(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
変速機構の出力軸から出力される動力を前輪駆動系と後輪駆動系とに配分可能な動力配分装置と、
上記動力配分装置を制御する動力配分制御装置と、を備えた車両用４輪駆動装置であって、
上記動力配分装置を、
上記出力軸に設けられ、上記前輪駆動系と上記出力軸とを係合自在な第１のクラッチと、
上記出力軸に設けられ、上記後輪駆動系の回転速度が上記前輪駆動系の回転速度よりも大きいときのみ動力伝達可能なワンウェイクラッチを介して、上記前輪駆動系と上記出力軸とを係合自在な第２のクラッチと、を備えるとともに、
上記出力軸と上記後輪駆動系とを直結して構成し、
上記動力配分制御装置は、少なくとも車両の走行状態と路面状況に応じて、上記第１のクラッチと上記第２のクラッチの係合を可変制御することを特徴とする車両用４輪駆動装置。
【請求項２】
上記動力配分制御装置は、少なくとも、前輪回転速度と、後輪回転速度と、エンジン出力と、変速機構のギヤポジションと、転舵量と、に基づいて、上記第１のクラッチと上記第２のクラッチの係合を可変制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用４輪駆動装置。
【請求項３】
上記動力配分制御装置は、少なくとも、各車輪が予め設定した範囲内で適正な状態での前進走行時には、上記第２のクラッチを係合制御するとともに、上記第１のクラッチを必要に応じて係合制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用４輪駆動装置。
【請求項４】
上記動力配分制御装置は、後退走行時には、上記第２のクラッチを解放制御するとともに、上記第１のクラッチを必要に応じてスリップ制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の車両用４輪駆動装置。
【請求項５】
上記動力配分制御装置は、各車輪が予め設定した範囲外の状態となったとき、第２のクラッチを解放制御するとともに、上記第１のクラッチを必要に応じてスリップ制御することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の車両用４輪駆動装置。
【請求項６】
上記第１のクラッチと上記第２のクラッチは同一のクラッチドラム内に連ねて配設された油圧多板式のクラッチであって、上記第１のクラッチを上記クラッチドラム内の一端側に配設するとともに、上記第２のクラッチを同一クラッチドラム内における上記第１のクラッチよりも他端寄りに配設し、さらに、上記第１のクラッチに対応する第１のピストンを上記クラッチドラム内の他端側に配設して上記クラッチドラムと上記第１のピストンとの間に該第１のピストンを作動させるための第１の油圧室を形成するとともに、上記第２のクラッチに対応する第２のピストンを上記クラッチドラム内における上記第１のピストンよりも一端寄りに配設して上記第１のピストンと上記第２のピストンとの間に該第２のピストンを作動させるための第２の油圧室を形成し、上記第１のピストンの作動を上記第１のクラッチに伝達するためのプレッシャピンを上記第２のクラッチを構成するドリブンプレート及びリテーニングプレートを貫通して上記第１のクラッチに臨ませるとともに、上記第２のピストンの作動を上記第２のクラッチに伝達するためのプレッシャピンを上記第２のクラッチに臨ませたことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の車両用４輪駆動装置。
【請求項７】
上記前輪駆動系の終減速比と上記後輪駆動系の終減速比とを異なるギヤ比に設定し、直進走行時には前輪回転速度が後輪回転速度よりも大きくなるよう設定したことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の車両用４輪駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用４輪駆動装置のドライブトレーンに関し、より詳しくは、駆動力を前輪と後輪とへ配分する動力配分装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両用４輪駆動装置の動力配分装置においては、差動歯車装置に差動制限装置を組み合わせたものが数多く提案されている。
【０００３】
しかしながら、差動歯車装置に差動制限装置を組み合わせた動力配分装置（センターディファレンシャル装置）は、一般に、構造が複雑化してコスト高なものとなるため、これに対処し、例えば特公昭４８−３９７１号公報には、遊星歯車式の差動歯車装置にワンウェイクラッチを備えた多出力路トルク伝達装置（駆動力伝達装置）が開示されている。この技術によれば、複雑な差動制限装置を用いることなく、前進走行時において、前輪が後輪よりもかなり早く回転することを許容するとともに、後輪は前輪よりも予め定められた僅かな値（タイヤの有効半径の差を補正するために必要な値）だけしか早く回ることのできないよう、前後輪を差動制限することができる。また、この多出力路トルク伝達装置は、前輪出力軸系にワンウェイクラッチを有し、後退走行時にはこのワンウェイクラッチを弱く締結することによって、旋回時のタイトコーナーブレーキング現象を防止している。
【０００４】
また、フルタイム４ＷＤの動力配分装置においては、トランスファーのベベルギヤ軸上に前進用と後退用のワンウェイクラッチを配設し、ワンウェイクラッチのアウターレース外周のスプラインにスリーブが選択的に結合自在な構成とすることにより、差動歯車装置による前進、後退時の差動を一方向のみに制限する技術が実用化されている。
【０００５】
一方で、差動歯車装置を用いたフルタイム４ＷＤの動力配分装置は重量、コスト、サイズ等の点で不利なものとなり、さらに、差動制限装置としてデフロック機構を追加すると装置全体の複雑化を招くことから、例えば、実開昭６１−８１４２８号公報には、一端側がエンジンの出力軸に変速機を介して連結されると共に他端側が非操舵輪に連結される非操舵輪出力軸と、この非操舵輪出力軸と並設され且つ操舵輪に連結される操舵輪出力軸と、この操舵輪出力軸と前記非操舵輪出力軸とに組み付けられて前記非操舵輪出力軸からの駆動力を当該操舵輪出力軸に伝達させ得る出力軸連結手段とを備え、この出力軸連結手段には軸受を介して回転自在に支持されていると共に前記操舵輪の前進回転を許容する一方向クラッチ（ワンウェイクラッチ）と、この一方向クラッチを前記非操舵輪出力軸と一体化させ得るクラッチ操作手段とが付設されている４輪駆動用動力伝達装置が開示されている。そして、この４輪駆動用動力伝達装置では、旋回時に前輪と後輪とに回転差が発生すると自動的にタイトコーナーブレーキング現象を回避するようになっている。
【０００６】
また、特開平３−２１７３３３号公報には、前輪の回転が後輪の回転よりも遅いときには前輪駆動軸を後輪駆動軸に直結し、前輪の回転が後輪の回転よりも早いときには非直結するワンウェイクラッチと、前後輪の駆動軸間に介在されこれらの駆動軸が直結されたときに前後輪の回転数差を吸収する差動制限機構とを備えた４輪駆動装置が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記各技術においては、以下のような問題点を有する。
先ず、上記特公昭４８−３９７１号公報に記載の技術では、直進走行時において、後輪がスリップして、予め設定した前輪駆動系の歯数比よりも多くスリップすればワンウェイクラッチはロックし前後輪を係合して直結４ＷＤの状態になるものである。従って、このセンターディファレンション装置は、前後輪のスリップに応じてデフロックされるが、車両の重量配分、車両諸元、タイヤの有効半径のばらつきや摩耗及び空気圧の変化、パンク、テンパータイヤ装着時等様々な条件を考慮しながら、前後輪に強制的に回転差を与えるための歯数差を設定する必要があり、さらに、乗用車、トラック或いは、前輪駆動ベースの４ＷＤか後輪駆動ベースの４ＷＤか等に応じて歯数差を固有に設定する必要がある。
【０００８】
また、滑りやすい坂道を登坂走行する場合には、車輪が所定のスリップをするまでデフロックしないため、後輪が横に流れたり、車体がいわゆる尻振りを起こし、走行性が著しく低下する虞がある。
【０００９】
また、旋回走行時においては、前後輪の回転差が予め設定した旋回半径による回転差だけスリップしないとデフロックしない。従って、センタデフがフリーの状態で旋回のターンインに入り後輪がスリップしないとデフロック、すなわち直結４ＷＤにならず、特にモータスポーツに適用した場合、走破性が低下したり、アクセル・ワークに応じた円滑な旋回性（回頭性）や操舵安定性を得ることができない等の不都合が生じる。
【００１０】
また、後退走行時（リバース走行時）においては、ワンウェイクラッチがロックされて直結４ＷＤとなるため、旋回時には油圧クラッチの作動圧を弱くしてタイトコーナーブレーキング現象を防止している。このため、牽引時や、高負荷走行時に充分なトラクションを得られない虞がある。
【００１１】
次に、トランスファーのベベルギヤ軸上に前進用と後退用のワンウェイクラッチを配設した動力配分装置の技術においては、上述の特公昭４８−３９７１号公報に記載の技術と同様に、タイヤの有効半径や重量配分等によっては直進走行時に前輪と後輪の駆動系に内部循環トルクが発生し、伝達効率や燃費性能が悪化する原因となる。
【００１２】
また、モータスポーツ等に適用するには、旋回時の回頭性が好ましくなく、コーナーイン時に旋回のきっかけが掴めない等の不都合がある。
【００１３】
次に、実開昭６１−８１４２８号公報に記載の技術においては、４ＷＤ走行時に、前輪と後輪との間に回転差が生じたとき、ワンウェイクラッチにより自動的に２輪駆動に切り換える機構であるため、場合によっては走破性の低下やトラクションの不足等が発生することがある。
【００１４】
また、直進走行時には、上述の各技術と同様に、タイヤ有効半径のばらつきやタイヤ空気圧のばらつき、重量配分等によっては前後輪間に内部循環トルクが発生し、伝達効率や燃費の低下を引き起こす原因となる。
【００１５】
次に、特開平３−２１７３３３号公報に記載の技術においても、前後のタイヤの有効半径に差が生じる等して前後輪の回転差の関係が前輪＜後輪となると、ワンウェイクラッチが常時直結状態となり、上述の各技術と同様に、前後輪間に内部循環トルクが発生し、伝達効率や燃費の低下を引き起こす原因となる。
【００１６】
また、各タイヤの空気圧が著しく異なる場合や有効半径の異なる前輪と後輪とを誤って装着した場合等に連続走行をすると、駆動系の部材、例えばハイポイドギヤ等に損傷が生じる虞がある。
【００１７】
さらに、後退時にはワンウェイクラッチが係合するため、旋回する際には前後輪の旋回半径の差からタイトコーナーブレーキング現象が生じてしまう。
【００１８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、スポーツ走行に相応しい旋回性能を有し、しかも伝達効率やトラクション性能が高く、軽量且つコンパクトな車両用４輪駆動装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、第１の発明による車両用４輪駆動装置は、変速機構の出力軸から出力される動力を前輪駆動系と後輪駆動系とに配分可能な動力配分装置と、上記動力配分装置を制御する動力配分制御装置と、を備えた車両用４輪駆動装置であって、上記動力配分装置を、上記出力軸に設けられ、上記前輪駆動系と上記出力軸とを係合自在な第１のクラッチと、上記出力軸に設けられ、上記後輪駆動系の回転速度が上記前輪駆動系の回転速度よりも大きいときのみ動力伝達可能なワンウェイクラッチを介して、上記前輪駆動系と上記出力軸とを係合自在な第２のクラッチと、を備えるとともに、上記出力軸と上記後輪駆動系とを直結して構成し、上記動力配分制御装置は、少なくとも車両の走行状態と路面状況に応じて、上記第１のクラッチと上記第２のクラッチの係合を可変制御することを特徴とする。
【００２０】
また、第２の発明による車両用４輪駆動装置は、上記第１の発明において、上記動力配分制御装置は、少なくとも、前輪回転速度と、後輪回転速度と、エンジン出力と、変速機構のギヤポジションと、転舵量と、に基づいて、上記第１のクラッチと上記第２のクラッチの係合を可変制御することを特徴とする。
【００２１】
また、第３の発明による車両用４輪駆動装置は、上記第１または第２の発明において、上記動力配分制御装置は、少なくとも、各車輪が予め設定した範囲内で適正な状態での前進走行時には、上記第２のクラッチを係合制御するとともに、上記第１のクラッチを必要に応じて係合制御することを特徴とする。
【００２２】
また、第４の発明による車両用４輪駆動装置は、上記第１乃至第３の発明の何れかにおいて、上記動力配分制御装置は、後退走行時には、上記第２のクラッチを解放制御するとともに、上記第１のクラッチを必要に応じてスリップ制御することを特徴とする。
【００２３】
また、第５の発明による車両用４輪駆動装置は、上記第１乃至第４の発明の何れかにおいて、上記動力配分制御装置は、各車輪が予め設定した範囲外の状態となったとき、第２のクラッチを解放制御するとともに、上記第１のクラッチを必要に応じてスリップ制御することを特徴とする。
【００２４】
また、第６の発明による車両用４輪駆動装置は、上記第１乃至第５の発明の何れかにおいて、上記第１のクラッチと上記第２のクラッチは同一のクラッチドラム内に連ねて配設された油圧多板式のクラッチであって、上記第１のクラッチを上記クラッチドラム内の一端側に配設するとともに、上記第２のクラッチを同一クラッチドラム内における上記第１のクラッチよりも他端寄りに配設し、さらに、上記第１のクラッチに対応する第１のピストンを上記クラッチドラム内の他端側に配設して上記クラッチドラムと上記第１のピストンとの間に該第１のピストンを作動させるための第１の油圧室を形成するとともに、上記第２のクラッチに対応する第２のピストンを上記クラッチドラム内における上記第１のピストンよりも一端寄りに配設して上記第１のピストンと上記第２のピストンとの間に該第２のピストンを作動させるための第２の油圧室を形成し、上記第１のピストンの作動を上記第１のクラッチに伝達するためのプレッシャピンを上記第２のクラッチを構成するドリブンプレート及びリテーニングプレートを貫通して上記第１のクラッチに臨ませるとともに、上記第２のピストンの作動を上記第２のクラッチに伝達するためのプレッシャピンを上記第２のクラッチに臨ませたことを特徴とする。
【００２５】
また、第７の発明による車両用４輪駆動装置は、上記第１乃至第６の発明において、上記前輪駆動系の終減速比と上記後輪駆動系の終減速比とを異なるギヤ比に設定し、直進走行時には前輪回転速度が後輪回転速度よりも大きくなるよう設定したことを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図面は本発明の実施の一形態に係わり、図１は車両用４輪駆動装置の概略を示す平面図、図２は４輪駆動車用手動変速機の要部を示すスケルトン図、図３は動力配分装置の要部を示すスケルトン図、図４は動力配分装置の要部断面図、図５はワンウェイクラッチの要部断面図、図６は車両用４輪駆動装置の全体の概略構成を示す説明図、図７は油圧制御装置の構成図、図８は代表的な走行状態におけるクラッチの状態を示す図表、である。
【００２７】
本車両用４輪駆動装置のドライブトレーンについて説明すると、図１の（ａ）に配置平面図を示すように、４輪駆動車用手動変速機１が車両前方に縦置き配置されるエンジン１０に一体的に接合されて、前輪３に動力伝達すると共に、プロペラ軸４及びリヤディファレンシャル装置５等を介して後輪６に動力伝達するように、或いは同図（ｂ）に示すように、車両後方に縦置き配置されるエンジン１０に手動変速機１を接合して後輪６に動力伝達すると共にプロペラ軸４及びフロントディファレンシャル装置７等を介して前輪３に動力伝達するように構成されている。
【００２８】
ここで、本実施の形態では前者である車両前方にエンジン１０と共に手動変速機１を配置する場合であって、また、前輪３側のファイナルギヤの終減速比と後輪６側のファイナルギヤの終減速比とが等しく、且つ、前後輪の有効半径が等しい場合を例に説明する。
【００２９】
図２において、上記手動変速機１について説明すると、符号１０は縦置きエンジンであり、縦置きエンジン１０に接合されてクラッチ２０を収容するクラッチケース１２、このクラッチケース１２の後方に一方の駆動系を構成するフロントディファレンシャル装置３０を収容するディファレンシャルハウジング１３、このディファレンシャルハウジング１３の後方に手動変速歯車機構４０を収容するメインケース１４及びメインケース１４の後方に位置して動力配分装置５０を収容するエクステンションケース１５が順次接合されてトランスミッションケース１６を形成している。
【００３０】
縦置きエンジン１０のクランク軸１１がクラッチケース１２内部のクラッチ２０に連結し、クラッチ２０に連結する入力軸２１がメインケース１４内部の手動変速歯車機構４０の出力軸４１及びカウンタ軸４２にクランク軸１１からの動力を伝動構成する。
【００３１】
そして手動変速歯車機構４０で変速した動力を入力軸２１と同軸芯上に配置した出力軸４１に出力し、出力軸４１からの出力をエクステンションケース１５内部の動力配分装置５０に入力し、動力配分装置５０によってフロントディファレンシャル装置３０を介して前輪３に伝動構成する一方、プロペラ軸４及び他方の駆動系を構成するリヤディファレンシャル装置５等を介して後輪６に伝動構成される。
【００３２】
上記クラッチ２０はエンジン１０のクランク軸１１に一体的に結合されたフライホイール２２、フライホイール２２に一体的に結合されたクラッチカバー２３及びこれらと一体に回転して入力軸２１に沿って移動自在なプレッシャプレート２４からなる駆動側と、その間にあって入力軸２１に摺動自在にスプライン嵌合するクラッチディスク２５の被動側とから成り、プレッシャプレート２４はばね力により常時クラッチディスク２５をフライホイール２２に圧着し、その摩擦力によりクランク軸１１からの回転力を入力軸２１に伝達する。
【００３３】
クラッチ２０を切るときはレリーズフォーク（図示せず）によりレリーズベアリング２７を押し込み、プレッシャプレート２４をフライホイール２２から離間することによって行われる。
【００３４】
入力軸２１は前端がフライホイール２２にパイロットベアリングを介して、また後部がベアリングを介してメインケース１４に回転自在に支持され、入力軸２１の後端に設けられた入力ドライブギヤ２９と手動変速歯車機構４０のカウンタ軸４２の前端に設けたカウンタドリブンギヤ４３とを噛合することにより入力軸２１から手動変速歯車機構４０に伝動構成される。
【００３５】
手動変速歯車機構４０は入力軸２１と同一軸芯上で前端が入力軸２１の後端に回転自在に支持され、かつ後端がメインケース１４に回転自在に支持される出力軸４１及び、出力軸４１の下方でかつ出力軸４１と平行配置されるカウンタ軸４２を有し、カウンタ軸４２はベアリングを介して前端及び後端が各々メインケース１４に回転自在に支持されている。
【００３６】
カウンタ軸４２は、その軸芯に沿って貫通する中空状であって前記カウンタドリブンギヤ４３側から順に３速ドライブギヤ４４ｃ、２速ドライブギヤ４４ｂ、１速ドライブギヤ４４ａ及びリバースドライブギヤ４４ｆが一体に形成され、さらに、リバースドライブギヤ４４ｆの後方には５速ドライブギヤ４４ｅがスプライン嵌合している。
【００３７】
一方、出力軸４１には３速ドライブギヤ４４ｃ、２速ドライブギヤ４４ｂ、１速ドライブギヤ４４ａ及び５速ドライブギヤ４４ｅに各々常時噛合する３速ドリブンギヤ４５ｃ、２速ドリブンギヤ４５ｂ、１速ドリブンギヤ４５ａ及び５速ドリブンギヤ４５ｅが各々二−ドルベアリングを介して回転自在に装着され、更に１速ドリブンギヤ４５ａと５速ドリブンギヤ４５ｅとの間にはニードルベアリングを介してリバースドリブンギヤ４５ｆが回転自在に装着されている。
【００３８】
ここでカウンタ軸４２に設けられる各ドライブギヤは１速ドライブギヤ４４ａ、２速ドライブギヤ４４ｂ、３速ドライブギヤ４４ｃ、５速ドライブギヤ４４ｅの順で次第に大径に形成され、出力軸４１上に設けられる各ドリブンギヤは逆に５速ドリブンギヤ４５ｅ、３速ドリブンギヤ４５ｃ、２速ドリブンギヤ４５ｂ、１速ドリブンギヤ４５ａの順で次第に大径になるように形成されている。
【００３９】
またリバースドライブギヤ４４ｆはメインケース１４に設けられた壁部と軸受部との間に配置されたアイドラ軸４６に回転自在に軸支されるリバースアイドラーギヤ４６ｆに噛み合い、かつリバースアイドラーギヤ４６ｆは出力軸４１上に配設される上記リバースドリブンギヤ４５ｆと噛合し、リバースドライブギヤ４４ｆとリバースドリブンギヤ４５ｆとを同回転方向に連動するように構成されている。
【００４０】
出力軸４１上における２速ドリブンギヤ４５ｂと１速ドリブンギヤ４５ａとの間には、出力軸４１に回転自在に軸支される１速ドリブンギヤ４５ａと２速ドリブンギヤ４５ｂとを選択的に出力軸４１に動力伝達可能に連結する１、２速用の第１同期装置４７が配置されている。
【００４１】
そしてセレクタによりスリーブをニュートラル状態から後方へ移動させることにより第１同期装置４７を介して１速ドリブンギヤ４５ａが出力軸４１の回転に同期した後、出力軸４１に動力伝達可能に連結して入力軸２１から入力ドライブギヤ２９、カウンタドリブンギヤ４３を介してカウンタ軸４２に入力された動力が１速ドライブギヤ４４ａ及び１速ドリブンギヤ４５ａの歯数に従って１速段に相応して減速されて出力軸４１に、或いは逆に出力軸４１から１速ドリブンギヤ４５ａ、１速ドライブギヤ４４ａを介してカウンタ軸４２、カウンタドリブンギヤ４３、入力ドライブギヤ２９を経て入力軸２１へ伝動構成される。またニュートラル状態に復帰させることにより出力軸４１と１速ドリブンギヤ４５ａとの連結が解除される。一方第１同期装置４７のスリーブを前方へ移動することにより２速ドリブンギヤ４５ｂがカウンタ軸４２と同期した後、出力軸４１に連結されて２速ドライブギヤ４４ｂ及び２速ドリブンギヤ４５ｂの歯数に相応した２速段が得られる。
【００４２】
入力軸２１の後端に設けられる入力ドライブギヤ２９と３速ドリブンギヤ４５ｃとの間には、３、４速用の第２同期装置４８が介装され、この第２同期装置４８のスリーブを後方へ移動させることにより３速ドリブンギヤ４５ｃが出力軸４１の回転に同期した後、出力軸４１に動力伝達可能に連結して３速ドライブギヤ４４ｃ及び３速ドリブンギヤ４５ｃの歯数に相応した３速段が得られる。一方第２同期装置４８のスリーブを前方へ移動することにより入力軸２１と出力軸４１の回転が同期した後、入力軸２１と出力軸４１が動力伝達可能に連結して入力軸２１と出力軸４１とが直結状態の直結段用噛み合い機構として機能して４速段が得られる。
【００４３】
更にリバースドリブンギヤ４５ｆと５速ドリブンギヤ４５ｅとの間には、第３同期装置４９が介装され、この第３同期装置４９のスリーブを後方に移動することにより５速ドリブンギヤ４５ｅが出力軸４１の回転に同期した後、出力軸４１に動力伝達可能に連結して５速ドライブギヤ４４ｅ及び５速ドリブンギヤ４５ｅの歯数に相応じた５速段が得られる。一方第３同期装置４９のスリーブを前方に移動することによりリバースドリブンギヤ４５ｆが出力軸４１の回転に同期した後、出力軸４１に動力伝達可能に連結して、リバースドリブンギヤ４５ｆとリバースドリブンギヤ４５ｆがリバースアイドラーギヤ４６ｆを介して動力伝達可能に噛合する後退段が得られる。
【００４４】
中空状に形成されるカウンタ軸４２内には、フロントドライブ軸３１が貫通し、フロントドライブ軸３１の前端にフロントディファレンシャル装置３０のファイナルギヤ、例えばハイポイドギヤ３２と常時噛み合うピニオン部３１ａが形成され、先端部はテーパベアリングを介在して、後端部はベアリングを介在して各々メインケース１４の前端及び後端に回転自在に軸支されている。
【００４５】
次に、トランスミッションケース１６の後部、即ちエクステンションケース１５内部の動力配分装置５０は、エクステンションケース１５内に延長された出力軸４１と、この出力軸４１と同軸上で回動自在なクラッチドラム５１と、該クラッチドラム５１内部に配設され出力軸４１とクラッチドラム５１とを係合自在な第１のクラッチ５２と、出力軸４１上に設けられたワンウェイクラッチ５３と、クラッチドラム５１内部に第１のクラッチ５２と連なって配設されクラッチドラム５１とワンウェイクラッチ５３とを係合自在な第２のクラッチ５４とを備えて構成されている。
【００４６】
上記出力軸４１はエクステンションケース１５の外部でプロペラシャフト４に連結されていて、該プロペラシャフト４、リヤディファレンシャル装置５を介して後輪６，６に動力を伝達するようになっている。
【００４７】
また、クラッチドラム５１にはトランスファドライブギヤ５１ａが設けられ、このトランスファドライブギヤ５１ａはフロントドライブ軸３１に設けられたトランスファドリブンギヤ３１ｂに常時噛合されている。そして、第１，第２のクラッチ５２，５４のうち少なくともどちらか一方が係合されて動力が出力軸４１からクラッチドラム５１に配分されると、このクラッチドラム５１に配分された動力はフロントドライブ軸３１、フロントディファレンシャル装置７を介して前輪３，３に伝達されるようになっている。
【００４８】
ここで、上記ワンウェイクラッチ５３は、第２のクラッチ５４の係合時において、出力軸４１の回転数がクラッチドラム５１の回転数よりも大きいときロックして出力軸４１の動力をクラッチドラム５１に伝達し、出力軸４１の回転数がクラッチドラム５１の回転数よりも小さいときフリーとなるものである。
【００４９】
次に、上記動力配分装置５０の機構について詳しく説明する。
図４に示すように、第１のクラッチ５２は、クラッチドラム５１内の後方寄り（図中右寄り）に配設されるもので、複数のドライブプレート６０と複数のドリブンプレート６１とが交互に重ね合わせて配設され、さらに、ドリブンプレート６１とラジアル方向の形状が略同一なリテーニングプレート６２が後端に重ねて配設されて要部が構成されている。
【００５０】
より詳しく説明すると、出力軸４１の外周には第１のクラッチハブ６３が固設されており、ドライブプレート６０は、内周が第１のクラッチハブ６３の外周にスプライン結合されて支持されている。
【００５１】
また、上記ドリブンプレート６１及びリテーニングプレート６２は、外周がクラッチドラム５１の内周にスプライン結合されて支持されている。
【００５２】
なお、上記クラッチドラム５１の内周にはスナップリング６４が設けられており、このスナップリング６４にリテーニングプレート６２が係止されることにより、第１のクラッチ５２を構成する各プレートの後方への移動が規制されるようになっている。
【００５３】
上記第２のクラッチ５４は、クラッチドラム５１内で、上記第１のクラッチ５２よりも前方寄り（図４中左寄り）に配設されるもので、複数のドライブプレート６５と複数のドリブンプレート６６とが交互に重ね合わせて配設され、さらに、ドリブンプレート６６とラジアル方向の形状が略同一なリテーニングプレート６７が後端に重ねて配設されて要部が構成されている。
【００５４】
より詳しく説明すると、上記出力軸４１の外周には、上記ワンウェイクラッチ５３を介して第２のクラッチハブ６８が設けられており、ドライブプレート６５は、内周が第２のクラッチハブ６８の外周にスプライン結合されて支持されている。
【００５５】
また、上記ドリブンプレート６６及びリテーニングプレート６７は、外周がクラッチドラム５１の内周にスプライン結合されて支持されている。
【００５６】
上記ワンウェイクラッチ５３は、図５に示すように、インナーレースとしての出力軸４１とアウターレースとしての第２のクラッチハブ６８との空間内に配置された複数のスプラグ５３ａを備えて構成され、このスプラグ５３ａにより、出力軸４１の回転数が第２のクラッチハブ６８の回転数よりも大きいときロックし、出力軸４１の回転数が第２のクラッチハブ６８の回転数よりも小さいときフリーとなるものである。
【００５７】
なお、このワンウェイクラッチ５３の側面には軸受５３ｂが設けられ、この軸受５３ｂによって出力軸４１と第２のクラッチハブ６８との間隔が一定に保たれるようになっている。
【００５８】
ここで、上記第１，第２のクラッチ５２，５４は本実施の形態においては油圧式の多板クラッチであり、従って、動力配分装置５０は、さらに、クラッチドラム５１の内部前方寄りに、第１のクラッチ５２を作動させる第１のピストン７０と、第２のクラッチ５４を作動させる第２のピストン７１とを備えている。
【００５９】
具体的に説明すると、上記クラッチドラム５１の前方寄り位置には出力軸４１を軸支するための円筒形状の軸受部５１ｂが後方に向かって突出形成されており、上記第１のピストン７０は、内縁部がシールリングを介して軸受部５１ｂの外周に摺動自在に嵌合されているとともに、外縁部がシールリングを介してクラッチドラム５１の内周に摺動自在に嵌合されている。
【００６０】
この第１のピストン７０には外縁に沿って後方に突出したリング部材７０ａが一体形成され、このリング部材７０ａの端部には、第１のクラッチ５２を押圧自在な複数本（例えば４本）のプレッシャピン７２ａを等分位置に備えたプレッシャリング７２がベアリングを介して相対回転自在に連設されている。
【００６１】
ここで、ドリブンプレート６６及びリテーニングプレート６７には、外周に沿った等分位置に、プレッシャピン７２ａに対応するスプライン切欠部（図示せず）が設けられており、上記プレッシャピン７２ａはこのスプライン切欠部を貫通して第１のクラッチ５２を押圧するようになっている。
【００６２】
また、上記プレッシャピン７２ａの先端寄りにはスナップリング７３が設けられており、このスナップリング７３にリテーニングプレート６７が係止されることによって第２のクラッチ５４を構成する各プレートの後方への移動が規制されるようになっている。
【００６３】
上記第２のピストン７１は、第１のピストン７０よりも後方で、内縁部がシールリングを介して軸受部５１ｂの外周に摺動自在に嵌合されているとともに、外縁部がシールリングを介してリング部材７０ａの内周に摺動自在に嵌合されている。
【００６４】
この第２のピストン７１には、第２のクラッチ５４を押圧自在な複数本（例えば４本）のプレッシャピン７４ａを等分位置に備えたプレッシャリング７４がベアリングを介して相対回転自在に連設されている。
【００６５】
なお、図中符号７５はリターンスプリングであり、このリターンスプリング７５によって、第１，第２のピストン７０，７１が前方に付勢されている。
【００６６】
上記クラッチドラム５１と第１のピストン７０との間には第１の油圧室７６が形成され、また、第１のピストン７０と第２のピストン７１との間には第２の油圧室７７が形成されている。
【００６７】
そして、これら第１の油圧室７６、第２の油圧室７７には、第１の作動油圧供給路７８、第２の作動油圧供給路７９がそれぞれ連通され、後述する油圧制御装置８０により所要の作動油圧が各油圧室に供給されるようになっている。
【００６８】
次に、上記各油圧室７６，７７に油圧を供給する油圧制御装置８０について、図７に基づき説明する。なお、上記第１，第２の油圧室７６，７７への制御油圧の供給系は略同様であり、従って、以下、制御油圧を第１の油圧供給路７８を通じて第１の油圧室７６に供給する油圧供給系についてのみ説明する。
【００６９】
モータ８２により駆動されるオイルポンプ８３の吐出圧がレギュレータ弁８４で調圧され、所定の作動油と作動油圧を生じ、作動油圧の油路８５が、クラッチ制御弁８６，第１の油圧供給路７８を介して第１の油圧室７６に連通されている。
【００７０】
また、上記油路８５は、パイロット弁８７，油路８８によりデューティソレノイド弁８９，上記クラッチ制御弁８６の制御側に連通されている。
【００７１】
そして、後述の動力配分制御装置９０からのデューティ信号がデューティソレノイド弁８９に入力されて、該デューティソレノイド弁８９によりデューティ比に応じた所定のデューティ圧を生じ、このデューティ圧により上記クラッチ制御弁８６を動作することで、第１の油圧室７６に供給するクラッチ油圧を制御し、油圧多板クラッチから構成される第１のクラッチ５２を作動する。
【００７２】
尚、第２の油圧室７７への制御油圧の供給系についても同様に構成されている。
【００７３】
また、上記動力配分制御装置９０は、マイクロコンピュータ等から構成され、図６に示すように、少なくとも、前輪回転速度センサ９１、後輪回転速度センサ９２、スロットル開度センサ９３、転舵角センサ９４、エンジン回転速度センサ９５、ギヤポジションセンサ９６等からの入力に基づいて走行状態や路面状況を検出し、第１，第２のクラッチ５２，５４への制御油圧を、例えば、予め設定されたマップ等からギヤポジション毎に検索して上記油圧制御装置８０の各ソレノイド弁に出力するようになっている。
【００７４】
ここで、上記前輪回転速度センサ９１は、例えば、フロントディファレンシャル装置３０に設けられたスピードメータギヤ（図示せず）から前輪回転速度を検出し、後輪回転速度センサ９２は、例えば、エクステンションケース１５に設けられ、出力軸４１の回転数から後輪回転速度を検出するようになっている。
【００７５】
また、スロットル開度センサ９３とエンジン回転速度センサ９５は、エンジン１０に設けられ、これらに基づきエンジンからの出力信号を検出するようになっている。
【００７６】
また、転舵角センサ９４は、ステアリングに設けられて転舵量を検出するようになっている。
【００７７】
また、ギヤポジションセンサ９６は、手動変速歯車機構４０の図示しないギヤシャフト系に設けられているか、或いは、既存のセンサを利用して演算により走行中のギヤポジションの位置を求めるようになっている。
【００７８】
上記構成による車両用４輪駆動装置の動力配分装置５０において、第１，第２のクラッチ５２，５４の各係合動作は以下のように行われる。
【００７９】
先ず、動力配分制御装置９０からの信号に基づき、油圧制御装置８０から第１の油圧室７６のみに作動油圧が供給されると、この作動油圧によって第１のピストン７０は後方に移動され、プレッシャピン７２ａを介して第１のクラッチ５２を押圧する。この際、第２のピストン７１も上記第１のピストン７０に押圧されて後方へ移動するが、プレッシャピン７４ａとスナップリング７３とが等ピッチで移動するため、第２のクラッチ５４は係合されないままの状態で後方に移動される。従って、第１の油圧室７６のみに作動油圧が供給された場合には、第１のクラッチのみが係合される。
【００８０】
次に、動力配分制御装置９０からの信号に基づき、油圧制御装置８０から第２の油圧室７７のみに作動油圧が供給されると、この作動油圧によって第２のピストン７１は後方に移動され、プレッシャピン７４ａを介して第２のクラッチ５４を押圧する。これにより、第２の油圧室７７のみに作動油圧が供給された場合には、第２のクラッチ５４のみが係合される。
【００８１】
次に、動力配分制御装置９０からの信号に基づき、油圧制御装置８０から第１の油圧室７６と第２の油圧室７７に作動油圧が供給されると、第１の油圧室７６に供給された作動油圧によって、第１のピストン７０は後方に移動されてプレッシャピン７２ａを介して第１のクラッチ５２を押圧するとともに第２のピストン７１を後方に移動させ、第２の油圧室７７に供給された作動油圧によって、第２のピストン７１はさらに後方に移動されてプレッシャピン７４ａを介して第２のクラッチ５４を押圧する。これにより、第１，第２の油圧室７６，７７に作動油圧が供給された場合には、第１，第２のクラッチ５２，５４がともに係合される。
【００８２】
ここで、上述のように、第２のピストン７１は、第１のピストン７０が後方に移動されると、この第１のピストン７０と共に後方に移動されるものであるが、第２のクラッチ５４の係合は第１のピストン７０の挙動に影響されることがない。
【００８３】
従って、上記構成による第２のクラッチ５４は、クラッチドラム５１が回動されている場合においても、第１の油圧室７６内の作動油にかかる遠心油圧の影響を受けることがないため、クラッチドラム５１の回動時における遠心油圧の影響を最小限にとどめることができ、動作精度を高いレベルで維持することができる。
【００８４】
次に、代表的な走行状態における、上記構成による動力配分装置５０の作用について図８を参照して説明する。
【００８５】
先ず、前進走行時において、動力配分制御装置９０は、通常、第１のクラッチ５２を解放し、第２のクラッチ５４を係合するよう制御する。
【００８６】
このような状態でアクセルがオンされた加速走行時等には、ワンウェイクラッチ５３はその特性上ロックされる。
【００８７】
従って、手動変速歯車機構４０から出力軸４１を介して出力される動力は、出力軸４１に連結されたプロペラシャフト４を介してリヤディファレンシャル装置５に伝達されるとともに、ワンウェイクラッチ５３，第２のクラッチ５４，クラッチドラム５１を介して出力軸４１から動力配分されてフロントディファレンシャル装置３０にも伝達される。
【００８８】
すなわち、アクセルがオンされた前進走行時においては、動力配分装置５０は、基本的には第２のクラッチ５４が係合し、さらにワンウェイクラッチ５３がロックして直結４ＷＤとして機能し、出力軸４１を介して出力される動力は前後輪に配分される。
【００８９】
ところで、前後輪の有効半径に差が生じた場合、前後の駆動系に内部循環トルクが発生し、エンジン１０の動力が各車輪に有効に伝達されず、動力伝達効率や燃費に悪影響を及ぼすことがある。このような場合、動力配分制御装置９０は、第１のクラッチ５２を解放したままの状態で、各センサの入力に基づき、必要に応じて第２のクラッチ５４の係合をスリップ制御する。
【００９０】
一方、アクセルがオフされたコースティング惰行時やブレーキ作動時等には、ワンウェイクラッチ５３は、その特性上フリーの状態になる。
【００９１】
従って、手動変速歯車機構４０から出力軸４１を介して出力される動力は、出力軸４１に連結されたプロペラシャフト４を介してリヤディファレンシャル装置５のみに伝達される。
【００９２】
すなわち、アクセルがオフされた前進走行時においては、動力配分装置５０は、基本的にはＦＲとして機能し、出力軸４１を介して出力される動力は後輪６，６に伝達される。
【００９３】
ところで、下り坂をアクセルオフで走行する場合等においては、ワンウェイクラッチ５３がフリーとなって動力配分装置５０がＦＲとして機能するため、車両挙動が好ましくない場合がある。特に、滑りやすい路面の下り坂を走行する場合には顕著であり、このような場合、動力配分制御装置９０は、各センサの入力に基づいて、必要に応じて第１のクラッチ５２を係合させ、前後の駆動系を拘束状態に置いて車両挙動を安定させる。
【００９４】
次に、前進走行時の旋回走行時において、動力配分制御装置９０は、第１のクラッチ５２を解放し、第２のクラッチ５４を係合するよう制御する。
【００９５】
この旋回走行時において、前輪３，３が後輪６，６との旋回半径の差によって速く回転すると、ワンウェイクラッチ５３はフリーとなり、動力配分装置５０はＦＲとして機能する。そして、全ての動力が後輪６，６に伝達されると各車輪がスリップすることが多くなるが、動力伝達が行われている後輪６，６のスリップ量が前輪３，３のスリップ量よりも多くなると、自動的にワンウェイクラッチ５３が係合して動力伝達装置５０が直結４ＷＤとして機能する。
【００９６】
従って、動力伝達装置５０は、旋回走行時初期にワンウェイクラッチ５３がフリーとなるＦＲとなり旋回のきっかけを掴み、その後、直結４ＷＤとなるので、十分な駆動力が得られるためスポーツ走行時やラリー走行時に好ましい旋回性能を発揮する。
【００９７】
次に、後退走行時において、動力配分制御装置９０は、第２のクラッチ５４を解放するよう制御するとともに、各センサの入力に応じて第１のクラッチ５２をスリップ制御する。ここで、動力配分制御装置９０による第１のクラッチ５２のスリップ制御は、各センサの入力に応じて行われるもので、直進時は締結度合いを強化し、旋回時は締結度合いを緩和するものである。
【００９８】
このように第２のクラッチ５４を解放、第１のクラッチ５２をスリップ制御することで、後退走行時にワンウェイクラッチ５３がロックされて後退旋回時にタイトコーナーブレーキング現象が発生するのを回避することができる。
【００９９】
なお、第１，第２のクラッチ５２，５４を共に解放すれば、動力配分装置５０はＦＲ状態となるが、路面摩擦係数が高い場合はこの状態に制御してもよい。
【０１００】
次に、タイヤ空気圧の低下等により、前後輪の有効半径の差が予め設定した範囲よりの大きくなった場合において、動力配分制御装置９０は、各センサの入力に応じて、第２のクラッチ５４を解放制御し、第１のクラッチ５２を必要に応じてスリップ制御する。
【０１０１】
すなわち、直結４ＷＤは、悪路を走行する場合には走破性を向上するものであるが、摩擦係数の高い舗装路面等の走行時において前後輪の有効半径に大きな差が生じた場合には内部循環トルクが発生して伝達効率や燃費に悪影響を及ぼすため、第２のクラッチ５４を解放制御し、第１のクラッチ５２を必要に応じてスリップ制御して上記問題を回避する。
【０１０２】
このように、本実施の形態による車両用４輪駆動装置は、出力軸４１を後輪６側へ直結して動力伝達可能に構成するとともに、前輪３側には第１のクラッチ５２或いはワンウェイクラッチ５３及び第２のクラッチ５４を介して動力配分可能な構成としたので、構造を簡素化することができ、軽量且つコンパクトな動力配分装置５０を提供することができる。
【０１０３】
さらに、上記車両用４輪駆動装置の動力配分装置５０は、単一のクラッチドラム５１内に、第１のクラッチ５２、ワンウェイクラッチ５３，第２のクラッチ５４を配設して構成されたものなので、構造を簡素化することができ、軽量且つコンパクトな動力配分装置５０を提供することができる。
【０１０４】
また、上記車両用４輪駆動装置の動力配分装置５０は、旋回走行時に、第１のクラッチ５２を解放状態とし、第２のクラッチ５４を係合状態とし、ワンウェイクラッチ５３の作用によって、旋回走行時初期にＦＲとして機能した後、４ＷＤとして機能するので回頭性を著しく向上することができる。
【０１０５】
特に、滑りやすい路面をアクセルを踏み込みながら旋回する場合には、旋回初期にＦＲとなり、後輪がスリップして前輪と同じ回転数になると瞬時に４ＷＤとなって駆動力を確実に前後輪に伝達することができるため、高レベルの走行安定性を得ることができる。
【０１０６】
また、アクセルをオンした前進走行時において、第２のクラッチ５４を係合するとワンウェイクラッチ５３の特性上ロックして直結４ＷＤ走行時となるが、前後輪の有効半径の変化等によって内部循環トルクが発生した場合には、走行状態に応じて第２のクラッチ５４をスリップ制御することにより、動力損失を低減することができ、燃費性能が良好なフルタイム４ＷＤの動力配分装置を提供することができる。
【０１０７】
また、アクセルをオフした前進走行時においては、通常、第２のクラッチ５４が係合されている場合においてもワンウェイクッチ５３が特性上フリーとなりＦＲ走行となるが、走行状態や路面状態等に応じて第１のクラッチ５２を係合することにより、前後輪間の動力配分を制御して４ＷＤ走行を行うことができる。
【０１０８】
また、後退走行時においては、第２のクラッチ５４を解放して、第１のクラッチ５２を必要に応じて制御することにより、４ＷＤ走行を実現すると共に、旋回時のタイトコーナーブレーキング現象を防止することができる。
【０１０９】
なお、本実施の形態においては、第１のクラッチ５２を油圧多板クラッチによって構成した例を示したが、本発明はこれに限るものではなく、第１のクラッチ５２を、機械式のクラッチ、粘性式のクラッチ、或いは、電磁式のクラッチ等で構成してもよい。
【０１１０】
また、本実施の形態においては、動力配分装置５０を手動変速機１に適用した車両用４輪駆動装置についての一例を示したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、動力配分装置を自動変速機や無断変速機に適用して車両用４輪駆動装置を構成しても良い。
【０１１１】
また、本実施の形態においては、車両前方にエンジン１０と共に手動変速機１を配置する場合であって、また、前輪３側のファイナルギヤの終減速比と後輪６側のファイナルギヤの終減速比とが等しく、且つ、前後輪の有効半径が等しい場合について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、車両後方にエンジンと共に手動変速機を配置することも可能であり、また、予め前輪側と後輪側との終減速比を異なるものに設定することも可能であり、さらに、前輪と後輪の有効半径を異なるものに設定することも可能である。
【０１１２】
ここで、例えば、前輪側の終減速比と後輪側の終減速比とに予め所定の差を設けて、直進走行する際には常時、車輪の回転数が前輪＞後輪の関係を保つようにドライブトレーンを構成することにより、タイヤ径のばらつきを考慮して確実に上述の４ＷＤ機能を発揮できる車両用４輪駆動装置を提供することができる。
【０１１３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、第１のクラッチ５２とワンウェイクラッチ５３を介する第２のクラッチ５４とから動力配分装置５０を構成するため、軽量且つコンパクトな車両用４輪駆動装置を提供することができる。
【０１１４】
請求項２記載の発明によれば、第１のクラッチ５２及び第２のクラッチ５４は、各運転状況や路面状態により動力配分制御装置に制御されることによって、請求項１記載の発明の効果に加え、スポーツ走行に相応しい旋回性能を有し、さらに、伝達効率やトラクション性能を高く維持することができる。
【０１１５】
請求項３記載の発明によれば、請求項１、２記載の発明の効果に加え、滑りやすい路面の下り坂を走行する場合に第１のクラッチを必要に応じて係合して直結４ＷＤとすることで、車両挙動を安定することができる。
【０１１６】
請求項４記載の発明によれば、請求項１乃至請求項３記載の発明の効果に加え、後退走行時に第２のクラッチを解放し、第１のクラッチを必要に応じてスリップ制御することで、後退旋回時にタイトコーナブレーキング現象が発生するのを回避することができる。
【０１１７】
請求項５記載の発明によれば、請求項１乃至請求項４記載の発明の効果に加え、摩擦係数の高い舗装路面等の走行時において前後輪の有効半径に大きな差が生じた場合には、第２のクラッチを解放制御し、第１のクラッチをスリップ制御することで、内部循環トルクが発生して伝達効率や燃費に悪影響を及ぼすのを回避することができる。
【０１１８】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至請求項５記載の発明の効果に加え、構造を簡素化することができ、軽量且つコンパクトな動力配分装置を提供することができる。
【０１１９】
請求項７記載の発明によれば、直進走行時に前輪回転速度が後輪回転速度よりも大きくなるように設定されているため、タイヤ径のばらつきを考慮して確実に請求項１乃至請求項６記載の発明の効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両用４輪駆動装置の概略を示す平面図
【図２】４輪駆動車用手動変速機の要部を示すスケルトン図
【図３】動力配分装置の要部を示すスケルトン図
【図４】動力配分装置の要部断面図
【図５】ワンウェイクラッチの要部断面図
【図６】車両用４輪駆動装置の全体の概略構成を示す説明図
【図７】油圧制御装置の構成図
【図８】代表的な走行状態におけるクラッチの状態を示す図表
【符号の説明】
３    …    前輪
４    …    プロペラ軸（他方の駆動系）
５    …    リヤディファレンシャル装置（他方の駆動系）
６    …    後輪
７    …    フロントディファレンシャル装置（一方の駆動系）
４１  …    出力軸
４２  …    カウンタ軸（他方の駆動系）
５０  …    動力配分装置
５２  …    第１のクラッチ
５３  …    ワンウェイクラッチ
５４  …    第２のクラッチ
９０  …    動力配分制御装置
９１  …    前輪回転速度センサ
９２  …    後輪回転速度センサ
９３  …    スロットル開度センサ
９４  …    転舵角センサ
９５  …    エンジン回転速度センサ
９６  …    ギヤポジションセンサ
【図１】
0004246301.tif 000002
【図２】
0004246301.tif 000003
【図３】
0004246301.tif 000004
【図４】
0004246301.tif 000005
【図５】
0004246301.tif 000006
【図６】
0004246301.tif 000007
【図７】
0004246301.tif 000008
【図８】
0004246301.tif 000009