JP4038033B2

JP4038033B2 - Vehicle front and rear wheel drive device and clutch switching method

Info

Publication number: JP4038033B2
Application number: JP2001274729A
Authority: JP
Inventors: 淳森; 康二芝端; 武彦古屋
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2001-09-11
Filing date: 2001-09-11
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2021-09-11
Also published as: JP2003080975A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の前後輪駆動装置およびクラッチの切換方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、４輪駆動車（以下、「４ＷＤ車」と言う。）では、中低速域において４輪駆動の走行状態で旋回半径の小さいコーナを旋回すると、前後輪の間に旋回半径の相違に伴う回転速度差を生じ、タイトコーナブレーキング現象が発生する。このようなタイトコーナブレーキング現象の問題を解消するための技術としては、特公平７−６４２１９号公報で開示するような前後輪駆動装置が一般に知られている。この前後輪駆動装置は、主駆動輪と従駆動輪の間に変速装置を設けることにより、主駆動輪の平均輪速に対する従駆動輪の平均輪速を調節するものである。具体的に、この変速装置は直結用クラッチと変速用クラッチのＯＮ・ＯＦＦを切り換えることにより、主駆動輪の平均輪速と従駆動輪の平均輪速とがほぼ等しくなる直結状態と、主駆動輪の平均輪速よりも従駆動輪の平均輪速が大きくなる増速状態とを切り換えるものである。そのため、この前後輪駆動装置では、４輪駆動の走行状態で小さいコーナを旋回するときに、変速装置で従駆動輪を増速状態にすることにより、タイトコーナブレーキング現象を防止している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記のような前後輪駆動装置における変速装置では、直結用クラッチや変速用クラッチを作動させる動力として、油圧式や電磁式等のアクチュエータが少なくとも二つ必要となることから装置自体が大きくなり、また重量も増すといった欠点がある。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、車両の前後輪駆動装置における変速装置を一つのアクチュエータにて変速の切り換えが可能なように構成することで、装置全体を小型で軽量にすることができる車両の前後輪駆動装置およびクラッチの切換方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決した本発明のうちの請求項１に係る車両の前後輪駆動装置は、主駆動輪から従駆動輪までの動力伝達経路に複合プラネタリ歯車装置を車体に固定されたケーシング内に備えた変速可能な変速装置を有する車両の前後輪駆動装置において、前記主駆動輪側から動力が伝達される前記変速装置の入力軸または出力軸と同軸に設けられ、前記入力軸または出力軸方向に沿って移動可能、且つ前記複合プラネタリ歯車装置のキャリアと相対回転不能に噛合した環状部材からなる可動子の内周側と外周側とに、直結用クラッチと変速用クラッチとの各切換用クラッチディスクを配設し、前記直結用クラッチまたは変速用クラッチの係合状態を切り換えるための弾性体とアクチュエータは、前記入力軸または出力軸方向でそれぞれの作動方向が相対するように配設されるとともに、前記直結用クラッチと前記変速用クラッチとの各切換用クラッチディスクを軸方向に挟むように配設され、前記弾性体は、その付勢力により前記可動子を移動させることで直結用または変速用クラッチのどちらか一方のクラッチを係合させ、前記アクチュエータは、その推力で他方のクラッチのクラッチディスクを移動させて可動子に配設される切換用クラッチディスクに係合させつつ、前記弾性体の付勢力に抗して可動子を移動させることで一方のクラッチの係合を解除させることを特徴とする。
【０００６】
ここで、「主駆動輪」とは、動力源からの動力が直接伝達される駆動輪をいい、「従駆動輪」とは、動力源からの動力がトルク伝達量を各々制御可能なトルク伝達クラッチを介して伝達される駆動輪をいう。また、「弾性体」とは、たとえば、皿ばね、コイルスプリング、板ばね、ゴム等である。また、その材質は、金属、プラスチック、ゴム等適宜に変更可能であることはいうまでもない。また、「同軸」とは、後記するような直結用クラッチと変速用クラッチの配設構造を含んで意味するものである。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、たとえば、弾性体の付勢力により可動子を一方向に移動させることで、直結用クラッチを常時係合させておく。そして、アクチュエータを作動させると、その推力が変速用クラッチのクラッチディスクを他方向に移動させて可動子に配設される切換用クラッチディスクに係合させつつ、この切換用クラッチディスクを介して弾性体の付勢力に抗して可動子を移動させるため、直結用クラッチの係合も同時に解除されていく。また、このアクチュエータの作動を停止させると、再び弾性体の付勢力により可動子が一方向に移動するため、再び直結用クラッチが係合されつつ、変速用クラッチの係合が解除されていく。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記直結用クラッチと変速用クラッチの各切換用クラッチディスクを可動子を挟んで半径方向に２段に配設し、そのうち内周側に位置する切換用クラッチディスクは前記入力軸または出力軸に配設されるクラッチディスクに係合し、外周側に位置する切換用クラッチディスクは前記ケーシングに配設されるクラッチディスクと係合することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による作用に加え、たとえば、弾性体の付勢力により可動子を一方向に移動させることで、この可動子に配設される直結用クラッチの切換用クラッチディスクを入力軸に配設されるクラッチディスクに常時係合させておく。このとき、入力軸と可動子が一体的に回転するので、この入力軸から伝達される動力がこの可動子と相対回転不能に噛合する複合プラネタリ歯車装置のキャリアを経由して出力される。そして、アクチュエータを作動させると、その推力が変速用クラッチのケーシングに配設されるクラッチディスクを他方向に移動させて可動子に配設される切換用クラッチディスクに係合させつつ、この切換用クラッチディスクを介して弾性体の付勢力に抗して可動子を移動させるため、直結用クラッチの係合も同時に解除されていく。このように、変速用クラッチが係合していくことで今まで回転していた可動子がケーシングに徐々に固定されてキャリアの回転が止められていき、また、直結用クラッチの係合が徐々に解除されていくことで入力軸が可動子とは別に独立して徐々に回転していく。このとき、入力軸から伝達される動力は複合プラネタリ歯車装置の各歯車を経由して徐々に出力されていく。そして、このアクチュエータの作動を停止させると、再び弾性体の付勢力により可動子が一方向に移動するため、再び直結用クラッチが係合されつつ、変速用クラッチの係合が解除されていく。
【００１０】
請求項３に記載のクラッチの切換方法は、動力が伝達される入力軸または出力軸と同軸に設けられ、前記入力軸または出力軸方向に沿って移動可能な環状部材からなる可動子の内周側と外周側とに、直結用クラッチと変速用クラッチとが配設され、前記直結用クラッチまたは変速用クラッチの係合状態を切り換えるための弾性体とアクチュエータが前記入力軸または出力軸方向でそれぞれの作動方向が相対するように配設される変速装置におけるクラッチの切換方法であって、前記弾性体と前記アクチュエータは、前記直結用クラッチと前記変速用クラッチとの各切換用クラッチディスクを軸方向に挟むように配設され、前記直結用クラッチまたは変速用クラッチのどちらか一方のクラッチを前記弾性体の付勢力により前記可動子を常時一方向に移動させることで係合させておき、前記アクチュエータを作動させることにより、他方のクラッチを係合させつつ、前記弾性体の付勢力に抗して前記可動子を移動させることで一方のクラッチの係合を解除させることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、たとえば、直結用クラッチを弾性体の付勢力により可動子を介して常時係合させた状態にしておき、この状態でアクチュエータを作動させると、変速用クラッチが係合されつつ、可動子を介して直結用クラッチの係合が解除されていく。そして、この状態でアクチュエータの作動を停止すると、再び弾性体の付勢力により可動子が一方向に移動するため、再び直結用クラッチが係合されつつ、変速用クラッチの係合が解除されていく。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る車両の前後輪駆動装置およびクラッチの切換方法の詳細について説明する。この実施形態は、図１に示すように、エンジン前置式前輪駆動（ＦＦ）車ベースの４ＷＤ車に本発明を適用したものである。
なお、本発明はＦＦ車ベースの４ＷＤ車に限定されず、たとえば、図２に示すような、エンジン後置式後輪駆動（ＲＲ）車ベースの４ＷＤ車、図示しないエンジン前置式後輪駆動（ＦＲ）車ベースの４ＷＤ車に適用してもよい。また、本発明の前後輪駆動装置の変速装置を、ＦＲ車におけるトランスミッションの副変速機として適用してもよい。ここで、図２に示すＲＲ車ベースの４ＷＤ車の構造は、本実施形態のＦＦ車ベースの４ＷＤ車の構造を車両前後方向において逆にしたものなので、本実施形態と同様の各構成部品には同一の符号を付している。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態における車両の前後輪駆動装置Ｍは、車両前方に配置されるエンジン１の動力がトランスミッションの出力軸２から伝達される前輪（主駆動輪）側デフ装置３と、この前輪側デフ装置３から動力が推進軸（動力伝達経路）９を介して伝達される変速装置Ｃと、この変速装置Ｃからの動力が伝達される後輪（従駆動輪）側デフ装置１３とを主に有している。
【００１４】
前輪側デフ装置３は従来より周知の構造となっており、トランスミッションの出力軸２からの動力をデフケース４内の所定の各ギヤＧと出力軸５，６を介して左右の前輪駆動軸７，８に伝達することにより、各前輪が駆動される。一方、後輪側デフ装置１３も従来より周知の構造となっており、変速装置Ｃとギヤ１１，１２を介して伝達されてくる動力をデフケース１４内の油圧多板クラッチ２１，２５で制御して左右の後輪駆動軸１７，１８に伝達することにより、各後輪が可変的に駆動される。
【００１５】
変速装置Ｃは、図３に示すように、車体ボディに固定されるケーシングＢと、このケーシングＢ内の車両前方に配設されて前記前輪側デフ装置３から動力が伝達される入力軸１９と、この入力軸１９とその軸中心が同じとなってその後方に配設される出力軸２９と、この入力軸１９と出力軸２９とに跨って配設される複合プラネタリ歯車装置Ｄとを有している。これらの入力軸１９、出力軸２９および複合プラネタリ歯車装置Ｄは、ベアリング等により回転自在な状態となっている。この複合プラネタリ歯車装置Ｄはキャリア６１と増速機構４０により構成されており、その前方に入力軸１９から外方に向かって順次直結用クラッチ３０、可動子４６、変速用クラッチ５０がそれぞれ入力軸１９と同軸に設けられている。この変速用クラッチ５０の前方には、電磁式アクチュエータＥが設けられている。この電磁式アクチュエータＥは、車速およびハンドル舵角等の情報が入力信号として入力され、この入力信号に基づいてオンオフ制御される。そして、この電磁式アクチュエータＥに電力が供給されると、その励磁コイルＥｃが通電により磁力を帯び、この磁力が磁性体であるヨーク部材Ｅｙに伝達されることでアーマチュアＥａが後方に引き付けられて押付部Ｅｐを後方に押す。
【００１６】
以下に、変速装置Ｃを模式的に表した図４を用いて、この変速装置Ｃを前記に引き続き詳細に説明する（適宜、図３等参照）。
複合プラネタリ歯車装置Ｄのキャリア６１は、その前端の内周にインターナルギヤ４７が形成され、その中央部に増速機構４０が設けられている。このキャリア６１の前端（入力軸１９側）には、そのインターナルギヤ４７と相対回転不能に噛み合い、かつ、入力軸１９の軸方向に沿って移動可能なようにスプライン係合するギヤが形成された環状部材からなる可動子４６が設けられている。そして、この可動子４６とキャリア６１の間に環状の皿ばね（弾性体）４８が設けられ、この皿ばね４８が可動子４６を常時前方に付勢している。さらに、このキャリア６１の後端と出力軸２９との間にはワンウエイクラッチ４９が設けられ、このワンウエイクラッチ４９は入力軸１９が車両を前進させる回転方向（以下、「前進方向」と言う。）で回転したときのみクラッチが噛み合い、出力軸２９を前進方向に回転させるように設定されている。
ここで、皿ばね４８と前記電磁式アクチュエータＥを入力軸１９の軸方向でそれぞれの作動方向が相対するように配設させることにより、皿ばね４８の付勢力に抗して電磁式アクチュエータＥの推力が後方に向かって働くことになる。
【００１７】
直結用クラッチ３０は、前後方向で摺動自在なようにその内周が入力軸１９とスプライン係合するように配設されるクラッチディスク３２と、前後方向で摺動自在なようにその外周が可動子４６とスプライン係合するように配設される切換用クラッチディスク３４からなる多板クラッチである。このクラッチディスク３２と切換用クラッチディスク３４は、前後方向に交互に配設され、入力軸１９に固定されたサークリップ３１と可動子４６から内側に突出した突出部３３（図３参照）とにより前後方向の動きが規制されている。
【００１８】
変速用クラッチ５０は、前後方向で摺動自在なようにその内周が可動子４６とスプライン係合するように配設される切換用クラッチディスク５３と、前後方向で摺動自在なようにその外周がケーシングＢとスプライン係合するように配設されるクラッチディスク５２からなる多板クラッチである。この切換用クラッチディスク５３とクラッチディスク５２は、前後方向に交互に配設されている。この切換用クラッチディスク５３とクラッチディスク５２は、可動子４６に固定されたサークリップ５４により後方への動きが規制されている。
このように、前記直結用クラッチ３０と変速用クラッチ５０の各切換用クラッチディスク３４，５３は、前記可動子４６を間に挟んで半径方向に２段に配設されることになる。
【００１９】
増速機構４０は、入力軸１９に固定されたサンギヤ４１と、このサンギヤ４１に噛み合う複数の小ピニオンギヤ４２と、各小ピニオンギヤ４２と連結軸４５を介して一体に形成される大ピニオンギヤ４３と、この大ピニオンギヤ４３と噛み合うとともに出力軸２９に固定されたサンギヤ４４とからなる遊星歯車機構となっている。これらの各小ピニオンギヤ４２と大ピニオンギヤ４３を連結する各連結軸４５は、キャリア６１により回転自在に支持されている。
【００２０】
ここで、サンギヤ４１の歯数を（Ｎ１）、小ピニオンギヤ４２の歯数を（Ｎ２）、大ピニオンギヤ４３の歯数を（Ｎ３）、サンギヤ４４の歯数を（Ｎ４）として、以下の関係に設定する。
【００２１】
【数１】

【００２２】
このようにして、前記の形式の４ＷＤ車の推進軸９に直結用クラッチ３０、増速機構４０、変速用クラッチ５０、可動子４６、ワンウエイクラッチ４９、皿ばね４８、電磁式アクチュエータＥ等を有する変速可能な変速装置Ｃを設ける。
【００２３】
次に、車両の前後輪駆動装置Ｍにおける変速装置Ｃの動作（クラッチの切換方法）について説明する。
この変速装置Ｃにおける電磁式アクチュエータＥがＯＦＦの状態では、この電磁式アクチュエータＥから図４に示す矢印Ｆ方向に向かう推力が発生していないため、変速用クラッチ５０には圧力がかからず、ケーシングＢと可動子４６の間に拘束力が発生していない。一方、可動子４６は皿ばね４８により前方に向かう推力が与えられて前方に移動する。この可動子４６が前方に移動することにより、その突出部３３で直結用クラッチ３０の切換用クラッチディスク３４とクラッチディスク３２が前方に押される。このように伝達されてくる付勢力を、サークリップ３１を介して入力軸１９が受け止めるため、直結用クラッチ３０がＯＮとなる。このとき、変速用クラッチ５０は前端が開放されているため圧力は発生せず、ＯＦＦとなる。
【００２４】
このように、直結用クラッチ３０がＯＮとなることにより入力軸１９に可動子４６が固定され、また、変速用クラッチ５０がＯＦＦとなることにより可動子４６がケーシングＢに固定されないため、入力軸１９と可動子４６とが一体的に回転する。この可動子４６とキャリア６１もインターナルギヤ４７により相対的な回転を阻止されているため、一体的に回転する。そして、入力軸１９の回転方向が前進方向である場合に、このキャリア６１の後端に設けられるワンウエイクラッチ４９のクラッチが噛み合って、出力軸２９が回転する。したがって、車両を前進させた場合は、入力軸１９、可動子４６、キャリア６１および出力軸２９が一体的に回転するため、出力軸２９の回転数（ω’）は入力軸１９の回転数（ω）と等しいものになる。すなわち、車両を前進させたときには、入力軸１９から出力軸２９へのトルク伝達の補助が可動子４６、キャリア６１およびワンウエイクラッチ４９により行われ、各回転数の関係がω＝ω’となる。
【００２５】
一方、電磁式アクチュエータＥがＯＮの状態では、この電磁式アクチュエータＥから図４に示す矢印Ｆ方向に向かう推力が発生しているため、この推力により変速用クラッチ５０のクラッチディスク５２と切換用クラッチディスク５３が後方に移動する。このクラッチディスク５２と切換用クラッチディスク５３は可動子４６のサークリップ５４により後方への移動を規制されるため、各クラッチディスク５２と切換用クラッチディスク５３は互いに徐々に摩擦係合していく。ここで、この各クラッチディスク５２と切換用クラッチディスク５３は可動子４６のサークリップ５４に抑えられて摩擦係合していくため、図５に示すように、電磁式アクチュエータＥの推力（以下、「変速用クラッチ押付力」と言う。）が強まるにつれて、直結用クラッチ３０に今まで皿ばね４８によって加えられていた付勢力（以下、「直結用クラッチ押付力」と言う。）が徐々に減衰していく。そのため、変速用クラッチ５０の各クラッチディスク５２と切換用クラッチディスク５３の摩擦係合力が徐々に強まることにより、直結用クラッチ３０の各切換用クラッチディスク３４とクラッチディスク３２の摩擦係合力が徐々に弱まることになる。
【００２６】
そして、直結用クラッチ３０の摩擦係合力がゼロになったとき、すなわち直結用クラッチ押付力がゼロになったとき、電磁式アクチュエータＥの押付部Ｅｐが皿ばね４８の付勢力を全て受け止めつつ、その推力で可動子４６を皿ばね４８の付勢力に抗して後方に移動させていく。この皿ばね４８の縮みが限界になると（皿ばね付勢力の上限値に到達すると）、変速用クラッチ押付力が全て変速用クラッチ５０にかかり、そのクラッチディスク５２と切換用クラッチディスク５３が完全に摩擦係合する。すなわち、変速用クラッチ５０がＯＮとなり、ケーシングＢに可動子４６が固定される。このとき、皿ばね４８の付勢力は変速用クラッチ押付力に全て受け止められ、かつ、可動子４６の移動により直結用クラッチ３０の各切換用クラッチディスク３４とクラッチディスク３２の摩擦係合を完全に解除するためのクリアランスが確保されて直結用クラッチ３０がＯＦＦとなる。つまり、可動子４６と入力軸１９の間には、拘束力が発生しなくなる。
【００２７】
このように、変速用クラッチ５０が徐々に摩擦係合されることで、今まで回転していた可動子４６がケーシングＢに徐々に固定されてキャリア６１の回転が止められていくとともに、直結用クラッチ３０の摩擦係合が徐々に解除されることで、入力軸１９が可動子４６とは別に独立して徐々に回転していく。このように可動子４６とは独立して入力軸１９が回転することにより、その動力は増速機構４０を介して出力軸２９に徐々に伝達されていくことになる。そして、電磁式アクチュエータＥの推力が皿ばね４８の付勢力の上限値に到達すると、変速用クラッチ５０が完全に摩擦係合して車体に固定されたケーシングＢに可動子４６が完全に固定され、また、直結用クラッチ３０の摩擦係合が完全に解除されて入力軸１９が完全に独立して回転することになる。このときの動力伝達は、入力軸１９から増速機構４０を介して（すなわち、サンギヤ４１、小ピニオンギヤ４２、大ピニオンギヤ４３およびサンギヤ４４を介して）出力軸２９へとバイパスして行われる。このとき、出力軸２９の回転数（ω’）と入力軸１９の回転数（ω）との関係は、
【００２８】
【数２】

【００２９】
であるから、出力軸２９の回転数（ω’）は入力軸１９の回転数（ω）よりも大きくなっており、つまりω’＞ωとなる。
【００３０】
また、この増速状態から直結状態に再び切り換える場合、電磁式アクチュエータＥをＯＦＦにすると、皿ばね４８の付勢力により可動子４６が前方に移動する。このとき、この可動子４６は電磁式アクチュエータＥの押付部Ｅｐとともに前方に移動するため、変速用クラッチ５０は摩擦係合されたまま前方に移動する。そして、可動子４６の突出部３３が入力軸１９のサークリップ３１に近づくと、皿ばね４８の付勢力が直結用クラッチ３０に伝達され始めるとともに、変速用クラッチ５０から押付部Ｅｐが離れていく。すなわち、図５に示すように、直結用クラッチ押付力が強まるにつれて、変速用クラッチ押付力が弱まっていく。そして、皿ばね４８の付勢力が直結用クラッチ３０を介して完全に入力軸１９のサークリップ３１に受け止められることにより、直結用クラッチ３０がＯＮとなる。
【００３１】
ここで、直結用クラッチ３０に皿ばね４８の付勢力が徐々に伝達されるとともに変速用クラッチ５０の摩擦係合が徐々に解除されることにより、可動子４６が入力軸１９とともに徐々に回転し始める。そして、この可動子４６の回転により変速用クラッチ５０の切換用クラッチディスク５３も回転し始める。そして、電磁式アクチュエータＥの押付部Ｅｐが変速用クラッチ５０から離れて変速用クラッチ５０の前端が開放すると、この切換用クラッチディスク５３の回転にともなって、各クラッチディスク５２と切換用クラッチディスク５３が前方に徐々に移動する。そして、直結用クラッチ３０が完全に摩擦係合してＯＮになると、変速用クラッチ５０の各クラッチディスク５２と切換用クラッチディスク５３の間に所定のクリアランスが確保されて、変速用クラッチ５０がＯＦＦとなる。
【００３２】
このように、直結状態から増速状態への切り換え、または、増速状態から直結状態への切り換えは、直結用クラッチ３０または変速用クラッチ５０のＯＮ・ＯＦＦが徐々に連続的に切り換わることによって行われる。したがって、後輪の回転速度は、変速装置Ｃの切り換えによって、連続的に増減することになる。
【００３３】
ここで、前記皿ばね４８の付勢力の上限値を１００として変速用クラッチ５０が完全に摩擦係合するために必要な力を５０とした場合における、電磁式アクチュエータＥの推力について説明する。図６（ａ）に示すように、直結用クラッチ３０の係合を解除させた後、変速用クラッチ５０をケーシングＢにサークリップ等を介して押し付けて係合させる構造では、直結用クラッチ３０の係合を解除させるために、電磁式アクチュエータＥは１００の推力で皿ばね４８を縮ませた後、さらに、変速用クラッチ５０を係合させるために５０の推力が必要となる。すなわち、このような構造では、電磁式アクチュエータＥの推力を１５０にする必要がある。一方、図６（ｂ）に示すように、本実施形態のような変速用クラッチ５０を係合させつつ、直結用クラッチ３０の係合を解除させていく構造においては、変速用クラッチ５０の係合を皿ばね４８の付勢力と電磁式アクチュエータＥの推力とで行うため、電磁式アクチュエータＥの推力は皿ばね４８の付勢力の上限値と同等の１００であれば足りることになる。
【００３４】
次に、様々な車両の走行状態における前後輪駆動装置Ｍの動作について説明する。
たとえば、車両が高速走行するときなど、その車速およびハンドル舵角等の情報に基づいて電磁式アクチュエータＥがＯＦＦの状態になっている場合は、変速装置Ｃが直結状態になって前後輪を同じ回転速度で回転させる。また、この高速走行時において所定のカーブを曲がるときには、電磁式アクチュエータＥをＯＮにして変速装置Ｃを増速状態にさせ、かつ、後輪側デフ装置１３の油圧多板クラッチ２１，２５を図示しない油圧制御装置等により制御して旋回外側の後輪駆動トルクよりも旋回内側の後輪駆動トルクを大きくさせる。
さらに、たとえば、車両が中速または低速で小さなカーブを曲がるときには、電磁式アクチュエータＥをＯＮにして変速装置Ｃを増速状態にさせ、かつ、後輪側デフ装置１３の油圧多板クラッチ２１，２５を図示しない油圧制御装置等により制御して旋回内側の後輪駆動トルクよりも旋回外側の後輪駆動トルクを大きくさせる。
【００３５】
以上によれば、本実施形態において、次のような効果を得ることができる。
皿ばね４８により直結用クラッチ３０を常時ＯＮにしておき、電磁式アクチュエータＥにより変速用クラッチ５０をＯＮにするとともに直結用クラッチ３０をＯＦＦにするので、一つのアクチュエータにて変速の切り換えが可能となり、車両の前後輪駆動装置が小型で軽量になる。また、変速用クラッチ５０の摩擦係合を皿ばね４８の付勢力と電磁式アクチュエータＥの推力とで行うため、この電磁式アクチュエータＥの推力を皿ばね４８の付勢力の上限値とほぼ同じに設定するか、その上限値より少し高めに設定にすればよい。そのため、電磁式アクチュエータＥとして小型で軽量なものを使用することができる。さらに、直結状態から増速状態への切り換え、または、増速状態から直結状態への切り換えの際は、直結用クラッチ３０と変速用クラッチ５０のＯＮ・ＯＦＦが連続的に切り換わることにより、双方のクラッチとも完全にＯＦＦになり駆動トルクが伝達できない時間が発生しないため、トルクの断続による走行時のショックおよび音の発生を回避できる。
【００３６】
電磁式アクチュエータＥを制御する制御装置においても、制御対象の数が従来よりも減少することにより、その制御則もしくはフエールセーフプログラムを、よりシンプルにすることができる。
また、本実施形態のような車両の前後輪駆動装置Ｍでも、従来と同様に変速装置Ｃや後輪側デフ装置１３の制御により、４ＷＤ車のメリットを損なうことなく、高速域におけるカーブ走行での安定性の向上や中低速域におけるタイトコーナブレーキング現象の防止等の様々な効果を奏することができる。
さらに、電磁式アクチュエータＥの押付部Ｅｐは、常時回転しない変速用クラッチ５０のクラッチディスク５２を押すため、回転するものを押すときに設けるベアリング等の必要がなく、その分構造を小さくすることができ、また、振動や騒音を防止することができる。
【００３７】
以上、本発明は、前記実施形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。
本実施形態では、直結用クラッチ３０と変速用クラッチ５０を切り換える動力として電磁式アクチュエータＥを採用したが、本発明はこれに限定されず、たとえば、油圧を利用したものやモータを利用したものなどその他の任意の形式のアクチュエータを採用し得る。
本実施形態では、皿ばね４８の前方への付勢力により直結用クラッチ３０を常時係合させておき、電磁式アクチュエータＥの後方への推力により変速用クラッチ５０の係合と直結用クラッチ３０の係合の解除を行わせる構造にしたが、本発明はこれに限定されるものではない。たとえば、皿ばね４８により可動子４６を介して変速用クラッチ５０を常時係合させておき、電磁式アクチュエータＥにより直結用クラッチ３０の係合と変速用クラッチ５０の係合の解除を行わせてもよい。この場合は、ケーシングＢに新たなサークリップを固定させておくとともに、入力軸１９のサークリップ３１を取り除く必要がある。また、皿ばね４８と電磁式アクチュエータＥの位置を逆にするとともに、各サークリップ３１，５４と突出部３３の各クラッチディスク３２，３４，５３，５２に対する前後の位置関係を逆にしてもよい。このような構造では、皿ばね４８が後方に向かって可動子４６を付勢することにより、直結用クラッチ３０が常時係合され、電磁式アクチュエータＥの推力が前方に向かって発生することにより変速用クラッチ５０の係合と直結用クラッチ３０の係合の解除が行われる。
【００３８】
また、増速機構４０、直結用クラッチ３０、変速用クラッチ５０およびワンウエイクラッチ４９の位置関係は本実施形態に示した位置関係に限定されず、たとえば、ワンウエイクラッチ４９を入力軸１９側に配置したり、変速用クラッチ５０と直結用クラッチ３０を出力軸２９側に配置したり、任意の位置関係に配置し得る。
ワンウエイクラッチ４９は入力軸１９の回転が前進方向であるときのトルク伝達を補助する目的で設置されているので、このワンウエイクラッチ４９を廃止しても変速装置Ｃの機能には障害はなく、トルク伝達の補助が不必要な場合には廃止し得る。
【００３９】
本実施形態では、サークリップ５４を可動子４６に固定させることにより各クラッチディスク５３，５２の移動を規制する規制手段としたが、本発明はこれに限定されるものではない。たとえば、可動子４６における本実施形態のサークリップ５４が固定される位置に突出部を一体に形成することで、各クラッチディスク５３，５２の移動を規制してもよい。
また、各クラッチディスク３２，３４，５３，５２の数はいくつであってもよく、たとえば、それぞれ一枚ずつであってもよい。このように各クラッチディスクを一枚ずつ設ける構造の場合は、変速用クラッチのクラッチディスク以外の各クラッチディスクを入力軸、可動子に前後に摺動させずに固定させても、本実施形態の作用効果を奏することができる。
本実施形態では、皿ばね４８を常に圧縮した状態にすることにより発生する付勢力を利用したが、本発明はこれに限定されず、コイルバネ等を常に伸ばした状態にすることにより発生する縮み方向への付勢力を利用してもよい。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、弾性体を用いることにより、一つのアクチュエータで変速の切り換えが可能となるので、車両の前後輪駆動装置を小型で軽量にすることができる。また、たとえば、アクチュエータを作動させると、変速用クラッチが徐々に係合されつつ、直結用クラッチの係合が徐々に解除されていくので、動力の伝達が切れることがなく、変速時のショックを受けることがない。
【００４１】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による効果に加え、各切換用クラッチディスクが半径方向に２段に配設されるので、変速装置を、その入力軸等の軸方向において、小型化することができる。
【００４２】
請求項３に記載の発明によれば、弾性体を用いることにより、一つのアクチュエータで変速の切り換えが可能となるので、たとえば、ＦＲ車におけるトランスミッションの副変速機等を小型で軽量にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両の前後輪駆動装置を適用したＦＦ車ベースの４ＷＤ車の駆動系を示す構造図である。
【図２】他の実施形態として本発明を適用したＲＲ車ベースの４ＷＤ車の駆動系を示す構造図である。
【図３】本実施形態における変速装置を示す横断面図である。
【図４】本実施形態における変速装置を模式的に示す構成図である。
【図５】皿ばね付勢力、増速クラッチ押付力および直結用クラッチ押付力の関係を示す図である。
【図６】直結用クラッチの係合を解除させた後、変速用クラッチを係合させる構造を模式的に示す構成図（ａ）と、変速用クラッチを係合させつつ、直結用クラッチの係合を解除させていく本実施形態の構造を簡略的に示す構成図（ｂ）である。
【符号の説明】
Ｍ前後輪駆動装置
Ｃ変速装置
Ｂケーシング
Ｄ複合プラネタリ歯車装置
Ｅ電磁式アクチュエータ
９推進軸（動力伝達経路）
１９入力軸
２９出力軸
３０直結用クラッチ
３２クラッチディスク
３４切換用クラッチディスク
４６可動子
４８皿ばね（弾性体）
５０変速用クラッチ
５２クラッチディスク
５３切換用クラッチディスク
６１キャリア[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle front and rear wheel drive device and a clutch switching method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a four-wheel drive vehicle (hereinafter referred to as a “4WD vehicle”), turning in a corner having a small turning radius in a four-wheel drive traveling state in a medium / low speed range causes a difference in turning radius between the front and rear wheels. A rotational speed difference is generated, and a tight corner braking phenomenon occurs. As a technique for solving such a problem of the tight corner braking phenomenon, a front and rear wheel drive device as disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-64219 is generally known. This front and rear wheel drive device adjusts the average wheel speed of the slave drive wheel with respect to the average wheel speed of the main drive wheel by providing a transmission between the main drive wheel and the slave drive wheel. Specifically, in this transmission, by switching ON / OFF of the direct coupling clutch and the transmission clutch, a direct coupling state in which the average wheel speed of the main driving wheel and the average wheel speed of the sub driving wheel are substantially equal, and the main driving This is for switching between a speed increasing state in which the average wheel speed of the driven wheel is larger than the average wheel speed of the wheel. Therefore, in this front and rear wheel drive device, when turning a small corner in a four-wheel drive traveling state, the driven corner is accelerated by the transmission to prevent the tight corner braking phenomenon.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the transmission in the front and rear wheel drive apparatus as described above, the apparatus itself becomes large because at least two actuators such as a hydraulic type and an electromagnetic type are required as power for operating the direct coupling clutch and the transmission clutch. In addition, there is a disadvantage of increasing the weight.
[0004]
Accordingly, an object of the present invention is to configure a transmission in a front and rear wheel drive device of a vehicle so that the shift can be switched by a single actuator, whereby the entire device can be reduced in size and weight. An object of the present invention is to provide a wheel drive device and a clutch switching method.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The vehicle front and rear wheel drive device according to claim 1 of the present invention that has solved the above problems includes a composite planetary gear device in a casing fixed to the vehicle body in a power transmission path from a main drive wheel to a slave drive wheel. In the front and rear wheel drive device for a vehicle having a shiftable transmission, the drive shaft is provided coaxially with the input shaft or output shaft of the transmission to which power is transmitted from the main drive wheel side, and is arranged in the input shaft or output shaft direction. Movable along the carrier and meshed with the carrier of the complex planetary gear device so as not to rotate relative to the carrier. Consisting of an annular member Mover The inner and outer circumferences of In , Direct coupling clutch and shifting clutch When Each of the switching clutch discs, and an elastic body and an actuator for switching the engagement state of the direct coupling clutch or the shifting clutch. , Arranged so that the respective operating directions are opposite to each other in the input shaft or output shaft direction. And is arranged so as to sandwich each switching clutch disk between the direct coupling clutch and the shift clutch in the axial direction, The elastic body is , By moving the mover by the urging force, either the direct coupling or the shifting clutch is engaged, and the actuator is , One clutch is moved by moving the mover against the urging force of the elastic body while moving the clutch disk of the other clutch by the thrust and engaging the clutch disk disposed on the mover. The engagement is released.
[0006]
Here, “main drive wheel” refers to a drive wheel to which power from a power source is directly transmitted, and “secondary drive wheel” refers to torque transmission in which the power from the power source can respectively control the torque transmission amount. A drive wheel transmitted through a clutch. The “elastic body” is, for example, a disc spring, a coil spring, a leaf spring, rubber, or the like. Needless to say, the material can be changed as appropriate, such as metal, plastic, and rubber. In addition, the term “coaxial” means that it includes an arrangement structure of a direct coupling clutch and a transmission clutch as will be described later.
[0007]
According to the first aspect of the present invention, for example, the direct coupling clutch is always engaged by moving the mover in one direction by the biasing force of the elastic body. When the actuator is actuated, the thrust moves elastically through the switching clutch disk while moving the clutch disk of the shifting clutch in the other direction and engaging the switching clutch disk disposed on the mover. In order to move the mover against the urging force of the body, the engagement of the direct coupling clutch is also released at the same time. Further, when the operation of the actuator is stopped, the mover moves in one direction again by the urging force of the elastic body, so that the engagement of the shifting clutch is released while the direct coupling clutch is engaged again.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect of the invention, the switching clutch disks of the direct coupling clutch and the shift clutch are arranged in two stages in the radial direction with the mover interposed therebetween. The switching clutch disk located on the inner peripheral side engages with the clutch disk provided on the input shaft or the output shaft, and the switching clutch disk located on the outer peripheral side is provided on the casing. It is characterized by engaging with.
[0009]
According to the invention described in claim 2, in addition to the action of the invention described in claim 1, for example, the mover is moved in one direction by the urging force of the elastic body, thereby being arranged in the mover. The switching clutch disk of the direct coupling clutch is always engaged with the clutch disk disposed on the input shaft. At this time, since the input shaft and the mover rotate together, the power transmitted from the input shaft is output via the carrier of the complex planetary gear device that meshes with the mover so as not to rotate relative to the mover. When the actuator is actuated, this switching force is generated while the clutch disk disposed in the casing of the shift clutch moves in the other direction and engages with the switching clutch disk disposed in the mover. Since the mover is moved against the urging force of the elastic body via the clutch disk, the engagement of the direct coupling clutch is also released at the same time. In this way, as the shift clutch is engaged, the mover that has been rotating until now is gradually fixed to the casing, the rotation of the carrier is stopped, and the direct connection clutch is gradually engaged. As the input shaft is released, the input shaft gradually rotates independently of the mover. At this time, the power transmitted from the input shaft is gradually output via each gear of the composite planetary gear device. When the operation of this actuator is stopped, the mover moves again in one direction by the urging force of the elastic body, so that the engagement of the shifting clutch is released while the direct coupling clutch is engaged again.
[0010]
The clutch switching method according to claim 3 is provided coaxially with the input shaft or output shaft to which power is transmitted, and is movable along the direction of the input shaft or output shaft. Consisting of an annular member Mover The inner and outer circumferences of In , Direct coupling clutch and shifting clutch When In the transmission in which the elastic body and the actuator for switching the engagement state of the direct coupling clutch or the transmission clutch are arranged so that their operating directions are opposite to each other in the input shaft or output shaft direction. A clutch switching method, The elastic body and the actuator are disposed so as to sandwich each switching clutch disk between the direct coupling clutch and the transmission clutch in the axial direction, Either the direct coupling clutch or the shifting clutch is engaged by always moving the mover in one direction by the urging force of the elastic body, and the other actuator is operated by operating the actuator. The clutch is disengaged by moving the mover against the biasing force of the elastic body while engaging the clutch.
[0011]
According to the third aspect of the invention, for example, when the direct coupling clutch is always engaged through the movable element by the urging force of the elastic body, and the actuator is operated in this state, the transmission clutch While the is engaged, the engagement of the direct coupling clutch is released via the mover. When the operation of the actuator is stopped in this state, the mover moves again in one direction by the urging force of the elastic body. Therefore, the engagement of the shift clutch is released while the direct coupling clutch is engaged again. .
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, with reference to the drawings, details of a vehicle front and rear wheel drive device and a clutch switching method according to the present invention will be described. In this embodiment, as shown in FIG. 1, the present invention is applied to a 4WD vehicle based on an engine front-wheel-drive (FF) vehicle.
The present invention is not limited to a 4WD vehicle based on an FF vehicle. For example, as shown in FIG. 2, a 4WD vehicle based on an engine rear type rear wheel drive (RR) vehicle, an engine front type rear wheel drive (not shown) ( FR) It may be applied to a vehicle-based 4WD vehicle. Further, the transmission of the front and rear wheel drive device of the present invention may be applied as a sub-transmission of a transmission in an FR vehicle. Here, the structure of the 4WD vehicle based on the RR vehicle shown in FIG. 2 is the reverse of the structure of the 4WD vehicle based on the FF vehicle of this embodiment in the vehicle front-rear direction. Are given the same reference numerals.
[0013]
As shown in FIG. 1, the front and rear wheel drive device M for a vehicle in this embodiment includes a front wheel (main drive wheel) side differential device 3 to which power of an engine 1 disposed in front of the vehicle is transmitted from an output shaft 2 of a transmission. A transmission C to which power is transmitted from the front wheel side differential device 3 via a propulsion shaft (power transmission path) 9, and a rear wheel (secondary drive wheel) differential to which power from the transmission C is transmitted. The apparatus 13 is mainly included.
[0014]
The front wheel side differential device 3 has a conventionally well-known structure, and the power from the output shaft 2 of the transmission is supplied to the left and right front

wheel drive shafts

7 and 7 via predetermined gears G and output shafts 5 and 6 in the differential case 4. By transmitting to 8, each front wheel is driven. On the other hand, the rear wheel side differential device 13 has a well-known structure, and the power transmitted through the transmission C and the

gears

11 and 12 is controlled by the hydraulic

multi-plate clutches

21 and 25 in the differential case 14. By transmitting to the left and right rear

wheel drive shafts

17 and 18, the rear wheels are variably driven.
[0015]
As shown in FIG. 3, the transmission C includes a casing B that is fixed to the vehicle body, an input shaft 19 that is disposed in front of the vehicle in the casing B and that transmits power from the front-wheel differential device 3. The input shaft 19 has an output shaft 29 having the same shaft center and disposed behind the input shaft 19, and a composite planetary gear device D disposed across the input shaft 19 and the output shaft 29. is doing. The input shaft 19, the output shaft 29, and the composite planetary gear device D are rotatable by bearings or the like. This composite planetary gear device D is composed of a carrier 61 and a speed increasing mechanism 40. A direct coupling clutch 30, a mover 46, and a transmission clutch 50 are sequentially provided in front of the input shaft 19 outward from the input shaft 19, respectively. 19 and the same axis. An electromagnetic actuator E is provided in front of the speed change clutch 50. Information such as the vehicle speed and the steering angle of the steering wheel is input as input signals to the electromagnetic actuator E, and on / off control is performed based on the input signals. When electric power is supplied to the electromagnetic actuator E, the exciting coil Ec is energized by energization, and this magnetic force is transmitted to the yoke member Ey, which is a magnetic body, so that the armature Ea is attracted rearward. Push the pressing part Ep backward.
[0016]
Hereinafter, the transmission C will be described in detail with reference to FIG. 4 schematically showing the transmission C (see FIG. 3 and the like as appropriate).
The carrier 61 of the composite planetary gear device D has an internal gear 47 formed on the inner periphery of the front end thereof, and a speed increasing mechanism 40 is provided at the center thereof. At the front end of the carrier 61 (on the input shaft 19 side), a gear is formed that engages with the internal gear 47 so as not to rotate relative thereto and is spline-engaged so as to be movable along the axial direction of the input shaft 19. A movable element 46 made of an annular member is provided. An annular disc spring (elastic body) 48 is provided between the mover 46 and the carrier 61, and the disc spring 48 constantly biases the mover 46 forward. Further, a one-way clutch 49 is provided between the rear end of the carrier 61 and the output shaft 29. The one-way clutch 49 is a rotational direction in which the input shaft 19 advances the vehicle (hereinafter referred to as “forward direction”). Is set so that the clutch is engaged only when the output shaft 29 rotates in the forward direction.
Here, by disposing the disc spring 48 and the electromagnetic actuator E so that their operating directions are opposite to each other in the axial direction of the input shaft 19, the electromagnetic actuator E is resisted against the biasing force of the disc spring 48. Thrust will work backwards.
[0017]
The direct coupling clutch 30 has a clutch disk 32 disposed so that its inner periphery is spline-engaged with the input shaft 19 so as to be slidable in the front-rear direction, and an outer periphery thereof so as to be slidable in the front-rear direction. This is a multi-plate clutch comprising a switching clutch disk 34 disposed so as to be spline-engaged with the mover 46. The clutch disk 32 and the switching clutch disk 34 are alternately arranged in the front-rear direction, and are constituted by a circlip 31 fixed to the input shaft 19 and a protrusion 33 (see FIG. 3) protruding inward from the movable element 46. The movement in the front-rear direction is restricted.
[0018]
The shift clutch 50 has a switching clutch disk 53 disposed so that its inner periphery is spline-engaged with the mover 46 so as to be slidable in the front-rear direction, and is slidable in the front-rear direction. This is a multi-plate clutch comprising a clutch disc 52 arranged so that the outer periphery thereof is spline-engaged with the casing B. The switching clutch disk 53 and the clutch disk 52 are alternately arranged in the front-rear direction. The switching clutch disk 53 and the clutch disk 52 are restricted from moving backward by a circlip 54 fixed to the mover 46.
Thus, the switching

clutch disks

34 and 53 of the direct coupling clutch 30 and the transmission clutch 50 are arranged in two stages in the radial direction with the movable element 46 interposed therebetween.
[0019]
The speed increasing mechanism 40 includes a sun gear 41 fixed to the input shaft 19, a plurality of small pinion gears 42 that mesh with the sun gear 41, a large pinion gear 43 that is integrally formed with each small pinion gear 42 via a connecting shaft 45, The planetary gear mechanism is constituted by a sun gear 44 that meshes with the large pinion gear 43 and is fixed to the output shaft 29. Each connection shaft 45 that connects each of the small pinion gear 42 and the large pinion gear 43 is rotatably supported by a carrier 61.
[0020]
Here, the number of teeth of the sun gear 41 is (N1), the number of teeth of the small pinion gear 42 is (N2), the number of teeth of the large pinion gear 43 is (N3), and the number of teeth of the sun gear 44 is (N4). Set.
[0021]
[Expression 1]

[0022]
Thus, the propulsion shaft 9 of the above-described type 4WD vehicle has the direct coupling clutch 30, the speed increasing mechanism 40, the speed change clutch 50, the mover 46, the one-way clutch 49, the disc spring 48, the electromagnetic actuator E, and the like. A speed change gear C is provided.
[0023]
Next, the operation of the transmission device C (clutch switching method) in the vehicle front and rear wheel drive device M will be described.
In the state where the electromagnetic actuator E in the transmission C is OFF, no thrust is generated from the electromagnetic actuator E in the direction of arrow F shown in FIG. No restraining force is generated between the casing B and the mover 46. On the other hand, the mover 46 is moved forward by a forward thrust applied by the disc spring 48. When the mover 46 moves forward, the switching clutch disk 34 and the clutch disk 32 of the direct coupling clutch 30 are pushed forward by the protrusion 33. Since the input shaft 19 receives the urging force transmitted in this way via the circlip 31, the direct coupling clutch 30 is turned on. At this time, since the front end of the speed change clutch 50 is opened, no pressure is generated and the speed change clutch 50 is turned off.
[0024]
In this way, the movable element 46 is fixed to the input shaft 19 when the direct coupling clutch 30 is turned on, and the movable element 46 is not fixed to the casing B when the transmission clutch 50 is turned off. 19 and the mover 46 rotate integrally. Since the mover 46 and the carrier 61 are also prevented from relative rotation by the internal gear 47, they rotate together. When the rotation direction of the input shaft 19 is the forward direction, the clutch of the one-way clutch 49 provided at the rear end of the carrier 61 is engaged and the output shaft 29 rotates. Therefore, when the vehicle is moved forward, the input shaft 19, the mover 46, the carrier 61, and the output shaft 29 rotate integrally, so that the rotational speed (ω ′) of the output shaft 29 is the rotational speed of the input shaft 19 ( ω). That is, when the vehicle is moved forward, assist of torque transmission from the input shaft 19 to the output shaft 29 is performed by the mover 46, the carrier 61, and the one-way clutch 49, and the relationship between the rotational speeds is ω = ω ′.
[0025]
On the other hand, when the electromagnetic actuator E is ON, thrust is generated from the electromagnetic actuator E in the direction of the arrow F shown in FIG. 4, so that the clutch disk 52 and the switching clutch of the speed change clutch 50 are generated by this thrust. The disk 53 moves backward. Since the clutch disk 52 and the switching clutch disk 53 are restricted from moving backward by the circlip 54 of the mover 46, each clutch disk 52 and the switching clutch disk 53 gradually frictionally engage with each other. Here, since each clutch disk 52 and the switching clutch disk 53 are restrained by the circlip 54 of the movable element 46 and frictionally engaged, as shown in FIG. (Referred to as “shift clutch pressing force”)), the urging force applied to the direct coupling clutch 30 by the disc spring 48 (hereinafter referred to as “direct clutch pressing force”) gradually attenuates. I will do it. Therefore, the frictional engagement force between each clutch disk 52 of the shift clutch 50 and the switching clutch disk 53 gradually increases, so that the frictional engagement force between each switching clutch disk 34 of the direct coupling clutch 30 and the clutch disk 32 gradually increases. Will be weakened.
[0026]
When the frictional engagement force of the direct coupling clutch 30 becomes zero, that is, when the direct coupling clutch pressing force becomes zero, the pressing portion Ep of the electromagnetic actuator E receives all the urging force of the disc spring 48, With this thrust, the mover 46 is moved backward against the urging force of the disc spring 48. When the disc spring 48 reaches its limit (when the upper limit of the disc spring urging force is reached), all the shifting clutch pressing force is applied to the shifting clutch 50, and the clutch disc 52 and the switching clutch disc 53 are completely connected. Friction engagement. That is, the shift clutch 50 is turned on, and the mover 46 is fixed to the casing B. At this time, the biasing force of the disc spring 48 is completely received by the shifting clutch pressing force, and the frictional engagement between each switching clutch disk 34 and the clutch disk 32 of the direct coupling clutch 30 is completely achieved by the movement of the mover 46. The clearance for releasing is ensured and the direct clutch 30 is turned off. That is, no restraining force is generated between the mover 46 and the input shaft 19.
[0027]
As described above, the clutch 50 for speed change is gradually frictionally engaged, so that the mover 46 that has been rotating until now is gradually fixed to the casing B and the rotation of the carrier 61 is stopped. By gradually releasing the frictional engagement of the clutch 30, the input shaft 19 gradually rotates independently of the mover 46. As the input shaft 19 rotates independently of the mover 46 as described above, the power is gradually transmitted to the output shaft 29 via the speed increasing mechanism 40. When the thrust of the electromagnetic actuator E reaches the upper limit value of the biasing force of the disc spring 48, the shifter 50 is completely frictionally engaged and the mover 46 is completely fixed to the casing B fixed to the vehicle body. Further, the friction engagement of the direct coupling clutch 30 is completely released, and the input shaft 19 rotates completely independently. Power transmission at this time is performed by bypassing from the input shaft 19 to the output shaft 29 via the speed increasing mechanism 40 (that is, via the sun gear 41, the small pinion gear 42, the large pinion gear 43 and the sun gear 44). At this time, the relationship between the rotational speed (ω ′) of the output shaft 29 and the rotational speed (ω) of the input shaft 19 is
[0028]
[Expression 2]

[0029]
Therefore, the rotational speed (ω ′) of the output shaft 29 is larger than the rotational speed (ω) of the input shaft 19, that is, ω ′> ω.
[0030]
Further, when switching from the speed increasing state to the direct connection state again, when the electromagnetic actuator E is turned OFF, the movable element 46 moves forward by the biasing force of the disc spring 48. At this time, since the mover 46 moves forward together with the pressing portion Ep of the electromagnetic actuator E, the shift clutch 50 moves forward while being frictionally engaged. When the projecting portion 33 of the mover 46 approaches the circlip 31 of the input shaft 19, the urging force of the disc spring 48 begins to be transmitted to the direct coupling clutch 30 and the pressing portion Ep is separated from the speed change clutch 50. . That is, as shown in FIG. 5, as the direct coupling clutch pressing force increases, the shift clutch pressing force decreases. Then, the urging force of the disc spring 48 is completely received by the circlip 31 of the input shaft 19 via the direct coupling clutch 30, whereby the direct coupling clutch 30 is turned on.
[0031]
Here, the urging force of the disc spring 48 is gradually transmitted to the direct coupling clutch 30 and the frictional engagement of the transmission clutch 50 is gradually released, so that the mover 46 gradually rotates together with the input shaft 19. start. Then, with the rotation of the mover 46, the switching clutch disk 53 of the shift clutch 50 also starts to rotate. When the pressing portion Ep of the electromagnetic actuator E is separated from the speed change clutch 50 and the front end of the speed change clutch 50 is released, each clutch disk 52 and the changeover clutch disk 53 are rotated along with the rotation of the changeover clutch disk 53. Gradually move forward. When the direct coupling clutch 30 is completely frictionally engaged and turned on, a predetermined clearance is secured between each clutch disk 52 and the switching clutch disk 53 of the transmission clutch 50, and the transmission clutch 50 is turned off. It becomes.
[0032]
As described above, the switching from the direct connection state to the acceleration state or the switching from the acceleration state to the direct connection state is performed by gradually and continuously switching ON / OFF of the direct connection clutch 30 or the transmission clutch 50. Done. Therefore, the rotational speed of the rear wheels continuously increases and decreases as the transmission C is switched.
[0033]
Here, the thrust of the electromagnetic actuator E when the upper limit value of the urging force of the disc spring 48 is set to 100 and the force required for the clutch 50 for shifting to be completely frictionally engaged is set to 50 will be described. As shown in FIG. 6 (a), in the structure in which the engagement of the direct coupling clutch 30 is released and then the transmission clutch 50 is engaged with the casing B by pressing it through a circlip or the like, In order to release the engagement, the electromagnetic actuator E needs 50 thrusts to further engage the shift clutch 50 after the disc spring 48 is contracted by 100 thrusts. That is, in such a structure, the thrust of the electromagnetic actuator E needs to be 150. On the other hand, as shown in FIG. 6B, in the structure in which the engagement of the direct coupling clutch 30 is released while the transmission clutch 50 is engaged as in the present embodiment, the engagement of the transmission clutch 50 is increased. Since the combination is performed by the biasing force of the disc spring 48 and the thrust of the electromagnetic actuator E, it is sufficient that the thrust of the electromagnetic actuator E is 100, which is equivalent to the upper limit value of the biasing force of the disc spring 48.
[0034]
Next, the operation of the front and rear wheel drive device M in various vehicle traveling states will be described.
For example, when the electromagnetic actuator E is in an OFF state based on information such as the vehicle speed and the steering angle of the steering wheel when the vehicle is traveling at a high speed, the transmission C is in a directly connected state and the front and rear wheels are the same. Rotate at rotation speed. Also, when turning a predetermined curve during this high-speed running, the electromagnetic actuator E is turned on to make the transmission C in an accelerated state, and the hydraulic

multi-plate clutches

21 and 25 of the rear wheel side differential device 13 are illustrated. The rear wheel drive torque on the inside of the turn is made larger than the rear wheel drive torque on the outside of the turn by controlling with a hydraulic control device that does not.
Further, for example, when the vehicle bends a small curve at medium speed or low speed, the electromagnetic actuator E is turned on to cause the transmission C to be accelerated, and the hydraulic multi-plate clutch 21 of the rear wheel side differential device 13 25 is controlled by a hydraulic control device (not shown) or the like to make the rear wheel drive torque outside the turn larger than the rear wheel drive torque inside the turn.
[0035]
According to the above, the following effects can be obtained in the present embodiment.
Since the direct coupling clutch 30 is always turned on by the disc spring 48, and the shift clutch 50 is turned on and the direct coupling clutch 30 is turned off by the electromagnetic actuator E, it is possible to switch the shift with one actuator. The vehicle front and rear wheel drive device is small and lightweight. Further, since the frictional engagement of the speed change clutch 50 is performed by the biasing force of the disc spring 48 and the thrust of the electromagnetic actuator E, the thrust of the electromagnetic actuator E is substantially the same as the upper limit value of the biasing force of the disc spring 48. It may be set or set slightly higher than the upper limit value. Therefore, a small and lightweight electromagnetic actuator E can be used. Further, when switching from the direct connection state to the acceleration state, or switching from the acceleration state to the direct connection state, the direct connection clutch 30 and the shift clutch 50 are continuously switched ON / OFF, Since both of the clutches are completely turned off and there is no time during which the drive torque cannot be transmitted, it is possible to avoid the occurrence of shock and noise during traveling due to intermittent torque.
[0036]
Even in the control device that controls the electromagnetic actuator E, the control law or the fail-safe program can be further simplified by reducing the number of objects to be controlled as compared with the related art.
Further, in the vehicle front and rear wheel drive device M as in the present embodiment, the vehicle can be driven in a curve in a high speed region without impairing the advantages of the 4WD vehicle by controlling the transmission C and the rear wheel side differential device 13 as in the conventional case. Various effects such as improving the stability of the belt and preventing the tight corner braking phenomenon in the middle / low speed range can be obtained.
Further, since the pressing portion Ep of the electromagnetic actuator E presses the clutch disk 52 of the speed change clutch 50 that does not always rotate, there is no need for a bearing or the like provided when pressing the rotating one, and the structure can be reduced accordingly. In addition, vibration and noise can be prevented.
[0037]
As mentioned above, this invention is implemented in various forms, without being limited to the said embodiment.
In the present embodiment, the electromagnetic actuator E is employed as the power for switching between the direct coupling clutch 30 and the speed change clutch 50. However, the present invention is not limited to this. For example, the hydraulic actuator or the motor is used. Any other type of actuator may be employed.
In the present embodiment, the direct coupling clutch 30 is always engaged by the forward biasing force of the disc spring 48, and the engagement of the shift clutch 50 and the direct coupling clutch 30 are driven by the thrust of the electromagnetic actuator E to the rear. Although the structure is such that the engagement is released, the present invention is not limited to this. For example, the transmission clutch 50 is always engaged by the disc spring 48 via the mover 46, and the engagement of the direct coupling clutch 30 and the engagement of the transmission clutch 50 are released by the electromagnetic actuator E. Also good. In this case, it is necessary to fix a new circlip on the casing B and remove the circlip 31 of the input shaft 19. Further, the positions of the disc spring 48 and the electromagnetic actuator E may be reversed, and the front-rear positional relationship of the

circlips

31, 54 and the protrusion 33 with respect to the

clutch disks

32, 34, 53, 52 may be reversed. . In such a structure, the disc spring 48 urges the mover 46 rearward so that the direct coupling clutch 30 is always engaged, and the thrust of the electromagnetic actuator E is generated forward to change the speed. The engagement of the clutch for clutch 50 and the engagement of the clutch for direct coupling 30 are released.
[0038]
The positional relationship among the speed increasing mechanism 40, the direct coupling clutch 30, the speed change clutch 50, and the one-way clutch 49 is not limited to the positional relationship shown in the present embodiment. For example, the one-way clutch 49 is arranged on the input shaft 19 side. Alternatively, the transmission clutch 50 and the direct coupling clutch 30 may be disposed on the output shaft 29 side, or may be disposed in an arbitrary positional relationship.
Since the one-way clutch 49 is installed for the purpose of assisting torque transmission when the rotation of the input shaft 19 is in the forward direction, there is no obstacle to the function of the transmission C even if the one-way clutch 49 is eliminated. If assistance for communication is unnecessary, it can be abolished.
[0039]
In the present embodiment, the circlip 54 is fixed to the mover 46 to restrict the movement of the

clutch disks

53 and 52. However, the present invention is not limited to this. For example, the movement of the

clutch disks

53 and 52 may be restricted by integrally forming a protrusion at a position where the circlip 54 of the present embodiment is fixed on the mover 46.
Further, the number of

clutch disks

32, 34, 53, 52 may be any number, for example, one each. In the case of a structure in which each clutch disk is provided in this way, even if each clutch disk other than the clutch disk of the shift clutch is fixed to the input shaft and the mover without sliding back and forth, An effect can be produced.
In the present embodiment, the biasing force generated by constantly compressing the disc spring 48 is used. However, the present invention is not limited to this, and the contraction direction generated by always extending the coil spring or the like. A biasing force may be used.
[0040]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, by using the elastic body, it is possible to switch the speed with a single actuator, so that the front and rear wheel drive device of the vehicle can be reduced in size and weight. For example, when the actuator is operated, the gear clutch is gradually engaged while the direct clutch is gradually disengaged. I do not receive it.
[0041]
According to the second aspect of the invention, in addition to the effect of the first aspect of the invention, each switching clutch disk is arranged in two stages in the radial direction. It is possible to reduce the size in the axial direction.
[0042]
According to the third aspect of the present invention, it is possible to change gears with a single actuator by using an elastic body. For example, the transmission sub-transmission in an FR vehicle can be made small and light. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a structural diagram showing a drive system of an FF vehicle-based 4WD vehicle to which a vehicle front and rear wheel drive device of the present invention is applied.
FIG. 2 is a structural diagram showing a drive system of an RR vehicle-based 4WD vehicle to which the present invention is applied as another embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the transmission in the present embodiment.
FIG. 4 is a configuration diagram schematically showing a transmission in the present embodiment.
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship among a disc spring biasing force, an acceleration clutch pressing force, and a direct coupling clutch pressing force.
FIG. 6 is a configuration diagram (a) schematically showing a structure in which a clutch for shifting is engaged after disengaging the clutch for direct coupling, and the engagement of the clutch for direct coupling while engaging the clutch for shifting. It is a block diagram (b) which shows simply the structure of this embodiment which cancels | releases a match.
[Explanation of symbols]
M Front and rear wheel drive
C Transmission
B casing
D Compound planetary gear unit
E Electromagnetic actuator
9 Propulsion shaft (power transmission path)
19 Input shaft
29 Output shaft
30 Direct coupling clutch
32 Clutch disc
34 Clutch disc for switching
46 Mover
48 Disc spring (elastic body)
50 Shifting clutch
52 Clutch disc
53 Clutch disc for switching
61 Career

Claims

In a vehicle front and rear wheel drive device having a speed changeable transmission provided with a compound planetary gear device in a casing fixed to a vehicle body in a power transmission path from a main drive wheel to a sub drive wheel,
Provided coaxially with the input shaft or output shaft of the transmission to which power is transmitted from the main drive wheel side, movable along the input shaft or output shaft direction, and relatively rotated with the carrier of the composite planetary gear device incapable to the inner and outer peripheral sides of the movable element made of mesh with the ring member, disposed each switching clutch disc between the direct clutch and the shifting clutch,
Elastic actuator for switching the engagement state of the direct-coupled clutch or shifting clutch, with each operating direction is disposed so as to face in the input shaft or the output shaft direction, and the direct clutch Arranged so as to sandwich each switching clutch disk with the shift clutch in the axial direction;
The elastic body is engaged with either one of the clutch of direct-coupled or shifting clutch by moving the movable element by its biasing force,
The actuator while engaged with the switching clutch disc disposed to the movable member by moving the clutch disc of the other clutch in its thrust to move the movable element against the urging force of the elastic member A vehicle front and rear wheel drive device characterized in that the engagement of one clutch is released.

The switching clutch disks of the direct coupling clutch and the shifting clutch are arranged in two stages in the radial direction across the mover, and the switching clutch disk located on the inner peripheral side is arranged on the input shaft or the output shaft. 2. The front and rear wheel drive device for a vehicle according to claim 1, wherein a clutch disk for switching located on the outer peripheral side engages with a clutch disk provided in the casing. .

Power is provided on the input shaft or the output shaft coaxially transmitted to the inner and outer peripheral sides of the movable element comprising a movable annular member along the input shaft or the output shaft direction, speed and direct clutch and use the clutch is arranged,
A clutch switching method in a transmission in which an elastic body and an actuator for switching the engagement state of the direct coupling clutch or the transmission clutch are arranged so that their operating directions are opposite to each other in the input shaft or output shaft direction. There,
The elastic body and the actuator are disposed so as to sandwich each switching clutch disk between the direct coupling clutch and the transmission clutch in the axial direction,
Either the direct coupling clutch or the shifting clutch is engaged by always moving the mover in one direction by the urging force of the elastic body,
By operating the actuator, the clutch is disengaged by moving the mover against the biasing force of the elastic body while engaging the other clutch. Switching method.