(57)【要約】【課題】駆動モードの移行の指示に即応する四輪駆動車を提供することを目的とする。【解決手段】本出願は、駆動力を駆動輪に伝達される第１駆動力と従動輪に伝達される第２駆動力とに分配する配分装置を備える四輪駆動車を開示する。四輪駆動車は、駆動輪と、駆動輪への駆動力の伝達経路に配置された第１ギア装置と、を含む第１回転機構と、従動輪と、従動輪への第２駆動力の伝達経路に配置された第２ギア装置と、を含む第２回転機構と、第１回転速度で回転する第１回転部材と、第２回転速度で回転する第２回転部材と、を含み、且つ、第１回転部材と第２回転部材との締結力を制御することで、駆動力を第１駆動力と第２駆動力とに分ける配分装置と、を備える。駆動輪の周速度に対する第１回転部材の回転速度が、従動輪の周速度に対する第２回転部材の回転速度よりも０．５％以上２．０％以下の範囲内の値分だけ高い。【選択図】図１
2019031230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源からの駆動力を駆動輪に伝達される第１駆動力と従動輪に伝達される第２駆動力とに分配することができる制御可能な配分装置を備える四輪駆動車であって、
前記駆動輪と、前記駆動輪への前記駆動力の伝達経路に配置された第１ギア装置と、を含む第１回転機構と、
前記従動輪と、前記従動輪への前記第２駆動力の伝達経路に配置された第２ギア装置と、を含む第２回転機構と、
前記第１回転機構によって定められた第１回転速度で回転する第１回転部材と、前記第２回転機構によって定められた第２回転速度で回転する第２回転部材と、を含み、且つ、前記第１回転部材と前記第２回転部材との締結力を制御することで、前記駆動力を前記第１駆動力と前記第２駆動力とに分ける前記配分装置と、を備え、
前記駆動輪の周速度に対する前記第１回転部材の回転速度は、前記従動輪の周速度に対する前記第２回転部材の回転速度よりも０．５％以上２．０％以下の範囲内の値分だけ高い
四輪駆動車。
【請求項２】
前記第１回転速度と前記第２回転速度との間の差は、前記第１ギア装置及び前記第２ギア装置のギア比の差、及び、前記駆動輪並びに前記従動輪に装着されるタイヤの半径の差のうち少なくとも１つ、又は、これらの組み合わせによって決定される
請求項１に記載の四輪駆動車。
【請求項３】
前記駆動輪及び前記従動輪への前記駆動力の配分比が、前記駆動輪及び前記従動輪の接地荷重配分比よりも大きく設定可能である
請求項２に記載の四輪駆動車。
【請求項４】
前記配分装置は、転動体及び斜面で構成されたカム機構と、電磁的な制御下で動作するパイロットクラッチと、を含み、
前記カム機構は、前記パイロットクラッチの締結力を増幅し、前記増幅された力を前記第１回転部材及び前記第２回転部材の間に設けられたメインクラッチの押付力とし、
前記カム機構の作動は、前記第１回転部材と前記第２回転部材との間の相対回転を利用する
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の四輪駆動車。
【請求項５】
前記第１回転速度は、前記第２回転速度よりも１．０％より高い値である
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の四輪駆動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動源からの駆動力を専ら伝達される駆動輪と、分配された駆動力を伝達される従動輪と、を備え、駆動力を、駆動輪に分配される第１駆動力と従動輪に分配される第２駆動力とに分け、第１駆動力と第２駆動力の配分比率を可変とすることができる制御可能な配分装置を備えた四輪駆動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
四輪駆動車は、駆動輪に分配される第１駆動力と従動輪に分配される第２駆動力とに分け、第１駆動力と第２駆動力の配分比率を可変とすることができる、制御可能な配分装置を備えるものがある（特許文献１を参照）。四輪駆動車が、主として第１駆動力のみで走行し（この状態を第１駆動モードとする）、滑りやすい路面上で走行しているならば、第１駆動力が駆動輪のグリップを超える場合には、四輪駆動車の駆動輪が、スリップすることで安定的な走行ができない。このとき、第２駆動力が大きくされるならば、すなわち、従動輪への配分比率が大きくされる（この状態を第２駆動モードとする）ならば、駆動力の総和が同じであっても第１駆動力が減少するため、駆動輪のグリップを超えない状態となり、四輪駆動車は、安定的に走行することができる。第２駆動モードの中で、第２駆動力が極めて小さい、或いは、略ゼロの場合が第１駆動モードとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１８０９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
第２駆動モードにおいて、駆動力を第１駆動力と第２駆動力とに分ける配分装置内で生ずる回転速度の差を利用して、従動輪へ配分される第２駆動力を制御する配分装置を備えた四輪駆動車が存在する。この場合、配分装置内で生ずる回転速度の差が、小さいならば、四輪駆動車は、第１駆動モードから第２駆動モードへの駆動モードに移行する時間、あるいは第２駆動モードの中であっても第２駆動力が小さな状態から第２駆動力が大きな状態に移行する時間が長くなるため、移行指示に即応することができない。
【０００５】
本発明は、駆動モードの移行の指示に即応することができる四輪駆動車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一局面に係る四輪駆動車は、駆動源からの駆動力を駆動輪に伝達される第１駆動力と従動輪に伝達される第２駆動力とに分配することができる制御可能な配分装置を備える。四輪駆動車は、前記駆動輪と、前記駆動輪への前記駆動力の伝達経路に配置された第１ギア装置と、を含む第１回転機構と、前記従動輪と、前記従動輪への前記第２駆動力の伝達経路に配置された第２ギア装置と、を含む第２回転機構と、前記第１回転機構によって定められた第１回転速度で回転する第１回転部材と、前記第２回転機構によって定められた第２回転速度で回転する第２回転部材と、を含み、且つ、前記第１回転部材と前記第２回転部材との締結力を制御することで、前記駆動力を前記第１駆動力と前記第２駆動力とに分ける前記配分装置と、を備える。前記駆動輪の周速度に対する前記第１回転部材の回転速度は、前記従動輪の周速度に対する前記第２回転部材の回転速度よりも０．５％以上２．０％以下の範囲内の値分だけ高い。
【０００７】
上記の構成によれば、四輪駆動車の配分装置は、駆動源からの駆動力を、駆動輪に伝達される第１駆動力と従動輪に伝達される第２駆動力とに配分するので、四輪駆動車は、走行条件に適した駆動力配分を設定することができる。配分装置の第１回転部材の第１回転速度は、駆動輪と、駆動輪への第１駆動力の伝達経路に配置された第１ギア装置と、を含む第１回転機構によって定められる一方で、配分装置の第２回転部材の第２回転速度は、従動輪と、従動輪への第２駆動力の伝達経路に配置された第２ギア装置と、を含む第２回転機構によって定められるので、駆動輪の周速度に対する第１回転部材の回転速度は、従動輪の周速度に対する第２回転部材の回転速度よりも０．５％以上２．０％以下の範囲内の値分だけ高くなるように、設計者は、第１回転機構及び第２回転機構を設計することができる。この場合、駆動輪の周速度に対する第１回転部材の回転速度は、従動輪の周速度に対する第２回転部材の回転速度よりも０．５％以上高く設定される。前記第１回転部材と前記第２回転部材の間の締結力は、前記第１回転部材と前記第２回転部材の間の相対回転を利用しているので、第１駆動モードから第２駆動モードへの駆動モードの移行があるとすぐに、あるいは第２駆動モードの中であっても第２駆動力が小さな状態から第２駆動力が大きな状態に移行するとすぐに、第２駆動力は、従動輪へ伝達されることになる。駆動輪の周速度に対する第１回転部材の回転速度と従動輪の周速度に対する第２回転部材の回転速度との間の差は、２．０％以下に抑えられるので、配分装置内で発生する引き摺りトルクの過度の増加は生じない。
【０００８】
上記の構成に関して、前記第１回転速度と前記第２回転速度との間の差は、前記第１ギア装置及び前記第２ギア装置のギア比の差、及び、前記駆動輪並びに前記従動輪に装着されるタイヤの半径の差のうち少なくとも１つ、又は、これらの組み合わせによって決定されてもよい。
【０００９】
上記の構成によれば、第１回転速度と第２回転速度との間の差は、第１ギア装置及び第２ギア装置のギア比の差、及び、前記駆動輪並びに前記従動輪に装着されるタイヤの半径の差のうち少なくとも１つ、又は、これらの組み合わせによって決定されるので、第１回転速度が、第２回転速度よりも０．５％以上２．０％以下の範囲内の値分だけ高くなるように、設計者は、第１ギア装置及び第２ギア装置を設計することができる。あるいは、設計者は、駆動輪及び従動輪に装着されるタイヤの大きさを決定することができる。
【００１０】
上記の構成に関して、前記駆動輪及び前記従動輪への前記駆動力の配分比が、前記駆動輪及び前記従動輪の接地荷重配分比よりも大きく設定可能であってもよい。
【００１１】
上記の構成によれば、駆動輪及び従動輪への駆動力の配分比が、駆動輪及び従動輪の接地荷重配分比よりも大きく設定可能であるので、四輪駆動車は、走行条件に適した配分比の設定の下で走行することができる。
【００１２】
上記の構成に関して、前記配分装置は、転動体及び斜面で構成されたカム機構と、電磁的な制御下で動作するパイロットクラッチと、を含んでもよい。前記カム機構は、前記パイロットクラッチの締結力を増幅し、前記増幅された力を前記第１回転部材及び前記第２回転部材の間に設けられたメインクラッチの押付力としてもよい。前記カム機構の作動は、前記第１回転部材と前記第２回転部材との間の相対回転を利用してもよい。
【００１３】
上記の構成によれば、パイロットクラッチの締結力は、カム機構を電磁的な制御下で動作させ、前記第１回転部材と前記第２回転部材の間の相対回転を利用する事でメインクラッチの押付力を制御するので、第１駆動モードから第２駆動モードへの駆動モードの移行は即時に実行される。あるいは第２駆動モードの中であっても第２駆動力が小さな状態から第２駆動力が大きな状態に移行があっても、当該移行は、即時に実行される。したがって、第２駆動力は、従動輪へ即時に伝達される。
【００１４】
上記の構成に関して、前記第１回転速度は、前記第２回転速度よりも１．０％より高い値であってもよい。
【００１５】
上記の構成によれば、第１回転速度は、第２回転速度よりも１．０％より高い値であるので、四輪駆動車の駆動モードは、即時に移行されることができる。
【発明の効果】
【００１６】
上述の四輪駆動車は、駆動モードの移行の指示に即応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態の四輪駆動車の概略図である。
【図２】図１に示される四輪駆動車の配分装置の概略的なブロック図である。
【図３】図２に示される配分装置として利用可能なカップリング装置の概略的な断面図である。
【図４】図３に示されるカップリング装置の複数のボール又は転動体のうち１つの周囲におけるカム機構の拡大側面図である。
【図５】図２に示される配分装置の１回転部材から第２回転部材への駆動力の伝達の応答性に関する試験の結果を表すグラフである。
【図６Ａ】駆動力とスリップ比との間の関係を表すグラフである。
【図６Ｂ】シミュレーション結果を表すグラフである。
【図６Ｃ】シミュレーション結果を表すグラフである。
【図７】第２実施形態の四輪駆動車の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜第１実施形態＞
本発明者等は、駆動モードの移行の応答性は、配分装置内で発生する回転速度の差に依存することを見出した。第１実施形態に関して、駆動モードの移行に関して高い応答性を有する例示的な四輪駆動車が説明される。
【００１９】
図１は、第１実施形態の四輪駆動車１００の概略図である。図１を参照して、四輪駆動車１００が説明される。
【００２０】
四輪駆動車１００は、第１回転機構１１０と、第２回転機構１２０と、配分装置１３０と、駆動源１４０と、トランスミッション１５０と、プロペラシャフト１６０と、を備える。駆動源１４０は、エンジン、モータや駆動力を生成する他の装置であってもよい。本実施形態の原理は、駆動源１４０として用いられる特定の装置に限定されない。
【００２１】
トランスミッション１５０は、四輪駆動車１００の走行状態や運転者の操作によって決定された減速比で、駆動源１４０からの駆動力を増幅する。四輪駆動車１００が、第１駆動モード下で走行しているとき、増幅された駆動力は、第１回転機構１１０へ専ら伝達される。四輪駆動車１００が、第２駆動モード下で走行しているとき、増幅された駆動力は、配分装置１３０によって、第１駆動力と第２駆動力とに分けられる。第１駆動力は、第１回転機構１１０へ伝達される。第２駆動力は、第２回転機構１２０へ伝達される。一般的な四輪駆動車に搭載されている様々なトランスミッションの技術は、トランスミッション１５０に適用されてもよい。本実施形態の原理は、トランスミッション１５０の特定の構造に限定されない。
【００２２】
第１回転機構１１０は、第２回転機構１２０の前方に配置される。第１回転機構１１０は、２つの前輪１１１，１１２と、第１ギア装置１１３と、左右に分割された２つの車軸１１４と、終減速装置１１８と、を含む。前輪１１１は、左側の車軸１１４の左端に取り付けられる。前輪１１２は、右側の車軸１１４の右端に取り付けられる。四輪駆動車１００が、第１駆動モードで走行しているとき、トランスミッション１５０によって増幅された駆動力は、２つの車軸１１４を通じて、前輪１１１，１１２へ専ら伝達される。すなわち、車軸１１４は、前輪１１１，１１２への駆動力の伝達経路を形成する。本実施形態に関して、駆動輪は、前輪１１１，１１２のうち少なくとも一方によって例示される。
【００２３】
第１ギア装置１１３は、２つのギア１１５，１１６とシャフト１１７とを含む。ギア１１５は、前輪１１１，１１２の間で、２つの車軸１１４に接続された終減速装置１１８に取り付けられる。終減速装置１１８は、一対のギア１７１，１７２と、差動装置１１９と、を含む。終減速装置１１８は、トランスミッション１５０の一部であってもよい。ギア１１５は、終減速装置１１８と嵌合しており、２つの車軸１１４と同軸回転する。ギア１１６は、車軸１１４の後方に配置され、ギア１１５と噛み合う。ギア１１５は、車幅方向に延びる回転軸周りに回転する一方で、ギア１１６は、車両の前後方向に延びる回転軸周りに回転する。シャフト１１７は、ギア１１６の回転軸に沿ってギア１１６から後方に延び、プロペラシャフト１６０の前端に連結される。第１ギア装置１１３は、一般的な四輪駆動車に搭載されるＰＴＯユニット（Ｐｏｗｅｒ  Ｔａｋｅ  Ｏｆｆユニット）であってもよい。本実施形態の原理は、第１ギア装置１１３の特定の構造に限定されない。
【００２４】
プロペラシャフト１６０は、シャフト１１７の後端から後方に延び、配分装置１３０に連結される。四輪駆動車１００が、第１駆動モード下で走行している間、配分装置１３０は、概ね解放状態に制御された状態となっており、駆動力を第２回転機構１２０へ伝達しない。したがって、駆動源１４０からの駆動力は、前輪１１１，１１２へ専ら伝達されることになる。四輪駆動車１００が、第２駆動モード下で走行している間、配分装置１３０は、締結力を生じるように制御された状態となっている。配分装置１３０は、第１ギア装置１１３からプロペラシャフト１６０を通じて出力された駆動力を、配分装置１３０の締結力に応じて、第２駆動力を、第２回転機構１２０へ伝達する。この間、第１回転機構１１０は、駆動力から第２駆動力が減ぜられた第１駆動力によって駆動される。一般的な四輪駆動車に搭載された様々なカップリング装置は、配分装置１３０として利用可能である。本実施形態の原理は、配分装置１３０の特定の構造に限定されない。
【００２５】
第２回転機構１２０は、２つの後輪１２１，１２２と、第２ギア装置１２３と左右に分割された一対の車軸１２４と、を含む。第２ギア装置１２３は、終減速装置を形成する。第２ギア装置１２３は、差動装置１２９を含む。一対の車軸１２４は、差動装置１２９に取り付けられる。後輪１２１は、左側の車軸１２４の左端に取り付けられ、前輪１１１の後方で転動する。後輪１２２は、右側の車軸１２４の右端に取り付けられ、前輪１１２の後方で転動する。本実施形態に関して、従動輪は、後輪１２１，１２２のうち少なくとも一方によって例示される。
【００２６】
第２ギア装置１２３は、２つのギア１２５，１２６とシャフト１２７とを更に含む。シャフト１２７は、配分装置１３０から後方に延出する。ギア１２６は、シャフト１２７の後端に形成される。ギア１１６と同様に、ギア１２６も四輪駆動車１００の前後方向に延びる回転軸周りに回転する。ギア１２５は、ギア１２６と噛み合う。ギア１２５は、後輪１２１，１２２の間で２つの車軸１２４に接続された差動装置１２９に取り付けられる。したがって、ギア１２６が回転すると、ギア１２５及び車軸１２４は、車幅方向に延びる回転軸周りに回転する。
【００２７】
四輪駆動車１００が、第１駆動モード下で走行しているとき、後輪１２１，１２２は、後輪１２１、１２２が接する路面によって転動される。このとき、第２回転機構１２０は、配分装置１３０によって、配分装置１３０の前方のプロペラシャフト１６０及び第１回転機構１１０から切り離されており、第２駆動力は略ゼロである。
【００２８】
四輪駆動車１００が、第２駆動モード下で走行しているとき、配分装置１３０は、第２駆動力をシャフト１２７へ出力する。ギア１２５は、ギア１２６と噛み合うので、第２駆動力は、ギア１２５、差動装置１２９及び一対の車軸１２４を通じて、後輪１２１，１２２へ伝達される。すなわち、四輪駆動車１００が、第２駆動モード下で走行しているとき、車軸１２４は、後輪１２１，１２２への第２駆動力の伝達経路を形成する。
【００２９】
図２は、配分装置１３０の概略的なブロック図である。図１及び図２を参照して、配分装置１３０が説明される。
【００３０】
配分装置１３０は、第１回転部材１３１と、第２回転部材１３２と、を含む。第１回転部材１３１は、プロペラシャフト１６０の後端に接続される。駆動源１４０によって生成された駆動力は、トランスミッション１５０、第１ギア装置１１３及びプロペラシャフト１６０を通じて、第１回転部材１３１に伝達される。この結果、第１回転部材１３１は、プロペラシャフト１６０と同軸回転する。
【００３１】
第２回転部材１３２は、第１回転部材１３１と略同軸に配置される。四輪駆動車１００が、第１駆動モード下で走行しているとき、第２回転部材１３２は、第１回転部材１３１から離間している。したがって、駆動力は、第１回転部材１３１から第２回転部材１３２へ伝達されない。四輪駆動車１００が、第２駆動モード下で走行しているとき、第１回転部材１３１及び第２回転部材１３２のうち一方は、第１回転部材１３１及び第２回転部材１３２の回転軸の延設方向に変位され、第１回転部材１３１及び第２回転部材１３２のうち他方に押しつけられる。この結果、第１回転部材１３１へ伝達された駆動力の少なくとも一部は、第２回転部材１３２へ伝達される。
【００３２】
第１回転部材１３１と第２回転部材１３２との間の押圧力が小さいならば、第１回転部材１３１から第２回転部材１３２へ伝達される駆動力は小さい。すなわち、第２駆動力は小さくなる。このとき、第１駆動力は、大きくなる。
【００３３】
第１回転部材１３１と第２回転部材１３２との間の押圧力が大きいならば、第１回転部材１３１から第２回転部材１３２へ伝達される駆動力は大きい。すなわち、第２駆動力は大きくなる。このとき、第１駆動力は、小さくなる。
【００３４】
第２回転部材１３２は、第２駆動力を第２ギア装置１２３へ伝達する。したがって、第２回転部材１３２へ伝達された駆動力（すなわち、第２駆動力）は、第２ギア装置１２３へ伝達される。後輪１２１，１２２は、第２ギア装置１２３を通じて、第２駆動力を受け取ることができる。
【００３５】
第１駆動モード下にある四輪駆動車１００が、駆動源１４０から出力される駆動力及びトランスミッション１５０のギア設定が一定である条件の下で走行しているとき、第１回転部材１３１の第１回転速度は、前輪１１１，１１２の半径及び第１ギア装置１１３のギア比によって決定される。同様に、第２回転部材１３２の第２回転速度は、後輪１２１，１２２の半径及び第２ギア装置１２３のギア比によって決定される。第１回転速度と第２回転速度との間の差が大きいならば、駆動モードの移行があるとすぐに、駆動力は、第１回転部材１３１から第２回転部材１３２へ伝達されることになる。
【００３６】
図３は、配分装置１３０として利用可能なカップリング装置２３０の概略的な断面図である。図１乃至図３を参照して、カップリング装置２３０が説明される。
【００３７】
カップリング装置２３０は、外殻２３１と、メインクラッチ２３２と、パイロットクラッチ２３３と、コイル２３４と、可動鉄心２３５と、カム機構２３６と、を含む。外殻２３１は、図１を参照して説明されたプロペラシャフト１６０の後端に連結され、プロペラシャフト１６０と同軸回転する。メインクラッチ２３２、パイロットクラッチ２３３、コイル２３４、可動鉄心２３５及びカム機構２３６は、外殻２３１内に収容される。
【００３８】
図３は、回転軸ＲＡＸを示す。プロペラシャフト１６０及び外殻２３１は、回転軸ＲＡＸ周りに回転する。図１を参照して説明されたシャフト１２７は、回転軸ＲＡＸに沿って、外殻２３１内に挿入される。
【００３９】
可動鉄心２３５は、外殻２３１内で、シャフト１２７を取り囲む環状の磁性板である。図３は、四輪駆動車１００に搭載されたＥＣＵ１０１（ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＵＮＩＴ）を示す。四輪駆動車１００の駆動モードが、ＥＣＵ１０１の制御下で、移行されると、電流は、ＥＣＵ１０１の制御下で、コイル２３４へ供給される。電流が、コイル２３４に供給されると、可動鉄心２３５は、コイル２３４から発生した磁束によって、コイル２３４に引きつけられる。
【００４０】
パイロットクラッチ２３３は、可動鉄心２３５とコイル２３４との間に形成される。パイロットクラッチ２３３は、複数の外摩擦板２４１と、複数の内摩擦板２４２と、を含む。複数の外摩擦板２４１それぞれは、外殻２３１の内周面に取り付けられ、シャフト１２７を取り囲む環状の薄板である。複数の内摩擦板２４２それぞれは、カム機構２３６に取り付けられ、シャフト１２７を取り囲む環状の薄板である。複数の外摩擦板２４１及び複数の内摩擦板２４２は、回転軸ＲＡＸの延設方向において交互に並ぶ。可動鉄心２３５が、コイル２３４に引きつけられると、複数の外摩擦板２４１は、複数の内摩擦板２４２にそれぞれ押しつけられる。この結果、外殻２３１の回転は、カム機構２３６へ伝達される。
【００４１】
カム機構２３６は、パイロットカム２５１と、メインカム２５２と、複数のボール又は転動体２５３と、を含む。パイロットカム２５１は、シャフト１２７を取り囲む筒状の部材である。パイロットカム２５１の外周面は、複数の内摩擦板２４２の内周縁に接続される。したがって、可動鉄心２３５が、コイル２３４に引きつけられると、外殻２３１の回転は、パイロットクラッチ２３３を通じて、パイロットカム２５１に伝達される。
【００４２】
メインカム２５２は、パイロットカム２５１の前方に配置された環状の板材である。シャフト１２７は、メインカム２５２に嵌入される。複数のボール又は転動体２５３は、パイロットカム２５１とメインカム２５２とによって挟まれる。外殻２３１の回転が、パイロットクラッチ２３３を通じて、パイロットカム２５１に伝達されると、パイロットカム２５１及び複数のボール又は転動体２５３は、メインカム２５２を前方に変位させる。
【００４３】
メインクラッチ２３２は、メインカム２５２の前方で形成される。メインクラッチ２３２は、複数の外摩擦板２４３と、複数の内摩擦板２４４と、を含む。複数の外摩擦板２４３それぞれは、外殻２３１の内周面に取り付けられ、回転軸ＲＡＸを取り囲む環状の薄板である。複数の内摩擦板２４４それぞれは、シャフト１２７に取り付けられた環状の薄板である。複数の外摩擦板２４３及び複数の内摩擦板２４４は、回転軸ＲＡＸの延設方向において交互に並ぶ。メインカム２５２が、前方に変位されると、複数の内摩擦板２４４は、複数の外摩擦板２４３にそれぞれ押しつけられる。この結果、外殻２３１の回転は、シャフト１２７へ伝達される。複数の外摩擦板２４３は、図２を参照して説明された第１回転部材１３１に対応する。複数の内摩擦板２４４は、図２を参照して説明された第２回転部材１３２に対応する。
【００４４】
図４は、複数のボール又は転動体２５３のうち１つの周囲におけるカム機構２３６の拡大側面図である。図１、図３及び図４を参照して、カップリング装置２３０が更に説明される。
【００４５】
図４のセクション（ａ）は、四輪駆動車１００が、第１駆動モード下で走行しているときのカム機構２３６を概略的に示す。図４のセクション（ｂ）及びセクション（ｃ）は、四輪駆動車１００が、第２駆動モード下で走行しているときのカム機構２３６を概略的に示す。図４のセクション（ｃ）に示される状態の下で得られる第２駆動力は、図４のセクション（ｂ）に示される状態の下で得られる第２駆動力よりも大きい。
【００４６】
パイロットカム２５１は、メインカム２５２に対向する前面２５４を含み、パイロットクラッチの複数の内摩擦板２４２が取り付けられている。前面２５４は、回転軸ＲＡＸに直交する仮想平面に対して傾斜した２つの勾配面２５５，２５６を含む。勾配面２５５，２５６は、ボール又は転動体２５３の一部が収容される溝を形成する。
【００４７】
メインカム２５２は、シャフト１２７に取り付けられた環状の形状であり、パイロットカム２５１の前面２５４に対向する後面２５７を含む。後面２５７は、回転軸ＲＡＸに直交する仮想平面に対して傾斜した２つの勾配面２５８，２５９を含む。勾配面２５５，２５６は、ボール又は転動体２５３の他のもう一部が収容される溝を形成する。
【００４８】
四輪駆動車１００が第１駆動モードで走行している場合（図４のセクション（ａ）を参照）、第２駆動力は略ゼロである為、ＥＣＵ１０１は可動鉄心２３５を引き付ける磁力を発生させる電流も略ゼロとなっている。この状態では、メインカム２５２とパイロットカム２５１の間に配置されたボールまたは転動体２５３は、メインカム２５２の勾配面２５８、２５９及びパイロットカム２５１の勾配面２５５、２５６で各々形成された溝部の谷部に位置する。
【００４９】
四輪駆動車１００が第２駆動モードの第２駆動力がきわめて小さい状態で走行している場合（図４のセクション（ｂ）を参照）、ＥＣＵ１０１は可動鉄心２３５を引き付ける磁力も小さい状態で制御するので、ボール又は転動体２５３は、メインカム２５２の勾配面２５８、２５９及びパイロットカム２５１の勾配面２５５、２５６で各々形成された溝部の谷部に近い位置に移動する。
【００５０】
四輪駆動車１００が第２駆動モードの第２駆動力が大きい状態で走行している場合（図４のセクション（ｃ）を参照）、ＥＣＵ１０１は可動鉄心２３５を引き付ける磁力も大きい状態で制御するので、ボール又は転動体２５３は、メインカム２５２の勾配面２５８、２５９及びパイロットカム２５１の勾配面２５５、２５６で各々形成された溝部の谷部から離れた位置に近い状態に位置する。
【００５１】
メインカム２５２に対するパイロットクラッチ２３３の回転移動、あるいは、メインカム２５２とパイロットクラッチ２３３と間の溝の中でのボール又は転動体２５３の移動は、パイロットクラッチ２３３の外摩擦板２４３と内摩擦板２４４と間に生じる引き擦り力によって発生する。この引き擦り力は、パイロットクラッチ２３３の外摩擦板２４３と内摩擦板２４４の相対回転差によって生じる。外摩擦板２４３は、外殻２３１に取り付けられている一方、内摩擦板２４４はパイロットカム２５１に取り付けられている。パイロットカム２５１はボール又は転動体２５３を介してメインカム２５２に取り付けられており、メインカム２５２はシャフト１２７に取り付けられている。
【００５２】
したがって、第１回転部材１３１と第２回転部材１３２の間の相対回転が、メインカム２５２とパイロットカム２５１との間の相対的な動きを担っている。つまり、カム機構２３６の作動の速さは、第１回転部材１３１と第２回転部材１３２との間の相対回転の大きさに比例する事を意味する。
【００５３】
第１ギア装置１１３が、ギア比において、第２ギア装置１２３とは相違するならば、及び／又は、前輪１１１，１１２が、半径において、後輪１２１，１２２とは相違するならば、四輪駆動車１００の駆動モードが、ＥＣＵ１０１の制御下で、移行されると、パイロットカム２５１は、メインカム２５２に対して相対的に回転運動する。この結果、ボール又は転動体２５３は、勾配面２５５，２５６，２５８，２５９上を転動し、メインカム２５２を前方に押し出すことができる。パイロットクラッチ２３３が与えた力は、ボール又は転動体２５３及び勾配面２５５，２５６，２５８，２５９に起因して生じた楔効果によって増幅されるので、複数の内摩擦板２４４は、非常に強い力で、複数の外摩擦板２４３にそれぞれ押しつけられる。
【００５４】
第１ギア装置１１３及び第２ギア装置１２３が、ギア比において等しく、且つ、前輪１１１，１１２及び後輪１２１，１２２が、半径において等しいならば、パイロットカム２５１とメインカム２５２との間の相対速度差は生じない。この場合、ボール又は転動体２５３、勾配面２５５，２５６によって形成された溝の底及び勾配面２５８，２５９によって形成された溝の底が、回転軸ＲＡＸに平行な直線上に並ぶ状態が維持され続ける。この場合、メインカム２５２の前方への押し出しは生じない。すなわち、ＥＣＵ１０１が、駆動モードの移行を指示しても、複数の内摩擦板２４４は、複数の外摩擦板２４３に押しつけられないことになる。このことは、駆動モードの移行の応答性が悪いことを意味する。
【００５５】
図５は、第１回転部材１３１から第２回転部材１３２への駆動力の伝達の応答性に関する試験の結果を表すグラフである。図１、図２及び図５を参照して、第１回転部材１３１から第２回転部材１３２への駆動力の伝達の応答性が説明される。
【００５６】
図５に示されるグラフの横軸は、時間を表す。図５に示されるグラフの縦軸は、第１回転部材１３１から第２回転部材１３２へ伝達された駆動力を表す。図５に示されるステップ関数は、第１回転部材１３１から第２回転部材１３２へ伝達される駆動力を指示する指令信号を意味する。
【００５７】
図５に示されるデータは、前輪１１１、１１２と後輪１２１、１２２との半径の差、若しくは第１ギア装置１１３と第２ギア装置１２３のギア比の差のいずれか若しくは両方の合計差を模擬した試験結果である。以下の表は、図５に示される複数のデータ線それぞれが得られた条件を表す。発明者等は、第１ギア装置１１３及び第２ギア装置１２３のギア比を変更し、以下の表の条件を設定した。
【００５８】
【表１】
2019031230.tif 000003
【００５９】
図５に示されるように、駆動力が、目標値に到達するまでの時間は、条件１及び条件２の下では長い。この試験結果では、条件１の場合でも、駆動力による前輪スリップで前輪１１１，１１２の回転が高いため若干の回転速度差が生じている為、応答性は低いが締結できている。一方、駆動力が、目標値に到達するまでの時間は、条件３乃至５の下では短い。したがって、第１回転速度は、第２回転速度よりも０．５％以上高いことが、駆動力の伝達の応答性の観点から望ましい。より好ましくは、第１回転速度は、第２回転速度よりも１．０％より大きな値に設定される。
【００６０】
目標値に到達するまでの時間の短縮率は、条件４から条件５の間で鈍っている。このことは、第１回転速度を、第２回転速度よりも２％より大きくしても、応答速度は、あまり向上しないことを意味する。むしろ、配分装置１３０内で発生する引き摺りトルクの増大といった望ましくない現象の観点から、第１回転速度は、第２回転速度よりも２．０％以下の値だけ高いことが望ましい。
【００６１】
（駆動力の配分比の設定範囲の拡張）
本発明者等は、第１回転速度と第２回転速度との間に差異が設けられるならば、駆動力の配分比の設定範囲が拡張されることを見出した。配分比の設定範囲の拡張原理が、以下に説明される。
【００６２】
以下の数式に関して、駆動源１４０から出力される駆動力は、記号「Ｆ」で表される。前輪１１１，１１２のうち一方の駆動力は、記号「Ｆｆ」で表される。前輪１１１，１１２の駆動力は等しいとする。後輪１２１，１２２のうち一方の駆動力は、記号「Ｆｒ」で表される。後輪１２１，１２２の駆動力は等しいとする。
【００６３】
【数１】
2019031230.tif 000004
【００６４】
駆動力Ｆｆ，Ｆｒは、以下の数式で表される。以下の数式中の記号「Ｄｆ」は、駆動力が小さいときの前輪１１１，１１２のうち一方のドライビングスティフネスを意味する。以下の数式中の記号「Ｓｆ」は、前輪１１１，１１２のうち一方のタイヤスリップ比を意味する。以下の数式中の記号「Ｄｒ」は、駆動力が小さいときの後輪１２１，１２２のうち一方のドライビングスティフネスを意味する。以下の数式中の記号「Ｓｒ」は、後輪１２１，１２２のうち一方のタイヤスリップ比を意味する。
【００６５】
【数２】
2019031230.tif 000005
【００６６】
タイヤスリップ比Ｓｒは、以下の数式によって定義される。以下の数式中の記号「ｒｒ」は、後輪１２１，１２２のうち一方のタイヤの動半径を意味する。以下の数式中の記号「ωｒ」は、後輪１２１，１２２のうち一方のタイヤの回転速度を意味する。以下の数式中の記号「Ｖ」は、四輪駆動車１００の速度を意味する。
【００６７】
【数３】
2019031230.tif 000006
【００６８】
動半径ｒｒ及び回転速度ωｒは、以下の数式によって表されることができる。以下の数式中の記号「ｒｆ」は、前輪１１１，１１２のうち一方のタイヤの動半径を意味する。以下の数式中の記号「ωｆ」は、後輪１２１，１２２のうち一方のタイヤの回転速度を意味する。
【００６９】
【数４】
2019031230.tif 000007
【００７０】
タイヤスリップ比Ｓｆは、以下の数式によって定義されてもよい。
【００７１】
【数５】
2019031230.tif 000008
【００７２】
上述の数式から、タイヤスリップ比Ｓｒは、以下の数式に書き換えられることができる。
【００７３】
【数６】
2019031230.tif 000009
【００７４】
四輪駆動車１００の速度Ｖは、以下の数式によって表されてもよい。
【００７５】
【数７】
2019031230.tif 000010
【００７６】
四輪駆動車１００の速度Ｖに関する上述の数式が、タイヤスリップ比Ｓｒの数式に代入されると、以下の数式が得られる。
【００７７】
【数８】
2019031230.tif 000011
【００７８】
前輪１１１，１１２及び後輪１２１，１２２が、半径において等しいならば、「Ａ＝０」である。したがって、タイヤスリップ比Ｓｒは、以下の簡素化された式で表される。
【００７９】
【数９】
2019031230.tif 000012
【００８０】
図６Ａは、駆動力とスリップ比との間の関係を表すグラフである。図２及び図６Ａを参照して、駆動力の配分比の変化が説明される。
【００８１】
図６Ａのグラフ中の点線の曲線（増加関数曲線）は、前輪１１１，１１２のうち一方とスリップ比との間の関係を示す。この点線の曲線のグラフ原点付近の傾きが前輪のドライビングスティフネスＤｆである。図６Ａのグラフ中の実線（増加関数曲線）は、後輪１２１，１２２のうち一方とスリップ比との間の関係を示す。この実線の曲線のグラフ原点付近の傾きが後輪のドライビングスティフネスＤｒである。前輪及び後輪が同じ種類の同じサイズのタイヤを使う一般的な車両の場合、前輪のドライビングスティフネスＤｆと後輪のドライビングスティフネスＤｒの比率は、前輪の接地荷重と後輪の接地荷重の比と概ね等しいことが分かっている。図６Ａに示される事例は、前輪を駆動輪、後輪を従動輪とする四輪駆動車で、前輪の接地荷重が後輪のそれよりも大きな場合を示している。
【００８２】
図６Ａの黒丸は、第１ギア装置１１３及び第２ギア装置１２３のギア比が等しい条件下で得られた前輪１１１，１１２の一方、及び後輪１２１，１２２の一方の駆動力を表す。図６Ａの白丸は、第１ギア装置１１３及び第２ギア装置１２３のギア比が相違する条件（すなわち、第１回転部材１３１の第１回転速度が、第２回転部材１３２の第２回転速度よりも大きい条件）下で得られた前輪１１１，１１２の一方、及び後輪１２１，１２２の一方の駆動力を表す。前輪１１１，１１２の駆動力は等しいとする。後輪１２１，１２２の駆動力は等しいとする。前輪１１１，１１２のうち一方を示す白丸は、黒丸から点線の曲線上で左方に移動した位置でプロットされている。後輪１２１，１２２のうち一方を示す白丸は、黒丸から実線の曲線上で右方に移動した位置でプロットされている。
【００８３】
後輪１２１，１２２のうち一方の駆動力は、ギア比が等しい条件下では、配分装置１３０によって、「ゼロ」から黒丸で表される駆動力までの範囲で調整されることができる。このとき、前輪１１１，１１２のうち一方の駆動力は、配分装置１３０によって、前輪１１１又は１１２と後輪１２１又は１２２の駆動力の和から黒丸で表される駆動力まで調整されることができる。
【００８４】
後輪１２１，１２２のうち一方の駆動力は、ギア比が相違する条件下では、配分装置１３０によって、「ゼロ」から白丸で表される駆動力までの範囲で調整されることができる。このとき、前輪１１１，１１２のうち一方の駆動力は、配分装置１３０によって、前輪１１１又は１１２と後輪１２１又は１２２の駆動力の和から白丸で表される駆動力まで調整されることができる。
【００８５】
駆動力の配分比は、以下の数式によって表されてもよい。
【００８６】
【数１０】
2019031230.tif 000013
【００８７】
図６Ａに示されるように、配分比の設定範囲は、ギア比が等しい条件下よりもギア比が相違する条件下において広い。したがって、本実施形態の原理は、四輪駆動車１００に、様々な走行環境下において適切な配分比の設定を与えることを可能にする。本実施形態に関して、第１駆動力は、前輪１１１，１１２のうち一方の駆動力Ｆｆによって例示される。第２駆動力は、後輪１２１，１２２のうち一方の駆動力Ｆｒによって例示される。駆動力は、前輪１１１，１１２のうち一方の駆動力Ｆｆと後輪１２１，１２２のうち一方の駆動力Ｆｒとの和の２倍によって例示される。
【００８８】
図６Ｂ及び図６Ｃは、駆動力配分比のシミュレーション結果を表すグラフである。図２、図６Ｂ及び図６Ｃを参照して、シミュレーション結果が説明される。
【００８９】
図６Ｂのシミュレーションに関して、前輪１１１，１１２及び後輪１２１，１２２の動半径は等しいとした。接地荷重の比率は、６０：４０とした。前輪１１１，１１２は、駆動輪である。後輪１２１，１２２は、従動輪である。ギア比差が与えられない場合は、前輪１１１，１１２及び後輪１２１，１２２の駆動力の配分比は、１００：０から６０：４０までの間で制御されることができる。０．５％のギア比差が与えられた場合には、前輪１１１，１１２及び後輪１２１，１２２の駆動力の配分は、１００：０から２０：８０までの間で制御されることができる。同様に、２．０％のギア比差が与えられた場合は、前輪１１１，１１２及び後輪１２１，１２２の駆動力の配分は、１００：０から０：１００まで制御されることができる。制御可能範囲は、総駆動力に依存する。図６Ｂ及び図６Ｃに示されるシミュレーションに関して、図６Ｂでは車両重量が１０００ｋｇ程度の一般的な乗用車において一般的な市街地走行をカバーする０．１５Ｇ相当の駆動力（＝１５００Ｎ）が出力されるならば、０．５％のギア比差の下で前後接地荷重の配分が６０：４０の状態でも４７：５３程度の後輪１２１，１２２への配分を大きくすることができることが示されている。
【００９０】
また、図６Ｃは、接地荷重配分が５０：５０であり、且つ、２％のギア比差が与えられた場合は、同様の駆動力で、０：１００までの配分が可能となっていることが示している。このように、ギア比差の設定により、従動輪への駆動力配分の自由度が向上し、前輪駆動ベースであっても後輪１２１，１２２への駆動力配分を前輪１１１，１１２よりも大きくすることができる。
【００９１】
＜第２実施形態＞
第１実施形態に関連して説明された四輪駆動車が第１駆動モードで走行しているとき、駆動源からの駆動力は、前輪の駆動に専ら利用される。しかしながら、第１実施形態の原理は、第１駆動モード下において、駆動力を後輪に専ら伝達する四輪駆動車に適用されることができる。第２実施形態において、第１駆動モード下において、駆動力を後輪に専ら伝達する例示的な四輪駆動車が説明される。
【００９２】
図７は、第２実施形態の四輪駆動車１００Ａの概略図である。図１及び図７を参照して、四輪駆動車１００Ａが説明される。
【００９３】
第１実施形態と同様に、四輪駆動車１００Ａは、駆動源１４０と、トランスミッション１５０と、を含む。第１実施形態の説明は、これらの要素に援用される。
【００９４】
四輪駆動車１００Ａは、第１回転機構１１０Ａと、第２回転機構１２０Ａと、配分装置１３０Ａと、プロペラシャフト１６１，１６２と、を備える。第１実施形態とは異なり、配分装置１３０Ａは、トランスミッション１５０に連結される。トランスミッション１５０は、四輪駆動車１００Ａの前後方向において、駆動源１４０と配分装置１３０Ａとの間に位置する。
【００９５】
第１実施形態とは異なり、第１回転機構１１０Ａは、第２回転機構１２０Ａの後方に配置される。プロペラシャフト１６１は、配分装置１３０Ａから後方に延び、第１回転機構１１０Ａに連結される。プロペラシャフト１６２は、配分装置１３０Ａから前方に延び、第２回転機構１２０Ａに連結される。
【００９６】
四輪駆動車１００Ａが、第１駆動モードで走行している間、配分装置１３０Ａは、概ね解放状態に制御された状態になっており、駆動源１４０が生成した駆動力は、トランスミッション１５０、配分装置１３０Ａ及びプロペラシャフト１６１を通じて、第１回転機構１１０Ａへ専ら伝達される。四輪駆動車１００Ａが、第２駆動モードで走行しているとき、配分装置１３０Ａは、締結力を生じるように制御された状態となっている。配分装置１３０Ａは、トランスミッション１５０から出力された駆動力を、配分装置１３０Ａの締結力に応じて、第２駆動力を、プロペラシャフト１６２を通じて、第２回転機構１２０Ａへ伝達する。この間、第１回転機構１１０Ａは、駆動力から第２駆動力が減ぜられた第１駆動力によって駆動される。
【００９７】
第１回転機構１１０Ａは、図１を参照して説明された後輪１２１，１２２及び左右に分割された一対の車軸１２４を含む。第１実施形態の説明は、これらの要素に援用される。
【００９８】
第１回転機構１１０Ａは、第１ギア装置１１３Ａを更に含む。第１ギア装置１１３Ａは、プロペラシャフト１６１を通じて伝達された駆動力を、所定の減速比で増幅する。増幅された駆動力が、車軸１２４を通じて、第１ギア装置１１３Ａから後輪１２１，１２２へ伝達される。本実施形態に関して、駆動輪は、後輪１２１，１２２のうち少なくとも一方によって例示される。
【００９９】
第１ギア装置１１３Ａは、２つのギア１１５Ａ，１１６Ａと、一対の車軸１２４が連結された差動装置１７３と、を含む。ギア１１５Ａは、プロペラシャフト１６１の後端に連結される。ギア１１５Ａは、プロペラシャフト１６１と同軸回転する。車軸１２４に取り付けられたギア１１６Ａは、ギア１１５Ａと噛み合う。ギア１１５Ａが回転すると、ギア１１６Ａは、車軸１２４と同軸回転する。一般的な四輪駆動車に搭載されたリアディファレンシャルギアユニットの技術は、第１ギア装置１１３Ａに適用されることができる。本実施形態の原理は、第１ギア装置１１３Ａの特定の構造に限定されない。
【０１００】
第２回転機構１２０Ａは、図１を参照して説明された前輪１１１，１１２及び車軸１１４を含む。第１実施形態の説明は、これらの要素に援用される。
【０１０１】
第２回転機構１２０Ａは、第２ギア装置１２３Ａを更に含む。第２ギア装置１２３Ａは、プロペラシャフト１６２を通じて伝達された駆動力を、所定の減速比で増幅する。増幅された駆動力が、左右に分割された一対の車軸１１４を通じて、第２ギア装置１２３Ａから前輪１１１，１１２へ伝達される。本実施形態に関して、従動輪は、前輪１１１，１１２のうち少なくとも一方によって例示される。
【０１０２】
第２ギア装置１２３Ａは、２つのギア１２５Ａ，１２６Ａと、一対の車軸１１４に連結された差動装置１７４と、を含む。ギア１２５Ａは、プロペラシャフト１６２の前端に連結される。ギア１２５Ａは、プロペラシャフト１６２と同軸回転する。車軸１１４に取り付けられたギア１２６Ａは、ギア１２５Ａと噛み合う。ギア１２５Ａが回転すると、ギア１２６Ａは、車軸１１４と同軸回転する。一般的な四輪駆動車に搭載されたフロントディファレンシャルギアユニットの技術は、第２ギア装置１２３Ａに適用されることができる。本実施形態の原理は、第２ギア装置１２３Ａの特定の構造に限定されない。
【０１０３】
上述の様々な特徴は、様々な車両の全体的な設計に適合するように、組み合わされてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
上述の実施形態の原理は、様々な四輪駆動車に好適に利用される。
【符号の説明】
【０１０５】
１００，１００Ａ・・・・・・・・・・・・・・・四輪駆動車
１１０，１１０Ａ・・・・・・・・・・・・・・・第１回転機構
１１１，１１２・・・・・・・・・・・・・・・・前輪（駆動輪又は従動輪）
１１３，１１３Ａ・・・・・・・・・・・・・・・第１ギア装置
１２０，１２０Ａ・・・・・・・・・・・・・・・第２回転機構
１２１，１２２・・・・・・・・・・・・・・・・後輪（従動輪又は駆動輪）
１２３，１２３Ａ・・・・・・・・・・・・・・・第２ギア装置
１３０，１３０Ａ・・・・・・・・・・・・・・・配分装置
１３１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・第１回転部材
１３２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・第２回転部材
２３３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・パイロットクラッチ
２３６・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・カム機構
【図１】
2019031230.tif 000014
【図２】
2019031230.tif 000015
【図３】
2019031230.tif 000016
【図４】
2019031230.tif 000017
【図５】
2019031230.tif 000018
【図６Ａ】
2019031230.tif 000019
【図６Ｂ】
2019031230.tif 000020
【図６Ｃ】
2019031230.tif 000021
【図７】
2019031230.tif 000022