JP3998932B2 - Four-wheel drive system for vehicles - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動源(エンジン等)からの回転駆動力を前輪および後輪に伝達して四輪全てを回転駆動する車両用四輪駆動装置に関し、さらに詳しくは、駆動源からの回転駆動力をセンターディファレンシャル機構を介して前後輪に分割して伝達するように構成された車両用四輪駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
前輪および後輪をともに駆動する四輪駆動車両は従来から一般的に知られており、前輪および後輪の間にセンターディファレンシャル機構を設け、エンジンの回転駆動力をセンターディファレンシャル機構を介して分割して前後輪に伝達するように構成された四輪駆動車両も知られている。このような四輪駆動車両においても、前輪および後輪にはそれぞれ左右の車輪の回転差を吸収するためのアクスルディファレンシャル機構が設けられる。このため、この種の四輪駆動車両においては、センターディファレンシャル機構と、前後輪のアクスルディファレンシャル機構とが必要であり、合計3つのディファレンシャル機構を配設する必要がある。
【0003】
このような3つのディファレンシャル機構をそれぞれ別々に配設したのでは、車両の駆動力伝達装置構成が大型化するとともに部品点数も多くなり、コストアップに繋がるという問題がある。このようなことから、前後いずれか一方のアクスルディファレンシャル機構とセンターディファレンシャル機構とを一体に構成することが、例えば、特許第2615086号公報、特許第3047016号公報、特許第2621680号公報等に提案されている。これら公報に開示の装置によれば、前輪側アクスルディファレンシャル機構とセンターディファレンシャル機構とを一体に構成しているため、動力伝達装置全体の構成を小型化できると考えられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許第2615086号に開示の装置では、センターディファレンシャル機構を一対の二連遊星歯車を有して構成するとともにベベルギヤ式アクスルディファレンシャル機構をこれに隣接して配設した構成であり、非常に複雑で高価な構成であるという問題がある。また、センターディファレンシャルを収納する二分割タイプのケーシング内にベベルギヤ式アクスルディファレンシャル機構を組み込んだ後、二分割タイプのケーシングをボルト結合して一体の装置を構成しており、各部の構成部品点数が多くなるとともにシム調整必要箇所が多く組立性に劣るという問題がある。さらに、このように一体に構成された装置を変速機ハウジングにより左右一対のベアリングを介して回転自在に支持する構成であり、センターディファレンシャル機構への入力ギヤ部材と後輪側への出力ギヤとに作用する力をこの一対のベアリングにより支持する必要があり、ベアリング負荷が大きくなるという問題もある。
【0005】
また、特許第3047016号公報の装置は、センターディファレンシャル機構をオン・オフ作動させる油圧クラッチを配設しており、一部が二重シャフト構造となる上、全体構造が複雑であるという問題がある。さらに、特許第2621680号公報の装置は、二組の遊星歯車列を隣接配置して構成されているが、第1の遊星歯車列によりエンジンからの回転駆動力を左前輪と第2の遊星歯車列とに分割して伝達し、このように第2の遊星歯車列に伝達された回転駆動力を第2の遊星歯車列により右前輪と後輪側とに分割する構成であり、これら二組の遊星歯車列による左右の前輪に対するギヤ比を同一に設定する必要があり、設計の自由度が低く、ギヤ比設定が難しいという問題がある。
【0006】
本発明はこのような問題に鑑みたもので、センターディファレンシャル機構と前後いずれかのアクスルディファレンシャル機構とを一体に構成した簡単で且つ小型コンパクトな四輪駆動装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
このような目的達成のため、本発明においては、駆動源(例えば、実施形態におけるエンジンE)からの回転駆動力を前輪側および後輪側に分割して伝達するセンターディファレンシャル機構と、このセンターディファレンシャル機構により分割された回転駆動力を前輪側および後輪側の一方における左右の車輪に分割して伝達するアクスルディファレンシャル機構とを有して車両用四輪駆動装置が構成される。そして、センターディファレンシャル機構が、駆動源からの回転駆動力を受けて回転駆動される入力ギヤ部材(例えば、実施形態における出力従動ギヤ3)と、この入力ギヤ部材と一体に構成された第1キャリア部材(例えば、実施形態における第1キャリア13)と、第1サンギヤ部材(例えば、実施形態における第1サンギヤ11)と、第1リングギヤ部材(例えば、実施形態における第1リングギヤ14)と、この第1リングギヤ部材の外周に一体に形成されて前輪側および後輪側の他方に回転駆動力を伝達するための出力ギヤ部材(例えば、実施形態における後輪駆動ギヤ15)とを有してなるシングルピニオンタイプの第1遊星歯車装置から構成され、アクスルディファレンシャル機構が、第1サンギヤ部材と一体に構成された第2リングギヤ部材(例えば、実施形態における第2リングギヤ24)と、上記左右の車輪の一方に繋がる第2サンギヤ部材(例えば、実施形態における第2サンギヤ21)と、上記左右の車輪の他方に繋がる第2キャリア部材(例えば、実施形態における第2キャリア23)とを有してなるダブルピニオンタイプの第2遊星歯車装置から構成される。さらに、入力ギヤ部材と一体に構成された第1キャリア部材に円筒状の保持部材が嵌合連結されて入力回転部材が構成され、この入力回転部材内に第2遊星歯車装置が配設され、入力回転部材の右端部および左端部が第1および第2のベアリング(例えば、実施形態におけるテーパローラベアリング61,62)を介してハウジングにより回転自在に支持されており、第1リングギヤ部材の外周に出力ギヤ部材を一体に有して構成される出力回転部材が一端側において第3のベアリング(例えば、実施形態におけるボールベアリング64)を介して入力ギヤ部材により回転自在に支持されるとともに他端側において第4のベアリング(例えば、実施形態におけるボールベアリング63)を介してハウジングにより回転自在に支持されている。
【0008】
このような構成の四輪駆動装置では、センターディファレンシャル機構により前輪側と後輪側とに回転駆動力を分割して伝達し、このように分割された回転駆動力をアクスルディファレンシャル機構により左右の車輪に分割して伝達する構成であり、動力を分割して伝達する構成がシンプルで、その設計が行い易い。また、センターディファレンシャル機構を構成するシングルピニオンタイプの第1遊星歯車列とアクスルディファレンシャル機構を構成するダブルピニオンタイプの第2遊星歯車列とを上記のように各要素を連結して構成することにより、その連結構造を簡単にするとともに全体構成を小型コンパクトにまとめることができる。
【0009】
本発明では特に、入力ギヤ部材と一体の第1キャリア部材に円筒状の保持部材を嵌合連結して構成される入力回転部材内に第2遊星歯車装置が配設されており、各要素を順次組み込むことによりこの構造の組立を行うことができ、シム調整箇所を少なくすることができるとともに、従来のようにケーシングを連結するボルトも不要で、その組立構成が簡単となる。
【0010】
さらに、入力回転部材の右端部および左端部が第1および第2のベアリングを介してハウジングにより回転自在に支持されており、入力ギヤ部材に作用する力をこれら第1および第2ベアリングにより受けることができる。一方、リングギヤ部材の外周に出力ギヤ部材を一体に有して構成される出力回転部材は、一端側において第3のベアリングを介して入力ギヤ部材により回転自在に支持され、他端側において第4のベアリングを介してハウジングにより回転自在に支持されるので、出力ギヤ部材に作用する力はこれら第3および第4のベアリングによる受けることができ、入力ギヤ部材および出力ギヤ部材に作用する力を第1〜第4のベアリングにより分散して受け止め、これらベアリングの負荷を軽減できる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明の好ましい実施形態に係る車両用四輪駆動装置を有した動力伝達系を図1に模式的に示しており、まずこの動力伝達系について説明する。この動力伝達系はエンジンEの回転駆動力を左右の前輪5a,5bおよび左右の後輪37a,37bに振り分けて伝達するように構成されている。エンジンEの出力は、トルクコンバータ、変速ギヤ等を有して構成される変速機構TMにおいて変速された後、変速機出力軸1上に結合配設された出力駆動ギヤ2から本発明に係る四輪駆動装置構成を有した動力分割装置DFに伝達される。動力分割装置DFは、出力駆動ギヤ2と噛合する出力従動ギヤ3を有し、さらにこの出力従動ギヤ3と同軸に併設された第1遊星歯車装置10および第2遊星歯車装置20を有して構成される。
【0012】
第1遊星歯車装置10は、出力従動ギヤ3と同軸に配設された第1サンギヤ11と、第1サンギヤ11と同軸に配設されるとともに出力従動ギヤ3に結合された第1キャリア13と、第1キャリア13により回転自在に保持され、第1サンギヤ11と噛合してその周りを公転する複数の第1ピニオンギヤ12と、第1ピニオンギヤ12の外周を囲む内歯を有し、第1ピニオンギヤ12と噛合するとともに第1サンギヤ11と同軸上で回転する第1リングギヤ14とを有して構成される。この構成から分かるように、第1遊星歯車装置10はシングルピニオンタイプの遊星歯車機構から構成される。そして、第1サンギヤ11は第2遊星歯車装置20の第2リングギヤ24と一体に構成されている。また、第1リングギヤ14の外周には後輪側に駆動力を伝達するための後輪駆動ギヤ15が一体に形成されている。
【0013】
第2遊星歯車装置20は、出力従動ギヤ3および第1サンギヤ11と同軸に配設された第2サンギヤ21と、第2サンギヤ21と同軸に配設された第2キャリア23と、第2キャリア23により回転自在に保持され、第2サンギヤ21と噛合してその周りを公転する複数の第2内ピニオンギヤ22aと、第2キャリア23により回転自在に保持され第2内ピニオンギヤ22aと噛合してこれと一緒に公転する複数の第2外ピニオンギヤ22bと、第2外ピニオンギヤ22bの外周を囲む内歯を有し、第2外ピニオンギヤ22bと噛合するとともに第2サンギヤ21と同軸上で回転する第2リングギヤ24とを有して構成される。この構成から分かるように、第2遊星歯車装置20はダブルピニオンタイプの遊星歯車機構から構成される。そして、第2リングギヤ24は上述のように第1サンギヤ11と一体に構成されて結合されている。また、第2サンギヤ21は右アクスルシャフト4aを介して右車輪5aに連結され、第2キャリア23は左アクスルシャフト4bを介して左車輪5bに連結されている。
【0014】
一方、第1リングギヤ14の外周に一体に設けられた後輪駆動ギヤ15は、後輪駆動シャフト31a上に形成された後輪従動ギヤ31と噛合する。後輪駆動シャフト31aには第1ベベルギヤ32が連結され、この第1ベベルギヤ32と噛合する第2ベベルギヤ33にプロペラシャフト34が連結されている。プロペラシャフト34は後輪側アクスルディファレンシャル機構35に繋がり、後輪側アクスルディファレンシャル機構35は左右のアクスルシャフト36a,36bを介して左右の後輪37a,37bに繋がる。
【0015】
以上の構成の動力伝達系において、エンジンEの出力回転は変速機構TMにおいて変速されて変速機出力軸1上に結合配設された出力駆動ギヤ2から出力従動ギヤ3に伝達される。出力従動ギヤ3は第1遊星歯車装置10の第1キャリア13と結合されており、出力従動ギヤ3に伝達された回転駆動力は第1キャリア13にそのまま伝達され、第1キャリア13により回転自在に支持された第1ピニオンギヤ12が噛合する第1サンギヤ11および第1リングギヤ14に分割して伝達される。上述の構成から分かるように、第1サンギヤ11は前輪側に繋がるとともに第1リングギヤ14は後輪側に繋がっており、第1遊星歯車装置10はセンターディファレンシャル機構として用いられる。
【0016】
まず、第1サンギヤ11に伝達された回転駆動力はこれと一体結合された第2リングギヤ24にそのまま伝達され、第2リングギヤ24と噛合する第2外ピニオンギヤ22bおよび第2内ピニオンギヤ22aを回転自在に支持する第2キャリア23と第2内ピニオンギヤ22aが噛合する第2サンギヤ21とに分割して伝達される。そして、第2キャリア23に伝達された回転駆動力は左アクスルシャフト4bを介して左前輪5bに伝達され、第2サンギヤ21に伝達された回転駆動力は右アクスルシャフト4aを介して右前輪5aに伝達され、これら左右の前輪5a,5bが回転駆動される。この構成から分かるように、第2遊星歯車装置20は前輪側アクスルディファレンシャル機構として用いられている。
【0017】
一方、第1リングギヤ14に伝達された回転駆動力は、第1リングギヤ14の外周に一体に設けられた後輪駆動ギヤ15からこれと噛合する後輪従動ギヤ31に伝達され、後輪駆動シャフト31a、第1ベベルギヤ32、第2ベベルギヤ33およびプロペラシャフト34を介して後輪側アクスルディファレンシャル機構35に伝達される。そして、後輪側アクスルディファレンシャル機構35から左右のアクスルシャフト36a,36bに分割されて左右の後輪37a,37bに伝達されて、左右の後輪37a,37bが回転駆動される。
【0018】
以上の構成において第1遊星歯車装置10によるセンターディファレンシャル機構としての作動と、第2遊星歯車装置20による前輪用アクスルディファレンシャル機構としての作動について、図2の速度線図を参照して説明する。図2には、第1遊星歯車装置10における第1サンギヤ11、第1キャリア13および第1リングギヤ14の回転速度関係と、第2遊星歯車装置20における第2サンギヤ21、第2キャリア23および第2リングギヤ24の回転速度関係とを示している。
【0019】
この速度線図において、これら各回転要素の回転数を縦方向の長さで表し、各要素の横方向の間隔a,b,c,dはサンギヤおよびリングギヤの歯数の逆数に対応して示している。第1遊星歯車装置10はシングルピニオンタイプであるため各要素の位置関係は図示のように左から第1サンギヤ11、第1キャリア13、第1リングギヤ14となり、第1サンギヤ11および第1キャリア13を示す縦線の横方向間隔a=1/Ns1であり、第1キャリア13および第1リングギヤ14を示す縦線の横方向間隔b=1/Nr1である。また、第2遊星歯車装置20はダブルピニオンタイプであるため、各要素の位置関係が第1遊星歯車装置10とは図示のように相違して左から第2キャリア23、第2リングギヤ24,第2サンギヤ21となり、第2サンギヤ21および第2キャリア23を示す縦線の横方向間隔c=1/Ns2であり、第2キャリア23および第2リングギヤ24を示す縦線の横方向間隔d=1/Nr2である。但し、Ns1,Nr1,Ns2,Nr2はそれぞれ第1サンギヤ11、第1リングギヤ12、第2サンギヤ21、第2リングギヤ24の歯数を意味する。
【0020】
この速度線図において、エンジンEからの回転駆動力が出力従動ギヤ3から第1キャリア13に伝達されると、第1サンギヤ11および第1リングギヤ14に分割されて前輪側および後輪側に伝達される。このとき、前輪および後輪が同一速度で回転駆動されるときには第1遊星歯車装置10の全体が一体となって回転され、線図において実線Aで示すように前輪側および後輪側が同一回転で駆動される。一方、例えば前輪側がスリップしやすい条件となり後輪側より走行負荷が小さくなると、波線Bで示すように前輪側に繋がる第1サンギヤ11の回転が上昇し、後輪側に繋がる第1リングギヤ14の回転が低下する。逆に、後輪側がスリップしやすい条件となり前輪側より走行負荷が小さくなると、波線Cで示すように後輪側に繋がる第1リングギヤ14の回転が上昇し、前輪側に繋がる第1サンギヤ11の回転が低下する。このようにして、前輪側と後輪側との回転差を許容しつつ、これら両者に回転駆動力を分割して伝達するセンターディファレンシャル作動が行われる。
【0021】
上記のようにして第1遊星歯車装置10により分割されて第1サンギヤ11に伝達された回転駆動力は、これと一体に形成された第2リングギヤ24に伝達される。このようにして第2リングギヤ24に伝達された回転駆動力は、第2遊星歯車装置20において第2サンギヤ21および第2キャリア23に分割されて左右の前輪に伝達される。このとき、左右の前輪がスリップなく同一速度で回転駆動されるときには第2遊星歯車装置20の全体が一体となって回転され、線図において実線Dで示すように左右前輪が同一回転で駆動される。一方、例えば、左前輪5bがスリップしやすい条件となり右前輪5aより走行負荷が小さくなると、波線Eで示すように左前輪5bに繋がる第2キャリア23の回転が上昇し、右前輪5aに繋がる第2サンギヤ21の回転が低下する。逆に、右前輪5aの走行負荷が小さくなると、波線Fで示すように右前輪5aに繋がる第2サンギヤ21の回転が上昇し、左前輪に繋がる第2キャリア23の回転が低下する。このようにして、左右前輪の回転差を許容しつつ、これら両者に回転駆動力を分割して伝達する前輪側アクスルディファレンシャル作動が行われる。
【0022】
次に、動力分割装置DFの具体的な構成について図3を参照して説明する。動力分割装置DFは、ハウジングHSG内に出力駆動ギヤ3、第1および第2遊星歯車装置10,20を左右一対のテーパローラベアリング61,62により回転自在に支持して構成される。出力駆動ギヤ3を外周部に有する出力ギヤボディ50の左側ボス部50e(図5参照)が左テーパローラベアリング62によりハウジングHSGに対して回転自在に支持されている。この出力ギヤボディ50を図4に示しており、出力駆動ギヤ3の内径側に右方向に解放した凹部を有する壁面50aを有し、この壁面50aから複数(本例では4カ所)の連結アーム50bが右側方に突出するとともにこの連結アーム50bの先端にリング状の第1保持部51が一体に形成されている。また、四つの連結アーム50bの間には第1ピニオンギヤ22を配設するためのピニオン配設空間50cが形成されている。なお、この出力ギヤボディ50はロストワックス鋳造法により成型されて作られている。
【0023】
壁面50aおよび第1保持部51にはピニオン配設空間50cを通るとともに同軸に位置するピン圧入孔50d,51aが軸方向に延びてそれぞれ4カ所ずつ形成されており、このピン圧入孔50d,51a内に第1キャリアピン13aが圧入される。但し、このとき、ピニオン配設空間50c内に第1ピニオンギヤ12を配設した状態で第1キャリアピン13aが圧入され、図3に示すように、第1キャリアピン13a上に第1ピニオンギヤ12が回転自在に支持された状態となる。この構成から分かるように、出力ギヤボディ50、第1キャリアピン13aおよび第1保持部51により第1キャリア13が構成されている。
【0024】
第1保持部51の円筒状外周面51bには、図4に示す円筒状の第2保持部材52が結合される。第2保持部材52は、左側に開口した円筒状に形成されており、左側円筒部の内周面52aと上記第1保持部51の右側外周面51bとが圧入嵌合されて図5に示すように一体となって入力回転部材が構成される。このように一体に構成された入力回転部材において、その右端部すなわち第2保持部材52の右側端部ボス部52bが右テーパローラベアリング61によりハウジングHSGに対して回転自在に支持されている。このように、出力ギヤボディ50、第1キャリアピン13a、第1保持部51および第2保持部材52が一体に結合されて入力回転部材が構成されるとともに、この入力回転部材が左右テーパローラベアリング61,62によりハウジングHSGに対して回転自在に支持されている。
【0025】
一方、このように一体結合されて構成された入力回転部材の外周側に位置して、内周に第1リングギヤ14を有するとともに外周に後輪駆動ギヤ15が形成される駆動ギヤボディ55(これを出力回転部材とも称する)が配設されている。この駆動ギヤボディ55は、左端側外周部において出力ギヤボディ50内に配設されたボールベアリング64により回転自在に保持され、右端側外周面においてハウジングHSG内に配設されたボールベアリング63により回転自在に保持されている。
【0026】
右テーパローラベアリング61により回転自在に支持された第2保持部材52に軸方向に貫通して貫通孔が形成され、この貫通孔内に右アクスルシャフト4aの端部が相対回転自在に挿入されている。右アクスルシャフト4aの先端には第2サンギヤ21が形成された第2サンギヤボディ56がスプライン結合されて取り付けられている。
【0027】
左テーパローラベアリング62により回転自在に支持された出力ギヤボディ50に軸方向に貫通して貫通孔が形成されるとともにこの貫通孔内に左アクスルシャフト4bの端部が相対回転自在に挿入されている。この左アクスルシャフト4bの先端には第2キャリア23を構成する第3保持部材53がスプライン結合されて配設されている。第3保持部材53には、第2内ピニオンギヤ22aを回転自在に支持する第2内キャリアピン23aと、第2外ピニオンギヤ22bを回転自在に支持する第2外キャリアピン23bとが圧入されて取り付けられている。これら第2内および第2外キャリアピン23a,23bの軸方向反対側には第4保持部54が一体に形成されており、これら第3保持部材53、第2内および第2外キャリアピン23a,23bおよび第4保持部54により第2キャリア23が構成されている。また、第1サンギヤ11と第2リングギヤ24とを一体に有する連結ギヤ部材57が、第3保持部材53の外周面上に回転自在に配設されている。
【0028】
以上の構成の動力分割装置DFを組み立てるときには、まず、出力ギヤボディ50のピニオン配設空間50c内に第1ピニオンギヤ12を配設した状態で第1キャリアピン13aをピン圧入孔50d,51a内に圧入し、ピニオン配設空間50c内で第1キャリアピン13a上にピニオンギヤ12を回転自在に支持した状態とする。そして、第1サンギヤ11と第2リングギヤ24とを一体に有する連結ギヤ部材57を出力ギヤボディ50の凹部内に組み付けて第1サンギヤ11と第1ピニオンギヤ12とを噛合させる。さらに、第2内キャリアピン23aにより第2内ピニオンギヤ22aを回転自在に保持するとともに第2外キャリアピン23bにより第2外ピニオンギヤ22bを回転自在に保持した状態の第3保持部材53を左側から出力ギヤボディ50の凹部内に組み付ける。この結果、第2外ピニオンギヤ22bが第2リングギヤ24と噛合する。さらに、左側から第2サンギヤボディ56を組み付けて第2サンギヤ21を第2内ピニオンギヤ22aと噛合させる。
【0029】
そして、上記のように出力ギヤボディ50の凹部内に、連結ギヤ部材57、第3保持部材53および第2サンギヤボディ56を配設した状態で、これらを覆うようにして円筒状の第2保持部材52を出力ギヤボディ50の第1保持部51と圧入嵌合させて取り付ける。これにより、内部に第2遊星歯車装置20を収納した状態の入力回転部材が組み立てられる。
【0030】
そして、この入力回転部材の外周側に駆動ギヤボディ(出力回転部材)55を、左端部においてボールベアリング64を介して出力ギヤボディ50により回転自在により支持させて取り付ける。そして、このように組み立てられた装置をボールベアリング63と左右一対のテーパローラベアリング61,62により回転自在にハウジングHSGにより支持させることにより動力分割装置DFの組立が完了する。
【0031】
以上説明したように、上記動力分割装置DFは、各構成部品を順番に組み付ける作業と、出力ギヤボディ50の第1保持部51に第2保持部材を圧入する作業を必要とするのみの構成であり、従来のようにケーシングをボルト結合する作業が不要であり、組立作業が簡単である。また、このように構成部品を順番に軸方向に重ねるようにして組み立てればよいので、積み重ねた状態の累積誤差を調整するシム調整を最後に行えば良く、シム調整箇所が少なく、その分組立作業が簡単となる。
【0032】
また、上記動力分割装置DFにおいては、出力ギヤボディ50、第1キャリアピン13a、第1保持部51および第2保持部材52が一体に結合されて構成される入力回転部材が左右端部においてテーパローラベアリング61,62を介してハウジングHSGにより回転自在に支持される構成であり、エンジンEからの回転駆動力が出力従動ギヤ3に伝達されるときに作用するラジアル方向力およびスラスト方向力はこれらテーパローラベアリング61,62のより受け止められる。一方、センターディファレンシャル機構を構成する第1遊星歯車装置10により分割されて後輪駆動ギヤ15から後輪側に回転駆動力が伝達されるときに出力回転部材(駆動ギヤボディ55)に作用するラジアル方向力およびスラスト方向力は、ボールベアリング63,64により受け止められる。このように、入力回転部材に作用する力と出力回転部材に作用する力とがそれぞれ異なるベアリングにより支持されるため、各ベアリングの負荷を小さくすることができ、これらベアリングを支持するハウジングHSGの必要強度を小さくすることができる。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、センターディファレンシャル機構が、入力ギヤ部材と、この入力ギヤ部材と一体に構成された第1キャリア部材と、第1サンギヤ部材と、第1リングギヤ部材と、この第1リングギヤ部材の外周に一体に形成された出力ギヤ部材とを有してなるシングルピニオンタイプの第1遊星歯車装置から構成され、アクスルディファレンシャル機構が、第1サンギヤ部材と一体に構成された第2リングギヤ部材と、左右の車輪の一方に繋がる第2サンギヤ部材と、左右の車輪の他方に繋がる第2キャリア部材とを有してなるダブルピニオンタイプの第2遊星歯車装置から構成され、入力ギヤ部材と一体の第1キャリア部材に円筒状の保持部材が嵌合連結されてなる入力回転部材内に第2遊星歯車装置が配設され、入力回転部材の右端部および左端部が第1および第2のベアリングを介してハウジングにより回転自在に支持されており、第1リングギヤ部材の外周に出力ギヤ部材を一体に有する出力回転部材が一端側において第3のベアリングを介して入力ギヤ部材により回転自在に支持されるとともに他端側において第4のベアリングを介してハウジングにより回転自在に支持されているので、センターディファレンシャル機構により前輪側と後輪側とに回転駆動力を分割して伝達し、このように分割された回転駆動力をアクスルディファレンシャル機構により左右の車輪に分割して伝達することができ、動力を分割して伝達する構成がシンプルで、その設計が行い易い。また、センターディファレンシャル機構を構成するシングルピニオンタイプの第1遊星歯車列とアクスルディファレンシャル機構を構成するダブルピニオンタイプの第2遊星歯車列とを上記のように各要素を連結して構成することにより、その連結構造を簡単にするとともに全体構成を小型コンパクトにまとめることができる。
【0034】
本発明では特に、入力ギヤ部材と一体の第1キャリア部材に円筒状の保持部材を嵌合連結して構成される入力回転部材内に第2遊星歯車装置が配設されており、各要素を順次組み込むことによりこの構造の組立を行うことができ、シム調整箇所を少なくすることができるとともに、従来のようにケーシングを連結するボルトも不要で、その組立構成が簡単となる。さらに、入力ギヤ部材に作用する力をこれら第1および第2ベアリングにより受けることができるとともに、出力ギヤ部材に作用する力はこれら第3および第4のベアリングによる受けることができ、入力ギヤ部材および出力ギヤ部材に作用する力を第1〜第4のベアリングにより分散して受け止め、これらベアリングの負荷を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る車両用四輪駆動装置を有した動力伝達系の構成を示す概略図である。
【図2】上記四輪駆動装置を構成する第1および第2遊星歯車装置における各回転要素の回転速度関係を示す速度線図である。
【図3】上記四輪駆動装置の構成例を示す断面図である。
【図4】上記四輪駆動装置を構成する出力ギヤボディおよびこれと嵌合される第2保持部材を示す斜視図である。
【図5】上記出力ギヤボディと第2保持部材とを嵌合させた状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
E エンジン(駆動源)
3 出力従動ギヤ
10 第1遊星歯車装置(センターディファレンシャル機構)
11 第1サンギヤ
13 第1キャリア
14 第1リングギヤ
15 後輪駆動ギヤ(出力回転部材)
20 第2遊星歯車装置(前輪側アクスルディファレンシャル機構)
21 第2サンギヤ
23 第2キャリア
24 第2リングギヤ
5a,5b 左右前輪
50 出力ギヤボディ(入力回転部材)
51 第1保持部(入力回転部材)
52 第2保持部材(入力回転部材)
61,62 テーパローラベアリング(第1および第2のベアリング)
63 ボールベアリング(第4のベアリング)
64 ボールベアリング(第3のベアリング)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a four-wheel drive device for a vehicle that transmits rotational driving force from a driving source (such as an engine) to front wheels and rear wheels to rotationally drive all four wheels, and more specifically, rotational driving force from a driving source. The present invention relates to a four-wheel drive device for a vehicle configured to divide and transmit to the front and rear wheels via a center differential mechanism.
[0002]
[Prior art]
Four-wheel drive vehicles that drive both front and rear wheels are generally known, and a center differential mechanism is provided between the front and rear wheels, and the rotational driving force of the engine is divided via the center differential mechanism. There are also known four-wheel drive vehicles configured to transmit to the front and rear wheels. Also in such a four-wheel drive vehicle, the front and rear wheels are each provided with an axle differential mechanism for absorbing the difference in rotation between the left and right wheels. For this reason, in this type of four-wheel drive vehicle, a center differential mechanism and front and rear axle differential mechanisms are required, and a total of three differential mechanisms must be provided.
[0003]
If such three differential mechanisms are separately provided, there is a problem that the configuration of the driving force transmission device of the vehicle increases in size and the number of parts increases, leading to an increase in cost. For this reason, it is proposed in, for example, Japanese Patent No. 2615086, Japanese Patent No. 3047016, Japanese Patent No. 2621680, etc., to integrally configure either the front or rear axle differential mechanism and the center differential mechanism. ing. According to the devices disclosed in these publications, it is considered that the configuration of the entire power transmission device can be reduced because the front wheel side axle differential mechanism and the center differential mechanism are integrally configured.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the apparatus disclosed in Japanese Patent No. 2615086, the center differential mechanism has a pair of double planetary gears and a bevel gear type axle differential mechanism is disposed adjacent to the center differential mechanism, which is very complicated. There is a problem that the structure is expensive. In addition, after the bevel gear type axle differential mechanism is assembled in the two-divided type casing that houses the center differential, the two-divided type casing is bolted to form an integrated device, and the number of components in each part is large. In addition, there is a problem that there are many places where shim adjustment is necessary, and the assemblability is poor. Further, the integrally configured device is rotatably supported by a transmission housing via a pair of left and right bearings, and includes an input gear member for the center differential mechanism and an output gear for the rear wheel side. It is necessary to support the acting force by the pair of bearings, and there is a problem that the bearing load becomes large.
[0005]
Further, the device of Japanese Patent No. 3047016 is provided with a hydraulic clutch for turning on and off the center differential mechanism, and there is a problem that a part of the device has a double shaft structure and the overall structure is complicated. . Further, the device of Japanese Patent No. 2621680 is configured by arranging two sets of planetary gear trains adjacent to each other, and the first planetary gear train provides rotational driving force from the engine to the left front wheel and the second planetary gear train. The rotational driving force transmitted to the second planetary gear train in this way is divided into the right front wheel and the rear wheel side by the second planetary gear train. There is a problem that it is necessary to set the same gear ratio for the left and right front wheels by the planetary gear train, and the degree of freedom in design is low, making it difficult to set the gear ratio.
[0006]
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a simple, small and compact four-wheel drive device in which a center differential mechanism and any one of the front and rear axle differential mechanisms are integrally configured.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, in the present invention, a center differential mechanism that transmits a rotational driving force from a driving source (for example, the engine E in the embodiment) to the front wheel side and the rear wheel side, and the center differential. A four-wheel drive device for a vehicle is configured including an axle differential mechanism that transmits the rotational driving force divided by the mechanism to the left and right wheels on one of the front wheel side and the rear wheel side. The center differential mechanism includes an input gear member (for example, the output driven
[0008]
In the four-wheel drive device having such a configuration, the rotational driving force is divided and transmitted to the front wheel side and the rear wheel side by the center differential mechanism, and the left and right wheels are divided by the axle differential mechanism. The structure for dividing and transmitting power is simple, and the structure for dividing and transmitting power is simple and easy to design. Further, by configuring the single pinion type first planetary gear train constituting the center differential mechanism and the double pinion type second planetary gear train constituting the axle differential mechanism by connecting the respective elements as described above, The connecting structure can be simplified and the entire configuration can be made compact and compact.
[0009]
In the present invention, in particular, a second planetary gear device is disposed in an input rotation member configured by fitting and connecting a cylindrical holding member to a first carrier member integral with the input gear member. By assembling sequentially, this structure can be assembled, the number of shim adjustment points can be reduced, and bolts for connecting the casing as in the prior art are unnecessary, and the assembly configuration is simplified.
[0010]
Further, the right end portion and the left end portion of the input rotation member are rotatably supported by the housing via the first and second bearings, and the force acting on the input gear member is received by these first and second bearings. Can do. On the other hand, the output rotation member configured integrally with the output gear member on the outer periphery of the ring gear member is rotatably supported by the input gear member via the third bearing on one end side, and the fourth on the other end side. Therefore, the force acting on the output gear member can be received by these third and fourth bearings, and the force acting on the input gear member and the output gear member is the second. It is possible to reduce the load on these bearings by receiving them distributed by the first to fourth bearings.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. A power transmission system having a vehicle four-wheel drive device according to a preferred embodiment of the present invention is schematically shown in FIG. 1, and this power transmission system will be described first. This power transmission system is configured to distribute and transmit the rotational driving force of the engine E to the left and right
[0012]
The first
[0013]
The second
[0014]
On the other hand, the rear
[0015]
In the power transmission system configured as described above, the output rotation of the engine E is shifted by the speed change mechanism TM and transmitted from the output drive gear 2 coupled to the transmission output shaft 1 to the output driven
[0016]
First, the rotational driving force transmitted to the
[0017]
On the other hand, the rotational driving force transmitted to the
[0018]
The operation of the first
[0019]
In this velocity diagram, the rotational speed of each of these rotating elements is represented by the length in the vertical direction, and the horizontal intervals a, b, c, d of each element are shown corresponding to the reciprocal of the number of teeth of the sun gear and ring gear. ing. Since the first
[0020]
In this speed diagram, when the rotational driving force from the engine E is transmitted from the output driven
[0021]
The rotational driving force divided and transmitted to the
[0022]
Next, a specific configuration of the power split device DF will be described with reference to FIG. The power split device DF is configured by rotatably supporting the
[0023]
The
[0024]
A cylindrical second holding
[0025]
On the other hand, a drive gear body 55 (which has a
[0026]
A through hole is formed in the second holding
[0027]
A through hole is formed in the
[0028]
When assembling the power split device DF having the above configuration, first, the
[0029]
Then, in the state where the connecting
[0030]
A drive gear body (output rotation member) 55 is attached to the outer peripheral side of the input rotation member while being rotatably supported by the
[0031]
As described above, the power split device DF is configured only to require the work of assembling the respective components in order and the work of press-fitting the second holding member into the first holding
[0032]
Further, in the power split device DF, the input rotation member formed by integrally connecting the
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the center differential mechanism includes an input gear member, a first carrier member configured integrally with the input gear member, a first sun gear member, a first ring gear member, A single pinion type first planetary gear device having an output gear member integrally formed on the outer periphery of the first ring gear member, and the axle differential mechanism is configured integrally with the first sun gear member. A double pinion type second planetary gear device comprising a second ring gear member, a second sun gear member connected to one of the left and right wheels, and a second carrier member connected to the other of the left and right wheels. A second planetary gear device is disposed in an input rotation member formed by fitting and connecting a cylindrical holding member to a first carrier member integral with the gear member; The right and left ends of the force rotating member are rotatably supported by the housing via the first and second bearings, and the output rotating member integrally having the output gear member on the outer periphery of the first ring gear member is on one end side. Is supported by the input gear member via the third bearing and is rotatably supported by the housing via the fourth bearing at the other end, so that the front and rear wheels are supported by the center differential mechanism. The rotational driving force can be divided and transmitted to the side, and the divided rotational driving force can be divided and transmitted to the left and right wheels by the axle differential mechanism, and the structure for dividing and transmitting the power is simple It is easy to design. In addition, by configuring the single pinion type first planetary gear train constituting the center differential mechanism and the double pinion type second planetary gear train constituting the axle differential mechanism by connecting the respective elements as described above, The connecting structure can be simplified and the entire configuration can be made compact and compact.
[0034]
In the present invention, in particular, a second planetary gear device is disposed in an input rotation member configured by fitting and connecting a cylindrical holding member to a first carrier member integral with the input gear member. By assembling sequentially, this structure can be assembled, the number of shim adjustment points can be reduced, and bolts for connecting the casing as in the prior art are unnecessary, and the assembly configuration is simplified. Further, the force acting on the input gear member can be received by the first and second bearings, and the force acting on the output gear member can be received by the third and fourth bearings. The force acting on the output gear member is distributed and received by the first to fourth bearings, and the load on these bearings can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a power transmission system having a vehicle four-wheel drive device according to the present invention.
FIG. 2 is a velocity diagram showing a rotational speed relationship of each rotary element in the first and second planetary gear devices constituting the four-wheel drive device.
FIG. 3 is a sectional view showing a configuration example of the four-wheel drive device.
FIG. 4 is a perspective view showing an output gear body constituting the four-wheel drive device and a second holding member fitted to the output gear body.
FIG. 5 is a perspective view showing a state in which the output gear body and a second holding member are fitted together.
[Explanation of symbols]
E Engine (drive source)
3 Output driven
11
20 Second planetary gear set (front wheel side axle differential mechanism)
21
51 1st holding | maintenance part (input rotation member)
52 Second holding member (input rotating member)
61, 62 Tapered roller bearings (first and second bearings)
63 Ball bearing (fourth bearing)
64 Ball bearing (third bearing)
Claims (1)
前記センターディファレンシャル機構が、前記駆動源からの回転駆動力を受けて回転駆動される入力ギヤ部材と、この入力ギヤ部材と一体に構成された第1キャリア部材と、第1サンギヤ部材と、第1リングギヤ部材と、前記第1リングギヤ部材の外周に一体に形成されて前記前輪側および前記後輪側の他方に回転駆動力を伝達するための出力ギヤ部材とを有してなるシングルピニオンタイプの第1遊星歯車装置から構成され、
前記アクスルディファレンシャル機構が、前記第1サンギヤ部材と一体に構成された第2リングギヤ部材と、前記左右の車輪の一方に繋がる第2サンギヤ部材と、前記左右の車輪の他方に繋がる第2キャリア部材とを有してなるダブルピニオンタイプの第2遊星歯車装置から構成され、
前記入力ギヤ部材と一体に構成された前記第1キャリア部材に円筒状の保持部材が嵌合連結されて入力回転部材が構成され、前記入力回転部材内に前記第2遊星歯車装置が配設され、
前記入力回転部材の右端部および左端部が第1および第2のベアリングを介して前記ハウジングにより回転自在に支持されており、
前記第1リングギヤ部材の外周に前記出力ギヤ部材を一体に有して構成される出力回転部材が一端側において第3のベアリングを介して前記入力ギヤ部材により回転自在に支持されるとともに他端側において第4のベアリングを介して前記ハウジングにより回転自在に支持されていることを特徴とする車両用四輪駆動装置。A center differential mechanism that divides and transmits the rotational driving force from the driving source to the front wheel side and the rear wheel side, and the rotational driving force divided by the center differential mechanism is transmitted to the left and right sides on one of the front wheel side and the rear wheel side. In a vehicle four-wheel drive device configured by disposing an axle differential mechanism that divides and transmits wheels into a housing,
The center differential mechanism is rotated by receiving a rotational driving force from the drive source, a first carrier member configured integrally with the input gear member, a first sun gear member, A single-pinion type first gear having a ring gear member and an output gear member that is integrally formed on the outer periphery of the first ring gear member and transmits rotational driving force to the other of the front wheel side and the rear wheel side. 1 planetary gear unit,
The axle differential mechanism includes a second ring gear member integrally formed with the first sun gear member, a second sun gear member connected to one of the left and right wheels, and a second carrier member connected to the other of the left and right wheels. A double pinion type second planetary gear device comprising:
A cylindrical holding member is fitted and connected to the first carrier member formed integrally with the input gear member to form an input rotating member, and the second planetary gear device is disposed in the input rotating member. ,
A right end portion and a left end portion of the input rotation member are rotatably supported by the housing via first and second bearings;
An output rotating member configured integrally with the output gear member on the outer periphery of the first ring gear member is rotatably supported by the input gear member via a third bearing on one end side and the other end side. The vehicle four-wheel drive device according to claim 1, wherein the four-wheel drive device is rotatably supported by the housing via a fourth bearing.
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