JP4399350B2 - 車両用四輪駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動源（エンジン等）からの回転駆動力を前輪および後輪に伝達して四輪全てを回転駆動する車両用四輪駆動装置に関し、さらに詳しくは、駆動源からの回転駆動力をセンターディファレンシャル機構を介して前後輪に分割して伝達するように構成された車両用四輪駆動装置に関する。

前輪および後輪をともに駆動する四輪駆動車両は従来から一般的に知られており、前輪および後輪の間にセンターディファレンシャル機構を設け、エンジンの回転駆動力をこのセンターディファレンシャル機構を介して分割して前後輪に伝達するように構成された四輪駆動車両も知られている。このような四輪駆動車両においても、前輪および後輪にはそれぞれ左右の車輪の回転差を吸収するためのアクスルディファレンシャル機構が設けられる。このため、この種の四輪駆動車両においては、センターディファレンシャル機構と、前後輪のアクスルディファレンシャル機構とが必要であり、合計３つのディファレンシャル機構を配設する必要がある。

このような３つのディファレンシャル機構をそれぞれ別々に配設したのでは、車両の駆動力伝達装置構成が大型化するとともに部品点数も多くなり、コストアップに繋がるという問題がある。このようなことから、前後いずれか一方のアクスルディファレンシャル機構とセンターディファレンシャル機構とを一体に構成することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置によれば、前輪側アクスルディファレンシャル機構とセンターディファレンシャル機構とを一体に構成しているため、動力伝達装置全体の構成を小型化できると考えられる。

特開２００３−４８４４１号公報

しかしながら、前輪側アクスルディファレンシャル機構とセンターディファレンシャル機構とが一体に構成された統合ディファレンシャル機構においては、それぞれのディファレンシャル機構はオープンタイプとなっており、例えば、４輪の内１輪が空転した場合、回転駆動力の大部分が滑った１輪に配分されることとなり、車両全体としては駆動力を得ることができないという課題がある。また、ブレーキコントロールにより、空転している１輪の滑りを抑えるように構成した場合には、ブレーキの仕事量が増大するという課題もあった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、ディファレンシャル機構の回転差を制限することにより、スリップしていない車輪に駆動力を伝達することができる車両用四輪駆動装置を提供することを目的とする。

このような目的達成のため、本発明においては、駆動源（例えば、実施形態におけるエンジンＥ）からの回転駆動力を前輪側及び後輪側に分割して伝達するセンターディファレンシャル機構と、このセンターディファレンシャル機構により分割された回転駆動力を前輪側及び後輪側の一方における左右の車輪に分割して伝達するアクスルディファレンシャル機構とをハウジング内に有して車両用四輪駆動装置が構成される。そして、センターディファレンシャル機構が、駆動源からの回転駆動力を受けて回転駆動される入力ギヤ部材（例えば、実施形態における出力ギヤボディ５０）と、この入力ギヤ部材と一体に構成された第１キャリア部材（例えば、実施形態における第１キャリア１３）と、第１サンギヤ部材（例えば、実施形態における第１サンギヤ１１）と、第１リングギヤ部材（例えば、実施形態における第１リングギヤ１４）と、第１リングギヤ部材の外周に一体に形成されて前輪側及び後輪側の他方に回転駆動力を伝達するはすば歯車である出力ギヤ部材（例えば、実施形態における後輪駆動ギヤ１５）とからなるシングルピニオンタイプの第１遊星歯車装置から構成される。また、アクスルディファレンシャル機構が、第１サンギヤ部材と一体に構成された第２リングギヤ部材（例えば、実施形態における第２リングギヤ２４）と、左右の車輪の一方に繋がる第２サンギヤ部材（例えば、実施形態における第２サンギヤ２１）と、左右の車輪の他方に繋がる第２キャリア部材（例えば、実施形態における第２キャリア２３）とからなるダブルピニオンタイプの第２遊星歯車装置から構成される。さらに、入力ギヤ部材と一体に構成された第１キャリア部材に円筒状の保持部材（例えば、実施形態における第２保持部材５２）が嵌合されて入力回転部材が構成され、この入力回転部材内に第２遊星歯車装置が配設される。また、第１リングギヤ部材と出力ギヤ部材とを一体に有する円筒状の出力回転部材（例えば、実施形態における駆動ギヤボディ５５）が保持部材の外周を覆うように保持部材に対して回転軸方向に摺動可能に配設される。そして、入力ギヤ部材の内周と出力回転部材の外周との間に設けられた差動制限装置と、入力ギヤ部材および出力回転部材の回転軸方向の一端側の間に設けられ出力回転部材が一端側に摺動したときに係合して入力回転部材および出力回転部材を一体に回転させる第１クラッチ（例えば、実施形態における減速側クラッチＣ３）と、保持部材および出力回転部材の回転軸方向の他端側の間に設けられ出力回転部材が他端側に摺動したときに係合して入力回転部材および出力回転部材を一体に回転させる第２クラッチ（例えば、実施形態における加速側クラッチＣ２）とを有し、この差動制限装置が、入力回転部材と出力回転部材との回転差を小さくする回転抵抗を与えるように構成される。

このような本発明に係る車両用四輪駆動装置において、差動制限装置が、入力ギヤ部材の内周に配設された入力側摩擦部材（例えば、実施形態におけるクラッチプレート７０）と、出力回転部材の外周に配設された出力側摩擦部材（例えば、実施形態におけるクラッチディスク８０）とから構成され、また、出力ギヤ部材がギヤ反力を受けて出力回転部材が回転軸方向に摺動したときに、入力側摩擦部材と出力側摩擦部材とが当接し、摩擦力により入力回転部材と出力回転部材との回転差を小さくする回転抵抗を与えるように構成されることが好ましい。

あるいは本発明に係る車両用四輪駆動装置において、差動制限装置が、入力ギヤ部材の内周に配設された入力側プレート（例えば、実施形態におけるアウタプレート９２）と、出力回転部材の外周に配設された出力側プレート（例えば、実施形態におけるインナプレート９３）と、内部に入力側プレートおよび出力側プレートを有するとともに粘性流体（例えば、シリコンオイル）が充填された動力伝達室とから構成され、入力側プレートおよび出力側プレートに対する粘性流体の粘性抵抗により入力回転部材と出力回転部材との回転差を小さくする回転抵抗を与えるように構成されることが好ましい。

本発明に係る車両用四輪駆動装置を以上のように構成すると、差動制限装置により、前輪若しくは後輪の一方がスリップしても、そのスリップしている一方の車輪に回転駆動力が集中せず、他方の車輪で動力源からの駆動力を得ることができる。また、入力ギヤ部材の内周側に差動制限装置を配設するように構成することにより、車両用四輪駆動装置が大型化することがない。

なお、この差動制限装置を、出力ギヤ部材に作用するギヤ反力を利用して出力回転部材を保持部材に対して摺動させることにより入力側摩擦部材と出力側摩擦部材とが当接して発生する摩擦力により回転差を小さくする回転抵抗を与えるように構成すると、この差動制限装置を作動させる特別な部品を必要とせず、構造を簡略化して重量や製造コストを削減することができる。さらに、ギヤ反力が大きくなったときは第１若しくは第２クラッチにより入力ギヤ部材と出力回転部材とをロックして一体回転させることにより、悪路脱出性を向上させることができる。

あるいは、差動制限装置を、粘性流体を用いた粘性カップリングにより構成すると、入力回転部材と出力回転部材との間の回転差が生じたときに応答遅れが生じないようにすることができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施例に係る車両用四輪駆動装置を有した動力伝達系を示しており、まずこの動力伝達系について説明する。この動力伝達系はエンジンＥの回転駆動力を左右の前輪５ａ，５ｂ及び左右の後輪３７ａ，３７ｂに振り分けて伝達するように構成されている。エンジンＥの出力は、トルクコンバータ、変速ギヤ等を有して構成される変速機構ＴＭにおいて変速された後、変速機出力軸１上に結合配設された出力駆動ギヤ２から本実施例に係る四輪駆動装置構成を有した動力分割装置ＤＦに伝達される。動力分割装置ＤＦは、出力駆動ギヤ２と噛合する出力従動ギヤ３を有し、さらにこの出力従動ギヤ３と同軸に併設された第１遊星歯車装置１０及び第２遊星歯車装置２０を有して構成される。

第１遊星歯車装置１０は、出力従動ギヤ３と同軸に配設された第１サンギヤ１１と、第１サンギヤ１１と同軸に配設されるとともに出力従動ギヤ３に結合された第１キャリア１３と、第１キャリア１３により回転自在に保持され、第１サンギヤ１１と噛合してその周りを公転する複数の第１ピニオンギヤ１２と、第１ピニオンギヤ１２の外周を囲む内歯を有し、第１ピニオンギヤ１２と噛合するとともに第１サンギヤ１１と同軸上で回転する第１リングギヤ１４とを有して構成される。この構成から分かるように、第１遊星歯車装置１０はシングルピニオンタイプの遊星歯車機構から構成される。そして、第１サンギヤ１１は第２遊星歯車装置２０の第２リングギヤ２４と一体に構成されている。また、第１リングギヤ１４の外周には後輪側に駆動力を伝達するための後輪駆動ギヤ１５が一体に形成されている。

第２遊星歯車装置２０は、出力従動ギヤ３及び第１サンギヤ１１と同軸に配設された第２サンギヤ２１と、第２サンギヤ２１と同軸に配設された第２キャリア２３と、第２キャリア２３により回転自在に保持され、第２サンギヤ２１と噛合してその周りを公転する複数の第２内ピニオンギヤ２２ａと、第２キャリア２３により回転自在に保持され第２内ピニオンギヤ２２ａと噛合してこれと一緒に公転する複数の第２外ピニオンギヤ２２ｂと、第２外ピニオンギヤ２２ｂの外周を囲む内歯を有し、第２外ピニオンギヤ２２ｂと噛合するとともに第２サンギヤ２１と同軸上で回転する第２リングギヤ２４とを有して構成される。この構成から分かるように、第２遊星歯車装置２０はダブルピニオンタイプの遊星歯車機構から構成される。そして、第２リングギヤ２４は上述のように第１サンギヤ１１と一体に構成されて結合されている。また、第２サンギヤ２１は右アクスルシャフト４ａを介して右前輪５ａに連結され、第２キャリア２３は左アクスルシャフト４ｂを介して左前輪５ｂに連結されている。

一方、第１リングギヤ１４の外周に一体に設けられた後輪駆動ギヤ１５は、後輪駆動シャフト３１ａ上に形成された後輪従動ギヤ３１と噛合する。後輪駆動シャフト３１ａには第１ベベルギヤ３２が連結され、この第１ベベルギヤ３２と噛合する第２ベベルギヤ３３にプロペラシャフト３４が連結されている。プロペラシャフト３４は後輪側アスクルディファレンシャル機構３５に繋がり、後輪側アクスルディファレンシャル機構３５は左右のアクスルシャフト３６ａ，３６ｂを介して左右の後輪３７ａ，３７ｂに繋がる。

以上の構成の動力伝達系において、エンジンＥの出力回転は変速機構ＴＭにおいて変速されて変速機出力軸１上に結合配設された出力駆動ギヤ２から出力従動ギヤ３に伝達される。出力従動ギヤ３は第１遊星歯車装置１０の第１キャリア１３と結合されており、出力従動ギヤ３に伝達された回転駆動力は第１キャリア１３にそのまま伝達され、第１キャリア１３により回転自在に支持された第１ピニオンギヤ１２が噛合する第１サンギヤ１１及び第１リングギヤ１４に分割して伝達される。上述の構成から分かるように、第１サンギヤ１１は前輪側に繋がるとともに第１リングギヤ１４は後輪側に繋がっており、第１遊星歯車装置１０はセンターディファレンシャル機構として用いられる。

まず、第１サンギヤ１１に伝達された回転駆動力はこれと一体結合された第２リングギヤ２４にそのまま伝達され、第２リングギヤ２４と噛合する第２外ピニオンギヤ２２ｂ及び第２内ピニオンギヤ２２ａを回転自在に支持する第２キャリア２３と第２内ピニオンギヤ２２ａが噛合する第２サンギヤ２１とに分割して伝達される。そして、第２キャリア２３に伝達された回転駆動力は左アクスルシャフト４ｂを介して左前輪５ｂに伝達され、第２サンギヤ２１に伝達された回転駆動力は右アクスルシャフト４ａを介して右前輪５ａに伝達され、これら左右の前輪５ａ，５ｂが回転駆動される。この構成から分かるように、第２遊星歯車装置２０は前輪側アクスルディファレンシャル機構として用いられている。

一方、第１リングギヤ１４に伝達された回転駆動力は、第１リングギヤ１４の外周に一体に設けられた後輪駆動ギヤ１５からこれと噛合する後輪従動ギヤ３１に伝達され、後輪駆動シャフト３１ａ、第１ベベルギヤ３２、第２ベベルギヤ３３及びプロペラシャフト３４を介して後輪側アクスルディファレンシャル機構３５に伝達される。そして、後輪側アクスルディファレンシャル機構３５から左右のアクスルシャフト３６ａ，３６ｂに分割されて左右の後輪３７ａ，３７ｂに伝達されて、左右の後輪３７ａ，３７ｂが回転駆動される。

以上の構成において第１遊星歯車装置１０によるセンターディファレンシャル機構としての作動と、第２遊星歯車装置２０による前輪用アクスルディファレンシャル機構としての作動について、図２の速度線図を参照して説明する。図２には、第１遊星歯車装置１０における第１サンギヤ１１、第１キャリア１３及び第１リングギヤ１４の回転速度関係と、第２遊星歯車装置２０における第２サンギヤ２１、第２キャリア２３及び第２リングギヤ２４の回転速度関係とを示している。

この速度線図において、これら各回転要素の回転数を縦方向の長さで表し、各要素の横方向の間隔ａ，ｂ，ｃ，ｄはサンギヤ及びリングギヤの歯数の逆数に対応して示している。第１遊星歯車装置１０はシングルピニオンタイプであるため各要素の位置関係は図示のように左から第１サンギヤ１１、第１キャリア１３、第１リングギヤ１４となり、第１サンギヤ１１及び第１キャリア１３を示す縦線の横方向間隔ａ＝１／Ｎs1であり、第１キャリア１３及び第１リングギヤ１４を示す縦線の横方向間隔ｂ＝１／Ｎr1である。また、第２遊星歯車装置２０はダブルピニオンタイプであるため、各要素の位置関係が第１遊星歯車装置１０とは図示のように相違して左から第２キャリア２３、第２リンギギヤ２４、第２サンギヤ２１となり、第２サンギヤ２１及び第２キャリア２３を示す縦線の横方向間隔ｃ＝１／Ｎs2であり、第２キャリア２３及び第２リングギヤ２４を示す縦線の横方向間隔ｄ＝１／Ｎr2である。但し、Ｎs1，Ｎr1，Ｎs2，Ｎr2はそれぞれ第１サンギヤ１１、第１リングギヤ１４、第２サンギヤ２１、第２リングギヤ２４の歯数を意味する。

この速度線図から分かるように、エンジンＥからの回転駆動力が出力従動ギヤ３から第１キャリア１３に伝達されると、第１サンギヤ１１及び第１リングギヤ１４に分割されて前輪側及び後輪側に伝達される。このとき、前輪及び後輪が同一速度で回転駆動されるときには第１遊星歯車装置１０の全体が一体となって回転され、線図において実線Ａで示すように前輪側及び後輪側が同一回転で駆動される。一方、例えば前輪側がスリップしやすい条件となり後輪側より走行負荷が小さくなると、破線Ｂで示すように前輪側に繋がる第１サンギヤ１１の回転が上昇し、後輪側に繋がる第１リングギヤ１４の回転が低下する。逆に、後輪側がスリップしやすい条件となり前輪側より走行負荷が小さくなると、破線Ｃで示すように後輪側に繋がる第１リングギヤ１４の回転が上昇し、前輪側に繋がる第１サンギヤ１１の回転が低下する。このようにして、前輪側と後輪側との回転差を許容しつつ、これら両者に回転駆動力を分割して伝達するセンターディファレンシャル作動が行われる。

上記のようにして第１遊星歯車装置１０により分割されて第１サンギヤ１１に伝達された回転駆動力は、これと一体に形成された第２リングギヤ２４に伝達される。このようにして第２リングギヤ２４に伝達された回転駆動力は、第２遊星歯車装置２０において第２サンギヤ２１及び第２キャリア２３に分割されて左右の前輪に伝達される。このとき、左右の前輪がスリップなく同一速度で回転駆動されるときには第２遊星歯車装置２０の全体が一体となって回転され、線図において実線Ｄで示すように左右前輪が同一回転で駆動される。一方、例えば、左前輪５ｂがスリップしやすい条件となり右前輪５ａより走行負荷が小さくなると、破線Ｅで示すように左前輪５ｂに繋がる第２キャリア２３の回転が上昇し、右前輪５ａに繋がる第２サンギヤ２１の回転が低下する。逆に、右前輪５ａの走行負荷が小さくなると、破線Ｆで示すように右前輪５ａに繋がる第２サンギヤ２１の回転が上昇し、左前輪５ｂに繋がる第２キャリア２３の回転が低下する。このようにして、左右前輪５ａ，５ｂの回転差を許容しつつ、これら両者に回転駆動力を分割して伝達する前輪側アクスルディファレンシャル作動が行われる。

なお、以上の説明からも明らかなように、前後輪５ａ，５ｂ，３７ａ，３７ｂのいずれか一つがスリップすると、そのスリップしている車輪の回転が上昇し、他のスリップしていない、すなわち、エンジンＥの回転駆動力を地面に伝えて車両を駆動する車輪にエンジンＥの回転駆動力が十分に伝達されなくなる。そこで、本実施例に係る動力分割装置ＤＦは、図１に示すように、出力従動ギヤ３（第１キャリア１３）と第１リングギヤ１４との間に差動制限装置Ｃを設けて、所定の条件においては、この差動制限装置Ｃにより第１キャリア１３と第１リングギヤ１４の回転差が小さくなるように構成されている。

それでは、動力分割装置ＤＦの具体的な構成の第１実施例について図３を参照して説明する。動力分割装置ＤＦは、ハウジングＨＳＧ内に出力従動ギヤ３、第１及び第２遊星歯車装置１０，２０を左右一対のテーパローラベアリング６１，６２により回転自在に支持して構成される。出力従動ギヤ３を外周部に有する出力ギヤボディ５０の左側ボス部５０ｅが左テーパローラベアリング６２によりハウジングＨＳＧに対して回転自在に支持されている。この出力ギヤボディ５０を図４に示しており、出力従動ギヤ３の内径側に右方向に開放した凹部を有する壁面５０ａを有し、この壁面５０ａから複数の連結アーム５０ｂが右側方に突出するとともにこの連結アーム５０ｂの先端にリング状の第１保持部５１が一体に形成されている。また、複数の連結アーム５０ｂの間には第１ピニオンギヤ１２を配設するためのピニオン配設空間５０ｃが形成されている。なお、この出力ギヤボディ５０はロストワックス鋳造法により成形されて作られている。

壁面５０ａ及び第１保持部５１にはピニオン配設空間５０ｃを通るとともに同軸に位置するピン圧入孔５０ｄ，５１ａが軸方向に延びてそれぞれ複数形成されており、このピン圧入孔５０ｄ，５１ａ内に第１キャリアピン１３ａが圧入される。但し、このとき、ピニオン配設空間５０ｃ内に第１ピニオンギヤ１２を配設した状態で第１キャリアピン１３ａが圧入され、図３に示すように、第１キャリアピン１３ａ上に第１ピニオンギヤ１２が回転自在に支持された状態となる。この構成から分かるように、出力ギヤボディ５０、第１キャリアピン１３ａ及び第１保持部５１により第１キャリア１３が構成されている。

第１保持部５１の円筒状外周面５１ｂには、図４に示す円筒状の第２保持部材５２が結合される。第２保持部材５２は、左側に開口した円筒状に形成されており、左側円筒部の内周面５２ａと上記第１保持部５１の円筒状外周面５１ｂとが圧入嵌合されて図５に示すように一体となって入力回転部材が構成される。このように一体に構成された入力回転部材において、その右端部すなわち第２保持部材５２の右側ボス部５２ｂが右テーパローラベアリング６１によりハウジングＨＳＧに対して回転自在に支持されている。このように、出力ギヤボディ５０、第１キャリアピン１３ａ、第１保持部５１及び第２保持部材５２が一体に結合されて入力回転部材が構成されるとともに、この入力回転部材が左右テーパローラベアリング６１，６２によりハウジングＨＳＧに対して回転自在に支持されている。

一方、このように一体結合されて構成された入力回転部材の第１保持部５１の外周側の出力回転部材保持空間５０ｈに位置して、図６及び図７に示すように、内周に第１リングギヤ１４を有するとともに外周に後輪駆動ギヤ１５が形成される円筒状の駆動ギヤボディ５５（これを出力回転部材とも称する）が配設されている。この駆動ギヤボディ５５は、左側外周部において出力ギヤボディ５０内に配設された差動制限装置Ｃを有している。この駆動ギヤボディ５５は、第１保持部５１等から構成される入力回転部材に対して回転自在であるとともに、回転軸方向（左右方向）に摺動自在である。

それでは、この差動制限装置Ｃについて図６〜図１１を用いて説明する。差動制限装置Ｃは、出力ギヤボディ５０に配設された複数のクラッチプレート７０、入力側ピストンプレート７１、入力側突当て部材７２、及び、入力側サークリップ７３、並びに、駆動ギヤボディ５５に配設された複数のクラッチディスク８０、出力側ピストンディスク８１、出力側突当て部材８２、及び、出力側サークリップ８３からなる湿式多板クラッチ（摩擦係合装置）で構成されている。なお、クラッチプレート７０及びクラッチディスク８０の面上には、同心円状に摩擦材７０ｂ，８０ｂが貼り付けられている。

出力ギヤボディ５０の出力従動ギヤ３の内径側（内周面）には、左右に延びる入力側スプライン溝５０ｆが多数形成されている。また、クラッチプレート７０及び入力側ピストンプレート７１はドーナッツ状で円盤状に形成されており、その外周側に突出する複数のプレート側結合部７０ａが形成されている（図１０にはクラッチプレート７０のみを示すが、入力側ピストンプレート７１も同様である）。このプレート側結合部７０ａが入力側スプライン溝５０ｆにスプライン結合することにより、クラッチプレート７０及び入力側ピストンプレート７１は出力ギヤボディ５０に対して左右方向に摺動自在に保持される。また、クラッチプレート７０及び入力側ピストンプレート７１は、入力側スプライン溝５０ｆの右端側の固定溝５０ｇに取り付けられる入力側サークリップ７３により右方の摺動が規制される。

一方、駆動ギヤボディ５５の左側外周部（外周面）には、左右に延びる出力側スプライン溝５５ａが多数形成されている。また、クラッチディスク８０及び出力側ピストンディスク８１はドーナッツ状で円盤状に形成されており、その内周側に突出する複数のディスク側結合部８０ａが形成されている（図１１にはクラッチプレート８０のみを示しているが、出力側ピストンディスク８１も同様である）。このディスク側結合部８０ａが出力側スプライン溝５５ａにスプライン結合されることにより、クラッチディスク８０及び出力側ピストンプレート８１は駆動ギヤボディ５５に対して左右方向に摺動自在に保持される。また、クラッチディスク８０及び出力側ピストンディスク８１は、出力側スプライン溝５５ａの左端側の固定溝５５ｂに取り付けられる出力側サークリップ８３により左方の摺動が規制される。

そして、図１２に示すように、入力側ピストンプレート７１と出力側ピストンディスク８１とで挟むように複数のクラッチプレート７０とクラッチディスク８０とが交互に重なり、互いの摩擦材７０ｂ，８０ｂが対向するように配設することにより差動制限装置Ｃが構成される。なお、入力側スプライン溝５０ｆの左端部には入力側突当て部材７２が配設されており、同様に、出力側スプライン溝５５ａの右端部には出力側突当て部材８２が配設されている。通常はこれらのクラッチプレート７０，クラッチディスク８０，入力側ピストンプレート７１，出力側ピストンディスク８１は、引きずりロス低減のため、互いに所定の間隔を有して（初期クリアランスを設けて）配設されている。

右テーパローラベアリング６１により回転自在に支持された第２保持部材５２に軸方向に貫通して貫通孔５２ｃが形成され、この貫通孔５２ｃ内に右アクスルシャフト４ａの端部が相対回転自在に挿入されている。右アクスルシャフト４ａの先端には第２サンギヤ２１が形成された第２サンギヤボディ５６がスプライン結合されて取り付けられている。

左テーパローラベアリング６２により回転自在に支持された出力ギヤボディ５０に軸方向に貫通して貫通孔５０ｊが形成されるとともにこの貫通孔５０ｊ内に左アクスルシャフト４ｂの端部が相対回転自在に挿入されている。この左アクスルシャフト４ｂの先端には第２キャリア２３を構成する第３保持部材５３がスプライン結合されて配設されている。第３保持部材５３には、第２内ピニオンギヤ２２ａを回転自在に支持する第２内キャリアピン２３ａと、第２外ピニオンギヤ２２ｂを回転自在に支持する第２外キャリアピン２３ｂとが圧入されて取り付けられている。これら第２内及び外キャリアピン２３ａ，２３ｂの軸方向反対側には第４保持部材５４が一体に形成されており、これら第３保持部材５３、第２内及び外キャリアピン２３ａ，２３ｂ及び第４保持部材５４により第２キャリア２３が構成されている。また、第１サンギヤ１１と第２リングギヤ２４とを一体に有する連結ギヤ部材５７が、第３保持部材５３の外周面上に回転自在に配設されている。

なお、この動力分割装置ＤＦにおいて、図５に示すように出力従動ギヤ３（及び出力駆動ギヤ２）は、かみあい率を良くして回転を円滑で静かなものとするために、ヘリカルギヤ（はすば歯車）として構成されている。同様に、図示しないが、後輪駆動ギヤ１５（及び後輪従動ギヤ３１）もヘリカルギヤとして構成されている。そのため、エンジンＥからの回転出力を受けて加速しているとき、若しくは、エンジンブレーキ等により減速しているときは、出力従動ギヤ３や後輪駆動ギヤ１５は回転軸方向のギヤ反力（スラスト力）を受ける。

すなわち、センターディファレンシャル機構において、加速しているときは、図１２に示すように、後輪駆動ギヤ１５と後輪従動ギヤ３１との噛み合わせ部において、後輪駆動ギヤ１５が後輪従動ギヤ３１から回転軸方向で右方向のギヤ反力を受けることになり、このギヤ反力により出力回転部材（駆動ギヤボディ５５）は右方向に押される。そのため、駆動ギヤボディ５５が右方向に摺動し、出力側サークリップ８３により左方向の摺動が規制された出力側ピストンディスク８１がクラッチプレート７０及びクラッチディスク８０を入力側ピストンプレート７１（入力側サークリップ７３）に押しつけることとなり、これらのクラッチプレート７０やクラッチディスク８０等の間に摩擦力（回転抵抗）が発生し、第１キャリア１３と第１リングギヤ１４の回転差が小さくなる。同様に、減速しているときは、図１３に示すように、後輪駆動ギヤ１５が後輪従動ギヤ３１から回転軸方向で左方向のギヤ反力を受けることになり、このギヤ反力により出力回転部材（駆動ギヤボディ５５）は左方向に押される。そのため、駆動ギヤボディ５５が左方向に摺動し、出力側突当て部材８２に右方向の摺動が規制された入力側ピストンプレート７１がクラッチディスク８０及びクラッチプレート７０を出力側ピストンディスク８１（入力側突当て部材７２）に押しつけることになり、これらのクラッチディスク８０やクラッチプレート７０等の間に摩擦力（回転抵抗）が発生して、第１キャリア１３と第１リングギヤ１４の回転差が小さくなる。

ここで、図１４を用いて、以上のように構成された動力分割装置ＤＦの効果について説明する。例えば、前進しているときに後輪３７ａ（３７ｂ）がスリップすると、第１遊星歯車装置１０の回転数は図２の破線Ｃのように前輪側（第１リングギヤ１４）の回転数が第１キャリア１３の回転数より遅くなり、回転駆動力（トルク）は後輪側に多く配分される。このような状態で、加速されると、上述のようにギヤ反力が発生して差動制限装置Ｃのクラッチプレート７０とクラッチディスク８０が当接し摩擦力が発生するため、この第１リングギヤ１４の回転数が増加し（第１キャリア１３と第１リングギヤ１４との回転差は小さくなる）、その結果、スリップしていない前輪側に回転駆動力が配分されることになる。同様に、前進しているときに前輪５ａ（５ｂ）がスリップすると、第１遊星歯車装置１０の回転数は図２の破線Ｂのように前輪側（第１リングギヤ１４）の回転数が第１キャリア１３の回転数より速くなり、トルクは前輪側に多く配分される。このような状態で加速されると、差動制限装置Ｃにより第１リングギヤ１４の回転数が減少し（この場合も、第１キャリア１３と第１リングギヤ１４との回転差は小さくなる）、その結果、スリップしていない後輪側にトルクが配分されることになる。なお、前進しているときに減速される場合や、後進しているときに加速若しくは減速されるときも同様であり、スリップしてない車輪に回転駆動力が配分される。

このように、差動制限装置Ｃにより入力回転部材（第１キャリア１３）と出力回転部材（第１リングギヤ１４）との回転数の差を制限することにより、加速若しくは減速しているときは、前輪５ａ，５ｂ若しくは後輪３７ａ，３７ｂのうちスリップしていない方に回転駆動力が配分されることになり、エンジンＥからの駆動力を有効に利用することができる。このとき、差動制限装置Ｃは、出力ギヤボディ５０と駆動ギヤボディ５５との間に配設することができ、この差動制限装置Ｃを配設するために特別なスペースを設ける必要が無く、動力分割装置ＤＦが大型化することがない。また、差動制限装置Ｃの作動には、後輪駆動ギヤ１５に対して回転軸方向に働くギヤ反力（スラスト力）を利用しており、さらに、加速、減速、両方向のスラスト力を利用できるため、特別な部品を必要とせず、構造を簡略化して重量や製造コストを削減可能である。さらに、この動力分割装置ＤＦによると、図１４に示すように、前進加速時において、コーナーリング中は後輪３７ａ，３７ｂに駆動力が配分されるため、ニュートラルステアに近くなり、この動力分割装置ＤＦを搭載する四輪駆動車両の操作性を向上させることができる。

ところで、以上の第１実施例においては、差動制限装置Ｃにより入力回転部材と出力回転部材との回転数の差を小さくするようにした場合について説明したが、路面状況が悪く、前輪５ａ，５ｂ若しくは後輪３７ａ，３７ｂがスリップしている状況でエンジンＥからのトルクが増えた場合には、入力回転部材と出力回転部材をロック、すなわち、センターディファレンシャル機構をロックした方が、悪路脱出性が向上する。そのためのロック用のクラッチＣ２，Ｃ３を備えた動力分割装置ＤＦの第２実施例について図１５を用いて説明する。なお、図１５には要部のみを示し、その他の構成は第１実施例と同様とし、第１実施例と同一の構成要素については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

まず、加速時は上述のように後輪駆動ギヤ１５が受けるギヤ反力により駆動ギヤボディ５５（出力回転部材）は右方に押されて出力ギヤボディ５０および第２保持部材５２（入力回転部材）に対して右方向に摺動する。そこで、第２保持部材５２の外周面から外方に突出するように係止部５２ａを形成し、この係止部５２ａの左側面に同心円状に高摩擦係数の摩擦材を取り付け、対向する駆動ギヤボディ５５の面（図９における面５５ｄ）に同心円状に高摩擦係数の摩擦材を取り付けて加速側クラッチＣ２を構成することにより、後輪駆動ギヤ１５が所定の値以上の加速側のギヤ反力を受けると、この加速側クラッチＣ２が係合して出力回転部材（駆動ギヤボディ５５）と入力回転部材（第２保持部材５２および出力ギヤボディ５０）がロックされて一体に回転し、スリップしていない車輪に回転駆動力が伝達される。

一方、減速時においても、後輪駆動ギヤ１５が受けるギヤ反力により駆動ギヤボディ５５は左方に押されて出力ギヤボディ５０および第２保持部材５２に対して左方向に摺動する。そこで、駆動ギヤボディ５５の左側面（図８若しくは図９における面５５ｃ）と出力ギヤボディ５０の対向する面（図６における面５０ｉ）に同心円状に高摩擦係数の摩擦材を取り付けて減速側クラッチＣ３を構成することにより、後輪駆動ギヤ１５が所定の値以上の減速側のギヤ反力を受けることにより、この減速側クラッチＣ３が係合して駆動ギヤボディ５５と出力ギヤボディ５０がロックされて一体に回転し、スリップしていない車輪に回転駆動力が伝達される。

なお、この加速側および減速側クラッチＣ２，Ｃ３を高摩擦係数の摩擦材で構成する代わりに、ドグ歯クラッチのような機械的ロック機構で構成することも可能である。

以上のように、第１および第２実施例では、センターディファレンシャル機構において前後輪の回転数の差を制限する差動制限装置Ｃとして、湿式多板クラッチを用いた場合について説明した。このような構成によると、後輪駆動ギヤ１５のヘリカルアングルより発生するスラスト力（ギヤ反力）により差動制限装置Ｃを係合させることができるが、ギヤの倒れによる片当たりや、ギヤ音が発生する、ギヤの強度をアップさせるために剛性をアップさせる必要があるという課題や、湿式多板クラッチを使用しているための潤滑不足によるクラッチジャダーが発生するという課題がある。また、第１および第２実施例に係る差動制限装置Ｃは車両が加速、若しくは、減速するときのトルクに応じて係合するため（このような構成を「トルク感応型」と呼ぶ）、アクセルをオフしたときの車両の挙動変化が激しくなり、運転者に不快感を与える可能性がある。さらに、この差動制限装置Ｃは、上述のように引きずりロス低減のため、クラッチプレート７０およびクラッチディスク８０の間に初期クリアランスを設けているため、このクリアランスが差動制限装置Ｃの締結時の応答遅れを発生させてしまう。

そこで第３実施例として、差動制限装置Ｃに粘性カップリングを用いた場合の動力分割装置ＤＦについて図１６を用いて説明する。なお、第２実施例の場合と同様に、図１６には要部のみを示し、その他の構成は第１実施例と同様とし、第１実施例と同一の構成要素については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第３実施例に係る差動制限装置Ｃは、円筒状に形成され、駆動ギヤボディ５５の左端部の外周面に取り付けられたクラッチケース９０、クラッチケース９０の内周面に形成されたスプライン溝９０ａにスプライン結合された複数のアウタプレート９１、アウタプレート９１と交互に重なるように配設され、駆動ギヤボディ５５の左端部外周面に形成されたスプライン溝５５ａにスプライン結合された複数のインナプレート９２、および、クラッチケース９０の右側開口部を覆うように駆動ギヤボディ５５の左端部の外周面に取り付けられたクラッチカバー９３から構成されている。

クラッチカバー９３は、クラッチケース９０の内周面に取り付けられたサークリップ９４によりこのクラッチケース９０に固定されている。また、アウタプレート９２はクラッチケース９１およびクラッチカバー９４に保持され、インナプレート９３は、スプライン溝５５ａの左右に取り付けられたサークリップ９５，９６に保持されている。このとき、複数のインナプレート９３の各々の間には、駆動ギヤボディ５５の外周面を囲むようにガイドリング９７が取り付けられており、インナプレート９３およびアウタプレート９２は軸方向（左右方向）に位置決めされている。このようにして、アウタプレート９２とインナプレート９３は、小さな間隔をおいて互いに重なり合うように、相互に配設されている。なお、図示しないが、アウタプレート９２およびインナプレート９３には、それぞれ貫通孔あるいは切り込み溝等が設けられている。

クラッチケース９１、アウタプレート９２、および、クラッチカバー９４はベアリング９８，９９に支持されて駆動ギヤボディ５５に対して相対回転可能に取り付けられている。このとき、左端側のベアリング９９は、駆動ギヤボディ５５にセットリング１００で固定されている。

この差動制限装置Ｃには、駆動ギヤボディ５５、クラッチケース９１およびクラッチカバー９４に囲まれて内部にアウタプレート９２およびインナプレート９３が配設された動力伝達室１０１が形成されており、この動力伝達室１０１に、粘性流体としてシリコンオイルが充填されている。なお、動力伝達室１０１は、クラッチケース９１とクラッチカバー９４との間は、クラッチケース９１の内周面に形成されたリング状の溝に取り付けられたＯ−リング１０２によりシールされ、クラッチケース９１と駆動ギヤボディ５５との間は、クラッチケース９１の内周面に形成されたリング状の溝に取り付けられたＯ−リング１０３によりシールされ、クラッチカバー９４と駆動ギヤボディ５５との間は、クラッチカバー９４の内周面に形成されたリング状の溝に取り付けられたＯ−リング１０４によりシールされ、内部のシリコンオイルが外部に流出しないように密閉されている。

そして、クラッチケース９１は、このクラッチケース９１の外周面に形成されたスプライン溝が、出力ギヤボディ５０の内周面に形成されたスプライン溝とスプライン結合される。そして、クラッチケース９１は、出力ギヤボディ５０の内周面に形成されたリング状の溝に取り付けられたサークリップ１０５により保持されている。そのため、クラッチケース９１、アウタプレート９２、および、クラッチカバー９４は出力ギヤボディ５０と一体に回転して、駆動ギヤボディ５５に対して相対回転可能となる。なお、この第３実施例に係る駆動ギヤボディ（出力回転部材）５５は、入力回転部材に対して回転軸方向に摺動しない。

以上のように構成された差動制限装置Ｃによると、前輪５ａ，５ｂ若しくは後輪３７ａ，３７ｂのいずれかが空転することにより、入力回転部材（出力ギヤボディ５０）と出力回転部材（駆動ギヤボディ５５）との間に回転差が生じると、出力ギヤボディ５０と一体に回転するアウタプレート９２と駆動ギヤボディ５５にスプライン結合されて一体に回転するインナプレート９３とは相対回転する。その結果、動力伝達室１０１内のシリコンオイルによりアウタプレート９２とインナプレート９３とが摩擦力および剪断力を受けるため、出力ギヤボディ５０と駆動ギヤボディ５５の差動が制限され、第１キャリア１３と第１リングギヤ１４の回転差が制限される。すなわち、前輪５ａ，５ｂ若しくは後輪３７ａ，３７ｂのうち、スリップしていない車輪にも回転駆動力を分配することができ、エンジンＥからの駆動力を有効に利用することができる。

このように、第３実施例に係る動力分割装置ＤＦにおいても、差動制限装置Ｃを出力ギヤボディ５０と駆動ギヤボディ５５との間の空間に配設することができ、この差動制限装置Ｃを配設するために特別なスペースを設ける必要がなくコンパクトにすることができる。また、この第３実施例に係る動力分割装置ＤＦにおける差動制限装置Ｃは、シリコンオイルを用いた粘性カップリングにより構成されているため、この差動制限装置Ｃを作動させるための特別な部品等を必要とせず、構造が簡単で重量や製造コストを低くすることができる。さらに、差動制限装置Ｃを粘性カップリングで構成することにより、入力回転部材と出力回転部材に回転差が生じときの応答遅れは発生しない。

本発明に係る車両用四輪駆動装置を有した動力伝達系の構成を示す概略図である。 上記四輪駆動装置を構成する第１及び第２遊星歯車装置における各回転要素の回転速度関係を示す速度線図である。 上記四輪駆動装置の第１実施例における構成例を示す断面図である。 上記四輪駆動装置を構成する出力ギヤボディ及びこれと嵌合される第２保持部材を示す斜視図である。 上記出力ギヤボディと第２保持部材とを嵌合させた状態を示す斜視図である。 上記出力ギヤボディの軸方向の断面図である。 図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。 上記四輪駆動装置を構成する駆動ギヤボディを示す正面図である。 図８におけるＩＸ−ＩＸ断面図である。 上記四輪駆動装置の差動制限装置を構成するクラッチプレートを示す正面図である。 上記四輪駆動装置の差動制限装置を構成するクラッチディスクを示す正面図である。 第１実施例における加速時の差動制限装置の動作を示す説明図である。 第１実施例に減速時の差動制限装置の動作を示す説明図である。 上記四輪駆動装置におけるトルク配分を示す説明図である。 第２実施例における動力分割装置の断面図の要部拡大図である。 第３実施例における動力分割装置の断面図の要部拡大図である。

符号の説明

Ｃ 差動制限装置
Ｃ２ 加速側クラッチ（第２クラッチ）
Ｃ３ 減速側クラッチ（第１クラッチ）
Ｅ エンジン（駆動源）
ＨＳＧ ハウジング
３ 出力従動ギヤ
５ａ，５ｂ 左右前輪
１０ 第１遊星歯車装置（センターディファレンシャル機構）
１１ 第１サンギヤ
１３ 第１キャリア
１４ 第１リングギヤ
１５ 後輪駆動ギヤ（出力ギヤ部材）
２０ 第２遊星歯車装置（前輪側アクスルディファレンシャル機構）
２１ 第２サンギヤ
２３ 第２キャリア
２４ 第２リングギヤ
３７ａ，３７ｂ 左右後輪
５０ 出力ギヤボディ（入力ギヤ部材、入力回転部材）
５２ 第２保持部材（保持部材、入力回転部材）
５５ 駆動ギヤボディ（出力回転部材）
７０ クラッチプレート（入力側摩擦部材）
８０ クラッチディスク（出力側摩擦部材）
９２ アウタプレート（入力側プレート）
９３ インナプレート（出力側プレート）
１０１ 動力伝達室

Claims (3)

1. 駆動源からの回転駆動力を前輪側及び後輪側に分割して伝達するセンターディファレンシャル機構と、前記センターディファレンシャル機構により分割された回転駆動力を前記前輪側及び前記後輪側の一方における左右の車輪に分割して伝達するアクスルディファレンシャル機構とをハウジング内に配設して構成される車両用四輪駆動装置において、
   前記センターディファレンシャル機構が、前記駆動源からの回転駆動力を受けて回転駆動される入力ギヤ部材と、前記入力ギヤ部材と一体に構成された第１キャリア部材と、第１サンギヤ部材と、第１リングギヤ部材と、前記第１リングギヤ部材の外周に一体に形成されて前記前輪側及び前記後輪側の他方に回転駆動力を伝達するはすば歯車である出力ギヤ部材とからなるシングルピニオンタイプの第１遊星歯車装置から構成され、
   前記アクスルディファレンシャル機構が、前記第１サンギヤ部材と一体に構成された第２リングギヤ部材と、前記左右の車輪の一方に繋がる第２サンギヤ部材と、前記左右の車輪の他方に繋がる第２キャリア部材とからなるダブルピニオンタイプの第２遊星歯車装置から構成され、
   前記入力ギヤ部材と一体に構成された前記第１キャリア部材に円筒状の保持部材が嵌合連結されて入力回転部材が構成され、前記入力回転部材内に前記第２遊星歯車装置が配設されるとともに、前記第１リングギヤ部材と前記出力ギヤ部材とを一体に有する円筒状の出力回転部材が前記保持部材の外周を覆うように前記保持部材に対して回転軸方向に摺動可能に配設され、
   前記入力ギヤ部材の内周と前記出力回転部材の外周との間に設けられた差動制限装置と、
   前記入力ギヤ部材および前記出力回転部材の前記回転軸方向の一端側の間に設けられ前記出力回転部材が前記一端側に摺動したときに係合して前記入力回転部材および前記出力回転部材を一体に回転させる第１クラッチと、
   前記保持部材および前記出力回転部材の前記回転軸方向の他端側の間に設けられ前記出力回転部材が前記他端側に摺動したときに係合して前記入力回転部材および前記出力回転部材を一体に回転させる第２クラッチとを有し、
   前記差動制限装置が、前記入力回転部材と前記出力回転部材との回転差を小さくする回転抵抗を与えるように構成されたことを特徴とする車両用四輪駆動装置。
2. 前記差動制限装置が、
   前記入力ギヤ部材の内周に配設された入力側摩擦部材と、
   前記出力回転部材の外周に配設された出力側摩擦部材とから構成され、
   前記出力ギヤ部材がギヤ反力を受けて前記出力回転部材が前記回転軸方向に摺動したときに、前記入力側摩擦部材と前記出力側摩擦部材とが当接し、摩擦力により前記入力回転部材と前記出力回転部材との回転差を小さくする回転抵抗を与えるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の車両用四輪駆動装置。
3. 前記差動制限装置が、
   前記入力ギヤ部材の内周に配設された入力側プレートと、
   前記出力回転部材の外周に配設された出力側プレートと、
   内部に前記入力側プレートおよび前記出力側プレートを有するとともに粘性流体が充填された動力伝達室とから構成され、
   前記入力側プレートおよび前記出力側プレートに対する前記粘性流体の粘性抵抗により前記入力回転部材と前記出力回転部材との回転差を小さくする回転抵抗を与えるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の車両用四輪駆動装置。

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