動力分配装置
【課題】 車両の走行性能を向上させる動力分配装置の低コスト化を達成する。
【解決手段】 動力分配装置１１は、変速出力軸１９に連結される入力フランジ４０と、前輪出力軸３０に連結される出力フランジ４５とを備える。双方のフランジ４０，４５には入力側カム４１と出力側カム４６とが形成され、対向するカム４１，４６の間にはボール部材４７が組み込まれる。また、入力フランジ４０に固定されるドラム部材４２には駆動プレート５１が装着され、後輪出力軸３４に連結される中間軸３２には従動プレート５２が装着される。エンジンによって入力フランジ４０が駆動されると、カム機構４８の噛み合いによって出力フランジ４５が駆動されるとともに、噛み合い反力で移動する出力フランジ４５によってプレート５１，５２が押圧されて中間軸３２が駆動される。このように、前後輪に対して常に駆動トルクを分配できる動力分配装置１１を簡単に構成できる。
【解決手段】 動力分配装置１１は、変速出力軸１９に連結される入力フランジ４０と、前輪出力軸３０に連結される出力フランジ４５とを備える。双方のフランジ４０，４５には入力側カム４１と出力側カム４６とが形成され、対向するカム４１，４６の間にはボール部材４７が組み込まれる。また、入力フランジ４０に固定されるドラム部材４２には駆動プレート５１が装着され、後輪出力軸３４に連結される中間軸３２には従動プレート５２が装着される。エンジンによって入力フランジ４０が駆動されると、カム機構４８の噛み合いによって出力フランジ４５が駆動されるとともに、噛み合い反力で移動する出力フランジ４５によってプレート５１，５２が押圧されて中間軸３２が駆動される。このように、前後輪に対して常に駆動トルクを分配できる動力分配装置１１を簡単に構成できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前後輪に動力を分配する動力分配装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
前後輪を駆動する四輪駆動車には、エンジン等から出力される動力を前輪と後輪とに分配する動力分配装置が組み込まれている。このような動力分配装置としては、かさ歯車や遊星歯車を備えたデファレンシャルタイプや、アウタプレートおよびインナプレートを備えたカップリングタイプがある。
【０００３】
デファレンシャルタイプの動力分配装置にあっては、エンジンに駆動されるデファレンシャルケース(以下、デフケースという)を備えており、このデフケースには一対の差動大歯車が回転自在に収容されている。それぞれの差動大歯車は前輪と後輪とに連結されるとともに、デフケースに支持される差動小歯車を介して相互に噛み合っており、エンジン動力はデフケースから差動小歯車を介して双方の差動大歯車に伝達されるようになっている。また、対向する差動大歯車は差動小歯車を介して相対回転自在となっており、旋回走行などにおいては前後輪の回転差を吸収することが可能となる。
【０００４】
また、カップリングタイプの動力分配装置にあっては、変速機の変速出力軸に連結される入力軸と、補助的に駆動される補助駆動輪に連結される出力軸とを備えている。入力軸にはアウタプレートを備えるカップリングケースが取り付けられ、出力軸にはアウタプレートに対して交互に重なるようにインナプレートが取り付けられる。カップリングケース内にはシリコンオイルが封入されており、プレート間の回転速度差に応じて生じるシリコンオイルの剪断力によって、入力軸から出力軸に対して駆動トルクが伝達されるようになっている。つまり、変速機から直接的にエンジン動力が伝達される主駆動輪が空転した場合に、補助駆動輪に対してエンジン動力が伝達される構造となっている。
【０００５】
さらに、カップリングタイプの動力分配装置として、前述したビスカスカップリングに代えて多板クラッチを組み込むようにした動力分配装置も提案されている(たとえば、特許文献１参照)。この動力分配装置は、前後輪の回転速度差に応じて作動する油圧ピストンを備えており、油圧ピストンによって多板クラッチを締結することにより、補助駆動輪に対してエンジン動力を伝達する構造となっている。また、特許文献１に記載される動力分配装置にあっては、前後輪の回転速度差に応じて作動するカム機構を備えており、ぬかるみ等における主駆動輪の空転によって回転速度差が大きく現れた場合には、カム機構によって多板クラッチを完全に締結することにより、補助駆動輪に大きな駆動トルクを与えて車両の脱出性能を向上させるようにしている。
【特許文献１】特開平５−１０６６５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述したカップリングタイプの動力分配装置にあっては、前後輪に回転速度差が発生する迄は、前輪と後輪とのいずれか一方に対して駆動トルクを伝達する構造であるため、前後輪に対して常に駆動トルクを伝達することはできず、車両の動力性能を向上させることが困難となっていた。一方、デファレンシャルタイプの動力分配装置にあっては、前後輪に対して常に駆動トルクを伝達することができ、車両の動力性能を向上させることが可能であるが、複雑な構造を有することから製造コストを引き下げることが困難となっていた。
【０００７】
本発明の目的は、車両の動力性能を向上させるようにした動力分配装置の低コスト化を達成することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の動力分配装置は、駆動源に連結される入力部材と、第１駆動輪に連結される第１出力部材と、第２駆動輪に連結される第２出力部材とを備え、前記駆動源からの動力を前記第１駆動輪と前記第２駆動輪とに分配する動力分配装置であって、前記入力部材に設けられる入力側カムと、これに対向して前記第１出力部材に設けられる出力側カムとを備え、前記入力側カムと前記出力側カムとを噛み合わせて前記第１駆動輪に動力を伝達するカム機構と、前記第２出力部材に設けられる従動プレートと、これに係合自在に対面する駆動プレートとを備え、前記カム機構の噛み合い反力によって前記駆動プレートと前記従動プレートとを押圧し、前記第２駆動輪に動力を伝達するクラッチ機構とを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の動力分配装置は、前記カム機構の噛み合い反力による前記入力側カムと前記出力側カムとの相対移動により、前記駆動プレートと前記従動プレートとを押圧することを特徴とする。
【００１０】
本発明の動力分配装置は、前記カム機構は前記入力側カムと前記出力側カムとの間に係合部材を備え、前記係合部材を介して前記入力側カムと前記出力側カムとを噛み合わせることを特徴とする。
【００１１】
本発明の動力分配装置は、前記入力側カムと前記出力側カムとは、前記入力側カムから前記出力側カムに動力を伝達するドライブ側カム面と、前記出力側カムから前記入力側カムに動力を伝達するコースト側カム面とを備え、前記ドライブ側カム面の傾斜角度と前記コースト側カム面の傾斜角度とを相違させることを特徴とする。
【００１２】
本発明の動力分配装置は、前記入力側カムと前記出力側カムとは、前記入力側カムから前記出力側カムに動力を伝達するドライブ側カム面と、前記出力側カムから前記入力側カムに動力を伝達するコースト側カム面とのいずれか一方を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の動力分配装置は、前記クラッチ機構は前記駆動プレートと前記従動プレートとを予圧する弾性部材を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の動力分配装置は、前記クラッチ機構は前記駆動プレートと前記従動プレートとを押圧するアクチュエータを備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の動力分配装置は、前記カム機構によるプレート押圧方向と前記アクチュエータによるプレート押圧方向とを一致させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、カム機構の噛み合わせによって第１駆動輪に動力を伝達し、カム機構の噛み合い反力によって締結されるクラッチ機構を介して第２駆動輪に動力を伝達するようにしたので、全ての駆動輪に対して動力を分配することができ、車両の動力性能や走行安定性を向上させることが可能となる。しかも、従来のセンタデファレンシャル機構が備える遊星歯車やかさ歯車等を削減することができるため、動力分配装置の低コスト化を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は手動変速機１０が搭載された車両を示す概略図であり、図２は本発明の一実施の形態である動力分配装置１１が組み込まれた手動変速機１０を示すスケルトン図である。
【００１８】
図１に示すように、車両には駆動源であるエンジン１２に隣接して手動変速機１０が縦置きに搭載されており、手動変速機１０に組み込まれるフロントデファレンシャル機構１３から、第１駆動輪である前輪１４ｆに対してエンジン動力が伝達される一方、手動変速機１０にプロペラシャフト１５を介して接続されるリヤデファレンシャル機構１６から、第２駆動輪である後輪１４ｒに対してエンジン動力が伝達されている。つまり、図示する手動変速機１０は四輪駆動車に搭載される手動変速機となっている。
【００１９】
図２に示すように、手動変速機１０は、入力クラッチ１７を介してエンジン１２に連結される変速入力軸１８と、これに平行となる中空の変速出力軸１９とを有しており、変速入力軸１８と変速出力軸１９とは車両の前後方向を向いてミッションケース２０内に組み込まれている。変速入力軸１８には、第１速と第２速の駆動歯車２１ａ，２２ａが固定され、第３速から第５速の駆動歯車２３ａ〜２５ａが回転自在に設けられる一方、変速出力軸１９には、第１速と第２速の従動歯車２１ｂ，２２ｂが回転自在に設けられ、第３速から第５速の従動歯車２３ｂ〜２５ｂが固定されている。変速入力軸１８の駆動歯車２１ａ〜２５ａと変速出力軸１９の従動歯車２１ｂ〜２５ｂとは、相互に噛み合って第１速から第５速の変速歯車列２１〜２５を形成しており、それぞれの変速歯車列２１〜２５はシンクロメッシュ機構２６〜２８によって動力伝達状態に切り換えられるようになっている。
【００２０】
変速されたエンジン動力が伝達される変速出力軸１９には、本発明の一実施の形態である動力分配装置１１が組み付けられており、この動力分配装置１１を介して前輪１４ｆと後輪１４ｒとにエンジン動力が分配される。動力分配装置１１から車両前方側に延びる前輪出力軸３０は、変速出力軸１９の中心孔に案内されるとともにフロントデファレンシャル機構１３に接続されており、動力分配装置１１から前輪側に分配されるエンジン動力は、前輪出力軸３０を介して前輪１４ｆに伝達されるようになっている。また、動力分配装置１１から車両後方側に延びる中間軸３２は、一対の伝達歯車３３ａ，３３ｂを介して後輪出力軸３４に連結されている。この後輪出力軸３４は、プロペラシャフト１５を介してリヤデファレンシャル機構１６に接続されており、動力分配装置１１から後輪側に分配されるエンジン動力は、中間軸３２から後輪出力軸３４を介して後輪１４ｒに伝達されるようになっている。
【００２１】
図３は手動変速機１０に組み込まれる動力分配装置１１とその近傍を示す断面図である。図３に示すように、動力分配装置１１は、変速出力軸１９に取り付けられる入力部材としての入力フランジ４０を備えており、この入力フランジ４０は変速出力軸１９に嵌合するスリーブ部４０ａと入力側カム４１を備えるディスク部４０ｂとにより構成されている。また、入力フランジ４０のディスク部４０ｂにはドラム部材４２が固定されており、入力フランジ４０とドラム部材４２とによってクラッチケース４３が形成されている。さらに、クラッチケース４３内には、前輪出力軸３０に対して軸方向に移動自在に取り付けられる第１出力部材としての出力フランジ４５が収容されており、この出力フランジ４５は前輪出力軸３０に嵌合するスリーブ部４５ａと出力側カム４６を備えるディスク部４５ｂとにより構成されている。そして、入力フランジ４０に形成された入力側カム４１と、これに対向するように出力フランジ４５に形成された出力側カム４６との間には、係合部材としてのボール部材４７が組み込まれている。
【００２２】
つまり、入力フランジ４０と出力フランジ４５とは、入力側カム４１、出力側カム４６、ボール部材４７によって形成されるカム機構４８を介して連結されるようになっている。そして、後述するように、ボール部材４７を介して入力側カム４１と出力側カム４６とを噛み合わせることにより、入力フランジ４０から出力フランジ４５に対してエンジン動力が伝達されるとともに、入力フランジ４０から離れる方向に出力フランジ４５が押し出されることになる。
【００２３】
また、クラッチケース４３を構成するドラム部材４２と、クラッチケース４３内に収容される第２出力部材としての中間軸３２との間には、複数枚の摩擦プレートを備える多板式のクラッチ機構５０が設けられている。このクラッチ機構５０は、ドラム部材４２の内周面に装着される複数枚の駆動プレート５１と、中間軸３２の外周面に装着される複数枚の従動プレート５２とを備えており、駆動プレート５１と従動プレート５２とは交互に重なるように配置されている。そして、駆動プレート５１と従動プレート５２とを押圧して互いに係合させることにより、ドラム部材４２から中間軸３２にエンジン動力が伝達されることになる。
【００２４】
ここで、図４(Ａ)〜(Ｃ)は図３のａ−ａ線に沿ってカム機構４８を概略的に示す断面図である。図４(Ａ)は車両停止時の状態を示し、図４(Ｂ)はアクセルペダルの踏み込みによって車両が加速するドライブ時の状態を示し、図４(Ｃ)はアクセルペダルの踏み込み解除によって車両が減速するコースト時の状態を示している。
【００２５】
まず、図４(Ａ)に示すように、入力フランジ４０の入力側カム４１と、出力フランジ４５の出力側カム４６とは、ほぼ同じ傾斜角度Ｄ１，Ｃ１を備えたドライブ側カム面４１ａ，４６ａおよびコースト側カム面４１ｂ，４６ｂを有している。運転者がアクセルペダルを踏み込むことにより、エンジン動力によって車両を加速させるドライブ時にあっては、図４(Ｂ)に示すように、入力フランジ４０が出力フランジ４５に比べて速く回転しようとするため、双方のフランジ４０，４５に形成されるドライブ側カム面４１ａ，４６ａはボール部材４７を介して噛み合うことになる。このように、カム機構４８を介して入力フランジ４０と出力フランジ４５とは直結された状態となり、入力フランジ４０から出力フランジ４５に対してエンジン動力が直接的に伝達されるようになっている。
【００２６】
さらに、ボール部材４７を介して噛み合うドライブ側カム面４１ａ，４６ａは回転方向に対して傾斜するため、双方のフランジ４０，４５に対して互いに離れる方向の噛み合い反力が作用することになる。ここで、図３に示すように、入力フランジ４０は軸受５３によって軸方向移動が規制されるため、図４(Ｂ)に示すように、噛み合い反力Ｆｄ１によって出力フランジ４５がクラッチ機構５０に向けて押し出されることになる。つまり、出力フランジ４５は噛み合い反力Ｆｄ１によってプレート５１，５２を相互に押圧するようになっており、出力フランジ４５はクラッチ機構５０の締結状態を制御するピストンとして機能するようになっている。
【００２７】
たとえば、アクセルペダルの踏み込みにより、入力フランジ４０の駆動トルクが増大した場合には、これに比例して噛み合い反力Ｆｄ１も増大するため、出力フランジ４５によるクラッチ機構５０の締結力も増大することになる。つまり、入力フランジ４０の駆動トルクが増大した場合には、これに比例して後輪１４ｒに分配される駆動トルクも増大することになるため、前輪１４ｆと後輪１４ｒとに対するトルク分配比はほぼ一定に保たれることになる。なお、前輪１４ｆと後輪１４ｒとに対するトルク分配比は、ドライブ側カム面４１ａ，４６ａの傾斜角度に応じて定められるようになっている。
【００２８】
また、図４(Ｂ)に示す状態から、運転者がアクセルペダルの踏み込みを解除することにより、エンジンブレーキによって車両を減速させるコースト時にあっては、図４(Ｃ)に示すように、双方のフランジ４０，４５に形成されるコースト側カム面４１ｂ，４６ｂがボール部材４７を介して相互に噛み合うことになる。これにより、入力フランジ４０と出力フランジ４５とはカム機構４８を介して機械的に噛み合うことになり、前輪１４ｆに対して負荷トルクを与えることができる。また、コースト時であっても噛み合い反力Ｆｃ１によって出力フランジ４５はクラッチ機構５０を締結するため、後輪１４ｒに対しても負荷トルクを与えることができ、車両の走行安定性を高めることが可能となる。なお、図示する場合には、ドライブ側カム面４１ａ，４６ａとコースト側カム面４１ｂ，４６ｂとの傾斜角度Ｄ１，Ｃ１が同じであるため、ドライブ時およびコースト時のトルク分配比はほぼ一定に制御されることになる。
【００２９】
これまで説明したように、ドライブ時において変速出力軸１９から出力されるエンジン動力は、カム機構４８を介して前輪出力軸３０に伝達されるとともに、噛み合い反力Ｆｄ１によって締結されるクラッチ機構５０を介して後輪出力軸３４に伝達されることになる。つまり、ドライブ時にあっては前後輪１４ｆ，１４ｒに対して常にエンジン動力を分配することができ、車両の動力性能を向上させることが可能となる。また、アクセルペダルの踏み込みを解除するコースト時においても、カム機構４８を介してエンジン１２からの負荷トルクを前輪１４ｆに与えることができるとともに、クラッチ機構５０を介してエンジン１２からの負荷トルクを後輪１４ｒに与えることができる。これにより、前後輪１４ｆ，１４ｒのトルク抜けを防止することができるため、車両の走行安定性を向上させることが可能となる。
【００３０】
しかも、従来のセンタデファレンシャル機構が備えていた遊星歯車やかさ歯車を用いることなく、前後輪１４ｆ，１４ｒに対して駆動トルクや負荷トルクを与えることができるため、動力分配装置１１の製造コストを引き下げることが可能となる。また、ドライブ側カム面４１ａ，４６ａやコースト側カム面４１ｂ，４６ｂの傾斜角度を変更したり、駆動プレート５１および従動プレート５２の枚数を変更したりすることにより、前後輪１４ｆ，１４ｒに対する駆動トルクや負荷トルクの分配比を容易に変更することが可能となる。
【００３１】
また、前述した動力分配装置１１にあっては、カム機構４８の噛み合い反力Ｆｄ１，Ｆｃ１によってクラッチ機構５０を締結することにより、後輪１４ｒに対して駆動トルクや負荷トルクを伝達しているが、出力フランジ４５と駆動プレート５１との間に弾性部材としての皿バネを組み込むことにより、噛み合い反力Ｆｄ１，Ｆｃ１が発生していない状況であってもクラッチ機構５０を滑り係合状態(半クラッチ状態)に保つようにしても良い。このように、駆動プレート５１と従動プレート５２とを皿バネを用いて予圧することにより、図４(Ａ)に示すようにカム機構４８が噛み合っていない状況であっても、後輪１４ｒに対して負荷トルクを与えることができ、車両の走行安定性を向上させることが可能となる。なお、駆動プレート５１と従動プレート５２との間に皿バネを組み込むようにしても良く、駆動プレート５１とドラム部材４２との間に皿バネを組み込むようにしても良い。さらに、入力フランジ４０と出力フランジ４５との間に皿バネを組み込むようにしても良い。
【００３２】
ここで、図５および図６は本発明の他の実施の形態である動力分配装置のカム機構６０，６５を概略的に示す断面図である。図５(Ａ)および図６(Ａ)は車両停止時の状態を示し、図５(Ｂ)および図６(Ｂ)はアクセルペダルの踏み込みによって車両が加速するドライブ時の状態を示し、図５(Ｃ)および図６(Ｃ)はアクセルペダルの踏み込み解除によって車両が減速するコースト時の状態を示している。
【００３３】
前述した入力フランジ４０や出力フランジ４５にあっては、ドライブ側カム面４１ａ，４６ａとコースト側カム面４１ｂ，４６ｂとの傾斜角度Ｄ１，Ｃ１がほぼ同じに形成されているが、これに限られることはなく、ドライブ側カム面とコースト側カム面との傾斜角度を相違させても良い。図５(Ａ)に示すように、入力フランジ６１や出力フランジ６２に形成されるドライブ側カム面６１ａ，６２ａの傾斜角度Ｄ２に対して、入力フランジ６１や出力フランジ６２に形成されるコースト側カム面６１ｂ，６２ｂの傾斜角度Ｃ２を小さく形成すると、図５(Ｂ)および(Ｃ)に示すように、ドライブ時の噛み合い反力Ｆｄ２とコースト時の噛み合い反力Ｆｃ２とを相違させることが可能となる。つまり、それぞれの傾斜角度Ｄ２，Ｃ２を相違させることにより、ドライブ時における前後輪１４ｆ，１４ｒに対するトルク分配比と、コースト時における前後輪１４ｆ，１４ｒに対するトルク分配比とを変化させることが可能となる。
【００３４】
このように、トルク分配比を変化させるようにすると、車両の動力性能を更に向上させることが可能となる。たとえば、ドライブ時においては後輪１４ｒに対するトルク分配比を増加させるように、ドライブ側カム面６１ａ，６２ａの傾斜角度Ｄ２を設定することにより、アクセルペダルを踏み込むときの加速性能を向上させることが可能となる。また、コースト時に後輪１４ｒに対するトルク分配比を減少させるように、コースト側カム面６１ｂ，６２ｂの傾斜角度Ｃ２を設定することにより、アクセルペダルの踏み込みを解除する際の旋回性能を向上させることが可能となる。
【００３５】
また、図６(Ａ)に示すように、入力フランジ６６と出力フランジ６７とに対してドライブ側カム面６６ａ，６７ａのみを形成するようにしても良い。図６(Ｂ)および(Ｃ)に示すように、ドライブ側カム面６６ａ，６７ａのみを形成すると、ドライブ時においては噛み合い反力Ｆｄ３が発生する一方、コースト時においては噛み合い反力が発生しないため、コースト時には前輪１４ｆにのみ負荷トルクを発生させることが可能となる。なお、入力フランジ６６と出力フランジ６７とに対してコースト側カム面のみを形成することにより、ドライブ時において前輪１４ｆにのみ駆動トルクを伝達するようにしても良い。
【００３６】
さらに、前述したカム機構４８，６０，６５にあっては、ボール部材４７を組み込むようにしているが、ボール部材４７を削減するようにしても良い。ここで、図７(Ａ)および(Ｂ)は本発明の他の実施の形態である動力分配装置のカム機構７０を概略的に示す断面図であり、(Ａ)は車両停止時の状態を示し、(Ｂ)はアクセルペダルの踏み込みによって車両が加速するドライブ時の状態を示している。
【００３７】
図７(Ａ)および(Ｂ)に示すように、入力フランジ７１および出力フランジ７２に対して略台形状の凹凸を形成することにより、入力フランジ７１と出力フランジ７２とを直に接触させることが可能となる。ドライブ時やコースト時にあっては、対面するドライブ側カム面７１ａ，７２ａやコースト側カム面７１ｂ，７２ｂを滑り接触させることにより、噛み合い反力Ｆｄ４を発生させることができるため、出力フランジ７２によって前述したクラッチ機構５０を締結することが可能となる。このようにカム機構７０を構成することにより、カム機構７０からボール部材４７を削減することができ、動力分配装置の更なる低コスト化を達成することが可能となる。
【００３８】
続いて、本発明の他の実施の形態である動力分配装置８０，９０について説明する。図８および図９は本発明の他の実施の形態である動力分配装置８０，９０とその近傍を示す断面図である。なお、図３に示す部材と同様の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３９】
まず、図８に示すように、変速出力軸１９には入力部材としての入力フランジ８１が取り付けられており、この入力フランジ８１は変速出力軸１９に嵌合するスリーブ部８１ａと入力側カム８２を備えるディスク部８１ｂとにより構成されている。また、前輪出力軸３０には第１出力部材としてのクラッチハブ８３が軸方向に移動自在に取り付けられており、このクラッチハブ８３は前輪出力軸３０に嵌合するスリーブ部８３ａと出力側カム８４を備えるディスク部８３ｂとにより構成されている。さらに、対面する入力側カムと出力側カムとの間には係合部材としてのローラ部材８５が組み付けられており、入力フランジ８１とクラッチハブ８３とは、入力側カム８２、出力側カム８４、ローラ部材８５によって構成されるカム機構８６を介して連結されている。なお、入力フランジ８１に形成される入力側カム８２やクラッチハブ８３に形成される出力側カム８４は、前述した入力側カム４１や出力側カム４６と同様のカム面構造を備えている。
【００４０】
また、カム機構８６を介して入力フランジ８１に連結されるクラッチハブ８３には、複数枚の駆動プレート８７ａが取り付けられており、第２出力部材としての中間軸３２に固定されるクラッチドラム８８には、複数枚の従動プレート８７ｂが取り付けられている。クラッチ機構８７を構成する駆動プレート８７ａと従動プレート８７ｂとを係合させるため、クラッチハブ８３のディスク部８３ｂは径方向外方に伸びるように形成されており、ディスク部８３ｂの外縁部は従動プレート８７ｂに対面するようになっている。さらに、クラッチドラム８８には油圧制御によって進退移動する油圧ピストン８９ａが収容されており、この油圧ピストン８９ａを前進移動させることによっても、駆動プレート８７ａと従動プレート８７ｂとを係合させることが可能となっている。つまり、クラッチ機構８７には油圧制御によって駆動プレート８７ａと従動プレート８７ｂとを押圧するアクチュエータ８９が組み込まれている。
【００４１】
アクセルペダルの踏み込みによって車両を加速させる際には、入力フランジ８１がクラッチハブ８３に比べて速く回転しようとするため、入力側カム８２と出力側カム８４とがローラ部材８５を介して噛み合うことになり、変速出力軸１９から前輪出力軸３０に対してエンジン動力が伝達されるとともに、カム機構８６の噛み合い反力によってクラッチハブ８３が矢印Ａ方向に押し出されることになる。そして、噛み合い反力によるクラッチハブ８３の相対移動に伴ってクラッチ機構８７が締結されるため、カム機構８６を介して前輪出力軸３０に伝達されるエンジン動力の一部は、クラッチ機構８７を介して中間軸３２から後輪出力軸３４に向けて分配されることになる。なお、アクセルペダルの踏み込み解除によって車両を減速させるコースト時であっても、カム機構８６の噛み合い反力によってクラッチハブ８３を矢印Ａ方向に移動させることができるため、クラッチ機構８７を締結して後輪１４ｒに負荷トルクを与えることが可能となる。
【００４２】
このように、第１出力部材であるクラッチハブ８３と第２出力部材である中間軸３２との間に、駆動プレート８７ａと従動プレート８７ｂとを設けるようにした動力分配装置８０であっても、前述した動力分配装置１１と同様に、前後輪１４ｆ，１４ｒに対し、所定のトルク分配比でエンジン動力を伝達することができる。さらに、図示する動力分配装置８０にあっては、油圧ピストン８９ａによってクラッチ機構８７の締結状態を自在に制御することができるため、前後輪１４ｆ，１４ｒに対するトルク分配比を走行状況に応じて変化させることができ、車両の加速性能や旋回性能を向上させることが可能となる。
【００４３】
前述した動力分配装置８０にあっては、カム機構８６によって押し出されるクラッチハブ８３の移動方向と、駆動プレート８７ａと従動プレート８７ｂとを押圧する油圧ピストン８９ａの移動方向とが対向しているが、クラッチハブ８３の移動方向と油圧ピストン８９ａの移動方向とを一致させることにより、油圧ピストン８９ａに対して供給する作動油圧を引き下げることが可能となる。続いて、クラッチハブ９１の移動方向と油圧ピストン９９ａの移動方向とを一致させるようにした動力分配装置９０について説明する。
【００４４】
図９に示すように、変速出力軸１９には入力部材としてのクラッチハブ９１が移動自在に取り付けられており、このクラッチハブ９１は変速出力軸１９に嵌合するスリーブ部９１ａと入力側カム９２を備えるディスク部９１ｂとにより構成されている。また、前輪出力軸３０には第１出力部材としての出力フランジ９３が取り付けられており、この出力フランジ９３は前輪出力軸３０に嵌合するスリーブ部９３ａと出力側カム９４を備えるディスク部９３ｂとにより構成されている。さらに、対面する入力側カム９２と出力側カム９４との間には係合部材としてのローラ部材９５が組み付けられており、クラッチハブ９１と出力フランジ９３とは、入力側カム９２、出力側カム９４、ローラ部材９５によって構成されるカム機構９６を介して連結されている。なお、クラッチハブ９１に形成される入力側カム９２や出力フランジ９３に形成される出力側カム９４は、前述した入力側カム４１や出力側カム４６と同様のカム面構造を備えている。
【００４５】
また、変速出力軸１９に連結されるクラッチハブ９１には、複数枚の駆動プレート９７ａが取り付けられており、中間軸３２に固定されるクラッチドラム９８には、複数枚の従動プレート９７ｂが取り付けられている。クラッチ機構９７を構成する駆動プレート９７ａと従動プレート９７ｂとを係合させるため、クラッチハブ９１のディスク部９１ｂは径方向外方に伸びるように形成されており、ディスク部９１ｂの外縁部は従動プレート９７ｂに対面するようになっている。さらに、クラッチドラム９８には油圧制御によって進退移動する油圧ピストン９９ａが収容されており、この油圧ピストン９９ａはクラッチハブ９１のディスク部９１ｂを押圧して駆動プレート９７ａと従動プレート９７ｂとを係合させることが可能となっている。つまり、クラッチ機構９７には油圧制御によって駆動プレート９７ａと従動プレート９７ｂとを押圧するアクチュエータ９９が組み込まれている。
【００４６】
このように、カム機構９６の噛み合い反力によって押し出されるクラッチハブ９１のプレート押圧方向(矢印Ａ１方向)と、作動油圧によって押し出される油圧ピストン９９ａのプレート押圧方向(矢印Ａ２方向)とを一致させるようにすると、それぞれの推力を打ち消し合うことがないため、低い作動油圧によって油圧ピストン９９ａを作動させることが可能となる。つまり、図８に示すように、前述した動力分配装置８０にあっては、クラッチハブ８３と油圧ピストン８９ａとが対向しており、油圧ピストン８９ａを押し出してプレート８７ａ，８７ｂを押圧するためには、カム機構８６の噛み合い反力を上回るようにピストン推力を発生させる必要がある。これに対し、図９に示す動力分配装置９０にあっては、クラッチハブ９１と油圧ピストン９９ａとが並列に配置されるため、噛み合い反力の大きさに影響されることなく、油圧ピストン９９ａの押圧力をプレート９７ａ，９７ｂに伝達することが可能となっている。
【００４７】
これにより、油圧ポンプの吐出圧力を引き下げることができるため、エンジンに作用するポンプ負荷を引き下げて燃費性能を向上させることが可能となる。また、低い作動油圧であってもクラッチ機構９７の締結状態を制御することができるため、油圧ピストン９９ａの小型化を図ることができるとともに、トルク分配比を制御する際の応答性を向上させることが可能となる。
【００４８】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、図示する場合には、手動変速機１０に対して本発明の動力分配装置１１，８０，９０を組み込むようにしているが、自動変速機や無段変速機に対して本発明の動力分配装置１１，８０，９０を組み込むようにしても良い。
【００４９】
また、図示する場合には、カム機構４８，８６，９６を介してエンジン動力を前輪１４ｆに伝達する一方、クラッチ機構５０，８７，９７を介してエンジン動力を後輪１４ｒに伝達するようにしているが、これに限られることはなく、カム機構４８，８６，９６を介してエンジン動力を後輪１４ｒに伝達する一方、クラッチ機構５０，８７，９７を介してエンジン動力を前輪１４ｆに伝達するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】手動変速機が搭載された車両を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施の形態である動力分配装置が組み込まれた手動変速機を示すスケルトン図である。
【図３】手動変速機に組み込まれる動力分配装置とその近傍を示す断面図である。
【図４】(Ａ)〜(Ｃ)は図３のａ−ａ線に沿ってカム機構を概略的に示す断面図である。
【図５】(Ａ)〜(Ｃ)は本発明の他の実施の形態である動力分配装置のカム機構を概略的に示す断面図である。
【図６】(Ａ)〜(Ｃ)は本発明の他の実施の形態である動力分配装置のカム機構を概略的に示す断面図である。
【図７】(Ａ)および(Ｂ)は本発明の他の実施の形態である動力分配装置のカム機構を概略的に示す断面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態である動力分配装置とその近傍を示す断面図である。
【図９】本発明の他の実施の形態である動力分配装置とその近傍を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１１ 動力分配装置
１２ エンジン(駆動源)
１４ｆ 前輪(第１駆動輪)
１４ｒ 後輪(第２駆動輪)
３２ 中間軸(第２出力部材)
４０ 入力フランジ(入力部材)
４１ 入力側カム
４１ａ ドライブ側カム面
４１ｂ コースト側カム面
４５ 出力フランジ(第１出力部材)
４６ 出力側カム
４６ａ ドライブ側カム面
４６ｂ コースト側カム面
４７ ボール部材(係合部材)
４８ カム機構
５０ クラッチ機構
５１ 駆動プレート
５２ 従動プレート
６０ カム機構
６１ 入力フランジ(入力部材)
６２ 出力フランジ(第１出力部材)
６１ａ，６２ａ ドライブ側カム面
６１ｂ，６２ｂ コースト側カム面
６５ カム機構
６６ 入力フランジ(入力部材)
６７ 出力フランジ(第１出力部材)
６６ａ，６７ａ ドライブ側カム面
７０ カム機構
７１ 入力フランジ(入力部材)
７２ 出力フランジ(第１出力部材)
７１ａ，７２ａ ドライブ側カム面
７１ｂ，７２ｂ コースト側カム面
８０ 動力分配装置
８１ 入力フランジ(入力部材)
８２ 入力側カム
８３ クラッチハブ(第１出力部材)
８４ 出力側カム
８５ ローラ部材(係合部材)
８６ カム機構
８７ クラッチ機構
８７ａ 駆動プレート
８７ｂ 従動プレート
８９ アクチュエータ
９０ 動力分配装置
９１ クラッチハブ(入力部材)
９２ 入力側カム
９３ 出力フランジ(第１出力部材)
９４ 出力側カム
９５ ローラ部材(係合部材)
９６ カム機構
９７ クラッチ機構
９７ａ 駆動プレート
９７ｂ 従動プレート
９９ アクチュエータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前後輪に動力を分配する動力分配装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
前後輪を駆動する四輪駆動車には、エンジン等から出力される動力を前輪と後輪とに分配する動力分配装置が組み込まれている。このような動力分配装置としては、かさ歯車や遊星歯車を備えたデファレンシャルタイプや、アウタプレートおよびインナプレートを備えたカップリングタイプがある。
【０００３】
デファレンシャルタイプの動力分配装置にあっては、エンジンに駆動されるデファレンシャルケース(以下、デフケースという)を備えており、このデフケースには一対の差動大歯車が回転自在に収容されている。それぞれの差動大歯車は前輪と後輪とに連結されるとともに、デフケースに支持される差動小歯車を介して相互に噛み合っており、エンジン動力はデフケースから差動小歯車を介して双方の差動大歯車に伝達されるようになっている。また、対向する差動大歯車は差動小歯車を介して相対回転自在となっており、旋回走行などにおいては前後輪の回転差を吸収することが可能となる。
【０００４】
また、カップリングタイプの動力分配装置にあっては、変速機の変速出力軸に連結される入力軸と、補助的に駆動される補助駆動輪に連結される出力軸とを備えている。入力軸にはアウタプレートを備えるカップリングケースが取り付けられ、出力軸にはアウタプレートに対して交互に重なるようにインナプレートが取り付けられる。カップリングケース内にはシリコンオイルが封入されており、プレート間の回転速度差に応じて生じるシリコンオイルの剪断力によって、入力軸から出力軸に対して駆動トルクが伝達されるようになっている。つまり、変速機から直接的にエンジン動力が伝達される主駆動輪が空転した場合に、補助駆動輪に対してエンジン動力が伝達される構造となっている。
【０００５】
さらに、カップリングタイプの動力分配装置として、前述したビスカスカップリングに代えて多板クラッチを組み込むようにした動力分配装置も提案されている(たとえば、特許文献１参照)。この動力分配装置は、前後輪の回転速度差に応じて作動する油圧ピストンを備えており、油圧ピストンによって多板クラッチを締結することにより、補助駆動輪に対してエンジン動力を伝達する構造となっている。また、特許文献１に記載される動力分配装置にあっては、前後輪の回転速度差に応じて作動するカム機構を備えており、ぬかるみ等における主駆動輪の空転によって回転速度差が大きく現れた場合には、カム機構によって多板クラッチを完全に締結することにより、補助駆動輪に大きな駆動トルクを与えて車両の脱出性能を向上させるようにしている。
【特許文献１】特開平５−１０６６５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述したカップリングタイプの動力分配装置にあっては、前後輪に回転速度差が発生する迄は、前輪と後輪とのいずれか一方に対して駆動トルクを伝達する構造であるため、前後輪に対して常に駆動トルクを伝達することはできず、車両の動力性能を向上させることが困難となっていた。一方、デファレンシャルタイプの動力分配装置にあっては、前後輪に対して常に駆動トルクを伝達することができ、車両の動力性能を向上させることが可能であるが、複雑な構造を有することから製造コストを引き下げることが困難となっていた。
【０００７】
本発明の目的は、車両の動力性能を向上させるようにした動力分配装置の低コスト化を達成することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の動力分配装置は、駆動源に連結される入力部材と、第１駆動輪に連結される第１出力部材と、第２駆動輪に連結される第２出力部材とを備え、前記駆動源からの動力を前記第１駆動輪と前記第２駆動輪とに分配する動力分配装置であって、前記入力部材に設けられる入力側カムと、これに対向して前記第１出力部材に設けられる出力側カムとを備え、前記入力側カムと前記出力側カムとを噛み合わせて前記第１駆動輪に動力を伝達するカム機構と、前記第２出力部材に設けられる従動プレートと、これに係合自在に対面する駆動プレートとを備え、前記カム機構の噛み合い反力によって前記駆動プレートと前記従動プレートとを押圧し、前記第２駆動輪に動力を伝達するクラッチ機構とを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の動力分配装置は、前記カム機構の噛み合い反力による前記入力側カムと前記出力側カムとの相対移動により、前記駆動プレートと前記従動プレートとを押圧することを特徴とする。
【００１０】
本発明の動力分配装置は、前記カム機構は前記入力側カムと前記出力側カムとの間に係合部材を備え、前記係合部材を介して前記入力側カムと前記出力側カムとを噛み合わせることを特徴とする。
【００１１】
本発明の動力分配装置は、前記入力側カムと前記出力側カムとは、前記入力側カムから前記出力側カムに動力を伝達するドライブ側カム面と、前記出力側カムから前記入力側カムに動力を伝達するコースト側カム面とを備え、前記ドライブ側カム面の傾斜角度と前記コースト側カム面の傾斜角度とを相違させることを特徴とする。
【００１２】
本発明の動力分配装置は、前記入力側カムと前記出力側カムとは、前記入力側カムから前記出力側カムに動力を伝達するドライブ側カム面と、前記出力側カムから前記入力側カムに動力を伝達するコースト側カム面とのいずれか一方を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の動力分配装置は、前記クラッチ機構は前記駆動プレートと前記従動プレートとを予圧する弾性部材を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の動力分配装置は、前記クラッチ機構は前記駆動プレートと前記従動プレートとを押圧するアクチュエータを備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の動力分配装置は、前記カム機構によるプレート押圧方向と前記アクチュエータによるプレート押圧方向とを一致させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、カム機構の噛み合わせによって第１駆動輪に動力を伝達し、カム機構の噛み合い反力によって締結されるクラッチ機構を介して第２駆動輪に動力を伝達するようにしたので、全ての駆動輪に対して動力を分配することができ、車両の動力性能や走行安定性を向上させることが可能となる。しかも、従来のセンタデファレンシャル機構が備える遊星歯車やかさ歯車等を削減することができるため、動力分配装置の低コスト化を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は手動変速機１０が搭載された車両を示す概略図であり、図２は本発明の一実施の形態である動力分配装置１１が組み込まれた手動変速機１０を示すスケルトン図である。
【００１８】
図１に示すように、車両には駆動源であるエンジン１２に隣接して手動変速機１０が縦置きに搭載されており、手動変速機１０に組み込まれるフロントデファレンシャル機構１３から、第１駆動輪である前輪１４ｆに対してエンジン動力が伝達される一方、手動変速機１０にプロペラシャフト１５を介して接続されるリヤデファレンシャル機構１６から、第２駆動輪である後輪１４ｒに対してエンジン動力が伝達されている。つまり、図示する手動変速機１０は四輪駆動車に搭載される手動変速機となっている。
【００１９】
図２に示すように、手動変速機１０は、入力クラッチ１７を介してエンジン１２に連結される変速入力軸１８と、これに平行となる中空の変速出力軸１９とを有しており、変速入力軸１８と変速出力軸１９とは車両の前後方向を向いてミッションケース２０内に組み込まれている。変速入力軸１８には、第１速と第２速の駆動歯車２１ａ，２２ａが固定され、第３速から第５速の駆動歯車２３ａ〜２５ａが回転自在に設けられる一方、変速出力軸１９には、第１速と第２速の従動歯車２１ｂ，２２ｂが回転自在に設けられ、第３速から第５速の従動歯車２３ｂ〜２５ｂが固定されている。変速入力軸１８の駆動歯車２１ａ〜２５ａと変速出力軸１９の従動歯車２１ｂ〜２５ｂとは、相互に噛み合って第１速から第５速の変速歯車列２１〜２５を形成しており、それぞれの変速歯車列２１〜２５はシンクロメッシュ機構２６〜２８によって動力伝達状態に切り換えられるようになっている。
【００２０】
変速されたエンジン動力が伝達される変速出力軸１９には、本発明の一実施の形態である動力分配装置１１が組み付けられており、この動力分配装置１１を介して前輪１４ｆと後輪１４ｒとにエンジン動力が分配される。動力分配装置１１から車両前方側に延びる前輪出力軸３０は、変速出力軸１９の中心孔に案内されるとともにフロントデファレンシャル機構１３に接続されており、動力分配装置１１から前輪側に分配されるエンジン動力は、前輪出力軸３０を介して前輪１４ｆに伝達されるようになっている。また、動力分配装置１１から車両後方側に延びる中間軸３２は、一対の伝達歯車３３ａ，３３ｂを介して後輪出力軸３４に連結されている。この後輪出力軸３４は、プロペラシャフト１５を介してリヤデファレンシャル機構１６に接続されており、動力分配装置１１から後輪側に分配されるエンジン動力は、中間軸３２から後輪出力軸３４を介して後輪１４ｒに伝達されるようになっている。
【００２１】
図３は手動変速機１０に組み込まれる動力分配装置１１とその近傍を示す断面図である。図３に示すように、動力分配装置１１は、変速出力軸１９に取り付けられる入力部材としての入力フランジ４０を備えており、この入力フランジ４０は変速出力軸１９に嵌合するスリーブ部４０ａと入力側カム４１を備えるディスク部４０ｂとにより構成されている。また、入力フランジ４０のディスク部４０ｂにはドラム部材４２が固定されており、入力フランジ４０とドラム部材４２とによってクラッチケース４３が形成されている。さらに、クラッチケース４３内には、前輪出力軸３０に対して軸方向に移動自在に取り付けられる第１出力部材としての出力フランジ４５が収容されており、この出力フランジ４５は前輪出力軸３０に嵌合するスリーブ部４５ａと出力側カム４６を備えるディスク部４５ｂとにより構成されている。そして、入力フランジ４０に形成された入力側カム４１と、これに対向するように出力フランジ４５に形成された出力側カム４６との間には、係合部材としてのボール部材４７が組み込まれている。
【００２２】
つまり、入力フランジ４０と出力フランジ４５とは、入力側カム４１、出力側カム４６、ボール部材４７によって形成されるカム機構４８を介して連結されるようになっている。そして、後述するように、ボール部材４７を介して入力側カム４１と出力側カム４６とを噛み合わせることにより、入力フランジ４０から出力フランジ４５に対してエンジン動力が伝達されるとともに、入力フランジ４０から離れる方向に出力フランジ４５が押し出されることになる。
【００２３】
また、クラッチケース４３を構成するドラム部材４２と、クラッチケース４３内に収容される第２出力部材としての中間軸３２との間には、複数枚の摩擦プレートを備える多板式のクラッチ機構５０が設けられている。このクラッチ機構５０は、ドラム部材４２の内周面に装着される複数枚の駆動プレート５１と、中間軸３２の外周面に装着される複数枚の従動プレート５２とを備えており、駆動プレート５１と従動プレート５２とは交互に重なるように配置されている。そして、駆動プレート５１と従動プレート５２とを押圧して互いに係合させることにより、ドラム部材４２から中間軸３２にエンジン動力が伝達されることになる。
【００２４】
ここで、図４(Ａ)〜(Ｃ)は図３のａ−ａ線に沿ってカム機構４８を概略的に示す断面図である。図４(Ａ)は車両停止時の状態を示し、図４(Ｂ)はアクセルペダルの踏み込みによって車両が加速するドライブ時の状態を示し、図４(Ｃ)はアクセルペダルの踏み込み解除によって車両が減速するコースト時の状態を示している。
【００２５】
まず、図４(Ａ)に示すように、入力フランジ４０の入力側カム４１と、出力フランジ４５の出力側カム４６とは、ほぼ同じ傾斜角度Ｄ１，Ｃ１を備えたドライブ側カム面４１ａ，４６ａおよびコースト側カム面４１ｂ，４６ｂを有している。運転者がアクセルペダルを踏み込むことにより、エンジン動力によって車両を加速させるドライブ時にあっては、図４(Ｂ)に示すように、入力フランジ４０が出力フランジ４５に比べて速く回転しようとするため、双方のフランジ４０，４５に形成されるドライブ側カム面４１ａ，４６ａはボール部材４７を介して噛み合うことになる。このように、カム機構４８を介して入力フランジ４０と出力フランジ４５とは直結された状態となり、入力フランジ４０から出力フランジ４５に対してエンジン動力が直接的に伝達されるようになっている。
【００２６】
さらに、ボール部材４７を介して噛み合うドライブ側カム面４１ａ，４６ａは回転方向に対して傾斜するため、双方のフランジ４０，４５に対して互いに離れる方向の噛み合い反力が作用することになる。ここで、図３に示すように、入力フランジ４０は軸受５３によって軸方向移動が規制されるため、図４(Ｂ)に示すように、噛み合い反力Ｆｄ１によって出力フランジ４５がクラッチ機構５０に向けて押し出されることになる。つまり、出力フランジ４５は噛み合い反力Ｆｄ１によってプレート５１，５２を相互に押圧するようになっており、出力フランジ４５はクラッチ機構５０の締結状態を制御するピストンとして機能するようになっている。
【００２７】
たとえば、アクセルペダルの踏み込みにより、入力フランジ４０の駆動トルクが増大した場合には、これに比例して噛み合い反力Ｆｄ１も増大するため、出力フランジ４５によるクラッチ機構５０の締結力も増大することになる。つまり、入力フランジ４０の駆動トルクが増大した場合には、これに比例して後輪１４ｒに分配される駆動トルクも増大することになるため、前輪１４ｆと後輪１４ｒとに対するトルク分配比はほぼ一定に保たれることになる。なお、前輪１４ｆと後輪１４ｒとに対するトルク分配比は、ドライブ側カム面４１ａ，４６ａの傾斜角度に応じて定められるようになっている。
【００２８】
また、図４(Ｂ)に示す状態から、運転者がアクセルペダルの踏み込みを解除することにより、エンジンブレーキによって車両を減速させるコースト時にあっては、図４(Ｃ)に示すように、双方のフランジ４０，４５に形成されるコースト側カム面４１ｂ，４６ｂがボール部材４７を介して相互に噛み合うことになる。これにより、入力フランジ４０と出力フランジ４５とはカム機構４８を介して機械的に噛み合うことになり、前輪１４ｆに対して負荷トルクを与えることができる。また、コースト時であっても噛み合い反力Ｆｃ１によって出力フランジ４５はクラッチ機構５０を締結するため、後輪１４ｒに対しても負荷トルクを与えることができ、車両の走行安定性を高めることが可能となる。なお、図示する場合には、ドライブ側カム面４１ａ，４６ａとコースト側カム面４１ｂ，４６ｂとの傾斜角度Ｄ１，Ｃ１が同じであるため、ドライブ時およびコースト時のトルク分配比はほぼ一定に制御されることになる。
【００２９】
これまで説明したように、ドライブ時において変速出力軸１９から出力されるエンジン動力は、カム機構４８を介して前輪出力軸３０に伝達されるとともに、噛み合い反力Ｆｄ１によって締結されるクラッチ機構５０を介して後輪出力軸３４に伝達されることになる。つまり、ドライブ時にあっては前後輪１４ｆ，１４ｒに対して常にエンジン動力を分配することができ、車両の動力性能を向上させることが可能となる。また、アクセルペダルの踏み込みを解除するコースト時においても、カム機構４８を介してエンジン１２からの負荷トルクを前輪１４ｆに与えることができるとともに、クラッチ機構５０を介してエンジン１２からの負荷トルクを後輪１４ｒに与えることができる。これにより、前後輪１４ｆ，１４ｒのトルク抜けを防止することができるため、車両の走行安定性を向上させることが可能となる。
【００３０】
しかも、従来のセンタデファレンシャル機構が備えていた遊星歯車やかさ歯車を用いることなく、前後輪１４ｆ，１４ｒに対して駆動トルクや負荷トルクを与えることができるため、動力分配装置１１の製造コストを引き下げることが可能となる。また、ドライブ側カム面４１ａ，４６ａやコースト側カム面４１ｂ，４６ｂの傾斜角度を変更したり、駆動プレート５１および従動プレート５２の枚数を変更したりすることにより、前後輪１４ｆ，１４ｒに対する駆動トルクや負荷トルクの分配比を容易に変更することが可能となる。
【００３１】
また、前述した動力分配装置１１にあっては、カム機構４８の噛み合い反力Ｆｄ１，Ｆｃ１によってクラッチ機構５０を締結することにより、後輪１４ｒに対して駆動トルクや負荷トルクを伝達しているが、出力フランジ４５と駆動プレート５１との間に弾性部材としての皿バネを組み込むことにより、噛み合い反力Ｆｄ１，Ｆｃ１が発生していない状況であってもクラッチ機構５０を滑り係合状態(半クラッチ状態)に保つようにしても良い。このように、駆動プレート５１と従動プレート５２とを皿バネを用いて予圧することにより、図４(Ａ)に示すようにカム機構４８が噛み合っていない状況であっても、後輪１４ｒに対して負荷トルクを与えることができ、車両の走行安定性を向上させることが可能となる。なお、駆動プレート５１と従動プレート５２との間に皿バネを組み込むようにしても良く、駆動プレート５１とドラム部材４２との間に皿バネを組み込むようにしても良い。さらに、入力フランジ４０と出力フランジ４５との間に皿バネを組み込むようにしても良い。
【００３２】
ここで、図５および図６は本発明の他の実施の形態である動力分配装置のカム機構６０，６５を概略的に示す断面図である。図５(Ａ)および図６(Ａ)は車両停止時の状態を示し、図５(Ｂ)および図６(Ｂ)はアクセルペダルの踏み込みによって車両が加速するドライブ時の状態を示し、図５(Ｃ)および図６(Ｃ)はアクセルペダルの踏み込み解除によって車両が減速するコースト時の状態を示している。
【００３３】
前述した入力フランジ４０や出力フランジ４５にあっては、ドライブ側カム面４１ａ，４６ａとコースト側カム面４１ｂ，４６ｂとの傾斜角度Ｄ１，Ｃ１がほぼ同じに形成されているが、これに限られることはなく、ドライブ側カム面とコースト側カム面との傾斜角度を相違させても良い。図５(Ａ)に示すように、入力フランジ６１や出力フランジ６２に形成されるドライブ側カム面６１ａ，６２ａの傾斜角度Ｄ２に対して、入力フランジ６１や出力フランジ６２に形成されるコースト側カム面６１ｂ，６２ｂの傾斜角度Ｃ２を小さく形成すると、図５(Ｂ)および(Ｃ)に示すように、ドライブ時の噛み合い反力Ｆｄ２とコースト時の噛み合い反力Ｆｃ２とを相違させることが可能となる。つまり、それぞれの傾斜角度Ｄ２，Ｃ２を相違させることにより、ドライブ時における前後輪１４ｆ，１４ｒに対するトルク分配比と、コースト時における前後輪１４ｆ，１４ｒに対するトルク分配比とを変化させることが可能となる。
【００３４】
このように、トルク分配比を変化させるようにすると、車両の動力性能を更に向上させることが可能となる。たとえば、ドライブ時においては後輪１４ｒに対するトルク分配比を増加させるように、ドライブ側カム面６１ａ，６２ａの傾斜角度Ｄ２を設定することにより、アクセルペダルを踏み込むときの加速性能を向上させることが可能となる。また、コースト時に後輪１４ｒに対するトルク分配比を減少させるように、コースト側カム面６１ｂ，６２ｂの傾斜角度Ｃ２を設定することにより、アクセルペダルの踏み込みを解除する際の旋回性能を向上させることが可能となる。
【００３５】
また、図６(Ａ)に示すように、入力フランジ６６と出力フランジ６７とに対してドライブ側カム面６６ａ，６７ａのみを形成するようにしても良い。図６(Ｂ)および(Ｃ)に示すように、ドライブ側カム面６６ａ，６７ａのみを形成すると、ドライブ時においては噛み合い反力Ｆｄ３が発生する一方、コースト時においては噛み合い反力が発生しないため、コースト時には前輪１４ｆにのみ負荷トルクを発生させることが可能となる。なお、入力フランジ６６と出力フランジ６７とに対してコースト側カム面のみを形成することにより、ドライブ時において前輪１４ｆにのみ駆動トルクを伝達するようにしても良い。
【００３６】
さらに、前述したカム機構４８，６０，６５にあっては、ボール部材４７を組み込むようにしているが、ボール部材４７を削減するようにしても良い。ここで、図７(Ａ)および(Ｂ)は本発明の他の実施の形態である動力分配装置のカム機構７０を概略的に示す断面図であり、(Ａ)は車両停止時の状態を示し、(Ｂ)はアクセルペダルの踏み込みによって車両が加速するドライブ時の状態を示している。
【００３７】
図７(Ａ)および(Ｂ)に示すように、入力フランジ７１および出力フランジ７２に対して略台形状の凹凸を形成することにより、入力フランジ７１と出力フランジ７２とを直に接触させることが可能となる。ドライブ時やコースト時にあっては、対面するドライブ側カム面７１ａ，７２ａやコースト側カム面７１ｂ，７２ｂを滑り接触させることにより、噛み合い反力Ｆｄ４を発生させることができるため、出力フランジ７２によって前述したクラッチ機構５０を締結することが可能となる。このようにカム機構７０を構成することにより、カム機構７０からボール部材４７を削減することができ、動力分配装置の更なる低コスト化を達成することが可能となる。
【００３８】
続いて、本発明の他の実施の形態である動力分配装置８０，９０について説明する。図８および図９は本発明の他の実施の形態である動力分配装置８０，９０とその近傍を示す断面図である。なお、図３に示す部材と同様の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３９】
まず、図８に示すように、変速出力軸１９には入力部材としての入力フランジ８１が取り付けられており、この入力フランジ８１は変速出力軸１９に嵌合するスリーブ部８１ａと入力側カム８２を備えるディスク部８１ｂとにより構成されている。また、前輪出力軸３０には第１出力部材としてのクラッチハブ８３が軸方向に移動自在に取り付けられており、このクラッチハブ８３は前輪出力軸３０に嵌合するスリーブ部８３ａと出力側カム８４を備えるディスク部８３ｂとにより構成されている。さらに、対面する入力側カムと出力側カムとの間には係合部材としてのローラ部材８５が組み付けられており、入力フランジ８１とクラッチハブ８３とは、入力側カム８２、出力側カム８４、ローラ部材８５によって構成されるカム機構８６を介して連結されている。なお、入力フランジ８１に形成される入力側カム８２やクラッチハブ８３に形成される出力側カム８４は、前述した入力側カム４１や出力側カム４６と同様のカム面構造を備えている。
【００４０】
また、カム機構８６を介して入力フランジ８１に連結されるクラッチハブ８３には、複数枚の駆動プレート８７ａが取り付けられており、第２出力部材としての中間軸３２に固定されるクラッチドラム８８には、複数枚の従動プレート８７ｂが取り付けられている。クラッチ機構８７を構成する駆動プレート８７ａと従動プレート８７ｂとを係合させるため、クラッチハブ８３のディスク部８３ｂは径方向外方に伸びるように形成されており、ディスク部８３ｂの外縁部は従動プレート８７ｂに対面するようになっている。さらに、クラッチドラム８８には油圧制御によって進退移動する油圧ピストン８９ａが収容されており、この油圧ピストン８９ａを前進移動させることによっても、駆動プレート８７ａと従動プレート８７ｂとを係合させることが可能となっている。つまり、クラッチ機構８７には油圧制御によって駆動プレート８７ａと従動プレート８７ｂとを押圧するアクチュエータ８９が組み込まれている。
【００４１】
アクセルペダルの踏み込みによって車両を加速させる際には、入力フランジ８１がクラッチハブ８３に比べて速く回転しようとするため、入力側カム８２と出力側カム８４とがローラ部材８５を介して噛み合うことになり、変速出力軸１９から前輪出力軸３０に対してエンジン動力が伝達されるとともに、カム機構８６の噛み合い反力によってクラッチハブ８３が矢印Ａ方向に押し出されることになる。そして、噛み合い反力によるクラッチハブ８３の相対移動に伴ってクラッチ機構８７が締結されるため、カム機構８６を介して前輪出力軸３０に伝達されるエンジン動力の一部は、クラッチ機構８７を介して中間軸３２から後輪出力軸３４に向けて分配されることになる。なお、アクセルペダルの踏み込み解除によって車両を減速させるコースト時であっても、カム機構８６の噛み合い反力によってクラッチハブ８３を矢印Ａ方向に移動させることができるため、クラッチ機構８７を締結して後輪１４ｒに負荷トルクを与えることが可能となる。
【００４２】
このように、第１出力部材であるクラッチハブ８３と第２出力部材である中間軸３２との間に、駆動プレート８７ａと従動プレート８７ｂとを設けるようにした動力分配装置８０であっても、前述した動力分配装置１１と同様に、前後輪１４ｆ，１４ｒに対し、所定のトルク分配比でエンジン動力を伝達することができる。さらに、図示する動力分配装置８０にあっては、油圧ピストン８９ａによってクラッチ機構８７の締結状態を自在に制御することができるため、前後輪１４ｆ，１４ｒに対するトルク分配比を走行状況に応じて変化させることができ、車両の加速性能や旋回性能を向上させることが可能となる。
【００４３】
前述した動力分配装置８０にあっては、カム機構８６によって押し出されるクラッチハブ８３の移動方向と、駆動プレート８７ａと従動プレート８７ｂとを押圧する油圧ピストン８９ａの移動方向とが対向しているが、クラッチハブ８３の移動方向と油圧ピストン８９ａの移動方向とを一致させることにより、油圧ピストン８９ａに対して供給する作動油圧を引き下げることが可能となる。続いて、クラッチハブ９１の移動方向と油圧ピストン９９ａの移動方向とを一致させるようにした動力分配装置９０について説明する。
【００４４】
図９に示すように、変速出力軸１９には入力部材としてのクラッチハブ９１が移動自在に取り付けられており、このクラッチハブ９１は変速出力軸１９に嵌合するスリーブ部９１ａと入力側カム９２を備えるディスク部９１ｂとにより構成されている。また、前輪出力軸３０には第１出力部材としての出力フランジ９３が取り付けられており、この出力フランジ９３は前輪出力軸３０に嵌合するスリーブ部９３ａと出力側カム９４を備えるディスク部９３ｂとにより構成されている。さらに、対面する入力側カム９２と出力側カム９４との間には係合部材としてのローラ部材９５が組み付けられており、クラッチハブ９１と出力フランジ９３とは、入力側カム９２、出力側カム９４、ローラ部材９５によって構成されるカム機構９６を介して連結されている。なお、クラッチハブ９１に形成される入力側カム９２や出力フランジ９３に形成される出力側カム９４は、前述した入力側カム４１や出力側カム４６と同様のカム面構造を備えている。
【００４５】
また、変速出力軸１９に連結されるクラッチハブ９１には、複数枚の駆動プレート９７ａが取り付けられており、中間軸３２に固定されるクラッチドラム９８には、複数枚の従動プレート９７ｂが取り付けられている。クラッチ機構９７を構成する駆動プレート９７ａと従動プレート９７ｂとを係合させるため、クラッチハブ９１のディスク部９１ｂは径方向外方に伸びるように形成されており、ディスク部９１ｂの外縁部は従動プレート９７ｂに対面するようになっている。さらに、クラッチドラム９８には油圧制御によって進退移動する油圧ピストン９９ａが収容されており、この油圧ピストン９９ａはクラッチハブ９１のディスク部９１ｂを押圧して駆動プレート９７ａと従動プレート９７ｂとを係合させることが可能となっている。つまり、クラッチ機構９７には油圧制御によって駆動プレート９７ａと従動プレート９７ｂとを押圧するアクチュエータ９９が組み込まれている。
【００４６】
このように、カム機構９６の噛み合い反力によって押し出されるクラッチハブ９１のプレート押圧方向(矢印Ａ１方向)と、作動油圧によって押し出される油圧ピストン９９ａのプレート押圧方向(矢印Ａ２方向)とを一致させるようにすると、それぞれの推力を打ち消し合うことがないため、低い作動油圧によって油圧ピストン９９ａを作動させることが可能となる。つまり、図８に示すように、前述した動力分配装置８０にあっては、クラッチハブ８３と油圧ピストン８９ａとが対向しており、油圧ピストン８９ａを押し出してプレート８７ａ，８７ｂを押圧するためには、カム機構８６の噛み合い反力を上回るようにピストン推力を発生させる必要がある。これに対し、図９に示す動力分配装置９０にあっては、クラッチハブ９１と油圧ピストン９９ａとが並列に配置されるため、噛み合い反力の大きさに影響されることなく、油圧ピストン９９ａの押圧力をプレート９７ａ，９７ｂに伝達することが可能となっている。
【００４７】
これにより、油圧ポンプの吐出圧力を引き下げることができるため、エンジンに作用するポンプ負荷を引き下げて燃費性能を向上させることが可能となる。また、低い作動油圧であってもクラッチ機構９７の締結状態を制御することができるため、油圧ピストン９９ａの小型化を図ることができるとともに、トルク分配比を制御する際の応答性を向上させることが可能となる。
【００４８】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、図示する場合には、手動変速機１０に対して本発明の動力分配装置１１，８０，９０を組み込むようにしているが、自動変速機や無段変速機に対して本発明の動力分配装置１１，８０，９０を組み込むようにしても良い。
【００４９】
また、図示する場合には、カム機構４８，８６，９６を介してエンジン動力を前輪１４ｆに伝達する一方、クラッチ機構５０，８７，９７を介してエンジン動力を後輪１４ｒに伝達するようにしているが、これに限られることはなく、カム機構４８，８６，９６を介してエンジン動力を後輪１４ｒに伝達する一方、クラッチ機構５０，８７，９７を介してエンジン動力を前輪１４ｆに伝達するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】手動変速機が搭載された車両を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施の形態である動力分配装置が組み込まれた手動変速機を示すスケルトン図である。
【図３】手動変速機に組み込まれる動力分配装置とその近傍を示す断面図である。
【図４】(Ａ)〜(Ｃ)は図３のａ−ａ線に沿ってカム機構を概略的に示す断面図である。
【図５】(Ａ)〜(Ｃ)は本発明の他の実施の形態である動力分配装置のカム機構を概略的に示す断面図である。
【図６】(Ａ)〜(Ｃ)は本発明の他の実施の形態である動力分配装置のカム機構を概略的に示す断面図である。
【図７】(Ａ)および(Ｂ)は本発明の他の実施の形態である動力分配装置のカム機構を概略的に示す断面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態である動力分配装置とその近傍を示す断面図である。
【図９】本発明の他の実施の形態である動力分配装置とその近傍を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１１ 動力分配装置
１２ エンジン(駆動源)
１４ｆ 前輪(第１駆動輪)
１４ｒ 後輪(第２駆動輪)
３２ 中間軸(第２出力部材)
４０ 入力フランジ(入力部材)
４１ 入力側カム
４１ａ ドライブ側カム面
４１ｂ コースト側カム面
４５ 出力フランジ(第１出力部材)
４６ 出力側カム
４６ａ ドライブ側カム面
４６ｂ コースト側カム面
４７ ボール部材(係合部材)
４８ カム機構
５０ クラッチ機構
５１ 駆動プレート
５２ 従動プレート
６０ カム機構
６１ 入力フランジ(入力部材)
６２ 出力フランジ(第１出力部材)
６１ａ，６２ａ ドライブ側カム面
６１ｂ，６２ｂ コースト側カム面
６５ カム機構
６６ 入力フランジ(入力部材)
６７ 出力フランジ(第１出力部材)
６６ａ，６７ａ ドライブ側カム面
７０ カム機構
７１ 入力フランジ(入力部材)
７２ 出力フランジ(第１出力部材)
７１ａ，７２ａ ドライブ側カム面
７１ｂ，７２ｂ コースト側カム面
８０ 動力分配装置
８１ 入力フランジ(入力部材)
８２ 入力側カム
８３ クラッチハブ(第１出力部材)
８４ 出力側カム
８５ ローラ部材(係合部材)
８６ カム機構
８７ クラッチ機構
８７ａ 駆動プレート
８７ｂ 従動プレート
８９ アクチュエータ
９０ 動力分配装置
９１ クラッチハブ(入力部材)
９２ 入力側カム
９３ 出力フランジ(第１出力部材)
９４ 出力側カム
９５ ローラ部材(係合部材)
９６ カム機構
９７ クラッチ機構
９７ａ 駆動プレート
９７ｂ 従動プレート
９９ アクチュエータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源に連結される入力部材と、第１駆動輪に連結される第１出力部材と、第２駆動輪に連結される第２出力部材とを備え、前記駆動源からの動力を前記第１駆動輪と前記第２駆動輪とに分配する動力分配装置であって、
前記入力部材に設けられる入力側カムと、これに対向して前記第１出力部材に設けられる出力側カムとを備え、前記入力側カムと前記出力側カムとを噛み合わせて前記第１駆動輪に動力を伝達するカム機構と、
前記第２出力部材に設けられる従動プレートと、これに係合自在に対面する駆動プレートとを備え、前記カム機構の噛み合い反力によって前記駆動プレートと前記従動プレートとを押圧し、前記第２駆動輪に動力を伝達するクラッチ機構とを有することを特徴とする動力分配装置。
【請求項２】
請求項１記載の動力分配装置において、前記カム機構の噛み合い反力による前記入力側カムと前記出力側カムとの相対移動により、前記駆動プレートと前記従動プレートとを押圧することを特徴とする動力分配装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の動力分配装置において、前記カム機構は前記入力側カムと前記出力側カムとの間に係合部材を備え、前記係合部材を介して前記入力側カムと前記出力側カムとを噛み合わせることを特徴とする動力分配装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の動力分配装置において、前記入力側カムと前記出力側カムとは、前記入力側カムから前記出力側カムに動力を伝達するドライブ側カム面と、前記出力側カムから前記入力側カムに動力を伝達するコースト側カム面とを備え、前記ドライブ側カム面の傾斜角度と前記コースト側カム面の傾斜角度とを相違させることを特徴とする動力分配装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の動力分配装置において、前記入力側カムと前記出力側カムとは、前記入力側カムから前記出力側カムに動力を伝達するドライブ側カム面と、前記出力側カムから前記入力側カムに動力を伝達するコースト側カム面とのいずれか一方を備えることを特徴とする動力分配装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の動力分配装置において、前記クラッチ機構は前記駆動プレートと前記従動プレートとを予圧する弾性部材を備えることを特徴とする動力分配装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の動力分配装置において、前記クラッチ機構は前記駆動プレートと前記従動プレートとを押圧するアクチュエータを備えることを特徴とする動力分配装置。
【請求項８】
請求項７記載の動力分配装置において、前記カム機構によるプレート押圧方向と前記アクチュエータによるプレート押圧方向とを一致させることを特徴とする動力分配装置。
【請求項１】
駆動源に連結される入力部材と、第１駆動輪に連結される第１出力部材と、第２駆動輪に連結される第２出力部材とを備え、前記駆動源からの動力を前記第１駆動輪と前記第２駆動輪とに分配する動力分配装置であって、
前記入力部材に設けられる入力側カムと、これに対向して前記第１出力部材に設けられる出力側カムとを備え、前記入力側カムと前記出力側カムとを噛み合わせて前記第１駆動輪に動力を伝達するカム機構と、
前記第２出力部材に設けられる従動プレートと、これに係合自在に対面する駆動プレートとを備え、前記カム機構の噛み合い反力によって前記駆動プレートと前記従動プレートとを押圧し、前記第２駆動輪に動力を伝達するクラッチ機構とを有することを特徴とする動力分配装置。
【請求項２】
請求項１記載の動力分配装置において、前記カム機構の噛み合い反力による前記入力側カムと前記出力側カムとの相対移動により、前記駆動プレートと前記従動プレートとを押圧することを特徴とする動力分配装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の動力分配装置において、前記カム機構は前記入力側カムと前記出力側カムとの間に係合部材を備え、前記係合部材を介して前記入力側カムと前記出力側カムとを噛み合わせることを特徴とする動力分配装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の動力分配装置において、前記入力側カムと前記出力側カムとは、前記入力側カムから前記出力側カムに動力を伝達するドライブ側カム面と、前記出力側カムから前記入力側カムに動力を伝達するコースト側カム面とを備え、前記ドライブ側カム面の傾斜角度と前記コースト側カム面の傾斜角度とを相違させることを特徴とする動力分配装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の動力分配装置において、前記入力側カムと前記出力側カムとは、前記入力側カムから前記出力側カムに動力を伝達するドライブ側カム面と、前記出力側カムから前記入力側カムに動力を伝達するコースト側カム面とのいずれか一方を備えることを特徴とする動力分配装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の動力分配装置において、前記クラッチ機構は前記駆動プレートと前記従動プレートとを予圧する弾性部材を備えることを特徴とする動力分配装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の動力分配装置において、前記クラッチ機構は前記駆動プレートと前記従動プレートとを押圧するアクチュエータを備えることを特徴とする動力分配装置。
【請求項８】
請求項７記載の動力分配装置において、前記カム機構によるプレート押圧方向と前記アクチュエータによるプレート押圧方向とを一致させることを特徴とする動力分配装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−４０３３９（Ｐ２００７−４０３３９Ａ）
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２２３０５９（Ｐ２００５−２２３０５９）
【出願日】平成１７年８月１日（２００５．８．１）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月１日（２００５．８．１）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
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