JP5901489B2 - 四輪駆動車両の駆動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動源からの駆動力を主駆動輪及び副駆動輪に伝達する四輪駆動車両において、駆動源と副駆動輪との間に配置されたビスカスカップリングと、副駆動輪に伝達する駆動力を配分するディファレンシャル機構とを備える四輪駆動車両の駆動力伝達装置に関する。

従来、駆動源からの駆動力を主駆動輪及び副駆動輪に伝達する四輪駆動車両では、駆動源と副駆動輪との間のプロペラシャフト（回転軸）上に配置したビスカスカップリング（ＶＣ）を備えると共に、ビスカスカップリングに隣接する位置に副駆動輪に伝達する駆動力を配分するためのディファレンシャル機構（差動機構）を備えるものがある。

このような四輪駆動車両では、主駆動輪と副駆動輪の車輪速差がプロペラシャフト上のビスカスカップリングに対する入力差回転数となり、四輪駆動トルク（４ＷＤトルク）を出力する構造である。すなわち、例えば、車両のフロント側にエンジン及びトランスミッションを配置し、前輪を主駆動輪とし後輪を副駆動輪とする前輪駆動車（ＦＦ車）では、車両が低摩擦抵抗（低摩擦係数）の路面を走行中にドライバーがアクセルペダルを踏み込んだ場合、まず、前輪に駆動トルクが伝達される。そして、前輪が路面のグリップ限界を超えて空転するとビスカスカップリングに差回転が入力されて後輪に駆動トルクが伝達される。

上記のような四輪駆動車両では、通常走行時には、主駆動輪と副駆動輪の回転差によりビスカスカップリングに差回転が入力され続ける四輪駆動（４ＷＤ）状態である。しかしながら、車両の走行状態に関わらずこのような四輪駆動状態が継続すると、駆動伝達系における各部の損失や走行抵抗の増大による車両の燃費（燃料消費率）の悪化を招く一因となる。また、転舵旋回など前後輪差で発生する４ＷＤタイトターンブレーキング現象が顕著に出るため、車両の走行性能（走行商品性）の悪化も招くおそれがある。さらには、低摩擦抵抗の路面でのＡＢＳ（Anti-lock Braking System）作動時のカスケードロックを誘発することでも知られている。

そこで、上記の各種問題に対する従来の手法として、車両の走行状態に応じてカップリング装置による副駆動輪へのトルク伝達量を可変する機構が採用されている。このような機構として、電気的にクラッチのオンオフ制御を行うもの（特許文献１）や、手動で異なるトルク特性のビスカスカップリングの切替を行うもの（特許文献２）がある。

しかしながら、特許文献１，２に記載の従来技術は、対応する制御回路を備えた電子制御ユニット（ＥＣＵ）や、操作用のレバーなどの付帯物が必要となることで、車両の構造の複雑化や部品点数の増加、制御処理の煩雑化につながる。そのため、車両のコスト・重量・サイズ増を招くという問題がある。また、車速が所定以上の高速域では、ビスカスカップリングなどのカップリング装置による副駆動輪へのトルク伝達の必要性が減少するところ、電子制御により副駆動輪へのトルク伝達量を可変するもの以外は、高速域での伝達トルクを適切に低減することができない、という問題もある。

特開２００９−１４４７７９号公報 特開平２−６０８４２号公報

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、部品点数を少なく抑えた簡単な構成で、かつ電子制御や手動操作などを行うことなく、車両の走行状態に応じた副駆動輪への適切なトルク伝達が可能となる四輪駆動車両の駆動力伝達装置を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明は、駆動源（３）からの駆動力を主駆動輪（Ｗ１，Ｗ２）及び副駆動輪（Ｗ３，Ｗ４）に伝達する駆動力伝達経路における前記駆動源（３）と前記副駆動輪（Ｗ３，Ｗ４）との間に配置された回転差応動型のトルク伝達部（１８）を有するトルク伝達装置（３０）と、前記副駆動輪（Ｗ３，Ｗ４）に伝達する駆動力を配分するためのディファレンシャル機構（３０）と、を備える四輪駆動車両の駆動力伝達装置であって、前記トルク伝達装置（３０）は、前記トルク伝達部（１８）からのトルクが伝達される回転部材（１７）と、前記副駆動輪（Ｗ３，Ｗ４）側に駆動力を伝達する出力軸（１２）と、前記回転部材（１７）と前記出力軸（１２）との間でのトルク伝達の有無を切り替えるトルク伝達切替機構（６０）と、を備え、前記ディファレンシャル機構（３０）は、前記出力軸（１２）に連結されたピニオンシャフト（３６）と、前記ピニオンシャフト（３６）の端部に設けられて前記副駆動輪（Ｗ３、Ｗ４）側のギヤ（３４）に噛合するピニオンギヤ（３５）と、少なくとも前記ピニオンギヤ（３５）と前記ピニオンシャフト（３６）を収容してなるケーシング（４１）と、前記ピニオンシャフト（３６）を前記ケーシング（４１）に回転自在に支持するベアリング（３８，３９）と、前記副駆動輪（Ｗ３，Ｗ４）側のギヤ（３４）の回転で掻き上げられた潤滑油を前記ベアリング（３８，３９）に導くためのガイド部（４２）と、を備え、前記トルク伝達切替機構（６０）は、前記出力軸（１２）上に相対回転不能かつ軸方向に移動可能に設置されたピストン（６１）と、該ピストン（６１）を収容すると共に前記ディファレンシャル機構（３０）の潤滑油を充填してなる収容室（６３）と、前記回転部材（１７）に設けたドグ歯（１７ｄ）と、前記ピストン（６１）に設けたドグ歯（６１ｄ）と、前記収容室（６３）内で摺動可能に設置されたスプールバルブ（６５）と、を備え、前記ベアリング（３８，３９）に導かれた潤滑油を該ベアリング（３８，３９）の回転に伴う排出圧で前記トルク伝達切替機構（６０）の前記収容室（６３）に導入し、該収容室（６３）から前記ケーシング（４１）内に戻すように構成すると共に、前記スプールバルブ（６５）が前記車両の慣性力に応じて前記収容室（６３）内を移動すると、前記ピストン（６１）にかかる油圧が変化することで、前記ピストン（６１）のドグ歯（６１ｄ）と前記回転部材（１７）のドグ歯（１７ｄ）との係合・非係合が切り替わるように構成したことを特徴とする。

本発明にかかる四輪駆動車両の駆動力伝達装置によれば、ピニオンシャフトを支持するベアリングが吐出するディファレンシャル機構の潤滑油の背圧を利用して、当該潤滑油をビスカスカップリングのトルク伝達切替機構へ送るように構成すると共に、トルク伝達切替機構において、スプールバルブが車両の慣性力で収容室内を移動することで、収容室内の潤滑油の油圧が変化し、当該油圧の変化によりピストンが移動して該ピストンのドグ歯と回転部材のドグ歯との係合・非係合が切り替わるように構成した。これにより、油圧ポンプなどの機構を別途に設けることなく、トルク伝達切替機構によるトルク伝達の有無の切り替えが可能となる。したがって、車両の走行状態に応じて二輪駆動（２ＷＤ）状態と四輪駆動（４ＷＤ）状態との切り替えを自動的に行うことができるようになる。

また、上記の駆動力伝達装置では、前記スプールバルブ（６５）が車両の前方向への加速度で前側へ移動したときに、前記収容室（６３）内の油圧で前記ピストン（６１）のドグ歯（６１ｄ）が前記インナーハブ（１７）のドグ歯（１７ｄ）と噛合する係合位置へ前記ピストン（６１）が移動し、前記スプールバルブ（６５）が車両の後方向への加速度で後側へ移動したときに、前記ピストン（６１）のドグ歯（６１ｄ）と前記インナーハブ（１７）のドグ歯（１７ｄ）との噛合が解除される非係合位置へ前記ピストン（６１）が移動するように構成してよい。

この構成によれば、従動輪側のトルクを必要とする登坂を含めた車両の発進領域では、ピストンが係合位置へ移動して該ピストンのドグ歯と回転部材のドグ歯とが係合することで、トルク伝達装置によるトルク伝達が行われる状態となる。その一方で、車両の定常走行時及び減速時には、ピストンが非係合位置に保持されるので、ピストンのドグ歯と回転部材のドグ歯とが係合しないことで、トルク伝達装置によるトルク伝達が行われない状態とすることができる。

また、上記の駆動力伝達装置では、前記ベアリング（３８，３９）は、前記ピニオンシャフト（３６）の軸方向に対して傾斜する軸上を転動するローラ（３８ａ，３９ａ）を備えたテーパローラベアリング（３８，３９）であってよい。テーパローラベアリングは、ローラの傾角の作用により、ローラの回転に比例した潤滑油の吸排を行うポンプ効果を有する。したがって、本発明にかかる駆動力伝達装置では、このポンプ効果にてベアリングから排出された潤滑油の油圧を利用して、潤滑油流通路に潤滑油を流通させることができる。これにより、別途のポンプ構造などを設けることなく、部品点数を少なく抑えた簡単な構成で、潤滑油流通路を通してディファレンシャル機構の潤滑油をビスカスカップリングのトルク伝達切替機構に流通させることが可能となる。

また、上記の駆動力伝達装置では、前記ベアリング（３８，３９）を収容したベアリング室（３７）内の潤滑油を前記ケーシング（４１）内に戻す戻し油路（４０）と、該戻し油路（４０）に設置した開閉弁（４６）とを備え、前記開閉弁（４６）は、前記戻し油路（４０）を流通する潤滑油の油圧が所定以上になると開くことで、前記ベアリング室（３７）の油圧を所定圧以下に調圧するようにしてよい。

この構成によれば、ベアリング室の油圧を所定圧以下に調圧することができるので、潤滑油流通路でトルク伝達切替機構に供給される潤滑油の油圧を安定させることができる。したがって、トルク伝達切替機構によるトルク伝達の有無の切り替えをより確実に行うことが可能となる。

また、上記の駆動力伝達装置では、前記トルク伝達部（１８）は、前記駆動源（３）からの駆動力が伝達される回転軸（７）に接続されたハウジング（１１）と、前記出力軸（１２）上に相対回転可能に設置されたインナーハブ（１７）と、前記ハウジング（１１）と前記インナーハブ（１７）との間に画成した粘性流体を充填してなる作動室（１６）と、前記ハウジング（１１）に連結されて前記回転軸（７）の軸方向に沿って積層した複数の第１プレート部材（１３）と、前記インナーハブ（１７）に連結された複数の第２プレート部材（１４）と、を備え、前記作動室（１６）内で前記回転軸（７）の軸方向に沿って前記第１プレート部材（１３）と前記第２プレート部材（１４）とが交互に配列された構成であってよい。
なお、上記で括弧内に記した参照符号は、後述する実施形態における対応する構成要素に付した符号を参考のために例示したものである。

本発明にかかる四輪駆動車両の駆動力伝達装置によれば、部品点数を少なく抑えた簡単な構成で、かつ電子制御や手動操作などを行うことなく、車両の走行状態に応じた副駆動輪への適切なトルク伝達が可能となる。

本発明の一実施形態にかかる駆動力伝達装置を備える四輪駆動車両の概略構成を示す図である。 ビスカスカップリング及びディファレンシャル機構を示す側断面図である。 トルク伝達切替機構の詳細構成を示す図で、図２のＸ部分の部分拡大図である。 車速に対するフラップ弁の開度（リターン油路の開口量）Ｓとベアリング室の発生油圧Ｐとの関係を示すグラフである。 テーパローラベアリングの回転数と排出圧（背圧）との関係を示すグラフである。 ベアリング室の発生油圧Ｐとピストンの推力Ｆとの関係を示すグラフである。 車両の定常走行時におけるトルク伝達切替機構の状態を示す図である。 車両の急加速時におけるトルク伝達切替機構の状態を示す図である。 車両の登坂発進時におけるトルク伝達切替機構の状態を示す図である。 車両の後進発進時におけるトルク伝達切替機構の状態を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる駆動力伝達装置の潤滑構造を備えた四輪駆動車両の概略構成を示す図である。同図に示す四輪駆動車両１は、車両の前部に搭載したエンジン（駆動源）３と、エンジン３と一体に設置したトランスミッション（変速機）４と、エンジン３からの駆動力を前輪Ｗ１，Ｗ２及び後輪Ｗ３，Ｗ４に伝達するための駆動力伝達経路２とを備えている。

エンジン３の出力軸（図示せず）は、トランスミッション４、フロントディファレンシャル５、左右のフロントドライブシャフト６，６を介して、主駆動輪である左右の前輪Ｗ１，Ｗ２に連結されている。さらに、エンジン３の出力軸は、トランスミッション４、フロントディファレンシャル５、プロペラシャフト７、ビスカスカップリング１０、リアディファレンシャル（ディファレンシャル機構）３０、左右のリアドライブシャフト９，９を介して副駆動輪である左右の後輪Ｗ３，Ｗ４に連結されている。なお、以下の説明で軸方向というときは、車両の進行方向（前後方向）に沿って延伸するプロペラシャフト７の軸方向を指すものとする。また、前又は後というときは、当該軸方向の前（車両の前進方向）及び後（後進方向）を指すものとする。

プロペラシャフト７上には、ビスカスカップリング（トルク伝達装置）１０が設置されている。ビスカスカップリング１０は、駆動力伝達経路２において後輪Ｗ３，Ｗ４に配分するトルクを制御するための回転差応動型のトルク伝達装置である。ビスカスカップリング１０の後側に隣接する位置には、リアディファレンシャル３０が設置されている。

図２は、ビスカスカップリング１０及びリアディファレンシャル３０を示す側断面図である。同図に示すように、リアディファレンシャル３０は、ディファレンシャルケース３１に収容された差動部３２と、ディファレンシャルケース３１に固定されたリングギヤ３４と、リングギヤ３４と互いの軸線が交差するよう噛み合うピニオンギヤ３５と、テーパローラベアリング（円錐ころ軸受）３８，３９を介してピニオンシャフト３６を回転自在に支持するディファレンシャルキャリヤ４１とを含んで構成されている。ここでは、ピニオンギヤ３５の支持の剛性を確保するために、ピニオンギヤ３５を支持するベアリングとして、ピニオンシャフト３６の軸方向に対して傾斜する軸上を転動するローラ３８ａ，３９ａを備えたテーパローラベアリング３８，３９を使用している。

リングギヤ３４は、かさ歯車、ハイポイドギヤなどの軸角が９０度をなす歯車からなり、リングギヤ３４の軸線とピニオンギヤ３５の軸線とが直交するようピニオンギヤ３５と噛み合っている。ピニオンギヤ３５に伝達された動力がリングギヤ３４を介して減速され、差動部３２に伝達されるようになっている。

ピニオンギヤ３５は、リングギヤ３４と同様のかさ歯車、ハイポイドギヤなどの軸角が９０度をなす歯車で、その一端（前側の端部）には、一体的に形成されたピニオンシャフト３６が連結されている。ピニオンシャフト３６は、テーパローラベアリング３８，３９を介してディファレンシャルキャリヤ４１に回転自在に支持されている。

ディファレンシャルキャリヤ４１は、テーパローラベアリング３８，３９を収容するベアリング室３７を画成してなるガイド部（ホルダー部）４２を含む。そして、ガイド部４２には、リングギヤ３４が掻き上げた潤滑油をベアリング室３７に供給するための油路４４が設けられている。また、リアディファレンシャル３０のガイド部４２とビスカスカップリング１０のカバー部材１５との間には、それらの隙間を密封するためのオイルシール４３が設置されている。さらに、ベアリング室３７からリアディファレンシャル３０のディファレンシャルキャリヤ４１内に通じるリターン油路（戻し油路）４０と、該リターン油路４０を開閉するためのフラップ弁（開閉弁）４６とを備えている。フラップ弁４６は、回転軸に対して回動可能に設置されたフラップ板４６ａと、回転軸上に設置したねじりコイルバネ４６ｂとを備えており、ねじりコイルバネ４６ｂの付勢力（ねじり方向の付勢力）でフラップ板４６ａがリターン油路４０を閉じる位置へ付勢されている。そして、ベアリング室３７内の潤滑油の油圧が所定圧以上になると、当該油圧でフラップ板４６ａが押されることで、ねじりコイルバネ４６ｂの付勢力に抗してフラップ弁４６が開かれるようになっている。

ビスカスカップリング１０のトルク伝達部１８は、プロペラシャフト７（図１参照）と一体に回転する筒状のハウジング１１と、ハウジング１１内において該ハウジング１１と同一軸線回りで回転するインプットシャフト（ビスカスカップリング１０の出力軸）１２と、インプットシャフト１２の外周に相対回転可能に設置された中空筒状のインナーハブ１７と、ハウジング１１の内周面に所定間隔で相対回転不能に係合する複数のアウタープレート（第１プレート部材）１３と、インナーハブ１７の外周面に所定間隔で相対回転不能に係合し、アウタープレート１３と軸方向に交互に配置される複数のインナープレート（第２プレート部材）１４と、ハウジング１１とインプットシャフト１２との間を閉塞するカバー部材１５と、ハウジング１１の内径側に画成された作動室１６とを備える。

作動室１６内には、シリコーンオイルなどの粘性流体が充填されていると共に、上記複数のアウタープレート１３と複数のインナープレート１４とが交互に積層されている。インプットシャフト１２は、中空円筒状の部材であって、ピニオンシャフト３６の外周にスプライン係合してピニオンシャフト３６と一体に回転するようになっている。

また、ビスカスカップリング１０は、インナーハブ１７からインプットシャフト１２へのトルク伝達の有無を切り替えるためのトルク伝達切替機構６０を備えている。図３は、トルク伝達切替機構６０の詳細構成を示す図で、図２のＸ部分の部分拡大図である。トルク伝達切替機構６０は、スプライン係合部６１ｅを介してインプットシャフト１２上に相対回転不能かつ軸方向に移動可能に設置されたピストン６１と、リアディファレンシャル３０からの潤滑油が流通すると共にピストン６１を収容してなる収容室６３と、インナーハブ１７の後端に設けたドグ歯１７ｄと、ピストン６１の前端に設けたドグ歯６１ｄと、収容室６３内で前後方向に摺動可能に設置されたスプールバルブ６５と、を備える。

ピストン６１は、収容室６３内の前側に設置した径寸法の小さな板状の小径部６１ａと、後側に設置した径寸法の大きな板状の大径部６１ｂと、小径部６１ａと大径部６１ｂを連結してなる連結部６１ｃと、連結部６１ｃを径方向に貫通する通路６１ｆとを備える。そして、ピストン６１は、インプットシャフト１２と収容室６３内に設置した仕切壁６６ａ，６６ｂとの間に介在しており、大径部６１ｂと仕切壁６６ｂとの間、及びインプットシャフト１２との間にはそれぞれ、それらの隙間を密封するためのＯリング（シール部材）７３ａ，７３ｂが介在しており、小径部６１ａと仕切壁６６ａとの間、及び小径部６１ａとインプットシャフト１２との間にはそれぞれ、それらの隙間を密封するためのＯリング（シール部材）７４ａ，７４ｂが介在している。また、大径部６１ｂと仕切壁６６ｂとの間、及び大径部６１ｂとインプットシャフト１２との間にはそれぞれ、それらの隙間を密封するためのＯリング（シール部材）７３ａ，７３ｂが介在している。ピストン６１は、仕切壁６６ａ，６６ｂとインプットシャフト１２との間で前後方向に摺動（移動）するようになっている。ピストン６１の大径部６１ｂと小径部６１ａとの間には、収容室６３に連通する第２油路５３が開通している。なお、インナーハブ１７とインプットシャフト１２との間には、それらの隙間を密封するためのＯリング（シール部材）６８が介在しており、カバー部材１５の内周とインナーハブ１７との間には、それらの隙間を密封するためのＯリング（シール部材）６９が介在している。

そして、ピストン６１は、大径部６１ｂと小径部６１ａとの隙間に設けた中間油室７２の油圧と、大径部６１ｂの背面側（大径部６１ｂと側壁６４ａとの間）に設けた背面側油室７１の油圧との差圧によって前後方向に移動する。そして、ピストン６１が前側に移動した位置で、ピストン６１のドグ歯６１ｄがインナーハブ１７のドグ歯１７ｄに係合（噛合）するようになっている。一方、ピストン６１が後側に退避した位置で、ピストン６１のドグ歯６１ｄとインナーハブ１７のドグ歯１７ｄとの係合（噛合）が解除されるようになっている。なお、ピストン６１は、中間油室７２と背面側油室７１との差圧が所定以下の場合には、Ｏリング７３，７４の密着による摩擦力（フリクション）で、前後方向に移動しないように保持される。

スプールバルブ６５は、収容室６３内の後側に設置した径寸法の小さな板状の小径部６５ａと、前側に設置した径寸法の大きな板状の大径部６５ｂと、小径部６５ａと大径部６５ｂを連結してなる連結部６５ｃとを備える。

スプールバルブ６５は、車両にかかる慣性力で、収容室６３内で仕切壁６６ａ，６６ｂの外径側（ドレンポート６３ｃの内径側）を前後方向に移動する。スプールバルブ６５が前側に移動した位置で、スプールバルブ６５によって中間油室７２とドレンポート６３ｃとの間が塞がれ、背面側油室７１とドレンポート６３ｃが連通した状態となる。一方、スプールバルブ６５が後側に移動した位置で、スプールバルブ６５によって中間油室７２及び背面側油室７１とドレンポート６３ｃとの間が塞がれた状態となる。なおこのとき、中間油室７２と背面側油室７１は連通した状態となる。

また、収容室６３には、ベアリング室３７から排出された潤滑油を導入する第２油路５３と、潤滑油をドレン油路５６へ導出する第３油路５５とが設けられている。第２油路５３は、収容室６３内の中間油室７２に潤滑油を導入する。中間油室７２に導入された潤滑油は、仕切壁６６ａ，６６ｂの間を通ってスプールバルブ６５に導かれる。この潤滑油は、スプールバルブ６５のポジションによってピストン６１の背面側に導出されるか、ドレンポート６３ｃに導出される。ドレンポート６３ｃの潤滑油は、第３油路５５を通って収容室６３の外部へ排出される。

そして、スプールバルブ６５が後側の側壁６４ｂに当接する位置では、第２油路５３から中間油室７２に導入された潤滑油はｍ背面側油室７１に導かれる。背面側油室７１の油圧でピストン６１が前側に押圧されて移動する。これにより、ピストン６１のドグ歯６１ｄがインナーハブ１７のドグ歯１７ｄに係合する。その一方で、スプールバルブ６５が前側の側壁６４ｃに当接する位置では、第２油路５３から中間油室７２に導入された潤滑油は、中間油室７２に封入された状態となる。このとき、背面側油室７１の潤滑油は、ドレンポート６３ｃを介して排出される。これにより、背面側油室７１と中間油室７２から大径部６１ｂにかかる差圧でピストン６１は後側の位置に戻される。したがって、ピストン６１のドグ歯６１ｄとインナーハブ１７のドグ歯１７ｄとの係合が外れた状態となる。

このように、スプールバルブ６５の移動による収容室６３内の潤滑油の流れ変化によって、ピストン６１が前後に移動して該ピストン６１のドグ歯６１ｄとインナーハブ１７のドグ歯１７ｄとの係合・非係合が切り替わる。これにより、ビスカスカップリング１０を介しての後輪（副駆動輪）Ｗ３，Ｗ４へのトルク伝達の有無が切り替わるように構成している。

なおここでは、スプールバルブ６５には、リターンスプリングなどの付勢手段を設けておらず、収容室６３内の潤滑油の油圧のみでスプールバルブ６５が移動するように構成している。これにより、収容室６３内の潤滑油の油圧が比較的に低い油圧でもスプールバルブ６５が確実に作動するように構成している。

また、図２に示すように、ハウジング１１の内周面とインプットシャフト１２の外周面との間には、それらの隙間をシールするシール部材２０が設置されている。また、インプットシャフト１２の外周面とカバー部材１５の内周面との間には、それらの隙間をシールするシール部材２１が設置されている。また、ハウジング１１の内周面とカバー部材１５の外周面との間には、それらの隙間をシールするシール部材２２が設置されている。また、ハウジング１１の内周面とインプットシャフト１２の外周面との間には、軸受２３が介装されている。カバー部材１５の内周面とインプットシャフト１２の外周面との間には、軸受２４が介装されている。

次に、リアディファレンシャル３０の潤滑油をビスカスカップリング１０のトルク伝達切替機構６０に流通させる潤滑油流通路５０について説明する。この潤滑油流通路５０は、図２に示すように、インプットシャフト１２の後端部において該インプットシャフト１２の外周から内周に通じる第１油路５１と、インプットシャフト１２の内周面とピニオンシャフト３６の外周面との間において、インプットシャフト１２とピニオンシャフト３６をスプライン嵌合させるスプライン嵌合部の隙間に形成された第１ポート５２と、インプットシャフト１２から径方向の外側へ延びてカバー部材１５内まで延伸し、トルク伝達切替機構６０の収容室６３に連通する第２油路５３と、トルク伝達切替機構６０の収容室６３から出てインプットシャフト１２を貫通し、インプットシャフト１２とピニオンシャフト３６の隙間に形成された第２ポート５４に連通する第３油路５５と、第２ポート５４からピニオンシャフト３６の内部を軸方向に沿って後側へ延びてピニオンギヤ３５の後端からディファレンシャルケース３１内に連通しているドレン油路５６とを備えている。なお、第２ポート５４の軸方向の両側におけるインプットシャフト１２とピニオンシャフト３６との隙間には、Ｏリングなどのシール部材５７が設置されている。

図４（ａ）は、車速Ｖに対するフラップ弁４６の開度（リターン油路４０の開口量）Ｓを示すグラフであり、（ｂ）は、車速Ｖに対するとベアリング室３７の発生油圧Ｐを示すグラフである。同図のグラフに示すように、フラップ弁４６は、設定圧Ｐ１以上で自動的に開くように構成している。このようなフラップ弁４６をリターン油路４０に設けたことで、ベアリング室３７の発生油圧Ｐが設定油圧Ｐ１に達する車速Ｖ１以上の車速領域では、ベアリング室３７内の油圧を略一定の油圧に保持できる構造としている。これにより、潤滑油の油温の変化などで車速Ｖによる潤滑油の流量が異なる場合でも、トルク伝達切替機構６０に供給される潤滑油の油圧（作動油圧）を確保することができる。

図５は、テーパローラベアリング３８，３９の回転数と潤滑油の排出圧との関係を示すグラフである。同図のグラフには、潤滑油の油温ＴがＴ＝Ｔ１の場合とＴ＝Ｔ２の場合（Ｔ１＜Ｔ２）が示されている。潤滑油の油温が高いほど、テーパローラベアリング３８，３９による排出圧が高くなる。また、図６は、ベアリング室３７の発生油圧とピストン６１の推力との関係を示すグラフである。図５のグラフに示すように、テーパローラベアリング３８，３９の背圧によるベアリング室３７の発生油圧Ｐは、テーパローラベアリング３８，３９の回転数Ｎと潤滑油の油温Ｔに応じて変化する。そのため、フラップ弁４６によるリターン油路４０の開閉によりベアリング室３７の発生油圧Ｐを調整できるようにしている。

しかしながらベアリング室３７の発生油圧Ｐは、テーパローラベアリング３８，３９の背面側にあるオイルシール４３の耐圧以内に抑える必要がある。そのため、比較的低油圧に設定しなければならない。そこで、本実施形態では、トルク伝達切替機構６０のピストン６１が潤滑油から圧力を受ける面積（受圧面積）を十分に確保することで、比較的に低油圧でもピストン６１の推力を確保できるようにしている。すなわち、図６に示すように、ベアリング室３７の発生油圧Ｐの領域内でピストン６１推力Ｆ１が必要推力Ｆ１となるように設定する。

次に、上記構成のビスカスカップリング１０による駆動力の伝達について説明する。図１に示すエンジン３から出力されたトルクがトランスミッション４を介してフロントディファレンシャル５に伝達される。フロントディファレンシャル５に伝達されたトルクの一部は、フロントドライブシャフト６，６を介して前輪Ｗ１，Ｗ２に伝達され、前輪Ｗ１，Ｗ２の駆動力により車両が走行する。また、フロントディファレンシャル５に伝達されたトルクの一部はプロペラシャフト７に伝達される。プロペラシャフト７に伝達されたトルクは、ビスカスカップリング１０のハウジング１１に伝達される。

一方、車両１の走行中は、後輪Ｗ３，Ｗ４から入力されるトルクが、リアディファレンシャル３０を介してインプットシャフト１２に伝達される。そして、ハウジング１１の回転数とインプットシャフト１２の回転数とが等しい場合は、アウタープレート１３の回転数とインナープレート１４の回転数が等しく、プロペラシャフト７のトルクは後輪Ｗ３，Ｗ４には伝達されない。これにより、車両は二輪駆動（前輪駆動）により走行する。

前輪Ｗ１，Ｗ２がスリップしてハウジング１１とインプットシャフト１２に差回転が生じた場合は、アウタープレート１３とインナープレート１４とに差動回転が生じ、その回転差に応じて作動室１６内の粘性流体にせん断力が発生する。このせん断力により、プロペラシャフト７からハウジング１１に伝達されたトルクがインプットシャフト１２に伝達されるとともに、リアディファレンシャル３０を介して後輪Ｗ３，Ｗ４に伝達される。これにより、車両は四輪駆動状態になる。このように、ビスカスカップリング１０では、ハウジング１１へ入力された回転によりプレート１３，１４間の差動が発生し、シリコーンオイルの粘性抵抗をインプットシャフト１２が受けトルク伝達が行われる。

また、エンジン３が始動すると、エンジン３から出力される動力は、トランスミッション４からプロペラシャフト７及びビスカスカップリング１０を経由して、図２に示すピニオンギヤ３５に伝達され、ピニオンギヤ３５が回転する。これにより、リングギヤ３４が回転する。リングギヤ３４の回転により、リアディファレンシャル３０の差動部３２に駆動力が伝達されて、差動部３２から後輪Ｗ３，Ｗ４に駆動力が伝達される。

次に、潤滑油流通路５０における潤滑油の流れについて説明する。まず、車両の発進と同時に回転を開始したリングギヤ３４によって掻き上げられた潤滑油貯留部４５内の潤滑油が、ガイド部４２の油路４４に沿ってベアリング室３７に流入する。ここで、ピニオンギヤ３５を支持しているテーパローラベアリング３８，３９には、ローラの傾角の作用により、回転に比例した潤滑油の吸排を行うポンプ効果が発生する。これにより、テーパローラベアリング３８，３９の背面側に排出された潤滑油がベアリング室３７内に充満する。そして、ベアリング室３７の潤滑油の油圧Ｐが設定圧Ｐ１（図４参照）に到達したときに、フラップ弁４６が開かれるので、ベアリング室３７の潤滑油がリターン油路４０を介してリリーフされる。こうして、ベアリング室３７の油圧が略一定の油圧に保たれるようになっている。

一方、テーパローラベアリング３９の背面側（軸方向の前側）に排出された潤滑油は、テーパローラベアリング３９の回転に伴う排出圧で、第１油路５１から第１ポート５２に導かれる。第１ポート５２でインプットシャフト１２とピニオンシャフト３６との間のスプライン嵌合部の潤滑が行われる。第１ポート５２を出た潤滑油は、第２油路５３を通ってトルク伝達切替機構６０の収容室６３に導入される。トルク伝達切替機構６０の収容室６３を出た潤滑油は、第３油路５３、第２ポート５４、ドレン油路５６をこの順に通ってピニオンギヤ３５の後端部からディファレンシャルケース３１内に戻される。

このように、本実施形態の駆動力伝達装置では、テーパローラベアリング３９の背面側に排出された潤滑油の油圧を利用して、該潤滑油を潤滑油流通路５０でビスカスカップリング１０のトルク伝達切替機構６０の収容室６３に導入することで、ビスカスカップリング１０を介したトルク伝達の有無を切り替えるようにしている。以下、このトルク伝達切替機構６０によるトルク伝達の有無の切り替えについて、詳細に説明する。

（１）定常走行時
図７は、車両１の定常走行時におけるビスカスカップリング１０及びトルク伝達切替機構６０の状態を示す図である。定常走行時のピストン６１は、後側の退避位置にあり、背面側油室７１の油圧及びＯリング７３，７４の摩擦力にてこの位置で保持される。したがって、ピストン６１のドグ歯６１ｄとインナーハブ１７のドグ歯１７ｄとの係合が切り離された状態となる。そのため、インナーハブ１７からインプットシャフト１２へのトルク伝達が遮断される。

例えば、車両の走行中はピストン６１が受圧した潤滑油の圧力によりピストン６１が上記の退避位置に保持される。その一方で車両の停車時は、Ｏリング７３，７４の摩擦力にて退避位置に保持される。このとき、スプールバルブ６５は、受圧面積の大きい大径部６５ｂ側（前側）へ付勢され、このスプールバルブ６５によって背面側油室７１に潤滑油が流れ込まないように閉鎖される。また、収容室６３のドレンポート６３ｃは開放されるため、ピストン６１の背面側油室７１の潤滑油は、ドレンポート６３ｃから第３油路５５を通って収容室６３の外部へ排出される。したがって、収容室６３内の潤滑油の油圧がピストン６１のストロークの妨げとならずに済む。

（２）急加速時
図８は、車両の急加速時におけるビスカスカップリング１０及びトルク伝達切替機構６０の状態を示す図である。同図に示すように、車両の急加速による加速度に応じた慣性力がスプールバルブ６５に作用すると、潤滑油から受ける受圧面積の差による推力との合力により、スプールバルブ６５が小径部６５ａ側（後側）へ移動する。すると、ピストン６１の背面側油室７１に油圧が供給されることで、受圧面積の大きい大径部６１ｂの推力が押し勝ち、ピストン６１が前側の係合位置へ移動する。これにより、ピストン６１のドグ歯６１ｄとインナーハブ１７のドグ歯１７ｄとが噛み合い、インナーハブ１７からインプットシャフト１２へのトルク伝達が行われる。したがって、ビスカスカップリング１０を介したトルクが後輪Ｗ３，Ｗ４側へ伝達される状態（四輪駆動状態）となる。その一方で、車両の加速度が弱まると、スプールバルブ６５が前側の位置へ戻る。これにより、収容室６３内の作動油の状態が定常状態へ復帰し、背面側油室７１の油圧が抜けるため、ピストン６１のドグ歯６１ｄとインナーハブ１７のドグ歯１７ｄとの係合が切り離されて、ビスカスカップリング１０を介したトルクが後輪Ｗ３，Ｗ４側へ伝達されない状態（二輪駆動状態）となる。

（３）登坂発進
図９は、車両の登坂発進時におけるビスカスカップリング１０及びトルク伝達切替機構６０の状態を示す図である。登坂発進においても、車両１の傾斜角により作用する慣性力でスプールバルブ６５が小径部６５ａ側へ移動し、背面側油室７１及び中間油室７２とドレンポート６３ｃとの間が閉鎖される。これにより、ピストン６１が係合位置へ移動するような油圧が供給されるが、極低車速では、この供給油圧が低くなる。しかし、登坂路での停車前に当該供給油圧が十分な油圧である間に、ピストン６１が前側の係合位置へ移動することで、ピストン６１のドグ歯６１ｄとインナーハブ１７のドグ歯１７ｄとが噛み合うように設定されている。そのため、背面側油室７１の残圧とＯリング７３，７４の摩擦力とによりピストン６１が係合位置に保持される。これにより、次回の車両発進時にビスカスカップリング１０を介したトルク伝達が行えるようスタンバイしておくことができる。車両の発進後は、前輪（駆動輪）Ｗ１，Ｗ２のスリップが収まりビスカスカップリング１０の伝達トルクが十分に小さくなれば、ピストン６１のドグ歯６１ｄとインナーハブ１７のドグ歯１７ｄとの係合部分に加わる荷重が低減する。そのため、走行路の傾斜度が平地に戻り次第、ピストン６１のドグ歯６１ｄとインナーハブ１７のドグ歯１７ｄとの係合が切り離される。

（４）後退発進
図１０は、車両１の後進発進時におけるビスカスカップリング１０及びトルク伝達切替機構６０の状態を示す図である。車両１の後進では、急勾配での発進時には走破性を必要とするため四輪駆動（４ＷＤ）状態となるが、定常状態での発進時には、二輪駆動（２ＷＤ）である。そして、車両の傾斜角による慣性力がピストン６１に作用し、車両の停車時は、背面側油室７１の油圧がゼロの状態で反力が無いため、ピストン６１が係合位置へ移動する。これにより、ピストン６１のドグ歯６１ｄとインナーハブ１７のドグ歯１７ｄとが噛み合った状態でのスタンバイが可能となる。発進後は、車速の増加に伴うテーパローラベアリング３８，３９の回転数増加によって上昇した背面側油室７１の油圧がピストン６１を非係合位置へ押し戻すよう作用する。そのため、前輪（駆動輪）Ｗ１，Ｗ２のスリップが収まり、ビスカスカップリング１０の伝達トルクが十分に小さくなれば、ピストン６１のドグ歯６１ｄとインナーハブ１７のドグ歯１７ｄとの噛合部分に加わる荷重が低減するため、ドグ歯６１ｄとドグ歯１７ｄの係合が切り離される。このとき、スプールバルブ６５は、大径部６５ｂ側（前側）に位置するため、ピストン６１の背面側油室７１は、ドレンポート６３ｃに連通して解放されている。したがって、収容室６３内の潤滑油の油圧がピストン６１の作動を妨げることはない。

以上説明したように、本実施形態の四輪駆動車両の駆動力伝達装置では、ビスカスカップリング１０のトルク伝達切替機構６０は、インプットシャフト１２上に相対回転不能かつ軸方向に移動可能に設置されたピストン６１と、該ピストン６１を収容すると共にリアディファレンシャル３０の潤滑油を充填してなる収容室６３と、インナーハブ１７に設けたドグ歯１７ｄと、ピストン６１に設けたドグ歯６１ｄと、収容室６３内で摺動可能に設置されたスプールバルブ６５とを備える。そして、テーパローラベアリング３８，３９に導かれた潤滑油を該ベアリング３８，３９の回転に伴う排出圧でトルク伝達切替機構６０の収容室６３に導入し、該収容室６３からケーシング４１内に戻すように構成すると共に、スプールバルブ６５が車両の慣性力に応じて収容室６３内を移動すると、ピストン６１にかかる油圧が変化することで、ピストン６１のドグ歯６１ｄとインナーハブ１７のドグ歯１７ａとの係合・非係合が切り替わるように構成している。

これにより、リアディファレンシャル３０の潤滑油を、ピニオンシャフト３６を支持するテーパローラベアリング３９が吐出する潤滑油の背圧を利用して、ビスカスカップリング１０のトルク伝達切替機構６０へ送るように構成した。これにより、油圧ポンプなど別途の機構を追加することなく、トルク伝達切替機構６０によるトルク伝達の切り替えが可能となる。したがって、簡単な構成で、車両の走行状態に応じて二輪駆動（２ＷＤ）状態と四輪駆動（４ＷＤ）状態との切り替えを自動的に行うことが可能となる。

また、上記の駆動力伝達装置では、スプールバルブ６５が車両の前方向への加速度で前側へ移動したときに、収容室６３内の油圧でピストン６１のドグ歯６１ｄがインナーハブ１７のドグ歯１７ｄと噛合する係合位置へピストン６１が移動し、スプールバルブ６５が車両の後方向への加速度で後側へ移動したときに、ピストン６１のドグ歯６１ｄとインナーハブ１７のドグ歯１７ｄとの噛合が解除される非係合位置へピストン６１が移動するように構成している。

これによれば、後輪（従動輪）Ｗ３，Ｗ４側のトルクを必要とする登坂を含めた車両の発進領域では、ピストン６１が係合位置へ移動することで、ビスカスカップリング１０による後輪Ｗ３，Ｗ４へのトルク伝達が行われる状態となる。その一方で、車両の定常走行時及び減速時には、ピストン６１が非係合位置に保持されるので、ビスカスカップリング１０による後輪Ｗ３，Ｗ４へのトルク伝達が行われない状態となる。

また、テーパローラベアリング３８，３９は、ローラ３８ａ，３９ａの傾角の作用により、ローラ３８ａ，３９ａの回転に比例した潤滑油の吸排を行うポンプ効果を有する。したがって、本実施形態の駆動力伝達装置では、このポンプ効果にてテーパローラベアリング３８，３９から排出された潤滑油の油圧を利用して、潤滑油流通路５０に潤滑油を流通させることができる。これにより、別途のポンプ構造などを設けることなく、部品点数を少なく抑えた簡単な構成で、潤滑油流通路５０を通してリアディファレンシャル３０の潤滑油をビスカスカップリング１０に流通させることが可能となる。

また、上記の駆動力伝達装置では、テーパローラベアリング３８，３９を収容したベアリング室３７内の潤滑油をディファレンシャルキャリヤ４１内に戻すリターン油路４０と、該リターン油路４０に設置したフラップ弁４６とを備え、フラップ弁４６は、リターン油路４０を流通する潤滑油の油圧が所定以上になると開くことで、ベアリング室３７の油圧を所定圧以下に調圧するようにしている。

この構成によれば、ベアリング室３７の油圧を所定圧以下に調圧することができるので、潤滑油流通路５０でトルク伝達切替機構６０に供給される潤滑油の油圧を安定させることができる。したがって、トルク伝達切替機構６０によるビスカスカップリング１０を介したトルク伝達の有無の切り替えをより確実に行うことが可能となる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。

１ 四輪駆動車両
２ 駆動力伝達経路
３ エンジン
４ トランスミッション
５ フロントディファレンシャル
６，６ フロントドライブシャフト
７ プロペラシャフト
９，９ リアドライブシャフト
１０ ビスカスカップリング
１１ ハウジング
１２ インプットシャフト
１３ アウタープレート（第１プレート部材）
１４ インナープレート（第２プレート部材）
１５ カバー部材
１６ 作動室
１７ インナーハブ
１７ｄ ドグ歯
３０ リアディファレンシャル（ディファレンシャル機構）
３１ ディファレンシャルケース
３２ 差動部
３４ リングギヤ
３５ ピニオンギヤ
３６ ピニオンシャフト
３７ ベアリング室
３８，３９ テーパローラベアリング
３８ａ，３９ａ ローラ
４０ リターン油路（戻り油路）
４１ ディファレンシャルキャリヤ（ケーシング）
４２ ガイド部
４３ オイルシール
４４ 油路
４５ 潤滑油貯留部
４６ フラップ弁（開閉弁）
４６ａ フラップ板
４６ｂ コイルバネ
５０ 潤滑油流通路
５１ 第１油路
５２ 第１ポート
５３ 第２油路
５４ 第２ポート
５５ 第３油路
５６ ドレン油路
５７ シール部材
６０ トルク伝達切替機構
６１ ピストン
６１ａ 小径部
６１ｂ 大径部
６１ｃ 連結部
６１ｄ ドグ歯
６１ｅ スプライン係合部
６１ｆ 通路
６３ 収容室
６３ｃ ドレンポート
６５ スプールバルブ
６５ａ 小径部
６５ｂ 大径部
６５ｃ 連結部
７１ 背面側油室
７２ 中間油室
７３，７４ Oリング（シール部材）
Ｗ１，Ｗ２ 前輪（駆動輪）
Ｗ３，Ｗ４ 後輪（従動輪）

Claims (5)

1. 駆動源からの駆動力を主駆動輪及び副駆動輪に伝達する駆動力伝達経路における前記駆動源と前記副駆動輪との間に配置された回転差応動型のトルク伝達部を有するトルク伝達装置と、前記副駆動輪に伝達する駆動力を配分するためのディファレンシャル機構と、を備える四輪駆動車両の駆動力伝達装置であって、
   前記トルク伝達装置は、前記トルク伝達部からのトルクが伝達される回転部材と、前記副駆動輪側に駆動力を伝達する出力軸と、前記回転部材と前記出力軸との間でのトルク伝達の有無を切り替えるトルク伝達切替機構と、を備え、
   前記ディファレンシャル機構は、前記出力軸に連結されたピニオンシャフトと、前記ピニオンシャフトの端部に設けられて前記副駆動輪側のギヤに噛合するピニオンギヤと、少なくとも前記ピニオンギヤと前記ピニオンシャフトを収容してなるケーシングと、前記ピニオンシャフトを前記ケーシングに回転自在に支持するベアリングと、前記副駆動輪側のギヤの回転で掻き上げられた潤滑油を前記ベアリングに導くためのガイド部と、を備え、
   前記トルク伝達切替機構は、前記出力軸上に相対回転不能かつ軸方向に移動可能に設置されたピストンと、該ピストンを収容すると共に前記ディファレンシャル機構の潤滑油を充填してなる収容室と、前記回転部材に設けたドグ歯と、前記ピストンに設けたドグ歯と、前記収容室内で摺動可能に設置されたスプールバルブと、を備え、
   前記ベアリングに導かれた潤滑油を該ベアリングの回転に伴う排出圧で前記トルク伝達切替機構の前記収容室に導入し、該収容室から前記ケーシング内に戻すように構成すると共に、
   前記スプールバルブが前記車両の慣性力に応じて前記収容室内を移動すると、前記ピストンにかかる油圧が変化することで、前記ピストンのドグ歯と前記回転部材のドグ歯との係合・非係合が切り替わるように構成した
   ことを特徴とする四輪駆動車両の駆動力伝達装置。
2. 前記スプールバルブが車両の前方向への加速度で前側へ移動したときに、前記収容室内の油圧で前記ピストンのドグ歯が前記回転部材のドグ歯と噛合する係合位置へ前記ピストンが移動し、
   前記スプールバルブが車両の後方向への加速度で後側へ移動したときに、前記ピストンのドグ歯と前記回転部材のドグ歯との噛合が解除される非係合位置へ前記ピストンが移動するように構成した
   ことを特徴とする請求項１に記載の四輪駆動車両の駆動力伝達装置。
3. 前記ベアリングは、前記ピニオンシャフトの軸方向に対して傾斜する軸上を転動するローラを備えたテーパローラベアリングである
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の四輪駆動車両の駆動力伝達装置。
4. 前記ベアリングを収容したベアリング室内の潤滑油を前記ケーシング内に戻す戻し油路と、該戻し油路に設置した開閉弁とを備え、
   前記開閉弁は、前記戻し油路を流通する潤滑油の油圧が所定以上になると開くことで、前記ベアリング室の油圧を所定圧以下に調圧するように構成した
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の四輪駆動車両の駆動力伝達装置。
5. 前記トルク伝達部は、前記駆動源からの駆動力が伝達される回転軸に接続されたハウジングと、前記出力軸上に相対回転可能に設置された前記回転部材であるインナーハブと、前記ハウジングと前記インナーハブとの間に画成した粘性流体を充填してなる作動室と、前記ハウジングに連結されて前記回転軸の軸方向に沿って積層した複数の第１プレート部材と、前記インナーハブに連結された複数の第２プレート部材と、を備え、
   前記作動室内で前記回転軸の軸方向に沿って前記第１プレート部材と前記第２プレート部材とが交互に配列された構成である
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の四輪駆動車両の駆動力伝達装置。

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