四輪駆動車の動力伝達装置
【課題】 簡素な構成であって、主駆動輪の回転速度に対する従駆動輪の回転速度を増速するまたは減速する四輪駆動車の動力伝達装置を提供する。
【解決手段】 本発明は、主駆動輪車軸と従駆動輪車軸との間の駆動力伝達系に設けられた変速機構１００とを有する四輪駆動車の動力伝達装置であって、変速機構１００は、主駆動輪側の駆動力伝達系に連結された入力軸１０２と、従駆動輪側の駆動力伝達系に連結された出力軸１０４と、第１および第２のプラネタリギヤセット１０６、１０８と、１つのクラッチ１１０と、正駆動時用および逆駆動時用ブレーキ１１２、１１４とから構成され、クラッチ１１０を完全締結して入力軸１０２と出力軸１０４とを直結するとともに、クラッチ１１０およびブレーキ１１２、１１４の一方の締結力を制御して入力軸１０２と出力軸１０４の回転速度比を制御する。
【解決手段】 本発明は、主駆動輪車軸と従駆動輪車軸との間の駆動力伝達系に設けられた変速機構１００とを有する四輪駆動車の動力伝達装置であって、変速機構１００は、主駆動輪側の駆動力伝達系に連結された入力軸１０２と、従駆動輪側の駆動力伝達系に連結された出力軸１０４と、第１および第２のプラネタリギヤセット１０６、１０８と、１つのクラッチ１１０と、正駆動時用および逆駆動時用ブレーキ１１２、１１４とから構成され、クラッチ１１０を完全締結して入力軸１０２と出力軸１０４とを直結するとともに、クラッチ１１０およびブレーキ１１２、１１４の一方の締結力を制御して入力軸１０２と出力軸１０４の回転速度比を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、四輪駆動車の動力伝達装置に関し、四輪駆動車の走行を安定させる走行制御の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来、四輪駆動車において、主駆動輪と従駆動輪それぞれの周速度（接地面での接線方向の速度）が要求された周速度比（以下、「要求周速度比」と称する。）になるように構成されているものがある。
【０００３】
例えば、特許文献1に記載のものがある。これは、旋回時にオーバーステアさせるために後輪を増速させるようにしたものであり、具体的には、この四輪駆動車は、走行の安定性を向上させるために前輪である主駆動輪と後輪である従駆動輪それぞれの周速度を略一致させる（すなわち、主駆動輪と従駆動輪の周速度比を略１：１にする）ときと、旋回時の回頭性を向上させるために従駆動輪の周速度を主駆動輪の周速度に比べて増速させる（すなわち、主駆動輪と従駆動輪の周速度比を１：ｍ（ｍ＞１）にする）ときとがある。この要求周速度比を達成するために、主駆動輪車軸と従駆動輪車軸との間の駆動力伝達系に変速装置を有し、該変速装置は、主駆動輪の車軸と従駆動輪の車軸の回転速度比を要求周速度比を達成するために必要な回転速度比（以下「必要回転速度比」と称する。）にする。
【０００４】
【特許文献１】特公平７−６４２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上述の変速装置は、後輪（従駆動輪）に対して増速は実行するが減速は実行しない。しかしながら、このような、主駆動輪車軸と従駆動輪車軸との間の駆動力伝達系にある変速装置に、従駆動輪に対する減速の実行を要望したい状況がある。
【０００６】
例えば、主駆動輪車軸と従駆動輪車軸の回転速度比を必要回転速度比に設定しても、駆動輪の径の変化によって主駆動輪と従駆動輪の周速度比が、例えば１：１などの要求周速度比から逸脱することがある。この駆動輪の径の変化は、例えば、タイヤ交換において本来取り付けるべきタイヤの径と異なる径のタイヤが装着されたとき、またはタイヤの磨耗、もしくは四輪駆動車の重心位置の移動によるタイヤに加わる荷重の変化などによって起こる。
【０００７】
このように駆動輪の径が変化し、主駆動輪と従駆動輪の周速度比が要求周速度比から逸脱すると、路面での摩擦に起因して両駆動輪間で所謂循環トルクが発生する。そして、この循環トルクが駆動力伝達系に駆動源からの本来の駆動トルクに加えて作用し、駆動力伝達系各部における回転抵抗を増大させる。その結果、動力の損失、すなわちエンジンの燃費性能の悪化や、発熱による動力伝達系の耐久性の悪化等を招くことになる。
【０００８】
この循環トルクを抑制するために、主駆動輪車軸と従駆動輪車軸との間の駆動力伝達系にある変速装置に、従駆動輪に対する減速の実行を要望したいことがある。
【０００９】
そこで、本発明は、主駆動輪車軸の回転速度に対する従駆動輪車軸の回転速度を増速および減速することができる四輪駆動車の動力伝達装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題を解決するために、本願の請求項１に記載の発明は、駆動源と、駆動源の出力を主駆動輪車軸と従駆動輪車軸とに分配して伝達するトランスファ装置と、主駆動輪車軸と従駆動輪車軸との間の駆動力伝達系に設けられた変速機構とを有する四輪駆動車の動力伝達装置であって、
前記変速機構は、主駆動輪側の駆動力伝達系に連結された入力軸と、従駆動輪側の駆動力伝達系に連結された出力軸と、第１および第２のプラネタリギヤセットと、１つのクラッチと、正駆動時用および逆駆動時用ブレーキとから構成され、前記クラッチを完全締結して前記入力軸と前記出力軸とを直結するとともに、前記クラッチおよび前記ブレーキの一方の締結力を制御して前記入力軸と前記出力軸の回転速度比を制御することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の四輪駆動車の動力伝達装置において、
第１のプラネタリギヤセットは第１のサンギヤ、第１のキャリア、および第１のリングギヤを有し、
第２のプラネタリギヤセットは第２のサンギヤ、第２のキャリア、および第２のリングギヤを有し、
前記第１のサンギヤと前記第２のサンギヤとが結合され、
前記第１のキャリアと前記第２のリングギヤとが結合されているとともに、
前記入力軸は前記第２のキャリアに、前記出力軸は前記第１のキャリアおよび前記第２のリングギヤそれぞれに結合されており、
かつ、前記入力軸と前記出力軸との間に前記クラッチが介設され、
前記第１のサンギヤおよび前記第２のサンギヤと変速機ケースとの間に前記正駆動時用のブレーキが、前記第１のリングギヤと変速機ケースとの間に前記逆駆動時用のブレーキが介設されていることを特徴とする。
【００１２】
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の四輪駆動車の動力伝達装置において、
第１のプラネタリギヤセットは第１のサンギヤ、第１のキャリア、および第１のリングギヤを有し、
第２のプラネタリギヤセットは第２のサンギヤ、第２のキャリア、および第２のリングギヤを有し、
前記第１のキャリアと前記第２のリングギヤとが結合され、
前記第１のリングギヤと前記第２のキャリアとが結合されているとともに、
前記入力軸は前記第１のキャリアに、前記出力軸は前記第１のリングギヤおよび前記第２のキャリアそれぞれに結合されており、
かつ、前記第２のキャリアと前記第１のキャリアおよび前記第２のリングギヤそれぞれとの間に前記クラッチが介設され、
前記第１のサンギヤと変速機ケースとの間に前記正駆動時用のブレーキが、前記第２のサンギヤと変速機ケースとの間に前記逆駆動時用のブレーキが介設されていることを特徴とする。
【００１３】
さらにまた、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の四輪駆動車の動力伝達装置において、
第１のプラネタリギヤセットは第１のサンギヤ、第１のキャリア、および第１のリングギヤを有し、
第２のプラネタリギヤセットは第２のサンギヤ、第２のキャリア、および第２のリングギヤを有し、
前記第１のサンギヤと前記第２のキャリアとが結合され、
前記第１のキャリアと前記第２のサンギヤとが結合されているとともに、
前記入力軸は前記第１のキャリアおよび前記第２のサンギヤそれぞれに、前記出力軸は前記第２のキャリアに結合されており、
かつ、前記入力軸と前記出力軸との間に前記クラッチが介設され、
前記第１のリングギヤと変速機ケースとの間に前記正駆動時用のブレーキが、前記第２のリングギヤと変速機ケースとの間に前記逆駆動時用のブレーキが介設されていることを特徴とする。
【００１４】
加えて、請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の四輪駆動車の動力伝達装置において、
第１のプラネタリギヤセットは第１のサンギヤ、第１のキャリア、および第１のリングギヤを有し、
第２のプラネタリギヤセットは第２のサンギヤ、第２のキャリア、および第２のリングギヤを有し、
前記第１のサンギヤと前記第２のリングギヤとが結合され、
前記第１のキャリアと前記第２のサンギヤが結合されているとともに、
前記入力軸は前記第１のキャリアおよび前記第２のサンギヤそれぞれに、前記出力軸は前記第２のキャリアに結合されており、
かつ、前記入力軸と前記出力軸との間に前記クラッチが介設され、
前記第１のリングギヤと変速機ケースとの間に前記正駆動時用のブレーキが、前記第１のサンギヤおよび前記第２のリングギヤそれぞれと変速機ケースとの間に前記逆駆動時用のブレーキが介設されていることを特徴とする。
【００１５】
加えてまた、請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の四輪駆動車の動力伝達装置において、
前記駆動力伝達系に作用する循環トルクを検出する循環トルク検出手段を有し、
前記変速機構は、前記循環トルク検出手段が循環トルクを検出したときは、前記クラッチおよび前記ブレーキの一方の締結力を制御して、前記循環トルクが抑制されるように、前記入力軸と前記出力軸の回転速度比を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、変速機構は、主駆動輪側の駆動力伝達系に連結された入力軸、従駆動輪側の駆動力伝達系に連結された出力軸、第１および第２のプラネタリギヤセット、１つのクラッチ、および正駆動（エンジンが車両を駆動している状態）時用および逆駆動（車両の慣性走行によりエンジンが駆動される状態）時用のブレーキから構成されており、クラッチを完全締結状態にすれば入力軸と出力軸とが直結することにより、またはクラッチと一方のブレーキの締結力を制御することにより、入力軸の回転速度に対する出力軸の回転速度の比、すなわち変速比を１とすることが可能であるとともに減速側または増速側に無段階に変更することができる。その結果、主駆動輪車軸の回転速度に対する従駆動輪車軸の回転速度を増速するまたは減速することが可能になる。
【００１７】
また、請求項２〜５に記載の発明によれば、入力軸、出力軸、２つのプラネタリギヤセット、１つのクラッチ、および２つのブレーキを各請求項に記載する関係に従って接続することにより比較的簡素な構成の変速機構が得られ、コンパクトで搭載性に優れた四輪駆動車の動力伝達装置が実現される。
【００１８】
さらに、請求項６によれば、主駆動輪または従駆動輪いずれかの径の変化により、主駆動輪と従駆動輪の周速度の比が要求された周速度比から逸脱して、主駆動輪と従駆動輪との間の駆動力伝達系に循環トルクが発生した場合に、循環トルク検出手段がこれを検出し、その検出結果に基づき、循環トルクが抑制されるように、前記駆動力伝達系に設けられた変速機構がその変速比を変更する。これにより、四輪駆動車としての良好な走破性が維持されるとともに、循環トルクに起因するエンジン燃費性能の悪化や、発熱による動力伝達系の耐久性の悪化等の問題が防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は本発明の一実施形態に係る四輪駆動車の動力伝達装置を搭載した四輪駆動車の構成を概略的に示している。
【００２０】
図１に符号１０で示す車両は前側駆動輪１２Ｆと後側駆動輪１２Ｒとを有する四輪駆動車である。四輪駆動車１０は、駆動源であるエンジン１４と、エンジン１４の出力を駆動輪１２Ｆ、１２Ｒに伝達するためのトランスミッション１６と、トランスミッション１６からの駆動力を左右の前側駆動輪１２Ｆに車軸１８を介して伝達する前輪用デフ２０と、後側駆動輪１２Ｒに伝達する駆動力を取り出すトランスファ２２と、トランスファ２２からの駆動力を左右の後側駆動輪１２Ｒに車軸２４を介して伝達する後輪用デフ２６とを有する。この構成においては、前側駆動輪１２Ｆが主駆動輪となり、後側駆動輪１２Ｒが従駆動輪となる。
【００２１】
また、トランスファ２２と後輪用デフ２６は、変速機構２８を介して駆動連結されている。具体的には、トランスファ２２の出力軸に一端が連結された駆動力伝達軸３０ａの他端が変速機構２８の入力軸に連結され、変速機構２８の出力軸に一端が連結された駆動力伝達軸３０ｂ他端が後輪用デフ２６の入力軸に連結されている。
【００２２】
変速機構２８は、変速比、すなわち駆動力伝達軸３０ａと３０ｂの回転速度比を変更可能に構成されている。変速比は、駆動輪１２Ｆ、１２Ｒの周速度（接地面での接線方向の速度）の比が要求された比（要求周速度比）になるために必要な変速比（以下、「必要変速比」と称する。）である。確認すると、ここで言う「必要変速比」は、例えば要求周速度比が１：１になるような変速比、または要求周速度比が１：ｍ（ｍ＞１）になるような変速比であって、要求周速度比に対して１つ存在する変速比を言う。
【００２３】
このことを図２を用いて説明する。図２は、走行中の四輪駆動車１０を概略的に示している。図は、走行中、駆動輪１２Ｆ、１２Ｒそれぞれの周速度が車速に相当する同一の速度Ｖである場合、すなわち要求周速度比が１：１である場合を示している。
【００２４】
このとき、例えば前側駆動輪１２Ｆの半径がｒ１であって後側駆動輪１２Ｒの半径がｒ１と異なるｒ２である場合、前側の車軸１８の回転速度ＶＦと後側の車軸２４の回転速度ＶＲとの比（必要回転速度比＝ＶＦ：ＶＲ）をｒ２：ｒ１とする必要がある。
【００２５】
また、そのためには、駆動力伝達軸３０ａの回転速度Ｖ１に対する前側駆動輪１２Ｆの回転速度ＶＦの比と、駆動力伝達軸３０ｂの回転速度Ｖ２に対する後側駆動輪１２Ｒの回転速度ＶＲの比が等しいものとして、変速機構２８が、駆動力伝達軸３０ａの回転速度Ｖ１と駆動力伝達軸３２ｂの回転速度Ｖ２との比がｒ２：ｒ１になるように、すなわち変速比をｒ１／ｒ２（出力側回転速度Ｖ２／入力側回転速度Ｖ１）で維持する必要がある。
【００２６】
すなわち、この場合における必要変速比は、駆動輪１２Ｆ、１２Ｒそれぞれにおいて、周速度が同一になるような変速比である。なお、前側駆動輪１２Ｆと後側駆動輪１２Ｒの径ｒ１、ｒ２が同一である場合、変速比は１：１に設定される。
【００２７】
ここからは、図１に示す変速機構２８の具体的な構成および制御装置３４が実行する該変速機構２８の変速比の変更方法について説明する。
【００２８】
図３は、一例の変速機構の骨子図である。図に符号１００に示される変速機構は、入力軸（図１に示す駆動力伝達軸３０ａと結合する軸）１０２と、出力軸（駆動力伝達軸３０ｂと結合する軸）１０４と、２つのプラネタリギヤセット１０６（請求の範囲に記載の第１のプラネタリギヤに対応。）および１０８（請求の範囲に記載の第２のプラネタリギヤに対応。）と、１つのクラッチ１１０と、２つのブレーキ１１２（請求の範囲に記載の正駆動時用ブレーキに対応。）および１１４（請求の範囲に記載の逆駆動時用ブレーキに対応。）とから構成されている。
【００２９】
２つのプラネタリギヤセット１０６および１０８は、シングルピニオン型プラネタリギヤセットであって、それぞれサンギヤ１０６ｓ、１０８ｓと、該サンギヤと噛み合うピニオン１０６ｐ、１０８ｐと、該ピニオンを支持するキャリア１０６ｃ、１０８ｃと、該ピニオンと噛み合うリングギヤ１０６ｒ、１０８ｒとから構成される。
【００３０】
変速機構１００において、サンギヤ１０６ｓとサンギヤ１０８とが結合され、キャリア１０６ｃとリングギヤ１０８ｒとが結合されている。また、入力軸１０２はキャリア１０８ｃに、出力軸１０４はキャリア１０６ｃおよびリングギヤ１０８ｒそれぞれに結合されている。
【００３１】
さらに、入力軸１０２と出力軸１０４との間にはクラッチ１１０が介設されている。さらにまた、サンギヤ１０６ｓおよびサンギヤ１０８ｓと変速機構１００の変速機ケース１１６との間に正駆動時用のブレーキ１１２が、リングギヤ１０６ｒと該変速機ケース１１６との間に逆駆動時用のブレーキ１１４が介設されている。
【００３２】
このような構成の変速機構１００によれば、クラッチ１１０および２つのブレーキ１１２、１１４の締結力を制御することにより、変速機構１００は増速側および減速側に無段階に変速比を変更することが可能である。
【００３３】
具体的には、変速機構１００は、図１の制御装置３４がクラッチ１１０および２つのブレーキ１１２、１１４を制御することにより、その変速比を変更される。
【００３４】
例えば、制御装置３４は、変速比１への変更を要求されると、クラッチ１１０を完全締結状態に制御して入力軸１０２と出力軸１０４とを直結し、２つのブレーキ１１２、１１４を非締結状態に制御する。
【００３５】
また、制御装置３４は、1以外の変速比への変更が要求されると、変速機構１００が伝達する駆動トルクの伝達方向と、その要求された変速比の値に基づいて、クラッチ１１０および２つのブレーキ１１２、１１４の締結力を制御する。
【００３６】
具体的に説明すると、制御装置３４が実行する変速機構１００のクラッチ１１０および２つのブレーキ１１２、１１４の締結力の制御には、図４に示すように４つの制御がある。ここで説明する例は、前輪１２Ｆと後輪１２Ｒの径がｒで同一である例である。
【００３７】
制御（ａ）は、変速機構２８（１００）がエンジン１４が後輪１２Ｒに対して出力した駆動トルクを伝達しているときに、駆動力伝達軸３０ａ（入力軸１０２）の回転速度Ｖ１に対する駆動力伝達軸３０ｂ（出力軸１０４）の回転速度Ｖ２を減速する制御を示している。なお、ここでは、エンジンが出力した駆動トルクが後輪１２Ｒに伝わる方向を正方向とし、その反対を逆方向とする。
【００３８】
また、制御（ｂ）は、変速機構２８（１００）がエンジン１４が後輪１２Ｒに対して出力した駆動トルクを伝達しているときに、駆動力伝達軸３０ａ（入力軸１０２）の回転速度Ｖ１に対する駆動力伝達軸３０ｂ（出力軸１０４）の回転速度Ｖ２を増速する制御を示している。
【００３９】
さらに、制御（ｃ）は、変速機構２８（１００）が後輪１２Ｒがエンジン１４に対して出力した駆動トルクを伝達しているときに（いわゆる車両がコースティング状態にあるとき）、駆動力伝達軸３０ａ（入力軸１０２）の回転速度Ｖ１に対する駆動力伝達軸３０ｂ（出力軸１０４）の回転速度Ｖ２を減速する制御を示している。
【００４０】
さらにまた、制御（ｄ）は、変速機構２８（１００）が後輪１２Ｒがエンジン１４に対して出力した駆動トルクを伝達しているときに（いわゆる車両がコースティング状態にあるとき）、駆動力伝達軸３０ａ（入力軸１０２）の回転速度Ｖ１に対する駆動力伝達軸３０ｂ（出力軸１０４）の回転速度Ｖ２を増速する制御を示している。
【００４１】
なお、変速機構が伝達する駆動トルクの方向は、例えばアクセルペダルが踏まれているか否かを検出するアクセルペダルセンサにより判断できる。すなわち、アクセルペダルが踏まれている場合、エンジンが駆動トルクを出力するので変速機構が伝達する駆動トルクの方向は正方向である。そうでない場合、逆方向である。
【００４２】
制御装置３４は、制御（ａ）の場合（駆動トルクが正方向であって、減速が要求される場合）、図５の表に示すように、クラッチ１１０と正駆動時用ブレーキ１１２の締結力を制御し、逆駆動時用ブレーキ１１４は制御しない（非制御）。
【００４３】
図３を参照しつつ説明すると、制御装置３４は、クラッチ１１０の締結力を小さく制御し、変速機構１００の変速比を減速側の要求された変速比にする。これにより、後輪１２Ｒに伝達されるトルクが減少し、その回転が減速される。
【００４４】
しかし、クラッチ１１０の締結力を小さく制御するだけでは、変速比は要求された変速比よりさらに減速側に変化し続け、後輪１２Ｒの回転は減速し続けてしまう。
【００４５】
その対処として、制御装置３４は、正駆動時用ブレーキ１１２の締結力を制御する。このことを図６（ａ）に示す速度線図を用いて説明する。
【００４６】
この速度線図は、２つのプラネタリギヤセット１０６、１０８の回転要素、すなわちサンギヤ１０６ｓ、１０８ｓと、キャリア１０６ｃ、１０８ｃと、リングギヤ１０６ｒ、１０８ｒそれぞれの回転速度を縦方向に示し、各回転要素の横方向の間隔は、サンギヤ１０６ｓ、１０８ｓおよびリングギヤ１０６ｒ、１０８ｒの歯数Ｚｓ（１０６）、Ｚｓ（１０８）、Ｚｒ（１０６）、Ｚｒ（１０８）の逆数に対応して示している。
【００４７】
図６（ａ）に示すように、入力軸１０２の回転速度に対する出力軸１０４の回転速度の比、すなわち変速比を減速側（変速比変更前に比べて減速側）の要求された変速比Ｒｏｕｔ１／Ｒｉｎ１に維持するために、制御装置３４は、サンギヤ１０６ｓ、１０８ｓの回転速度が速度線図に基づく（すなわちサンギヤ１０６ｓ、１０８ｓおよびリングギヤ１０６ｒ、１０８ｒの歯数に基づく）Ｒ１になるように、正駆動時用ブレーキ１１２の締結力を制御する。
【００４８】
まとめると、制御装置３４は、制御（ａ）の場合、まずクラッチ１１０の締結力を小さくして変速機構１００の変速比を要求された変速比Ｒｏｕｔ１／Ｒｉｎ１に減速し、サンギヤ１０６ｓ、１０８ｓの回転速度が要求された変速比Ｒｏｕｔ１／Ｒｉｎ１を維持するためのＲ１になるように正駆動時用ブレーキ１１２の締結力を制御する。
【００４９】
この場合の変速機構１００の各構成要素を伝達するトルクを図６（ｂ）に示す。図においては、太線はトルクが伝達されていることを示し、白抜き矢印はトルクの方向を示している。また、点線に示す摩擦要素は、すべり状態であることを示している。
【００５０】
まず、入力軸１０２を伝達するトルクは、分岐してクラッチ１１０とキャリア１０８ｃとに入力される。クラッチ１１０が入力軸１０２側から出力軸１０４側に伝達するトルクは、その締結力が要求された変速比に変更する前に比べて小さくされているため、変更前に比べて小さい。キャリア１０８ｃに入力されたトルクは、サンギヤ１０８ｓを介して正駆動時用ブレーキ１１２に伝達されるとともに、リングギヤ１０８を介して出力軸１０４に伝達される。出力軸１０４には、クラッチ１１０を介するトルクとリングギヤ１０８ｒを介するトルクとが合流したトルクが伝達される。これにより、結果として出力軸１０４に伝達されるトルクは、要求された変速比に変更する前と略同一となる。
【００５１】
また制御（ｂ）の場合（駆動トルクが正方向であって、増速が要求される場合）、、制御装置３４は、図５の表に示すように、クラッチ１１０と正駆動時用ブレーキ１１２の締結力を制御し、逆駆動時用ブレーキ１１４は制御しない（非制御）。
【００５２】
具体的には、制御装置３４は、クラッチ１１０の締結力を小さく制御し、正駆動時用ブレーキ１１２の締結力を制御する。これは制御（ａ）の場合と同一であるが、正駆動時用ブレーキ１１２の締結力を制御（ａ）に比べて大きくする（強くブレーキする）点で異なる。
【００５３】
図７（ａ）に示す速度線図を用いて説明する。制御装置３４は、変速比を増速側（変速比変更前に比べて増速側）の要求された変速比Ｒｏｕｔ２／Ｒｉｎ２に維持するために、サンギヤ１０６ｓ、１０８ｓの回転速度を、制御（ａ）の場合のＲ１（図６参照。）に比べて小さくする必要がある。すなわち、制御（ｂ）の場合、正駆動時用ブレーキ１１２の締結力を制御（ａ）に比べて大きくする必要がある。
【００５４】
まとめると、制御装置３４は、制御（ｂ）の場合、まずクラッチ１１０の締結力を小さくして変速機構１００の変速比を要求された変速比Ｒｏｕｔ２／Ｒｉｎ２に増速し、サンギヤ１０６ｓ、１０８ｓの回転速度が、要求された変速比Ｒｏｕｔ２／Ｒｉｎ２を維持するための、Ｒ１より小さいＲ２になるように正駆動時用ブレーキ１１２を、制御（ａ）のときの締結力に比べて大きい締結力に制御する。
【００５５】
この場合の変速機構１００の各構成要素を伝達するトルクを図７（ｂ）に示す。
【００５６】
入力軸１０２を伝達するトルクは、制御（ａ）と異なり、キャリア１０８ｃのみに入力される。これは、クラッチ１１０の出力軸１０４側が入力軸１０２側に比べて増速されているために、クラッチ１１０から入力軸１０２にトルクが伝達されてくるためである。したがって、キャリア１０８ｃには、入力軸１０２からのトルクとクラッチ１１０からのトルクが入力される。キャリア１０８ｃに入力されたトルクは、サンギヤ１０８ｓを介して正駆動時用ブレーキ１１２に伝達されるとともに、リングギヤ１０８ｒを介して出力軸１０４に向かって伝達される。リングギヤ１０８ｒからのトルクは、出力軸１０４とクラッチ１１０とに分岐する。これにより、結果として出力軸１０４に伝達されるトルクは、要求された変速比に変更する前と略同一となる。
【００５７】
さらに、制御（ｃ）の場合（駆動トルクが逆方向であって、減速が要求される場合）、制御装置３４は、図５の表に示すように、クラッチ１１０と逆駆動時用ブレーキ１１４の締結力を制御し、正駆動時用ブレーキ１１２は制御しない（非制御）。
【００５８】
具体的には、制御装置３４は、クラッチ１１０の締結力を小さく制御し、逆駆動時用ブレーキ１１４の締結力を制御する。
【００５９】
このことを図８（ａ）に示す速度線図を用いて説明する。制御装置３４は、制御（ｃ）の場合、まずクラッチ１１０の締結力を小さくして変速機構１００の変速比を要求された変速比Ｒｏｕｔ３／Ｒｉｎ３に減速し、リングギヤ１０６ｒの回転速度がその変速比Ｒｏｕｔ３／Ｒｉｎ３を維持するためのＲ３になるように逆駆動時用ブレーキ１１４の締結力を制御する。
【００６０】
この場合の変速機構１００の各構成要素を伝達するトルクを図８（ｂ）に示す。
【００６１】
出力軸１０４を伝達するトルクは、リングギヤ１０８ｒとキャリア１０６ｃに入力される。また、リングギヤ１０８ｒとキャリア１０６ｃには、クラッチ１１０からのトルクも入力される。キャリア１０６ｃに入力されたトルクは、リングギヤ１０６ｒを介して逆駆動時用ブレーキ１１４に伝達されるとともに、サンギヤ１０６ｓを介してサンギヤ１０８ｓに入力される。キャリア１０８ｃにはリングギヤ１０８ｒとサンギヤ１０８ｓからトルクが伝達され、そのトルクは、入力軸１０２とクラッチ１１０とに分岐する。結果として入力軸１０２に伝達されるトルクは、要求された変速比に変更する前と略同一となる。
【００６２】
さらにまた、制御（ｄ）の場合（駆動トルクが逆方向であって、増速が要求される場合）、制御装置３４は、図５の表に示すように、クラッチ１１０と逆駆動時用ブレーキ１１４の締結力を制御し、正駆動時用ブレーキ１１２は制御しない（非制御）。
【００６３】
具体的には、制御装置３４は、クラッチ１１０の締結力を小さく制御し、逆駆動時用ブレーキ１１４の締結力を制御する。これは制御（ｃ）の場合と同一であるが、逆駆動時用ブレーキ１１４の締結力を制御（ｃ）に比べて小さくする（弱くブレーキする）点で異なる。
【００６４】
このことを図９（ａ）に示す速度線図を用いて説明する。制御装置３４は、変速比を増速側（変速比変更前に比べて増速側）の要求された変速比Ｒｏｕｔ４／Ｒｉｎ４に維持するために、リングギヤ１０６ｒの回転速度を、制御（ｃ）の場合のＲ３（図８参照。）に比べて大きくする必要がある。すなわち、制御（ｄ）の場合、逆駆動時用ブレーキ１１４の締結力を制御（ｃ）に比べて小さくする必要がある。
【００６５】
まとめると、制御装置３４は、制御（ｄ）の場合、まずクラッチ１１０の締結力を小さくして変速機構１００の変速比を要求された変速比Ｒｏｕｔ４／Ｒｉｎ４に増速し、リングギヤ１０６ｒの回転速度が、要求された変速比Ｒｏｕｔ４／Ｒｉｎ４を維持するための、Ｒ３より大きいＲ４になるように逆駆動時用ブレーキ１１４を、制御（ｃ）のときの締結力に比べて小さい締結力に制御する。
【００６６】
この場合の変速機構１００の各構成要素を伝達するトルクを図９（ｂ）に示す。
【００６７】
出力軸１０４を伝達するトルクは、リングギヤ１０８ｒとキャリア１０６ｃに入力されるとともに、クラッチ１１０に伝達される。そして、クラッチ１１０に伝達されたトルクは、入力軸１０２に伝達される。キャリア１０６ｃに入力されたトルクは、リングギヤ１０６ｒを介して逆駆動時用ブレーキ１１４に伝達されるとともに、サンギヤ１０６ｓを介してサンギヤ１０８ｓに入力される。キャリア１０８ｃにはリングギヤ１０８ｒとサンギヤ１０８ｓからトルクが伝達され、そのトルクは、入力軸１０２に伝達される。結果として入力軸１０２には、キャリア１０８ｃからのトルクとクラッチ１１０からのトルクが伝達され、そのトルクは、要求された変速比に変更する前と略同一となる。
【００６８】
上述の構成によれば、入力軸１０２、出力軸１０４、２つのプラネタリギヤセット１０６、１０８、１つのクラッチ１１０、および２つのブレーキ１１２、１１４から構成される比較的簡素な構成の変速機構１００が得られ、それにより、コンパクトで搭載性に優れた四輪駆動車の動力伝達装置が実現される。また、制御装置３４は、クラッチ１１０を完全締結して変速機構１００の変速比を１とすることが可能であるとともに、クラッチ１１０とブレーキ１１２、１１４の一方の締結力を制御して減速側または増速側に無段階に変速比を変更することができる。
【００６９】
これにより、例えば、車両が旋回するとき、変速機構１００が前輪１２Ｆ（車軸１８）の回転速度に対する後輪１２Ｒ（車軸２４）の回転速度を増速することにより、車両がオーバーステアされて回頭性が向上する。この場合、車両の旋回は、例えばステアリングの操舵角を検出するセンサによって検出することができる。
【００７０】
また、例えば、後輪１２Ｒの径が小さくなることにより前輪１２Ｆ側から後輪１２Ｒ側への循環トルクが発生したとき、変速機構１００が、前輪１２Ｆ（車軸１８）の回転速度に対する後輪１２Ｒ（車軸２４）の回転速度を増速することにより、該循環トルクを抑制することができる。
【００７１】
一方、例えば、前輪１２Ｆの径が小さくなることにより後輪１２Ｒ側から前輪１２Ｆ側への循環トルクが発生したとき、変速機構１００が、前輪１２Ｆ（車軸１８）の回転速度に対する後輪１２Ｒ（車軸２４）の回転速度を減速することにより、該循環トルクを抑制することができる。
【００７２】
なお、循環トルクが発生しているか否か、また発生している場合はその大きさおよび方向は、例えば、変速機構１００の入力軸１０２と結合された駆動力伝達軸３０aに発生しているトルクを、例えばトルクセンサによって検出することにより求めることができる。
【００７３】
図１を参照しつつ具体的に説明すると、駆動力伝達軸３０ｂに伝達されるエンジン１４からのトルクに基づく駆動トルクを算出する。この駆動トルクは、エンジン回転速度及びエンジン負荷と予め記憶しているエンジン特性マップとからエンジン出力トルクを求め、そのトルクに、トランミッション１６の現在の変速段の変速比と、トランスファ２２による後側駆動輪１２Ｒ側へのトルク分割比を積算することにより求められる。
【００７４】
駆動力伝達軸３０aに発生している、トルクセンサによって検出されたトルクから、上述で算出した駆動力伝達軸３０bに伝達されるエンジン１４からのトルクに基づく駆動トルクを減算する。その場合、駆動力伝達系に循環トルクが発生していなければ、差は０となるが、循環トルクが発生している場合には、その大きさが、方向も含めて算出されることになる。
【００７５】
変速機構１００が増速または減速することにより発生した循環トルクを抑制することができるため、四輪駆動車としての良好な走破性が維持されるとともに、循環トルクに起因するエンジン燃費性能の悪化や、発熱による動力伝達系の耐久性の悪化等の問題が防止される。
【００７６】
以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されない。
【００７７】
例えば、上述の変速機構１００以外の変速機構でも、上述の変速機構１００と同等の効果を得ることは可能である。
【００７８】
図１０〜１２に骨子図を示す変速機構２００、３００、４００は、上述の変速機構１００と同様に、入力軸（図１に示す駆動力伝達軸３０ａと結合する軸）２０２、３０２、４０２と、出力軸（駆動力伝達軸３０ｂと結合する軸）２０４、３０４、４０４と、２つのプラネタリギヤセット２０６、３０６、４０６（請求の範囲に記載の第１のプラネタリギヤに対応。）および２０８、３０８、４０８（請求の範囲に記載の第２のプラネタリギヤに対応。）と、１つのクラッチ２１０、３１０、４１０と、２つのブレーキ２１２、３１２、４１２（請求の範囲に記載の正駆動時用ブレーキに対応。）および２１４、３１４、４１４（請求の範囲に記載の逆駆動時用ブレーキに対応。）とから構成されている。
【００７９】
各変速機構において、２つのプラネタリギヤセット２０６、３０６、４０６および２０８、３０８、４０８は、シングルピニオン型プラネタリギヤセットであって、それぞれサンギヤ２０６ｓ、３０６ｓ、４０６ｓおよび２０８ｓ、３０８ｓ、４０８ｓと、該サンギヤと噛み合うピニオン２０６ｐ、３０６ｐ、４０６ｐおよび２０８ｐ、３０８ｐ、４０８ｐと、該ピニオンを支持するキャリア２０６ｃ、３０６ｃ、４０６ｃおよび２０８ｃ、３０８ｃ、４０８ｃと、該ピニオンと噛み合うリングギヤ２０６ｒ、３０６ｒ、４０６ｒおよび２０８ｒ、３０８ｒ、４０８ｒとから構成される。
【００８０】
図１０に示すように、変速機構２００において、キャリア２０６ｃとリングギヤ２０８ｒとが結合され、リングギヤ２０６ｒとキャリア２０８ｃとが結合されているとともに、入力軸２０２がキャリア２０６ｃに、出力軸２０４がリングギヤ２０６ｒおよびキャリア２０８ｃそれぞれに結合されている。また、キャリア２０８ｃとキャリア２０６ｃおよびリングギヤ２０８ｒそれぞれとの間にクラッチ２１０が介設され、サンギヤ２０６ｓと変速機ケース２１６との間に正駆動時用のブレーキ２１２が、サンギヤ２０８ｓと変速機ケース２１４との間に逆駆動時用のブレーキ２１４が介設されている。
【００８１】
また、図１１に示すように、変速機構３００において、サンギヤ３０６ｓとキャリア３０８ｃとが結合され、キャリア３０６ｃとサンギヤ３０８ｓとが結合されているとともに、入力軸３０２がキャリア３０６ｃおよびサンギヤ３０８ｓそれぞれに、出力軸３０４がキャリア３０８ｃに結合されている。また、入力軸３０２と出力軸３０４との間にクラッチ３１０が介設され、リングギヤ３０６ｒと変速機ケース３１６との間に正駆動時用のブレーキ３１２が、リングギヤ３０８ｒと変速機ケース３１６との間に逆駆動時用のブレーキ３１４が介設されている
【００８２】
さらに、図１２に示すように、変速機４００において、サンギヤ４０６ｓとリングギヤ４０８ｒとが結合され、キャリア４０６ｃとサンギヤ４０８ｓが結合されているとともに、入力軸４０２がキャリア４０６ｃおよびサンギヤ４０８ｓそれぞれに、出力軸４０４がのキャリア４０８ｃに結合されている。また、入力軸４０２と出力軸４０４との間にクラッチ４１０が介設され、リングギヤ４０６ｒと変速機ケース４１６との間に正駆動時用のブレーキ４１２が、サンギヤ４０６ｓおよびリングギヤ４０８ｒそれぞれと変速機ケース４１６との間に逆駆動時用のブレーキ４１４が介設されている。
【００８３】
これらの変速機構２００、３００、４００に対して実施される、図４に示す各制御（駆動トルクの方向、変速比の変更要求）に対応する、制御装置の制御内容を表にして図１３に示す。
【００８４】
図１３に示すように、制御（ａ）の場合、変速機構２００、３００、４００の変速比は減速側（変速比変更前に比べて減速側）の値に変更され、そのために、クラッチ２１０、３１０、４１０の締結力が小さく制御されて、正駆動時用ブレーキ２１２、３１２、４１２が小さい締結力にされる（弱ブレーキ）。
【００８５】
また、制御（ｂ）の場合、変速機構２００、３００、４００の変速比は増速側（変速比変更前に比べて増速側）の値に変更され、そのために、クラッチ２１０、３１０、４１０の締結力が小さく制御されて、正駆動時用ブレーキ２１２、３１２、４１２が制御（a）に比べて大きい締結力にされる（強ブレーキ）。
【００８６】
さらに、制御（ｃ）の場合、変速機構２００、３００、４００の変速比は減速側（変速比変更前に比べて減速側）の値に変更され、そのために、クラッチ２１０、３１０、４１０の締結力が小さく制御されて、逆駆動時用ブレーキ２１４、３１４、４１４が大きい締結力にされる（強ブレーキ）。
【００８７】
さらにまた、制御（ｄ）の場合、変速機構２００、３００、４００の変速比は増速側（変速比変更前に比べて増速側）の値に変更され、そのために、クラッチ２１０、３１０、４１０の締結力が小さく制御されて、逆駆動時用ブレーキ２１４、３１４、４１４が制御（c）に比べて小さい締結力にされる（弱ブレーキ）。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
以上のように本発明によれば、主駆動輪の回転速度に対する従駆動輪の回転速度を増速または減速することができるため、旋回性が向上する、循環トルクが抑制できるなどの効果が期待でき、したがって、四輪駆動車の製造産業分野において好適に利用される可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の一実施形態に係る四輪駆動車の動力伝達装置を含む四輪駆動車の構成を概略的に示す図である。
【図２】走行中の四輪駆動車を概略的に示す斜視図である。
【図３】図１に示す変速機構の一例の変速機構の骨子図である。
【図４】制御装置が実行する複数の制御（ａ）〜（ｄ）を説明するための図である。
【図５】複数の制御（ａ）〜（ｄ）の制御内容の表を示す図である。
【図６】制御（ａ）の速度線図と、トルクの流れを示している。
【図７】制御（ｂ）の速度線図と、トルクの流れを示している。
【図８】制御（ｃ）の速度線図と、トルクの流れを示している。
【図９】制御（ｄ）の速度線図と、トルクの流れを示している。
【図１０】図１に示す変速機構の別例の変速機構の骨子図である。
【図１１】図１に示す変速機構のまた別例の変速機構の骨子図である。
【図１２】図１に示す変速機構のさらに別例の変速機構の骨子図である。
【図１３】図１０、図１１、および図１２に示す変速機構に対する、複数の制御（ａ）〜（ｄ）との制御内容の表を示す図である。
【符号の説明】
【００９０】
１００ 変速機構
１０２ 入力軸
１０４ 出力軸
１０６ 第１のプラネタリギヤセット
１０８ 第２のプラネタリギヤセット
１１０ クラッチ
１１２ 正駆動時用ブレーキ
１１４ 逆駆動時用ブレーキ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、四輪駆動車の動力伝達装置に関し、四輪駆動車の走行を安定させる走行制御の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来、四輪駆動車において、主駆動輪と従駆動輪それぞれの周速度（接地面での接線方向の速度）が要求された周速度比（以下、「要求周速度比」と称する。）になるように構成されているものがある。
【０００３】
例えば、特許文献1に記載のものがある。これは、旋回時にオーバーステアさせるために後輪を増速させるようにしたものであり、具体的には、この四輪駆動車は、走行の安定性を向上させるために前輪である主駆動輪と後輪である従駆動輪それぞれの周速度を略一致させる（すなわち、主駆動輪と従駆動輪の周速度比を略１：１にする）ときと、旋回時の回頭性を向上させるために従駆動輪の周速度を主駆動輪の周速度に比べて増速させる（すなわち、主駆動輪と従駆動輪の周速度比を１：ｍ（ｍ＞１）にする）ときとがある。この要求周速度比を達成するために、主駆動輪車軸と従駆動輪車軸との間の駆動力伝達系に変速装置を有し、該変速装置は、主駆動輪の車軸と従駆動輪の車軸の回転速度比を要求周速度比を達成するために必要な回転速度比（以下「必要回転速度比」と称する。）にする。
【０００４】
【特許文献１】特公平７−６４２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上述の変速装置は、後輪（従駆動輪）に対して増速は実行するが減速は実行しない。しかしながら、このような、主駆動輪車軸と従駆動輪車軸との間の駆動力伝達系にある変速装置に、従駆動輪に対する減速の実行を要望したい状況がある。
【０００６】
例えば、主駆動輪車軸と従駆動輪車軸の回転速度比を必要回転速度比に設定しても、駆動輪の径の変化によって主駆動輪と従駆動輪の周速度比が、例えば１：１などの要求周速度比から逸脱することがある。この駆動輪の径の変化は、例えば、タイヤ交換において本来取り付けるべきタイヤの径と異なる径のタイヤが装着されたとき、またはタイヤの磨耗、もしくは四輪駆動車の重心位置の移動によるタイヤに加わる荷重の変化などによって起こる。
【０００７】
このように駆動輪の径が変化し、主駆動輪と従駆動輪の周速度比が要求周速度比から逸脱すると、路面での摩擦に起因して両駆動輪間で所謂循環トルクが発生する。そして、この循環トルクが駆動力伝達系に駆動源からの本来の駆動トルクに加えて作用し、駆動力伝達系各部における回転抵抗を増大させる。その結果、動力の損失、すなわちエンジンの燃費性能の悪化や、発熱による動力伝達系の耐久性の悪化等を招くことになる。
【０００８】
この循環トルクを抑制するために、主駆動輪車軸と従駆動輪車軸との間の駆動力伝達系にある変速装置に、従駆動輪に対する減速の実行を要望したいことがある。
【０００９】
そこで、本発明は、主駆動輪車軸の回転速度に対する従駆動輪車軸の回転速度を増速および減速することができる四輪駆動車の動力伝達装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題を解決するために、本願の請求項１に記載の発明は、駆動源と、駆動源の出力を主駆動輪車軸と従駆動輪車軸とに分配して伝達するトランスファ装置と、主駆動輪車軸と従駆動輪車軸との間の駆動力伝達系に設けられた変速機構とを有する四輪駆動車の動力伝達装置であって、
前記変速機構は、主駆動輪側の駆動力伝達系に連結された入力軸と、従駆動輪側の駆動力伝達系に連結された出力軸と、第１および第２のプラネタリギヤセットと、１つのクラッチと、正駆動時用および逆駆動時用ブレーキとから構成され、前記クラッチを完全締結して前記入力軸と前記出力軸とを直結するとともに、前記クラッチおよび前記ブレーキの一方の締結力を制御して前記入力軸と前記出力軸の回転速度比を制御することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の四輪駆動車の動力伝達装置において、
第１のプラネタリギヤセットは第１のサンギヤ、第１のキャリア、および第１のリングギヤを有し、
第２のプラネタリギヤセットは第２のサンギヤ、第２のキャリア、および第２のリングギヤを有し、
前記第１のサンギヤと前記第２のサンギヤとが結合され、
前記第１のキャリアと前記第２のリングギヤとが結合されているとともに、
前記入力軸は前記第２のキャリアに、前記出力軸は前記第１のキャリアおよび前記第２のリングギヤそれぞれに結合されており、
かつ、前記入力軸と前記出力軸との間に前記クラッチが介設され、
前記第１のサンギヤおよび前記第２のサンギヤと変速機ケースとの間に前記正駆動時用のブレーキが、前記第１のリングギヤと変速機ケースとの間に前記逆駆動時用のブレーキが介設されていることを特徴とする。
【００１２】
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の四輪駆動車の動力伝達装置において、
第１のプラネタリギヤセットは第１のサンギヤ、第１のキャリア、および第１のリングギヤを有し、
第２のプラネタリギヤセットは第２のサンギヤ、第２のキャリア、および第２のリングギヤを有し、
前記第１のキャリアと前記第２のリングギヤとが結合され、
前記第１のリングギヤと前記第２のキャリアとが結合されているとともに、
前記入力軸は前記第１のキャリアに、前記出力軸は前記第１のリングギヤおよび前記第２のキャリアそれぞれに結合されており、
かつ、前記第２のキャリアと前記第１のキャリアおよび前記第２のリングギヤそれぞれとの間に前記クラッチが介設され、
前記第１のサンギヤと変速機ケースとの間に前記正駆動時用のブレーキが、前記第２のサンギヤと変速機ケースとの間に前記逆駆動時用のブレーキが介設されていることを特徴とする。
【００１３】
さらにまた、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の四輪駆動車の動力伝達装置において、
第１のプラネタリギヤセットは第１のサンギヤ、第１のキャリア、および第１のリングギヤを有し、
第２のプラネタリギヤセットは第２のサンギヤ、第２のキャリア、および第２のリングギヤを有し、
前記第１のサンギヤと前記第２のキャリアとが結合され、
前記第１のキャリアと前記第２のサンギヤとが結合されているとともに、
前記入力軸は前記第１のキャリアおよび前記第２のサンギヤそれぞれに、前記出力軸は前記第２のキャリアに結合されており、
かつ、前記入力軸と前記出力軸との間に前記クラッチが介設され、
前記第１のリングギヤと変速機ケースとの間に前記正駆動時用のブレーキが、前記第２のリングギヤと変速機ケースとの間に前記逆駆動時用のブレーキが介設されていることを特徴とする。
【００１４】
加えて、請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の四輪駆動車の動力伝達装置において、
第１のプラネタリギヤセットは第１のサンギヤ、第１のキャリア、および第１のリングギヤを有し、
第２のプラネタリギヤセットは第２のサンギヤ、第２のキャリア、および第２のリングギヤを有し、
前記第１のサンギヤと前記第２のリングギヤとが結合され、
前記第１のキャリアと前記第２のサンギヤが結合されているとともに、
前記入力軸は前記第１のキャリアおよび前記第２のサンギヤそれぞれに、前記出力軸は前記第２のキャリアに結合されており、
かつ、前記入力軸と前記出力軸との間に前記クラッチが介設され、
前記第１のリングギヤと変速機ケースとの間に前記正駆動時用のブレーキが、前記第１のサンギヤおよび前記第２のリングギヤそれぞれと変速機ケースとの間に前記逆駆動時用のブレーキが介設されていることを特徴とする。
【００１５】
加えてまた、請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の四輪駆動車の動力伝達装置において、
前記駆動力伝達系に作用する循環トルクを検出する循環トルク検出手段を有し、
前記変速機構は、前記循環トルク検出手段が循環トルクを検出したときは、前記クラッチおよび前記ブレーキの一方の締結力を制御して、前記循環トルクが抑制されるように、前記入力軸と前記出力軸の回転速度比を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、変速機構は、主駆動輪側の駆動力伝達系に連結された入力軸、従駆動輪側の駆動力伝達系に連結された出力軸、第１および第２のプラネタリギヤセット、１つのクラッチ、および正駆動（エンジンが車両を駆動している状態）時用および逆駆動（車両の慣性走行によりエンジンが駆動される状態）時用のブレーキから構成されており、クラッチを完全締結状態にすれば入力軸と出力軸とが直結することにより、またはクラッチと一方のブレーキの締結力を制御することにより、入力軸の回転速度に対する出力軸の回転速度の比、すなわち変速比を１とすることが可能であるとともに減速側または増速側に無段階に変更することができる。その結果、主駆動輪車軸の回転速度に対する従駆動輪車軸の回転速度を増速するまたは減速することが可能になる。
【００１７】
また、請求項２〜５に記載の発明によれば、入力軸、出力軸、２つのプラネタリギヤセット、１つのクラッチ、および２つのブレーキを各請求項に記載する関係に従って接続することにより比較的簡素な構成の変速機構が得られ、コンパクトで搭載性に優れた四輪駆動車の動力伝達装置が実現される。
【００１８】
さらに、請求項６によれば、主駆動輪または従駆動輪いずれかの径の変化により、主駆動輪と従駆動輪の周速度の比が要求された周速度比から逸脱して、主駆動輪と従駆動輪との間の駆動力伝達系に循環トルクが発生した場合に、循環トルク検出手段がこれを検出し、その検出結果に基づき、循環トルクが抑制されるように、前記駆動力伝達系に設けられた変速機構がその変速比を変更する。これにより、四輪駆動車としての良好な走破性が維持されるとともに、循環トルクに起因するエンジン燃費性能の悪化や、発熱による動力伝達系の耐久性の悪化等の問題が防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は本発明の一実施形態に係る四輪駆動車の動力伝達装置を搭載した四輪駆動車の構成を概略的に示している。
【００２０】
図１に符号１０で示す車両は前側駆動輪１２Ｆと後側駆動輪１２Ｒとを有する四輪駆動車である。四輪駆動車１０は、駆動源であるエンジン１４と、エンジン１４の出力を駆動輪１２Ｆ、１２Ｒに伝達するためのトランスミッション１６と、トランスミッション１６からの駆動力を左右の前側駆動輪１２Ｆに車軸１８を介して伝達する前輪用デフ２０と、後側駆動輪１２Ｒに伝達する駆動力を取り出すトランスファ２２と、トランスファ２２からの駆動力を左右の後側駆動輪１２Ｒに車軸２４を介して伝達する後輪用デフ２６とを有する。この構成においては、前側駆動輪１２Ｆが主駆動輪となり、後側駆動輪１２Ｒが従駆動輪となる。
【００２１】
また、トランスファ２２と後輪用デフ２６は、変速機構２８を介して駆動連結されている。具体的には、トランスファ２２の出力軸に一端が連結された駆動力伝達軸３０ａの他端が変速機構２８の入力軸に連結され、変速機構２８の出力軸に一端が連結された駆動力伝達軸３０ｂ他端が後輪用デフ２６の入力軸に連結されている。
【００２２】
変速機構２８は、変速比、すなわち駆動力伝達軸３０ａと３０ｂの回転速度比を変更可能に構成されている。変速比は、駆動輪１２Ｆ、１２Ｒの周速度（接地面での接線方向の速度）の比が要求された比（要求周速度比）になるために必要な変速比（以下、「必要変速比」と称する。）である。確認すると、ここで言う「必要変速比」は、例えば要求周速度比が１：１になるような変速比、または要求周速度比が１：ｍ（ｍ＞１）になるような変速比であって、要求周速度比に対して１つ存在する変速比を言う。
【００２３】
このことを図２を用いて説明する。図２は、走行中の四輪駆動車１０を概略的に示している。図は、走行中、駆動輪１２Ｆ、１２Ｒそれぞれの周速度が車速に相当する同一の速度Ｖである場合、すなわち要求周速度比が１：１である場合を示している。
【００２４】
このとき、例えば前側駆動輪１２Ｆの半径がｒ１であって後側駆動輪１２Ｒの半径がｒ１と異なるｒ２である場合、前側の車軸１８の回転速度ＶＦと後側の車軸２４の回転速度ＶＲとの比（必要回転速度比＝ＶＦ：ＶＲ）をｒ２：ｒ１とする必要がある。
【００２５】
また、そのためには、駆動力伝達軸３０ａの回転速度Ｖ１に対する前側駆動輪１２Ｆの回転速度ＶＦの比と、駆動力伝達軸３０ｂの回転速度Ｖ２に対する後側駆動輪１２Ｒの回転速度ＶＲの比が等しいものとして、変速機構２８が、駆動力伝達軸３０ａの回転速度Ｖ１と駆動力伝達軸３２ｂの回転速度Ｖ２との比がｒ２：ｒ１になるように、すなわち変速比をｒ１／ｒ２（出力側回転速度Ｖ２／入力側回転速度Ｖ１）で維持する必要がある。
【００２６】
すなわち、この場合における必要変速比は、駆動輪１２Ｆ、１２Ｒそれぞれにおいて、周速度が同一になるような変速比である。なお、前側駆動輪１２Ｆと後側駆動輪１２Ｒの径ｒ１、ｒ２が同一である場合、変速比は１：１に設定される。
【００２７】
ここからは、図１に示す変速機構２８の具体的な構成および制御装置３４が実行する該変速機構２８の変速比の変更方法について説明する。
【００２８】
図３は、一例の変速機構の骨子図である。図に符号１００に示される変速機構は、入力軸（図１に示す駆動力伝達軸３０ａと結合する軸）１０２と、出力軸（駆動力伝達軸３０ｂと結合する軸）１０４と、２つのプラネタリギヤセット１０６（請求の範囲に記載の第１のプラネタリギヤに対応。）および１０８（請求の範囲に記載の第２のプラネタリギヤに対応。）と、１つのクラッチ１１０と、２つのブレーキ１１２（請求の範囲に記載の正駆動時用ブレーキに対応。）および１１４（請求の範囲に記載の逆駆動時用ブレーキに対応。）とから構成されている。
【００２９】
２つのプラネタリギヤセット１０６および１０８は、シングルピニオン型プラネタリギヤセットであって、それぞれサンギヤ１０６ｓ、１０８ｓと、該サンギヤと噛み合うピニオン１０６ｐ、１０８ｐと、該ピニオンを支持するキャリア１０６ｃ、１０８ｃと、該ピニオンと噛み合うリングギヤ１０６ｒ、１０８ｒとから構成される。
【００３０】
変速機構１００において、サンギヤ１０６ｓとサンギヤ１０８とが結合され、キャリア１０６ｃとリングギヤ１０８ｒとが結合されている。また、入力軸１０２はキャリア１０８ｃに、出力軸１０４はキャリア１０６ｃおよびリングギヤ１０８ｒそれぞれに結合されている。
【００３１】
さらに、入力軸１０２と出力軸１０４との間にはクラッチ１１０が介設されている。さらにまた、サンギヤ１０６ｓおよびサンギヤ１０８ｓと変速機構１００の変速機ケース１１６との間に正駆動時用のブレーキ１１２が、リングギヤ１０６ｒと該変速機ケース１１６との間に逆駆動時用のブレーキ１１４が介設されている。
【００３２】
このような構成の変速機構１００によれば、クラッチ１１０および２つのブレーキ１１２、１１４の締結力を制御することにより、変速機構１００は増速側および減速側に無段階に変速比を変更することが可能である。
【００３３】
具体的には、変速機構１００は、図１の制御装置３４がクラッチ１１０および２つのブレーキ１１２、１１４を制御することにより、その変速比を変更される。
【００３４】
例えば、制御装置３４は、変速比１への変更を要求されると、クラッチ１１０を完全締結状態に制御して入力軸１０２と出力軸１０４とを直結し、２つのブレーキ１１２、１１４を非締結状態に制御する。
【００３５】
また、制御装置３４は、1以外の変速比への変更が要求されると、変速機構１００が伝達する駆動トルクの伝達方向と、その要求された変速比の値に基づいて、クラッチ１１０および２つのブレーキ１１２、１１４の締結力を制御する。
【００３６】
具体的に説明すると、制御装置３４が実行する変速機構１００のクラッチ１１０および２つのブレーキ１１２、１１４の締結力の制御には、図４に示すように４つの制御がある。ここで説明する例は、前輪１２Ｆと後輪１２Ｒの径がｒで同一である例である。
【００３７】
制御（ａ）は、変速機構２８（１００）がエンジン１４が後輪１２Ｒに対して出力した駆動トルクを伝達しているときに、駆動力伝達軸３０ａ（入力軸１０２）の回転速度Ｖ１に対する駆動力伝達軸３０ｂ（出力軸１０４）の回転速度Ｖ２を減速する制御を示している。なお、ここでは、エンジンが出力した駆動トルクが後輪１２Ｒに伝わる方向を正方向とし、その反対を逆方向とする。
【００３８】
また、制御（ｂ）は、変速機構２８（１００）がエンジン１４が後輪１２Ｒに対して出力した駆動トルクを伝達しているときに、駆動力伝達軸３０ａ（入力軸１０２）の回転速度Ｖ１に対する駆動力伝達軸３０ｂ（出力軸１０４）の回転速度Ｖ２を増速する制御を示している。
【００３９】
さらに、制御（ｃ）は、変速機構２８（１００）が後輪１２Ｒがエンジン１４に対して出力した駆動トルクを伝達しているときに（いわゆる車両がコースティング状態にあるとき）、駆動力伝達軸３０ａ（入力軸１０２）の回転速度Ｖ１に対する駆動力伝達軸３０ｂ（出力軸１０４）の回転速度Ｖ２を減速する制御を示している。
【００４０】
さらにまた、制御（ｄ）は、変速機構２８（１００）が後輪１２Ｒがエンジン１４に対して出力した駆動トルクを伝達しているときに（いわゆる車両がコースティング状態にあるとき）、駆動力伝達軸３０ａ（入力軸１０２）の回転速度Ｖ１に対する駆動力伝達軸３０ｂ（出力軸１０４）の回転速度Ｖ２を増速する制御を示している。
【００４１】
なお、変速機構が伝達する駆動トルクの方向は、例えばアクセルペダルが踏まれているか否かを検出するアクセルペダルセンサにより判断できる。すなわち、アクセルペダルが踏まれている場合、エンジンが駆動トルクを出力するので変速機構が伝達する駆動トルクの方向は正方向である。そうでない場合、逆方向である。
【００４２】
制御装置３４は、制御（ａ）の場合（駆動トルクが正方向であって、減速が要求される場合）、図５の表に示すように、クラッチ１１０と正駆動時用ブレーキ１１２の締結力を制御し、逆駆動時用ブレーキ１１４は制御しない（非制御）。
【００４３】
図３を参照しつつ説明すると、制御装置３４は、クラッチ１１０の締結力を小さく制御し、変速機構１００の変速比を減速側の要求された変速比にする。これにより、後輪１２Ｒに伝達されるトルクが減少し、その回転が減速される。
【００４４】
しかし、クラッチ１１０の締結力を小さく制御するだけでは、変速比は要求された変速比よりさらに減速側に変化し続け、後輪１２Ｒの回転は減速し続けてしまう。
【００４５】
その対処として、制御装置３４は、正駆動時用ブレーキ１１２の締結力を制御する。このことを図６（ａ）に示す速度線図を用いて説明する。
【００４６】
この速度線図は、２つのプラネタリギヤセット１０６、１０８の回転要素、すなわちサンギヤ１０６ｓ、１０８ｓと、キャリア１０６ｃ、１０８ｃと、リングギヤ１０６ｒ、１０８ｒそれぞれの回転速度を縦方向に示し、各回転要素の横方向の間隔は、サンギヤ１０６ｓ、１０８ｓおよびリングギヤ１０６ｒ、１０８ｒの歯数Ｚｓ（１０６）、Ｚｓ（１０８）、Ｚｒ（１０６）、Ｚｒ（１０８）の逆数に対応して示している。
【００４７】
図６（ａ）に示すように、入力軸１０２の回転速度に対する出力軸１０４の回転速度の比、すなわち変速比を減速側（変速比変更前に比べて減速側）の要求された変速比Ｒｏｕｔ１／Ｒｉｎ１に維持するために、制御装置３４は、サンギヤ１０６ｓ、１０８ｓの回転速度が速度線図に基づく（すなわちサンギヤ１０６ｓ、１０８ｓおよびリングギヤ１０６ｒ、１０８ｒの歯数に基づく）Ｒ１になるように、正駆動時用ブレーキ１１２の締結力を制御する。
【００４８】
まとめると、制御装置３４は、制御（ａ）の場合、まずクラッチ１１０の締結力を小さくして変速機構１００の変速比を要求された変速比Ｒｏｕｔ１／Ｒｉｎ１に減速し、サンギヤ１０６ｓ、１０８ｓの回転速度が要求された変速比Ｒｏｕｔ１／Ｒｉｎ１を維持するためのＲ１になるように正駆動時用ブレーキ１１２の締結力を制御する。
【００４９】
この場合の変速機構１００の各構成要素を伝達するトルクを図６（ｂ）に示す。図においては、太線はトルクが伝達されていることを示し、白抜き矢印はトルクの方向を示している。また、点線に示す摩擦要素は、すべり状態であることを示している。
【００５０】
まず、入力軸１０２を伝達するトルクは、分岐してクラッチ１１０とキャリア１０８ｃとに入力される。クラッチ１１０が入力軸１０２側から出力軸１０４側に伝達するトルクは、その締結力が要求された変速比に変更する前に比べて小さくされているため、変更前に比べて小さい。キャリア１０８ｃに入力されたトルクは、サンギヤ１０８ｓを介して正駆動時用ブレーキ１１２に伝達されるとともに、リングギヤ１０８を介して出力軸１０４に伝達される。出力軸１０４には、クラッチ１１０を介するトルクとリングギヤ１０８ｒを介するトルクとが合流したトルクが伝達される。これにより、結果として出力軸１０４に伝達されるトルクは、要求された変速比に変更する前と略同一となる。
【００５１】
また制御（ｂ）の場合（駆動トルクが正方向であって、増速が要求される場合）、、制御装置３４は、図５の表に示すように、クラッチ１１０と正駆動時用ブレーキ１１２の締結力を制御し、逆駆動時用ブレーキ１１４は制御しない（非制御）。
【００５２】
具体的には、制御装置３４は、クラッチ１１０の締結力を小さく制御し、正駆動時用ブレーキ１１２の締結力を制御する。これは制御（ａ）の場合と同一であるが、正駆動時用ブレーキ１１２の締結力を制御（ａ）に比べて大きくする（強くブレーキする）点で異なる。
【００５３】
図７（ａ）に示す速度線図を用いて説明する。制御装置３４は、変速比を増速側（変速比変更前に比べて増速側）の要求された変速比Ｒｏｕｔ２／Ｒｉｎ２に維持するために、サンギヤ１０６ｓ、１０８ｓの回転速度を、制御（ａ）の場合のＲ１（図６参照。）に比べて小さくする必要がある。すなわち、制御（ｂ）の場合、正駆動時用ブレーキ１１２の締結力を制御（ａ）に比べて大きくする必要がある。
【００５４】
まとめると、制御装置３４は、制御（ｂ）の場合、まずクラッチ１１０の締結力を小さくして変速機構１００の変速比を要求された変速比Ｒｏｕｔ２／Ｒｉｎ２に増速し、サンギヤ１０６ｓ、１０８ｓの回転速度が、要求された変速比Ｒｏｕｔ２／Ｒｉｎ２を維持するための、Ｒ１より小さいＲ２になるように正駆動時用ブレーキ１１２を、制御（ａ）のときの締結力に比べて大きい締結力に制御する。
【００５５】
この場合の変速機構１００の各構成要素を伝達するトルクを図７（ｂ）に示す。
【００５６】
入力軸１０２を伝達するトルクは、制御（ａ）と異なり、キャリア１０８ｃのみに入力される。これは、クラッチ１１０の出力軸１０４側が入力軸１０２側に比べて増速されているために、クラッチ１１０から入力軸１０２にトルクが伝達されてくるためである。したがって、キャリア１０８ｃには、入力軸１０２からのトルクとクラッチ１１０からのトルクが入力される。キャリア１０８ｃに入力されたトルクは、サンギヤ１０８ｓを介して正駆動時用ブレーキ１１２に伝達されるとともに、リングギヤ１０８ｒを介して出力軸１０４に向かって伝達される。リングギヤ１０８ｒからのトルクは、出力軸１０４とクラッチ１１０とに分岐する。これにより、結果として出力軸１０４に伝達されるトルクは、要求された変速比に変更する前と略同一となる。
【００５７】
さらに、制御（ｃ）の場合（駆動トルクが逆方向であって、減速が要求される場合）、制御装置３４は、図５の表に示すように、クラッチ１１０と逆駆動時用ブレーキ１１４の締結力を制御し、正駆動時用ブレーキ１１２は制御しない（非制御）。
【００５８】
具体的には、制御装置３４は、クラッチ１１０の締結力を小さく制御し、逆駆動時用ブレーキ１１４の締結力を制御する。
【００５９】
このことを図８（ａ）に示す速度線図を用いて説明する。制御装置３４は、制御（ｃ）の場合、まずクラッチ１１０の締結力を小さくして変速機構１００の変速比を要求された変速比Ｒｏｕｔ３／Ｒｉｎ３に減速し、リングギヤ１０６ｒの回転速度がその変速比Ｒｏｕｔ３／Ｒｉｎ３を維持するためのＲ３になるように逆駆動時用ブレーキ１１４の締結力を制御する。
【００６０】
この場合の変速機構１００の各構成要素を伝達するトルクを図８（ｂ）に示す。
【００６１】
出力軸１０４を伝達するトルクは、リングギヤ１０８ｒとキャリア１０６ｃに入力される。また、リングギヤ１０８ｒとキャリア１０６ｃには、クラッチ１１０からのトルクも入力される。キャリア１０６ｃに入力されたトルクは、リングギヤ１０６ｒを介して逆駆動時用ブレーキ１１４に伝達されるとともに、サンギヤ１０６ｓを介してサンギヤ１０８ｓに入力される。キャリア１０８ｃにはリングギヤ１０８ｒとサンギヤ１０８ｓからトルクが伝達され、そのトルクは、入力軸１０２とクラッチ１１０とに分岐する。結果として入力軸１０２に伝達されるトルクは、要求された変速比に変更する前と略同一となる。
【００６２】
さらにまた、制御（ｄ）の場合（駆動トルクが逆方向であって、増速が要求される場合）、制御装置３４は、図５の表に示すように、クラッチ１１０と逆駆動時用ブレーキ１１４の締結力を制御し、正駆動時用ブレーキ１１２は制御しない（非制御）。
【００６３】
具体的には、制御装置３４は、クラッチ１１０の締結力を小さく制御し、逆駆動時用ブレーキ１１４の締結力を制御する。これは制御（ｃ）の場合と同一であるが、逆駆動時用ブレーキ１１４の締結力を制御（ｃ）に比べて小さくする（弱くブレーキする）点で異なる。
【００６４】
このことを図９（ａ）に示す速度線図を用いて説明する。制御装置３４は、変速比を増速側（変速比変更前に比べて増速側）の要求された変速比Ｒｏｕｔ４／Ｒｉｎ４に維持するために、リングギヤ１０６ｒの回転速度を、制御（ｃ）の場合のＲ３（図８参照。）に比べて大きくする必要がある。すなわち、制御（ｄ）の場合、逆駆動時用ブレーキ１１４の締結力を制御（ｃ）に比べて小さくする必要がある。
【００６５】
まとめると、制御装置３４は、制御（ｄ）の場合、まずクラッチ１１０の締結力を小さくして変速機構１００の変速比を要求された変速比Ｒｏｕｔ４／Ｒｉｎ４に増速し、リングギヤ１０６ｒの回転速度が、要求された変速比Ｒｏｕｔ４／Ｒｉｎ４を維持するための、Ｒ３より大きいＲ４になるように逆駆動時用ブレーキ１１４を、制御（ｃ）のときの締結力に比べて小さい締結力に制御する。
【００６６】
この場合の変速機構１００の各構成要素を伝達するトルクを図９（ｂ）に示す。
【００６７】
出力軸１０４を伝達するトルクは、リングギヤ１０８ｒとキャリア１０６ｃに入力されるとともに、クラッチ１１０に伝達される。そして、クラッチ１１０に伝達されたトルクは、入力軸１０２に伝達される。キャリア１０６ｃに入力されたトルクは、リングギヤ１０６ｒを介して逆駆動時用ブレーキ１１４に伝達されるとともに、サンギヤ１０６ｓを介してサンギヤ１０８ｓに入力される。キャリア１０８ｃにはリングギヤ１０８ｒとサンギヤ１０８ｓからトルクが伝達され、そのトルクは、入力軸１０２に伝達される。結果として入力軸１０２には、キャリア１０８ｃからのトルクとクラッチ１１０からのトルクが伝達され、そのトルクは、要求された変速比に変更する前と略同一となる。
【００６８】
上述の構成によれば、入力軸１０２、出力軸１０４、２つのプラネタリギヤセット１０６、１０８、１つのクラッチ１１０、および２つのブレーキ１１２、１１４から構成される比較的簡素な構成の変速機構１００が得られ、それにより、コンパクトで搭載性に優れた四輪駆動車の動力伝達装置が実現される。また、制御装置３４は、クラッチ１１０を完全締結して変速機構１００の変速比を１とすることが可能であるとともに、クラッチ１１０とブレーキ１１２、１１４の一方の締結力を制御して減速側または増速側に無段階に変速比を変更することができる。
【００６９】
これにより、例えば、車両が旋回するとき、変速機構１００が前輪１２Ｆ（車軸１８）の回転速度に対する後輪１２Ｒ（車軸２４）の回転速度を増速することにより、車両がオーバーステアされて回頭性が向上する。この場合、車両の旋回は、例えばステアリングの操舵角を検出するセンサによって検出することができる。
【００７０】
また、例えば、後輪１２Ｒの径が小さくなることにより前輪１２Ｆ側から後輪１２Ｒ側への循環トルクが発生したとき、変速機構１００が、前輪１２Ｆ（車軸１８）の回転速度に対する後輪１２Ｒ（車軸２４）の回転速度を増速することにより、該循環トルクを抑制することができる。
【００７１】
一方、例えば、前輪１２Ｆの径が小さくなることにより後輪１２Ｒ側から前輪１２Ｆ側への循環トルクが発生したとき、変速機構１００が、前輪１２Ｆ（車軸１８）の回転速度に対する後輪１２Ｒ（車軸２４）の回転速度を減速することにより、該循環トルクを抑制することができる。
【００７２】
なお、循環トルクが発生しているか否か、また発生している場合はその大きさおよび方向は、例えば、変速機構１００の入力軸１０２と結合された駆動力伝達軸３０aに発生しているトルクを、例えばトルクセンサによって検出することにより求めることができる。
【００７３】
図１を参照しつつ具体的に説明すると、駆動力伝達軸３０ｂに伝達されるエンジン１４からのトルクに基づく駆動トルクを算出する。この駆動トルクは、エンジン回転速度及びエンジン負荷と予め記憶しているエンジン特性マップとからエンジン出力トルクを求め、そのトルクに、トランミッション１６の現在の変速段の変速比と、トランスファ２２による後側駆動輪１２Ｒ側へのトルク分割比を積算することにより求められる。
【００７４】
駆動力伝達軸３０aに発生している、トルクセンサによって検出されたトルクから、上述で算出した駆動力伝達軸３０bに伝達されるエンジン１４からのトルクに基づく駆動トルクを減算する。その場合、駆動力伝達系に循環トルクが発生していなければ、差は０となるが、循環トルクが発生している場合には、その大きさが、方向も含めて算出されることになる。
【００７５】
変速機構１００が増速または減速することにより発生した循環トルクを抑制することができるため、四輪駆動車としての良好な走破性が維持されるとともに、循環トルクに起因するエンジン燃費性能の悪化や、発熱による動力伝達系の耐久性の悪化等の問題が防止される。
【００７６】
以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されない。
【００７７】
例えば、上述の変速機構１００以外の変速機構でも、上述の変速機構１００と同等の効果を得ることは可能である。
【００７８】
図１０〜１２に骨子図を示す変速機構２００、３００、４００は、上述の変速機構１００と同様に、入力軸（図１に示す駆動力伝達軸３０ａと結合する軸）２０２、３０２、４０２と、出力軸（駆動力伝達軸３０ｂと結合する軸）２０４、３０４、４０４と、２つのプラネタリギヤセット２０６、３０６、４０６（請求の範囲に記載の第１のプラネタリギヤに対応。）および２０８、３０８、４０８（請求の範囲に記載の第２のプラネタリギヤに対応。）と、１つのクラッチ２１０、３１０、４１０と、２つのブレーキ２１２、３１２、４１２（請求の範囲に記載の正駆動時用ブレーキに対応。）および２１４、３１４、４１４（請求の範囲に記載の逆駆動時用ブレーキに対応。）とから構成されている。
【００７９】
各変速機構において、２つのプラネタリギヤセット２０６、３０６、４０６および２０８、３０８、４０８は、シングルピニオン型プラネタリギヤセットであって、それぞれサンギヤ２０６ｓ、３０６ｓ、４０６ｓおよび２０８ｓ、３０８ｓ、４０８ｓと、該サンギヤと噛み合うピニオン２０６ｐ、３０６ｐ、４０６ｐおよび２０８ｐ、３０８ｐ、４０８ｐと、該ピニオンを支持するキャリア２０６ｃ、３０６ｃ、４０６ｃおよび２０８ｃ、３０８ｃ、４０８ｃと、該ピニオンと噛み合うリングギヤ２０６ｒ、３０６ｒ、４０６ｒおよび２０８ｒ、３０８ｒ、４０８ｒとから構成される。
【００８０】
図１０に示すように、変速機構２００において、キャリア２０６ｃとリングギヤ２０８ｒとが結合され、リングギヤ２０６ｒとキャリア２０８ｃとが結合されているとともに、入力軸２０２がキャリア２０６ｃに、出力軸２０４がリングギヤ２０６ｒおよびキャリア２０８ｃそれぞれに結合されている。また、キャリア２０８ｃとキャリア２０６ｃおよびリングギヤ２０８ｒそれぞれとの間にクラッチ２１０が介設され、サンギヤ２０６ｓと変速機ケース２１６との間に正駆動時用のブレーキ２１２が、サンギヤ２０８ｓと変速機ケース２１４との間に逆駆動時用のブレーキ２１４が介設されている。
【００８１】
また、図１１に示すように、変速機構３００において、サンギヤ３０６ｓとキャリア３０８ｃとが結合され、キャリア３０６ｃとサンギヤ３０８ｓとが結合されているとともに、入力軸３０２がキャリア３０６ｃおよびサンギヤ３０８ｓそれぞれに、出力軸３０４がキャリア３０８ｃに結合されている。また、入力軸３０２と出力軸３０４との間にクラッチ３１０が介設され、リングギヤ３０６ｒと変速機ケース３１６との間に正駆動時用のブレーキ３１２が、リングギヤ３０８ｒと変速機ケース３１６との間に逆駆動時用のブレーキ３１４が介設されている
【００８２】
さらに、図１２に示すように、変速機４００において、サンギヤ４０６ｓとリングギヤ４０８ｒとが結合され、キャリア４０６ｃとサンギヤ４０８ｓが結合されているとともに、入力軸４０２がキャリア４０６ｃおよびサンギヤ４０８ｓそれぞれに、出力軸４０４がのキャリア４０８ｃに結合されている。また、入力軸４０２と出力軸４０４との間にクラッチ４１０が介設され、リングギヤ４０６ｒと変速機ケース４１６との間に正駆動時用のブレーキ４１２が、サンギヤ４０６ｓおよびリングギヤ４０８ｒそれぞれと変速機ケース４１６との間に逆駆動時用のブレーキ４１４が介設されている。
【００８３】
これらの変速機構２００、３００、４００に対して実施される、図４に示す各制御（駆動トルクの方向、変速比の変更要求）に対応する、制御装置の制御内容を表にして図１３に示す。
【００８４】
図１３に示すように、制御（ａ）の場合、変速機構２００、３００、４００の変速比は減速側（変速比変更前に比べて減速側）の値に変更され、そのために、クラッチ２１０、３１０、４１０の締結力が小さく制御されて、正駆動時用ブレーキ２１２、３１２、４１２が小さい締結力にされる（弱ブレーキ）。
【００８５】
また、制御（ｂ）の場合、変速機構２００、３００、４００の変速比は増速側（変速比変更前に比べて増速側）の値に変更され、そのために、クラッチ２１０、３１０、４１０の締結力が小さく制御されて、正駆動時用ブレーキ２１２、３１２、４１２が制御（a）に比べて大きい締結力にされる（強ブレーキ）。
【００８６】
さらに、制御（ｃ）の場合、変速機構２００、３００、４００の変速比は減速側（変速比変更前に比べて減速側）の値に変更され、そのために、クラッチ２１０、３１０、４１０の締結力が小さく制御されて、逆駆動時用ブレーキ２１４、３１４、４１４が大きい締結力にされる（強ブレーキ）。
【００８７】
さらにまた、制御（ｄ）の場合、変速機構２００、３００、４００の変速比は増速側（変速比変更前に比べて増速側）の値に変更され、そのために、クラッチ２１０、３１０、４１０の締結力が小さく制御されて、逆駆動時用ブレーキ２１４、３１４、４１４が制御（c）に比べて小さい締結力にされる（弱ブレーキ）。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
以上のように本発明によれば、主駆動輪の回転速度に対する従駆動輪の回転速度を増速または減速することができるため、旋回性が向上する、循環トルクが抑制できるなどの効果が期待でき、したがって、四輪駆動車の製造産業分野において好適に利用される可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の一実施形態に係る四輪駆動車の動力伝達装置を含む四輪駆動車の構成を概略的に示す図である。
【図２】走行中の四輪駆動車を概略的に示す斜視図である。
【図３】図１に示す変速機構の一例の変速機構の骨子図である。
【図４】制御装置が実行する複数の制御（ａ）〜（ｄ）を説明するための図である。
【図５】複数の制御（ａ）〜（ｄ）の制御内容の表を示す図である。
【図６】制御（ａ）の速度線図と、トルクの流れを示している。
【図７】制御（ｂ）の速度線図と、トルクの流れを示している。
【図８】制御（ｃ）の速度線図と、トルクの流れを示している。
【図９】制御（ｄ）の速度線図と、トルクの流れを示している。
【図１０】図１に示す変速機構の別例の変速機構の骨子図である。
【図１１】図１に示す変速機構のまた別例の変速機構の骨子図である。
【図１２】図１に示す変速機構のさらに別例の変速機構の骨子図である。
【図１３】図１０、図１１、および図１２に示す変速機構に対する、複数の制御（ａ）〜（ｄ）との制御内容の表を示す図である。
【符号の説明】
【００９０】
１００ 変速機構
１０２ 入力軸
１０４ 出力軸
１０６ 第１のプラネタリギヤセット
１０８ 第２のプラネタリギヤセット
１１０ クラッチ
１１２ 正駆動時用ブレーキ
１１４ 逆駆動時用ブレーキ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源と、駆動源の出力を主駆動輪車軸と従駆動輪車軸とに分配して伝達するトランスファ装置と、主駆動輪車軸と従駆動輪車軸との間の駆動力伝達系に設けられた変速機構とを有する四輪駆動車の動力伝達装置であって、
前記変速機構は、主駆動輪側の駆動力伝達系に連結された入力軸と、従駆動輪側の駆動力伝達系に連結された出力軸と、第１および第２のプラネタリギヤセットと、１つのクラッチと、正駆動時用および逆駆動時用ブレーキとから構成され、前記クラッチを完全締結して前記入力軸と前記出力軸とを直結するとともに、前記クラッチおよび前記ブレーキの一方の締結力を制御して前記入力軸と前記出力軸の回転速度比を制御することを特徴とする四輪駆動車の動力伝達装置。
【請求項２】
請求項１に記載の四輪駆動車の動力伝達装置において、
第１のプラネタリギヤセットは第１のサンギヤ、第１のキャリア、および第１のリングギヤを有し、
第２のプラネタリギヤセットは第２のサンギヤ、第２のキャリア、および第２のリングギヤを有し、
前記第１のサンギヤと前記第２のサンギヤとが結合され、
前記第１のキャリアと前記第２のリングギヤとが結合されているとともに、
前記入力軸は前記第２のキャリアに、前記出力軸は前記第１のキャリアおよび前記第２のリングギヤそれぞれに結合されており、
かつ、前記入力軸と前記出力軸との間に前記クラッチが介設され、
前記第１のサンギヤおよび前記第２のサンギヤと変速機ケースとの間に前記正駆動時用のブレーキが、前記第１のリングギヤと変速機ケースとの間に前記逆駆動時用のブレーキが介設されていることを特徴とする四輪駆動車の動力伝達装置。
【請求項３】
請求項１に記載の四輪駆動車の動力伝達装置において、
第１のプラネタリギヤセットは第１のサンギヤ、第１のキャリア、および第１のリングギヤを有し、
第２のプラネタリギヤセットは第２のサンギヤ、第２のキャリア、および第２のリングギヤを有し、
前記第１のキャリアと前記第２のリングギヤとが結合され、
前記第１のリングギヤと前記第２のキャリアとが結合されているとともに、
前記入力軸は前記第１のキャリアに、前記出力軸は前記第１のリングギヤおよび前記第２のキャリアそれぞれに結合されており、
かつ、前記第２のキャリアと前記第１のキャリアおよび前記第２のリングギヤそれぞれとの間に前記クラッチが介設され、
前記第１のサンギヤと変速機ケースとの間に前記正駆動時用のブレーキが、前記第２のサンギヤと変速機ケースとの間に前記逆駆動時用のブレーキが介設されていることを特徴とする四輪駆動車の動力伝達装置。
【請求項４】
請求項１に記載の四輪駆動車の動力伝達装置において、
第１のプラネタリギヤセットは第１のサンギヤ、第１のキャリア、および第１のリングギヤを有し、
第２のプラネタリギヤセットは第２のサンギヤ、第２のキャリア、および第２のリングギヤを有し、
前記第１のサンギヤと前記第２のキャリアとが結合され、
前記第１のキャリアと前記第２のサンギヤとが結合されているとともに、
前記入力軸は前記第１のキャリアおよび前記第２のサンギヤそれぞれに、前記出力軸は前記第２のキャリアに結合されており、
かつ、前記入力軸と前記出力軸との間に前記クラッチが介設され、
前記第１のリングギヤと変速機ケースとの間に前記正駆動時用のブレーキが、前記第２のリングギヤと変速機ケースとの間に前記逆駆動時用のブレーキが介設されていることを特徴とする四輪駆動車の動力伝達装置。
【請求項５】
請求項１に記載の四輪駆動車の動力伝達装置において、
第１のプラネタリギヤセットは第１のサンギヤ、第１のキャリア、および第１のリングギヤを有し、
第２のプラネタリギヤセットは第２のサンギヤ、第２のキャリア、および第２のリングギヤを有し、
前記第１のサンギヤと前記第２のリングギヤとが結合され、
前記第１のキャリアと前記第２のサンギヤが結合されているとともに、
前記入力軸は前記第１のキャリアおよび前記第２のサンギヤそれぞれに、前記出力軸は前記第２のキャリアに結合されており、
かつ、前記入力軸と前記出力軸との間に前記クラッチが介設され、
前記第１のリングギヤと変速機ケースとの間に前記正駆動時用のブレーキが、前記第１のサンギヤおよび前記第２のリングギヤそれぞれと変速機ケースとの間に前記逆駆動時用のブレーキが介設されていることを特徴とする四輪駆動車の動力伝達装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の四輪駆動車の動力伝達装置において、
前記駆動力伝達系に作用する循環トルクを検出する循環トルク検出手段を有し、
前記変速機構は、前記循環トルク検出手段が循環トルクを検出したときは、前記クラッチおよび前記ブレーキの一方の締結力を制御して、前記循環トルクが抑制されるように、前記入力軸と前記出力軸の回転速度比を制御することを特徴とする四輪駆動車の動力伝達装置。
【請求項１】
駆動源と、駆動源の出力を主駆動輪車軸と従駆動輪車軸とに分配して伝達するトランスファ装置と、主駆動輪車軸と従駆動輪車軸との間の駆動力伝達系に設けられた変速機構とを有する四輪駆動車の動力伝達装置であって、
前記変速機構は、主駆動輪側の駆動力伝達系に連結された入力軸と、従駆動輪側の駆動力伝達系に連結された出力軸と、第１および第２のプラネタリギヤセットと、１つのクラッチと、正駆動時用および逆駆動時用ブレーキとから構成され、前記クラッチを完全締結して前記入力軸と前記出力軸とを直結するとともに、前記クラッチおよび前記ブレーキの一方の締結力を制御して前記入力軸と前記出力軸の回転速度比を制御することを特徴とする四輪駆動車の動力伝達装置。
【請求項２】
請求項１に記載の四輪駆動車の動力伝達装置において、
第１のプラネタリギヤセットは第１のサンギヤ、第１のキャリア、および第１のリングギヤを有し、
第２のプラネタリギヤセットは第２のサンギヤ、第２のキャリア、および第２のリングギヤを有し、
前記第１のサンギヤと前記第２のサンギヤとが結合され、
前記第１のキャリアと前記第２のリングギヤとが結合されているとともに、
前記入力軸は前記第２のキャリアに、前記出力軸は前記第１のキャリアおよび前記第２のリングギヤそれぞれに結合されており、
かつ、前記入力軸と前記出力軸との間に前記クラッチが介設され、
前記第１のサンギヤおよび前記第２のサンギヤと変速機ケースとの間に前記正駆動時用のブレーキが、前記第１のリングギヤと変速機ケースとの間に前記逆駆動時用のブレーキが介設されていることを特徴とする四輪駆動車の動力伝達装置。
【請求項３】
請求項１に記載の四輪駆動車の動力伝達装置において、
第１のプラネタリギヤセットは第１のサンギヤ、第１のキャリア、および第１のリングギヤを有し、
第２のプラネタリギヤセットは第２のサンギヤ、第２のキャリア、および第２のリングギヤを有し、
前記第１のキャリアと前記第２のリングギヤとが結合され、
前記第１のリングギヤと前記第２のキャリアとが結合されているとともに、
前記入力軸は前記第１のキャリアに、前記出力軸は前記第１のリングギヤおよび前記第２のキャリアそれぞれに結合されており、
かつ、前記第２のキャリアと前記第１のキャリアおよび前記第２のリングギヤそれぞれとの間に前記クラッチが介設され、
前記第１のサンギヤと変速機ケースとの間に前記正駆動時用のブレーキが、前記第２のサンギヤと変速機ケースとの間に前記逆駆動時用のブレーキが介設されていることを特徴とする四輪駆動車の動力伝達装置。
【請求項４】
請求項１に記載の四輪駆動車の動力伝達装置において、
第１のプラネタリギヤセットは第１のサンギヤ、第１のキャリア、および第１のリングギヤを有し、
第２のプラネタリギヤセットは第２のサンギヤ、第２のキャリア、および第２のリングギヤを有し、
前記第１のサンギヤと前記第２のキャリアとが結合され、
前記第１のキャリアと前記第２のサンギヤとが結合されているとともに、
前記入力軸は前記第１のキャリアおよび前記第２のサンギヤそれぞれに、前記出力軸は前記第２のキャリアに結合されており、
かつ、前記入力軸と前記出力軸との間に前記クラッチが介設され、
前記第１のリングギヤと変速機ケースとの間に前記正駆動時用のブレーキが、前記第２のリングギヤと変速機ケースとの間に前記逆駆動時用のブレーキが介設されていることを特徴とする四輪駆動車の動力伝達装置。
【請求項５】
請求項１に記載の四輪駆動車の動力伝達装置において、
第１のプラネタリギヤセットは第１のサンギヤ、第１のキャリア、および第１のリングギヤを有し、
第２のプラネタリギヤセットは第２のサンギヤ、第２のキャリア、および第２のリングギヤを有し、
前記第１のサンギヤと前記第２のリングギヤとが結合され、
前記第１のキャリアと前記第２のサンギヤが結合されているとともに、
前記入力軸は前記第１のキャリアおよび前記第２のサンギヤそれぞれに、前記出力軸は前記第２のキャリアに結合されており、
かつ、前記入力軸と前記出力軸との間に前記クラッチが介設され、
前記第１のリングギヤと変速機ケースとの間に前記正駆動時用のブレーキが、前記第１のサンギヤおよび前記第２のリングギヤそれぞれと変速機ケースとの間に前記逆駆動時用のブレーキが介設されていることを特徴とする四輪駆動車の動力伝達装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の四輪駆動車の動力伝達装置において、
前記駆動力伝達系に作用する循環トルクを検出する循環トルク検出手段を有し、
前記変速機構は、前記循環トルク検出手段が循環トルクを検出したときは、前記クラッチおよび前記ブレーキの一方の締結力を制御して、前記循環トルクが抑制されるように、前記入力軸と前記出力軸の回転速度比を制御することを特徴とする四輪駆動車の動力伝達装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−１２１０（Ｐ２００９−１２１０Ａ）
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６５８７８（Ｐ２００７−１６５８７８）
【出願日】平成１９年６月２５日（２００７．６．２５）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２５日（２００７．６．２５）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
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