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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、4輪駆動車のトランスファ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
「新型車解説書 NISSAN テラノR50型系車 1995年9月 日産自動車株式会社 編集発行」に図5のようなトランスファ装置201が記載されている。
【0003】
このトランスファ装置201は、トランスミッションの出力軸に連結された入力軸203、主軸205、前輪側動力伝達系の一部を構成するチェーン伝動機構207、H−L切り替え機構(伝達トルク切り替え機構)209、その後段に配置されて前輪側の動力伝達系を断続し2輪駆動状態(及び後述するトルク可変4輪駆動状態)とトルク固定4輪駆動状態との切り替えを行う2−4切り替え機構211、この2−4切り替え機構211と並列に配置され、前輪側動力伝達系に伝達する駆動力の大きさを制御するトルク制御機構213などから構成されている。
【0004】
入力軸203と主軸205は同軸配置されており、主軸205は後輪のプロペラシャフト側に連結されている。
【0005】
チェーン伝動機構207は入力側と出力側の各スプロケット215,217とこれらを連結するチェーン219からなり、入力側のスプロケット215は主軸205上に回転自在に配置され、出力側スプロケット217は前輪のプロペラシャフト側に連結されている。
【0006】
H−L切り替え機構209は、プラネタリーギヤ機構221と、切り替え操作用のシフトスリーブ223などから構成されている。
【0007】
プラネタリーギヤ機構221は、インターナルギヤ225、プラネタリーギヤを支承するプラネタリーキャリヤ227、サンギヤ229などから構成されている。インターナルギヤ225はトランスファーケース231側に連結されており、プラネタリーキャリヤ227は回転自在な状態で配置され、サンギヤ229は入力軸203に形成されている。
【0008】
トランスミッションから入力軸203に入力するエンジンの駆動力は、H−L切り替え機構209のシフトスリーブ223をHポジションにシフトすると、プラネタリーギヤ機構221をバイパスし、シフトスリーブ223を介して高速(等速)で主軸205を回転させる。また、シフトスリーブ223をLポジションにシフトすると、入力軸203の回転はサンギヤ229とプラネタリーギヤとプラネタリーキャリヤ227を介して減速され、低速でシフトスリーブ223から主軸205に伝達される。主軸205の回転は後輪側動力伝達系を介してリヤデフに伝達され、左右の後輪に配分される。
【0009】
2−4切り替え機構211を構成するシフトスリーブ233は2輪駆動ポジション(及びトルク可変4輪駆動ポジション)とトルク固定4輪駆動ポジションとに移動可能であり、H−L切り替え機構209のシフトスリーブ223と一体に移動するように構成されている。
【0010】
シフトスリーブ233を2輪駆動ポジション(及びトルク可変4輪駆動ポジション)にシフトすると、主軸205とスプロケット215との連結が解除されると共に、シフトスリーブ223がHポジションに移動し、車両は高速モードの2輪駆動状態(2H)になる。
【0011】
また、この状態では、下記のように、トルク制御機構213による高速モードのトルク可変4輪駆動状態(4H自動)を選択可能になる。
【0012】
また、シフトスリーブ233をトルク固定4輪駆動ポジションにシフトすると、シフトスリーブ223がLポジションに移動すると共に、主軸205とチェーン伝動機構207の入力側スプロケット215とがシフトスリーブ233を介して直結され、H−L切り替え機構209で減速されたエンジンの駆動力は、主軸205とシフトスリーブ233とチェーン伝動機構207とを介し、固定トルクで前輪側に伝達され、車両は低速モードのトルク固定4輪駆動状態(4L固定)になる。
【0013】
トルク制御機構213は、湿式の多板クラッチ235、多板クラッチ235を押圧して締結する油圧アクチュエータ237、油圧アクチュエータ237を駆動するメインオイルポンプ及びサブオイルポンプ239、サブオイルポンプ239を駆動する電動モータ241などから構成されている。
【0014】
多板クラッチ235は、スプロケット215に固定されたクラッチドラム243と、主軸205に連結されたクラッチハブ245との間に配置されている。
【0015】
この多板クラッチ235は、2−4切り替え機構211のシフトスリーブ233が2輪駆動ポジションにあるときにメインオイルポンプ、または、サブオイルポンプ239によって締結される。
【0016】
さらに、各オイルポンプによる油圧アクチュエータ237の油圧調整によって多板クラッチ235の滑りが制御され、前輪と後輪のトルク伝達比が、ほぼ0:100になる2輪駆動状態と、50:50になる4輪駆動状態の間で調整される。
【0017】
このように、従来のトランスファ装置201は、H−L切り替え機構209と2−4切り替え機構211によって、高速モードでの2輪駆動状態(2H)及びトルク可変4輪駆動状態(4H自動)と、低速モードでの固定トルク4輪駆動状態(4L固定)を選択可能であり、この4H自動モードでは、後輪を駆動しながら、トルク制御機構213のトルク調整機能によって前輪の駆動力を2輪駆動状態と4輪駆動状態の間で調整することができる。
【0018】
トランスファ装置201は、このような切り替え機能及びトルク調整機能によって、路面条件、エンジン出力、操舵条件などの変化に応じて、悪路走破性、発進性、加速性、車体の安定性、エンジンの燃費、旋回性などを向上させる。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、トランスファ装置201では、前輪側の動力伝達系と主軸205との間に配置されている多板クラッチ235を解除することによって2輪駆動状態を作り出しているので、多板クラッチ235にドラグトルク(引き摺りトルク)が発生すると、前輪側動力伝達系がこのドラグトルクによって主軸205と連結された状態になり、完全に切り離すことができないという問題があった。
【0020】
このような状態では、2輪駆動走行時でも前輪とその動力伝達系がエンジンによる連れ回り状態になっており、これらの回転抵抗によってエンジンの燃費に影響する上に、前輪側動力伝達系の支承部や摺動部の耐久性磨耗に影響を及ぼすと共に、前輪側動力伝達系での騒音、振動も発生してしまうという問題があった。
【0021】
また、このように前輪を完全に切り離すことができないと、旋回性を充分に発揮させることができない。
【0022】
そこで、この発明は、一側車輪に伝達する駆動力を調整するトルク制御機構を2輪駆動時に完全に切り離すことにより、エンジンの燃費への影響、動力伝達系の耐久性、騒音、振動、また車両の旋回性を向上させるトランスファ装置の提供を目的とする。
【0023】
【課題を解決するための手段】
請求項1のトランスファ装置は、エンジンから伝達される駆動力を少なくとも高速と低速の2段に切り替え可能な伝達トルク切り替え機構と、前後輪の動力伝達系を直結し、前後輪への伝達トルクを固定するトルク固定4輪駆動ポジションと、前後輪の一側の動力伝達系への伝達トルクをトルク制御機構を介して連結したトルク可変4輪駆動ポジションとを切り換える第1の噛み合いクラッチとを備えたトランスファ装置であって、前記トルク制御機構は、クラッチドラムとクラッチハブとの間に配置された湿式の多板クラッチを備え、前記4輪駆動ポジションと、前後輪の一側の動力伝達系及び前記トルク制御機構を切り離す2輪駆動ポジションとを切り換える第2の噛み合いクラッチを設け、前記第2の噛み合いクラッチは前記2輪駆動ポジションで前記クラッチドラムと前記クラッチハブと前記多板クラッチとを動力伝達経路から切り離すことを特徴とする。
【0024】
このように、本発明のトランスファ装置では、2輪駆動時にトルク制御機構を第2の噛み合いクラッチによって切り離せば、トルク制御機構にドラグトルクが発生しても、従来例と異なって、切り離し側の車輪と動力伝達系の連れ回りが防止され、完全な2輪駆動状態にすることができる。
【0025】
こうして、エネルギーロスによるエンジンの燃費への影響が防止されると共に、完全な2輪駆動状態では前後輪間の回転拘束力がなくなるから、旋回性が向上する。
【0026】
また、第2の噛み合いクラッチを設けたことによって、従来例の2輪駆動/トルク可変4輪駆動のような併用ポジションではなく、2WDの専用ポジションを選ぶことが可能になる。
【0027】
このように、本発明のトランスファ装置は、各ポジションの切替機能と、トルク制御機構の機能により、路面条件、エンジンの出力、操舵条件のような走行中に生じる諸条件の変化に対応し、悪路走破性、発進性、加速性、車体の安定性、旋回性などを大幅に向上させることができる。
【0028】
請求項2の発明は、請求項1に記載のトランスファ装置であって、前記第1の噛み合いクラッチに、前後輪の一側の動力伝達系及び前記トルク制御機構を切り離す2輪駆動ポジションを設け、第1の噛み合いクラッチと第2の噛み合いクラッチとを同一部材で構成したことを特徴としており、請求項1の構成と同等の作用・効果を得ることができる。
【0029】
また、トルク固定4輪駆動ポジションを切り換える第1の噛み合いクラッチに第2の噛み合いクラッチとを同一部材で構成するには、例えば、第1の噛み合いクラッチのシフトストロークを、2輪駆動ポジションにまで延長するだけで可能になる。
【0030】
このように構成すれば、噛み合いクラッチのトルク固定4輪駆動ポジションと2輪駆動ポジションとトルク可変4輪駆動ポジションとを、同一のシフト機構によって連続的に切り替え操作することが可能になり、切り替えの操作性が大きく向上する。
【0031】
また、このように既存の機構に極めて簡単な変更を加えるだけで実施可能であることと、シフト機構を共用できることによって、構造とレイアウトが簡単であり、それだけ軽量、コンパクト、低コストに構成することができる。
【0032】
請求項3の発明は、請求項2に記載のトランスファ装置であって、前記2輪駆動ポジションと、トルク固定4輪駆動ポジションと、トルク可変4輪駆動ポジションとを、直線状に配置したことを特徴としており、請求項2の構成と同等の作用・効果を得ることができる。
【0033】
また、これらのポジションを直線状に配置したことによって、上記のように、これらを同一のシフト機構で切り替え操作することがさらに容易になり、構造とレイアウトが簡単になり、低コストで実施できる。
【0034】
請求項4の発明は、請求項1〜3の何れか一項に記載のトランスファ装置であって、前記伝達トルク切り替え機構とトルク制御機構とを同軸に配置したことを特徴としており、請求項1〜3の構成と同等の作用・効果を得ることができる。
【0035】
また、伝達トルク切り替え機構とトルク制御機構とを同軸に配置したこの構成は、これらを径方向に配置する構造に較べて、トランスファ装置が径方向にコンパクトになり、車載性が向上する。
【0040】
【発明の実施の形態】
図1〜4によってトランスファ装置1(本発明の一実施形態)の説明をする。
【0041】
各図の左方はトランスファ装置1を用いた4輪駆動車の前方に相当する。
【0042】
この4輪駆動車の動力系は、エンジン、クラッチ、トランスミッション、トランスファ装置1、前輪側の動力伝達系、フロントデフ(エンジンの駆動力を左右の前輪に配分するデファレンシャル装置)、左右の前輪、後輪側の動力伝達系、リヤデフ(エンジンの駆動力を左右の後輪に配分するデファレンシャル装置)、左右の後輪などから構成されている。
【0043】
また、エンジン、トランスミッション、トランスファ装置1などは縦置きに配置されており、左右の前輪と各車軸との間にはこれらを断続するハブクラッチ(切り離し機構)がそれぞれ配置されている。
【0044】
エンジンの駆動力はクラッチからトランスミッションを介してトランスファ装置1に伝達される。下記のように、後輪側はトランスファ装置1を介して直結されており、駆動力は常時後輪側動力伝達系を介してリヤデフに伝達され、左右の後輪に配分される。また、前輪側の駆動力は、トランスファ装置1によって断続され、また、伝達トルクが制御される。トランスファ装置1を介して前輪側に出力された駆動力は前輪側動力伝達系を介してフロントデフに伝達され、ハブクラッチを介して左右の前輪に配分される。
【0045】
トランスファ装置1は、トランスファーケース3に収容されており、入力軸5、主軸7、前輪側動力伝達系の一部を構成するチェーン伝動機構9、サブトランスミッションであるH−L切り替え機構(伝達トルク切り替え機構)11、第1の噛み合いクラッチ13と第2の噛み合いクラッチ15から成る2−4切り替え機構17、トルク制御機構19、コントローラなどから構成されている。
【0046】
入力軸5は、トランスミッションの出力軸に連結されており、前方からトランスファーケース3に貫入し、ボールベアリング20によってトランスファーケース3に支承されている。また、入力軸5とトランスファーケース3との間にはトランスミッションオイルとトランスファオイルの混ざり合いを防止するシール21が配置されている。
【0047】
主軸7は入力軸5と同軸に配置されており、継ぎ手を介して後輪側のプロペラシャフトに連結されている。また、主軸7は前端側をローラーベアリング22,23によって入力軸5に支承され、後端側をボールベアリング24によってトランスファーケース3に支承されている。主軸7とトランスファーケース3との間には、オイル漏れを防止し、異物の侵入を防止するシール26が配置されている。
【0048】
チェーン伝動機構9は、入力側と出力側の各スプロケット25,27とこれらを連結するチェーン29から構成されている。
【0049】
入力側のスプロケット25はニードルベアリング31,31によって、クラッチハブ33上に回転自在に支承されており、出力側スプロケット27はドライブシャフト35に形成されている。ドライブシャフト35はボールベアリング37,37によってトランスファーケース3に支承されており、その前端にはフランジ39がスプライン連結され、ナット41で固定されている。フランジ39は相手側のフランジ43を介して前輪側のプロペラシャフトに連結されており、フランジ39とトランスファーケース3との間には、オイル漏れを防止し、異物の侵入を防止するシール45が配置されている。
【0050】
H−L切り替え機構11は、プラネタリーギヤ機構47、切り替え操作用の噛み合いクラッチ49、H−Lスリーブ51などから構成されている。
【0051】
プラネタリーギヤ機構47は、インターナルギヤ53、プラネタリーギヤを支承するシャフト55を前後から支持するプラネタリーキャリヤ57,59、サンギヤ61などから構成されている。
【0052】
インターナルギヤ53はトランスファーケース3に連結されており、サンギヤ61は入力軸5に形成されている。
【0053】
前方のプラネタリーキャリヤ57はローラーベアリング63によって入力軸5に回転自在な状態で支承されている。また、プラネタリーキャリヤ57とボールベアリング20(トランスファーケース3)との間には互いの相対回転を吸収するスラストベアリング65が配置されており、プラネタリーキャリヤ57とサンギヤ61(入力軸5)との間には互いの相対回転を吸収するスラストベアリング66が配置されている。
【0054】
噛み合いクラッチ49は、図2〜4に示すように、クラッチドラム67の内周に形成された噛み合い歯69、H−Lスリーブ51の外周と内周にそれぞれ形成された噛み合い歯71,73、入力軸5と主軸7の各外周に形成された噛み合い歯75,77などから構成されている。また、クラッチドラム67は後方のプラネタリーキャリヤ59に固定されている。
【0055】
H−Lスリーブ51はHポジションとLポジションとにシフト可能であり、H−Lスリーブ51がHポジションにシフトされると、噛み合い歯73,75,77が噛み合うと共に、噛み合い歯69,71の噛み合いが解除され、入力軸5と主軸7がH−Lスリーブ51を介して連結される。
【0056】
また、H−Lスリーブ51がLポジションにシフトされると、噛み合い歯69,71が噛み合うと共に、噛み合い歯73,75の噛み合いが解除される。
【0057】
トランスミッションから入力軸5に入力するエンジンの駆動力は、H−Lスリーブ51をHポジションにシフトすると、プラネタリーギヤ機構47をバイパスし、入力軸5からH−Lスリーブ51を介して高速(H:等速)で主軸7を回転させる。
【0058】
また、H−Lスリーブ51をLポジションにシフトすると、入力軸5の回転はサンギヤ61とプラネタリーギヤとプラネタリーキャリヤ57,59を介して減速され、クラッチドラム67からH−Lスリーブ51を介して低速(L)で主軸7を回転させる。
【0059】
主軸7の回転はプロペラシャフトなどの後輪側動力伝達系を介してリヤデフに伝達され、左右の後輪に配分される。
【0060】
第1の噛み合いクラッチ13は、2−4スリーブ79の内周に形成された噛み合い歯81、主軸7の噛み合い歯77、クラッチハブ33と入力側スプロケット25にそれぞれ形成された噛み合い歯85などから構成されている。また、2−4スリーブ79は噛み合い歯81で主軸7の噛み合い歯77と噛み合っており、前後に移動できる。
【0061】
第2の噛み合いクラッチ15は、2−4スリーブ79の噛み合い歯81、主軸7の噛み合い歯77、クラッチハブ33の噛み合い歯83によって構成されている。
【0062】
つまり、2−4切り替え機構17は、2−4スリーブ79の噛み合い歯81、主軸7の噛み合い歯77、クラッチハブ33の噛み合い歯83,85によって構成されている。
【0063】
このように、2−4切り替え機構17は第1の噛み合いクラッチ13と第2の噛み合いクラッチ15とから構成されており、さらに、第2の噛み合いクラッチ15はは第1の噛み合いクラッチ13に組み込まれている。
【0064】
2−4スリーブ79は、2輪駆動ポジション(図2:2WD)と、トルク可変4輪駆動ポジション(図3:4WD(自動))と、トルク固定4輪駆動ポジション(図4:4WD(固定))にシフト可能である。
【0065】
また、2−4スリーブ79のこのようなシフト操作は、シフトフォーク86を介して同一のシフト機構により行われる。
【0066】
2−4スリーブ79が2輪駆動ポジションにシフトされると、噛み合い歯81と噛み合い歯83,85の噛み合いが解除される。また、2−4スリーブ79がトルク可変4輪駆動ポジションにシフトされると、噛み合い歯81,83が噛み合い、主軸7とクラッチハブ33が2−4スリーブ79を介して連結される。また、2−4スリーブ79がトルク固定4輪駆動ポジションにシフトされると、噛み合い歯81,83,85が噛み合い、主軸7とクラッチハブ33とスプロケット25が2−4スリーブ79を介して連結される。
【0067】
トルク制御機構19は、湿式の多板クラッチ87、メインオイルポンプ、サブオイルポンプ89、サブオイルポンプ89とユニット化された電動モータ91、多板クラッチ87を押圧して締結する油圧アクチュエータ93、コントローラなどから構成されている。
【0068】
多板クラッチ87は、スプロケット25に固定されたクラッチドラム95と、クラッチハブ33との間に配置されており、クラッチハブ33はニードルベアリング97,97によって主軸7の外周に支承されている。
【0069】
また、多板クラッチ87はH−L切り替え機構11と同軸に配置されており、さらに、第1の噛み合いクラッチ13,49と第2の噛み合いクラッチ15と2−4切り替え機構17もこれらと同軸に配置されている。
【0070】
メインオイルポンプは主軸7と一体に回転するギヤ99によって回転駆動され、トランスファーケース3に設けられたオイル溜まりからオイルを吸入する。このオイルは、下記のように、トランスファ装置1各部の潤滑・冷却に供せられると共に、コントローラに制御されるバルブと油路101とを介して油圧アクチュエータ93のシリンダ103にオイルを供給する。
【0071】
コントローラは主軸7(メインオイルポンプ)が回転していないとき、電動モータ91によってサブオイルポンプ89を回転させ、上記のバルブと油路101とを介してシリンダ103にオイルを供給する。
【0072】
シリンダ103はトランスファーケース3に形成されており、ピストン105と多板クラッチ87の間にはスラストベアリング107とプレッシャープレート109が配置されている。静止側のピストン105と回転側のプレッシャープレート109の相対回転はこのスラストベアリング107によって吸収される。
【0073】
また、クラッチハブ33とプレッシャープレート109との間には、プレッシャープレート109を多板クラッチ87の連結解除側に付勢するリターンスプリング111が配置されている。
【0074】
シリンダ103に油圧が与えられると、油圧アクチュエータ93はピストン105とスラストベアリング107とプレッシャープレート109とを介して多板クラッチ87を押圧し締結させる。
【0075】
このとき、コントローラは必要に応じて上記バルブの開度を調整し、シリンダ103に与える油圧を変えて多板クラッチ87の滑りを調整し、前輪側に送られる駆動力の大きさを制御する。
【0076】
また、シリンダ103へのオイル供給を停止すると、リターンスプリング111によってプレッシャープレート109などが後退し、多板クラッチ87の連結が解除される。
【0077】
第1の噛み合いクラッチ13の2−4スリーブ79を2輪駆動ポジションにシフトすると、上記のように噛み合い歯81と噛み合い歯83(クラッチハブ33)及び噛み合い歯85(スプロケット25:クラッチドラム95)との噛み合いが解除され、前輪側への動力伝達経路である多板クラッチ87及びスプロケット25の両方が主軸7と切り離されるから、車両は後輪駆動による2輪駆動状態になる。
【0078】
また、このように多板クラッチ87が切り離されるから、車両は完全な2輪駆動状態になり、従来例と異なって、多板クラッチ87にドラグトルクが生じても、エンジンによる前輪とその動力伝達系の連れ回りが防止されると共に、旋回性が向上する。
【0079】
さらに、このときコントローラは各ハブクラッチによって左右の前輪を車軸から切り離す。
【0080】
左右の前輪が切り離されると、左右の前車軸からフロントデフ、プロペラシャフト、チェーン伝動機構9、多板クラッチ87までの前輪側動力伝達系の回転が停止するから、その回転抵抗による燃費の低下が防止されると共に、動力伝達系の回転による振動、騒音、支承部と摺動部の耐久性への影響などが防止される。
【0081】
また、例えばドライバー席にはスイッチ(断続を連動して行える操作手段)が設けられており、このスイッチは2−4スリーブ79を2輪駆動ポジションにシフトして第2の噛み合いクラッチ15の連結を解除する指令と、ハブクラッチの連結を解除する指令をコントローラに送る。
【0082】
コントローラは、このスイッチの指令によって第2の噛み合いクラッチ15とハブクラッチを連動して連結解除すると共に、2−4スリーブ79が2輪駆動ポジション以外のポジションにあるときは、ハブクラッチを連結させる。
【0083】
また、2−4スリーブ79をトルク可変4輪駆動ポジションにシフトすると、上記のように噛み合い歯81,83が噛み合って主軸7と多板クラッチ87とが連結される。
【0084】
コントローラは、2−4スリーブ79がこのようにトルク可変4輪駆動ポジションにあるときだけ多板クラッチ87を作動させ、さらに、路面条件、エンジンの出力、操舵条件などの変化に応じて、上記のように多板クラッチ87の滑りを調整し、前輪側に伝達される駆動力の大きさを制御する。
【0085】
この制御は、駆動力が前輪に伝達されない2輪駆動状態(前輪と後輪のトルク伝達比がほぼ0:100になる状態)と、リジッドの4輪駆動状態(前輪と後輪のトルク伝達比が50:50になる状態)の間で行われ、任意のトルク伝達比を選択できる。
【0086】
また、2−4スリーブ79をトルク固定4輪駆動ポジションにシフトすると、上記のように噛み合い歯81,83,85が噛み合って主軸7とクラッチハブ33とスプロケット25が2−4スリーブ79を介して連結されるから、車両はリジッドの4輪駆動状態になり、前輪と後輪に均等の駆動力が送られる。
【0087】
また、トランスファ装置1では、H−L切り替え機構11のH−Lスリーブ51と、第1の噛み合いクラッチ13の2−4スリーブ79が別体であるから、これらを各別に操作すれば、第1の噛み合いクラッチ13の2輪駆動ポジションと、トルク可変4輪駆動ポジションと、トルク固定4輪駆動ポジションのそれぞれで高速(H)状態と低速(L)状態を選ぶことができる。
【0088】
トランスファ装置1は、このような切替機能と、トルク可変4輪駆動時のトルク制御機能によって、路面条件、エンジンの出力、操舵条件のような走行中に生じる諸条件の変化に応じて、4輪駆動状態では悪路走破性、発進性、加速性、車体の安定性などを大幅に向上させ、2輪駆動状態では燃費、旋回性などを大幅に向上させることができる。
【0089】
なお、2輪駆動ポジションへの切替は、上記のようにドライバー席のスイッチで行い、他の切り替えと制御は、上記のような諸条件の変化を各種センサで検知し、コントローラによって総合的に行われる。
【0090】
主軸7には軸方向の油路とこれと連通する多数の径方向油路が形成されており、入力軸5には主軸7の径方向油路に対向する径方向油路が形成されている。
【0091】
メインオイルポンプのオイルは、その油圧及び入力軸5と主軸7の遠心力によってこれらの油路から噴出し、ベアリング20,22,23,31,63,65,66,97,107、プラネタリーギヤ機構47、噛み合いクラッチ49、H−Lスリーブ51及びそのシフト機構の摺動部、第1の噛み合いクラッチ13、第2の噛み合いクラッチ15、2−4切り替え機構17、2−4スリーブ79及びそのシフト機構の摺動部、チェーン伝動機構9、多板クラッチ87などを充分に潤滑・冷却し、耐久性を大きく向上させている。
【0092】
こうして、トランスファ装置1が構成されている。
【0093】
トランスファ装置1は、2輪駆動時には第2の噛み合いクラッチ15によって多板クラッチ87と前輪側動力伝達系が切り離されるから、多板クラッチ87のドラグトルクによる前輪の連れ回りと、これに伴う走行抵抗が防止され、燃費が向上する。
【0094】
また、ドラグトルクの影響を受けないから完全な2輪駆動状態になり、前後輪間の回転拘束力がなくなって旋回性が向上する。
【0095】
また、第2の噛み合いクラッチ15を設けたことによって、上記のように、2輪駆動ポジションを単独で選ぶことが可能になり、さらに、2輪駆動ポジション及び4輪駆動のトルク可変とトルク固定の各ポジションでH−L切り替えを行えるから、それだけ多くのポジションが選択可能になって走行中の条件変化に対応し易くなり、車両の走行性能を大きく向上させることができる。
【0096】
また、第2の噛み合いクラッチ15と2−4切り替え機構17を組み込んだ第1の噛み合いクラッチ13は、図2〜4に示すように、2輪駆動、トルク可変4輪駆動、トルク固定4輪駆動の各ポジションを備えているが、このような構成は、従来例の2H/4Hポジションと4Lポジションとの間に噛み合い歯83を設け、2−4スリーブ79のシフトストロークを延長するだけで実施可能になる。
【0097】
また、2輪駆動、トルク可変4輪駆動、トルク固定4輪駆動の各ポジションを直線状に配置したから、同一のシフト機構によって連続的に切り替え操作が可能であり、操作性が大きく向上している。
【0098】
また、このように既存の機構に極めて簡単な変更を加えるだけで実施できる上に、シフト機構を共用できるから、構造とレイアウトが簡素であり、それだけ軽量でコンパクトに構成されて車載性が向上すると共に、低コストになる。
【0099】
また、トランスファ装置1では、H−L切り替え機構11と、トルク制御機構19の多板クラッチ87と、第1の噛み合いクラッチ13と、第2の噛み合いクラッチ15と、2−4切り替え機構17とを同軸に配置したから、これらを径方向に配置する構造に較べて、径方向にコンパクトになっており、車載性がさらに向上している。
【0100】
また、多板クラッチ87が切り離されたときに、ハブクラッチによって前輪と車軸とが切り離されるから、前輪側の動力伝達系が、エンジンの駆動力及び走行による前輪の回転の両方から遮断されて静止するから、その回転抵抗による燃費の低下が防止されると共に、振動、騒音、動力伝達系の支承部と摺動部の磨耗、耐久性の低下などが防止される。
【0101】
また、第2の噛み合いクラッチ15による多板クラッチ87の切り離しと、ハブクラッチによる前輪の切り離しとを、ドライバー席のスイッチによって連動操作できるから、上記のような前輪側動力伝達系の回転静止機能とその効果を享受しながら、ドライバーの負担増加が防止される。
【0102】
なお、H−L切り替え機構11のH−Lスリーブ51と第1の噛み合いクラッチ13の2−4スリーブ79とを、同一のシフト機構により連動させてシフト操作することも可能である。
【0103】
このように構成すれば、シフト機構がさらに軽量コンパクトになり、トランスファ装置1が低コストになる。
【0104】
なお、本発明のトランスファ装置において、切り離し側の車輪とその動力伝達系とを断続する切り離し機構は、ハブクラッチの他に、例えば、トルク断続機能を持ったデファレンシャル装置(FRD:フリーランニングデフ)、車軸上で駆動力を断続する機構(ADD:アクスルディスコネクト)などでもよい。
【0105】
さらに、切り離し機構は、車軸上に配置するものだけでなく、例えば、プロペラシャフト上に配置するものでもよく、このような場合でも、質量の大きいプロペラシャフトの回転を停止させることができるから、振動、騒音、磨耗、耐久性と燃費への影響などを充分に防止できる。
【0106】
また、トルク制御機構に用いられるクラッチは、多板クラッチに限らず、トルク可変のクラッチであれば、単板クラッチやコーンクラッチでもよく、また、これらは湿式でも乾式でもよい。
【0107】
また、このクラッチの締結手段は、油圧アクチュエータのような液圧アクチュエータに限らず、電磁石、あるいは、電動モータとその回転を減速しながら操作力に変換する変換手段から構成されたアクチュエータなどでもよい。
【0108】
【発明の効果】
本発明のトランスファ装置では、2輪駆動時は第2の噛み合いクラッチによってトルク制御機構が切り離されるから、トルク制御機構のドラグトルクによる切り離し側車輪の連れ回りと燃費への影響が防止されると共に、旋回性が向上する。
【0109】
また、第2の噛み合いクラッチによって2輪駆動の専用ポジションを選ぶことが可能になり、それだけ多くのポジションが選択可能になり、走行中の条件変化に対応して車両の走行性能と走破性などを充分に向上させることができる。
【0110】
請求項2のトランスファ装置は、請求項1の構成と同等の効果を得ることができる。
【0111】
また、既存の噛み合いクラッチに簡単な変更を加えるだけで、噛み合いクラッチに2−4切り替え機能を組み込むことができる上に、これらの間で同一のシフト機構を共用可能であり、構造とレイアウトが簡単になり、軽量コンパクトになって車載性が向上し、低コストになる。
【0112】
また、噛み合いクラッチと2−4切り替え機能とを同一のシフト機構によって連続的に切り替え操作することができ、操作性が大きく向上する。
【0113】
請求項3のトランスファ装置は、請求項2の構成と同等の効果を得ることができる。
【0114】
請求項4のトランスファ装置は、請求項1〜3の構成と同等の効果を得ることができる。
【0115】
また、トランスファ装置が径方向にコンパクトになり、車載性がさらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す断面図である。
【図2】実施形態の要部拡大図であり、2輪駆動状態を示す。
【図3】実施形態の要部拡大図であり、トルク可変の4輪駆動状態を示す。
【図4】実施形態の要部拡大図であり、トルク固定の4輪駆動状態を示す。
【図5】従来例の断面図である。
【符号の説明】
1 トランスファ装置
9 チェーン伝動機構(前輪側の動力伝達系)
11 H−L切り替え機構(伝達トルク切り替え機構)
13 第1の噛み合いクラッチ
15 第2の噛み合いクラッチ
19 トルク制御機構
87 多板クラッチ(トルク制御機構)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a transfer device for a four-wheel drive vehicle.
[0002]
[Prior art]
A
[0003]
The
[0004]
The
[0005]
The
[0006]
The
[0007]
The
[0008]
[0009]
The
[0010]
When the
[0011]
In this state, the
[0012]
When the
[0013]
The
[0014]
The multi-plate clutch 235 is disposed between a clutch drum 243 fixed to the sprocket 215 and a
[0015]
The multi-plate clutch 235 is engaged by the main oil pump or the
[0016]
Further, the slip of the multi-plate clutch 235 is controlled by adjusting the hydraulic pressure of the
[0017]
As described above, the
[0018]
With such a switching function and a torque adjustment function, the
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the
[0020]
In such a state, the front wheel and its power transmission system are driven by the engine even when the two-wheel drive is running. These rotational resistances affect the fuel consumption of the engine and support the front wheel side power transmission system. There is a problem in that it has an effect on the durability and wear of the part and the sliding part and also generates noise and vibration in the front wheel side power transmission system.
[0021]
In addition, if the front wheels cannot be completely separated in this way, the turning performance cannot be sufficiently exhibited.
[0022]
Therefore, the present invention completely separates the torque control mechanism that adjusts the driving force transmitted to the one-side wheel when driving two wheels, thereby affecting the fuel efficiency of the engine, durability of the power transmission system, noise, vibration, An object of the present invention is to provide a transfer device that improves the turning performance of a vehicle.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
The transfer device according to claim 1 directly connects a transmission torque switching mechanism capable of switching the driving force transmitted from the engine to at least two stages of high speed and low speed and a power transmission system of the front and rear wheels, and transmits transmission torque to the front and rear wheels. A first mesh clutch that switches between a fixed torque fixed four-wheel drive position and a variable torque four-wheel drive position in which a torque transmitted to a power transmission system on one side of the front and rear wheels is connected via a torque control mechanism; A transfer device, The torque control mechanism includes a wet multi-plate clutch disposed between a clutch drum and a clutch hub, A second meshing clutch is provided for switching between the four-wheel drive position and a two-wheel drive position for separating the power transmission system on one side of the front and rear wheels and the torque control mechanism. The second meshing clutch separates the clutch drum, the clutch hub, and the multi-plate clutch from the power transmission path at the two-wheel drive position. It is characterized by that.
[0024]
Thus, in the transfer device of the present invention, if the torque control mechanism is disconnected by the second meshing clutch during two-wheel drive, even if drag torque is generated in the torque control mechanism, the wheel on the disconnecting side is different from the conventional example. The power transmission system is prevented from being rotated and a complete two-wheel drive state can be achieved.
[0025]
This prevents the energy loss from affecting the fuel efficiency of the engine and improves the turning performance because there is no rotational restraint force between the front and rear wheels in a complete two-wheel drive state.
[0026]
Further, by providing the second meshing clutch, it is possible to select a dedicated position of 2WD instead of the combined position as in the conventional two-wheel drive / variable torque four-wheel drive.
[0027]
Thus, the transfer device of the present invention responds to changes in various conditions that occur during traveling, such as road surface conditions, engine output, and steering conditions, by the switching function of each position and the function of the torque control mechanism. Road running ability, startability, acceleration, vehicle stability, and turning performance can be greatly improved.
[0028]
The invention of claim 2 is the transfer device according to claim 1, wherein the first meshing clutch is provided with a two-wheel drive position for separating the power transmission system on one side of the front and rear wheels and the torque control mechanism, The first meshing clutch and the second meshing clutch are formed of the same member, and the same operation and effect as the configuration of claim 1 can be obtained.
[0029]
In order to configure the first meshing clutch that switches the torque fixed four-wheel drive position and the second meshing clutch with the same member, for example, the shift stroke of the first meshing clutch is extended to the two-wheel drive position. Just do it.
[0030]
If comprised in this way, it will become possible to carry out switching operation of the mesh fixed clutch torque fixed four-wheel drive position, two-wheel drive position, and torque variable four-wheel drive position continuously by the same shift mechanism. The operability is greatly improved.
[0031]
In addition, the structure and layout are simple because it can be implemented by making very simple changes to the existing mechanism, and the shift mechanism can be shared. Can do.
[0032]
The invention according to
[0033]
Further, by arranging these positions in a straight line, it becomes easier to switch them with the same shift mechanism as described above, the structure and layout are simplified, and it can be implemented at low cost.
[0034]
A fourth aspect of the present invention is the transfer device according to any one of the first to third aspects, wherein the transmission torque switching mechanism and the torque control mechanism are arranged coaxially. Functions and effects equivalent to those of the third to third configurations can be obtained.
[0035]
Further, in this configuration in which the transmission torque switching mechanism and the torque control mechanism are arranged coaxially, the transfer device is more compact in the radial direction than in a structure in which these are arranged in the radial direction, and the on-vehicle performance is improved.
[0040]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The transfer device 1 (one embodiment of the present invention) will be described with reference to FIGS.
[0041]
each The left side of the figure corresponds to the front of a four-wheel drive vehicle using the transfer device 1.
[0042]
The power system of this four-wheel drive vehicle is the engine, clutch, transmission, transfer device 1, front wheel side power transmission system, front differential (differential device that distributes the driving force of the engine to the left and right front wheels), left and right front wheels, rear It consists of a wheel-side power transmission system, a rear differential (a differential device that distributes the driving force of the engine to the left and right rear wheels), left and right rear wheels, and the like.
[0043]
The engine, transmission, transfer device 1 and the like are arranged vertically, and hub clutches (separation mechanisms) that connect and disconnect the left and right front wheels and the respective axles are arranged.
[0044]
The driving force of the engine is transmitted from the clutch to the transfer device 1 via the transmission. As described below, the rear wheel side is directly connected via the transfer device 1, and the driving force is always transmitted to the rear differential via the rear wheel side power transmission system and distributed to the left and right rear wheels. Further, the driving force on the front wheel side is interrupted by the transfer device 1 and the transmission torque is controlled. The driving force output to the front wheel side via the transfer device 1 is transmitted to the front differential via the front wheel side power transmission system, and is distributed to the left and right front wheels via the hub clutch.
[0045]
The transfer device 1 is accommodated in a
[0046]
The
[0047]
The
[0048]
The chain transmission mechanism 9 includes input-side and output-
[0049]
The input-
[0050]
The
[0051]
The
[0052]
The
[0053]
The front
[0054]
As shown in FIGS. 2 to 4, the meshing
[0055]
The
[0056]
When the
[0057]
When the
[0058]
When the
[0059]
The rotation of the
[0060]
The first meshing clutch 13 includes a meshing
[0061]
The
[0062]
That is, the 2-4 switching mechanism 17 includes the meshing
[0063]
As described above, the 2-4 switching mechanism 17 is constituted by the first meshing clutch 13 and the
[0064]
The 2-4
[0065]
Further, such a shift operation of the 2-4
[0066]
When the 2-4
[0067]
The
[0068]
The multi-plate clutch 87 is disposed between the
[0069]
The multi-plate clutch 87 is arranged coaxially with the
[0070]
The main oil pump is rotationally driven by a
[0071]
When the main shaft 7 (main oil pump) is not rotating, the controller rotates the
[0072]
The
[0073]
A
[0074]
When hydraulic pressure is applied to the
[0075]
At this time, the controller adjusts the opening of the valve as necessary, adjusts the slip of the multi-plate clutch 87 by changing the hydraulic pressure applied to the
[0076]
Further, when the oil supply to the
[0077]
When the 2-4
[0078]
Further, since the multi-plate clutch 87 is disengaged in this way, the vehicle is in a complete two-wheel drive state, and unlike the conventional example, even if drag torque is generated in the multi-plate clutch 87, the front wheels by the engine and their power transmission The rotation of the system is prevented and the turning performance is improved.
[0079]
Furthermore, at this time, the controller separates the left and right front wheels from the axle by means of each hub clutch.
[0080]
When the left and right front wheels are disconnected, the rotation of the front wheel side power transmission system from the left and right front axles to the front differential, propeller shaft, chain transmission mechanism 9 and multi-plate clutch 87 stops, so the fuel consumption is reduced due to the rotational resistance. In addition to being prevented, vibrations, noises, and effects on the durability of the bearing part and the sliding part due to the rotation of the power transmission system are prevented.
[0081]
Further, for example, a switch (operating means that can be interlocked / interlocked) is provided in the driver's seat, and this switch shifts the 2-4
[0082]
The controller interlocks and releases the
[0083]
Further, when the 2-4
[0084]
The controller operates the multi-plate clutch 87 only when the 2-4
[0085]
This control consists of a two-wheel drive state where the driving force is not transmitted to the front wheels (a state where the torque transmission ratio between the front wheels and the rear wheels is approximately 0: 100) and a rigid four-wheel drive state (a torque transmission ratio between the front wheels and the rear wheels). Can be selected at any torque transmission ratio.
[0086]
When the 2-4
[0087]
Moreover, in the transfer apparatus 1, since the
[0088]
With such a switching function and a torque control function at the time of variable torque four-wheel drive, the transfer device 1 can change four wheels according to changes in conditions such as road surface conditions, engine output, and steering conditions. In the driving state, it is possible to greatly improve rough road running performance, startability, acceleration, vehicle stability, and the like, and in the two-wheel driving state, fuel efficiency, turning performance, etc. can be greatly improved.
[0089]
Switching to the two-wheel drive position is performed by the driver's seat switch as described above, and other switching and control are performed by the controller by detecting changes in the above various conditions by various sensors. Is called.
[0090]
The
[0091]
The oil of the main oil pump is ejected from these oil passages by its hydraulic pressure and the centrifugal force of the
[0092]
Thus, the transfer device 1 is configured.
[0093]
Since the multi-plate clutch 87 and the front-wheel-side power transmission system are disconnected by the
[0094]
Further, since it is not affected by the drag torque, a complete two-wheel drive state is achieved, and the rotational restraint force between the front and rear wheels is eliminated, and the turning performance is improved.
[0095]
Further, the provision of the
[0096]
Further, the first meshing clutch 13 incorporating the
[0097]
In addition, since the two-wheel drive, torque-variable four-wheel drive, and torque-fixed four-wheel drive positions are arranged in a straight line, the same shift mechanism can be used for continuous switching operations, greatly improving operability. Yes.
[0098]
In addition, it can be implemented by making very simple changes to the existing mechanism in this way, and since the shift mechanism can be shared, the structure and layout are simple, and it is light and compact so that it can be mounted on the vehicle. At the same time, the cost becomes low.
[0099]
In the transfer device 1, the
[0100]
Further, when the multi-plate clutch 87 is disconnected, the front wheel and the axle are disconnected by the hub clutch, so that the power transmission system on the front wheel side is cut off from both the driving force of the engine and the rotation of the front wheel due to traveling. Therefore, fuel consumption is prevented from being reduced by the rotational resistance, and vibration, noise, wear of the power transmission system support and sliding parts, and durability are prevented from being reduced.
[0101]
Further, since the multi-plate clutch 87 can be disconnected by the
[0102]
It should be noted that the
[0103]
If comprised in this way, a shift mechanism will become still more lightweight and compact, and the transfer apparatus 1 will become low-cost.
[0104]
In the transfer device of the present invention, the separation mechanism for intermittently connecting the separation-side wheel and its power transmission system is, for example, a differential device (FRD: free running differential) having a torque intermittent function, in addition to the hub clutch. A mechanism (ADD: axle disconnect) that interrupts driving force on the axle may be used.
[0105]
Further, the separation mechanism may be disposed not only on the axle, but also on the propeller shaft, for example, and even in such a case, the rotation of the propeller shaft having a large mass can be stopped. Noise, wear, durability and fuel consumption can be sufficiently prevented.
[0106]
Further, the clutch used in the torque control mechanism is not limited to a multi-plate clutch, and may be a single-plate clutch or a cone clutch as long as it is a torque variable clutch, and these may be wet or dry.
[0107]
The clutch engagement means is not limited to a hydraulic actuator such as a hydraulic actuator, but may be an electromagnet, or an actuator composed of an electric motor and a conversion means that converts the rotation of the electric motor into an operating force while decelerating its rotation.
[0108]
【The invention's effect】
In the transfer device of the present invention, since the torque control mechanism is disconnected by the second meshing clutch at the time of two-wheel drive, the drag wheel of the torque control mechanism is prevented from being rotated and the influence on the fuel consumption is prevented. Swivel is improved.
[0109]
In addition, it is possible to select a dedicated position for two-wheel drive by the second meshing clutch, and it is possible to select as many positions as possible, and the vehicle's driving performance and running performance can be adjusted in response to changes in driving conditions. It can be improved sufficiently.
[0110]
The transfer device according to the second aspect can obtain the same effect as that of the first aspect.
[0111]
In addition, the 2-4 switching function can be incorporated into the meshing clutch by simply changing the existing meshing clutch, and the same shift mechanism can be shared between them, and the structure and layout are simple. Therefore, it becomes lightweight and compact, and the in-vehicle property is improved and the cost is reduced.
[0112]
Further, the meshing clutch and the 2-4 switching function can be continuously switched by the same shift mechanism, and the operability is greatly improved.
[0113]
The transfer device according to the third aspect can obtain the same effect as that of the second aspect.
[0114]
The transfer device according to the fourth aspect can obtain the same effects as those of the first to third aspects.
[0115]
Further, the transfer device becomes compact in the radial direction, and the on-vehicle performance is further improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the embodiment, showing a two-wheel drive state.
FIG. 3 is an enlarged view of a main part of the embodiment, and shows a four-wheel drive state with variable torque.
FIG. 4 is an enlarged view of a main part of the embodiment, and shows a four-wheel drive state in which torque is fixed.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional example.
[Explanation of symbols]
1 Transfer device
9 Chain transmission mechanism (power transmission system on the front wheel side)
11 HL switching mechanism (transmission torque switching mechanism)
13 First meshing clutch
15 Second meshing clutch
19 Torque control mechanism
87 Multi-plate clutch (torque control mechanism)
Claims (4)
前後輪の動力伝達系を直結し、前後輪への伝達トルクを固定するトルク固定4輪駆動ポジションと、前後輪の一側の動力伝達系への伝達トルクをトルク制御機構を介して連結したトルク可変4輪駆動ポジションとを切り換える第1の噛み合いクラッチとを備えたトランスファ装置であって、
前記トルク制御機構は、クラッチドラムとクラッチハブとの間に配置された湿式の多板クラッチを備え、
前記4輪駆動ポジションと、前後輪の一側の動力伝達系及び前記トルク制御機構を切り離す2輪駆動ポジションとを切り換える第2の噛み合いクラッチを設け、
前記第2の噛み合いクラッチは前記2輪駆動ポジションで前記クラッチドラムと前記クラッチハブと前記多板クラッチとを動力伝達経路から切り離すことを特徴とするトランスファ装置。A transmission torque switching mechanism capable of switching the driving force transmitted from the engine to at least two stages of high speed and low speed;
Torque that directly connects the power transmission system of the front and rear wheels and connects the torque fixed four-wheel drive position that fixes the transmission torque to the front and rear wheels and the transmission torque to the power transmission system on one side of the front and rear wheels via a torque control mechanism A transfer device comprising a first meshing clutch for switching between a variable four-wheel drive position,
The torque control mechanism includes a wet multi-plate clutch disposed between a clutch drum and a clutch hub,
A second meshing clutch that switches between the four-wheel drive position and a two-wheel drive position that separates the power transmission system on one side of the front and rear wheels and the torque control mechanism ;
The transfer device characterized in that the second meshing clutch disconnects the clutch drum, the clutch hub, and the multi-plate clutch from the power transmission path at the two-wheel drive position .
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