JP2014094621A - 駆動力配分装置及び四輪駆動車 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大型化を抑制しながら二輪駆動状態から四輪駆動状態への移行を迅速に行うことが可能な駆動力配分装置、及び四輪駆動車を提供する。
【解決手段】入力された駆動力を四輪駆動車１の後輪１９Ｌ，１９Ｒに連結されたドライブシャフト１８Ｌ，１８Ｒに配分して出力する駆動力配分装置１は、デフケース２０と、デフケース２０に収容された第１のサイドギヤ３１及び第２のサイドギヤ３２と、第１のサイドギヤ３１に相対回転不能に連結された中間駆動軸４と、中間駆動軸４とドライブシャフト１８Ｌとを遮断状態又は接続状態にする噛み合いクラッチ５と、第１のサイドギヤ３１及び第２のサイドギヤ３２に噛み合うピニオンギヤ６と、ピニオンギヤ６のデフケース２０に対する回転を規制する回転規制機構７とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動力配分装置、及び駆動力配分装置を備えた四輪駆動車に関する。

従来、駆動源（エンジン）の駆動力を前輪に常時伝達すると共に、車両の走行状態に応じてプロペラシャフトを介して後輪にも駆動力を配分する四輪駆動車（パートタイム４ＷＤ車）が知られている。この種の四輪駆動車には、駆動力伝達経路におけるプロペラシャフトの上流側及び下流側でプロペラシャフトとの連結を遮断する機構を備えたものがある。このような機構を備えた四輪駆動車は、前輪のみを駆動する二輪駆動時にプロペラシャフトの回転を停止させ、プロペラシャフトの回転に伴って発生する回転抵抗による動力損失を低減し、燃費を改善することが可能である。

特許文献１に第８の実施例として記載された四輪駆動車は、変速ギヤボックスとプロペラシャフトとの間、及び後輪のディファレンシャル装置と左後輪との間に噛み合いクラッチ（ドッグクラッチ）を設け、二輪駆動時にはこれらの噛み合いクラッチを開状態とし、プロペラシャフトの回転を停止する。また、二輪駆動状態から四輪駆動状態への移行時には、変速ギヤボックスとプロペラシャフトとの間に設けられた噛み合いクラッチの同期化装置によってプロペラシャフトを回転させ、この噛み合いクラッチの同期が完了次第、変速ギヤボックスとプロペラシャフトとをトルク伝達可能に連結する。

この噛み合いクラッチは、変速ギヤボックス側に連結された第１のクラッチパーツと、プロペラシャフト側に連結された第２のクラッチパーツと、第１のクラッチパーツ及び第２のクラッチパーツの間に介在するクラッチリングと、クラッチリングに固定された筒状の同期化フープとを備えている。クラッチリングは、モータによって進退移動する移動フォークに回転可能に連結され、移動フォークと共に軸方向に移動可能である。第２のクラッチパーツとクラッチリングとは、相対回転不能かつ軸方向移動可能に係合している。

クラッチリングが第１のクラッチパーツ側に移動すると、クラッチリングに固定された同期化フープが第１のクラッチパーツに接触し、この接触部における摩擦力によって第１のクラッチパーツとクラッチリングとの差動回転が抑制される。二輪駆動時には、第２のクラッチパーツ及びクラッチリングならびにプロペラシャフトの回転が停止しているので、第１のクラッチパーツの回転力が同期化フープを介してクラッチリング及び第２のクラッチパーツに伝達され、プロペラシャフトが回転停止状態から加速される。

第２のクラッチパーツの回転速度が第１のクラッチパーツの回転速度と同等となると、すなわち第２のクラッチパーツと第１のクラッチパーツとの回転が同期すると、移動フォークを移動させるモータの制御によってクラッチリングがさらに第１のクラッチパーツ側に移動し、クラッチリングが第１のクラッチパーツに係合する。これにより、第１のクラッチパーツと第２のクラッチパーツとがクラッチリングによって相対回転不能に連結され、前輪及び後輪に駆動源の駆動力が伝達される四輪駆動状態となる。

特開２０１０−１００２８０号公報（図１０Ａ〜図１０Ｃ、図１２）

特許文献１に記載の四輪駆動車は、同期化フープと第１のクラッチパーツとの間の摩擦力によってプロペラシャフトの回転が加速される。つまり、第１のクラッチパーツと第２のクラッチパーツとをクラッチリングによって連結するには、同期化フープが第１のクラッチパーツから受ける摩擦力によってプロペラシャフトを加速し、第１のクラッチパーツと第２のクラッチパーツとを回転同期させなければならない。

二輪駆動状態から四輪駆動状態への移行は、例えば前輪にスリップが発生した際に行われる場合があり、このような場合には迅速な四輪駆動状態への移行が必要となる。しかし、特許文献１に記載の四輪駆動車の構成では、プロペラシャフトの慣性モーメントのために、第１のクラッチパーツと第２のクラッチパーツとが回転同期するまでに長時間を要し、迅速な四輪駆動状態への移行が行えないおそれがある。また、例えば同期化フープ及び第１のクラッチパーツを大径化してプロペラシャフトの加速するための摩擦力を大きくすることも考えられるが、この場合には装置の大型化及び重量の増大を招来することとなる。

そこで、本発明は、装置の大型化を抑制しながら二輪駆動状態から四輪駆動状態への移行を迅速に行うことが可能な駆動力配分装置、及び四輪駆動車を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、［１］〜［６］の駆動力制御装置及び車両の制御方法を提供する。

［１］入力された駆動力を四輪駆動車の補助駆動輪に連結された第１の出力軸及び第２の出力軸に配分して出力する駆動力配分装置であって、前記入力された駆動力によって回転するケース部材と、前記ケース部材に収容され、前記ケース部材の回転軸線上で相対回転可能な第１のサイドギヤ及び第２のサイドギヤと、前記第１のサイドギヤに相対回転不能に連結された中間駆動軸と、前記中間駆動軸と前記第１の出力軸とを遮断状態又は接続状態にする断接機構と、前記ケース部材の回転軸線に直交する回転軸線上で回転可能に支持され、前記第１のサイドギヤ及び前記第２のサイドギヤに噛み合うピニオンギヤと、前記ピニオンギヤの前記ケース部材に対する回転を規制する規制手段とを備え、前記第１の出力軸に前記第１のサイドギヤ及び前記断接機構を介して、また前記第２の出力軸に前記第２のサイドギヤを介して、駆動力を出力する駆動力配分装置。

［２］前記ピニオンギヤは、前記ケース部材の内部で前記第１のサイドギヤ及び第２のサイドギヤに噛み合う第１のギヤ部と、前記ケース部材の外部に配置され、前記第１のギヤ部と一体に回転する第２のギヤ部とを有し、前記規制手段は、前記ケース部材の外周側に配置されて前記ピニオンギヤの前記第２のギヤ部と噛み合う環状のリングギヤと、前記リングギヤの前記ケース部材との相対回転を規制するクラッチとを有する、前記［１］に記載の駆動力配分装置。

［３］前記クラッチは、前記リングギヤに相対回転不能に配置された第１の摩擦部材と前記ケース部材に相対回転不能に配置された第２の摩擦部材との摩擦によって前記リングギヤの前記ケース部材との相対回転を規制する摩擦クラッチである、前記［２］に記載の駆動力配分装置。

［４］前記断接機構は、凹部と凸部との係合によって前記中間駆動軸と前記第１の出力軸とを接続状態とし、前記凹部と前記凸部との係合を解除することによって前記中間駆動軸と前記第１の出力軸とを遮断状態とする噛み合いクラッチである、［１］乃至［３］の何れか１つに記載の駆動力配分装置。

［５］前記駆動力を発生する駆動源と、前記駆動源の駆動力が常時伝達される左右一対の主駆動輪と、前記左右一対の主駆動輪に前記駆動力を配分するディファレンシャル装置と、前記［１］乃至［４］の何れか１項に記載の駆動力配分装置と、前記第１の出力軸及び前記第２の出力軸と、前記第１の出力軸及び前記第２の出力軸に連結された左右一対の補助駆動輪と、前記駆動源の駆動力を前記駆動力配分装置側に伝達するプロペラシャフトと、前記プロペラシャフトへの前記駆動力の伝達を遮断可能な第１の遮断機構と、前記プロペラシャフトから前記駆動力配分装置の前記ケース部材への駆動力の伝達を遮断可能な第２の遮断機構と、前記駆動力配分装置、前記第１の遮断機構、及び前記第２の遮断機構を制御する制御装置とを備えた四輪駆動車。

［６］前記制御装置は、前記主駆動輪のみに前記駆動力を伝達する二輪駆動状態から四輪駆動状態への移行する際に、前記駆動力配分装置の前記規制手段、前記駆動力配分装置の前記断接機構、前記第２の遮断機構、及び前記第１の遮断機構をこの順序で作動させる、［５］に記載の四輪駆動車。

本発明によれば、装置の大型化を抑制しながら二輪駆動状態から四輪駆動状態への移行を迅速に行うことが可能となる。

第１の実施の形態に係る四輪駆動車の構成例を示す概略図。 第１の実施の形態に係る駆動力配分装置の断面図。 図２Ａの一部拡大図。 （ａ）は、噛み合いクラッチの構成例を示す断面図、（ｂ）及び（ｃ）は、中間駆動軸のスプライン歯、ドライブシャフトのスプライン歯、及びスリーブのスプライン歯の位置関係を示し、（ｂ）は噛み合いクラッチの遮断状態における位置関係を、（ｃ）は噛み合いクラッチの接続状態における位置関係を、それぞれ示す。 第２の実施の形態に係る駆動力配分装置の断面図。

［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態について、図１〜図３を参照して説明する。図１は、第１の実施の形態に係る四輪駆動車の構成例を示す概略図である。

この四輪駆動車１００は、本実施の形態に係る駆動力配分装置１を搭載している。また、四輪駆動車１００は、走行用の駆動力を発生する駆動源１０と、駆動源１０の出力を変速するトランスミッション１１と、前輪側のディファレンシャル装置１２と、パワートランスファーユニット１３と、プロペラシャフト１４と、駆動力伝達装置１５と、前輪側のドライブシャフト１６Ｌ，１６Ｒと、左右一対の前輪１７Ｌ，１７Ｒと、後輪側のドライブシャフト１８Ｌ，１８Ｒと、左右一対の後輪１９Ｌ，１９Ｒと、制御装置９とを備えている。

駆動源１０としては、例えば内燃機関であるエンジンを用いることができるが、電動モータを駆動源１０としてもよい。また、エンジンと電動モータとの組み合わせによって駆動源１０を構成してもよい。トランスミッション１１は、オートマチックトランスミッション又はマニュアルトランスミッションからなり、駆動源１０の駆動力を変速してディファレンシャル装置１２のデフケース１２０に伝達する。

ディファレンシャル装置１２は、デフケース１２０と、デフケース１２０の外周に設けられたリングギヤ１２１と、デフケース１２０の内部に配置されたピニオンシャフト１２２と、ピニオンシャフト１２２に支持された一対のピニオンギヤ１２３と、一対のピニオンギヤ１２３に共に噛み合う一対のサイドギヤ１２４とを備えている。デフケース１２０は、リングギヤ１２１によってトランスミッション１１からの駆動力を受けてピニオンシャフト１２２と共に回転する。一対のピニオンギヤ１２３は、ピニオンシャフト１２２の中心軸周りに自転し、かつデフケース１２０の回転軸周りに公転する。一対のサイドギヤ１２４は、一対のピニオンギヤ１２３の自転によって差動が許容されている。デフケース１２０に伝達された駆動力は、ピニオンシャフト１２２及び一対のピニオンギヤ１２３を介して一対のサイドギヤ１２４に伝達される。

一対のサイドギヤ１２４の一方はドライブシャフト１６Ｌに、他方はドライブシャフト１６Ｒに、それぞれ相対回転不能に連結されている。ドライブシャフト１６Ｌは左側の前輪１７Ｌに駆動力を伝達し、ドライブシャフト１６Ｌは左側の前輪１７Ｌに駆動力を伝達する。前輪１７Ｌ，１７Ｒは、ディファレンシャル装置１２及びドライブシャフト１６Ｌ，１６Ｒを介して駆動源１０の駆動力が常時伝達される主駆動輪である。ディファレンシャル装置１２は、駆動源１０の駆動力を前輪１７Ｌ，１７Ｒに差動回転を許容して配分する。

パワートランスファーユニット１３は、車幅方向に平行な回転軸線上で相対回転に配置された第１部材１３１及び第２部材１３２と、第１部材１３１及び第２部材１３２の外周側に配置されたスリーブ１３３とを備えている。第１部材１３１及び第２部材１３２は、ドライブシャフト１６Ｒを挿通させる中空の筒状である。第１部材１３１は、一端にスプライン係合部１３１ａを有し、他端はデフケース１２０に相対回転不能に連結されている。第２部材１３２は、一端にスプライン係合部１３２ａを有し、他端には傘歯車からなるギヤ部１３２ｂが形成されている。スリーブ１３３は、第１部材１３１のスプライン係合部１３１ａ及び第２部材１３２のスプライン係合部１３２ａに係合可能なスプライン歯が内周面に形成された環状であり、第１部材１３１及び第２部材１３２の回転軸線に沿って進退移動可能に配置されている。第１部材１３１のスプライン係合部１３１ａ、第２部材１３２のスプライン係合部１３２ａ、及びスリーブ１３３は、噛み合いクラッチ１３０を構成する。

スリーブ１３３は、第２部材１３２のスプライン係合部１３２ａと常に係合している。また、スリーブ１３３は、図略のモータ等のアクチュエータによって第１部材１３１側に移動することにより、第１部材１３１のスプライン係合部１３１ａと係合する。噛み合いクラッチ１３０は、スリーブ１３３が第１部材１３１のスプライン係合部１３１ａ及び第２部材１３２のスプライン係合部１３２ａに共に係合する連結状態と、スリーブ１３３が第１部材１３１のスプライン係合部１３１ａに係合しない非連結状態とを切り替え可能である。噛み合いクラッチ１３０の連結状態では、第１部材１３１から第２部材１３２に駆動源１０の駆動力が伝達され、非連結状態では第２部材１３２に駆動源１０の駆動力が伝達されない。この噛み合いクラッチ１３０は、プロペラシャフト１４への駆動力の伝達を遮断可能な本発明の第１の遮断機構の一例である。

プロペラシャフト１４は、四輪駆動車１００の前後方向に沿って配置され、パワートランスファーユニット１３と駆動力伝達装置１５の間に配置されている。プロペラシャフト１４の一端には傘歯車からなるギヤ部１４１が形成され、このギヤ部１４１がパワートランスファーユニット１３における第２部材１３２のギヤ部１３２ｂに噛合している。プロペラシャフト１４の他端は、次に述べる駆動力伝達装置１５の外側回転部材１５１に相対回転不能に連結されている。プロペラシャフト１４は、駆動源１０の駆動力を駆動力伝達装置１５側に伝達する。

駆動力伝達装置１５は、プロペラシャフト１４に連結された有底円筒状の外側回転部材１５１と、外側回転部材１５１に収容された内側回転部材１５２と、外側回転部材１５１及び内側回転部材１５２の間に配置された多板クラッチ１５３と、多板クラッチ１５３を軸方向に押圧する押圧力を発生するカム機構１５４と、カム機構１５４を作動させる電磁力を発生させる電磁コイル１５５とを有している。多板クラッチ１５３は、外側回転部材１５１に相対回転不能かつ軸方向移動可能に係合する複数のアウタクラッチプレート１５３ａと、内側回転部材１５２に相対回転不能かつ軸方向移動可能に係合する複数のインナクラッチプレート１５３ｂとを有している。複数のアウタクラッチプレート１５３ａと複数のインナクラッチプレート１５３ｂとは、軸方向に沿って交互に配置され、カム機構１５４からの押圧力によって互いに摩擦摺動する。

カム機構１５４は、互いに相対回転可能な第１カム部材１５４ａ及び第２カム部材１５４ｂと、第１カム部材１５４ａ及び第２カム部材１５４ｂの間に配置された転動体１５４ｃからなる。第１カム部材１５４ａは多板クラッチ１５３側に、第２カム部材１５４ｂは電磁コイル１５５側に、それぞれ配置されている。第１カム部材１５４ａは内側回転部材１５２に相対回転不能かつ軸方向移動可能に係合している。第１カム部材１５４ａ及び第２カム部材１５４ｂのそれぞれの対向面には、周方向に対して傾斜した転動面が形成され、この転動面を転動体１５４ｃが所定の角度範囲で転動することにより、第１カム部材１５４ａ及び第２カム部材１５４ｂの軸方向の間隔が変化する。

外側回転部材１５１は、第２カム部材１５４ｂと電磁コイル１５５との間に介在する壁部１５１ａを有し、電磁コイル１５５に励磁電流が供給されると第２カム部材１５４ｂが磁力によって電磁コイル１５５側に引き寄せられ、壁部１５１ａに摩擦摺動する。この摩擦力によって第２カム部材１５４ｂが第１カム部材１５４ａに対して回転し、転動体１５４ｃの転動によって第１カム部材１５４ａが多板クラッチ１５３を押圧する。これにより、外側回転部材１５１と内側回転部材１５２とがトルク伝達可能に連結される。外側回転部材１５１と内側回転部材１５２との間で伝達されるトルクの容量は、電磁コイル１５５の励磁電流によって調節可能である。内側回転部材１５２には、傘歯車からなるギヤ部１５２ａが連結されている。この駆動力伝達装置１５は、プロペラシャフト１４から駆動力配分装置１への駆動力の伝達を遮断可能な本発明の第２の遮断機構の一例である。

駆動力配分装置１は、駆動力伝達装置１５から入力された駆動力を第１の出力軸及び第２の出力軸としての後輪側のドライブシャフト１８Ｌ，１８Ｒに配分して出力する。駆動力配分装置１は、入力された駆動力によって回転するケース部材としてのデフケース２と、デフケース２に収容され、デフケース２の回転軸線上で相対回転可能な第１のサイドギヤ３１及び第２のサイドギヤ３２と、第１のサイドギヤ３１に相対回転不能に連結された中間駆動軸４と、中間駆動軸４とドライブシャフト１８Ｌとを遮断状態又は接続状態にする断接機構としての噛み合いクラッチ５と、デフケース２の回転軸線に直交する回転軸線上で回転可能に支持され、第１のサイドギヤ３１及び第２のサイドギヤ３２に噛み合うピニオンギヤ６と、ピニオンギヤ６のデフケース２に対する回転を規制する規制手段としての回転規制機構７とを備えている。そして、駆動力配分装置１は、ドライブシャフト１８Ｌに第１のサイドギヤ３１及び噛み合いクラッチ５を介して、またドライブシャフト１８Ｒに第２のサイドギヤ３２を介して、駆動力を出力する。駆動力配分装置１の構成の詳細については後述する。

ドライブシャフト１８Ｌには左側の後輪１９Ｌが連結され、ドライブシャフト１８Ｒには右側の後輪１９Ｒが連結されている。後輪１９Ｌ，１９Ｒは、四輪駆動車１００の走行状態に応じて駆動力が配分される補助駆動輪である。

制御装置９は、予め記憶されたプログラムに従ってＣＰＵ（演算処理装置）が処理を実行する制御部９０と、制御部９０の処理結果に基づいて電流を出力する電流出力部９１とを備え、噛み合いクラッチ１３０、駆動力伝達装置１５、噛み合いクラッチ５、及び回転規制機構７を制御する。また、制御装置９には、プロペラシャフト１４の回転速度を検出する回転速センサ９００、ならびに前輪１７Ｌ，１７Ｒ及び後輪１９Ｌ，１９Ｒの回転速度を検出する車輪速センサ９０１〜９０４が接続されている。制御装置９は、回転速センサ９００及び車輪速センサ９０１〜９０４の検出値に基づいて、噛み合いクラッチ１３０、駆動力伝達装置１５、噛み合いクラッチ５、及び回転規制機構７を制御する。

（駆動力配分装置１の構成）
図２Ａは、駆動力配分装置１をデフケース２の回転軸線Ｏに沿って切断した断面図である。駆動力配分装置１は、回転軸線Ｏを中心として対称に構成されているので、図２Ａでは、回転軸線Ｏよりもプロペラシャフト１４側の半分の領域を示している。図２Ｂは、図２Ａにおける回転規制機構７及びその周辺部の拡大図である。

デフケース２は、デフキャリア２００との間に配置された円錐ころ軸受２０１，２０２によって回転可能に支持されている。デフケース２は、第１のサイドギヤ３１及び第２のサイドギヤ３２を収容する円筒部２０と、円筒部２０の外周側に設けられたギヤ部２１とを有している。ギヤ部２１は、内側回転部材１５２のギヤ部１５２ａに噛み合い、駆動力伝達装置１５から入力される駆動力によって円筒部２０と共に回転軸線Ｏを中心として回転する。円筒部２０には、後述するピニオンギヤ６の軸部６０を挿通させる第１挿通孔２０ａ、中間駆動軸４を挿通させる第２挿通孔２０ｂ、及びドライブシャフト１８Ｒを挿通させる第３挿通孔２０ｃが形成されている。第２挿通孔２０ｂ及び第３挿通孔２０ｃは回転軸線Ｏに沿って、第１挿通孔２０ａは回転軸線Ｏに直交する方向に沿って、それぞれ形成されている。

第１のサイドギヤ３１は、中間駆動軸４がスプライン係合によって連結され、中間駆動軸４と一体に回転する。第２のサイドギヤ３１は、ドライブシャフト１８Ｒがスプライン係合によって連結され、ドライブシャフト１８Ｒと一体に回転する。第１のサイドギヤ３１及び第２のサイドギヤ３２は傘歯車からなり、共にピニオンギヤ６に噛合する。

ピニオンギヤ６は、デフケース２の内部で第１のサイドギヤ３１及び第２のサイドギヤ３２に噛み合う第１のギヤ部６１と、デフケース２の外部に配置され、第１のギヤ部６１と一体に回転する第２のギヤ部６２と、第１のギヤ部６１と第２のギヤ部６２とを連結する軸部６０とを有している。本実施の形態では、第１のギヤ部６１と軸部６０とが一体であり、軸部６０の先端部に第２のギヤ部６２が相対回転不能に連結されている。より具体的には、軸部６０と第２のギヤ部６２とがスプライン嵌合し、軸部６０に形成された螺子部６０１に螺合するナット６３及び座金６４によって第２のギヤ部６２が軸部６０に対して抜け止めされている。ピニオンギヤ６は、デフケース２の第１挿通孔２０ａを挿通する軸部６０を中心として回転可能である。また、ピニオンギヤ６は、回転軸線Ｏの周方向に沿って複数個が配置されているが、図２Ａでは、このうちの１つのピニオンギヤ６のみを図示している。

回転規制機構７は、デフケース２の外周側に配置されてピニオンギヤ６の第２のギヤ部６２と噛み合う環状のリングギヤ７０と、リングギヤ７０のデフケース２との相対回転を規制するクラッチ７１と、クラッチ７１を作動させるアクチュエータ７２とを有する。

リングギヤ７０は、デフケース２の円筒部２０の外周側を包囲するように配置され、ピニオンギヤ６の第２のギヤ部６２と噛み合うギヤ部７０１と、ギヤ部７０１から回転軸線Ｏと平行な方向に延びる円筒部７０２とを一体に有している。リングギヤ７０は、ピニオンギヤ６が軸部６０を中心として回転することにより、デフケース２０に対して回転軸線Ｏを中心として回転する。リングギヤ７０の円筒部７０２とデフケース２の円筒部２０との間には、玉軸受７３が配置されている。円筒部７０２の内周面には、回転軸線Ｏに平行な方向に延びるストレートスプライン部７０２ａが形成されている。また、デフケース２の円筒部２０の外周面には、ストレートスプライン部７０２ａに対向して、回転軸線Ｏに平行な方向に延びるストレートスプライン部２００ａが形成されている。

リングギヤ７０の円筒部７０２の一端（ギヤ部７０１とは反対側の端部）には、第１部材７０３ａ、第２部材７０３ｂ、及び第３部材７０３ｃからなる壁部７０３が相対回転不能に固定されている。第１部材７０３ａ及び第３部材７０３ｃは鉄等の磁性体からなり、第２部材７０３ｂはオーステナイト系ステンレス等の非磁性体からなる。第１部材７０３ａは第２部材７０３ｂの外周側に、第３部材７０３ｃは第２部材７０３ｂの内周側に、それぞれ溶接等の固定手段によって相互に固定されている。第１部材７０３ａは、リングギヤ７０の円筒部７０２の内周面に例えば螺着によって相対回転不能に固定されている。第３部材７０３ｃの内周面とデフケース２の円筒部２０の外周面との間には、ころ軸受７４が配置されている。

クラッチ７１は、リングギヤ７０に相対回転不能に配置された板状の第１の摩擦部材７１１とデフケース２に相対回転不能に配置された板状の第２の摩擦部材７１２との摩擦によってリングギヤ７０とデフケース２との相対回転を規制する摩擦クラッチである。第１の摩擦部材７１１は、その外周部がリングギヤ７０のストレートスプライン部７０２ａに軸方向移動可能かつ相対回転不能にスプライン係合している。第２の摩擦部材７１２は、その内周部がデフケース２のストレートスプライン部２００ａに軸方向移動可能かつ相対回転不能にスプライン係合している。本実施の形態では、クラッチ７１が２つの第１の摩擦部材７１１と１つの第２の摩擦部材７１２とを有し、第２の摩擦部材７１２が２つの第１の摩擦部材７１１の間に配置されている。

アクチュエータ７２は、第１カム部材７２１、第２カム部材７２２、及び第１カム部材７２１と第２カム部材７２２との間に配置された複数の球状の転動体７２３からなるカム機構７２０と、第２カム部材７２２との間に壁部７０３を挟んで配置された電磁コイル７２４を有して構成されている。第１カム部材７２１は、転動体７２３を転動させるカム溝７２１ａが形成されたカム部７２１ｂと、デフケース２のストレートスプライン部２００ａに軸方向移動可能かつ相対回転不能に係合するスプライン係合部７２１ｃと、クラッチ７１を押圧する押圧部７２１ｄとを一体に有している。第２カム部材７２２は、第１カム部材７２１に対向する面に転動体７２３を転動させるカム溝７２２ａが形成された平板状である。

第１カム部材７２１のカム溝７２１ａ及び第２カム部材７２２のカム溝７２２ａは、回転軸線Ｏを中心とする周方向に沿って軸方向の深さが徐々に変化するように形成されている。第１カム部材７２１及び第２カム部材７２２は、転動体７２３がカム溝７２１ａ及びカム溝７２２ａの最深部に位置する場合に最も接近し、この状態から第１カム部材７２１と第２カム部材７２２とが相対回転して転動体７２３がカム溝７２１ａ，７２２ａを転動することにより互いに離間する。

第１カム部材７２１は、デフケース２の円筒部２０に形成された段差面２０ｄとカム部７２１ｂとの間に配置された皿バネ７５によって第２カム部材７２２側に付勢されている。また、第２カム部材７２２は、壁部７０３の第３部材７０３ｃとの間にスラストころ軸受７６を介して配置された皿バネ７７によって第１カム部材７２１側に付勢されている。これにより、転動体７２３は、電磁コイル７２４の非通電状態では、カム溝７２１ａ及びカム溝７２２ａの最深部に位置している。

電磁コイル７２４は、デフキャリア２００に対してボルト２０３によって固定されたヨーク７２５に支持されている。電磁コイル７２４に制御装置９から励磁電流が供給されると、壁部７０３の第１部材７０３ａ、第２カム部材７２２、及び壁部７０３の第３部材７０３ｃを磁路とする磁束が形成され、第２カム部材７２２が壁部７０３に摩擦接触する。この状態でリングギヤ７０がデフケース２に対して回転すると、転動体７２３がカム溝７２１ａ及びカム溝７２２ａを転動し、第１カム部材７２１が第２カム部材７２２から離間してクラッチ７１を押圧する。これにより、第１の摩擦部材７１１と第２の摩擦部材７１２とが摩擦係合し、リングギヤ７０のデフケース２に対する回転が規制され、ひいてはピニオンギヤ６の軸部６０を中心とした回転が規制される。また、ピニオンギヤ６の回転が規制されることにより、第１のサイドギヤ３１と第２のサイドギヤ３２との差動回転も規制される。

図３（ａ）は、噛み合いクラッチ５の構成例を示す断面図である。噛み合いクラッチ５は、中間駆動軸４とドライブシャフト１８Ｌとを遮断状態又は接続状態にする。図３（ａ）では、回転軸線Ｏの上側に遮断状態を、下側に接続状態を、それぞれ示している。

噛み合いクラッチ５は、円筒状のスリーブ５０と、スリーブ５０に噛み合う斜歯（はすば）歯車５１と、斜歯歯車５１を回転させるモータ５２と、斜歯歯車５１の回転によって回転軸線Ｏに平行に移動するシフトフォーク５３とを有している。斜歯歯車５１とモータ５２の回転子とは、シャフト５２０によって連結されている。

スリーブ５０の内周面には、複数のスプライン歯５０１が形成されている。複数のスプライン歯５０１は、回転軸線Ｏと平行に形成されている。また、スリーブ５０の外周面には、環状溝５０２が形成されている。

シフトフォーク５３は、本体部５３０と、本体部５３０から回転軸線Ｏに向かう方向に突出する突起５３１とを一体に有している。突起５３１は、スリーブ５０の環状溝５０２に嵌合し、シフトフォーク５３とスリーブ５０とは回転軸線Ｏに平行な方向の相対移動が規制されている。本体部５３０における突起５３１と反対側の面には、斜歯歯車５１に噛み合うギヤ歯５３０ａが形成されている。

モータ５２のトルクによって斜歯歯車５１が回転すると、シフトフォーク５３が回転軸線Ｏに平行に移動し、これに伴ってスリーブ５０が軸方向に進退移動する。スリーブ５０は、図略のガイドによって回転軸線Ｏと平行に案内され、モータ５２の正回転及び逆回転に伴って進退移動可能である。

中間駆動軸４とドライブシャフト１８Ｌとは、同軸上（回転軸線Ｏ上）で相対回転可能に配置されている。中間駆動軸４及びドライブシャフト１８Ｌは、円錐ころ軸受２０４，２０５によってデフキャリア２００に支持されている。中間駆動軸４の一端には、複数のスプライン歯４１１を外周面に有するギヤ部４１が形成されている。また、ドライブシャフト１８Ｌの一端には、複数のスプライン歯１８１を外周面に有するギヤ部１８０が形成されている。

図３（ｂ）及び（ｃ）は、中間駆動軸４のスプライン歯４１１、ドライブシャフト１８Ｌのスプライン歯１８１、及びスリーブ５０のスプライン歯５０１の位置関係を模式的に示し、図３（ｂ）は噛み合いクラッチ５の遮断状態における位置関係を、図３（ｃ）は噛み合いクラッチ５の接続状態における位置関係を、それぞれ示す。

スリーブ５０は、そのスプライン歯５０１が中間駆動軸４のスプライン歯４１１と常に噛み合い、この噛み合い状態を維持しながら進退移動する。噛み合いクラッチ５の遮断状態では、スリーブ５０のスプライン歯５０１がドライブシャフト１８Ｌのスプライン歯１８１に噛み合わず、接続状態ではスリーブ５０のスプライン歯５０１がドライブシャフト１８Ｌのスプライン歯１８１に噛み合う。つまり、ドライブシャフト１８Ｌのギヤ部１８０に形成された複数のスプライン歯１８１の間に形成された凹部１８１ａに凸部としてのスプライン歯５０１が係合することにより、中間駆動軸４とドライブシャフト１８Ｌとがトルク伝達可能に連結された接続状態となり、この係合が解除されると、中間駆動軸４とドライブシャフト１８Ｌとのトルク伝達可能が遮断された遮断状態となる。

（四輪駆動車１００及び駆動力配分装置１の動作）
次に、四輪駆動車１００及び駆動力配分装置１の動作について説明する。四輪駆動車１００の四輪駆動状態では、パワートランスファーユニット１３の噛み合いクラッチ１３０によって、第１部材１３１及び第２部材１３２が連結され、かつ駆動力配分装置１の噛み合いクラッチ５によって中間駆動軸４とドライブシャフト１８Ｌとが連結される。後輪１９Ｌ，１９Ｒ側に配分される駆動力は、駆動力伝達装置１５によって調節される。制御装置９は、例えば前輪１７Ｌ，１７Ｒと後輪１９Ｌ，１９Ｒとの差動回転数や、運転者のアクセルペダルによる加速操作量等に基づいて、駆動力伝達装置１５を制御する。制御装置９は、前輪１７Ｌ，１７Ｒと後輪１９Ｌ，１９Ｒとの差動回転数が大きくなるにつれ、また加速操作量が大きくなるにつれ、駆動力伝達装置１５の電磁コイル１５５に供給する励磁電流を増大させる。

四輪駆動状態から二輪駆動状態への移行時には、駆動力伝達装置１５の電磁コイル１５５への励磁電流の供給が停止される。その後、噛み合いクラッチ１３０による第１部材１３１及び第２部材１３２の連結、及び噛み合いクラッチ５による中間駆動軸４とドライブシャフト１８Ｌとの連結が解除される。これにより、二輪駆動状態での走行時において、パワートランスファーユニット１３の第２部材１３２、プロペラシャフト１４、及び駆動力配分装置１のデフケース２の回転が停止した状態となり、これらの回転による動力損失が抑制され、四輪駆動車１００の燃費が向上する。

また、この二輪駆動状態では、ドライブシャフト１８Ｌ，１８Ｒが後輪１９Ｌ，１９Ｒから回転力を受けて同じ方向に回転するが、ドライブシャフト１８Ｒに連結された第２のサイドギヤ３２の回転力は、ピニオンギヤ６によって反転されて第１のサイドギヤ３１に伝達され、第１のサイドギヤ３１は第２のサイドギヤ３２と逆方向に回転する。これに伴い、中間駆動軸４はドライブシャフト１８Ｌと逆方向に回転する。

二輪駆動状態から四輪駆動状態へ移行する際には、制御装置９は、回転規制機構７、噛み合いクラッチ５、駆動力伝達装置１５、及びパワートランスファーユニット１３の噛み合いクラッチ１３０をこの順序で作動させる。以下、この動作手順について詳細に説明する。

制御装置９は、まず回転規制機構７の電磁コイル７２４に励磁電流を供給する。これにより回転規制機構７が作動してリングギヤ７０のデフケース２に対する回転が規制され、ピニオンギヤ６の回転が規制される。また、ピニオンギヤ６の回転が規制されることにより第１のサイドギヤ３１が第２のサイドギヤ３２と同じ方向に回転すると共に、デフケース２も第１のサイドギヤ３１及び第２のサイドギヤ３２と同方向に回転する。このように第１のサイドギヤ３１の回転方向が反転することにより、中間駆動軸４がドライブシャフト１８Ｌと同方向に回転し、中間駆動軸４の回転とドライブシャフト１８Ｌの回転とが同期する。

中間駆動軸４の回転とドライブシャフト１８Ｌの回転とが同期すると、制御装置９は、モータ５２に電流を供給して斜歯歯車５１の回転によってスリーブ５０をドライブシャフト１８Ｌ側に移動させる。これにより、噛み合いクラッチ５が作動状態となり、スリーブ５０のスプライン歯５０１がドライブシャフト１８Ｌのスプライン歯１８１に噛み合い、中間駆動軸４とドライブシャフト１８Ｌとがスリーブ５０を介して接続される。制御装置９は、噛み合いクラッチ５を作動させて中間駆動軸４とドライブシャフト１８Ｌとを接続状態とした後、回転規制機構７の電磁コイル７２４への通電を停止する。

その後、制御装置９は、駆動力伝達装置１５の電磁コイル１５５に励磁電流を供給して駆動力伝達装置１５を作動させ、駆動力伝達装置１５の多板クラッチ１５３によってデフケース２の回転力がプロペラシャフト１４に伝達される状態とする。これにより、停止状態にあったプロペラシャフト１４が回転し、パワートランスファーユニット１３の第２部材１３２の回転と第１部材１３１の回転とが同期する。

制御装置９は、前輪１７Ｌ，１７Ｒの回転速度を検出する車輪速センサ９０１，９０２の検出値、及びプロペラシャフト１４の回転速度を検出する回転速センサ９００の検出値に基づいて、パワートランスファーユニット１３の第２部材１３２の回転と第１部材１３１の回転とが同期したことを確認すると、噛み合いクラッチ１３０を作動させ、第１部材１３１と第２部材１３２とがスリーブ１３３によって連結された連結状態とする。これにより、二輪駆動状態から四輪駆動状態への移行が完了する。

（第１の実施の形態の効果）
以上説明した第１の実施の形態によれば、回転規制機構７のクラッチ７１によってピニオンギヤ６のデフケース２に対する回転を停止させて第１のサイドギヤ３１及びデフケース２を第２のサイドギヤ３２と同方向に回転させることにより、中間駆動軸４の回転とドライブシャフト１８Ｌの回転とを同期させ、噛み合いクラッチ５を連結状態にすることができる。そして、噛み合いクラッチ５を連結状態にした後に駆動力伝達装置１５を介して伝達される回転力によってプロペラシャフト１４を回転させ、パワートランスファーユニット１３の第１部材１３１の回転と第２部材１３２の回転とを同期させることができる。つまり、回転規制機構７のクラッチ７１は、デフケース２、第１のサイドギヤ３１、及び中間駆動軸４を回転させることができる容量を備えていればよいので、駆動力配分装置１の大型化を抑制しながら、二輪駆動状態から四輪駆動状態への移行を迅速に行うことが可能となる。

また、二輪駆動状態から四輪駆動状態への移行時に中間駆動軸４の回転とドライブシャフト１８Ｌの回転とを同期させるには、例えば第２のサイドギヤ３２とデフケース２又は第１のサイドギヤ３１との間にクラッチを設け、このクラッチを作動させることも考えられるが、本実施の形態では、デフケース２の外周に配置した回転規制機構７によってピニオンギヤ６の回転を停止させることにより、中間駆動軸４及びドライブシャフト１８Ｌの回転を同期させるので、より適切に駆動力配分装置１の大型化を抑制することが可能となる。

また、クラッチ７１は、第１の摩擦部材７１１と第２の摩擦部材７１２との摩擦によってリングギヤ７０とデフケース２との相対回転を規制する摩擦クラッチであり、中間駆動軸４とドライブシャフト１８Ｌとは噛み合いクラッチ５によって接続状態となるので、リングギヤ７０及びデフケース２の差動回転にかかわらずクラッチ７１を作動させて中間駆動軸４とドライブシャフト１８Ｌとの回転を同期させると共に、摩擦による動力損失を発生させることなく、噛み合いクラッチ５によって中間駆動軸４とドライブシャフト１８Ｌを接続することができる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について、図４を参照して説明する。本実施の形態に係る駆動力配分装置１Ａは、その回転規制機構７Ａの構成が第１の実施の形態に係る回転規制機構７と異なる他は、第１の実施の形態に係る駆動力配分装置１と同様に構成されている。

図４は、本実施の形態に係る駆動力配分装置１Ａをデフケース２の回転軸線Ｏに沿って切断した断面図である。図４において、第１の実施の形態について説明したものと同様の機能を有する部材については同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態に係る規制手段としての回転規制機構７Ａは、一端に壁部７０３が固定されたリングギヤ７０と、リングギヤ７０のデフケース２との相対回転を規制するクラッチ７１Ａとを有する。クラッチ７１Ａは、アーマチャ７８と電磁コイル７２４とを有して構成され、電磁コイル７２４とアーマチャ７８との間には壁部７０３が介在している。アーマチャ７８は、デフケース２の外周面に形成されたストレートスプライン部２００ａに軸方向移動可能かつ相対回転不能に係合している。また、アーマチャ７８は、皿バネ７７に当接することにより、電磁コイル７２４の非通電時には壁部７０３に接触しないように配置されている。

電磁コイル７２４に励磁電流が供給されると、その磁力によってアーマチャ７８が壁部７０３に摩擦摺動する。この摩擦力によってリングギヤ７０とデフケース２との相対回転が規制され、ひいてはピニオンギヤ６の軸部６０を中心とした回転が規制される。これにより、第１のサイドギヤ３１と第２のサイドギヤ３２との差動回転も規制され、中間駆動軸４の回転とドライブシャフト１８Ｌの回転とが同期する。

本実施の形態によれば、第１の実施の形態に係る駆動力配分装置１に比較して回転規制機構７Ａの構成を簡素化でき、さらなる小型化が可能となる。

以上、本発明の駆動力配分装置及び四輪駆動車を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。

１，１Ａ…駆動力配分装置、２…デフケース、４…中間駆動軸、５…噛み合いクラッチ、６…ピニオンギヤ、７，７Ａ…回転規制機構、９…制御装置、１０…駆動源、１１…トランスミッション、１２…ディファレンシャル装置、１３…パワートランスファーユニット、１４…プロペラシャフト、１５…駆動力伝達装置、１６Ｌ，１６Ｒ…前輪側のドライブシャフト、１７Ｌ，１７Ｒ…前輪、１８Ｌ，１８Ｒ…後輪側のドライブシャフト、１９Ｌ，１９Ｒ…後輪、２０…円筒部、２０ａ…第１挿通孔、２０ｂ…第２挿通孔、２０ｃ…第３挿通孔、２０ｄ…段差面、２１…ギヤ部、３１…第１のサイドギヤ、３２…第２のサイドギヤ、４１…ギヤ部、５０…スリーブ、５１…斜歯歯車、５２…モータ、５３…シフトフォーク、６０…軸部、６１…第１のギヤ部、６２…第２のギヤ部、６３…ナット、６４…座金、７０…リングギヤ、７１，７１Ａ…クラッチ、７２…アクチュエータ、７３…玉軸受、７４…ころ軸受、７５…皿バネ、７６…スラストころ軸受、７７…皿バネ、７８…アーマチャ、９０…制御部、９１…出力部、１００…四輪駆動車、１２０…デフケース、１２１…リングギヤ、１２２…ピニオンシャフト、１２３…ピニオンギヤ、１２４…サイドギヤ、１３０…噛み合いクラッチ、１３１…第１部材、１３１ａ…スプライン係合部、１３２…第２部材、１３２ａ…スプライン係合部、１３２ｂ…ギヤ部、１３３…スリーブ、１４１…ギヤ部、１５１…外側回転部材、１５１ａ…壁部、１５２…内側回転部材、１５２ａ…ギヤ部、１５３…多板クラッチ、１５３ａ…アウタクラッチプレート、１５３ｂ…インナクラッチプレート、１５４…カム機構、１５４ａ…第１カム部材、１５４ｂ…第２カム部材、１５４ｃ…転動体、１５５…電磁コイル、１８０…ギヤ部、１８１…スプライン歯、１８１ａ…凹部、２００…デフキャリア、２００ａ…ストレートスプライン部、２０１，２０２…円錐ころ軸受、２０３…ボルト、２０３，２０４…円錐ころ軸受、４１１…スプライン歯、５０１…スプライン歯、５０２…環状溝、５０２…環状溝、５２０…シャフト、５３０…本体部、５３０ａ…ギヤ歯、５３１…突起、６０１…螺子部、７０１…ギヤ部、７０２…円筒部、７０２ａ…ストレートスプライン部、７０３…壁部、７０３ａ…第１部材、７０３ｂ…第２部材、７０３ｃ…第３部材、７１１…第１の摩擦部材、７１２…第２の摩擦部材、７２０…カム機構、７２１…第１カム部材、７２１ａ…カム溝、７２１ｂ…カム部、７２１ｃ…スプライン係合部、７２１ｄ…押圧部、７２２…第２カム部材、７２２ａ…カム溝、７２３…転動体、７２４…電磁コイル、７２５…ヨーク、９００…回転速センサ、９０１〜９０４…車輪速センサ

Claims (6)

1. 入力された駆動力を四輪駆動車の補助駆動輪に連結された第１の出力軸及び第２の出力軸に配分して出力する駆動力配分装置であって、
   前記入力された駆動力によって回転するケース部材と、
   前記ケース部材に収容され、前記ケース部材の回転軸線上で相対回転可能な第１のサイドギヤ及び第２のサイドギヤと、
   前記第１のサイドギヤに相対回転不能に連結された中間駆動軸と、
   前記中間駆動軸と前記第１の出力軸とを遮断状態又は接続状態にする断接機構と、
   前記ケース部材の回転軸線に直交する回転軸線上で回転可能に支持され、前記第１のサイドギヤ及び前記第２のサイドギヤに噛み合うピニオンギヤと、
   前記ピニオンギヤの前記ケース部材に対する回転を規制する規制手段とを備え、
   前記第１の出力軸に前記第１のサイドギヤ及び前記断接機構を介して、また前記第２の出力軸に前記第２のサイドギヤを介して、駆動力を出力する駆動力配分装置。
2. 前記ピニオンギヤは、前記ケース部材の内部で前記第１のサイドギヤ及び第２のサイドギヤに噛み合う第１のギヤ部と、前記ケース部材の外部に配置され、前記第１のギヤ部と一体に回転する第２のギヤ部とを有し、
   前記規制手段は、前記ケース部材の外周側に配置されて前記ピニオンギヤの前記第２のギヤ部と噛み合う環状のリングギヤと、前記リングギヤの前記ケース部材との相対回転を規制するクラッチとを有する、
   請求項１に記載の駆動力配分装置。
3. 前記クラッチは、前記リングギヤに相対回転不能に配置された第１の摩擦部材と前記ケース部材に相対回転不能に配置された第２の摩擦部材との摩擦によって前記リングギヤの前記ケース部材との相対回転を規制する摩擦クラッチである、
   請求項２に記載の駆動力配分装置。
4. 前記断接機構は、凹部と凸部との係合によって前記中間駆動軸と前記第１の出力軸とを接続状態とし、前記凹部と前記凸部との係合を解除することによって前記中間駆動軸と前記第１の出力軸とを遮断状態とする噛み合いクラッチである、
   請求項１乃至３の何れか１項に記載の駆動力配分装置。
5. 前記駆動力を発生する駆動源と、
   前記駆動源の駆動力が常時伝達される左右一対の主駆動輪と、
   前記左右一対の主駆動輪に前記駆動力を配分するディファレンシャル装置と、
   請求項１乃至４の何れか１項に記載の駆動力配分装置と、
   前記第１の出力軸及び前記第２の出力軸と、
   前記第１の出力軸及び前記第２の出力軸に連結された左右一対の補助駆動輪と、
   前記駆動源の駆動力を前記駆動力配分装置側に伝達するプロペラシャフトと、
   前記プロペラシャフトへの前記駆動力の伝達を遮断可能な第１の遮断機構と、
   前記プロペラシャフトから前記駆動力配分装置の前記ケース部材への駆動力の伝達を遮断可能な第２の遮断機構と、
   前記駆動力配分装置、前記第１の遮断機構、及び前記第２の遮断機構を制御する制御装置と
   を備えた四輪駆動車。
6. 前記制御装置は、前記主駆動輪のみに前記駆動力を伝達する二輪駆動状態から四輪駆動状態への移行する際に、前記駆動力配分装置の前記規制手段、前記駆動力配分装置の前記断接機構、前記第２の遮断機構、及び前記第１の遮断機構をこの順序で作動させる、
   請求項５に記載の四輪駆動車。

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