JP3934838B2 - 四輪駆動車両の動力伝達装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンにより直接駆動される主駆動輪のトルクの一部を多板クラッチを介して副駆動輪に配分する四輪駆動車両の動力伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる四輪駆動車両の動力伝達装置は、特開平９−２０２１５２号公報の図１０に開示されている。このものは主駆動輪である前輪に連動して回転する駆動軸と副駆動輪である後輪に連動して回転する被駆動軸とを多板クラッチを介して接続するとともに、前記被駆動軸上に二方向クラッチ機構を設けたものである。二方向クラッチ機構は、車両の前進走行時および後進走行時の何れにおいても、前輪がスリップして前輪回転数が後輪回転数を上回ったときに締結し、前輪のトルクを後輪に配分して車両の走破性を高める機能と、前輪がロックして前輪回転数が後輪回転数を下回ったときに締結解除し、前輪のトルクが後輪に配分されないようにしてＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）の作動への影響を回避する機能とを有している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記従来のものは、前輪のトルクを後輪に伝達する被駆動軸上に二方向クラッチ機構を設けているため、前記トルクが直接二方向クラッチ機構を介して伝達されるることになる。そのため、二方向クラッチ機構にトルク伝達容量が大きい大型かつ高価なものものを使用する必要があり、動力伝達装置の大型化およびコストアップの要因となる問題があった。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、四輪駆動車両の動力伝達装置に用いられる二方向クラッチ機構のトルク伝達容量を小さくし、二方向クラッチ機構の小型化およびコストダウンを図ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、エンジンにより直接駆動される主駆動輪のトルクの一部を駆動軸、多板クラッチおよび被駆動軸を介して副駆動輪に配分する四輪駆動車両の動力伝達装置において、相対回転可能な第１カム要素および第２カム要素を備え、両カム要素の相対回転により多板クラッチを締結するスラスト力を発生するトルクカム機構と、相対回転可能な第１ロータおよび第２ロータを備え、第１ロータの回転を第２ロータに伝達するとともに、両ロータの相対回転により、第２カム要素の第１カム要素に対する相対回転を拘束する回転負荷を発生する負荷発生手段と、相対回転可能な第１クラッチ要素および第２クラッチ要素を備え、第１クラッチ要素の回転数が第２クラッチ要素の回転数を上回ったときに、第１クラッチ要素の回転方向に関わらず両クラッチ要素を締結して負荷発生手段を作動させる二方向クラッチ機構とを設け、駆動軸を多板クラッチを介して被駆動軸に接続するトルク伝達経路と並列に、駆動軸をトルクカム機構の第１カム要素に接続し、トルクカム機構の第２カム要素を負荷発生手段の第１ロータに接続し、負荷発生手段の第２ロータを二方向クラッチ機構の第１クラッチ要素に接続し、二方向クラッチ機構の第２クラッチ要素を被駆動軸に接続してトルク伝達経路を形成し、主駆動輪および副駆動輪の差回転により多板クラッチを締結することを特徴とする四輪駆動車両の動力伝達装置が提案される。
【０００６】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記負荷発生手段は油圧ポンプであることを特徴とする四輪駆動車両の動力伝達装置が提案される。
【０００７】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記負荷発生手段は発電機であることを特徴とする四輪駆動車両の動力伝達装置が提案される。
【０００８】
上記構成によれば、主駆動輪の回転数が副駆動輪の回転数に一致する車両の前進定速走行時と、主駆動輪の回転数が副駆動輪の回転数を下回る車両の前進制動時とには二方向クラッチ機構が非締結状態になる。その結果、負荷発生手段の第２ロータが第１ロータに引きずられて無負荷で回転し、トルクカム機構がトルクを伝達しなくなってスラスト力が発生せず、多板クラッチが非締結状態になって車両は二輪駆動状態に維持される。
【０００９】
主駆動輪の回転数が副駆動輪の回転数を上回る車両の前進発進時や前進加速時には二方向クラッチ機構が締結状態になるため、負荷発生手段の第２ロータが二方向クラッチ機構の第１クラッチ要素に制動されて第１ロータとの間に相対回転が発生する。その結果、負荷発生手段が負荷を発生し、トルクカム機構がトルク伝達を行ってスラスト力が発生するため、多板クラッチが締結状態になって車両は四輪駆動状態に切り換えられる。
【００１０】
車両の後進走行時には動力伝達装置の各要素の回転方向が前進走行時の回転方向の逆になるが、二方向クラッチ機構は第１クラッチ要素の回転数が第２クラッチ要素の回転数を上回ったときに、第１クラッチ要素の回転方向に関わらず両クラッチ要素を締結するため、前進走行時と同様に車両の後進定速走行時と後進制動時とに二方向クラッチ機構を非締結状態にして車両を二輪駆動状態に維持し、車両の後進発進時や後進加速時に二方向クラッチ機構を締結状態にして車両を四輪駆動状態に切り換えることができる。
【００１１】
そして二方向クラッチ機構には主駆動輪から副駆動輪に伝達されるトルクが直接作用することがなく、トルクカム機構が伝達する微小なトルクだけが作用するため、二方向クラッチ機構のトルク伝達容量を小さくして小型化およびコストダウンを図ることができる。
【００１２】
負荷発生手段としては、油圧ポンプあるいは発電機を用いることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１４】
図１〜図６は本発明の第１実施例を示すもので、図１は四輪駆動車両の動力伝達系の全体構成を示す図、図２は動力伝達装置の構造を示す図、図３は図２の３−３線拡大断面図、図４は図２の４−４線拡大断面図、図５は二方向クラッチ機構の作用説明図、図６は動力伝達経路を模式的に示す図である。
【００１５】
図１に示すように、四輪駆動車両の前部に搭載されたエンジンＥの出力はトランスミッション１を介して前輪側のディファレンシャルギヤ２に入力され、そのディファレンシャルギヤ２の出力はドライブシャフト３，３を介して主駆動輪たる左右の前輪Ｗｆ，Ｗｆに伝達される。ディファレンシャルギヤ２に入力されたエンジンＥの出力は傘歯車装置４および駆動軸５を介して後述する動力伝達装置Ｔに入力され、その動力伝達装置Ｔの出力は被駆動軸６および傘歯車装置７を介して後輪側のディファレンシャルギヤ８に伝達され、更にディファレンシャルギヤ８の出力はドライブシャフト９，９を介して副駆動輪たる左右の後輪Ｗｒ，Ｗｒに伝達される。
【００１６】
図２に示すように、前輪Ｗｆ，Ｗｆの回転に連動して回転する駆動軸５と、後輪Ｗｒ，Ｗｒの回転に連動して回転する被駆動軸６との間に配置される動力伝達装置Ｔは、駆動軸５側から被駆動軸６側に向けて順次配置された多板クラッチ１１、トルクカム機構１２、油圧ポンプ１３および二方向クラッチ機構１４を備える。
【００１７】
多板クラッチ１１は駆動軸５および被駆動軸６間のトルクの伝達および遮断を司るもので、駆動軸５と一体に回転するクラッチアウター１５に支持した複数の摩擦係合部材１６…と、被駆動軸６と一体に回転するクラッチインナー１７に支持した複数の摩擦係合部材１８…とを交互に重ね合わせてなり，後述するトルクカム機構１２からのスラスト力を受けて両摩擦係合部材１６…，１８…が相互に密着することにより、駆動軸５および被駆動軸６を一体に締結する。そして多板クラッチ１１が締結した状態では前輪Ｗｆ，Ｗｆから後輪Ｗｒ，Ｗｒにトルクが伝達され、多板クラッチ１１が締結解除した状態では前輪Ｗｆ，Ｗｆから後輪Ｗｒ，Ｗｒへのトルクの伝達が遮断される。
【００１８】
図３を併せて参照すると明らかなように、トルクカム機構１２はクラッチアウター１５にスプライン結合により接続された第１カム要素１９と、被駆動軸６の外周に同軸に嵌合するスリーブ２０の前端に接続された第２カム要素２１とを備えており、第１カム要素１９および第２カム要素２１の対向面にそれぞれ複数個ずつ形成された三角形のカム溝１９ａ…，２１ａ…間に複数個のボール２２…が支持される。
【００１９】
本発明の負荷発生手段を構成する油圧ポンプ１３は例えば公知のベーンポンプから成り、その第１ロータ２３を構成するポンプロータは前記スリーブ２０の後端に接続され、その第２ロータ２４を構成するカムリングは後述する二方向クラッチ機構１４の第１クラッチ要素２９に接続される。油圧ポンプ１３は第１ポート１３ａおよび第２ポート１３ｂを備えており、第１ロータ２３および第２ロータ２４が一方向に相対回転したとき、第１ポート１３ａから吸入した作動油を第２ポート１３ｂに吐出し、第１ロータ２３および第２ロータ２４が他方向に相対回転したとき、第２ポート１３ｂから吸入した作動油を第１ポート１３ａから吐出する。
【００２０】
油圧ポンプ１３に接続された油圧回路２５は、第１ポート１３ａおよび第２ポート１３ｂ間に配置されたオリフィス２６と、第１ポート１３ａの油圧が第２ポート１３ｂの油圧を所定値以上上回ると開弁するリリーフバルブ２７と、第２ポート１３ｂの油圧が第１ポート１３ａの油圧を所定値以上上回ると開弁するリリーフバルブ２８とを並列に接続してなる。
【００２１】
図４を併せて参照すると明らかなように、二方向クラッチ機構１４は、半径方向外側に位置して油圧ポンプ１３の第２ロータ２４に接続されたリング状の第１クラッチ要素２９と、第１クラッチ要素２９の内部に同軸に配置されて被駆動軸６に外周に接続された第２クラッチ要素３０と、第１、第２クラッチ要素２９，３０の間に相対回転自在に配置された環状の保持器３１と、保持器３１に所定間隔で形成した複数のポケット３１ａ…および第１クラッチ要素２９の内周に所定間隔で形成した複数の凹部２９ａ…内に嵌合するように支持された複数のスプラグ３２…とを備える。外側の第１クラッチ要素２９の内周面には前記凹部２９ａ…が形成されるが、内側の第２クラッチ要素３０の外周面には円弧面３０ａが形成される。従って、スプラグ３２…は第１クラッチ要素２９の凹部２９ａ…、第２クラッチ要素３０の円弧面３０ａおよび保持器３１のポケット３１ａ…に囲まれて保持される。
【００２２】
保持器３１から延びるアーム３１ｂ…の先端に設けたシュー３１ｃ…が動力伝達装置Ｔのケーシング３３の内面に摺動自在に摩擦係合する。保持器３１から半径方向に突出するピン３４が第１クラッチ要素２９の内周面に形成した切欠２９ｂに係合することにより、保持器３１が第１クラッチ要素２９に対して相対回転できる角度範囲が規制される。また保持器３１のポケット３１ａ…の両端に設けたスプリング３５…，３５…によって、保持器３１およびスプラグ３２…が図５（Ａ）に示す中立位置に向けて付勢される。
【００２３】
図６は動力伝達装置Ｔの構造の理解を助けるために、その動力伝達経路を模式的に示すものである。同図に示すように、前輪Ｗｆ，Ｗｆ、駆動軸５、トルクカム機構１２の第１カム要素１９および第２カム要素２１、油圧ポンプ１３の第１ロータ２３および第２ロータ２４、二方向クラッチ機構１４の第１クラッチ要素２９および第２クラッチ要素３０、被駆動軸６並びに後輪Ｗｒ，Ｗｒが直列に接続される。ここで各構成要素を結ぶ太い実線は相対回転のない直結部分を示し、細い２本線ａ，ｂ，ｃは相対回転が可能な部分を示している。
【００２４】
次に、前述の構成を備えた本発明の実施例の作用を、主として図６を参照しながら説明する。
▲１▼ 前進定速走行時
前輪Ｗｆ，Ｗｆおよび後輪Ｗｒ，Ｗｒが同速度で回転する車両の前進定速走行時には多板クラッチ１１の締結が解除され、前輪Ｗｆ，Ｗｆから後輪Ｗｒ，Ｗｒへのトルクの配分が遮断されて二輪駆動状態になる。以下、前進定速走行時の作用を説明する。
【００２５】
エンジンＥにより駆動される前輪Ｗｆ，Ｗｆの回転は駆動軸５からトルクカム機構１２に伝達される。トルクカム機構１２は第１カム要素１９のカム溝１９ａ…および第２カム要素２１のカム溝２１ａ…間にボール２２…を保持した構造であるため、第１カム要素１９の回転はボール２２…を介して第２カム要素２１に伝達される。このとき、後述するように第２カム要素２１側に負荷が作用していないため、トルクカム機構１２は実質的にトルク伝達を行わず、第１カム要素１９および第２カム要素２１は相対回転せず（図３（Ａ）参照）、トルクカム機構１２は多板クラッチ１１を締結するスラスト力を発生することがない。
【００２６】
トルクカム機構１２の第２カム要素２１に接続された油圧ポンプ１３の第１ロータ２３に回転が伝達されると、後述するように第２ロータ２４側に負荷が作用していないため、第１ロータ２３の回転に引きずられて第２ロータ２４が同速度で回転し、油圧ポンプ１３は作動油の吸入および吐出を行わずに無負荷で空転する。
【００２７】
二方向クラッチ機構１４の第１クラッチ要素２９は油圧ポンプ１３の第２ロータ２４に接続されて回転し、第２クラッチ要素３０は後輪Ｗｒ，Ｗｒに被駆動軸６を介して接続されて回転するが、このとき、前輪Ｗｆ，Ｗｆの回転数と後輪Ｗｒ，Ｗｒの回転数とが一致しているため、二方向クラッチ機構１４の第１、第２クラッチ要素２９，３０は同速度で同方向に回転し、トルクを伝達しないスリップ状態となる。
【００２８】
即ち、図５（Ｂ）に示すように、後輪Ｗｒ，Ｗｒの回転に連動して回転する二方向クラッチ機構１４の第２クラッチ要素３０が矢印Ｎｒで示す前進方向に回転すると、第２クラッチ要素３０に引きずられた保持器３１も前進方向に回転するが、保持器３１はケーシング３３に摩擦係合するシュー３１ｃ…（図２参照）によって制動されるため、第１クラッチ要素２９に対して回転方向遅れ側に所定角度回転し、ピン３４が第１クラッチ要素２９の切欠２９ｂの一方の端部に当接する位置に停止する（図５（Ｂ）参照）。この状態では、前進方向の第１クラッチ要素２９の回転数Ｎｆが前進方向の第２クラッチ要素３０の回転数Ｎｒを上回ったときだけ、第１クラッチ要素２９から第２クラッチ要素３０にトルクが伝達され、前進方向の第１クラッチ要素２９の回転数Ｎｆが前進方向の第２クラッチ要素３０の回転数Ｎｒを下回るか一致したときには、第１クラッチ要素２９から第２クラッチ要素３０にトルクが伝達されることはない。
【００２９】
以上のように、第１クラッチ要素２９および第２クラッチ要素３０の回転数Ｎｆ，Ｎｒが一致する前進定速走行時には二方向クラッチ機構１４は締結されず、第１クラッチ要素２９は無負荷で回転することができるため、この第１クラッチ要素２９に接続された油圧ポンプ１３の第２ロータ２４も無負荷で回転することができる。従って、トルクカム機構１２の第１カム要素１９および第２カム要素２１間でのトルク伝達は行われず、第１、第２カム要素１９，２１の位相は図３（Ａ）の状態に維持され、トルクカム機構１２は多板クラッチ１１を締結するスラスト力を発生することがない。
▲２▼ 前進発進時あるいは前進加速時
低摩擦係数の路面での急発進や急加速によって前輪Ｗｆ，Ｗｆがスリップすると、前輪Ｗｆ，Ｗｆの回転数が後輪Ｗｒ，Ｗｒの回転数を上回って多板クラッチ１１が締結し、前輪Ｗｆ，Ｗｆから後輪Ｗｒ，Ｗｒにトルクが配分されて四輪駆動状態になる。以下、前進発進時あるいは前進加速時の作用を説明する。
【００３０】
前述した前進定速走行時には、二方向クラッチ機構１４の第１クラッチ要素２９および第２クラッチ要素３０の回転数Ｎｆ，Ｎｒが同一になるが、前輪Ｗｆ，Ｗｆがスリップすると、前輪Ｗｆ，Ｗｆの回転に連動する二方向クラッチ機構１４の第１クラッチ要素２９の回転数Ｎｆが後輪Ｗｒ，Ｗｒの回転に連動する第２クラッチ要素３０の回転数Ｎｒを上回る。図５（Ｂ）において第１クラッチ要素２９の前進方向の回転数Ｎｆが第２クラッチ要素３０の前進方向の回転数Ｎｒを上回ると、二方向クラッチ機構１４が締結状態になって第１クラッチ要素２９および第２クラッチ要素３０が一体化される。
【００３１】
このとき、後輪Ｗｒ，Ｗｒに被駆動軸６を介して直接的に接続された第２クラッチ要素３０の回転数Ｎｒは変化しないが、前輪Ｗｆ，Ｗｆにトルクカム機構１２および油圧ポンプ１３を介して接続された第１クラッチ要素２９の回転数Ｎｆは、第２クラッチ要素３０から受ける負荷によって該第２クラッチ要素３０の回転数Ｎｒと同速度に減速される。このようにして二方向クラッチ機構１４の第１クラッチ要素２９の回転が制動されると、この第１クラッチ要素２９に接続された油圧ポンプ１３の第２ロータ２４の回転も制動されるため、第１ロータ２３および第２ロータ２４が相対回転して第１ポート１３ａから作動油が吐出され、この作動油がオリフィス２６を通過して第２ポート１３ｂに戻ることにより油圧ポンプ１３に回転負荷が発生する。尚、油圧ポンプ１３の吐出圧が上限値に達すると一方のリリーフバルブ２７が開弁し、油圧ポンプ１３に回転負荷の上限値を規制する。
【００３２】
以上のようにして油圧ポンプ１３に回転負荷が発生して第１ロータ２３の回転が制動されると、この第１ロータ２３に接続されて回転するトルクカム機構１２の第２カム要素２１と、前輪Ｗｆ，Ｗｆに接続されて回転するトルクカム機構１２の第１カム要素１９との間に差回転が発生し、第１カム要素１９のカム溝１９ａおよび第２カム要素２１のカム溝２１ａの位相がずれてスラスト力が発生し（図３（Ｂ）参照）、このスラスト力で多板クラッチ１１の摩擦係合部材１６…，１８…が密着して締結される。その結果、前輪Ｗｆ，Ｗｆのトルクが駆動軸５、多板クラッチ１１および被駆動軸６を介して後輪Ｗｒ，Ｗｒに配分され、車両は四輪駆動状態となる。
【００３３】
而して、前輪Ｗｆ，Ｗｆがスリップすると該前輪Ｗｆ，Ｗｆのトルクの一部が後輪Ｗｒ，Ｗｒに配分されて四輪駆動状態となるため、車両の走破性を高めることができる。しかも後輪Ｗｒ，Ｗｒに配分されるトルクの大きさを、前輪Ｗｆ，Ｗｆおよび後輪Ｗｒ，Ｗｒの差回転の増加に応じて、つまり前輪Ｗｆ，Ｗｆのスリップ量の増加に応じて増加させることができる。また前輪Ｗｆ，Ｗｆから後輪Ｗｒ，Ｗｒへのトルク伝達は多板クラッチ１１により行われ、二方向クラッチ機構１４にはトルクカム機構１２の第１、第２カム要素１９，２１間に作用する微少なトルクだけが伝達されるため、二方向クラッチ機構１４にトルク伝達容量の小さいものを使用して小型軽量化することができるだけでなく、耐久性の向上にも寄与することができる。
▲３▼ 前進制動時
低摩擦係数の路面での前進走行時に急制動を行うと、一般に前輪Ｗｆ，Ｗｆの制動力は後輪Ｗｒ，Ｗｒの制動力を上回るように設定されているため、前輪Ｗｆ，Ｗｆが先にロック状態になって後輪Ｗｒ，Ｗｒの回転数が前輪Ｗｆ，Ｗｆの回転数を上回る場合がある。このような場合に多板クラッチ１１が締結して四輪駆動状態になると、ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）の作動に影響が及んで制動性能が低下する可能性があるため、この前進制動時には車両を二輪駆動状態に維持する必要がある。以下、前進制動時の作用を説明する。
【００３４】
前述した前進定速走行時には、二方向クラッチ機構１４の第１クラッチ要素２９および第２クラッチ要素３０の回転数Ｎｆ，Ｎｒが同一になるが、前輪Ｗｆ，Ｗｆがロックすると、前輪Ｗｆ，Ｗｆの回転に連動する二方向クラッチ機構１４の第１クラッチ要素２９の回転数Ｎｆが後輪Ｗｒ，Ｗｒの回転に連動する第２クラッチ要素３０の回転数Ｎｒを下回る。図５（Ｂ）において第１クラッチ要素２９の前進方向の回転数Ｎｆが第２クラッチ要素３０の前進方向の回転数Ｎｒを下回ると、二方向クラッチ機構１４が締結解除状態になって第１クラッチ要素２９および第２クラッチ要素３０が切り離される。
【００３５】
即ち、二方向クラッチ機構１４の第１クラッチ要素２９は第２クラッチ要素３０から何等の負荷を受けることなく、該第２クラッチ要素３０よりも低い回転数で回転できるため、この第２クラッチ要素３０に接続された油圧ポンプ１３の第２ロータ２４の回転も拘束されず、従って油圧ポンプ１３の第１ロータ２３および第２ロータ２４は無負荷状態のまま同速度で回転する。その結果、トルクカム機構１２の第１カム要素１９および第２カム要素２１はトルクを伝達することなく同位相で回転し、多板クラッチ１１を締結するスラスト力が発生しないため、車両は二輪駆動状態に維持される。
▲４▼ 後進時
車両の後進走行時には、上述した前進走行時と同様にして二輪駆動状態と四輪駆動状態とが切り換えられる。具体的には、後進定速走行時と、後進制動時に前輪Ｗｆ，Ｗｆがロックした場合とには二輪駆動状態に維持され、後進発進時や後進急加速時に前輪Ｗｆ，Ｗｆがスリップした場合に四輪駆動状態に切り換えられる。以下、後進時の作用を説明する。
【００３６】
車両の後進時には図６における全ての要素の回転方向が逆になるため、二方向クラッチ機構１４の第２クラッチ要素３０も図５（Ｃ）に矢印Ｎｒで示す方向に回転する。その結果、第２クラッチ要素３０の後進方向の回転に引きずられた保持器３１も後進方向に回転するが、保持器３１はケーシング３３に摩擦係合するシュー３１ｃ…（図２参照）によって制動されるため、第１クラッチ要素２９に対して回転方向遅れ側に所定角度回転して図５（Ｃ）の状態になる。この状態では、後進方向の第１クラッチ要素２９の回転数Ｎｆが後進方向の第２クラッチ要素３０の回転数Ｎｒを上回ったときだけ、第１クラッチ要素２９から第２クラッチ要素３０にトルクが伝達され、後進方向の第１クラッチ要素２９の回転数Ｎｆが後進方向の第２クラッチ要素３０の回転数Ｎｒを下回るか一致したときには、第１クラッチ要素２９から第２クラッチ要素３０にトルクが伝達されることはない。
【００３７】
以上のように、第１クラッチ要素２９および第２クラッチ要素３０の回転数Ｎｆ，Ｎｒが一致する後進定速走行時と、第１クラッチ要素２９の回転数Ｎｆが第２クラッチ要素３０の回転数Ｎｒを下回る後進制動時とには二方向クラッチ機構１４は締結されず、第１クラッチ要素２９は無負荷で回転することができるため、この第１クラッチ要素２９に接続された油圧ポンプ１３の第２ロータ２４も無負荷で回転することができる。従って、トルクカム機構１２の第１カム要素１９および第２カム要素２１間でのトルク伝達は行われず、多板クラッチ１１は非係合状態になって二輪駆動状態が維持される。
【００３８】
また後進発進や後進急加速時に前輪Ｗｆ，Ｗｆがスリップして第１クラッチ要素２９の回転数Ｎｆが第２クラッチ要素３０の回転数Ｎｒを上回ると二方向クラッチ機構１４が締結され、第１クラッチ要素２９は第２クラッチ要素３０から負荷を受けて制動される。その結果、油圧ポンプ１３の第１ロータ２３および第２ロータ２４が相対回転して回転負荷を発生し、トルクカム機構１２の第１カム要素１９および第２カム要素２１間でトルク伝達が行われてスラスト力が発生し、このスラスト力で多板クラッチ１１が締結して車両は四輪駆動状態となる。
【００３９】
尚、後進発進や後進急加速時には油圧ポンプ１３が前進発進や前進急加速時とは逆方向に回転するため、第１ポート１３ａが吸入ポートとなり、第２ポート１３ｂが吐出ポートとなる。従って、油圧の上限値は他方のリリーフバルブ２８によって規制される。
【００４０】
次に、図７に基づいて本発明の第２実施例を説明する。
【００４１】
第２実施例は二方向クラッチ機構１４のレイアウトにおいて、前記第１実施例と異なっている。即ち、第１実施例では二方向クラッチ機構１４が被駆動軸６上に同軸に配置されているが、第２実施例では二方向クラッチ機構１４が被駆動軸６から外れた位置に配置される。そして二方向クラッチ機構１４の第１クラッチ要素２９に設けたギヤ４１が油圧ポンプ１３の第２ロータ２４に設けたギヤ４２に噛み合い、二方向クラッチ機構１４の第２クラッチ要素３０に設けたギヤ４３が被駆動軸６に設けたギヤ４４に噛み合っている。このとき、第１クラッチ要素２９側の２個のギヤ４１，４２の歯数比は、第２クラッチ要素３０側の２個のギヤ４３，４４の歯数比に一致している。
【００４２】
次に、図８に基づいて本発明の第３実施例を説明する。
【００４３】
第３実施例は、負荷発生手段として第１実施例の油圧ポンプ１３に代えて発電機４５を用いたものである。発電機４５は内側の発電機ロータを構成する第１ロータ４６と、外側のステータを構成する第２ロータ４７とを備えており、第１ロータ４６がスリーブ２０を介してトルクカム機構１２の第２カム要素２１に接続され、第２ロータ４７が二方向クラッチ機構１４の第１クラッチ要素２９に接続される。そして第２ロータ４７のコイルの両端がコントローラ４８に接続される。発電機４５の第１ロータ４６および第２ロータ４７が相対回転すると、その発電による負荷が第１ロータ４６の回転を抑制するように作用するため、第１実施例の油圧ポンプ１３と同じ機能を発揮することができる。
【００４４】
而して、第２実施例あるいは第３実施例によっても、第１実施例と同様の作用効果を達成することができる。
【００４５】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４６】
例えば、二方向クラッチ機構１４の構造は実施例のものに限定されず、スプラグ３２…に代えてローラを使用したものであっても良い。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、主駆動輪の回転数が副駆動輪の回転数に一致する車両の前進定速走行時と、主駆動輪の回転数が副駆動輪の回転数を下回る車両の前進制動時とには、多板クラッチを非締結状態にして車両を二輪駆動状態に維持することができ、また主駆動輪の回転数が副駆動輪の回転数を上回る車両の前進発進時や前進加速時には、多板クラッチを締結状態にして車両を四輪駆動状態に切り換えることができる。
【００４８】
車両の後進走行時には動力伝達装置の各要素の回転方向が前進走行時の回転方向の逆になるが、二方向クラッチ機構は第１クラッチ要素の回転数が第２クラッチ要素の回転数を上回ったときに、第１クラッチ要素の回転方向に関わらず両クラッチ要素を締結するため、前進走行時と同様に車両の後進定速走行時と後進制動時とに車両を二輪駆動状態に維持し、車両の後進発進時や後進加速時に車両を四輪駆動状態に切り換えることができる。
【００４９】
そして二方向クラッチ機構には主駆動輪から副駆動輪に伝達されるトルクが直接作用することがなく、トルクカム機構が伝達する微小なトルクだけが作用するため、二方向クラッチ機構のトルク伝達容量を小さくして小型化およびコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】四輪駆動車両の動力伝達系の全体構成を示す図
【図２】動力伝達装置の構造を示す図
【図３】図２の３−３線拡大断面図
【図４】図２の４−４線拡大断面図
【図５】二方向クラッチ機構の作用説明図
【図６】動力伝達経路を模式的に示す図
【図７】本発明の第２実施例に係る動力伝達装置の構造を示す図
【図８】本発明の第３実施例に係る動力伝達装置の構造を示す図
【符号の説明】
１１ 多板クラッチ
１２ トルクカム機構
１３ 油圧ポンプ（負荷発生手段）
１４ 二方向クラッチ機構
１９ 第１カム要素
２１ 第２カム要素
２３ 第１ロータ
２４ 第２ロータ
２９ 第１クラッチ要素
３０ 第２クラッチ要素
４５ 発電機（負荷発生手段）
４６ 第１ロータ
４７ 第２ロータ
Ｅ エンジン
Ｗｆ 前輪（主駆動輪）
Ｗｒ 後輪（副駆動輪）
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンにより直接駆動される主駆動輪のトルクの一部を多板クラッチを介して副駆動輪に配分する四輪駆動車両の動力伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる四輪駆動車両の動力伝達装置は、特開平９−２０２１５２号公報の図１０に開示されている。このものは主駆動輪である前輪に連動して回転する駆動軸と副駆動輪である後輪に連動して回転する被駆動軸とを多板クラッチを介して接続するとともに、前記被駆動軸上に二方向クラッチ機構を設けたものである。二方向クラッチ機構は、車両の前進走行時および後進走行時の何れにおいても、前輪がスリップして前輪回転数が後輪回転数を上回ったときに締結し、前輪のトルクを後輪に配分して車両の走破性を高める機能と、前輪がロックして前輪回転数が後輪回転数を下回ったときに締結解除し、前輪のトルクが後輪に配分されないようにしてＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）の作動への影響を回避する機能とを有している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記従来のものは、前輪のトルクを後輪に伝達する被駆動軸上に二方向クラッチ機構を設けているため、前記トルクが直接二方向クラッチ機構を介して伝達されるることになる。そのため、二方向クラッチ機構にトルク伝達容量が大きい大型かつ高価なものものを使用する必要があり、動力伝達装置の大型化およびコストアップの要因となる問題があった。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、四輪駆動車両の動力伝達装置に用いられる二方向クラッチ機構のトルク伝達容量を小さくし、二方向クラッチ機構の小型化およびコストダウンを図ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、エンジンにより直接駆動される主駆動輪のトルクの一部を駆動軸、多板クラッチおよび被駆動軸を介して副駆動輪に配分する四輪駆動車両の動力伝達装置において、相対回転可能な第１カム要素および第２カム要素を備え、両カム要素の相対回転により多板クラッチを締結するスラスト力を発生するトルクカム機構と、相対回転可能な第１ロータおよび第２ロータを備え、第１ロータの回転を第２ロータに伝達するとともに、両ロータの相対回転により、第２カム要素の第１カム要素に対する相対回転を拘束する回転負荷を発生する負荷発生手段と、相対回転可能な第１クラッチ要素および第２クラッチ要素を備え、第１クラッチ要素の回転数が第２クラッチ要素の回転数を上回ったときに、第１クラッチ要素の回転方向に関わらず両クラッチ要素を締結して負荷発生手段を作動させる二方向クラッチ機構とを設け、駆動軸を多板クラッチを介して被駆動軸に接続するトルク伝達経路と並列に、駆動軸をトルクカム機構の第１カム要素に接続し、トルクカム機構の第２カム要素を負荷発生手段の第１ロータに接続し、負荷発生手段の第２ロータを二方向クラッチ機構の第１クラッチ要素に接続し、二方向クラッチ機構の第２クラッチ要素を被駆動軸に接続してトルク伝達経路を形成し、主駆動輪および副駆動輪の差回転により多板クラッチを締結することを特徴とする四輪駆動車両の動力伝達装置が提案される。
【０００６】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記負荷発生手段は油圧ポンプであることを特徴とする四輪駆動車両の動力伝達装置が提案される。
【０００７】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記負荷発生手段は発電機であることを特徴とする四輪駆動車両の動力伝達装置が提案される。
【０００８】
上記構成によれば、主駆動輪の回転数が副駆動輪の回転数に一致する車両の前進定速走行時と、主駆動輪の回転数が副駆動輪の回転数を下回る車両の前進制動時とには二方向クラッチ機構が非締結状態になる。その結果、負荷発生手段の第２ロータが第１ロータに引きずられて無負荷で回転し、トルクカム機構がトルクを伝達しなくなってスラスト力が発生せず、多板クラッチが非締結状態になって車両は二輪駆動状態に維持される。
【０００９】
主駆動輪の回転数が副駆動輪の回転数を上回る車両の前進発進時や前進加速時には二方向クラッチ機構が締結状態になるため、負荷発生手段の第２ロータが二方向クラッチ機構の第１クラッチ要素に制動されて第１ロータとの間に相対回転が発生する。その結果、負荷発生手段が負荷を発生し、トルクカム機構がトルク伝達を行ってスラスト力が発生するため、多板クラッチが締結状態になって車両は四輪駆動状態に切り換えられる。
【００１０】
車両の後進走行時には動力伝達装置の各要素の回転方向が前進走行時の回転方向の逆になるが、二方向クラッチ機構は第１クラッチ要素の回転数が第２クラッチ要素の回転数を上回ったときに、第１クラッチ要素の回転方向に関わらず両クラッチ要素を締結するため、前進走行時と同様に車両の後進定速走行時と後進制動時とに二方向クラッチ機構を非締結状態にして車両を二輪駆動状態に維持し、車両の後進発進時や後進加速時に二方向クラッチ機構を締結状態にして車両を四輪駆動状態に切り換えることができる。
【００１１】
そして二方向クラッチ機構には主駆動輪から副駆動輪に伝達されるトルクが直接作用することがなく、トルクカム機構が伝達する微小なトルクだけが作用するため、二方向クラッチ機構のトルク伝達容量を小さくして小型化およびコストダウンを図ることができる。
【００１２】
負荷発生手段としては、油圧ポンプあるいは発電機を用いることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１４】
図１〜図６は本発明の第１実施例を示すもので、図１は四輪駆動車両の動力伝達系の全体構成を示す図、図２は動力伝達装置の構造を示す図、図３は図２の３−３線拡大断面図、図４は図２の４−４線拡大断面図、図５は二方向クラッチ機構の作用説明図、図６は動力伝達経路を模式的に示す図である。
【００１５】
図１に示すように、四輪駆動車両の前部に搭載されたエンジンＥの出力はトランスミッション１を介して前輪側のディファレンシャルギヤ２に入力され、そのディファレンシャルギヤ２の出力はドライブシャフト３，３を介して主駆動輪たる左右の前輪Ｗｆ，Ｗｆに伝達される。ディファレンシャルギヤ２に入力されたエンジンＥの出力は傘歯車装置４および駆動軸５を介して後述する動力伝達装置Ｔに入力され、その動力伝達装置Ｔの出力は被駆動軸６および傘歯車装置７を介して後輪側のディファレンシャルギヤ８に伝達され、更にディファレンシャルギヤ８の出力はドライブシャフト９，９を介して副駆動輪たる左右の後輪Ｗｒ，Ｗｒに伝達される。
【００１６】
図２に示すように、前輪Ｗｆ，Ｗｆの回転に連動して回転する駆動軸５と、後輪Ｗｒ，Ｗｒの回転に連動して回転する被駆動軸６との間に配置される動力伝達装置Ｔは、駆動軸５側から被駆動軸６側に向けて順次配置された多板クラッチ１１、トルクカム機構１２、油圧ポンプ１３および二方向クラッチ機構１４を備える。
【００１７】
多板クラッチ１１は駆動軸５および被駆動軸６間のトルクの伝達および遮断を司るもので、駆動軸５と一体に回転するクラッチアウター１５に支持した複数の摩擦係合部材１６…と、被駆動軸６と一体に回転するクラッチインナー１７に支持した複数の摩擦係合部材１８…とを交互に重ね合わせてなり，後述するトルクカム機構１２からのスラスト力を受けて両摩擦係合部材１６…，１８…が相互に密着することにより、駆動軸５および被駆動軸６を一体に締結する。そして多板クラッチ１１が締結した状態では前輪Ｗｆ，Ｗｆから後輪Ｗｒ，Ｗｒにトルクが伝達され、多板クラッチ１１が締結解除した状態では前輪Ｗｆ，Ｗｆから後輪Ｗｒ，Ｗｒへのトルクの伝達が遮断される。
【００１８】
図３を併せて参照すると明らかなように、トルクカム機構１２はクラッチアウター１５にスプライン結合により接続された第１カム要素１９と、被駆動軸６の外周に同軸に嵌合するスリーブ２０の前端に接続された第２カム要素２１とを備えており、第１カム要素１９および第２カム要素２１の対向面にそれぞれ複数個ずつ形成された三角形のカム溝１９ａ…，２１ａ…間に複数個のボール２２…が支持される。
【００１９】
本発明の負荷発生手段を構成する油圧ポンプ１３は例えば公知のベーンポンプから成り、その第１ロータ２３を構成するポンプロータは前記スリーブ２０の後端に接続され、その第２ロータ２４を構成するカムリングは後述する二方向クラッチ機構１４の第１クラッチ要素２９に接続される。油圧ポンプ１３は第１ポート１３ａおよび第２ポート１３ｂを備えており、第１ロータ２３および第２ロータ２４が一方向に相対回転したとき、第１ポート１３ａから吸入した作動油を第２ポート１３ｂに吐出し、第１ロータ２３および第２ロータ２４が他方向に相対回転したとき、第２ポート１３ｂから吸入した作動油を第１ポート１３ａから吐出する。
【００２０】
油圧ポンプ１３に接続された油圧回路２５は、第１ポート１３ａおよび第２ポート１３ｂ間に配置されたオリフィス２６と、第１ポート１３ａの油圧が第２ポート１３ｂの油圧を所定値以上上回ると開弁するリリーフバルブ２７と、第２ポート１３ｂの油圧が第１ポート１３ａの油圧を所定値以上上回ると開弁するリリーフバルブ２８とを並列に接続してなる。
【００２１】
図４を併せて参照すると明らかなように、二方向クラッチ機構１４は、半径方向外側に位置して油圧ポンプ１３の第２ロータ２４に接続されたリング状の第１クラッチ要素２９と、第１クラッチ要素２９の内部に同軸に配置されて被駆動軸６に外周に接続された第２クラッチ要素３０と、第１、第２クラッチ要素２９，３０の間に相対回転自在に配置された環状の保持器３１と、保持器３１に所定間隔で形成した複数のポケット３１ａ…および第１クラッチ要素２９の内周に所定間隔で形成した複数の凹部２９ａ…内に嵌合するように支持された複数のスプラグ３２…とを備える。外側の第１クラッチ要素２９の内周面には前記凹部２９ａ…が形成されるが、内側の第２クラッチ要素３０の外周面には円弧面３０ａが形成される。従って、スプラグ３２…は第１クラッチ要素２９の凹部２９ａ…、第２クラッチ要素３０の円弧面３０ａおよび保持器３１のポケット３１ａ…に囲まれて保持される。
【００２２】
保持器３１から延びるアーム３１ｂ…の先端に設けたシュー３１ｃ…が動力伝達装置Ｔのケーシング３３の内面に摺動自在に摩擦係合する。保持器３１から半径方向に突出するピン３４が第１クラッチ要素２９の内周面に形成した切欠２９ｂに係合することにより、保持器３１が第１クラッチ要素２９に対して相対回転できる角度範囲が規制される。また保持器３１のポケット３１ａ…の両端に設けたスプリング３５…，３５…によって、保持器３１およびスプラグ３２…が図５（Ａ）に示す中立位置に向けて付勢される。
【００２３】
図６は動力伝達装置Ｔの構造の理解を助けるために、その動力伝達経路を模式的に示すものである。同図に示すように、前輪Ｗｆ，Ｗｆ、駆動軸５、トルクカム機構１２の第１カム要素１９および第２カム要素２１、油圧ポンプ１３の第１ロータ２３および第２ロータ２４、二方向クラッチ機構１４の第１クラッチ要素２９および第２クラッチ要素３０、被駆動軸６並びに後輪Ｗｒ，Ｗｒが直列に接続される。ここで各構成要素を結ぶ太い実線は相対回転のない直結部分を示し、細い２本線ａ，ｂ，ｃは相対回転が可能な部分を示している。
【００２４】
次に、前述の構成を備えた本発明の実施例の作用を、主として図６を参照しながら説明する。
▲１▼ 前進定速走行時
前輪Ｗｆ，Ｗｆおよび後輪Ｗｒ，Ｗｒが同速度で回転する車両の前進定速走行時には多板クラッチ１１の締結が解除され、前輪Ｗｆ，Ｗｆから後輪Ｗｒ，Ｗｒへのトルクの配分が遮断されて二輪駆動状態になる。以下、前進定速走行時の作用を説明する。
【００２５】
エンジンＥにより駆動される前輪Ｗｆ，Ｗｆの回転は駆動軸５からトルクカム機構１２に伝達される。トルクカム機構１２は第１カム要素１９のカム溝１９ａ…および第２カム要素２１のカム溝２１ａ…間にボール２２…を保持した構造であるため、第１カム要素１９の回転はボール２２…を介して第２カム要素２１に伝達される。このとき、後述するように第２カム要素２１側に負荷が作用していないため、トルクカム機構１２は実質的にトルク伝達を行わず、第１カム要素１９および第２カム要素２１は相対回転せず（図３（Ａ）参照）、トルクカム機構１２は多板クラッチ１１を締結するスラスト力を発生することがない。
【００２６】
トルクカム機構１２の第２カム要素２１に接続された油圧ポンプ１３の第１ロータ２３に回転が伝達されると、後述するように第２ロータ２４側に負荷が作用していないため、第１ロータ２３の回転に引きずられて第２ロータ２４が同速度で回転し、油圧ポンプ１３は作動油の吸入および吐出を行わずに無負荷で空転する。
【００２７】
二方向クラッチ機構１４の第１クラッチ要素２９は油圧ポンプ１３の第２ロータ２４に接続されて回転し、第２クラッチ要素３０は後輪Ｗｒ，Ｗｒに被駆動軸６を介して接続されて回転するが、このとき、前輪Ｗｆ，Ｗｆの回転数と後輪Ｗｒ，Ｗｒの回転数とが一致しているため、二方向クラッチ機構１４の第１、第２クラッチ要素２９，３０は同速度で同方向に回転し、トルクを伝達しないスリップ状態となる。
【００２８】
即ち、図５（Ｂ）に示すように、後輪Ｗｒ，Ｗｒの回転に連動して回転する二方向クラッチ機構１４の第２クラッチ要素３０が矢印Ｎｒで示す前進方向に回転すると、第２クラッチ要素３０に引きずられた保持器３１も前進方向に回転するが、保持器３１はケーシング３３に摩擦係合するシュー３１ｃ…（図２参照）によって制動されるため、第１クラッチ要素２９に対して回転方向遅れ側に所定角度回転し、ピン３４が第１クラッチ要素２９の切欠２９ｂの一方の端部に当接する位置に停止する（図５（Ｂ）参照）。この状態では、前進方向の第１クラッチ要素２９の回転数Ｎｆが前進方向の第２クラッチ要素３０の回転数Ｎｒを上回ったときだけ、第１クラッチ要素２９から第２クラッチ要素３０にトルクが伝達され、前進方向の第１クラッチ要素２９の回転数Ｎｆが前進方向の第２クラッチ要素３０の回転数Ｎｒを下回るか一致したときには、第１クラッチ要素２９から第２クラッチ要素３０にトルクが伝達されることはない。
【００２９】
以上のように、第１クラッチ要素２９および第２クラッチ要素３０の回転数Ｎｆ，Ｎｒが一致する前進定速走行時には二方向クラッチ機構１４は締結されず、第１クラッチ要素２９は無負荷で回転することができるため、この第１クラッチ要素２９に接続された油圧ポンプ１３の第２ロータ２４も無負荷で回転することができる。従って、トルクカム機構１２の第１カム要素１９および第２カム要素２１間でのトルク伝達は行われず、第１、第２カム要素１９，２１の位相は図３（Ａ）の状態に維持され、トルクカム機構１２は多板クラッチ１１を締結するスラスト力を発生することがない。
▲２▼ 前進発進時あるいは前進加速時
低摩擦係数の路面での急発進や急加速によって前輪Ｗｆ，Ｗｆがスリップすると、前輪Ｗｆ，Ｗｆの回転数が後輪Ｗｒ，Ｗｒの回転数を上回って多板クラッチ１１が締結し、前輪Ｗｆ，Ｗｆから後輪Ｗｒ，Ｗｒにトルクが配分されて四輪駆動状態になる。以下、前進発進時あるいは前進加速時の作用を説明する。
【００３０】
前述した前進定速走行時には、二方向クラッチ機構１４の第１クラッチ要素２９および第２クラッチ要素３０の回転数Ｎｆ，Ｎｒが同一になるが、前輪Ｗｆ，Ｗｆがスリップすると、前輪Ｗｆ，Ｗｆの回転に連動する二方向クラッチ機構１４の第１クラッチ要素２９の回転数Ｎｆが後輪Ｗｒ，Ｗｒの回転に連動する第２クラッチ要素３０の回転数Ｎｒを上回る。図５（Ｂ）において第１クラッチ要素２９の前進方向の回転数Ｎｆが第２クラッチ要素３０の前進方向の回転数Ｎｒを上回ると、二方向クラッチ機構１４が締結状態になって第１クラッチ要素２９および第２クラッチ要素３０が一体化される。
【００３１】
このとき、後輪Ｗｒ，Ｗｒに被駆動軸６を介して直接的に接続された第２クラッチ要素３０の回転数Ｎｒは変化しないが、前輪Ｗｆ，Ｗｆにトルクカム機構１２および油圧ポンプ１３を介して接続された第１クラッチ要素２９の回転数Ｎｆは、第２クラッチ要素３０から受ける負荷によって該第２クラッチ要素３０の回転数Ｎｒと同速度に減速される。このようにして二方向クラッチ機構１４の第１クラッチ要素２９の回転が制動されると、この第１クラッチ要素２９に接続された油圧ポンプ１３の第２ロータ２４の回転も制動されるため、第１ロータ２３および第２ロータ２４が相対回転して第１ポート１３ａから作動油が吐出され、この作動油がオリフィス２６を通過して第２ポート１３ｂに戻ることにより油圧ポンプ１３に回転負荷が発生する。尚、油圧ポンプ１３の吐出圧が上限値に達すると一方のリリーフバルブ２７が開弁し、油圧ポンプ１３に回転負荷の上限値を規制する。
【００３２】
以上のようにして油圧ポンプ１３に回転負荷が発生して第１ロータ２３の回転が制動されると、この第１ロータ２３に接続されて回転するトルクカム機構１２の第２カム要素２１と、前輪Ｗｆ，Ｗｆに接続されて回転するトルクカム機構１２の第１カム要素１９との間に差回転が発生し、第１カム要素１９のカム溝１９ａおよび第２カム要素２１のカム溝２１ａの位相がずれてスラスト力が発生し（図３（Ｂ）参照）、このスラスト力で多板クラッチ１１の摩擦係合部材１６…，１８…が密着して締結される。その結果、前輪Ｗｆ，Ｗｆのトルクが駆動軸５、多板クラッチ１１および被駆動軸６を介して後輪Ｗｒ，Ｗｒに配分され、車両は四輪駆動状態となる。
【００３３】
而して、前輪Ｗｆ，Ｗｆがスリップすると該前輪Ｗｆ，Ｗｆのトルクの一部が後輪Ｗｒ，Ｗｒに配分されて四輪駆動状態となるため、車両の走破性を高めることができる。しかも後輪Ｗｒ，Ｗｒに配分されるトルクの大きさを、前輪Ｗｆ，Ｗｆおよび後輪Ｗｒ，Ｗｒの差回転の増加に応じて、つまり前輪Ｗｆ，Ｗｆのスリップ量の増加に応じて増加させることができる。また前輪Ｗｆ，Ｗｆから後輪Ｗｒ，Ｗｒへのトルク伝達は多板クラッチ１１により行われ、二方向クラッチ機構１４にはトルクカム機構１２の第１、第２カム要素１９，２１間に作用する微少なトルクだけが伝達されるため、二方向クラッチ機構１４にトルク伝達容量の小さいものを使用して小型軽量化することができるだけでなく、耐久性の向上にも寄与することができる。
▲３▼ 前進制動時
低摩擦係数の路面での前進走行時に急制動を行うと、一般に前輪Ｗｆ，Ｗｆの制動力は後輪Ｗｒ，Ｗｒの制動力を上回るように設定されているため、前輪Ｗｆ，Ｗｆが先にロック状態になって後輪Ｗｒ，Ｗｒの回転数が前輪Ｗｆ，Ｗｆの回転数を上回る場合がある。このような場合に多板クラッチ１１が締結して四輪駆動状態になると、ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）の作動に影響が及んで制動性能が低下する可能性があるため、この前進制動時には車両を二輪駆動状態に維持する必要がある。以下、前進制動時の作用を説明する。
【００３４】
前述した前進定速走行時には、二方向クラッチ機構１４の第１クラッチ要素２９および第２クラッチ要素３０の回転数Ｎｆ，Ｎｒが同一になるが、前輪Ｗｆ，Ｗｆがロックすると、前輪Ｗｆ，Ｗｆの回転に連動する二方向クラッチ機構１４の第１クラッチ要素２９の回転数Ｎｆが後輪Ｗｒ，Ｗｒの回転に連動する第２クラッチ要素３０の回転数Ｎｒを下回る。図５（Ｂ）において第１クラッチ要素２９の前進方向の回転数Ｎｆが第２クラッチ要素３０の前進方向の回転数Ｎｒを下回ると、二方向クラッチ機構１４が締結解除状態になって第１クラッチ要素２９および第２クラッチ要素３０が切り離される。
【００３５】
即ち、二方向クラッチ機構１４の第１クラッチ要素２９は第２クラッチ要素３０から何等の負荷を受けることなく、該第２クラッチ要素３０よりも低い回転数で回転できるため、この第２クラッチ要素３０に接続された油圧ポンプ１３の第２ロータ２４の回転も拘束されず、従って油圧ポンプ１３の第１ロータ２３および第２ロータ２４は無負荷状態のまま同速度で回転する。その結果、トルクカム機構１２の第１カム要素１９および第２カム要素２１はトルクを伝達することなく同位相で回転し、多板クラッチ１１を締結するスラスト力が発生しないため、車両は二輪駆動状態に維持される。
▲４▼ 後進時
車両の後進走行時には、上述した前進走行時と同様にして二輪駆動状態と四輪駆動状態とが切り換えられる。具体的には、後進定速走行時と、後進制動時に前輪Ｗｆ，Ｗｆがロックした場合とには二輪駆動状態に維持され、後進発進時や後進急加速時に前輪Ｗｆ，Ｗｆがスリップした場合に四輪駆動状態に切り換えられる。以下、後進時の作用を説明する。
【００３６】
車両の後進時には図６における全ての要素の回転方向が逆になるため、二方向クラッチ機構１４の第２クラッチ要素３０も図５（Ｃ）に矢印Ｎｒで示す方向に回転する。その結果、第２クラッチ要素３０の後進方向の回転に引きずられた保持器３１も後進方向に回転するが、保持器３１はケーシング３３に摩擦係合するシュー３１ｃ…（図２参照）によって制動されるため、第１クラッチ要素２９に対して回転方向遅れ側に所定角度回転して図５（Ｃ）の状態になる。この状態では、後進方向の第１クラッチ要素２９の回転数Ｎｆが後進方向の第２クラッチ要素３０の回転数Ｎｒを上回ったときだけ、第１クラッチ要素２９から第２クラッチ要素３０にトルクが伝達され、後進方向の第１クラッチ要素２９の回転数Ｎｆが後進方向の第２クラッチ要素３０の回転数Ｎｒを下回るか一致したときには、第１クラッチ要素２９から第２クラッチ要素３０にトルクが伝達されることはない。
【００３７】
以上のように、第１クラッチ要素２９および第２クラッチ要素３０の回転数Ｎｆ，Ｎｒが一致する後進定速走行時と、第１クラッチ要素２９の回転数Ｎｆが第２クラッチ要素３０の回転数Ｎｒを下回る後進制動時とには二方向クラッチ機構１４は締結されず、第１クラッチ要素２９は無負荷で回転することができるため、この第１クラッチ要素２９に接続された油圧ポンプ１３の第２ロータ２４も無負荷で回転することができる。従って、トルクカム機構１２の第１カム要素１９および第２カム要素２１間でのトルク伝達は行われず、多板クラッチ１１は非係合状態になって二輪駆動状態が維持される。
【００３８】
また後進発進や後進急加速時に前輪Ｗｆ，Ｗｆがスリップして第１クラッチ要素２９の回転数Ｎｆが第２クラッチ要素３０の回転数Ｎｒを上回ると二方向クラッチ機構１４が締結され、第１クラッチ要素２９は第２クラッチ要素３０から負荷を受けて制動される。その結果、油圧ポンプ１３の第１ロータ２３および第２ロータ２４が相対回転して回転負荷を発生し、トルクカム機構１２の第１カム要素１９および第２カム要素２１間でトルク伝達が行われてスラスト力が発生し、このスラスト力で多板クラッチ１１が締結して車両は四輪駆動状態となる。
【００３９】
尚、後進発進や後進急加速時には油圧ポンプ１３が前進発進や前進急加速時とは逆方向に回転するため、第１ポート１３ａが吸入ポートとなり、第２ポート１３ｂが吐出ポートとなる。従って、油圧の上限値は他方のリリーフバルブ２８によって規制される。
【００４０】
次に、図７に基づいて本発明の第２実施例を説明する。
【００４１】
第２実施例は二方向クラッチ機構１４のレイアウトにおいて、前記第１実施例と異なっている。即ち、第１実施例では二方向クラッチ機構１４が被駆動軸６上に同軸に配置されているが、第２実施例では二方向クラッチ機構１４が被駆動軸６から外れた位置に配置される。そして二方向クラッチ機構１４の第１クラッチ要素２９に設けたギヤ４１が油圧ポンプ１３の第２ロータ２４に設けたギヤ４２に噛み合い、二方向クラッチ機構１４の第２クラッチ要素３０に設けたギヤ４３が被駆動軸６に設けたギヤ４４に噛み合っている。このとき、第１クラッチ要素２９側の２個のギヤ４１，４２の歯数比は、第２クラッチ要素３０側の２個のギヤ４３，４４の歯数比に一致している。
【００４２】
次に、図８に基づいて本発明の第３実施例を説明する。
【００４３】
第３実施例は、負荷発生手段として第１実施例の油圧ポンプ１３に代えて発電機４５を用いたものである。発電機４５は内側の発電機ロータを構成する第１ロータ４６と、外側のステータを構成する第２ロータ４７とを備えており、第１ロータ４６がスリーブ２０を介してトルクカム機構１２の第２カム要素２１に接続され、第２ロータ４７が二方向クラッチ機構１４の第１クラッチ要素２９に接続される。そして第２ロータ４７のコイルの両端がコントローラ４８に接続される。発電機４５の第１ロータ４６および第２ロータ４７が相対回転すると、その発電による負荷が第１ロータ４６の回転を抑制するように作用するため、第１実施例の油圧ポンプ１３と同じ機能を発揮することができる。
【００４４】
而して、第２実施例あるいは第３実施例によっても、第１実施例と同様の作用効果を達成することができる。
【００４５】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４６】
例えば、二方向クラッチ機構１４の構造は実施例のものに限定されず、スプラグ３２…に代えてローラを使用したものであっても良い。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、主駆動輪の回転数が副駆動輪の回転数に一致する車両の前進定速走行時と、主駆動輪の回転数が副駆動輪の回転数を下回る車両の前進制動時とには、多板クラッチを非締結状態にして車両を二輪駆動状態に維持することができ、また主駆動輪の回転数が副駆動輪の回転数を上回る車両の前進発進時や前進加速時には、多板クラッチを締結状態にして車両を四輪駆動状態に切り換えることができる。
【００４８】
車両の後進走行時には動力伝達装置の各要素の回転方向が前進走行時の回転方向の逆になるが、二方向クラッチ機構は第１クラッチ要素の回転数が第２クラッチ要素の回転数を上回ったときに、第１クラッチ要素の回転方向に関わらず両クラッチ要素を締結するため、前進走行時と同様に車両の後進定速走行時と後進制動時とに車両を二輪駆動状態に維持し、車両の後進発進時や後進加速時に車両を四輪駆動状態に切り換えることができる。
【００４９】
そして二方向クラッチ機構には主駆動輪から副駆動輪に伝達されるトルクが直接作用することがなく、トルクカム機構が伝達する微小なトルクだけが作用するため、二方向クラッチ機構のトルク伝達容量を小さくして小型化およびコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】四輪駆動車両の動力伝達系の全体構成を示す図
【図２】動力伝達装置の構造を示す図
【図３】図２の３−３線拡大断面図
【図４】図２の４−４線拡大断面図
【図５】二方向クラッチ機構の作用説明図
【図６】動力伝達経路を模式的に示す図
【図７】本発明の第２実施例に係る動力伝達装置の構造を示す図
【図８】本発明の第３実施例に係る動力伝達装置の構造を示す図
【符号の説明】
１１ 多板クラッチ
１２ トルクカム機構
１３ 油圧ポンプ（負荷発生手段）
１４ 二方向クラッチ機構
１９ 第１カム要素
２１ 第２カム要素
２３ 第１ロータ
２４ 第２ロータ
２９ 第１クラッチ要素
３０ 第２クラッチ要素
４５ 発電機（負荷発生手段）
４６ 第１ロータ
４７ 第２ロータ
Ｅ エンジン
Ｗｆ 前輪（主駆動輪）
Ｗｒ 後輪（副駆動輪）
Claims (3)
- エンジン（Ｅ）により直接駆動される主駆動輪（Ｗｆ）のトルクの一部を駆動軸（５）、多板クラッチ（１１）および被駆動軸（６）を介して副駆動輪（Ｗｒ）に配分する四輪駆動車両の動力伝達装置において、
相対回転可能な第１カム要素（１９）および第２カム要素（２１）を備え、両カム要素（１９，２１）の相対回転により多板クラッチ（１１）を締結するスラスト力を発生するトルクカム機構（１２）と、
相対回転可能な第１ロータ（２３，４６）および第２ロータ（２４，４７）を備え、第１ロータ（２３，４６）の回転を第２ロータ（２４，４７）に伝達するとともに、両ロータ（２３，４６；２４，４７）の相対回転により、第２カム要素（２１）の第１カム要素（１９）に対する相対回転を拘束する回転負荷を発生する負荷発生手段（１３，４５）と、
相対回転可能な第１クラッチ要素（２９）および第２クラッチ要素（３０）を備え、第１クラッチ要素（２９）の回転数が第２クラッチ要素（３０）の回転数を上回ったときに、第１クラッチ要素（２９）の回転方向に関わらず両クラッチ要素（２９，３０）を締結して負荷発生手段（１３，４５）を作動させる二方向クラッチ機構（１４）と、
を設け、
駆動軸（５）を多板クラッチ（１１）を介して被駆動軸（６）に接続するトルク伝達経路と並列に、駆動軸（５）をトルクカム機構（１２）の第１カム要素（１９）に接続し、トルクカム機構（１２）の第２カム要素（２１）を負荷発生手段（１３，４５）の第１ロータ（２３，４６）に接続し、負荷発生手段（１３，４５）の第２ロータ（２４，４７）を二方向クラッチ機構（１４）の第１クラッチ要素（２９）に接続し、二方向クラッチ機構（１４）の第２クラッチ要素（３０）を被駆動軸（６）に接続してトルク伝達経路を形成し、主駆動輪（Ｗｆ）および副駆動輪（Ｗｒ）の差回転により多板クラッチ（１１）を締結することを特徴とする四輪駆動車両の動力伝達装置。 - 前記負荷発生手段（１３）は油圧ポンプであることを特徴とする、請求項１に記載の四輪駆動車両の動力伝達装置。
- 前記負荷発生手段（４５）は発電機であることを特徴とする、請求項１に記載の四輪駆動車両の動力伝達装置。
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