JPH0620827B2 - ４輪駆動車用トランスフアクラツチ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、前輪および後輪を同一のエンジンで駆動しう
るパートタイム式４輪駆動車（４ＷＤ車）に関し、特に
そのトランスファクラッチ装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より、例えば前輪駆動ベース（ＦＦベース）のパー
トタイム式４輪駆動車両においては、後輪の駆動連結を
油圧作動クラッチの結合にて達成できるようにしたもの
が各種開発されている。

そして、かかるクラッチを作動させるため、オイルポン
プを別体で設け（このオイルポンプとしては電動オイル
ポンプや自動変速機用オイルポンプが用いられる）、こ
のオイルポンプの吐出圧を適宜調整してクラッチへ供給
するようになっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来のこのような４輪駆動車用トランス
ファクラッチ装置では、オイルポンプを別体にして設け
なければならないほか、オイルポンプの吐出圧調整のた
めの手段が複雑になるという問題点がある。

さらに、従来のこのような４輪駆動車用トランスファク
ラッチ装置では、オイルポンプとクラッチとが回転軸の
軸方向に並んで配設されているので、軸方向寸法が大き
く、装置全体が大がかりになってしまうという問題点が
ある。

本発明は、このような問題点を解決しようとするもの
で、コンパクトな構成で、しかもオイルポンプからの吐
出圧の自動調整を簡素な構成で行なえるようにするとと
もに、装置全体の軸方向寸法を小さくすることができ、
しかもクラッチのトルク伝達容量を十分に確保できるよ
うにした、４輪駆動車用トランスファクラッチ装置を提
供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

このため、本発明の４輪駆動車用トランスファクラッチ
装置は、前輪および後輪を同一のエンジンで駆動しうる
４輪駆動車において、上記前輪に駆動力を伝達する第１
回転軸と、上記後輪に駆動力を伝達する第２回転軸とを
そなえるとともに、これらの回転軸の一方に上記エンジ
ンから動力を伝達する動力伝達系をそなえ、上記の第１
回転軸と第２回転軸との回転速度差によって駆動される
オイルポンプと、上記の第１回転軸と第２回転軸との間
に介装されたクラッチとが設けられて、上記回転速度差
に応じた上記オイルポンプの吐出圧を上記クラッチを接
方向制御側油室へ供給すべく上記のオイルポンプとクラ
ッチとを連結する油路が設けられて、上記のオイルポン
プとクラッチとが、それぞれ上記回転軸と同軸的に配設
されるとともに、同回転軸の半径方向にほぼ整合して配
設され、上記オイルポンプの外周側に上記クラッチが設
けられたことを特徴としている。

〔作 用〕

上述の構成により、上記の前輪側第１回転軸と後輪側第
２回転軸との間に回転速度差が生じると、上記オイルポ
ンプからは上記回転速度差に応じた吐出圧が吐出され、
この吐出圧が上記油路を介して上記クラッチの接方向制
御側油室に供給され、速やかに、油室内の油圧が立ち上
がり、差動回転数に応じたクラッチトルクが得られる。
また、クラッチオイルポンプの外周側に設けられている
ので、トルク伝達容量を十分に確保できる。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の実施例について説明すると、
第１〜６図は本発明の一実施例としての４輪駆動車用ト
ランスファクラッチ装置を示すもので、第１図はその要
部を示す縦断面図、第２図は本装置を装備した車両の動
力系を示す概略構成図、第３図はそのリリーフバルブを
示す縦断面図、第４図はその要部の横断面図、第５図は
そのオイルポンプのための油圧回路図、第６図はその作
用を説明するためのグラフである。

本発明は、第２図に示すごとく、前輪４３，４４および
後輪５２，５３を同一のエンジン１で駆動しうるパート
タイム式４輪駆動車に係るものであるが、更にその詳細
を説明すると、第１，２図に示すごとく、横置きのエン
ジン１に動力伝達系Ｔを構成する変速機２が連結され、
そのドライブギヤ（または４速カウンタギヤ）３には、
前輪４３，４４に駆動力を伝達する第１回転軸を構成す
る鞘軸５，５′と一体のギヤ７が噛合している。

鞘軸５，５′は、ボルト５５により、固定されている。

そして、このギヤ７付き鞘軸５，５′には、前輪駆動用
の軸４（以下、「前輪出力軸４」という）がスプライン
嵌合しており、この前輪出力軸４と鞘軸５，５′とで上
記の第１回転軸を構成する。

このようにして、動力伝達系Ｔからの動力が常時第１回
転軸に伝えられるようになっている。

また、本トランスファクラッチ装置１３が、第１回転軸
を構成する鞘軸５，５′と、後輪５２，５３に駆動力を
伝達する第２回転軸を構成する後輪駆動用の軸６（以
下、「後輪出力軸６」という）との間に介装されてい
る。

このトランスファクラッチ装置１３は、鞘軸５，５′ひ
いては前輪出力軸４と後輪出力軸６との回転速度差によ
って駆動されこの回転速度差に応じた圧力でオイルを吐
出するギヤ式オイルポンプ１４と、このオイルポンプ１
４からの吐出油を油路を介して受けることにより前輪出
力軸４側と後輪出力軸６側との結合度を調整して上記回
転速度差を抑制するクラッチ３２とをそなえて構成され
ている。

次にこれらのオイルポンプ１４やクラッチ３２の配設状
態について説明する。

第１図に示すごとく、鞘軸５′には、ポンプケース１５
がスプライン嵌合しており、このポンプケース１５の外
径側にクラッチ３２が設けられていて、ポンプケース１
５の内径側には、クラッチ３２の軸方向の端部間に収容
されるようにオイルポンプ１４が設けられている。

オイルポンプ１４としては、例えば、クリセントの無い
内歯歯車ポンプ（ロータポンプ）が用いられ、このオイ
ルポンプ１４は、後輪出力軸６にスプライン嵌合した外
歯歯車（ピニオン）としてのインナギヤ１７と、このイ
ンナギヤ１７と噛合するがこのインナギヤ１７と偏心し
た位置に配設される内歯歯車（インターナルギヤ）とし
てのアウタギヤ１８とをそなえており、インナギヤ１７
およびアウタギヤ１８は、その歯形がハイポサイクロイ
ド曲線をなすように形成されて、ポンプケース１５，１
６内に設けられる。

なお、ポンプケース１６はボルト１９でケース１５に固
定されている。

また、このオイルポンプ１４には、第５図に示すごと
く、２つのポート２０，２１が形成されているが、一方
のポート２０は、油路292,チェックバルブ２４および吸
入油路２９１を介して後輪出力軸６の軸端に開口するオ
イル吸入口２２に連通接続されるとともに、油路２９４
およびチェックバルブ２８を介して吐出油路２９に連通
接続されており、他方のポート２１は、油路２９３，チ
ェックバルブ２５および吸入油路２９１を介してオイル
吸入口２２に連通接続されるとともに、油路２９５およ
びチェックバルブ２８′を介して吐出油路２９′に連通
接続されている。

さらに、油路２９１と、クラッチ３２の接方向制御側油
室３７に連通する油路２９８との間には、リリーフバル
ブ２６付きの油路２９６が介装されている。

また、油室３７から、クラッチ３２のピストン３６に穿
設されたオリフィス３０付きの大気開放油路２９７が分
岐している。

これにより、もし前輪出力軸４側と後輪出力軸６側との
間に回転速度差が生じて、インナギヤ１７が矢印ａ方向
に回転すると、オイルが、オイル吸入口２２，油路２９
１，チェックバルブ２５，油路２９３を経てポート２１
へ吸入されたあと、ポート２０，油路２９４，チェック
バルブ２８を経て油路２９から吐出される。このときの
吐出圧特性は第６図に符号Ａで示すようになる。

逆に、インナギヤ１７が矢印ｂ方向に回転すると、オイ
ルは、オイル吸入口２２，油路２９１，チェックバルプ
２４，油路２９２を経て、ポート２０へ吸入されたあ
と、ポート２１，油路２９５，チェックバルブ２８を経
て油路２９から吐出される。このときの吐出圧特性も第
６図に符号Ａで示すようになる。

なお、特性Ａにおいて、回転速度差がある値以上になる
と、吐出圧の上昇がほとんどなくなるのは、吐出圧が各
所定値以上で、リリーフバルブ２６が開くからである。

また、特性Ａにおけるリリーフバルブ２６が開く前の特
性部分は、オリフィス３０の作用により、回転速度差の
２乗に比例している。

ここで、リリーフバルブ２６の開特性やオリフィス３０
の絞り度合を適宜設定してあるので、特性Ａを所望のも
のにすることができる。

なお、油路２９１は、その一部が後輪出力軸６内に穿設
されており、油路２９１のオイル吸入口２２寄りの部分
には、オイルフィルタ２３が設けられている。

ところで、ポンプケース１６の外周には第１図に示すご
とく、環状の段部１６ａが形成されており、この段部１
６ａには、環状ピストン３６が嵌め込まれている。これ
によりこのピストン３６とシリンダ３７ａ（ポンプケー
ス１６およびスリーブ３５）との間に、油室３７が形成
されたことになる。そして、この油室３７に油路２９，
２９′が連通している。

したがって、油路２９，２９′から吐出されるオイルに
よって、ピストン３６が押し出されるようになってい
る。

このようにピストン３６が押し出されると接状態となる
クラッチ３２がピストン３６に隣接して設けられてい
る。

油室３７には、シリンダ３７ａの内壁３７ｂとピストン
３６との間に、付勢機構としての環状スプリング５６が
介装されていて、第６図中の符号Ｂで示すように、ピス
トン３６に予めクラッチ32の接方向に付勢力（初期制限
トルク）を付与している。

クラッチ３２は、クラッチバブとしてのポンプケース１
５，１６の外周部にスプライン係合する複数（ここで
は、４）の環状クラッチ板３３と、後輪出力軸６付きク
ラッチシリンダ３７ａとしてのスリーブ３５の内周部に
スプライン係合する複数の環状クラッチ板３４とをそな
えて構成されており、クラッチ板３３，３４は交互に配
設されて、摩擦係合要素を構成している。

したがって、油室３７へ圧油が供給されて、ピストン３
６が押し出されると、クラッチ板３３，３４が相互に密
着せしめられて、ポンプケース１５とスリーブ３５，す
なわち前輪出力軸４側と後輪出力軸６側とが係合する。
このときオイルポンプ１４の吐出圧に応じてピストン３
６を押し出す力が変わるので、クラッチ３２の係合度、
すなわちトルク伝達度もこれに応じて変わる。なお、第
１図中の符号５４，５４′はストッパ部材を示す。

また、前記の油路２９７はクラッチ３２のクラッチ板３
３，３４（この部分の圧力はほぼ大気圧となっている）
に向けて開口しており、これにより油路２７９からのオ
イルによってクラッチ３２の冷却や潤滑を行なうことが
できる。

ところで、前輪出力軸４には、第２図に示すごとく、ギ
ヤ３８が取り付けられており、このギヤ３８は前輪用差
動機構４０（以下、「前輪用デフ４０」という）のリン
グギヤ３９に噛合している。これにより前輪出力軸４か
らのトルクは、前輪用デフ４０で分割され左右の前輪駆
動軸４１，４２へ伝達されて、前輪４３，４４を回転駆
動する。

また、後輪出力軸６はベベルギヤ機構４５を介してプロ
ペラ軸４７に連結されており、このプロペラ軸４７の後
部のベベルギヤ４７ａが後輪用差動機構４９（以下、
「後輪用デフ４９」という）のリングギヤ４８に噛合し
ている。これにより後輪出力軸６からのトルクは、後輪
用デフ４９で分割され左右の後輪駆動軸５０，５１へ伝
達されて、後輪５２，５３を回転駆動する。

本発明の実施例としての４輪駆動車用トランスファクラ
ッチ装置は上述ごとくの構成されているので、前輪駆動
での走行中に、前輪４３，４４がスリップを起こして、
前輪出力軸４側の回転速度が後輪出力軸６側の回転速度
よりも速くなった場合には、インナギヤ１７が矢印ａ方
向へ回転する。

これにより、オイルが、オイル吸入口２２，油路２９
１，チェックバルブ２５，油路２９３を経てポート２１
から吸入され、ポート２０，油路２９４，チェックバル
ブ２８を経て油路２９から油室３７内へ吐出される。

この吐出圧は、前輪出力軸４側と後輪出力軸６側との回
転速度差に応じた値であるので、ピストン３６によるク
ラッチ板３３，３４を押し付ける力も上記回転速度差に
応じて決まる。

その結果クラッチ３２によって伝えられるトルクの大き
さも上記回転速度差に応じて変わる。

このように回転速度差が生じると、この差に応じた結合
度で、クラッチ３２が接状態となるため、該回転速度差
が抑制されるようになって、その結果後輪出力軸６側へ
もトルクが伝達される。これにより前輪４３，４４が空
転した場合は、自動的に４輪駆動状態に切り替って後輪
５２，５３を回転駆動できる。

このとき、上記回転速度差に応じてクラッチ３２による
伝達トルク量を自動制御しているので、運転フィーリン
グや操縦安定性の悪化を招くことがない。

また、環状スプリング５６により、ピストン３６が常時
クラッチ板３４に付勢されていて、クラッチ板３３，３
４の間のクリアランスがないので、回転差が生じてオイ
ルポンプ１４が吐出を開始すれば、直ちにクラッチ板３
３，３４を押圧するところとなり、差動回転数が生じた
後には、速やかに油圧が立ち上がり、差動回転数に応じ
たクラッチトルクが瞬時に得られる。

そして、環状スプリング５６により、第６図中の符号Ｃ
で示す付勢機構をそなえない従来のものと比較して、大
きな初期制限トルクＢを与えられることができ、その初
期制限トルクＢの値は、環状スプリング５６により任意
の値に設定できる。

特に、第６図に示す特性Ａの立上がり部分は、回転速度
差の２乗に比例しているので、微少な回転速度差では、
トルクが余り変化せず、これにより低速旋回時などのブ
レーキング減少を小さくできる利点もある。

また、ピストン３６でクラッチ板３３，３４を押し付け
るタイプのクラッチ３２およびクリセントの無い小半径
のロータポンプがオイルポンプ１４として使用されてい
るので、構造のコンパクト化をはかれるとともに、この
オイルポンプ１４がクラッチ３２の軸方向の幅のなかに
収まるように、クラッチ３２の内径側に配設されている
ので、より一層コンパクト化をはかれるのである。

すなわち、オイルポンプ１４とクラッチ３２とが、回転
軸４，６と同軸的に配設されるとともに、回転軸４，６
の半径方向に整合して配設されているので、半径方向の
寸法を小さくすることができる。

ここで注目すべきことは、クラッチ３２がオイルポンプ
１４の外周側に設けられる構成であるため、クラッチ板
３３，３４として従来のものと同径のものを用いている
ことができ、このことにより、クラッチ３２のトルク伝
達容量は十分に確保されているという点である。

なお、該回転速度差がある値を超えると、安全のため、
リリーフバルブ２６の作用により、吐出圧の上昇が抑え
られる。

逆に後輪５２，５３の方が前輪４３，４４よりも速くま
わった場合は、自動的にインナギヤ１７が矢印ｂ方向へ
回転する。

これによりオイルの供給路が自動的に切り替わって、オ
イルは、オイル吸入口２２，油路２９１，チェックバル
ブ２４，油路２９２を経てポート２０から吸入され、ポ
ート２１，油路２９５，チェックバルブ２８を経て油路
２９から油室３７内へ吐出される。

この吐出圧も前輪出力軸４側と後輪出力軸６側との回転
速度差に応じた値であるので、ピストン３６によるクラ
ッチ板３３，３４を押し付ける力は上記回転速度差に応
じて決まる。

その結果クラッチ３２によって伝えられるトルクの大き
さも上記回転速度差に応じて変わる。

この場合も回転速度差に応じた結合度で、クラッチ３２
が接状態となるため、該回転速度差が抑制されるように
なって、その結果前輪出力軸４側へもトルクが伝達され
る。これにより後輪５２，５３の回転を抑制して、前輪
４３，４４を回転駆動できる。

そしてこの場合も、上記回転速度差に応じてクラッチ３
２による伝達トルク量が自動制御されているので、運転
フィーリングや操縦安定性の悪化を招くことがない。

なお、この場合も上記回転速度差がある値を超えると、
安全のため、リリーフバルブ２６の作用により、吐出圧
の上昇が抑えられる。

ところで、ロータポンプで構成されるオイルポンプ１４
は、ゲロータポンプと比較して、その噛み合い部１４
ａ，歯先シール部１４ｂおよびポート部１４ｃにおい
て、次のような特長をそなえている。

Ｉ） 噛み合い部１４ａにおいて 1. 閉じ込み容積が非常に小さいので、もれが少なく、
脈動も小さい。

2. 圧力角が小さいので、アウラーローラのラジアルフ
ォースが小さい。従って、アウターロータの軸受荷重が
小さくなり、トルク損失が少なくなる。

3. スリップ量が少ないので、噛み合い面の摩耗も少な
く、摩擦損失も少ない。

スリップスピードが早くなる部分では、歯の噛み合い
が、はずれる。

II） 歯先シール部１４ｂにおいて ２〜３枚の歯で、ＩＮポート２１（２０）とＯＵＴポー
ト２０（２１）をシールしている。また歯先のクリアラ
ンスは高圧になると、小さくなる。従って高い容積効率
が得られる。

III） ＩＮおよびＯＵＴポート部１４ｃにおいて 歯の噛み合い部分がなく、ギヤ室が連続的につながって
いる。従って、吸込部に油を充満し易く、キャビテーシ
ョンの発生が少ない。また、歯がコンタクトしていない
ので、騒音の発生や歯の摩耗がない。

また、ＴＣポンプ（クリセント付き内歯歯車ポンプ）と
比較しても、すぐれた特性をそなえており、 1) クリセントが無いので、ボディ加工の容易性および
低コスト化に寄与する。

2) ピニオン１７とインターナルギヤ１８との歯数の差
が小さく（例えば、１）インターナルギヤ１８の外径が
縮小して、取付寸法，トルク損失が減少する。

3) ハイポサイクロイド曲線をベースとして歯形が作ら
れており、歯のすべりの減少および静寂性の向上をはか
ることができる。

4) １回転軸の吐出量が多く、同一吐出量を得るのに、
小さな取付寸法で済む。

5) 噛み合い率が１に近く、１つの歯が噛み合えば、他
の歯の噛み合いが終わるので、これにより、噛み合いの
音の低減および歯面摩耗の低減に効果がある。

また、本装置においては、伝達トルクと回転速度差の積
がエネルギーロスとなって発熱するが、オイルの一部が
油路２９７を通じてクラッチ３２のクラッチ板３３，３
４へ向けて排出されるようになっているので、クラッチ
３２の冷却や潤滑を十分に行なうことができる利点もあ
る。

なお、本装置は後輪駆動ベースの４輪駆動車にも適用で
きるが、この場合、常時はエンジンからの動力が第２回
転軸に伝達される。

さらに、オイルポンプ１４としてギヤ式のものに限る必
要はなく、その他のオイルポンプを上記実施例と同様に
組込んで使用することができる。

また、付勢機構としては、各種スプリング等が用いられ
る。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明の４輪駆動車用トランスフ
ァクラッチ装置によれば、前輪および後輪を同一のエン
ジンで駆動しうる４輪駆動車において、上記前輪に駆動
力を伝達する第１回転軸と、上記後輪に駆動力を伝達す
る第２回転軸とをそなえるとともに、これらの回転軸の
一方に上記エンジンから動力を伝達する動力伝達系をそ
なえ、上記の第１回転軸と第２回転軸との回転速度差に
よって駆動されるオイルポンプと、上記の第１回転軸と
第２回転軸との間に介装されたクラッチとが設けられ
て、上記回転速度差に応じた上記オイルポンプの吐出圧
を上記クラッチの接方向制御側油室へ供給すべく上記の
オイルポンプとクラッチとを連結する油路が設けられ
て、上記のオイルポンプとクラッチとが、それぞれ上記
回転軸と同軸的に配設されるとともに、同回転軸の半径
方向にほぼ整合して配設され、上記オイルポンプの外周
側に上記クラッチが設けられるという構成により、次の
ような効果ないし利点が得られる。

(1) 前後輪間に回転速度差が生じると、オイルポンプ
の吐出圧が上昇してクラッチを接方向に差動させるの
で、自動的に４輪駆動状態に切り替わり、しかも上記回
転速度差に応じて上記クラッチによる伝達トルク量を自
動的に制御できるので、運転フィーリングや操縦安定性
の悪化を招くことがない。

(2) オイルポンプとクラッチとが、同軸的に配設され
るとともに、回転軸の半径方向にほぼ整合して配設され
るので、装置の軸方向スペースを短縮することができ
る。

(3) オイルポンプの外周側にクラッチを設けているの
で、クラッチのトルク伝達容量を十分に確保できる利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１〜６図は本発明の一実施例としての４輪駆動車用ト
ランスファクラッチ装置を示すもので、第１図はその要
部を示す縦断面図、第２図は本装置を装備した車両の動
力系を示す概略構成図、第３図はそのリリーフバルブを
示す縦断面図、第４図はその要部の横断面を示す模式
図、第５図はそのオイルポンプのための油圧回路図、第
６図はその作用を説明するためのグラフである。 １……エンジン、２……変速機、３……ドライブギヤ、
４……第１回転軸を構成する前輪出力軸、５，５′……
鞘軸、６……第２回転軸を構成する後輪出力軸、７……
ギヤ、１３……トランスファクラッチ装置、１４……オ
イルポンプ、１４ａ……噛み合い部、１４ｂ……歯先シ
ール部、１４ｃ……ポート部、１５，１６……ポンプケ
ース、１６ａ……段部、１７……インナギヤ、１８……
アウタギヤ、１９……ボルト、２０，２１……ポート、
２２……オイル吸入口、２３……オイルフィルタ、２
４，２５……チェックバルブ、２６……リリーフバル
ブ、２８，２８′……チェックバルブ、２９，２９′…
…油路、３０……オリフィス、３２……クラッチ、３
３，３４……クラッチ板、３５……スリーブ、３６……
ピストン、３７……油室、３７ａ……シリンダ、３７ｂ
……内壁、３８……ギヤ、３９……リングギヤ、４０…
…前輪用デフ、４１，４２……前輪駆動軸、４３，４４
……前輪、４５……ベベルギヤ機構、４７……プロペラ
軸、４７ａ……ベベルギヤ、４８……リングギヤ、４９
……後輪用デフ、５０，５１……後輪駆動軸、５２，５
３……後輪、５４，５４′……ストッパ部材、５５……
ボルト、５６……付勢機構としての環状スプリング、２
９１〜２９８……油路、Ｔ……動力伝達系。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前輪および後輪を同一のエンジンで駆動し
   うる４輪駆動車において、上記前輪に駆動力を伝達する
   第１回転軸と、上記後輪に駆動力を伝達する第２回転軸
   とをそなえるとともに、これらの回転軸の一方に上記エ
   ンジンから動力を伝達する動力伝達系をそなえ、上記の
   第１回転軸と第２回転軸との回転速度差によって駆動さ
   れるオイルポンプと、上記の第１回転軸と第２回転軸と
   の間に介装されたクラッチとが設けられて、上記回転速
   度差に応じた上記オイルポンプの吐出圧を上記クラッチ
   の接方向制御側油室へ供給すべく上記のオイルポンプと
   クラッチとを連結する油路が設けられていて、上記のオ
   イルポンプとクラッチとが、それぞれ上記回転軸と同軸
   的に配設されるとともに、同回転軸の半径方向にほぼ整
   合して配設され、上記オイルポンプの外周側に上記クラ
   ッチが設けられたことを特徴とする、４輪駆動車用トラ
   ンスファクラッチ装置。