(57)【要約】【課題】タイトコーナブレーキ現象を防止することができると共に、フロントアクスル装置の構成の簡素化を図ることができる４輪駆動車のフロントディファレンシャルを提供することである。【解決手段】左右フロントドライブシャフト１０ａ、１０ｂの対向端部を覆う回転可能な駆動輪２４に入力軸２１に設けられたドライブピニオン２３に噛合するリングギヤ２６を取付ける。駆動輪２４の内側に設けられた従動輪２７に左右フロントドライブシャフト１０ａ、１０ｂの軸端部に取付けられたサイドギヤ３０に噛合するデフピニオン２９を回転自在に設ける。駆動輪２４と従動輪２７の相互間に２方向クラッチ４０と、その２方向クラッチ４０の係合を制御する制御機構５０とを設け、４ＷＤの走行状態でタイトコーナを回るとき、２方向クラッチ４０を係合解除して、２ＷＤの走行状態に切換え、タイトコーナブレーキ現象を防止する。【選択図】図３
2005207471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右のフロントドライブシャフトを中心として回転自在に支持された駆動輪の内側に従動輪を設け、前記駆動輪には入力軸の軸端部に設けられたドライブピニオンと噛合するリングギヤを取付け、前記従動輪には前記左右のフロントドライブシャフトの対向端部に設けられたサイドギヤのそれぞれに噛合するデフピニオンを回転自在に支持し、前記駆動輪と従動輪の相互間に２方向クラッチと、外部からの信号により作動して２方向クラッチの係合および係合解除を制御する制御機構を組込んだ４輪駆動車のフロントディファレンシャル。
【請求項２】
前記２方向クラッチが、駆動輪の内周に設けられた円筒面および従動輪の外周に設けられたカム面に対して係合可能な係合子と、その係合子を保持する保持器と、その保持器を前記係合子が円筒面およびカム面に対して係合解除する中立位置に保持するスイッチばねとから成る請求項１に記載の４輪駆動車のフロントディファレンシャル。
【請求項３】
前記制御機構が、前記駆動輪に連結されたロータと、前記保持器に対して回り止めされ、かつ軸方向に移動可能に支持されたアーマチュアと、そのアーマチュアをロータから離反する方向に押圧するリターンばねと、電磁コイルを有し、その電磁コイルに対する通電によってアーマチュアをロータに吸着させる電磁石とから成る請求項２に記載の４輪駆動車のフロントディファレンシャル。
【請求項４】
前輪および後輪の回転速度を速度センサで検出し、その前後輪の回転速度差が予め設定された設定値を超えた場合に前記電磁コイルに通電するようにした請求項３に記載の４輪駆動車におけるフロントディファレンシャル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＦＲベースの４輪駆動車におけるフロントディファレンシャルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、モード切換えスイッチを有するＦＲベースの４輪駆動車においては、モード切換えスイッチの操作によって、通常走行時には２輪駆動（２ＷＤ）で走行し、必要に応じて４輪駆動（４ＷＤ）に切換えて走行するようにしている。
【０００３】
４ＷＤでの走行では前後輪を同時に駆動する状態にあるため、舗装路のタイトコーナを旋回すると、ブレーキ現象が発生する。このため、ハンドルを切る前にモード切換えスイッチを２ＷＤモードに切換える必要が生じ、ドライビングテクニックが必要とされる。
【０００４】
そのような問題点を解決するため、本件出願人は、タイトコーナで前輪を駆動状態から空転状態に自動的に切換えることができるようにした回転伝達装置を既に提案している（特許文献１参照）。
【０００５】
上記回転伝達装置は、駆動部材と従動部材の相互間に係合子の噛み込み力を結合力とする制御型の２方向クラッチを組込み、その２方向クラッチの軸方向一側に電磁石を有する制御装置を設け、その制御装置の電磁石に対する通電と遮断とによって前記２方向クラッチの係合および係合解除を制御するようにしている。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３２６７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記回転伝達装置においては、一方の前輪を駆動するフロントドライブシャフトを前輪とフロントディファレンシャルとの間で入力軸部と出力軸部とに分割し、その分割間に組込む構成であるため、フロントアクスル装置の部品点数が多くなって構成が複雑化し、また、組立てに手間がかかる不都合がある。
【０００８】
また、ＦＲベースの４輪駆動車では、エンジン周りに各種の部品が配置されてフロントドライブシャフトの半径方向に余裕の無い場合が多く、回転伝達装置を組込むことができない場合がある。
【０００９】
この発明の課題は、タイトコーナでのブレーキ現象を防止することができると共に、フロントアクスル装置の構成の簡素化を図ることができる４輪駆動車のフロントディファレンシャルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、この発明においては、左右のフロントドライブシャフトを中心として回転自在に支持された駆動輪の内側に従動輪を設け、前記駆動輪には入力軸の軸端部に設けられたドライブピニオンと噛合するリングギヤを取付け、前記従動輪には前記左右のフロントドライブシャフトの対向端部に設けられたサイドギヤのそれぞれに噛合するデフピニオンを回転自在に支持し、前記駆動輪と従動輪の相互間に２方向クラッチと、外部からの信号により作動して２方向クラッチの係合および係合解除を制御する制御機構を組込んだ構成を採用したのである。
【００１１】
上記のように構成すれば、２方向クラッチを係合状態にすると、入力軸の回転は、ドライブピニオンおよびリングギヤを介して駆動輪に伝達され、その駆動輪の回転は２方向クラッチを介して従動輪に伝達される。また、従動輪の回転はデフピニオンおよびサイドギヤを介して右側フロントドライブシャフトおよび左側フロントドライブシャフトに伝達されるため、４ＷＤ状態で走行することになる。
【００１２】
一方、２方向クラッチを係合解除すると、駆動輪と従動輪の結合が解除されて２ＷＤの走行状態となる。このとき、車輪から右側ドライブシャフトおよび左側ドライブシャフトに伝達される回転はサイドギヤおよびデフピニオンを介して従動輪に伝達されるが、２方向クラッチが係合解除状態であるため、従動輪は空転して駆動輪に伝わらず、２ＷＤ状態で走行することになる。
【００１３】
このため、４ＷＤでの走行時において、舗装路のタイトコーナを回るとき、外部からの信号により制御機構を作動させて２方向クラッチを係合解除させることにより、タイトコーナでのブレーキ現象を防止することができる。
【００１４】
また、フロントディファレンシャル内に２ＷＤから４ＷＤに、あるいは４ＷＤから２ＷＤに切換える２方向クラッチを組込むことによって、フロントドライブシャフトを入力軸部と出力軸部に分割する必要がなくなる。このため、ドライブシャフトの分割部間に制御型２方向クラッチを有する回転伝達装置を組込むようにした従来の４輪駆動車に比較してフロントアクスル装置の構成の簡素化を図ることができる。
【００１５】
ここで、駆動輪と従動輪を係合および結合解除する２方向クラッチとして、駆動輪の内周に設けられた円筒面および従動輪の外周に設けられたカム面に対して係合可能な係合子と、その係合子を保持する保持器と、その保持器を前記係合子が円筒面およびカム面に対して係合解除する中立位置に保持するスイッチばねとからものを採用することができる。
【００１６】
また、制御機構として、前記駆動輪に連結されたロータと、前記保持器に対して回り止めされ、かつ軸方向に移動可能に支持されたアーマチュアと、そのアーマチュアをロータから離反する方向に押圧するリターンばねと、電磁コイルを有し、その電磁コイルに対する通電によってアーマチュアをロータに吸着させる電磁石とからなるものを採用することができる。
【００１７】
上記制御機構の電磁コイルへの通電には、前輪および後輪の回転速度を速度センサで検出し、その前後輪の回転速度差が予め設定された設定値を超えた場合に前記電磁コイルに通電するようにした構成を採用することができる。
【発明の効果】
【００１８】
上記のように、この発明においては、フロントディファレンシャル内にリングギヤを支持する駆動輪とデフピニオンを支持する従動輪とを組込み、その駆動輪と従動輪の相互間に制御型の２方向クラッチと、その２方向クラッチを制御する制御機構とを組込んだことによって、２方向クラッチを制御することによって２ＷＤから４ＷＤに、あるいは４ＷＤから２ＷＤに切換えることができると共に、フロントドライブシャフトを軸方向に分割する必要がないため、その分割部間に回転伝達装置を組込むようにした従来のフロントアクスル装置に比較して構成の簡素化を図ることができる。
【００１９】
また、オートモードを選択する４ＷＤの走行状態において、舗装路のタイトコーナを旋回すると、２方向クラッチが切れて２ＷＤに瞬時に切換わるため、タイトコーナでのブレーキ現象を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係るフロントディファレンシャルを組込んだＦＲベースの４輪駆動車の車輪駆動系のレイアウトを示す。エンジン１の回転はトランスミッション２を介してトランスファ３に伝達される。
【００２１】
トランスファ３は、モード切換えスイッチ４の操作によって２ＷＤと４ＷＤとに切換えられ、２ＷＤ走行時にはリアプロペラシャフト５を回転させ、一方、４ＷＤ走行時にはリアプロペラシャフト５およびフロントプロペラシャフト６の両プロペラシャフトを回転させるようになっている。
【００２２】
リアプロペラシャフト５の回転はリアディファレンシャル７を介して右側ドライブシャフト８ａおよび左側ドライブシャフト８ｂに伝達され、左右の後輪９が回転される。
【００２３】
一方、フロントプロペラシャフト６の回転は、この発明に係るフロントディファレンシャルＡを介して右側フロントドライブシャフト１０ａおよび左側フロントドライブシャフト１０ｂに伝達され、左右の前輪１１が回転される。
【００２４】
左右の後輪９および左右の前輪１１の回転速度は速度センサ１２によって個々に検出され、各速度センサ１２から出力される検出信号はコントローラユニット（ＥＣＵ）１３に入力される。左右の後輪９の代りにトランスファ３の出力軸上に速度センサを取付けてもよい。
【００２５】
また、ＥＣＵ１３には、モード切換えスイッチ４の切換え信号、エンジン１の回転速度を検出するセンサ、トランスミッション２の変速モードあるいはギヤモードを検出するセンサ、トランスファ３の出力軸の回転速度を検出するセンサの各センサから出力される検出信号も入力される。
【００２６】
ＥＣＵ１３は、各センサから入力される信号に基づいてトランスファ３の切換えを制御すると共に、後述する電磁石５７を制御する。その制御に際し、モード切換えスイッチ４をＡＵＴＯモードにセットする車両の走行状態において、ＥＣＵ１３は後輪９と前輪１１の回転速度差を演算し、その演算値と予め設定された設定値との比較をし、上記演算値が設定値以下の場合に、電磁石５７への通電を遮断する。また、演算値が設定値を超えると、電磁石５７に通電するようになっている。
【００２７】
図２乃至図５は、フロントディファレンシャルＡの詳細を示す。フロントディファレンシャルＡはハウジング２０を有し、そのハウジング２０内にフロントプロペラシャフト６に連結される入力軸２１と、前記右側フロントドライブシャフト１０ａおよび左側フロントドライブシャフト１０ｂの端部が挿入され、前記入力軸２１と左、右フロントドライブシャフト１０ａ、１０ｂは直交の配置とされている。
【００２８】
入力軸２１は軸受２２と他端の軸受（図示省略）によって回転自在に支持され、その軸端部にはドライブピニオン２３が設けられている。
【００２９】
ハウジング２０内には、左右フロントドライブシャフト１０ａ、１０ｂと同軸上に駆動輪２４が設けられている。駆動輪２４は軸受２５によって回転自在に支持され、その駆動輪２４に取付けられたリングギヤ２６は入力軸２１のドライブピニオン２３と噛合している。
【００３０】
駆動輪２４の内側には従動輪２７が設けられている。従動輪２７はリング部２７ａの一端部に大径の円筒部２７ｂを設けた構成とされ、その円筒部２７ｂによって両端部から支持されたピニオン軸２８に一対のデフピニオン２９が設けられている。デフピニオン２９はピニオン軸２８によって回転自在に支持されている。各デフピニオン２９は左右フロントドライブシャフト１０ａ、１０ｂの対向端部に取付けられたサイドギヤ３０と噛合している。
【００３１】
駆動輪２４と従動輪２７の相互間には制御型２方向クラッチ４０と、その２方向クラッチ４０の係合および係合解除を制御する制御機構５０とが組込まれている。
【００３２】
２方向クラッチ４０は、駆動輪２４の内側に圧入されたレース４１を有し、そのレース４１の内周に円筒面４２を設け、従動輪２７におけるリング部２７ａの外周には上記円筒面４２との間で楔形空間を形成する複数のカム面４３を設け、各カム面４３と円筒面４２との間にローラから成る係合子４４を組込み、各係合子４４を保持器４５で保持し、その保持器４５にスイッチばね４６の弾性力を付して係合子４４を円筒面４２およびカム面４３に対して係合解除された中立位置に保持するようにしている。
【００３３】
ここで、スイッチばね４６は、図４に示すように、円弧状部４６ａの両端に外方向に向く一対の係合片４６ｂを設けた構成とされ、上記円弧状部４６ａがリング部２７ａの端面に形成された円形凹部４７内に組込まれ、一対の係合片４６ｂが円形凹部４７の周壁に形成された切欠部４８および保持器４５の端面に設けられた切欠き４９内に挿入されて、上記切欠部および切欠き４８、４９の両端を周方向で相反する方向にそれぞれ押圧している。
【００３４】
図３に示すように、制御機構５０は、駆動輪２４にロータ５１を取付け、そのロータ５１に設けられた吸着板部５２と保持器４５との間にアーマチュア５３を組込み、そのアーマチュア５３に形成された係合孔５４に保持器４５の端面に設けられた突片５５を挿入してアーマチュア５３を回り止めし、かつ軸方向に移動可能に支持し、そのアーマチュア５３を吸着板部５２との間に組込んだリターンばね５６により保持器４５に向けて押圧し、前記吸着板部５２の他側方に電磁石５７を設けている。５８は電磁石５７の電磁コイルを示している。
【００３５】
上記の構成から成る制御機構５０において、図１に示すＥＣＵ１３は、後輪９と前輪１１の回転速度差が設定値より大きい場合に電磁石５７の電磁コイル５８に通電する。その通電によってアーマチュア５３がロータ５１の吸着板部５２に吸着され、保持器４５がロータ５１に対して回り止めされる。
【００３６】
実施の形態で示す４輪駆動車は上記の構造から成り、図１に示すモード切換えスイッチ４をＡＵＴＯモードにセットした状態で車両を走行させると、通常走行時には後輪９と前輪１１の回転速度差が小さく、その回転速度差はＥＣＵ１３に予め設定された設定値以下であるため、電磁石５７の電磁コイル５８に対する通電はＯＦＦとされ、２方向クラッチ４０はスイッチばね４６の作用により係合子４４が円筒面４２およびカム面４３に係合しない中立位置に保持される。
【００３７】
このため、駆動輪２４と従動輪２７とは切り離され、４輪駆動車は２ＷＤの走行状態で走行する。
【００３８】
２ＷＤの走行状態において、後輪９がスリップし、その後輪９の回転速度が早くなって、後輪９と前輪１１の回転速度差が予め設定された設定値を超えると、ＥＣＵ１３によって電磁石５７の電磁コイル５８に通電される。電磁コイル５８に対する通電により、アーマチュア５３がロータ５１の吸着板部５２に吸着され、その吸着によって保持器４５はロータ５１に結合される。これによって、４輪駆動車は４ＷＤの走行状態で走行する。
【００３９】
このとき、フロントプロペラシャフト６の回転はドライブピニオン２３およびリングギヤ２６を介して駆動輪２４に伝達され、その駆動輪２４に前記ロータ５１が連結されているため、保持器４５とロータ５１の結合により、保持器４５は駆動輪２４と共に回転すると共に、従動輪２７に対して相対回転する。
【００４０】
従動輪２７に対する保持器４５の相対回転によって係合子４４が円筒面４２およびカム面４３に係合し、２方向クラッチ４０は駆動輪２４と従動輪２７とを結合する。
【００４１】
このため、駆動輪２４の回転は、２方向クラッチ４０を介して従動輪２７に伝達され、その従動輪２７の回転はデフピニオン２９およびサイドギヤ３０を介してフロントドライブシャフト１０ａ、１０ｂに伝達されて前輪１１が回転し、４ＷＤの走行状態に切換えられる。
【００４２】
４ＷＤの走行状態において、舗装路のタイトコーナを旋回すると、前輪１１の回転速度が後輪９の回転速度を上回るが、このときの両輪の回転速度差は設定値以下で有るため、ＥＣＵ１３によって、電磁石５７の電磁コイル５８に対する通電がＯＦＦとされる。
【００４３】
電磁コイル５８に対する通電が遮断されると、スイッチばね４６の作用により保持器４５は係合子４４が円筒面４２およびカム面４３に対して係合が解除される中立位置に戻され、２方向クラッチ４０の結合解除によって４輪駆動車は２ＷＤの走行状態に切換えられる。このため、タイトコーナでのブレーキ現象の発生が防止される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】この発明に係るフロントディファレンシャルを採用した４輪駆動車の概略図
【図２】図１のフロントディファレンシャルを示す一部切欠平面図
【図３】図２の主要部を拡大して示す断面図
【図４】図３のIV−IV線に沿った断面図
【図５】図３のＶ−Ｖ線に沿った断面図
【符号の説明】
【００４５】
９  後輪
１０ａ、１０ｂ  フロントドライブシャフト
１１  前輪
２１  入力軸
２３  ドライブピニオン
２４  駆動輪
２６  リングギヤ
２７  従動輪
２９  デフピニオン
３０  サイドギヤ
４０  ２方向クラッチ
４２  円筒面
４３  カム面
４４  係合子
４５  保持器
４６  スイッチばね
５０  制御機構
５１  ロータ
５３  アーマチュア
５６  リターンばね
５７  電磁石
５８  電磁コイル
【図１】
2005207471.tif 000003
【図２】
2005207471.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005207471.tif 000006
【図５】
2005207471.tif 000007