JP4418076B2

JP4418076B2 - Transfer device

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Publication number: JP4418076B2
Application number: JP2000057297A
Authority: JP
Inventors: 宏昭柏崎
Original assignee: Ｇｋｎドライブライントルクテクノロジー株式会社
Priority date: 2000-03-02
Filing date: 2000-03-02
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2020-03-02
Also published as: JP2001239851A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、４輪駆動車のトランスファ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のトランスファ装置としては、特開平９−２９０６５３号公報に図６のようなトランスファ装置４０１が記載されている。
【０００３】
このトランスファ装置４０１は回転中心が車両の幅方向に配置されており、ベベルギヤ式のセンターデフ４０３（エンジンの駆動力を前輪と後輪に配分するデファレンシャル装置）、ベベルギヤ式の方向変換ギヤ組４０５、センターデフ４０３の差動回転をロックする差動ロック機構４０７などから構成されている。
【０００４】
センターデフ４０３は、ピニオンシャフト４０９に支承されたピニオンギヤ４１１、これと噛み合ったサイドギヤ４１３，４１５から構成されている。
【０００５】
ピニオンシャフト４０９は中空軸４１７に連結されており、この中空軸４１７にはトランスミッションを介してエンジンの駆動力が入力する。ピニオンシャフト４０９はセンターデフ４０３の回転中心と直交する面に対して図６の右方に傾斜しており、サイドギヤ４１３の歯数はサイドギヤ４１５の歯数より大きい。
【０００６】
このように、センターデフ４０３はサイドギヤ４１３，４１５の歯数比によってトルク配分比が決まる不等トルク配分特性を持っている。
【０００７】
サイドギヤ４１３はセンターデフ４０３を内包するケーシング４１９に連結されており、サイドギヤ４１５は入力軸４１７の内側に配置された中空軸４２１に連結されている。
【０００８】
この中空軸４２１はフロントデフ（エンジンの駆動力を左右の前輪に配分するデファレンシャル装置）のデフケースに連結されており、フロントデフの右車軸４２３は中空軸４２１を貫通している。
【０００９】
方向変換ギヤ組４０５は、互いに噛み合ったベベルギヤ４２５，４２７から構成されている。ベベルギヤ４２５はケーシング４１９（サイドギヤ４１３）に連結されている。ベベルギヤ４２７はドライブピニオンシャフト４２９に一体形成されており、ドライブピニオンシャフト４２９はプロペラシャフトを介してリヤデフ（エンジンの駆動力を左右の後輪に配分するデファレンシャル装置）に連結されている。
【００１０】
エンジンの駆動力は、センターデフ４０３のサイドギヤ４１３から方向変換ギヤ組４０５などを介してリヤデフに伝達され、リヤデフによって左右の後輪に配分される。また、サイドギヤ４１５からフロントデフに伝達され、フロントデフによって左右の前輪に配分される。
【００１１】
このとき、上記の不等トルク配分特性により、歯数の大きいサイドギヤ４１３側の後輪には、歯数の小さいサイドギヤ４１５側の前輪より大きい駆動トルクが送られて、例えば、発進時、加速時、登坂時などのように車両の重心が後輪側に移動するときに、大きな走行性が得られる。
【００１２】
差動ロック機構４０７は、エア式のアクチュエータ４３１、噛み合いクラッチ４３３、リターンスプリング４３５などから構成されている。
【００１３】
噛み合いクラッチ４３３は、サイドギヤ４１５に形成された噛み合い歯４３７と、クラッチ部材４３９に形成された噛み合い歯４４１からなり、クラッチ部材４３９はケーシング４１９に移動自在に連結されている。
【００１４】
このように、差動ロック機構４０７（噛み合いクラッチ４３３）は、出力側の部材（シャフト：Ｓ）と入力側の部材（ケーシング：ハウジング：Ｈ）との間に配置（Ｓ−Ｈ配置）されており、噛み合いクラッチ４３３が噛み合うと、センターデフ４０３の差動回転がロックされる。
【００１５】
アクチュエータ４３１は、クラッチ部材４３９を移動させて噛み合いクラッチ４３３を噛み合わせ、アクチュエータ４３１の作動が停止すると、リターンスプリング４３５によって噛み合いクラッチ４３３の噛み合いが解除される。
【００１６】
悪路などで前後輪の一方が空転したときに、差動ロック機構４０７で差動回転をロックすれば、グリップ側の車輪に駆動力が送られて悪路走破性が向上する。
【００１７】
また、車庫入れなどのように低速で急旋回するときは、差動ロックを解除すれば、タイトコーナーブレーキング現象が回避され、車体の挙動が安定する。
【００１８】
センターデフ４０３のトルク配分（トルクスプリット）特性は、上記のように、サイドギヤ４１３，４１５の歯数比によって任意に変えることが可能であり、後輪より大きなトルクを前輪に配分することもできる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
差動機構の入力部材と出力部材の間（Ｓ−Ｈ間）に生じる差動回転速度は、両出力部材の間（Ｓ−Ｓ間）に生じる差動回転速度より小さいから、入力部材と出力部材の間に掛かる差動トルクは、両出力部材の間に掛かる差動トルクより大きい。
【００２０】
このように、従来のトランスファ装置４０１でＳ−Ｈ配置された差動ロック機構４０７（噛み合いクラッチ４３３）は大きな差動トルクを受けるから、それに見合って大容量にする必要があり、これに伴って、アクチュエータ４３１とリターンスプリング４３５も大型で強力なものが必要になる。
【００２１】
トランスファ装置４０１は、これらの大型化によって、大型で重くなり、車載性が低下してしまうという問題がある。
【００２２】
しかし、噛み合いクラッチ４３３とアクチュエータ４３１とリターンスプリング４３５などを小型化すると、充分な差動ロック機能を得るためには、同様な構成の差動ロック機構をケーシング４１９とサイドギヤ４１３の間にも配置する必要がある。
【００２３】
このような構成では、部品点数が増えて構造が複雑化するから、トランスファ装置４０１がさらに大型で重くなり、車載性が低下してしまうと共に、複雑化してしまうため、信頼性を確保するために、組み付け精度や、部品精度等に高いものが要求されてしまう。
【００２４】
また、例えば、車両が旋回するとき、特に、中高速で旋回するときは、センターデフ４０３の差動制限力を適度に調整すると、車体が安定すると共に、旋回性が向上するが、差動ロック機構４０７には差動制限力の調整機能がないため、トランスファ装置４０１では、このように差動制限力を調整して安定性や旋回性を向上させるということができない。
【００２５】
そこで、この発明は、トルクの不等配分機能と、差動制限力の調整機能と、充分な差動制限力とを備えながら、構造が簡単で、軽量、コンパクトに構成され、車載性に優れたトランスファ装置の提供を目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のトランスファ装置は、入力したエンジンの駆動力を、それぞれ異なった出力トルクで前輪側と後輪側に配分する中間差動機構と、中間差動機構の差動回転を制限すると共に、この差動制限力を調整可能な差動制限機構とを備え、この差動制限機構が、中間差動機構の両出力部材間に配置され、
前記差動制限機構が、差動機構を通る駆動トルクに感応して差動制限力が変化するトルク感応型の差動制限機構であり、該トルク感応型の差動制限機構が、軸方向に交互配置されたクラッチ板を一対の差動回転部材である両出力部材間に連結してなり、これらのクラッチ板が互いに押圧されると、その摩擦抵抗によって差動回転を制限する摩擦クラッチであり、前記中間差動機構で発生するギヤの噛み合いスラスト力によって前記摩擦クラッチが押圧され、一方の出力部材の噛み合い反力は前記摩擦クラッチの一側を押圧し、他方の出力部材の噛み合い反力は前記摩擦クラッチの他側を押圧して前記クラッチ板が互いに押圧されることを特徴としている。
【００２７】
トランスファ装置に入力したエンジンの駆動力は、中間差動機構からリヤデフに伝達されて左右の後輪に配分され、フロントデフに伝達されて左右の前輪に配分される。
【００２８】
このとき、中間差動機構の不等トルク配分特性によって、前後輪に異なった大きさの駆動トルクが送られる。
【００２９】
例えば、前輪より大きい駆動トルクが後輪に送られるように構成すれば、発進時、加速時、登坂時などのように車両の重心が後輪側に移動するときに、走行性が大幅に向上する。
【００３０】
また、後輪より大きい駆動トルクが前輪に送られるように構成すると、例えば、車両の直進性が向上する。
【００３１】
このように、中間差動機構の不等トルク配分特性によって前後輪のいずれに大きい駆動トルクを送ることが可能であり、そのトルク配分比を任意に設定することも可能であるから、異なった車種に広く対応することができる。
【００３２】
また、悪路走行時、スタック時、発進時、加速時などで前後輪の一方が空転したときは、差動制限機構を作動させれば、グリップ側の車輪に駆動力が送られて悪路走破性、スタック脱出性、発進性、加速性などが向上する。
【００３３】
また、低速で急旋回するとき、特に、低速の急旋回で前後進を繰り返す車庫入れのときは、差動制限機構の差動制限機能（前後輪間の相対回転拘束力）を解除するか、あるいは、相対回転拘束力を最も小さくすれば、タイトコーナーブレーキング現象を回避し、あるいは、実質的に防止して、車体の挙動を安定させることができる。
【００３４】
また、制動時は、同様に、差動制限機構の差動制限機能を解除するか、あるいは、差動制限力を最も小さくすれば、前後輪間の相対回転拘束力が消失し、あるいは、最も小さくなるから、Ａ．Ｂ．Ｓ（アンチロック・ブレーキング・システム）との干渉が防止され、あるいは、干渉が軽微になり、Ａ．Ｂ．Ｓの性能を充分に発揮することができる。
【００３５】
また、車両が旋回するとき、特に、中高速で旋回するときに、差動制限機構の差動制限力を適度に調整すれば、車体が安定し、旋回性が向上する。
【００３６】
これに加えて、請求項１のトランスファ装置は、差動制限機構が出力部材の間に配置（Ｓ−Ｓ配置）されているから、従来例と較べて、扱う差動トルクが小さくてすむ。
【００３７】
従って、差動制限機構を小容量にしても充分な差動制限力が得られ、その上、差動制限機構の小型軽量化によって、トランスファ装置もさらに軽量でコンパクトになり、車載性が向上する。
【００３８】
また、このように１セットの差動制限機構で充分な差動制限力が得られるから、入力部材と両方の出力部材の間にそれぞれ差動制限機構を配置する必要がなくなり、これに伴う部品点数の増加と構造の複雑化、及び、トランスファ装置の大型化と重量化などが避けられると共に、車載性及び信頼性などを高めることができる。
【００４０】
また、この構成では、中間差動機構に大きな駆動トルクが掛かる発進時、加速時は、トルク感応型差動制限機構で発生する大きな差動制限力によって車輪の空転が防止され、発進性と加速性が向上する。
【００４２】
また、この構成で差動制限機構に用いた摩擦クラッチ、特に、多板クラッチは、小型でも摩擦面の面積が広く、大きな差動制限力が得られる上に、極めて狭いスペースに配置できるから、トランスファ装置の軽量コンパクト化に大きく寄与する。
【００４３】
また、クラッチ板の枚数や摩擦面の径を変えることにより、差動制限力を広い範囲で調整可能であり、車両の性能を大きく向上させることができる。
さらに、中間差動機構で発生するギヤの噛み合い反力によってクラッチを押圧するこの構成では、クラッチを押圧する専用のアクチュエータが不要になるから、トランスファ装置が極めて軽量でコンパクトになり、車載性が大きく向上する上に、コストが大幅に低減される。
【００４４】
請求項２に記載の発明は、入力したエンジンの駆動力を、それぞれ異なった出力トルクで前輪側と後輪側に配分する中間差動機構と、中間差動機構の差動回転を制限すると共に、この差動制限力を調整可能な差動制限機構とを備え、この差動制限機構が中間差動機構の両出力部材間に配置され、該差動制限機構が差動機構を通る駆動トルクに感応して差動制限力が変化するトルク感応型の差動制限機構であり、一対の差動回転部材である両出力部材の間に形成され互いに摺動回転可能なテーパー状の摩擦面からなり、これらの摩擦面が互いに押圧されると、その摩擦抵抗によって差動回転を制限するテーパークラッチであり、前記中間差動機構で発生するギヤの噛み合いスラスト力によって前記テーパークラッチが押圧され、一方の出力部材の噛み合い反力は前記テーパークラッチの一側を押圧し、他方の出力部材の噛み合い反力は前記テーパークラッチの他側を押圧してテーパー状の摩擦面が押圧されることを特徴としている。
【００４５】
この構成で差動制限機構に用いたテーパークラッチは、部品点数が少なく、構造が簡単であるから、組み付け性が高く、組み付け作業のコストを低減することができる。
【００４６】
さらに、摩擦面のテーパー角度を変えることによって、差動制限力を広い範囲で調整可能であるから、車両の性能を大きく向上させることができる。
【００６５】
【発明の実施の形態】
図１と図５によって本発明の第１実施形態であるトランスファ１（トランスファ装置）の説明をする。
【００６６】
図１はトランスファ１を示し、図５はトランスファ１を用いた４輪駆動車の動力系を示している。また、図１の右方はこの車両の前方であり、符号を与えていない部材等は図示されていない。
【００６７】
図５のように、この動力系は、縦置きのエンジン３、発進クラッチ５、高速−低速切換機構７、機械式の変速機構９、トランスファ１、前輪側のプロペラシャフト１１、方向変換ギヤ組１３、フロントデフ１５、前車軸１７，１９、左右の前輪２１，２３、伝動ギヤ組２５、後輪側のプロペラシャフト２７、方向変換ギヤ組２９、リヤデフ３１、後車軸３３，３５、左右の後輪３７，３９などから構成されている。
【００６８】
図１のように、トランスファ１は、ベベルギヤ式のセンターデフ４１（中間差動機構）と多板クラッチ４３（トルク感応型の差動制限機構：摩擦クラッチ）から構成されている。
【００６９】
エンジン３の駆動力は発進クラッチ５から高速−低速切換機構７に伝達され、高速−低速切換機構７は駆動力を高速または低速に切り換えて変速機構９に伝達し、変速機構９は伝達された駆動力を変速ギヤ群の噛み合いを変えて変速し、トランスファ１のセンターデフ４１に伝達する。
【００７０】
センターデフ４１は、下記のように、伝達された駆動力を前輪側と後輪側とに配分し、前輪側の駆動力はプロペラシャフト１１と方向変換ギヤ組１３とを介してフロントデフ１５に伝達され、後輪側の駆動力は伝動ギヤ組２５とプロペラシャフト２７と方向変換ギヤ組２９とを介してリヤデフ３１に伝達される。
【００７１】
フロントデフ１５は伝達された駆動力を前車軸１７，１９を介して左右の前輪２１，２３に配分し、リヤデフ３１は伝達された駆動力を後車軸３３，３５を介して左右の後輪３７，３９に配分する。
【００７２】
図１のように、センターデフ４１は、ピニオンシャフト４５、ピニオンシャフト４５上に回転自在に支承されたピニオンギヤ４７、ピニオンギヤ４７と噛み合ったサイドギヤ４９，５１（出力部材：差動回転部材）、これらを収容する回転ケース５３（出力部材：差動回転部材）などから構成されている。
【００７３】
この回転ケース５３は、前方が開口したケーシング本体５５と、この開口側に配置されたカバー５７とで構成されている。これらは互いの間に形成された噛み合い部５９によって回転方向に連結されており、カバー５７はケーシング本体５５に装着されたスナップリング６１によって軸方向に位置決めされている。
【００７４】
回転ケース５３は前端部をボ−ルベアリング６３によって、また、後端部を他のベアリングによって、それぞれ、トランスファケース６５（図５）に支承されている。
【００７５】
伝動ギヤ組２５は、互いに噛み合った一対の伝動ギヤ６７，６９から構成されており、伝動ギヤ６７は回転ケース５３に溶接されている。また、図５のように、伝動ギヤ６９は連結軸７１に連結されており、連結軸７１は後輪側のプロペラシャフト２７に連結され、回転ケース５３の回転をリヤデフ３１側に伝達する。
【００７６】
ピニオンシャフト４５は中空の入力軸７３の外周に固定されている。入力軸７３のスプライン部７５には中空軸７７（図５）が連結されており、この中空軸７７には変速機構９の一側の変速ギヤ群が連結されている。こうして、ピニオンシャフト４５はエンジン３の駆動力を受けて公転する。
【００７７】
サイドギヤ４９は、中空の出力軸７９（出力部材：差動回転部材）の外周にスプライン連結されている。前輪側のプロペラシャフト１１は前記の中空軸７３，７７を貫通してこの出力軸７９のスプライン部８１に連結されている。出力軸７９の後端は回転ケース５３の支承部８２によって支承されている。
【００７８】
また、相対回転するケーシング本体５５（回転ケース５３）と出力軸７９との間には、スラストワッシャ８３が配置されている。
【００７９】
サイドギヤ５１は、回転ケース５３のカバー５７に形成されており、回転ケース５３などを介してリヤデフ３１側に連結されている。
【００８０】
ピニオンシャフト４５はセンターデフ４１の回転中心との直交面に対し、径方向外側端部に沿って左方（後方）に傾斜しており、サイドギヤ５１の歯数はサイドギヤ４９の歯数より大きい。
【００８１】
ピニオンシャフト４５の自由端側には球面ワッシャ８５が回転自在に装着されており、球面ワッシャ８５と回転ケース５３との間にはピニオンリング８７が配置されている。これらの球面ワッシャ８５とピニオンリング８７は、ピニオンギヤ４７の遠心力とサイドギヤ４９，５１との噛み合い反力とを受けて、ピニオンギヤ４７を安定して支持する。
【００８２】
また、サイドギヤ４９とピニオンリング８７との間には、サイドギヤ４９の噛み合い反力を受けるスラストワッシャ８９が配置されている。
【００８３】
多板クラッチ４３は、サイドギヤ５１側のケーシング本体５５（出力部材）とサイドギヤ４９（出力部材）との間に配置されており、アウタープレート９１はケーシング本体５５の内周に連結され、インナーシャフト９３はサイドギヤ４９の外周に連結されている。
【００８４】
このように、多板クラッチ４３はセンターデフ４１の出力部材の間にＳ−Ｓ配置されている。
【００８５】
多板クラッチ４３とケーシング本体５５との間には、皿ばね９５が撓んだ状態で配置されており、ピニオンリング８７との間で多板クラッチ４３を押圧し、一定のイニシャルトルクを与えている。ピニオンリング８７は、このように多板クラッチ４３を位置決めすると共に、その受圧部材になっている。
【００８６】
入力軸７３からピニオンシャフト４５に入力したエンジン３の駆動力は、ピニオンギヤ４７から各サイドギヤ４９，５１を介して分配され、サイドギヤ４９からフロントデフ１５に伝達され、サイドギヤ５１からリヤデフ３１に伝達される。
【００８７】
このとき、歯数の大きいサイドギヤ５１側の後輪３７，３９には、歯数の小さいサイドギヤ４９側の前輪２１，２３より大きい駆動トルクが送られる。
【００８８】
従って、発進時、加速時、登坂時などのように車両の重心が後輪側に移動するときに、走行性が大幅に向上する。
【００８９】
また、センターデフ４１が駆動トルクを伝達している間は、サイドギヤ４９の噛み合い反力がスラストワッシャ８９を介してピニオンリング８７を後方（多板クラッチ４３側）に押圧し、サイドギヤ５１の噛み合い反力が回転ケース５３を前方に引き寄せる。
【００９０】
このように、互いに反対方向の噛み合い反力によって多板クラッチ４３が押圧されて締結される。また、サイドギヤ５１の噛み合い反力は、ピニオンシャフト４５の傾斜によって多板クラッチ４３の押圧力の方向に向いているから、締結力が特に大きい。
【００９１】
多板クラッチ４３が締結されると、その摩擦抵抗によってセンターデフ４１の差動回転が制限される。各サイドギヤ４９，５１の噛み合い反力はセンターデフ４１の伝達トルクに比例して増減するから、この差動制限機能はトルク感応型である。
【００９２】
従って、センターデフ４１に大きな駆動トルクが掛かる発進時、加速時などは、このトルク感応型差動制限機能によって得られる大きな差動制限力によって前輪２１，２３と後輪３７，３９の空転が防止され、車両の発進性と加速性が大きく向上する。
【００９３】
また、上記の皿ばね９５によるイニシャルトルクは、駆動トルクや差動回転速度とは無関係に、多板クラッチ４３に一定の差動制限力を与えている。
【００９４】
従って、悪路走行時、スタック時、発進時、加速時などに前輪２１，２３と後輪３７，３９の一方が空転したときは、この一定の差動制限力によってグリップ側の車輪に駆動力が送られるから、悪路走破性、スタック脱出性、発進性、加速性などを高めることができる。
【００９５】
また、車両が旋回するとき、特に、中高速で旋回するときは、トルク感応型差動制限機能とイニシャルトルクとによってセンターデフ４１の差動回転が適度に制限され、車体が安定し、旋回性が向上する。
【００９６】
回転ケース５３には開口９７，９９が形成されており、これらの開口９７，９９からはトランスファケース６５に封入されたオイルが流出入し、流入したオイルは多板クラッチ４３、ピニオンギヤ４７とサイドギヤ４９，５１との噛み合い部、ピニオンギヤ４７と球面ワッシャ８５とピニオンリング８７の各摺動面、スラストワッシャ８３，８９などを潤滑し冷却する。
【００９７】
こうして、トランスファ１が構成されている。
【００９８】
トランスファ１は、上記のように、多板クラッチ４３がセンターデフ４１のサイドギヤ４９，５１の間に配置（Ｓ−Ｓ配置）されているから、従来例と較べて、扱う差動トルクが小さくてすむ。
【００９９】
従って、多板クラッチ４３は小容量でも充分な差動制限力が得られる。
【０１００】
その上、多板クラッチ４３の小型軽量化によって、トランスファ１も軽量でコンパクトになり、車載性を向上することができる。
【０１０１】
また、このように１セットの多板クラッチ４３で充分な差動制限力が得られるから、両方のサイドギヤ４９，５１と入力側との間にそれぞれ差動制限用のクラッチを配置する必要がなくなり、これに伴う部品点数の増加と構造の複雑化を防止すると共に、構造の複雑化による信頼性を確保するための部品や組み付け精度の高い要求によるコスト上昇を避けることができる。
【０１０２】
また、上記のように、サイドギヤ４９，５１の噛み合い反力で多板クラッチ４３を押圧するように構成して得たトルク感応型差動制限機能により、センターデフ４１に大きな駆動トルクが掛かる発進時や加速時に大きな差動制限力が得られるから、前輪２１，２３と後輪３７，３９の空転が防止され、発進性と加速性が大幅に向上する。
【０１０３】
また、多板クラッチ４３は、小型でも摩擦面の面積が広く、大きな差動制限力が得られる上に、極めて狭いスペースに配置できるから、トランスファ１がさらに軽量でコンパクトになり、車載性が向上する。
【０１０４】
また、多板クラッチ４３の押圧に、サイドギヤ４９，５１の片方ではなく、両方の噛み合い反力を利用するように構成したから、多板クラッチ４３はさらに大容量で小型になる。
【０１０５】
また、多板クラッチ４３は、クラッチ板の枚数や摩擦面の径を変えることによって、差動制限機能を広い範囲で調整できるから、車両の性能を大きく向上させることができる。
【０１０６】
また、センターデフ４１で発生するギヤの噛み合い反力によって多板クラッチ４３を押圧するように構成したことにより、多板クラッチ４３専用のアクチュエータが不要になるから、トランスファ１は極めて軽量でコンパクトになり、車載性が大きく向上する上に、コストが大幅に低減される。
【０１０７】
次に、図２によって本発明の第２実施形態であるトランスファ１０１（トランスファ装置）の説明をする。
【０１０８】
図２はトランスファ１０１を示しており、このトランスファ１０１は図５の４輪駆動車において第１実施形態のトランスファ１と同位置に配置される。また、図２の右方はこの車両の前方であり、符号を与えていない部材等は図示されていない。
【０１０９】
また、第１実施形態と同機能の部材等には同一の符号を与えて引用し、これら同機能部材の重複説明は省く。
【０１１０】
図２のように、トランスファ１０１は、ベベルギヤ式のセンターデフ４１とコーンクラッチ１０３（トルク感応型の差動制限機構：摩擦クラッチ：テーパークラッチ）とで構成されている。
【０１１１】
コーンクラッチ１０３は、回転ケース５３のケーシング本体５５、ピニオンリング１０５、中間プレート１０７などの間に形成されている。
【０１１２】
ピニオンリング１０５は、サイドギヤ４９の外周にスプライン連結されており、これらの間にはスラストワッシャ８９が配置されている。ピニオンリング１０５は、球面ワッシャ８５と共に、ピニオンギヤ４７を安定して支持し、ピニオンギヤ４７の遠心力と、サイドギヤ４９，５１との噛み合い反力とを受けている。
【０１１３】
中間プレート１０７は、ケーシング本体５５とピニオンリング１０５との間に配置されており、凸部１０９を回転ケース５３の開口１１１に係合して回り止めされている。
【０１１４】
中間プレート１０７とケーシング本体５５には互いに摺動する円錐面１１３，１１５（テーパー状の摩擦面）が設けられ、中間プレート１０７とピニオンリング１０５には互いに摺動する円錐面１１７，１１９（テーパー状の摩擦面）が設けられている。
【０１１５】
このように、コーンクラッチ１０３は、ケーシング本体５５（サイドギヤ５１）とサイドギヤ４９との間に配置されており、センターデフ４１の出力部材の間にＳ−Ｓ配置されている。
【０１１６】
センターデフ４１が駆動トルクを伝達している間は、サイドギヤ４９の噛み合い反力とサイドギヤ５１の噛み合い反力によって円錐面１１３，１１５、１１７，１１９が押圧されてコーンクラッチ１０３が締結され、その摩擦抵抗によってセンターデフ４１の差動回転が制限される。
【０１１７】
各サイドギヤ４９，５１の噛み合い反力はセンターデフ４１の伝達トルクに比例して増減するから、トルク感応型の差動制限機能が得られる。
【０１１８】
そこで、センターデフ４１に大きな駆動トルクが掛かる発進時、加速時などは、このトルク感応型差動制限機能によって得られる大きな差動制限力により、前輪２１，２３と後輪３７，３９の空転が防止され、車両の発進性と加速性が大きく向上する。
【０１１９】
また、車両が旋回するとき、特に、センターデフ４１にある程度の駆動トルクが掛かる中高速で旋回するときは、適度な差動制限力によってセンターデフ４１の差動回転が制限され、車体が安定し、旋回性が向上する。
【０１２０】
回転ケース５３には、上記の開口１１１の他に、開口１２１，１２３が形成されており、これらから流入したオイルによってコーンクラッチ１０３（円錐面１１３，１１５、１１７，１１９）、ピニオンギヤ４７とサイドギヤ４９，５１との噛み合い部、ピニオンギヤ４７と球面ワッシャ８５とピニオンリング１０５との各摺動面、スラストワッシャ８３，８９などを潤滑し冷却する。
【０１２１】
また、ピニオンリング１０５にはオイルを溜める凹部１２５，１２７が形成されており、これらの凹部１２５，１２７から供給されるオイルによってコーンクラッチ１０３の潤滑・冷却効果が大きく向上すると共に、円錐面１１３，１１５、１１７，１１９の摩擦抵抗とコーンクラッチ１０３の性能が安定する。
【０１２２】
こうして、トランスファ１０１が構成されている。
【０１２３】
このトランスファ１０１は、コーンクラッチ１０３を差動制限機構に用いたことによって、部品点数が少なく、構造が簡単である。
【０１２４】
また、組み付け性が高く、組み付けコストが安い。
【０１２５】
また、コーンクラッチ１０３は円錐面１１３，１１５、１１７，１１９のテーパー角度を変えることによって、差動制限力を広い範囲で調整可能であり、車両の性能を大きく向上させることができる。
【０１２６】
これに加えて、トランスファ１０１は、コーンクラッチ１０３をセンターデフ４１のサイドギヤ４９，５１の間に配置（Ｓ−Ｓ配置）したことにより、差動制限機構に多板クラッチ４３を用いたことによる効果を除いて、上記のトランスファ１と同等の効果を得ることができる。
【０１２７】
次に、図３によって本発明の参考例であるトランスファ２０１（トランスファ装置）の説明をする。
【０１２８】
図３はトランスファ２０１を示しており、このトランスファ２０１は図５の４輪駆動車において第１実施形態のトランスファ１と同位置に配置される。また、図３の右方はこの車両の前方であり、符号を与えていない部材等は図示されていない。
【０１２９】
また、第１，２実施形態と同機能の部材等には同一の符号を与えて引用し、これら同機能部材の重複説明は省く。
【０１３０】
図３のように、トランスファ２０１は、ベベルギヤ式のセンターデフ４１と差動回転速度感応型の差動制限機構２０３とで構成されている。
【０１３１】
ピニオンシャフト４５に支承された球面ワッシャ８５とケーシング本体５５（回転ケース５３）との間にはピニオンリング２０５が配置されており、このピニオンリング２０５は、球面ワッシャ８５と共に、センターデフ４１のピニオンギヤ４７を安定して支持し、ピニオンギヤ４７の遠心力とサイドギヤ４９，５１との噛み合い反力とを受けている。
【０１３２】
サイドギヤ４９の外周にはリング２０７が溶接されており、リング２０７とピニオンリング２０５との間にはスラストワッシャ２０９が配置されている。また、サイドギヤ４９の後部にはハブ２１１が溶接されている。
【０１３３】
差動制限機構２０３は、ケーシング本体５５とハブ２１１とサイドギヤ４９とリング２０７との間に設けられた流体室２１３と、流体室２１３に封入されたシリコンオイル（高粘性流体）と、流体室２１３の内部で交互配置された複数枚のアウタープレートとインナープレートから構成されている。各アウタープレートはケーシング本体５５の内周に連結され、各インナープレートはハブ２１１の外周に連結されている。
【０１３４】
また、リング２０７とケーシング本体５５との間、及び、ハブ２１１とケーシング本体５５との間には、断面がＸ字状のシールであるＸリング２１５，２１７が配置され、流体室２１３からシリコンオイルが漏れることを防止している。
【０１３５】
前輪２１，２３（サイドギヤ４９）と後輪３７，３９（サイドギヤ５１）の間に差動回転が生じると、差動制限機構２０３が作動し、アウタープレートとインナープレートがシリコンオイルを剪断するときの剪断抵抗によってセンターデフ４１の差動回転が制限される。
【０１３６】
シリコンオイルの剪断抵抗は差動回転速度が上昇する程大きくなるから、差動回転速度感応型の差動制限機能が得られる。
【０１３７】
また、シリコンオイルの剪断抵抗は、差動回転速度が零から上昇する過程でほぼ直線的に増加するが、差動回転速度がある程度上昇すると増加が鈍り、やがて横這い状態になるという特有の性質がある。
【０１３８】
従って、この差動制限機構２０３は、シリコンオイルの剪断抵抗を利用することによってこのような差動制限特性を得ることができる。
【０１３９】
悪路走行時、スタック時、発進時、加速時などで前後輪の一方が空転すると、差動制限機構２０３が作動してグリップ側の車輪に駆動力が送られ、悪路走破性、スタック脱出性、発進性、加速性などが向上する。
【０１４０】
また、差動回転速度感応型差動制限機能によって、空転が大きくなる程グリップ側の車輪に大きな駆動力が送られるから、空転を抑制することによる上記の向上効果が大きくなる。
【０１４１】
また、車庫入れのときは、前後輪間の差動回転速度が比較的遅いから、差動制限機構２０３の差動制限力（前後輪の相対回転拘束力）も小さくなり、タイトコーナーブレーキング現象が実質的に回避され、車体の挙動が安定する。
【０１４２】
また、制動時は、同様に、差動制限機構２０３による前後輪の相対回転拘束力が小さいから、Ａ．Ｂ．Ｓとの干渉が軽微になり、Ａ．Ｂ．Ｓの性能を充分に発揮することができる。
【０１４３】
また、車両が旋回するとき、特に、前後輪間の差動回転速度がある程度大きくなる中高速での旋回時は、差動制限機構２０３によって前後輪間の差動回転が適度に制限され、車体が安定し、旋回性が向上する。
【０１４４】
こうして、トランスファ２０１が構成されている。
【０１４５】
このトランスファ２０１は、差動回転速度感応型の差動制限機構２０３を用いたことにより、前後輪の一方が空転するとグリップ側の車輪に駆動力が送られると共に、空転が激しい程送られる駆動力が大きくなるから、悪路走破性、スタック脱出性、発進性、加速性などが大きく向上する。
【０１４６】
また、車庫入れのときは前後輪間の差動回転が適度に許容され、タイトコーナーブレーキング現象が防止されて、車体の挙動が安定する。
【０１４７】
また、制動時は前後輪の相対回転拘束力が小さくなってＡ．Ｂ．Ｓとの干渉が軽微になり、その性能が充分に発揮される。
【０１４８】
また、シリコンオイルの剪断抵抗を利用する差動制限機構２０３は、小型軽量でありながら大きな差動制限力が得られる上に、極めて狭いスペースに配置できるから、トランスファ２０１がそれだけ軽量でコンパクト化になり、車載性が大きく向上する。
【０１４９】
また、シリコンオイルの剪断抵抗を利用する差動制限機構２０３は、差動回転速度の上昇に伴って、差動制限力がほぼ直線的に増加し、やがて横這いになる差動制限特性が得られ、車両の操縦性、安定性、走行性などを大きく向上させることができる。
【０１５０】
これに加えて、トランスファ２０１は、差動制限機構２０３をセンターデフ４１のサイドギヤ４９，５１の間に配置（Ｓ−Ｓ配置）したことにより、トルク感応型の差動制限機構を用いたことによる効果を除いて、上記のトランスファ１，１０１と同等の効果を得ることができる。
【０１５１】
次に、図４によって本発明の参考例であるトランスファ３０１（トランスファ装置）の説明をする。
【０１５２】
図４はトランスファ３０１を示しており、このトランスファ３０１は図５の４輪駆動車において第１実施形態のトランスファ１と同位置に配置される。また、図４の右方はこの車両の前方であり、符号を与えていない部材等は図示されていない。
【０１５３】
また、第１，２実施形態と同機能の部材等には同一の符号を与えて引用し、これら同機能部材の重複説明は省く。
【０１５４】
図４のように、トランスファ３０１は、ベベルギヤ式のセンターデフ４１と差動制限力を外部から制御できる差動制限機構３０３とで構成されている。
【０１５５】
回転ケース５３のケーシング本体５５は、センターデフ４１を収容するケース部材３０５、これに溶接された非磁性材料の円筒部材３０７、これに溶接された磁性材料のロータ３０９などから構成されている。
【０１５６】
ケース部材３０５とサイドギヤ４９との間にはスラストワッシャ３１１が配置されている。また、ロータ３０９には軸３１３がスプライン連結されており、軸３１３には伝動ギヤ組２５の伝動ギヤ６７が形成されている。
【０１５７】
差動制限機構３０３は、多板式のメインクラッチ３１５及びパイロットクラッチ３１７、カムリング３１９、ボールカム３２１（カム機構）、プレッシャープレート３２３、アーマチャ３２５、リング状の電磁石３２７（差動制限力の制御手段）、リタ−ンスプリング３２９、コントローラなどから構成されている。
【０１５８】
メインクラッチ３１５は、円筒部材３０７（回転ケース５３）とサイドギヤ４９との間に配置されており、パイロットクラッチ３１７は、円筒部材３０７とカムリング３１９との間に配置されている。
【０１５９】
ボールカム３２１は、カムリング３１９とプレッシャープレート３２３との間に形成されている。プレッシャープレート３２３は、サイドギヤ４９と共に、出力軸７９の外周にスプライン連結されている。
【０１６０】
また、カムリング３１９とロータ３０９（回転ケース５３）との間には、ボールカム３２１のカム反力を受けるスラストベアリング３３１とワッシャ３３３とが配置されている。
【０１６１】
アーマチャ３２５は、パイロットクラッチ３１７とプレッシャープレート３２３との間に配置されており、スナップリング３３５によって円筒部材３０７に位置決めされている。
【０１６２】
電磁石３２７のコア３３７は、ボ−ルベアリング３３９，３３９によってロータ３０９に支承されており、回転ケース５３の後端側はこれらのボ−ルベアリング３３９，３３９とコア３３７とによってトランスファケース６５に支承されている。
【０１６３】
コア３３７とロータ３０９との間にはエアギャップ３４１が形成されている。
【０１６４】
電磁石３２７のリード線３４３はグロメットを介して外部に引き出されており、コネクター３４５によって車載のバッテリに接続されている。
【０１６５】
ロータ３０９は、ステンレス鋼（非磁性材料）のリング３４７によって外周側と内周側とに分断されており、電磁石３２７の磁力はこのリング３４７によってロータ３０９上での短絡が防止され、アーマチャ３２５に集中する。
【０１６６】
コントローラは、車速、操舵角、横Ｇなどから旋回走行を検知し、あるいは、路面状態や前後輪の空転などに応じて、電磁石３２７の励磁、励磁電流の制御、励磁停止を行う。
【０１６７】
電磁石３２７が励磁されると、磁力のループ３４９が形成されてアーマチャ３２５が吸引され、パイロットクラッチ３１７を押圧して締結させる。パイロットクラッチ３１７が締結された状態で、前輪２１，２３（サイドギヤ４９）と後輪３７，３９（サイドギヤ５１）と間に差動回転が生じると、この差動トルクがボールカム３２１に掛かり、生じたカムスラスト力によりプレッシャープレート３２３を介してメインクラッチ３１５が押圧され、その摩擦抵抗によってセンターデフ４１の差動が制限される。
【０１６８】
また、電磁石３２７の励磁電流を制御すると、パイロットクラッチ３１７の滑りによってボールカム３２１のカムスラスト力が変化し、メインクラッチ３１５の連結力が変化して、差動制限力が調整される。
【０１６９】
一方、電磁石３２７の励磁を停止すると、パイロットクラッチ３１７が開放されてボールカム３２１のカムスラスト力が消失し、メインクラッチ３１５が開放されて、センターデフ４１は差動がフリーになる。
【０１７０】
そこで、悪路走行時、スタック時、発進時、加速時などに前後輪の一方が空転したときは、差動制限機構３０３を作動させてメインクラッチ３１５を締結すると、グリップ側の車輪に駆動力が送られて悪路走破性、スタック脱出性、発進性、加速性などが向上する。
【０１７１】
また、低速で急旋回するとき、特に、低速の急旋回で前後進を繰り返す車庫入れのときは、メインクラッチ３１５による前後輪間の相対回転拘束を解除するか、あるいは、相対回転拘束力を最も小さくすれば、タイトコーナーブレーキング現象が回避され、車体の挙動が安定する。
【０１７２】
また、制動時は、同様に、メインクラッチ３１５による前後輪間の相対回転拘束を解除するか、相対回転拘束力を最も小さくすれば、Ａ．Ｂ．Ｓとの干渉が防止され、Ａ．Ｂ．Ｓの性能を充分に発揮することができる。
【０１７３】
また、車両が旋回するとき、特に、中高速で旋回するときは、差動制限機構３０３によって前後輪間の差動回転を適度に制限すれば、車体が安定し、旋回性が向上する。
【０１７４】
また、回転ケース５３には、パイロットクラッチ３１７に対向して、開口３５１が形成されており、これらの開口３５１から流入したオイルによってパイロットクラッチ３１７を始め、ボールカム３２１、スラストベアリング３３１、ワッシャ３３３などが潤滑・冷却され、差動制限機構３０３の機能が安定し、耐久性が向上する。
【０１７５】
こうして、トランスファ３０１が構成されている。
【０１７６】
このトランスファ３０１は、電磁石３２７によって差動制限力を外部から制御できる差動制限機構３０３を用いたことにより、車両の走行状態や路面状態の変化に応じて差動制限力を任意に制御できるから、車両の性能、走行性、安定性、タイトコーナーブレーキング現象の防止機能、Ａ．Ｂ．Ｓとの干渉防止機能などを大きく向上させることができる。
【０１７７】
また、この差動制限力の制御は、電磁石３２７の励磁電流を制御することによって精密に行えるから、走行性、操縦性、安定性などの向上効果が大きい。
【０１７８】
また、ボールカム３２１の増幅機能によってメインクラッチ３１５の連結力を強化することにより、充分な差動制限力が得られる上に、電磁石３２７を小型にすることができるから、トランスファ３０１がそれだけ軽量でコンパクトになり、車載性が向上する。
【０１７９】
また、電磁石３２７の小型化によって、バッテリの負担が軽減され、エンジン３の燃費が向上する。
【０１８０】
また、差動制限力の制御手段に電磁石３２７を用いたトランスファ３０１は、流体圧のアクチュエータを用いた構成と異なって、ポンプや圧力配管が不要になるから、構造が簡単で、軽量であり、その上、ポンプと圧力ライン各部での圧漏れから解放され、信頼性が大きく向上する。
【０１８１】
これに加えて、トランスファ３０１は、差動制限機構３０３をセンターデフ４１のサイドギヤ４９，５１の間に配置（Ｓ−Ｓ配置）したことにより、トルク感応型の差動制限機構や差動回転速度感応型の差動制限機構を用いたことによる効果を除いて、上記のトランスファ１，１０１，２０１と同等の効果が得られる。
【０１８２】
なお、前記外部制御手段には、電磁石の他に、例えば、油圧や空気圧で作動する流体圧アクチュエータを用いてもよい。
【０１８３】
また、上記第１、第２実施形態では、前輪よりも後輪に大きい駆動トルクが送られるように構成したものを示したが、中間差動機構の不等トルク配分特性によって前後輪のいずれに大きい駆動トルクを送ることも可能であり、そのトルク配分比を任意に設定することも可能である。
【０１８４】
例えば、各実施形態と反対に、後輪より大きい駆動トルクが前輪に送られるように構成すれば、車両の直進性が向上する。
【０１８５】
また、上記第１、第２実施形態では、不等トルク配分特性を持った中間差動機構に、両出力側サイドギヤの歯数が異なるベベルギヤ式の差動機構を用いた例を示したが、不当トルク配分特性をもった中間差動機構としては、これに限らない。
【０１８６】
例えば、デフケースの収容孔に摺動回転自在に収容されたピニオンギヤを介して両方のサイドギヤを連結する差動機構、プラネタリーギヤ式の差動機構、あるいは、ウォームギヤを用いた差動機構などでもよく、これらに不等トルク配分特性を与えるには、両出力ギヤの歯数を変えればよい。
【０１８７】
さらには、一対の摩擦クラッチを介して前後輪に異なった駆動トルクを配分するように構成された差動機構でもよい。
【０１８８】
【発明の効果】
請求項１に記載のトランスファ装置は、差動制限機構を出力部材の間に配置したことによって、充分な差動制限力が得られる上に、軽量でコンパクトになり、車載性が向上する。
【０１８９】
また、入力部材と両方の出力部材の間に差動制限機構をそれぞれ配置する必要がなくなり、これに伴う部品点数の増加と構造の複雑化、大型化、重量化、車載性の低下などが避けられる。
【０１９０】
また、トルク感応型の差動制限機構によって車輪の空転が防止され、発進性、加速性などが向上する。
【０１９１】
さらに、クラッチ板を用いた摩擦クラッチは、摩擦面積が広く大きな差動制限力が得られ、その上、狭いスペースに配置できるから、トランスファ装置の軽量化とコンパクト化に大きく寄与する。
【０１９２】
また、クラッチ板の枚数や摩擦面の径を変えることによって、広い範囲で差動制限力を調整可能であり、車両の性能を大きく向上させることができる。さらに、中間差動機構で発生するギヤの噛み合い反力をクラッチの押圧に利用することによってクラッチ押圧用のアクチュエータが不要になり、トランスファ装置が軽量コンパクトになって車載性が大きく向上し、コストが大幅に低減される。
【０１９３】
請求項２に記載の発明は、テーパークラッチを用いたことによって、部品点数が少なく、構造が簡単になり、その上、組み付け性が高く、組み付けコストが安い。
【０１９４】
また、テーパー角度を変えることによって、差動制限力を広い範囲で調整可能であり、車両の性能を大きく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明の参考例を示す断面図である。
【図４】本発明の参考例を示す断面図である。
【図５】第１実施形態を用いた４輪駆動車の動力系を示すスケルトン機構図である。
【図６】従来例の断面図である。
【符号の説明】
１，１０１，２０１，３０１トランスファ（トランスファ装置）
３エンジン
２１，２３前輪
３７，３９後輪
４１ベベルギヤ式のセンターデフ（中間差動機構）
４３多板クラッチ（トルク感応型の差動制限機構：摩擦クラッチ）
４９，５１サイドギヤ（出力部材：差動回転部材）
５３回転ケース（出力部材：差動回転部材）
９１多板クラッチのアウタープレート（クラッチ板）
９３多板クラッチのインナープレート（クラッチ板）
１０３コーンクラッチ（トルク感応型の差動制限機構：摩擦クラッチ：テーパークラッチ）
１１３，１１５、１１７，１１９円錐面（テーパー状の摩擦面）
２０３差動回転速度感応型の差動制限機構
３０３差動制限力を外部から制御できる差動制限機構
３１５メインクラッチ
３１７パイロットクラッチ
３２１ボールカム（カム機構）
３２７電磁石（差動制限力の制御手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a transfer device for a four-wheel drive vehicle.
[0002]
[Prior art]
As a conventional transfer device, Japanese Patent Laid-Open No. 9-290653 describes a transfer device 401 as shown in FIG.
[0003]
The transfer device 401 has a rotation center arranged in the width direction of the vehicle, a bevel gear type center differential 403 (a differential device that distributes the driving force of the engine to the front wheels and the rear wheels), a bevel gear type direction change gear set 405, A differential lock mechanism 407 for locking the differential rotation of the center differential 403 is configured.
[0004]
The center differential 403 includes a pinion gear 411 supported on the pinion shaft 409 and side gears 413 and 415 meshing with the pinion gear 411.
[0005]
The pinion shaft 409 is connected to a hollow shaft 417, and the driving force of the engine is input to the hollow shaft 417 via a transmission. The pinion shaft 409 is inclined rightward in FIG. 6 with respect to a plane orthogonal to the center of rotation of the center differential 403, and the number of teeth of the side gear 413 is larger than the number of teeth of the side gear 415.
[0006]
Thus, the center differential 403 has an unequal torque distribution characteristic in which the torque distribution ratio is determined by the gear ratio of the side gears 413 and 415.
[0007]
The side gear 413 is connected to a casing 419 containing the center differential 403, and the side gear 415 is connected to a hollow shaft 421 disposed inside the input shaft 417.
[0008]
The hollow shaft 421 is connected to a differential case of a front differential (a differential device that distributes the driving force of the engine to the left and right front wheels), and the right axle 423 of the front differential passes through the hollow shaft 421.
[0009]
The direction change gear set 405 includes bevel gears 425 and 427 that mesh with each other. The bevel gear 425 is connected to the casing 419 (side gear 413). The bevel gear 427 is integrally formed with the drive pinion shaft 429, and the drive pinion shaft 429 is connected to the rear differential (a differential device that distributes the driving force of the engine to the left and right rear wheels) via the propeller shaft.
[0010]
The driving force of the engine is transmitted from the side gear 413 of the center differential 403 to the rear differential via the direction change gear set 405 and the like, and is distributed to the left and right rear wheels by the rear differential. Further, it is transmitted from the side gear 415 to the front differential, and is distributed to the left and right front wheels by the front differential.
[0011]
At this time, due to the unequal torque distribution characteristic, a driving torque larger than the front wheel on the side gear 415 side with a smaller number of teeth is sent to the rear wheel on the side gear 413 side with a larger number of teeth. When the center of gravity of the vehicle moves to the rear wheel side, such as when climbing a slope, great traveling performance can be obtained.
[0012]
The differential lock mechanism 407 includes an air actuator 431, a meshing clutch 433, a return spring 435, and the like.
[0013]
The meshing clutch 433 includes meshing teeth 437 formed on the side gear 415 and meshing teeth 441 formed on the clutch member 439, and the clutch member 439 is movably connected to the casing 419.
[0014]
In this way, the differential lock mechanism 407 (meshing clutch 433) is arranged (SH arrangement) between the output side member (shaft: S) and the input side member (casing: housing: H). When the meshing clutch 433 is engaged, the differential rotation of the center differential 403 is locked.
[0015]
The actuator 431 moves the clutch member 439 to engage the engagement clutch 433. When the operation of the actuator 431 stops, the engagement of the engagement clutch 433 is released by the return spring 435.
[0016]
If the differential rotation is locked by the differential lock mechanism 407 when one of the front and rear wheels slips on a rough road or the like, driving force is sent to the grip-side wheels, and the rough road running performance is improved.
[0017]
Also, when turning suddenly at a low speed, such as in a garage, if the differential lock is released, the tight corner braking phenomenon is avoided and the behavior of the vehicle body is stabilized.
[0018]
As described above, the torque distribution (torque split) characteristic of the center differential 403 can be arbitrarily changed according to the gear ratio of the side gears 413 and 415, and a torque larger than that of the rear wheels can be distributed to the front wheels.
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
Since the differential rotation speed generated between the input member and the output member of the differential mechanism (between S and H) is smaller than the differential rotation speed generated between the two output members (between S and S), the input member and the output The differential torque applied between the members is greater than the differential torque applied between the two output members.
[0020]
As described above, the differential lock mechanism 407 (meshing clutch 433) arranged SH in the conventional transfer device 401 receives a large differential torque. Therefore, it is necessary to increase the capacity accordingly. The actuator 431 and the return spring 435 need to be large and strong.
[0021]
The transfer device 401 becomes large and heavy due to the increase in size, and there is a problem that the in-vehicle performance is deteriorated.
[0022]
However, if the mesh clutch 433, the actuator 431, the return spring 435, and the like are reduced in size, a differential lock mechanism having a similar configuration is also disposed between the casing 419 and the side gear 413 in order to obtain a sufficient differential lock function. There is a need.
[0023]
In such a configuration, since the number of parts increases and the structure becomes complicated, the transfer device 401 becomes larger and heavier, and the in-vehicle performance is deteriorated and complicated, so that reliability is ensured. In other words, high accuracy is required for assembly accuracy and component accuracy.
[0024]
Also, for example, when the vehicle turns, particularly when turning at a medium to high speed, adjusting the differential limiting force of the center differential 403 appropriately will stabilize the vehicle body and improve turning performance. Since the mechanism 407 does not have a function of adjusting the differential limiting force, the transfer device 401 cannot adjust the differential limiting force in this way to improve stability and turning performance.
[0025]
Therefore, the present invention has a simple structure, a light weight, and a compact structure, and is excellent in in-vehicle performance while having an uneven distribution function of torque, a function of adjusting a differential limiting force, and a sufficient differential limiting force. An object is to provide a transfer device.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
  The transfer device according to claim 1 limits the differential rotation of the intermediate differential mechanism and an intermediate differential mechanism that distributes the input driving force of the engine to the front wheel side and the rear wheel side with different output torques. And a differential limiting mechanism capable of adjusting the differential limiting force, and the differential limiting mechanism is disposed between both output members of the intermediate differential mechanism.,
The differential limiting mechanism is a torque-sensitive differential limiting mechanism in which a differential limiting force changes in response to driving torque passing through the differential mechanism, and the torque-sensitive differential limiting mechanism is arranged in the axial direction. This is a friction clutch that is formed by connecting alternately arranged clutch plates between both output members that are a pair of differential rotating members, and when these clutch plates are pressed against each other, the frictional resistance limits the differential rotation. The friction clutch is pressed by the gear meshing thrust generated by the intermediate differential mechanism, the meshing reaction force of one output member presses one side of the friction clutch, and the meshing reaction force of the other output member is The clutch plates are pressed against each other by pressing the other side of the friction clutch.It is characterized by that.
[0027]
Engine driving force input to the transfer device is transmitted from the intermediate differential mechanism to the rear differential and distributed to the left and right rear wheels, and is transmitted to the front differential and distributed to the left and right front wheels.
[0028]
At this time, drive torques of different magnitudes are sent to the front and rear wheels due to the unequal torque distribution characteristics of the intermediate differential mechanism.
[0029]
For example, if it is configured so that a driving torque larger than the front wheels is sent to the rear wheels, the running performance is greatly improved when the center of gravity of the vehicle moves to the rear wheels, such as when starting, accelerating, or climbing a hill. To do.
[0030]
Further, if the driving torque larger than that of the rear wheels is sent to the front wheels, for example, the straightness of the vehicle is improved.
[0031]
In this way, it is possible to send a large driving torque to any of the front and rear wheels by the unequal torque distribution characteristics of the intermediate differential mechanism, and it is possible to arbitrarily set the torque distribution ratio. Can respond widely.
[0032]
In addition, when one of the front and rear wheels is idled during rough road driving, stacking, starting, acceleration, etc., if the differential limiting mechanism is activated, driving force is sent to the wheels on the grip side and the rough road Runability, stack escape, startability, acceleration, etc. are improved.
[0033]
Also, when turning suddenly at low speeds, especially when entering a garage that repeats forward and backward with low speed sudden turns, the differential limiting function of the differential limiting mechanism (relative rotational restraint force between the front and rear wheels) is released, Alternatively, if the relative rotational restraining force is minimized, the tight corner braking phenomenon can be avoided or substantially prevented, and the behavior of the vehicle body can be stabilized.
[0034]
Similarly, during braking, if the differential limiting function of the differential limiting mechanism is canceled or the differential limiting force is minimized, the relative rotational restraining force between the front and rear wheels disappears, or Since A. B. Interference with S (anti-lock braking system) is prevented or interference is reduced. B. The performance of S can be sufficiently exhibited.
[0035]
Further, when the vehicle turns, particularly when turning at a medium to high speed, if the differential limiting force of the differential limiting mechanism is appropriately adjusted, the vehicle body becomes stable and the turning performance is improved.
[0036]
In addition, since the differential limiting mechanism is arranged between the output members (SS arrangement), the transfer device according to the first aspect requires less differential torque to handle than the conventional example.
[0037]
Therefore, even if the differential limiting mechanism has a small capacity, a sufficient differential limiting force can be obtained. In addition, the size and weight of the differential limiting mechanism can make the transfer device lighter and more compact, improving on-vehicle performance. .
[0038]
Further, since a sufficient differential limiting force can be obtained with one set of differential limiting mechanisms in this way, there is no need to dispose a differential limiting mechanism between the input member and both output members, and the components associated therewith The increase in the number of points and the complexity of the structure and the increase in size and weight of the transfer device can be avoided, and the in-vehicle performance and reliability can be improved.
[0040]
Also, with this configuration, at the time of starting and acceleration when a large driving torque is applied to the intermediate differential mechanism, the wheel slippage is prevented by the large differential limiting force generated by the torque-sensitive differential limiting mechanism, and the startability and acceleration Improves.
[0042]
In addition, the friction clutch used for the differential limiting mechanism in this configuration, particularly the multi-plate clutch, is small in size and has a large friction surface area, so that a large differential limiting force can be obtained, and it can be placed in an extremely narrow space. This greatly contributes to the lightweight and compact transfer device.
[0043]
  Further, by changing the number of clutch plates and the diameter of the friction surface, the differential limiting force can be adjusted in a wide range, and the performance of the vehicle can be greatly improved.
  Further, in this configuration in which the clutch is pressed by the meshing reaction force generated by the intermediate differential mechanism, a dedicated actuator for pressing the clutch is not required, so that the transfer device is extremely light and compact, and is highly mounted on the vehicle. Besides improving, the cost is greatly reduced.
[0044]
  Claim2The invention described in 1) limits the differential rotation of the intermediate differential mechanism that distributes the input engine driving force to the front wheel side and the rear wheel side with different output torques. A differential limiting mechanism capable of adjusting the dynamic limiting force, and this differential limiting mechanism is disposed between both output members of the intermediate differential mechanismThe differential limiting mechanism is a torque-sensitive differential limiting mechanism in which a differential limiting force changes in response to a driving torque passing through the differential mechanism, and is between a pair of output members that are a pair of differential rotating members. A taper clutch that is formed of taper friction surfaces that can be slidably rotated with each other. When these friction surfaces are pressed against each other, a taper clutch that restricts differential rotation by the frictional resistance, and is generated by the intermediate differential mechanism. The taper clutch is pressed by the meshing thrust force of the gear, the meshing reaction force of one output member presses one side of the taper clutch, and the meshing reaction force of the other output member presses the other side of the taper clutch. The tapered friction surface is pressedIt is characterized by that.
[0045]
ThisSince the taper clutch used in the differential limiting mechanism with the above configuration has a small number of parts and a simple structure, the assembling property is high and the cost of assembling work can be reduced.
[0046]
Furthermore, since the differential limiting force can be adjusted in a wide range by changing the taper angle of the friction surface, the performance of the vehicle can be greatly improved.
[0065]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A transfer 1 (transfer device) according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0066]
Figure1 shows a transfer 1 and FIG. 5 shows a power system of a four-wheel drive vehicle using the transfer 1. Further, the right side of FIG. 1 is the front side of the vehicle, and members and the like that are not given reference numerals are not shown.
[0067]
As shown in FIG. 5, the power system includes a vertically placed engine 3, a starting clutch 5, a high speed-low speed switching mechanism 7, a mechanical transmission mechanism 9, a transfer 1, a propeller shaft 11 on the front wheel side, and a direction change gear set 13 , Front differential 15, front axles 17, 19, left and right front wheels 21, 23, transmission gear set 25, rear wheel propeller shaft 27, direction changing gear set 29, rear differential 31, rear axles 33, 35, left and right rear wheels 37, 39 and the like.
[0068]
As shown in FIG. 1, the transfer 1 includes a bevel gear type center differential 41 (intermediate differential mechanism) and a multi-plate clutch 43 (torque-sensitive differential limiting mechanism: friction clutch).
[0069]
The driving force of the engine 3 is transmitted from the starting clutch 5 to the high speed-low speed switching mechanism 7, and the high speed-low speed switching mechanism 7 switches the driving force between high speed and low speed and transmits it to the transmission mechanism 9, and the transmission mechanism 9 is transmitted. The driving force is changed by changing the meshing of the transmission gear group, and transmitted to the center differential 41 of the transfer 1.
[0070]
The center differential 41 distributes the transmitted driving force to the front wheel side and the rear wheel side as described below, and the driving force on the front wheel side is transmitted to the front differential 15 via the propeller shaft 11 and the direction change gear set 13. The rear wheel driving force is transmitted to the rear differential 31 through the transmission gear set 25, the propeller shaft 27, and the direction changing gear set 29.
[0071]
The front differential 15 distributes the transmitted driving force to the left and right front wheels 21 and 23 via the front axles 17 and 19, and the rear differential 31 distributes the transmitted driving force to the left and right rear wheels 37 via the rear axles 33 and 35. , 39.
[0072]
As shown in FIG. 1, the center differential 41 includes a pinion shaft 45, a pinion gear 47 rotatably supported on the pinion shaft 45, side gears 49 and 51 (output members: differential rotation members) meshed with the pinion gear 47, and the like. The rotating case 53 (output member: differential rotating member) to accommodate is comprised.
[0073]
The rotating case 53 is composed of a casing main body 55 having an opening at the front and a cover 57 disposed on the opening side. These are connected in the rotational direction by a meshing portion 59 formed between them, and the cover 57 is positioned in the axial direction by a snap ring 61 attached to the casing body 55.
[0074]
The rotating case 53 is supported on the transfer case 65 (FIG. 5) by a ball bearing 63 at the front end and by another bearing at the rear end.
[0075]
The transmission gear set 25 includes a pair of transmission gears 67 and 69 meshing with each other, and the transmission gear 67 is welded to the rotating case 53. As shown in FIG. 5, the transmission gear 69 is connected to the connecting shaft 71. The connecting shaft 71 is connected to the propeller shaft 27 on the rear wheel side and transmits the rotation of the rotating case 53 to the rear differential 31 side.
[0076]
The pinion shaft 45 is fixed to the outer periphery of the hollow input shaft 73. A hollow shaft 77 (FIG. 5) is connected to the spline portion 75 of the input shaft 73, and a transmission gear group on one side of the transmission mechanism 9 is connected to the hollow shaft 77. Thus, the pinion shaft 45 revolves under the driving force of the engine 3.
[0077]
The side gear 49 is splined to the outer periphery of a hollow output shaft 79 (output member: differential rotation member). The front wheel side propeller shaft 11 passes through the hollow shafts 73 and 77 and is connected to the spline portion 81 of the output shaft 79. The rear end of the output shaft 79 is supported by a support portion 82 of the rotary case 53.
[0078]
A thrust washer 83 is disposed between the casing body 55 (rotating case 53) and the output shaft 79 that rotate relative to each other.
[0079]
The side gear 51 is formed on the cover 57 of the rotary case 53 and is connected to the rear differential 31 side via the rotary case 53 and the like.
[0080]
The pinion shaft 45 is inclined leftward (backward) along the radially outer end with respect to a plane orthogonal to the rotation center of the center differential 41, and the number of teeth of the side gear 51 is larger than the number of teeth of the side gear 49.
[0081]
A spherical washer 85 is rotatably mounted on the free end side of the pinion shaft 45, and a pinion ring 87 is disposed between the spherical washer 85 and the rotating case 53. The spherical washer 85 and the pinion ring 87 receive the centrifugal force of the pinion gear 47 and the meshing reaction force between the side gears 49 and 51, and stably support the pinion gear 47.
[0082]
A thrust washer 89 that receives the meshing reaction force of the side gear 49 is disposed between the side gear 49 and the pinion ring 87.
[0083]
The multi-plate clutch 43 is disposed between the casing body 55 (output member) and the side gear 49 (output member) on the side gear 51 side, the outer plate 91 is connected to the inner periphery of the casing body 55, and the inner shaft 93. Is connected to the outer periphery of the side gear 49.
[0084]
As described above, the multi-plate clutch 43 is disposed SS between the output members of the center differential 41.
[0085]
A disc spring 95 is disposed between the multi-plate clutch 43 and the casing body 55 in a bent state. The multi-plate clutch 43 is pressed between the multi-plate clutch 43 and the pinion ring 87 to give a constant initial torque. Yes. The pinion ring 87 positions the multi-plate clutch 43 as described above and serves as a pressure receiving member.
[0086]
The driving force of the engine 3 input from the input shaft 73 to the pinion shaft 45 is distributed from the pinion gear 47 through the side gears 49 and 51, transmitted from the side gear 49 to the front differential 15, and transmitted from the side gear 51 to the rear differential 31. .
[0087]
At this time, a driving torque larger than that of the front wheels 21 and 23 on the side gear 49 side with a small number of teeth is sent to the rear wheels 37 and 39 on the side gear 51 side with a large number of teeth.
[0088]
Therefore, when the center of gravity of the vehicle moves to the rear wheel side, such as when starting, accelerating, or climbing, traveling performance is greatly improved.
[0089]
Further, while the center differential 41 is transmitting the driving torque, the meshing reaction force of the side gear 49 presses the pinion ring 87 rearward (multi-plate clutch 43 side) via the thrust washer 89, and the meshing reaction of the side gear 51 is counteracted. The force pulls the rotating case 53 forward.
[0090]
Thus, the multi-plate clutch 43 is pressed and fastened by the meshing reaction forces in opposite directions. Further, since the meshing reaction force of the side gear 51 is directed in the direction of the pressing force of the multi-plate clutch 43 due to the inclination of the pinion shaft 45, the fastening force is particularly large.
[0091]
When the multi-plate clutch 43 is engaged, the differential rotation of the center differential 41 is limited by the frictional resistance. Since the meshing reaction force of the side gears 49 and 51 increases / decreases in proportion to the transmission torque of the center differential 41, this differential limiting function is a torque sensitive type.
[0092]
Therefore, when starting and accelerating when a large driving torque is applied to the center differential 41, the front wheels 21, 23 and the rear wheels 37, 39 are prevented from idling by the large differential limiting force obtained by this torque sensitive differential limiting function. Thus, the startability and acceleration of the vehicle are greatly improved.
[0093]
The initial torque generated by the disc spring 95 gives a constant differential limiting force to the multi-plate clutch 43 regardless of the driving torque and the differential rotational speed.
[0094]
Therefore, when one of the front wheels 21, 23 and the rear wheels 37, 39 idles during rough road driving, stacking, starting, acceleration, etc., the driving force is applied to the wheels on the grip side by this constant differential limiting force. Is sent, so it is possible to improve rough road running ability, stack escape ability, startability, acceleration, etc.
[0095]
Further, when the vehicle turns, particularly when turning at a medium to high speed, the differential rotation of the center differential 41 is appropriately limited by the torque-sensitive differential limiting function and the initial torque, the vehicle body becomes stable, and the turning performance is improved. Will improve.
[0096]
Openings 97 and 99 are formed in the rotating case 53, and the oil sealed in the transfer case 65 flows out from these openings 97 and 99. The oil that flows in flows into the multi-plate clutch 43, the pinion gear 47 and the side gear 49. , 51, the sliding surfaces of the pinion gear 47, the spherical washer 85, the pinion ring 87, the thrust washers 83, 89, etc. are lubricated and cooled.
[0097]
Thus, the transfer 1 is configured.
[0098]
As described above, since the multi-plate clutch 43 is arranged between the side gears 49 and 51 of the center differential 41 (SS arrangement), the transfer 1 handles less differential torque than the conventional example. I'm sorry.
[0099]
Therefore, the multi-plate clutch 43 can obtain a sufficient differential limiting force even with a small capacity.
[0100]
In addition, due to the reduction in size and weight of the multi-plate clutch 43, the transfer 1 is also lighter and more compact, and the onboard performance can be improved.
[0101]
In addition, since a sufficient differential limiting force can be obtained with one set of multi-plate clutch 43 in this way, it is not necessary to dispose a differential limiting clutch between both side gears 49 and 51 and the input side. Therefore, it is possible to prevent an increase in the number of parts and the complexity of the structure, and to avoid an increase in cost due to a requirement for parts and high assembly accuracy to ensure reliability due to the complexity of the structure.
[0102]
Further, as described above, at the time of starting when a large driving torque is applied to the center differential 41 by the torque-sensitive differential limiting function obtained by pressing the multi-plate clutch 43 by the reaction force of the side gears 49 and 51. In addition, since a large differential limiting force is obtained during acceleration, the idling of the front wheels 21, 23 and the rear wheels 37, 39 is prevented, and the startability and acceleration are greatly improved.
[0103]
In addition, the multi-plate clutch 43 is small but has a large frictional surface area, a large differential limiting force can be obtained, and it can be placed in an extremely narrow space. Therefore, the transfer 1 is lighter and more compact, and the on-board performance is improved. To do.
[0104]
In addition, the multi-plate clutch 43 is configured to use both meshing reaction forces instead of one of the side gears 49 and 51 to press the multi-plate clutch 43, so that the multi-plate clutch 43 is further increased in capacity and reduced in size.
[0105]
Further, since the multi-plate clutch 43 can adjust the differential limiting function in a wide range by changing the number of clutch plates and the diameter of the friction surface, the performance of the vehicle can be greatly improved.
[0106]
In addition, since the multi-plate clutch 43 is pressed by the meshing reaction force of the gear generated in the center differential 41, an actuator dedicated to the multi-plate clutch 43 becomes unnecessary, so the transfer 1 is extremely light and compact. In addition, the on-board performance is greatly improved and the cost is greatly reduced.
[0107]
Next, a transfer 101 (transfer device) according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0108]
FigureReference numeral 2 denotes a transfer 101. This transfer 101 is disposed at the same position as the transfer 1 of the first embodiment in the four-wheel drive vehicle of FIG. Moreover, the right side of FIG. 2 is the front of this vehicle, and the members etc. which are not giving the code | symbol are not shown in figure.
[0109]
Further, members having the same functions as those in the first embodiment are referred to by the same reference numerals, and redundant description of these members having the same functions is omitted.
[0110]
As shown in FIG. 2, the transfer 101 includes a bevel gear type center differential 41 and a cone clutch 103 (torque-sensitive differential limiting mechanism: friction clutch: taper clutch).
[0111]
The cone clutch 103 is formed between the casing body 55 of the rotating case 53, the pinion ring 105, the intermediate plate 107, and the like.
[0112]
The pinion ring 105 is splined to the outer periphery of the side gear 49, and a thrust washer 89 is disposed between them. The pinion ring 105, together with the spherical washer 85, stably supports the pinion gear 47 and receives the centrifugal force of the pinion gear 47 and the meshing reaction force with the side gears 49 and 51.
[0113]
The intermediate plate 107 is disposed between the casing main body 55 and the pinion ring 105, and is prevented from rotating by engaging the convex portion 109 with the opening 111 of the rotating case 53.
[0114]
The intermediate plate 107 and the casing body 55 are provided with conical surfaces 113 and 115 (tapered friction surfaces) that slide relative to each other, and the intermediate plate 107 and the pinion ring 105 include conical surfaces 117 and 119 (tapered surfaces) that slide relative to each other. Friction surface).
[0115]
Thus, the cone clutch 103 is disposed between the casing main body 55 (side gear 51) and the side gear 49, and SS is disposed between the output members of the center differential 41.
[0116]
While the center differential 41 is transmitting driving torque, the conical surfaces 113, 115, 117, and 119 are pressed by the meshing reaction force of the side gear 49 and the meshing reaction force of the side gear 51, and the cone clutch 103 is fastened. The differential rotation of the center differential 41 is limited by the resistance.
[0117]
Since the meshing reaction force of the side gears 49 and 51 increases and decreases in proportion to the transmission torque of the center differential 41, a torque sensitive differential limiting function is obtained.
[0118]
Therefore, at the time of start and acceleration when a large driving torque is applied to the center differential 41, the front wheels 21, 23 and the rear wheels 37, 39 are idling due to the large differential limiting force obtained by this torque sensitive differential limiting function. This prevents the vehicle from starting and accelerating significantly.
[0119]
Also, when the vehicle turns, particularly when turning at a medium to high speed where a certain amount of driving torque is applied to the center differential 41, the differential rotation of the center differential 41 is limited by an appropriate differential limiting force, and the vehicle body is stabilized. , Turning performance is improved.
[0120]
In addition to the opening 111 described above, openings 121 and 123 are formed in the rotating case 53, and the cone clutch 103 (conical surfaces 113, 115, 117 and 119), the pinion gear 47 and the side gear 49 are formed by the oil flowing in from these openings. , 51, the sliding surfaces of the pinion gear 47, the spherical washer 85 and the pinion ring 105, the thrust washers 83, 89, etc. are lubricated and cooled.
[0121]
The pinion ring 105 has recesses 125 and 127 for storing oil. The oil supplied from these recesses 125 and 127 greatly improves the lubrication and cooling effect of the cone clutch 103, and the conical surfaces 113, 127 115, 117, 119 and the performance of the cone clutch 103 are stabilized.
[0122]
Thus, the transfer 101 is configured.
[0123]
This transfer 101 uses a cone clutch 103 as a differential limiting mechanism, so that the number of parts is small and the structure is simple.
[0124]
Also, the assembling property is high and the assembling cost is low.
[0125]
Further, the cone clutch 103 can adjust the differential limiting force in a wide range by changing the taper angle of the conical surfaces 113, 115, 117, and 119, and can greatly improve the performance of the vehicle.
[0126]
In addition to this, the transfer 101 has the effect of using the multi-plate clutch 43 in the differential limiting mechanism by arranging the cone clutch 103 between the side gears 49 and 51 of the center differential 41 (SS arrangement). Except for the above, effects equivalent to those of the transfer 1 can be obtained.
[0127]
  Next, referring to FIG.Reference exampleA transfer 201 (transfer device) will be described.
[0128]
FigureReference numeral 3 denotes a transfer 201. This transfer 201 is arranged at the same position as the transfer 1 of the first embodiment in the four-wheel drive vehicle of FIG. Moreover, the right side of FIG. 3 is the front of this vehicle, and the members etc. which are not giving the code | symbol are not shown in figure.
[0129]
Further, members having the same functions as those of the first and second embodiments are referred to by the same reference numerals, and redundant description of these members having the same functions is omitted.
[0130]
As shown in FIG. 3, the transfer 201 includes a bevel gear type center differential 41 and a differential rotation speed sensitive differential limiting mechanism 203.
[0131]
A pinion ring 205 is arranged between the spherical washer 85 supported on the pinion shaft 45 and the casing body 55 (rotating case 53). The pinion ring 205 together with the spherical washer 85 is pinion gear 47 of the center differential 41. Is supported stably and receives the centrifugal force of the pinion gear 47 and the meshing reaction force between the side gears 49 and 51.
[0132]
A ring 207 is welded to the outer periphery of the side gear 49, and a thrust washer 209 is disposed between the ring 207 and the pinion ring 205. A hub 211 is welded to the rear part of the side gear 49.
[0133]
The differential limiting mechanism 203 includes a fluid chamber 213 provided between the casing body 55, the hub 211, the side gear 49, and the ring 207, silicon oil (high viscosity fluid) sealed in the fluid chamber 213, and the fluid chamber 213. Is composed of a plurality of outer plates and inner plates arranged alternately. Each outer plate is connected to the inner periphery of the casing body 55, and each inner plate is connected to the outer periphery of the hub 211.
[0134]
Further, between the ring 207 and the casing main body 55 and between the hub 211 and the casing main body 55, X rings 215 and 217, which are X-shaped seals, are disposed, and the silicon oil is supplied from the fluid chamber 213. Prevents leakage.
[0135]
When differential rotation occurs between the front wheels 21 and 23 (side gear 49) and the rear wheels 37 and 39 (side gear 51), the differential limiting mechanism 203 is activated and the outer plate and the inner plate are sheared by the silicon oil. The differential rotation of the center differential 41 is limited by the shear resistance.
[0136]
Since the shear resistance of silicon oil increases as the differential rotational speed increases, a differential rotational speed sensitive differential limiting function can be obtained.
[0137]
In addition, the shear resistance of silicone oil increases almost linearly as the differential rotational speed increases from zero, but the characteristic is that when the differential rotational speed increases to some extent, the increase slows down and eventually becomes flat. is there.
[0138]
Therefore, the differential limiting mechanism 203 can obtain such a differential limiting characteristic by utilizing the shear resistance of silicon oil.
[0139]
When one of the front and rear wheels slips when driving on a rough road, stacking, starting, or accelerating, the differential limiting mechanism 203 is activated and driving force is sent to the wheels on the grip side. , Startability, acceleration, etc. are improved.
[0140]
In addition, since the differential rotation speed sensitive differential limiting function increases the idling, a larger driving force is sent to the grip-side wheel. Therefore, the above-described improvement effect by suppressing idling is increased.
[0141]
In addition, since the differential rotational speed between the front and rear wheels is relatively slow when entering the garage, the differential limiting force of the differential limiting mechanism 203 (relative rotational restraining force of the front and rear wheels) is also reduced, and the tight corner braking phenomenon. Is substantially avoided, and the behavior of the vehicle body is stabilized.
[0142]
Similarly, during braking, the relative rotational restraining force of the front and rear wheels by the differential limiting mechanism 203 is small. B. Interference with S becomes minor. B. The performance of S can be sufficiently exhibited.
[0143]
Further, when the vehicle turns, particularly when turning at a medium to high speed where the differential rotational speed between the front and rear wheels is increased to some extent, the differential rotation between the front and rear wheels is moderately limited by the differential limiting mechanism 203. Is stabilized and the turning performance is improved.
[0144]
Thus, the transfer 201 is configured.
[0145]
This transfer 201 uses a differential rotation speed sensitive differential limiting mechanism 203 so that when one of the front and rear wheels is idle, a driving force is sent to the grip side wheel and a driving force that is sent as the idling is severe. Therefore, rough road running ability, stack escape ability, startability, acceleration, etc. are greatly improved.
[0146]
In addition, the differential rotation between the front and rear wheels is appropriately allowed when entering the garage, the tight corner braking phenomenon is prevented, and the behavior of the vehicle body is stabilized.
[0147]
In addition, during braking, the relative rotational restraint force of the front and rear wheels is reduced and A. B. Interference with S is reduced, and the performance is sufficiently exhibited.
[0148]
In addition, the differential limiting mechanism 203 that uses the shear resistance of silicon oil is small and lightweight, and can provide a large differential limiting force, and can be placed in an extremely narrow space. As a result, the in-vehicle performance is greatly improved.
[0149]
Further, the differential limiting mechanism 203 using the shear resistance of silicon oil has a differential limiting characteristic in which the differential limiting force increases almost linearly as the differential rotational speed increases and eventually becomes horizontal. In addition, the maneuverability, stability, travelability, etc. of the vehicle can be greatly improved.
[0150]
In addition, the transfer 201 uses the torque-sensitive differential limiting mechanism by disposing the differential limiting mechanism 203 between the side gears 49 and 51 of the center differential 41 (SS arrangement). Except for the effect, it is possible to obtain the same effect as that of the above-described transfer 1,101.
[0151]
  Next, referring to FIG.Reference exampleThe transfer 301 (transfer device) will be described.
[0152]
FigureReference numeral 4 denotes a transfer 301. This transfer 301 is arranged at the same position as the transfer 1 of the first embodiment in the four-wheel drive vehicle of FIG. Moreover, the right side of FIG. 4 is the front of this vehicle, and the members etc. which are not giving the code | symbol are not shown in figure.
[0153]
  Also, the first2 fruitsThe members having the same functions as those in the embodiment are referred to by the same reference numerals, and redundant description of these members having the same functions is omitted.
[0154]
As shown in FIG. 4, the transfer 301 includes a bevel gear type center differential 41 and a differential limiting mechanism 303 that can control the differential limiting force from the outside.
[0155]
The casing body 55 of the rotating case 53 includes a case member 305 that houses the center differential 41, a cylindrical member 307 made of a nonmagnetic material welded thereto, a rotor 309 made of a magnetic material welded thereto, and the like.
[0156]
A thrust washer 311 is disposed between the case member 305 and the side gear 49. A shaft 313 is splined to the rotor 309, and a transmission gear 67 of the transmission gear set 25 is formed on the shaft 313.
[0157]
The differential limiting mechanism 303 includes a multi-plate main clutch 315 and a pilot clutch 317, a cam ring 319, a ball cam 321 (cam mechanism), a pressure plate 323, an armature 325, a ring-shaped electromagnet 327 (differential limiting force control means), A return spring 329, a controller, and the like are included.
[0158]
The main clutch 315 is disposed between the cylindrical member 307 (the rotating case 53) and the side gear 49, and the pilot clutch 317 is disposed between the cylindrical member 307 and the cam ring 319.
[0159]
The ball cam 321 is formed between the cam ring 319 and the pressure plate 323. The pressure plate 323 is splined to the outer periphery of the output shaft 79 together with the side gear 49.
[0160]
A thrust bearing 331 and a washer 333 that receive the cam reaction force of the ball cam 321 are disposed between the cam ring 319 and the rotor 309 (the rotating case 53).
[0161]
The armature 325 is disposed between the pilot clutch 317 and the pressure plate 323, and is positioned on the cylindrical member 307 by the snap ring 335.
[0162]
The core 337 of the electromagnet 327 is supported on the rotor 309 by ball bearings 339 and 339, and the rear end side of the rotating case 53 is supported on the transfer case 65 by these ball bearings 339 and 339 and the core 337. Yes.
[0163]
An air gap 341 is formed between the core 337 and the rotor 309.
[0164]
A lead wire 343 of the electromagnet 327 is drawn to the outside through a grommet, and is connected to a vehicle battery by a connector 345.
[0165]
The rotor 309 is divided into an outer peripheral side and an inner peripheral side by a ring 347 made of stainless steel (nonmagnetic material), and the magnetic force of the electromagnet 327 is prevented from being short-circuited on the rotor 309 by the ring 347, so that the armature 325 concentrate.
[0166]
The controller detects turning based on the vehicle speed, the steering angle, the lateral G, or the like, or performs excitation of the electromagnet 327, control of the excitation current, and excitation stop according to the road surface condition or the idling of the front and rear wheels.
[0167]
When the electromagnet 327 is excited, a magnetic force loop 349 is formed, the armature 325 is attracted, and the pilot clutch 317 is pressed and fastened. When differential rotation occurs between the front wheels 21 and 23 (side gear 49) and the rear wheels 37 and 39 (side gear 51) with the pilot clutch 317 engaged, this differential torque is applied to the ball cam 321. The main clutch 315 is pressed through the pressure plate 323 by the cam thrust force, and the differential of the center differential 41 is limited by the frictional resistance.
[0168]
Further, when the exciting current of the electromagnet 327 is controlled, the cam thrust force of the ball cam 321 is changed by the slip of the pilot clutch 317, the connecting force of the main clutch 315 is changed, and the differential limiting force is adjusted.
[0169]
On the other hand, when the excitation of the electromagnet 327 is stopped, the pilot clutch 317 is released, the cam thrust force of the ball cam 321 disappears, the main clutch 315 is released, and the center differential 41 becomes free of differential.
[0170]
Therefore, when one of the front and rear wheels is idled during rough road driving, stacking, starting, acceleration, etc., the differential limiting mechanism 303 is operated and the main clutch 315 is engaged to drive the grip side wheels. Will be sent to improve rough road performance, stack escape, startability, acceleration, etc.
[0171]
Also, when turning sharply at low speeds, especially when putting in a garage that repeats forward and backward with low speed sudden turns, the relative rotational restraint between the front and rear wheels by the main clutch 315 is released or the relative rotational restraining force is maximized. If it is made smaller, the tight corner braking phenomenon is avoided and the behavior of the vehicle body is stabilized.
[0172]
Similarly, during braking, if the relative rotation restriction between the front and rear wheels by the main clutch 315 is released or the relative rotation restriction force is minimized, A. B. S. is prevented, and A.S. B. The performance of S can be sufficiently exhibited.
[0173]
Further, when the vehicle turns, particularly when turning at a medium to high speed, if the differential rotation between the front and rear wheels is appropriately limited by the differential limiting mechanism 303, the vehicle body is stabilized and the turning performance is improved.
[0174]
The rotating case 53 has an opening 351 facing the pilot clutch 317. The oil that has flowed from the opening 351 starts the pilot clutch 317, the ball cam 321, the thrust bearing 331, the washer 333, and the like. Lubricated and cooled, the function of the differential limiting mechanism 303 is stabilized, and the durability is improved.
[0175]
Thus, the transfer 301 is configured.
[0176]
Since the transfer 301 uses the differential limiting mechanism 303 that can control the differential limiting force from the outside by the electromagnet 327, the differential limiting force can be arbitrarily controlled according to changes in the running state of the vehicle and the road surface state. , Vehicle performance, running performance, stability, tight corner braking prevention function, A. B. The function of preventing interference with S can be greatly improved.
[0177]
In addition, since the differential limiting force can be precisely controlled by controlling the exciting current of the electromagnet 327, the effect of improving traveling performance, maneuverability, stability, etc. is great.
[0178]
Further, by strengthening the coupling force of the main clutch 315 by the amplification function of the ball cam 321, a sufficient differential limiting force can be obtained and the electromagnet 327 can be reduced in size, so that the transfer 301 is lighter and more compact. Therefore, in-vehicle performance is improved.
[0179]
Further, the downsizing of the electromagnet 327 reduces the burden on the battery and improves the fuel efficiency of the engine 3.
[0180]
Further, the transfer 301 using the electromagnet 327 as the differential limiting force control means is different from the configuration using the fluid pressure actuator, and does not require a pump or pressure piping. In addition, it is freed from pressure leaks in the pump and each part of the pressure line, and reliability is greatly improved.
[0181]
In addition, the transfer 301 has a differential limiting mechanism 303 disposed between the side gears 49 and 51 of the center differential 41 (SS arrangement), so that a torque-sensitive differential limiting mechanism and a differential rotation speed are provided. Except for the effect obtained by using the sensitive differential limiting mechanism, the same effect as that of the transfer 1, 101, 201 can be obtained.
[0182]
In addition to the electromagnet, for example, a fluid pressure actuator that operates by hydraulic pressure or pneumatic pressure may be used as the external control means.
[0183]
  In addition, the firstThe secondIn the embodiment, the configuration is such that a larger driving torque is sent to the rear wheels than the front wheels, but it is possible to send a larger driving torque to any of the front and rear wheels due to the unequal torque distribution characteristics of the intermediate differential mechanism. The torque distribution ratio can be arbitrarily set.
[0184]
For example, contrary to each embodiment, if the driving torque larger than that of the rear wheels is configured to be sent to the front wheels, the straight traveling performance of the vehicle is improved.
[0185]
  In addition, the firstThe secondIn the embodiment, an example in which a bevel gear type differential mechanism in which the number of teeth of both output side gears is different is used as an intermediate differential mechanism having unequal torque distribution characteristics is shown. The differential mechanism is not limited to this.
[0186]
For example, a differential mechanism that connects both side gears via a pinion gear that is slidably and rotatably accommodated in the accommodation hole of the differential case, a planetary gear type differential mechanism, or a differential mechanism that uses a worm gear may be used. In order to give them unequal torque distribution characteristics, the number of teeth of both output gears may be changed.
[0187]
Furthermore, a differential mechanism configured to distribute different driving torques to the front and rear wheels via a pair of friction clutches may be used.
[0188]
【The invention's effect】
In the transfer device according to the first aspect, since the differential limiting mechanism is disposed between the output members, a sufficient differential limiting force can be obtained, and it is lightweight and compact, and the on-vehicle performance is improved.
[0189]
In addition, there is no need to place a differential limiting mechanism between the input member and both output members, thereby avoiding an increase in the number of parts and a complicated structure, an increase in size, weight, and a reduction in vehicle mounting. It is done.
[0190]
AlsoThe torque-sensitive differential limiting mechanism prevents the wheels from slipping and improves starting performance, acceleration performance, and the like.
[0191]
  further,A friction clutch using a clutch plate has a large friction area and a large differential limiting force. In addition, since it can be arranged in a narrow space, it greatly contributes to reducing the weight and size of the transfer device.
[0192]
  Also, by changing the number of clutch plates and the diameter of the friction surface, the differential limiting force can be adjusted in a wide range, and the performance of the vehicle can be greatly improved.Furthermore, by using the meshing reaction force generated by the intermediate differential mechanism to press the clutch, an actuator for pressing the clutch becomes unnecessary, the transfer device becomes lighter and more compact, and the on-board performance is greatly improved, and the cost is reduced. It is greatly reduced.
[0193]
  Claim2The invention described in, Te-By using a per clutch, the number of parts is small, the structure is simple, and the assembling property is high and the assembling cost is low.
[0194]
Further, by changing the taper angle, the differential limiting force can be adjusted in a wide range, and the performance of the vehicle can be greatly improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 of the present inventionReference exampleFIG.
FIG. 4 of the present inventionReference exampleFIG.
FIG. 5 is a skeleton mechanism diagram showing a power system of a four-wheel drive vehicle using the first embodiment.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a conventional example.
[Explanation of symbols]
  1, 101, 201, 301 Transfer (transfer device)
  3 Engine
  21, 23 Front wheel
  37, 39 Rear wheel
  41 Bevel gear type center differential (intermediate differential mechanism)
  43 Multi-plate clutch (torque-sensitive differential limiting mechanism: friction clutch)
  49, 51 Side gear (Output member: Differential rotation member)
  53 Rotating case (Output member: Differential rotating member)
  91 Outer plate (clutch plate) of multi-plate clutch
  93 Inner plate (clutch plate) of multi-plate clutch
  103 Cone clutch (torque-sensitive differential limiting mechanism: friction clutch: taper clutch)
  113, 115, 117, 119 Conical surface (tapered friction surface)
  203 Differential rotation speed sensitive differential limiting mechanism
  303 Differential limiting mechanism that can control differential limiting force from outside
  315 Main clutch
  317 Pilot clutch
  321 Ball cam (cam mechanism)
  327 Electromagnet (Differential limiting force control means)

Claims

An intermediate differential mechanism that distributes the driving force of the input engine to the front wheel side and the rear wheel side with different output torques, and the differential rotation of the intermediate differential mechanism is limited and the differential limiting force can be adjusted Differential limiting mechanism, and this differential limiting mechanism is disposed between both output members of the intermediate differential mechanism ,
The differential limiting mechanism is a torque-sensitive differential limiting mechanism in which a differential limiting force changes in response to a driving torque passing through the differential mechanism;
The torque-sensitive differential limiting mechanism is formed by connecting the clutch plates alternately arranged in the axial direction between the output members that are a pair of differential rotating members, and when these clutch plates are pressed against each other, It is a friction clutch that limits differential rotation by its frictional resistance,
The friction clutch is pressed by the meshing thrust force of the gear generated in the intermediate differential mechanism,
The meshing reaction force of one output member presses one side of the friction clutch, and the meshing reaction force of the other output member presses the other side of the friction clutch and the clutch plates are pressed against each other. Transfer device.

An intermediate differential mechanism that distributes the driving force of the input engine to the front wheel side and the rear wheel side with different output torques, and the differential rotation of the intermediate differential mechanism is limited and the differential limiting force can be adjusted Differential limiting mechanism, this differential limiting mechanism is disposed between both output members of the intermediate differential mechanism ,
The differential limiting mechanism is a torque-sensitive differential limiting mechanism in which a differential limiting force changes in response to a driving torque passing through the differential mechanism, and is formed between a pair of output members that are a pair of differential rotating members. It is a taper clutch that consists of tapered friction surfaces that can slide and rotate with each other, and when these friction surfaces are pressed against each other, the frictional resistance limits the differential rotation,
The taper clutch is pressed by the gear meshing thrust generated by the intermediate differential mechanism,
The meshing reaction force of one output member presses one side of the taper clutch, and the meshing reaction force of the other output member presses the other side of the taper clutch to press the tapered friction surface. Transfer device.