JP2558235B2

JP2558235B2 - ４輪駆動車の動力伝達装置

Info

Publication number: JP2558235B2
Application number: JP26107087A
Authority: JP
Inventors: 秀司昼田; 和宏神原
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1987-10-15
Filing date: 1987-10-15
Publication date: 1996-11-27
Anticipated expiration: 2011-11-27
Also published as: JPH01103540A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、４輪駆動車、特にセンタデフと、該センタ
デフのロック、フリーの切換および２輪駆動−４輪駆動
の切換を行う切換装置と、リモートフリーホイールとを
備えた４輪駆動車の動力伝達装置に関する。

（従来の技術）エンジンの出力を分割して前輪および後輪に動力伝達
するようにした４輪駆動車には、旋回時に前輪と後輪と
の間に生じる回転差を吸収してスムーズな旋回走行が得
られるようにするセンタデフを備えたものがある。ま
た、このセンタデフを備えた４輪駆動車においては、登
板路やぬかるみなどの悪路での走行を容易にするため、
該センタデフの差動動作を阻止するデフロック機構を備
え、走行状態や路面の状態などによってセンタデフをフ
リーにした４輪駆動走行と、該センタデフをロックした
４輪駆動走行の切換えを行い得るようにしたものがあ
り、このような４輪駆動車の具体例として、例えば特開
昭59−128018号公報に開示されたものがある。

更に、４輪駆動車においては、燃費性能等を考慮し
て、４輪駆動が必要でない場合に２輪駆動走行が可能な
ように２輪駆動−４輪駆動の切換機構（以下、２−４切
換機構という）を備えることがあり、この場合、２輪駆
動時に従動輪となる車輪の回転により該車輪の差動装置
が徒らに駆動されることによる回転抵抗を軽減するた
め、該車輪への動力伝達経路を遮断するリモートフリー
ホイールを備えることがある。

ところで、上記の如きセンタデフのロック機構と２−
４切換機構を備える場合、これらを１つの切換装置とし
て構成する場合があり、この場合、例えば第５図に示す
ように構成される。つまり、入力軸Ａを介してエンジン
からの動力が入力される入力要素B₁と前輪側及び後輪側
へ動力を夫々出力する２つの出力要素B₂,B₃とを有する
センタデフＢが備えられた構成において、例えば２輪駆
動時に前輪C,Cが従動輪となるものとすると、上記セン
タデフＢにおける後輪側への出力軸Ｄが連結された出力
要素B₃（もしくは入力要素B₁）に設けられた第１スプラ
インE₁と、前輪C,C側への出力要素B₂に設けられた第２
スプラインE₂と、該出力要素B₂に連結された時に前輪C,
C側に動力伝達機構Ｆを介して動力を伝達する第３スプ
ラインE₃とをこの順序で同軸上に配置すると共に、これ
らのスプラインにスライド可能に嵌合されたスリーブE₄
とで切換装置Ｅを構成する。そして、上記スリーブE₄を
図示のように第1,第２スプラインE₁,E₂に跨って嵌合さ
せた状態とすれば、センタデフＢの２つの出力要素B₂,B
₃（もしくは入力要素B₁と一方の出力要素B₂）とが結合
されることにより該センタデフＢがロックされ、且つ前
輪C,C側への動力の伝達が遮断された２輪駆動状態が得
られ、また上記スリーブE₄を第１〜第３スプラインE₁〜
E₃に跨って嵌合させれば、センタデフＢがロックされた
状態で前輪C,C側へも動力が伝達される４輪駆動状態が
得られ、更にスリーブE₄を第2,第３スプラインE₂,E₃に
跨って嵌合させれば、センタデフＢの各要素がフリーな
状態での４輪駆動状態が得られるように構成する。これ
によれば、一つのスリーブE₄のスライド操作だけでセン
タデフＢのロック、フリーの切換と、２−４切換とが行
われることになる。

そして、このような切換装置Ｅに加えて、第５図に示
すように上記の如きリモートフリーホイールＧを備えた
４輪駆動車においては、該ホイールＧが遮断されている
２輪駆動走行から該ホイールＧが接続される４輪駆動走
行へ切換える際に、先ず上記切換装置Ｅにおけるスリー
ブE₄を第１〜第３スプラインE₁〜E₃に跨って嵌合するセ
ンタデフロックの４輪駆動位置までスライドさせ、この
状態でリモートフリーホイールＧを接続すると共に、そ
の後更にスリーブE₄をスライドさせてセンタデフフリー
の４輪駆動状態とするように構成される。これは、リモ
ートフリーホイールＧの接続に際して、その両側の部材
G₁,G₂の回転速度を整合させるためである。

（発明が解決しようとする問題点）ところで、センタデフＢに加えて上記のような切換装
置ＥとリモートフリーホイルＧとを備えた４輪駆動車に
おいて、２輪駆動走行から４輪駆動走行への切換時に、
旋回等により前、後輪間に回転速度差が生じた場合、次
のような問題が発生する。つまり、第６図（ａ）に上記
切換装置Ｅの各スプライン噛合部の展開図を示すよう
に、２輪駆動時には、エンジンからの動力が後輪側への
み伝達されるように、該切換装置Ｅの第1,第２スプライ
ンE₁,E₂をスリーブE₄によって結合して第３スプラインE
₃を分離した状態にあり、この状態から４輪駆動走行へ
切換える際には、上記スリーブE₄を第３スプラインE₃側
へ操作して、第６図（ｂ）に示すように該スリーブE₄の
スプラインを第1,第2,第３スプラインE₁,E₂,E₃に噛合せ
る。そして、この状態でエンジンからの動力を前輪側へ
も伝達するためにリモートフリーホイールＧを接続する
のであるが、この時旋回等により前輪と後輪との間に回
転差が生じていると、上記リモートフリーホイールＧを
介して前輪に連動する第３スプラインE₃と後輪に連動す
る第1,第２スプラインE₁,E₃との間に逆方向の力が発生
し、スリーブE₄ないし切換装置Ｅの全体に捩れが生じる
ことになる。そのため、第１〜第３スプラインE₁〜E₃及
びスリーブE₄のスプラインにおける各歯の側面が大きな
面圧で接することになり、第６図（ｂ）に示す状態（セ
ンタデフロックの４輪駆動状態）から、スリーブE₄のス
プラインが第2,第３スプラインE₂,E₃のみに嵌合う状態
（センタデフフリーの４輪駆動状態）への該スリーブE₄
の操作に大きな操作力が必要となり、あるいは操作困難
となる場合が生じるのである。

そこで、本発明はセンタデフのロック、フリーの切換
機能と２−４切換機能とを備えた切換装置が備えられ、
且つ２輪駆動時に従動軸となる車輪への動力伝達経路に
該経路を断接するリモートフリーホイールが設けられた
４輪駆動車において、２−４切換時に関する上記の如き
問題を解消し、該２−４切換操作の円滑化を図ることを
目的とする。

（問題点を解決するための手段）上記の目的を達成するために本発明は次のように構成
したことを特徴とする。

即ち、センタデフと、該センタデフのロック機構及び
前輪側への動力の伝達を断接する２−４切換機能を有す
る切換装置と、前輪側への動力伝達経路に設けられたリ
モートフリーホイールとが備えられた４輪駆動車におい
て、上記切換装置を、センタデフにおける入力要素もし
くは後輪側への出力要素に設けられた第１スプライン
と、前輪側への出力要素に設けられた第２スプライン
と、この第２スプラインに結合された時に前輪側に動力
を伝達する第３スプラインと、これらのスプラインに嵌
合して、第1,第２スプラインに跨って嵌合された状態、
第1,第2,第３スプラインに跨って嵌合された状態、およ
び第2,第３スプラインに跨った状態にスライド可能なス
リーブとで構成する。そして、上記第３スプラインの歯
のピッチを他のスプラインのピッチの２倍以上の整数倍
とすると共に、上記スリーブの第３スプライン側の端部
における該第３スプラインの軸方向寸法より短い所定範
囲に欠歯部を設け、該欠歯部における歯のピッチを第３
スプラインのピッチに対応させて他の部分のピッチの２
倍以上の整数倍とする。

（作用）上記の構成によれば、切換装置におけるスリーブが第
1,第２スプラインを結合している時は、センタデフがロ
ックされ且つ前輪側への動力の伝達が遮断されることに
より、後輪のみが駆動される２輪駆動状態となる。そし
て、この状態から４輪駆動走行に切換えるべく、上記ス
リーブをスライドさせて第1,第2,第３スプラインを結合
した時、前輪側への動力伝達経路上に設けられたリモー
トフリーホイールが接続されることにより、センタデフ
がロックされた状態で前輪側へも動力が伝達されるセン
タデフロックの４輪駆動状態となる。この時、前、後輪
間に回転速度差が生じていると、従来構造では、切換装
置に捩り力が作用し、スリーブを第2,第３スプラインが
結合されるセンタデフフリーの４輪駆動位置までスライ
ドさせるのが困難となる。

しかし、本発明における切換装置においては、上記第
３スプラインと、スリーブにおける該第３スプライン側
の端部の所定範囲におけるスプラインの歯のピッチが他
のスプライン及びスリーブにおける他の部分のピッチの
２倍もしくはそれ以上の整数倍とされているので、該第
３スプラインとスリーブの当該端部とが噛合った時に該
噛合い部に大きなバックラッシュが生じた状態となる。
そのため、前、後輪間に回転速度差がある時、特に前輪
の回転速度が後輪の回転速度を上回る旋回時に、上記第
３スプラインとスリーブの端部との噛合い部において
は、当初、スリーブに第３スプラインが連れ回っている
状態から、リモートフリーホイールが接続されて該第３
スプラインが前輪に連動する状態となった時に、該第３
スプラインがスリーブに対して上記バックラッシュ分だ
け相対回転しようとし、その時、該スリーブないし切換
装置に作用していた捩り力が一時的に消滅することにな
る。従って、この時にスリーブにセンタデフフリーの４
輪駆動位置への操作力が加えられておれば、該スリーブ
は上記位置に無理なく円滑にスライドされることにな
る。尚、スリーブにおける第３スプライン側の端部の欠
歯部は該第３スプラインの軸方向寸法より短いので、セ
ンタデフフリーの４輪駆動位置では、該スリーブと第３
スプラインとはバックラッシュのないもしくは必要最小
限の状態で噛合うことになる。

（実施例）以下、本発明の実施例について説明する。

まず、第１図により本実施例に係る４輪駆動車の全体
構成を説明すると、この４輪駆動車は、エンジン１と主
変速機２と副変速機３とトランスファー装置４とを車体
前後方向に一列に配設して構成されるパワープラント５
を有する。そして、該パワープラント５を車体前部に配
置すると共に、左右の前輪6,6間および左右の後輪7,7間
にそれぞれフロントデフ８およびリアデフ９を配置し、
上記トランスファー装置４の側部から前方へ延びる第１
プロペラシャフト10をフロントデフ８に、該トランスフ
ァー装置４から後方へ延びる第２プロペラシャフト11を
リアデフ９にそれぞれ連結すると共に、フロントデフ８
から左右に延びる車軸12,12を左右の前輪6,6に、リアデ
フ９から左右に延びる車軸13,13を左右の後輪7,7にそれ
ぞれ連結し、且つフロントデフ８と一方の前輪６との間
に、これらの間を断接するリモートフリーホイル14が備
えられている。

次に、第２図により上記副変速機３およびトランスフ
ァー装置４の構成を説明する、副変速機３は、主変速機
２の出力軸20にスプライン嵌合された入力軸21と、該軸
21の後方に同心状に配設されてトランスファー装置４内
へ延びる中間軸22と、両軸21,22間に配置された遊星歯
車機構23と、該機構23の動力伝達経路を切換える切換装
置24とを有している。そして、該切換装置24のスリーブ
25を図示のようにスライドさせて、入力軸21に設けられ
たスプライン26と遊星歯車機構のサンギヤ27に設けられ
たスプライン28とに跨って嵌合させて、該スリーブ25を
介して入力軸21とサンギヤ27とを結合すれば、入力軸21
の回転がサンギヤ27に入力されると共に、この時、該遊
星歯車機構23のリングギヤ29が固定されているので、サ
ンギヤ27に入力された回転が減速されてキャリヤ30から
中間軸22に伝達され、これにより低速段が得られるよう
になっている。また、スリーブ25を図面上、左側へスラ
イドさせて、上記入力軸21のスプライン26とキャリヤ30
に設けられたスプライン31に嵌合することにより、該ス
リーブ25を介して入力軸21とキャリヤ30とを結合すれ
ば、入力軸21の回転がキャリヤ30を介してそのまま中間
軸22に伝達され、これにより高速段が得られるようにな
っている。

一方、上記トランスファー装置４は、上記副変速機３
から延びる中間軸22の後方に同心状に後輪用出力軸32
を、該中間軸22に平行に前輪用出力軸33をそれぞれ配置
し、中間軸22と後輪用出力軸32との間にセンタデフ34
を、中間軸22と前輪用出力軸33との間に巻掛け伝動機構
35をそれぞれ配置し、さらにセンタデフ34と巻掛け伝動
機構35との中間軸22上に切換装置36を配設した構成とさ
れている。

上記センタデフ34は、サンギヤ37と、その周囲に配設
された複数のピニオンギヤ38と、これらのピニオンギヤ
38を支持するキャリヤ39と、各ピニオンギヤ38の外側に
配設されたリングギヤ40とでなる遊星歯車機構で構成さ
れている。そして、キャリヤ39が上記中間軸22に、リン
グギヤ40が上記後輪用出力軸32にそれぞれ連結されてい
る。また、上記巻掛け伝動機構35は、中間軸22上に遊嵌
合された第１スプロケット41と、前輪用出力軸33に一体
形成された第２スプライン42と、両スプロケット41,42
間に巻掛けられたチェーン43とで構成されている。

更に、上記切換装置36は、上記センタデフ34のサンギ
ヤ37と一体回転するハブ44の両側に、該センタデフ34に
おけるリングギヤ40の延長部と、上記第１スプロケット
41の延長部とを隣接させると共に、該リングギヤ延長
部、ハブ44及び第１スプロケット延長部の外周部にこの
順序で同一緒元の第１〜第３スプライン45,46,47を設
け、且つこれらのスプライン45〜47に跨ってスライお可
能なスリーブ48を嵌合させた構成とされている。ここ
で、図示の実施例においては、上記ハブ44と第３スプラ
イン47との間に、スリーブ48を第３スプライン47に噛合
せる時にこれらの回転速度を同期させる同期装置49が介
設されている。

然して、この切換装置36においては、第３図に上記第
１〜第３スプライン45〜47及びスリーブ48を展開して示
すように、第３スプライン47が歯を一枚飛びに欠落させ
て歯のピッチが第1,第２スプライン45,46の２倍とされ
ている。また、スリーブ48においては、第３スプライン
47側の端部における該第３スプライン47の軸方向寸法l₁
より短い長さl₂の範囲で欠歯部48aが設けられ、該欠歯
部48aにおける歯のピッチが上記第３スプライン47の歯
のピッチと等しくされている。

そして、上記スリーブ48を第２図及び第４図（ａ）に
示すように第１スプライン45と第２スプライン46と跨っ
て嵌合させた位置では、該スリーブ48と上記ハブ44とを
介してセンタデフ34のサンギヤ37とリングギヤ40とが結
合され、該センタデフ34がロックされると共に、該セン
タデフ34と上記第１スプロケット41との間が切断され、
中間軸22からセンタデフ34のキャリア39に入力された回
転がリングギヤ40から後輪用出力軸32にそのまま出力さ
れる２輪駆動状態が得られる。また、第４図（ｂ）に示
すようスリーブ48を図示の位置から図面上、左側へ中間
位置までスライドさせれば、該スリーブ48が上記第1,第
２スプライン45,46に加えて第３スプライン47にも嵌合
され、センタデフ34がロックされた状態で、該センタデ
フ34と第１スプロケット41とが結合される。従って、こ
の場合は、中間軸22からセンタデフ34に入力された回転
は後輪用出力軸32に出力される一方、第１スプロケット
41、チェーン43および第２スプロケット42からなる巻掛
け伝動機構35を介して前輪用出力軸33にも出力され、セ
ンタデフ34がロックされた４輪駆動状態が得られるが、
この場合、第３スプライン47とスリーブ48の該第３スプ
ライン47側の端部（欠歯部48a）との噛合い部において
は、歯のピッチが第1,第２スプライン45,46との噛合い
部の２倍とされているので、図示のような大きなバック
ラッシュＸが生じることになる。さらに、第４図（ｃ）
に示すように、上記スリーブ48を図面上、左端の位置ま
でスライドさせれば、該スリーブ48が第2,第３スプライ
ン46,47にのみ跨って嵌合する状態となって、センタデ
フ34のサンギヤ37と第１スプロケット41とが結合される
一方、該センタデフ34のサンギヤ37とリングギヤ40とが
分離される。従って、この場合は、中間軸22からセンタ
デフ34のキャリヤ39に入力された回転はリングギヤ40か
ら後輪用出力軸32に出力され、且つサンギヤ37から第１
スプロケット41を介して前輪用出力軸33に出力されると
共に、上記リングギヤ40とサンギヤ37との差動動作が可
能となって、前、後輪間の回転速度差が許容されるセン
タデフフリーの４輪駆動状態が得られる。尚、この状態
においては、スリーブ48における欠歯部48aの寸法l₂が
第３スプライン47の軸方向寸法l₁より短かくされている
ので、該スリーブ48と第３スプライン47とがバックラッ
シュのない状態で噛合ことになる。

次に、上記切換装置36の２−４切換操作時における具
体的動作について説明する。

先ず、２輪駆動時においては、上記のように切換装置
におけるスリーブ48が第1,第２スプライン45,46に跨っ
て嵌合してセンタデフ34のリングギヤ40とサンギヤ37と
を結合することにより、該センタデフ34がロックされた
状態にある。この場合の動力伝達経路の状態を第４図
（ａ′）により説明すると、エンジン１からの動力はロ
ックされたセンタデフ34を介して後輪7,7側へのみ伝達
され、また第１図に示すリモートフリーホイール14が切
断されているので、前輪6,6が当該車両の走行に伴って
自由に従動し、且つ上記切換装置36における第３スプラ
イン47からリモートフリーホイール14に至る巻掛け伝動
機構35、第１プロペラシャフト10及びフロントデフ８等
でなる動力伝達経路Ｙが完全にフリーな状態となってい
る。

次に、この２輪駆動状態から４輪駆動状態への切換え
に際して上記スリーブ48をスライドさせて、該スリーブ
48を第1,第2,第３スプライン45,46,47に跨って噛合させ
れば、第４図（ｂ′）に示すように、エンジン１からの
動力はロックされたセンタデフ34を介して後輪7,7側へ
伝達されると同時に、スリーブ48を介して第３スプライ
ン47にも伝達され、該第３スプライン47からリモートフ
リーホイール14に至る動力伝達経路Ｙを構成する巻掛け
伝動機構35やフロントデフ８等がセンタデフ34の回転に
連動して従動することになる。この時、上記スリーブ48
は欠歯部48aが第３スプライン47に噛合い、バックラッ
シュＸが生じた状態でスリーブ48の歯から第３スプライ
ン47の歯に力が伝達される状態となっている。そして、
この状態で上記リモートフリーホイール14が接続される
ことにより、センタデフ34から上記動力伝達経路Ｙ及び
該リモートフリーホイール14を介して前輪6,6にも動力
が伝達され、これによりセンタデフ34がロックされた４
輪駆動状態となるのである。

然して上記リモートフリーホイール14が接続される時
に、当該車両が旋回状態にあって、前輪6,6の回転速度
が後輪7,7の回転速度より大きい場合には、第４図
（ｂ′）に示す動力伝達経路Ｙが前輪6,6の回転により
リモートフリーホイール14を介して図面上、上方に相対
移動しようとする。つまり、第４図（ｂ）に示すバック
ラッシュＸ分だけ第３スプライン47がスリーブ48に対し
てｘ方向に相対回転し、第３スプライン47の歯からスリ
ーブ48の歯に力が伝達される状態に移行しようとする。

ところで、従来においては第６図（ｂ）に示すセンタ
デフロックの４輪駆動状態でリモートフリーホイールが
接続され、且つこの時に前輪の回転速度が後輪の回転速
度より大きくなると、スリーブE₄と第３スプラインE₃と
の間に逆方向の力が生じ、該スリーブE₄ないし切換装置
Ｅの全体に捩りが発生するのであるが、本案において
は、上記のように第３スプライン47がｘ方向へバックラ
ッシュＸ分だけ相対回転可能となり、その間に各第３ス
プライン47の歯とスリーブ48の歯との間に逆方向の力に
よる摩擦力が働かない状態が一時的に発生する。従っ
て、この時にスリーブ48に第４図の図面上で左方向への
操作力が加えられておれば、該スリーブ48がスムーズに
第４図（ｃ）に示す位置にスライドされることになる。
そして、この状態では第４図（ｃ），（ｃ′）に示すよ
うに第1,第２スプライン45,46、即ちセンタデフ34の前
輪側への出力要素であるサンギヤ37と後輪側への出力要
素であるリングギヤ40とが分離されることにより、該セ
ンタデフ34の差動動作が可能となり、センタデフフリー
の４輪駆動状態が得られることになる。尚、このセンタ
デフフリーの４輪駆動状態への切換完了後においては、
スリーブ48の欠歯部48aの長さ（l₂）が第３スプライン4
7の軸方向寸法（l₁）より短いため、第３スプライン47
の歯にスリーブ48の正規の歯と欠歯された歯との両方が
噛み合った状態となる。従ってスリーブ48と第３スプラ
イン47との間のバックラッシュがなくなり、動力伝達経
路におけるガタツキが発生しない。

（発明の効果）以上のように本発明にれば、センタデフのロックフリ
ーの切換機能及び前輪側への動力の伝達を断接する２−
４切換機能を有する切換装置と、２輪駆動時に前輪側へ
の動力伝達路を遮断するリモートフリーホイールとを備
えた４輪駆動車において、２輪駆動走行からセンタデフ
フリーの４輪駆動走行への切換時におけるセンタデフロ
ックの４輪駆動状態での上記リモートフリーホイールの
接続時に、旋回等に起因して前、後輪間に回転速度差が
あっても、この回転速度差による捩り力が切換装置に作
用しない状態が発生することになる。これにより、上記
捩り力のためにセンタデフロックの４輪駆動状態からセ
ンタデフフリーの４輪駆動状態への切換操作が困難とな
るといった不具合が解消され、２−４切換が常に良好に
行われることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜４図は本発明の実施例を示すもので、第１図は
４輪駆動車の全体概略図、第２図は該４輪駆動車におけ
るトランスファー装置の構成を示す断面図、第３図は切
換装置のスリーブと各スプラインの展開図、第４図
（ａ）〜（ｃ）、（ａ′）〜（ｃ′）は２−４切換時の
各操作段階におけるスリーブとスプラインとの噛み合い
状態を示す展開図及び動力伝達経路の状態を示す概略図
である。また、第５図は４輪駆動車における切換装置と
その周辺の一般的な構成を示す骨子図、第６図（ａ）、
（ｂ）は従来の切換装置におけるスリーブと各スプライ
ンの噛合い状態を示す展開図である。 14……リモートフリーホイール、34……センタデフ、36
……切換装置、45〜47……第1,第2,第３スプライン、48
……スリーブ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンからの動力が入力される入力要素
と、前輪側および後輪側へ夫々動力を出力する２つの出
力要素とを有するセンタデフが備えられていると共に、
該センタデフにおける入力要素もしくは後輪側への出力
要素に設けられた第１スプラインと、前輪側への出力要
素に設けられた第３スプラインと、この第２スプライン
に結合された時に前輪側に動力を伝達する第２スプライ
ンとを同軸上に配置して、これらのスプラインに嵌合さ
れたスリーブをスライドさせることにより上記第1,第２
スプラインを結合する状態、第1,第2,第３スプラインを
結合する状態および第2,第３スプラインを結合する状態
とに切換え得るように構成した切換装置が備えられ、且
つ上記第３スプラインから前輪に至る動力伝達経路にリ
モートフリーホイールが設けられた４輪駆動車の動力伝
達装置であって、上記切換装置における第３スプライン
の歯のピッチを他のスプラインのピッチの２倍以上の整
数倍とすると共に、上記スリーブの第３スプライン側の
端部における該第３スプラインの軸方向寸法より短い所
定の範囲に欠歯部を設け、該欠歯部における歯のピッチ
を第３スプラインのピッチに対応させて他の部分のピッ
チの２倍以上の整数倍としたことを特徴とする４輪駆動
車の動力伝達装置。