JPH05213080A - 四輪制御式四輪駆動車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、四輪駆動車における車両の前後左
右輪の駆動力をそれぞれ独立して制御する、四輪制御式
四輪駆動車に関し、四輪駆動車の前後左右輪の各輪に対
して、それぞれ独立して駆動力を制御できるようにする
ことを目的とする。 【構成】 ４つの車輪５１，５２，５３，５４のすべて
にエンジン３０からの回転駆動力を伝達して走行しうる
四輪駆動車において、前後輪間用差動機構２と、、前輪
左右間用差動機構３と後輪左右間用差動機構４をそな
え、各差動機構２，３，４がそれぞれ対応する車輪系へ
の駆動力配分を調整しうる可変配分手段２Ａをそなえた
可変配分式差動機構２Ｂにより構成されて、各差動機構
２，３，４の可変配分手段２Ａの作動を制御する制御手
段５が設けられて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、四輪駆動車における４
つの車輪の駆動力をそれぞれ独立して制御する、四輪制
御式四輪駆動車に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、四輪駆動車の開発が盛んに行なわ
れているが、前後輪間の駆動力配分を調整できるように
した、フルタイム四輪駆動方式のものの開発が種々行な
われている。このような前後輪間の駆動力配分を行なう
機構としては、前後輪への駆動力伝達経路に前後輪間に
生じる差動を許容する差動機構（センタデフ）を設け
て、このデフにその差動を制限できる差動制限機構（Ｌ
ＳＤ＝リミデッドスリップデフ）を付設して駆動力配分
を行なう手段が開発されている。

【０００３】このような前後輪の差動制限機構には、前
後輪の回転速度差に対応するタイプのものや、入力され
たトルク（回転駆動力）に比例するタイプのものがあ
る。前後輪回転速度差対応タイプには、液体の粘性を利
用したＶＣＵ（ビスカスカップリングユニット）式ＬＳ
ＤやＨＣＵ（ハイドロリックカップリングユニット）式
ＬＳＤなどのものがあり、車両の走行安定性を向上しう
る利点がある。

【０００４】また、入力トルク比例タイプのものには、
一般的な機械式ＬＳＤなどのフリクションタイプのもの
や、ウォームギアの摩擦抵抗を利用してトルクに感応し
て制御するＴＯＲＳＥＮ（トルセン）式ＬＳＤなどのメ
カニカルタイプのものがあり、車両の旋回性能の向上や
スタック脱出性能の確保や走破性の向上を実現できる等
の利点がある。

【０００５】なお、これらの差動制限機構は左右輪間の
差動制限機構にも適用できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような各差動制限機構は駆動力配分を積極的に調整する
ものではなく、前後左右輪の各輪に対して駆動力を自由
自在に配分できるものではなかった。本発明は、上述の
課題に鑑み創案されたもので、四輪駆動車の前後左右輪
の各輪に対して、それぞれ独立して駆動力を制御できる
ようにした、四輪制御式四輪駆動車を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の四輪
制御式四輪駆動車は、４つの車輪のすべてにエンジンか
らの回転駆動力を伝達して走行しうる四輪駆動車におい
て、上記エンジンからの回転駆動力を前後輪に配分する
駆動力前後配分伝達経路に前後輪間用差動機構をそなえ
るとともに、前輪側に配分された回転駆動力を左右輪に
配分する駆動力左右配分伝達経路に前輪左右間用差動機
構と、後輪側に配分された回転駆動力を左右輪に配分す
る駆動力左右配分伝達経路に後輪左右間用差動機構とを
そなえ、上記の各差動機構がそれぞれ対応する車輪系へ
の駆動力配分を調整しうる可変配分手段をそなえた可変
配分式差動機構により構成されて、上記の各差動機構の
可変配分手段の作動を制御する制御手段が設けられてい
ることを特徴としている。

【０００８】

【作用】上述の本発明の四輪制御式四輪駆動車では、可
変配分式差動機構によって構成された前後輪間用差動機
構，前輪左右間用差動機構および後輪左右間用差動機構
の各可変配分手段が、制御手段によって制御されて、４
つの車輪への駆動力配分が制御される。

【０００９】

【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は本発明の第１実施例としての四輪制
御式四輪駆動車の全体構成を示す模式的な構成図、図２
はその差動機構を示す模式的な構成図であり、図３は本
発明の第２実施例としての四輪制御式四輪駆動車の差動
機構を示す原理図である。

【００１０】まず、第１実施例について説明すると、図
１に示すように自動車のエンジン３０から出力された回
転駆動力は、トランスミッション（図示省略）を介して
前後輪間用差動機構２に伝達されるようになっている。
そして、この前後輪間用差動機構２の前端からは前輪側
へ駆動力を伝達するための前輪側プロペラシャフト１Ａ
が車両前方に向かって設けられており、前後輪間用差動
機構２の後端からは後輪側へ駆動力を伝達するための後
輪側プロペラシャフト１Ｂが車両後方に向かって設けら
れている。

【００１１】そして、前輪側プロペラシャフト１Ａの前
端は、前輪側ベベルギア６等を介して前輪左右間用差動
機構３へ回転駆動力を伝達できるようになっており、こ
れにより、回転駆動力は前輪側プロペラシャフト１Ａに
伝達された後、前輪左右間用差動機構３を介して前輪側
の駆動軸（フロントドライブシャフト）４１，４２へ伝
達され、前輪５１，５２が駆動されるようになってい
る。

【００１２】また、後輪側プロペラシャフト１Ｂの後端
は、後輪側ベベルギア７等を介して後輪左右間用差動機
構４へ回転駆動力を伝達できるようになっており、これ
により、回転駆動力は後輪側プロペラシャフト１Ｂに伝
達された後、後輪左右間用差動機構４を介して後輪側の
駆動軸（リアドライブシャフト）４３，４４へ伝達さ
れ、後輪５３，５４が駆動されるようになっている。

【００１３】ここで、前後輪間用差動機構２と前輪左右
間用差動機構３と後輪左右間用差動機構４とは、いずれ
も、配分された二つの回転系の差動を吸収しうる差動機
能の他に、入力された駆動力を二つの出力軸に無段階に
可変配分しうる機能を有している。つまり、各差動機構
２，３，４は各車輪系への駆動力配分を調整しうる可変
配分手段をそなえた可変配分式差動機構（ＣＶＤ＝Ｃｏ
ｎｔｉｎｕｏｓｌｙＶａｒｉａｂｌｅ Ｄｅｆｆｅｒｅ
ｎｔｉａｌ））として構成されている。この実施例で
は、上述の各差動機構２，３，４は、いずれも同一の機
構により構成されている。

【００１４】ここで、上述の各差動機構２，３，４の構
成について、前後輪間用差動機構２を用いて説明する
と、この前後輪間用差動機構２は、図２に示すように、
ベルト・プーリタイプのもの（ベルト・プーリタイプ差
動機構又はベルト・プーリタイプＣＶＤ）で構成され、
差動機構としてベベルギア式デファレンシャルギア８が
用いられ、この差動機構８の二つの出力軸のそれぞれに
可変配分手段２Ａとして前輪用無段変速機（前輪用ＣＶ
Ｔ）１０および後輪用無段変速機（後輪用ＣＶＴ）１１
が用いられている。

【００１５】したがって、エンジン３０から前後輪間用
差動機構２へ入力された回転駆動力は、デファレンシャ
ル８により前輪側と後輪側とに配分された後、それぞれ
可変配分手段２Ａとしての前輪用ＣＶＴ１０，後輪用Ｃ
ＶＴ１１を介して、前輪側プロペラシャフト１Ａと後輪
側プロペラシャフト１Ｂとに伝達されるようになってい
る。

【００１６】また、前輪用ＣＶＴ１０と後輪用ＣＶＴ１
１は、機能、構造とも同じものである。そこで、前輪間
用ＣＶＴ１０（あるいは後輪用ＣＶＴ１１）の構成につ
いて説明すると、この前輪間用ＣＶＴ１０には、入力側
プーリ１２および出力側プーリ１３が一対になって設け
られ、これらの入力側プーリ１２および出力側プーリ１
３には幅を自由に変化できるＶ字型断面を有する溝部１
２Ａ，１３Ａがそれぞれ設けられている。そして、これ
らの溝部１２Ａ，１３Ａに特殊な形状をしたコマを間断
なく連ねたスチールベルト１４が掛けられており、入力
側プーリ１２の回転駆動を出力側プーリ１３に伝達でき
るようになっている。

【００１７】そして、上記二つのプーリ１２，１３間の
変速は、油圧制御等によって入力側と出力側との両方の
プーリの溝部１２Ａ，１３Ａの幅を変化させて、この二
つのプーリの回転速度比を連続的に変えることによって
無段階に行なわれるようになっている。また、入力側プ
ーリ１２はデファレンシャルギア８によって回転駆動さ
れるようになっており、前輪側プロペラシャフト１Ａは
出力側プーリ１３によって、回転駆動されるようになっ
ている。

【００１８】したがって、デファレンシャルギア８によ
って前輪側に配分された回転駆動力は入力側プーリ１２
に伝達された後、油圧制御等により、適当な回転速度に
変速され、出力側プーリ１３から前輪側プロペラシャフ
ト１Ａへ伝達されるようになっている。一方、後輪用Ｃ
ＶＴ１１も前輪間用ＣＶＴ１０と同様に構成され、後輪
側に配分された回転駆動力も前輪側と同様にして回転速
度を適当に変速され、後輪側プロペラシャフト１Ｂに伝
達されるようになっている。

【００１９】このようにして、前後輪間用差動機構２に
より駆動力の可変配分が行なわれるようになっている。
また、前輪左右間用差動機構３および後輪左右間用差動
機構４についても、上述した前後輪間用差動機構２と同
一のベルト・プーリタイプ差動機構により構成されてい
る。

【００２０】そして、これらの前後輪間用差動機構２，
前輪左右間用差動機構３及び後輪左右輪間用差動機構４
は、制御手段５により制御されるようになっている。こ
の制御手段５からは、図示しないが車速や舵角等の運転
状況や各車輪の回転状態に応じて設定される指令信号が
各差動機構２，３，４に送られて、４つの車輪の駆動力
配分状態が制御されるようになっている。

【００２１】すなわち、制御手段５からの指令信号によ
り、上記各差動機構２，３，４の入力側プーリと出力側
プーリとのそれぞれの溝部の幅を変化させることによっ
て、二つのプーリの回転速度比が制御され、駆動力が可
変配分されるようになっている。このようにして、この
四輪制御式四輪駆動車の前後輪間の駆動力配分は前後輪
間用差動機構２によって行なわれるとともに、前輪側左
右輪間の駆動力配分は前輪左右間用差動機構３によって
行なわれ、また、後輪側左右輪間の駆動力配分は後輪左
右間用差動機構４によって行なわれるようになっている
ので、これら各差動機構２，３，４を同時に制御するこ
とにより、この四輪駆動車の前後左右輪の各輪に対し
て、それぞれ独立して四輪の駆動力配分を制御すること
ができるようになっている。

【００２２】また、前後輪間と前輪側左右輪間と後輪側
左右輪間とにおける各差動は各差動機構２，３，４に設
けられているデファレンシャルギア８によって吸収され
るようになっている。本発明の第１実施例としての四輪
制御式四輪駆動車は、上述のように構成されているの
で、車両走行中は制御手段５から前後輪間用差動機構
２，前輪左右間用差動機構３及び後輪左右間用差動機構
４とに制御信号が送られ、各差動機構２，３，４の作動
が制御されて各入力軸及び各駆動軸の回転速度比が制御
される。

【００２３】これらの各差動機構２，３，４を通じて前
後輪間，前輪側左右輪間及び後輪側左右輪間の各回転速
度比が調整されることで、四輪駆動車の前後左右輪の各
輪は所望の駆動力配分でそれぞれ独立して駆動される。
したがって、上記各差動機構２，３，４は上述したよう
に、前後輪間と前輪側左右輪間と後輪側左右輪間との３
箇所に設けられているので、これら各差動機構２，３，
４を同時に制御することにより、四輪駆動車の前後左右
輪の各輪は所望の駆動力配分でそれぞれ独立して駆動す
ることができる。

【００２４】さらに、上記各差動機構２，３，４には、
二つの駆動軸の差動を吸収しうる差動装置としての機能
を有しているので、前後輪間の差動は前後輪間用差動機
構２によって、前輪側左右輪間の差動は前輪左右間用差
動機構３によって、後輪側左右輪間の差動は後輪左右間
用差動機構４によって吸収することができる。さらに、
上記各差動機構２，３，４には、二つの駆動軸の差動を
吸収しうる差動装置としての機能を有しているので、前
後輪間の差動は前後輪間用差動機構２によって、前輪側
左右輪間の差動は前輪左右間用差動機構３によって、後
輪側左右輪間の差動は後輪左右間用差動機構４によって
吸収することができる。

【００２５】次に、第２実施例について説明すると、こ
の四輪制御式四輪駆動車の全体構成は第１実施例と同様
であり、第１実施例における３箇所の各差動機構２，
３，４の構成が異なる。すなわち、第２実施例では、各
差動機構２，３，４がトロイダルタイプのもの（トロイ
ダルタイプ差動機構又はトロイダルタイプＣＶＤ）を用
いて構成されている。

【００２６】このトロイダルタイプ差動機構２０は、図
３に示すように、回転駆動力を入力される入力ギア２１
とロータ２２と第１の出力軸２３を備えたケーシング２
４と第２の出力軸２５を備えたケーシング２６とから構
成されている。そして、このトロイダルタイプ差動機構
２０では、ケーシング２４とケーシング２６とによって
囲まれたロータ室２７の内部に、入力ギア２１と一体に
なって回転駆動可能なロータ２２が設けられており、エ
ンジン３０から入力された回転駆動力は入力ギア２１に
伝達された後、ロータ２２を通じてケーシング２４とケ
ーシング２６とに伝達され、第１の出力軸２３および第
２の出力軸２５に駆動力が配分されるようになってい
る。

【００２７】このロータ２２は、その外周をケーシング
２４とケーシング２６の内壁に歯合又は係合するように
なっており、ロータ２２は、入力ギア２１の内側に２自
由度の回転が可能となるように取り付けられている。こ
のうちの１つの回転軸は、このロータ２２の中心を通
り、且つ、ロータ２２に対して垂直な軸であって、この
軸廻りの回転（自転）によって、ロータ２２の外周を通
じてケーシング２４，２６が回転駆動される。

【００２８】そして、もう１つの回転軸は、入力ギア２
１のピッチ円と同一平面上で、且つ、このピッチ円に対
して同心円の接線を軸としている。ロータ２２は、この
軸を中心として回転角が規制された回転ができるように
なっており、これによって、ロータ２２の各ケーシング
２４，２６の内壁における歯合又は係合の位置を油圧等
で制御できるようになっている。

【００２９】このように、ロータ２２はロータ室２７内
で２方向に回転できるようになっている。これにより、
第１の出力軸２３と第２の出力軸２５との間に相対的な
回転速度差がないときは、ギア２１，ロータ２２，ケー
シング２４およびケーシング２６は一体となって回転す
るが、第１の出力軸２３と第２の出力軸２５との間に回
転速度差が生じると、ケーシング２４とケーシング２６
との内壁の回転速度差によりロータ２２が回転して、こ
の速度差を吸収できるようになっている。

【００３０】さらに、ロータ２２の傾き（ケーシング２
４，ケーシング２６に対する接触角）を変化させること
で、各ケーシング２４，２６の内壁における係合部分が
変化して駆動力配分が調整されるようになっている。す
なわち、ロータ２２をケーシング２４（又はケーシング
２６）の中心に近い位置で歯合させるか、あるいは、ケ
ーシング２４（又はケーシング２６）の外周部に近い位
置で歯合させるかにより、第１の出力軸２３又は第２の
出力軸２５に伝達される駆動力を制御できるようになっ
ている。

【００３１】これは、一般に一定負荷の回転体をある一
定速度で回転させるには、力の作用点が回転中心に近い
程、大きな力が必要になり、逆に力の作用点が回転中心
から遠い程、小さな力で回転させることができるからで
あり、例えば、ロータ２２をケーシング２４の中心に近
い位置で歯合させると、ケーシング２４に伝達される駆
動力は小さくなるようになっている。また、この時ケー
シング２６においては、必然的にロータ２２はケーシン
グ２６の回転中心から遠い位置で歯合するので、ケーシ
ング２６に伝達される駆動力は大きくなるようになって
いる。

【００３２】また、これとは逆に、ロータ２２をケーシ
ング２４の縁部に近い位置で歯合させるとケーシング２
４に伝達される駆動力は大きくなり、ケーシング２６で
はその中心に近い位置で歯合するので、伝達される駆動
力は小さくなるようになっている。すなわち、ロータ２
２とケーシング２４，２６との歯合部における接触角度
を油圧等により制御することによって、ケーシング２
４，２６と入力ギア２１との回転速度比および回転駆動
力を無段階に可変配分できるようになっている。

【００３３】また、第１の出力軸２３と第２の出力軸２
５との間の差動についても、ロータ２２の自転により、
吸収できるようになっている。このようにして、前後輪
間用差動機構２により駆動力の可変配分が行なわれるよ
うになっている。ここで、駆動力配分が５０：５０のと
きは、このトロイダルタイプ差動機構２０は通常のベベ
ルギア式デファレンシャルギアと同一の機構となる。

【００３４】また、前輪左右間用差動機構３および後輪
左右間用差動機構４についても、上述した前後輪間用差
動機構２と同一の機構により構成されている。そして、
この車両には前後輪間用差動機構２と前輪左右間用差動
機構３と後輪左右間用差動機構４とを制御するための制
御手段５が設けられている。この、制御手段５からの指
令信号により、トロイダルタイプ差動機構２０に設けら
れたロータ２２の回転角度が制御されることによって４
つの車輪の駆動力配分が制御できるようになっている。

【００３５】この制御手段５からは、図示しないが車速
や舵角等の運転状況や各車輪の回転状態に応じて設定さ
れる指令信号が各差動機構２，３，４に送られて、４つ
の車輪の駆動力配分状態が制御されるようになってい
る。また、各輪の差動についても、この制御手段５によ
るロータ２２の回転角度の制御により吸収できるように
なっている。

【００３６】このようにして、第２実施例における四輪
制御式四輪駆動車の前後輪間の駆動力配分は前後輪間用
差動機構２によって、前輪側左右輪間の駆動力配分は前
輪左右間用差動機構３によって、また、後輪側左右輪間
の駆動力配分は後輪左右間用差動機構４によって行なわ
れるようになっているので、これら各差動機構２，３，
４を同時に制御することにより、この四輪駆動車の前後
左右輪の各輪に対して、それぞれ独立して四輪の駆動力
配分を制御することができるようになっている。

【００３７】また、前後輪間、前輪側左右輪間および前
輪側左右輪間の差動についても各差動機構２，３，４を
制御することにより吸収できるようになっている。本発
明の第２実施例としての四輪制御式四輪駆動車は、上述
のように構成されているので、車両走行中は制御手段５
から前後輪間用差動機構２と前輪左右間用差動機構３と
後輪左右間用差動機構４とに信号が送られ、各駆動軸あ
るいは入力軸の回転速度比はこの制御信号にしたがって
制御される。

【００３８】すなわち、上記各差動機構２，３，４は上
述したように、前後輪間と前輪側左右輪間と後輪側左右
輪間との３箇所に設けられているので、これら各差動機
構２，３，４を同時に制御することにより、四輪駆動車
の前後左右輪の各輪は所望の駆動力配分でそれぞれ独立
して駆動することができる。さらに、上記各差動機構
２，３，４には、二つの駆動軸の差動を吸収しうる差動
装置としての機能を有しているので、前後輪間の差動は
前後輪間用差動機構２によって、前輪側左右輪間の差動
は前輪左右間用差動機構３によって、後輪側左右輪間の
差動は後輪左右間用差動機構４によって吸収することが
できる。

【００３９】なお、上記各差動機構２，３，４は上述し
たベルト・プーリタイプやトロイダルタイプに限られる
ものではなく、入力された駆動力を二つの出力軸に無段
階に可変配分しうる機能と、この配分された二つの回転
駆動力の差動を吸収しうる差動装置としての機能との二
つの機能を有していれば、他のタイプの差動機構（例え
ば、ベベルギア式デファレンシャルギア８の代わりに遊
星歯車機構を用いたベルト・プーリタイプＣＶＤ）を用
いても何ら問題はない。

【００４０】また、上記３箇所に設けられた各差動機構
２，３，４のすべてが同一タイプ（例えば、ベルト・プ
ーリタイプ）である必要がないのは言うまでもなく、車
載する際のレイアウトや重量バランスおよびコスト等の
諸条件によって異なるタイプの差動機構を用いても何ら
問題はない。

【００４１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の四輪制御
式四輪駆動車によれば、４つの車輪のすべてにエンジン
からの回転駆動力を伝達して走行しうる四輪駆動車にお
いて、上記エンジンからの回転駆動力を前後輪に配分す
る駆動力前後配分伝達経路に前後輪間用差動機構をそな
えるとともに、前輪側に配分された回転駆動力を左右輪
に配分する駆動力左右配分伝達経路に前輪左右間用差動
機構と、後輪側に配分された回転駆動力を左右輪に配分
する駆動力左右配分伝達経路に後輪左右間用差動機構と
をそなえ、上記の各差動機構がそれぞれ対応する車輪系
への駆動力配分を調整しうる可変配分手段をそなえた可
変配分式差動機構により構成されて、上記の各差動機構
の可変配分手段の作動を制御する制御手段が設けられて
いるという構成により、四輪駆動車の前後左右輪の各輪
に対して、それぞれ独立して四輪の駆動力配分を積極的
に制御することができる。

【００４２】また、上記４つの車輪の差動状態は、各差
動機構によってすべて吸収することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例としての四輪制御式四輪駆
動車における全体構成を示す模式的な構成図である。

【図２】本発明の第１実施例としての四輪制御式四輪駆
動車における差動機構を示す模式的な構成図である。

【図３】本発明の第２実施例としての四輪制御式四輪駆
動車における差動機構を示す原理図である。

【符号の説明】

１Ａ 前輪側プロペラシャフト １Ｂ 後輪側プロペラシャフト ２ 前後輪間用差動機構 ２Ａ 可変配分手段 ２Ｂ 可変配分式差動機構 ３ 前輪左右間用差動機構 ４ 後輪左右間用差動機構 ５ 制御手段 ６ 前輪側ベベルギア ７ 後輪側ベベルギア ８ デファレンシャルギア １０ 前輪用ＣＶＴ １１ 後輪用ＣＶＴ １２ 入力側プーリ １２Ａ 溝部 １３ 出力側プーリ １３Ａ 溝部 １４ スチールベルト ２０ トロイダルタイプ差動機構 ２１ 入力ギア ２２ ロータ ２３ 第１の出力軸 ２４ ケーシング ２５ 第２の出力軸 ２６ ケーシング ２７ ロータ室 ３０ エンジン ４１ フロントドライブシャフト ４２ フロントドライブシャフト ４３ リアドライブシャフト ４４ リアドライブシャフト ５１ 前輪 ５２ 前輪 ５３ 後輪 ５４ 後輪

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ４つの車輪のすべてにエンジンからの回
   転駆動力を伝達して走行しうる四輪駆動車において、上
   記エンジンからの回転駆動力を前後輪に配分する駆動力
   前後配分伝達経路に前後輪間用差動機構をそなえるとと
   もに、前輪側に配分された回転駆動力を左右輪に配分す
   る駆動力左右配分伝達経路に前輪左右間用差動機構と、
   後輪側に配分された回転駆動力を左右輪に配分する駆動
   力左右配分伝達経路に後輪左右間用差動機構とをそな
   え、上記の各差動機構がそれぞれ対応する車輪系への駆
   動力配分を調整しうる可変配分手段をそなえた可変配分
   式差動機構により構成されて、上記の各差動機構の可変
   配分手段の作動を制御する制御手段が設けられているこ
   とを特徴とする、四輪制御式四輪駆動車。