JP2012051520A

JP2012051520A - フリーホイールハブ

Info

Publication number: JP2012051520A
Application number: JP2010197366A
Authority: JP
Inventors: Koji Sato; 光司佐藤
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2010-09-03
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2012-03-15

Abstract

【課題】部品点数の少ない組立ての容易なフリーホイールハブを提供することである。
【解決手段】ハブハウジング６の内部にアウタギヤ７を固定し、そのアウタギヤ７に対する噛合によってホイールハブ２を前側車軸１にロックし、噛合解除によりホイールハブ２をフリーとするスライドギヤ１０のアウタ側端部に、ハブハウジング６の内部を２輪駆動側負圧室３１と４輪駆動側負圧室３２とに仕切るダイヤフラム１４の内周部を連結する。アウタギヤ７を円筒状とし、その円筒状アウタギヤ７のアウタ側端部の外径面にスプリングリテナ１２の外周に形成された円筒部１３を圧入し、そのスプリングリテナ１２と円筒状アウタギヤ７のアウタ側端面とでダイヤフラム１４の外周部を両側から挟持するようにして部品点数の低減化を図る。
【選択図】図１

Description

この発明は、４輪駆動車のフリーホイールハブに関する。

ＦＲベースの４輪駆動車においては、エンジンおよびトランスミッションからの動力を前側プロペラシャフトと後側プロペラシャフトに分配するトランスファを有し、そのトランスファによって２輪駆動（２ＷＤ）と４輪駆動（４ＷＤ）とに切換えるようにしている。

ここで、２輪駆動による走行時に、従動側車輪と従動側車軸とが一体に回転すると、従動側車輪から従動側車軸が回転されるため、走行抵抗が増大してエネルギが無駄に消費されることになる。

そのような不都合を解消するため、特許文献１に記載された４輪駆動車においては、従動側車輪と従動側車軸との間にフリーホイールハブを設け、トランスファの２輪駆動への切換えにおいて、従動側車輪を従動側車軸から切り離し、従動側車輪をフリー状態として無駄な走行抵抗の低減を図り、一方、トランスファの４輪駆動への切換えにおいては、従動側車輪と従動側車軸とをロック状態にして、エンジンからの動力が従動側車輪に伝達されるようにしている。

ここで、上記特許文献１に記載されたフリーホイールハブにおいては、従動側車軸と同軸上に従動側車輪のホイールハブを回転可能に設け、そのホイールハブのアウタ側端面に連結されたハブハウジングの内部にダイヤフラムを組込んで２輪駆動側負圧室と４輪駆動側負圧室とを形成し、上記２輪駆動側負圧室の減圧によりダイヤフラムを２輪駆動側負圧室に向けて変形させ、そのダイヤフラムに連結されたスライドギヤを従動側車軸上でスライドさせて、そのスライドギヤとハブハウジングの内部に固定されたアウタギヤの噛合を解除し、従動側車軸に対してホイールハブをフリー状態としている。

また、上記４輪駆動側負圧室の減圧によりダイヤフラムを４輪駆動側負圧室に向けて変形させ、スライドギヤをアウタギヤに向けて移動させて、そのスライドギヤとアウタギヤの噛合によりホイールハブを従動側車軸に対してロック状態としている。

特開平１０−２７８６２１号公報

ところで、上記特許文献１に記載されたフリーホイールハブにおいては、図４に示すように、ハブハウジング４０の内部を２輪駆動側負圧室４１と４輪駆動側負圧室４２とに仕切るダイヤフラム４３の外周部をスリーブ４４と、そのスリーブ４４の外径面端部に圧入嵌合される円筒部４５ａを外周に有するスプリングリテナ４５によって両側から挟持し、上記スリーブ４４とアウタギヤ４６の対向面間にシールリング４７を組込んで２輪駆動側負圧室４１と４輪駆動側負圧室４２の相互間での圧力の漏れを防止するようにしているため、部品点数が多く、組立に非常に手間がかかるという問題があった。

また、スリーブ４４がアルミニウム製とされ、スプリングリテナ４５が鉄製とされて線膨張係数が大きく異なるため、温度降下時の収縮量の相違により、スリーブ４４とスプリングリテナ４５の円筒状周壁４５ａの圧入による嵌合面間に隙間が生じ、２輪駆動側負圧室４１と４輪駆動側負圧室４２の相互間での圧力漏れを防止することができないという問題があった。

この発明の課題は、２輪駆動側負圧室と４輪駆動側負圧室の相互間での圧力漏れを完全に防止することができるようにした部品点数の少ない組立ての容易なフリーホイールハブを提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明においては、従動側車軸と同軸上に従動側車輪のホイールハブを回転可能に設け、そのホイールハブのアウタ側端面に連結されたハブハウジングの内部に、そのハブハウジングと一体に回転するアウタギヤを設け、前記ハブハウジングの内部に位置する従動側車軸の端部にスライドギヤをスライド自在に嵌合し、かつ、回り止めし、そのスライドギヤのアウタ側端部に内周部が連結されたダイヤフラムによりハブハウジングの内部を軸方向に仕切って２輪駆動側負圧室と４輪駆動側負圧室を設け、前記２輪駆動側負圧室の減圧によりスライドギヤをアウタギヤとの噛合が解除する位置まで移動させてホイールハブをフリー状態とし、前記４輪駆動側負圧室の減圧によりスライドギヤをアウタギヤに噛合する位置まで移動させてホイールハブを従動側車軸に対してロック状態とするフリーホイールハブにおいて、前記アウタギヤが、インナ側端部の内周に環状突出部を有し、その環状突出部の内周に前記スライドギヤの外周に形成された歯部が噛合可能な歯部が形成された円筒状をなし、その円筒状アウタギヤのアウタ側端部の外径面にキャップ状のスプリングリテナの外周に形成された円筒部を圧入して、そのスプリングリテナと円筒状アウタギヤのアウタ側端面とで前記ダイヤフラムの外周部を両側から挟持した構成を採用したのである。

上記のように、アウタギヤを円筒状とし、そのアウタギヤのアウタ側端部の外径面にスプリングリテナの外周に形成された円筒部を圧入して、ダイヤフラムの外周部をスプリングリテナと円筒状アウタギヤのアウタ側端面とで両側から挟持することにより、図４に示す従来のフリーホイールハブのスリーブ４４およびシールリング４７を不要とすることができ、部品点数の低減化を図ることができる。

ここで、アウタギヤとスプリングリテナのそれぞれを線膨張係数が同一またはほぼ同一とする金属材料により形成することにより、温度降下時の収縮量をほぼ同じとすることができる。その結果、アウタギヤとスプリングリテナの円筒部の圧入嵌合部間に隙間が形成されるという不都合の発生がなく、４輪駆動側負圧室と２輪駆動側負圧室の相互間での圧力漏れを防止することができ、フリーホイールハブを確実に機能させることができる。

また、アウタギヤの少なくとも歯部を焼入れすると、硬度を高めることができるため、ギヤ部の摩耗を防止し、耐久性の向上を図ることができる。

この場合、アウタギヤを浸炭鋼の冷間鍛造品とし、そのアウタギヤを浸炭焼入れして歯部の硬度を高めるようにしてもよく、あるいは、アウタギヤを高炭素鋼の冷間鍛造品とし、そのアウタギヤの少なくとも歯部を高周波焼入れして硬度を高めるようにしてもよい。

さらに、ダイヤフラムの内周部を金属板のプレス成形品からなる一対の互いに結合された補強部材で両側から挟持し、その内側補強部材をキャップ状として外周に前記スライドギヤのアウタ側端部の外周に嵌合される円筒部を設け、その円筒部の端縁を内側に折り返して内筒部を形成し、その内筒部の端縁に内向きに傾斜する複数の弾性片を設け、スライドギヤの外径面には、上記弾性片が係合可能な環状溝を形成すると、スライドギヤのアウタ側端部の外周に対する内筒部の嵌合時に、弾性片がスライドギヤのアウタ側端面の外周部に対する当接により径方向外方に向けて弾性変形し、その弾性片が環状溝と対向する位置まで内筒部を嵌合すると、弾性片は自己の復元弾性により傾斜状に復元して環状溝に係合するため、ダイヤフラムの内周部をスライドギヤに簡単に確実に連結することができる。

上記のように、この発明に係るフリーホイールハブにおいては、アウタギヤを円筒状とし、そのアウタギヤのアウタ側端部の外径面にスプリングリテナの外周に形成された円筒部を圧入して、ダイヤフラムの外周部をスプリングリテナと円筒状アウタギヤのアウタ側端面とで両側から挟持したことにより、従来のフリーホイールハブに対比して部品点数を少なくすることができため、コストの低減と組立ての容易化を図ることができる。

この発明に係るフリーホイールハブの実施の形態を示す縦断面図内側補強部材の一部切欠斜視図ホイールハブのロック状態を示す断面図従来のフリーホイールハブを示す縦断面図

以下、この発明の実施の形態を図面に基いて説明する。図１に示すように、従動側車軸としての前側車軸１とその外側に設けられた前輪（従動側車輪）のホイールハブ２は同軸上の配置とされている。

前側車軸１とホイールハブ２との間には筒状のスピンドル３が組み込まれ、そのスピンドル３とホイールハブ２は軸受４によって相対的に回転自在に支持されている。

ホイールハブ２のアウタ側端面にはボルト５の締め付けによってハブハウジング６が連結されている。ハブハウジング６の内部にはアウタギヤ７が組込まれている。アウタギヤ７は円筒状をなし、そのインナ側端部の内周には環状突出部８が形成され、その環状突出部８の内周に歯部としてのスプライン歯９が形成されている。アウタギヤ７はスプラインによる嵌合等によりハブハウジング６の内径面に固定されてハブハウジング６と一体に回転するようになっている。

前側車軸１のハブハウジング６の内部に位置する端部にはスライドギヤ１０が嵌合されている。スライドギヤ１０はスプラインあるいはセレーションの嵌合によって前側車軸１に回り止めされ、かつ、軸方向に移動自在とされ、その外径面には上記アウタギヤ７のスプライン歯９と噛合可能な歯部としてのスプライン歯１１が設けられている。

アウタギヤ７のアウタ側端部の外径面にはキャップ状スプリングリテナ１２の外周に形成された円筒部１３が圧入嵌合され、そのスプリングリテナ１２とアウタギヤ７のアウタ側端面とでダイヤフラム１４の外周部が両側から挟持されている。

ダイヤフラム１４の内周部は、金属板のプレス成形品からなる２枚の互いに結合された補強部材１５、１６により両側から挟持されて補強され、その内側補強部材１５がスライドギヤ１０に連結されている。その連結に際し、ここでは、図１および図２に示すように、内側補強部材１５をキャップ状とし、その外周に形成された円筒部１５ａを内側に折り返して内筒部１５ｂを設け、その内筒部１５ｂの端縁に形成された内向きの複数の弾性片１８をスライドギヤ１０のアウタ側端部の外径面に形成された環状溝１９に係合している。

ここで、複数の弾性片１８のそれぞれは、ダイヤフラム１４に向けて傾きをもつ傾斜状とされており、スライドギヤ１０に対する内筒部１５ｂの嵌合時、そのスライドギヤ１０のアウタ側端面の外周部に対する当接によって弾性片１８が径方向外方に向けて弾性変形し、その弾性片１８が環状溝１９と対向する位置まで内筒部１５ｂが嵌合されると、弾性片１８が自己の復元弾性により傾斜状に復元して環状溝１９に係合するようになっている。

ハブハウジング６の内部に対するダイヤフラム１４の組込みによって、そのハブハウジング６の内部に２輪駆動側負圧室３１と４輪駆動側負圧室３２とが形成され、上記２輪駆動側負圧室３１を減圧することにより、スライドギヤ１０がアウタギヤ７の環状突出部８から離反する方向に移動して、スライドギヤ１０のスプライン歯１１とアウタギヤ７のスプライン歯９の噛合が解除するようになっている。

また、４輪駆動側負圧室３２を減圧することにより、スライドギヤ１０がアウタギヤ７の環状突出部８に向けて移動して、スライドギヤ１０のスプライン歯１１がアウタギヤ７のスプライン歯９に噛合するようになっている。

なお、図１に示す２０は、スライドギヤ１０をアウタギヤ７の環状突出部８に向けて付勢するスプリングを示す。また、２１は、２輪駆動側負圧室３１に連通する吸引路３３と４輪駆動側負圧室３２に連通する吸引路３４間をシールするシール部材を示す。

実施の形態で示すフリーホイールハブは上記の構造からなり、２輪駆動による走行に際しては、２輪駆動側負圧室３１を減圧する。その減圧によりダイヤフラム１４が２輪駆動側負圧室３１に向けて変形し、そのダイヤフラム１４に連結されたスライドギヤ１０がアウタギヤ７の環状突出部８から離反する方向に移動して、図１に示すように、スライドギヤ１０のスプライン歯１１とアウタギヤ７のスプライン歯９との噛合が解除され、ホイールハブ２は前側車軸１に対し切り離されてフリー状態となり、ホイールハブ２から前側車軸１への回転伝達が遮断される状態になる。

一方、４輪駆動による走行に際しては、４輪駆動側負圧室３２を減圧する。その減圧によりダイヤフラム１４が４輪駆動側負圧室３２に向けて変形し、スライドギヤ１０がアウタギヤ７の環状突出部８に向けて移動して、図３に示すように、スライドギヤ１０のスプライン歯１１がアウタギヤ７のスプライン歯９に噛合し、ホイールハブ２は前側車軸１に対して結合されたロック状態となり、上記前側車軸１からホイールハブ２に回転が伝達される状態となる。

実施の形態に示すフリーホイールハブにおいては、アウタギヤ７を円筒状とし、そのアウタギヤ７のアウタ側端部の外径面にスプリングリテナ１２の外周に形成された円筒部１３を圧入して、ダイヤフラム１４の外周部をスプリングリテナ１２と円筒状アウタギヤ７のアウタ側端面とで両側から挟持しているため、図４に示す従来のフリーホイールハブのスリーブ４４およびシールリング４７を不要とすることができる。

このため、図４に示すフリーホイールハブに比較して部品点数が少なく、組立ての容易化とコストの低減を図ることができる。

実施の形態では、アウタギヤ７とスプリングリテナ１２のそれぞれを鉄等の同一の金属材料で形成し、そのアウタギヤ７のスプライン歯９を焼入れ処理している。

上記のように、アウタギヤ７とスプリングリテナ１２のそれぞれを同一の金属材料で形成することにより、アウタギヤ７とスプリングリテナ１２のそれぞれの温度降下時の熱収縮量を同一とすることができるため、アウタギヤ７とスプリングリテナ１２の円筒部１３の圧入嵌合部間に隙間が形成されるという不都合の発生がなく、２輪駆動側負圧室３１と４輪駆動側負圧室３２の相互間での圧力漏れを防止することができ、フリーホイールハブを確実に機能させることができる。

また、アウタギヤ７の少なくともスプライン歯９を焼入れ処理すると、硬度を高めることができるため、スプライン歯９を摩耗を防止し、耐久性の向上を図ることができる。

ここで、焼入れには、アウタギヤ７をクロムモリブデン(ＳＣＭ)等の浸炭鋼の冷間鍛造品とし、そのアウタギヤ７を浸炭焼入れする方法やアウタギヤ７をＳ４５Ｃ以上の高炭素鋼の冷間鍛造品とし、そのアウタギヤ７の少なくともスプライン歯９を高周波焼入れする方法を採用することができる。

なお、実施の形態では、アウタギヤ７とスプリングリテナ１２のそれぞれを同一の金属材料で形成しているが、アウタギヤ７とスプリングリテナ１２のそれぞれを線膨張係数がほぼ同じの異種の金属材料により形成してもよい。

１前側車軸（従動側車軸）
２ホイールハブ
６ハブハウジング
７アウタギヤ
８環状突出部
９スプライン歯（歯部）
１０スライドギヤ
１１スプライン歯（歯部）
１２スプリングリテナ
１３円筒部
１４ダイヤフラム
１５補強部材
１５ａ円筒部
１５ｂ内筒部
１６補強部材
１８弾性片
１９環状溝
３１２輪駆動側負圧室
３２４輪駆動側負圧室

Claims

従動側車軸と同軸上に従動側車輪のホイールハブを回転可能に設け、そのホイールハブのアウタ側端面に連結されたハブハウジングの内部に、そのハブハウジングと一体に回転するアウタギヤを設け、前記ハブハウジングの内部に位置する従動側車軸の端部にスライドギヤをスライド自在に嵌合し、かつ、回り止めし、そのスライドギヤのアウタ側端部に内周部が連結されたダイヤフラムによりハブハウジングの内部を軸方向に仕切って２輪駆動側負圧室と４輪駆動側負圧室を設け、前記２輪駆動側負圧室の減圧によりスライドギヤをアウタギヤとの噛合が解除する位置まで移動させてホイールハブをフリー状態とし、前記４輪駆動側負圧室の減圧によりスライドギヤをアウタギヤに噛合する位置まで移動させてホイールハブを従動側車軸に対してロック状態とするフリーホイールハブにおいて、
前記アウタギヤが、インナ側端部の内周に環状突出部を有し、その環状突出部の内周に前記スライドギヤの外周に形成された歯部が噛合可能な歯部が形成された円筒状をなし、その円筒状アウタギヤのアウタ側端部の外径面にキャップ状のスプリングリテナの外周に形成された円筒部を圧入して、そのスプリングリテナと円筒状アウタギヤのアウタ側端面とで前記ダイヤフラムの外周部を両側から挟持したことを特徴とするフリーホイールハブ。
前記アウタギヤとスプリングリテナが、線膨張係数を同一またはほぼ同一とする金属材料により形成された請求項１に記載のフリーホイールハブ。
前記アウタギヤの少なくとも歯部を焼入れ処理して硬度を高めた請求項１又は２に記載のフリーホイールハブ。
前記アウタギヤが浸炭鋼の冷間鍛造品からなり、そのアウタギヤを浸炭焼入れして歯部の硬度を高めた請求項３に記載のフリーホイールハブ。
前記アウタギヤが高炭素鋼の冷間鍛造品からなり、そのアウタギヤの少なくとも歯部を高周波焼入れして硬度を高めた請求項３に記載のフリーホイールハブ。
前記ダイヤフラムの内周部を金属板のプレス成形品からなる一対の互いに結合された補強部材で両側から挟持し、その内側補強部材をキャップ状として外周に前記スライドギヤのアウタ側端部の外周に嵌合される円筒部を設け、その円筒部の端縁を内側に折り返して内筒部を形成し、その内筒部の端縁に内向きに傾斜する複数の弾性片を設け、この弾性片のそれぞれをスライドギヤの外径面に形成された環状溝に係合してダイヤフラムの内周部をスライドギヤに連結した請求項１乃至５のいずれかの項に記載のフリーホイールハブ。