駆動車の車体前部には、エンジン１と、その一側端部に連結されたトランスミッションケース２ａ内に設けられたトランスミッション２と、トランスファ装置３とが搭載されている。
【００１３】
上記エンジン１は、車体に横置き状態で搭載されてその出力軸４が車幅方向に伸びるように設置されている。また、トランスミッション２は、クラッチ５からなる駆動力伝達手段を介して上記エンジン１の出力軸４に連結される入力軸６と、これに平行な出力軸７とが車幅方向に伸びるように配設されている。そして、上記トランスミッション２の入力軸６と出力軸７との間には、選択的に動力伝達状態となる１〜５速用および後退速用の変速ギア列８が設けられ、かつ上記出力軸７の上記クラッチ５側の端部には、このトランスミッション２からトランスファ装置３側に駆動力を伝達する出力ギア９が設けられている。
【００１４】
上記トランスファ装置３は、トランスミッション２から入力される駆動力を分割し、左右の第１車軸１０，１１を介してエンジン１に近接した位置に配設された左前輪１２および右前輪１３からなる第１車輪を駆動するとともに、車体の前後方向に伸びるプロペラシャフト１４、リヤデフ（第２車輪間差動装置）１５から左右の第２車軸１６，１７を介してエンジン１から離れた位置に配設された左後輪１８および右後輪１９からなる第２車輪を駆動するように構成されている。
【００１５】
すなわち、上記トランスファ装置３は、図２および図３に示すように、上記第１車軸１０，１１の軸線上に配設された遊星歯車機構からなるセンタデフ（車軸間差動装置）２０と、傘歯車機構からなるフロントデフ（第１車輪間差動装置）３０と、上記第１車軸１０，１１と平行に設置された第１，第２副軸５１，５２とを有し、この第１副軸５１上にビスカスカップリング４０からなる差動制限装置が配設されている。
【００１６】
上記ビスカスカップリング４０は、シリコンオイル等からなる粘性流体の剪断抵抗を利用して駆動力を伝達する一種の粘性クラッチであり、上記第１副軸５１のエンジン１側の端部にスプライン結合等の手段で固定されたインナケース４１と、上記第１副軸５１に回転自在に支持されるとともに、上記第１車軸１１に連結されたアウタケース４２とが一体になって回転しつつ、その間に生じた回転差に応じて粘性流体が掻き回されて剪断力が発生するように構成されている。これにより、前輪１２，１３のスリップ等に応じ、上記アウタケース４２が速く回転すると、前輪１２，３と後輪１８，１９との回転差に応じた駆動力を後輪１８，１９側に自動的に分配することにより、コーナリング時等に前輪１２，１３と、後輪１８，１９との回転差（差動）をある程度許容してブレーキング現象の発生を抑制しつつ、過大な差動動作を抑制して走行安定性を確保するようになっている。
【００１７】
なお、上記粘性流体の剪断抵抗を利用したビスカスカップリング４０に代え、流体を圧縮する際に発生する静圧を利用して後輪１８，１９側に駆動力を伝達するロータリブレードカップリング等によって上記差動制限装置を構成してもよい。このロータリブレードカップリングは、圧力発生部と、トルク伝達部とで構成され、上記圧力発生部では、前後輪に回転差が生じるとシャフトに結合されたトリブレードがハウジングに対して相対回転し、高粘度のシリコンオイルを流動させるようになっている。
【００１８】
上記センタデフ２０は、センタデフケース２９からなるデファレンシャルケースと、その内周部に一体に形成されたリングギア２１と、このリングギア２１の内側に配設されて、これに噛み合う複数の第１ピニオン２２と、この第１ピニオン２２にそれぞれ噛み合う複数の第２ピニオン２３と、ピニオンシャフト２４，２５を介して上記第１，第２ピニオン２２，２３をそれぞれ支持するピニオンキャリア２６と、上記第２ピニオン２３に噛み合うサンギア２７とによって構成されたダブルピニオン型遊星歯車機構からなっている。
【００１９】
また、上記センタデフ２０のセンタデフケース２９は、エンジン１とトランスミッション２と間に配設されたクラッチ５を収容するクラッチハウジング５ａのトランスミッション２側に生じる空間部に沿って設置されている（図１参照）。そして、上記センタデフケース２９の外周部にボルト止め等により一体に取り付けられた入力ギア２８が、上記トランスミッション２に設けられた出力軸７のクラッチ５側の端部に設けられた上記出力ギア９に噛合され、トランスミッション２からの駆動力が出力ギア９および入力ギア２８を介してセンタデフ２０のリングギア２１に入力されるようになっている。
【００２０】
上記フロントデフ３０は、センタデフ２０の一方の出力要素であるピニオンキャリア２６と一体に形成されたフロントデフケース３１と、このフロントデフケース３１内において上記第１車軸１０，１１の軸線に直交する方向に設置されたピニオンシャフト３２と、このピニオンシャフト３２に回転自在に支持された傘歯車からなる一対のピニオン３３，３４と、両ピニオン３３，３４に噛み合う傘歯車からなる左右一対のサイドギア３５，３６とによって構成され、この両サイドギア３５，３６に左右の第１車軸１０，１１の端部がそれぞれ一体に結合されている。
【００２１】
そして、上記フロントデフ３０は、上記センタデフ２０と同一軸線上、つまり上記第１車軸１０，１１上において上記センタデフケース２９内に設置されるとともに、上記センタデフ２０のトランスミッション２側に配設されている。また、上記センタデフ２０の一方の出力要素であるサンギア２７には、エンジン１の設置部側に伸びる筒軸５３が一体に形成され、この筒軸５３の延長端には、第１の動力伝達機構５４を構成する平歯車５４ａが一体に形成されている。
【００２２】
上記第１副軸５１の中間部には、上記平歯車５４ａに噛合する平歯車５４ｂが一体に形成され、あるいはスプライン結合等の手段で一体に結合されている。また、上記第１副軸５１のトランスミッション２側の端部には、第２の動力伝達機構５５を構成する平歯車５５ａが一体に設けられ、この平歯車５５ａが上記第２副軸５２のトランスミッション２側の端部に一体に設けられた平歯車５５ｂに噛合されている。
【００２３】
また、上記第２副軸５２には、スプライン結合等の手段でハイポイドリングギア５６ａが一体に取り付けられ、このハイポイドリングギア５６ａが、車体の前後方向に設置された出力軸５８の一端に固着されたハイポイドピニオン５６ｂに噛合され、上記ハイポイドリングギア５６ａおよびハイポイドピニオン５６ｂによって第３の動力伝達機構５６が形成されている。そして、上記出力軸５８が、図１に示すように、プロペラシャフト１４に連結されることにより、上記出力軸５８に入力された駆動力が後輪１８，１９側に出力されるようになっている。
【００２４】
また、右前輪１３用の第１車軸１１には、上記ビスカスカップリング４０のアウタケース４２に駆動力を出力する出力ギア６１が固着され、この出力ギア６１が上記アウタケース４２と一体に設けられた入力ギア６２に噛合されることにより、上記第１車軸１１の駆動力に応じてビスカスカップリング４０のアウタケース４２が回転駆動されるようになっている。
【００２５】
上記第１副軸５１の軸心は、図４に示すように、上記第１車軸５１の軸心よりも車体の上方側に配設されている。また、上記第２副軸５２の軸心は、第１車軸５１の軸心よりも下方側に配設されている。
【００２６】
上記構成において、エンジン１からクラッチ５およびトランスミッション２を介して出力される駆動力は、このトランスミッション２の出力ギア９から上記入力ギア２８を介してトランスファ装置３におけるセンタデフ２０のリングギア２１に入力され、このセンタデフ２０においてサンギア２７およびピニオンギア２６からなる各出力要素に分割されて伝達される。
【００２７】
そして、上記サンギア２７側に伝達された駆動力は、上記筒軸５３を介して第１の動力伝達機構５４、第２の動力伝達機構５５、第３の動力伝達機構５６、出力軸５８およびプロペラシャフト１４を介してリヤデフ１５に入力され、このリヤデフ１５においてさらに左右に分割された後、左右の第２車軸１６，１７を介して左右の後輪１８，１９を駆動することになる。なお、上記第１の動力伝達機構５４の平歯車５４ａに入力された駆動力は、上記第１副軸５１を介してビスカスカップリング４０のインナケース４１に伝達される。
【００２８】
また、上記ピニオンキャリア２６側に伝達された駆動力は、フロントデフ３０のフロントデフケース３１に入力されるとともに、このフロントデフ３０において、さらに左右に分割されされた後、左右の第１車軸１０，１１を介して左右の前輪１２，１３を駆動する。このようにして左右の前輪１２，１３および左右の後輪１８，１９が駆動されることにより、上記車両が４輪駆動状態となる。なお、上記第１車軸１１に入力された駆動力は、上記出力ギア６１および入力ギア６２を介してビスカスカップリング４０のアウタケース４２に伝達される。
【００２９】
そして、コーナリング時等には、上記第１車軸１１および第１副軸５１の間に介設された上記ビスカスカップリング４０の差動動作により、ブレーキング現象の発生が抑制され、かつ、上記ビスカスカップリング４０の動力伝達作用により、センタデフ２０の差動動作が制限されてコーナリング時等における走行安定性が確保されることになる。
【００３０】
上記のように前輪１２，１３用の第１車軸１１と平行に第１，第２副軸５１，５２を設置するとともに、後輪１８，１９への出力要素であるセンタデフ２０のサンギア２７に連結された筒軸５３と、第１副軸５１とを第１の動力伝達機構５４によって互いに連動させるとともに、上記第１副軸５１と、上記第２副軸５２とを第２の動力伝達機構５５によって互いに連動させ、かつ上記第２車軸１６，１７側に駆動力を伝達する第３の動力伝達機構５６を構成するハイポイドリングギア５６ａを第２副軸５２に設け、このハイポイドリングギア５６ａから上記プロペラシャフト１４等を介して後輪１８，１９側に駆動力を伝達するように構成したため、上記第１，第２の動力伝達機構５４，５５のギア比を適宜選択することにより、下記のようにビスカスカップリング４０等をレイアウトする際の自由度を増大させることができる。
【００３１】
すなわち、上記センタデフ２０からなる車軸間差動装置の減速度に対応させて、上記平歯車５４ａ，５４ｂからなる第１の動力伝達機構５４のギア比と、上記平歯車５５ａ，５５ｂからなる第２の動力伝達機構５５のギア比とを、それぞれ適宜の値に変化させることにより、前輪１２，１３と後輪１８，１９との回転速度を同一に設定しつつ、上記第１車軸１１と第１副軸５１との間の間隔およびこの第１副軸５１と第２副軸５２との間隔を任意に設定することができるとともに、上記ビスカスカップリング４０に入力される駆動力を任意に変化させることができる。したがって、上記第１車軸１１と第１副軸５１との間に配設される上記ビスカスカップリング４０として種々の外形および容量を有するユニットを使用することができ、その選択の自由度を増大させることができる。
【００３２】
また、上記第１車軸１１と第１副軸５１との差動を制限するビスカスカップリング４０からなる差動制限装置を、上記第１副軸５１上に設けたため、ビスカスカップリング４０を第１車軸１１上に配設した場合のように、ビスカスカップリング４０がエンジン１に干渉する虞はなく、この点においてもレイアウトの自由度を増大させることができる。
【００３３】
さらに、図４に示すように、上記第１副軸５１を第１車軸１１の上方に配設するとともに、第２副軸５２の第１車軸１１の下方に配設することにより、熱による悪影響を受け易い上記ビスカスカップリング４０を、車体の床部下方に配設された排気管６３および排気浄化装置６４から離してこの排気浄化装置６４等の熱害から上記ビスカスカップリング４０を保護することができる。また、上記第２副軸５２に設けらたれハイポイドリングギア５６ａに、上記ハイポイドピニオン５６ｂおよび出力軸５８を介して連結されるプロペラシャフト１４を、車体の下方側に配設して車体重量を下方に位置させることができるとともに、上記プロペラシャフト１４を収容するトンネル部が車室内に大きく突出するのを防止することができる。
【００３４】
また、上記実施形態に示すように、クラッチ５からなる駆動力伝達手段を収容するクラッチハウジング５ａのトランスミッション２側に、センタデフ２０およびフロントデフ３０が配設されたセンタデフケース２９からなるデファレンシャルケースを配設するとともに、上記クラッチハウジング５ａのエンジン１側に、上記第１の動力伝達機構５４の平歯車５４ａおよびビスカスカップリング４０の入力ギア６１を配設したため、上記クラッチハウジング５ａのトランスミッション２側に形成される空間部に上記センタデフケース２９を配設することができるとともに、大きな外形を有する上記クラッチハウジング５ａを避けて上記第１の動力伝達機構５４を構成する平歯車５４ａおよび入力ギア６１を設置することができる。したがって、比較的大きな外形を有する上記遊星歯車機構によってセンタデフ２０を構成したにも拘らず、このセンタデフ２０をエンジン１の設置部側に近付けることより、車体の前後方向に対する装置の全体寸法をコンパクト化することができる。
【００３５】
なお、図２に示すように上記第１の動力伝達機構５４の平歯車５４ｂと、第２の動力伝達機構５５の平歯車５５ａとの間に形成された空間部に、第３の動力伝達機構５６のハイポイドリングギア５６ａを配設してなる上記実施形態に代え、図５に示すように、上記平歯車５４ｂのトランスミッション２側に平歯車５５ａを配設するともに、この平歯車５５ａのトランスミッション２側に、上記ハイポイドリングギア５６ａを配設した構造としてもよい。このように構成した場合には、上記第１車軸１０，１１上においてトランスミッション２側に配設された大きな外形を有する上記センタデフケース２９に、上記各ギアが干渉するのを防止しつつ、センタデフケース２９のエンジン１側に形成された空間部を有効に利用して各ギアをコンパクトに配設することができる。
【００３６】
また、図６に示すように、上記軸筒５３上に設けられた第１平歯車５４ａと噛合する第１副軸５１上の第１平歯車５５ａに、第２副軸５２上の第２平歯車５５ｂを噛合させるように構成することにより、上記第１平歯車５４ａと、第２平歯車５５ａとによって第１の動力伝達機構５４を構成するとともに、上記第２平歯車５５ａと第３平歯車５５ｂとによって第２の動力伝達機構５５を構成するようにしてもよい。
【００３７】
なお、上記実施形態では、エンジン１の一側端部にクラッチ５からなる駆動力伝達手段が配設されてなる手動変速タイプのトランスミッション２を備えた４輪駆動車に本発明を適用した例について説明したが、上記クラッチ５に変えてトルクコンバータが配設されてなる自動変速タイプのトランスミッションを備えた４輪駆動車についても本発明を適用可能である。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、第１車軸と平行な第１，第２副軸を設けるとともに、車軸間差動装置の第２車輪側への出力要素と上記第１副軸とを、一対の平歯車からなる第１の動力伝達機構によって互いに連動させるとともに、上記第１副軸と上記第２副軸とを、一対の平歯車からなる第２の動力伝達機構によって互いに連動させ、かつ上記第２車軸に駆動力を伝達するハイポイドリングギアを第２副軸に設けるとともに、上記第１車軸と第１副軸との差動を制限する差動制限装置を上記第１副軸上に設けたため、上記一対の平歯車かなる複数のトランスファギア対が配設されることとなって、これらのトランスファギア対のギア比を、それぞれ適宜の値に変化させることにより、前輪と後輪との回転速度を同一に設定しつつ、上記第１車軸と第１副軸との間隔を任意に設定することができるとともに、上記差動制限装置に入力される駆動力を任意に変化させ、上記第１車軸と第１副軸との間に配設される上記差動制限装置として種々の外形および容量を有するユニットを使用することができ、その選択の自由度を増大させることができるという利点がある。
【００３９】
また、上記第１副軸を第１車軸の上方に配設するとともに、第２副軸の第１車軸の下方に配設することにより、熱による悪影響を受け易い上記差動制限装置を、車体の床部下方に配設された排気管および排気浄化装置から離してこの排気浄化装置等の熱害から上記ビスカスカップリングを保護することができるとともに、上記第２副軸に設けらたれハイポイドリングギアに、連結されるプロペラシャフトを、車体の下方側に配設して車体重量を下方に位置させることができるとともに、上記プロペラシャフトを収容するトンネル部が車室内の大きく突出する防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る４輪駆動車の動力伝達装置の全体構成を示す説明図である。
【図２】上記動力伝達装置の要部の構成を示す説明図である。
【図３】上記動力伝達装置の要部の構成を示す平面断面図である。
【図４】上記動力伝達装置の要部の構成を示す側面断面図である。
【図５】本発明に係る４輪駆動車の動力伝達装置の別の実施形態を示す断面図である。
【図６】本発明に係る４輪駆動車の動力伝達装置のさらに別の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ トランスミッション
１０，１１ 第１車軸
１２，１３ 前輪（第１車輪）
１４ プロペラシャフト
１６，１７ 第２車軸
１８，１９ 後輪（第２車輪）
２０ センタデフ（車軸間差動装置）
２７ サンギア（出力要素）
４０ ビスカスカップリング（差動制限装置）
５１ 第１副軸
５２ 第２副軸
５４ 第１の動力伝達機構
５４ａ，５４ａ，５５ａ，５５ｂ 平歯車
５５ 第２の動力伝達機構
５６ａ ハイポイドリングギア

Claims (1)

1. 車体に横置き状態で搭載されたエンジンの出力軸に連結されたトランスミッションと、前輪または後輪のうちエンジンに近い位置に配設された第１車輪を駆動する第１車軸と、前輪または後輪のうちエンジンから離れた位置に配設された第２車輪を駆動する第２車軸と、上記第１車軸上に配設された車軸間差動装置と、上記第１車軸と平行に配置された第１，第２副軸と、上記車軸間差動装置の第２車輪側への出力要素から入力された駆動力を第１副軸に伝達する一対の平歯車からなる第１の動力伝達機構と、上記第１副軸に入力された駆動力を第２副軸に伝達する一対の平歯車からなる第２の動力伝達機構とを備え、上記第２副軸に入力された駆動力を、車体の前後方向に伸びるプロペラシャフトを介して第２車輪側に伝達するハイポイドリングギアを第２副軸に設けるとともに、上記第１車軸と第１副軸との間で差動を制限する差動制限装置を上記第１副軸上に設け、第１副軸の軸心を、第１車軸の軸心よりも車体の上方側に配設するとともに、第２副軸の軸心を、第１車軸の軸心よりも下方側に配設したことを特徴とする４輪駆動車の動力伝達装置。

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