JPH0853018A - フルタイム4輪駆動システム - Google Patents

フルタイム4輪駆動システム

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JPH0853018A
JPH0853018A JP7131192A JP13119295A JPH0853018A JP H0853018 A JPH0853018 A JP H0853018A JP 7131192 A JP7131192 A JP 7131192A JP 13119295 A JP13119295 A JP 13119295A JP H0853018 A JPH0853018 A JP H0853018A
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input shaft
output shaft
rear output
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Wesley M Dick
ウエズリ、エム、ディク
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Dana Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 トルク差動機能と共に速度をつりあいのとれ
るようにする機能を生ずることにより従来の変速機に対
して著しく簡略化されたトルク伝達サブアセンブリを利
用できるトルク分配器サブアセンブリを利用するフルタ
イム4輪駆動システムを提供することにある。 【構成】 トルク分配器サブアセンブリ15は、車両の
トルク伝達サブアセンブリ13から出力トルクを受け取
る入力軸42と、複数の出力軸80、210と、これ等
の各出力軸80、210に入力軸42を連結する連結手
段とを備えている。この連結手段は、入力軸により駆動
される駆動プ−リ76と、出力軸の一方に取付けられた
従動プ−リ78とを持ち、各プ−リ76、78間にベル
ト113を支えた複数の連続的に可変なベルト駆動装置
75を備えている。各プ−リ76、78は、可動な1対
の綱車110、112から成る。各綱車は、各出力軸間
でトルクを所定の関係に分割しさらに入力軸及び各出力
軸間で速度を所定の関係につりあいのとれるようにする
のに応答する電子制御システム170により軸線方向に
相対的に移動させられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一般にフルタイム4輪
駆動システム(full time four−whe
el−drive system)、ことに自動的トル
ク平衡、差動作用及び速度をつりあいのとれるようにす
る機能(speed ratioing functi
on)を生ずるトルク分布サブアセンブリを備えたフル
タイム4輪駆動システムに関する。
【0002】
【背景技術】本願は、1992年12月29日付米国特
許願第07/997,859号明細書「フルタイム4輪
駆動システム用トルク・トランスファ・ケース」のCI
P出願である。車両用4輪駆動システムは著しく利用さ
れていて車両の牽引力の増大及び運転の安全性が得られ
ている。近年「フルタイム」4輪駆動システム(ful
l time four−wheel−drive s
ystem)が車両用に開発されている。このシステム
ではトランスファ・ケースに典型的に車両の前後部の差
動装置にトルクを分割する車軸間差動装置を設けてあ
る。車両の4車輪に駆動力を供給するトルク移送機構は
通常、車両エンジンにより駆動される車両変速機に連結
してある。当業界にはよく知られているように従来の変
速機は典型的には、変速機を構成する部品の数量及び性
質によつて構成が複雑で製造費が高くなる。たとえば従
来の「自動」変速機は典型的には、複数の流体圧作動多
板クラッチと複数のシフト・カラーと複数の遊星歯車の
組とを備えている。これ等の遊星歯車の組はとくに製造
費が高価である。
【0003】なお最近、普通に譲渡された米国特許願第
07/997,859号明細書に記載してあるように車
両に設けられたフルタイム4輪駆動システムにおける向
上した可動性及び安定性に対し単一の車輪又は単一の車
軸の牽引損失がある場合に余分のトルクを生ずる能力と
共にトルク平衡及び差動作用の向上したトランスファ・
ケース・アセンブリが開発された。このトランスファ・
ケース・アセンブリは、従来の変速機から出力トルクを
受ける入力軸を備え、さらにトランスファ・ケース・ア
センブリの出力軸の一方に入力軸を連結する連続的に可
変な駆動ベルトを備えている。これ等のシステムの利点
に関係なく、自動車設計技術者は、車両駆動列システム
を簡単化し従ってその費用を減らし4輪駆動車両の操縦
性を高めることを絶えず追求している。
【0004】
【発明の開示】従って本発明は、車両の前後の駆動車輪
を駆動するエンジンと前後の駆動車輪に出力トルクを加
えるトルク伝達サブアセンブリとを持つ車両用フルタイ
ム4輪駆動システムに係わる。トルク伝達サブアセンブ
リは従来の変速機に対して著しく簡略化されている。好
適な実施例によれば4輪駆動システムは、車両のトルク
伝達サブアセンブリから出力トルクを受け取る入力軸と
複数の出力軸と、入力軸を各出力軸に連結する連結手段
とを備えたトルク分配器サブアセンブリを備えている。
連結手段は複数の連続的に可変なベルト駆動装置を備
え、これ等の各ベルト駆動装置は、入力軸に取付けら
れ、この入力軸により駆動される駆動プーリと出力軸の
1つに取付けた従動プーリとを備えている。各プーリ
は、1対の網車を備えこれ等の綱車りうちの少なくとも
一方の綱車はこの対の他方の綱車に対して軸線方向に可
動である。各プーリは、これ等の間にベルトを掛けてあ
る。各プーリの1対の綱車は、出力軸の間でトルクを所
定の関係に分割するのに応答しさらに入力軸及び各出力
軸間の速度を所定の関係につりあいのとれるようにする
(ratio)のに応答する手段により相対的に軸線方
向に移動する。各プーリ綱車を相対的に移動する手段
は、各出力軸の少なくともトルクに対応する入力信号を
持つ電子制御システムを備え、この電子制御システムは
複数の調整機構を制御する。各調整機構はベルト駆動装
置のうちの対応する装置の可動な綱車を移動させる。
【0005】複数の出力軸は前後部の出力軸から成り、
各出力軸を1対の連続的に可変のベルト駆動装置のうち
の対応する装置を介して入力軸に連結してある。プーリ
綱車を移動させる移動手段は、出力軸を前後の軸の間で
所定の関係に分割することと、入力軸及び前後部の出力
軸の間で所定の関係に速度をつりあいのとれるようにす
る(ratio speed)こととに対応する。本発
明の別の実施例によればこのシステムは1対の前部出力
軸及び1対の後部出力軸を備え、これ等の各軸を車両の
前車輪又は後車輪のいずれかに駆動作用を伴って連結さ
れ、又各出力軸は設けられた連続的に可変の4つのベル
ト駆動装置のうちの対応するベルト駆動装置を介して入
力軸に連結してある。プーリの綱車を移動させる手段
は、入力軸からのトルクを各出力軸の間で所定の関係に
分割することと入力軸及び各出力軸間の速度を所定の関
係に比率で示すこととに応答する。
【0006】本発明の4輪駆動システムの主な利点は、
従来の変速機に対して著しく簡略化したトルク伝達サブ
アセンブリを利用できる本発明のトリク分配器サブアセ
ンブリにより差動機能及び速度をつりあいのとれるよう
にする機能(speed ratioing func
tion)が共に得られることである。
【0007】以下本発明の実施例を添付図面について詳
細に説明する。
【0008】
【実施例】図1には本発明トランスファ・ケースを利用
する車両4輪駆動システムを示してある。図1に示すよ
うに車両は、普通の構造の変速機ユニット12に結合し
た駆動エンジン16を備えている。変速機ユニット12
は本発明によるトランスファ・ケース14に固定してあ
る。トランスファケース14は後部出力軸16すなわち
ヨークと共に前部出力軸18すなわちヨークを備えてい
る。後部出力軸16は自在継手により後部駆動軸20に
連結してある。各駆動軸20は、自在継手26により後
部差動単位24の入力軸22すなわちヨークに連結して
ある。後部差動単位24は駆動軸20からのトルクを車
両の後車輪28間で分割するようにしてある。同様にト
ランスファ・ケース14の前部出力軸18は、自在継手
32により前部駆動軸30の後端部に連結してある。前
部駆動軸30はその前端部を自在継手38により前部差
動ユニット36の入力軸34すなわちヨークに連結して
ある。前部差動ユニット36は、前部駆動軸30から受
けるトルクを車両の各前輪40間に分割するようにして
ある。
【0009】図2及び3について本発明トランスファ・
ケース14の第1の実施例の構造をなお詳しく述べる。
図2に示すようにトランスファ・ケース14は車両変速
機から出力トルクを受けるトルク入力軸42を備えてい
る。トランスファ・ケース14は、一般に複数のボルト
又は類似物により互いに締付けた区分を備えた外部ハウ
ジング46を備えている。トランスファ・ケース入力軸
42は前端部を部分48でスプライン連結により変速機
出力軸44の後端部に連結してある。このスプライン連
結により出力軸44及び入力軸42間の相対回転を防
ぐ。入力軸43の前端部は玉軸受アセンブリ50により
ハウジング46内に回転自在に支えてある。さらに入力
軸42は、よく知られているように環状密封手段により
ハウジング46の前面に設けた穴内に密封してある。入
力軸42は、トランスファケースハウジング46内に延
び、トランスファ・ケース・アセンブリ14の後部出力
軸54の環状くぼみ52内に後端部を位置させてある。
環状ブッシング72は後部出力軸54の環状くぼみ52
内に取付けられその中に入力軸42の後端部を回転自在
に支える。後部出力軸54は、後部出力ヨーク66に結
合した滑動自在なスプライン付きスリーブ62又はカラ
ー区分を備えている。スリーブ62の後端部には、後部
出力ヨーク66の外歯スプライン付き区間65を受ける
内歯スプライン64を設けてある。後部出力ヨーク66
は固定ヨークである。又カラーすなわちスリーブ62
は、後部出力ヨーク66と協働して滑りスプラインを形
成し滑動スプライン付きスリーブ62及び後部出力ヨー
ク66の間に軸線方向の相対運動を許容する。この構造
では後部出力ヨーク66は軸線方向運動をしないように
拘束され、滑りスプラインにより、後述するボール傾斜
路機構100と協働するスリーブ62の軸線方向相対運
動を生じさせる。滑りスプラインは、よく知られている
ようにして形成され或る摩擦係数を持つボール式スプラ
イン又は滑りコートプラスチック材を使ってもよい。1
変型として滑りヨークを設けて後部出力軸54の軸線方
向運動ができるようにしてもよい。後部出力軸54と協
働する後部出力ヨーク66は、ブッシング55及び軸受
アセンブリ56によりトランスファ・ハウジング46の
後部内に回転自在に支えてある。アセンブリ56は、止
め輪58によりヨーク66に対して又止め輪60により
又ハウジング46に対して固定してある。後部出力軸5
4は、外歯スプライン64を備え後部出力ヨーク66の
スプライン付き区分を受けるようにしてある。後部出力
軸54とくに後部出力ヨーク66は、ハウジング46に
設けた後部穴に対し環状密封手段68により密封してあ
る。
【0010】又図2に明らかなように、トランスファ・
ケーシング14のトルク入力軸42に支えた連続的に可
変なVベルト駆動装置を設けてある。連続的に可変なベ
ルト駆動装置75は、入力軸42と協働して取付けた一
次プーリ76と、前部出力軸80と協働して取付けた二
次プーリ78とを備えている。前部出力軸80は、よく
知られているように玉軸受アセンブリ82,84又はそ
の他の形式の軸受アセンブリによりトランスファ・ケー
ス・ハウジング46内に回転可能に支えてある。玉軸受
アセンブリ82,84は、止め輪86,88によりハウ
ジング46に対して固定すると共に止め輪90,92に
より前部出力軸80に対して固定してある。前部出力軸
80の前端部には、前部出力ヨーク96のスリーブ部分
に設けた内歯スプラインを受けるように外歯スプライン
94を設けてこれ等両者間の相対回転を防ぐようにして
ある。トランスファ・ケース・ハウジング46の前部穴
内に環状シール・アセンブリ98を設けて前部出力軸8
0及び対応する前部出力ヨーク96のまわりを密封す
る。
【0011】一次プーリ76及び二次プーリ78を備え
た連続可変駆動装置75は、トルク入力軸42から前部
出力軸80へのトルク移送作用を生ずる。駆動トルク
は、入力軸42のアセンブリからボール傾斜路アセンブ
リ100を経て後部出力軸54に移送される。ボール傾
斜路アセンブリ100では、トルク入力軸42は、この
軸から半径方向に延び二重ボール傾斜路構造の複数の玉
軸受104に作用する第1のボール傾斜路部分102を
支える。図3に明らかなように入力軸42のボール傾斜
路部分102は、1対のボール104に作用する2つの
傾斜支持面106,108を備えている。この構造に対
応して一次プーリ76は、軸線方向に相対的に滑動自在
な可動綱車110及び固定綱車112を備えている。可
動綱車110のハブ部分114は、図2に示すように固
定綱車112の環状穴116を貫いて延びるようにして
ある。固定綱車112のハブ部分118は玉軸受アセン
ブリ120によりトルク入力軸42に回転可能に取付け
てある。固定綱車112のハブ部分118は又、止め輪
124により固定した付勢ばね部材122を支えてい
る。付勢ばね部材122は可動綱車110に作用するこ
とができ、ばね部材122が可動綱車110を作動し、
付勢して各綱車110,112を互いに挟み付ける作用
をする力を加えるようにしてある。可動綱車110のハ
ブ部分114と協働して延長部分126はボール傾斜路
部分128を備えている。ボール傾斜路部分128は、
入力軸42のボール傾斜路部分102と共に、トランス
ファ・ケース14の前部出力軸80に対し連続可変駆動
装置75を経てトルク移送する荷重カム作用機構を形成
する。同様に後部出力軸54は、入力軸42のボール傾
斜路部分106と共に後部出力軸54に対し入力軸42
からトルク移送の作用をする荷重カム作用機構を形成す
る。可動綱車110と協働するハブ部分114の延長部
分126も又、出力軸54と協働する傾斜路部分130
を越えて延びそして玉軸受アセンブリ132により出力
軸54に回転自在に結合してある。後部出力軸54とく
にスプライン付きスリーブ区分62はトルク入力軸42
に対し軸線方向に自由に移動する。入力軸42及びスプ
ライン付きスリーブ62の間に設けた滑りスプラインに
より、スリーブ62はボール傾斜路アセンブリ100と
協働して移動することができるが、この軸線方向の移動
は一次プーリ76と協働する可動綱車110とその延長
部分との移動の程度により制限を受ける。
【0012】本発明のボール傾斜路アセンブリ100
は、傾斜路部分106,130とこれ等の部分間に配置
した協働するボール104とから成る後部ボール傾斜路
機構を介し入力軸42から後部出力軸54にトルクを移
送する。後部出力軸に移送されるトルクの量は、各傾斜
路部分106,130に設定する角度による。同様に入
力軸42からトランスファ・ケース14の前部出力軸へ
のトルクの移送は連続的に可変なベルト駆動装置75に
よって得られる。連続的に可変なベルト駆動装置75を
介する前部出力軸80へのトルクの移送は、一次プーリ
76の固定綱車112に対する可動綱車110の位置に
よる。各ボール傾斜路システムの角度により後部出力軸
54及び前部出力軸80の両方に移送されるトルクの配
分を定め前部及び後部の出力軸間に任意所望のトルク分
割の得られることが認められる。図2及び3に示した傾
斜路は対称であり正常な運転条件のもとで前部及び後部
の出力軸間の均等なトルク分割を示すが、所望により前
部又は後部の各出力軸に作用する傾斜路の角度を変える
だけで不均等なトルク分割が得られるようにしてある。
たとえば車両に後輪駆動の感じを保持しようとすれば、
2/3ないし1/3の配分を選定して、高トルク側が後
部出力軸54を駆動し、これと同時に4輪駆動システム
で前輪駆動の前部牽引の利点を得ることができる。
【0013】本発明のボール傾斜路構造により、連続可
変ベルト駆動装置75により駆動される後部出力軸54
及び前部出力軸80間に所望所定の比率でトルクを平衡
させることができる。トランスファ・ケースの前部及び
後部の出力軸間のトルク配分の平衡は図4及び図5につ
いてなお詳しく述べる。図4には一次プーリ76が示さ
れ本発明のこの実施例に協働するボール傾斜路機構のト
ルク平衡効果を反映している。連続可変駆動装置75の
二次プーリは図示してないが、前記したように前部出力
軸80の可変の駆動を行うことが一次プーリ76の作動
に対応するのはもちろんである。作動時には本発明のト
ランスファケースは入力軸42からのトルクを前後部の
各出力軸に所定の関係で配分する。又ボール傾斜路機構
は、この所定の関係により各出力軸間にトルクを平衡さ
せるように連続的に作用する。図4には前部出力軸54
に付加的トルクを移送し後部出力軸の増大したトルクを
補償できることを例示してある。作動時に車両のコーナ
リング又はその他の運転特性によって後部出力軸に増大
したトルクが加わると、各傾斜路106,130及び協
働するボール104を備えたボール傾斜路アセンブリを
経て付加的なトルクが移送される。この増大したトルク
によって、後部出力軸54の軸線方向移動と協働する、
後部出力軸54に向かう綱車延長部分126の移動によ
り可動の綱車110が固定綱車112に向かい付勢され
るようにしてボール104が傾斜路106,130に沿
って移動する。付勢ばね部材122は図4に示すような
一次プーリ76の構造を生ずる可動綱車110の作動を
容易にする。可動綱車110を固定綱車112に向かい
付勢すると、ベルト113は綱車110,112内で上
方に付勢され、このシステムが前部出力軸をオーバドラ
イブ(overdrive)するようにする。連続的に
可変な駆動装置75の構造では、車両の車輪が走行する
舗装路により前部出力軸を制限すると、入力軸42から
前部出力軸へのトルク移送を増大し、又前部及び後部の
出力軸間でトルクが平衡する。
【0014】これに反して図5に示すように前部出力軸
が一層多くのトルクを受けると、付加的トルクが傾斜路
108,128及び協働するボール104を備えたボー
ル傾斜路アセンブリに作動する。ボール104が傾斜路
108,128に沿い走行すると、この場合可動綱車1
10に協働する綱車延長部分126を後部出力軸54か
ら遠ざかる向きに付勢して、可動綱車110が図5に示
すように固定綱車112から遠ざかる向きに移動するよ
うになる。この状態では連続的に可変な駆動装置75を
介する前部出力軸へのトルク移送が減少し後部出力軸5
4をオーバドライブするようになる。又後部出力軸の速
度が舗装路により制限されると、後部出力軸54に移送
されるトルクが増大して前部及び後部の出力軸でトルク
を平衡させる。
【0015】連続的に可変な駆動装置75は所望に応じ
前部及び後部の出力軸間に差動作用を生ずる。正常な車
両コーナリングにより、連続的に可変な駆動作用75に
よって適当に得られる若干量の所要の差動作用を生ず
る。正常な車両コーナリングに必要な差動作用は又車輪
の滑り又はスピンから区別しなければならない。そして
連続的に可変な駆動装置75は、その限度がコーナリン
グによって正常な差動作用に協働するパラメータに対応
するように構成する。正常な差動作用とは、「スキッド
・アウト」(skid out)速度に達するまえに与
えられた半径を持つかどで生ずることのできる差動作用
と定義する。トルク入力軸から前部及び後部の各出力軸
へのトルク移送の比率の制御はかじ取角と車輪又はタイ
ヤの半径の変化とによって正常な差動作用が得られる。
二重ボール傾斜路アセンブリはトルク移送を有効につり
あわせ前部及び後部の出力軸間に所定の比率を実質的に
保つ。
【0016】正常な車軸間差動作用を生ずるほかに、本
発明トランスファ・ケース・アセンブリは又牽引作用を
強める。前輪又は後輪が表面の摩擦係数が低いことによ
ってスピン・アウト(spin out)を生ずると、
一層滑りにくい表面上にある反対側の車軸に一層高いト
ルクが送出される。この牽引作用の向上により、車両が
移動し車両の操縦性及び安定性を高める車両の能力を増
す。本発明では牽引作用の向上は、連続的に可変なベル
ト駆動装置75の最高速度に関連する所定量の車輪滑り
の生じたときに得られる。連続的に可変なトルク移送装
置は移送できるトルク量に固有の限度を持つから、この
限度を利用して、単一車輪又は単一車軸の牽引損失の生
じたときに付加的なトルク移送を生じ、牽引損失が生じ
てない場合に出力軸に付加的牽引力を加え、又車両の可
動性を高める。この牽引作用の向上は、二重ボール傾斜
路アセンブリによって得られ、連続的に可変なベルト駆
動装置の最高速度に関連する所定量の車輪滑り後に生ず
る。車輪滑りが生じたときはこの車輪に協働する対応出
力軸に加わるトルクがなくなり、前記したようにボール
傾斜路機構100のつりあい機能が作動する。トルクつ
りあい機能の作動時に連続的に可変なベルト駆動装置7
5の最高速度に達することのできることが認められる。
この場合つりあい機能によっては車輪滑りに協働する出
力軸に移送される付加的トルクはもはや生じない。連続
的に可変なベルト駆動装置の限度を越えると、付加的ト
ルクが一層すべりにくい表面上の反対側の出力軸及び車
軸に送出される。
【0017】図6に示すように本発明の1実施例ではト
ランスファ・ケース・アセンブリの前部及び後部の両出
力軸のトルクを監視し車軸間トランスファ・ケースと協
働する連続的に可変なトルク駆動装置75の作動を制御
するようにした電子制御システムを備えている。この実
施例ではこの実施例と図2ないし5に示した実施例との
間の差異だけを示し、本発明トランスファ・アセンブリ
の共通部品に対し共通の参照数字を使ってある。
【0018】トルク配分の電子制御により、連続的に可
変な駆動システムの限度は牽引損失の場合に付加的トル
クを移送するのに越える必要がない点で一層良好な可動
性及び操縦性が得られる。この実施例によれば入力軸4
2は、トランスファ・ケース・ハウジング46内に延び
その後端部を後部出力ヨーク66に結合してある。入力
軸42はハウジング46内に前端部に隣接して玉軸受ア
センブリ50により回転自在に支えられ、又玉軸受アセ
ンブリ150は入力軸42の後端部に隣接して位置させ
てある。入力軸42は、スプライン連結により後部出力
ヨーク66に結合されこれ等の間に相対回転が生じない
ようにしてある。同様に前部出力軸80は前記したよう
に連続的に可変なベルト駆動装置75により入力軸に駆
動作用を伴って係合させる。後部出力軸54のトルク
は、軸54のトルクを検知する任意普通の手段用である
トルクセンサ166により監視する。同様に前部出力軸
80のトルクは電子制御システムの一部としてのトルク
センサ168により監視する。各トルクセンサ166,
168の出力は、各出力軸に加わるトルクを測定する処
理手段を備えた電子制御システム170に接続してあ
る。電子制御システム170は調整機構172を制御す
る。調整機構172は可動綱車110のハブ延長部分1
14に作用し連続的に可変なベルト駆動装置75の一次
プーリ76と協働する固定綱車112に対して可動綱車
110を移動させる。このようにして入力軸42からの
トルクの配分は、システム内の前部出力軸80及び後部
出力軸54の検出トルクに応答して有効に制御すること
ができる。調整機構172による可動綱車110の移動
は前後部の各出力軸から検知した検出トルクに応答して
トルクを所望のように適正に配分する。
【0019】図6に示すように調整機構172は、入力
軸42のまわりに位置し電子制御システム170により
制御する電動機装置を備えている。調整機構172はす
なわちトランスファ・ケース・ハウジング46内に支え
た電動機ハウジング152を備えている。電動機ハウジ
ング152は、玉軸受アセンブリ158又は類似物によ
り電動機ハウジング152に対して支えたアーマチュア
又は回転子156に対して位置させた界磁巻線又は固定
子巻線154を備えている。電子制御システム170は
電動機アセンブリの固定子巻線154に作動力を送り固
定子154及び電動機ハウジング152に対するアーマ
チュア156の回転を生ずる。電動機ハウジング152
はさらに、可動綱車110のハブ延長部分114と協働
する回転スリーブ162にスプラインばめした又は突出
部をはめた延長部分160を備えている。アーマチュア
156には又、移動カラー又はスリーブ162のねじ部
分と組合うおねじを形成してある。電動機を作動する
と、アーマチュア156を回転させ移動スリーブ162
を軸線方向に移動させる。移動スリーブ162はハウジ
ング延長部分160により回転しないように拘束され
る。しかしスプライン連結によりスリーブ162の軸線
方向の移動ができる。この構成ではアーマチュア156
は交互の方向に回転しハブ延長部分114により移動ス
リーブ162を軸線方向に移動させこれにより可動スリ
ーブ110を移動させることが認められる。可動綱車1
10のハブ部分114はワッシャ・スナップリング・ア
センブリ[washer and snapring
assembly]164により移動スリーブ162に
連結してある。
【0020】調整機構172は連続的に可変なベルト駆
動装置75の可動綱車110を移動させる電動機装置と
して述べるが、調整機構172は、プーリ76の固定綱
車112に対して可動綱車110を移動させる、電子
式、流体圧式又は空気圧式の機構を含む任意適当な形式
のものでよい。このようにして前後部の出力軸のトルク
配分は、測定トルクに従って調整され、連続的に可変な
ベルト駆動装置75の限度が必要なときに付加的トルク
を移送するのに越える必要がないから改良された制御シ
ステムが得られる。
【0021】図7には二重径路トルク変速機装置を備え
た本発明の他の実施例を示す。この実施例では前記各実
施例間の差異だけを示し、共通の部品には共通の参照数
字を使ってある。前記したように若干の車両で、連続可
変駆動装置を使い前後部の出力軸間で所定の関係におい
てトルク移送を行うと連続的に可変なベルト駆動装置の
限度が車両の異常な運転条件のもとで越えられるように
することができる。連続的に可変なベルト駆動技術の限
度によって、従って連続的に可変なベルト駆動装置と並
列に使う固定駆動機構を設け一定量のトルクをトランス
ファ・ケースの前後部の出力軸に移送することが望まし
い。連続的に可変なベルト駆動装置は、二重径路トルク
移送構造で変化する量の付加的トルクを移送するのに使
われ、複数倍のトルクの増加又は所要の連続的に可変な
ベルト駆動装置の寸法の減小とが生ずる。一定駆動装置
により移送されるトルクは、車輪滑り又は類似の条件の
もとでも連続的に可変なベルト駆動装置の限度を越える
可能性をなくすように設定することができる。この実施
例では入力軸42はこれと一緒に回転するように普通の
チェーン−ベルト駆動装置180を取付けてある。チェ
ーン−ベルト駆動装置180は、トランスファケース内
の前部出力軸80と協働して取付けた遊星歯車セット1
82に結合してある。遊星歯車セット182は、前部出
力軸80に一体に形成した又は出力軸80にスプライン
連結により結合した遊星歯車受け184を備え遊星歯車
受け184及び前部出力軸80間の相対回転を防ぐよう
にしてある。遊星歯車受け184は、それぞれ別個の軸
188のまわりに回転自在に取付けた円周方向に互いに
間隔を置いた複数の遊星歯車186を取付けてある。遊
星歯車セット182はさらに、各遊星歯車186の歯車
歯にかみあう内歯リングギヤ歯を備えたリング・ギヤ1
89を備えている。遊星歯車セット182はさらに、前
部出力軸80に回転自在に取付けた太陽歯車190を備
えている。この実施例では駆動装置のチェーン・ベルト
は遊星歯車セット182のリング・ギヤ189に連結さ
れ入力軸42からリング・ギヤ189に、チェーン・ベ
ルト194を掛けられ入力軸42に取付けたスプロケッ
トセット192を介してトルクを移送する。従って入力
軸42からのトルクは、遊星歯車セット内のリング・ギ
ヤ189及び遊星歯車186を経て所定の関係で移送さ
れトルクを受け184及び前部出力軸180に所定の関
係で移送する。さらに遊星歯車セット182の太陽歯車
190には、連続的に可変なベルト駆動装置75に協働
するプーリ78を支えてある。連続的に可変なベルト駆
動装置75は従って遊星歯車セットの太陽歯車190に
連結され所望量のトルクを入力軸42からトランスファ
ケースアセンブリの後部出力に移送する。この実施例で
は入力軸42は、後部出力ヨーク66を取付けられ玉軸
受56によりトランスファケースハウジング46内に回
転自在に支えてある。後部出力ヨーク66に移送される
トルクはトランスファ・ケース・アセンブリ内の連続的
に可変なベルト駆動装置75に従って変る。前記の実施
例で述べたように連続的に可変なベルト駆動装置75
は、所望に応じボール傾斜路機構により或は電子制御シ
ステムにより制御する。図7の実施例では連続的に可変
なベルト駆動装置75の可動綱車110を移動させる手
段200がブロック図で示され前記した各実施例を備え
ている。
【0022】好適とする実施例ではリング・ギヤ189
にチェーン駆動装置180を介しては太陽歯車190を
介するよりも一層多くのトルクが移送される。たとえば
入力トルクの2/3は太陽歯車を経て移送されるが、入
力トルクの1/3は太陽歯車を経て移送され、このシス
テム内の連続的に可変なベルト駆動装置の要求を減ら
す。この実施例では前部及び後部の両出力軸のへのトル
ク移送の制御作用は前記各実施例と同様にして保持され
る。入力トルクは前部及び後部の出力間で所定の関係に
分割されるが、チェーン駆動装置は連続可変駆動装置の
限度を越えないで増大したトルクを移送することができ
る。すなわちこの構造により、所定量の車輪滑りの場合
にふたたび差動作用、トルクつりあい及び牽引作用の向
上を生ずる。
【0023】図8及び9には、前記した各実施例のトラ
ンスファ・ケ−ス14の代りにトルク分配器サブアセン
ブリ(torque distributor subassembly)15を備えた
本発明の別の実施例を例示してある。この実施例では前
記各実施例間の違いだけを詳細に述べ共通の部品に対し
共通の参照数字を使う。トルク分配器サブアセンブリ1
5はトルク差動機能及び速度をつりあいのとれるように
する機能を共に生ずる。従ってトルク分配器サブアセン
ブリ15は、前記実施例の変速機14のような普通の変
速機に対し著しく簡略化されたトルク伝達サブアセンブ
リ13と共に使う。前記実施例の変速機14の詳細又は
本実施例のトルク伝達サブアセンブリ13の詳細は本発
明の一部を構成しないが、著しく簡略化されたトルク伝
達サブアセンブリ13が従来の変速機の代りに使われる
ことは、なお詳しく後述するように通常従来の変速機に
より得られる速度をつりあいのとれるように機能を生ず
る本実施例のトルク分配器サブアセンブリ15の直接の
有利な結果である。前記実施例のトランスファ・ケ−ス
・アセンブリ14と同様に、トルク分配器サブアセンブ
リ15は又従来の車軸間差動装置を必要としないトルク
差動機能を生ずる。
【0024】図9には図8に示したトルク分配器サブア
センブリ15の詳細を一層詳しく示してある。トルク分
配器サブアセンブリ15は、トルク伝達サブアセンブリ
13の出力軸44から出力トルクを受け取る入力軸42
を備えている。トルク分配器サブアセンブリ15はさら
に、前部出力軸80及び後部出力軸210を備えてい
る。出力軸80、210はそれぞれ連続的に可変なベル
ト駆動装置75により入力軸42に連結してある。各連
続的に可変なベルト駆動装置75は、入力軸42に取付
けた一次プ−リ76すなわち駆動プ−リと前部出力軸8
0又は後部出力軸210に取付けた二次プ−リ78すな
わち従動プ−リとを備えている。各プ−リは、相対的に
軸線方向に可動で駆動プ−リ76及び従動プ−リ78の
有効プ−リ直径を変えるようにした1対の綱車110、
112を備えている。
【0025】各ベルト駆動装置75の対応する固定の綱
車112に対し可動な綱車110を移動させるように電
子制御システム170を設けてある。この場合電子制御
システム170は1対の調整機構172を制御する。各
調整機構172は、可動な綱車110のハブ延長部分1
14に作用して、各連続的に可変なベルト駆動装置75
の一次プ−リ76と協働する固定の綱車112に対して
可動な綱車110を移動させるようにしてある。調整機
構172は又、図6に例示した調整機構172又はその
他の適当な機構について前記したような電動機構及び成
分要素を備えている。さらに可動な綱車110は、前記
の各実施例について述べたのと同じようにしてばね部材
122(図9には示してない)により付勢してあるのは
明らかであり、さらに出力軸80、210は、各軸4
2、80を図6に例示したトランスファ・ケ−ス14の
ハウジング46に支えたのと同じようにして普通の軸受
アセンブリによりサブアセンブリ15のハウジング21
2内に回転できるように支えてあるのはもちろんであ
る。
【0026】電子制御システム170は、それぞれ後部
出力軸210及び前部出力軸80に隣接して位置させた
内蔵のトルクセンサ166、168から入力信号を受け
て各出力軸210、80のトルクを計測する。各出力軸
80、210の速度を計測する速度センサ214、21
6は又入力信号を生じてシステム170を制御する。又
かじ取輪角度を計測するセンサ(図示してない)からの
出力は電子制御システム170に入力される。電子制御
システム170は、それぞれトルクセンサ168、16
6及び速度センサ214、216により計測された前部
出力軸80及び後部出力軸210の検出されたトルク及
び速度に応答して調整機構172により各ベルト駆動装
置75の可動な綱車110を移動させ、入力軸42から
のトルクを各出力軸80、210間に所定の関係に分割
し、入力軸42及び各出力軸80、210の間で速度を
所定の関係につりあいのとれるようにする。従ってトル
ク分配器サブアセンブリ15及び電子制御システム17
0は合同してトルク差動機能だけでなく又通常従来の変
速機により生ずる速度をつりあいのとれるようにする機
能を生ずる。従ってトルク伝達サブアセンブリ13は従
来の変速機に対して著しく簡略化される。図示してない
がトルク伝達サブアセンブリ13の各部品は、当業界に
はよく知られているように車両を始動するのに必要な流
体継手と、車両の方向を変えることのできる逆転機構と
を備え、これ等の部品は従来の変速機に共通のものであ
る。しかし従来の変速機とは異なってトルク伝達サブア
センブリ13は、速度をつりあいのとれるようにする機
能が得られるようにするのに従来の変速機に典型的に認
められる複数の多板クラッチ、遊星歯車の組及びシフト
・カラ−を備えていない。従ってトルク伝達サブアセン
ブリ13の費用及び複雑さは従来の変速機に対して著し
く減る。
【0027】図10及び11には本発明の他の実施例を
例示してある。図8及び9の実施例と同様に図10及び
11の実施例は、車両のトルク伝達サブアセンブリ13
の出力軸44から出力トルクを受ける入力軸42を持つ
トルク分配器サブアセンブリ15を備えている。しかし
この実施例ではトルク分配器サブアセンブリ15は伝達
サブアセンブリ13からのトルクを1対の前部出力軸2
18、220と1対の後部出力軸222、224との間
で分割する。前部出力軸218、220はそれぞれ前部
駆動軸226、228に普通の方法で駆動作用を生ずる
ように連結してある。各駆動軸226、228は、車両
の前車輪40を個別に駆動するようにかさ歯車の組23
4、236に駆動作用を生ずるように連結してある。か
さ歯車の組234、236は典型的には3.5:1ない
し6:1の減速比を持ち、なお典型的には3.5:1な
いし4.5:1の範囲の減速比を持ち、駆動軸226、
228に対する車輪46の速度を減らすようにしてあ
る。サブアセンブリ15の後部出力軸222、224は
それぞれ後部駆動軸230、232に普通の方法で駆動
作用を生ずるように連結してある。各駆動軸230、2
32はかさ歯車の組238、240に駆動作用を生ずる
ように連結され車両の後車輪28を駆動するようにして
ある。かさ歯車の組238、240は、後部駆動軸23
0、232に対して車輪28の速度を減らすためにかさ
歯車の組234、236に対するのと同じ範囲の減速比
を持つ。従って車両の4個の各車輪は各別に駆動され
る。
【0028】図11に示すようにトルク分配器サブアセ
ンブリ15はさらに連続的に可変の4組のベルト駆動装
置75を備え、各ベルト駆動装置75は、入力軸42に
取付けられ、この入力軸により駆動される一次プ−リ7
6と、前部出力軸218、220の一方又は後部出力軸
222、224の一方に取付けた被駆動プ−リ78とを
持つ。電子制御システム170は、図6の実施例に関し
て述べ対応するベルト駆動装置75の可動綱車110の
ハブ延長部分114に作用することのできるような適当
な形式の4組の調整機構172を制御するように設けて
ある。調整機構172により各可動な綱車110を対応
する固定の綱車112に対して軸線方向に移動させる。
図8及び9の実施例の場合と同様に図10及び11のベ
ルト駆動装置75及び調整機構172は図6のトランス
ファ・ケ−ス14のハウジング46に取付けてある。又
図10及び11の実施例の可動な綱車110は前記の各
実施例の場合と同様にばね付勢してある。
【0029】トルクセンサ166、167、168、1
69はそれぞれ後部出力軸222、224及び前部出力
軸218、220に隣接して位置させ、対応する各軸に
対するトルクを測定するようにしてある。この場合各セ
ンサ166、167、168、169からの出力信号は
電子制御システム170に入力する。さらに速度センサ
214、215、216、217は、それぞれ出力軸2
18、220、222、224に隣接して位置し各軸の
速度を測定する。各速度センサ214、215、21
6、217からの出力信号も又電子制御システム170
に入力する。電子制御システム170は、各前部出力軸
218、220及び各後部出力軸222、224から検
知された検出トルク及び検出速度に応答して調整機構1
72のうちの対応する機構により各ベルト駆動装置75
の可動綱車110を移動させ、入力軸42からのトルク
を前部出力軸218、220及び後部出力軸222、2
24の間で所定の関係に分割し、さらに入力軸42と前
部出力軸218、220及び後部出力軸222、224
の各軸との間で速度を所定の関係につりあいのとれるよ
うにする。従って図8及び9の実施例と同様に、図10
及び11の4輪駆動システムは、トルク差動機能及び速
度をつりあいのとれるようにする機能を共に達成し、前
記したような従来の変速機に対して著しく簡略されたト
ルク伝動サブアセンブリ13を使用できる。さらに図1
0及び11の実施例の各前車輪40及び各後車輪28は
個別に駆動されるから、図8及び9の実施例の前後部の
差動装置36、24は必要がなくて、従って車両の複雑
さ及び費用を付加的に低減できる。
【0030】図10及び11の実施例の4輪駆動システ
ムは又車両の操縦性及び燃料経済性を高める。トルク
は、前記したトルク及び速度の出力信号を受ける電子制
御システム170のインテリジェント制御に個別に基づ
いた4個の各車輪に分配され、かじ取り輪角度を指示す
るセンサからさらにスキッド・アウト(skid-out)中に
生ずる車の横方向加速を指示する加速度計から信号を受
け取る。電子制御システム170は次いで、4個の各車
輪に各別に供給するトルクを最適化することができる。
この場合インテリジェント制御システムが必要であるか
ら、図2ないし5の実施例のボ−ル傾斜路システムは、
図10及び11の実施例又は図8及び9の実施例の可動
な綱車110を軸線方向に移動させるのに使用しない。
図10及び11の4輪駆動システムは、極めて平滑な
「同等の変速機」を提供し、さらに車両の速度が増すに
伴い、各ベルト駆動装置75の比率が徐々に変りエンジ
ン速度が変らないようにし、又所望により最高の燃料経
済速度で作動する。
【0031】本発明の4輪駆動システム用のトランスフ
ァ・ケ−ス及びトルク分配器サブアセンブリをその好適
とする実施例について詳細に説明したが、本発明はなお
その精神を逸脱しないで種種の変化変型を行うことがで
きるのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるトランスファ・ケ−スを利用する
4輪駆動システムの平面図である。
【図2】本発明の第1の実施例のトランスファ・ケ−ス
・アセンブリの縦断面図である。
【図3】図2の実施例のボ−ル傾斜路機構の拡大断面図
である。
【図4】前部出力軸への付加的トルクの移送を示すトラ
ンスファ・ケ−スの要部の拡大縦断面図である。
【図5】後部出力軸への付加的トルクの移送を示すトラ
ンスファ・ケ−スの要部の拡大縦断面図である。
【図6】本発明の別の実施例のトランスファ・ケ−スの
縦断面図である。
【図7】本発明のなお別の実施例のトランスファ・ケ−
スの縦断面図である。
【図8】本発明の他の実施例を示す4輪駆動システムの
平面図である。
【図9】図8のトルク分配器サブアセンブリの横断面図
である。
【図10】本発明のなお他の実施例を示す4輪駆動シス
テムの平面図である。
【図11】図10のトルク分配器サブアセンブリの横断
面図である。
【符号の説明】
12 変速機アセンブリ 14 トランスファ・ケ−ス・アセンブリ 28 後部駆動輪 40 前部駆動輪 42 入力軸 54、210 後部出力軸 62 駆動連結手段(スプライン付きスリ−ブ) 75 連続的に可変なベルト駆動装置(連結手段) 76 一次プ−リ 78 二次プ−リ 80 前部出力軸 100 移動手段(二重ボ−ル傾斜路アセンブリ) 110、112 綱車 113 ベルト 13 トルク伝達サブアセンブリ 15 トルク分配器サブアセンブリ 170 電子制御システム 172 調整機構(移動手段)

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (イ)車両のトルク伝達サブアセンブリ
    から出力トルクを受け取る入力軸と、(ロ)複数個の出
    力軸と、(ハ)(i)前記入力軸に取付けられこの入力
    軸により駆動される駆動プーリと、(ii)前記出力軸
    の少なくとも1個に取付けられた従動プーリとを持つ少
    なくとも1つの連続的に可変なベルト駆動装置を備え、
    前記各プーリを、1対の綱車により構成し、その少なく
    とも一方の綱車をこの対の他方の綱車に対して軸線方向
    に可動にし、前記プーリによりこれ等のプーリの間にベ
    ルトを支えて成り、前記各出力軸に前記入力軸を駆動作
    用を伴って連結する連結手段とを備えたトルク分配器サ
    ブアセンブリと、 前記入力軸からのトルクを前記出力軸間で所定の関係に
    分割することに応答し、さらに前記入力軸及び各出力軸
    間の速度を所定の関係につりあいのとれるようにするの
    に応答し、少なくとも前記各出力軸に加えられるトルク
    に応答して少なくとも1個の綱車を軸線方向に移動させ
    る移動手段とを包含し、 この移動手段に、入力された少なくとも前記各出力軸の
    トルクに対応する信号を持ち、前記可動な綱車を移動さ
    せる少なくとも1つの調整機構を制御する電子制御シス
    テムを設けて成る、車両用のフルタイム4輪駆動システ
    ム。
  2. 【請求項2】 前記複数の出力軸を前部出力軸及び後部
    出力軸により構成し、前記連結手段に、1対の前記連続
    的に可変なベルト駆動装置を設け、これ等の1対のベル
    ト駆動装置のうちの第1のベルト駆動装置により前記入
    力軸を前記前部出力軸に連結し、前記1対のベルト駆動
    装置のうちの第2のベルト駆動装置により前記入力軸を
    前記後部出力軸に連結し、 前記移動手段が、前記入力軸からのトルクを前記前部出
    力軸及び後部出力軸の間で所定の関係に分割し、前記入
    力軸及び前後部の出力軸間の速度をつりあいのとれるよ
    うにするのに応答するようにした請求項1のフルタイム
    4輪駆動システム。
  3. 【請求項3】 前記電子制御システムに、前記前部出力
    軸及び後部出力軸のトルクを測定するように、これ等の
    出力軸に隣接して位置させた測定手段を設けた請求項2
    のフルタイム4輪駆動システム。
  4. 【請求項4】 前記電子制御システムに、前記前部出力
    軸及び後部出力軸の速度を測定するように、これ等の出
    力軸に隣接して位置させた測定手段を設けた請求項2の
    フルタイム4輪駆動システム。
  5. 【請求項5】 前記調整機構を、前記1対のベルト駆動
    装置のうちの対応するベルト駆動装置にそれぞれ連結さ
    れた1対の調整機構により構成し、これ等の各調整機構
    に、ハウジングとハウジング内に回転できるように支え
    られた回転子とを持つ電動機を設け、前記回転子を、前
    記入力軸に支えられ前記可動な綱車に連結された軸線方
    向に可動なシフト・カラーに結合し、前記回転子の回転
    により前記シフト・カラー及び可動な綱車の軸線方向の
    運動を生ずるようにした請求項2のフルタイム4輪駆動
    システム。
  6. 【請求項6】 前記複数の出力軸を、1対の前部出力軸
    と、1対の後部出力軸とにより構成し、 前記連結手段に、4つの前記連続的に可変なベルト駆動
    装置を設け、前記前部出力軸及び後部出力軸をそれぞ
    れ、前記ベルト駆動装置のうちの対応するベルト駆動装
    置により前記入力軸に連結し、 前記移動手段が、前記入力軸からのトルクを前記前部出
    力軸及び後部出力軸の間で所定の関係に分割しかつ前記
    入力軸と前記前部及び後部の各出力軸との間の速度を所
    定の関係につりあいのとれるようにするのに対応するよ
    うにした請求項1のフルタイム4輪駆動システム。
  7. 【請求項7】 前記1対の各前部出力軸を車両の前車輪
    に駆動作用を生ずるように連結し、前記1対の各後部出
    力軸を、車両の後車輪に駆動作用を生ずるように連結し
    た請求項6のフルタイム4輪駆動システム。
  8. 【請求項8】 前記電子制御システムに、前記前部及び
    後部の各出力軸のトルクを計測するように、これ等の各
    出力軸に隣接して位置させた測定手段を設けた請求項6
    のフルタイム4輪駆動システム。
  9. 【請求項9】 前記電子制御システムに、前記前部及び
    後部の各出力軸の速度を測定するように、これ等の各出
    力軸に隣接して位置させた測定手段を設けた請求項6の
    フルタイム4輪駆動システム。
  10. 【請求項10】 前記の複数の調整機構をそれぞれ4つ
    の前記ベルト駆動装置のうちの対応するベルト駆動装置
    に連結された4つの調整機構により構成し、これ等の各
    調整機構に、ハウジングと、このハウジング内に回転で
    きるように支えられた回転子とを持つ電動機を設け、前
    記回転子を、前記入力軸に支えられ前記可動な綱車に連
    結された軸線方向に可動なシフト・カラーに結合し、前
    記回転子の回転により前記シフト・カラー及び可動な綱
    車の軸線方向運動が生ずるようにした請求項6のフルタ
    イム4輪駆動システム。
JP7131192A 1994-05-05 1995-05-02 フルタイム4輪駆動システム Pending JPH0853018A (ja)

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