JP5794314B2 - トランスファ装置 - Google Patents

Description

本発明は、トランスファ装置に関し、特に、２輪駆動状態と４輪駆動状態とを切替可能な４輪駆動車に搭載されるトランスファ装置に関する。

従来、２輪駆動状態と４輪駆動状態とを切替可能な４輪駆動車として、エンジン縦置き型のＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）駆動方式をベースとする４輪駆動車が知られている。一般に、このような４輪駆動車は、４輪駆動状態による走行時、前輪と後輪との回転差を吸収するセンターディファレンシャルと、２輪駆動状態と４輪駆動状態とを切り替える切替機構とを含んで構成されたトランスファ装置を備えている。

この種のトランスファ装置として、変速機の出力軸に連結されたデフケースと後輪駆動軸に連結された一方のサイドギヤと前輪駆動系の出力部材に連結された他方のサイドギヤとを有するセンターディファレンシャルと、このセンターディファレンシャルと併設して設けられた切替機構とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載の切替機構は、デフケースの外周、出力部材の外周、前輪駆動軸に動力伝達可能な駆動部材の外周のそれぞれに形成された各スプラインと係合可能で、かつ軸方向移動可能なスリーブを有する。このスリーブは、運転者の操作に伴い軸方向に移動させられることによって各スプラインとの係合状態を選択的に切り替えることができ、次の３通りのポジションをとり得る。すなわち、スリーブがデフケースのスプラインと出力部材のスプラインとに係合する第１ポジションと、スリーブが第１ポジションから駆動部材側に移動することにより出力部材のスプラインと駆動部材のスプラインとに係合する第２ポジションと、スリーブが第２ポジションからさらに駆動部材側に移動することにより上記３つのスプライン全てに係合する第３ポジションとがある。

第１ポジションでは、デフケースの回転が駆動部材に伝達されないため、前輪が駆動されず、後輪のみが駆動する２輪駆動状態とされる。第２ポジションでは、他方のサイドギヤの回転が駆動部材に伝達されるため、前輪および後輪を駆動する４輪駆動状態とされる。このとき、デフケースと出力部材とは、スリーブを介して固定されていないため、センターディファレンシャルが前後輪の回転差を吸収可能なデフフリー状態となっている。第３ポジションでは、デフケースの回転が駆動部材に伝達されるため、前輪および後輪を駆動する４輪駆動状態とされる。このとき、デフケースが出力部材に固定されるため、変速機から入力された動力が他方のサイドギヤを介さずにデフケースを介して直接駆動部材に伝達される。すなわち、この第３ポジションでは、センターディファレンシャルによる前後輪の回転差の吸収が行われない、いわゆるデフロック状態とされる。

実開昭６３−１３３３２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の従来のトランスファ装置にあっては、例えば２輪駆動状態から４輪駆動状態に切り替える際、すなわちスリーブを第１ポジションから第２ポジションに移動させる際、一時的にではあるが、スリーブが３つのスプライン全てに係合するデフロック状態をとり得る。このデフロック状態では、後輪駆動軸と前輪駆動軸との間に生ずる捩じりをセンターディファレンシャルで吸収できなくなるため、前後輪のタイヤ径差から発生する捩じりトルク、いわゆる循環トルクがトランスファ装置の各要素に蓄積される。したがって、従来のトランスファ装置では、上述の循環トルクによってスリーブが動きづらくなり、２輪駆動状態から４輪駆動状態への切替をスムーズに行うことができないという問題があった。

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、２輪駆動状態と４輪駆動状態をスムーズに切り替えることができるトランスファ装置を提供することを目的とする。

本発明に係るトランスファ装置は、上記目的達成のため、２輪駆動状態と４輪駆動状態とを切替可能な４輪駆動車に搭載され、駆動力源から出力される動力を主駆動輪および副駆動輪に分配して出力可能なトランスファ装置であって、主駆動輪に連結された一方の出力部材および副駆動輪に連結された伝達部材との間で動力を伝達可能な他方の出力部材を含む差動機構と、前記駆動力源に連結されたデフケースとを有するセンターディファレンシャルと、前記デフケースと前記他方の出力部材とが係合する第１の位置と、前記他方の出力部材と前記伝達部材とが係合する第２の位置との間で移動可能なスリーブと、前記一方の出力部材と前記伝達部材とを係合および解放するクラッチと、を備え、前記クラッチは、前記２輪駆動状態と前記４輪駆動状態を切り替える際、前記一方の出力部材と前記伝達部材とを係合するクラッチである構成を有する。

この構成により、本発明に係るトランスファ装置は、スリーブが第１の位置に移動することによりデフケースと他方の出力部材とが係合し、他方の出力部材と伝達部材とが非係合状態とされる。これにより、４輪駆動車を２輪駆動状態とすることが可能である。また、スリーブが第２の位置に移動することにより他方の出力部材と伝達部材とが係合する。これにより、４輪駆動車を４輪駆動状態とすることが可能である。

また、本発明に係るトランスファ装置は、一方の出力部材と伝達部材とを係合および解放するクラッチを備える。このため、本発明に係るトランスファ装置は、２輪駆動状態と４輪駆動状態とを切り替える際、クラッチを係合させることで、スリーブの移動に先立って他方の出力部材と伝達部材とを直結状態とすることができる。したがって、本発明に係るトランスファ装置は、２輪駆動状態と４輪駆動状態との切替時に、主駆動輪と副駆動輪とのタイヤ径差から発生する循環トルクによってスリーブが動きづらくなることがなく、２輪駆動状態と４輪駆動状態をスムーズに切り替えることができる。

本発明に係るトランスファ装置は、上記のトランスファ装置において、前記伝達部材と前記副駆動輪との間で動力の伝達を行う副駆動輪駆動部材と、前記副駆動輪駆動部材と前記副駆動輪との間で動力を伝達する伝達状態と動力を遮断する遮断状態とを切替可能な断続手段と、を備えた構成を有する。

この構成により、本発明に係るトランスファ装置は、伝達状態と遮断状態とを切替可能な断続手段を備えるので、２輪駆動状態時に断続手段によって副駆動輪駆動部材と副駆動輪との間で動力を遮断することが可能となる。これにより、２輪駆動状態では、副駆動輪駆動部材の駆動を停止することができ、燃費の向上を図ることができる。

本発明に係るトランスファ装置は、好ましくは、上記のトランスファ装置において、前記スリーブの移動、前記クラッチの係合および解放を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記２輪駆動状態と前記４輪駆動状態とを切り替える際、前記クラッチを係合した後に前記スリーブを移動させるとともに、前記スリーブが前記第１の位置あるいは前記第２の位置に移動した後に前記クラッチを解放するよう構成される。

この構成により、本発明に係るトランスファ装置は、２輪駆動状態と４輪駆動状態との切替をスムーズに行うことができる。

本発明に係るトランスファ装置は、より好ましくは、上記のトランスファ装置において、前記制御手段は、前記２輪駆動状態から前記４輪駆動状態に切り替える際、前記副駆動輪の回転と前記副駆動輪駆動部材の回転とが同期するよう前記クラッチの係合力を制御するとともに、前記同期が完了した後に前記断続手段を伝達状態に切り替えるよう構成される。

この構成により、本発明に係るトランスファ装置は、クラッチの係合力を制御することにより副駆動輪の回転と副駆動輪駆動部材の回転との同期が完了した後に、断続手段を伝達状態に切り替えるので、断続手段の切替をスムーズに行うことができる。

本発明によれば、２輪駆動状態と４輪駆動状態をスムーズに切り替えることができるトランスファ装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る４輪駆動車の構成を模式的に示した概略構成図である。 本発明の実施の形態に係るトランスファ装置の動作を説明する図であって、スタンバイ４輪駆動モード時のトランスファ装置の模式図である。 本発明の実施の形態に係るトランスファ装置の動作を説明する図であって、デフロック状態を示すトランスファ装置の模式図である。 本発明の実施の形態に係るトランスファ装置の動作を説明する図であって、フルタイム４輪駆動モード時のトランスファ装置の模式図である。 本発明の実施の形態に係るＥＣＵにより実行されるスタンバイ４輪駆動モードからフルタイム４輪駆動モードへの駆動状態切替制御を示すフロー図である。 本発明の実施の形態に係るＥＣＵにより実行されるフルタイム４輪駆動モードからスタンバイ４輪駆動モードへの駆動状態切替制御を示すフロー図である。 本発明の実施の形態に係るＥＣＵにより実行される２輪駆動モードからスタンバイ４輪駆動モードへの駆動状態切替制御を示すフロー図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１〜図７を参照して、本発明の実施の形態に係るトランスファ装置４が適用される４輪駆動車１について説明する。

図１に示すように、４輪駆動車１は、フロントエンジン・リヤドライブ（ＦＲ駆動）を基本とし、２輪駆動状態と４輪駆動状態とを切替可能な４輪駆動車である。４輪駆動車１は、駆動力源としてのエンジン２と、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）３と、トランスファ装置４と、リヤプロペラシャフト５と、リヤディファレンシャル６と、左右の後輪７Ｒ、７Ｌと、フロントプロペラシャフト８と、フロントディファレンシャル９と、断続装置１０と、左右の前輪１１Ｒ、１１Ｌとを含んで構成されている。

本実施の形態では、エンジン２から出力される動力が直接伝達される後輪７Ｌ、７Ｒを主駆動輪とし、エンジン２から出力される動力がトランスファ装置４を介して伝達される前輪１１Ｌ、１１Ｒを副駆動輪として説明を行う。また、２輪駆動状態には、エンジン２の動力が後輪７Ｌ、７Ｒにのみ伝達される２輪駆動モードと、エンジン２の動力を後輪７Ｌ、７Ｒに伝達させつつ、必要に応じて後述する制御クラッチ４５を制御して前輪１１Ｒ、１１Ｌにもエンジン２の動力を伝達するスタンバイ４輪駆動モードが含まれる。さらに、４輪駆動状態は、常時、後輪７Ｌ、７Ｒおよび前輪１１Ｒ、１１Ｌにエンジン２の動力が伝達されるフルタイム４輪駆動モードである。

エンジン２は、ガソリン等の燃料と空気との混合気を図示しない燃焼室内で燃焼させて動力を発生させ、図示しないクランクシャフトに出力する公知の動力装置である。エンジン２は、軽油等を燃料とするディーゼルエンジンであってもよい。

トランスミッション３は、エンジン２とトランスファ装置４との間に設けられ、エンジン２の回転を所望の変速比に応じた回転に変速してトランスファ装置４に出力するようになっている。トランスミッション３としては、例えばクラッチおよびブレーキ等の摩擦係合装置と遊星歯車装置とを用いてギヤ段を設定する有段式（遊星歯車式）の自動変速機や、変速比を無段階に調整するベルト式無段変速機（ＣＶＴ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）、あるいは運転者のシフト操作に応じて手動で変速操作を行う手動変速機すなわちマニュアルトランスミッションを用いることができる。また、マニュアルトランスミッションとしては、変速操作をシフトアクチュエータおよびセレクトアクチュエータによって自動的に行う自動化マニュアルトランスミッション、いわゆるＡＭＴを用いることもできる。また、マニュアルトランスミッションを用いる場合には、エンジン２とトランスミッション３との間にクラッチ機構が設けられる。

トランスファ装置４は、Ｈ−Ｌ切替部４１と、センターディファレンシャル４２と、伝達機構４３と、切替スリーブ４４と、制御クラッチ４５と、アクチュエータ７０と、電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：以下、単にＥＣＵという）１００とを含んで構成されている。トランスファ装置４は、エンジン２から出力される動力を前輪１１Ｌ、１１Ｒおよび後輪７Ｌ、７Ｒに分配して出力可能に構成されている。

Ｈ−Ｌ切替部４１は、高速レンジ（Ｈｉ）とニュートラルレンジ（Ｎ）と低速レンジ（Ｌｏ）との間でレンジ切替が可能な副変速機として機能するものである。例えば、舗装道路の走行時には、高速レンジを選択して高速走行を可能にする一方、オフロードにおける登坂路走行時などでは、低速レンジを選択して駆動輪に大きな駆動力が得られるようにし、悪路走破性を高めるといった使い方がされる。また、Ｈ−Ｌ切替部４１は、車室内の運転席近傍に配設されたレンジ切替用レバーやレンジ切替用スイッチ等を運転者が操作することに伴い、例えばアクチュエータ駆動によって上記高速レンジと低速レンジとが切替可能となっている。

センターディファレンシャル４２は、４輪駆動走行時における前輪１１Ｌ、１１Ｒと後輪７Ｌ、７Ｒの回転差を許容するようになっており、差動機構５０と、デフケース５１とを含んで構成されている。

差動機構５０は、一対のデフピニオンギヤ５２と、一対のサイドギヤ５３、５４とを有している。デフピニオンギヤ５２は、デフケース５１に対して公転可能かつ自転可能に取り付けられている。また、デフピニオンギヤ５２には、サイドギヤ５３、５４が噛み合わされている。

一対のサイドギヤ５３、５４のうち、一方のサイドギヤ５３には、後輪用出力軸５５が連結されており、この後輪用出力軸５５は、リヤプロペラシャフト５およびリヤディファレンシャル６を介して後輪７Ｌ、７Ｒに連結されている。本実施の形態に係る一方のサイドギヤ５３および後輪用出力軸５５は、本発明に係る一方の出力部材を構成する。

他方のサイドギヤ５４には、ハブ５６が連結されており、このハブ５６は、前輪１１Ｌ、１１Ｒに連結された伝達機構４３との間で動力を伝達可能に構成されている。また、ハブ５６の外周には、後述する切替スリーブ４４のスプライン内歯と係合可能な図示しないスプライン外歯が形成されている。本実施の形態に係る他方のサイドギヤ５４およびハブ５６は、本発明に係る他方の出力部材を構成する。

デフケース５１は、Ｈ−Ｌ切替部４１を介してトランスミッション３に接続された入力軸５８に連結されている。すなわち、デフケース５１は、入力軸５８およびトランスミッション３を介してエンジン２に連結されている。また、デフケース５１の外周には、ハブ５６と同様、後述する切替スリーブ４４のスプライン内歯と係合可能な図示しないスプライン外歯が形成されている。さらに、デフケース５１には、前述した一対のデフピニオンギヤ５２および一対のサイドギヤ５３、５４が収納されている。

伝達機構４３は、ドライブギヤ６０と、スプラインピース６１と、ドリブンギヤ６２と、チェーン６３とを有している。

ドライブギヤ６０は、チェーン６３を介してドリブンギヤ６２に接続されている。スプラインピース６１は、ドライブギヤ６０に連結され、ドライブギヤ６０と一体回転可能に構成されている。また、スプラインピース６１の外周には、デフケース５１およびハブ５６と同様、後述する切替スリーブ４４のスプライン内歯と係合可能な図示しないスプライン外歯が形成されている。本実施の形態におけるスプラインピース６１は、本発明に係る伝達部材を構成する。

ドリブンギヤ６２は、フロントプロペラシャフト８の一端に固定されている。チェーン６３は、４輪駆動走行時、ドライブギヤ６０に伝達されたエンジン２の動力をドリブンギヤ６２に伝達するようになっている。

切替スリーブ４４は、円筒状に形成され、内周部に前述したデフケース５１、ハブ５６およびスプラインピース６１の各スプライン外歯に係合可能なスプライン内歯を有している。切替スリーブ４４は、デフケース５１とハブ５６とを係合する第１の位置と、ハブ５６とスプラインピース６１とを係合する第２の位置との間で、アクチュエータ７０によって後輪用出力軸５５の軸方向に移動可能に構成されている。本実施の形態における切替スリーブ４４は、本発明に係るスリーブを構成する。

第１の位置では、切替スリーブ４４のスプライン内歯がデフケース５１およびハブ５６の各スプライン外歯に係合し、かつスプラインピース６１のスプライン外歯と非係合とされることで、エンジン２の動力が後輪７Ｌ、７Ｒにのみ伝達される２輪駆動モードあるいは制御クラッチ４５を介してエンジン２の動力が前輪１１Ｌ、１１Ｒにも伝達されるスタンバイ４輪駆動モードとされる。

第２の位置では、切替スリーブ４４のスプライン内歯がハブ５６およびスプラインピース６１の各スプライン外歯に係合することで、エンジン２の動力がセンターディファレンシャル４２を介して後輪７Ｌ、７Ｒおよび前輪１１Ｌ、１１Ｒに伝達されるフルタイム４輪駆動モードとされる。

アクチュエータ７０は、ＥＣＵ１００に接続されており、ＥＣＵ１００からの駆動信号に応じて切替スリーブ４４を移動させるようになっている。また、４輪駆動車１の車内には、２輪駆動モードあるいはスタンバイ４輪駆動モードとフルタイム４輪駆動モードを切替可能な切替スイッチ１０１が設けられている。切替スイッチ１０１は、ＥＣＵ１００に接続されており、各モードに応じた信号をＥＣＵ１００に出力する。したがって、アクチュエータ７０は、ＥＣＵ１００からの各モードの駆動信号に応じて切替スリーブ４４を第１の位置あるいは第２の位置に移動させる。なお、切替スイッチ１０１に代えて切替レバーとしてもよい。

アクチュエータ７０としては、例えばラックおよびピニオンからなるラックアンドピニオン機構と、ピニオンに接続された電動モータとから構成されたものを用いることができる。本実施の形態では、アクチュエータ７０は、電動モータによりピニオンを回転させることでラックを往復運動させる。電動モータは、ＥＣＵ１００により制御される。切替スリーブ４４は、ラックに連動して軸方向に移動するようになっている。

制御クラッチ４５は、伝達機構４３に連結され、後輪用出力軸５５と伝達機構４３とを係合および解放するようになっている。制御クラッチ４５は、後輪用出力軸５５と一体回転する複数のフリクションディスク８１と、スプラインピース６１と一体回転する複数のフリクションプレート８２とを有する、いわゆる多板クラッチとして構成されている。また、制御クラッチ４５は、ＥＣＵ１００に接続されており、フリクションディスク８１とフリクションプレート８２の押し付けトルクがＥＣＵ１００によって制御されることで、後輪用出力軸５５と伝達機構４３との間のクラッチ伝達トルクを調整可能に構成されている。これにより、前輪１１Ｌ、１１Ｒおよび後輪７Ｌ、７Ｒに配分されるトルクの比率を変化させることが可能である。

制御クラッチ４５としては、ＥＣＵ１００により電子制御可能であれば、いずれの構成であってもよく、例えば電動モータ等のアクチュエータを利用して押し付けトルクを作用させるものや、電磁石や油圧により押し付けトルクを作用させるもの等、種々の構成を用いることが可能である。

また、制御クラッチ４５は、例えばフルタイム４輪駆動モード時にクラッチ伝達トルクを最大とすることにより後輪用出力軸５５と伝達機構４３と直結状態とすることが可能である。この場合には、センターディファレンシャル４２がデフロック状態とされる。さらに、制御クラッチ４５は、フルタイム４輪駆動モード時にクラッチ伝達トルクを調整し、差動を制限することによりセンターディファレンシャル４２をリミテッド・スリップ・デフ（以下、単にＬＳＤという）として機能させることも可能である。

また、制御クラッチ４５は、例えば切替スリーブ４４が第１の位置にあるとき、すなわち２輪駆動モードが選択されているとき、４輪駆動車１の走行状態等に応じてクラッチ伝達トルクを調整することによりスタンバイ４輪駆動モードを実現可能である。

また、制御クラッチ４５は、後述する断続装置１０によって前輪１１Ｌ、１１Ｒとフロントプロペラシャフト８との間の動力伝達が遮断されている２輪駆動モードからスタンバイ４輪駆動モードへの移行時に、クラッチ伝達トルクを調整することにより断続装置１０における同期を行う同期装置として機能することができる。ここで、断続装置１０における同期とは、後述する第１ハブ１２と第２ハブ１３との間の回転差を徐々に減らして最終的に略一致するようにすることをいう。本実施の形態における制御クラッチ４５は、本発明に係るクラッチを構成する。

ＥＣＵ１００は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えるマイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵは、ＲＡＭの一時記憶機能を利用するとともにＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うようになっている。ＲＯＭには、後述する駆動状態切替制御に関するプログラムをはじめ、４輪駆動車１の制御に必要とされる各種プログラムが記憶されている。本実施の形態におけるＥＣＵ１００は、本発明に係る制御手段を構成する。

ＥＣＵ１００は、アクチュエータ７０を介して切替スリーブ４４の移動を制御するとともに、制御クラッチ４５の係合および解放を制御するようになっている。また、ＥＣＵ１００は、２輪駆動モードからフルタイム４輪駆動モードに切り替える際、前輪１１Ｌ、１１Ｒの回転とフロントプロペラシャフト８の回転、すなわち後述する第１ハブ１２の回転と第２ハブ１３の回転とが同期するよう、制御クラッチ４５の係合力すなわちクラッチ伝達トルクを制御するようになっている。

さらに、ＥＣＵ１００は、アクチュエータ１５を介して断続スリーブ１４の移動を制御するようになっている。特に、ＥＣＵ１００は、上述した同期が完了した後に断続スリーブ１４を伝達位置に移動させて、断続装置１０を伝達状態とするようになっている。

リヤプロペラシャフト５は、後輪用出力軸５５とリヤディファレンシャル６との間に設けられ、トランスファ装置４から出力された動力をリヤディファレンシャル６を介して後輪７Ｌ、７Ｒに伝達するようになっている。

リヤディファレンシャル６は、リヤプロペラシャフト５と左右の後輪７Ｒ、７Ｌとの間に設けられ、左右の後輪７Ｒ、７Ｌの回転差を許容するようになっている。

フロントプロペラシャフト８は、トランスファ装置４、詳しくは伝達機構４３とフロントディファレンシャル９との間に設けられ、トランスファ装置４から出力された動力をフロントディファレンシャル９を介して左右の前輪１１Ｒ、１１Ｌに伝達するようになっている。すなわち、フロントプロペラシャフト８は、伝達機構４３と左右の前輪１１Ｒ、１１Ｌとの間で動力の伝達を行うようになっている。本実施の形態におけるフロントプロペラシャフト８は、本発明に係る副駆動輪駆動部材を構成する。

フロントディファレンシャル９は、フロントプロペラシャフト８と左右の前輪１１Ｒ、１１Ｌとの間に設けられ、左右の前輪１１Ｒ、１１Ｌの回転差を許容するようになっている。

断続装置１０は、フロントディファレンシャル９と前輪１１Ｒとの間に設けられている。断続装置１０は、フロントプロペラシャフト８と左右の前輪１１Ｒ、１１Ｌとの間で動力を伝達する伝達状態と、動力を遮断する遮断状態とを切替可能に構成されている。具体的には、断続装置１０は、フロントディファレンシャル側に連結された第１ハブ１２と、前輪１１Ｒ側に連結された第２ハブ１３と、これら第１ハブ１２および第２ハブ１３に係合可能な断続スリーブ１４と、アクチュエータ１５とを備えている。第１ハブ１２および第２ハブ１３の外周にはスプライン外歯が形成され、断続スリーブ１４の内周にはそれらスプライン外歯に係合可能なスプライン内歯が形成されている。アクチュエータ１５は、ＥＣＵ１００に接続されており、ＥＣＵ１００からの駆動信号に応じて断続スリーブ１４を軸方向に移動させるようになっている。アクチュエータ１５としては、上述したアクチュエータ７０と同様のものを用いることができる。

この断続装置１０では、断続スリーブ１４を第１ハブ１２および第２ハブ１３の双方と係合する伝達位置に移動させることで、フロントプロペラシャフト８と左右の前輪１１Ｒ、１１Ｌとの間で動力を伝達する伝達状態とされる。一方で、断続スリーブ１４を第１ハブ１２および第２ハブ１３のいずれか一方にのみ係合（本実施の形態では第２ハブ１３にのみ係合）する遮断位置に移動させることで、フロントプロペラシャフト８と左右の前輪１１Ｒ、１１Ｌとの間で動力を遮断する遮断状態とされる。本実施の形態における断続装置１０は、本発明に係る断続手段を構成する。

次に、図２〜図７を参照して、本実施の形態に係るトランスファ装置４における駆動状態切替制御について説明する。

まず、本実施の形態に係るトランスファ装置４において、スタンバイ４輪駆動モードからフルタイム４輪駆動モードへの駆動状態切替制御について説明する。

図５に示すように、ＥＣＵ１００は、スタンバイ４輪駆動モード中に、運転者により切替スイッチ１０１（図１参照）が押下され、フルタイム４輪駆動モードの要求を示す信号の入力があると、制御クラッチ４５を係合すなわちクラッチ伝達トルクを最大とし直結状態とする（ステップＳ１）。これにより、図２に示すように、トランスファ装置４においては、後輪用出力軸５５と伝達機構４３の回転が一致し、デフケース５１、ハブ５６およびスプラインピース６１を介してスリーブ４４にかかる荷重がエンジン２（図１参照）のエンジントルクのみとなる。

次いで、ＥＣＵ１００は、アクチュエータ７０に駆動信号を出力し、切替スリーブ４４を図２に示す第１の位置から図４に示す第２の位置に向けて移動させる（ステップＳ２）。このとき、切替スリーブ４４は、図３に示すように、デフケース５１、ハブ５６およびスプラインピース６１の全てに係合するデフロック状態を経由する。しかし、このデフロック状態となっても、上述した通り、制御クラッチ４５が係合しているためスリーブ４４に対する循環トルクの入力が遮断された状態となっている。つまり、スリーブ４４にかかる荷重は、エンジントルクのみとなっている。したがって、スリーブ４４は、デフロック状態を経由する場合であっても、従来のように循環トルクの影響を受けずにスムーズに第２の位置に移動することができる。ここで、図３に示す制御クラッチ４５にかかる斜線は、制御クラッチ４５の係合状態を示している。

次いで、ＥＣＵ１００は、図４に示すようにスリーブ４４を第２の位置に移動させた後、制御クラッチ４５を解放すなわちクラッチ伝達トルクを最小あるいはゼロとする（ステップＳ３）。これにより、スタンバイ４輪駆動モードからフルタイム４輪駆動モードへの切替が完了する。

次に、本実施の形態に係るトランスファ装置４において、フルタイム４輪駆動モードからスタンバイ４輪駆動モードへの駆動状態切替制御について説明する。

図６に示すように、ＥＣＵ１００は、フルタイム４輪駆動モード中に、運転者により切替スイッチ１０１（図１参照）が押下され、スタンバイ４輪駆動モードの要求を示す信号の入力があると、制御クラッチ４５を係合すなわちクラッチ伝達トルクを最大とし直結状態とする（ステップＳ１１）。これにより、図４に示すように、トランスファ装置４においては、後輪用出力軸５５と伝達機構４３の回転が一致し、デフケース５１、ハブ５６およびスプラインピース６１を介してスリーブ４４にかかる荷重がエンジン２（図１参照）のエンジントルクのみとなる。

次いで、ＥＣＵ１００は、アクチュエータ７０に駆動信号を出力し、切替スリーブ４４を図４に示す第２の位置から図２に示す第１の位置に向けて移動させる（ステップＳ１２）。このとき、切替スリーブ４４は、図３に示すように、デフケース５１、ハブ５６およびスプラインピース６１の全てに係合するデフロック状態を経由する。しかし、このデフロック状態となっても、上述した通り、制御クラッチ４５が係合しているためスリーブ４４に対する循環トルクの入力が遮断された状態となっている。つまり、スリーブ４４にかかる荷重は、エンジントルクのみとなっている。したがって、スリーブ４４は、デフロック状態を経由する場合であっても、従来のように循環トルクの影響を受けずにスムーズに第１の位置に移動することができる。

次いで、ＥＣＵ１００は、図２に示すようにスリーブ４４を第１の位置に移動させた後、制御クラッチ４５を解放すなわちクラッチ伝達トルクを最小あるいはゼロとする（ステップＳ１３）。これにより、フルタイム４輪駆動モードからスタンバイ４輪駆動モードへの切替が完了する。

このように、本実施の形態において、ＥＣＵ１００は、フルタイム４輪駆動モードとスタンバイ４輪駆動モードとを切り替える際、制御クラッチ４５を係合した後に切替スリーブ４４を移動させるとともに、切替スリーブ４４が第１の位置あるいは第２の位置に移動した後に制御クラッチ４５を解放する。これにより、本実施の形態に係るトランスファ装置４では、スタンバイ４輪駆動モードとフルタイム４輪駆動モードとの切替をスムーズに行うことができる。

次に、本実施の形態に係るトランスファ装置４において、２輪駆動モードからスタンバイ４輪駆動モードへの駆動状態切替制御について説明する。

図７に示すように、ＥＣＵ１００は、２輪駆動モード中に、運転者により切替スイッチ１０１（図１参照）が押下され、スタンバイ４輪駆動モードの要求を示す信号の入力があると、制御クラッチ４５により前輪１１Ｌ、１１Ｒの回転とフロントプロペラシャフト８の回転との同期を実施する（ステップＳ２１）。具体的には、ＥＣＵ１００は、制御クラッチ４５のクラッチ伝達トルクを徐々に高めて、停止していたフロントプロペラシャフト８（図１参照）を回転させる。これにより、第１ハブ１２の回転と第２ハブ１３の回転との同期が図られる。この同期が図られると、断続スリーブ１４の移動もスムーズとなり、かつ断続装置１０を遮断状態から伝達状態に切り替えた際のショック等を抑制することができる。

次いで、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２１における同期の完了後、アクチュエータ１５（図１参照）に駆動信号を出力し、断続スリーブ１４を遮断位置から伝達位置に移動させる（ステップＳ２２）。これにより、２輪駆動モードからスタンバイ４輪駆動モードへの切替が完了する。

以上のように、本実施の形態に係るトランスファ装置４は、切替スリーブ４４が第１の位置に移動することによりデフケース５１とハブ５６とが係合し、ハブ５６とスプラインピース６１とが非係合状態とされる。これにより、４輪駆動車１を２輪駆動モードあるいはスタンバイ４輪駆動モードとすることが可能である。また、切替スリーブ４４が第２の位置に移動することによりハブ５６とスプラインピース６１とが係合する。これにより、４輪駆動車１をフルタイム４輪駆動モードとすることが可能である。

また、本実施の形態に係るトランスファ装置４は、後輪用出力軸５５とスプラインピース６１とを係合および解放する制御クラッチ４５を備える。このため、本実施の形態に係るトランスファ装置４は、２輪駆動モードあるいはスタンバイ４輪駆動モードとフルタイム４輪駆動モードとを切り替える際、制御クラッチ４５を係合させることで、切替スリーブ４４の移動に先立ってハブ５６とスプラインピース６１とを直結状態とすることができる。したがって、本実施の形態に係るトランスファ装置４は、２輪駆動モードあるいはスタンバイ４輪駆動モードとフルタイム４輪駆動モードとの切替時に循環トルクによって切替スリーブ４４が動きづらくなることがなく、２輪駆動モードあるいはスタンバイ４輪駆動モードとフルタイム４輪駆動モードをスムーズに切り替えることができる。

また、本実施の形態に係るトランスファ装置４は、伝達状態と遮断状態とを切替可能な断続装置１０を備えるので、２輪駆動モード時に断続装置１０によってフロントプロペラシャフト８と前輪１１Ｌ、１１Ｒとの間で動力を遮断することが可能となる。これにより、２輪駆動モードでは、フロントプロペラシャフト８の駆動（回転）を停止することができ、燃費の向上を図ることができる。

また、本実施の形態に係るトランスファ装置４は、ＥＣＵ１００が切替クラッチ４４の係合力すなわちクラッチ伝達トルクを制御することにより、前輪１１Ｌ、１１Ｒの回転とフロントプロペラシャフト８の回転との同期が完了した後に断続装置１０を伝達状態に切り替えるので、断続装置１０の切替をスムーズに行うことができる。

また、本実施の形態に係るトランスファ装置４は、制御クラッチ４５を備えることにより、２輪駆動モードとスタンバイ４輪駆動モードとフルタイム４輪駆動モードとを実現可能であり、かつ各モードの移行もスムーズに行うことができる。これにより、トラクション性能を確保しつつ、燃費向上を図ることができる。すなわち、例えば路面摩擦係数が比較的高い舗装路を走行する場合には、スタンバイ４輪駆動モードとして後輪７Ｌ、７Ｒに対するトルク配分を増大させることによって旋回性能を高めることができる。一方、比較的大きなトラクションが要求されるオフロードを走行する場合には、フルタイム４輪駆動モードとして制御クラッチ４５をＬＳＤとして機能させることで、走破性を高めることができる。他方、スタンバイ４輪駆動モードにおいて、断続装置１０を遮断状態とすることにより燃費向上が図れる。

さらに、本実施の形態に係るトランスファ装置４は、上記したスタンバイ４輪駆動モードとフルタイム４輪駆動モードの切替、およびスタンバイ４輪駆動モードから２輪駆動モードへの切替時における断続装置１０の同期を単一の制御クラッチ４５で行うことができる。したがって、トランスファ装置４を４輪駆動車１にコンパクトに搭載することができる。

なお、本実施の形態では、本発明に係るトランスファ装置を駆動力源としてエンジンなどの内燃機関を用いた４輪駆動車に適用した例について説明したが、内燃機関と電動機とを併用するいわゆるハイブリッド車両に適用してもよい。

以上説明したように、本発明に係るトランスファ装置は、２輪駆動状態と４輪駆動状態をスムーズに切り替えることができるという効果を有し、２輪駆動状態と４輪駆動状態とを切替可能な４輪駆動車に搭載されるトランスファ装置全般に有用である。

１ ４輪駆動車
２ エンジン（駆動力源）
４ トランスファ装置
７Ｒ、７Ｌ 後輪（主駆動輪）
８ フロントプロペラシャフト（副駆動輪駆動部材）
１０ 断続装置（断続手段）
１１Ｒ、１１Ｌ 前輪（副駆動輪）
４２ センターディファレンシャル
４３ 伝達機構
４４ 切替スリーブ（スリーブ）
４５ 制御クラッチ（クラッチ）
５０ 差動機構
５１ デフケース
５３ 一方のサイドギヤ（一方の出力部材）
５４ 他方のサイドギヤ（他方の出力部材）
５５ 後輪用出力軸（一方の出力部材）
５６ ハブ（他方の出力部材）
６１ スプラインピース（伝達部材）
１００ ＥＣＵ（制御手段）

Claims (4)

1. ２輪駆動状態と４輪駆動状態とを切替可能な４輪駆動車に搭載され、駆動力源から出力される動力を主駆動輪および副駆動輪に分配して出力可能なトランスファ装置であって、
   主駆動輪に連結された一方の出力部材および副駆動輪に連結された伝達部材との間で動力を伝達可能な他方の出力部材を含む差動機構と、前記駆動力源に連結されたデフケースとを有するセンターディファレンシャルと、
   前記デフケースと前記他方の出力部材とが係合する第１の位置と、前記他方の出力部材と前記伝達部材とが係合する第２の位置との間で移動可能なスリーブと、
   前記一方の出力部材と前記伝達部材とを係合および解放するクラッチと、を備え、
   前記クラッチは、前記２輪駆動状態と前記４輪駆動状態を切り替える際、前記一方の出力部材と前記伝達部材とを係合するクラッチであることを特徴とするトランスファ装置。
2. 前記伝達部材と前記副駆動輪との間で動力の伝達を行う副駆動輪駆動部材と、
   前記副駆動輪駆動部材と前記副駆動輪との間で動力を伝達する伝達状態と動力を遮断する遮断状態とを切替可能な断続手段と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載のトランスファ装置。
3. 前記スリーブの移動、前記クラッチの係合および解放を制御する制御手段を備え、
   前記制御手段は、前記２輪駆動状態と前記４輪駆動状態とを切り替える際、前記クラッチを係合した後に前記スリーブを移動させるとともに、前記スリーブが前記第１の位置あるいは前記第２の位置に移動した後に前記クラッチを解放することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトランスファ装置。
4. 前記制御手段は、前記２輪駆動状態から前記４輪駆動状態に切り替える際、前記副駆動輪の回転と前記副駆動輪駆動部材の回転とが同期するよう前記クラッチの係合力を制御するとともに、前記同期が完了した後に前記断続手段を伝達状態に切り替えることを特徴とする請求項３に記載のトランスファ装置。

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