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発明の名称 4輪駆動車の前後輪駆動力配分装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−168653(P2007−168653A)
公開日 平成19年7月5日(2007.7.5)
出願番号 特願2005−370381(P2005−370381)
出願日 平成17年12月22日(2005.12.22)
代理人 【識別番号】110000383
【氏名又は名称】特許業務法人 エビス国際特許事務所
発明者 平瀬 浩美
要約 課題
トランスファ構造を大幅に変更することなく、多機能の駆動方式を得ることが可能な前後輪駆動力配分装置を提供する。

解決手段
トランスファ装置9のリダクションドライブシャフト5に、第2サンギヤ24S2がドライブピニオンシャフト6に連なったフロントプラネタリギヤ24と、第4サンギヤ25S4がリヤドライブシャフト10に連なったリヤフロントプラネタリギヤ25とを設ける。さらに、これらプラネタリギヤ24,25の各プラネタリキャリヤ241,251とリダクションドライブシャフトとをフリー、スリップ及び締結可能とするクラッ26,27と、プラネタリキャリヤ241,251をケーシング28にフリー、スリップ及び締結可能とするブレーキクラッチ29,30と、これらクラッチ26,27、ブレーキクラッチ29,30を走行状態に応じて各個別に動作制御する制御部31とを設ける。
特許請求の範囲
【請求項1】
自動変速装置を経た駆動トルクを走行状態に応じて前後輪にトルク配分する機能を備えた4輪駆動車の前後輪駆動力配分装置において、
前記前後輪駆動力配分装置は、
前記前後輪駆動力配分装置の入力軸に、複数のサンギヤと噛合する複数のピニオンギヤが並列して一体的に形成されたフロントプラネタリギヤ及びリヤプラネタリギヤを並列して設け、
前記入力軸に設けられた前記フロントプラネタリギヤの第1サンギヤ及び前記リヤプラネタリギヤの第3サンギヤと、
前記駆動トルクを前輪側駆動力伝達軸に出力する前記フロントプラネタリギヤの第2サンギヤと、
前記駆動トルクを後輪側駆動力伝達軸に出力する前記リヤプラネタリギヤの第4サンギヤと、
前記フロントプラネタリギヤの第1プラネタリキャリヤと前記入力軸とをフリー、スリップ及び締結可能とする第1の締結手段と、
前記リヤプラネタリギヤの第2プラネタリキャリヤと前記入力軸とをフリー、スリップ及び締結可能とする第2の締結手段と、
前記フロントプラネタリギヤの第1プラネタリキャリヤとケーシングとをフリー、スリップ及び締結可能とする第3の締結手段と、
前記リヤプラネタリギヤの第2プラネタリキャリヤとケーシングとをフリー、及び締結可能とする第4の締結手段と、
前記第1乃至第4の締結手段を走行状態に応じて各個別に動作制御する制御手段と、
を備えて構成されていることを特徴とする4輪駆動車の前後輪駆動力配分装置。
【請求項2】
前記フロントプラネタリギヤと前記リヤプラネタリギヤとは、互いに異なったギヤ比を有していることを特徴とする請求項1に記載の4輪駆動車の前後輪駆動力配分装置。
【請求項3】
前記ギヤ比は、前記フロントプラネタリギヤが減速プラネタリ、前記リヤプラネタリギヤが増速プラネタリとして作用するように設定されていることを特徴とする請求項2に記載の4輪駆動車の前後輪駆動力配分装置。
【請求項4】
前記フロントプラネタリギヤのプラネタリ芯間は、前記リヤプラネタリギヤのプラネタリ芯間よりも大であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1つに記載の4輪駆動車の前後輪駆動力配分装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
この発明は、4輪駆動車の前後輪駆動力配分装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、4輪駆動車(4WD車)の前後輪駆動力配分装置(4WDトランスファ装置)は、自動変速装置後方に設けられて、走行状態に応じて電子制御クラッチにより前後輪に適切な駆動トルクを配分して4輪を積極的にコントロールするトルクスプリット方式(例えば、特許文献1参照)や、複合遊星歯車式のセンタディファレンシャル装置(センタデフ)によって設定された後輪寄りのトルク配分を油圧多板式の差動制限装置(LSD)の差動制限によって、直結4WDの間まで連続可変制御する不等&可変トルク配分電子制御4WD方式等がある(例えば、特許文献2参照)。
【0003】
しかしながら、上記した従来の4輪駆動車の前後輪駆動力配分装置にあっては、前後者ともに自動変速装置を経た駆動トルクを走行状態に応じて前後輪にトルク配分する1機構1機能型である。このため、商品価値を高めるために多機能の駆動方式を具備させようとすると、前後輪駆動力配分装置とは異なった機構を既存のパワートレイン系に組み込まなければならず、パワートレイン系の見直しやコスト上昇、重量増加といった問題が発生する。
【0004】
【特許文献1】特開2000−335272号公報
【特許文献2】特許2528003号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
そこで、この発明は、上記した従来技術が有している問題点を解決するためになされたものであって、トランスファ構造を大幅に変更することなく、1機構で多機能の駆動方式を得ることが可能な4輪駆動車の前後輪駆動力配分装置を提供することを目的とする。
【0006】
上記目的を達成するため第1の発明は、自動変速装置を経た駆動トルクを走行状態に応じて前後輪にトルク配分する機能を備えた4輪駆動車の前後輪駆動力配分装置において、前記前後輪駆動力配分装置の入力軸に、複数のサンギヤと噛合する複数のピニオンギヤが並列して一体的に形成されたフロントプラネタリギヤ及びリヤプラネタリギヤを並列して設け、前記フロントプラネタリギヤ及びリヤプラネタリギヤは、複数のサンギヤと噛合する複数のピニオンギヤが並列して一体的に形成され、前記入力軸に設けられた前記フロントプラネタリギヤの第1サンギヤ及び前記リヤプラネタリギヤの第3サンギヤと、前記駆動トルクを前輪側駆動力伝達軸に出力する前記フロントプラネタリギヤの第2サンギヤと、前記駆動トルクを後輪側駆動力伝達軸に出力する前記リヤプラネタリギヤの第4サンギヤと、前記フロントプラネタリギヤの第1プラネタリキャリヤと前記入力軸とをフリー、スリップ及び締結可能とする第1の締結手段と、前記リヤプラネタリギヤの第2プラネタリキャリヤと前記入力軸とをフリー、スリップ及び締結可能とする第2の締結手段と、前記フロントプラネタリギヤの第1プラネタリキャリヤとケーシングとをフリー、スリップ及び締結可能とする第3の締結手段と、前記リヤプラネタリギヤの第2プラネタリキャリヤとケーシングとをフリー、スリップ及び締結可能とする第4の締結手段と、前記第1乃至第4の締結手段を走行状態に応じて各個別に動作制御する制御手段と、を備えて構成されていることを特徴とする。
【0007】
上記目的を達成するため第2の発明は、第1の発明において、前記フロントプラネタリギヤと前記リヤプラネタリギヤとは、互いに異なったギヤ比を有していることを特徴とする。
【0008】
上記目的を達成するため第3の発明は、第2の発明において、前記ギヤ比は、前記フロントプラネタリギヤが減速プラネタリ、前記リヤプラネタリギヤが増速プラネタリとして作用するように設定されていることを特徴とする。
【0009】
第1乃至第3の発明によれば、走行状態に応じて制御手段が第1及び第2の締結手段、第3及び第4の締結手段を各個別に動作制御すると、前後輪駆動力配分装置は、直結4WDから前輪99:後輪1〜前輪1:後輪99の範囲内でトルク配分制御を行う機能に加えて、自動変速装置の1速のギヤ比をさらに下回るギヤ比の超低速ギヤとして機能させると共に前輪100:後輪0にトルク配分を行う前輪駆動重視の機能、基本的に4WDでありながら前輪側の回転数よりも後輪側の回転数を増加させて後輪を前に出そうとすることで旋回性能を大幅に向上させる機能、前輪0:後輪100にトルク配分を行う後輪駆動重視の機能、前輪100:後輪0にトルク配分を行い、且つ自動変速装置を多段化させる機能、前輪0:後輪100にトルク配分を行い、且つ自動変速装置を多段化させる機能を発揮する。これにより、パワートレイン系の見直しやコスト上昇、重量増加という問題を発生させることなく、商品価値を高めるために前後輪駆動力配分装置に多機能の駆動方式を低コストに具備させることができる。しかも、径方向を非常にコンパクトに構成でき、現行生産品のフロアトンネルをそのまま用いることができるうえ、他機種と部品共用化でき、多彩なギヤ比のレイアウトが可能である。その結果、トランスファ構造を大幅に変更することなく、1機構で多機能の駆動方式を得ることが可能な4輪駆動車の前後輪駆動力配分装置を提供することができる。
【0010】
上記目的を達成するため第4の発明は、第1乃至第3のいずれか1つの発明の構成において、前記フロントプラネタリギヤのプラネタリ芯間は、前記リヤプラネタリギヤのプラネタリ芯間よりも大であることを特徴とする。
【0011】
第4の発明によれば、フロントプラネタリギヤのプラネタリ芯間は、リヤプラネタリギヤのプラネタリ芯間よりも大であるため、リヤプラネタリギヤから前後輪駆動力配分装置の入力軸にかかる負荷が軽減される。これにより、第1乃至第3の発明の作用効果に加えて、前後輪駆動力配分装置の入力軸にフロントプラネタリギヤ及びリヤプラネタリギヤを並列して設けても、前後輪駆動力配分装置の入力軸の構造を大幅に変更する必要はなく、既存の前後輪駆動力配分装置の入力軸をほとんどそのまま用いることができる。
【発明の効果】
【0012】
前後輪駆動力配分装置の入力軸に前輪出力要素として第2サンギヤが前輪側駆動力伝達軸に連なったフロントプラネタリギヤと、後輪出力要素として第4サンギヤが後輪側駆動力伝達軸に連なったリヤプラネタリギヤとを並列して設ける。さらに、これらフロントプラネタリギヤ及びリヤプラネタリギヤの第1及び第2プラネタリキャリヤと入力軸とをフリー、スリップ及び締結可能とする第1及び第2の締結手段と、フロントプラネタリギヤ及びリヤプラネタリギヤの第1及び第2プラネタリキャリヤをケーシングにフリー、スリップ及び締結可能とする第3及び第4の締結手段と、これら第1及び第2の締結手段、第3及び第4の締結手段を走行状態に応じて各個別に動作制御する制御手段とを設ける。これにより、前後輪駆動力配分装置は、自動変速装置を経た駆動トルクを走行状態に応じて前後輪にトルク配分する機能に加えて、自動変速装置を経た駆動トルクを走行状態に応じて前後輪にトルク配分する機能とは異なる機能を複数具備することができる。その結果、トランスファ構造を大幅に変更することなく、1機構で多機能の駆動方式を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本実施形態に係る前後輪駆動力配分装置が組み込まれた4WDシステムの断面図、図2は、同例における前後輪駆動力配分装置の断面図、図3は、図1のスケルトン図、図4は、フロントプラネタリギヤ、リヤプラネタリギヤの作用を説明するための模式図である。
【0014】
まず、本発明の前後輪駆動力配分装置が組み込まれた4WDシステムについて説明する。図1〜3に示されるように、4WDシステムのパワートレイン100は、トルクコンバータ1、変速機入力軸としてのインプットシャフト2、オイルポンプ3、自動変速装置4、自動変速装置4の出力軸としてのリダクションドライブシャフト5、前輪側駆動力伝達軸としてのドライブピニオンシャフト6、コントロールバルブボディ7、フロントディファレンシャルギヤ8、前後輪駆動力配分装置としてのトランスファ装置9、後輪側駆動力伝達軸としてのリヤドライブシャフト10を備えて構成されている。
【0015】
トルクコンバータ1は、図1に示されるように、エンジンのクランク軸に連結された駆動側のインペラ11と、このインペラ11に対向配置されると共に自動変速装置4のインプットシャフト2に連結された被駆動側のタービン12と、これらインペラ11及びタービン12間を流れる流体(ATF)を整流するステータ13とを備えている。そして、インペラ11が流体中で回転することによってタービン12が回転し、エンジンから出力された駆動トルクを増幅してインプットシャフト2に伝達する。さらに、インペラ11には、油圧を発生するオイルポンプ3がポンプドライブ軸14を介して連結されている。そして、電子制御により油圧ポンプ3からの油圧がロックアップクラッチ15に供給されるとクランク軸とインプットシャフト2とが機械的に直結する。
【0016】
自動変速装置4は、図1,3に示されるように、2組の単純プラネタリギヤ(フロントプラネタリギヤ16、リヤプラネタリギヤ17)、3組の多板クラッチ(ハイクラッチ18、ロークラッチ19、リバースクラッチ20)、2組の多板ブレーキ(2&4ブレーキ21、ロー&リバースブレーキ22)、ローワンウェイクラッチ23を備えて構成されている。そして、これら多板クラッチ18、19、23、ブレーキ21、22が、表1に示されたように、締結、解放されることによって、前進4段、後進1段の変速を行う。
表1は、自動変速装置4における変速位置と各クラッチ、ブレーキの作動の一例を示している。
【0017】
【表1】


【0018】
すなわち、D、3、2レンジの1速の加速時にあっては、図3に示されるように、ロークラッチ19を締結し、フロントプラネタリキャリヤ161とリヤインターナルギヤ17RRとを接続する。また、ローワンウェイクラッチ23を作用させ、リヤインターナルギヤ17RRが逆回転するのを防止する。これにより、駆動トルクは、インプットシャフト2、リヤサンギヤ17SR、リヤピニオンギヤ17CR、リヤプラネタリキャリヤ171、リダクションドライブシャフト5に伝達される。
【0019】
D、3、2レンジの2速の加速時にあっては、ロークラッチ19を締結し、フロントプラネタリキャリヤ161とリヤインターナルギヤ17RRとを接続すると共に、2&4ブレーキ21を作用させ、フロントサンギヤ16SFを固定し、フロントプラネタリキャリヤ161及びこのフロントプラネタリキャリヤ161に接続したロークラッチ19を介してリヤインターナルギヤ17RRを正転させて、1速のときよりも増速させる。これにより、駆動トルクは、インプットシャフト2、リヤサンギヤ17SR、リヤピニオンギヤ17CR、リヤプラネタリキャリヤ171、リダクションドライブシャフト5に伝達されると共に、インプットシャフト2、リヤサンギヤ17SR、リヤピニオンギヤ17CR、リヤプラネタリキャリヤ171、フロントインターナルギヤ16RF、フロントピニオンギヤ16CF、フロントプラネタリキャリヤ161、ロークラッチ19、リヤインターナルギヤ17RRに伝達される。
【0020】
D、3レンジの3速の加速時にあっては、ハイクラッチ18を締結し、フロントプラネタリキャリヤ161とリヤインターナルギヤ17RRとを接続すると共に、ロークラッチ19を作用させ、フロントプラネタリキャリヤ161とリヤインターナルギヤ17RRとを接続する。これにより、駆動トルクは、インプットシャフト2、ハイクラッチ18、フロントプラネタリキャリヤ161、ロークラッチ19、リヤインターナルギヤ17RRに伝達されると共に、インプットシャフト2からリヤサンギヤ17SRに伝達されて、リヤピニオンギヤ17CR、リヤプラネタリキャリヤ171、リダクションドライブシャフト5に伝達される。
【0021】
Dレンジの4速の加速時にあっては、ハイクラッチ18を締結し、フロントプラネタリキャリヤ161とリヤインターナルギヤ17RRとを接続すると共に、2&4ブレーキ21を作用させ、フロントサンギヤ16SFを固定する。これにより、駆動トルクは、インプットシャフト2、ハイクラッチ18、フロントプラネタリキャリヤ161、フロントピニオンギヤ16CF、フロントインターナルギヤ16RF、リダクションドライブシャフト5に伝達される。
【0022】
なお、1速の惰行時(コースティング)にあっては、リヤインターナルギヤ17RRが正回転するため、ローワンウェイクラッチ23がフリーになって空転し、逆駆動トルクを伝達しないのでエンジンブレーキは作用しない。また、2〜4速の惰行時にあっては、駆動力伝達にローワンウェイクラッチ23を介していないためエンジンに逆駆動トルクが伝達されエンジンブレーキが作用する。
【0023】
Rレンジにあっては、リバースクラッチ20を締結させると共に、ロー&リバースブレーキ22を作用させてフロントプラネタリキャリヤ161を固定する。これにより、駆動トルクは、インプットシャフト2からリバースクラッチ20、フロントサンギヤ16SF(正転)、フロントピニオンギヤ16CF、フロントインターナルギヤ16RF(減速、且つ逆転)、リダクションドライブシャフト5に伝達される。
【0024】
そして、リダクションドライブシャフト5に伝達された駆動トルクは、自動変速装置4後方に一体的に設けられたトランスファ装置9に入力される。
【0025】
トランスファ装置9は、図1〜3に示されるように、トランスファ装置9の入力軸としてのリダクションドライブシャフト5に並列して入力要素が設けられ、前輪出力要素がドライブピニオンシャフト6に連なったフロントプラネタリギヤ24及び、後輪出力要素がリヤドライブシャフト10に連なったリヤプラネタリギヤ25と、フロントプラネタリギヤ及びリヤプラネタリギヤ24,25の第1及び第2プラネタリキャリヤ241,251とリダクションドライブシャフト5とをフリー、スリップ及び締結可能とする第1及び第2の締結手段としてフロント及びリヤLSDクラッチ26,27と、フロントプラネタリギヤ24及びリヤプラネタリギヤ25の第1及び第2プラネタリキャリヤ241,251をケーシング28にフリー、スリップ及び締結可能とする第3及び第4の締結手段としてのフロント及びリヤベクタリングブレーキクラッチ29,30と、フロント及びリヤLSDクラッチ26,27、フロント及びリヤベクタリングブレーキクラッチ29,30を走行状態に応じて各個別に動作制御する制御手段としての制御部31と、を備えて構成されている。
【0026】
詳述すると、フロントプラネタリギヤ24は、リダクションドライブシャフト5に固定された第1サンギヤ24S1と、この第1サンギヤ24S1に噛み合う第1ピニオンギヤ24C1と、この第1ピニオンギヤ24C1に並列して一体的に設けられた第2ピニオンギヤ24C2と、これら第1及び第2ピニオンギヤ24C1,24C2を回転可能に支持する第1プラネタリキャリヤ241と、第2ピニオンギヤ24C2に噛み合うと共に前輪側の出力要素である第2サンギヤ24S2とを備えて構成されている。
【0027】
さらに、第2サンギヤ24S2は、リダクションドライブシャフト5の外周面に相対回転可能に支持されたリダクションドライブギヤ32の後端軸部に固定されている。このリダクションドライブギヤ32の前端部は、リダクションドライブシャフト5の下方側に平行に配置されたドライブピニオンシャフト6の後部のドリブンギヤ33に噛み合わされることによって、第2サンギヤ24S2は、リダクションドライブギヤ32、リダクションドリブンギヤ33を介してドライブピニオンシャフト6に連なっている。これにより、第2サンギヤ24S2に伝達された駆動トルクは、リダクションドライブギヤ32、リダクションドリブンギヤ33を介してドライブピニオンシャフト6に伝達される。
【0028】
ドライブピニオンシャフト6に伝達された駆動トルクは、ドライブピニオンシャフト6の前部に設けられたハイポイドギヤ34を介してフロントディフアレンシャルギヤ8に伝達される。このドライブピニオンシャフト6の下方には、各クラッチ15、18〜20、23及びブレーキ21、22に作動油を給排油するためのコントロールバルブボディ7が配置されている。
【0029】
第1プラネタリキャリヤ241とリダクションドライブシャフト5との間には、第1プラネタリキャリヤ241とリダクションドライブシャフト5とをフリー、スリップ及び締結可能とする油圧多板式のフロントLSDクラッチ26が、フロントプラネタリギヤ24の後方側に並列して設けられている。
さらに、このフロントLSDクラッチ26の径方向における第1プラネタリキャリヤ241とケーシング28との間には、第1プラネタリキャリヤ241をケーシング28に対してフリー、スリップ及び締結可能とする油圧多板式のフロントベクタリングブレーキクラッチ29が設けられている。
これらフロントLSDクラッチ26とフロントベクタリングブレーキクラッチ29とは、制御部31によって走行状態に応じて各個別に動作制御が行われる。
【0030】
リヤプラネタリギヤ25は、フロントプラネタリギヤ24の後方側に並列した状態で設けられており、リダクションドライブシャフト5に固定された第3サンギヤ25S3と、この第3サンギヤ25S3に噛み合う第3ピニオンギヤ25C3と、この第3ピニオンギヤ25C3に並列して一体的に設けられた第4ピニオンギヤ25C4と、これら第3及び第4ピニオンギヤ25C3,25C4を回転可能に支持する第2プラネタリキャリヤ251と、第4ピニオンギヤ25C4に噛み合うと共に後輪側の出力要素である第4サンギヤ25S4とを備えて構成されている。
なお、ここでは、リダクションドライブシャフト5と共に一体となって回転する回転軸部51もリダクションドライブシャフト5の一部とみなしている。
【0031】
この第4サンギヤ25S4は、リダクションドライブシャフト5の後方においてリダクションドライブシャフト5と同一軸心上となるように配置されたリヤドライブシャフト10の前端軸部に固定されている。これにより、第4サンギヤ25S4に伝達された駆動トルクは、リヤドライブシャフト10に伝達される。
【0032】
さらに、第2プラネタリキャリヤ251とリダクションドライブシャフト5との間には、第2プラネタリキャリヤ251とリダクションドライブシャフト5とをフリー、スリップ及び締結可能とする油圧多板式のリヤLSDクラッチ27が、リヤプラネタリギヤ25の前方側に並列して設けられている。
さらに、リヤLSDクラッチ27の円周上における第2プラネタリキャリヤ251とケーシング28との間には、第2プラネタリキャリヤ251をケーシング28に対してフリー、スリップ及び締結可能とする油圧多板式のリヤベクタリングブレーキクラッチ30が設けられている。
これらリヤLSDクラッチ27とリヤベクタリングブレーキクラッチ30とは、制御部31によって走行状態に応じて各個別に動作制御が行われる。
【0033】
これらフロントプラネタリギヤ24とリヤプラネタリギヤ25とは、図4に示されるように、フロントプラネタリギヤ24が減速プラネタリ、リヤプラネタリギヤ25が増速プラネタリとして作用するように、互いに異なった歯数Zfs1〜Zrs2、ギヤ比、速度比を有している。
【0034】
さらには、フロントプラネタリギヤ24のプラネタリ芯間、つまり、第1サンギヤ24S1(或いは第2サンギヤ24S2)の回転中心からプラネタリ回転中心までの距離は、リヤプラネタリギヤ25のプラネタリ芯間よりも大となるように設定されている。これにより、リヤプラネタリギヤ25からリダクションドライブシャフト5の軸後部にかかる負荷が軽減され、リダクションドライブシャフト5にフロント及びリヤプラネタリギヤ24,25を並列して設けても、リダクションドライブシャフト5の構造を大幅に変更する必要はない。
【0035】
ところで、制御部31は、図1に示されるように、クラッチ制御用の油圧発生装置としてのトランスファデューティソレノイド35、制御バルブとしてのトランスファコントロールバルブ36、電子制御用コントロールユニットとしてのECU37を備えて構成されている。
【0036】
ECU37には、タービンセンサ38、前輪回転センサ39、後輪回転センサ40のほかに、図示しないスロットル開度センサ、ATF油温センサ、レンジ信号、ABS信号等の各種センサ、スイッチから出力される検出値及び出力値に基づいて、予め記憶格納された複数の駆動モードのなかから走行状態に応じた最適な駆動モードを選択し、その選択した駆動モードに従って、フロント及びリヤLSDクラッチ26,27、フロント及びリヤベクタリングブレーキクラッチ29,30を各個別に動作制御する。
【0037】
すなわち、ECU37は、選択した駆動モードに応じて、トランスファデューティソレノイド35をデューティ制御し、パイロット圧をトランスファデューティ圧に調圧する。このトランスファデューティ圧は、トランスファコントロールバルブ36に作用する。このトランスファコントロールバルブ36には、ライン圧が導かれており、このライン圧をトランスファデューティ圧の作用によってトランスファクラッチ圧に調圧する。そして、このトランスファクラッチ圧によって、フロント及びリヤLSDクラッチ26,27、フロント及びリヤベクタリングブレーキクラッチ29,30を各個別に制御することが可能とされている。
【0038】
ここで、各種の駆動モードについて説明する。
ECU37に記憶格納されている駆動モードは、4輪駆動モード、デュアルレンジ−Lowモード、リヤベクタリングモード、デュアルレンジ−Hiモード、FF5A/Tモード、FR5A/Tモードである。
【0039】
4輪駆動モード(4WDモード)は、前後輪間において駆動トルク配分を行う通常の4WDモードである。
この4輪駆動モードが選択されると、フロントプラネタリギヤ24のフロントLSDクラッチ26を締結して、第1プラネタリキャリヤ241とリダクションドライブシャフト5とを固定すると共に、フロントベクタリングブレーキクラッチ29をフリー(完全解放)とする。さらに、リヤプラネタリギヤ25のリヤLSDクラッチ27を締結して、第2プラネタリキャリヤ251とリダクションドライブシャフト5とを固定すると共に、リヤベクタリングブレーキクラッチ30をフリーとする。
このような車両状況にあっては、図4に示されるように、リダクションドライブシャフト5の回転数N1=1000とすると、第1プラネタリキャリヤ241の回転数N2=1000、プラネタリキャリヤ251の回転数N3=1000、リダクションドライブギヤ32の回転数N4=1000、リヤドライブシャフト10の回転数N5=1000が得られ、前後輪へ一定の比率(前輪50:後輪50)に従って駆動トルクを配分する。
さらに、その状態において、フロント及びリヤLSDクラッチ26,27をスリップ制御(差動制御)すると、駆動トルク配分(ベクタリング量)が前輪99:後輪1〜前輪1:後輪99の範囲内で変化する。これにより、トランスファ装置9は、走行状態に応じたトルク配分制御(直結4WDから前輪99:後輪1〜前輪1:後輪99の範囲内)を行うことにより、どのような路面状況でも最適な駆動性能が確保される機能を発揮する。
【0040】
デュアルレンジ−Lowモードは、高い駆動力が必要な場合、特に勾配のきついアスファルト登坂路や前輪駆動状態でも登坂可能な路面μの場合に選択される超低速ギヤによる前輪駆動モードである。
デュアルレンジ−Lowモードが選択されると、フロントプラネタリギヤ24のフロントLSDクラッチ26をフリーとすると共に、フロントベクタリングブレーキクラッチ29を締結して第1プラネタリキャリヤ241とケーシング28とを固定する。さらに、リヤプラネタリギヤ25のリヤLSDクラッチ27をフリーとすると共に、リヤベクタリングブレーキクラッチ30もフリーとする。
このような車両状況にあっては、図4に示されるように、フロントプラネタリギヤ24、リヤプラネタリギヤ25の各歯車の歯数を表のように設定し、リダクションドライブシャフト5の回転数N1=1000とすると、第1プラネタリキャリヤ241の回転数N2=1000、第2プラネタリキャリヤ251の回転数N3=0、リダクションドライブギヤ32の回転数N4=636、リヤドライブシャフト10の回転数N5=0が得られ、フロントプラネタリギヤ24は、ギヤ比1.571、速度比0.636の減速プラネタリギヤとなると共に、前輪側にのみ駆動トルクが配分される。
これにより、表2に示されるように、自動変速装置4のローギヤ(1速)のギヤ比2.785をさらに下回るギヤ比4.375の超低速ギヤとしてトランスファ装置9が機能すると共に、後輪の駆動トルクを0とした分、前輪の駆動トルクを100として前輪駆動重視の設定とすることにより高い駆動力が発揮され、特に勾配のきついアスファルト登坂路や前輪駆動状態でも登坂可能な路面μの場合の登坂能力が向上する。
【0041】
リヤベクタリングモードは、ワインディング路等での旋回性能向上、高速道路等でのレーンチェンジ性の向上を容易に行う場合に選択される駆動モードである。
リヤベクタリングモードが選択されると、フロントプラネタリギヤ24のフロントLSDクラッチ26を締結して、第1プラネタリキャリヤ241とリダクションドライブシャフト5とを固定すると共に、フロントベクタリングブレーキクラッチ29をフリーとする。さらに、リヤプラネタリギヤ25のリヤLSDクラッチ27をフリーとすると共に、リヤベクタリングブレーキクラッチ30を締結して第2プラネタリキャリヤ251とケーシング28とを固定する。
このような車両状況にあっては、図4に示されるように、リダクションドライブシャフト5の回転数N1=1000とすると、第1プラネタリキャリヤ241の回転数N2=1000、第2プラネタリキャリヤ251の回転数N3=1571、リダクションドライブギヤ32の回転数N4=1000、リヤドライブシャフト10の回転数N5=1571が得られ、リヤプラネタリギヤ25は、前輪側の回転数よりも後輪側の回転数を増加させるギヤ比0.636、速度比1.571の増速プラネタリギヤとなる。
これにより、トランスファ装置9は、前輪側の回転数よりも後輪側の回転数を増加させて後輪を前に出そうとすることで旋回性能を大幅に向上させる機能を発揮する。この場合、基本として4WDであり、前輪側にもトラクションが繋がっているため、常に安定した走行性能が発揮され、車両の挙動変化による不用意なスピンは避けられる。
【0042】
デュアルレンジ−Hiモードは、リヤベクタリングモードよりも更に旋回性能を引き出したい場合に使用される後輪駆動モードである。
デュアルレンジ−Hiモードが選択されると、フロントプラネタリギヤ24のフロントLSDクラッチ26をフリーとすると共に、フロントベクタリングブレーキクラッチ29もフリーとする。さらに、リヤプラネタリギヤ25のリヤLSDクラッチ27をフリーとすると共に、リヤベクタリングブレーキクラッチ30を締結してプラネタリキャリヤ251とケーシング28とを固定する。
このような車両状況にあっては、図4に示されるように、リダクションドライブシャフト5の回転数N1=1000とすると、第1プラネタリキャリヤ241の回転数N2=0、第2プラネタリキャリヤ251の回転数N3=1571、リダクションドライブギヤ32の回転数N4=0、リヤドライブシャフト10の回転数N5=1571が得られ、リヤプラネタリギヤ25は、後輪側の回転数を増加させるギヤ比0.636、速度比1.571の増速プラネタリギヤとなると共に、後輪側にのみ駆動トルクが配分されるようになる。
これにより、トランスファ装置9は、前後の駆動トルクを前輪0:後輪100に配分する後輪駆動重視の設定となるので、コーナでのアンダステアを減少させ、後輪のトラクションを確保することによって旋回性能を大幅に向上させる機能を発揮する。
【0043】
FF5A/Tモードは、前輪駆動状態で燃費向上及び安定した走行を行う場合に選択される駆動モードである。
FF5A/Tモードが選択されると、発進時は、上述したデュアルレンジ−Lowモードの超低速ギヤ比(4.375)にて発進する。車両が発進すると、自動変速装置4が1速から2速に変速する間に、フロントプラネタリギヤ24のフロントLSDクラッチ26を締結して、第1プラネタリキャリヤ241とリダクションドライブシャフト5とを固定すると共に、フロントベクタリングブレーキクラッチ29をフリーとする。さらに、リヤプラネタリギヤ25のリヤLSDクラッチ27をフリーとすると共に、リヤベクタリングブレーキクラッチ30もフリーとする。これにより、変速比は通常の自動変速装置4の変速比に切り換わる。
このような車両状況にあっては、図4に示されるように、リダクションドライブシャフト5の回転数N1=1000とすると、第1プラネタリキャリヤ241の回転数N2=0、プラネタリキャリヤ251の回転数N3=0、リダクションドライブギヤ32の回転数N4=1000、リヤドライブシャフト10の回転数N5=0が得られ、フロントプラネタリギヤ24により前輪側にのみ駆動力が伝達される。
これにより、トランスファ装置9は、表2の上2欄に示されているように、自動変速装置4のローギヤ(1速)のギヤ比2.785をさらに下回るギヤ比4.375を1速とし、自動変速装置4の1速(ギヤ比2.785)を2速、2速(ギヤ比1.545)を3速、3速(ギヤ比1.000)を4速、4速(ギヤ比0.694)を5速として機能させ、燃費向上及び安定した走行を行うと共に、後輪の駆動トルクを0とした分、前輪の駆動トルクを100として前輪駆動重視の設定とすることにより高い駆動力を発揮する。
表2は、トランスファ装置9における各クラッチ、ブレーキの作動の一例を示しており、上2欄が上述したFF5A/Tモード、下2欄が後述するFR5A/Tモードの場合である。
【0044】
【表2】


【0045】
FR5A/Tモードは、後輪駆動状態でスポーティ性を望む場合に選択される駆動モードである。
FR5A/Tモードが選択されると、発進時には、フロントプラネタリギヤ24のフロントLSDクラッチ26をフリーとすると共に、フロントベクタリングブレーキクラッチ29もフリーとする。さらに、リヤプラネタリギヤ25のリヤLSDクラッチ27を締結して、第2プラネタリキャリヤ251とリダクションドライブシャフト5とを固定すると共に、リヤベクタリングブレーキクラッチ30をフリーとする。
このような車両状況にあっては、図4に示されるように、リダクションドライブシャフト5の回転数N1=1000とすると、第1プラネタリキャリヤ241の回転数N2=0、第2プラネタリキャリヤ251の回転数N3=0、リダクションドライブギヤ32の回転数N4=0、リヤドライブシャフト10の回転数N5=1000が得られ、リヤプラネタリギヤ25により前輪側にのみ駆動力が伝達される。
そして、自動変速装置4が4速に変速すると、リヤプラネタリギヤ25のリヤLSDクラッチ27をフリーとすると共に、リヤベクタリングブレーキクラッチ30を締結して第2プラネタリキャリヤ251とケーシング28とを固定する。すると、リヤプラネタリギヤ25は、後輪側の回転数を増加させるギヤ比0.636、速度比1.571の増速プラネタリギヤとなる。
これにより、トランスファ装置9は、表2の下2欄に示されているように、自動変速装置4の4速(ギヤ比0.694)に加えて、4速をギヤ比0.441の5速として機能するので、A/T多段化によるFR駆動のスポーティ性(動力性能)が向上する。
【0046】
なお、ECU37に複数の駆動モードを予め記憶格納させるように構成したが、これに限定されるものではなく、上述した複数の駆動モードのなかから1つを選択する駆動モード切換スイッチを設けるようにしてもよい。そして、この駆動モード切換スイッチに従ってECU37を作動させるように構成することも可能である。
【0047】
以上述べたように本発明によれば、走行状態に応じて制御部31がフロントLSDクラッチ26、リヤLSDクラッチ27、フロントベクタリングブレーキクラッチ29及びリヤベクタリングブレーキクラッチ30を各個別に動作制御すると、トランスファ装置9は、直結4WDから前輪99:後輪1〜前輪1:後輪99の範囲内でトルク配分制御を行う機能に加えて、自動変速装置4の1速のギヤ比をさらに下回るギヤ比の超低速ギヤとして機能させると共に前輪100:後輪0にトルク配分を行う前輪駆動重視の機能、基本的に4WDでありながら前輪側の回転数よりも後輪側の回転数を増加させて後輪を前に出そうとすることで旋回性能を大幅に向上させる機能、前輪0:後輪100にトルク配分を行う後輪駆動重視の機能、前輪100:後輪0にトルク配分を行い、且つ自動変速装置4を多段化させる機能、前輪0:後輪100にトルク配分を行い、且つ自動変速装置4を多段化させる機能を発揮する。これにより、4WDのパワートレイン100の見直しやコスト上昇、重量増加という問題を発生させることなく、商品価値を高めるためにトランスファ装置4に多機能の駆動方式を低コストに具備させることができる。しかも、径方向を非常にコンパクトに構成でき、現行生産品のフロアトンネルをそのまま用いることができるうえ、他機種と部品共用化でき、多彩なギヤ比のレイアウトが可能である。その結果、トランスファ構造を大幅に変更することなく、1機構で多機能の駆動方式を得ることが可能な4輪駆動車の前後輪駆動力配分装置を提供することができる。
【0048】
また、本発明によれば、フロントプラネタリギヤ24のプラネタリ芯間は、リヤプラネタリギヤ25のプラネタリ芯間よりも大であるため、リヤプラネタリギヤ25からリダクションドライブシャフト5にかかる負荷が軽減される。これにより、トランスファ装置9の入力軸としてのリダクションドライブシャフト5にフロントプラネタリギヤ24びリヤプラネタリギヤ25を並列して設けても、リダクションドライブシャフト5の構造を大幅に変更する必要はなく、既存のリダクションドライブシャフト5をほとんどそのまま用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【0049】
【図1】本実施形態に係る前後輪駆動力配分装置が組み込まれた4WDシステムの断面図である。
【図2】同例における前後輪駆動力配分装置の断面図である。
【図3】図1のスケルトン図である。
【図4】フロントプラネタリギヤ、リヤプラネタリギヤの作用を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【0050】
4 自動変速装置
5 リダクションドライブシャフト(前後輪駆動力配分装置の入力軸)
6 ドライブピニオンシャフト(前輪側駆動力伝達軸)
9 トランスファ装置(前後輪駆動力配分装置)
10 リヤドライブシャフト
24 フロントプラネタリギヤ
241 第1プラネタリキャリヤ
24C1 第1ピニオンギヤ
24C2 第2ピニオンギヤ
24S1 第1サンギヤ
24S2 第2サンギヤ
25 リヤプラネタリギヤ
251 第2プラネタリキャリヤ
25C3 第3ピニオンギヤ
25C4 第4ピニオンギヤ
25S3 第3サンギヤ
25S4 第4サンギヤ
26 フロントLSDクラッチ(第1の締結手段)
27 リヤLSDクラッチ(第2の締結手段)
28 ケーシング
29 フロントベクタリングブレーキクラッチ(第3の締結手段)
30 リヤベクタリングブレーキクラッチ(第4の締結手段)
31 制御部(制御手段)
37 ECU
100 4WDシステムのパワートレイン




 

 


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