JPH068738A - センターディファレンシャル装置付駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 センターディファレンシャル装置を備えた駆
動系で、クラッチとブレーキの係合または解放により、
センターデファレンシャル機能または増速や減速機能を
得る構成において、変速ショックやエンジンの吹き上が
り等を確実に防止する。 【構成】 自動変速機３０にセンターディファレンシャ
ル装置５０を連結し、このセンターディファレンシャル
装置５０は少なくとも共通のドラム部材６４にダイレク
トクラッチ６１と増速用ブレーキ６３を設け、ダイレク
トクラッチ６１の係合でセンターデファレンシャル機能
し、増速用ブレーキ６３の係合で増速段を得るように構
成し、更にドラム部材６４にワンウエイクラッチ７０
を、これらのクラッチ６１とブレーキ６３の係合、解放
時に駆動系を適確に接断するように設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両において自動変速
機にセンターディファレンシャル装置を組合わせた駆動
装置に関し、詳しくは、センターディファレンシャル装
置をセンターデファレンシャル機能以外に増速や減速機
能を得るように構成する場合のパワートレーンに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動変速機を備えた車両の駆動
系において、自動変速機に減速機や増速機を組合わせ、
両変速機のギヤ比の組合わせにより変速段を増減するこ
とが知られている。この場合に増速機等において、ブレ
ーキ要素とクラッチ要素の一方を解放し他方を係合して
変速する際には、両要素の作動のタイミングが問題にな
る。即ち、ブレーキ要素とクラッチ要素が共に係合する
と、駆動系のロックにより変速ショックを生じ、逆に両
者が共に解放すると、駆動系の切断によりエンジンが無
負荷の状態になって吹き上がりを生じる。このため増速
機等においても、変速ショックやエンジンの吹き上がり
を生じないように駆動系を構成することが必要になる。

【０００３】従来、自動変速機にセンターディファレン
シャル装置を組合わせて、このセンターディファレンシ
ャル装置を増速機に使用するものに関しては、例えば特
願平３−３４８２０５号の出願がある。ここで、センタ
ーディファレンシャル装置を複合プラネタリギヤ式に構
成し、このセンターディファレンシャル装置を油圧多板
クラッチ装置のダイレクトクラッチ、増速用ブレーキ及
びトランスファクラッチを介して伝動構成する。そして
例えばダイレクトクラッチの係合によりセンターデファ
レンシャル機能し、このダイレクトクラッチを解放して
増速ブレーキを係合することにより、センターデファレ
ンシャル機能を殺して増速段を得ることが示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来技
術のものにあっては、センターディファレンシャル装置
の出力要素がダイレクトクラッチのみを介して伝動構成
されている。このためそのクラッチを解放し増速ブレー
キを係合して増速段を得る動作状態に移行する際に、変
速ショックやエンジンの吹き上がり等を生じるおそれが
ある。

【０００５】本発明は、この点に鑑みてなされたもの
で、センターディファレンシャル装置を備えた駆動系
で、クラッチとブレーキの係合または解放により、セン
ターデファレンシャル機能または増速や減速機能を得る
構成において、変速ショックやエンジンの吹き上がり等
を確実に防止することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、自動変速機にセンターディファレンシャル装
置が連結され、このセンターディファレンシャル装置が
少なくともクラッチとブレーキの一方を係合して他方を
解放することで、センターデフ機能または増速や減速機
能を有するように構成される駆動系において、センター
ディファレンシャル装置のクラッチとブレーキを共通の
ドラム部材に設け、このドラム部材にワンウエイクラッ
チを、ブレーキの解放時には自動的に一体化し、ブレー
キの係合時には自動的にフリーになるように設けるもの
である。

【０００７】

【作用】上記構成に基づき、自動変速機からの変速動力
がセンターディファレンシャル装置に入力し、このとき
ブレーキを解放してクラッチを係合することでセンター
デファレンシャル機能を生じ、クラッチを解放してブレ
ーキを係合することで増速や減速機能を生じて動力伝達
される。このときセンターデフ機能から増速や減速機能
へ移行する場合は、先ずクラッチを解放し次にブレーキ
を係合するように制御し、逆に増速や減速機能からセン
ターデファレンシャル機能へ移行する場合は、先ずブレ
ーキを解放し次にクラッチを係合するように制御するこ
とにより、ワンウエイクラッチの作用により駆動系がロ
ックや切断を生じ、変速ショックやエンジンの吹き上が
りがないように適確に接断されるようになる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１において、自動変速機にセンターディファレ
ンシャル装置を組合わせた４輪駆動車の駆動系について
説明する。先ずトルクコンバータケース１、ディファレ
ンシャルケース２の後部にトランスミッションケース３
が接合し、トランスミッションケース３の後部にトラン
スファケース４およびエクステンションケース６が接合
し、トランスミッションケース３の下部にはオイルパン
５が取付けられる。

【０００９】符号１０はエンジンであり、このエンジン
１０のクランク軸１１がトルクコンバータケース１内部
のロックアップクラッチ１２を備えたトルクコンバータ
１３に連結し、トルクコンバータ１３からの入力軸１４
がトランスミッションケース３内部の自動変速機３０に
入力する。自動変速機３０からの変速機出力軸１５は入
力軸１４と同軸上に出力し、この変速機出力軸１５がト
ランスファケース４内部のセンターディファレンシャル
装置５０に同軸上に連結する。

【００１０】トランスミッションケース３内部におい
て、入、出力軸１４，１５に対しフロントドライブ軸１
６が平行配置され、このフロントドライブ軸１６の後端
はセンターディファレンシャル装置５０に一対のリダク
ションギヤ１７，１８を介して連結し、フロントドライ
ブ軸１６の前端はディファレンシャルケース２内部のフ
ロントディファレンシャル装置１９を介して前輪に伝動
構成される。一方、センターディファレンシャル装置５
０の後部には油圧多板クラッチ装置６０が設けられて、
この油圧多板クラッチ装置６０から出力するリヤドライ
ブ軸２０が、プロペラ軸２１、リヤディファレンシャル
装置２２等を介して後輪にも伝動構成される。

【００１１】自動変速機３０は、２組のフロントプラネ
タリギヤ３１、リヤプラネタリギヤ３２により前進４段
と後進１段を得る構成である。即ち、入力軸１４がリヤ
プラネタリギヤ３２のサンギヤ３２ａに、フロントプラ
ネタリギヤ３１のリングギヤ３１ｂおよびリヤプラネタ
リギヤ３２のキャリア３２ｃが変速機出力軸１５に連結
する。そしてフロントプラネタリギヤ３１のキャリア３
１ｃと一体的な連結要素３３と、リングギヤ３２ｂとの
間に、第１のワンウエイクラッチ３４、フォワードクラ
ッチ３５が直列的に設けられ、連結要素３３と固定部材
であるケース側との間に、第２のワンウエイクラッチ３
６、ローリバースブレーキ３７が並列的に設けられる。
連結要素３３とリングギヤ３２ｂとの間には、オーバラ
ンニングクラッチ３８がバイパスして設けてある。

【００１２】また、サンギヤ３１ａと一体的な連結要素
３９には、バンドブレーキ４０が設けられ、入力軸１４
と一体的な連結要素４１及びキャリア３１ｃと一体的な
連結要素４２との間には、ハイクラッチ４３が設けられ
る。更に連結要素３９と４１との間には、リバースクラ
ッチ４４が設けられている。

【００１３】この自動変速機３０の構成により、Ｄレン
ジをセレクトすると、フォワードクラッチ３５が係合
し、両ワンウエイクラッチ３４，３６の作用で連結要素
３３と共にリングギヤ３２ｂをロックすることで、入力
軸１４からサンギヤ３２ａ，キャリア３２ｃを介して変
速機出力軸１５に、ギヤ比の大きい動力が伝達して第１
速になる。そして車速が上昇すると、更にバンドブレー
キ４０の係合によりサンギヤ３１ａをロックする。そこ
でキャリア３１ｃとリングギヤ３２ｂとが、連結要素３
３、フォワードクラッチ３５、第１のワンウエイクラッ
チ３４を介して回転し、第１速よりもリングギヤ３２ｂ
が回転する分だけ増速した動力が出力して第２速に変速
される。次いで、ハイクラッチ４３の係合により入力軸
１４が、連結要素４１，３２、キャリア３１ｃ、連結要
素３３、フォワードクラッチ３５、第１のワンウエイク
ラッチ３４を介してリングギヤ３２ｂに連結する。この
ためリヤプラネタリギヤ３２は一体化し、入力軸１４と
変速機出力軸１５とが直結して、第３速に変速される。

【００１４】更に車速が上昇すると、上述に加えてバン
ドブレーキ４０の係合でサンギヤ３１ａをロックする。
このためフロントプラネタリギヤ３１ではハイクラッチ
４３によりキャリア３１ｃに入力した動力でリングギヤ
３１ｂを増速することになって、オーバドライブの第４
速に変速される。一方、Ｒレンジをセレクトすると、リ
バースクラッチ４４の係合でサンギヤ３１ａに入力軸１
４の動力が入力する。またローリバースクラッチ３７の
係合で連結要素３３と共にキャリア３１ｃをロックする
ため、フロントプラネタリギヤ３１でリングギヤ３１ｂ
に逆転したギヤ比の大きい動力が出力して後進速にな
る。こうして、自動変速機３０において前進４段後進１
段の変速段が得られる。

【００１５】一方、自動変速機３０の前方にはオイルポ
ンプ４５が設置され、トルクコンバータ１３のポンプイ
ンペラ側のドライブ軸４６で常に駆動される。オイルパ
ン５にはコントロールバルブボデー４７が収容され、上
述の各クラッチ、ブレーキに給排油して選択的に係合す
るようになっている。

【００１６】図２において、センターディファレンシャ
ル装置５０、油圧多板クラッチ装置６０の部分について
説明する。先ず、出力軸１５の後方に第１、第２の中間
軸２３，２４を介してリヤドライブ軸２０が同軸上に配
置される。また出力軸１５には前輪側のリダクションギ
ヤ１７が回転自在に嵌合し、これらの出力軸１５、リダ
クションギヤ１７及び第１、第２の中間軸２３，２４の
間に、センターディファレンシャル装置５０が同軸上に
配置される。

【００１７】センターディファレンシャル装置５０は複
合プラネタリギヤに構成されるものであり、出力軸１５
に形成される第１のサンギヤ５１と、第２の中間軸２４
に形成される第２のサンギヤ５３を有する。また、キャ
リヤ５５に装架されたピニオン軸５６に、軸方向に一体
形成される第１、第２のピニオン５２，５４が回転自在
に装着され、第１のサンギヤ５１に第１のピニオン５２
が、第２のサンギヤ５３に第２のピニオン５４がそれぞ
れ噛合い、トルク配分した動力を第２の中間軸２４に出
力する。一方、第２の中間軸２４の内部には更に第１の
中間軸２３が遊嵌され、この第１の中間軸２３が２つの
サンギヤ５１，５３の間隙で連結部材５７を介してキャ
リヤ５５に一体的にスプライン結合して、差動制限等の
作用を行う。更に、キャリヤ５５の前端にはリダクショ
ンギヤ１７が結合して、キャリヤ５５の動力を出力する
ように構成されている。

【００１８】このセンターディファレンシャル装置５０
の構成により、第１のサンギヤ５１に入力する動力を、
第１、第２のサンギヤ５１，５３と、第１、第２のピニ
オン５２，５４との歯車諸元によるトルク配分比でキャ
リヤ５５と第２のサンギヤ５３に伝達して、前後輪へ不
等トルク配分する機能を有する。また第１，第２のピニ
オン５２，５４の遊星回転により、旋回時の旋回半径の
差によって生じるキャリヤ５５と第２のサンギヤ５３と
の回転数差を吸収する差動機能を有する。

【００１９】次に、センターディファレンシャル装置５
０の増速機としての機能について説明する。この複合プ
ラネタリギヤ式センターディファレンシャル装置５０で
は、第２の中間軸２４を固定することで所定の増速ギヤ
比を得ることができ、この増速ギヤ比単独または自動変
速機３０の所定の変速段との協働により更に第５速に変
速するようになっている。そこで例えば第２速の変速段
を用いる場合について説明すると、第２速のギヤ比ｉ
２、センターディファレンシャル装置５０の増速ギヤ比
ｉｐにより、第５速のギヤ比ｉ５は以下のようになる。 ｉ５＝ｉ２・ｉｐ ここで、センターディファレンシャル装置５０の歯車諸
元により例えば、ｉｐ＝（３３−２１）／３３＝０．３
６３になり、第２速のギヤ比をｉ２＝１．５４５とする
と、ｉ５＝０．５６１になり、第４速よりギヤ比の小さ
い第５速が適正なギヤ比間隔で得られることになる。

【００２０】油圧多板クラッチ装置６０について説明す
ると、第２の中間軸２４とリヤドライブ軸２０にそれぞ
れドラム部材６４，６５が設けられ、両ドラム部材６
４，６５の間に後輪への動力を接断するダイレクトクラ
ッチ６１が介設される。また第１の中間軸２３とドラム
部材６５との間に差動制限すると共に前後輪のトルク配
分を可変制御するトランスファクラッチ６２が介設さ
れ、ドラム部材６４とケース４との間に増速用ブレーキ
６３が介設される。そしてこれらのクラッチ６１，６２
と増速用ブレーキ６３が３重に重合して同軸上に配置構
成されている。

【００２１】これらのクラッチ６１，６２及び増速用ブ
レーキ６３は、例えば専用のバルブボデーにより油圧制
御される。即ち自動変速機３０で前進４段後進１段に変
速される場合は、増速用ブレーキ６３を解放してダイレ
クトクラッチ６１を係合し、このとき後輪スリップ等に
応じてトランスファクラッチ６２に差動制限トルクを生
じる。また第４速で車速が設定値より上昇すると、セン
ターディファレンシャル装置５０による増速が大幅にな
されるため、自動変速機３０を第４速から第２速に変速
制御し、同時にダイレクトクラッチ６１を解放して増速
用ブレーキ６３を係合し、このとき前輪スリップ等に応
じてトランスファクラッチ６２に伝達トルクを生じるよ
うになっている。

【００２２】更に、ダイレクトクラッチ６１と増速用ブ
レーキ６３の解放、係合を円滑に行う手段について説明
する。これらのクラッチ６１とブレーキ６３は、共通の
ドラム部材６４に設けられており、このドラム部材６４
が係合する側に一体結合する点を考慮して、２つのドラ
ム部材６４，６５の間にダイレクトクラッチ６１と並列
的にワンウエイクラッチ７０が装着される。ワンウエイ
クラッチ７０は、図３に示すように両ドラム部材６４，
６５の間にスプラグ７１を傾斜して設けられ、一方のド
ラム部材６４から他方のドラム部材６５への動力伝達の
みを可能に構成される。そしてダイレクトクラッチ６１
と増速用ブレーキ６３の一方を解放して他方を係合する
ことにより、第４速から第５速にアップシフトする場
合、または第５速から第４速にダウンシフトする場合
に、ワンウエイクラッチ７０の作用を用いて、駆動系が
ロックまたは切断することを機械的に防止するようにな
っている。

【００２３】次に、この実施例の作用について説明す
る。先ずエンジン１０の動力はトルクコンバータ１３、
入力軸１４を介して自動変速機３０に入力し、２組のフ
ロントプラネタリギヤ３１とリヤプラネタリギヤ３２の
作動、クラッチ４４，４３，３５，３８，３６，３４と
ブレーキ４０，３７の選択的係合により、Ｄレンジをセ
レクトすると、前進速の第１速ないし第４速に自動変速
され、Ｒレンジをセレクトする場合は後進速になる。そ
してこの変速動力が、変速機出力軸１５からセンターデ
ィファレンシャル装置５０の第１のサンギヤ５１に入力
して、トルク配分される。またこの場合は、油圧多板ク
ラッチ装置６０のダイレクトクラッチ６１が係合して、
センターディファレンシャル装置５０の第２のサンギヤ
５３がリヤドライブ軸２０に連結される。

【００２４】ここで、センターディファレンシャル装置
５０の各歯車諸元により、変速動力がキャリヤ５５とサ
ンギヤ５３にそれぞれ不等配分して出力される。そして
キャリヤ５５の動力は、リダクションドライブギヤ１
７、リダクションドリブンギヤ１８、フロントドライブ
軸１６、フロントディファレンシャル装置１９を介して
前輪に伝達する。また第２のサンギヤ５３の動力は、第
２の中間軸２４、ダイレクトクラッチ６１、リヤドライ
ブ軸２０以降の後輪に伝達し、この場合にダイレクトク
ラッチ６１に並列配置されるワンウエイクラッチ７０も
一体化してこれらの両者により動力伝達される。こうし
て前、後輪に不等トルク配分して後輪偏重の４輪駆動走
行になり、このトルク配分ではオーバステア気味になっ
て回頭性、操縦性等が良好になる。この４輪駆動走行の
旋回時には、センターディファレンシャル装置５０の第
１、第２のピニオン５２，５４の遊星回転により、旋回
時に生じる前後輪の回転数差が吸収され、自由に旋回可
能になる。

【００２５】次いで滑り易い路面走行時には、基準トル
ク配分が後輪偏重のトルク配分のため通常は後輪が先に
スリップし、この場合にトランスファクラッチ６２の差
動制限トルクＴｃがスリップ状態に応じて制御される。
するとセンターディファレンシャル装置５０のキャリヤ
５５と第２のサンギヤ５３との間に、キャリヤ５５、連
結部材５７、第１の中間軸２３及びトランスファクラッ
チ６２による他の伝動系路がバイパスして形成され、高
回転の第２のサンギヤ５３の後輪側から低回転のキャリ
ヤ５５の前輪側に、差動制限トルクＴｃに応じてトルク
バイパスする。そこで、前輪寄りにトルク配分制御され
て後輪スリップが防止され、走破性を向上する。

【００２６】このとき差動制限トルクＴｃが最大になる
と、第２のサンギヤ５３とキャリヤ５５との直結により
センターディファレンシャル装置５０はロックして直結
式４輪駆動になり、前後輪の輪荷重配分に相当したトル
ク配分になる。こうして差動制限トルクＴｃを制御する
ことにより、後輪偏重と直結式との間でトルク配分が可
変制御される。

【００２７】一方、第４速の走行条件より更に高速にな
ると、センターディファレンシャル装置５０による増速
が大幅になされるため、自動変速機３０が第４速から第
２速の状態（第３速の状態でも可）になり、同時にダイ
レクトクラッチ６１が解放して増速用ブレーキ６３が係
合するように油圧制御される。このためセンターディフ
ァレンシャル装置５０は、ドラム部材６４、第２の中間
軸２４と共に第２のサンギヤ５３が固定して、キャリヤ
５５を増速回転するようになる。このときドラム部材６
４の固定によりワンウエイクラッチ７０も自動的にフリ
ーになり、この経路の動力伝達が切断されるのであり、
こうしてセンターデファレンシャル機能を殺して増速機
として機能する。

【００２８】そこで自動変速機３０の第２速（または第
３速）の動力が、センターディファレンシャル装置５０
により大幅に増速されてキャリヤ５５以降の前輪に伝達
し、第４速より更にギヤ比の小さい増速段の第５速にア
ップシフトして高速走行に適したものになる。このとき
走行状態や前輪スリップの状況等に応じてトランスファ
クラッチ６２の伝達トルクＴｄが可変制御されると、キ
ャリヤ５５から第１の中間軸２３、トランスファクラッ
チ６２を介して後輪にもトルク伝達される。そこで、前
輪スリップを防止すると共に、同様に前後輪のトルク配
分が制御可能な４輪駆動走行になる。

【００２９】上記第４速から第５速へのアップシフト時
には、先ずダイレクトクラッチ６１を解放するように制
御することで、ワンウエイクラッチ７０によりセンター
ディファレンシャル装置５０から後輪への動力伝達状態
が継続して確保される。次いで増速用ブレーキ６３を係
合するように制御することで、ワンウエイクラッチ７０
をフリーにして駆動系を変更しながら実質的に第５速に
変速される。

【００３０】また逆に第５速から第４速へのダウンシフ
ト時には、先ず増速用ブレーキ６３を解放することで、
ワンウエイクラッチ７０が第５速の解除に伴い自動的に
一体化して、駆動系が第４速状態になる。次いでダイレ
クトクラッチ６１を係合することで、ダイレクトクラッ
チ６１とワンウエイクラッチ７０の両者により動力伝達
してセンターデフ機能する状態に戻る。

【００３１】以上、本発明の実施例について説明した
が、センターディファレンシャル装置を減速機として使
用する構成の場合にも、同様に適応することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
センターディファレンシャル装置付駆動装置において、
センターディファレンシャル装置がセンターデファレン
シャル機能するクラッチと、増速または減速機能するブ
レーキを備える場合に、ワンウエイクラッチにより駆動
系がロックや切断を生じないように構成されるので、変
速ショックやエンジンの吹き上がりを確実に防止するこ
とができる。ワンウエイクラッチの作用により機械的に
駆動系を接断する構成であるから、クラッチとブレーキ
の係合と解放のタイミング制御等が不要になって、油圧
制御が容易になる。

【００３３】ワンウエイクラッチは同軸上に配置される
２つのドラム部材の間に装着されるので、構造や組付け
が容易になる。センターデファレンシャル機能の場合
に、ダイレクトクラッチとワンウエイクラッチの両者に
より動力伝達されるので、ダイレクトクラッチの容量を
低減でき、油圧クラッチ装置の小型化、コスト低下が可
能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るセンターディファレンシャル装置
付駆動装置の実施例を示すスケルトン図である。

【図２】同実施例の要部を示す断面図である。

【図３】ワンウエイクラッチを示す断面図である。

【符号の説明】

３０ 自動変速機 ５０ センターディファレンシャル装置 ６０ 油圧クラッチ装置 ６１ ダイレクトクラッチ ６２ トランスファクラッチ ６３ 増速用ブレーキ ７０ ワンウエイクラッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動変速機にセンターディファレンシャ
   ル装置が連結され、このセンターディファレンシャル装
   置が少なくともクラッチとブレーキの一方を係合して他
   方を解放することで、センターデフ機能または増速や減
   速機能を有するように構成される駆動系において、セン
   ターディファレンシャル装置のクラッチとブレーキを共
   通のドラム部材に設け、このドラム部材にワンウエイク
   ラッチを、ブレーキの解放時には自動的に一体化し、ブ
   レーキの係合時には自動的にフリーになるように設ける
   ことを特徴とするセンターディファレンシャル装置付駆
   動装置。
2. 【請求項２】 上記ワンウエイクラッチは、同軸上に配
   置される２つのドラム部材の間に、クラッチと並列的に
   設けられることを特徴とする請求項１記載のセンターデ
   ィファレンシャル装置付駆動装置。