JPH06320973A - ４輪駆動車のトルク配分制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 手動変速機を備えたセンターデフ付４輪駆動
車において、電気信号により機械的に作動するトルク配
分制御可能な差動制限装置を装着して、構造、制御等を
簡素化する。 【構成】 手動変速機２０の出力軸２２をセンターデフ
装置４０のプラネタリギヤ５０のリングギヤ５１に連結
し、サンギヤ軸４２とキャリア４３を前後輪の一方と他
方とにそれぞれ不等トルク配分で動力伝達するように連
結し、センターデフ装置４０にはトルク配分制御可能な
差動制限装置６０を付設する。この差動制限装置６０は
プラネタリギヤ５０のリングギヤ５１とキャリア４３と
の間に制御ユニット９５から供給される電流による電磁
力でカム９０を作動してスラスト力を発生するパイロッ
トクラッチ７０を設け、キャリア４３とサンギヤ軸４２
との間にカムスラスト力により差動制限トルクを発生し
て前後輪のトルク配分を可変制御するメインクラッチ６
１を設けて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、手動変速機を備えたセ
ンターデフ付４輪駆動車のトルク配分制御装置に関し、
詳しくは、電気信号により機械的に作動してトルク配分
制御する差動制限装置の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】センターデフ装置を備えたフルタイムの
４輪駆動車として、センターデフ装置にトルク配分制御
可能な差動制限装置を付設し、種々の走行条件で差動制
限トルクにより前後輪のトルク配分を最適に可変制御し
て、操縦性や安定性等の向上を図る車両が提案されてい
る。

【０００３】従来、この種の４輪駆動車に関しては、例
えば特開平３−８６６３６号公報の先行技術がある。こ
の先行技術では、自動変速機を備えたセンターデフ付の
４輪駆動車を対象として、センターデフ装置の２つの要
素の間に湿式多板クラッチを付設し、自動変速機の油圧
制御装置におけるライン圧油路を、調圧弁、ソレノイド
弁、クラッチ制御弁を介して湿式多板クラッチに回路接
続する。そして電気信号をソレノイド弁に入力してクラ
ッチ制御弁の制御圧を調整することでクラッチトルクを
可変制御し、センターデフ装置により前後輪のトルク配
分を積極的に制御することが示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記先行技
術のものにあっては、湿式多板クラッチの差動制限装置
が電気と油圧による構成であるため、自動変速機のよう
に油圧源や油圧制御装置を予め装備する車両において
は、これらを利用して湿式多板クラッチを容易に作動す
ることができる。しかし手動変速機を備えたセンターデ
フ付４輪駆動車では、油圧源等が装備されていないの
で、実際に湿式多板クラッチを装備する場合には油圧源
等を特別に装着する必要があって、構造の複雑化等を招
く。

【０００５】本発明は、このような点に鑑み、手動変速
機を備えたセンターデフ付４輪駆動車において、電気信
号により機械的に作動するトルク配分制御可能な差動制
限装置を装着して構造、制御等を簡素化することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、手動変速機の出力軸をセンターデフ装置のプ
ラネタリギヤのリングギヤに連結し、サンギヤとキャリ
アを前後輪の一方と他方とにそれぞれ不等トルク配分で
動力伝達するように連結し、センターデフ装置にはトル
ク配分制御可能な差動制限装置を付設し、この差動制限
装置はプラネタリギヤのリングギヤとキャリアとの間に
制御ユニットから供給される電流による電磁力でカムを
作動してスラスト力を発生するパイロットクラッチを設
け、キャリアとサンギヤとの間にカムのスラスト力によ
り差動制限トルクを発生して前後輪のトルク配分を可変
制御するメインクラッチを設けて構成されることを特徴
とする。

【０００７】

【作用】上記構成による本発明では、手動変速機の出力
軸の変速動力がセンターデフ装置のプラネタリギヤのリ
ングギヤに入力し、キャリアとサンギヤにより２分割し
て前後輪に伝達して４輪駆動走行し、この場合に基準ト
ルク配分が歯車諸元により例えば後輪偏重に不等トルク
配分される。そして制御ユニットにより差動制限装置の
パイロットクラッチに所定の電流が供給されると、電磁
力によりカムを作動してキャリアにスラスト力を発生
し、メインクラッチでスラスト力によりキャリアとサン
ギヤの間に差動制限トルクを発生する。このため差動制
限トルクによりトルク配分の大きい後輪から前輪にトル
ク移動して、前後輪のトルク配分が任意に可変制御され
る。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図５において、本発明が適応される４輪駆動車の
駆動系の概略について説明する。先ず、クラッチハウジ
ング１と変速機ケース２が一体化して半割したモナカ状
に形成され、変速機ケース２の後部に筒状のトランスフ
ァケース３及びエクステンションケース４が順次接合さ
れる。そしてエンジン１０のクランク軸１１はクラッチ
ハウジング１の内部のクラッチ１２に連結され、クラッ
チ１２が手動変速機２０の入力軸２１に連結される。

【０００９】手動変速機２０は、変速機ケース２とトラ
ンスファケース３の内部に入力軸２１と中空の出力軸２
２が平行に配置され、変速機ケース２の内部において入
力軸２１と出力軸２２の間に前方から第１速ギヤ２３、
第２速ギヤ２４、第３速ギヤ２５、第４速ギヤ２６が順
次配置され、２つのギヤ相互の間にシンクロ機構３０，
３１がそれぞれ設けられる。また第１速ギヤ２３と第２
速ギヤ２４の間には、ドライブギヤ２８ａ、ドリブンギ
ヤ２８ｂ及びアイドラギヤ２８ｃを有するリバースギヤ
２８が配置される。更にトランスファケース３の内部に
おいて入力軸２１と出力軸２２の間に第５速ギヤ２７と
シンクロ機構３２が配置され、３組のシンクロ機構３
０，３１，３２を選択的に作動して前進５段のいずれか
１つにシフトし、アイドラギヤ２８ｃを２つのギヤ２８
ａ，２８ｂに噛合わせてリバースにシフトするように構
成される。

【００１０】また出力軸２２の内部にはフロントドライ
ブ軸３４が挿通され、入力軸２１の後方にトランスファ
軸１５が同軸上に配置される。そして出力軸２２の後部
にセンターデフ装置４０が連結され、このセンターデフ
装置４０からフロントドライブ軸３４とリヤドライブ軸
３５に連結され、フロントドライブ軸３４とリヤドライ
ブ軸３５の間にトルク配分制御可能な差動制限装置６０
が設けられる。フロントドライブ軸３４は変速機ケース
２の内部に配置されるフロンドデフ装置１３を介して前
輪に動力伝達するように連結される。またリヤドライブ
軸３５はリダクションギヤ１４、トランスファ軸１５、
プロペラ軸１６及びリヤデフ装置１７を介して後輪に動
力伝達するように連結され、フルタイムの４輪駆動車に
構成される。

【００１１】図１において、センターデフ装置４０と差
動制限装置６０について詳細に説明する。センターデフ
装置４０はプラネタリギヤ式であり、円筒状のデフケー
ス４１が前端を出力軸２２に一体結合して、軸３４，３
５の周囲に配置される。デフケース４１の内部には筒状
のサンギヤ軸４２が前端をフロントドライブ軸３４に一
体結合し途中をベアリング４４で支持して挿入され、更
にキャリア４３が後端をリヤドライブ軸３５に一体結合
して挿入される。デフケース４１の内周にはプラネタリ
ギヤ５０のリングギヤ５１が形成され、このリングギヤ
５１がキャリア４３と一体的なピン５２のニードル５３
で回転自在に支持される２組のピニオン５４，５５を介
してサンギヤ軸４２のサンギヤ５６に噛合い、リングギ
ヤ５１、キャリア４３及びサンギヤ５６の回転方向を常
に同一にし、リングギヤ５１に入力する変速動力をキャ
リア４３とサンギヤ５６とに２分割して伝達するように
構成される。この場合に、サンギヤ５６に対してキャリ
ア４３の方が径が大きいことで、差動制限しない場合の
基準トルク配分が後輪偏重の不等トルク配分になる。

【００１２】ピニオン５４，５５の遊星回転により、旋
回時の前後輪に回転差を吸収して差動作用するように構
成される。

【００１３】差動制限装置６０は、プラネタリギヤ５０
の前方に差動制御用のメインクラッチ６１が、プラネタ
リギヤ５０の後方に制御用のパイロットクラッチ７０が
配置される。パイロットクラッチ７０は、デフケース４
１の後部に一体結合してベアリング７６で支持されるド
ラム７１、キャリア４３のボス部４３ａに回転可能に遊
嵌されるハブ７２、ドラム７１とハブ７２の間で両者の
一方にスプライン嵌合して交互に配置される複数枚のク
ラッチプレート７３，７４と押圧プレート７５を有す
る。またドラム７１の直後には電磁石８０が装着され、
ハブ７２とキャリアボス部４３ａの間にカム９０が設け
られる。

【００１４】電磁石８０は、コ字形断面のケース８１の
内部に電磁コイル８２を収容して構成され、ケース８１
をドラム７１にベアリング８３を介して取付け、且つエ
クステンションケース４のステー８４にボルト８５で結
合して、容易に給電することが可能に固定設置される。
またケース８１の開口側の両端部８１ａはドラム７１の
縁等に摺接して磁路が構成される。ここでドラム７１は
非磁性体の筒部７１ａと磁性体のボス部７１ｂに分割し
て構成され、ボス部７１ｂの内部にも非磁性体の仕切り
部材８６が挿入され、クラッチプレート７３，７４や押
圧プレート７５が磁性体で成形される。これにより制御
ユニット９５により電磁コイル８２に通電して磁界を発
生する際に、ケース８１とプレート７３〜７５との間に
磁路Ｓを形成する。そして電磁力によりクラッチプレー
ト７３，７４，７５を吸引して押圧接触することで結合
トルクを生じ、ハブ７２をドラム７１と同期回転する。

【００１５】カム９０は、図２のようにハブ７２に溝９
１を形成し、キャリア４３の溝９１と対向する箇所にテ
ーパ９２を形成し、これら溝９１とテーパ９２の間にボ
ール９３を挿入して構成され、ハブ７２とキャリア４３
の回転差とボール９３によりキャリア４３を前方へ押圧
するようなスラスト力Ｆｓを発生する。またハブ７２の
後部はスラストベアリング９４によりドラム７１側で支
持され、スラスト力Ｆｓの反力を逃がしてクラッチプレ
ート７３，７４の結合トルクがスラスト力Ｆｓに加算さ
れることが防止される。こうして電磁石８０に通電する
と、その電流Ｉに応じた結合トルクを介してスラスト力
Ｆｓを発生する構成になっている。

【００１６】メインクラッチ６１は、キャリア４３のピ
ン５２に遊嵌するドラム６２と、このドラム６２とサン
ギヤ軸４２の間で両者の一方にスプライン嵌合して交互
に配置される複数枚のクラッチプレート６３，６４を有
する。そしてカム９０のスラスト力Ｆｓによりピン５２
がクラッチプレート６３，６４を押圧接触し、数倍に増
幅して差動制限トルクＴｄを発生するように構成され
る。これにより差動制限トルクＴｄは電流Ｉに対して、
図３のように増大関数的に制御される。このためセンタ
ーデフ装置４０のプラネタリギヤ５０で後輪偏重に不等
トルク配分されている状態において、電流Ｉにより差動
制限トルクＴｄを変化することで、前輪寄りのトルク配
分に可変制御することが可能となる。

【００１７】次に、この実施例の作用について説明す
る。先ず、停車または走行中にクラッチ１２を切断して
前進段にシフトすると、手動変速機２０においてシンク
ロ機構３０，３１または３２により第１速ないし第５速
のギヤ２３〜２７のいずれか１つが入力軸２１と同期し
ながら一体化して選択される。そこでクラッチ１２を接
続すると、エンジン１０の動力が手動変速機２０の入力
軸２１に入力し、選択された変速ギヤによる変速動力が
出力軸２２に出力する。また停車時にクラッチ切断した
状態でリバースシフトすると、リバースギヤ２８のアイ
ドラギヤ２８ｃがドライブ及びドリブンギヤ２８ａ，２
８ｂに噛合って、逆転した変速動力が出力軸２２に出力
し、こうして前進５段後進１段に変速される。

【００１８】出力軸２２の変速動力はセンターデフ装置
４０のデフケース４１に入力し、プラネタリギヤ５０に
よりサンギヤ軸４２とキャリア４３に２分割される。そ
してサンギヤ軸４２の動力はフロントドライブ軸３４、
フロントデフ装置１３を介して前輪に伝達し、キャリア
４３の動力はリヤドライブ軸３５、リダクションギヤ１
４、トランスファ軸１５等を介して後輪に伝達して４輪
駆動走行する。このとき旋回時にはプラネタリギヤ５０
のピニオン５４，５５が遊星回転し、４輪駆動状態で前
後輪の回転差を吸収して自由に旋回する。

【００１９】上述の４輪駆動走行においては、走行条件
等により制御ユニット９５で電流Ｉを制御して差動制限
装置６０が作動される。そこで例えば乾燥路面の場合に
電流Ｉが零に設定されると、差動制限装置６０のパイロ
ットクラッチ７０がフリーになるためメインクラッチ６
１もフリーになって、差動制限トルクＴｄは図４のよう
に零になる。このためセンターデフ装置４０のプラネタ
リギヤ５０の歯車諸元により前後輪の基準トルク配分が
決まり、大径のキャリア４３と小径のサンギヤ軸４２に
より、後輪トルクＴｒと前輪トルクＴｆが、例えばＴ
ｒ：Ｔｆ＝６６：３４になる。そこで後輪偏重の不等ト
ルク配分となって、特に加速性や操縦性が良くなる。

【００２０】また低μ路の路面では後輪偏重の不等トル
ク配分により常に後輪が先にスリップする。このときス
リップ状態に応じた所定の電流Ｉｎが、パイロットクラ
ッチ７０の電磁コイル８２に供給されると、電磁石８０
の吸引力でクラッチプレート７３，７４が押圧接触して
ハブ７２がドラム７１と同期回転し、カム９０が作動し
てキャリア４３にスラスト力Ｆｓを生じる。このためメ
インクラッチ６１ではキャリア４３のピン５２でクラッ
チプレート６３，６４が押圧されて所定の差動制限トル
クＴｄｎを発生し、キャリア４３とサンギヤ軸４２の間
にメインクラッチ６１を介してトルク経路がバイパスし
て形成される。そこでトルク配分の大きい後輪から差動
制限トルクＴｄｎに応じて前輪にトルク移動し、前輪ト
ルクＴｆが図４のＴｆｎのように増大して前輪寄りの不
等トルク配分に制御され、こうして後輪のスリップを適
切に防止して安定性等が確保される。

【００２１】更に、雪道等の場合に直結電流Ｉを供給す
ると、カム９０のスラスト力Ｆｓと共にメインクラッチ
６１の差動制限トルクＴｄが最大になり、プラネタリギ
ヤ５０が一体化するようにデフロックする。そこで前後
輪が直結した４輪駆動走行になり、この場合は前後輪の
重量配分に応じた不等トルク配分に制御されて、走破性
が最大に発揮される。

【００２２】以上、本発明の実施例について説明した
が、これのみに限定されない。

【００２３】

【発明の効果】以上に説明したように本発明によると、
手動変速機を備えたセンターデフ付４輪駆動車のトルク
配分制御装置において、センターデフ装置には電気信号
により機械的に作動する差動制限装置が装着されるの
で、油圧系を装備する必要が無くなって、構造や制御が
大幅に簡素化し、実用化することが可能になる。差動制
限装置は、制御ユニットの電流によりパイロットクラッ
チでカムスラスト力を発生し、メインクラッチでスラス
ト力に応じた差動制限トルクを発生し、差動制限トルク
を電流の関数で制御する構成であるから、前後輪のトル
ク配分を正確に制御することができる。基準トルク配分
が不等トルク配分のセンターデフ装置と差動制限装置の
組み合わせにより、差動制限トルクにより直ちに前後輪
のトルク配分を可変制御して、操縦性、安定性等を向上
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る４輪駆動車のトルク配分制御装置
の実施例を示す要部の断面図である。

【図２】カムの構造を示す平面図である。

【図３】電流と差動制限トルクの関係を示す特性図であ
る。

【図４】前後輪のトルク配分制御の状態を示す図であ
る。

【図５】手動変速機を備えたセンターデフ付４輪駆動車
の駆動系を示すスケルトン図である。

【符号の説明】

２０ 手動変速機 ２２ 出力軸 ４０ センターデフ装置 ４２ サンギヤ軸 ４３ キャリア ５０ プラネタリギヤ ５１ リングギヤ ６０ 差動制限装置 ６１ メインクラッチ ７０ パイロットクラッチ ９０ カム ９５ 制御ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠田 修弘 東京都三鷹市大沢三丁目９番６号 株式会 社スバル研究所内 (72)発明者 寺岡 正夫 栃木県栃木市大宮町2388番地 栃木富士産 業株式会社内 (72)発明者 広田 功 栃木県栃木市大宮町2388番地 栃木富士産 業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 手動変速機の出力軸をセンターデフ装置
   のプラネタリギヤのリングギヤに連結し、サンギヤ軸と
   キャリアを前後輪の一方と他方とにそれぞれ不等トルク
   配分で動力伝達するように連結し、センターデフ装置に
   はトルク配分制御可能な差動制限装置を付設し、この差
   動制限装置はプラネタリギヤのリングギヤとキャリアと
   の間に制御ユニットから供給される電流による電磁力で
   カムを作動してスラスト力を発生するパイロットクラッ
   チを設け、キャリアとサンギヤ軸との間にカムのスラス
   ト力により差動制限トルクを発生して前後輪のトルク配
   分を可変制御するメインクラッチを設けて構成されるこ
   とを特徴とする４輪駆動車のトルク配分制御装置。
2. 【請求項２】 パイロットクラッチは電磁力によりプラ
   ネタリギヤのリングギヤと同期回転するハブとキャリア
   の回転差でカムを作動してキャリアにスラスト力を発生
   し、メインクラッチはキャリアのスラスト力によりキャ
   リアとサンギヤ軸の間に装着されるクラッチプレートを
   増幅加圧して差動制限トルクを発生するように構成され
   ることを特徴とする請求項１記載の４輪駆動車のトルク
   配分制御装置。