JPH0557930B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、前輪および後輪を同一のエンジンで
駆動しうるパートタイム式４輪駆動車（4WD車）
に関し、特にそのトランスフアクラツチ装置に関
する。

〔従来の技術〕

従来より、例えば前輪駆動ベース（FFベース）
のパートタイム式４輪駆動車両においては、後輪
の駆動連結を油圧作動クラツチの結合にて達成で
きるようにしたものが各種開発されている。

そして、かかるクラツチを作動させるため、オ
イルポンプを別体で設け（このオイルポンプとし
ては電動オイルポンプや自動変速機用オイルポン
プが用いられる）、このオイルポンプの吐出圧を
適宜調整してクラツチへ供給するようになつてい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来のこのような４輪駆動車用
トランスフアクラツチ装置では、オイルポンプを
別体にして設けなければならないほか、オイルポ
ンプの吐出圧調整のための手段が複雑になるとい
う問題点がある。

さらに、前輪に駆動力を伝達する第１回転軸と
後輪に駆動力を伝達する第２回転軸との相対的回
転差が生じて、オイルポンプがその吐出を開始し
ても、ピストンがクラツチデイスク（摩擦係合要
素）のクリアランスを埋めるのに移動する間は、
クラツチデイスクが係合せず、トルクが発生しな
い。

この問題は、ピストンにリターンスプリングが
付設されているものに、特に顕著に現われる問題
である。

このように、従来の４輪駆動車用トランスフア
クラツチ装置では、回転差とトルクとの間に時間
遅れが生じるとう問題点がある。

本発明は、このような問題点を解決しようとす
るもので、コンパクトな構成で、しかもオイルポ
ンプからの吐出圧の自動調整を簡素な構成で行な
えるようにするとともに、常時ピストンが摩擦係
合要素を押圧することにより、差動回転の発生後
は、速やかに油圧を立ち上らせて、差動回転数に
応じたクラツチトルクが得られるようにした、４
輪駆動車用トランスフアクラツチ装置を提供する
ことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

このため、本発明の４輪駆動車用トランスフア
クラツチ装置は、前輪および後輪を同一のエンジ
ンで駆動しうる４輪駆動車において、上記前輪に
駆動力を伝達する第１回転軸と、上記後輪に駆動
力を伝達する第２回転軸とをそなえるとともに、
これらの回転軸の一方に上記エンジンから動力を
伝達する動力伝達系をそなえ、上記の第１回転軸
と第２回転軸との回転速度差によつて駆動される
オイルポンプと、上記の第１回転軸と第２回転軸
との間に介装されたクラツチとが設けられて、同
クラツチが、上記オイルポンプの吐出圧を受ける
シリンダ内の接方向制御側油室と、同油室の端面
をなすピストンと、同ピストンに連結される摩擦
係合要素とから構成され、上記回転速度差に応じ
た上記オイルポンプの吐出圧を上記クラツチの接
方向制御側油室へ供給すべく上記のオイルポンプ
とクラツチとを連結する油路が設けられて、上記
ピストンに上記クラツチの接方向への付勢力を付
与すべく同ピストンと上記シリンダの内壁との間
に付勢機構が装填されたことを特徴としている。

〔作用〕

上述の構成により、上記の前輪側第１回転軸と
後輪側第２回転軸との間に回転速度差が生じる
と、上記オイルポンプからは上記回転速度差に応
じた吐出圧が吐出され、この吐出圧が上記油路を
介して上記クラツチの接方向制御側油室に供給さ
れ、速やかに、油室内の油圧が立ち上がり、差動
回転数に応じたクラツチトルクが得られる。

〔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、第１〜６図は本発明の一実施例としての
４輪駆動車用トランスフアクラツチ装置を示すも
ので、第１図はその要部を示す縦断面図、第２図
は本装置を装備した車両の動力系を示す慨略構成
図、第３図はそのリリーフバルブを示す縦断面
図、第４図はその要部の横断面図、第５図はその
オイルポンプのための油圧回路図、第６図はその
作用を説明するためのグラフである。

本発明は、第２図に示すごとく、前輪４３，４
４および後輪５２，５３を同一のエンジン１で駆
動しうるパートタイム式４輪駆動車に係るもので
あるが、更にその詳細を説明すると、第１，２図
に示すごとく、横置きのエンジン１に動力伝達系
Ｔを構成する変速機２が連結され、そのドライブ
ギヤ（または４速カウンタギヤ）３には、前輪４
３，４４に駆動力を伝達する第１回転軸を構成す
る鞘軸５，５′と一体のギヤ７が噛合している。

鞘軸５，５′は、ボルト５５により、固定され
ている。

そして、このギヤ７付き鞘軸５，５′には、前
輪駆動用の軸４（以下、「前輪出力軸４」という）
がスプライン嵌合しており、この前輪出力軸４と
鞘軸５，５′とで上記の第１回転軸を構成する。

このようにして、動力伝達系Ｔからの動力が常
時第１回転軸に伝えられるようになつている。

また、本トランスフアクラツチ装置１３が、第
１回転軸を構成する鞘軸５，５′と、後輪５２，
５３に駆動力を伝達する第２回転軸を構成する後
輪駆動用の軸６（以下、「後輪出力軸６」という）
との間に介装されている。

このトランスフアクラツチ装置１３は、鞘軸
５，５′ひいては前輪出力軸４と後輪出力軸６と
の回転速度差によつて駆動されこの回転速度差に
応じた圧力でオイルを吐出するギヤ式オイルポン
プ１４と、このオイルポンプ１４からの吐出油を
油路を介して受けることにより前輪出力軸４側と
後輪出力軸６側との結合度を調整して上記回転速
度差を抑制するクラツチ３２とをそなえて構成さ
れている。

次にこれらのオイルポンプ１４やクラツチ３２
の配設状態について説明する。

第１図に示すごとく、鞘軸５′には、ポンプケ
ース１５がスプライン嵌合しており、このポンプ
ケース１５の外径側にクラツチ３２が設けられて
いて、ポンプケース１５の内径側には、クラツチ
３２の軸方向の端部間に収容されるようにオイル
ポンプ１４が設けられている。

オイルポンプ１４としては、例えば、クリセン
トの無い内歯歯車ポンプ（ロータポンプ）が用い
られ、このオイルポンプ１４は、後輪出力軸６に
スプライン嵌合した外歯歯車（ピニオン）として
のインナギヤ１７と、このインナギヤ１７と噛合
するがこのインナギヤ１７と偏心した位置に配設
される内歯歯車（インターナルギヤ）としてのア
ウタギヤ１８とをそなえており、インナギヤ１７
およびアウタギヤ１８は、その歯形がハイポサイ
クロイド曲線をなすように形成されて、ポンプケ
ース１５，１６内に設けられる。

なお、ポンプケース１６はボルト１９でケース
１５に固定されている。

また、このオイルポンプ１４には、第５図に示
すごとく、２つのポート２０，２１が形成されて
いるが、一方のポート２０は、油路２９２、チエ
ツクバルブ２４および吸入油路２９１を介して後
輪出力軸６の軸端に開口するオイル吸入口２２に
連通接続されるとともに、油路２９４およびチエ
ツクバルブ２８を介して吐出油路２９に連通接続
されており、他方のポート２１は、油路２９３、
チエツクバルブ２５および吸入油路２９１を介し
てオイル吸入口２２に連通接続されるとともに、
油路２９５およびチエツクバルブ２８′を介して
吐出油路２９′に連通接続されている。

さらに、油路２９１と、クラツチ３２の接方向
制御側油室３７に連通する油路２９８との間に
は、リリーフバルブ２６付きの油路２９６が介装
されている。

また、油室３７から、クラツチ３２のピストン
３６に穿設されたオリフイス３０付きの大気開放
油路２９７が分岐している。

これにより、もし前輪出力軸４側と後輪出力軸
６側との間に回転速度差が生じて、インナギヤ１
７が矢印ａ方向に回転すると、オイルが、オイル
吸入口２２、油路２９１、チエツクバルブ２５、
油路２９３を経てポート２１へ吸入されたあと、
ポート２０、油路２９４、チエツクバルブ２８を
経て油路２９から吐出される。このときの吐出圧
特性は第６図に符号Ａで示すようになる。

逆に、インナギヤ１７が矢印ｂ方向に回転する
と、オイルは、オイル吸入口２２、油路２９１、
チエツクバルブ２４、油路２９２を経て、ポート
２０へ吸入されたあと、ポート２１、油路２９
５、チエツクバルブ２８′を経て油路２９′から吐
出される。このときの吐出圧特性も第６図に符号
Ａで示すようになる。

なお、特性Ａにおいて、回転速度差がある値以
上になると、吐出圧の上昇がほとんどなくなるの
は、吐出圧が各所定値以上で、リリーフバルブ２
６が開くからである。

また、特性Ａおけるリリーフバルブ２６が開く
前の特性部分は、オリフイス３０の作用により、
回転速度差の２乗に比例している。

ここで、リリーフバルブ２６の開特性やオリフ
イス３０の絞り度合を適宜設定してあるので、特
性Ａを所望のものにすることができる。

なお、油路２９１は、その一部が後輪出力軸６
内に穿設されており、油路２９１のオイル吸入口
２２寄りの部分には、オイルフイルタ２３が設け
られている。

ところで、ポンプケース１６の外周には第１図
に示すごとく、環状の段部１６ａが形成されてお
り、この段部１６ａには、環状ピストン３６が嵌
め込まれている。これによりこのピストン３６と
シリンダ３７ａ（ポンプケース１６およびスリー
ブ３５）との間に、油室３７が形成されることに
なる。そして、この油室３７に油路２９，２９′
が連通している。

したがつて、油路２９，２９′から吐出される
オイルによつて、ピストン３６が押し出されるよ
うになつている。

このようにピストン３６が押し出されると接状
態となるクラツチ３２がピストン３６に隣接して
設けられている。

油室３７には、シリンダ３７ａの内壁３７ｂと
ピストン３６との間に、付勢機構としての環状ス
プリング５６が介装されていて、第６図中の符号
Ｂで示すように、ピストン３６に予めクラツチ３
２の接方向に付勢力（初期制限トルク）を付与し
ている。

クラツチ３２は、クラツチバブとしてのポンプ
ケース１５，１６の外周部にスプライン係合する
複数（ここでは、４）の環状クラツチ板３３と、
後輪出力軸６付きのクラツチシリンダ３７ａとし
てのスリーブ３５の内周部にスプライン係合する
複数の環状クラツチ板３４とをそなえて構成され
ており、クラツチ板３３，３４は交互に配設され
て、摩擦係合要素を構成している。

したがつて、油室３７へ圧油が供給されて、ピ
ストン３６が押し出されると、クラツチ板３３，
３４が相互に密着せしめられて、ポンプケース１
５とスリーブ３５、すなわち前輪出力軸４側と後
輪出力軸６側とが係合する。このときオイルポン
プ１４の吐出圧に応じてピストン３６を押し出す
力が変わるので、クラツチ３２の係合度、すなわ
ちトルク伝達度もこれに応じて変わる。なお、第
１図中の符号５４，５４′はストツパ部材を示す。

また、前記の油路２９７はクラツチ３２のクラ
ツチ板３３，３４（この部分の圧力はほぼ大気圧
となつている）に向けて開口しており、これによ
り油路２９７からのオイルによつてクラツチ３２
の冷却や潤滑を行なうことができる。

ところで、前輪出力軸４には、第２図に示すご
とく、ギヤ３８が取り付けられており、このギヤ
３８は前輪用差動機構４０（以下、「前輪用デフ
４０」という）のリングギヤ３９に噛合してい
る。これにより前輪出力軸４からのトルクは、前
輪用デフ４０で分割され左右の前輪駆動軸４１，
４２へ伝達されて、前輪４３，４４を回転駆動す
る。

また、後輪出力軸６はベベルギヤ機構４５を介
してプロペラ軸４７に連結されており、このプロ
ペラ軸４７の後部のベベルギヤ４７ａが後輪用差
動機構４９（以下、「後輪用デフ４９」という）
のリングギヤ４８に噛合している。これにより後
輪出力軸６からのトルクは、後輪用デフ４９で分
割され左右の後輪駆動軸５０，５１へ伝達され
て、後輪５２，５３を回転駆動する。

本発明の実施例としての４輪駆動車用トランス
フアクラツチ装置は上述ごとくの構成されている
ので、前輪駆動での走行中に、前輪４３，４４が
スリツプを起こして、前輪出力軸４側の回転速度
が後輪出力軸６側の回転速度よりも速くなつた場
合には、インナギヤ１７が矢印ａ方向へ回転す
る。

これにより、オイルが、オイル吸入口２２、油
路２９１、チエツクバルブ２５、油路２９３を経
てポート２１から吸入され、ポート２０、油路２
９４、チエツクバルブ２８を経て油路２９から油
室３７内へ吐出される。

この吐出圧は、前輪出力軸４側と後輪出力軸６
側との回転速度差に応じた値であるので、ピスト
ン３６によるクラツチ板３３，３４を押し付ける
力も上記回転速度差に応じて決まる。

その結果クラツチ３２によつて伝えられるトル
クの大きさも上記回転速度差に応じて変わる。

このように回転速度差が生じると、この差に応
じた結合度で、クラツチ３２が接状態となるた
め、該回転速度差が抑制されるようになつて、そ
の結果後輪出力軸６側へもトルクが伝達される。
これにより前輪４３，４４が空転した場合は、自
動的に４輪駆動状態に切り替つて後輪５２，５３
を回転駆動できる。

このとき、上記回転速度差に応じてクラツチ３
２による伝達トルク量を自動制御しているので、
運転フイーリングや操縦安定性の悪化を招くこと
がない。

また、環状スプリング５６により、ピストン３
６が常時クラツチ板３４に付勢されていて、クラ
ツチ板３３，３４の間のクリアランスがないの
で、回転差が生じてオイルポンプ１４が吐出を開
始すれば、直ちにクラツチ板３３，３４を押圧す
るところとなり、差動回転数が生じた後には、速
やかに油圧が立ち上がり、差動回転数に応じたク
ラツチトルクが瞬時に得られる。

そして、環状スプリング５６により、第６図中
の符号Ｃで示す付勢機構をそなえない従来のもの
と比較して、大きな初期制限トルクＢを与えられ
ることができ、その初期制限トルクＢの値は、環
状スプリング５６により任意の値に設定できる。

特に、第６図に示す特性Ａの立上がり部分は、
回転速度差の２乗に比例しているので、微少な回
転速度差では、トルクが余り変化せず、これによ
り低速旋回時などのブレーキング減少を小さくで
きる利点もある。

また、ピストン３６でクラツチ板３３，３４を
押し付けるタイプのクラツチ３２およびクリセン
トの無い小半径のロータポンプがオイルポンプ１
４として使用されているので、構造のコンパクト
化をはかれるとともに、このオイルポンプ１４が
クラツチ３２の軸方向の幅のなかに収まるよう
に、クラツチ３２の内径側に配設されているの
で、より一層コンパクト化をはかれるのである。

すなわち、オイルポンプ１４とクラツチ３２と
が、回転軸４，６と同軸的に配設されるととも
に、回転軸４，６の半径方向に整合して配設され
ているので、半径方向の寸法を小さくすることが
できる。

なお、該回転速度差がある値を超えると、安全
のため、リリーフバルブ２６の作用により、吐出
圧の上昇が抑えられる。

逆に後輪５２，５３の方が前輪４３，４４より
も速くまわつた場合には、自動的にインナギヤ１
７が矢印ｂ方向へ回転する。

これによりオイルの供給路が自動的に切り替わ
つて、オイルは、オイル吸入口２２、油路２９
１、チエツクバルブ２４、油路２９２を経てポー
ト２０から吸入され、ポート２１、油路２９５、
チエツクバルブ２８を経て油路２９から油室３７
内へ吐出される。

この吐出圧も前輪出力軸４側と後輪出力軸６側
との回転速度差に応じた値であるので、ピストン
３６によるクラツチ板３３，３４を押し付ける力
は上記回転速度差に応じて決まる。

その結果クラツチ３２によつて伝えられるトル
クの大きさも上記回転速度差に応じて変わる。

この場合も回転速度差に応じた結合度で、クラ
ツチ３２が接状態となるため、該回転速度差が抑
制されるようになつて、その結果前輪出力軸４側
へもトルクが伝達される。これにより後輪５２，
５３の回転を抑制して、前輪４３，４４を回転駆
動できる。

そしてこの場合も、上記回転速度差に応じてク
ラツチ３２による伝達トルク量が自動制御されて
いるので、運転フイーリングや操縦安定性の悪化
を招くことがない。

なお、この場合も上記回転速度差がある値を超
えると、安全のため、リリーフバルブ２６の作用
により、吐出圧の上昇が抑えられる。

ところで、ロータポンプで構成されるオイルポ
ンプ１４は、ゲロータポンプと比較して、その噛
み合い部１４ａ、歯先シール部１４ｂおよびポー
ト部１４ｃにおいて、次のような特長をそなえて
いる。

噛み合い部１４ａにおいて １ 閉じ込み容積が非常に小さいので、もれが少
なく、脈動も小さい。

２ 圧力角が小さいので、アウターロータのラジ
アルフオースが小さい。従つて、アウターロー
タの軸受荷重が小さくなり、トルク損失が少な
くなる。

３ スリツプ量が少ないので、噛み合い面の摩耗
も少なく、摩擦損失も少ない。

スリツプスピードが早くなる部分では、歯の
噛み合いが、はずれる。

歯先シール部１４ｂにおいて ２〜３枚の歯で、INポート２１（２０）と
OUTポート２０（２１）をシーールしている。
また歯先のクリアランスは高圧になると、小さ
くなる。従つて高い容積効率が得られる。

INおよびOUTポート部１４ｃにおいて 歯の噛み合い部分がなく、ギヤ室が連続的に
つながつている。従つて、吸込部に油を充満し
易く、キヤビテーシヨンの発生が少ない。ま
た、歯がコンタクトしていないので、騒音の発
生や歯の摩耗がない。

また、TCポンプ（クリセント付き内歯歯車ポ
ンプ）と比較しても、すぐれた特性をそなえてお
り、 １ クリセントが無いので、ボデイ加工の容易性
および低コスト化に寄与する。

２ ピニオン１７とインターナルギヤ１８との歯
数の差が小さく（例えば、１）インターナルギ
ヤ１８の外径が縮小して、取付寸法、トルク損
失が減少する。

３ ハイポサイクロイド曲線をベースとして歯形
が作られており、歯のすべりの減少および静寂
性の向上をはかることができる。

４ １回転軸の吐出量が多く、同一吐出量を得る
のに、小さな取付寸法で済む。

５ 噛み合い率が１に近く、１つの歯が噛み合え
ば、他の歯の噛み合いが終わるので、これによ
り、噛み合い音の低減および歯面摩耗の低減に
効果がある。

また、本装置においては、伝達トルクと回転速
度差の積がエネルギーロスとなつて発熱するが、
オイルの一部が油路２９７を通じてクラツチ３２
のクラツチ板３３，３４へ向けて排出されるよう
になつているので、クラツチ３２の冷却や潤滑を
十分に行なうことができる利点もある。

なお、本装置は後輪駆動ベースの４輪駆動車に
も適用できるが、この場合、常時はエンジンから
の動力が第２回転軸に伝達される。

さらに、オイルポンプ１４としてギヤ式のもの
に限る必要はなく、その他のオイルポンプを上記
実施例と同様に組込んで使用することができる。

また、付勢機構としては、各種スプリング等が
用いられる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明の４輪駆動車用ト
ランスフアクラツチ装置によれば、前輪および後
輪を同一のエンジンで駆動しうる４輪駆動車にお
いて、上記前輪に駆動力を伝達する第１回転軸
と、上記後輪に駆動力を伝達する第２回転軸とを
そなえるとともに、これらの回転軸の一方に上記
エンジンから動力を伝達する動力伝達系をそな
え、上記の第１回転軸と第２回転軸との回転速度
差によつて駆動されるオイルポンプと、上記の第
１回転軸と第２回転軸との間に介装されたクラツ
チとが設けられて、同クラツチが、上記オイルポ
ンプの吐出圧を受けるシリンダ内の接方向制御側
油室と、同油室の端面をなすピストンと、同ピス
トンに連結される摩擦係合要素とから構成され、
上記回転速度差に応じた上記オイルポンプの吐出
圧を上記クラツチの接方向制御側油室へ供給すべ
く上記のオイルポンプとクラツチとを連結する油
路が設けられて、上記ピストンに上記クラツチの
接方向への付勢力を付与すべく同ピストンと上記
シリンダの内壁との間に付勢機構が装填されると
いう簡素な構成で、前後輪間に回転速度差が生じ
ると、自動的に４輪駆動状態に切り替りわり、し
かも上記回転速度差に応じて上記クラツチによる
伝達トルク量を自動的に制御できるので、運転フ
イーリングや操縦安定性の悪化などを招くことが
なく、さらに構造のコンパクト化や低コスト化に
も寄与しうる利点がある。

さらに、本発明によれば、常時ピストンが摩擦
係合要素を押圧することにより、差動回転の発生
後は、速やかに油圧を立ち上らせて、差動回転数
と差動制限トルクとの間の時間遅れが大幅に短縮
できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１〜６図は本発明の一実施例としての４輪駆
動車用トランスフアクラツチ装置を示すもので、
第１図はその要部を示す縦断面図、第２図は本装
置を装備した車両の動力系を示す慨略構成図、第
３図はそのリリーフバルブを示す縦断面図、第４
図はその要部の横断面図、第５図はそのオイルポ
ンプのための油圧回路図、第６図はその作用を説
明するためのグラフである。 １…エンジン、２…変速機、３…ドライブギ
ヤ、４…第１回転軸を構成する前輪出力軸、５，
５′…鞘軸、６…第２回転軸を構成する後輪出力
軸、７…ギヤ、１３…トランスフアクラツチ装
置、１４…オイルポンプ、１４ａ…噛み合い部、
１４ｂ…歯先シール部、１４ｃ…ポート部、１
５，１６…ポンプケース、１６ａ…段部、１７…
インナギヤ、１８…アウタギヤ、１９…ボルト、
２０，２１…ポート、２２…オイル吸入口、２３
…オイルフイルタ、２４，２５…チエツクバル
ブ、２６…リリーフバルブ、２８，２８′…チエ
ツクバルブ、２９，２９′…油路、３０…オリフ
イス、３２…クラツチ、３３，３４…クラツチ
板、３５…スリーブ、３６…ピストン、３７…油
室、３７ａ…シリンダ、３７ｂ…内壁、３８…ギ
ヤ、３９…リングギヤ、４０…前輪用デフ、４
１，４２…前輪駆動軸、４３，４４…前輪、４５
…ベベルギヤ機構、４７…プロペラ軸、４７ａ…
ベベルギヤ、４８…リングギヤ、４９…後輪用デ
フ、５０，５１…後輪駆動軸、５２，５３…後
輪、５４，５４′…ストツパ部材、５５…ボルト、
５６…付勢機構としての環状スプリング、２９１
〜２９８…油路、Ｔ…動力伝達系。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 前輪および後輪を同一のエンジンで駆動しう
   る４輪駆動車において、上記前輪に駆動力を伝達
   する第１回転軸と、上記後輪に駆動力を伝達する
   第２回転軸とをそなえるとともに、これらの回転
   軸の一方に上記エンジンから動力を伝達する動力
   伝達系をそなえ、上記の第１回転軸と第２回転軸
   との回転速度差によつて駆動されるオイルポンプ
   と、上記の第１回転軸と第２回転軸との間に介装
   されたクラツチとが設けられて、同クラツチが、
   上記オイルポンプの吐出圧を受けるシリンダ内の
   接方向制御側油室と、同油室の端面をなすピスト
   ンと、同ピストンに連結される摩擦係合要素とか
   ら構成され、上記回転速度差に応じた上記オイル
   ポンプの吐出圧を上記クラツチの接方向制御側油
   室へ供給すべく上記のオイルポンプとクラツチと
   を連結する油路が設けられて、上記ピストンに上
   記クラツチの接方向への付勢力を付与すべく同ピ
   ストンと上記シリンダの内壁との間に付勢機構が
   装填されたことを特徴とする、４輪駆動車用トラ
   ンスフアクラツチ装置。