(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源の駆動力によって回転する入力軸と一体回転可能な入力部材と、
前記入力部材の径方向内側に位置して前記入力部材に対して相対回転可能な中間部材と、
前記入力部材と前記中間部材との間に設けられたカップリングと、
前記中間部材に対して径方向内側に位置して、前記中間部材と出力軸との間に設けられた２ウェイクラッチとを備え、
前記２ウェイクラッチは、前記中間部材の回転速度が前記出力軸の回転速度より大きいとき、それら中間部材と出力軸との回転速度差に基づいて接続状態となるものであり、
前記２ウェイクラッチの接続を通じて、前記入力軸の回転速度が前記出力軸の回転速度より大きなときに、前記入力軸から前記出力軸へ駆動力を伝達可能なことを特徴とする動力伝達装置。
【請求項２】
前記カップリングはビスカスカップリングであることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
【請求項３】
前記２ウェイクラッチは、スイッチングプレートを備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力伝達装置に係り、詳しくは、スタンバイ四輪駆動車に設ける際に好適な動力伝達装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
四輪駆動車にはスタンバイ四輪駆動車があり、例えば前輪だけがエンジンによって常に駆動可能になっているものがある。このスタンバイ四輪駆動車は、エンジンで発生する駆動トルクが、カップリングを備えた動力伝達装置により、前輪と後輪との回転速度差に応じて後輪側に伝達されて四輪駆動状態になるように構成されている。
【０００３】
また、この動力伝達装置にはワンウェイクラッチが設けられている。このため、前輪に対する制動力が後輪に伝達されないようになっており、ＡＢＳやＶＳＣ（Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）などのブレーキ制御システムが支障なく作動できるようになっている。
【０００４】
しかし、この動力伝達装置では、後退時にはワンウェイクラッチが常に切り離された状態であるため、後輪に駆動トルクが伝達されない。このため、例えば後退登坂が困難という問題がある。
【０００５】
そこで、上記の問題に対応した動力伝達装置として、例えば特開２０００−１１８２５３号公報で開示されるものがある。
図５に示すように、特開２０００−１１８２５３号公報の動力伝達装置８１は、エンジンによって回転駆動される入力軸８２と、出力軸８３と一体回転するポンプケーシング８４との間に、オイルポンプ８５からのオイルの吐出圧によって接続可能な摩擦クラッチ８６が配置されている。
【０００６】
車両が前進走行時及び後退走行時において、前輪と後輪の回転速度がほぼ同じ通常走行状態では、オイルポンプ８５のポンプ仕事が小さいため、動力伝達装置８１は非接続状態になって後輪にはエンジンの駆動トルクが伝達されず、車両は前輪駆動のみの二輪駆動状態になる。また、前進走行時及び後退走行時において、雪道などで前輪が空転して前輪の回転速度が後輪の回転速度より大きくなった場合は、動力伝達装置８１が接続状態になって後輪にエンジンの駆動トルクが伝達され、車両は四輪駆動状態になる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、動力伝達装置８１では、オイルポンプ８５と摩擦クラッチ８６とが軸方向に並ぶように配置されているため、ポンプケーシング８４が軸方向に長くなっている。また、動力伝達装置８１には、オイルポンプ８５にオイルを供給するためにオイルを溜めるオイルチャンバ８７が、ポンプケーシング８４に対して軸方向外側に露出しているため、軸方向にさらに長くなっている。また、オイルチャンバ８７には、パイプ８８が外側に延びるように形成され、パイプ８８は、さらに外側に設けられた図示しないオイルタンクに接続されている。オイルチャンバ８７内に供給されるオイルはこのオイルタンクからパイプ８８を介して供給されるようになっているため、動力伝達装置８１はオイルタンクの分、さらに大きくなっている。
【０００８】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、車両の前進及び後退状態で入力軸の回転速度が出力軸の回転速度より大きなときに駆動力を伝達可能で、しかも構成をコンパクトにできる動力伝達装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、駆動源の駆動力によって回転する入力軸と一体回転可能な入力部材と、前記入力部材の径方向内側に位置して前記入力部材に対して相対回転可能な中間部材と、前記入力部材と前記中間部材との間に設けられたカップリングと、前記中間部材に対して径方向内側に位置して、前記中間部材と出力軸との間に設けられた２ウェイクラッチとを備え、前記２ウェイクラッチは、前記中間部材の回転速度が前記出力軸の回転速度より大きいとき、それら中間部材と出力軸との回転速度差に基づいて接続状態となるものであり、前記２ウェイクラッチの接続を通じて、前記入力軸の回転速度が前記出力軸の回転速度より大きなときに、前記入力軸から前記出力軸へ駆動力を伝達可能なことを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、入力軸の回転速度と出力軸の回転速度とがほぼ同じ状態では、２ウェイクラッチが非接続状態になって出力軸には駆動源の駆動力が伝達されない。また、入力軸の回転速度が出力軸の回転速度より大きくなると、２ウェイクラッチが接続され、カップリングを介して回転速度差に応じた駆動力が入力軸から出力軸へ伝達される。
【００１１】
例えば、前輪がエンジンによって常に駆動され、エンジンと後輪との間に動力伝達装置が配置された場合、車両が前進走行時及び後退走行時において、前輪と後輪の回転速度がほぼ同じ通常走行状態では、２ウェイクラッチが非接続状態になって後輪には駆動源の駆動力が伝達されず、車両は前輪駆動のみの二輪駆動状態になる。また、前進走行時及び後退走行時において、雪道などで前輪が空転して前輪の回転速度が後輪の回転速度より大きくなった場合は、２ウェイクラッチが接続状態になり、カップリングを介して、回転速度差に応じた駆動力が後輪に伝達され、車両は四輪駆動状態になる。このため、前進時だけでなく、後退時においても四輪駆動状態になるため、例えば後退登反にも適応できる。
【００１２】
また、２ウェイクラッチが、カップリングに対して径方向内側に設けられているため、動力伝達装置は軸方向に大きくならず、コンパクトになる。従って、車両の前進及び後退状態で入力軸の回転速度が出力軸の回転速度より大きなときに駆動力を伝達可能で、しかも構成をコンパクトにできる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記カップリングはビスカスカップリングであることを特徴とする。この発明によれば、コンパクトなカップリングを比較的容易に形成できる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記２ウェイクラッチは、スイッチングプレートを備えていることを特徴とする。この発明によれば、２ウェイクラッチを比較的迅速に切り換えできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をスタンバイ四輪駆動車の動力伝達装置に具体化した一実施形態を図１〜図４に従って説明する。
【００１６】
図２は車両の動力伝達系の模式構成図を示す。
図２に示すように、車両１１は、車体前部に駆動源としてのエンジン１２が設けられている。エンジン１２で発生する動力は、変速機１３を介して主駆動輪としての前輪１５に伝達されるように構成されている。また、エンジン１２の動力は、トランスファ装置１６から延びる入力軸としてのプロペラシャフト１７から、動力伝達装置１８を介して、所定条件下でリヤデファレンシャル装置１９に伝達可能に構成されている。リヤデファレンシャル装置１９に伝えられた動力は、補助駆動輪としての後輪２０に伝達されるように構成されている。
【００１７】
図１は動力伝達装置の一部省略模式断面図を示す。
図１に示すように、動力伝達装置１８は、筒状の第１ハウジング２２が、リヤデファレンシャル装置１９が取り付けられている図示しないリヤサスペンションメンバに固定されている。また、第１ハウジング２２のリヤ側を覆う第２ハウジング２３は、リヤデファレンシャル装置１９に固定、又はリヤデファレンシャル装置１９と一体構成されている。
【００１８】
第１ハウジング２２内には、入力部材としての入力回転筒２５が回転可能に支持されている。入力回転筒２５は略有底筒状に形成されており、底部がフロント側に位置するようにして第１ハウジング２２内に収容されている。入力回転筒２５は、底部近くに取り付けられたベアリング２６により、第１ハウジング２２に対して回転可能になっている。
【００１９】
入力回転筒２５の底部には、中央部の外側に嵌合筒部２７が形成されている。嵌合筒部２７にはプロペラシャフト１７がスプライン結合され、入力回転筒２５がプロペラシャフト１７と一体回転可能になっている。入力回転筒２５は、プロペラシャフト１７を介して前輪１５と連動して回転するようになっている。
【００２０】
入力回転筒２５の径方向内側には、中間部材としての筒状の第１インナーハブ３０が配置されている。第１インナーハブ３０は、フロント側とリヤ側とに取り付けられた軸受３２，３３を介して、入力回転筒２５に対して回転可能になっている。
【００２１】
入力回転筒２５は、第１インナーハブ３０と対向する部分が大径部になっている。入力回転筒２５の大径部と第１インナーハブ３０との間には、カップリングとしてのビスカスカップリング４０が形成されている。大径部と第１インナーハブ３０とによって囲まれる空間は、作動室４１になっている。作動室４１内において、大径部の内周面には、アウタプレート４２がスプライン結合されている。また、作動室４１内において、第１インナーハブ３０の外周面には、リング状のインナプレート４３がスプライン結合されている。アウタプレート４２とインナプレート４３とは、互いに向かい合うように交互に配置されている。なお、図１では、アウタプレート４２及びインナプレート４３の図示を一部省略している。
【００２２】
作動室４１内には、高粘度の粘性流体（この実施形態では、シリコンオイル）が充填されている。作動室４１を液密に保つように、大径部と第１インナーハブ３０との間には、オイルシール４４，４５が取り付けられている。
【００２３】
第１インナーハブ３０の径方向内側には、筒状の第２インナーハブ５０が配置されている。第２インナーハブ５０は、フロント側に取り付けられたベアリング５１を介して、第１インナーハブ３０に対して回転可能に支持されている。第２インナーハブ５０は、軸方向長さが第１ハウジング２２より長く形成されており、フロント側で第１インナーハブ３０と対向するとともに、リヤ側で第１インナーハブ３０より突出している。
【００２４】
第２インナーハブ５０内には、中央からリヤ側の部分に渡って、出力軸５３がスプライン結合されている。出力軸５３は第２インナーハブ５０と一体回転可能になっており、プロペラシャフト１７と同軸上に延びるように配置されている。出力軸５３は、リヤデファレンシャル装置１９に接続されており、リヤデファレンシャル装置１９を介して後輪２０と連動して回転するように形成されている。
【００２５】
第１インナーハブ３０と第２インナーハブ５０との間には、２ウェイクラッチ５５が形成されている。２ウェイクラッチ５５は、スイッチングプレート方式であって、特開平９−２５９５９号公報で開示されたものと同様の構成になっている。
【００２６】
図３は２ウェイクラッチの模式部分断面図を示す。
図１及び図３に示すように、第１インナーハブ３０の内周面には、略筒状のアウタリテーナ６１が第１インナーハブ３０と一体に形成されている。アウタリテーナ６１には、厚さ方向に貫通するポケット６２が、等間隔で複数個形成されている。
【００２７】
第２インナーハブ５０の外側には、略筒状のインナリテーナ６３が配置されている。インナリテーナ６３は、第２インナーハブ５０とほぼ同じ長さに形成されている。インナリテーナ６３は、入力回転筒２５のリヤ側端部付近と対向する位置に取り付けられた軸受６３ａを介して、入力回転筒２５に対して相対回転可能になっている。また、入力回転筒２５とインナリテーナ６３との間には、軸受６３ａよりリヤ側の部分にオイルシール６３ｂが取り付けられている。また、インナリテーナ６３は、リヤ側端部において径方向内側に設けられたベアリング６４を介して、第２インナーハブ５０に対して相対回転可能になっている。
【００２８】
インナリテーナ６３は、アウタリテーナ６１のポケット６２と対向する部分にそれぞれポケット６５が形成されている。各ポケット６５の周方向長さは、各ポケット６２の周方向長さより長く形成されている。
【００２９】
ポケット６２及びポケット６５内には、スプラグ６６が配置されている。各スプラグ６６は、断面形状が略ひょうたん形状に形成されている。スプラグ６６は、外側に凸になっている円弧面のうち、第１インナーハブ３０と対向する側が第１カム面６７になり、第２インナーハブ５０と対向する側が第２カム面６８になっている。スプラグ６６の断面形状は、断面の中心を通り、第１及び第２カム面６７，６８の中心を通る線Ｌに対して対称になるように形成されている。
【００３０】
インナリテーナ６３には、ポケット６５に対向する面の第２インナーハブ５０側の端部に、それぞれ板ばね６９が取り付けられている。板ばね６９は斜めに延びて、スプラグ６６の凹んだ箇所に当接するように配置されている。
【００３１】
図１に示すように、インナリテーナ６３には、入力回転筒２５よりリヤ側の所定位置に、フランジ７１が形成されている。フランジ７１のリヤ側には、略リング状のスイッチングプレート７２が、インナリテーナ６３に対して回転可能に嵌合されている。インナリテーナ６３には、スイッチングプレート７２よりリヤ側の位置に、スイッチングプレート７２をフランジ７１に圧接するように板ばね７３が配置されている。スイッチングプレート７２は、固定ピン７４により、第１ハウジング２２のリヤ側端部のフランジに固定されて回り止めされている。
【００３２】
上記のように、動力伝達装置１８は、ビスカスカップリング４０においてインナーハブが二重構造化されて径方向外側の第１インナーハブ３０と径方向内側の第２インナーハブ５０とが設けられ、第１及び第２インナーハブ３０，５０の間に２ウェイクラッチ５５が組み込まれた構成になっている。即ち、ビスカスカップリング４０の径方向内側に、２ウェイクラッチ５５が組み込まれた構成になっている。
【００３３】
この実施形態では、車両が前進走行するように前輪１５及び後輪２０が回転する場合には、第１及び第２インナーハブ３０，５０が図３中、時計方向に回転するように構成されている。逆に、車両が後退走行するように前輪１５及び後輪２０が回転する場合には、第１及び第２インナーハブ３０，５０が図３中、反時計方向に回転する。
【００３４】
次に、上記のように構成された動力伝達装置の作用を説明する。
車両１１が前進走行をしている状態で、前輪１５及び後輪２０がスリップなどしていない状態では、前輪１５と後輪２０の回転速度はほぼ同じであり、入力回転筒２５と第１インナーハブ３０とは同じ回転速度で図３中、時計方向に回転する。このため、スプラグ６６が第１インナーハブ３０の径方向に延びるように立った状態であることにより、第２インナーハブ５０と第１インナーハブ３０とが非接続状態になって、プロペラシャフト１７から出力軸５３に駆動トルクが伝達されなくなる。従って、車両１１は二輪駆動状態になる。
【００３５】
また、例えば雪道を走行中に前輪１５がスリップした場合、前輪１５の回転速度が後輪２０の回転速度より大きくなり、プロペラシャフト１７の回転速度が出力軸５３の回転速度より大きくなる。このため、第１インナーハブ３０に対して、出力軸５３と一体回転する第２インナーハブ５０の回転速度が小さくなる。また、第１ハウジング２２に固定ピン７４を介して回り止めされているスイッチングプレート７２に、インナリテーナ６３のフランジ７１が板ばね７３によって押し当てられているため、第１インナーハブ３０及びアウタリテーナ６１に対してインナリテーナ６３の回転速度が相対的に小さくなる。
【００３６】
このため、図４（ａ）に示すように、スプラグ６６が右側に傾き、第１カム面６７が第１インナーハブ３０の内周面に係合するとともに、第２カム面６８が第２インナーハブ５０の外周面に係合する。このように、スプラグ６６が傾いて第２インナーハブ５０と第１インナーハブ３０とが接続されることにより、第１インナーハブ３０の回転速度が低下して、第２インナーハブ５０の回転速度と同じになる。このため、第１インナーハブ３０の回転速度と入力回転筒２５の回転速度との間に差が発生する。
【００３７】
この回転速度差により、ビスカスカップリング４０内でシリコンオイルがせん断されて、入力回転筒２５から第１インナーハブ３０へ駆動トルクが伝達される。この伝達トルクが、第２インナーハブ５０と接続状態の第１インナーハブ３０へ伝達され、出力軸５３に伝達されて後輪２０に伝達される。このため、後輪２０が駆動状態になり、車両１１は四輪駆動状態になる。
【００３８】
前輪１５と後輪２０の回転速度が再び同じになると、スプラグ６６が第１インナーハブ３０の径方向に延びるように立った状態になるため、第２インナーハブ５０と第１インナーハブ３０とが非接続状態になり、後輪２０が非駆動状態になって車両１１は再び二輪駆動状態になる。
【００３９】
また、車両１１が後退走行をしている状態では、前進走行状態と、回転方向が反対になること以外同様である。まず、前輪１５及び後輪２０がスリップなどしていない状態では、前輪１５と後輪２０の回転速度はほぼ同じであり、入力回転筒２５と第１インナーハブ３０とは同じ回転速度で図３中、反時計方向に回転する。このため、スプラグ６６が立った状態で第２インナーハブ５０と第１インナーハブ３０とが非接続状態になり、駆動トルクが伝達されず、後輪２０が非駆動状態になって車両１１は二輪駆動状態になる。
【００４０】
また、後退走行状態で例えば雪道を走行中に前輪１５がスリップした場合、前輪１５の回転速度が後輪２０の回転速度より大きくなり、プロペラシャフト１７の回転速度が出力軸５３の回転速度より大きくなる。このため、第１インナーハブ３０に対して第２インナーハブ５０の回転速度が小さくなる。また、第１ハウジング２２に回り止めされているスイッチングプレート７２に、インナリテーナ６３のフランジ７１が板ばね７３によって押し当てられているため、第１インナーハブ３０及びアウタリテーナ６１に対してインナリテーナ６３の回転速度が相対的に小さくなる。
【００４１】
このため、図４（ｂ）に示すように、スプラグ６６が左側に傾き、第１カム面６７が第１インナーハブ３０の内周面に係合するとともに、第２カム面６８が第２インナーハブ５０の外周面に係合する。このように第１及び第２インナーハブ３０，５０が接続されることにより、第１インナーハブ３０の回転速度が低下して、第２インナーハブ５０の回転速度と同じになり、第１インナーハブ３０の回転速度と入力回転筒２５の回転速度との間に差が発生する。
【００４２】
この回転速度差により、ビスカスカップリング４０内でシリコンオイルがせん断されて、入力回転筒２５から第１インナーハブ３０へ駆動トルクが伝達され、さらに、第２インナーハブ５０と接続状態の第１インナーハブ３０へ伝達され、次に出力軸５３に伝達されて後輪２０に伝達される。このため、後輪２０が駆動状態になり、車両１１は四輪駆動状態になる。
【００４３】
前輪１５と後輪２０の回転速度が再び同じになると、スプラグ６６が立った状態になるため、第２インナーハブ５０と第１インナーハブ３０とが非接続状態になり、駆動トルクが伝達されず、後輪２０が非駆動状態になって車両１１は再び二輪駆動状態になる。
【００４４】
この実施形態によれば、以下のような効果を有する。
（１）動力伝達装置１８は、ビスカスカップリング４０において、インナーハブを二重構造化して径方向外側の第１インナーハブ３０と径方向内側の第２インナーハブ５０とを設け、第１及び第２インナーハブ３０，５０の間に２ウェイクラッチ５５を組込んだ構成になっている。従って、車両の前進及び後退状態で前輪の回転速度が後輪の回転速度より大きなときに駆動トルクを伝達可能で、例えば雪道などの低摩擦路面での後退登反にも適応でき、しかも動力伝達装置１８の構成をコンパクトにできる。
【００４５】
（２）カップリングはビスカスカップリング４０であるため、コンパクトなカップリングを比較的容易に形成できる。
（３）２ウェイクラッチ５５は、スイッチングプレート７２を備えているため、接続状態と非接続状態とを比較的迅速に切り換えできる。
【００４６】
なお、実施形態は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように変更してもよい。
・カップリングは、ビスカスカップリングであることに限られず、例えばロータリブレードカップリングであってもよい。また、アキシャルプランジャポンプカップリングであってもよい。
【００４７】
・スタンバイ四輪駆動車は、前輪が常にエンジンによって駆動可能で、後輪への駆動トルクの伝達が動力伝達装置１８によって切り換えられることに限られず、例えば後輪が常にエンジンによって駆動可能で、前輪への駆動トルクの伝達が動力伝達装置１８によって切り換えられるように形成してもよい。この場合、前進及び後退状態で後輪の回転速度が前輪の回転速度より大きなときに駆動トルクを伝達可能になるように構成する。
【００４８】
・２ウェイクラッチは、スイッチングプレート方式に限られず、例えばいわゆるサブギヤ方式であってもよい。
・動力伝達装置１８は、リヤデファレンシャル装置に取り付けられることに限られず、例えば車両にセンターデファレンシャル装置を設け、このセンターデファレンシャル装置に取り付けてもよい。
【００４９】
・プロペラシャフト１７は、電動モータによって駆動されてもよい。
・入力回転筒２５は、底部に嵌合筒部２７が形成され、この嵌合筒部２７にプロペラシャフト１７がスプライン結合されてプロペラシャフト１７と一体回転可能に形成されることに限られない。例えば、嵌合筒部２７を形成せず、入力回転筒２５にプロペラシャフト１７をボルト締付することにより、プロペラシャフト１７と入力回転筒２５とを一体回転可能に形成してもよい。
【００５０】
上記各実施形態から把握できる技術的思想について、以下に追記する。
（１）  請求項１に記載の発明において、前記カップリングは、アキシャルプランジャポンプカップリングである。
【００５１】
（２）  請求項１に記載の発明において、前記カップリングは、ロータリブレードカップリングである。
【図面の簡単な説明】
【図１】動力伝達装置の一部省略模式断面図。
【図２】車両の動力伝達系の模式構成図。
【図３】２ウェイクラッチの模式部分断面図。
【図４】（ａ）は２ウェイクラッチの作用を示す模式部分拡大断面図、（ｂ）は同じく作用を示す模式部分拡大断面図。
【図５】従来の動力伝達装置の模式断面図。
【符号の説明】
１２…駆動源としてのエンジン、１７…入力軸としてのプロペラシャフト、１８…動力伝達装置、２５…入力部材としての入力回転筒、３０…中間部材としての第１インナーハブ、４０…ビスカスカップリング、５３…出力軸、５５…２ウェイクラッチ、７２…スイッチングプレート。
【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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