(57)【要約】【課題】四輪駆動車のトランスファと従駆動輪デフとの間に配設される変速機構を直結、増速、減速の３つの状態に切替可能とする。【解決手段】変速機構１２０は、トランスファ側の入力軸１２１と従駆動輪デフ側の出力軸１３１と２つの遊星歯車機構１２２，１３２とを同軸に備える。第１機構１２２のキャリヤ１２５を入力軸１２１に結合し、第２機構１３２のキャリヤ１３５を出力軸１３１に結合し、両機構１２２，１３２のリングギヤ１２６，１３６同士を連結する。第１機構１２２のサンギヤ１２３と入力軸１２１とを断接する第１クラッチ１２７、第２機構１３２のサンギヤ１３３と出力軸１３１とを断接する第２クラッチ１３７、第１機構１２２のサンギヤ１２３と変速機構ケース１２０ａとを断接する第１ブレーキ１２８、及び、第２機構１３２のサンギヤ１３３と変速機構ケース１２０ａとを断接する第２ブレーキ１３８を設ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源の出力を主駆動輪車軸と従駆動輪車軸とに分配するトランスファと、左右の従駆動輪間に設けられた従駆動輪デフと、前記トランスファと前記従駆動輪デフとの間に設けられた変速機構とを有する四輪駆動車の動力伝達装置であって、
前記変速機構が、
前記トランスファ側から動力を入力する入力軸と、
この入力軸と同軸に配置され、前記従駆動輪デフ側へ動力を出力する出力軸と、
これらの入力軸及び出力軸と同軸に配置された第１、第２プラネタリギヤセットとを備え、
前記第１プラネタリギヤセットのピニオンキャリヤが前記入力軸に結合され、
前記第２プラネタリギヤセットのピニオンキャリヤが前記出力軸に結合され、
前記第１、第２プラネタリギヤセットのリングギヤ同士が連結されていると共に、
前記第１プラネタリギヤセットのサンギヤと前記入力軸とを断接する第１クラッチと、
前記第２プラネタリギヤセットのサンギヤと前記出力軸とを断接する第２クラッチと、
前記第１プラネタリギヤセットのサンギヤと変速機構ケースとを断接する第１ブレーキと、
前記第２プラネタリギヤセットのサンギヤと変速機構ケースとを断接する第２ブレーキとが設けられていることを特徴とする四輪駆動車の動力伝達装置。
【請求項２】
請求項１に記載の四輪駆動車の動力伝達装置であって、
前記第１クラッチ及び前記第２クラッチを締結とし、前記第１ブレーキ及び前記第２ブレーキを非締結とした状態から、前記第１クラッチの容量を下げ、前記第１ブレーキの容量を上げることにより、前記変速機構の変速比を増速側に無段階に変化させる制御手段が備えられていることを特徴とする四輪駆動車の動力伝達装置。
【請求項３】
請求項１に記載の四輪駆動車の動力伝達装置であって、
前記第１クラッチ及び前記第２クラッチを締結とし、前記第１ブレーキ及び前記第２ブレーキを非締結とした状態から、前記第２クラッチの容量を下げ、前記第２ブレーキの容量を上げることにより、前記変速機構の変速比を減速側に無段階に変化させる制御手段が備えられていることを特徴とする四輪駆動車の動力伝達装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の四輪駆動車の動力伝達装置であって、
前記制御手段は、容量を下げなかったクラッチの容量を制御することにより、前記トランスファ側から前記従駆動輪デフ側への伝達トルク容量を無段階に変化させることを特徴とする四輪駆動車の動力伝達装置。
【請求項５】
請求項１に記載の四輪駆動車の動力伝達装置であって、
前記主駆動輪の回転速度を検出する主駆動輪速検出手段と、
前記従駆動輪の回転速度を検出する従駆動輪速検出手段と、
前記主駆動輪速検出手段で検出された主駆動輪の回転速度と前記従駆動輪速検出手段で検出された従駆動輪の回転速度とが所定の対応関係となるように、前記第１クラッチ、前記第２クラッチ、前記第１ブレーキ及び前記第２ブレーキを制御する制御手段とが備えられていることを特徴とする四輪駆動車の動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は四輪駆動車、特に、駆動源から主駆動輪車軸に伝達される出力をトランスファで取り出して従駆動輪車軸に伝達すると共に、主駆動輪側と従駆動輪側との回転速度差を解消するための変速機構が備えられた構成の四輪駆動車の動力伝達装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車ベース、ＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）車ベース、あるいはＲＲ（リヤエンジン・リヤドライブ）車ベースを問わず、駆動源としてのエンジンの出力がトランスミッションを経由したのち、主駆動輪デフを介して主駆動輪車軸に伝達されつつトランスファによって推進軸に取り出され、この推進軸から従駆動輪デフを介して従駆動輪車軸にも伝達されるように構成された四輪駆動車が知られている。
【０００３】
一方、四輪駆動車では、タイヤ径がすべて同一であることを前提として、前輪と後輪との間に回転速度差があると、つまり周速度差があると、循環トルクが増大する結果、動力の損失や駆動系の無用な発熱といった不具合が生じるので、タイヤ交換時には、全部のタイヤを同一銘柄、同一サイズのタイヤに同時に交換するのが通例である。しかし、それでも、長期使用によるタイヤ磨耗のバラツキやタイヤ荷重の変化等に起因してタイヤ径に差が生じることがあり、その場合に、前後輪間で回転速度差が発生してしまう。
【０００４】
この問題に対しては、例えば特許文献１に記載の技術を用いることが考えられる。すなわち、主駆動輪車軸と従駆動輪車軸との間の動力伝達経路上のトランスファと従駆動輪デフとの間に、主駆動輪側の回転速度と従駆動輪側の回転速度との比率を変化させるための変速機構を介在させるのである。そして、主駆動輪の回転速度と従駆動輪の回転速度との間に回転速度差が発生したときには、それを打ち消すように変速機構を制御して、循環トルク増大等の不具合を回避するのである。
【０００５】
【特許文献１】特公平７−６４２１９号公報（第３頁左欄第５行〜同頁右欄第１３行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記特許文献１に記載される変速機構は、主駆動輪側（トランスファ側）の入力軸と従駆動輪側（従駆動輪デフ側）の出力軸とを直接断接する直結クラッチと、増速するように歯数が予め定められた増速ギヤ列を介して断接する増速クラッチとを備えた構成で、直結クラッチを繋いで増速クラッチを切ったときには、入力軸と出力軸とが直結して同一回転速度になる一方、直結クラッチを切って増速クラッチを繋いだときには、入力軸の回転速度が予め定められた変速比で増速されて出力軸に伝達されるようになっている。
【０００７】
しかし、それでもなお、解決すべき課題が残っている。まず、入力軸の回転速度を減速して出力軸に伝達することができないことである。前後輪間で発生する回転速度差は、常に主駆動輪側の回転速度が大きく従駆動輪側の回転速度が小さいとは限らず、逆に従駆動輪側の回転速度が大きく主駆動輪側の回転速度が小さい場合もあるから、変速機構は、入力軸の回転速度を減速して出力軸に伝達することも可能であることが要望される。次に、増速比あるいは減速比が予めギヤ列の歯数によって固定されていることである。前後輪間で発生する回転速度差は、状況に応じていろいろと変化するから、変速機構の変速比は、増速側でも減速側でも無段階に変化させることが可能であることが要望される。
【０００８】
そこで、本発明は、四輪駆動車に搭載される変速機構において、主駆動輪側の入力軸と従駆動輪側の出力軸との間を、直結、増速、減速の３つの状態に切替可能とすること、及び、変速比を増速側でも減速側でも無段階変化可能とすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、駆動源の出力を主駆動輪車軸と従駆動輪車軸とに分配するトランスファと、左右の従駆動輪間に設けられた従駆動輪デフと、前記トランスファと前記従駆動輪デフとの間に設けられた変速機構とを有する四輪駆動車の動力伝達装置であって、前記変速機構が、前記トランスファ側から動力を入力する入力軸と、この入力軸と同軸に配置され、前記従駆動輪デフ側へ動力を出力する出力軸と、これらの入力軸及び出力軸と同軸に配置された第１、第２プラネタリギヤセットとを備え、前記第１プラネタリギヤセットのピニオンキャリヤが前記入力軸に結合され、前記第２プラネタリギヤセットのピニオンキャリヤが前記出力軸に結合され、前記第１、第２プラネタリギヤセットのリングギヤ同士が連結されていると共に、前記第１プラネタリギヤセットのサンギヤと前記入力軸とを断接する第１クラッチと、前記第２プラネタリギヤセットのサンギヤと前記出力軸とを断接する第２クラッチと、前記第１プラネタリギヤセットのサンギヤと変速機構ケースとを断接する第１ブレーキと、前記第２プラネタリギヤセットのサンギヤと変速機構ケースとを断接する第２ブレーキとが設けられていることを特徴とする。
【００１０】
次に、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の四輪駆動車の動力伝達装置であって、前記第１クラッチ及び前記第２クラッチを締結とし、前記第１ブレーキ及び前記第２ブレーキを非締結とした状態から、前記第１クラッチの容量を下げ、前記第１ブレーキの容量を上げることにより、前記変速機構の変速比を増速側に無段階に変化させる制御手段が備えられていることを特徴とする。
【００１１】
次に、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の四輪駆動車の動力伝達装置であって、前記第１クラッチ及び前記第２クラッチを締結とし、前記第１ブレーキ及び前記第２ブレーキを非締結とした状態から、前記第２クラッチの容量を下げ、前記第２ブレーキの容量を上げることにより、前記変速機構の変速比を減速側に無段階に変化させる制御手段が備えられていることを特徴とする。
【００１２】
次に、請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の四輪駆動車の動力伝達装置であって、前記制御手段は、容量を下げなかったクラッチの容量を制御することにより、前記トランスファ側から前記従駆動輪デフ側への伝達トルク容量を無段階に変化させることを特徴とする。
【００１３】
次に、請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の四輪駆動車の動力伝達装置であって、前記主駆動輪の回転速度を検出する主駆動輪速検出手段と、前記従駆動輪の回転速度を検出する従駆動輪速検出手段と、前記主駆動輪速検出手段で検出された主駆動輪の回転速度と前記従駆動輪速検出手段で検出された従駆動輪の回転速度とが所定の対応関係となるように、前記第１クラッチ、前記第２クラッチ、前記第１ブレーキ及び前記第２ブレーキを制御する制御手段とが備えられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
まず、請求項１に記載の発明によれば、四輪駆動車のトランスファと従駆動輪デフとの間に搭載された変速機構において、第１、第２クラッチ及び第１、第２ブレーキを制御することにより、主駆動輪側の入力軸と従駆動輪側の出力軸との間を、直結、増速、減速の３つの状態に切り替えることが可能となる。
【００１５】
図２を参照して具体的に説明する。変速機構１２０は、トランスファ側から動力が入力される入力軸１２１と、従駆動輪デフ側へ動力が出力される出力軸１３１とを有し、両軸１２１，１３１は同軸に配置されている。また、両軸１２１，１３１と同軸に、第１プラネタリギヤセット１２２と、第２プラネタリギヤセット１３２とが備えられている。その場合に、第１プラネタリギヤセット１２２のピニオンキャリヤ１２５が入力軸１２１に結合され、第２プラネタリギヤセット１３２のピニオンキャリヤ１３５が出力軸１３１に結合されている。また、両プラネタリギヤセット１２２，１３２のリングギヤ１２６，１３６同士が連結されている。つまり、第１プラネタリギヤセット１２２は、キャリヤ１２５入力・リングギヤ１２６出力であり、第２プラネタリギヤセット１３２は、リングギヤ１３６入力・キャリヤ１３５出力である。そして、第１プラネタリギヤセット１２２のサンギヤ１２３と入力軸１２１とを断接する第１クラッチ１２７、第２プラネタリギヤセット１３２のサンギヤ１３３と出力軸１３１とを断接する第２クラッチ１３７、第１プラネタリギヤセット１２２のサンギヤ１２３と変速機構ケース１２０ａとを断接する第１ブレーキ１２８、及び、第２プラネタリギヤセット１３２のサンギヤ１３３と変速機構ケース１２０ａとを断接する第２ブレーキ１３８が設けられている。
【００１６】
したがって、両クラッチ１２７，１３７を締結とし、両ブレーキ１２８，１３８を非締結（解放）とすると、両プラネタリギヤセット１２２，１３２全体がそれぞれ一体化し、ここで、両リングギヤ１２６，１３６同士が連結しているので、結局、入力軸１２１と出力軸１３１とが一体化して、直結状態が得られることとなる。また、この直結状態から、第１クラッチ１２７の容量を下げ、第１ブレーキ１２８の容量を上げると、第１プラネタリギヤセット１２２において、サンギヤ１２３の回転が低下し、入力軸１２１及びピニオンキャリヤ１２５の回転よりもリングギヤ１２６の回転が大きくなり、ここで、両リングギヤ１２６，１３６同士が連結しているので、結局、入力軸１２１の回転が増大されて出力軸１３１に伝達され、増速状態が得られることとなる。逆に、直結状態から、第２クラッチ１３７の容量を下げ、第２ブレーキ１３８の容量を上げると、第２プラネタリギヤセット１３２において、サンギヤ１３３の回転が低下し、リングギヤ１３６の回転よりもピニオンキャリヤ１３５及び出力軸１３１の回転が小さくなり、ここで、両リングギヤ１２６，１３６同士が連結しているので、結局、入力軸１２１の回転が減少されて出力軸１３１に伝達され、減速状態が得られることとなる。以上により、主駆動輪側の入力軸と従駆動輪側の出力軸との間を、直結、増速、減速の３つの状態に切り替えることが可能となる。
【００１７】
次に、請求項２に記載の発明によれば、第１、第２クラッチを締結とし、第１、第２ブレーキを非締結とした状態、つまり直結状態から、第１クラッチの容量を下げ、第１ブレーキの容量を上げることにより、つまり入力軸側のクラッチの締結力を弱める共に、同じく入力軸側のブレーキを繋ぎ気味とすることにより、前述したように、変速機構の変速比を増速側に変化させることができる。しかも、その場合に、第１クラッチの容量及び第１ブレーキの容量をいろいろに増減調整することによって、第１プラネタリギヤセットのサンギヤの回転を自在にコントロールすることができ、その結果、変速機構の変速比を増速側に無段階に変化させることが可能となる。
【００１８】
次に、請求項３に記載の発明によれば、第１、第２クラッチを締結とし、第１、第２ブレーキを非締結とした状態、つまり直結状態から、第２クラッチの容量を下げ、第２ブレーキの容量を上げることにより、つまり出力軸側のクラッチの締結力を弱める共に、同じく出力軸側のブレーキを繋ぎ気味とすることにより、前述したように、変速機構の変速比を減速側に変化させることができる。しかも、その場合に、第２クラッチの容量及び第２ブレーキの容量をいろいろに増減調整することによって、第２プラネタリギヤセットのサンギヤの回転を自在にコントロールすることができ、その結果、変速機構の変速比を減速側に無段階に変化させることが可能となる。
【００１９】
次に、請求項４に記載の発明によれば、前記請求項２に記載の発明の第２クラッチの容量又は前記請求項３に記載の発明の第１クラッチの容量を制御することにより、つまり増速時には出力軸側のクラッチの締結力を制御し、減速時には入力軸側のクラッチの締結力を制御することにより、トランスファ側（主駆動輪側）から従駆動輪デフ側（従駆動輪側）への伝達トルク容量を変化させることができる。しかも、その場合に、クラッチの容量をいろいろに増減調整することによって、トランスファ側から従駆動輪デフ側への伝達トルク容量を無段階に変化させることが可能となる。つまり、本発明に係る変速機構は、周知の電子制御トルク配分式カップリングと同等の機能を併せて具備するようになる。
【００２０】
次に、請求項５に記載の発明によれば、四輪駆動車のトランスファと従駆動輪デフとの間に搭載された変速機構において、第１、第２クラッチ及び第１、第２ブレーキを制御することにより、主駆動輪の回転速度と従駆動輪の回転速度とを所定の対応関係に維持することができるので、循環トルク増大に起因する動力損失や駆動系の無用な発熱等の不具合を的確に抑制することができる。以下、発明の最良の実施の形態を通して本発明をさらに詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明の最良の実施の形態に係る四輪駆動車１の動力伝達装置を示すブロック図である。この四輪駆動車１は、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車ベースで構築されており、車体前部に横置きされたエンジン１と、このエンジン１の出力を運転者の操作に応じて変速するトランスミッション２とを有し、このトランスミッション２から出力された駆動力が主駆動輪デフ３０を介して前側左右の主駆動輪車軸４０，４０ないし主駆動輪５０，５０に伝達されるようになっている。一方、トランスミッション２から出力された駆動力は、トランスファ６０によって車体前後に延びる推進軸７０に取り出され、この推進軸７０から車体後部に配置された従駆動輪デフ８０を介して後側左右の従駆動輪車軸９０，９０ないし従駆動輪１００，１００にも伝達されるようになっている。そして、車体前部のトランスファ６０と車体後部の従駆動輪デフ８０との間の推進軸７０の途中に、電子制御カップリング１１０と、本発明の主たる特徴部分である変速機構１２０とが配設されている。
【００２２】
ここで、電子制御カップリング１１０は、前後輪間、すなわち主駆動輪と従駆動輪との間で駆動トルクを自在に配分するもので、詳しくは図示しないが、例えば、電磁ソレノイドでコントロールクラッチを結合すると、コントロールカムとメインカムとの回転速度差によって球体カムがメインカムを押し、これによりメインクラッチが伝達トルク容量を可変に結合する周知の構成（例えば特開平１０−２９２８２９号公報や特開２００６−３００３３７号公報参照）を有している。
【００２３】
一方、変速機構１２０は、前後輪間で回転速度の比率を自在に変化させるもので、図２に詳しく示すように、車体前部のトランスファ６０側からこの変速機構１２０へ動力を入力するための入力軸１２１と、車体後部の従駆動輪デフ８０側へこの変速機構１２０から動力を出力するための出力軸１３１とを備えている。これらの入力軸１２１及び出力軸１３１は同軸に配置されていると共に、さらにこれらの軸１２１，１３１と同軸に、前側の第１プラネタリギヤセット１２２及び後側の第２プラネタリギヤセット１３２が備えられている。これらのプラネタリギヤセット１２２，１３２は、サンギヤ１２３，１３３と、このサンギヤ１２３，１３３と噛み合う複数個のピニオンギヤ１２４，１３４と、これらのピニオンギヤ１２４，１３４と噛み合うリングギヤ１２６，１３６と、複数個のピニオンギヤ１２４，１３４を支持するピニオンキャリヤ１２５，１３５とを含む周知の構成を有している。
【００２４】
その場合に、第１プラネタリギヤセット１２２のピニオンキャリヤ１２５が入力軸１２１に結合され、また、第２プラネタリギヤセット１３２のピニオンキャリヤ１３５が出力軸１３１に結合されていると共に、これら２つのプラネタリギヤセット１３１，１３２のリングギヤ１２６，１３６同士が相互に連結されている。
【００２５】
そして、第１プラネタリギヤセット１２２においては、サンギヤ１２３と入力軸１２１との間にこれらを断接するための第１クラッチ１２７が介設され、かつ、サンギヤ１２３と変速機構ケース１２０ａとの間にこれらを断接するための第１ブレーキ（増速ブレーキ）１２８が介設されている。同様に、第２プラネタリギヤセット１３２においては、サンギヤ１３３と出力軸１３１との間にこれらを断接するための第２クラッチ１３７が介設され、かつ、サンギヤ１３３と変速機構ケース１２０ａとの間にこれらを断接するための第２ブレーキ（減速ブレーキ）１３８が介設されている［請求項１の構成］。
【００２６】
ここで、前記第１、第２クラッチ１２７，１３７及び第１、第２ブレーキ１２８，１３８は、いずれも油圧の供給又は排出に応じてインナ側とアウタ側の複数の摩擦プレート同士が対接又は離反するもので、前記油圧を提供するための作動油は、例えばトランスミッション２０やトランスファ６０からこの変速機構１２０に導いてくることができる。また、これらのクラッチ１２７，１３７及びブレーキ１２８，１３８（摩擦要素）の容量の制御は、例えば作動油の供給回路上にデューティソレノイドバルブを設け、このデューティソレノイドバルブのデューティ率（バルブ開時間の比率）を増減調整することによって遂行することができる。
【００２７】
図３にまとめたように、この変速機構１２０においては、前記摩擦要素１２７，１３７，１２８，１３８を、締結、非締結（解放）又は容量制御とすることにより、トランスファ６０側の入力軸１２１と従駆動輪デフ８０側の出力軸１３１との間を、直結、増速又は減速の３つの状態に切り替えることが可能となっている。
【００２８】
例えば、第１、第２クラッチ１２７，１３７を締結とし、第１、第２ブレーキ１２８，１３８を非締結とすると、第１、第２プラネタリギヤセット１２２，１３２において、軸１２１，１３１と、サンギヤ１２３，１３３と、ピニオンキャリヤ１２５，１３５と、リングギヤ１２６，１３６とが一体となって同一速度で同一方向に回転する。しかも、第１、第２プラネタリギヤセット１２２，１３２のリングギヤ１２６，１３６同士が相互に連結されているので、第１、第２プラネタリギヤセット１２２，１３２が一体となり、その結果、入力軸１２１と出力軸１３１とが直結する直結状態が得られる。図４は、この直結時における変速機構１２０内部の動力伝達経路を太線で表したものである。
【００２９】
そして、この状態において、第２クラッチ１３７の容量を制御すると、つまり、出力軸１３１側のクラッチ１３７の締結力を制御すると、トランスファ６０側（主駆動輪５０側）から従駆動輪デフ８０側（従駆動輪１００側）への伝達トルク容量を変化させることができる。しかも、その場合に、第２クラッチ１３７の容量をいろいろに増減調整することによって、トランスファ６０側から従駆動輪デフ８０側への伝達トルク容量を無段階に変化させることが可能となる（直結時カップリング）。つまり、前記電子制御カップリング１１０と同等の機能を具備するようになる。図５は、この直結時カップリングにおける変速機構１２０内部の動力伝達経路を太線で表したものである（破線は容量制御していることを示す）。
【００３０】
一方、図４の直結状態から、第１クラッチ１２７の容量を下げ、第１ブレーキ（増速ブレーキ）１２８の容量を上げると、つまり第１クラッチ１２７の締結力を弱めると共に、第１ブレーキ１２８を繋ぎ気味とすると、第１プラネタリギヤセット１２２において、サンギヤ１２３の回転が低下し、その結果、入力軸１２１の回転が増大されてリングギヤ１２６，１３６から第２プラネタリギヤセット１３２を経由したのち出力軸１３１に伝達される増速状態が得られる。図６は、この増速時における変速機構１２０内部の動力伝達経路を太線で表したものである（破線は容量制御していることを示す）。
【００３１】
しかも、その場合に、第１クラッチ１２７の容量及び第１ブレーキ１２８の容量をいろいろに増減調整することによって、第１プラネタリギヤセット１２２のサンギヤ１２３の回転を自在にコントロールすることができ、その結果、この変速機構１２０の変速比を増速側に無段階に変化させることが可能となる［請求項２の構成］。
【００３２】
そして、この状態において、第２クラッチ１３７の容量を制御すると、つまり、出力軸１３１側のクラッチ１３７の締結力を制御すると、トランスファ６０側（主駆動輪５０側）から従駆動輪デフ８０側（従駆動輪１００側）への伝達トルク容量を変化させることができる。しかも、その場合に、第２クラッチ１３７の容量をいろいろに増減調整することによって、トランスファ６０側から従駆動輪デフ８０側への伝達トルク容量を無段階に変化させることが可能となる（増速時カップリング）［請求項４の構成］。つまり、前記電子制御カップリング１１０と同等の機能を具備するようになる。図７は、この増速時カップリングにおける変速機構１２０内部の動力伝達経路を太線で表したものである（破線は容量制御していることを示す）。
【００３３】
また、図４の直結状態から、第２クラッチ１３７の容量を下げ、第２ブレーキ（減速ブレーキ）１３８の容量を上げると、つまり第２クラッチ１３７の締結力を弱めると共に、第２ブレーキ１３８を繋ぎ気味とすると、第２プラネタリギヤセット１３２において、サンギヤ１３３の回転が低下し、その結果、入力軸１２１の回転速度が第１プラネタリギヤセット１２２からリングギヤ１２６，１３６を経由したのち減少されて出力軸１３１に伝達される減速状態が得られる。図８は、この減速時における変速機構１２０内部の動力伝達経路を太線で表したものである（破線は容量制御していることを示す）。
【００３４】
しかも、その場合に、第２クラッチ１３７の容量及び第２ブレーキ１３８の容量をいろいろに増減調整することによって、第２プラネタリギヤセット１３２のサンギヤ１３３の回転を自在にコントロールすることができ、その結果、この変速機構１２０の変速比を減速側に無段階に変化させることが可能となる［請求項３の構成］。
【００３５】
そして、この状態において、第１クラッチ１２７の容量を制御すると、つまり、入力軸１２１側のクラッチ１２７の締結力を制御すると、トランスファ６０側（主駆動輪５０側）から従駆動輪デフ８０側（従駆動輪１００側）への伝達トルク容量を変化させることができる。しかも、その場合に、第１クラッチ１２７の容量をいろいろに増減調整することによって、トランスファ６０側から従駆動輪デフ８０側への伝達トルク容量を無段階に変化させることが可能となる（減速時カップリング）［請求項４の構成］。つまり、前記電子制御カップリング１１０と同等の機能を具備するようになる。図９は、この減速時カップリングにおける変速機構１２０内部の動力伝達経路を太線で表したものである（破線は容量制御していることを示す）。
【００３６】
なお、本実施形態においては、変速機構１２０の内部の構成が入力側と出力側とで対称形になっている。つまり、入力軸１２１上の第１プラネタリギヤセット１２２の各構成要素１２３〜１２６と出力軸１３１上の第２プラネタリギヤセット１３２の各構成要素１３３〜１３６とが同じ仕様であり、第１クラッチ１２７と第２クラッチ１３７とが同じ仕様であり、第１ブレーキ１２８と第２ブレーキ１３８とが同じ仕様である。これにより、変速機構１２０の部品コスト及び組立コストの抑制を図ることができる。
【００３７】
次に、このような構成の変速機構１２０を制御する代表的具体例を説明する。この制御は、前後左右の駆動輪５０，１００のタイヤの長期使用による磨耗のバラツキやタイヤ荷重の変化等に起因してタイヤ径に差が生じ、前後輪間で回転速度差が発生したときに、それを打ち消すように変速機構１２０を制御して、循環トルク増大等の不具合を回避するものである。
【００３８】
そのために、図１０に示すように、主駆動輪５０の回転速度を検出するための主駆動輪速センサ２１０及び従駆動輪１００の回転速度を検出するための従駆動輪速センサ２２０を設け、コントロールユニット２００がこれらのセンサ２１０，２２０からの信号を入力し、前記主駆動輪速センサ２１０で検出された主駆動輪５０の回転速度（主駆動輪速）ＶＦと前記従駆動輪速センサ２２０で検出された従駆動輪１００の回転速度（従駆動輪速）ＶＲとが所定の対応関係Ｒｏとなるように、前記変速機構１２０の第１、第２クラッチ１２７，１３７及び第１、第２ブレーキ１２８，１３８を制御するように構成する［請求項５の構成］。
【００３９】
なお、ここで、主駆動輪速ＶＦ及び従駆動輪速ＶＲは、具体的には、変速機構１２０の入力軸１２１の回転速度、出力軸１３１の回転速度であってもよいし、あるいは、左右の主駆動輪５０，５０の平均回転速度、左右の従駆動輪１００，１００の平均回転速度であってもよい。
【００４０】
図１１は、前記コントロールユニット２００が行う制御動作のフローチャートである。まず、ステップＳ１で、主駆動輪速センサ２１０及び従駆動輪速センサ２２０を用いて主駆動輪速ＶＦと従駆動輪速ＶＲとを検出する。次いで、ステップＳ２で、図示しないメモリからマップを読み込む。
【００４１】
ここで、マップは、図１２に示すように、主駆動輪速ＶＦと従駆動輪速ＶＲとの対応関係Ｒ、より詳しくは、主駆動輪速ＶＦに対する従駆動輪速ＶＲの比率（ＶＲ／ＶＦ）と、変速機構１２０の制御態様との相関を表すマップである。具体的には、前記比率Ｒ（＝ＶＲ／ＶＦ）が目標比率Ｒｏよりも小さいとき（領域Ａのとき）は変速機構１２０を増速側に制御し（図３、図６参照）、目標比率Ｒｏよりも大きいとき（領域Ｂのとき）は変速機構１２０を減速側に制御し（図３、図８参照）、目標比率Ｒｏに所定範囲内で入っているとき（領域Ｃのとき）は変速機構１２０を現状維持に制御する。ここで、領域Ｃは、目標比率Ｒｏの周辺に設けられたヒステリシスである。なお、目標比率Ｒｏは、四輪駆動車１の特性等に応じて適宜決定されるべきものであり、タイヤ径がすべて同一であることを前提としても、必ずしも「１」に設定されるとは限らない。
【００４２】
図１１に戻り、次いで、ステップＳ３で、前記マップのどの領域であるかを判定する。その結果、前述したように、領域Ａのときは、ステップＳ４で、変速機構１２０を増速側に制御し、領域Ｂのときは、ステップＳ５で、変速機構１２０を減速側に制御し、領域Ｃのときは、ステップＳ６で、変速機構１２０を現状維持に制御する。そして、以上の動作を繰り返すことにより、前記比率Ｒが目標比率Ｒｏに収束し、維持されることになる。
【００４３】
このように、変速機構１２０の第１、第２クラッチ１２７，１３７及び第１、第２ブレーキ１２８，１３８を制御することにより、主駆動輪５０の回転速度ＶＦと従駆動輪１００の回転速度ＶＲとを所定の対応関係Ｒｏに維持することができるので、循環トルク増大に起因する動力損失や駆動系の無用な発熱等の不具合を的確に抑制することが可能となる。
【００４４】
なお、前記実施形態は、本発明の最良の実施形態であるが、特許請求の範囲を逸脱しない限り、さらに種々の変更や改良を加えることができる。例えば、前記実施形態では、四輪駆動車１は、ＦＦ車ベースで構築されていたが、これに代えて、ＦＲ車ベースあるいはＲＲ車ベースで構築されたものであってもよい。また、前記実施形態では、変速機構１２０は、トランスファ６０と従駆動輪デフ８０との間の推進軸７０の途中に配設されていたが、これに代えて、トランスファ６０又は従駆動輪デフ８０に一体に形成されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上、具体例を挙げて詳しく説明したように、本発明は、四輪駆動車に搭載される変速機構において、主駆動輪側の入力軸と従駆動輪側の出力軸との間を、直結、増速、減速の３つの状態に切り替えること、及び、変速比を増速側でも減速側でも無段階に変化させることが可能な技術であるから、四輪駆動車の動力伝達装置の技術分野において広範な産業上の利用可能性が期待される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の最良の実施の形態に係る四輪駆動車の動力伝達装置を示すブロック図である。
【図２】前記四輪駆動車のトランスファと従駆動輪デフとの間に配設された変速機構の構成を示す骨子図である。
【図３】前記変速機構の制御態様と摩擦要素の作動状態との関係を示す一覧表である。
【図４】前記変速機構を直結状態に制御しているときの図２に類似の骨子図である。
【図５】同じくカップリング機能付きの直結状態に制御しているときの骨子図である。
【図６】同じく増速状態に制御しているときの骨子図である。
【図７】同じくカップリング機能付きの増速状態に制御しているときの骨子図である。
【図８】同じく減速状態に制御しているときの骨子図である。
【図９】同じくカップリング機能付きの減速状態に制御しているときの骨子図である。
【図１０】前記四輪駆動車の制御システム図である。
【図１１】前記四輪駆動車のコントロールユニットが行う具体的制御動作の１例を示すフローチャートである。
【図１２】前記制御動作で用いるマップの説明図である。
【符号の説明】
【００４７】
１        四輪駆動車
１０      エンジン
２０      トランスミッション
３０      主駆動輪デフ
４０      主駆動輪車軸
５０      主駆動輪
６０      トランスファ
７０      推進軸
８０      従駆動輪デフ
９０      従駆動輪車軸
１００    従駆動輪
１１０    電子制御カップリング
１２０    変速機構
１２０ａ  変速機構ケース
１２１    入力軸
１２２    第１プラネタリギヤセット
１２３    サンギヤ
１２４    ピニオンギヤ
１２５    ピニオンキャリヤ
１２６    リングギヤ
１２７    第１クラッチ
１２８    第１ブレーキ（増速ブレーキ）
１３１    出力軸
１３２    第２プラネタリギヤセット
１３３    サンギヤ
１３４    ピニオンギヤ
１３５    ピニオンキャリヤ
１３６    リングギヤ
１３７    第２クラッチ
１３８    第２ブレーキ（減速ブレーキ）
２００    コントロールユニット（制御手段）
２１０    主駆動輪速センサ（主駆動輪速検出手段）
２２０    従駆動輪速センサ（従駆動輪速検出手段）
Ｒ        主駆動輪速に対する従駆動輪速の比率（対応関係）
Ｒｏ      目標比率（所定の対応関係）
ＶＦ      主駆動輪速
ＶＲ      従駆動輪速
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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