(57)【要約】【課題】四輪駆動車両において、ハイポイドギヤ用の特殊な潤滑油を用いることなく、ハイポイドギヤの異常な発熱による損傷を防止する。【解決手段】四輪駆動車両Ｖは、エンジンＥからの動力を主駆動輪としての前輪Ｗｆに伝達する第１の動力伝達経路と、第１の動力伝達経路から分岐して少なくとも二組のハイポイドギヤ１５，１８を介して動力を副駆動輪としての後輪Ｗｒに伝達する第２の動力伝達経路とを備えており、二組のハイポイドギヤ１５，１８よりもエンジンＥ側の位置に設けたクラッチ２２の締結トルクを、ハイポイドギヤ１５，１８の噛み合い歯面における摩擦熱が所定値以下となるように制御する。ハイポイドギヤ１５，１８の摩擦熱は、ハイポイドギヤ１５，１８の伝達トルクｔと回転数ｎとにより推定する。【選択図】　　　図１
2004011894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源（Ｅ）からの動力を主駆動輪（Ｗｆ）に伝達する第１の動力伝達経路と、
第１の動力伝達経路から分岐して少なくとも一組のハイポイドギヤ（１５，１８）を介して動力を副駆動輪（Ｗｒ）に伝達する第２の動力伝達経路と、
を備えた車両用動力伝達装置において、
前記少なくとも一組のハイポイドギヤ（１５，１８）への動力の伝達量を調整可能なクラッチ（２２）を備え、前記少なくとも一組のハイポイドギヤ（１５，１８）の噛み合い歯面における摩擦熱が所定値以下となるようにクラッチ（２２）を制御することを特徴とする車両用動力伝達装置。
【請求項２】
前記少なくとも一組のハイポイドギヤ（１５，１８）の噛み合い歯面における摩擦熱を、前記少なくとも一組のハイポイドギヤ（１５，１８）の伝達トルク（ｔ）と回転数（ｎ）とにより推定することを特徴とする、請求項１に記載の車両用動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動源からの動力を主駆動輪に伝達する第１の動力伝達経路と、第１の動力伝達経路から分岐して少なくとも一組のハイポイドギヤを介して動力を副駆動輪に伝達する第２の動力伝達経路とを備えた車両用動力伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の走行時にエンジンの動力が常時伝達される主駆動輪と、エンジンの動力が常時あるいは必要に応じて伝達される副駆動輪とを備えた四輪駆動車両では、その動力伝達経路にハイポイドギヤが配置されており、車体前後方向に配置されたシャフトと車体左右方向に配置されたシャフトとの間で動力伝達を行うようになっている。かかるハイポイドギヤが収納されるトランスファーやリヤドライブユニットの内部にはＡＴＦやＭＴＦのような潤滑油が充填されているが、ハイポイドギヤは他のギヤやクラッチに比べて潤滑条件が厳しいため、専用の潤滑油を用いないとスコーリングやピッチングと呼ばれる歯面の損傷が発生する虞がある。
【０００３】
そこで、特開平１０−２８１２６７号公報に記載されたものは、一組のハイポイドギヤと一対のクラッチとを収納するリヤドライブユニットの内部を隔壁で仕切り、一組のハイポイドギヤを収納する空間と一対のクラッチを収納する空間とに、それぞれ専用の潤滑油を充填するものが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように２種類の潤滑油を使用すると、コストの上昇やメンテナンス性の低下等の不具合が発生するため、ＡＴＦやＭＴＦのような通常の潤滑油でハイポイドギヤの潤滑を行えるようにすることが望ましい。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ハイポイドギヤ用の特殊な潤滑油を用いることなく、ハイポイドギヤの異常な発熱による損傷を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に、請求項１に記載された発明によれば、駆動源からの動力を主駆動輪に伝達する第１の動力伝達経路と、第１の動力伝達経路から分岐して少なくとも一組のハイポイドギヤを介して動力を副駆動輪に伝達する第２の動力伝達経路とを備えた車両用動力伝達装置において、前記少なくとも一組のハイポイドギヤへの動力の伝達量を調整可能なクラッチを備え、前記少なくとも一組のハイポイドギヤの噛み合い歯面における摩擦熱が所定値以下となるようにクラッチを制御することを特徴とする車両用動力伝達装置が提案される。
【０００７】
上記構成によれば、駆動源の動力を主駆動輪に伝達する第１の動力伝達経路から分岐して動力を副駆動輪に伝達する第２の動力伝達経路に少なくとも一組のハイポイドギヤを配置し、そのハイポイドギヤへの動力の伝達量をクラッチで調整して噛み合い歯面における摩擦熱が所定値以下となるように制御するので、ハイポイドギヤ用の特殊な潤滑油を用いることなく、ハイポイドギヤの発熱を防止して損傷を回避することができる。特に、ハイポイドギヤの回転数は主駆動輪に連動せずに副駆動輪に連動することになるので、摩擦係数の小さい路面で主駆動輪が激しくスリップするような状況においても、ハイポイドギヤの回転数は主駆動輪のスリップの影響を直接受けず、結果としてクラッチで伝達トルクの極端な制限をせずともハイポイドギヤの発熱量は所定値以下にとどまり、車両の走破性能を損なうことなくハイポイドギヤの損傷を回避することができる。
【０００８】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記少なくとも一組のハイポイドギヤの噛み合い歯面における摩擦熱を、前記少なくとも一組のハイポイドギヤの伝達トルクと回転数とにより推定することを特徴とする車両用動力伝達装置が提案される。
【０００９】
上記構成によれば、ハイポイドギヤの噛み合い歯面における摩擦熱をその伝達トルクと回転数とにより推定するので、前記摩擦熱を正確に推定することができる。
【００１０】
尚、実施例の第１、第２ハイポイドギヤ１５，１８は本発明のハイポイドギヤに対応し、実施例のエンジンＥは本発明の駆動源に対応し、実施例の前輪Ｗｆ，Ｗｆおよび後輪Ｗｒ，Ｗｒはそれぞれ本発明の主駆動輪および副駆動輪に対応する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１２】
図１〜図５は本発明の第１実施例を示すもので、図１は四輪駆動車両の全体構成図、図２は前輪および後輪の差回転ΔＮとクラッチの締結トルクＴとの関係を示すグラフ、図３は後輪の回転数ＮＲと補正係数Ｋとの関係を示すグラフ、図４は後輪の回転数ＮＲとクラッチの締結トルクＴとの関係を示すグラフ、図５はハイポイドギヤの回転数ｎと伝達トルクｔとの関係を示すグラフである。
【００１３】
図１に示すように、デマンド型のフルタイム四輪駆動車両Ｖは、エンジンＥの動力がトランスミッション１１、ディファレンシャルギヤ１２および左右の車軸１３Ｌ，１３Ｒを介して主駆動輪である左右の前輪Ｗｆ，Ｗｆに伝達される。ディファレンシャルギヤ１２に接続されたトランスファー１４は一組の駆動ハイポイドギヤ１５ａおよび従動ハイポイドギヤ１５ｂよりなる第１ハイポイドギヤ１５を備えており、駆動ハイポイドギヤ１５ａを支持するシャフト２１にクラッチ２２が配置される。従動ハイポイドギヤ１５ｂは車体前後方向に延びるプロペラシャフト１６の前端に接続され、プロペラシャフト１６の後端にリヤドライブユニット１７が接続される。リヤドライブユニット１７は一組の駆動ハイポイドギヤ１８ａおよび従動ハイポイドギヤ１８ｂよりなる第２ハイポイドギヤ１８を備えており、駆動ハイポイドギヤ１８ａはプロペラシャフト１６の後端に接続され、従動ハイポイドギヤ１８ｂはディファレンシャルギヤ２３、左右のクラッチ１９Ｌ，１９Ｒおよび左右の車軸２０Ｌ，２０Ｒを介して副駆動輪である左右の後輪Ｗｒ，Ｗｒに接続される。
【００１４】
四輪駆動車両Ｖのトランスファー１４およびリヤドライブユニット１７には、第１、第２ハイポイドギヤ１５，１８のための専用の潤滑油ではなく、通常の潤滑油が使用される。
【００１５】
電子制御ユニットＵは、前輪Ｗｆ，Ｗｆの回転数ＮＦおよび後輪Ｗｒ，Ｗｒの回転数ＮＲに基づいてクラッチ２２の締結トルクＴ、つまり後輪Ｗｒ，Ｗｒに伝達する駆動トルクを制御する。図２に示すように、基本的にクラッチ２２の締結トルクＴは主駆動輪である前輪Ｗｆ，Ｗｆのスリップ量に応じて決定され、前輪Ｗｆ，Ｗｆのスリップ量は前輪Ｗｆ，Ｗｆの回転数ＮＦと後輪Ｗｒ，Ｗｒの回転数ＮＲとの差回転ΔＮに基づいて推定される。
【００１６】
これとは別個に、電子制御ユニットＵは、後輪Ｗｒ，Ｗｒの回転数ＮＲに基づいてクラッチ２２の締結トルクＴ、つまり後輪Ｗｒ，Ｗｒに伝達する駆動トルクを制御する。即ち、図３に示すように、後輪Ｗｒ，Ｗｒの回転数ＮＲの増加に応じて減少する補正係数Ｋを算出し、この補正係数Ｋを図２で算出したクラッチ２２の締結トルクＴに乗算することで補正を行う。その結果、中高速走行時における不必要なクラッチ２２の締結トルクＴの増加を制限し、図４に▲１▼で示すクラッチ２２の締結トルクＴの特性を得ることができる。
【００１７】
ところで、第１ハイポイドギヤ１５および第２ハイポイドギヤ１８の噛み合い歯面には運転条件に応じて摩擦熱が発生し、その摩擦熱が材料および潤滑油によって決まる限界値を超えるとスコーリング等の歯面損傷が発生する。歯面損傷の程度は、歯面の接触面圧と滑り速度との積で決まる摩擦仕事率に依存するため、一般的な潤滑油でもスコーリング等の歯面損傷を起こさないためには、前記摩擦仕事率が常に限界値を超えないようにクラッチ２２の締結トルクＴを制御する必要がある。
【００１８】
ヘルツの法則により、ハイポイドギヤの噛み合い歯面の面圧はその伝達トルクｔの平方根に比例し、ハイポイドギヤの滑り速度は回転数ｎに比例するため、限界値を超えないためのハイポイドギヤの回転数ｎと伝達トルクｔとの関係は図５に示すようになり、図５の特性ラインの下側の領域ではハイポイドギヤの歯面の損傷が防止される。このように、ハイポイドギヤの噛み合い歯面における摩擦熱を、その伝達トルクｔと回転数ｎとにより推定するので、前記摩擦熱を正確に推定することができる。
【００１９】
ハイポイドギヤの回転数ｎは後輪Ｗｒ，Ｗｒの回転数ＮＲと比例関係にあり、ハイポイドギヤの伝達トルクｔはクラッチ２２の締結トルクＴと比例関係にあるため、図５の特性ラインを図４に当てはめると、▲２▼の特性ラインが得られる。図４において、クラッチ２２の締結トルクＴ、つまり後輪Ｗｒ，Ｗｒに伝達する駆動トルクの最大値である▲１▼の特性ラインは、ハイポイドギヤの歯面の損傷を防止できる限界である▲２▼の特性ラインの下側に位置するため、一般的な潤滑油でも第１、第２ハイポイドギヤ１５，１８の損傷を確実に防止することができる。
【００２０】
以上のように、本実施例の本質的な特徴は、第１、第２ハイポイドギヤ１５，１８が主駆動輪である前輪Ｗｆ，Ｗｆに直接連動しておらず、その間にクラッチ２２が介在しているため、前輪Ｗｆ，Ｗｆが急激にスリップしても、図４の▲１▼の特性ラインのように後輪Ｗｒ，Ｗｒの回転数ＮＲでクラッチ２２の締結トルクＴを制限しておけば、第１、第２ハイポイドギヤ１５，１８の伝達トルクｔと歯面の摩擦仕事率とを減少させて摩擦熱が過大になるのを防止できることにある。
【００２１】
また第１、第２ハイポイドギヤ１５，１８の回転数は主駆動輪である前輪Ｗｆ，Ｗｆに連動せずに副駆動輪である後輪Ｗｒ，Ｗｒに連動するので、摩擦係数の小さい路面で前輪Ｗｆ，Ｗｆが激しくスリップしたような場合でも、第１、第２ハイポイドギヤ１５，１８の回転数は前輪Ｗｆ，Ｗｆのスリップの影響を直接受けることはない。従って、クラッチ２２で伝達トルクの極端な制限をしなくても、第１、第２ハイポイドギヤ１５，１８の発熱量を抑えることができ、車両の走破性能を損なうことなく第１、第２ハイポイドギヤ１５，１８の損傷を回避することができる。
【００２２】
次に、図６に基づいて本発明の第２実施例を説明する。
【００２３】
図１の第１実施例と図６の第２実施例とを比較すると明らかなように、第１実施例のクラッチ２２が第１ハイポイドギヤ１５の駆動ハイポイドギヤ１５ａの回転軸２１に設けられているのに対し、第２実施例のクラッチ２２は第２ハイポイドギヤ１８の駆動ハイポイドギヤ１８ａのシャフト２４に設けられている点で異なっており、その他の構造は同一である。
【００２４】
この第２実施例によれば、クラッチ２２を締結することで後輪Ｗｒ，Ｗｒに駆動トルクを配分して四輪駆動状態を実現することができ、第２ハイポイドギヤ１８の歯面の摩擦仕事率が過大になる虞がある時にクラッチ２２の締結トルクＴを低減することで、第２ハイポイドギヤ１８の専用の潤滑油を使用することなく歯面の損傷を防止することができる。
【００２５】
尚、第２実施例の第１ハイポイドギヤ１５の回転数ｎはクラッチ２２の締結状態に関わらずに前輪Ｗｆ，Ｗｆの回転数ＮＦに連動するため、前輪Ｗｆ，Ｗｆの過剰なスリップ状態では第１ハイポイドギヤ１５の回転数ｎが増加して摩擦仕事率が大きくなってしまう場合がある。従って、この第２実施例では、第１ハイポイドギヤ１５の寸法を大型化して歯面の摩擦仕事率を低下させたり、専用の潤滑油が必要となる場合もある。
【００２６】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００２７】
例えば、四輪駆動車両Ｖの形態として、以下のような種々のものが本発明に含まれる。
▲１▼　前輪Ｗｆ，Ｗｆが主駆動輪で後輪Ｗｒ，Ｗｒが副駆動輪であり、車体中央に設けたトランスミッションから前方に配分した駆動力を第１ハイポイドギヤを介して前輪Ｗｆ，Ｗｆに伝達し、トランスミッションから後方に配分した駆動力をクラッチおよび第２ハイポイドギヤを介して後輪Ｗｒ，Ｗｒに伝達するもの。
▲２▼　後輪Ｗｒ，Ｗｒが主駆動輪で前輪Ｗｆ，Ｗｆが副駆動輪であり、車体中央に設けたトランスミッションから後方に配分した駆動力を第１ハイポイドギヤを介して後輪Ｗｒ，Ｗｒに伝達し、トランスミッションから前方に配分した駆動力をクラッチおよび第２ハイポイドギヤを介して前輪Ｗｆ，Ｗｆに伝達するもの。
▲３▼　後輪Ｗｒ，Ｗｒが主駆動輪で前輪Ｗｆ，Ｗｆが副駆動輪であり、車体後部に設けたトランスミッションから、クラッチ、第１ハイポイドギヤおよび第２ハイポイドギヤを介して前輪Ｗｆ，Ｗｆに駆動力を伝達するもの。
▲４▼　後輪Ｗｒ，Ｗｒが主駆動輪で前輪Ｗｆ，Ｗｆが副駆動輪であり、車体後部に設けたトランスミッションから、第１ハイポイドギヤ、クラッチおよび第２ハイポイドギヤを介して前輪Ｗｆ，Ｗｆに駆動力を伝達するもの。
【００２８】
また実施例の四輪駆動車両Ｖは二組のハイポイドギヤ１５，１８を備えているが、少なくとも一組のハイポイドギヤを備えていれば良い。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、駆動源の動力を主駆動輪に伝達する第１の動力伝達経路から分岐して動力を副駆動輪に伝達する第２の動力伝達経路に少なくとも一組のハイポイドギヤを配置し、そのハイポイドギヤへの動力の伝達量をクラッチで調整して噛み合い歯面における摩擦熱が所定値以下となるように制御するので、ハイポイドギヤ用の特殊な潤滑油を用いることなく、ハイポイドギヤの発熱を防止して損傷を回避することができる。特に、ハイポイドギヤの回転数は主駆動輪に連動せずに副駆動輪に連動することになるので、摩擦係数の小さい路面で主駆動輪が激しくスリップするような状況においても、ハイポイドギヤの回転数は主駆動輪のスリップの影響を直接受けず、結果としてクラッチで伝達トルクの極端な制限をせずともハイポイドギヤの発熱量は所定値以下にとどまり、車両の走破性能を損なうことなくハイポイドギヤの損傷を回避することができる。
【００３０】
また請求項２に記載された発明によれば、ハイポイドギヤの噛み合い歯面における摩擦熱をその伝達トルクと回転数とにより推定するので、前記摩擦熱を正確に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】四輪駆動車両の全体構成図
【図２】前輪および後輪の差回転ΔＮとクラッチの締結トルクＴとの関係を示すグラフ
【図３】後輪の回転数ＮＲと補正係数Ｋとの関係を示すグラフ
【図４】後輪の回転数ＮＲとクラッチの締結トルクＴとの関係を示すグラフ
【図５】ハイポイドギヤの回転数ｎと伝達トルクｔとの関係を示すグラフ
【図６】本発明の第２実施例に係る四輪駆動車両の全体構成図
【符号の説明】
１５　　　　第１ハイポイドギヤ（ハイポイドギヤ）
１８　　　　第２ハイポイドギヤ（ハイポイドギヤ）
２２　　　　クラッチ
Ｅ　　　　　エンジン（駆動源）
Ｗｆ　　　　前輪（主駆動輪）
Ｗｒ　　　　後輪（副駆動輪）
ｎ　　　　　ハイポイドギヤの回転数
ｔ　　　　　ハイポイドギヤの伝達トルク
【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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