JP2603879B2

JP2603879B2 - 多段自動変速機付４輪駆動車

Info

Publication number: JP2603879B2
Application number: JP2134306A
Authority: JP
Inventors: 利雄小林
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1990-05-23
Filing date: 1990-05-23
Publication date: 1997-04-23
Anticipated expiration: 2012-04-23
Also published as: US5246408A; JPH0427622A; GB2245321B; DE4116682C2; DE4116682A1; GB9111094D0; GB2245321A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、例えば前進４段の多段自動変速機を備えた
センターディファレンシャル装置付の４輪駆動車に関
し、詳しくは、センターディファレンシャル装置を前後
輪のトルク配分機能や差動機能の他に第５速等の変速段
を得る場合のパワートレインに関する。

〔従来の技術〕

一般にセンターディファレンシャル装置付４輪駆動車
として、自動変速機にセンターディファレンシャル装置
を組合せたものが出現しており、この場合は自動変速機
の出力側にベベルギヤまたはプラネタリギヤ式のセンタ
ーディファレンシャル装置が装備されている。また、自
動変速機は油圧制御系や車両の走行状態を検出する各種
センサ類を具備することから、センターディファレンシ
ャル装置に対する差動制限装置に油圧多板クラッチを用
い、この油圧多板クラッチのトルクを自動変速用油圧制
御系やマイクロコンピュータを利用して可変に制御し、
差動制限の度合により前後輪へトルク配分制御すること
で、駆動力や操縦性・安定性の向上，制御時の安定性，
アンチロックブレーキシステムの制御性向上などを図る
ことが提案されている。

従来、上記センターディファレンシャル装置付４輪駆
動車に関しては、例えば特開昭63−176728号公報の先行
技術がある。ここで、シンプルプラネタリギヤのセンタ
ーディファレンシャル装置を有し、サンギヤとリングギ
ヤとのピッチ円径の比に応じて前後輪に不等トルク配分
する。また、サンギヤ，リングギヤおよびキャリヤの２
つの要素の間に差動制限用の油圧多板クラッチを設ける
ことが示されている。

また、多段自動変速機に関しては、例えば特公昭53−
32466号公報の先行技術がある。ここで、２組のシング
ルピニオン式遊星歯車機構,1組の複合遊星歯車機構,2個
のクラッチ装置および４個の制動装置を組合せて、オー
バドライブを含む前進４段後進１段を得ることが示され
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記先行技術の前者のものにあっては、セ
ンターディファレンシャル装置と差動制限用の油圧多板
クラッチとが動力分配装置本来のトルク配分と差動機能
しか用いられていないため、主変速機が自動変速機でそ
の最高速段よりもギヤ比の小さいオーバドライブ段を得
ようとすると、主変速機に副変速機を追加する必要があ
り、変速機全体の大型化を招く。また、後者のものにあ
っては前進４段であり、更に前進段を増す場合はプラネ
タリギヤ等から構成される副変速機を追加する必要があ
り、しかもセンターディファレンシャル装置付の４輪駆
動化を図ろうとすると自動変速機全体の大型化を招き、
車載性が著しく悪化する。

そこで、センターディファレンシャル装置がプラネタ
リギヤの場合は、入出力要素と固定要素とを選定するこ
とで所定のギヤ比が得られ、このギヤ比単独もしくは自
動変速機の所定の変速段と組合せることで、自動変速機
の最高速段よりも小さいオーバドライブ変速段を得、変
速機の大型化を防止する装置の出現が望まれる。一方、
センターディファレンシャル装置をオーバドライブ変速
段を得る副変速機に利用すると、前後輪へのトルク配分
と差動機能を失うが、このような変速段での走行に限り
４輪駆動車としての前後輪への駆動力配分機能を確保す
る装置を、センターディファレンシャルに付設するよう
に工夫する必要がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、センターディファレンシャル装置を
変速歯車装置として選択使用して変速機の後端に設ける
ものにおいて、装置の小型化を図り積載性を向上させる
ことにあり、しかも、多段自動変速機とセンターディフ
ァレンシャル装置とを有機的に組み合わせて主変速機の
もつ最高速段よりギヤ比の小さいオーバードライブ変速
段を得ることを可能にすると共に、この場合にも、セン
ターディファレンシャル装置による駆動力配分と旋回時
の差動機能，差動制限機能，さらには駆動力配分制御機
能を備えることが可能な多段自動変速機付４輪駆動車を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の多段自動変速機付
４輪駆動車は、多段自動変速機の出力軸に連結される第
１のサンギヤと、前後輪の駆動軸のいずれか一方に出力
する第１の出力軸に結合される第２のサンギヤと、上記
第１のサンギヤと第２のサンギヤにそれぞれ噛み合い、
且つ同軸上に直列配置され一体に構成された一対のピニ
オンと、上記ピニオンを第１と第２のサンギヤの周りに
回転可能に支持すると共に前後輪の駆動軸のいずれか他
方に出力する第２の出力軸へ伝動するキャリヤとを有
し、多段自動変速機の出力軸からの動力を前後輪の駆動
軸に配分する複合プラネタリギヤ式センターディファレ
ンシャル装置を有する多段自動変速機付４輪駆動車にお
いて、上記第１の出力軸と上記第２のサンギヤのと結合
に介在して設けられ上記第１の出力軸と上記第２のサン
ギヤとの結合を選択的に解除する摩擦係合手段と、上記
第２のサンギヤと変速機の固定部材とを選択的に係合す
るブレーキ手段とを設け、上記摩擦係合手段によって結
合を解除すると共に、上記ブレーキ手段を動作させて第
２のサンギヤを変速機の固定部材に固定することによ
り、上記センターディファレンシャル装置を上記多段自
動変速機の出力から第２の出力軸への変速歯車装置とし
て選択的に用いることを特徴とする。

また、上記第１の出力軸と上記第２の出力軸の間には
第１の出力軸と第２の出力軸の間の動力を伝達可能にす
ると共に、その間の動力配分を制御する差動制限装置を
設けたこと、或いは、上記変速歯車装置として選択され
たセンターディファレンシャル装置と、上記多段自動変
速機の所定の変速段との組合せにより、上記多段自動変
速機の単独での最高速段よりギヤ比の小さいオーバード
ライブ変速段を得るように設定すると共に、上記差動制
限手段により第２の出力軸から第１の出力軸に動力伝達
し、第１と第２の出力軸の双方に動力を伝達することを
特徴とする。

〔作用〕

上記構成に基づき、上記のブレーキ手段を解放にして
第２のサンギヤを回転可能にし、上記の摩擦係合手段に
より第１の出力軸と第２のサンギヤとを結合するするこ
とによって、センターディファレンシャル装置から前輪
と後輪に動力伝達され、多段自動変速機の最高変速段ま
での範囲でセンターディファレンシャル装置付４輪駆動
になり、前後輪間で所定の比率を有する動力配分がなさ
れる。更には、上記の差動制限装置の作用によって前後
輪のトルク配分が制御される。

また、上記の摩擦係合手段により第１の出力軸と第２
のサンギヤとの結合を解除すると共に、上記ブレーキ手
段により第２のサンギヤと変速機の固定部材とを固定す
ることによって、複合プラネタリ式のセンターディファ
レンシャル装置は変速歯車装置として作用し、多段自動
変速機の所定の変速段とこのセンターディファレンシャ
ル装置から得られる変速段の組合せで第２の出力軸の変
速段が設定される。これにより、第２の出力軸の変速段
を多段自動変速機の単独での最高速段よりギヤ比の小さ
いオーバードライブ変速段として得るように設定するこ
とができる。ここで、第２の出力軸に伝動するためのセ
ンターディファレンシャル装置のキャリヤから差動制限
装置を介して第１の出力軸に動力伝達することで、オー
バードライブ変速段においても走行状態や路面状況に応
じた差動制限装置の伝達トルク制御によって、前後輪の
駆動力配分が制御可能なフルタイム４輪駆動が実現でき
る。

そして、多段自動変速機の後端の省スペースに、リン
グギヤを必要としないタイプの変速機径を小さく保つこ
とができる複合プラネタリ式センターディファレンシャ
ル装置を配置するので、良好な積載性を有し、車室内へ
の影響が少なくなって居住空間の確保においても有利で
ある。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、本発明が適用されるセンターディフ
ァレンシャル装置付４輪駆動車として、エンジン，自動
変速機を車両前後方向に縦置き配置した第１の実施例の
駆動系について述べる。先ず、トルクコンバータケース
1,ディファレンシャルケース２の後部にトランスミッシ
ョンケース３が接合し、トランスミッションケース３の
後部にトランスファケース４およびエクステンションケ
ース６が接合し、トランスミッションケース３の下部に
はオイルパン５が取付けられる。符号10はエンジンであ
り、このエンジン10のクランク軸11がトルクコンバータ
ケース１内部のロックアップクラッチ12を備えたトルク
コンバータ13に連結し、トルクコンバータ13からの入力
軸14がトランスミッションケース３内部の自動変速機30
に入力する。自動変速機30からの変速機出力軸15は入力
軸14と同軸上に出力し、この変速機出力軸15がトランス
ファケース４内部のセンターディファレンシャル装置50
に同軸上に連結する。トランスミッションケース３内部
において入，出力時14,15に対しフロントドライブ軸16
が平行配置され、このフロントドライブ軸16の後端はセ
ンターディファレンシャル装置50に一対のリダクション
ギヤ17,18を介して連結し、フロントドライブ軸16の前
端はディファレンシャルケース２内部のフロントディフ
ァレンシャル装置19を介して前輪に伝動構成される。

一方、センターディファレンシャル装置50の後部には
油圧多板クラッチ装置60が設けられて、ここから出力す
るリヤドライブ軸20はプロペラ軸21,リヤディファレン
シャル装置22等を介して後輪に伝動構成される。

自動変速機30は、２組のフロントプラネタリギヤ31,
リヤプラネタリギヤ32により前進４段と後進１段を得る
構成である。即ち、入力軸14がリヤプラネタリギヤ32の
サンギヤ32aに、フロントプラネタリギヤ31のリングギ
ヤ31bおよびリヤプラネタリギヤ32のキャリア32cが変速
機出力軸15に連結する。そしてフロントプラネタリギヤ
31のキャリア31cと一体的に連結要素33と、リングギヤ3
2bとの間に、第１のワンウエイクラッチ34,フォワード
クラッチ35が直列的に設けられ、連結要素33と固定部材
であるケース側との間に、第２のワンウエイクラッチ3
6,ローリバースブレーキ37が並列的に設けられる。連結
要素33とリングギヤ32bとの間には、オーバランニング
クラッチ38がバイパスして設けてある。

また、サンギヤ31aと一体的な連結要素39には、バン
ドブレーキ40が設けられ、入力軸14と一体的な連結要素
41およびキャリア31cと一体的な連結要素42との間に
は、ハイクラッチ43が設けられる。更に連結要素39と41
との間には、リバースクラッチ44が設けられている。

これにより、ドライブ（Ｄ）レンジまたは３レンジと
２レンジの１速ではフォワードクラッチ35が係合し、加
速の場合は両ワンウエイクラッチ34,36の作用で連結要
素33と共にリングギヤ32bをロックすることで、入力軸1
4からサンギヤ32a,キャリヤ32cを介して変速機出力軸15
に動力伝達する。このとき、惰行時は第１のワンウエイ
クラッチ34がフリーになり、オーバランニングクラッチ
38を係合して第１のワンウエイクラッチ34のフリー回転
を規制しても第２のワンウエイクラッチ36がフリーにな
って、エンジンブレーキは作用しない。

１レンジの１速では、ローリバースクラッチ37の係合
でオーバランニングクラッチ38を介してリングギヤ32b
を常にロックするため、エンジンブレーキが作用する。

Ｄレンジまたは３レンジと２レンジの２速では、上記
フォワードクラッチ35とバンドブレーキ40とが係合し、
このバンドブレーキ40によりサンギヤ31aをロックす
る。そこでキャリア31cとリングギヤ32bとが、連結要素
33,フォワードクラッチ35,第１のワンウエイクラッチ34
を介して回転し、１速時よりもリングギヤ32bが回転す
る分だけ増速した動力が出力する。このとき、減速時に
はオーバランニングクラッチ38の係合により連結要素33
とリングギヤ32bとを連結状態に保つことで、エンジン
側に逆駆動力が伝達してエンジンブレーキが作用する。

Ｄレンジまたは３レンジの３速では、フォワードクラ
ッチ35とハイクラッチ43とが係合し、このハイクラッチ
43により入力軸14が連結要素41,32,キャリア31c,連結要
素33,フォワードクラッチ35,第１のワンウエイクラッチ
34を介してリングギヤ32bに連結する。このため、リヤ
プラネタリギヤ32は一体化して、入力軸14と変速機出力
軸15とは直結する。このとき、減速時にオーバランニン
グクラッチ38の結合で第１のワンウエイクラッチ34の空
転を規制することで、２速と同様にエンジンブレーキが
作用する。

Ｄレンジの４速では、上述に加えてバンドブレーキ40
の係合でサンギヤ31aをロックする。このため、フロン
トプラネタリギヤ31でハイクラッチ43によりキャリア31
cに入力した動力でリングギヤ31bを増速することにな
り、これが変速機出力軸15に伝達する。この場合は、第
1,第２のワンウエイクラッチ34,36を介しないため常に
エンジンブレーキが作用する。

リバース（Ｒ）レンジでは、リバースクラッチ44の結
合でサンギヤ31aに入力軸14の動力が入力する。また、
ローリバースクラッチ37の係合で連結要素33と共にキャ
リア31cをロックするため、フロントプラネタリギヤ31
でリングギヤ31bに逆転してギヤ比の大きい動力が出力
し、これが変速機出力軸15に伝達するのである。

こうして、自動変速機30において前進４段後進１段の
変速段を得るようになっている。

一方、自動変速機30の前方にはオイルポンプ45が設置
され、トルクコンバータ13のポンプインペラ側のドライ
ブ軸46で常に駆動される。オイルパン５にはコントロー
ルバルブボデー47が収容され、上述の各クラッチ，ブレ
ーキに給排油して選択的に係合するようになっている。

第２図において、センターディファレンシャル装置5
0,油圧多板クラッチ装置60の部分について述べる。

先ず、変速機出力軸15の後方に第1,第２の中間軸23,2
4を介してリヤドライブ軸20が同軸上に配置され、これ
らはブッシュ28,スラストベアリング25により回転自在
に嵌合する。また、変速機出力軸15には前輪側のリダク
ションギヤ17がブッシュ28等を介して嵌合し、トランス
ミッションケース３に対しボールベアリング26aで支持
して回転自在に設けられ、これら変速機出力軸15,リダ
クションギヤ17および第２の中間軸24の間に、センター
ディファレンシャル装置50が同軸上に配置される。

センターディファレンシャル装置50は、変速機出力軸
15,第２の中間軸24に形成された第１のサンギヤ51,第２
のサンギヤ53を有し、第1,第２のサンギヤ51,53に一体
形成された第1,第２のピニオン52,54が噛合う。また、
キャリヤ55は左右のフランジ55a,55bをアーム55cにより
一体化して成り、一方のフランジ55aをリダクションギ
ヤ17に結合し、他方のフランジ55bの円筒部55e外周をト
ランスファケース４に対してボールベアリング26bで支
持し、かつ第２の中間軸24に対しボールベアリング26c
で支持して設置される。そしてこのキャリヤ55の左右の
フランジ55a,55bに架設されたピニオン軸56で、第1,第
２のピニオン52,54をニードルベアリング27,27を介して
支持するのであり、こうして複合プラネタリギヤを成
す。

これにより、第１のサンギヤ51に入力する動力を、第
1,第２のサンギヤ51,53と第1,第２のピニオン52,54との
歯車諸元によるトルク配分比でキャリヤ55と第２のサン
ギヤ53に伝達して、前後輪へ不等トルク配分機能を有す
る。また第1,第２のピニオン52,54の遊星回転により、
旋回時の旋回半径の差によって生じるキャリヤ55と第２
のサンギヤ53との回転数差を吸収するように差動機能を
有する。

ここで、第３図の略図を用いてセンターディファレン
シャル装置50の不等トルク配分機能について詳記する。

第１のサンギヤ51の入力トルクをTi、その噛合いピッ
チ半径rs₁、キャリヤ55のフロント側トルクをＴF、第1,
第２のピニオン52,54の噛合いピッチ半径rp₁,rp₂、第２
のサンギヤ53のリヤ側トルクをＴR、その噛合いピッチ
半径rs₂とすると、 Ti＝ＴF＋ＴR （１） rs₁＋rp₁＝rs₂＋rp₂ （２）が成立する。また第１のサンギヤ51と第１のピニオン52
との噛合点に作用する接線方向荷重Ｐは、キャリヤ55に
作用する接線方向荷重P₁と、第２のサンギヤ53と第２の
ピニオン54との噛合点に作用する接線方向荷重P₂との和
に等しい。

Ｐ＝Ti/rs₁ P₁＝ＴF／（rs₁＋rp₁） P₂＝ＴR/rs₂ Ti/rs₁＝｛（ＴF／（rs₁＋rp₁）｝＋ＴR/rs₂ （３）（１），（２）式を（３）式に代入して整理すると、ＴF＝（１−rp₁・rs₂/rs₁・rp₂）×Ti ＴR＝（rp₁・rs₂/rs₁・rp₂）×Ti となる。このことから、第1,第２のサンギヤ51,53と第
1,第２のピニオン52,54との噛合いピッチ半径により、
フロント側トルクＴFおよびリヤ側トルクＴRの基準トル
ク配分比を自由に設定し得ることがわかる。

ここでrs₁,rp₁,rp₂,rs₂は各歯数Zs₁,Zp₁,Zp₂,Zs₂に置
き換えることができ、Zp₁＝Zp₂＝21,Zs₁＝33,Zs₂＝21と
すると、ＴF:TR＝36.4:63.6 になる。従って充分に後輪偏重の基準トルク配分比に設
定し得る。

更に、油圧多板クラッチ装置60について述べると、第
２の中間軸24がトルク伝達用の第３の摩擦係合要素とし
ての油圧多板クラッチ61を介してリヤドライブ軸20に、
キャリヤ55が第１の中間軸23,差動制限とトルク移動用
の第１の摩擦係合要素としての油圧多板クラッチ62を介
してリヤドライブ軸20にそれぞれ伝動構成される。ま
た、第２の中間軸24には、センターディファレンシャル
装置50の差動機能を阻止してキャリヤ55を増速回転に移
行させる第２の摩擦係合要素としての第５速用ブレーキ
63が設けられる。

油圧多板クラッチ62は、ドラム62aがエクステンショ
ンケース６のボス部6aに回転自在に設置され、更にリヤ
ドライブ軸20のフランジ20aにスプライン結合し、ハブ6
2bが第１の中間軸23にスプライン結合する。ドラム62a
には油圧室62cとピストン62dとが設けられ、ドラム62a
とハブ62bとの間に交互に設けられるクラッチドライブ
プレート62eとクラッチドリブンプレート62fとを押圧す
ることで前後輪間が係合状態となり、差動制限トルクま
たは伝達トルクが生じる。一方、第１の中間軸23は、途
中にフランジ23aがセンターディファレンシャル装置50
の第１のサンギヤ51と第２のサンギヤ53との間を通って
外方に突出しており、このフランジ23aにキャリヤ55の
アーム55cの係合部55dがスプライン結合しており、こう
して前輪側キャリヤ55が第１の中間軸23を介して油圧多
板クラッチ62にも連結構成される。

油圧多板クラッチ61は、ドラム61aが第２の中間軸24
にスプライン結合し、ハブ61bがリヤドライブ軸20と一
体のドラム62aに結合している。ドラム61aには油圧室61
cとピストン61dとが設けられ、ドラム61aとハブ61bとの
間に交互に設けられるクラッチドライブプレート61eと
クラッチドリブンプレート61fを押圧して係合または解
放するようになっている。

第５速用ブレーキ63は、トランスファケース４と、第
２の中間軸24と一体のハブ63bとの間に交互にクラッチ
ドライブプレート63eとクラッチドリブンプレート63fが
設けられ、トランスファケース４のボス部4aに油圧室63
cとピストン63dとが設けられる。そしてピストン63dに
よりクラッチドライブプレート63eとクラッチドリブン
プレート63fを押圧して、ハブ63bと共に第２の中間軸24
をロックまたはフリーにする。

これらの油圧多板クラッチ61,62および第５速用ブレ
ーキ63は、コントロールバルブボデー47で自動変速機30
の変速制御などと共に油圧制御される。そこで、自動変
速機30で前進４段後進１段に変速される場合は、第５速
用ブレーキ63を解放し、油圧多板クラッチ61が係合して
センターディファレンシャル装置付４輪駆動車になり、
このとき油圧多板クラッチ62で前後輪のスリップ等に応
じて差動制限トルクが生じる。また第５速では、第５速
用ブレーキ63の係合で第２の中間軸24,第２のサンギヤ5
3をロックしてセンターディファレンシャル装置50の差
動機能を阻止し、キャリヤ55を増速回転する変速ギヤに
用いる。このとき、センターディファレンシャル装置50
から得られるギヤ比単独では不十分の場合は、自動変速
機30で例えば第２速に変速制御されており、これにより
第２速のギヤ比i₂,センターディファレンシャル装置50
から得られるギヤ比ipとすると、第５速のギヤ比i₅は、 i₅＝i₂・ip になる。

ここでセンターディファレンシャル装置50の歯車諸元
に上述のものを用いると、ip＝（33−21）/33＝0.363に
なり、例えばi₂＝1.545とすると、i₅＝0.561になり、第
４速よりギヤ比の小さい第５速が適正なギヤ比間隔で得
られることになる。

一方、かかる第５速では、油圧多板クラッチ62を走行
状態や路面状況に応じて油圧を制御することで伝達トル
クが生じて、前後輪への駆動力配分が制御可能な４輪駆
動となる。

以上、自動変速機30とセンターディファレンシャル装
置50のＤレンジと後退レンジの各変速段におけるクラッ
チ，ブレーキ動作をまとめて示すと、別添の第１表のよ
うになる。

第１表で○印はクラッチ，ブレーキの係合動作を、は油圧多板クラッチ62による差動制限トルクの発生を、
◎は油圧多板クラッチ62による前後輪への駆動力配分制
御をする場合の伝達トルク状態をそれぞれ示す。

また、各変速段におけるギヤ比，ギヤ比の例，トルク
配分率をまとめて示すと、別添の第２表のようになる。

第２表でα_１はフロントプラネタリギヤ31のサンギヤ
31aの歯数Zs₁とリングギヤ31bの歯数ZR₁の比で、α_１＝
Zs₁/ZR₁,α_２はリヤプラネタリギヤ32のサンギヤ32aの
歯数Zs₂とリングギヤ32bの歯数ZR₂の比で、α_２＝Zs₂/Z
R₂を示す。

フロントプラネタリギヤの各要素の回転数の関係を示
すと、次式のようになる。

NR₁＋α_１・Ns₁＝（１＋α_１）・Nc₁ 但し、α_１＝Zs₁/ZR₁ リヤプラネタリギヤの各要素の回転数の関係を示す
と、次式のようになる。

NR₂＋α_２・Ns₂＝（１＋α_２）・Nc₂ 但し、α_２＝Zs₂/ZR₂ ここで、フロントプラネタリギヤのリングギヤの回転
数NR₁,サンギヤの回転数Ns₁キャリヤの回転数Nc₁であ
り、またリヤプラネタリギヤのリングギヤの回転数NR₂,
サンギヤの回転数Ns₂,キャリヤの回転数Nc₂である。

次いで、このように構成された４輪駆動車の作用につ
いて述べる。

先ず、エンジン10の動力はトルクコンバータ13,入力
軸14を介して自動変速機30に入力し、２組のフロントプ
ラネタリギヤ31とリヤプラネタリギヤ32の作動，クラッ
チ44,43,35,38,36,34とブレーキ40,37の選択的係合によ
り第１速ないし第４速に自動変速され、Ｒレンジにシフ
トの場合に後進速になる。そしてこの変速動力が、変速
機出力軸15からセンターディファレンシャル装置50の第
１のサンギヤ51に入力する。

かかる変速時には、油圧多板クラッチ装置60の油圧多
板クラッチ61が係合して、センターディファレンシャル
装置50の第２のサンギヤ53が第２の中間軸24,油圧多板
クラッチ61等を介してリヤドライブ軸20に連結し、セン
ターディファレンシャル装置で前後に駆動力配分される
４輪駆動車になる。そこでセンターディファレンシャル
装置50の各歯車諸元により例えばＴF:TR＝36.4:63.6に
設定されていることで、変速動力の36.4％がキャリヤ55
に、63.6％が第２のサンギヤ53に配分して出力される。
そしてキャリヤ55の動力は、リダクションドライブギヤ
17,リダクションドリブンギヤ18,フロントドライブ軸1
6,フロントディファレンシャル装置19を介して前輪に伝
達する。また、第２のサンギヤ53の動力は、第２の中間
軸24,油圧多板クラッチ61,リヤドライブ軸20以降の後輪
に伝達し、後輪偏重の４輪駆動走行になる。このトルク
配分ではオーバステア気味になって、回頭性，操縦性等
が良好になる。

旋回時には、センターディファレンシャル装置50の第
1,第２のピニオン52,54の遊星回転により旋回時に生じ
る前後輪の回転数差が吸収され、自由に旋回可能にな
る。

次いで、滑り易い路面走行時には、基準トルク配分が
後輪偏重のトルク配分のため、通常、後輪が先にスリッ
プし、スリップ状態に応じた差動制限トルクTcが油圧多
板クラッチ62に生じる。すると、センターディファレン
シャル装置50のキャリヤ55と第２のサンギヤ53との間
に、第１の中間軸23と油圧多板クラッチ62とにより伝動
系路がバイパスして形成され、高回転の第２のサンギヤ
53の後輪側から低回転のキャリヤ55の前輪側に、差動制
限トルクTcに応じてトルクバイパスする。そこで、前輪
寄りにトルク配分制御されて、スリップが防止され、走
破性が向上する。

なお、この場合に差動制限トルクTcが最大になると、
第２のサンギヤ53とキャリヤ55との直結によりセンター
ディファレンシャル装置50はロックして直結式になり、
前後輪の輪荷重配分に相当したトルク配分になる。こう
して差動制限トルクTcを制御することにより、後輪偏重
と直結式との間でトルク配分が可変に制御されることに
なる。

ところで、第４速の走行条件により更に高速になる
と、自動変速機30が第２速の状態になり、同時に第５速
用ブレーキ63の係合によりセンターディファレンシャル
装置50の第２のサンギヤ53がロックしてキャリヤ55が増
速回転し、第５速に変速される。すると、自動変速機30
の第２速の動力が、センターディファレンシャル装置50
で大幅に増速されてキャリヤ55以降の前輪に伝達し、第
４速よりギヤ比の小さいオーバドライブ状態で高速走行
することが可能になる。一方このとき、走行状態や前輪
スリップの状況等に応じて油圧多板クラッチ62には伝達
トルクＴDが可変制御され、キャリヤ55から第１の中間
軸23,油圧多板クラッチ62を介して後輪にもトルク移動
可能になり、こうして駆動力配分が制御可能な４輪駆動
の走行状態に移行する。

この場合は、輪荷重配分相当のトルク配分でアンダー
ステア気味になって高速安定性が向上する。そして走行
状態や前輪のスリップ時などに伝達トルクＴDに応じて
後輪にトルク伝達し、前後輪へトルク配分制御されて、
スリップを防止すると共に走破性を増大する。

第４図以降において、エンジン，自動変速機を車両左
右方向に横置き配置した実施例の駆動系について述べ
る。

第４図の第２の実施例は、前輪もしくは後輪のディフ
ァレンシャル装置と同一軸心上にセンターディファレン
シャル装置および油圧多板クラッチ装置を配置したもの
である。即ち、車両の前部の左右方向にエンジン10,ト
ルクコンバータ13および自動変速機30が配置されて伝動
構成され、トランスミッションケース３の内部にフロン
トディファレンシャル装置19が配置されている。フロン
トディファレンシャル装置19の左右から車軸70L,70Rを
介して前輪71L,71Rに連結して、右車軸70Rのエンジン側
にオフセットしてトランスファケース４が設けられ、こ
のトランスファケース４内部でフロントディファレンシ
ャル装置19と同軸上に、センターディファレンシャル装
置50,油圧多板クラッチ装置60の油圧多板クラッチ61,62
と第５速用ブレーキ63が配置されている。

そして自動変速機30の出力軸15が、一対のギヤ72,中
間軸73,ファイナルギヤ74,中空軸75を介してセンターデ
ィファレンシャル装置50の第１のサンギヤ側に連結し、
そのキャリヤ側が中間軸76を介してフロントディファレ
ンシャル装置19と油圧多板クラッチ62に連結してある。
また、油圧多板クラッチ62は、一対のギヤ77,トランス
ファ軸78,変向ギヤ79,リヤドライブ軸20,プロペラ軸21,
リヤディファレンシャル装置22,左右の車軸80L,80Rを介
して後輪81L,81Rに伝動構成されている。

かかる構成により、自動変速機30の変速動力は、一対
のギヤ72,中間軸73,ファイナルギヤ74,および中空軸75
を介してセンターディファレンシャル装置50に入力して
同様にトルク配分される。そしてキャリヤ側の動力は、
フロントディファレンシャル装置19を介して前輪71L,71
Rに、第２のサンギヤ側の動力は、油圧多板クラッチ61
により一対のギヤ77,トランスファ軸78,変向ギヤ79,リ
ヤドライブ軸20,およびプロペラ軸21等を介して後輪81
L,81Rに伝達する。また、この実施例においても、油圧
多板クラッチ62により差動制限作用し、第５速用ブレー
キ63と油圧多板クラッチ62との係合により第５速に変速
される。

第５図の第３の実施例は、上記第２の実施例と同じ配
置関係であるが、フロントディファレンシャル装置19が
トランスファケース４の内部で油圧多板クラッチ60の隣
りに配置される。そしてこの第３の実施例は、第２の実
施例と同様に動力が引回されており、同一部分には同一
の符号を付して説明を省略する。

第６図の第４の実施例は、トランスミッションケース
内部にセンターディファレンシャル装置，油圧多板クラ
ッチ装置を配置したものである。即ち、トランスミッシ
ョンケース３の内部で自動変速機30の後方に、センター
ディファレンシャル装置50,油圧多板クラッチ装置60の
油圧多板クラッチ61,62と第５速用ブレーキ63,フロント
ディファレンシャル装置19が平行配置されている。そし
て出力軸15は、一対のギヤ72,中間軸73を介してセンタ
ーディファレンシャル装置50の第１のサンギヤ側に連結
し、キャリア側がファイナルギヤ74,中空軸75を介して
フロントディファレンシャル装置19に連結する。また、
油圧多板クラッチ62は、ギヤ77,中空軸82,ギヤ83を介し
てトランスファ軸78以降に連結する。従って、この実施
例でも第２の実施例と同様に作用する。

以上、本発明の実施例について述べたが、自動変速機
は実施例に限定されず、主変速機が３速や２速の場合に
も適用し得る。また、第５速のギヤ比は任意に定めるこ
とができ、センターディファレンシャル装置から得られ
るギヤ比単独もしくは、主変速機の所定の変速段と組合
せることもできる。更に、差動制限用の油圧多板クラッ
チは、前後輪の回転速度差に応じて差動制限トルクが発
生するビスカスカップリングや油圧式カップリングでも
良い。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように、本発明によれば、多段自動変速機を備えたセンターディファレンシャル
装置付４輪駆動車において、センターディファレンシャ
ル装置を主変速機のもつ最高速段よりもギヤ比の小さい
オーバドライブとなる第５速用変速ギヤにも利用して前
進５段に変速制御するので、変速段が増して車両の動力
性能や燃料消費率等が向上し、しかもセンターディファ
レンシャル装置の有効活用にもなり、軽量，コンパクト
な多段自動変速機付の４輪駆動装置を提供することがで
きる。

さらに、自動変速機は全く変更しないので、互換性に
優れ、構造も簡単化する。

また、センターディファレンシャル装置は、主変速機
のもつ最高速段の範囲ではセンターディファレンシャル
装置による駆動力配分と差動制限機能を有した前後輪へ
の駆動力配分となり、第５速では差動制限機構単独によ
る駆動力配分制御が可能な４輪駆動の性能を備えること
ができる。

さらにまた、センターディファレンシャル装置の後部
の油圧多板クラッチ装置は、第５速用ブレーキ，動力伝
達用油圧多板クラッチ，差動制限とトルク移動用油圧多
板クラッチの必要最小限であるため、構造が簡単にな
り、油圧制御系も簡単になる。

またさらに、センターディファレンシャル装置は複合
プラネタリギヤ式のため、前後輪へのトルク配分と第５
速ギヤ比の設定の自由度が大きい。

そして、第５速の変速比はセンターディファレンシャ
ル装置の構造と構成を変更すること無く得られるので、
構造的に有利になる。

第１図と第２図の縦置きの第１の実施例によると、自
動変速機の後部のトランスファケース内部にセンターデ
ィファレンシャル装置，油圧多板クラッチ装置が同軸上
に配置されるので、組付性，部品の互換性等の点で有利
になる。

第４図，第５図の横置きの第2,第３の実施例による
と、トランスミッションケース内部，ディファレンシャ
ル装置を変更しなくてすみ、部品の互換性，共用性の点
で有利になる。また、エンジン側にオフセットしたトラ
ンスファケース内部にセンターディファレンシャル装
置，油圧多板クラッチ装置が配置されるので、車体幅方
向の大型化，幅寸法の制約を受けない。

第６図の第４の実施例によると、トランスミッション
ケース内に自動変速機，ディファレンシャル装置と共に
センターディファレンシャル装置等も配置されてコンパ
クト化する。また、トランスファ部以降が簡素化して、
動力の引回し自由度が増し、車室内への影響が少なくな
って居住空間の確保が容易になる。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明の多段自動変速機付４輪駆動車として、
縦置き配置の第１の実施例の全体を示すスケルトン図、第２図はセンターディファレンシャル装置と油圧多板ク
ラッチ装置の部分の拡大断面図、第３図はトルク配分状態，差動制限と直結用伝達トルク
の流れを説明する略図、第４図は本発明の多段自動変速機付４輪駆動車として、
横置き配置の第２の実施例を示すスケルトン図、第５図は同第３の実施例を示すスケルトン図、第６図は同第４の実施例を示すスケルトン図である。 15……変速機出力軸、30……自動変速機、50……センタ
ーディファレンシャル装置（前輪側出力要素）、53……
第２のサンギヤ（後輪側出力要素，増速ギヤ比を得る固
定要素）、61,62……油圧多板クラッチ、63……第５速
用ブレーキ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】多段自動変速機の出力軸に連結される第１
のサンギヤと、前後輪の駆動軸のいずれか一方に出力す
る第１の出力軸に結合される第２のサンギヤと、上記第
１のサンギヤと第２のサンギヤにそれぞれ噛み合い、且
つ同軸上に直列配置され一体に構成された一対のピニオ
ンと、上記ピニオンを第１と第２のサンギヤの周りに回
転可能に支持すると共に前後輪の駆動軸のいずれか他方
に出力する第２の出力軸へ伝動するキャリヤとを有し、
多段自動変速機の出力軸からの動力を前後輪の駆動軸に
配分する複合プラネタリギヤ式センターディファレンシ
ャル装置を有する多段自動変速機付４輪駆動車におい
て、上記第１の出力軸と上記第２のサンギヤのと結合に介在
して設けられ上記第１の出力軸と上記第２のサンギヤと
の結合を選択的に解除する摩擦係合手段と、上記第２の
サンギヤと変速機の固定部材とを選択的に係合するブレ
ーキ手段とを設け、上記摩擦係合手段によって結合を解除すると共に、上記
ブレーキ手段を動作させて第２のサンギヤを変速機の固
定部材に固定することにより、上記センターディファレ
ンシャル装置を上記多段自動変速機の出力から第２の出
力軸への変速歯車装置として選択的に用いることを特徴
とする多段自動変速機付４輪駆動車。
【請求項２】上記第１の出力軸と上記第２の出力軸の間
には第１の出力軸と第２の出力軸の間の動力を伝達可能
にすると共に、その間の動力配分を制御する差動制限装
置を設けたことを特徴とする請求項１記載の多段自動変
速機付４輪駆動車。
【請求項３】上記変速歯車装置として選択されたセンタ
ーディファレンシャル装置と、上記多段自動変速機の所
定の変速段との組合せにより、上記多段自動変速機の単
独での最高速段よりギヤ比の小さいオーバードライブ変
速段を得るように設定すると共に、上記差動制限手段に
より第２の出力軸から第１の出力軸に動力伝達し、第１
と第２の出力軸の双方に動力を伝達することを特徴とす
る請求項２記載の多段自動変速機付４輪駆動車。