JP4229193B2 - 車両用差動制限装置 - Google Patents

Description

本発明は、４輪駆動車の差動制限装置に関する。

近年、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車をベースとした電子制御オンディマンド４輪駆動車が広く実用化されてきている。特開２００５−１６２０９７号公報に記載されているように、ＦＦ車をベースとした電子制御オンディマンド４輪駆動車は、エンジンの動力をトランスミッションを介して前輪に出力させるとともに、その動力の一部をトランスファクラッチを介して電子制御で後輪側に出力する構成であり、操縦安定性とスリップの抑制などに優れた性能を有している。また４輪駆動車は、差動装置に、差動装置の差動配分を制限する配分制御装置を設けることにより、４輪駆動の特性をより向上させることができる。
特開２００５−１６２０９７号公報

しかしながら、ＦＦ車をベースとした電子制御オンディマンド４輪駆動車の場合、車両のフロント部には、エンジンのシリンダブロック、操舵用のパワーステアリング機構、ボディーとして前方に配設されるフロントクロスメンバ、排気管などがあり、それらの空いた部分を利用するようにしてトランスミッションやトランスファが組み付けられている。したがって、トランスミッション、あるいはトランスファに前輪の配分制御装置を組み入れようとしても、トランスミッションやトランスファのハウジング形状が大きくなると、直ちにシリンダブロック等いろいろな箇所との干渉が生じ、それにより適切な配分制御装置を容易に搭載することができなかった。

配分制御装置に、ビスカスカップリングなど機械的に差動を制限する機構を用いれば、コンパクトで、搭載性がよいが、差動制限の特性が単一であり、様々な走行条件での要求を性能的に満足させることが難しい。配分制御装置の差動制限特性を強くすると、トラクション性能は向上するが、差動装置での回転差が十分に吸収されずコーナリング時にブレーキング現象などを生じさせ、一方制限の特性を弱くすると、回転差が生じた場合に十分な対応が得られなくなることがある。

そこで、配分制御装置としては、例えば電磁コイルを具えた多板クラッチなどからなる機構が、差動制限特性を任意に設定できる点で好ましいが、このような装置は機構が複雑となり、それに伴い大きな設置空間が必要となり、エンジンルーム内にスペース的な余裕の少ないＦＦ式４輪駆動車には、このような配分制御装置を搭載した差動制限装置を容易に用いることができなかった。

本発明は上記課題を解決し、高い特性を有する配分制御装置を有し、小型で、少ないスペースに搭載できる差動制限装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため差動制限装置を次のように構成した。

１、 横置き状態で支持される車両用エンジンおよび変速機と、前記変速機の出力を前記車両の前輪と後輪のいずれか一方の左右輪に分配する左右輪差動装置と、前記左右輪差動装置より車幅方向中心側に配設され、前記変速機の出力を前記車両の前輪と後輪のいずれか他方に伝達する前後輪伝達装置と、前記一方の左右輪に伝達される出力の配分を制御する配分制御装置とを備える車両用差動制限装置であって、
前記左右輪差動装置は、前記変速機の出力軸から駆動を受けて回転するデフケースと、前記デフケース内に収容され前記左右輪に駆動力を分配する差動歯車機構と、前記差動歯車機構に連結され車幅方向に延びる左右一対の駆動軸とを有し、前記前後輪伝達装置は、前記デフケースに連結され、前記駆動軸の一方に同軸に設けられた他方輪出力部材と、前記他方輪出力部材に駆動連結され車両前後方向に延びる前後輪伝達軸とを有し、
前記配分制御装置は、前記前後輪伝達装置の外枠の外方で前記前後輪伝達装置を基準に前記左右輪差動装置の配設側とは逆側の前記エンジン配設側に配設されるとともに前記駆動軸の一方と前記他方輪出力部材との差動を制限するクラッチ機構を有し、
前記クラッチ機構は、前記他方輪出力部材と前記駆動軸の一方との間に設けられた多板クラッチと、該多板クラッチの接断を行わせる電磁コイルとを有し、
前記電磁コイルは、ステーを介して前記エンジンのシリンダブロックに固定されるとともに、前記ステーは前記電磁コイルを車幅方向外側から覆っていることを特徴として車両用差動制限装置を構成した。

エンジンは、車両の前に置いても後に置いてもよい。また、４輪駆動のベースとして、前輪駆動でも後輪駆動でもよい。上記左右輪差動装置は、変速機に組み付けられており、前後輪伝達装置を介して変速機の出力が伝達される車両の前輪または後輪のいずれか他方の側にも左右輪差動装置が設けられていてもよい。

２、 １に記載の車両用差動制限装置において、前記電磁コイルは、前記多板クラッチを挟んで前記前後輪伝達装置の逆側に配置した。

本発明にかかる車両用差動制限装置は、次の効果を有している。
クラッチ機構を備え適切な配分制御が可能となる配分制御装置を、前後輪伝達装置を挟んで左右輪差動装置の配設されていない側、所謂逆側に配設させたので、前後輪伝達装置を基準に左右輪差動装置と配分制御装置とをバランスよく配設することができ、省スペース化を図れる。

また、配分制御装置は電磁コイルで作動される多板クラッチを用いているので、走行状況に適合した差動制限特性が得られ、多板クラッチ、及び電磁コイルを前後輪伝達装置の外側に配置し、さらに電磁コイルをシリンダブロック側に固定させる構造としたので、多板クラッチとともに電磁コイルを保持していた配分制御装置のハウジングをなくすことができる。したがって、ＦＦ車をベースとした４輪駆動車に、小型化した特性のよい差動制限装置を搭載することができる。

本発明にかかる差動制限装置の一実施形態について、図を参照して説明する。図１に、前輪の配分制御装置１０を示す。配分制御装置１０は、図２に示すように車両Ａの前部に搭載されている。

車両Ａは、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車をベースとした電子制御オンディマンド４輪駆動車であり、前部にエンジン１１が横置きに搭載され、前輪１２を駆動させるとともに、プロペラシャフト１３に設けられた電子制御カップリング１４を制御することで、後輪１５に伝達されるエンジン１１の動力を調整し、オンディマンド４輪駆動としている。

具体的に車両Ａは、図２に示すようにエンジン１１と、エンジン１１の左側方に設けられた、変速機としてのトランスミッション１６と、トランスミッション１６に接続された、左右輪差動装置としての前輪差動装置（フロントディファレンシャル装置）１７と、前輪差動装置１７の側方に設けられたトランスファ１８と、トランスファ１８から延びる、前後輪伝達軸としてのプロペラシャフト１３及び後輪差動装置１９などを備えている。

トランスミッション１６は、エンジン１１の出力軸（図示せず。）に連結し、その出力ギア２１が前輪差動装置１７のリングギア２２、つまりデフケース２３に噛み合い、エンジン１１の動力でデフケース２３が回転される。前輪差動装置１７の一方のサイドギア２４ａには、右前輪１２（ａ）に連結される右前輪駆動軸２６ａが取り付けられ、他方のサイドギア２４ｂには左前輪１２（ｂ）に連結される左前輪駆動軸２６ｂが取り付けられ、前輪差動装置１７で分配された動力が、前輪駆動軸２６ａ、ｂを介して左右の前輪１２ａ、ｂに伝達される。

また前輪差動装置１７のデフケース２３には、他方輪出力部材としてのリア出力部材２７が取り付けられている。リア出力部材２７は円筒状で右前輪駆動軸２６ａと同軸に設けられ、トランスファ１８内に延びている。トランスファ１８は、前輪差動装置１７の外枠２８と外枠を共通とし、外枠２８の内部で、リア出力部材２７に取り付けられたリングギア３３と、プロペラシャフト１３の端部に取り付けられたピニオンギア３４とを噛み合わせ、リア出力部材２７の回転をプロペラシャフト１３に伝達している。かかるリア出力部材２７、リングギア３３、ピニオンギア３４などから、前後輪伝達装置が構成される。

プロペラシャフト１３は、前部プロペラシャフト１３ａと後部プロペラシャフト１３ｂからなり、後部プロペラシャフト１３ｂが後輪差動装置１９に接続している。後輪差動装置１９には、左右の後輪駆動軸３２が接続され、後輪駆動軸３２を介して後輪１５に駆動力が伝達される。また前部プロペラシャフト１３ａと後部プロペラシャフト１３ｂの間には、電子制御カップリング１４が設けてあり、制御装置（ＥＣＵ）３０の制御により電子制御カップリング１４が適宜作動し、前部プロペラシャフト１３ａと後部プロペラシャフト１３ｂの間で伝達される回転力が調整される。これにより、後輪１５へのエンジン１１からの動力伝達が、前輪１２への伝達に対して任意に調整可能となっている。

また配分制御装置１０が、トランスファ１８の側方に設けられている。次に、配分制御装置１０について図１を用いて詳しく説明する。

図１は、トランスファ１８と配分制御装置１０を示す。図の左方から、前輪差動装置１７（図２図示。）に接続されたリア出力部材２７が延び、ベアリング３６を介して外枠２８に回転自在に支持されている。リア出力部材２７は、中空構造で、その内側に右前輪駆動軸２６ａが同軸に、かつ互いに回動自在に配置されている。右前輪駆動軸２６ａの右方には、ジョイント部３１が設けてあり、ジョイント部３１を介して右前輪１２ａ（図２図示。）に連結している。ジョイント部３１の左方は、クラッチハブ３８に形成されている。

リア出力部材２７は、上述したようにトランスファ１８の内部でリングギア３３とピニオンギア３４を介してプロペラシャフト１３に噛み合っている。リア出力部材２７の右軸端は、内周面にスプラインが形成してあり、スプラインによりクラッチケース３７の端部と嵌合している。

クラッチケース３７は、円筒状で、内部に複数の第１のクラッチプレート４０を具え、クラッチケース３７の右端には端壁４１が一体に取り付けられている。端壁４１は、円板状で、クラッチケース３７の右端をほぼ閉塞しており、クラッチハブ３８の外周面にシール材３９を介して回動自在に組み付けられている。

クラッチハブ３８は、右前輪駆動軸２６ａとスプラインで一体に嵌合しており、クラッチケース３７に対向した外周面に第２のクラッチプレート４２が複数取り付けられている。第１のクラッチプレート４０と第２のクラッチプレート４２は、交互に設けられており、多板クラッチ５０を構成している。多板クラッチ５０の左方にはプッシャープレート４３が配置され、プッシャープレート４３と端壁４１の間には押圧機構４４が設けられている。

また端壁４１の右方には、電磁コイル４５が設けられている。電磁コイル４５は、円板状の取付基板４６に取り付けてあり、取付基板４６とともにステー４７を介してエンジン１１のシリンダブロック１１ａ側に固定されている。電磁コイル４５は、制御装置３０に接続している。電磁コイル４５は、制御装置３０からの作動信号により、あるいはドライバ等を介して適宜作動される。

端壁４１はシール材４８でシールされた状態で、ベアリング４９を介して取付基板４６に回動自在に取り付けられており、したがって、取付基板４６に取り付けられた電磁コイル４５と端壁４１とは互いに対向した状態で、回動自在となっている。更に端壁４１の内周面には、ベアリング５１が設けてあり、ベアリング５１を介して端壁４１は、クラッチハブ３８に回動自在に取り付けてある。

押圧機構４４は、多板クラッチ５０の側方に設けられている。押圧機構４４は、パイロットクラッチ５２とカム機構５３からなり、端壁４１を挟んでパイロットクラッチ５２が電磁コイル４５に対向している。カム機構５３は、プッシャープレート４３と円板５４の対向面に、それぞれ円周方向に徐々に浅くなった溝を具え、溝の内部に球体５５が設けてある。

プッシャープレート４３はクラッチハブ３８と一体であり、円板５４はクラッチハブ３８とは回転自在で、パイロットクラッチ５２に連結している。そして電磁コイル４５に通電がなされパイロットクラッチ５２が端壁４１側に吸引されると、仮にそのときリア出力部材２７と前輪駆動軸２６の間に回転差が生じていると、円板５４がクラッチケース３７に引きずられる。すると、プッシャープレート４３と円板５４の溝が円周方向にずれ、溝の浅い部分どうしで球体５５を挟むこととなり、その楔作用でプッシャープレート４３と円板５４を軸方向に離す。これにより、多板クラッチ５０が軸方向に押圧され、リア出力部材２７とクラッチハブ３８、つまり右前輪駆動軸２６ａの間に生じる回転差に制限を加える。

制御装置３０は、車両Ａに設けられた速度センサ、アクセルペダルの開度センサ、ギアポジションセンサ、各車輪の回転センサ（いずれも図示せず。）など各種センサ類に接続し、それらからの検出値に基づき、電子制御カップリング１４や電磁コイル４５に通電を行わせる。電子制御カップリング１４を制御することにより、後輪への動力伝達を変動させ、また電磁コイル４５を制御することにより、左右の前輪１２ａ、ｂの間に生じた回転差を減少させ、車両のスリップを防止したり、安定した姿勢制御等を行なわせる。

このように上記例では、前輪差動装置１７の配分制御装置１０として多板クラッチ５０を用い、しかも多板クラッチ５０をトランスファ１８の外枠２８の外方に設け、かつ電磁コイル４５を、多板クラッチ５０を挟んでトランスファ１８の逆側に、シリンダブロック１１ａに固定したステー４７に取り付けたことにより、トランスファ１８の外枠２８やトランスミッション１６のハウジングを拡大させることなく、制限特性が変更でき、走行条件に対応可能な配分制御装置１０を前輪差動装置１７に確実に組み付けることができる。

尚、上記差動制限装置では、配分制御装置１０を、多板クラッチ５０と電磁コイル４５と押圧機構４４などから構成したが、本発明はかかる構成に限るものではなく、他の構成からなる配分制御装置を用いてもよい。また、上記例では、ＦＦ（前エンジン前輪駆動）車を基にした４輪駆動車としたが、本発明はかかる構成に限るものではなく、ＦＲ（前エンジン後輪駆動）車、ＲＲ（後エンジン後輪駆動）車を基にした４輪駆動車にも適用できる。

本発明にかかる差動制限装置の一実施形態を示す部分断面図。 車両の構成を示す模式図。

符号の説明

１０…配分制御装置
１１…エンジン
１２…前輪
１６…トランスミッション
１７…前輪差動装置
１８…トランスファ
２６…前輪駆動軸
２７…リア出力部材
２８…外枠
３０…制御装置
３８…クラッチハブ
４５…電磁コイル
４７…ステー
５０…多板クラッチ

Claims (2)

1. 横置き状態で支持される車両用エンジンおよび変速機と、
   前記変速機の出力を前記車両の前輪と後輪のいずれか一方の左右輪に分配する左右輪差動装置と、
   前記左右輪差動装置より車幅方向中心側に配設され、前記変速機の出力を前記車両の前輪と後輪のいずれか他方に伝達する前後輪伝達装置と、
   前記一方の左右輪に伝達される出力の配分を制御する配分制御装置とを備える車両用差動制限装置であって、
   前記左右輪差動装置は、
   前記変速機の出力軸から駆動を受けて回転するデフケースと、
   前記デフケース内に収容され前記左右輪に駆動力を分配する差動歯車機構と、
   前記差動歯車機構に連結され車幅方向に延びる左右一対の駆動軸とを有し、
   前記前後輪伝達装置は、
   前記デフケースに連結され、前記駆動軸の一方に同軸に設けられた他方輪出力部材と、
   前記他方輪出力部材に駆動連結され車両前後方向に延びる前後輪伝達軸とを有し、
   前記配分制御装置は、
   前記前後輪伝達装置の外枠の外方で前記前後輪伝達装置を基準に前記左右輪差動装置の配設側とは逆側の前記エンジン配設側に配設されるとともに前記駆動軸の一方と前記他方輪出力部材との差動を制限するクラッチ機構を有し、
   前記クラッチ機構は、
   前記他方輪出力部材と前記駆動軸の一方との間に設けられた多板クラッチと、該多板クラッチの接断を行わせる電磁コイルとを有し、
   前記電磁コイルは、ステーを介して前記エンジンのシリンダブロックに固定されるとともに、前記ステーは前記電磁コイルを車幅方向外側から覆っていることを特徴とする車両用差動制限装置。
2. 前記電磁コイルは、前記多板クラッチを挟んで前記前後輪伝達装置の逆側に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の車両用差動制限装置。

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