JP2930400B2 - 四輪駆動車用駆動力伝達装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は、四輪駆動車の駆動軸と被駆動軸との間に
介在して駆動力を伝達する四輪駆動車用駆動力伝達装置
に関する。

＜従来の技術＞ 四輪駆動車は、悪路走破性に優れているだけでなく、
一般道においても加速性や走行安定性に優れていること
から、急速に普及してきている。

四輪駆動車は、基本的には、前後輪を直結することに
より実現できるが、このようにした場合、強固な四輪駆
動状態が得られるという利点がある一方、旋回走行時に
前，後輪間に生じる回転速度差が吸収できないため、い
わゆるタイトコーナブレーキング現象が発生し、旋回性
能が悪化するという難点がある。したがって、実用化さ
れている四輪駆動車は、前後輪間に適宜の連結手段（駆
動力伝達装置）を介装し、この駆動力伝達装置を介し
て、前後輪を連結するようにしている。

この駆動力伝達装置としては、油の剪断抵抗によって
トルクを伝達するビスカス・カップリングや、その内部
に発生する油圧によってトルクを伝達する差動ポンプ型
の装置（例えば、特開平１−164628号参照）がある。

一方、従来より、デファレンシャル内に多板クラッチ
を組み込んで所要時に左右輪を直結するようにしたリミ
テッド・スリップ・デフ（LSD）があった。この多板ク
ラッチ型の装置では、プレートどうしを直接圧接させる
ので、小型で高トルクの伝達が行える反面、回転速度差
に対する伝達トルク特性がリニアーであるため、アンチ
・スキッド・ブレーキ装置（ABS）との併用時に、当該
アンチ・スキッド・ブレーキ装置とのマッチングが悪い
という難点があった。

すなわち、制動時に車輪ロックが生じた場合、アンチ
・スキッド・ブレーキ装置は、ロック状態にある車輪に
加わる制動力を減じ、ロック状態を解除させるべき動作
し、リミテッド・スリップ・デフはロック状態にある車
輪への駆動力を増大させるべく動作するため、制動力の
低下と駆動力の増大によりロック車輪の適正な減速が阻
害され、アンチ・スキッド・ブレーキ装置による本来の
制動動作が妨げられる。

＜発明が解決しようとする課題＞ このような問題を解決するべく、上記のビスカス・カ
ップリングや差動ポンプ型装置等の駆動力伝達装置をデ
ファレンシャル内に組み込んで、リミテッド・スリップ
・デフ（LSD）として使用することが試みられている。

ところが、上記のビスカス・カップリングを組み込ん
だ場合、いわゆるハンプ現象によって高トルクの伝達が
行えるという利点がある一方、油の剪断抵抗を介してト
ルクを伝達するので、伝達トルク特性の調整が困難であ
り、したがって、アンチ・スキッド・ブレーキ装置（AB
S）とのマッチングを良好にすることが困難であるとい
う問題が残存していた。

また、上記の差動ポンプ型の装置を組み込んだ場合、
発生油圧の調整によって伝達トルク特性の調整が容易に
行え、アンチ・スキッド・ブレーキ装置に対して容易に
マッチングさせることができるという利点がある一方、
ビスカス・カップリングのハンプ時のような高トルク伝
達を実現するには、装置が大型化するという問題があっ
た。

この発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであ
り、小型で高トルクの伝達が行え、しかもアンチ・スキ
ッド・ブレーキ装置に対して容易にマッチングさせるこ
とができる四輪駆動車用駆動力伝達装置を提供すること
を目的とする。

＜課題を解決するための手段＞ 上記問題を解決するためのこの発明の四輪駆動車用駆
動力伝達装置は、駆動軸と連動回転するデファレンシャ
ルケース内に、左輪及び右輪をそれぞれ取りつける一対
の被駆動軸どうしの差回転を吸収する差動装置を備えた
四輪駆動車用駆動力伝達装置において、 上記一対の被駆動軸のうちの何れか一方とデファレン
シャルケースとの間に介在し、両者間の回転速度差に応
じて発生させた油圧を介して両者間の差動を制限すると
共に、上記被駆動軸の軸方向に移動自在な差動ポンプ
と、 上記一方の被駆動軸とデファレンシャルケースとの間
に介在すると共に、差動ポンプに隣接配置された、差動
ポンプの軸方向への移動によって押圧されることにより
摩擦係合して、駆動軸と上記一方の被駆動軸との間の差
動を制限する多板クラッチと、 上記デファレンシャルケースと差動ポンプとを連動回
転させると共に、差動ポンプによる伝達トルクの増大に
伴って、差動ポンプを、多板クラッチを摩擦係合させる
方向へ移動させるカム機構とを具備することを特徴とす
るものである。

また、上記差動装置が、デファレンシャルケースと一
体回転するリングギアと、上記一対の被駆動軸のうちの
何れか一方と一体回転するサンギアと、上記リングギア
及びサンギアにそれぞれ噛合し両者の回転速度差に応じ
て公転する遊星ギアと、上記一対の被駆動軸のうちの他
方と一体回転し、上記遊星ギアを自転自在に保持したキ
ャリアとを備え、このキャリアの中心部に設けられたボ
ス部が、サンギアに相対回転自在に嵌合しているもので
あっても良い。

＜作 用＞ 上記構成の四輪駆動車用駆動力伝達装置によれば、上
記差動装置の働きで、デファレンシャルケースの回転速
度が両被駆動軸の平均回転速度に等しくなると共に、一
方の被駆動軸が増速（または減速）された分だけ他方の
被駆動軸が減速（または増速）される。したがって、差
動ポンプが、デファレンシャルケースすなわち駆動軸側
と一方の被駆動軸との間に生じた回転速度差に応じて発
生させた油圧によって、駆動軸側と一方の被駆動軸との
差動を制御することにより、上記差動装置による両被駆
動軸の差動を制限することができ、両被駆動軸への適正
なトルク配分を行うことができる。

そして、例えば左右輪の一方が脱輪して空転し、他方
が停止してしまった場合等で、駆動軸と一方の被駆動軸
との回転速度差が著しく増大し、差動ポンプによる伝達
トルクが増大すると、カム機構が差動ポンプを移動させ
て多板クラッチを直結状態とすることにより、デファレ
ンシャルケースと両被駆動軸とを一体的に回転させて、
伝達トルクを急激に増大させることができる。このよう
に、所要時に多板クラッチによって両被駆動軸を一体的
に回転させて高い伝達トルクを得ることができるので、
差動ポンプとしては小型のものを使用でき、全体の小型
化を実現できる。しかも、上記の差動ポンプの発生油圧
特性及びカム機構の伝動特性を適宜調整することによっ
て、伝達トルクの特性を容易に調整できるので、アンチ
・スキッド・ブレーキ装置と容易にマッチングさせるこ
とができる。

また、上記差動装置が、リングギア、サンギア、遊星
ギア及びキャリアを備え、キャリアのボス部がサンギア
に相対回転自在に嵌合されている場合には、上記嵌合に
よって、キャリアとサンギアとが軸方向に距離を詰めた
状態となるので、軸方向のスペースを削減して全体を一
層小型化することができる。

＜実施例＞ 以下、実施例を示す添付図面に基づいて説明する。

第１図は、この発明の一実施例としての四輪駆動車用
駆動力伝達装置を示す概略断面図である。同図を参照し
て、この四輪駆動車用駆動力伝達装置は、リヤ側のデフ
ァレンシャルケースとなるものであり、推進軸からなる
駆動軸（図示せず）と、左側後輪と一体的に回転する左
側被駆動軸Ｌ、及び右側後輪と一体的に回転する右側被
駆動軸Ｒとの間のトルク伝達を行うものである。

駆動軸側とドライブギア11を介して連動回転するデフ
ァレンシャルケース１内に、遊星ギア機構からなる差動
装置２、差動ポンプとしてのベーンポンプ３、多板クラ
ッチ４及びカム機構５が設けられている。

差動装置２は、デファレンシャルケース１の内周に一
体に形成されたリングギア21と、右側被駆動軸Ｒに連結
軸６を介して一体回転可能に結合されたサンギア20と、
リングギア21及びサンギア20にそれそれ噛合し両者の差
回転に応じて公転する遊星ギア22,23の組みと、左側被
駆動軸Ｌと一体回転すると共に、上記遊星ギア22,23を
自転自在に保持するキャリア24とを備えている。差動装
置２は、デファレンシャルケースの回転速度が両被駆動
軸L,Rの平均速度に等しくすると共に、両被駆動軸L,Rど
うしの差回転を吸収するものであり、これが可能となる
ように、各ギアの歯数が設定されている。

上記遊星ギア22,23の組みは、例えば、第２図に示す
ように周方向に３等配してある。半径方向内側に位置し
サンギア20に噛合する遊星ギア22と、外側に位置しリン
グギア21に噛合する遊星ギア23とは相互に噛合させてあ
る。このように２個１組の遊星ギア22,23を用いてある
のは、サンギア20及びリングギア21の回転方向、即ち両
被駆動軸L,Rの回転方向と同方向とするためであり、こ
れらの回転方向が逆方向であっても良い場合には、サン
ギア20とリングギア21との間に双方に噛合する遊星ギア
を配すれば良い。

また、第２図に示すように、遊星ギア22,23の回転軸2
7,28をサンギア20及びリングギア21の半径方向に対して
傾斜する線上に配することにより、リングギア21の外形
寸法を小さくして、差動装置２の小型化を図ってある。

キャリア24は、ボス部24aの外周途中部の外径方向に
フランジ部24bを延設している。遊星ギア22,23の回転軸
27,28は、フランジ部24aと支承板26との間に架設されて
いる。

サンギア20は、遊星ギア22と噛合している一端側20a
に、上記キャリア24のボス部24aを相対回転自在に内嵌
している。サンギア20の他端部20bの内周部は、上記連
結軸６の端部とスプライン結合しており、他端側外周部
は、多板クラッチ４を圧接するための作動部材43を軸方
向に移動自在にスプライン結合している。

第１図、および内圧発生の原理を示す第３図を参照し
て、ベーンポンプ３は、ロータ31と、このロータ31を内
包すると共に、一対のサイドプレート9,10によって挟持
されて、ロータ31との間に複数のポンプ室を形成したカ
ムリング32と、ロータ31の外周の溝から突出し、コイル
ばね33によってカムリング32の内面に押圧され、上記ポ
ンプ室を作動室A,Bに仕切る複数のベーン34とにより構
成されている。サイドプレート9,10及びカムリング32
は、ボルト（図示せず）によって一体回転可能に連結さ
れ、ベーンポンプ３のケーシング30を構成している。

各ベーン34を収容した溝の下部を互いに連通させるよ
うに、ロータ31の両側面にリング状の溝31a,31bが、設
けられている。これらの溝部31a,31bは、各別の油路38
a,38bを介して、作動室A,Bと連通されている。各油路38
a,38bには、ベーン下部側へのオイルの流通のみを許容
するチェックバルブ35,36がそれぞれ配設されている。
すなわち、第３図に示すように、作動室A,Bのうちの高
圧となった側の作動室Ａからの圧油が、ベーン34をカム
リング32の内周壁に向かって押し付けるように働き、カ
ムリング32内周壁に対するベーン34の密着性が高められ
ている。なお、このとき、作動室A,Bのうちの低圧側の
作動室Ｂと溝部31a,31bとを結ぶ油路38bに設けられてい
るチェックバルブ36は閉じ、低圧側の作動室Ｂの圧力が
高くなるのを防止する。

ロータ31は、連結軸６を介して右側被駆動軸Ｒに一体
回転可能にスプライン結合されていると共に、連結軸６
の軸方向に移動自在である。

サイドプレート10とデファレンシャルケース１との間
には、ケーシング30とデファレンシャルケース１との相
対回転を規制し、且つベーンポンプ３による伝達トルク
の増大時に、ケーシング30を多板クラッチ側へ押圧する
ことにより、ベーンポンプ３を多板クラッチ４側へ移動
させる上記カム機構５が介在している。

カムリング32は、カム機構５を介してデファレンシャ
ルケース１と連動回転する。ベーン34には、第３図に示
すように、当該ベーン34によって仕切られた作動室Ａと
作動室Ｂとの間のオイルの流通を流通抵抗をもって許容
するオリフィス34aが設けられている。サイドプレート
９と連結軸６との間、およびサイドプレート10と連結軸
６との間は、シール64,65によって液密状態を保ちなが
ら相対移動可能なようになされている。

ベーンポンプ３の働きについて説明する。第３図は、
ロータ31が、カムリング32に対して相対的に時計回りに
回転する状態を示している。このとき、ベーン34が作動
室Ａの方向に進んでいくが、ベーン34に設けられたオリ
フィス34aが小径のため、オイルは作動室Ａから作動室
Ｂへ流出抵抗を持って移動する。また、作動室Ａのオイ
ルは、オイルが溜められている収容部８へ流れ込もうと
するが、これはチェック弁36により阻止される。その結
果、作動室Ａ内に高圧力が発生し、この高圧力は、ベー
ン34とカムリング32で囲まれた作動室Ａに、ピストン圧
として作用し、トルク伝達媒体となって、カムリング32
とロータ31とのトルク伝達が行われる。

なお、上記の圧力は、ロータ31とカムリング32との間
の回転数差が大きいほど大きく、デファレンシャルケー
ス１と右側被駆動軸Ｒとの回転速度差に応じたトルクが
伝達される。

多板クラッチ４は、デファレンシャルケース１にスプ
ランイン結合され、軸方向に移動自在な複数のアウタプ
レート41と、上記作動部材43と、この作動部材43にスプ
ライン結合され、上記アウタープレート41に交互に組み
合わされたインナープレート42と、デファレンシャルケ
ース１と作動部材43のボス部との間に介在し両者に対し
て相対回転自在で且つスナップリング46によって差動装
置２側への移動が止められた受け部材45と、この受け部
材45と作動部材43との間に介在し、作動部材43を両プレ
ート41,42が離反する方向に付勢する皿ばね44とを有し
ている。多板クラッチ４の差動部材43とベーンポンプ３
のサイドプレート９との間には、両者の相対回転による
抵抗を減ずるためのスライドメタル15が介在させてあ
る。

第４図を参照して、カム機構５は、ボルト53によって
サイドプレート10の側面に固定されたカム部材51と、ボ
ルト54によって第１ハウジング11の内側面に固定され、
上記カム部材51に組み合わされたカム部材52とからな
り、何れのカム部材51,52も、ボルト53,54を緩めて他の
仕様のものと交換できるようにしてある。

第５図ないし第８図を参照して、カム部材51は、円周
上に沿って波形に凹入形成されたカム部材51aを有して
おり、このカム部51aは、当該カム部51aと同様の波形に
突出形成された、カム部材52のカム部52aに係合されて
いる。このカム機構５には、作動部材43、スライドメタ
る15及びベーンポンプ３を介して、皿ばね44による軸方
向の付勢力が働いているので、連結軸６とデファレンシ
ャルケース１との回転数差が小さい状態では、上記付勢
力によってカム部51aおよびカム部52aは、第７図に示す
ように組み合わされている。そして、カム部51aおよび
カム部52aは、上記回転速度差が所定以上となって、第
８図に示すように、回転方向に相対的なずれを生じるこ
とにより、両者間の軸方向の距離を遠ざけ、皿ばね44に
抗して、ベーンポンプ３を多板クラッチ４側に押圧す
る。なお、第５図及び第６図において、51b,52bはボル
ト取付孔であり、51c,52cは、ボルト座部である。

この実施例によれば、差動ポンプ３が、デファレンシ
ャルケース１と右側被駆動軸Ｒとの間に生じた回転速度
差に応じて発生させた油圧によって、駆動軸側と右側被
駆動軸Ｒとの差動を制限することにより、差動装置２に
よる両駆動軸L,Rの差動を制限することができ、両被駆
動軸L,Rへの適正なトルク配分を行うことができる。

そして、例えば左右輪の一方が脱輪して空転し、他方
が停止してしまった場合等で、デファレンシャルケース
１と右側被駆動軸Ｒとの回転速度差が著しく増大し、差
動ポンプ３による伝達トルクが増大すると、カム機構５
が差動ポンプ３を移動させて多板クラッチ４を直結状態
とすることにより、デファレンシャルケース１と両被駆
動軸L,Rとを一体的に回転させて、伝達トルクを急激に
増大させることができる。このように、所要時に多板ク
ラッチ４によって両被駆動軸を一体的に回転させて高い
伝達トルクを得ることができるので、差動ポンプ３とし
ては小型のものを使用でき、全体の小型化を実現でき
る。

また、上記差動ポンプ３の発生油圧特性は、オリフィ
ス34aの調整や、油路に設けたバルブの調整によって、
所望の油圧特性を容易に得ることができる。且つ、カム
機構５の下部部材51,52をサイドプレート10及びデファ
レンシャルケース１から取り外して、カム形状の異なる
他の仕様のものと交換し、或いは皿ばね44の付勢力を調
整することにより、ベーンポンプ３の多板クラッチ４へ
の押圧力を可変することができ、これにより、容易に伝
達トルクの立ち上がり特性を調整することができる（例
えば、第９図の破線参照）。これら差動ポンプ３の発生
油圧特性及びカム機構５の伝動特性を適宜調整すること
によって、伝達トルクの特性を容易に調整できるので、
アンチ・スキッド・ブレーキ装置と容易にマッチングさ
せることができる。

さらに、上記トルクの急激な増大は、カム機構５によ
って機械的に行うようにしており、ビスカス・カップリ
ングのような爆発的な内圧上昇によって行うものではな
いので、ビスカス・カップリングのような耐久性の低下
という虞もない。

しかし、多板クラッチ４及びベーンポンプ３の両者間
に、スライドメタル15を介在しているので、当該スライ
ドメタル15によって、上記両者の相対回転による両者間
のすべり摩擦力の発生を抑えることができ、摩擦トルク
の付加による両駆動軸間の伝達トルクを、特に低速回転
域において、（第９図において例えば一点鎖線から実線
へ）大幅に低減することができる。

また、サンギア20をキャリア24のボス部24aを相対回
転自在に嵌合して、両者を重合させていると共に、多板
クラッチ４の、両プレート41,42を、ベーンポンプ３の
外方位置に配置しているので、装置全体の軸方向の寸法
短くすることができ、装置全体を一層小型化できる。

なお、この発明は、上記実施例に限定されるものでは
なく、例えば、カム機構を、一対のカム部材の間に、ボ
ールを介在させたボールカム機構として構成することが
できる。また、スライドメタル15に代えて、他の公知の
スラスト軸受を用いることができる。

その他、この発明の四輪駆動車用駆動力伝達装置を前
輪側のデファレンシャルに適用すること等、この発明の
要旨を変更しない範囲で種々の設計変更を施すことがで
きる。

＜発明の効果＞ この発明によれば、所要時に多板クラッチによって両
被駆動軸を一体的に回転させて高い伝達トルクを得るこ
とができるので、差動ポンプとしては小型のものを使用
でき、全体装置の小型を実現できる。しかも、上記の差
動ポンプの発生油圧特性及びカム機構の伝達特性を適宜
調整することによって、伝達トルクの特性を容易に調整
できるので、アンチ・スキッド・ブレーキ装置と容易に
マッチングさせることができるという特有の効果を奏す
る。

また、上記差動装置が、リングギア、サンギア、遊星
ギア及びキャリアを備え、キャリアのボス部がサンギア
に相対回転自在に嵌合している場合には、上記嵌合によ
って、キャリアとサンギアとが軸方向に距離を詰めた状
態となるので、軸方向のスペースを削減して全体装置を
一層小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例としての四輪駆動車用駆動
力伝達装置の断面図、 第２図は差動装置を示す概略断面図、 第３図はベーンポンプの働きを示す模式的断面図、 第４図は第１図のＣ部詳細図、 第５図及び第６図はカム部材の平面図、 第７図及び第８図はカム部材の係合状態を示す概略図、 第９図は回転速度差と伝達トルクの関係を示す図であ
る。 １……デファレンシャルケース、２……差動装置、 ３……ベーンポンプ（差動ポンプ）、 ４……多板クラッチ、L,R……被駆動軸、 20……サンギア、21……リングギア、 22,23……遊星ギア、24……キャリア、 24a……ボス部。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動軸と連動回転するデファレンシャルケ
   ース内に、左輪及び右輪をそれぞれ取り付ける一対の被
   駆動軸どうしの差回転を吸収する差動装置を備えた四輪
   駆動車用駆動力伝達装置において、 上記一対の被駆動軸のうちの何れか一方とデファレンシ
   ャルケースとの間に介在し、両者間の回転速度差に応じ
   て発生させた油圧を介して両者間の差動を制限すると共
   に、上記被駆動軸の軸方向に移動自在な差動ポンプと、 上記一方の被駆動軸とデファレンシャルケースとの間に
   介在すると共に、差動ポンプに隣接配置され、差動ポン
   プの軸方向への移動によって押圧されることにより摩擦
   係合して、駆動軸と上記一方の被駆動軸との間の差動を
   制限する多板クラッチと、 上記デファレンシャルケースと差動ポンプとを連動回転
   させると共に、差動ポンプによる伝達トルクの増大に伴
   って、差動ポンプを、多板クラッチを摩擦係合させる方
   向へ移動させるカム機構とを具備することを特徴とする
   四輪駆動車用駆動力伝達装置。
2. 【請求項２】上記差動装置が、デファレンシャルケース
   と一体回転するリングギアと、上記一対の被駆動軸のう
   ちの何れか一方と一体回転するサンギアと、上記リング
   ギア及びサンギアにそれぞれ噛合し両者の回転速度差に
   応じて公転する遊星ギアと、上記一対の被駆動軸のうち
   の他方と一体回転し、上記遊星ギアを自転自在に保持し
   たキャリアとを備え、このキャリアの中心部に設けられ
   たボス部が、サンギアに相対回転自在に嵌合している請
   求項１記載の四輪駆動車用駆動力伝達装置。