JPS63215431A - ４輪駆動車用流体継手装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、フルタイム式４輪駆動（４ＷＤ）、＋１１に
用いられる前後軸の動力伝達用継手に関し、特に、動力
伝達用流体継手に関する。

〔従来の技術〕

近年、車両の性能や安全性の向」二に加え、イージード
ライブのニーズからフルタイム式４輪駆動車が特殊仕様
車のみならず、一般乗用車にまで開発されるようになっ
てきた。

従来のフルタイム式４輪駆動車としては、ｔｔＳｓ図に
示すようなものがあり、このフルタイム式４輪駆動車の
動力伝達用継手１３は、前後輪軸直結型として構成され
ており、エンジン１がらの駆動力をトランスミッション
２を介して受けるフロントデファレンシャル３と、この
フロントデファレンシャル３からの駆動力をイヤ機構４
および直結型動力伝達用継手＋３（ｌとしてのプロペラ
シャフト５を介して受けるリヤデフ７レンシヤル６とが
設けられている。

そして、フロントデファレンシャル３の各サイドギヤは
、前輪駆動軸７，７を介して左右前輪８ａ。

８ｂに連結されており、リヤデファレンシャル６の各サ
イドギヤは、後輪駆動軸９，９を介して左右後輪１０ａ
、１０ｂに連結されている。

これらの、フロントデファレンシャル３．前輪駆動軸７
，７および左右前輪８　ａｔ　８　ｂにより前輪駆動系
１１が構成され、リヤデファレンシャル６゜後輪駆動軸
９，９および左右後輪１０ａ、１０１＋により後輪駆動
系１２が構成される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような従来の前後軸直結型の動力伝達用継手１３ａ
では、旋回時における内側タイヤ８ａ、１０ａ（または
８ｂ、１０ｂ）と外側タイヤ８ｂ、１０１＋（または８
ａ、１０ａ）とが回転干渉しないように、フロントデフ
ァレンシャル３およびリヤデファレンシャル６が設けら
れているものの、第６図に示すような極低速時における
後輪駆動軸９の延長線ｐ上に旋回中心Ｏがくるため（ア
ッカーマン旋回理論による）、その旋回軌跡がＲＦ’＞
ＲＲ’　となり、タイトコーナリングする程、その軌跡
差より生ずる前後輪駆動軸回転速度差が大きくなるのに
もがかわらず、前後輪駆動軸７，９がプロペラシャフト
５により剛結されているので、駆動力干渉が発生すると
いう問題点がある。

これに対して、第７図に示すようなセンタデフ７レンシ
ヤル１４を用いた差動型動力伝達用継手１３ｈや、ｍＥ
ｌに示すようなビスカスカップリング１５を用いた直結
型動力伝達用流体継手＋３ｃや、第９図に示すようなセ
ンタデファレンシャル１４およびビスカスカップリング
１５を並設した差動（複合）型動力伝達用流体継手１３
ｄを、前輪側プロペラシャフト５ａと後輪側プロペラシ
ャ７１・５ｂとに接続して、前後輪駆動軸７，９間の駆
動力干渉防止を配慮したものが提案されている。

ここで、ビスカスカップリング１５は、シリコン油をク
ラッチ容器１６ａ内に′ｆｊ１４シ、その粘性抵抗を利
用して動力を伝達するためのものであり、第１０図に示
すように、前輪側プロペラシャフト５ａに結合されるク
ラッチハウジング１６と、出力軸である後輪側プロペラ
シャフト５ｂに結合されるリテーナ１７と、クラッチハ
ウジング１６に固定されて、周方向への回転を規制され
たアウタプレート２０と、リテーナ１７に固定されて周
方向への回転を規制されたインナプレート１９と、これ
らのプレー）１９．２０間を含むクラッチ容器（作動室
）１６ａ内に収容されるシリコン油１８と、クラッチハ
ウジング１６と後輪側プロペラシャフト５ｂとの間に配
設される軸受２１およびオイルシール２２とをそなえて
構成されている。

そして、シリコン油１−８は、通常クラッチハウソング
の容積のうち約９０％となるように封入され、残約１０
％は空気となっていて、各プレート１９．２０の速度差
を粘性抵抗にで減衰させる機能を有している。また、シ
リコン油１８は、その粘性の違いに応じて第１１図中の
符号ａ”−ｃに示すように、差動回転速度［ｒｐ＋ｎｌ
に対する後輪駆動軸９への伝達トルク［ｋ［？・Ｉｆｌ
ｌが異なり、ビスカスカッブリング１５に要求される伝
達トルク特性に基づき、シリコン油１８を使い分けてい
る。

しかしながら、このような従来の動力伝達用継手１３の
うち前者のセンタデファレンシャル式差動型動力伝達用
継手１３ｂでは、前後輪駆動力干渉を十分防止すること
ができず、また後者のビスカスカップリング式動力伝達
用継手１３　ｃ、１３　ｄでは、第１２図（ａ）、（＋
３＞に示すように、悪路にスタックした時などの前後軸
回転速度差が所定回転速度の状態を所定時間（１，−１
ｏ）以上継続すると、シリコン油１８の発熱温度が、シ
リコン油１８の１００％封入時レベルを超える温度とな
って（同図中のハツチング部参照）、クラッチロック状
態となり、時刻Ｌ２以降において、ハンプ現象が生じ、
すなわち、前後輪駆動軸７，９が一体回転するようにな
るという問題点がある。

このようにビスカスカップリング１５は、そのシリコン
油１８の粘度に応じて、その伝達トルク特性が固定され
てしまうという問題点があり、要求伝達トルク特性に応
じてシリコン油を選定して充填しなければならず、車重
やエンジン出力馬力の異なる都度、ビスカスカップリン
グ１５の伝達トルク特性を見直し、シリコン油の選定し
直しく充填し直し）を余儀なくされるという問題点があ
る。

また、伝達トルク特性がほぼ直線的であり選択の自由度
に欠けたり、季節の変化における環境温度差によりイニ
シャル特性が変化する問題点がある。

本発明は、このような問題点を解決しようとするもので
、所望の伝達トルク特性が得られるようにできるととも
に、汎用性を向上させうるようにした、４輪駆動ヰ１用
流体継手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輪駆動車用流体継手装置は、車両
用エンジンにより駆動される前輪駆動系および後輪駆動
系をそなえるとともに、上記の前輪駆動系および後輪駆
動系にそれぞれ接続される前輪側プロペラシャフトおよ
び後輪側プロペラシャフトと、これらの前輪側プロペラ
シャフトおよび後輪側プロペラシャフトに入出力端をそ
れぞれ接続されて上記の前輪駆動系および後輪駆動系の
相互間におけるトルク伝達を行なうための動力伝達用継
手とをそなえ、同動力伝達用継手が制御電圧に基づトそ
の伝達トルクを調整しうる電気粘性流体継手として構成
され、同電気粘性流体継手へ供給される制御電圧を出力
しうる制御電圧供給装置が設けられて、上記車両の定速
定姿勢非制動直進走行状態とは異なる走行状＃ｉ（加速
状態、傾斜状態。

制動状態または旋回状態）を検出しうる車両状態センサ
と、同車両状態センサからの検出信号に基づき上記制御
電圧供給装置から出力される制御電圧を調整するための
制御手段とが設けられたことを特徴としている。

〔作　用〕

上述の本発明の４輪駆動車用流体継手装置では、制御手
段が、車両状態センサ定速定姿勢非制動直進走行状態か
らの変化信号（加速信号、傾斜信号。

制動信号または旋回信号）を受けて、制御電圧供給装置
から電気粘性流体継手へ供給される制御型圧を調整し、
前輪駆動系と後輪駆動系との間で伝達される駆動トルク
が調整される。

〔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１〜４図は本発明の一実施例としての４輪駆動車用流
体継手装置を示すものであり、第１〜４図中、第５〜１
２図と同じ符号はほぼ同様のものを示す。

第１，２図に示すように、本実施例の４輪駆動車用流体
継手装置としては、電気粘性流体継手３２が用いられて
おり、この電気粘性流体継手３２は、前輪側プロペラシ
ャツ）５ａと後輪側プロペラシャフト５ｂとの間に介挿
されるもので、前Ｍ側プロペラシャフ）５ａにインシュ
レータ３６を介して連結されるハウジング３２ａと、前
Ｉ　側プロペラシャフト５ａにインシュレータ３６を介
して連結される出力軸５Ｃと、ハウジング３２ａに固定
されて周方向への回転を規制されたアウタプレート３３
と、出力軸５Ｃに固定されて周方向への回転を規制され
たインナプレート３４と、これらのプレー）　３３，３
４間を含むｔ−器（作動室）３２１）内に収容される電
気粘性流体（ＥＲＦ）３５と、ハウジング３２ａと出力
軸５Ｃとの間に配設される筒状インシュレータ３６′　
と、このインシュレータ３６′とハウジング３２ａとの
間に配設されるオイルシール３７および軸受３８とをそ
なえて構成されている。

ここで、電気粘性流体（ＥＲＦ）３５は、高電圧を加え
ることにより、その剪断抵抗が、ウィズロー効果により
、増加する流体であり、シリコンオイル等の連続相と、
澱粉やゼラチンやせつこう等の分散相とをその成分とす
るものである。

そして、この電気粘性流体継手３２は、第４図に示すよ
うに、制御電圧容量をパラメータとしだ差動回転速度に
対する伝達トルク特性を有するもので、電圧上昇に対す
る粘性変化（ΔＰの圧力上昇）はほぼ比例関係にある。

そして、この電気粘性流体継手３２は、第２図に示すよ
うに、電気的に相互に絶縁された、マイナス側電極とし
ての７ウタプレート３３およびハウジング３２ａと、プ
ラス側電極としてのインナプレート３４および出力軸５
ｃとから構成されており、ハウジング３２ａは、アース
に接続され、出力軸５ｃは高電圧発生源である制御電圧
供給装置３９のプラス端に接続される。

検出系は、前輪側プロペラシャフト５ａの回転速度を検
出するための前輪側回転数センサ２３と、後輪側プロペ
ラシャ７）５１）の回転速度を検出するための後輪側回
転数センサ２４とをそなえて構成されるとともに、車両
状態センサとして、車両の遠心力Ｆにより発生する横向
き加速度（またはロール角）を検出するための横向き加
速度センサ（またはロール角センサ）２５と、１１両の
前後加速度（またはピッチ角、ピッチ角速度）を検出す
るための前後加速度センサ（またはピッチ角センサない
しピッチ角速度センサ）２６とをそなえて構成されてい
る。

そして、検出系を構成する各センサ２３〜２６からの各
検出信号は、制御手段としてのコントローラ４２へ直接
ないし、適宜信号増幅器２７を介して入力される。

また、コントローラ４２は、差動回転速度に応じた伝達
トルク特性を得るべく、理想伝達トルク設定器４１から
の定圧（第４図中の符号Ｘ、Ｙ、Ｗ参照）または任意の
電圧（第４図中の符号Ｚ参照）に対応した制御信号を受
けるように結線されており、その制御信号は制御電圧供
給装置（高電圧制御装置）３９へ送られ、制御電圧供給
装置３９から電気粘性流体継手３２へ制御電圧（例えば
、１〜７［ＫＶ］、１〜３［＋ｎＡ］が供給されるよう
に構成されている。

なお、比較器４３は、コントローラ４２からの信号を受
けるように構成されるもののほか、第１図中に鎖線で図
示された比較器４３′のように前輪側および後輪側プロ
ペラシャ７）５ａ、５１＋の回転速度をそれぞれ受けて
、コントローラ４２へ差動回転速度信号を供給するよう
に構成してもよい。

なお、図中の符号■「は前輪駆動軸５ａの速度、■Ｒは
後輪駆動軸５ｂの速度、Ｒ［は前輪回転半径、ＲＲは後
輪回転半径、Ｏは旋回中心を示している。

本発明の一実施例としての４輪駆動車用流体継手装置は
、上述のごとく構成されているので、差動回転速度と制
御電圧とに応じて電気粘性流体継手３２における粘性が
決定され、これに基づき伝達トルクが、第４図中に示し
た直線Ｘ、Ｙ、Ｗないし曲線Ｚのように、任意に設定さ
れる。

すなわち、差動回転速度の小さいときには、伝達トルク
を小さくして、差動回転速度の大きいときには、伝達ト
ルクを大きくしている。

さらに、第３図に示すように、車両の旋回状態において
は、遠心力Ｆと前後輪コーナリング７オースＣＦＦＩＣ
ＦＲとの関係は次式に示すようになる。

Ｆ　”　ｃｒ、＋　ＣＦＲ ここで、遠心力Ｆにより車両に横向き加速度やロール角
変位が発生するが、これらを横向き加速度センサ２５に
基づき検出して、上述の伝達トルク特性Ｘ−Ｚを得るこ
とができる。

このように、車両の走行中のタイトコーナリング時の前
後軸動力干渉や制動等でピッチングによる前後軸荷重変
動を伴う場合に、前後軸にトルク変動が生じるが、この
時、横向き加速度や前後加速度を横向き加速度センサ２
５や前後加速度センサ２６に基づき検出して、予め設定
した適性伝達トルク関数となるように電圧制御して、出
力軸５ｃに適性トルクを得ることかで鰺るのである。

なお、コントローラ４２に接続する車両状態センサとし
て、傾斜センサを構成べく車両のサスペンションの伸縮
状態を検出するための車高センサ２８と、旋回センサを
構成すべくステアリングの回転角（舵角）を検出するた
めの舵角センサ２９と、ブレーキペダルの踏込み状態を
検出するブレーキペブルセンサ３０と、トランスミッシ
ョン２の噛合状態とアクセルペダル（スロットル開度）
の非踏込状態との両立時にエンジンブレーキ状態である
ことを検出するエンジンブレーキ検出手段３１とをそな
えてもよい。

また、電気粘性流体継手３２の温度を検出しうる温度セ
ンサ４４を設けて、この温度センサ４４からの検出信号
を受けて、上述の制御電圧を変えるように構成してもよ
い。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明の４輪駆動車用流体継手装
置によれば、次のような効果ないし利点を得ることがで
とる。

（１）フルタイム式４輪駆動（４ＷＤ）＄におけるタイ
トコーナブレーキング現象や、アンチスキッドブレーキ
ングシステム搭載車におけるアンチスキッドブレーキコ
ントロール時の前後軸制動力干渉等の問題を容易に解消
できる。

（２）制御手段における設定値等を変えるだけで、車路
等の違いに基づく伝達トルクの設定値を変えることがで
き、汎用性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は本発明の一実施例としての４輪駆動車用流
体継手装置を示すもので、＠ｉ図はその全体構成を示す
縦断面図、第２図はその動作原理を示す断面図、第３図
は本装置を装備した４輪駆動車の旋回状況を示す模式的
平面図、第４図はその作用を示すグラフであり、第５〜
１２図は従来の４輪駆動車の動力伝達用継手を示すもの
で、第５図はその直結型の動力伝達スケルトンを示す模
式図、第６図はその旋回状況を示す模式的平面図、第７
〜９図はいずれもそのデファレンシャルないしビスカス
カップリングを用いた動力伝達継手を示す模式図、第１
０図はそのビスカスカップリングを示す断面図、第１１
図および第１２図（ａ）、（ｂ）はいずれもその作用を
説明するためのグラフである。 １・・エンジン、２・・トランスミッション、３・φフ
ロントデファレンシャル、４４４ギヤ磯構、５・・プロ
ペラシャフト、５ａ・・前輪側プロペラシャ７）、５ｂ
・・後輪側プロペラシャフト、５ｃ・・出力軸、６・・
リヤデファレンシャル、７・・前輪駆動軸、８ａ、旧）
・・前輪、９・・後輪駆動軸、１０ａ、１０１＋・・後
輪、１１・・前輪駆動系、１２・・後輪駆動系、１３・
・動力伝達用継手、１３ａ・・直結型動力伝達用継手、
１３１）・・センタデファレンシャル式差動型動力伝達
用継手、１３ｃ・・ビスカスカップリング式直結型動力
伝達用継手、１３ｄ・・ビスカスカップリング式差動（
複合）型動力伝達用継手、１４・・センタデファレンシ
ャル、１５・・ビスカスカップリング、１６・・ハウジ
ング、１６ａ・・クラッチ容器（作動室）、１７・・リ
テーナ、１８・・シリコン油、１９・・インナプレート
、２０・・アウタプレート、２１・・軸受、２２・・オ
イルシール、２３・・前輪側回転数センサ、２４・・後
輪側回転数センサ、２５・・横向き加速度センサ（また
はロール角センサ）、２６・・前後加速度センサ（また
はピッチ角センサないしピッチ角速度センサ）、２７・
・信号増幅器、２８・・傾斜センサを構成する車高セン
サ、２９・・旋回センサを構成する舵角センサ、３０・
・ブレーキベグルセンサ、３１・・エンジンブレーキ検
出手段、３２・・電気粘性流体継手、３２ａ・・ハウジ
ング、３２ｂ・・作動室、３３・・アウタプレート、３
４・・インカプレート、３５・・電気粘性流体（ＥＲＦ
）、３６．３６’　　・・インシュレータ、３７・・オ
イルシール、３８・・軸受、３９・・制御型圧供給装置
、４０ａ、４０ｂ・・配線、４１・・理想伝達トルク設
定器、４２・・制御手段としてのコントローラ、４３．
４３’　　・・比較器、４４・・温度センサ。 代理人　弁理士　飯　沼　義　彦 Ｅ ＃　＄＜　（変ト楓工屯へ　ｅハ 天 Ｅ ｍ−−蒸（ｃＱ”峡工色ベロ Ａ　　シ ー琶幕楓−船一一惇　− ℃　　− ｒつ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 車両用エンジンにより駆動される前輪駆動系および後輪
   駆動系をそなえるとともに、上記の前輪駆動系および後
   輪駆動系にそれぞれ接続される前輪側プロペラシャフト
   および後輪側プロペラシャフトと、これらの前輪側プロ
   ペラシャフトおよび後輪側プロペラシャフトに入出力端
   をそれぞれ接続されて上記の前輪駆動系および後輪駆動
   系の相互間におけるトルク伝達を行なうための動力伝達
   用継手とをそなえ、同動力伝達用継手が制御電圧に基づ
   きその伝達トルクを調整しうる電気粘性流体継手として
   構成され、同電気粘性流体継手へ供給される制御電圧を
   出力しうる制御電圧供給装置が設けられて、上記車両の
   定速定姿勢非制動直進走行状態とは異なる走行状態を検
   出しうる車両状態センサと、同車両状態センサからの検
   出信号に基づき上記制御電圧供給装置から出力される制
   御電圧を調整するための制御手段とが設けられたことを
   特徴とする、４輪駆動車用流体継手装置。