JP2016187981A - 四輪駆動車の差動制限装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二方向クラッチおよびドグクラッチを係合状態に切り換えるドグクラッチ部材とシフト部材の係合部での摩耗を低減することができるようした四輪駆動車の差動制限装置を提供することである。【解決手段】エンジンからの動力を左右一対のアクスルシャフト１１ａ、１１ｂに分配するディファレンシャル９の側部にサイドギヤ１８ｂとアクスルシャフト１１ｂの締結、解除により四輪駆動と二輪駆動の切換えを行う二方向クラッチ３０と、ドグクラッチ部材５１を有し、そのドグクラッチ部材５１よってサイドギヤ１８ｂをデフケース１６に結合、解除するデフロック用のドグクラッチ５０とを設ける。二方向クラッチ３０およびドグクラッチ５０を、シフト部材６３によって軸方向に移動される上記ドグクラッチ部材５１によって係合状態に切り換え可能とし、その切換え位置でドグクラッチ部材５１を仮止めする仮止め機構７０を設けて、シフト部材６３とドグクラッチ部材５１の接触部での摩耗を低減する。【選択図】図２

Description

この発明は、パートタイム式四輪駆動車のディファレンシャルにデフロック機能が付加された四輪駆動車の差動制限装置に関する。

エンジンからの動力伝達系に四輪駆動と二輪駆動の駆動切換え手段が設けられたパートタイム式四輪駆動車のディファレンシャルにデフロック機能が付加された四輪駆動車の差動制限装置として特許文献１に記載されたものが従来から知られている。

上記特許文献１に記載された四輪駆動車の差動制限装置においては、ディファレンシャルの一側部にローラ式の二方向クラッチとドグクラッチとを設け、上記２方向クラッチの係合によりディファレンシャルのサイドギヤとアクスルシャフトとを結合して四輪駆動に切換えるようにしている。また、ドグクラッチの係合によりサイドギヤをデフケースに結合してディファレンシャルをデフロックし、差動を制限するようにしている。

上記四輪駆動車の差動制限装置においては、ドグクラッチにおけるドグクラッチ部材としてのスライダをラック・ピニオン機構により二段階に移動可能とし、その一段階での移動により二方向クラッチを係合状態に切り換えて四輪駆動とし、二段階での移動によりドグクラッチを係合状態に切り換えてディファレンシャルをデフロックとして、単一の切換え手段で二方向クラッチおよびドグクラッチの係合、解除の切換えとしているため、二方向クラッチおよびドグクラッチを個別の切換え手段で切換えとする場合と比較して、構成の簡素化を図ることができるという特徴を有している。

特開２００７−１８２９６５号公報

ところで、上記四輪駆動車の差動制限装置においては、ラック・ピニオン機構のラックに設けられたシフト部材としてのフォークをスライダの外周に形成された周溝に挿入し、そのフォークによりスライダをタイヤ側に向けて移動させて二方向クラッチの係合により四輪駆動とし、さらには、ドグクラッチの係合によりデフロックとしているが、その四輪駆動時およびデフロック時、フォークからスライダに車輪側に向く軸方向荷重を付与し続ける必要があるため、以下のような問題が生じる。

すなわち、四輪駆動時およびデフロック時、スライダは回転状態にあるため、スライダに形成された周溝とフォークの軸方向の係合部は接触回転することになり、その接触部においては大きな軸方向荷重が負荷されているため、接触部において摩耗が発生する可能性がある。その摩耗が生じると、フォークやスライダが損傷するだけでなく、発生する摩耗粉が二方向クラッチやドグクラッチ内に侵入して噛み込み、クラッチの機能を阻害する可能性がある。

また、上記従来の四輪駆動車の差動制限装置においては、ローラ式二方向クラッチにおける外輪が車輪側に向かって開口しているため、二方向クラッチの係合による四輪駆動への切換えやドグクラッチの係合によるディファレンシャルのデフロックに際し、ドグクラッチ部材をディファレンシャル側に向かって移動させる必要がある。

そのため、ドグクラッチが係合した際、動力はディファレンシャルからドグクラッチを通り、アクスルシャフトに伝える必要がある。その動力伝達に際し、ドグクラッチ部材をアクスルシャフトに対してセレーションあるいはスプラインによる嵌合によって回り止めし、かつ、スライド自在に支持する必要があり、アクスルシャフトの加工に手間がかかり、コストを高める要因となっている。

この発明の課題は、二方向クラッチおよびドグクラッチを係合状態に切り換えるドグクラッチ部材とシフト部材の係合部での摩耗を低減することができるようした四輪駆動車の差動制限装置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、エンジンからの動力を左右一対のアクスルシャフトに分配するディファレンシャルの側部に、デフケース内に組み込まれたサイドギヤとアクスルシャフトの締結、解除により四輪駆動と二輪駆動の切換えを行う二方向クラッチと、シフト部材によって軸方向に移動されるドグクラッチ部材を有し、そのドグクラッチ部材によって前記サイドギヤをデフケースに結合、解除するデフロック用のドグクラッチとを設け、前記二方向クラッチが、外輪と内輪間に係合子を組み込み、その係合子を保持する保持器の回転制御によって係合子を外輪の内周と内輪の外周に係合させるようにした二方向クラッチとされ、前記ドグクラッチ部材が、前記保持器を弾性部材を介して外輪に押し付けて保持器の回転制御とし、二方向クラッチの係合状態への切換え後におけるドグクラッチ部材の二段階目の移動によってドグクラッチを係合状態に切り換える四輪駆動車の差動制限装置において、前記ドグクラッチ部材と、そのドグクラッチ部材をスライド自在に支持する軸部との相互間に、前記ドグクラッチ部材が前記二方向クラッチを係合状態に切り換える一段階目の停止位置および前記ドグクラッチを係合状態に切り換える二段階目の停止位置のそれぞれの位置でドグクラッチ部材を仮止めする仮止め機構を設けた構成を採用したのである。

上記の構成からなる四輪駆動車の差動制限装置において、ドグクラッチ部材を二方向クラッチの外輪に向けて移動させると、そのドグクラッチ部材の押圧により保持器が回転制御されて、内輪に対する保持器の相対回転により係合子が内輪の外周と外輪の内周に係合し、二方向クラッチが係合してサイドギヤとアクスルシャフトが結合され、四輪駆動の切換えとされる。

二方向クラッチの係合状態への切換えとしたドグクラッチ部材をさらに同方向に移動させると、ドグクラッチが係合し、サイドギヤがデフケースに結合されてディファレンシャルがデフロックされ、差動が制限される。

ここで、二方向クラッチの係合による四輪駆動への切換え時およびドグクラッチの係合によるデフロック時、回転状態にあるドグクラッチ部材は仮止め機構によって軸部に仮止めされて軸方向への移動が阻止される。このため、四輪駆動時およびデフロック時、シフト部材から回転状態にあるドグクラッチ部材に軸方向荷重を付与する必要がなくなり、ドグクラッチ部材に形成された周溝とシフト部材の軸方向への係合部での接触圧も小さく、接触部での摩耗を低減することができる。

ドグクラッチ部材を仮止めする仮止め機構として、ドグクラッチ部材とそのドグクラッチ部材をスライド自在に支持する軸部の一方に半径方向に延びる径方向孔を設け、他方にドグクラッチ部材の一段階目の停止位置および二段階目の停止位置で前記径方向孔と対向する位置のそれぞれに周方向に延びるＶ溝を設け、上記径方向孔内にボールと、そのボールをＶ溝に向けて付勢するばね部材とを組み込んで、ボールをＶ溝に係脱させるようしたクリックボール機構からなるものを採用することができる。

ボールをＶ溝に向けて付勢するばね部材のばね荷重およびＶ溝の相反する方向に傾斜する一対の底面のテーパ角度は、ドグクラッチ部材に付与される弾性部材の弾性力と釣り合うように設定する。その釣り合いを確保するため、複数の径方向孔を周方向に間隔をおいて設け、それぞれの径方向孔内にボールと弾性部材を組み込むようにしてもよい。

ここで、ボールおよびばね部材を筒体内に収容し、ボールの一部が筒体の開口端から突出する状態で抜止めするボールプランジャとし、そのボールプランジャを径方向孔内に組み込むことによって、径方向孔内にボールとばね部材とを個々に組み込む場合に比較して組み込みの容易化を図ることができる。

この発明に係る四輪駆動車の差動制限装置において、二方向クラッチにおける外輪を、その開口端がディファレンシャルに向く組み込みとし、その外輪の開口端とディファレンシャルの対向部間にドグクラッチ部材を配置し、そのドグクラッチ部材をデフケースに対して回り止めし、かつ、軸方向にスライド自在とし、そのドグクラッチ部材と前記二方向クラッチの内輪の相互間に係脱可能な凹凸部を設けて内輪との間でドグクラッチを形成することにより、ディファレンシャルのデフロック時、エンジンからの動力はディファレンシャル、ドグクラッチおよび２方向クラッチからアクスルシャフトに伝達される。

その結果、ドグクラッチ部材からアクスルシャフトへの動力伝達を不要とし、セレーションやスプラインのような動力の伝達に必要な嵌合部をアクスルシャフトに設ける必要がない。

ここで、デフケースの一側部にガイド筒を設け、ドグクラッチ部材には上記ガイド筒内にセレーション嵌合またはスプライン嵌合される筒部を設けてドグクラッチ部材を回り止め状態でスライド自在に支持し、上記ガイド筒内にデフケース内の潤滑オイルの外部への漏洩を阻止するシール部材を組み込んでおくことにより、潤滑オイルに混入するギヤ粉等の異物が二方向クラッチ内に侵入するのを抑制することができる。

この発明においては、上記のように、二方向クラッチの係合による四輪駆動時およびドグクラッチの係合によるデフロック時、シフト部材からドグクラッチ部材に軸方向荷重を付与する必要がないため、ドグクラッチ部材に形成された周溝とシフト部材の軸方向への係合部での接触圧が小さく、周溝とシフト部材の接触部での摩耗を低減することができる。

この発明に係る差動制限装置を採用したパートタイム式四輪駆動車の概略平面図 この発明に係る差動制限装置の実施の形態を示す縦断面図 図２の二方向クラッチ部を示す拡大断面図 図３のIV−IV線に沿った断面図 図４に示すスイッチばねの作動状態を示す断面図 図３に示す仮止め機構部の拡大断面図 図３のVII−VII線に沿った断面図 二方向クラッチの係合状態を示す断面図 ドグクラッチの係合状態を示す断面図 四輪駆動時の回転トルクの伝達経路を説明する図 デフロック時の回転トルクの伝達経路を説明する図 二方向クラッチの他の例を示す断面図

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、後輪１が常時駆動され、前輪２が駆動状態と非駆動状態とに切換えられるパートタイム式四輪駆動車の動力伝達系を示す。エンジン３からの動力はトランスミッション４に入力され、そのトランスミッション４からの出力はトランスファ５を介してリヤ側プロペラシャフト６およびフロント側プロペラシャフト７に分配される。四輪駆動時には、これらプロペラシャフト６、７からの駆動力がリヤ側ディファレンシャル８およびフロント側ディファレンシャル９を介して、リヤ側の左右のアクスルシャフト１０ａ、１０ｂおよびフロント側の左右のアクスルシャフト１１ａ、１１ｂに伝達される。

図２に示すように、フロント側ディファレンシャル９は、外装ケース１２内に収容されている。外装ケース１２は、デフケース部１２ａと、クラッチケース部１２ｂと、その両ケース部１２ａ、１２ｂを仕切る隔壁１２ｃとからなり、上記フロント側プロペラシャフト７の軸端部はデフケース部１２ａの周壁を貫通し、その貫通部に組み込まれた転がり軸受１３によって回転自在に支持されている。

フロント側ディファレンシャル９は、フロント側プロペラシャフト７の軸端部に取り付けられたピニオン１４と、そのピニオン１４に噛合するリングギヤ１５と、そのリングギヤ１５を支持するデフケース１６と、そのデフケース１６内に組み込まれた対向一対のデフピニオン１７ａ、１７ｂおよびその一対のデフピニオン１７ａ、１７ｂのそれぞれに噛合する一対のサイドギヤ１８ａ、１８ｂとを有し、上記一対のデフピニオン１７ａ、１７ｂは、フロント側アクスルシャフト１１ａ、１１ｂと直交して両端部がデフケース１６に支持されたピニオン軸１９を中心にして回転自在に支持されている。

デフケース１６の上記リングギヤ１５を支持する一側部にはガイド筒２０がねじ止めによる手段を介して接続され、そのガイド筒２０の端部が隔壁１２ｃに形成された支持孔２１に挿入されている。支持孔２１内にはシール付きの転がり軸受２２が組み込まれ、その転がり軸受２２によってガイド筒２０が回転自在に支持されている。また、シール付き転がり軸受２２によってデフケース部１２ａ内に貯留される潤滑オイルが支持孔２１内からクラッチケース部１２ｂ内にリークするのが防止されている。

デフケース１６の他側部はデフケース部１２ａの端壁に形成された段付き孔２４の大径孔部内に挿入され、その段付き孔２４の大径孔部内に組み込まれた転がり軸受２５によって回転自在に支持されている。

また、段付き孔２４の小径孔部内にはデフケース部１２ａ内の潤滑オイルがリークするのを防止するオイルシール２６が組み込まれている。フロント側アクスルシャフト１１ａの軸端部はデフケース１６の端壁を貫通し、そのデフケース１６内に位置する端部に左右一対の一方のサイドギヤ１８ａがセレーション嵌合（以下、スプライン嵌合も含む）されて一体回転可能に支持されている。

他方のサイドギヤ１８ｂは、ボス部１８ｃがガイド筒２０内に挿入され、その
ガイド筒２０の内周とボス部１８ｃの対向部間に、デフケース１６内の潤滑オイルが上記ガイド筒２０内からクラッチケース部１２ｂ内にリークするのを防止するシール部材２７が組み込まれている。

他方のサイドギヤ１８ｂは軸部としてのトルク伝達軸２８の一端部にセレーション嵌合されて一体回転可能な支持とされ、その嵌合部にＯリング２９が組み込まれている。Ｏリング２９は、デフケース１６内の潤滑オイルが嵌合部からクラッチケース部１２ｂ内にリークするのを防止するようになっている。

なお、サイドギヤ１８ｂとトルク伝達軸２８を一体化してＯリング２９を省略してもよい。

トルク伝達軸２８は左側のフロント側アクスルシャフト１１ｂと同軸上の配置とされて軸端面が対向し、そのトルク伝達軸２８とフロント側アクスルシャフト１１ｂの相互間に、両軸を結合、解除する二方向クラッチ３０が設けられている。

図２乃至図４に示すように、二方向クラッチ３０は、外輪３１と、その内側に組み込まれた内輪３２と、上記外輪３１と内輪３２の対向部間に組み込まれた係合子としてのローラ３３と、そのローラ３３を保持する保持器３４を有し、上記保持器３４の回転制御によりローラ３３を内輪３２の外周に形成されたカム面３５と外輪３１の内周に設けられた円筒面３６とで形成されるくさび空間の狭小部に噛み込ませるようにしたローラ式の二方向クラッチからなる。

外輪３１は軸心上にボス部３１ａを有し、そのボス部３１ａに形成されたセレーション孔にフロント側アクスルシャフト１１ｂの軸端部が挿入されてセレーション嵌合によりフロント側アクスルシャフト１１ｂに連結されており、二方向クラッチ３０は外輪３１の開口端がディファレンシャル９に向く組み込みとされている。一方、内輪３２に形成されたセレーション孔にトルク伝達軸２８の軸端部が挿入されてセレーション嵌合により内輪３２にトルク伝達軸２８が連結されている。

外輪３１と内輪３２は、ボス部３１ａと内輪３２の径方向の対向部間に組み込まれた転がり軸受４４（ここでは針状ころ軸受）によって相対的に回転可能な支持とされている。

内輪３２には、ディファレンシャル９と対向する端面にリング溝３７が形成され、そのリング溝３７内にスイッチばね３８が組み込まれている。スイッチばね３８は周方向の一部に切り離し部を有し、その切り離し部の両端から外方に向く一対の押圧片３９がリング溝３７の外周壁の一部に形成された切欠部４０から保持器３４の端部に形成された周方向に長い長孔４１内に挿入されて切欠部４０および長孔４１の周方向で対向する両端を押圧し、その押圧によってローラ３３は係合解除される中立位置に保持されている。

保持器３４は、外輪３１の閉塞端側の内輪３２の端部外径面上に組み込まれた弾性部材４３によって外輪３１の開口端から突出する方向に向けて付勢されている。保持器３４の端部には外輪３１の開口端面と対向するフランジ４２が設けられ、そのフランジ４２を弾性部材４３の弾性に抗して外輪３１の開口端面に押し付けることにより保持器３４が外輪３１と一体化されて回転制御され、内輪３２と外輪３１の相対回転によりローラ３３がカム面３５と円筒面３６で形成されるくさび空間の狭小部に噛み込んで二方向クラッチ３０が係合状態とされる。

二方向クラッチ３０とフロント側ディファレンシャル９の対向部間には、そのディファレンシャル９のサイドギヤ１８ｂをデフケース１６に結合してディファレンシャル９をデフロックするドグクラッチ５０が設けられている。

ドグクラッチ５０は、二方向クラッチ３０の外輪３１の開口端側において内輪３２に対してドグクラッチ部材５１を対向配置し、そのドグクラッチ部材５１をデフケース１６に対して回り止めし、かつ、トルク伝達軸２８の軸方向に移動自在に支持し、上記ドグクラッチ部材５１の内輪３２に対する対向面に複数の凸部５２を周方向に等間隔に設け、内輪３２には上記凸部５２が係合可能な凹部５３を設け、その凹部５３に対する凸部５２の係合によってサイドギヤ１８ｂをデフケース１６に結合して、ディファレンシャル９をデフロックする。

ドグクラッチ部材５１の支持に際し、そのドグクラッチ部材５１の内周に筒部５４を設け、その筒部５４をガイド筒２０内に嵌合し、その嵌合面間に形成されたセレーション５５によりドグクラッチ部材５１を回り止めし、かつ、トルク伝達軸２８の軸方向に移動自在としている。

ドグクラッチ部材５１は、移動装置６０により移動されるフォーク状のシフト部材６３によってトルク伝達軸２８の軸方向に二段階に移動され、一段階目の移動により保持器３４のフランジ４２を外輪３１の端面に押し付けて、二方向クラッチ３０を係合状態に切り換えると共に、二段階目の移動により凸部５２を凹部５３に係合させてドグクラッチ５０を係合状態に切り換える。

図３に示すように、移動装置６０は、図示省略したモータを駆動源として定位置で回転されるピニオン６１と、そのピニオン６１に噛合するラック６２とからなり、上記ラック６２にシフト部材６３が連結されている。

シフト部材６３はドグクラッチ部材５１の円筒状外径面に形成された周溝６４に回転自在に嵌合されている。このため、ピニオン６１の回転によりラック６２を移動させると、ラック６２と共に移動するシフト部材６３が周溝６４の内側面を軸方向に押圧し、ドグクラッチ部材５１が移動される。

ここで、ラック６２は、トルク伝達軸２８に平行配置されたガイド軸６５に沿って移動自在とされており、ガイド軸６５はクラッチケース部１２ｂによって両端部が支持されている。

ドグクラッチ部材５１と保持器３４のフランジ４２間には弾性部材５７が組み込まれ、ドグクラッチ部材５１の二方向クラッチ３０に向けての移動時に、その弾性部材５７を介して保持器３４のフランジ４２が外輪３１の開口端面に押し付けられる。

弾性部材５７として、ここでは、複数のコイルスプリングを示したが、弾性部材５７はコイルスプリングに限定されるものではない。例えば、皿ばねであってもよい。

図３に示すように、トルク伝達軸２８とドグクラッチ部材５１の相互間には、ドグクラッチ部材５１が外輪３１から後退した中立位置、ドグクラッチ部材５１が二方向クラッチ３０を係合状態に切り換える一段階目の停止位置およびドグクラッチ５０を係合状態に切り換える二段階目の停止位置のそれぞれでドグクラッチ部材５１を仮止めする仮止め機構７０が設けられている。

仮止め機構７０は、ドグクラッチ部材５１の筒部５４に形成された径方向孔７１内に組み込まれたボールプランジャ７２と、トルク伝達軸２８の外径面に形成された第１Ｖ溝８１乃至第３Ｖ溝８３とで形成されるクリックボール機構からなる。

図６に示すように、ボールプランジャ７２は、筒体７３と、その筒体７３内に組み込まれたボール７４と、そのボール７４を筒体７３の一端開口に向けて付勢するばね部材７５と、筒体７３の他端部内にねじ込まれてボール７４およびばね部材７５を抜止めする蓋体７６とからなり、上記筒体７３の一端には外向きフランジ７７と、ボール７４の一部が外部に突出する状態で抜止めする内向き突出部７８を設けている。

ボールプランジャ７２は、筒部５４の内側から径方向孔７１内に圧入嵌合される。このとき、蓋体７６を先にして圧入され、フランジ７７が筒部５４の内径面に当接する組み込みとされる。

第１Ｖ溝８１は、ドグクラッチ部材５１が中立位置に位置する状態においてボールプランジャ７２と対向する位置に設けられている。また、第２Ｖ溝８２はドグクラッチ部材５１が二方向クラッチ３０を係合状態に切り換える一段階目の停止位置に位置する状態においてボールプランジャ７２と対向する位置に設けられ、さらに、第３Ｖ溝８３は、ドグクラッチ部材５１がドグクラッチ５０を係合状態に切り換える二段階目の停止位置に位置する状態においてボールプランジャ７２と対向する位置に設けられている。これらの第１Ｖ溝８１乃至第３Ｖ溝８３に対するボールプランジャ７２のボール７４の係合によってドグクラッチ部材５１は所定の位置で仮止めされる。

ここで、ボール７４をＶ溝８１乃至８３に向けて付勢するばね部材７５のばね荷重およびＶ溝８１乃至８３の相反する方向に傾斜する一対の底面のテーパ角度は、ドグクラッチ部材５１に付与される弾性部材５７の弾性力と釣り合うように設定する。その釣り合いを確保するため、実施の形態では、図７に示すように、複数の径方向孔７１を周方向に間隔をおいて設け、それぞれの径方向孔７１内にボールプランジャ７２を組み込むようにしている。図７に示す例では、９０度間隔に４個の径方向孔７１を設けている。

なお、ボールプランジャ７２の組込みに代えて、径方向孔７１内にボール７４およびばね部材７５を個々に組み込むようしてもよい。また、ボール７４およびばね部材７５の組込み用の径方向孔７１をトルク伝達軸２８に形成し、Ｖ溝８１乃至８３をドグクラッチ部材５１における筒部５４の内径面に設けるようにしてもよい。

実施の形態で示す四輪駆動車の差動制限装置は上記の構造からなり、図２および図３は二方向クラッチ３０およびドグクラッチ５０のそれぞれが係合解除されている状態を示す。その二方向クラッチ３０の係合解除状態において、図１に示すパートタイム式四輪駆動車のエンジン３を駆動すると、四輪駆動車は後輪１のみが回転される二輪駆動状態で走行する。

上記のような二輪駆動での走行状態において、図３に示す移動装置６０のピニオン６１を同図の時計方向に回転させると、ラック６２が同図の左方向に移動し、ドグクラッチ部材５１がシフト部材６３で押されて二方向クラッチ３０に向けて移動する。

ドグクラッチ部材５１の移動により、二方向クラッチ３０の保持器３４に設けられたフランジ４２が弾性部材５７を介して外輪３１の開口端面に押し付けられる。このとき、弾性部材５７が圧縮される弾性力が外輪３１の閉塞端側に設けられた弾性部材４３の弾性力を上回り弾性部材４３を圧縮させることで保持器３４のフランジ４２を外輪３１の開口端面に押し付ける。

図８は、保持器３４のフランジ４２が外輪３１の開口端面に押し付けられた状態を示し、フランジ４２と外輪３１の開口端面の接触部に作用する摩擦によって保持器３４が外輪３１に回り止めされ、内輪３２に対する保持器３４の相対回転により、図５に示すように、ローラ３３が外輪３１の円筒面３６と内輪３２のカム面３５で形成されるくさび空間の狭小部に噛み込み、二方向クラッチ３０が係合状態とされる。

上記のような二方向クラッチ３０の係合により、サイドギヤ１８ｂを支持するトルク伝達軸２８とフロント側アクスルシャフト１１ｂが締結されて四輪駆動状態に切り換えられ、フロント側プロペラシャフト７の回転トルクが図１０の矢印で示すように、フロント側ディファレンシャル９を介してフロント側の左右のアクスルシャフト１１ａ、１１ｂに伝達され、前輪２が駆動される。具体的には、一方へは、フロント側プロペラシャフト７→ピニオン１４→リングギヤ１５→デフケース１６→デフピニオン１７ａ，ｂ→サイドギヤ１８ｂ→トルク伝達軸２８→二方向クラッチ３０（内輪３２→ローラ３３→外輪３１）→フロント側アクスルシャフト１１ｂと回転トルクが伝達される。他方へは、フロント側プロペラシャフト７→ピニオン１４→リングギヤ１５→デフケース１６→デフピニオン１７ａ，ｂ→サイドギヤ１８ａ→フロント側アクスルシャフト１１ａと回転トルクが伝達される。

二方向クラッチ３０の係合後、ドグクラッチ部材５１を二方向クラッチ３０に向けてさらに移動させると、図９に示すように、弾性部材５７がさらに圧縮してドグクラッチ部材５１に設けられた凸部５２が内輪３２に形成された凹部５３に係合し、ドグクラッチ５０が係合状態とされる。そのドグクラッチ５０の係合により、図２に示されるサイドギヤ１８ｂが内輪３２、ドグクラッチ部材５１およびガイド筒２０を介してデフケース１６に結合され、フロント側ディファレンシャル９がデフロックされて差動が制限される。

ディファレンシャル９のデフロックによってエンジン３からの回転トルクが図１１の矢印で示すように、ディファレンシャル９、ドグクラッチ５０および二方向クラッチ３０からアクスルシャフト１１ｂに伝達される。具体的には、フロント側プロペラシャフト７→ピニオン１４→リングギヤ１５→デフケース１６（ガイド筒２０）→ドグクラッチ５０のドグクラッチ部材５１（筒部５４→凸部５２）→二方向クラッチ３０（凹部５３→内輪３２→ローラ３３→外輪３１）→フロント側アクスルシャフト１１ｂと回転トルクが伝達される。他方へは、フロント側プロペラシャフト７→ピニオン１４→リングギヤ１５→デフケース１６→デフピニオン１７ａ，ｂ→サイドギヤ１８ａ→フロント側アクスルシャフト１１ａと回転トルクが伝達される。そのため、先行特許文献１に記載のようなドグクラッチ部材５１からアクスルシャフト１１ｂへの動力伝達を不要とし、セレーションやスプラインのような動力の伝達に必要な嵌合部をアクスルシャフト１１ｂに設ける必要がなくなり、コストの低減を図ることができる。

また、図２に示すように、ガイド筒２０内に組み込まれたシール部材２７は、デフケース１６内の潤滑オイルのガイド筒２０内からの外部への漏洩を防止するため、潤滑オイルが二方向クラッチ３０内に浸入し、その潤滑オイルに混入するギヤ粉等の異物が二方向クラッチ３０で噛み込まれるという不都合の発生を未然に防止することができる。

ここで、図１０に示すように、ドグクラッチ部材５１の移動によって二方向クラッチ３０を係合状態とする四輪駆動への切換状態では、図６および図８に示すボールプランジャ７２のボール７４はトルク伝達軸２８の外径面に形成された第２Ｖ溝８２に係合して、回転状態にあるドグクラッチ部材５１を仮止めし、軸方向への移動を阻止する。

また、図１１に示すように、ドグクラッチ部材５１の移動によってドグクラッチ５０を係合するデフロック時、図６および図９に示すボールプランジャ７２のボール７４はトルク伝達軸２８の外径面に形成された第３Ｖ溝８３に係合して、回転状態にあるドグクラッチ部材５１を仮止めし、軸方向への移動を阻止する。

このため、四輪駆動時およびデフロック時、シフト部材６３から回転状態にあるドグクラッチ部材５１に軸方向荷重を付与する必要がなく、ピニオン６１の駆動用モータを停止状態としておくことができる。したがって、ドグクラッチ部材６３に形成された周溝６４とシフト部材６３の軸方向への係合部での接触圧も小さく、接触部での摩耗が低減される。

内輪３２に対する保持器３４の相対回転により二方向クラッチ３０が係合状態とされるとき、図５に示すように、スイッチばね３８が弾性変形し、その復元弾性によってローラ３３を係合解除する中立位置に戻そうとする。

このため、ドグクラッチ部材５１をディファレンシャル９に向けて後退動させてフランジ４２の押圧を解除すると、スイッチばね３８の復元弾性により保持器３４が復帰回動されてローラ３３は中立位置に戻され、二方向クラッチ３０は係合解除状態とされる。また、ドグクラッチ部材５１が中立位置に戻されると、図６に示すように、第１Ｖ溝８１にボールプランジャ７２のボール７４が係合し、ドグクラッチ部材５１は中立位置に仮止めされる。

実施の形態においては、四輪駆動車の差動制限装置の耐久性の向上を図るため、ディファレンシャル９におけるリングギヤ１５やサイドギヤ１８ａ、１８ｂならびに二方向クラッチ３０における外輪３１、内輪３２および保持器３４のそれぞれをガス軟窒化処理、イオン窒化処理、浸炭焼入れ、高周波焼入れ等の熱処理を施して強度を高めている。

また、耐食性および耐摩耗性の向上を図るため、上記各種の部品の熱処理後、無電解ニッケルめっき、リン酸塩処理、黒色酸化クローム被膜処理、低温侵硫処理、固体潤滑処理、ショットブラスト処理、ショットピーニング処理の表面硬化処理を施すようにしている。

ここで、上記固体潤滑処理における固体潤滑剤として、二硫化モリブデン、グラファイト、フッ素樹脂、二硫化タングステンを採用している。

実施の形態においては、フロント側のディファレンシャル９の一側方に二方向クラッチ３０およびディファレンシャル９をデフロックするドグクラッチ５０を設けるようにしたが、リヤ側のディファレンシャル８の一側方に二方向クラッチ３０およびドグクラッチ５０を設けるようにしてもよい。

また、図２乃至図４では、二方向クラッチ３０として、ローラ式のものを示したが、これに限定されるものではない。例えば、図１２に示すように、外輪９１と内輪９２間に径の異なる保持器９３、９４を組み込み、内輪９２に固定された小径側保持器９４のポケット９５にスプラグ９７の一端部を挿入し、スプラグ９７の他端部を大径側保持器９３に形成されたポケット９６に挿入し、上記大径側保持器９３の内径面に取り付けられたリボンスプリング９８に対向一対のばね片９９を設け、その一対のばね片９９でスプラグ９７を中立位置に弾性保持し、上記大径側保持器９３の端部に設けられた図示省略のフランジを外輪９１の端面に押し付け、外輪９１と内輪９２の相対回転によりスプラグ９７を周方向に傾動させて外輪９１の円筒形内径面９１ａおよび内輪９２の円筒形外径面９２ａに係合させるようにしたスプラグタイプのものであってもよい。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

３ エンジン
９ ディファレンシャル（フロント側）
１１ａ アクスルシャフト（フロント側）
１１ｂ アクスルシャフト（フロント側）
１６ デフケース
１８ｂ サイドギヤ
２０ ガイド筒
２７ シール部材
３０ 二方向クラッチ
３１ 外輪
３２ 内輪
３３ ローラ（係合子）
３４ 保持器
４２ フランジ
５０ ドグクラッチ
５１ ドグクラッチ部材
５２ 凸部
５３ 凹部
５４ 筒部
６０ 移動装置
６１ ピニオン
６２ ラック
６３ シフト部材
６４ 周溝
７０ 仮止め機構
７１ 径方向孔
７２ ボールプランジャ
７３ 筒体
７４ ボール
７５ ばね部材
８１ 第１Ｖ溝
８２ 第２Ｖ溝
８３ 第３Ｖ溝
９１ 外輪
９１ａ 円筒形内径面
９２ 内輪
９２ａ 円筒形外径面
９３ 大径側保持器
９４ 小径側保持器
９７ スプラグ（係合子）

Claims (6)

1. エンジンからの動力を左右一対のアクスルシャフトに分配するディファレンシャルの側部に、デフケース内に組み込まれたサイドギヤとアクスルシャフトの締結、解除により四輪駆動と二輪駆動の切換えを行う二方向クラッチと、シフト部材によって軸方向に移動されるドグクラッチ部材を有し、そのドグクラッチ部材によって前記サイドギヤをデフケースに結合、解除するデフロック用のドグクラッチとを設け、前記二方向クラッチが、外輪と内輪間に係合子を組み込み、その係合子を保持する保持器の回転制御によって係合子を外輪の内周と内輪の外周に係合させるようにした二方向クラッチとされ、前記ドグクラッチ部材が、前記保持器を弾性部材を介して外輪に押し付けて保持器の回転制御とし、二方向クラッチの係合状態への切換え後におけるドグクラッチ部材の二段階目の移動によってドグクラッチを係合状態に切り換える四輪駆動車の差動制限装置において、
   前記ドグクラッチ部材と、そのドグクラッチ部材をスライド自在に支持する軸部との相互間に、前記ドグクラッチ部材が前記二方向クラッチを係合状態に切り換える一段階目の停止位置および前記ドグクラッチを係合状態に切り換える二段階目の停止位置のそれぞれの位置でドグクラッチ部材を仮止めする仮止め機構を設けたことを特徴とする四輪駆動車の差動制限装置。
2. 前記仮止め機構が、前記ドグクラッチ部材とそのドグクラッチ部材をスライド自在に支持する軸部の一方に半径方向に延びる径方向孔を設け、他方にドグクラッチ部材の一段階目の停止位置および二段階目の停止位置で前記径方向孔と対向する位置のそれぞれに周方向に延びるＶ溝を設け、前記径方向孔内にボールと、そのボールをＶ溝に向けて付勢するばね部材とを組み込んだクリックボール機構からなる請求項１に記載の四輪駆動車の差動制限装置。
3. 前記径方向孔を周方向に間隔をおいて複数設け、それぞれの径方向孔内にボールとばね部材を組み込んだ請求項２に記載の四輪駆動車の差動制限装置。
4. 前記ボールおよびばね部材を筒体内に収容し、前記ボールの一部が筒体の開口端から突出する状態で抜止めしてボールプランジャとし、そのボールプランジャを前記径方向孔内に組み込んだ請求項２又は３に記載の四輪駆動車の差動制限装置。
5. 前記二方向クラッチを、その外輪の開口端が前記ディファレンシャルに向く組み込みとし、その外輪の開口端とディファレンシャルの対向部間に前記ドグクラッチ部材を配置し、そのドグクラッチ部材をデフケースに対して回り止めし、かつ、軸方向にスライド自在とし、そのドグクラッチ部材と前記二方向クラッチの内輪の相互間に係脱可能な凹凸部を設けて内輪との間でドグクラッチを形成した請求項１乃至４のいずれか１項に記載の四輪駆動車の差動制限装置。
6. 前記ディファレンシャルにおけるデフケースの一側部にガイド筒を設け、前記ドグクラッチ部材には前記ガイド筒内にセレーション嵌合またはスプライン嵌合される筒部を設けてドグクラッチ部材を回り止め状態でスライド自在に支持し、前記ガイド筒内にデフケース内の潤滑オイルが二方向クラッチに向けての漏洩を阻止するシール部材を組み込んだ請求項１乃至５のいずれか１項に記載の四輪駆動車の差動制限装置。

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