JPH04300729A - 4輪駆動車用駆動力配分装置 - Google Patents

4輪駆動車用駆動力配分装置

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JPH04300729A
JPH04300729A JP8955591A JP8955591A JPH04300729A JP H04300729 A JPH04300729 A JP H04300729A JP 8955591 A JP8955591 A JP 8955591A JP 8955591 A JP8955591 A JP 8955591A JP H04300729 A JPH04300729 A JP H04300729A
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hydraulic
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planetary gear
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Kaoru Sawase
薫 澤瀬
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、センタデファレンシャ
ルにこのセンタデファレンシャルの差動を制限して前後
輪への駆動力配分を調整しうる油圧式差動制限機構を付
設された、4輪駆動車用駆動力配分装置に関する。
【0002】
【従来の技術】4輪駆動車には、エンジンからの駆動力
を前後輪へ配分するセンタデファレンシャル(以下、セ
ンタデフという)に差動制限機構を設けて、前後輪への
駆動力配分を調整できるようにしたものが開発されてお
り、かかる差動制限機構には、ビスカスカップリングユ
ニット(VCU)やハイドロリックカップリングユニッ
ト(HCU)の他、油圧多板クラッチ機構を用いたもの
が開発されている。
【0003】また、遊星歯車機構(シンプソン式遊星歯
車機構)を用いたセンタデフも開発されており、例えば
図8は、差動制限用クラッチ機構付きの遊星歯車式セン
タデフを示す断面図であり、遊星歯車式差動装置12は
、サンギヤ121と、このサンギヤ121の外方に配置
されたプラネタリギヤ122と、このプラネタリギヤ1
22の外方に配置されたリングギヤ123とをそなえ、
自動変速機6の出力軸8の出力が、入力ギヤ113から
連結部材131を介してプラネタリギヤ122を支持す
るキャリア125に入力され、サンギヤ121は前輪用
出力軸27および減速歯車機構(図示省略),前輪用差
動歯車装置(図示省略)を介して前輪側車軸と連動し、
リングギヤ123は後輪用出力軸29およびベベルギヤ
機構(図示省略)を介してプロペラシャフト(図示省略
)更には後輪側車軸と連動するようになっている。
【0004】この遊星歯車式差動装置12には、油圧式
差動制限機構としての油圧多板クラッチ機構28Aが付
設されており、この油圧多板クラッチ機構28Aは、ギ
ヤ121(又はリングギヤ123)とキャリア125と
の間に介装され、自身の油圧室に作用される制御圧力に
よって摩擦力が変わり、サンギヤ121(又はリングギ
ヤ123)とキャリヤ125との差動を拘束するように
なっている。
【0005】油圧多板クラッチ機構28Aは、センタデ
フ12の入力側であるキャリヤ125と前輪への出力側
である前輪用出力軸27との間に設けられ、多板クラッ
チ28a,28bと、多板クラッチ28a,28bを押
圧する油圧ピストン141A,142Aと、これらのピ
ストン141A,142Aを駆動するための油圧室14
7A,148Aと、油圧室147A,148A内の油圧
に抗してピストン141A,142Aを後退させるリタ
ーンスプリング150とをそなえている。
【0006】また、油圧室147A,148A内に外部
の油圧源(図示省略)から圧油を供給するために、油圧
多板クラッチ機構28Aのケース116cから回転側の
ピストンケース145aにかけて油通路117が形成さ
れている。そして、油路117を通じて油圧室147A
,148A内へ圧油を供給して油圧を上昇させると、こ
の油圧によりピストン141A,142Aが前進して多
板クラッチ28a,28bを押圧し、一方、油圧室14
7A,148A内の油圧を低下させると、リターンスプ
リング150によりピストン141A,142Aが後退
して多板クラッチ28a,28bを離隔するようになっ
ている。
【0007】また、油通路117は、固定側のケース1
16cから回転側のピストンケース145aにかけて形
成されているので、油通路117の途中には、回転シー
ル133が必要となる。
【0008】なお、図8中、符号114a〜114dは
軸受、115はトランスミッションケースの各部、11
6a〜116cはセンタデフケース、126はピニオン
シャフト、130は連結部材、133はOリング、14
3は仕切り壁、146はピストンケース145aに一体
結合され多板クラッチ28a,28bの一方のクラッチ
プレート28aを支持する支持部材である。
【0009】一方、図9に示すような油圧多板クラッチ
機構28Bも考えられてる。この油圧多板クラッチ機構
28Bは、油圧ピストン141B,142Bがボールベ
アリング140Bを仲介して接続されており、油圧ピス
トン141Bが回転しても油圧ピストン142Bは回転
しないようになっている。そして、油圧室147Bは非
回転の油圧ピストン142Bの後方に設けられており、
油圧室147B自体も回転しないようになっている。な
お、図9中、12′は遊星歯車式差動装置、27′は前
輪用出力軸、29′は後輪用出力軸、115′はトラン
スミッションケースの各部、116a′〜116c′は
センタデフケース、121′はサンギヤ、122′はプ
ラネタリギヤ、123′はリングギヤ、125′はキャ
リヤ、126′はピニオンシャフト、130′は連結部
材である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の図8
に示す油圧多板クラッチ機構28Aでは、駆動トルクの
伝達時に油圧室147A,148Aが回転するので、油
圧室147A,148A内の外周部分に、遠心油圧が生
じてその分だけピストン141A,142Aの受圧面に
加わる油圧は大きくなる。したがって、遠心油圧分だけ
リターンスプリング150の剛性も強く設定する必要が
あり、装置の大型化やコスト高騰を招くという問題点が
ある。
【0011】また、油通路117の途中に設ける回転シ
ール117aでは、必然的にオイル漏れが生じるので、
油圧を供給するオイルポンプのポンプ容量を大きくする
必要があり、これも装置の大型化やコスト高騰を招くと
いう問題点がある。
【0012】一方、上述の図9に示す油圧多板クラッチ
機構28Bでは、油圧室147Bが回転しないので遠心
油圧の悪影響がなくなり、回転シールが不要となること
から、オイル漏れ対策としてのポンプ容量の増大も不要
となるが、油圧ピストン141B,142Bがボールベ
アリング140Bを仲介して接続されているので、組付
誤差が大きくなって製品精度が劣化しやすいという問題
点や、多板クラッチの制御応答性が低下しやすいという
問題点がある。
【0013】本発明は、上述の課題に鑑み創案されたも
ので、組付誤差の増大や制御応答性の劣化を招くことな
く油圧室を回転しないようにして、製品精度や十分な制
御応答性を確保しながら遠心油圧の悪影響の回避や油圧
供給用オイルポンプの容量増加の抑制を行なえるように
した、4輪駆動車用駆動力配分装置を提供することを目
的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】このため、本発明の請求
項1の4輪駆動車用駆動力配分装置は、センタデファレ
ンシャルと、このセンタデファレンシャルの差動を制限
する油圧式差動制限機構とをそなえた4輪駆動車用駆動
力配分装置において、上記センタデファレンシャルがラ
ビニオ式遊星歯車機構を用いて構成されて、上記油圧式
差動制限機構が、上記ラビニオ式遊星歯車機構と該セン
タデファレンシャルの非回転部との間に介設されている
ことを特徴としている。
【0015】また、本発明の請求項2の4輪駆動車用駆
動力配分装置は、センタデファレンシャルと、このセン
タデファレンシャルの差動を制限する油圧式差動制限機
構とをそなえた4輪駆動車用駆動力配分装置において、
上記センタデファレンシャルがラビニオ式遊星歯車機構
を用いて構成されて、上記ラビニオ式遊星歯車機構のリ
ングギヤがエンジンからの駆動力伝達部に接続され、上
記ラビニオ式遊星歯車機構のピニオンギヤ及びスモール
サンギヤのうちの一方のギヤが前輪側への駆動力伝達部
に接続されるとともに他方のギヤが後輪側への駆動力伝
達部に接続されて、上記油圧式差動制限機構が、上記ラ
ビニオ式遊星歯車機構のラージサンギヤと非回転部との
間に介設されていることを特徴としている。
【0016】本発明の請求項3の4輪駆動車用駆動力配
分装置は、センタデファレンシャルと、このセンタデフ
ァレンシャルの差動を制限する油圧式差動制限機構とを
そなえた4輪駆動車用駆動力配分装置において、上記セ
ンタデファレンシャルがラビニオ式遊星歯車機構を用い
て構成されて、上記ラビニオ式遊星歯車機構のピニオン
ギヤがエンジンからの駆動力伝達部に接続され、上記ラ
ビニオ式遊星歯車機構のリングギヤ及びラージサンギヤ
のうちの一方のギヤが前輪側への駆動力伝達部に接続さ
れるとともに他方のギヤが後輪側への駆動力伝達部に接
続されて、上記油圧式差動制限機構が、上記ラビニオ式
遊星歯車機構のスモールサンギヤと非回転部との間に介
設されていることを特徴としている。
【0017】
【作用】上述の本発明の請求項1及び請求項2及び請求
項3の4輪駆動車用駆動力配分装置では、油圧式差動制
限機構がラビニオ式遊星歯車機構とセンタデファレンシ
ャルの非回転部との間に介設されているので、油圧式差
動制限機構に要する油圧室等をセンタデファレンシャル
の非回転部に設けることができるようになり、油圧式差
動制限機構の回転部分の回転速度を比較的低速なものに
できる。
【0018】
【実施例】以下、図面により、本発明の実施例について
説明すると、図1乃至図4は本発明の第1実施例として
の4輪駆動車用駆動力配分装置を示すもので、図1はそ
の模式的な構成図、図2はその4輪駆動車用駆動力配分
装置をそなえた車両の駆動力伝達系の全体構成図、図3
はそのセンタデフロック時の各ギヤの速度線図、図4は
そのセンタデフが滑っている時の各ギヤの速度線図であ
り、図5乃至図7は本発明の第2実施例としての4輪駆
動車用駆動力配分装置を示すもので、図5はその模式的
な構成図、図6はそのセンタデフロック時の各ギヤの速
度線図、図7はそのセンタデフフリー時の各ギヤの速度
線図である。
【0019】まず、第1実施例について説明する。はじ
めに、図2を参照してこの4輪駆動車用駆動力配分装置
をそなえた車両の駆動力伝達系の全体構成を説明する。
【0020】図2において、符号2はエンジンであって
、このエンジン2の出力はトルクコンバータ4及び自動
変速機6を介して出力軸8に伝達される。出力軸8の出
力は、中間ギヤ10を介して前輪と後輪とのエンジント
ルクを所要の状態に配分する差動制限装置(センタデフ
ァレンシャル、以下、センタデフと略す)12に伝達さ
れるようになっている。
【0021】このセンタデフ12の出力は、一方におい
て減速歯車機構19,前輪用の差動歯車装置14を介し
て車軸17L,17Rから左右の前輪16、18に伝達
され、他方においてベベルギヤ機構15,プロペラシャ
フト20,ベベルギヤ機構21,後輪用の差動歯車装置
(リヤディファレンシャル)22を介して車軸25L,
25Rから左右の後輪24,26に伝達されるようにな
っている。
【0022】センタデフ12には、その前輪側出力部と
後輪側出力部との差動を拘束又は制限することで前輪と
後輪とのエンジンの出力トルクの配分を変更しうる差動
制限用油圧駆動式クラッチ機構としての油圧多板クラッ
チ28が付設されている。
【0023】ここでは、センタデフ12において、油圧
多板クラッチ28を完全フリーの状態からロックさせた
状態まで適宜制御することにより、前輪側及び後輪側へ
伝達されるトルクを、例えば前輪:後輪が約32:68
程度から50:50の間で制御することができるように
なっている。なお、完全フリー状態での前輪:後輪の値
:約32:68は、遊星歯車の前輪側及び後輪側の入力
歯車の歯数比等の設定により規定されるが、ここでは、
油圧多板クラッチ28の油圧室内の圧力がゼロで完全フ
リーの状態のときには約32:68となるように設定さ
れている。
【0024】このように、後輪をベースとしたトルク配
分から前後輪均一のトルク配分までの範囲でトルク制御
を行なうのは、車両の操縦性と走行安定性とを兼ね備え
るように考慮したものであり、例えば、旋回初期には気
持ち良く曲がり始めるようにしながら、旋回後半では車
両の挙動を安定させながら旋回を完了できるようにめる
ようにしたい。このためには、通常時は、後輪寄りのト
ルク配分として旋回の応答性を確保しながら、そのまま
では走行安定性が損なわれるような場合に、その度合い
に応じて前輪へのトルク配分を増加させるようにすれば
よい。後輪をベースとしたトルク配分から前後輪均一の
トルク配分までの範囲でトルク制御を行な得るようにし
ているのである。
【0025】また、この完全フリー状態での比(約32
:68)は、前輪系と後輪系との負荷バランス等によっ
て変化するが通常はこのような値となる。また、油圧室
内の圧力が設定圧(9kg/cm2)とされて油圧多板
クラッチ28がロック状態にあって、差動制限が実質的
にゼロとなると、前輪と後輪とのトルク配分は、50:
50となって直結状態となる。
【0026】符号30はステアリングホイール32の中
立位置からの回転角度、即ちハンドル角θを検出するハ
ンドル角センサ、34a,34bはそれぞれ車体の前部
および後部に作用する横方向の加速度Gyf,Gyrを
検出する横加速度センサであり、この例では、2つの検
出データGyf,Gyrを平均して横加速度データとし
ているが、車体の重心部付近に横加速度センサ34を1
つだけ設けて、この検出値を横加速度データとしてもよ
い。
【0027】符号36は車体に作用する前後方向の加速
度Gxを検出する前後加速度センサ、38はエンジン2
のスロットル開度θtを検出するスロットルポジション
センサ、39はエンジン2のエンジンキースイッチ、4
0,42,44,46はそれぞれ左前輪16,右前輪1
8,左後輪26,右後輪28の回転速度を検出する車輪
速センサであり、これらスイッチ及び各センサの出力は
コントローラ48に入力されている。
【0028】符号50はアンチロックブレーキ装置であ
り、このアンチロックブレーキ装置50はブレーキスイ
ッチ50Aと連動して作動する。つまり、ブレーキペダ
ル51の踏込時にブレーキスイッチ50Aがオンとなる
と、これに連動してアンチロックブレーキの作動信号が
出力されて、アンチロックブレーキ装置50が作動する
。また、アンチロックブレーキの作動信号が出力される
ときには同時にその状態を示す信号がコントローラ48
に入力されるように構成されている。また、52はコン
トローラ48の制御信号に基づき点灯する警告灯である
【0029】符号54は油圧源であり、油タンクからの
油を駆動し加圧するポンプを備えている。56は油圧源
54と油圧多板クラッチ28の油圧室との間に介装され
てコントローラ48からの制御信号により制御される圧
力制御弁系(以下、圧力制御弁と略す)である。
【0030】なお、コントローラ48は、図示しないが
後述する制御に必要なCPU、ROM、RAM、インタ
フェイス等を備えており、上述の各センサからの情報に
基づいて、警告灯52や圧力制御弁56やリヤディファ
レンシャル22を制御するようになっている。
【0031】ところで、上述のセンタデフ12は、第1
図に示すように、ラビニオ式遊星歯車機構を用いて構成
されており、スモールサンギヤ221Aと、ラージサン
ギヤ221Bと、スモールサンギヤ221Aの外側に噛
合するインナプラネタリギヤ222Aと、ラールサンギ
ヤ221Bの外側及びインナプラネタリギヤ222Aの
外側に噛合するアウタプラネタリギヤ222Bと、これ
らのプラネタリギヤ222A,222Bを支持するプラ
ネットキャリア225と、アウタプラネタリギヤ222
Bの外方に噛合するリングギヤ223とをそなえている
【0032】そして、エンジン2からの駆動力が、自動
変速機6の出力軸8から入力ギヤ213を通じてリング
ギヤ223に入力されて、プラネタリギヤ222A,2
22Bを介して、キャリア225から前輪用出力軸27
へ、スモールサンギヤ221Aから後輪用出力軸29へ
と出力されるようになっている。
【0033】つまり、リングギヤ223の回転を受ける
と、アウタプラネタリギヤ222Bは公転及び自転を行
ない、アウタプラネタリギヤ222Bの公転に応じてキ
ャリア225とともに前輪用出力軸27が回転して、ア
ウタプラネタリギヤ222Bの自転に応じてインナプラ
ネタリギヤ222Aを介してスモールサンギヤ221A
とともに後輪用出力軸29が回転するようになっている
【0034】また、上述の差動制限用油圧駆動式クラッ
チ機構(油圧多板クラッチ)28は、ラージサンギヤ2
21Bとセンタデフケース115との間に介装されてお
り、自身の油圧室に作用される制御圧力によって摩擦力
が変わり、この摩擦力を付与することにより、ラージサ
ンギヤ221Bの自転が拘束されて、アウタプラネタリ
ギヤ222Bの自転が制限され、アウタプラネタリギヤ
222Bの公転と自転とのバランス、つまり、前輪側と
後輪側とへの駆動力配分が調整されるようになっている
【0035】油圧多板クラッチ機構28は、ラージサン
ギヤ221B側に装着された多数のディスクプレート2
8bとセンタデフケース115側に装着された多数のデ
ィスクプレート28aとが交互に並設されてなる多板ク
ラッチと、これらの多板クラッチ28a,28bを押圧
してその係合状態を調整する油圧駆動機構140とをそ
なえている。
【0036】油圧駆動機構140は、多板クラッチ28
a,28bを押圧しうるように設けられた油圧ピストン
141と、このピストン141を押圧するように隣接し
て設けられた油圧室147と、油圧室147に油圧源5
4からの油圧を供給したり排出したりするための圧力制
御弁56と、ピストン141を油圧に抗して元の位置に
戻すリターンスプリング150とをそなえている。
【0037】特に、油圧室147は、センタデフケース
115側に設けられているので、油圧室147は常時回
転しないようになっている。
【0038】そして、前述のようにコントローラ48に
よって圧力制御弁56が適宜切り換えられることで、油
圧室147の内圧が調整されて、多板クラッチ28a,
28bの結合状態が調整されるようになっている。
【0039】ところで、上述のセンタデフ12では、セ
ンタデフロック時に、前輪16,18と後輪24,26
とが同一回転速度になるように前後の終減速比を定める
必要がある。このためには、前後輪が同一回転速度の時
、油圧多板クラッチ(差動制限機構)28の回転速度、
つまり、ラージサンギヤ221Bの回転速度が0となる
ようにすればよい。
【0040】図3の速度線図に基づいて説明すると、図
3において、RGはリングギヤ223の回転数位置を、
Cはキャリア225の回転数位置を、SAはスモールサ
ンギヤ221Aの回転数位置を、SBはラージサンギヤ
221Bの回転数位置を示しており、Z1 はスモール
サンギヤ221Aの歯数を、Z2 はリングギヤ223
の歯数を、Z3 はラージサンギヤ221Bの歯数を示
している。
【0041】ここで、Nj をjの回転数、Tj をj
のトルク、ρj をjの終減速比とする。ただし、j=
i,1,2,1f,2f,b,r,f,tであって、i
は入力部を示す添字、1は出力1を示す添字、2は出力
2を示す添字、1fは終減速後の出力1を示す添字、2
fは終減速後の出力2を示す添字、bは差動制限部を示
す添字、rはリヤデフギヤ部を示す添字、fはフロント
デフギヤ部を示す添字、tはトランスファーギヤ部を示
す添字である。
【0042】ラージサンギヤ221Bの回転速度が0と
なるためには、下式が成立する必要がある。 Nb =0 N1f=N2f N1f=1/ρ1 ・N1  N2f=1/ρ2 ・N2  N2 =1/Z3   /(1/Z2 +1/Z3)・
N iN1 =(1/Z1 +1/Z3 )/(1/Z
2 +1/Z3 )・N iこれらから、 ρ1 =(Z3 /Z1 +1)ρ2        
                   ・・・(1.
1)となる。
【0043】ここで、出力1がリヤ側であるとすると、
ρ1 =ρt ・ρr  ρ2 =ρf  となり、例えば、前後デフ比ρf ,ρr を同一にす
る場合には、トランスファー比ρt を、 ρr =ρf より、 ρt =(Z3 /Z1 +1)          
                  ・・・・(1.
2)とすればよい。
【0044】また、前後輪のスリップ時の状態を速度線
図に表現すると、図4に示すようになる。図4において
、鎖線L1はリヤスリップの場合を示し、破線L2はフ
ロントスリップの場合を示している。
【0045】つまり、リヤスリップ時には、鎖線L1に
示すように、フロントは一定値のままであるから、リヤ
スリップによって、SBつまりラージサンギヤ221B
は逆回転になる。しかし、このラージサンギヤ221B
の逆回転速度はリヤスリップ量に対して小さいものにな
る。
【0046】また、フロントスリップ時には、破線L2
に示すように、リヤは一定値のままであるから、フロン
トスリップによって、SBつまりラージサンギヤ221
Bは正回転になり、しかも、このラージサンギヤ221
Bの正回転速度はリヤスリップ量に対して大きいものに
なる。
【0047】この構成によるセンタデフでは、出力1の
方がセンタデフフリー時のトルク配分は大きくなる。こ
のため、この実施例では、出力1をリヤとしている。し
たがって、使用頻度の高いリヤスリップの場合に、ラー
ジサンギヤ221Bの回転数Nb が小さくて済む。
【0048】ところで、前後輪へのトルク配分について
考察すると、図3より、 Ti +Tb =T1 +T2  (1/Z1)・T1 −(1/Z2)・Ti +(1/
Z3)・Tb =0したがって、センタデフ出力軸上の
トルクT1 ,T2 は、T1 =(Z1 /Z2)・
Ti −(Z1 /Z3)・Tb T2 =[(Z2 
−Z1)/Z2]・Ti +[(Z1 +Z3)/Z3
]・Tb                     
                         
       ・・・・(1.3)
【0049】前後の
終減速比には、式(1.1)のような関係があるので、
車軸上での前後のトルクは、T1f=  ρ2 ・ (
 Z3 /Z1 +1)・T1 T2f=  ρ2 ・
 T 2 となる。
【0050】これと、式(1.3)より、前後のトルク
配分比は、 T1f:T2f =(Z3/Z1+1)[(Z1/Z2)Ti −(Z1
/Z3)T b ]:[((Z2−Z1)/Z2)Ti
 +((Z3+Z1)/Z3)Tb ]       
                         
                     ・・・・
(1.4)ただし、このときセンタデフに減速比が生じ
るので、回転数については、 N2 =[ Z2 / (Z2 +Z3)] Ni し
たがって、 1/ρCD=Z2 /(Z2 +Z3 )とおくと、   ρCD=(Z2 +Z3 )/Z2       
                  ・・・・(1.
5)となる。
【0051】よって、定常状態では、   N1f=N2f=( 1/ρ2)・( 1/ρCD
)・Ni           ・・・・(1.6)と
なる。
【0052】ここで、一例として、Z1 =26,Z2
 =74,Z3 =34と設定すると、出力1のデフ比
ρ1 は、式(1.1)より、 ρ1 =2.308ρ2  前後デフ比を同一とするとトランスファー比ρt は、
式(1.2)より、 ρt =2.308 センタデフの減速比ρCDは、式(1.5)より、ρC
D=1.459 そして、センタデフフリー時のトルク配分は、式(1.
4)より、 T1f:T2f=56:44 となる。
【0053】また、差動制限トルクの効率は、ベースに
対して、 2×(Z3 +Z1 )/Z3 =3.52となる。
【0054】本発明の第1実施例としての4輪駆動車用
駆動力配分装置は、上述のように構成されているので、
以下のように作動する。
【0055】つまり、エンジン2から出力される駆動力
は、自動変速機6の出力軸8から入力ギヤ213を通じ
てセンタデフ12に入る。そして、センタデフ28では
、入力ギヤ213から入力された駆動力が、リングギヤ
223から、アウタプラネタリギヤ222Bに伝達され
て、アウタプラネタリギヤ222Bが公転及び自転を行
ないながら、前輪側及び後輪側へ駆動力が配分される。
【0056】即ち、アウタプラネタリギヤ222Bの公
転に応じてキャリア225から前輪用出力軸27に駆動
力が伝達されるとともに、アウタプラネタリギヤ222
Bの主として自転に応じてインナプラネタリギヤ222
A及びスモールサンギヤ221Aから後輪用出力軸29
に駆動力が伝達される。
【0057】このとき、油圧多板クラッチ28の係合状
態により、ラージサンギヤ221Bの自転が拘束され、
アウタプラネタリギヤ222Bの自転が制限されて、ア
ウタプラネタリギヤ222Bの公転と自転とのバランス
、即ち、前輪側と後輪側とへの駆動力配分が調整される
【0058】つまり、コントローラ48を通じて油圧室
147内の油圧が調整されて、油圧室147内の油圧が
高められると、多板クラッチ28a,28bの係合状態
が強まって、ラージサンギヤ221B及びアウタプラネ
タリギヤ222Bの自転が制限され、アウタプラネタリ
ギヤ222Bの公転と自転とのバランス、即ち、前輪側
と後輪側とへの駆動力配分が調整されるのである。
【0059】逆に、コントローラ48を通じて油圧室1
47内の油圧が低下されると、リターンスプリング15
0の付勢力によって、多板クラッチ28a,28bの係
合状態が強まって、ラージサンギヤ221B及びアウタ
プラネタリギヤ222Bの自転の制限が解除され、前輪
側と後輪側とへの駆動力配分が調整される。
【0060】ところで、ここでは出力1をリヤ側として
いるが、これについて説明すると、スモールサンギヤ2
21Aとラージサンギヤ221Bの各歯数Z1 ,Z3
 は、 Z3 >Z1  の関係があり、2出力間の終減速比差は2以上となって
、式(1.1)より、 ρ1 >2ρ2                  
                       ・・
・・(3.1)前述の定常時のトルク配分比を示す式(
1.4)と上式(3.1)とから、出力1の方がトルク
配分比を大きく設定しやすい。そこで、前述のように後
輪をベースとしたトルク配分を実現するために、出力1
をリヤ側としているのである。
【0061】このようにして、使用頻度の高いリヤスリ
ップの場合に、ラージサンギヤ221Bの回転数Nb 
が小さな範囲に収まるので、多板クラッチの係合圧を比
較的低めの範囲で調整しながら前後輪への駆動力配分の
制御を行なえるようになって、多板クラッチによる駆動
力配分制御の性能向上や、磨耗損傷が低減されることに
よる耐久性の向上も行なえる利点がある。
【0062】次に、第2実施例について説明する。この
実施例の4輪駆動車用駆動力配分装置をそなえた車両の
駆動力伝達系の全体構成は、第1実施例のもの(図2参
照)とほぼ同様に構成されるので、ここでは説明を省略
する。
【0063】この実施例のセンタデフ12′も、第1実
施例と同様に、ラビニオ式遊星歯車機構を用いて構成さ
れているが、このセンタデフ12′では、第5図に示す
ように、エンジン2からの駆動力が、自動変速機6の出
力軸8から入力ギヤ213を通じてキャリア225に入
力されて、プラネタリギヤ222A,222Bを介して
、一方で、リングギヤ223から前輪用出力軸27へ、
ラージサンギヤ221Bから後輪用出力軸29へと出力
されるようになっている。
【0064】そして、エンジン2からの駆動力が、自動
変速機6の出力軸8から入力ギヤ213を通じてキャリ
ア225に入力されて、プラネタリギヤ222A,22
2Bを介して、リングギヤ223から前輪用出力軸27
へ、ラージサンギヤ221Bから後輪用出力軸29へと
出力されるようになっている。
【0065】つまり、キャリア225が回転すると、ア
ウタプラネタリギヤ222Bは公転及び自転を行ない、
このアウタプラネタリギヤ222Bの公転及び自転に応
じて、一方でリングギヤ223とともに前輪用出力軸2
7が回転し、他方でラージサンギヤ221Bとともに後
輪用出力軸29が回転するようになっている。
【0066】そして、このセンタデフ12に設けられる
差動制限用油圧駆動式クラッチ機構(油圧多板クラッチ
)28は、インナプラネタリギヤ222Aに噛合するス
モールサンギヤ221Aとセンタデフケース115との
間に介装されている。
【0067】油圧多板クラッチ機構28は、スモールサ
ンギヤ221A側に装着された多数のディスクプレート
28bと、センタデフケース115側に装着された多数
のディスクプレート28aとが交互に並設されてなる多
板クラッチと、これらの多板クラッチ28a,28bを
押圧してその係合状態を調整する油圧駆動機構140と
をそなえ、油圧駆動機構140は、第1実施例と同様に
、油圧ピストン141と、油圧室147と、圧力制御弁
56と、リターンスプリング150とをそなえている。
【0068】したがって、油圧室147は、第1実施例
と同様にセンタデフケース115側に設けられているの
で、油圧室147は常時回転しないようになっている。
【0069】そして、前述のようにコントローラ48に
よって圧力制御弁56が適宜切り換えられることで、油
圧室147の内圧が調整されて、多板クラッチ28a,
28bの結合状態が調整されるようになっている。
【0070】また、このセンタデフ12′でも、センタ
デフロック時に、前輪16,18と後輪24,26とが
同一回転速度になるように前後の終減速比を定める必要
がある。このためには、前後輪が同一回転速度の時、油
圧多板クラッチ(差動制限機構)28の回転速度、つま
り、スモールサンギヤ221Aの回転速度が0となるよ
うにすればよい。
【0071】図6の速度線図に基づいて説明すると、図
6において、RG,C,SA,SB及びZ1 ,Z 2
,Z3 はそれぞれ第1実施例の場合と同様なものを示
しており、Nj ,Tj ,ρj を第1実施例の場合
と同様に設定すると、ラージサンギヤ221Bの回転速
度が0となるための条件から、 ρ1 =[(1/Z1−1/Z2)/( 1/Z1+1
/Z3)] ・ρ2   ・・・(2.1)となる。
【0072】ここで、出力2がリヤ側であるとすると、
ρ2 =ρt ・ρr  ρ1 =ρf  となり、例えば、前後デフ比ρf ,ρr を同一にす
る場合には、トランスファー比ρt を、 ρr =ρf より、 ρt =(1/Z1 −1/Z2 )/(1/Z1 +
1/Z3 )  ・・・(2.2)とすればよい。
【0073】また、前後輪のスリップ時の状態を速度線
図に表現すると、図7に示すようになる。図7において
、図4と同様に、鎖線L1はリヤスリップの場合を示し
、破線L2はフロントスリップの場合を示している。
【0074】つまり、リヤスリップ時には、鎖線L1に
示すように、フロントは一定値のままであるから、リヤ
スリップによって、SAつまりスモールサンギヤ221
Aは正回転になり、しかも、このラージサンギヤ221
Bの正回転速度はリヤスリップ量に対して大きいものに
なる。
【0075】また、フロントスリップ時には、破線L2
に示すように、リヤは一定値のままであるから、フロン
トスリップによって、SAつまりスモールサンギヤ22
1Aは逆回転になるが、このラージサンギヤ221Bの
逆回転速度はリヤスリップ量に対して小さいものになる
【0076】ところで、前後輪へのトルク配分について
考察すると、図6より、 Ti +Tb =T1 +T2  (1/Z1)・Tb −(1/Z2)・T1 +(1/
Z3)・T2 =0したがって、センタデフ出力軸上の
トルクT1 ,T2 は、T1 =[ Z2/( Z2
+Z3)] Ti +[(1/Z1+1/Z3)/( 
1/Z2+1/Z3)] Tb T2 =[ Z3/(
 Z2+Z3)] Ti +[(1/Z2−1/Z1)
/( 1/Z2+1/Z3)] Tb        
                         
                    ・・・・(
2.3)
【0077】ところで、前後の終減速比には、
式(2.1)のような関係があるので、車軸上での前後
のトルクT1f,T2fの比は、 T1f:T2f =〔A1・(A2+A3)〕:(B1+B2)ただし、 A1=(1/Z1 −1/Z2 )/(1/Z1 +1
/Z3 )A2=[ Z2 /(Z2 +Z3 )] 
Ti A3=〔(1/Z1 +1/Z3 )/(1/Z
2 +1/Z3 )〕Tb B1=[ Z3 /(Z2
 +Z3 )] Ti B2=〔(1/Z2 −1/Z
1 )/(1/Z2 +1/Z3 )〕Tb     
                         
                       ・・
・・(2 .4)このときセンタデフに減速比が生じる
ので、回転数については、 N2 =〔(Z1 +Z3 )/Z3 〕Ni したが
って、 1/ρCD=(Z1 +Z3 )/Z3 とおくと、 ρCD=Z3 /(Z1 +Z3 )        
                  ・・・・(2 
.5)となる。
【0078】よって、定常状態では、 N1f=N2f=( 1/ρ1)・( 1/ρCD)・
Ni             ・・・・(2.6)と
、第 1実施例と同様になる。
【0079】ここで、一例として、Z1 =19,Z2
 =74,Z3 =34と設定すると、出力1のデフ比
ρ1 は、式(2.1)より、 ρ1 =0.4748ρ2  前後デフ比を同一とするとトランスファー比ρt は、
式(2.2)より、 ρt =0.4748 センタデフの減速比ρCDは、式(2.5)より、ρC
D=0.6415 そして、センタデフフリー時のトルク配分は、式(2.
4)より、 T1f:T2f=51:49 となる。
【0080】本発明の第2実施例としての4輪駆動車用
駆動力配分装置は、上述のように構成されているので、
エンジン2から出力される駆動力は、第2実施例と同様
に自動変速機6の出力軸8から入力ギヤ213を通じて
センタデフ12に入り、センタデフ28を通じて前輪側
及び後輪側へ駆動力が配分される。
【0081】つまり、アウタプラネタリギヤ222Bの
公転に応じてキャリア225から前輪用出力軸27に駆
動力が伝達されるとともに、アウタプラネタリギヤ22
2Bの主として自転に応じてインナプラネタリギヤ22
2A及びスモールサンギヤ221Aから後輪用出力軸2
9に駆動力が伝達される。
【0082】このとき、油圧多板クラッチ28の係合状
態により、ラージサンギヤ221Bの自転が拘束され、
アウタプラネタリギヤ222Bの自転が制限されて、ア
ウタプラネタリギヤ222Bの公転と自転とのバランス
、即ち、前輪側と後輪側とへの駆動力配分が調整される
【0083】つまり、コントローラ48を通じて油圧室
147内の油圧が調整されて、油圧室147内の油圧が
高められると、多板クラッチ28a,28bの係合状態
が強まって、スモールサンギヤ221A及びインナプラ
ネタリギヤ222Aの自転が制限され、アウタプラネタ
リギヤ222Bの公転と自転とのバランス、即ち、前輪
側と後輪側とへの駆動力配分が調整される。一方、コン
トローラ48を通じて油圧室147内の油圧が低下され
ると、リターンスプリング150の付勢力によって、多
板クラッチ28a,28bの係合状態が強まって、スモ
ールサンギヤ221A及びインナプラネタリギヤ222
Aの自転の制限が解除され、アウタプラネタリギヤ22
2Bの公転と自転とのバランス、即ち、前輪側と後輪側
とへの駆動力配分が調整される。
【0084】ところで、ここでは出力2をリヤ側として
いるが、これについて説明すると、スモールサンギヤ2
21A,リングギヤ223,ラージサンギヤ221Bの
各歯数Z1 ,Z2 ,Z3 は、 Z3 ≫Z2 ≧Z1  の関係があり、例えば、Z3 =Z1 と仮定すると、
式(2.1)にこれを代入して、 ρt =1/2−Z1 /2Z2          
                 ・・・・(3.1
)∴ρ1 ≦0.5ρ2              
                     ・・・・
(3.2)前述の定常時のトルク配分比の式(2.4)
と上式(3.2)に、Z2 ≒2Z3 を考慮すると、
出力2の方がトルク配分比を大きく設定しやすい。そこ
で、この場合、後輪をベースとしたトルク配分を実現す
るためには、出力2をリヤ側とすべきである。
【0085】これにより、第1実施例と同様に、使用頻
度の高いリヤスリップの場合にラージサンギヤ221B
の回転数Nb が小さな範囲に収まり、多板クラッチの
係合圧を比較的低めの範囲で調整しながら前後輪への駆
動力配分の制御を行なえるようになって、多板クラッチ
による駆動力配分制御の性能向上や、磨耗損傷が低減さ
れることによる耐久性の向上も行なえる利点がある。
【0086】ところで、上述の各実施例では、油圧式差
動制限機構として多板クラッチ機構08を用いているが
、油圧式差動制限機構としては、他に、ビスカス・カッ
プリング・ユニット(VCU)や、ハイドロリック・カ
ップリング・ユニット(HCU)が考えられ、上述の各
実施例における多板クラッチ機構28に代えてこのよう
なVCUやHCUを採用してもよい。
【0087】このようなVCUやHCUでは、差動制限
を行なう部分に大きな回転数差が発生した方が制御を行
ない易い。つまり、第1実施例におけるラージサンギヤ
221B(図4のSA参照)や第2実施例におけるスモ
ールサンギヤ221A(図7のSB参照)に、大きな回
転数が発生する方が制御上好ましい。
【0088】ところで、使用頻度の高いリヤスリップの
場合を考えると、第1実施例では、出力2をリヤ側に設
定する方がラージサンギヤ221B(SA)に大きな回
転数が発生し易く、第2実施例では、出力2をリヤ側に
設定する方がスモールサンギヤ221A(SB)に大き
な回転数が発生し易い。
【0089】そこで、油圧式差動制限機構としてVCU
やHCUを採用する場合には、制御性能を考慮すると、
第1実施例の場合では出力2をリヤ側に設定し、第2実
施例の場合では出力2をリヤ側に設定するのがよい。
【0090】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項1
,請求項2,請求項3の各ダブルピストン式油圧多板ク
ラッチ機構によれば、組付誤差の増大や制御応答性の劣
化を招くことなく油圧室を回転しないようにでき、製品
精度や十分な制御応答性を確保しながら遠心油圧の悪影
響の回避や油圧供給用オイルポンプの容量増加の抑制を
行なえるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例としての4輪駆動車用駆動
力配分装置を示す模式的な構成図である。
【図2】本発明の第1実施例としての4輪駆動車用駆動
力配分装置をそなえた車両の駆動力伝達系の全体構成図
である。
【図3】本発明の第1実施例としての4輪駆動車用駆動
力配分装置のセンタデフロック時の各ギヤの速度線図で
ある。
【図4】本発明の第1実施例としての4輪駆動車用駆動
力配分装置のセンタデフが滑っている時の各ギヤの速度
線図である。
【図5】本発明の第2実施例としての4輪駆動車用駆動
力配分装置を示す模式的な構成図である。
【図6】本発明の第2実施例としての4輪駆動車用駆動
力配分装置のセンタデフロック時の各ギヤの速度線図で
ある。
【図7】本発明の第2実施例としての4輪駆動車用駆動
力配分装置のセンタデフが滑っている時の各ギヤの速度
線図である。
【図8】従来の4輪駆動車用駆動力配分装置を示す模式
的な構成図である。
【図9】従来の他の4輪駆動車用駆動力配分装置を示す
模式的な構成図である。
【符号の説明】
2  エンジン 4  トルクコンバータ 6  自動変速機 8  出力軸 10  中間ギヤ 12  差動制限装置(センタデファレンシャル,セン
タデフ) 19  減速歯車機構 14  前輪用の差動歯車装置 15  ベベルギヤ機構 16、18  前輪 17L,17R  車軸 20  プロペラシャフト 21  ベベルギヤ機構 22  後輪用の差動歯車装置(リヤディファレンシャ
ル) 24,26  後輪 25L,25R  車軸 27  前輪用出力軸 28  油圧式差動制限機構としての油圧多板クラッチ
28a,28b  ディスクプレート 29  後輪用出力軸 30  ハンドル角センサ 32  ステアリングホイール 34a,34b  横加速度センサ 36  前後加速度センサ 38  スロットルポジションセンサ 39  エンジン2のエンジンキースイッチ40,42
,44,46  車輪速センサ48  コントローラ 50  アンチロックブレーキ装置 50A  ブレーキスイッチ 51  ブレーキペダル 52  警告灯 54  油圧源 56  圧力制御弁系(圧力制御弁) 115  センタデフケース 140  油圧駆動機構 141  油圧ピストン 147  油圧室 150  リターンスプリング 221A  スモールサンギヤ 221B  ラージサンギヤ 222A  インナプラネタリギヤ 222B  アウタプラネタリギヤ 223  リングギヤ 225  プラネットキャリア N1   出力1部の回転数 N2   出力2部の回転数 Nb   差動制限部の回転数 N1f  終減速後の出力1部の回転数N2f  終減
速後の出力2部の回転数T1   出力1部に伝達され
るトルクT2   出力2部に伝達されるトルクTb 
  差動制限部に伝達されるトルクZ1   スモール
サンギヤ221Aの歯数Z2   リングギヤ223の
歯数 Z3   ラージサンギヤ221Bの歯数Z1 ρ1 
  出力1部の終減速比 ρ2   出力2部の終減速比 ρf   フロントデフギヤ部の終減速比ρr   リ
ヤデフギヤ部の終減速比

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  センタデファレンシャルと、このセン
    タデファレンシャルの差動を制限する油圧式差動制限機
    構とをそなえた4輪駆動車用駆動力配分装置において、
    上記センタデファレンシャルがラビニオ式遊星歯車機構
    を用いて構成されて、上記油圧式差動制限機構が、上記
    ラビニオ式遊星歯車機構と該センタデファレンシャルの
    非回転部との間に介設されていることを特徴とする、4
    輪駆動車用駆動力配分装置。
  2. 【請求項2】  センタデファレンシャルと、このセン
    タデファレンシャルの差動を制限する油圧式差動制限機
    構とをそなえた4輪駆動車用駆動力配分装置において、
    上記センタデファレンシャルがラビニオ式遊星歯車機構
    を用いて構成されて、上記ラビニオ式遊星歯車機構のリ
    ングギヤがエンジンからの駆動力伝達部に接続され、上
    記ラビニオ式遊星歯車機構のピニオンギヤ及びスモール
    サンギヤのうちの一方のギヤが前輪側への駆動力伝達部
    に接続されるとともに他方のギヤが後輪側への駆動力伝
    達部に接続されて、上記油圧式差動制限機構が、上記ラ
    ビニオ式遊星歯車機構のラージサンギヤと非回転部との
    間に介設されていることを特徴とする、4輪駆動車用駆
    動力配分装置。
  3. 【請求項3】  センタデファレンシャルと、このセン
    タデファレンシャルの差動を制限する油圧式差動制限機
    構とをそなえた4輪駆動車用駆動力配分装置において、
    上記センタデファレンシャルがラビニオ式遊星歯車機構
    を用いて構成されて、上記ラビニオ式遊星歯車機構のピ
    ニオンギヤがエンジンからの駆動力伝達部に接続され、
    上記ラビニオ式遊星歯車機構のリングギヤ及びラージサ
    ンギヤのうちの一方のギヤが前輪側への駆動力伝達部に
    接続されるとともに他方のギヤが後輪側への駆動力伝達
    部に接続されて、上記油圧式差動制限機構が、上記ラビ
    ニオ式遊星歯車機構のスモールサンギヤと非回転部との
    間に介設されていることを特徴とする、4輪駆動車用駆
    動力配分装置。
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