JPS6189125A - ４輪駆動用駆動連結装置 - 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〉 本発明は後輪に伝達されるエンジン動力を油圧ポンプを
介して前輪に配分伝達する４輪駆動用駆動連結装置に関
する。

〈従来の技術〉 前輪・後輪を同一のエンジンで駆動する４輪駆動車にお
いては、前輪および後輪のタイヤの有効半径に多少の相
違があったり、旋回走行の場合はタイヤのころがり経路
の違いからタイヤにすべりを伴い駆動系に無理な力が作
用するためこれを防止する手段を設ける必要がある。

このため従来より、前輪に駆動力を伝達する第１回転軸
と後輪に駆動力を伝達する第２回転軸とを前輪と後輪と
の間に回転速度差が生じても駆動力を伝達できるようセ
ンタデフと称する第３の差動装置で連結したフルタイム
４輪駆動車や、センタデフを設置せずに旋回走行により
生ずるタイトコーナブレーキング現象等４輪駆動による
不具合がある場合には運転者による操作で前輪若しくは
後輪の２輪駆動とするパートタイム４輪駆動車がある。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記フルタイム４輪駆動車にあってはセンタデフを設置
するため、重量、大きさ及びコストの面からパートタイ
ム４輪駆動車に較へて不利であると共に、差動回転が可
能であることから４輪駆動を必要とするときに４輪駆動
が達成できない場合があり、デフロック機構を必要とす
る等装置の一層の複雑化を招いてしまうという欠点があ
った。

一方、パートタイム４輪駆動車にあっては４輪駆動と２
輪駆動との切換はその都度運転者が操作しなければなら
ないため、運転操作が煩雑となるという欠点があった。

本発明はかかる従来の４輪駆動車に生ずる欠点を解消し
、小型軽量な４輪駆動用駆動連結装置の提供を目的とす
る。

く問題点を解決するための手段〉 本発明に係る４輪駆動用駆動連結装置は、前輪に駆動力
を伝達する第１回転軸と後輪に駆動力を伝達する第２回
転軸とをこれら第１回転軸と第２回転軸との回転速度差
によって駆動されると共に回転速度差に応じた油量を吐
出する油圧ポンプを介して連結する一方、前記後輪はエ
ンジン動力により直接駆動されるよう前記第２回転軸に
エンジン動力の出力軸を連結したことを特徴とする。

く作　　　用〉 油圧ポンプからの油の吐出圧を制御することにより、従
来パートタイム４輪駆動車で運転者の操作が必要であっ
たものが、自動的に４輪駆動と２輪駆動との切換えが行
われると共に前輪と後輪との回転速度差に応じた駆動力
を後輪側から前輪側へ配分した４輪駆動状態が得られる
。また、センタデフを不要とすることにより小型コンパ
クト化が図られるため、フルタイム４輪駆動車に較へ小
型コンパクト化を図ることができると共に重量軽減もは
かれ、コスト低減ともなる。更に後輪側への駆動力を油
圧ポンプを介して前輪側へ配分するようにしているため
、Ｍ！ｌ！Ｉ力が油ポンプのトルク容量で制限される前
輪側に比して後輪側の方が駆動力配分が大きくなり、前
輪に比して後輪の方が車両重量配分が大きくなる急加速
時において優れた加速性能を得ることがてき、手≠駒竺
更に車輪に駆動力を与えた状態での旋回時において優れ
た操舵性能を得ることができる。

く実　施　例〉 以下、本発明に係る４輪駆動用駆動連結装置の一実施例
を図面に基づいて説明する。本実施例は概略構成を表す
第１図に示すように、車両前部にエンジンを配置した型
式の車両に本発明を適用したものである。

縦置きされたエンジン１に変速＠２が連結され、その出
力軸３に取付けられたドライブギヤ４から駆動力が取り
出されてドリブンギヤ５を介して第２回転軸１４に伝達
され、この駆動力が第２回転軸１４から後輪１６用の差
動装置１７に伝達され、後輪１６を上記一連のパワート
レインを介してエンジン１により＠破約に駆動する。一
方、第２回転軸１４に伝達された駆動力は４輪駆動用駆
動連結装置１３を経て第１回転軸１１に伝達されるよう
になっており、この駆動力が前輪９用の差動装置１０に
伝達され、前輪９を駆動連結装置１３を介して後輪１６
の駆動力により間接的に駆動する。

この４輪駆動用駆動連結装置１３は、第２図にその断面
構造を示すように、油圧ポンプであるベーンポンプ２０
とこれに付属する油圧回路２１とで構成されており、ベ
ーンポンプ２０のロータ２０ａが後輪１６への駆動力が
そのまま伝達される第２回転軸１４と連結されると共に
カムリング２０ｂが前輪９に駆動力を伝達する第１回転
軸１１に連結しである。この油圧ポンプとしてのベーン
ポンプ２０はその回転数に比例した油量を吐出するもの
であり、ロータ２０ａとカムリング２０ｂとの間に相対
回転、すなわち第１回転軸１１と第２回転軸１４との間
に相対回転が生ずると油圧ポンプとして機能して油圧が
発生されるものであり、ベーンポンプ２０の吐出口（相
対回転方向先端の吸込吐出口がこれに相当）を塞ぐこと
て油を介してその静圧でロータ２０ａとカムリング２０
ｂとが剛体のようになって一体回転される。このためカ
ムリング２０ｂには対角位置に２つのポンプ室が形成さ
れ回転方向基端側に位置したとき吸込口となり、先端側
に位置したとき吐出口となる４個の吸込吐出口２２，２
３，２４，２５がほぼ対角位置に形成してあり、それぞ
れ同一機能をなす対角位置の吸込吐出口２２，２４と吸
込吐出口２３．２５がそれぞれカムリング２０ｂの回転
状態でも固定側に油を送通し得る機構を介して第１油＄
２６と第２油路２７とで連通しである。また、第１油路
２６と第２油路２７との間にそれぞれチェック弁２８，
２９を介してオイル溜３０が連通され、オイル溜３０か
らの流れのみが許容されると共に第１油路２６と第２油
路２７どの間に流出のみを許容する相対向した２つのチ
ェック弁３１゜３２を介して両油路２６，２７が連通さ
れ、この２つのチェック弁３１’、３２の中間部がリリ
ーフ弁３３に連通している。このリリーフ弁３３のスプ
リング３４側である中間部には、オイル溜３０と２つの
チェック弁２８゜２９までの中間部との連通路３５が設
けてあり、スプリング３４の他端には、スプリング３４
によりＵ　ＩＪ−フ弁３３の開弁圧力を制御するピスト
ン３６が設けられ、ピストン３６の他端にはデユーティ
制御される制御油圧が作用するようになっている。そし
て、デユーティ制御のためオリフィス３７を介して供給
される一定圧力の油圧をソレノイド弁３８で制御するが
、このソレノイド弁３８はコンピュータ３９に電気的に
接続され、コンピュータに入力されるエンジン回転数、
第１回転軸１１の回転数、第２回転軸１４の回転数、ス
ロットル開度、プレーキスインチ、転舵角によりピスト
ン３６の他端に作用する油圧を制御する。尚、オリフィ
ス３７を介して供給される一定圧力の油圧は、変速機２
がオートマチックトランスミッションの場合にはその制
御用油圧を利用すれば良く、手動式の場合にはオイルポ
ンプを設置する等によりこの油圧を確保する。

このような油圧回路２１とすることでロータ２０ａとカ
ムリング２０ｂとの相対回転方向によらず常に吐出圧が
リリーフ弁３３の弁体に作用し、オイル溜３０が吸込口
と連通ずることとなる。

かような４輪駆動用駆動連結装置による駆動状態を、ま
ずリリーフ弁３３の開放圧力をスプリング３４による設
定力のみで一定とした場合について説明する。

通常の直進状態では前輪９と後輪１６のタイヤの有効半
径が同一でタイヤのスリップ回転速度が少ないことから
４輪駆動用駆動連結装置１３の第１回転軸１１と第２回
転軸１４との間に回転速度差が生じない。したがってベ
ーンポンプ２０では油圧の発生はなく、前輪９に駆動力
が伝達されず後輪１６のみによる後２輪駆動となる。

しかし、直進状態でも加速時のように太きなスリップが
なくても通常後輪１６が約１％以内でスリップするので
、これによる回転速度差が第１回転軸１１と第２回転軸
１４との間に生じると、ベーンポンプ２０が機能してこ
のこの回転速度差に応じた油圧が発生し、ロータ２０ａ
とカムリング２０ｂとが一体となって回転し、この油圧
とベーンの受圧面積とに対応した駆動力が前輪９に伝達
されて４輪駆動状態となる。この場合のベーンポンプ２
０における油の流れは、第３図ｔａ＋に示すように、相
対的にロータ２０ａが回転することとなり、吸込吐出口
２３，２５が吸込口となってチェック弁２９を介してオ
イル溜３０から油が吸込まれる一方、吸込吐出口２２．
２４が吐出口となってチェック弁２８．３２を閉じると
同時にチェック弁３１を介してリリーフ弁３３に導びか
れる。尚、図中実線矢印が吐出油の流れを、破線矢印が
吸込油の流れをそれぞれ示す。

次に、前輪９の回転速度に比へ後輪１６の回転速度が非
常に大きくなる場合、例えば雪路−Ｃの後輪のスリップ
時や急加速時あるいはブレーキ時の前輪がロック気味と
なる場合には、４輪駆動用駆動連結装置１３の第１回転
軸１１と第２回転軸１４との間の回転速度差が非常に大
きくなり、ベーンポンプ２０で第３図［ａｌに示す状態
の油の流れが生じて大きな油圧が発生するが、所定値を
越えると、リリーフ弁３３がスプリング３４に抗して開
き吐出圧がほぼ一定に制御され、前輪９に一定の吐出圧
に対応した一定の駆動力が伝達された４輪駆動状態とな
る。この結果、後輪１６の回転速度が減少すると共に前
輪９の回転速度が増大することとなり回転速度差を縮少
する（ノンスリップデフと同一機能）ようになり、後輪
１６のスリップ状態では前輪９への駆動トルクが増大さ
れて走行不能となることを回避できると共に前輪９がロ
ック気味の場合には、後輪１６のブレーキトルクを増大
して前輪９のロックを防止する。

ここで、本発明と異なり、エンジンにより前輪を直接的
に駆動してこの前輪９動力を油圧ポンプを介して後輪に
配分伝達する車両、所謂フロントドライブ車をベースと
した場合、特にラリ−等の競技用４輪駆動車にあっては
次のような不具合が生ずる。すなわち、急加速時には荷
重移動が生じて車両重量配分が前輪に較べて後輪の方が
大きくなると共に、後輪への伝達トルク量は油圧ポンプ
のトルク容量で制限されることから、エンジントルクの
大きい急加速時には前輪の駆動負担分が後輪より大きく
なってしまうために、前輪がスリップしてしまいエンジ
ン動力を有効に活用できない。また、これを解決するた
め油圧ポンプのトルク容量を増大させる場合には、油圧
ポンプが大型となると共に重量、コストの面で不利とな
る。

しかしながら、本発明ではエンジンにより後輪を直接的
に駆動してこの後輪駆動を油圧ポンプを介して前輪に配
分伝達する車両、所謂リヤドライブ車をベースとしだも
のであるので、上記不具合が無いばかりか、急加速時に
車両重量配分が大きい後輪に比較的大きい駆動力がかか
るため、エンジン動力が有効に活用される。また、スリ
ップが生ずる後輪のグリップ限界を越えた分のエンジン
トルクだけを油圧ポンプにより前輪に伝達するので油圧
ポンプのトルク容量は小さくて済む。上記効果の実利結
果を第４図に示す。すなわち、本実施例と同様にエンジ
ンを車両前部に配置して後輪を直接的に駆動する所謂Ｆ
Ｒ車をベースとした４輪駆動車と、エンジンを車両前部
に配置して前輪を直接的に駆動する所謂ＦＦ車をベース
とした４輪駆動車との比較において、ＦＲ車ベースのも
のにおけろ一途での最大、音引力発生時の後輪グリップ
限界とＦＦ車ベースのものにおける一速ての最大牽引力
発生時の前輪グリップ限界との間には図示の如き差があ
るため、ＦＲ車ベースのものの油圧ポンプ容量はＦＦ車
ベースのものに較へて小さくて済む。

一方、後輪１６の回転速度に比へ前輪９０回転速度が非
常に大きくなる場合、例えば後輪１６のブレーキ状態で
ロック気味となる場合では、４輪駆動用駆動連結装置１
３の第１回転軸１１と第２回転軸１４との間に上述とは
逆方向に非常に大きな回転速度差が生じ、ベーンポンプ
２０では、第３図ｆｂｌに示すような油の流れが生じ、
吸込吐出口２２，２４が吸込口となり、チェック弁２８
を介してオイル溜３０から油が吸込まれる一方、吸込吐
出口２３．２５が吐出口となり第２油路２７を経てチェ
ック弁２９．３１を閉じてチェック弁３２からリリーフ
弁３３に導ひかれ大きな油圧が作用するが、この油圧も
リリーフ弁３３により一定に保持され一定の駆動力か前
輪９に伝達されて４輪駆動状態となる。この結果、前輪
９へのブレーキトルクを増大して後輪１６のロックを防
止する。

また、通常の旋回走１１時には、前輪９０回転速度が後
輪１６の回転速度よりわずかに太き（なるため、後輪１
６にブレーキトルクが作用し、前部９に若干の駆動トル
クが作用した４輪駆動状態となって旋回走行がなされる
。

ここで、車輪に駆動力を与えた状態での旋回走行におい
て、フロントドライブ車をベースとした４稲駆動車、特
にラリ−等の競技用４輪駆動車にあっては次のような不
具合が生ずる。すなわち、フロントドライブ車をベース
としたものにあっては、油圧ポンプのトルク容量の制限
から、後輪に較へて前輪の方が駆動力配分が太き（なる
が、第５図に示すように操舵輪である前輪のタイヤグリ
ップ力Ｔが駆動力りとして多くの部分が消費され旋回時
の還心力に対抗するコーナリングフォース、Ｃが小さく
なってしまうため、操舵輪のグリシプカ低下により操舵
性能が悪化してしまう。

しかしながら、本発明ではリヤドライブ車をベースとし
たものであるので上記不具合が無く、車輪に大きな駆動
力をかけた高速旋回が良好になされるばかりか、競技走
行に際して有効な手段となる所謂スピンクーン、すなわ
ち、故意に過大なエンジントルクをかけて後輪を空転ス
リップさせながら前輪を支点として急旋回することも可
能となる。

かように４輪駆動用駆動連結装置１３て吐出圧をリリー
フ弁３３により一定値以上とならないように制御するこ
とで、従来パートタイム４輪駆動車で４輪駆動状態を必
要とする場合には運転者の操作が必要であったものが、
自動的に４輪駆動と２輪駆動との切換が行なわれると共
に前輪と後輪との回転速度差に応じた駆動力による４輪
駆動状態が得られる。

また、フルタイム４輪駆動車では必ず装備されていたセ
ンタデフに比べ小型コンパクト化をはかることができる
と共に重量軽減もはかれ、コスト低減ともなる。

次に、リリーフ弁３３の開放圧力を、ピストン３６の下
端側に作用する油圧をデユーティ刷部することで、調整
する場合には、ベーンポンプ２０の吐出圧を調整制御で
き、前輪９への駆動力を調整することができる。

したがって、エンジン１が高負荷となるほどこれをスロ
ットル開度信号により検出してベーンポンプ２０の吐出
圧を高めるよう制御すれば、４輪駆動状態で前輪９へ伝
達される駆動力の伝達量を増大して走行するようにでき
る。

また、フットブレーキの操作状態をブレーキスイッチて
検出しＯＮとなった場合にベーンポンプ２０の吐出圧を
大とするように制御することて前輪９および後輪１６が
ロックすることを防止して制御距離を短かくし、しかも
安定した制動状態を得ろことができる。

さらに、操舵角を検出し、大きくなればなるほど吐出圧
を低くするよう制御することで、クイ）・コーナブレー
キング現象を回避してスムースに旋回走行することが可
能となる。また、コンピュータに入力される各検出信号
によりエンジンの回転数や車両の速度に応じてベーンポ
ンプ２０の吐出圧を調整制御して安定した走行状態とす
ることもできる。

尚、上記実施例では４輪駆動用駆動連結装置１３の油圧
ポンプとしてベーンポンプを用いしかも吸込吐出口が４
個の平衡形のもので説明したが、駆動力の伝達量によっ
ては吸込吐出口が２個の不平衡形ベーンポンプとするこ
とも可能であり、他の形式の油圧ポンプ、例えば内接ギ
ヤポンプ、トロコイドポンプ。

ハイポサイクロイドポンプ、アホンヤルおよびラジアル
プランジャポンプ等のものも使用でき、回転速度差に応
じて吐出油量が変化する形式のものであれば良い。また
、エンジンの配置位置は車両前部としたものに限られず
、リヤドライブ車をベースとするものであればエンジン
は車両中央部、車両後部等その配置位置はどこでも良い
。さらに、変巡樵も手動式、自動式のいずれであっても
良＜、リリーフ弁の制御も油圧を用いるデユーティ制御
に限らず機械式に制御するもの等であっても良い。

尚、第６図に示すグラフは本発明に用いる油圧ポンプの
伝達トルクと公知の可変粘性クラッチの伝達トルクとの
比較を表すものである。この可変粘性クラッチは、英国
のＨａｒｒｙＦｅｒｇｕｓｏｎ社製のもので、温度に応
じて粘度が変化するシリコン油により２軸間のトルク伝
達を行うものである。この可変粘性クラッチと油圧ポン
プとを略同し大きさのものを用いて比較すると、図示の
ように油圧ポンプの方が少ない差動回転速度で４輪駆動
状態が得られる。

〈発明の効果〉 本発明によれば、フロントドライブ車をペースとして、
前輪に駆動力を伝達する第１回転軸と後輪に駆動力を伝
達する第２回転軸とをこれらの回転速度差に応じて駆動
され且つ回転速度差に応じた油量を吐出する油圧ポンプ
を介して連結し、その静的油圧により駆動力を伝達して
４輪駆動状態を得るので、バートタイム４輪駆動車のク
イ）・コーナブレーキング現象などの不具合や運転操作
の炬雑さを解消てきると共にフルタイム４輪駆動車に従
来装備されたセンタデフに比へ小型・軽量とすることが
でき、しかも構造も簡単で安価となる。

更に、後輪側への駆動力を油圧ポンプを介して前輪側へ
配分するようにしているため、駆動力が油圧ポンプのト
ルク容量で制限される前輪側に比して後輪側の方が駆動
力配分が大きくなり、前輪に比して後輪の方が車両重量
配分が大きくなる急加速時において優れた加速性能を得
ることができると共に、車輪に駆動力を与えた状態での
旋回時において殴れた燥舵性能を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の４輪駆動用駆動連結装置の一
実施例にかかり、第１図は概略構成図、第２図は詳細な
断面図、第３図ｆａｔ　（ｂｌはそれぞれ油の流れの説
明図、第４図はＦＲベース車とＦＦベース車との牽引力
を比較したグラフ、第５図は前輪タイヤグリップ力と駆
動力、コーナリングフォースとの関係を表す説明図、第
６図は油圧ポンプと可変粘性クラッチとの伝達トルクを
比較したグラフである。 図　　面　　中、 １はエンジン、 ２は変速機、 ３は出力軸、 ９は前輪、 １１は第１回転軸、 １３は４輪駆動用駆動連結装置、 １４は第２回転軸、 １６は後輪、 ２０はベーンポンプである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 前輪に駆動力を伝達する第１回転軸と後輪に駆動力を伝
   達する第２回転軸とをこれら第１回転軸と第２回転軸と
   の回転速度差によって駆動されると共に回転速度差に応
   じた油量を吐出する油圧ポンプを介して連結する一方、
   前記後輪はエンジン動力により直接駆動されるよう前記
   第２回転軸にエンジン動力の出力軸を連結したことを特
   徴とする４輪駆動用駆動連結装置。