JPH01190543A - 四輪駆動車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、四輪駆動車に関する。

［従来の技術］ 従来、いわゆるセンタデフ方式と呼ばれている四輪駆動
車の該センタデフ用の差動歯車は、ハンドルを操作した
ときの前後輪の回転差、あるいは前後輪のタイヤ径誤差
から生ずる前後輪の回転差を逃がすために設けている。

［発明が解決しようとする課題］ このように上記センタデフは、減速機あるいは変速機と
しての使用ではなく、エンジンからの動力を前輪と後輪
へ所定の比率で配分する装置となている。

したがって、このセンタデフ方式の四輪駆動車において
も従来の二輪駆動車と同様に１ｍ１輪および後輪のそれ
ぞれのディファレンシャルギヤに、それぞれ最終減速機
を設けている。

このようなことから、そのように最終減速機を設けた従
来の構成のままセンタデフ用の差動歯車が追加されたこ
とは四輪部！４！ｔｌ車の機構を複雑なものとしている
。

本発明の目的は、上記センタデフ用の差動尚弔に十記最
Ｐ−減速機の機能を発揮させ、前後輪のうち、いずれか
一方の最終減速機を省略できるようにした四輪駆動車を
提供することにある［課題を解決するための手段］ 本発明は下記のような構成からなっている。

変速機における出力軸を中空状に形成し、その出力軸は
差動歯車における第１の軸に結合し、その差動歯車にお
ける第２の軸は、自動車における前輪あるいは後輪のう
ちいずれか一方の側に連動し、その差動歯車における第
３の軸は、前記後輪あるいは前輪のうち他方の側に連動
し、前記第１の軸の回転速度に対して、前記第２の軸の
回転速度は減速された領域において使用され、前記一方
の側の車輪における駆動軸の一部は、前記出力軸におけ
る前記中空状の内部を貫通していることに特徴を有して
いる。

［作用］ 上記差動歯車は、変速機出力軸からの動力を、第２の軸
から自動車における前輪あるいは後輪のうちいずれか一
方の側に出力し、且つその差動歯車における第３の軸か
ら後輪あるいは前輪のうち他方の側に出力している。

したがって、この差動歯車は、従来における四輪駆動車
のいわゆるセンタデフとなっているまた、上記差動歯車
において、第１の軸の回転速度に対して第２の軸の回転
速度が減速ぎれた領域において使用されるようになって
いるから、その減速比を適当に選足すれば、第２の軸が
連動している一方の側の駆動輪は、変速機の出力軸から
減速されて動力伝達されていることになり、このことは
、差動歯車自身が、その−方の側の駆動輪に対して最終
減速機の役目を有していることになる。

［実施例］ 以下、実施例に基づいて本発明を説明する。

第１図は、本発明における一実施例としての四輪駆動車
の駆動系をシステム図によって示したものであり、第２
図は、第１図における差動歯車２のリングギヤ２ｅの側
の歯車列についてイ矢視の方向からの図示をスケルトン
図によって示し、第３図は、第１図における差動歯車２
のリングギヤ２Ｃの側の歯車列について、イ矢視の方向
からの図示をスケルトン図によって示しているものであ
る。

第１図において、エンジン出力軸１ａを入力軸としてい
る変速機１は、その出力軸ＩＣを中空状に形成し、その
出力軸ＩＣは、差動歯車２における第１の軸となってい
る太陽歯車２ａに結合し、差動歯車２における第２の軸
となっているキャリヤ２ｂは、前輪におけるディファレ
ンシャルギヤ３のケース３ａに結合し、差動歯車２にお
ける第３の軸となっているリングギヤ２ｃはリングギヤ
２ｄに結合し、リングギヤ２ｄと歯車係合しているピニ
オン４ａはドライブシャフト４およびピニオン４ｂを介
してリングギヤ５ａを駆動し、リングギヤ５ａは後輪に
おけるディファレンシャルギヤ５のケース５ｂに結合し
、ディファレンシャルギヤ３におけるそれぞれの車＠３
ｂおよび３Ｃは、それぞれ前輪を駆動し、ディファレン
シャルギヤ５におけるそれぞれの車軸５ｃおよび５ｄは
、それぞれ後輪を駆動し、車軸３ｃは出力軸ＩＣの中空
状内部を軸方向に貫通している。

差動歯車２は、太陽歯車２ａが、キャリヤ２ｂに軸支し
たピニオン２ｆおよび２ｇを介してリングギヤ２Ｃを駆
動する関係になっており、且つピニオン２ｇと共通軸を
有したピニオン２ｈはリングギヤ２ｅに歯車係合してお
り、リングギヤ２ｅは、差動歯車２における第４の軸に
なっており、リングギヤ２ｅと一体のディスク２１には
、差動歯車２のハウジング１０との間にブレーキ装置２
ｊを有した構成となっている上記実施例の構成において
、以下その特性と作用を説明する。

第１図の実施例における差動歯車２の特性は下記のよう
になっている。

ｎＯ；太陽歯車２ａの回転速度、 ｎｒ；リングギヤ２Ｃの回転速度、 ｎｆ；キャリヤ２ｂの回転速度、 ｅｒ；ｎｒ、／’ｎｏ、 ｅｆ；ｎｆ／ｎｏ、 とした場合、速度比ｅｆ＝ｏ　（回転速度ｎｆ＝０）な
るときの速度比ｅｒの値、すなわち差動歯車を太陽歯車
２ａ、キャリヤ２ｂおよびリングギヤ２Ｃによって考え
た場合のいわゆる基準速度比ｅｃｆをｅ　ｃ　ｆ　＝　
１　／　３に設定しているこのことは、差動歯車２の特
性が、第４図に示すように、縦軸を速度比ｅｆとし横軸
を速度比ｅｒとして、公知のように、（ｅｆ＝ｏ、ｅｒ
　＝　１　／　３　）の点と（ｅｆ＝１．０．ｅｒ＝１
．０）の２点を通る直線状の実線ｅｆによって示す特性
となる。

上記のように設定した差動歯車２の特性に対して、前輪
の回転速度すなわち車軸３ｂおよび３Ｃの回転速度、後
輪の回転速度すなわち車軸５ｃおよび５ｄの回転速度と
、上記速度比ｅｒおよびｅｆとの関係は下記のようにな
っている前後輪のタイヤが、それぞれ路面に対して滑り
を生じていない正常状態であって、それぞれのタイヤ径
が等しいものとすると、車軸３ｂおよび３Ｃの回転速度
と車軸５Ｃおよび５ｄの回転速度は共に等しく、その回
転速度は共にｎｔとなっており、几つこの状態において
タイヤ回転速度ｎｔとキャリヤ２ｂの回転速度ｎｆは等
しくなっている。

したがって、 ｎＰニドライブシャフト４の回転速度、ｉｄ；リングギ
ヤ２ｄがビニオン４ａを増速している増速比（ｎｐ／ｎ
ｒ）、 ｉｒ；ピニオン４ｂがリングギヤ５ａを減速している減
速比（ｎｔ／ｎｐ）、 とすると、 ｎｒＸｉｄ＝ｎｐ ｎ　ｔ　／　ｉ　ｒ　＝　ｎ　ｐ であるから、 ｎ　ｒ＝　ｎ　ｔ／　（ｉ　ｒＸＩ　ｄ）　　　　　　
（１）となり、且つ上記のようにｎｔ＝ｎｆであるから
（１）式は、 ｎｒ＝ｎｆ／　（ｉｒＸｉｄ）　　　　　（２）となる
。

更に、（２）式の両辺を太陽歯車２ａの回転速度ｎｏに
よって除すと、 ｅ　ｒ＝　ｅ　ｆ／　（ｉ　ｒＸｉ　ｄ）　　　　　　
（３）となる。

ここで、差動歯車２においては、キャリヤ２ｂの回転が
出力軸ＩＣの回転に対してｌ／４に減速され、且つキャ
リヤ２ｂの回転方向が出力軸ＩＣの回転方向に対して負
の関係になるように設定すれば、出力軸ＩＣとディファ
レンシャルギヤ３のケース３ａとの間に介設している差
動歯車２が最終減速機の役割を有することになる。

そこで、第４図における特性ｅｆにおいて、ｅ　ｆ　＝
　−１／　４の場合の速度比ｅｒを求めると、第４図か
らｅ　ｒ　＝　１７６となる。

このようなことから、上記（３）式に上記のｅ　　ｆ　
＝　　ｌ　／　４、 ｅｒ＝ｌ／６ を代入すると、（３）式は、 ｉ　ｒＸ　ｉ　ｄ　＝　３／２　　　　　　　　　　（
４）となり、増速比ｉｒと減速比ｉｄを（４）式の関係
に設定している。

すなわち、それぞれのタイヤが路面に対して滑りを生じ
ていない場合であって、それぞれのタイヤ径が同じであ
る状態の米四輪駆動車は、第４図における作動点ｎにお
いて作動していることになる。

上記のように出力軸１ｃから前輪側と後輪側へ動力を分
岐させている状態において、その前輪側と後輪側への動
力配分は前記のようになっている。

リングギヤ２ｅは自由に空転できる状態にしておき、リ
ングギヤ２Ｃを固定（速度比ｅｒ＝０に相当）したと仮
定すると、差動歯車２は単なる減速機となって出力軸１
ｃからの動力は全てキャリヤ２ｂに流れ、リングギヤ２
ｃへの動力は零となり、逆に、リングギヤ２ｅを自由に
空転できる状態のまま、キャリヤ２ｂを固定（速度比ｅ
ｆ＝ｏに相当）したと仮定すると、同様に差動歯車２は
単なる減速機となって出力軸ｌｃからの動力は全てリン
グギヤ２Ｃに流れ、キャリヤ２ｂへの動力は零となる。

したがって、 Ｔｆ、キャリヤ２ｂのトルク、 ＴＯ；出力軸ＩＣのトルク、 Ｅ　ｆ　＝　ｎ　ｆ　Ｘ　Ｔ　ｆ　／　ｎ　ｏ　Ｘ　Ｔ
　ｏ　。

とすると、上記説明から理解できるように、動力伝達比
Ｅｆの特性は、第４図における破線に示す特性となる。

また。

Ｔｒ；リングギヤ２Ｃのトルク、 Ｅ　ｒ＝　ｎ　ｒＸＴｒ／ｎｏＸＴｏ、とし、且つ伝達
効率が１００％であるとするとＥｆ＋Ｅｒ＝１．０ であるから、動力伝達比Ｅｒは第４図に１点破線によっ
て示す特性となる。

このことから１前後輪のタイヤがそれぞれ路面に対して
滑りを生じていないときには、第４図から理解できるよ
うに、本実施例の場合、前輪側と後輪側への動力配分は
５０％ずつの配分となっている。

上記作動に対して、リングギヤ２ｅは、下記のように上
記タイヤが路面に対して滑りを生じた場合に対処して設
けているものである。

差動歯車２において、リングギヤ２ｅおよび２ｃと太陽
歯車２ａとの関係を求めるため、ｎｂ；リングギヤ２ｅ
の回転速度、 ｅｂ；ｎｂ／ｎｏ、 とすると、上述における特性ｅｆを決定したと同様、速
度比ｅｂ＝０なるときの速度比ｅｒ、すなわち基準速度
比ｅｃｂを作動点ｎにおける速度比ｅｒの値に一致させ
ている。すなわち、基準速度比ｅ　ｃ　ｂ　＝　ｌ　／
　６に設定している。

したがって、速度比ｅｂの特性は、第４図における２点
破線のように、（ｅｂ＝０．ｅｒ＝１／６）（７）点と
（ｅｂ＝１．０．ｅｒ＝１．０）の２点を通る直線の特
性となっている。

このように速度比ｅｆと速度比ｅｂを＄４図に示す特性
としている場合において、上述したように、前後輪のタ
イヤが路面に対して゛滑りを生じていない場合には、第
４図においてその作動点がｎの位置になっており、この
ことはキャリヤ２ｂの速度比ｅｆが減速領域（ｅｆ＜１
゜０）で使用されていることになる。

これに対して、前輪側の少なくともいずれかのタイヤが
路面に対して滑りを生じたときは、午ヤリャ２ｂへの負
荷が軽くなってリングギヤ２ｃ側へのトルク伝達がし難
くなる。この状態を極端に考えて、キャリヤ２ｂが完全
に空転した場合を考えると、出力軸１ｃからの動力の流
れがキャリヤ２ｂ側へ空まわりして抜けてしまい、負荷
トルクの生じているリングギヤ２ｃ側を駆動することが
不可能になり、このことは、速度比ｅｒが減少すること
を意味し、その作動は、第４図における正常な作動点ｎ
から矢印Ｓｆの方向に移行してゆくことになる。

また、上記前輪側が滑りを生じてゆく過程において、滑
りが未だ生じていない状態において、リングギヤ２ｅの
速度比ｅｂは、第４図から分るようにその作動点が基準
速度比ｅｃｂになっている。すなわちディスク２１の回
転は停止している。

これに対して前輪のタイヤに滑りを生じて、特性ｅｆ上
での作動が作動点ｎから矢印ｓｆの方向に移行すると、
第４図から理解できるように、速度比ｅｂの作動も基準
速度比ｅｃｂから矢印すの方向に移行する。すなわち、
ディスク２１が負の方向に回転し始める。

このとき、図示していない検出器がその回転を検出し、
その検出信号によって制動装置２ｊがディスク２１にブ
レーキをかければ、ディスク２１の速度比ｅｂが零とな
って、第４図の作動点ｎでの作動が保持され、キャリヤ
２ｂの空転が防止され、且つリングギヤ２ｃ側への動力
伝達が保持される。

上記前輪側の滑りに対して、後輪側のタイヤが路面に対
して滑りを生じた場合は、上記説明から理解できるよう
に、リングギヤ２Ｃの速度比ｅｒが上昇してゆき且つキ
ャリヤ２ｂの速度比ｅｆが零となる（キャリヤ２ｂが停
止してゆく）方向に移行してゆく、すなわち第４図にお
いて、速度比ｅｆの差動が作動点ｎから矢印Ｓｒの方向
に移行してゆき、このことは速度比ｅｂがｅｂ＝ｏから
矢印ａの方向へ移行してゆくことになって、上述とは逆
にディスク２１が正の方向に回転し始める。

このとき、検出器は上述の場合と同じくその回転を検出
し、その検出信号によって制動装置２ｊを作動させ、デ
ィスク２１にブレーキをかけ、速度比ｅｂ＝ｏとなる状
態を保持し、常に差動歯車２が第４図の作動点ｎにおい
て作動できるようにしている。

上記実施例における（３）式において、その正常な作動
時の速度比ｅｒと速度比ｅｆの関係を、ｅ　ｒ　＝　１
　／　６およびｅ　ｆ　＝　−１／　４に設定している
が、この設定は自由な組み合せとすることが可能となる
。

すなわち、第４図の作動点ｎを、特性ｅｆ上において右
方に設定すると、前輪側への動力伝達比Ｅｆが小さくな
り１つ後輪側への動力伝達比Ｅｒが大きくなり、逆に、
特性ｅｆ）において作動点ｎを左方に設定すると、前輪
側への動力伝達比Ｅｆが大きくなり且つ後輪側への動力
伝達比Ｅｒが小さくなる。

このようなことから、（３）式の関係において、ドライ
ブシャフト４に変速機を介設し、前後輪への動力伝達比
を必要に応じて変化させたいときには、その変速機の変
速比を変化させれば、第４図の作動点ｎが移行して、そ
の動力伝達比の配分を変化させることができる。

また、上記実施例における制動装置２ｊはディスク２１
の回転開始の検出信号によって作動させているものであ
るが、制動装置２ｊはビスカスカップリングであっても
よい、そのようにビスカスカップリングを使用するとき
は、ディスク２Ｉの回転が生ずると、その回転速度に比
例してディスク２Ｉにブレーキがかかってゆくことにな
る。

また、差動歯車２において、リングギヤ２ｅ側の制動装
置２ｊは必ずしも必要なものではない、それは制動装ａ
２Ｊがなくとも自動÷は十分に走行できるのであって、
差ｖＪ歯車２における第４の軸は本発明における基本的
なものではない。

また、上記実施例における差動歯車２の構成は第１の軸
を出力軸１ｃに結合し、第２の軸を前輪側に連動させ、
且つ第３の軸を後輪側に連動させているものであって、
差動歯車２の内部構成は種々の構成とすることができる
。すなわち、差動歯車は公知のように、第２の軸におけ
る速度比ｅｆが零となるときの第２の軸における速度比
ｅｒ（すなわち基準速度比）が与えられれば、必然的に
その特性が決定され、そのような特性を得るための差動
歯車は種々の組み合せが存在するからである。

また、第１図における変速４！１１は、その１例であっ
て、変速＠ｉは自動変速機、無段変速機あるいは手動歯
車変速機のいずれであってもよい。

また、第１図の実施例は、車軸３ｂおよび３Ｃを前輪側
の車軸とし、車軸５Ｃおよび５ｄを後輪側の車軸として
いるが、これは逆に、車軸３ｂおよび３Ｃを後輪側の車
軸とし、車軸５Ｃおよび５ｄを前輪側の車軸としてもよ
い。

［発明の効果コ 以上の説明から明らかなように、本発明における効果は
下記のとおりである。

差動歯車２においてｔＪｒｊ２の軸の回転速度が減速さ
れた領域において使用されていることによって、従来使
用していたその第２の軸の車輪の側における最終減速機
を割愛することが可能となり、且つ一方の側の車輪にお
ける駆動軸の一部が、出力軸における中空状の内部を貫
通する構成とじているから、その一方の側の市軸と変速
機における出力軸を同一軸上に配設することが可能とな
って、変速機とその一方の車軸との配設をコンパクトに
することができる。

このことは、自動車の非常に限られた空間の利用に貢献
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明における一実施例としての四輪駆動車
の駆動系をシステム図によて示し、第２図は、第１図に
おける差動歯車２のリングギヤ２ｅ側の列をイ矢視の方
向から見た場合のスケルトン図を示し、第３図は、第１
図における差動歯車２のリングギヤ２Ｃ側の列をイ矢視
の方向から見た場合のスケルトン図を示し、第４図は、
差動歯車２の特性を示したものである実施例に使用した
主な符号は下記のとおりである。 １；変速機、　　ｌＣ；出力軸、　２；差動歯車、　　
２ａ；第１の軸、　２ｂ；第２の軸、２ｃ：第３の軸、
　　２１；ディスク、　　２ｊ；制動装置、　　３およ
び５；ディファレンシャルギヤ、　　３ｂおよび３Ｃ；
前輪側車軸、　　５Ｃおよび５ｄ；後輪側車軸。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、変速機における出力軸を中空状に形成し、その出力
   軸は差動歯車における第１の軸に結合し、その差動歯車
   における第２の軸は、自動車における前輪あるいは後輪
   のうちいずれか一方の側に連動し、その差動歯車におけ
   る第３の軸は、前記後輪あるいは前輪のうち他方の側に
   連動し、前記第１の軸の回転速度に対して、前記第２の
   軸の回転速度は減速された領域において使用され、前記
   一方の側の車輪における駆動軸の一部は、前記出力軸に
   おける前記中空状の内部を貫通している四輪駆動車。