JPH01293228A - 自動車用駆動トルク配分装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この光明はエンジンから変速纏を経て出力される駆動ト
ルクを配分する装置に関し、特に四輪駆動車において前
後輪に対して駆動力を配分する装置に関するものである
。

従来の技術 前後の車輪のそれぞれに駆動力を与えて走行プる四輪駆
動車は、走破性や走行安定性に優れていることは周知の
通りであり、最近では乗用車としても採用されるように
なってきている。駆動トルクを前後輪に配分する四輪駆
動トランスファとしては、遊星歯車Ｒ構を用いて差動作
用を行なわぜる形式や、ビスカスカップリングを用いた
形式、あるいはトルクセンシングディファレンシセル（
トルセンデフ）を用いた形式などが知られている。しか
しながら−組の′Ｔｔ星歯車機構を用いた形式のトラン
スファ（例えば雑誌「モータファン」１９８７年２月号
に記載された）４ＥＲＣＥＤＥＳ−ＢＥＮＺ　４−ＨＡ
、ＴＩＣ）では、前後輪の差動作用は行なうものの、前
後輪のトルク比が一定（例えば３５：６５　）となるた
めに、路面状態〈例えば路面とタイヤとの間の摩擦係数
）や走行状態に応じて前輪と後輪とに与えるトルクを適
正化することができない不都合がある。このような不都
合を解消するために、遊星歯車機構の差動作用を制限す
る１Ｉｉｊ擦係合＠置を配置し、そのＩＩＪ擦係合装置
を滑り制御することにより前後輪の駆動トルクを無段階
に変える装置も開発されているが、摩擦係合８置におけ
る滑りによる動力の損失が生じ、また制卸は楕が？！雑
かつ高価になる問題がある。これに対してビスカスカッ
プリングを用いたトランスファでは、前輪と後輪との間
で回転数の差が生じることによりビスカスカップリング
が作用して差ｖＪ制限を行ない、前後輪の両方にトルク
を伝達する。しかしながら、前後輪に回転数の差が生じ
るまでの間は前輪と後輪との両方にはトルクを伝達して
いず、実質的に二輪駆動状態と同様であり、換言すれば
ビスカスカップリングを用いたトランスフ１では、路面
状況や走行状態が前後輪の回転数差として現れるまでは
前後輪に対ダるトルクの配分比に変更を生じず、したが
って必ずしも走行状態に適したトルクの配分比とはなら
ない問題があった。またトルセンデフにおいても負荷に
応じて伝達トルクを増減する構成であるために、負荷の
変動が生じて初めてトルクの配分比が変化し、したがっ
て定常走行状態では、必ずしも走行状態に適したトルク
の配分比とはならない場合があった。

そこで従来、上述した所謂回転数着感応式もしくは負荷
トルク感応式のトランスファに代えて、前後輪に対する
トルクの配分比を複数種類に変えることのできる駆動ト
ルク配分装置が提案されている。その−例が待開昭６１
−１８４１２８号公報に記載されており、これは、ダブ
ルビニオン型遊甲Ｉｌ１重機構とシングルごニオン型遊
星向市は構との二組の遊星歯車機構を備え、ドッグクラ
ッチなどの切換機構によっていずれかの遊星歯車機構を
前輪側出力ギヤに連結することによりトルク配分比を二
種類に変える構成である。

発明が解決しようとする課題 しかるに上記の公報に記載された従来の装置では、約後
輪へのトルク配分比を二種類に変えることができるから
、路面状況や走行状態に応じて前輪および後輪のトルク
を設定できるが、ダブルビニオン型遊星歯車機構とシン
グルとニオン型遊星歯車機構とを並列に配置し、それぞ
れの遊星Ｉ！１車橢構を選択して使用する構成であるか
ら、必要とする遊星ＩＩｌ車ａＪＩ４が二組となって＠
置が複雑かつ大型化する問題があった。

この発明は上記の事情に兎みてなされたもので、前輪と
後輪とへの駆動トルクの配分比を複数種類に変えること
ができ、しかも構成が簡単でコンパクトな駆動トルク配
分装置を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 この発明は、上記の目的を達成するために、−明のラビ
ニョオ型遊星ｌ！ｌ車ｌ！情を用いて前後輪へのトルク
配分比を変えるよう構成したものである。

より具体的には、この発明は、互いに噛合する少なくと
も一対のピニオンギヤを保持するキャリヤと、一つのサ
ンギヤおよび二つのリングギヤ、もしくは二つのサンギ
ヤおよび一つのリングギヤと、からなるラビニョオ型遊
星園巾機＠を備え、前記キャリヤと一つのサンギヤと二
つのリングギヤとの四部材、もしくは前記キャリヤと二
つのサンギヤと一つのリングギヤとの四部材のうち、サ
ンギヤを除く他のいずれか一つの部材が入力軸に連結さ
れ、かつ他の三つの部材のうちいずれか一つの１４１が
第１の出力軸に連結され、さらに残る二つの部材のそれ
ぞれがクラッチを介して第２の出力軸に連結されている
ことを特徴とするものである。

作　　　　　用 この発明の装置では、サンギヤ以外の部材が入力軸に連
結されて例えば変速機からの駆動トルクが伝達され、第
１の出力軸には入力軸を連結しである部材以外の所定の
部材からトルクが伝達され、さらに第２の出力軸には残
る他の二つの部材のうちクラッチで連結した部材からト
ルクが伝達される。そして第１出力軸および第２出力軸
には、それぞれが連結さているサンギヤやキャリヤもし
くはリングギヤなどの半径に応じた大きさのトルクが伝
達され、したがってクラッチを切換えることにより前後
輪へのトルク配分比が変化する。

実　　施　　例 つぎにこの発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図はこの光明の一実施例を示す模式図であって、こ
こに示す駆動トルク配分装置すなわちトランスファ１は
一組のラビニョオ型遊星歯車機構２と二つのクラッチ３
，４とを主体として構成されている。ラビニョオ型遊星
歯車薇構２は、互いに噛合する少なくとも一対の第１ピ
ニオンギヤ５と第２ピニオンギヤ６とをキャリヤ７によ
って保持し、第１ピニオンギヤ５を第１サンギヤ８に噛
合させるとともに、第２ピニオンギヤ６をリングギヤ９
に噛合させ、かつ第２ピニオンギヤ６に更に第２サンギ
ヤ１０を噛合させた構成である。したがって第１図に示
すラビニョオ型遊星歯車Ｒ構２においては、キャリヤ７
、第１サンギヤ８、リングギヤ９、第２サンギヤ１ｏの
四部材が入力もしくは出力可能な要素となっている。

上記のように構成されたラビニョオ型遊星歯車機４１？
２のうち前記キャリヤ７は、入力軸１１に連結されて入
力要素となっているとともに、その入力軸１１は、エン
ジン１２に続けて配置した変速機１３に連結されている
。また出力要素の一つである第２サンギヤ１０が第１出
力軸、例えば後輸出力軸１４に連結されている。さらに
他の出力要素である前記第１サンギヤ８がクラッチ３を
介してカウンタドライブギヤ１５に連結されるとともに
、そのカウンタドライブギヤ１５は他のクラッチ４を介
して更に他の出力要素である前記リングギヤ９に連結さ
れている。モしてカウンタドライブギヤ１５にカウンタ
ドリブンギヤ１６が噛合し、第２出力軸、例えば前輸出
力軸１７がカウンタドリブンギヤ１６に一体化されてい
る。

したがって上記の装置では、エンジン１２からの駆動ト
ルクが入力軸１１を介してキャリヤ７に伝達され、第２
サンギｔ１０から後輸出力軸１４にトルクが出力される
一方、第１サンギヤ８もしくはリングギヤ９から前輸出
力軸１７にトルクが出力される。すなわち第１のクラッ
チ３のみを係合させておけば、第１サンギヤ８がその第
１のクラッチ３を介してカウンタドライブギヤ１５に連
結されるので、各サンギヤ８，１０が出力要素となった
駆動状態となる。また第２のクラッチ４を係合させれば
、第２サンギヤ１０とリングギヤ９とが出力要素となっ
た駆動状態となる。そしてこれらいずれの駆動状態であ
っても、ラビニョオ型遊星山車橢構２が差動作用を行な
って前後輪の回転数差を吸収する。さらに各クラッチ３
，４を係合させれば、第１サンギヤ８とリングギヤ９と
が一体化するために、ラビニョオ型遊星歯車機４１１２
の全体が一体となって回転し、前後輪の差動が行なわれ
なくなる。

ここで各クラッチ３，４のいずれかを係合させた場合と
両方のクラッチを係合させた場合との各モードにおける
前後輪への伝達トルクについて説明する。

第２図は前記ラビニョオ型遊星歯車１１１２を軸線方向
から見たホ構図であって、この図において第１サンギヤ
８の半径をｒｌ、第２サンギヤ１０の半おを「２、リン
グギヤ９の半径を「３とし、また入力軸１１から入力さ
れるトルクをＴｏとする。前述したように第１のクラッ
チ３を係合させた場合には、第１サンギヤ８と第２サン
ギヤ１０とが出力要素となって約後輪にトルクが配分さ
れ、したがってこの場合に第１サンギヤ８に与えられる
トルクをＴａとし、第２サンギヤ１０かに与えられるト
ルクをＴｚｏとすると、 Ｔｏ＝Ｔ８＋ＴＩＯ 各ギヤの南面に作用する力Ｆは等しいから、Ｔ８＝Ｆ−
ｒｌ、　Ｔ＋ｏ＝Ｆ−ｒ２ したがって前輪側と後輪側とに伝達されるトルクの比は
、 Ｔａ　：Ｔ＋ｏ＝Ｆ−ｒ＋　　：Ｆ−ｒ２＝ｒｌ：ｒ２ ここで各ギヤの半径の比率として実用可能な値を採用し
、ｒｌ　＝　０．５、ｒ２＝０．６、ｒ３−＝１．０と
すると、 Ｔａ　：　Ｔｌｏ　＝　　０．５：　　０．６＝　４５
．５　：　５４．５　　　　　　　・・・■他方、第２
のクラッチ４を係合させると、リングギャ９と第２サン
ギヤ１０とが出力要素となって前後輪にトルクが配分さ
れ、したがってこの場合にリングギヤ９に与えられるト
ルクをＴ９とし、第２サンギヤ１ｏに与えられるトルク
をＴ　１０とすると、 Ｔｏ＝Ｔｃ＋＋Ｔ１０ 各ギヤの歯面に作用する力Ｆは等しいから、Ｔ９＝Ｆ−
ｒ３、　Ｔ＋ｏ＝Ｆ−ｒ２ したがって前輪側と後輪側とに伝達されるトルクの比は
１、 Ｔ９　：Ｔｌ０＝Ｆ・ｒ３：Ｆ−ｒ２ ＝ｒ３：ｒ２ ＝　　１．０＋　　０．６ ＝　６２．５　：　３７．５　　　　　　　・・・■さ
らに各クラッチ３．４を係合させて１７作用を生じない
四輪駆動状態とすると、第１サンギヤ８Ｕよびリングギ
ヤ９から前輸出力軸１７にトルクが伝達されるとともに
、第２サンギヤ１０から後輸出力軸１４にトルクが伝達
され、したがってＴｎ＝（Ｔａ〒７９）十ＴＩＯ であるから、 （Ｔａ　＋Ｔ（１）　：　Ｔｔ。

＝（１”−ｒｌ　＋Ｆ−ｒ３）：ｌ”−ｒ２＝　（ｒｔ
　＋ｒ３　）：　ｒ；＋ ＝　（０，５＋　１．０）　：　　０．６＝　１．５：
　　ｏ、ｅ ＝　７１．４　：　２８．６　　　　　　　　　・・・
■となる。

以上示したように、上記の装置では、１０作用を行なう
状態でのトルク配分比を上記の０式、■式で示す二種類
に変化させることができ、また差動作用を行なわせない
場合も含めば上記の０式、■式、■式で示す三種類のト
ルク配分比を冑ることができ、したがって高μ路（摩擦
係数の高い路面）走行時と、低μ路（摩擦係数の低い路
面）走行時とのそれぞれに適した前後輪に対するトルク
配分比を設定でき、また高μ路加速時と、高μ路一定速
走行時とでそれぞれに適した前後輪へのトルク配分比を
設定することができる。その結果、動力性能や走行安定
性、加速性などの性能に優れた車両を得ることができる
。

また上記の装置では必要とするＭ星歯車機構は一組であ
るから、装置全体を簡単な構成でコンパクトなものとす
ることができる。

第３図はこの梵明の他の実施例を示す模式図であって、
ここに示す装置は、互いに噛合する少なくとも一対のピ
ニオンギヤを保持するキャリヤと、一つのサンギヤと、
二のリングギヤとを有するラビニョオ型遊星歯車機構を
用いたものである。すなわち第３図に示すラビニョオ型
遊星歯車機構３２では、互いに噛合しかつキャリヤ３７
によって保持された第１ピニオンギヤ３５と第２ピニオ
ンギヤ３６とのうち、第１ピニオンギヤ３５にサンギヤ
３８が噛合し、また第１ピニオンギヤ３５の外周側に配
置された第１リングギヤ４ｏが第１ビニオンギ′１′７
３５に噛合するとともに、その第１リングギヤ４０が第
１出力軸、例えば後輸出力軸１４に連結されて６す、さ
らに第２リングギヤ３９が第２ピニオンギヤ３６に噛合
している。そして前記キャリヤ３７が入力軸１１に連結
されて入力要素となるとともに、第２リングギヤ３９が
第１のクラッチ３を介してカウンタドライブギヤ１５に
連結され、かつサンギヤ３８が第２のクラッチ４を介し
てカウンタドライブギヤ１５に連結されてこれらサンギ
Ａ７３８と第２リングギヤ３９ならびに前記第１リング
ギヤ４０が出力要素となっている。

したがって上記の構成では、後輸出力軸１４に対して常
時、第１リングギヤ４０からトルクが与えられ、これに
対して前輸出力軸１７には、第１のクラッチ３を係合さ
せることにより第２リングギヤ３９を介してトルクが与
えられ、また第２のクラッチ４を係合させることにより
サンギヤ３８を介してトルクが与えられる。

これらの場合のトルク配分比について説明すると、第４
図は前記ラビニョオ型遊星歯車薇構３２を軸線方向から
見た機構図であって、この図に４３いてサンギヤ３８の
半径を”３８、第１リングギヤ４０の半径を’　４０’
第２リングギヤ３９の半径を’３９とし、また入力軸１
１から入力されるトルクをＴｏとする。前述したように
第１のクラッチ３を係合させた場合には、第２リングギ
ヤ３９と第１リングギヤ４０とが出力要素となって前後
輪にトルクが配分され、したがってこの場合に第２リン
グギヤ３９に与えられるトルクをＴ３９とし、第１リン
グギヤ４０に与えられるトルクをＴ４゜とすると、 Ｔ　ＩＩ　＝Ｔ　３９　＋Ｔ　４゜ 各ギヤの南面に作用する力Ｆは等しいから、３９　　　
　　　Ｔ　＝Ｆ−ｒ４゜ ’　　＝Ｆ”３９’　　　４０ したがって前輪側と後輪側とに伝達されるトルクの比は
、 Ｔ　　：Ｔ　　＝Ｆ−ｒ　　：Ｆ−ｒ４゜＝ｒ３９：ｒ
４０ ここで各ギヤの半径の比率として実用可能な値を採用し
、ｒ　　＝　　０．４５　、ｒ４ｏ＝　　０．９０　、
ｒ３９＝１．０とすると、 Ｔ３つ：Ｔ４ｏ＝　１．０：　　０．９０＝１０＋９ 他方、第２のクラッチ４を係合させると、サンギヤ３８
と第１リングギヤ４０とが出力要素となって前後輪にト
ルクが配分され、したがってこの場合に第１リングギヤ
４０に与えられるトルクを’４０とし、サンギヤ３８に
与えられるトルクをＴ３８とすると、 Ｔｏｏ”　４０＋Ｔ　３Ｂ 各ギヤの南面に作用する力Ｆは等しいから、Ｔ　　＝”
’３８ ”４０＝”’４０−　　３８ したがって前輪側と後輪側とに伝達されるトルクの比は
、 Ｔ　　′Ｔ　　＝Ｆ−ｒ　　：Ｆ−ｒ３ｇ４０°　３８
４０ ４０’　　３８ ＝　０．９：　　０．４５ ＝２＝１ また上記の装置では、各クラッチ３．４を係合させるこ
とにより前輸出力軸１７にはサンギヤ３８と第２リング
ギヤ３９とからトルクが与えられる。そしてこれらの駆
動トルクの配分モードにおいては、上記の各出力要素の
半径に応じたトルクの配分が行なわれ、前述した実施例
におけると同様に、少なくとも二接類の駆動トルク配分
比を設定することができる。

さらに第５図はこの光明の第３の実施例を示す模式図で
あって、ここに示す構成は第３図に示すラビニョＡ型遊
星歯車機構３２において第２リングギヤ３９を入力要素
としたものである。すなわち第２リングギヤ３９が入力
軸１１に連結される一方、第１リングギヤ４０が第２の
クラッチ４を介してカウンタドライブギヤ１５に連結さ
れている。またキャリヤ３７が第１のクラッチ３を介し
てカウンタドライブギヤ１５に連結され、さらにカンギ
ヤ３８が後輸出力軸１４に連結されている。

このような４１１！成であれば、後輸出力軸１１に対し
ては常時、サンギヤ３８からトルクが与えられ、これに
対して前輸出力軸１７には、第１のクラッチ３を噛合さ
せることによりキャリヤ３７からトルクが与えられ、ま
た第２のクラッチ４を係合させることにより第１リング
ギヤ４０からトルクが与えられ、さらに各クラツ１３，
４を係合させることによりキャリヤ３７と第１リングギ
ヤ４０とからトルクが与えられる。そしてこれらのトル
ク配分モードにおいても、前述した実施例におけると同
様に、各出力要素となっている部材の半径に応じたトル
クが後輸出力軸１４と前輸出力軸１７とに配分され、所
定のトルク配分比となる。

したがって上記の第２および第３の実施例で示した構成
であっても、前後輪に対するトルク配分比を複数種類に
適宜に変えることができるために、動力性能や走行安定
性、加速性などの性能に優れた車両を得ることができ、
また必要とする遊星山車機構は一組であるから、装置全
体を間中な構成でコンパクトなものとすることができる
。

なお上述した各実施例においてクラッチ３．４をスリッ
プ制御すれば、−時的であるとしても、各出力要素の半
径で決まるトルク配分比の中間程度のトルク配分比を設
定プることができる。

発明の効果 以上の説明から明らかなようにこの発明の駆動トルク配
分装置によれは゛、−組の遊星歯車機構によって複数種
類のトルク配分比を設定できるので、装置の構成が簡素
化され、その結果、軽量・コンバクトで車載性の良好な
装置とすることができる。

また前後輪に対するトルク配分比を複数数種類に変え僻
ることにより、走行状態や路面状態に適したトルク配分
比とすることができるために、動力性能や走行安定性な
どに優れた四輪駆動車を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例を示す模式図、第２図
はそのトルク配分比を説明するためのラビニョオ型遊星
歯車蛎構を軸線方向から見た機構図、第３図はこの弁明
の第２の実施例を示１慎弐図、第４図はそのトルク配分
比を説明するためのラビニョオ型遊星歯車機構を軸線方
向から見たべ構図、第５図はこの弁明の第３の実施例を
示す模式図である。 １・・・トランスフ戸、　　２，３２・・・ラビニョオ
型遊星歯車橢構、　３．４・・・クラッチ、　５，３５
・・・第１ピニオンギヤ、　６．３６・・・第２ピニオ
ンギヤ、　７，３７・・・キャリヤ、　８・・・第１サ
ンギヤ、　９・・・リングギヤ、　１０・・・第２サン
ギヤ、１１・・・入力軸、　　１４・・・後輸出力軸、
　１５・・・カウンタドライブギヤ、　　１６・・・カ
ウンタドリブンギヤ、　１７・・・約輸出力軸、３８・
・・サンギヤ、３つ・・・第２リングギヤ、　４ｏ・・
・第１リングギヤ。 出願人　　トヨタ自動車株式会社 代理人　　弁理士　！　１）武　久 （ばか１名） 第１因 第２因 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 互いに噛合する少なくとも一対のピニオンギヤを保持す
   るキャリヤと、一つのサンギヤおよび二つのリングギヤ
   、もしくは二つのサンギヤおよび一つのリングギヤと、
   からなるラビニヨオ型遊星歯車機構を備え、前記キャリ
   ヤと一つのサンギヤと二つのリングギヤとの四部材、も
   しくは前記キャリヤと二つのサンギヤと一つのリングギ
   ヤとの四部材のうち、サンギヤを除く他のいずれか一つ
   の部材が入力軸に連結され、かつ他の三つの部材のうち
   いずれか一つの部材が第１の出力軸に連結され、さらに
   残る二つの部材のそれぞれがクラッチを介して第２の出
   力軸に連結されていることを特徴とする自動車用駆動ト
   ルク配分装置。