(57)【要約】【課題】好適な前後輪駆動力配分をアクティブな制御に頼ることなく自動的に実現し得ると共に、前後輪駆動力配分比を拡大し得るトランスファを提供する。【解決手段】前輪1L,1Rを変速機出力軸7からのエンジン回転により常時駆動可能とし、後輪2L,2Rを軸7からのエンジン回転によりトルクコンバータ13およびプロペラシャフト20を介して駆動可能とする。複雑な演算や制御に頼ることなく、狙い通りの4輪駆動を自動的に実現し得るから、応答性が良いと共に、複雑で高等なアクティブ制御が不要なためコスト上有利であり、作動信頼性および耐久性の点でも有利である。トルクコンバータ13はスリップしてもトルク増大を伴うスリップであり、また、摩擦を伴わないスリップであることから、伝動効率の低下および燃費の悪化並びに発熱の問題を生ずることがない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変速機を経由したエンジン回転を常時入力されて駆動される主駆動輪と、変速機を経由したエンジン回転をトランスファにより適宜導かれて駆動される副駆動輪とを具える4輪駆動車両において、
前記トランスファをトルクコンバータにより構成し、該トルクコンバータによる流体伝動で、変速機を経由したエンジン回転を副駆動輪に導いて該副駆動輪を駆動するよう構成したことを特徴とする4輪駆動車両のトランスファ。
【請求項２】
請求項1に記載のトランスファにおいて、
前記エンジン、変速機、およびトランスファを1ユニットとなして、前記主駆動輪の近くにおけるエンジンルーム内に配置し、
前記トルクコンバータの入力要素を、変速機および主駆動輪間における伝動系に駆動結合し、該トルクコンバータの出力要素をプロペラシャフトを介して副駆動輪に駆動結合したことを特徴とする4輪駆動車両のトランスファ。
【請求項３】
請求項1または2に記載のトランスファにおいて、
前記トルクコンバータが、入出力要素間を適宜直結可能なロックアップクラッチを具えたものである4輪駆動車両のトランスファ。
【請求項４】
請求項1〜３のいずれか1項に記載のトランスファにおいて、
前記トルクコンバータの作動流体を、前記変速機の作動流体と共通なものとし、該変速機から供給するようにしたものである4輪駆動車両のトランスファ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、4輪駆動車両において前後輪駆動力分配を行うトランスファ、特に、複雑な制御なしに要求通りの前後輪駆動力分配を高応答で実現することができ、それにもかかわらず耐久性に優れたトランスファに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フルタイム（常時）4輪駆動車両は一般的に、前後輪間の車輪速差が車両の走行性能を悪化させることのないよう、前後輪間の車輪速差を吸収する差動機構（センター・ディファレンシャルギヤ装置）を具えており、また、前輪または後輪が駆動スリップを発生してスリップ中の車輪にエンジン回転の大部分が向かうことによる駆動力低下や発進不能の事態を回避するため、前後輪間の差動機構（センター・ディファレンシャルギヤ装置）に差動制限機構を設けるのが普通である。
【０００３】
そして、4輪駆動車両の走行性能を更に高めるために、前後輪駆動力配分を一層高度に制御し得るようにすることが求められており、これを実現する手段として従来、例えば特許文献1に記載のごとく、エンジンにより常時駆動される主駆動輪へのエンジン伝動系と、エンジンにより適宜駆動させるべき副駆動輪との間に多板クラッチを設け、該クラッチの締結容量制御により主副駆動輪間の駆動力配分を一層高度に制御し得るようになした4輪駆動技術が提案されている。
【０００４】
その他の4輪駆動技術としては従来、例えば特許文献2に記載のごとく、主駆動輪へのエンジン伝動系と、副駆動輪駆動系との間に、両者の回転差に応じたトルクを自動的に伝達するビスカスカップリング（商品名）などの粘性継手を、上記多板クラッチの代わりに設ける技術や、
例えば特許文献3および4に記載のごとく、上記多板クラッチの代わりに油圧ポンプ・モータを用いる技術が提案されている。
【特許文献１】特開平１−１９５１２７号公報
【特許文献２】特開平５−０４２８４２号公報
【特許文献３】特開平８−１１８９７８号公報
【特許文献４】特開平８−１５６６２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、多板クラッチを用いた従来技術では、主駆動輪および副駆動輪の回転数を検出してこれら両者間の回転差を演算し、演算結果に基づいて前記の要求を実現するための多板クラッチの目標締結力を決定し、多板クラッチの締結力がこの目標値となるよう、当該クラッチを油圧式や電磁式のクラッチ締結力制御機構により逐一締結制御する必要があり、
制御の応答性が低いと共に、所定の性能を実現したりショック防止を実現するためには複雑で高等なアクティブ制御が要求されてコスト高になるし、かかる複雑で高等な制御は作動信頼性および耐久性の点で不利となる。
【０００６】
また、多板クラッチを用いて前後トルク分配を行う従来技術では、多板クラッチの滑りにより当該トルク分配を行うため、この滑りによる動力損失および多板クラッチの発熱を避けられず、伝動効率の低下および燃費の悪化が懸念される。
【０００７】
なお、多板クラッチの代わりにビスカスカップリング（商品名）などの粘性継手を用いた従来技術や、多板クラッチの代わりに油圧ポンプ・モータを用いた従来技術では、基本的に上記の問題を生じ難い構成であるものの、副駆動輪の駆動力を理論上、主駆動輪の駆動力と同じ駆動力にするのが限界で、主駆動輪および副駆動輪間の駆動力配分を理論的には（100：0）〜（50：50）の間でしか制御することができず、要求性能の実現範囲が限られるという問題を生ずる。
【０００８】
本発明は、多板クラッチや粘性継手やポンプ・モータを用いる限り上記いずれかの問題の発生を避けられないとの観点から、そして、トルクコンバータが粘性継手やポンプ・モータと同様に多板クラッチを用いる場合の前記の懸念を払拭し得ると共に、トルク増大機能を有して主駆動輪および副駆動輪間の駆動力配分制御幅を広くし得るとの観点から、
この着想を具体化して前記の懸念や問題をことごとく解消し得るようにした4輪駆動車両のトランスファを提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的のため本発明による4輪駆動車両のトランスファは、請求項１に記載のごとくに構成する。
先ず前提となる4輪駆動車両は、
変速機を経由したエンジン回転を常時入力されて駆動される主駆動輪と、変速機を経由したエンジン回転をトランスファにより適宜導かれて駆動される副駆動輪とを具える4輪駆動車両である。
【００１０】
本発明は、かかる4輪駆動車両のトランスファをトルクコンバータにより構成し、該トルクコンバータによる流体伝動で、変速機を経由したエンジン回転を副駆動輪に導いて該副駆動輪を駆動するよう構成したものである。
【発明の効果】
【００１１】
かかる本発明による4輪駆動車両のトランスファによれば、変速機を経由したエンジン回転をトルクコンバータによる流体伝動で副駆動輪に導くことから、
主駆動輪および副駆動輪間に回転差がなければ、トルクコンバータ入出力要素間に相対回転がないことによって自動的に副駆動輪への動力伝達がなされず主駆動輪のみの駆動により車両が走行され、
主駆動輪および副駆動輪間に回転差が発生すれば、これに伴うトルクコンバータ入出力要素間の相対回転により自動的に、当該回転差（相対回転）に応じた駆動力が副駆動輪へ伝達されると共にその分主駆動輪の駆動力が減じられて、主駆動輪および副駆動輪を対応した駆動力配分比でともに駆動する4輪駆動状態を得ることができる。
【００１２】
上記の作用により4輪駆動を行わせ得ることから本発明によれば、多板クラッチを用いた従来技術のように、主駆動輪および副駆動輪の回転数を検出してこれら両者間の回転差を演算し、演算結果に基づいて上記の作用を実現するための多板クラッチの目標締結力を決定し、多板クラッチの締結力がこの目標値となるようクラッチ締結力を制御するような複雑で面倒な演算や制御に頼ることなく、上記の作用を実現することができる。
【００１３】
このため、制御の応答性が良いと共に、複雑で高等なアクティブ制御が不要なためコスト上大いに有利であり、且つ、かように複雑で高等な制御に頼らないことにより作動信頼性および耐久性の点で有利となる。
【００１４】
また、多板クラッチを用い従来技術では、多板クラッチの滑りによる動力損失および多板クラッチの発熱を避けられないが、トルクコンバータを用いた本発明のトランスファによれば、スリップしていてもトルク増大を伴うスリップであること、また、摩擦を伴わないスリップであることから、伝動効率の低下および燃費の悪化並びに発熱の問題が、多板クラッチを用いた場合ほどではなく、これらに関する問題も解消することができる。
【００１５】
なお、多板クラッチを用いた場合もそうであるが、粘性継手や油圧ポンプ・モータを用いた従来技術では、副駆動輪の駆動力を理論上、主駆動輪の駆動力と同じ駆動力にするのが限界で、主駆動輪および副駆動輪間の駆動力配分を理論的には（100：0）〜（50：50）の間でしか制御することができないが、
トルクコンバータを用いた本発明のトランスファによれば、トルクコンバータ入出力要素間のスリップに伴うトルク増大機能により、該入出力要素間のスリップが大きくなる条件のもとで副駆動輪の駆動力が大きくなって主駆動輪および副駆動輪間の駆動力配分を理論的には、例えば（100：0）〜（33：67）の広範囲に亘って制御することができ、要求性能の実現範囲を拡大することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
図1は、本発の一実施例になるトランスファを具えた4輪駆動車両の駆動系を示す概略平面図で、1L，1Rはそれぞれ左右前輪、2L，2Rはそれぞれ左右後輪を示し、3は、左右前輪1L，1R用のフロント・ディファレンシャルギヤ装置、4は左右後輪2L，2R用のリヤ・ディファレンシャルギヤ装置を示す。
【００１７】
5はエンジン、6は、有段式自動変速機や無段変速機や手動変速機を可とする変速機を示し、本実施例においては、左右前輪1L，1Rを主駆動輪とし、左右後輪2L，2Rを副駆動輪としたフルタイム（常時）4輪駆動車両として構成する。
これがためエンジン5を、車両前部に画成したエンジンルーム（図示せず）内に横置きに搭載し、変速機6は、エンジン5からの回転を選択変速段に応じ変速して、左右前輪1L，1Rに平行な変速機出力軸7より取り出すよう配置する。
【００１８】
そして、変速機6にトランスファ8をタンデム配置して設け、このトランスファ8を以下の構成とする。
トランスファケース9内に突出する変速機出力軸7の端部にドライブプレート10を結着し、該ドライブプレート10の外周にドライブギヤ11を設け、このドライブギヤ11をフロント・ディファレンシャルギヤ装置3のリングギヤ12に噛合させて、変速機6を経由したエンジン回転で左右前輪1L，1Rを常時駆動し得るようにする。
【００１９】
トランスファケース9内に、トランスファ8の主要部を成すトルクコンバータ13を設け、これを変速機出力軸7に同軸に配置する。
このトルクコンバータ13は、入力要素としてのポンプインペラ13aと、出力要素としてのタービンランナ13bと、反力要素としてのステータ13cとを具え、
ポンプインペラ13aは、ドライブプレート10を介して変速機出力軸7に結合し、タービンランナ13bはトルクコンバータ出力軸14に結合し、ステータ13cは、ワンウェイクラッチ15を介してトランスファケース9の中空固定軸16上に取り付ける。
ここでワンウェイクラッチ15は、ステータ13cを変速機出力軸7の回転方向と逆の方向へ回転不能にする向きに配置する。
【００２０】
従ってトルクコンバータ13は、以下のように機能する。
ポンプインペラ13aが変速機6を経由したエンジン回転により駆動されて内部作動流体を遠心力により径方向外方へ移動させ、この作動流体がタービンランナ13bに衝突した後ステータ13cを経てポンプインペラ13aに戻る間、タービンランナ13bがステータ13cからの反力を受けてトルク増大下に流体駆動される。
よってトルクコンバータ13は、エンジン回転を流体伝動によりトルク増大しつつトルクコンバータ出力軸16へ向かわせることができる。
【００２１】
トルクコンバータ8は更にロックアップクラッチ13dを具えたロックアップ式トルクコンバータとし、ロックアップクラッチ13dはトーショナルダンパ13eを介してタービンランナ13b（トルクコンバータ出力軸14）に駆動結合する。
ロックアップクラッチ13dは更に、図1に示すクラッチ解放位置から図の左方へ移動させる時ポンプインペラ13aに摩擦係合され、トルクコンバータ13を前記の流体伝動状態（コンバータ状態）から、入出力要素間が直結されたロックアップ状態での伝動が可能な状態へと移行させるものとする。
【００２２】
なお、トルクコンバータ13内への作動流体の供給、および、ロックアップクラッチ13dの締結、解放制御を司る作動流体の供給は、中空の変速機出力軸17に挿通したパイプ17、および、変速機出力軸17の中空孔およびパイプ17間の環状スペース18を経て、変速機6内からこれを行い、トルクコンバータ13の作動流体を変速機6の作動流体と共通なものとするのがよい。
【００２３】
つまり、変速機6内からパイプ17を経てトルクコンバータ13内に作動流体を供給すると共にトルクコンバータ13内の作動流体を環状スペース18を経てトルクコンバータ13に戻す時は、作動流体の動圧によるロックアップクラッチ13dの締結でトルクコンバータ13がロックアップ状態にされ、
変速機6内から環状スペース18を経てトルクコンバータ13内に作動流体を供給すると共にトルクコンバータ13内の作動流体をパイプ17を経てトルクコンバータ13に戻す時は、作動流体の動圧によるロックアップクラッチ13dの解放でトルクコンバータ13がコンバータ状態にされるようにする。
【００２４】
トランスファケース9から突出するトルクコンバータ出力軸14の突端に、傘歯車組19を介してプロペラシャフト20を駆動結合し、このプロペラシャフト20を車体前後方向に延在させ、プロペラシャフト20の後端に傘歯車組21およびリヤ・ディファレンシャルギヤ装置4を順次介して左右後輪2L,2Rを駆動結合する。
【００２５】
上記実施例の作用を以下に説明する。
（1）乾燥路走行時：
車輪の駆動スリップを生ずることがない乾燥路での走行中は、前後輪間で車輪速差を殆ど生じないため、トルクコンバータ13の入出力要素間でも殆ど回転差を生じない。
従って、トルクコンバータ13の出力（タービンランナ）回転数Ntと入力（ポンプインペラ）回転数（変速機出力回転数）Npとの比で表される速度比e（＝Nt/Np）はほぼ1．0である。
これがため乾燥路での走行中は、トルクコンバータ13の性能曲線図である図2から明らかなように、トルク伝達容量係数がe＝1．0に対応する0となり、トルクコンバータ13が後輪（副駆動輪）2L,2Rへ殆ど駆動力を伝達しないことにより、車両は前輪1L,1Rのみの2輪駆動により走行される。
【００２６】
（2）発進時：
停車状態でエンジン出力を急増させると、特に低μ路上において、前輪（主駆動輪）1L,1Rが駆動スリップを生じてホイールスピンする。
この場合、前輪（主駆動輪）1L,1Rの車輪速の上昇に対して車速が追従せず、車速により決まる後輪（副駆動輪）2L,2Rの回転数と、前輪（主駆動輪）1L,1Rの回転数との間に、つまり、トルクコンバータ入力回転数Npとトルクコンバータ出力回転数Ntとの間に回転差が発生する。
従って、前輪のホイールスピンを生ずる発進時は、トルクコンバータ13の速度比e（＝Nt/Np）が1．0未満となり、これにより、トルクコンバータ13の性能曲線図である図2から明らかなように、トルクコンバータ入出力回転差に応じたトルク伝達容量係数が発生する。
これによりトルクコンバータ13は、後輪（副駆動輪）2L,2Rへ駆動力を伝達し始め、車両を前輪1L,1Rおよび後輪2L,2Rの双方駆動による4輪駆動により走行させることができる。
【００２７】
この時トルクコンバータ13は、トルクコンバータ13の性能曲線を示す図3の実線から明らかなように入出力回転差が大きいほど（速度比eが小さいほど）、トルク比（出力トルク/入力トルク）が大きくなって大きなトルクを出力することから、
前輪の駆動スリップ量（ホイールスピン量）が大きいほど、グリップ状態にある後輪への駆動力を増大することとなり、ホイールスピンの解消を何のアクティブ制御もなしに解消することができる。
かかるホイールスピンの解消で車両が発進してトルクコンバータ入出力回転数差が小さくなると、図3の実線特性から明らかなようにトルク比が小さくなって後輪への駆動力を何のアクティブ制御もなしに低下され、ホイールスピン解消後は自動的に車両を2輪駆動へ戻すことができる。
【００２８】
ところで、従来のように多板クラッチを用いた前記従来のトランスファにあっては、トルク比が図3の波線特性で示すごとく速度比に関係なく常に1．0であるため、トルクコンバータ13を用いたトランスファ8の上記した作用効果は望み得ず、多板クラッチの複雑で面倒な、しかも摩擦を伴うスリップ制御に頼らざるを得ず、前記した諸々の問題を生ずる。
【００２９】
（3）低μ路走行時：
前輪（主駆動輪）が路面グリップ状態を維持できないような低μ路走行時は、前輪（主駆動輪）1L,1Rの駆動スリップ（ホイールスピン）に応じたトルクコンバータ13の前記作用により、この駆動スリップ（ホイールスピン）に応じた前後輪駆動力配分制御が何のアクティブ制御も要することなく自動的に行われ、常に最適な駆動力配分での4輪駆動を実現することができる。
しかもトルクコンバータ13が、前記駆動スリップ量（ホイールスピン量）に応じたトルク増大（図3参照）機能を持つことから、
前記駆動スリップ量（ホイールスピン量）が大きくなる条件のもとで後輪（副駆動輪）2L,2Rの駆動力が増大され、前後輪駆動力配分を理論的には、例えば（100：0）〜（33：67）の広範囲に亘り制御することができ、車両の走破性能を高めることができる。
【００３０】
上記の4輪駆動により前輪（主駆動輪）1L,1Rの駆動スリップ（ホイールスピン）が解消されると、トルクコンバータ13の入出力回転数差が小さくなって後輪（副駆動輪）2L,2Rへの駆動力が自動的に低下され、遂には、トルクコンバータ13の入出力回転数差がほぼ0になって後輪（副駆動輪）2L,2Rへの駆動力も自動的に0にされ、車両を前輪のみによる2輪駆動で走行させることができる。
【００３１】
更にトルクコンバータ13は、図3に実線で示すようなトルク比特性を持つことから、その伝達効率｛＝（出力回転数Nt×出力トルク）/（入力回転数Np×入力トルク）｝が図4に実線で示すごとく、従来の多板クラッチによる波線で示す伝達効率よりも遙かに優れている。
従って本実施例によれば、低μ路を長時間に亘って走行する場合、従来の多板クラッチを用いたトランスファに比べ、燃費を向上させることができると共に、発熱量を少なくすることもできる。
【００３２】
（4）直結4輪駆動による走行時：
前輪（主駆動輪）および後輪（副駆動輪）に常に同じ駆動力が伝達されることを希望する走行条件では、この走行条件を自動的に検出して、若しくは、運転者が手動で選択することにより、ロックアップクラッチ13dを締結させてトルクコンバータ13をロックアップ状態にする。
この時トルクコンバータ13は前記のトルク増大を行うことなく、変速機出力軸7からのエンジン回転をロックアップクラッチ13dを経て機械的にトルクコンバータ出力軸14へ出力し、前後輪駆動力配分を50：50に固定した直結4輪駆動状態で車両を走行させることができる。
【００３３】
上記トルクコンバータ13の作用により4輪駆動制御を行わせる本実施例によれば、
多板クラッチを用いた従来技術のように、前輪（主駆動輪）1L,1Rおよび後輪（副駆動輪）2L,2Rの回転数を検出してこれら両者間の回転差を演算し、演算結果に基づいて所定の4輪駆動制御を実現するための多板クラッチの目標締結力を決定し、多板クラッチの締結力がこの目標値となるようクラッチ締結力を制御するような複雑で面倒な演算や制御に頼ることなく、狙い通りの4輪駆動制御を前記したように自動的に実現することができる。
【００３４】
このため、制御の応答性が良いと共に、複雑で高等なアクティブ制御が不要なためコスト上大いに有利であり、且つ、かように複雑で高等な制御に頼らないことにより作動信頼性および耐久性の点で有利となる。
【００３５】
また、多板クラッチを用い従来技術では、多板クラッチの滑りによる動力損失および多板クラッチの発熱を避けられないが、トルクコンバータ13を用いた本実施例のトランスファによれば、
トルクコンバータ13がスリップしていてもトルク増大を伴うスリップであること、また、摩擦を伴わないスリップであることから、伝動効率の低下および燃費の悪化並びに発熱の問題が、多板クラッチを用いた場合ほどではなく、これらに関する問題も解消することができる。
【００３６】
なお、多板クラッチを用いた場合もそうであるが、粘性継手や油圧ポンプ・モータを用いた従来技術では、後輪（副駆動輪）2L,2Rの駆動力を理論上、前輪（主駆動輪）1L,1Rの駆動力と同じ駆動力にするのが限界で、前後輪間の駆動力配分を理論的には（100：0）〜（50：50）の間でしか制御することができないが、
トルクコンバータを用いた本実施例のトランスファによれば、トルクコンバータ入出力要素間のスリップに伴うトルク増大機能により、該入出力要素間のスリップが大きくなる条件のもとで後輪（副駆動輪）2L,2Rの駆動力が大きくなって前後輪駆動力配分を理論的には、例えば（100：0）〜（33：67）の広範囲に亘って制御することができ、要求性能の実現範囲を拡大することができる。
【００３７】
本実施例によれば更に、トルクコンバータ13の作動流体を変速機6の作動流体と共通なものとし、変速機6から供給するようにしたから、トランスファ8を成すトルクコンバータ13の作動流体を変速機6における変速制御用ポンプからの作動流体で賄うことができ、トルクコンバータ13用のポンプを新規に追加する必要がなくてコスト上有利である。
【００３８】
図示の実施例では、前輪駆動車をもとにこれを4輪駆動車両となす場合について、つまり、前輪1L,1Rを主駆動輪とし、後輪2L,2Rを副駆動輪とする場合について説明したが、後輪駆動車をもとにこれを4輪駆動車両となすことも、つまり、後輪2L,2Rを主駆動輪とし、前輪1L,1Rを副駆動輪とすることも可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施例になるトランスファを具えた4輪駆動車両の駆動系を示す概略平面図である。
【図２】図1におけるトランスファの要部を成すトルクコンバータの速度比に対するトルク伝達容量係数の変化特性を示す特性線図である。
【図３】同トルクコンバータの速度比に対するトルク比の変化特性を示す特性線図である。
【図４】同トルクコンバータの速度比に対する伝達効率の変化特性を示す特性線図である。
【符号の説明】
【００４０】
1L  左前輪（主駆動輪）
1R  右前輪（主駆動輪）
2L  左後輪（副駆動輪）
2R  右後輪（副駆動輪）
3  フロント・ディファレンシャルギヤ装置
4  リヤ・ディファレンシャルギヤ装置
5  エンジン
6  変速機
7  変速機出力軸
8  トランスファ
9  トランスファケース
10  ドライブプレート
13  トルクコンバータ
13a  ポンプインペラ（入力要素）
13b  タービンランナ（出力要素）
13c  ステータ（反力要素）
13d  ロックアップクラッチ
14  トルクコンバータ出力軸
15  ワンウェイクラッチ
16  中空固定軸
17  パイプ
18  環状スペース
19,21  傘歯車組
20  プロペラシャフト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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