(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機の駆動力を変速するトランスミッション装置と、ニュートラル位置とニュートラル位置以外に２段以上の変速段を備え、トランスミッション装置からの駆動力を変速する副変速機構とを備えた動力伝達装置において、前記トランスミッション装置を、原動機の駆動力を無段階に変速可能な無段変速装置とすると共に、副変速機構からの駆動力を前輪側と後輪側に分配する動力分配装置と、副変速機構の入力側と出力側の各回転速度をそれぞれ検知する第１と第２の検知手段と、副変速機構の切り換え時に、前記入力側と出力側の各回転速度が同調するようにトランスミッション装置を変速操作するコントローラとを備えていることを特徴とする動力伝達装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発明であって、副変速機構が、互いに噛み合う部材間の回転速度を同期させるシンクロ機構を備えていることを特徴とする動力伝達装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の発明であって、トランスミッション装置が、入力軸に連結された入力ディスクと、出力側の伝達部材に連結された出力ディスクと、各ディスクと接触する摩擦ローラの揺動操作により入力ディスクの回転を変速して出力ディスクに伝達するトロイダル式無段変速機であることを特徴とする動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トランスミッション装置と動力分配装置と副変速機構とを備えた動力伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平８−２１５０３号公報に図６のようなトロイダル式無段変速機３０１（トランスミッション装置）が記載されており、特開平８−２６８０９８号公報に図７のような動力分配装置４０１が記載されている。
【０００３】
トロイダル式無段変速機３０１は２輪駆動車に用いられているもので、トルクコンバータ３０３、前後切り換え機構３０５、無段変速部３０７，３０９、出力部３１１などから構成されている。
【０００４】
エンジンの駆動力はトルクコンバータ３０３から前後切り換え機構３０５に伝達される。前後切り換え機構３０５は、プラネタリーギヤ機構と多板クラッチなどから構成されており、伝達された駆動力の回転方向を車両の前進と後進に応じて切り換え、無段変速部３０７，３０９に伝達する。
【０００５】
無段変速部３０７は、一対の入力ディスク３１３と出力ディスク３１５、摩擦ローラ３１７、入力軸３１９と出力軸３２１などから構成されており、無段変速部３０９は、一対の入力ディスク３２３と出力ディスク３２５、摩擦ローラ３２７、無段変速部３０７と共用の入力軸３１９と出力軸３２１などから構成されている。
【０００６】
入力軸３１９は前後切り換え機構３０５側に連結されており、出力軸３２１は入力軸３１９の外周に配置されている。
【０００７】
入力ディスク３１３と出力ディスク３１５、入力ディスク３２３と出力ディスク３２５は、それぞれの摩擦面のプロフィールが対向して円を形成するように互いに向き合って配置されており、各入力ディスク３１３，３２３は入力軸３１９に固定され、各出力ディスク３１５，３２５は出力軸３２１に固定されている。
【０００８】
また、摩擦ローラ３１７，３２７は、入力ディスク３１３と出力ディスク３１５の各摩擦面、入力ディスク３２３と出力ディスク３２５の各摩擦面にそれぞれ押圧されており、前後切り換え機構３０５から入力軸３１９に伝達された駆動力は、各摩擦面に発生する摩擦力によって入力ディスク３１３，３２３から摩擦ローラ３１７，３２７を介して出力ディスク３１５，３２５に伝達され出力軸３２１を回転させる。
【０００９】
このとき、摩擦ローラ３１７，３２７を揺動操作して傾斜角を変えると各ディスクとの接触円径が変わり、例えば、摩擦ローラ３１７，３２７を入力ディスク３１３，３２３との接触円径が大きくなり、出力ディスク３１５，３２５との接触円径が小さくなる方向に傾斜させれば出力軸３２１の回転は増速され、反対方向に傾斜させれば減速される。
【００１０】
出力部３１１は、ギヤ組３２９，３３１、副軸３３３、アイドラ（図示されていない）、出力軸３３５などから構成されている。
【００１１】
ギヤ組３２９は上記の出力軸３２１と副軸３３３とを連結している。また、ギヤ組３３１は副軸３３３上のギヤ３３７、出力軸３３５上のギヤ３３９、これらのギヤ３３７，３３９を連結する上記のアイドラによって構成され、副軸３３３と出力軸３３５とを連結している。
【００１２】
出力軸３３５はトルクコンバータ３０３、前後切り換え機構３０５、無段変速部３０７，３０９と同軸配置されており、副軸３３３はこれらと平行に配置されている。
【００１３】
無段変速部３０７，３０９から出力軸３２１に出力された駆動力は、ギヤ組３２９から副軸３３３、ギヤ組３３１、出力軸３３５を介して車輪側に送られる。
【００１４】
また、図７の動力分配装置４０１は、例えば、上記のトロイダル式無段変速機３０１のようなトランスミッション装置の後段に組み付けられて４輪駆動車用の動力伝達装置を構成する。
【００１５】
この動力分配装置４０１は、トランスミッション装置の出力軸に連結された入力軸４０３、主軸４０５、前輪側動力伝達系の一部を構成するチェーン伝動機構４０７、Ｈｉｇｈ−Ｌｏｗ切換機構（以下、Ｈｉ−Ｌｏ切換機構）４０９、その後段に配置されて前輪側の動力伝達系を断続し２輪駆動状態と４輪駆動状態との切り換えを行うコーンクラッチ４１１及び噛み合いクラッチ４１３（２−４切換機構）、Ｈｉ−Ｌｏ切換機構４０９とコーンクラッチ４１１と噛み合いクラッチ４１３を操作する操作機構４１５、前輪側動力伝達系に伝達する駆動力の大きさを制御する多板クラッチ４１７とそのアクチュエータ４１９などから構成されている。
【００１６】
入力軸４０３と主軸４０５は同軸配置されており、主軸４０５は後輪のプロペラシャフト側に連結されている。また、コーンクラッチ４１１と噛み合いクラッチ４１３と多板クラッチ４１７は、それぞれＨｉ−Ｌｏ切換機構４０９と前輪側動力伝達系の間で並列に配置されている。
【００１７】
チェーン伝動機構４０７は駆動側と被駆動側の各スプロケット４２１，４２３とこれらを連結するチェーン４２５からなり、駆動側のスプロケット４２１は主軸４０５上に回転自在に配置され、被駆動側のスプロケット４２３は前輪のプロペラシャフト側に連結されている。
【００１８】
Ｈｉ−Ｌｏ切換機構４０９は、プラネタリーギヤ組４２７と、切り換え操作用のシフトスリーブ４２９などから構成されている。
【００１９】
プラネタリーギヤ組４２７は、インターナルギヤ４３１、プラネタリーギヤのシャフトを支持するプラネタリーキャリヤ４３３、サンギヤ４３５などから構成されている。インターナルギヤ４３１はトランスファーケース４３７側に連結されており、プラネタリーキャリヤ４３３は回転自在な状態で配置され、サンギヤ４３５は入力軸４０３に形成されている。
【００２０】
サンギヤ４３５とシフトスリーブ４２９とキャリヤ４３３には、それぞれ噛み合い歯４３９，４４１，４４３が形成されている。シフトスリーブ４２９は操作機構４１５によって軸方向に移動操作され、その噛み合い歯４４１がサンギヤ４３５の歯４３９とだけ噛み合うＨｉポジションと、図７のようにいずれの歯４３９，４４３とも噛み合わないニュートラルポジションと、キャリヤ４３３の歯４４３とだけ噛み合うＬｏｗポジションに移動する。
【００２１】
エンジンからトランスミッション装置を介して入力軸４０３に入力する駆動力は、シフトスリーブ４２９をＨｉポジションにシフトすると、プラネタリーギヤ組４２７をバイパスし、シフトスリーブ４２９を介して高速(等速)で主軸４０５に伝達される。また、シフトスリーブ４２９をＬｏｗポジションにシフトすると、入力軸４０３の回転はサンギヤ４３５とプラネタリーギヤとプラネタリーキャリヤ４３３とを介して減速され、低速でシフトスリーブ４２９から主軸４０５に伝達される。
【００２２】
主軸４０５の回転はプロペラシャフトなどの後輪側動力伝達系を介してリヤデフに伝達され、左右の後輪に配分される。
【００２３】
また、シフトスリーブ４２９をニュートラルポジションにシフトすると、Ｈｉ−Ｌｏ切換機構４０９以降の動力伝達系がエンジンから切り離される。
【００２４】
このようなＨｉ−Ｌｏ切換機構４０９の切り換え操作は、各噛み合い歯４３９，４４１，４４３に掛かる駆動負荷（トルク）を軽減し、切り換えを円滑に行うために、車両を停止させて行われる。
【００２５】
コーンクラッチ４１１は、チェーン伝動機構４０７の駆動側スプロケット４２１とクラッチ部材４４５との間に形成されており、このクラッチ部材４４５は出力軸４０５に軸方向移動自在に連結されている。
【００２６】
また、噛み合いクラッチ４１３は、クラッチ部材４４５に軸方向移動自在に連結されたクラッチカラー４４７とスプロケット４２１との間に形成されている。
【００２７】
クラッチカラー４４７にはシフトカラー４４９が連結されており、操作機構４１５はこのシフトカラー４４９を介してクラッチ部材４４５とクラッチカラー４４７を図７の右方へ押圧し、コーンクラッチ４１１を締結し、噛み合いクラッチ４１３を噛み合わせる。
【００２８】
これらのクラッチ４１１，４１３が連結されると、Ｈｉ−Ｌｏ切換機構４０９からの駆動力は出力軸４０５とクラッチ４１１，４１３からチェーン伝動機構４０７などの前輪側動力伝達系を介してフロントデフに伝達され、左右の前輪に配分され、車両は４輪駆動状態になる。
【００２９】
また、クラッチ４１１，４１３の連結が解除されると、これらを通って前輪側に伝達される駆動力は遮断される。
【００３０】
操作機構４１５は、電動モータ４５１、電動モータ４５１によって回転するシャフト４５３、シャフト４５３との間にねじ部が形成され、シャフト４５３の回転に伴ってシャフト４５３上を移動するカム部材４５５，４５７、各カム部材４５５，４５７をそれぞれシフトスリーブ４２９とシフトカラー４４９に連結するリンク４５９，４６１などからなり、シフトスリーブ４２９とシフトカラー４４９を移動操作して、Ｈｉ−Ｌｏ切換機構４０９を切り換え操作し、また、コーンクラッチ４１１と噛み合いクラッチ４１３を断続操作する。
【００３１】
また、シャフト４５３上のカム部材４５５，４５７の間隔を調整することによって、これらを同時に操作し、あるいは、相前後して操作できる。
【００３２】
多板クラッチ４１７は、スプロケット４２１に連結されたクラッチハウジング４６３と出力軸４０５に連結されたクラッチハブ４６５との間に配置されている。
【００３３】
また、アクチュエータ４１９は、トランスファーケース４３７に固定された電磁石４６７、アーマチャ４６９、カム部材４７１，４７３の間に設けられたボールカム４７５、カム部材４７１に固定された押圧部材４７７などから構成されており、このカム部材４７１は出力軸４０５上に移動自在に連結されている。
【００３４】
電磁石４６７を励磁するとアーマチャ４６９がトランスファーケース４３７側に吸引されて回転が拘束され、出力軸４０５のトルクがボールカム４７５に掛かり、そのカムスラスト力によって押圧部材４７７が多板クラッチ４１７を押圧して締結させる。
【００３５】
多板クラッチ４１７が締結されると、駆動力は出力軸４０５と多板クラッチ４１７からチェーン伝動機構４０７などの前輪側動力伝達系を介してフロントデフに伝達され、車両は４輪駆動状態になる。
【００３６】
また、電磁石４６７の励磁電流を調整し、アーマチャ４６９の許容回転を変えると、カムスラスト力が変化し、多板クラッチ４１７から前輪側に伝達される駆動力の大きさが制御される。
【００３７】
多板クラッチ４１７は、上記のコーンクラッチ４１１と噛み合いクラッチ４１３の連結が解除されているときに締結され、４輪駆動状態で前輪の駆動力を調整し、車両の走行性、悪路走破性、旋回性などを向上させる。
【００３８】
また、電磁石４６７の励磁を停止すると、アーマチャ４６９の回転が許容されてカムスラスト力が消失し、多板クラッチ４１７の連結が解除されて、車両は２輪駆動状態になる。
【００３９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、動力分配装置４０１は、Ｈｉ−Ｌｏ切換機構４０９を切り換えるに当たって、この切り換えを円滑に行うために、上記のように、車両を停止する必要がある。
【００４０】
従って、例えば、車両が悪路などでスタックした場合、重量物を牽引しながら登坂し、降坂する場合は、車両を停止させることによって、車輪のグリップ力、トラクションなどが失われてしまう。
【００４１】
また、このような場合、走行しながらＨｉ−Ｌｏ切換機構４０９（副変速機構）の切り換えを行うことができないのは極めて不便であると共に、停車させた後に切り換え操作し再び発車させる手順はドライバーにとって極めて面倒であり、改善が望まれている。
【００４２】
また、Ｈｉ−Ｌｏ切換機構４０９のような副変速機構の切り換え操作は、従来、シンクロ機構を用いて行われるが、このような大トルクを扱う場合、シンクロ機構には大きな容量が必要であり、動力伝達装置がそれだけ大型で重くなり、車載性が低下する。
【００４３】
さらに、回転速度が大きく異なった部材間でこの速度差を吸収するシンクロ機構には大きな負担が掛かるから、耐久性が低下し易い。
【００４４】
また、トロイダル式無段変速機３０１は、２輪駆動車に用いられているが、変速時にトルクの途切れが発生せず、変速ショックのない滑らかな走行が可能であり、アクセル操作に対するリニアな変速レスポンスが得られ、原動機の効率が最も高い条件下で走行できることによって燃費が大きく向上するなど多くの利点を持っており、４輪駆動車への適用が望まれている。
【００４５】
そこで、本発明は、トランスミッション装置と動力分配装置と副変速機構とを備え、走行中に副変速機構の切り換えが可能な動力伝達装置の提供を目的とする。
【００４６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の動力伝達装置は、原動機の駆動力を変速するトランスミッション装置と、ニュートラル位置とニュートラル位置以外に２段以上の変速段を備え、トランスミッション装置からの駆動力を変速する副変速機構とを備えた動力伝達装置において、前記トランスミッション装置を、原動機の駆動力を無段階に変速可能な無段変速装置とすると共に、副変速機構からの駆動力を前輪側と後輪側に分配する動力分配装置と、副変速機構の入力側と出力側の各回転速度をそれぞれ検知する第１と第２の検知手段と、副変速機構の切り換え時に、前記入力側と出力側の各回転速度が同調するようにトランスミッション装置を変速操作するコントローラとを備えていることを特徴とする。
【００４７】
このように、請求項１の動力伝達装置は、トランスミッション装置が、原動機の駆動力を無段階に変速可能な無段変速装置であるため、走行中等、トルクの掛かった状態で副変速機構の切り換えが行われても、副変速機構の入力側と出力側の各回転速度が同調するような変速段を選択することが可能となり、副変速機構は極めて短時間でしかも正確に切り換えることができる。
【００４８】
従って、副変速機構の切り換えの開始から完了までを短時間で円滑に切り換えることができる。また、この構成では、駆動力遮断用のクラッチ機構が必要ないから、それだけ少ない部品点数で、軽量、コンパクト、低コストに実施できる。さらに、従来例と異なり、副変速機構の切り換えのために車両を停止する必要がなくなる。
【００４９】
従って、スタック時や、重量物を牽引しながらの登坂時と降坂時などでも、車両を停止させずに副変速機構を切り換えることができるから、停車による車輪のグリップ力、トラクションなどの途切れが防止され、車体の安定性が高く保たれる。
【００５０】
また、このように、走行しながら副変速機構の切り換えを行えるから、停車させた後に切り換え操作し再び発車させる従来の手順に較べて、ドライバーの負担が大きく軽減される。
【００５１】
また、上記のように、基本的にシンクロ機構を用いないでも副変速機構の切り換えが可能であるから、大容量のシンクロ機構を用いる必要がなくなり、それに伴う動力伝達装置の大型化、重量化、車載性の低下、耐久性の低下などが避けられる。
【００５２】
請求項２の発明は、請求項１に記載の動力伝達系であって、副変速機構が、互いに噛み合う部材間の回転速度を同期させるシンクロ機構を備えていることを特徴としており、請求項１と同等の作用・効果が得られる。
【００５３】
また、副変速機構に僅かなトルクが掛かり、あるいは、請求項３の構成で、副変速機構の入力側と出力側の間に僅かな同調誤差が生じても、このシンクロ機構によってこれらが吸収されるから、副変速機構の切り換え動作は極めて円滑に行われる。
【００５４】
また、上記のように、副変速機構に掛かるトルクは僅かであり、また、副変速機構の入力側と出力側の回転速度は殆ど同調しているから、このシンクロ機構に掛かる負荷は極めて小さい。
【００５５】
従って、小型で容量の小さいシンクロ機構を用いても充分な同期機能が得られるから、大型化、重量化、車載性の低下、コストの上昇などが避けられる。
【００５６】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の動力伝達装置であって、トランスミッション装置が、入力軸に連結された入力ディスクと、出力側の伝達部材に連結された出力ディスクと、各ディスクと接触する摩擦ローラの揺動操作により入力ディスクの回転を変速して出力ディスクに伝達するトロイダル式無段変速機であることを特徴としており、請求項１又は請求項２と同等の作用・効果が得られる。
【００５７】
また、トランスミッション装置にトロイダル式無段変速機を用いたこの構成は、無段変速機によって副変速機構の入力側と出力側の回転速度を同調させる請求項１の動力伝達装置に最適である。
【００５８】
また、トロイダル式無段変速機を用いたことによって、変速時にトルクの途切れが発生せず、変速ショックのない滑らかな走行が可能であり、アクセル操作に対するリニアな変速レスポンスが得られ、原動機の効率が最も高い条件下で走行できることによって燃費が大きく向上するなど、トロイダル式無段変速機による多くの利点を享受できる。
【００５９】
【発明の実施の形態】
図１乃至図５を用いて動力伝達装置１（本発明の実施形態）の説明をする。
【００６０】
図３のように、動力伝達装置１はダブルキャビティ方式のトロイダル式無段変速機３（トランスミッション装置）に動力分配装置４を組み付けて構成されている。図１はトロイダル式無段変速機３の一部と動力分配装置４とを示し、図５は動力伝達装置１が用いられた４輪駆動車の動力系２００と制御系２５０とを示す。
【００６１】
図５のように、この動力系２００は、原動機２０１、クラッチ機構２０３、動力伝達装置１、前輪側のプロペラシャフト２０５、フロントデフ２０７（原動機の駆動力を左右の前輪に配分するデファレンシャル装置）、前車軸２０９，２１１、左右の前輪２１３，２１５、後輪側のプロペラシャフト２１７、リヤデフ２１９（原動機の駆動力を左右の後輪に配分するデファレンシャル装置）、後車軸２２１，２２３、左右の後輪２２５，２２７などから構成されている。
【００６２】
また、原動機２０１、クラッチ機構２０３、動力伝達装置１はそれぞれ縦置きに配置されている。
【００６３】
クラッチ機構２０３は、プラネタリーギヤ組と第１と第２の多板クラッチから構成されている。
【００６４】
プラネタリーギヤ組は、インターナルギヤ、互いに噛み合った外側と内側のプラネタリーギヤ、各プラネタリーギヤを支承するプラネタリーギヤシャフト、このシャフトを前後から支持するプラネタリーキャリヤ、サンギヤなどから構成されており、外側のプラネタリーギヤはインターナルギヤと噛み合い、内側のプラネタリーギヤはサンギヤと噛み合っている。
【００６５】
例えば、第１の多板クラッチはインターナルギヤとケーシング４３との間に配置されており、第２の多板クラッチはインターナルギヤとプラネタリーキャリヤとの間に配置されている。また、サンギヤは原動機２０１のクランクシャフト側に連結されており、プラネタリーキャリヤは動力伝達装置１側（入力軸１５）に連結されている。
【００６６】
第１多板クラッチを開放してインターナルギヤを回転自在にし、第２多板クラッチを締結してインターナルギヤとプラネタリーキャリヤを連結すると（前進モード）、サンギヤに入力する原動機の駆動力は同一の回転方向で動力伝達装置１に伝達され、車両を前進走行させる。
【００６７】
また、第１多板クラッチを締結してインターナルギヤをケーシング４３に連結し、第２多板クラッチの連結を解除してインターナルギヤとプラネタリーキャリヤとの連結を解除すると（後進モード）、サンギヤの回転は反対方向に変換されて動力伝達装置１に伝達され、車両を後進走行させる。
【００６８】
また、第１多板クラッチと第２多板クラッチの連結を解除すると（ニュートラルモード）、両プラネタリーギヤの自転と公転及びインターナルギヤの公転によってサンギヤが空転し、動力伝達装置１以下の動力伝達系が原動機２０１から切り離される。
【００６９】
クラッチ機構２０３は、原動機２０１を起動するときには、ニュートラルモードにして動力伝達装置１以下を切り離し、次いで、前進モード、あるいは、後進モードにし、締結されている多板クラッチを適度に滑らせて車両を発進させる。
【００７０】
原動機２０１の駆動力は、クラッチ機構２０３が前進モードか後進モードにある場合、クラッチ機構２０３から動力伝達装置１に伝達され、前輪側と後輪側に配分される。
【００７１】
前輪側に配分された駆動力はプロペラシャフト２０５からフロントデフ２０７に伝達され、フロントデフ２０７から前車軸２０９，２１１を介して左右の前輪２１３，２１５に配分される。また、後輪側の駆動力はプロペラシャフト２１７からリヤデフ２１９に伝達され、リヤデフ２１９から後車軸２２１，２２３を介して左右の後輪２２５，２２７に配分される。
【００７２】
図３のように、トロイダル式無段変速機３は、無段変速部５，７、出力部９などから構成されている。
【００７３】
無段変速部５は、一対の入力ディスク１１と出力ディスク１３、摩擦ローラ１４、入力軸１５と出力軸１７（出力側の伝達部材）などから構成されており、無段変速部７は、一対の入力ディスク１９と出力ディスク２１、摩擦ローラ２２、無段変速部５と共用の入力軸１５と出力軸１７などから構成されている。
【００７４】
入力軸１５は前後切り換え機構の出力軸に連結されており、出力軸１７は入力軸１５の外周に相対回転自在に配置されている。
【００７５】
入力ディスク１１と出力ディスク１３、入力ディスク１９と出力ディスク２１は、それぞれの摩擦面のプロフィールが対向して円を形成するように、互いに向き合って配置されている。また、各入力ディスク１１，１９は各出力ディスク１３，２１の軸方向外側で入力軸１５に固定されており、各出力ディスク１３，２１は互いに背中合わせに出力軸１７に固定されている。
【００７６】
各摩擦ローラ１４，２２は、入力ディスク１１と出力ディスク１３の各摩擦面、入力ディスク１９と出力ディスク２１の各摩擦面にそれぞれ押圧されており、前後切り換え機構から入力軸１５に伝達された駆動力は、各摩擦面で発生する摩擦力によって入力ディスク１１，１９から各摩擦ローラ１４，２２を介して出力ディスク１３，２１に伝達され出力軸１７を回転させる。
【００７７】
このとき、下記のように、ＣＶＴコントローラ２５３がＣＶＴソレノイドによって摩擦ローラ１４，２２の回転軸を各ディスクの回転軸から僅かに偏芯させると、ディスクの回転力によって摩擦ローラ１４，２２の接触点を外側に押し出す力が生じる。各ディスクは高速で回転し大きな押し出し力が得られるから、摩擦ローラ１４，２２の傾斜角は極めて速いレスポンスで変化する。
【００７８】
摩擦ローラ１４，２２の傾斜角が変わると各ディスクとの接触円径が変わり、例えば、図３のように、入力ディスク１１，１９との接触円径が大きくなり出力ディスク１３，２１との接触円径が小さくなる方向に摩擦ローラ１４，２２を傾斜させれば出力軸１７の回転は増速され、これと反対方向に傾斜させれば減速される。
【００７９】
また、上記のように入力ディスク１１，１９が入力軸１５上で互いに向き合って固定され、出力ディスク１３，２１が出力軸１７上で互いに向き合って固定されているから、摩擦ローラ１４，２２に押圧されて各ディスクに生じるスラスト力は、それぞれ入力軸１５と出力軸１７で相殺され、外部には影響を与えない。
【００８０】
出力部９は、ギヤ組２３、副軸２５などから構成されている。
【００８１】
副軸２５は、入力軸１５及び出力軸１７と平行に配置されている。
【００８２】
ギヤ組２３は、出力軸１７に固定されたギヤ２７と副軸２５に固定されたギヤ２９からなり、出力軸１７と副軸２５とを連結している。
【００８３】
無段変速部５，７から出力軸１７に取り出された駆動力は、ギヤ組２３を介して副軸２５を回転させる。
【００８４】
図１のように、動力分配装置４は、Ｈｉｇｈ−Ｌｏｗ切換機構３１（以下、Ｈｉ−Ｌｏ切換機構３１：副変速機構）、ベベルギヤ式のセンターデフ３３、出力ギヤ組３５，３７、噛み合いクラッチ３９、油圧アクチュエータ４１などから構成されている。
【００８５】
トロイダル式無段変速機３の副軸２５は前方からケーシング４３に貫入し、中央部をボールベアリング４５により、また、後端部をボールベアリング４７によってそれぞれケーシング４３に支承されている。
【００８６】
Ｈｉ−Ｌｏ切換機構３１は、互いにギヤ比の異なった一対のギヤ組４９，５１、シンクロ機構５３、アクチュエータ５４などから構成されている。
【００８７】
ギヤ組４９は、互いに噛み合ったギヤ５５，５７から構成され、ギヤ組５１は互いに噛み合ったギヤ５９，６１から構成されている。
【００８８】
ギヤ５５，５９は副軸２５上に同軸配置されており、それぞれニードルベアリング６３，６５によって副軸２５上に支承されている。また、ギヤ５７はセンターデフ３３のデフケース６７に形成され、ギヤ６１はデフケース６７にスプライン連結されている。
【００８９】
シンクロ機構５３は副軸２５上に配置されており、図１，３のように、カップリングスリーブ６９、シンクロナイザリング６８，７０、ギヤ７２，７４などから構成されており、ギヤ７２，７４はギヤ５５，５９にそれぞれ連結されている。
【００９０】
図３のように、カップリングスリーブ６９はアクチュエータ５４（例えば、電動ステッピングモータ）によりシフトロッド５６とシフトフォーク５８を介して移動操作され、ギヤ７２と噛み合って副軸２５をギヤ組４９と連結させるＬｏｗポジションと、ギヤ７４と噛み合って副軸２５をギヤ組５１と連結させるＨｉポジションを選択する。
【００９１】
アクチュエータ５４、シフトロッド５６、シフトフォーク５８、カップリングスリーブ６９、シンクロ機構５３、ギヤ組４９，５１によってＨｉ−Ｌｏ切換機構３１の操作手段が構成されている。なお、アクチュエータ５４は、図２のように、副軸２５の斜め下方に同軸方向に配置されている。
【００９２】
ギヤ組４９（Ｌｏｗポジション）が選択されると、副軸２５の回転（原動機２０１の駆動力）は減速されてデフケース６７（センターデフ３３）に伝達され、ギヤ組５１（Ｈｉポジション）が選択されると、副軸２５の回転はほぼ等速でデフケース６７に伝達される。
【００９３】
なお、Ｈｉ−Ｌｏ切換機構３１のこのような切り換えに先立って、下記のように、クラッチ機構２０３により原動機２０１と動力伝達装置１とが切り離され、Ｈｉ−Ｌｏ切換機構３１に駆動負荷の掛からない状態で円滑な切り換えが行えるようにされる。
【００９４】
センターデフ３３は、デフケース６７、ピニオンシャフト７１、ピニオンギヤ７３、前後のサイドギヤ７５，７７などから構成されている。
【００９５】
デフケース６７はボールベアリング７９，８１によってケーシング４３に支承されている。ピニオンシャフト７１はデフケース６７に固定され、ピニオンギヤ７３はピニオンシャフト７１上に支承されている。また、サイドギヤ７５，７７はそれぞれピニオンギヤ７３と噛み合っており、サイドギヤ７５は前輪側のドライブシャフト８３にスプライン連結され、サイドギヤ７７は後輪側のドライブシャフト８５にスプライン連結されている。
【００９６】
ドライブシャフト８３はボールベアリング８７，８７によってケーシング４３に支承され、ドライブシャフト８５はニードルベアリング８９によってデフケース６７に支承され、ボールベアリング９１によってケーシング４３に支承されている。
【００９７】
デフケース６７を回転させる原動機２０１の駆動力は、ピニオンシャフト７１からピニオンギヤ７３に伝達されてサイドギヤ７５，７７に配分され、各ドライブシャフト８３，８５を回転させる。
【００９８】
出力ギヤ組３５は、互いに噛み合ったギヤ９３，９５から構成され、出力ギヤ組３７は、互いに噛み合ったギヤ９７，９９から構成されている。
【００９９】
ギヤ９３はドライブシャフト８３に形成されており、ギヤ９５は前輪側の連結軸１０１に形成されている。また、ギヤ９７はドライブシャフト８５に形成されており、ギヤ９９は後輪側の連結軸１０３に形成されている。図１，３のように、連結軸１０１，１０３は互いに軸方向の反対側に配置され、トロイダル式無段変速機３と同軸に配置されている。
【０１００】
連結軸１０１はケーシング４３から前方に突き出しており、ボールベアリング１０５，１０７によってケーシング４３に支承されている。連結軸１０１にはフランジ１０９（トルク取り出し部）がスプライン連結されており、フランジ１０９とケーシング４３との間には、オイル漏れと異物の侵入を防止するシール１１１が配置されている。
【０１０１】
このフランジ１０９は前輪側のプロペラシャフト２０５からフロントデフ２０７に連結されている。
【０１０２】
また、連結軸１０３はケーシング４３から後方に突き出しており、ボールベアリング１１３，１１５によってケーシング４３に支承されている。連結軸１０３にはフランジ１１７（トルク取り出し部）がスプライン連結されており、フランジ１１７とケーシング４３との間には、オイル漏れと異物の侵入を防止するシール１１９が配置されている。
【０１０３】
このフランジ１１７は後輪側のプロペラシャフト２１７からリヤデフ２１９に連結されている。
【０１０４】
図２のように、出力ギヤ組３５，３７は互いに径方向の反対側に配置されており、ギヤ９５と連結軸１０１の連結と、ギヤ９９と連結軸１０３の連結は径方向の反対位置で行われている。なお、図３ではこれらが径方向の同一位置に描かれている。
【０１０５】
上記のように、センターデフ３３からドライブシャフト８３に配分された原動機２０１の駆動力は、出力ギヤ組３５、連結軸１０１、フランジ１０９、プロペラシャフト２０５からフロントデフ２０７に伝達され、左右の前輪２１３，２１５に配分される。また、ドライブシャフト８５に配分された駆動力は、出力ギヤ組３７、連結軸１０３、フランジ１１７、プロペラシャフト２１７からリヤデフ２１９に伝達され、左右の後輪２２５，２２７に配分される。
【０１０６】
また、原動機２０１の駆動力は、トロイダル式無段変速機３の入力ディスク１１，１９と摩擦ローラ１４，２２と出力ディスク１３，２１の間で逆転し、出力部９で逆転し、Ｈｉ−Ｌｏ切換機構３１とセンターデフ３３との間で逆転し、さらに、出力ギヤ組３５，３７で逆転して各連結軸１０１，１０３を正転方向に回転させる。
【０１０７】
このように、これらの中間回転部材は、各連結軸１０１，１０３を正転方向に回転させるためのアイドラでもある。
【０１０８】
なお、前輪側サイドギヤ７５と後輪側サイドギヤ７７を異なった歯数にすると、あるいは、出力ギヤ組３５，３７を異なったギヤ比にすると、前後輪に伝達される駆動力の配分比を変えることができる。
【０１０９】
また、悪路などで前後輪の間に駆動抵抗差が生じると、センターデフ３３のピニオンギヤ７３が自転し、駆動力は前輪と後輪に差動配分される。
【０１１０】
噛み合いクラッチ３９は、クラッチ部材１２１と前輪側サイドギヤ７５との間に設けられている。クラッチ部材１２１はデフケース６７に移動自在に連結されており、クラッチ部材１２１とデフケース６７との間には、クラッチ部材１２１を噛み合いクラッチ３９の噛み合い解除側に付勢するリターンスプリング１２３が配置されている。
【０１１１】
油圧アクチュエータ４１は、ケーシング４３に形成されたシリンダ１２５とピストン１２７からなり、静止側のピストン１２７と回転側のクラッチ部材１２１との間には、これらの相対回転を吸収するスラストベアリング１２９とワッシャ１３１が配置されている。
【０１１２】
シリンダ１２５はケーシング４３に設けられたオイル流路１３３を介してオイルポンプに接続されている。
【０１１３】
このオイルポンプからシリンダ１２５に加圧オイルが送られると、ピストン１２７、スラストベアリング１２９とワッシャ１３１を介してクラッチ部材１２１が押圧され、噛み合いクラッチ３９が噛み合って、センターデフ３３の差動回転がロックされる。
【０１１４】
また、シリンダ１２５へのオイル供給を停止すると、リターンスプリング１２３によりクラッチ部材１２１が移動して噛み合いクラッチ３９の噛み合いが解除され、差動ロックが解除される。
【０１１５】
センターデフ３３の差動をロックすると、悪路や低μ路のように車輪が空転し易い条件でも、前輪と後輪の空転が防止され、悪路走破性、発進性、加速性、車体の安定性、直進性などが向上する。
【０１１６】
また、差動ロックを解除すると前後輪の差動回転がフリーになり、車両の回頭性、旋回性などが向上すると共に、原動機２０１の燃費が向上する。
【０１１７】
また、副軸２５、ギヤ９３、ギヤ９７、連結軸１０３、連結軸１０１の軸芯には、それぞれ軸方向のオイル流路ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅが設けられており、オイル流路ａは径方向のオイル流路ａ１，ａ２と連通し、オイル流路ｂは径方向のオイル流路ｂ１，ｂ２と連通し、オイル流路ｃは径方向のオイル流路ｃ１，ｃ２と連通し、オイル流路ｄは径方向のオイル流路ｄ１と連通し、オイル流路ｅは径方向のオイル流路ｅ１，ｅ２と連通している。
【０１１８】
各オイル流路ａ２，ｂ２，ｃ２，ｅ２はそれぞれ副軸２５、ギヤ９３、ギヤ９７、連結軸１０１の端部側に設けられている。
【０１１９】
図２のように、ケーシング４３の下方にはオイルが溜められており、そのオイルに下部を浸された各回転部材によってオイルが掻き上げられる。掻き上げられたオイルはオイル流路ａ２，ｂ２，ｃ２，ｅ２からそれぞれオイル流路ａ，ｂ，ｃ，ｅに供給され、オイル流路ａ１，ｂ１，ｃ１，ｅ１から遠心力によって周辺に飛散し、各ギヤの噛み合い部、支承部、摺動部などに与えられてこれらを充分に潤滑・冷却し、耐久性を向上させる。
【０１２０】
また、トロイダル式無段変速機３の入力軸１５上には、入力軸１５によって回転駆動されるオイルポンプが配置されており、その吐出オイルはオイルパイプｄ２（図１）からオイル流路ｄに送られてオイル流路ｄ１から吹き出され、その周辺部を強制的に潤滑し、冷却する。
【０１２１】
また、連結軸１０３にはスピードメータ用のパルスギヤ１０２が形成されており、連結軸１０３の外周には、ギヤ９９と隣接して、パーキングロック用のギヤ１００が固定されている。
【０１２２】
図５のように、車両の制御系２５０は、ＡＢＳコントローラ２５１、ＣＶＴコントローラ２５３、Ｈｉ−Ｌｏコントローラ２５５、車輪速センサ（第２の検知手段）２５７，２５９，２６１，２６３、エンジン回転数センサ２６５、トロイダル式無段変速機３の入力ディスク１１，１９の回転数を検知する入力ディスク回転数センサ（第１の検知手段）２７０、シフトポジションセンサ２６７、シフトアクチュエータ５４、Ｈｉ−Ｌｏスイッチ２６９（検知手段）などから構成されている。
【０１２３】
車輪速センサ２５７，２５９はそれぞれ左右の前輪２１３，２１５の回転速度を示す信号をＡＢＳコントローラ２５１に送り、車輪速センサ２６１，２６３はそれぞれ左右の後輪２２５，２２７の回転速度をＡＢＳコントローラ２５１に送る。
【０１２４】
ＡＢＳコントローラ２５１は、これらの信号に基づいて各車輪の回転速度を算出し、制動時に各車輪がロックしないように各車輪の制動力を制御する。
【０１２５】
エンジン回転数センサ２６５は原動機２０１の回転数を示す信号をＣＶＴコントローラ２５３に送る。
【０１２６】
ＣＶＴコントローラ２５３は、電動スロットルバルブの開度を制御すると共に、上記のように、ＣＶＴソレノイドによってトロイダル式無段変速機３を変換操作する。
【０１２７】
Ｈｉ−Ｌｏコントローラ２５５は、シフトポジションセンサ２６７からの信号によってＨｉ−Ｌｏ切換機構３１が現在ＨｉポジションであるかＬｏｗポジションであるかを認識すると共に、運転者が操作するＨｉ−Ｌｏスイッチ２６９からＨｉ−Ｌｏ切り換え信号を受けると、この信号に従ってシフトアクチュエータ５４に操作信号を送りＨｉ−Ｌｏ切換機構３１のポジションを切り換える。
【０１２８】
本実施形態の動力伝達装置では、下記のように、Ｈｉ−Ｌｏ切換機構３１の切り換え時に、トロイダル式無段変速機３を変速操作してＨｉ−Ｌｏ切換機構３１の入力側と出力側との回転を同調させ、この状態でＨｉ−Ｌｏ切換機構３１の切り換えを完了する。
【０１２９】
図４のフローチャートはこのような制御手順を示しており、以下、フローチャートの各ステップに従ってこの制御手順を説明する。
【０１３０】
ステップ１では、ＣＶＴコントローラ２５３に、ＡＢＳコントローラ２５１を経由して車輪速センサ２５７，２５９，２６１，２６３（第２の検知手段）が検知した車速が入力され、また、入力ディスク回転数センサ２７０（第１の検知手段）が検知した入力ディスクの回転数Ｎｉが入力される。
【０１３１】
ステップ２では、Ｈｉ−Ｌｏコントローラ２５５が、Ｈｉ−Ｌｏスイッチ２６９からの信号によって、運転者がＨｉからＬｏまたはＬｏからＨｉへの操作をしたか否かを検知する。
【０１３２】
操作が行われなければステップ１に戻り、操作が行われた場合はステップ３へ移行する。
【０１３３】
ステップ３では、ＣＶＴコントローラ２５３によって電動スロットルバルブが全閉にされ、上記のように、原動機２０１の回転数を安定させると共に、シンクロ機構の負担を低減させる。
【０１３４】
ステップ４では、Ｈｉ−Ｌｏコントローラ２５５がシフトアクチュエータ５４にＨｉまたはＬｏからニュートラル位置への切り換え信号を送る。
【０１３５】
ステップ５では、ＣＶＴコントローラ２５３が、車速とＨｉ−Ｌｏ切換機構のギヤ比とからＨｉ−Ｌｏ切り換え完了時における出力ディスクの回転数Ｎｏを演算する。
【０１３６】
ステップ６では、ＣＶＴコントローラ２５３が、現在の入力ディスクの回転数Ｎｉとステップ５にて算出された出力ディスクの回転数Ｎｏとからトロイダル式無段変速機３の変速比ｉｃｖｔを、ｉｃｖｔ＝Ｎｉ／Ｎｏによって演算する。
【０１３７】
ステップ７では、ＣＶＴコントローラ２５３が、トロイダル式無段変速機３を変速比ｉｃｖｔに変速する。
【０１３８】
また、トロイダル式無段変速機３を、Ｈｉ−Ｌｏ切換機構３１の入出力回転数の比（Ｎｉ／Ｎｏ）である目標変速比ｉｃｖｔに変速したことにより、トロイダル式無段変速機３の出力ディスク側であってＨｉ−Ｌｏ切換機構３１の入力側の回転数と、Ｈｉ−Ｌｏ切換機構３１の出力側の回転数が同調して、ニュートラル位置からＨｉまたはＬｏへの切り換えを円滑に行える状態になる。
【０１３９】
ステップ８では、Ｈｉ−Ｌｏコントローラ２５５がシフトアクチュエータ５４にニュートラル位置からＨｉまたはＬｏへ切り換えるように信号を送る。
【０１４０】
また、このときＨｉ−Ｌｏ切換機構３１に僅かな同調差による回転差が残っても、シンクロ機構５３がこの回転差を吸収するから、Ｈｉ−Ｌｏ切換機構３１の切り換え動作は極めて円滑に行われる。
【０１４１】
ステップ９では、Ｈｉ−Ｌｏコントローラ２５５がシフトポジションセンサ２６７の信号変化を検知し、Ｈｉ−Ｌｏ切換機構３１の上記の切換が終了したか否かを判定する。
【０１４２】
信号変化がなければ、Ｈｉ−Ｌｏ切換機構３１の切換が終了していないと判定してステップ８に戻る。
【０１４３】
また、信号変化があれば、Ｈｉ−Ｌｏ切換機構３１の切換が終了したと判定してステップ１に戻る。
【０１４４】
このように、本実施形態の動力伝達装置では、トランスミッション装置が無段変速可能なトロイダル式無段変速機３であるため、走行中等、トルクの掛かった状態でＨｉ−Ｌｏ切り換え操作が行われても、Ｈｉ−Ｌｏ切換機構３１の入力側と出力側との回転数が同調するような変速比ｉｃｖｔを選択することが可能となる。従って、走行中に運転者がＨｉ−Ｌｏスイッチ２６９を操作しても、車両を停止することなく、現在のポジションから選択されたポジションへＨｉ−Ｌｏ切換機構３１を変速することが可能になる。
【０１４５】
さらに、Ｈｉ−Ｌｏ切換機構３１の入力側と出力側との回転数が同調するように変速比をトロイダル式無段変速機３で制御するため、短時間でしかも正確に入力側回転数と出力側回転数とを制御することができる。
【０１４６】
従って、Ｈｉ−Ｌｏ切り換えの開始から完了までのを短時間で円滑に行うことができる。
【０１４７】
また、この動力伝達装置は、駆動力遮断用のクラッチ機構を用いないでも構成できるから、それだけ少ない部品点数で、軽量、コンパクトに構成され、低コストで実施できる。
【０１４８】
なお、本２実施形態では、Ｈｉ−Ｌｏ切換機構３１がニュートラルになった時点で目標変速比ｉｃｖｔを演算しているが、運転者がＨｉ−Ｌｏスイッチ２６９の操作を行った時点で目標変速比ｉｃｖｔを演算しても良い。
【０１４９】
また、スタック時、重量物を牽引しながらの登坂時と降坂時などでも、車両を停止させる必要がないから、停車によって車輪のグリップ力、トラクションなどが途切れることが防止され、車体を安定に保つことができる。
【０１５０】
さらに、停車させた後に切り換え操作し再び発車させる従来の手順に較べて、Ｈｉ−Ｌｏ切換機構３１の切り換えに対するドライバーの負担が大きく軽減される。
【０１５１】
また、Ｈｉ−Ｌｏ切換機構３１を切り換える際に僅かな駆動負荷による回転差が残っても、上記のように、シンクロ機構５３がこの回転差を吸収するから、円滑な切り換え動作に影響を与えない。
【０１５２】
また、このように、シンクロ機構５３は僅かな回転差を吸収するだけであり、負荷が極めて小さいから、シンクロ機構５３に小型で容量の小さいものを用いても、充分な同期機能が得られる。
【０１５３】
従って、Ｈｉ−Ｌｏ切換機構３１を切り換えるときの負荷を全て負担する大容量のシンクロ機構を用いる必要がないから、それに伴う動力伝達装置１の大型化、重量化、車載性低下、耐久性低下などが避けられる。
【０１５４】
また、トロイダル式無段変速機３を用いたことによって、変速時にトルクの途切れが発生せず、変速ショックのない滑らかな走行が可能であり、アクセル操作に対するリニアな変速レスポンスが得られ、原動機２０１の効率が最も高い条件下で走行できることによって燃費が大きく向上するなど、トロイダル式無段変速機による多くの利点を享受できる。
【０１５５】
なお、上記実施形態は、動力伝達装置を車両に縦置き配置した例であるが、本発明の動力伝達装置は配置方向の影響を受けないから、横置きに配置してもよい。
【０１５６】
また、本発明は、４輪駆動車の動力伝達装置に限らず、操舵輪側と駆動輪側に駆動力を分配するものであればすべての用途に適用可能であり、例えば、６輪車やクローラを用いた車両にでも適用できる。
【０１５７】
【発明の効果】
請求項１の動力伝達装置は、トランスミッション装置が、原動機の駆動力を無段階に変速可能な無段変速装置であるため、走行中等、トルクの掛かった状態で副変速機構の切り換えが行われても、副変速機構の入力側と出力側の各回転速度が同調するような変速段を選択することが可能となり、副変速機構は極めて短時間でしかも正確に切り換えることができ、副変速機構の切り換えの開始から完了までを短時間で円滑に切り換えることができる。
【０１５８】
また、この構成では、駆動力遮断用のクラッチ機構が必要ないから、それだけ
少ない部品点数で、軽量、コンパクト、低コストに実施できる。
また、スタック時、重量物を牽引しながらの登坂時と降坂時などでも、走行しながら副変速機構を切り換えられるから、停車による車輪のグリップ力、トラクションなどの途切れなどが防止され、車体の安定性が高く保たれると共に、停車させた後に切り換え操作し再び発車させる従来の手順に較べて、ドライバーの負担が大きく軽減される。
【０１５９】
また、副変速機構が基本的にシンクロ機構を用いないでも切り換え可能であるから、大容量のシンクロ機構を用いる必要がなくなり、それに伴う動力伝達装置の大型化、重量化、車載性低下、耐久性低下などが避けられる。
【０１６０】
また、駆動力の断続機能を備えた既存の発進クラッチをクラッチ機構に利用すれば、重量化、大型化、コスト上昇などを伴わずに動力伝達装置が成立する。
【０１６１】
請求項２の動力伝達装置は、請求項１の構成と同等の効果が得られる。また、副変速機構に掛かる僅かなトルクや、入出力側の間に生じる僅かな同調誤差がシンクロ機構によって吸収され、副変速機構の切り換えがさらに円滑になる。
【０１６２】
また、このシンクロ機構に掛かる負荷は極めて小さく、容量の小さいシンクロ機構で充分な同期機能が得られ、大型化、重量化、車載性低下、コスト上昇などが避けられる。
【０１６３】
請求項３の動力伝達装置は、請求項１又は請求項２の構成と同等の効果が得られる。また、トロイダル式無段変速機を用いたこの構成は、請求項１の動力伝達装置に最適である。さらに、トロイダル式無段変速機による多くの利点を享受できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１実施形態の一部を構成する動力分配装置の断面図である。
【図２】  図１のＡ矢視図である。
【図３】  第１実施形態を示すスケルトン機構図である。
【図４】  第１実施形態において副変速機構の切り換え前にトロイダル式無段変速機を変速操作する制御手順を示すフローチャートである。
【図５】  各実施形態を用いた４輪駆動車の動力系と制御系を示すスケルトン機構図であ
る。
【図６】  従来例の断面図である。
【図７】  他の従来例の断面図である。
【符号の説明】
１  動力伝達装置
３  トロイダル式無段変速機（トランスミッション装置）
４  動力分配装置
１１，１９  入力ディスク
１３，２１  出力ディスク
１４，２２  摩擦ローラ
１５  トロイダル式無段変速機の入力軸
１７  トロイダル式無段変速機の出力軸（出力側の伝達部材）
３１  Ｈｉ−Ｌｏ切換機構（副変速機構）
５３  シンクロ機構
２０３  クラッチ機構（前後切り換え機構）
２５３  ＣＶＴコントローラ
２５５  Ｈｉ−Ｌｏコントローラ
２５７，２５９，２６１，２６３  車輪速センサ（第２の検知手段）
２６９  Ｈｉ−Ｌｏスイッチ（検知手段）
２７０  入力ディスク回転数センサ（第１の検知手段）
【図１】
0003920547.tif 000002
【図２】
0003920547.tif 000003
【図３】
0003920547.tif 000004
【図４】
0003920547.tif 000005
【図５】
0003920547.tif 000006
【図６】
0003920547.tif 000007
【図７】
0003920547.tif 000008