JPH0610229Y2 - 四輪駆動車用トルク伝達装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は流体ポンプを利用した四輪駆動車用トルク伝達
装置に関する。

＜従来の技術＞ 本出願人は，流体ポンプを利用したトルク伝達装置を適
用した四輪駆動車を，実開昭60-165222等に於いて種々
提案している。

これは，前輪側に連結された第１回転軸と後輪側に連結
された第２回転軸との間に油圧ポンプを介装し，前輪又
は後輪がスリップして第１回転軸と第２回転軸との間に
回転速度差（差動）が生じた場合に油圧ポンプで発生さ
れる油圧の吐出をオリフィスにより規制して，油圧ポン
プ内の静圧で第１回転軸と第２回転軸とを剛体的に連結
し，四輪駆動化を自動的に達成するものである。そして
上記オリフィスの径を可変制御することにより差動によ
るトルクの伝達特性を制御できるものである。

＜考案が解決しようとする問題点＞ しかしながら，上記従来のトルク伝達装置はオリフィス
の径を機械的に制御するものであるため，トルク伝達特
性を制御するには限界があった。またオリフィスの開度
を電子制御化することも考えられるが，オリフィスはポ
ンプのケーシング内に設けられるもので，ケーシングは
回転軸と共に回転するものであるため，オリフィスの開
度を電子制御化することは実質上非常に困難で，実現性
には乏しい。

＜考案の構成＞ ＜問題点を解決するための手段＞ 本考案は上記に鑑みて創案されたもので，前輪に連結さ
れた第１回転軸と、後輪に連結された第２回転軸と、回
転自在に支持され且つ前記第１回転軸または前記第２回
転軸のいずれか一方に連結されるケーシングと他方の回
転軸に連結され且つ該ケーシング内に回転自在に収容さ
れるロータとを有して該第１回転軸と該第２回転軸との
回転速度差により駆動されて該回転速度差に応じた流量
を吐出すると共に磁界の強さに応じて流動性が低下する
磁性流体が封入された流体ポンプと、前記流体ポンプの
吐出口側流路と吸込口側流路とを連通して前記ケーシン
グ内に設けられた副流路と、同副流路に設けられたオリ
フィスと、前記流体ポンプ内の磁性流体に磁界を作用さ
せて上記磁性流体の流動性を可変制御する電磁コイル
と、操舵角を検出する操舵角センサと、同操舵角センサ
から検出される操舵角が小さいほど上記電磁コイルへ供
給する電力を増加させる電力供給手段とを備えたことを
特徴とする四輪駆動車用トルク伝達装置を要旨とするも
のである。

＜作用＞ 本考案によれば，前輪に連結された第１回転軸と後輪に
連結された第２回転軸とに連結される流体ポンプに磁界
の強さに応じて流動性が低下する磁性流体が封入すると
共に、この磁性流体に磁界を作用させて流動性を可変制
御する電磁コイルと、操舵角が小さいほど電磁コイルへ
供給する電力を増加させる電力供給手段とを設けたた
め、操舵角に応じて前輪駆動系と後輪駆動系との間のト
ルク伝達特性を可変制御することができる。

すなわち、操舵角が小さい時あるいは直進走行時には電
磁コイルへ多くの電力が供給されて磁性流体に作用する
磁界が強くなり磁性流体の流動性が低下する。これによ
り、前輪と後輪との間に生じる差動に対する流体ポンプ
の発生圧力が高くなり、前後輪の差動がかなり小さい時
期から４輪駆動化され、四輪駆動による優れた駆動性能
が有効に発揮される。

また、操舵角が大きい場合には逆に電磁コイルへ供給さ
れる電力は少なくなり磁性流体に作用する磁界が弱くな
るので磁性流体の流動性は高くなる。このため、前輪と
後輪との間に生じる差動に対する流体ポンプの発生圧力
が低くなり、前輪駆動系と後輪駆動系との間の拘束力は
弱くなる。これにより、車両旋回時のコーナリングブレ
ーキ現象を有効に回避することができる。

＜実施例＞ 本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。第１図は
本考案を適用した四輪駆動車両の概略構成図，第２図は
流体ポンプの横断面展開図，第３図はその流体ポンプの
縦断面図，第４，第５図は作用を説明するグラフであ
る。

第１図に示すように，横置されたエンジン１に変速機２
が連結され，その出力軸３に取り付けたドライブギヤ４
から駆動力が取り出されて，アイドルギヤ５を介して両
端部にギヤ６，７を備えた中間伝達軸８に伝達される。

そして，この中間伝達軸８の一方のギヤ７から前輪９用
の差動装置10に駆動力が伝達されて前輪９が駆動される
一方，前輪９に伝達された駆動力がそのまま第１の回転
軸11にギヤ12を介して伝達され，さらに，四輪駆動装置
13に伝達される。

この四輪駆動装置13を経由した駆動力は，第２の回転軸
14に伝達されるようになっており，回転取出方向を変換
する歯車機構15を介して後輪16用の差動装置17に駆動力
が伝達され，後輪16を駆動する。

この四輪駆動装置13は，第２，３図に示すように，流体
ポンプとしてのベーンポンプＶＰとこれに付属する流体
回路21とで構成されており，ベーンポンプＶＰのロータ
19が，前輪９に駆動力を伝達する第１の回転軸11に連結
されるとともに，ケーシング20を構成するカムリング部
20a，環状プレート20bおよび出力側プレート20cが，後
輪16に駆動力を伝達する第２の回転軸14に連結されてい
る。

このベーンポンプＶＰには，そのロータ19の外周面19a
に周方向に等間隔に多数（ここでは，10個）の孔部19b
が形成されていて，この多数の孔部19bのそれぞれに
は，カムリング部20aの内周面20dに摺接しうるベーン18
が嵌挿されている。

また，ベーンポンプＶＰは，その回転数に比例した流量
を吐出するものであり，ロータ19とカムリング部20aと
の間に相対回転，すなわち，第１の回転軸11と第２の回
転軸14との間に相対回転が生ずると流体ポンプとして機
能して流体圧を発生する。

ベーンポンプＶＰの吐出口（ケーシング20に対するベー
ン18の相対的回転方向先端の吸込吐出口22〜27がこれに
相当）を塞ぐことにより，流体を介してその静圧でロー
タ19とカムリング部20aとが剛体のようになって一体に
回転される。

このため，カムリング部20aとロータ19との間には等間
隔に３つのポンプ室28,29,30が形成され，また，回転方
向基端側に位置したとき吸込口となり先端側に位置した
とき吐出口となる６個の吸込吐出口22〜27がほぼ等間隔
に形成してあり，それぞれ同一機能をなす吸込吐出口2
2,24,26と吸込吐出口23,25,27とが，それぞれカムリン
グ部20aの回転状態でも流体を送通し得る機構を介して
第１流路31と第２流路32とで連通されている。

また，第１流路31と第２流路32との間に，それぞれチェ
ック弁33,34を介してリザーバ35が連通され，リザーバ3
5から各流路31,32への流れのみが許容されるとともに，
第１流路31と第２流路32との間に流出のみを許容する相
対向した２つのリリーフ弁36,37を介して両流路31,32が
連通されている。尚，これらリリーフ弁36,37はそれぞ
れスプリング36a,37aにより常閉状態に付勢されてお
り，この付勢力に勝る或る一定以上の油圧が作用したと
きに開くようになっている。

このような流体回路21とすることで，ロータ19とカムリ
ング部20aとの相対回転方向によらず，常に吐出圧がリ
リーフ弁36,37に作用し，リザーバ35が吸込口と連通す
ることになる。

また，吸込吐出口22,24,26を接続する流路31と吸込吐出
口23,25,27を接続する流路32とを連通する副流路38が設
けられており，副流路38には，オリフィスＭが設けられ
ている。

上記の流体回路21はベーンポンプＶＰのケーシング20の
環状プレート20b内に設けられており，ベーンポンプＶ
Ｐには作動流体として磁性流体が使用されるものとなっ
ている。そしてこの磁性流体は磁界を加えると流動性が
変化し，磁界が強いほど，流動性が減少（粘性が高くな
ったような状態）するものとなっている。

ベーンポンプＶＰのケーシング20の周囲には第１図に示
すように電磁コイル50が設けられており，この電磁コイ
ル50は可変抵抗等の電力調整手段51を介して電源55に結
線接続され，電力調整手段51により供給電力が制御され
るものとなっている。

電力調整手段51はコントローラ54から出力される制御信
号により駆動されるものとなっており，コントローラ54
は操舵センサ52及び車速センサ53から入力されるステア
リング操舵角信号及び車速信号に基いて電力調整手段51
への制御信号を出力するものとなっている。そしてコン
トローラ54内では，車速が低いほど，またステアリング
操舵角が小さいほど電磁コイル50への供給電力が増加す
るように電力調整手段へ制御信号を出力する制御が実行
されるものとなっている。上記のように構成された四輪
駆動装置による基本的作動を以下に説明する。

前輪９と後輪16との間（第１の回転軸11と第２の回転軸
14との間）に回転速度差（差動）がない場合には，ベー
ンポンプＶＰでの流体圧の発生はなく，後輪16に駆動力
が伝達されず，前輪９のみによる二輪駆動となる。ま
た，車両が小さな操舵角にて旋回する場合，更には車両
が直進していても前輪と後輪との径の差やパワートレー
ンのギヤのバックラッシュが大きい場合には前輪９と後
輪16との間にわずかに差動が生ずるが，これによつてベ
ーンポンプＶＰで発生する圧力流体はオリフィスＭの許
容範囲内で副流路38を通って第１流路31と第２流路32と
の間を流通するため，実質上ベーンポンプＶＰで流体圧
の発生はなく二輪駆動状態となって前輪９と後輪16との
間の差動を許容する。

一方，例えば雪路等で前輪９にスリップが生じた場合や
制御時に後輪16がロツクしてしまった場合のように後輪
16の回転速度に較べて前輪９の回転速度が比較的大きく
なる場合には，この回転速度差に応じた流体圧がベーン
ポンプＶＰに生ずる。この場合の流体圧はオリフィスＭ
の流通許容範囲を上回るものとなり，ロータ19とカムリ
ング部20aが圧力流体を介して剛体のように一体回転
し，前輪９への駆動トルクが後輪16へも伝達される四輪
駆動状態となる。この場合，吐出流体の流れを実線矢
印，吸込油の流れを破線矢印で表す第２図に示すよう
に，ベーンポンプＶＰにおける作動流体の流れは，相対
的にロータ19が回転することになり，吸込吐出口23,25,
27が吸込口となってチェック弁34を介してリザーバ35か
ら作動流体が吸込まれる一方，吸込吐出口22,24,26が吐
出口となってチェック弁33を閉じると同時にリリーフ弁
36,37に作動流体が導かれ，この吐出流体の流れはリリ
ーフ弁36,37により阻止される。これにより，ベーンポ
ンプＶＰ内の圧力が上昇して，上記のようにロータ19と
カムリング部20aとが一体回転する。ここで，前輪９の
回転速度が後輪16に比べて非常に大きくなり，ベーンポ
ンプＶＰでの発生流体圧が所定値を上回る場合には，リ
リーフ弁36がスプリング36aに抗して開いて吐出圧力を
ほぼ一定に制御し、後輪16に一定の吐出圧力に対応した
駆動トルクを伝達する四輪駆動状態となる。

上記の結果，前輪９の回転速度が減少するとともに，後
輪16の回転速度が増大することとなって回転速度差を減
少（ノンスリップデフと同一機能）するようになり，前
輪９のスリップ状能では後輪16への駆動トルクが増大さ
れて走行不能となることを回避できるとともに，後輪16
がロック気味の場合には，前輪９のブレーキトルクを増
大して後輪16のロックを防止する。

一方，前輪９の回転速度に比べ後輪16の回転速度が大き
くなる場合，例えば前輪９のブレーキ状態でロック気味
となる場合では，四輪駆動装置13に接続する第１の回転
軸11と第２の回転軸14との間に，上述とは逆方向に非常
に大きな回転速度が生じる。これにより，ベーンポンプ
ＶＰでは，第２図に示す作動流体の流れと逆方向の作動
流体の流れが生じ，吸込吐出口22,24,26,が吸込口とな
り，チェック弁33を介してリザーバ35から作動流体が吸
込まれる一方，吸込吐出口23,25,27が吐出口となり第２
流路32を経てチェック弁34を閉じ，リリーフ弁37に所定
値を上回る流体圧が作用するときにはこの流体圧もリリ
ーフ弁37により一定に保持され一定の駆動力が後輪16に
伝達されて四輪駆動状態となる。

上記のように，前輪９と後輪16との間の回転速度差の増
大に応じて前輪９と後輪16との間の伝達トルク量を徐々
に増大させ，この回転速度差が或る値以上となる場合に
は伝達トルクをほぼ一定とする特性（第５，第６図参
照）をもって，二輪駆動状態と四輪駆動状態とが自動的
に切換る。

ところで，本実施例はベーンポンプＶＰの作動流体とし
て磁性流体を使用し，ベーンポンプＶＰのケーシング20
の周囲に電磁コイル50が設けられるものとなっているた
め，電磁コイルに電力が供給されて磁界が発生すると磁
性流体の流動性が低くなり，前輪駆動系と後輪駆動系と
の間の拘束が強くなる。すなわちこのような状態では前
輪９と後輪16との間に生じる差動に対するベーンポンプ
ＶＰの発生圧力が高くなり，前後輪の差動がかなり小さ
い時期から四輪駆動化され，四輪駆動による優れた加速
性能や制動性能が有効に発揮される。

そして，本実施例では車速が低いほど電磁コイル50への
供給電力が増加されるものとなっているため，低速走行
時には磁性流体の流動性が低くなって前後輪の小さな回
転速度差が生じた場合でも即座に吐出圧が高くなり後輪
へのトルクを伝達できることにより，加速性能や低Ｍ路
での登坂性能を極低車速からでも発揮し得るようにでき
る。また，高速走行時には逆に磁性流体の流動性が高く
なって前後輪間の差動に対するポンプの吐出圧は低下す
る。このため，高速走行中に前後輪のタイヤ径の差によ
り発生する回転差によりトルク伝達が行なわれて速い方
のタイヤにブレーキ力が作用して駆動効率が低下するな
どの不具合を有効に回避することができ，高速時に安定
した駆動性能を発揮させることができる。（第４図参
照） また，ステアリングホイールの操舵角が小さいほど電磁
コイル50への供給電力が増加されるものとなっているた
め，ステアリングホイールの舵角が小さい時あるいは直
進走行時には磁性流体の流動性が低くなって前後輪間の
差動がかなり小さい時期から四輪駆動へ移行し，四輪駆
動による駆動性能を有効に発揮できる。また，ステアリ
ングホイールの舵角が大きい時には磁性流体の流動性が
高くなって前後輪間の差動が相当大きくならない限り四
輪駆動化されないため車両旋回時のコーナリングブレー
キ現象が有効に防止されるものである。（第５図参照） 以上のように上記実施例によれば，ベーンポンプＶＰの
トルク伝達特性を可変制御して四輪駆動による加速性能
や制動性能を極めて効果的に発揮させながらコーナリン
グブレーキ現象や高速走行時の不都合を有効に防止でき
る効果を奏する。

また，電磁コイル50への供給電力を制御することにより
比較的自由にベーンポンプＶＰのトルク伝達特性を可変
制御できるため，適正な制御を容易に行なえる効果を奏
する。

なお，本考案は上記実施例に何ら限定されるものではな
く，本考案の要旨を変えない範囲内で種々の変形実施が
可能であることは言うまでもない。

＜考案の効果＞ 以上実施例と共に具体的に説明したように，本考案によ
れば，操舵角に応じて前後輪間のトルク伝達特性を適切
に可変制御することができ，車両の駆動性能を効率良く
向上できる流体ポンプ式の四輪駆動車用トルク伝達装置
を提供する効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を四輪駆動車に適用した一実施例の概略
構成図，第２図は流体ポンプの横断面図，第３図はその
縦断面図，第４，第５図は作用を説明するグラフであ
る。 11……第１回転軸， 14……第２回転軸， VP……ベーンポンプ 19……ロータ 20……ケーシング 21……流体回路 38……副流路 Ｍ……オリフィス 50……電磁コイル 55……電源

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】前輪に連結された第１回転軸と、後輪に連
   結された第２回転軸と、回転自在に支持され且つ前記第
   １回転軸または前記第２回転軸のいずれか一方に連結さ
   れるケーシングと他方の回転軸に連結され且つ該ケーシ
   ング内に回転自在に収容されるロータとを有して該第１
   回転軸と該第２回転軸との回転速度差により駆動されて
   該回転速度差に応じた流量を吐出すると共に磁界の強さ
   に応じて流動性が低下する磁性流体が封入された流体ポ
   ンプと、前記流体ポンプの吐出口側流路と吸込口側流路
   とを連通して前記ケーシング内に設けられた副流路と、
   同副流路に設けられたオリフィスと、前記流体ポンプ内
   の磁性流体に磁界を作用させて上記磁性流体の流動性を
   可変制御する電磁コイルと、操舵角を検出する操舵角セ
   ンサと、同操舵角センサから検出される操舵角が小さい
   ほど上記電磁コイルへ供給する電力を増加させる電力供
   給手段とを備えたことを特徴とする四輪駆動車用トルク
   伝達装置