JP3826437B2 - スタンバイ四輪駆動車 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両の定常走行時には二輪駆動状態となり、悪路や氷雪路などを走行して駆動輪がスリップした場合には自動的に四輪駆動状態となるように構成されたスタンバイ四輪駆動車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
四輪駆動車の駆動方式には、車両の定常走行時に二輪駆動状態が維持され、悪路や氷雪路などを走行して駆動輪がスリップした場合には自動的に四輪にトルクが伝達されるように構成されたスタンバイ四輪駆動方式があり、その一例が特開昭６３−１８６０４３号公報に記載されている。
【０００３】
この公報に記載された四輪駆動車は、エンジンと変速機と差動装置とを備え、差動装置には車軸を介して前輪が連結されている。また、差動装置には、プロペラシャフトと動力伝達装置とビスカスカップリングとが順次直列に連結され、ビスカスカップリングには車軸を介して後輪が連結されている。
【０００４】
ビスカスカップリングは、シリコンオイルと、相対回転可能なインナープレートおよびアウタープレートとを備えている。なお、動力伝達装置には、プロペラシャフトの入力軸からプロペラシャフトの出力軸に向けてのみトルク伝達可能な一方向クラッチが設けられている。
【０００５】
そして、エンジンから出力されたトルクが、変速装置、差動装置、車軸を介して前輪に伝達されて車両が走行する一方、車両の定常走行状態ではビスカスカップリングが動作しないため、後輪にはトルクが伝達されず二輪駆動状態に維持される。
【０００６】
また、車両の走行中に前輪がスリップした場合には、ビスカスカップリングのインナープレートとアウタープレートとが相対回転し、せん断力により相対回転を制限する働き、つまりトルクが発生して後輪に伝達されて四輪駆動状態となる。なお、この四輪駆動車の動力伝達装置には一方向クラッチが設けられているため、前輪に対する制動力が後輪に伝達されないという利点がある。
【０００７】
上記のように、ビスカスカップリングを用いて前輪と後輪とに伝達するトルクの分配率を制御する構成のスタンバイ四輪駆動車においては、ビスカスカップリングに用いられるシリコンオイルの粘度により車両の走行性能が左右される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記公報に記載された四輪駆動車がコーナーを曲がる際、つまり、前輪と後輪との差動回転数の差が小さい走行状態で後輪に伝達されるトルクを抑制すれば、タイトコーナーブレーキング現象を回避することができる。これは、前述したビスカスカップリングの特性から、シリコンオイルの粘度を低く設定すれば達成可能である。
【０００９】
一方、悪路や氷雪路を走行中に前輪がスリップした場合には、前輪に伝達されるトルクを抑制するとともに、後輪にトルクを伝達して四輪駆動状態にすれば、走行性能が向上する。これは、ビスカスカップリングのシリコンオイルの粘度を高く設定することで達成可能である。
【００１０】
しかしながら、上記公報に記載された四輪駆動車では、ビスカスカップリングのシリコンオイルの粘度を同時に高低両方に設定することは不可能であり、タイトコーナーブレーキング現象の回避と、前輪と後輪との差動回転数が大きい走行状態での充分な伝達トルクの確保とを両立することは困難であった。
【００１１】
この事態に対処するため、ビスカスカップリングのインナープレートおよびアウタープレートの外径を大きく設定したり、インナープレートおよびアウタープレートの枚数を増やすことにより、差動回転数が大きい走行状態での充分な伝達トルクの確保を図ることも可能であるが、ビスカスカップリング全体が大型化して車載性が低下するうえ、製造コストが上昇するため実用的ではない。
【００１２】
この発明は上記事情を背景としてなされたもので、第１駆動輪と第２駆動輪との回転数比の変化量が所定値以下の場合、より具体的には第１駆動輪と第２駆動輪との回転数差が所定値以下の場合には第２駆動輪にトルクを伝達せず、かつ、第１駆動輪と第２駆動輪との回転数比の変化量が所定値を越えた場合、より具体的には第１駆動輪と第２駆動輪との回転数差が所定値を越えた場合には第２駆動輪にトルクを伝達することのできるスタンバイ四輪駆動車を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記目的を達成するためこの発明は、駆動力源に第１デファレンシャルギヤを介して連結された第１駆動輪と、前記駆動力源に第２デファレンシャルギヤを介して連結された第１トルク伝達部材と、この第１トルク伝達部材に連結された第２トルク伝達部材と、この第２トルク伝達部材に連結された第２駆動輪と、前記第１トルク伝達部材と第２トルク伝達部材との連結部分に配置され、かつ、互いに直列に連結された一方向クラッチおよびビスカスカップリングとを備えたスタンバイ四輪駆動車において、前記第１駆動輪および第２駆動輪の外径ならびに前記第１デファレンシャルギヤおよび第２デファレンシャルギヤのギヤ比が、車両の定常走行状態で前記第２トルク伝達部材の回転速度が前記第１トルク伝達部材の回転速度よりも速くなるように設定されていて、前記一方向クラッチが、前記第１トルク伝達部材の回転速度が前記第２トルク伝達部材の回転速度を越えた場合に係合するように構成されていることを特徴とする。
【００１４】
この発明で車両の定常走行状態とは、車両に設けられた制動装置の制動力が第１駆動輪および第２駆動輪に対して作用せず、かつ、第１駆動輪および第２駆動輪がスリップしていない走行状態をいう。
【００１５】
この発明によれば、駆動力源の出力トルクが第１駆動輪に伝達されて車両が走行し、車両の定常走行状態では第１駆動輪と第２駆動輪との回転数比が一定となり、かつ、第２トルク伝達部材の回転速度が第１トルク伝達部材の回転速度よりも速く設定されるため、一方向クラッチが解放されてビスカスカップリングがトルクを発生せず二輪駆動状態になる。
【００１６】
また、車両の走行中に第１駆動輪と第２駆動輪との回転数比に変化が生じた場合でも、回転数比の変化量が所定値よりも小さい場合、具体的には第１トルク伝達部材の回転速度が第２トルク伝達部材の回転速度以下の走行状態では一方向クラッチが解放状態に維持される。したがって、車両がコーナーを曲がる際に第１駆動輪と第２駆動輪とに小さな回転数比の変化が生じても、第２駆動輪にはトルクが伝達されず、タイトコーナーブレーキング現象を防止できる。
【００１７】
一方、車両が悪路、氷雪路などを走行して第１駆動輪がスリップして第１駆動輪と第２駆動輪とに所定値を越える大きな回転数比の変化が生じた場合、具体的には第１トルク伝達部材の回転速度が第２トルク伝達部材の回転速度を越えた場合には一方向クラッチが係合される。その結果、ビスカスカップリングにより第１トルク伝達部材と第２トルク伝達部材との回転速度差に応じたトルクが発生し、充分なトルクが第２駆動輪に伝達されて四輪駆動状態になり、車両の走行性能が向上する。
【００１８】
さらにこの発明では、第１トルク伝達部材と第２トルク伝達部材との回転速度の設定と、一方向クラッチの係合方向の設定とにより、第２駆動輪に伝達する充分なトルクを確保する構成となっているため、汎用のビスカスカップリングをそのまま使用でき、ビスカスカップリングの大型化による車載性の低下や製造コストの上昇を防止できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１はこの発明を適用したＦＦ（フロントエンジンフロントドライブ）車ベースのスタンバイ四輪駆動車の概略構成を示す平面図である。図１において、車両の前部にはエンジン１が搭載されている。エンジン１としては、例えばガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどの内燃機関が用いられる。エンジン１の出力側には変速機２が連結されている。この変速機２としては、例えば選択歯車式変速機、遊星歯車式変速機、自動変速機などが用いられる。
【００２０】
変速機２の出力側にはフロントデファレンシャル３が連結されている。フロントデファレンシャル３はフロントデフケース４を備えており、フロントデフケース４には、リングギヤ５とトランスファドライブギヤ６とが形成されている。また、フロントデフケース４の内部にはピニオンピン７に支持されたピニオンギヤ８が設けられており、ピニオンギヤ８に噛み合わされたサイドギヤ９にはフロントドライブシャフト１０が連結され、フロントドライブシャフト１０の端部に第１駆動輪としての前輪１１が取り付けられている。
【００２１】
一方、フロントデファレンシャル３の後方には、車両の前後方向に第１トルク伝達部材としてのフロントプロペラシャフト１２が配置されており、フロントプロペラシャフト１２の先端に形成されたトランスファドリブンギヤ１３がトランスファドライブギヤ６に噛み合わされている。フロントプロペラシャフト１２の後方には一方向クラッチ１４およびビスカスカップリング１５が直列に連結されているとともに、ビスカスカップリング１５の後方には、車両の前後方向に配置された第１トルク伝達部材としてのリヤプロペラシャフト１６が連結されている。
【００２２】
図２は一方向クラッチ１４およびビスカスカップリング１５の構成を示す拡大断面図であり、一方向クラッチ１４とビスカスカップリング１５とが一体的に組み付けられている。１７は、フロントプロペラシャフト１２の後端に設けられたフランジヨークであり、フランジヨーク１７の後部にはフランジ１８が形成されている。一方向クラッチ１４は、アウターレース１９と、アウターレース１９の内側に配置されたインナーレース２０と、アウターレース１９とインナーレース２０との間に円周方向に配置された複数の係合体２１とを備えており、アウターレース１９とフランジ１８とが、ねじ２２により締め付け固定されている。
【００２３】
なお、インナーレース２０の後端外周にはフランジ２３が形成されている。そして一方向クラッチ１４は、フロントプロペラシャフト１２の回転速度がリヤプロペラシャフト１６の回転速度を越えた場合に、複数の係合体２１がアウターレース１９とインナーレース２０とに係合されてアウターレース１９のトルクがインナーレース２０に伝達される構成となっている。
【００２４】
また、ビスカスカップリング１５は、フランジ２３の外周に固定された円筒状のケース２４と、リヤプロペラシャフト１６の先端にスプライン嵌合された円筒状のハブ２５とを備えており、ハブ２５の一端はインナーレース２０の内周に対して相対回転可能に挿入されている。また、ケース２４の後端には断面Ｌ字形に成形された環状のカバー２６が固定されており、ハブ２５の他端がカバー２６の内周に対して相対回転可能に挿入されている。
【００２５】
上記のフランジ２３、ケース２４、ハブ２５、カバー２６により形成された環状の油室２７にはシリコンオイル（図示せず）が充填されている。さらに、ケース２４の内周には環状のアウタープレート２８が複数スプライン嵌合されている一方、ハブ２５の外周には環状のインナープレート２９が複数スプライン嵌合されており、これらアウタープレート２８とインナープレート２９とが交互に配置されている。なお、インナーレース２０の内周にはシールリング３０が装着され、カバー２６の内周にはシールリング３１が装着されており、シールリング３０，３１により油室２７の密封性が維持されている。
【００２６】
一方、前記リヤプロペラシャフト１６の後端にはドライブピニオンギヤ３２が形成されており、リヤプロペラシャフト１６の後端がリヤデファレンシャル３３に連結されている。リヤデファレンシャル３３はデフケース３４を備えており、デフケース３４には、ドライブピニオンギヤ３２に噛み合わされたリングギヤ３５が形成されているとともに、デフケース３４の内部にはピニオンピン３６に支持されたピニオンギヤ３７が設けられている。また、ピニオンギヤ３７にはサイドギヤ３８が噛み合わされており、サイドギヤ３８にはリヤドライブシャフト３９を介して第２駆動輪としての後輪４０が連結されている。
【００２７】
なお、この実施例では前輪１１の外径と後輪４０の外径とがほぼ同一に設定されている一方、フロントデファレンシャル３とリヤデファレンシャル３３とのギヤ比は、フロントデファレンシャル３の値よりもリヤデファレンシャル３３の値の方が大きく設定されている。
【００２８】
つぎに、上記構成のスタンバイ四輪駆動車の動作を説明する。まず、エンジン１から出力されたトルクは変速機２、差動装置（フロントデファレンシャル）３、フロントドライブシャフト１０を介して前輪１１に伝達され、前輪１１の駆動力により車両が走行する。車両の定常走行状態、つまり、車両側に設けられた制動装置の制動力が前輪１１および後輪４０に作用せず、かつ、前輪１１および後輪４０がスリップしていない走行状態では、前輪１１と後輪４０との回転数はほぼ同一、つまり回転数比は１：１であり、フロントプロペラシャフト１２の回転速度よりもリヤプロペラシャフト１６の回転数の方が速く設定される。
【００２９】
これは、前輪１１および後輪４０の外径と、フロントデファレンシャル３とリヤデファレンシャル３３のギヤ比の設定とに基づくものである。その結果、一方向クラッチ１４が解放状態になってビスカスカップリング１５は動作せず二輪駆動状態になる。
【００３０】
また、車両がコーナーを曲がる際に前輪１１と後輪４０との回転数比に変化が生じた場合、つまり移動半径の差により差動回転が生じた場合には、フロントプロペラシャフト１２の回転速度とリヤプロペラシャフト１６の回転速度との差が減少するが、フロントプロペラシャフト１２およびリヤプロペラシャフト１６の回転速度がほぼ同一になるまでは一方向クラッチ１４が解放状態に維持される。したがって、後輪４０にはトルクが伝達されず二輪駆動状態が維持され、タイトコーナーブレーキング現象を防止できる。
【００３１】
一方、車両が悪路や氷雪路などを走行して前輪１１がスリップして前輪１１と後輪４０との差動回転数が所定値を越えた場合、具体的にはフロントプロペラシャフト１２の回転数がリヤプロペラシャフト１６の回転数を越えた場合には、一方向クラッチ１４が係合状態となってフロントプロペラシャフト１２のトルクがインナーレース２０を介してビスカスカップリング１５のケース２４に伝達される。
【００３２】
すると、アウタープレート２８とインナープレート２９との回転数差に応じてシリコンオイルにせん断力が生じ、せん断力により回転されるインナープレート２９のトルクがリヤプロペラシャフト１６、リヤデファレンシャル３３、リヤドライブシャフト３９を介して後輪４０に伝達され、四輪駆動状態になる。したがって、前輪１１と後輪４０との差動回転数が所定値を越えた場合には、後輪４０に対して充分なトルクを伝達することができ、車両の走行性能が向上する。なお、この実施例では、フロントデファレンシャル３とリヤデファレンシャル３３とのギヤ比を変更すれば、後輪４０にトルク伝達が開始される差動回転数を任意に設定できる。
【００３３】
図３は上記実施例に係るスタンバイ四輪駆動車の走行性能と、比較例に係るスタンバイ四輪駆動車の走行性能とを比較した線図である。なお、実施例および比較例で用いたビスカスカップリングのシリコンオイルの粘度は同一に設定されているものとする。
【００３４】
図３に示すように、比較例では前輪と後輪とに小さな差動回転が生じた時点でビスカスカップリングが動作して後輪にトルクが伝達されるため、タイトコーナーブレーキング現象が生じやすい。このタイトコーナーブレーキング現象を回避するため、ビスカスカップリングのシリコンオイルの粘度を低く設定して後輪に伝達されるトルクを抑制することも可能であるが、ビスカスカップリングの総合的なトルク伝達能力が低下し、前輪と後輪との差動回転数が大きい走行状態で後輪に伝達されるトルクが不充分となりトラクション性不良を招く。
【００３５】
これに対して、実施例によれば前輪と後輪との差動回転数が所定値以下の場合には後輪にトルクが伝達されない領域、言い換えれば不感帯領域が設定されているため、車両がコーナーを曲がる場合のタイトコーナーブレーキング現象を防止できる。また、車両が悪路や氷雪路を走行して前輪がスリップし、前輪と後輪との差動回転数が所定値を越えるような走行状態になった場合には、ビスカスカップリングが動作して後輪に充分なトルクが伝達され、前後輪のトルク分配率が適正に制御されてトラクション性が良好に維持される。
【００３６】
なお、この実施例によれば、前輪と後輪との差動回転数が所定値以上になる走行状態でのトルク伝達能力を向上させることを目的として、ビスカスカップリング１５のシリコンオイルの粘度を高めた場合でも、前輪と後輪との差動回転数が所定値以下の不感帯領域では後輪にトルクが伝達されないため、タイトコーナーブレーキング現象を容易に回避可能である。
【００３７】
さらに、上記実施例では、フロントプロペラシャフト１２およびリヤプロペラシャフト１６の回転速度の設定と、一方向クラッチ１４の係合方向の設定とに基づいて、後輪４０に充分なトルクが伝達される構成となっている。したがって、ビスカスカップリング１５は汎用の構成のものをそのまま用いることができ、ビスカスカップリング１５の大型化による車載性の低下や製造コストの上昇を防止できる。
【００３８】
さらにまた、上記実施例では、フロントプロペラシャフト１２とリヤプロペラシャフト１６との連結部分に一方向クラッチ１４が設けられているため、四輪駆動車がアンチロックブレーキシステム（以下、ＡＢＳと略す）を備えていた場合において、制動装置の制動力が前輪１１に作用してフロントプロペラシャフト１２の回転速度が、車両の定常走行状態の際よりも一層遅くなった場合でも、一方向クラッチ１４の解放状態が維持されて後輪４０にはトルクが伝達されず、ＡＢＳ機能に支障を及ぼすことがない。
【００３９】
図４は、一方向クラッチ１４およびビスカスカップリング１５のほかの取り付け例を示す断面図である。この実施例では一方向クラッチ１４およびビスカスカップリング１５が、リヤデファレンシャル３３のデファレンシャルキャリヤ４１に対して直接取り付けられている。
【００４０】
すなわち、デファレンシャルキャリヤ４１の前部にはフランジ４２が設けられており、フランジ４２の前方には円筒状のフロントカバー４３がねじ４４により固定されている。一方向クラッチ１４のインナーレース２０およびビスカスカップリング１５はフロントカバー４３の内部に配置されており、インナーレース２０はフロントカバー４３の内周に設けられた軸受４５により回転可能に保持されている。また、カバー２６はフロントカバー４２の内周に設けられた軸受４６により回転可能に保持されている。
【００４１】
ビスカスカップリング１５のハブ２５の内周にはリヤプロペラシャフト４７がスプライン嵌合されており、リヤプロペラシャフト４７の後端にはドライブピニオンギヤ４８が形成されている。ドライブピニオンギヤ４８はリヤデファレンシャル３３のリングギヤ３５に噛み合わされている。さらに、リヤプロペラシャフト４７は、デファレンシャルキャリヤ４１の内部に設けられた軸受４９，５０により保持されている。なお、そのほかの構成は図１、図２の実施例と同様に構成されている。
【００４２】
この図４の実施例によれば、一方向クラッチ１４およびビスカスカップリング１５がリヤデファレンシャル３３側に一体的に取り付けられているため、一方向クラッチ１４およびビスカスカップリング１５に対する保持力が高められ、一方向クラッチ１４およびビスカスカップリング１５の振動や、振動による異音を抑制することができる。
【００４３】
なお、この発明は、フロントプロペラシャフトにビスカスカップリングを取り付け、リヤプロペラシャフトに一方向クラッチを取り付けた構成のスタンバイ四輪駆動車に適用しても上記実施例と同様の効果を得られる。また、前輪の外径を後輪の外径よりも大きく設定することにより、車両の定常走行状態でのフロントプロペラシャフトとリヤプロペラシャフトとの回転速度を設定することも可能である。
【００４４】
このように、前輪および後輪の外径を設定した場合は、車両の定常走行状態で前輪および後輪に所定の差動回転が生じ、かつ、前輪と後輪との回転数比の変化量が所定値を越えた場合にはフロントプロペラシャフトの回転速度がリヤプロペラシャフトの回転速度を越えて後輪に充分なトルクが伝達され、上記実施例と同様の効果を得られる。さらにまた、この発明はパワートレインの配置としてミッドシップ式やリヤエンジン式が採用された四輪駆動車にも適用可能である。
【００４５】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、駆動力源の出力トルクが第１駆動輪に伝達されて車両が走行し、車両の定常走行状態では第１駆動輪と第２駆動輪との回転数比が一定となり、かつ、第２トルク伝達部材の回転速度が第１トルク伝達部材の回転速度よりも速く設定されるため、一方向クラッチが解放されてビスカスカップリングがトルクを発生せず二輪駆動状態になる。
【００４６】
また、車両の走行中に第１駆動輪と第２駆動輪との回転数比に変化が生じた場合でも、回転数比の変化量が所定値よりも小さい場合、具体的には第１トルク伝達部材の回転速度が第２トルク伝達部材の回転速度以下の走行状態では一方向クラッチが解放状態に維持される。したがって、車両がコーナーを曲がる際に第１駆動輪と第２駆動輪とに小さな回転数比の変化が生じても、第２駆動輪にはトルクが伝達されず、タイトコーナーブレーキング現象を防止できる。
【００４７】
一方、車両が悪路、氷雪路などを走行して第１駆動輪がスリップして第１駆動輪と第２駆動輪とに所定値を越える大きな回転数比の変化が生じた場合、具体的には第１トルク伝達部材の回転速度が第２トルク伝達部材の回転速度を越えた場合には一方向クラッチが係合される。その結果、ビスカスカップリングにより第１トルク伝達部材と第２トルク伝達部材との回転速度差に応じたトルクが発生し、充分なトルクが第２駆動輪に伝達されて四輪駆動状態になり、車両の走行性能が向上する。
【００４８】
さらにこの発明では、第１トルク伝達部材と第２トルク伝達部材との回転速度の設定と、一方向クラッチの係合方向の設定とにより、第２駆動輪に伝達する充分なトルクを確保する構成となっているため、汎用のビスカスカップリングをそのまま使用でき、ビスカスカップリングの大型化による車載性の低下や製造コストの上昇を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を適用したＦＦベースのスタンバイ四輪駆動車の概略構成を示す平面図である。
【図２】図１の実施例で用いられる一方向クラッチおよびビスカスカップリングの構成を示す拡大断面図である。
【図３】この発明の実施例の四輪駆動車の走行性能と、比較例に係る四輪駆動車の走行性能とを比較した線図である。
【図４】この発明に用いられる一方向クラッチおよびビスカスカップリングのほかの取り付け例を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１ エンジン（駆動力源）
１１ 前輪（第１駆動輪）
１２ フロントプロペラシャフト（第１トルク伝達部材）
１４ 一方向クラッチ
１５ ビスカスカップリング
１６ リヤプロペラシャフト（第２トルク伝達部材）
４０ 後輪（第２駆動輪）
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両の定常走行時には二輪駆動状態となり、悪路や氷雪路などを走行して駆動輪がスリップした場合には自動的に四輪駆動状態となるように構成されたスタンバイ四輪駆動車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
四輪駆動車の駆動方式には、車両の定常走行時に二輪駆動状態が維持され、悪路や氷雪路などを走行して駆動輪がスリップした場合には自動的に四輪にトルクが伝達されるように構成されたスタンバイ四輪駆動方式があり、その一例が特開昭６３−１８６０４３号公報に記載されている。
【０００３】
この公報に記載された四輪駆動車は、エンジンと変速機と差動装置とを備え、差動装置には車軸を介して前輪が連結されている。また、差動装置には、プロペラシャフトと動力伝達装置とビスカスカップリングとが順次直列に連結され、ビスカスカップリングには車軸を介して後輪が連結されている。
【０００４】
ビスカスカップリングは、シリコンオイルと、相対回転可能なインナープレートおよびアウタープレートとを備えている。なお、動力伝達装置には、プロペラシャフトの入力軸からプロペラシャフトの出力軸に向けてのみトルク伝達可能な一方向クラッチが設けられている。
【０００５】
そして、エンジンから出力されたトルクが、変速装置、差動装置、車軸を介して前輪に伝達されて車両が走行する一方、車両の定常走行状態ではビスカスカップリングが動作しないため、後輪にはトルクが伝達されず二輪駆動状態に維持される。
【０００６】
また、車両の走行中に前輪がスリップした場合には、ビスカスカップリングのインナープレートとアウタープレートとが相対回転し、せん断力により相対回転を制限する働き、つまりトルクが発生して後輪に伝達されて四輪駆動状態となる。なお、この四輪駆動車の動力伝達装置には一方向クラッチが設けられているため、前輪に対する制動力が後輪に伝達されないという利点がある。
【０００７】
上記のように、ビスカスカップリングを用いて前輪と後輪とに伝達するトルクの分配率を制御する構成のスタンバイ四輪駆動車においては、ビスカスカップリングに用いられるシリコンオイルの粘度により車両の走行性能が左右される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記公報に記載された四輪駆動車がコーナーを曲がる際、つまり、前輪と後輪との差動回転数の差が小さい走行状態で後輪に伝達されるトルクを抑制すれば、タイトコーナーブレーキング現象を回避することができる。これは、前述したビスカスカップリングの特性から、シリコンオイルの粘度を低く設定すれば達成可能である。
【０００９】
一方、悪路や氷雪路を走行中に前輪がスリップした場合には、前輪に伝達されるトルクを抑制するとともに、後輪にトルクを伝達して四輪駆動状態にすれば、走行性能が向上する。これは、ビスカスカップリングのシリコンオイルの粘度を高く設定することで達成可能である。
【００１０】
しかしながら、上記公報に記載された四輪駆動車では、ビスカスカップリングのシリコンオイルの粘度を同時に高低両方に設定することは不可能であり、タイトコーナーブレーキング現象の回避と、前輪と後輪との差動回転数が大きい走行状態での充分な伝達トルクの確保とを両立することは困難であった。
【００１１】
この事態に対処するため、ビスカスカップリングのインナープレートおよびアウタープレートの外径を大きく設定したり、インナープレートおよびアウタープレートの枚数を増やすことにより、差動回転数が大きい走行状態での充分な伝達トルクの確保を図ることも可能であるが、ビスカスカップリング全体が大型化して車載性が低下するうえ、製造コストが上昇するため実用的ではない。
【００１２】
この発明は上記事情を背景としてなされたもので、第１駆動輪と第２駆動輪との回転数比の変化量が所定値以下の場合、より具体的には第１駆動輪と第２駆動輪との回転数差が所定値以下の場合には第２駆動輪にトルクを伝達せず、かつ、第１駆動輪と第２駆動輪との回転数比の変化量が所定値を越えた場合、より具体的には第１駆動輪と第２駆動輪との回転数差が所定値を越えた場合には第２駆動輪にトルクを伝達することのできるスタンバイ四輪駆動車を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記目的を達成するためこの発明は、駆動力源に第１デファレンシャルギヤを介して連結された第１駆動輪と、前記駆動力源に第２デファレンシャルギヤを介して連結された第１トルク伝達部材と、この第１トルク伝達部材に連結された第２トルク伝達部材と、この第２トルク伝達部材に連結された第２駆動輪と、前記第１トルク伝達部材と第２トルク伝達部材との連結部分に配置され、かつ、互いに直列に連結された一方向クラッチおよびビスカスカップリングとを備えたスタンバイ四輪駆動車において、前記第１駆動輪および第２駆動輪の外径ならびに前記第１デファレンシャルギヤおよび第２デファレンシャルギヤのギヤ比が、車両の定常走行状態で前記第２トルク伝達部材の回転速度が前記第１トルク伝達部材の回転速度よりも速くなるように設定されていて、前記一方向クラッチが、前記第１トルク伝達部材の回転速度が前記第２トルク伝達部材の回転速度を越えた場合に係合するように構成されていることを特徴とする。
【００１４】
この発明で車両の定常走行状態とは、車両に設けられた制動装置の制動力が第１駆動輪および第２駆動輪に対して作用せず、かつ、第１駆動輪および第２駆動輪がスリップしていない走行状態をいう。
【００１５】
この発明によれば、駆動力源の出力トルクが第１駆動輪に伝達されて車両が走行し、車両の定常走行状態では第１駆動輪と第２駆動輪との回転数比が一定となり、かつ、第２トルク伝達部材の回転速度が第１トルク伝達部材の回転速度よりも速く設定されるため、一方向クラッチが解放されてビスカスカップリングがトルクを発生せず二輪駆動状態になる。
【００１６】
また、車両の走行中に第１駆動輪と第２駆動輪との回転数比に変化が生じた場合でも、回転数比の変化量が所定値よりも小さい場合、具体的には第１トルク伝達部材の回転速度が第２トルク伝達部材の回転速度以下の走行状態では一方向クラッチが解放状態に維持される。したがって、車両がコーナーを曲がる際に第１駆動輪と第２駆動輪とに小さな回転数比の変化が生じても、第２駆動輪にはトルクが伝達されず、タイトコーナーブレーキング現象を防止できる。
【００１７】
一方、車両が悪路、氷雪路などを走行して第１駆動輪がスリップして第１駆動輪と第２駆動輪とに所定値を越える大きな回転数比の変化が生じた場合、具体的には第１トルク伝達部材の回転速度が第２トルク伝達部材の回転速度を越えた場合には一方向クラッチが係合される。その結果、ビスカスカップリングにより第１トルク伝達部材と第２トルク伝達部材との回転速度差に応じたトルクが発生し、充分なトルクが第２駆動輪に伝達されて四輪駆動状態になり、車両の走行性能が向上する。
【００１８】
さらにこの発明では、第１トルク伝達部材と第２トルク伝達部材との回転速度の設定と、一方向クラッチの係合方向の設定とにより、第２駆動輪に伝達する充分なトルクを確保する構成となっているため、汎用のビスカスカップリングをそのまま使用でき、ビスカスカップリングの大型化による車載性の低下や製造コストの上昇を防止できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１はこの発明を適用したＦＦ（フロントエンジンフロントドライブ）車ベースのスタンバイ四輪駆動車の概略構成を示す平面図である。図１において、車両の前部にはエンジン１が搭載されている。エンジン１としては、例えばガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどの内燃機関が用いられる。エンジン１の出力側には変速機２が連結されている。この変速機２としては、例えば選択歯車式変速機、遊星歯車式変速機、自動変速機などが用いられる。
【００２０】
変速機２の出力側にはフロントデファレンシャル３が連結されている。フロントデファレンシャル３はフロントデフケース４を備えており、フロントデフケース４には、リングギヤ５とトランスファドライブギヤ６とが形成されている。また、フロントデフケース４の内部にはピニオンピン７に支持されたピニオンギヤ８が設けられており、ピニオンギヤ８に噛み合わされたサイドギヤ９にはフロントドライブシャフト１０が連結され、フロントドライブシャフト１０の端部に第１駆動輪としての前輪１１が取り付けられている。
【００２１】
一方、フロントデファレンシャル３の後方には、車両の前後方向に第１トルク伝達部材としてのフロントプロペラシャフト１２が配置されており、フロントプロペラシャフト１２の先端に形成されたトランスファドリブンギヤ１３がトランスファドライブギヤ６に噛み合わされている。フロントプロペラシャフト１２の後方には一方向クラッチ１４およびビスカスカップリング１５が直列に連結されているとともに、ビスカスカップリング１５の後方には、車両の前後方向に配置された第１トルク伝達部材としてのリヤプロペラシャフト１６が連結されている。
【００２２】
図２は一方向クラッチ１４およびビスカスカップリング１５の構成を示す拡大断面図であり、一方向クラッチ１４とビスカスカップリング１５とが一体的に組み付けられている。１７は、フロントプロペラシャフト１２の後端に設けられたフランジヨークであり、フランジヨーク１７の後部にはフランジ１８が形成されている。一方向クラッチ１４は、アウターレース１９と、アウターレース１９の内側に配置されたインナーレース２０と、アウターレース１９とインナーレース２０との間に円周方向に配置された複数の係合体２１とを備えており、アウターレース１９とフランジ１８とが、ねじ２２により締め付け固定されている。
【００２３】
なお、インナーレース２０の後端外周にはフランジ２３が形成されている。そして一方向クラッチ１４は、フロントプロペラシャフト１２の回転速度がリヤプロペラシャフト１６の回転速度を越えた場合に、複数の係合体２１がアウターレース１９とインナーレース２０とに係合されてアウターレース１９のトルクがインナーレース２０に伝達される構成となっている。
【００２４】
また、ビスカスカップリング１５は、フランジ２３の外周に固定された円筒状のケース２４と、リヤプロペラシャフト１６の先端にスプライン嵌合された円筒状のハブ２５とを備えており、ハブ２５の一端はインナーレース２０の内周に対して相対回転可能に挿入されている。また、ケース２４の後端には断面Ｌ字形に成形された環状のカバー２６が固定されており、ハブ２５の他端がカバー２６の内周に対して相対回転可能に挿入されている。
【００２５】
上記のフランジ２３、ケース２４、ハブ２５、カバー２６により形成された環状の油室２７にはシリコンオイル（図示せず）が充填されている。さらに、ケース２４の内周には環状のアウタープレート２８が複数スプライン嵌合されている一方、ハブ２５の外周には環状のインナープレート２９が複数スプライン嵌合されており、これらアウタープレート２８とインナープレート２９とが交互に配置されている。なお、インナーレース２０の内周にはシールリング３０が装着され、カバー２６の内周にはシールリング３１が装着されており、シールリング３０，３１により油室２７の密封性が維持されている。
【００２６】
一方、前記リヤプロペラシャフト１６の後端にはドライブピニオンギヤ３２が形成されており、リヤプロペラシャフト１６の後端がリヤデファレンシャル３３に連結されている。リヤデファレンシャル３３はデフケース３４を備えており、デフケース３４には、ドライブピニオンギヤ３２に噛み合わされたリングギヤ３５が形成されているとともに、デフケース３４の内部にはピニオンピン３６に支持されたピニオンギヤ３７が設けられている。また、ピニオンギヤ３７にはサイドギヤ３８が噛み合わされており、サイドギヤ３８にはリヤドライブシャフト３９を介して第２駆動輪としての後輪４０が連結されている。
【００２７】
なお、この実施例では前輪１１の外径と後輪４０の外径とがほぼ同一に設定されている一方、フロントデファレンシャル３とリヤデファレンシャル３３とのギヤ比は、フロントデファレンシャル３の値よりもリヤデファレンシャル３３の値の方が大きく設定されている。
【００２８】
つぎに、上記構成のスタンバイ四輪駆動車の動作を説明する。まず、エンジン１から出力されたトルクは変速機２、差動装置（フロントデファレンシャル）３、フロントドライブシャフト１０を介して前輪１１に伝達され、前輪１１の駆動力により車両が走行する。車両の定常走行状態、つまり、車両側に設けられた制動装置の制動力が前輪１１および後輪４０に作用せず、かつ、前輪１１および後輪４０がスリップしていない走行状態では、前輪１１と後輪４０との回転数はほぼ同一、つまり回転数比は１：１であり、フロントプロペラシャフト１２の回転速度よりもリヤプロペラシャフト１６の回転数の方が速く設定される。
【００２９】
これは、前輪１１および後輪４０の外径と、フロントデファレンシャル３とリヤデファレンシャル３３のギヤ比の設定とに基づくものである。その結果、一方向クラッチ１４が解放状態になってビスカスカップリング１５は動作せず二輪駆動状態になる。
【００３０】
また、車両がコーナーを曲がる際に前輪１１と後輪４０との回転数比に変化が生じた場合、つまり移動半径の差により差動回転が生じた場合には、フロントプロペラシャフト１２の回転速度とリヤプロペラシャフト１６の回転速度との差が減少するが、フロントプロペラシャフト１２およびリヤプロペラシャフト１６の回転速度がほぼ同一になるまでは一方向クラッチ１４が解放状態に維持される。したがって、後輪４０にはトルクが伝達されず二輪駆動状態が維持され、タイトコーナーブレーキング現象を防止できる。
【００３１】
一方、車両が悪路や氷雪路などを走行して前輪１１がスリップして前輪１１と後輪４０との差動回転数が所定値を越えた場合、具体的にはフロントプロペラシャフト１２の回転数がリヤプロペラシャフト１６の回転数を越えた場合には、一方向クラッチ１４が係合状態となってフロントプロペラシャフト１２のトルクがインナーレース２０を介してビスカスカップリング１５のケース２４に伝達される。
【００３２】
すると、アウタープレート２８とインナープレート２９との回転数差に応じてシリコンオイルにせん断力が生じ、せん断力により回転されるインナープレート２９のトルクがリヤプロペラシャフト１６、リヤデファレンシャル３３、リヤドライブシャフト３９を介して後輪４０に伝達され、四輪駆動状態になる。したがって、前輪１１と後輪４０との差動回転数が所定値を越えた場合には、後輪４０に対して充分なトルクを伝達することができ、車両の走行性能が向上する。なお、この実施例では、フロントデファレンシャル３とリヤデファレンシャル３３とのギヤ比を変更すれば、後輪４０にトルク伝達が開始される差動回転数を任意に設定できる。
【００３３】
図３は上記実施例に係るスタンバイ四輪駆動車の走行性能と、比較例に係るスタンバイ四輪駆動車の走行性能とを比較した線図である。なお、実施例および比較例で用いたビスカスカップリングのシリコンオイルの粘度は同一に設定されているものとする。
【００３４】
図３に示すように、比較例では前輪と後輪とに小さな差動回転が生じた時点でビスカスカップリングが動作して後輪にトルクが伝達されるため、タイトコーナーブレーキング現象が生じやすい。このタイトコーナーブレーキング現象を回避するため、ビスカスカップリングのシリコンオイルの粘度を低く設定して後輪に伝達されるトルクを抑制することも可能であるが、ビスカスカップリングの総合的なトルク伝達能力が低下し、前輪と後輪との差動回転数が大きい走行状態で後輪に伝達されるトルクが不充分となりトラクション性不良を招く。
【００３５】
これに対して、実施例によれば前輪と後輪との差動回転数が所定値以下の場合には後輪にトルクが伝達されない領域、言い換えれば不感帯領域が設定されているため、車両がコーナーを曲がる場合のタイトコーナーブレーキング現象を防止できる。また、車両が悪路や氷雪路を走行して前輪がスリップし、前輪と後輪との差動回転数が所定値を越えるような走行状態になった場合には、ビスカスカップリングが動作して後輪に充分なトルクが伝達され、前後輪のトルク分配率が適正に制御されてトラクション性が良好に維持される。
【００３６】
なお、この実施例によれば、前輪と後輪との差動回転数が所定値以上になる走行状態でのトルク伝達能力を向上させることを目的として、ビスカスカップリング１５のシリコンオイルの粘度を高めた場合でも、前輪と後輪との差動回転数が所定値以下の不感帯領域では後輪にトルクが伝達されないため、タイトコーナーブレーキング現象を容易に回避可能である。
【００３７】
さらに、上記実施例では、フロントプロペラシャフト１２およびリヤプロペラシャフト１６の回転速度の設定と、一方向クラッチ１４の係合方向の設定とに基づいて、後輪４０に充分なトルクが伝達される構成となっている。したがって、ビスカスカップリング１５は汎用の構成のものをそのまま用いることができ、ビスカスカップリング１５の大型化による車載性の低下や製造コストの上昇を防止できる。
【００３８】
さらにまた、上記実施例では、フロントプロペラシャフト１２とリヤプロペラシャフト１６との連結部分に一方向クラッチ１４が設けられているため、四輪駆動車がアンチロックブレーキシステム（以下、ＡＢＳと略す）を備えていた場合において、制動装置の制動力が前輪１１に作用してフロントプロペラシャフト１２の回転速度が、車両の定常走行状態の際よりも一層遅くなった場合でも、一方向クラッチ１４の解放状態が維持されて後輪４０にはトルクが伝達されず、ＡＢＳ機能に支障を及ぼすことがない。
【００３９】
図４は、一方向クラッチ１４およびビスカスカップリング１５のほかの取り付け例を示す断面図である。この実施例では一方向クラッチ１４およびビスカスカップリング１５が、リヤデファレンシャル３３のデファレンシャルキャリヤ４１に対して直接取り付けられている。
【００４０】
すなわち、デファレンシャルキャリヤ４１の前部にはフランジ４２が設けられており、フランジ４２の前方には円筒状のフロントカバー４３がねじ４４により固定されている。一方向クラッチ１４のインナーレース２０およびビスカスカップリング１５はフロントカバー４３の内部に配置されており、インナーレース２０はフロントカバー４３の内周に設けられた軸受４５により回転可能に保持されている。また、カバー２６はフロントカバー４２の内周に設けられた軸受４６により回転可能に保持されている。
【００４１】
ビスカスカップリング１５のハブ２５の内周にはリヤプロペラシャフト４７がスプライン嵌合されており、リヤプロペラシャフト４７の後端にはドライブピニオンギヤ４８が形成されている。ドライブピニオンギヤ４８はリヤデファレンシャル３３のリングギヤ３５に噛み合わされている。さらに、リヤプロペラシャフト４７は、デファレンシャルキャリヤ４１の内部に設けられた軸受４９，５０により保持されている。なお、そのほかの構成は図１、図２の実施例と同様に構成されている。
【００４２】
この図４の実施例によれば、一方向クラッチ１４およびビスカスカップリング１５がリヤデファレンシャル３３側に一体的に取り付けられているため、一方向クラッチ１４およびビスカスカップリング１５に対する保持力が高められ、一方向クラッチ１４およびビスカスカップリング１５の振動や、振動による異音を抑制することができる。
【００４３】
なお、この発明は、フロントプロペラシャフトにビスカスカップリングを取り付け、リヤプロペラシャフトに一方向クラッチを取り付けた構成のスタンバイ四輪駆動車に適用しても上記実施例と同様の効果を得られる。また、前輪の外径を後輪の外径よりも大きく設定することにより、車両の定常走行状態でのフロントプロペラシャフトとリヤプロペラシャフトとの回転速度を設定することも可能である。
【００４４】
このように、前輪および後輪の外径を設定した場合は、車両の定常走行状態で前輪および後輪に所定の差動回転が生じ、かつ、前輪と後輪との回転数比の変化量が所定値を越えた場合にはフロントプロペラシャフトの回転速度がリヤプロペラシャフトの回転速度を越えて後輪に充分なトルクが伝達され、上記実施例と同様の効果を得られる。さらにまた、この発明はパワートレインの配置としてミッドシップ式やリヤエンジン式が採用された四輪駆動車にも適用可能である。
【００４５】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、駆動力源の出力トルクが第１駆動輪に伝達されて車両が走行し、車両の定常走行状態では第１駆動輪と第２駆動輪との回転数比が一定となり、かつ、第２トルク伝達部材の回転速度が第１トルク伝達部材の回転速度よりも速く設定されるため、一方向クラッチが解放されてビスカスカップリングがトルクを発生せず二輪駆動状態になる。
【００４６】
また、車両の走行中に第１駆動輪と第２駆動輪との回転数比に変化が生じた場合でも、回転数比の変化量が所定値よりも小さい場合、具体的には第１トルク伝達部材の回転速度が第２トルク伝達部材の回転速度以下の走行状態では一方向クラッチが解放状態に維持される。したがって、車両がコーナーを曲がる際に第１駆動輪と第２駆動輪とに小さな回転数比の変化が生じても、第２駆動輪にはトルクが伝達されず、タイトコーナーブレーキング現象を防止できる。
【００４７】
一方、車両が悪路、氷雪路などを走行して第１駆動輪がスリップして第１駆動輪と第２駆動輪とに所定値を越える大きな回転数比の変化が生じた場合、具体的には第１トルク伝達部材の回転速度が第２トルク伝達部材の回転速度を越えた場合には一方向クラッチが係合される。その結果、ビスカスカップリングにより第１トルク伝達部材と第２トルク伝達部材との回転速度差に応じたトルクが発生し、充分なトルクが第２駆動輪に伝達されて四輪駆動状態になり、車両の走行性能が向上する。
【００４８】
さらにこの発明では、第１トルク伝達部材と第２トルク伝達部材との回転速度の設定と、一方向クラッチの係合方向の設定とにより、第２駆動輪に伝達する充分なトルクを確保する構成となっているため、汎用のビスカスカップリングをそのまま使用でき、ビスカスカップリングの大型化による車載性の低下や製造コストの上昇を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を適用したＦＦベースのスタンバイ四輪駆動車の概略構成を示す平面図である。
【図２】図１の実施例で用いられる一方向クラッチおよびビスカスカップリングの構成を示す拡大断面図である。
【図３】この発明の実施例の四輪駆動車の走行性能と、比較例に係る四輪駆動車の走行性能とを比較した線図である。
【図４】この発明に用いられる一方向クラッチおよびビスカスカップリングのほかの取り付け例を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１ エンジン（駆動力源）
１１ 前輪（第１駆動輪）
１２ フロントプロペラシャフト（第１トルク伝達部材）
１４ 一方向クラッチ
１５ ビスカスカップリング
１６ リヤプロペラシャフト（第２トルク伝達部材）
４０ 後輪（第２駆動輪）
Claims (1)
- 駆動力源に第１デファレンシャルギヤを介して連結された第１駆動輪と、前記駆動力源に連結された第１トルク伝達部材と、この第１トルク伝達部材に連結された第２トルク伝達部材と、この第２トルク伝達部材に第２デファレンシャルギヤを介して連結された第２駆動輪と、前記第１トルク伝達部材と第２トルク伝達部材との連結部分に配置され、かつ、互いに直列に連結された一方向クラッチおよびビスカスカップリングとを備えたスタンバイ四輪駆動車において、
前記第１駆動輪および第２駆動輪の外径ならびに前記第１デファレンシャルギヤおよび第２デファレンシャルギヤのギヤ比が、車両の定常走行状態で前記第２トルク伝達部材の回転速度が前記第１トルク伝達部材の回転速度よりも速くなるように設定されていて、
前記一方向クラッチが、前記第１トルク伝達部材の回転速度が前記第２トルク伝達部材の回転速度を越えた場合に係合するように構成されていることを特徴とするスタンバイ四輪駆動車。
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Applications Claiming Priority (1)
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| JP16684896A JP3826437B2 (ja) | 1996-06-06 | 1996-06-06 | スタンバイ四輪駆動車 |
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