JP4010839B2 - 動力切換装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両において、2輪駆動状態と4輪駆動状態とを切換えるに好適な動力切換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両に動力切換装置として、特開2001-80385に記載の如く、駆動軸の回転を車輪対へ伝達するディファレンシャルと、該ディファレンシャルの一方の車輪側の出力部材である第1回転部材と、該第1回転部材と相対回転可能に配設されるとともに一方の車輪と一体回転する第2回転部材と、前記駆動軸の回転に応じて回転するディファレンシャルのケースと一体回転する第3回転部材と、前記第1回転部材と第2回転部材との連結を解除する第1の位置と、前記第1回転部材と第2回転部材とを連結する第2の位置と、前記第1回転部材と前記第2回転部材と第3回転部材とを連結する第3の位置とに切換可能とするドグクラッチとを有してなるものがある。
【0003】
従来技術では、ドグクラッチが第1の位置にあるときには後輪だけの2輪駆動状態になり、ドグクラッチが第2の位置にあるときには4輪駆動のデファレンシャルフリー状態(車両の旋回時に、左右前輪の回転差を吸収できる4輪駆動状態)になり、ドグクラッチが第3の位置にあるときには4輪駆動のデファレンシャルロック状態(左右前輪を一体回転で駆動して走破性を向上させる直結4輪駆動状態)になる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来の動力切換装置では、2輪駆動状態と、4輪駆動のデファレンシャルフリー状態と、4輪駆動のデファレンシャルロック状態を切換えるための、デファレンシャル機構はベベルギヤを内蔵しており、複雑で大型化する。
【0005】
また、ドグクラッチを用いて切換操作するものであり、ドグクラッチの係合時には、ドグクラッチを構成するスリーブとスプラインの係脱位相を合せる必要がある。
【0006】
本発明の課題は、小型簡素な構成により、完全2輪駆動状態と、完全4輪駆動状態を容易に切換えることにある。尚、完全2輪駆動状態とは、前輪2輪だけ、又は後輪2輪だけの駆動状態をいう。また、完全4輪駆動状態とは、前輪2輪及び後輪2輪の駆動状態であって、かつ左右輪を一体回転で駆動する状態をいう。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、駆動部材から左右の2個の被動部材への動力の伝達状態を切換える動力切換装置において、駆動部材に設けた円周状結合面と、両被動部材に設けた円周状結合面のそれぞれとを内外に同軸配置し、駆動部材の円周状結合面と、両被動部材の円周状結合面の間の周方向に楔状間隙をくり返し形成する環状空間を設け、ケージを環状空間に納め、該ケージの周方向複数位置に転動体を保持し、各転動体を駆動部材と被動部材の一方の円周状結合面に接触させ、駆動部材と被動部材の他方の円周状結合面に非接触とする方向に付勢する付勢部材を設け、遠心力によりケージを軸方向移動し、該ケージの端面を駆動部材と被動部材の他方に摩擦接触させて連れ回り回転させ、駆動部材の円周状結合面と両被動部材の円周状結合面のそれぞれとを転動体の介在により楔結合させる切換手段を設けてなるようにしたものである。
【0008】
請求項2の発明は、請求項1の発明において更に、前記切換手段が、ケージの軸方向に斜交するボール衝合面を該ケージの内径に設け、該ケージのボール衝合面にボールを衝合させ、該ボールに作用する遠心力により該ケージを軸方向に移動可能にするようにしたものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1は動力切換装置を示す断面図、図2は図1の要部拡大図、図3は図2のIII−III線に沿う断面図であり、非楔結合状態を示す断面図、図4は図2のIII−III線に沿う断面図であり、楔結合状態を示す断面図、図5は動力切換装置の分解斜視図、図6は図5の要部拡大図である。
【0010】
本発明が適用される車両は、エンジンの出力側に変速機を接続し、変速機の出力側に駆動軸を接続し、駆動軸の後輪側端にデファレンシャルを介して左右の後輪軸を接続し、駆動軸の前輪側端に本発明の動力切換装置10を介して左右の前輪軸を接続している。この車両では、駆動軸から後輪のデファレンシャルに伝えられたエンジン回転力が常時後輪に伝えられ、駆動軸から前輪側の動力切換装置10に伝えられた回転力は動力切換装置10の切換動作によって左右の前輪に伝えられる。動力切換装置10が左右の前輪に回転力を伝えない状態とするオフモードにあるときには、車両は後輪2駆だけの完全2輪駆動状態になる。動力切換装置10が左右の前輪に回転力を伝える状態とするオンモードにあるときには、車両は前輪直結2駆及び後輪2駆の完全4輪駆動状態になる。
【0011】
動力切換装置10は、図1〜図6に示す如く、第1、第2ハウジング11A、11Bをボルト10Aにより一体結合している。ハウジング11Aには、ピニオンギヤ12Aを備えるピニオンギヤ軸12が軸受13A、13Bを介して支持され、ピニオンギヤ軸12にはヨーク14がスプライン結合により固定され、ヨーク14には前述の駆動軸が接続される。
【0012】
また、ハウジング11Aとハウジング11Bには、駆動部材15が軸受16、17を介して支持される。駆動部材15は、リングギヤ18Aを備えるリングギヤ軸18と、ケース19をボルト20により一体結合された組立体である。リングギヤ18Aはピニオンギヤ12Aと噛合う。これにより、駆動部材15は駆動軸の回転により常時駆動される。
【0013】
駆動部材15を構成するリングギヤ軸18とケース19の中心軸上で互いに相対する端面の間には、左右の2個の被動部材21、22と、それら被動部材21、22に挟まれるスペーサ23が配置される。被動部材21には左前輪軸24がスプライン結合により固定され、被動部材22には右前輪軸25がスプライン結合により固定される。
【0014】
このとき、駆動部材15と両被動部材21、22とスペーサ23は、互いに同軸配置される。リングギヤ軸18の打ち抜き端面に凹設した段差状内径部18Bに、被動部材21の外向き端面に突設した段差状外周部21Aを相対回転可能に同軸嵌合し、リングギヤ軸18の打ち抜き端面に被動部材21の外向き端面をそれらの軸方向で衝合可能としている。また、ケース19の打ち抜き端面に凹設した段差状内径部19Aに、被動部材22の外向き端面に突設した段差状外周部22Aを相対回転可能に同軸嵌合し、ケース19の打ち抜き端面に被動部材22の外向き端面をそれらの軸方向で衝合可能としている。更に、スペーサ23の両側端面のそれぞれに突設した段差状外径部23A、23Bを、被動部材21と被動部材22の打ち抜き端面に凹設した段差状内周部21B、22Bのそれぞれに同軸嵌合し、スペーサ23の両側端面のそれぞれと、被動部材21と被動部材22の打ち抜き端面のそれぞれとをそれらの軸方向で衝合可能としている。これにより、両被動部材21、22とスペーサ23は駆動部材15(リングギヤ軸18、ケース19)に相対回転可能状態で保持されるとともに、駆動部材15(リングギヤ軸18、ケース19)と両被動部材21、22とスペーサ23を互いに同軸嵌合状態で同軸配置するものとなる。
【0015】
更に、動力切換装置10は、駆動部材15を構成するケース19の内径面に設けた円周状結合面30と、両被動部材21、22の外径面に設けた円周状結合面31、32のそれぞれとは、図2、図3に示す如く、内外に同軸配置される。ケース19の円周状結合面30は多角形状をなし、ケース19の円周状結合面30と両被動部材21、22の円周状結合面31、32の間の環状空間33に、円周方向の両側(正転方向と逆転方向)が狭巾となる楔状間隙33Aをくり返し形成している。
【0016】
そして、動力切換装置10は、両被動部材21、22のそれぞに対応するケージ41、42を、駆動部材15(ケース19)と両被動部材21、22の間の環状間隙33に納め、各ケージ41、42の周方向複数位置に設けたポケット41A、42Aにローラー状の転動体43、44を保持し、以下の如くにローラークラッチ機構を構成する。
【0017】
動力切換装置10は、各転動体43、44の中央部に環状溝43A、44Aを備え、各転動体43の溝43Aには、被動部材21の周囲に設けたリング状の付勢部材45を係着し、各転動体44の溝44Aには、被動部材22の周囲に設けたリング状の付勢部材46を係着する。付勢部材45は、一端折曲げ部を1個の転動体43の溝43Aに係止した状態で、周方向に隣接する全ての転動体43の溝43Aに被動部材21の側から係着し、各転動体43をケース19の円周状結合面30の最大内径部に接するように付勢し、被動部材21の円周状結合面31には非接触となる中立位置に保持し、駆動部材15(ケース19)と被動部材21とを非係合とする空転状態にする(図3)。付勢部材46は、一端折曲げ部を1個の転動体44の溝44Aに係止した状態で、周方向に隣接する全ての転動体44の溝44Aに被動部材22の側から係着し、各転動体44をケース19の円周状結合面30の最大内径部に接するように付勢し、被動部材22の円周状結合面32には非接触となる中立位置に保持し、駆動部材15(ケース19)と被動部材22とを非係合とする空転状態にする(図3と同じ)。
【0018】
動力切換装置10は、駆動部材15と両被動部材21、22とを上述の付勢部材45、46により非係合にして空転可能にし、駆動部材15から両被動部材21、22への動力の伝達を解除可能とするオフモード(後輪だけの完全2輪駆動状態を形成可能とするモード)から、駆動部材15と両被動部材21、22とを係合させ、駆動部材15から両被動部材21、22への動力の伝達を可能とするオンモード(前後輪の完全4輪駆動状態を形成可能とするモード)へ切換える切換手段50を有する。
【0019】
切換手段50は、両ケージ41、42を駆動部材15と両被動部材21、22の間の環状間隙33に納めるに際し、両ケージ41、42の内側端面を互いに背中合せにし、両ケージ41、42の内側端面内周部41B、42Bをスペーサ23の外周ガイド面23Cに支持させた状態で、該ケージ41、42を両被動部材21、22のフランジ21C、22Cに対する軸方向に若干移動可能にしている。そして、切換手段50は、オンモードにおいて、両ケージ41、42のそれぞれをスペーサ23のガイド面23Cに摺動ガイドさせて軸方向の外側へ移動し、各ケージ41、42の外側端面を被動部材21、22の対向するフランジ21C、22Cに当てることにより摩擦接触させ、各ケージ41、42を被動部材21、22のそれぞれと連れ回り回転可能とする。この状態で、駆動部材15が正転し、駆動部材15と被動部材21、22との間にさらに回転位相差が生ずると、各ケージ41、42の転動体43、44はケース19の円周状結合面30の周方向の正方向に相対移動し、ケース19の円周状結合面30と両被動部材21、22の円周状結合面31、32とを楔結合させ、駆動部材15(ケース19)と被動部材21、22とを正転方向で一体回転させる(図4)。他方、駆動部材15が逆転し、駆動部材15と被動部材21、22との間に回転位相差が生ずると、各ケージ41、42の転動体43、44はケース19の円周状結合面30の周方向の逆方向に相対移動し、ケース19の円周状結合面30と両被動部材21、22の円周状結合面31、32とを楔結合させ、駆動部材15(ケース19)と被動部材21、22とを逆転方向で一体回転させる。
【0020】
しかるに、切換手段50は、オンモードで生成せしめられる遠心力により、両ケージ41、42を軸方向に移動させる。具体的には、両ケージ41、42の互いに背中合せした内側端面の内径側に陥凹状のボール収容部51、52を設け、ボール収容部51、52がともに形成するボール収容空間53の周方向複数位置(例えば3位置)のそれぞれに一定のウエイトを持つボール54を納めた。両ボール収容部51、52は、ケージ41、42の軸方向に直交する、内方側の平面51A、52Aと、ケージ41、42の軸方向に斜交する外方側のボール衝合面51B、52Bを備え、両ケージ41、42を背中合せした状態で、相対する平面51A、52Aはボール54の直径より広巾をなし、相対するボール衝合面51B、52Bはケージ41、42の径方向外側でボール54が衝合し得るV溝をなす。両ケージ41、42は周方向に連続する円環状のボール収容空間53でなく、周方向に等間隔をなして分断された複数個の孔状のボール収容空間53を形成し、各孔状のボール収容空間53のそれぞれにボール54を装填するものでも良い。
【0021】
これにより、動力切換装置50は、前述の付勢部材45、46が各転動体43、44をケース19の円周状結合面30の最大内径部に接触させる中立位置に付勢保持するオフモードで、駆動部材15(ケース19)が予め定めた一定値を超えた高回転に到達するとオンモードに切換わる。オンモードでは、ボール54に所定以上の遠心力が作用し、この遠心力によりケージ41、42の径方向の外方に変位するボール54が両ケージ41、42のボール収容空間53を形成しているボール衝合面51B、52Bとの衝合を介して両ケージ41、42を押し開く。両ケージ41、42のそれぞれは、スペーサ23のガイド面23Cに摺動ガイドされて軸方向の外側へ移動し、各ケージ41、42の外側端面を被動部材21、22のフランジ21C、22Cに押し当てることを可能にする。
【0022】
従って、動力切換装置10は以下の如くに動作する。
(A)完全2輪駆動状態
駆動部材15が予め定めた一定値より低回転にある状態では、切換手段50がオフモードにある。切換手段50のオフモードで、駆動部材15と左右の被動部材21、22の楔結合が解除されているとき、左右の被動部材21、22への駆動力の伝達がなくなり、完全2輪駆動状態になる。デファレンシャルのベベルギヤ等の空転を伴うことがなく、燃費が良い。
【0023】
(B)完全4輪駆動状態
駆動部材15が予め定めた一定値を超えた高回転に到達すると、切換手段50がオンモードに切換わる。切換手段50のオンモードで、さらにエンジン回転力が急加速される等により駆動部材15と被動部材21、22との間に回転位相差が生ずると、駆動部材15と左右の被動部材21、22とが直ちに楔結合し、左右の被動部材21、22へ駆動力が伝わり、完全4輪駆動状態になる。左右の被動部材21、22がともに駆動部材15に楔結合されるから、左右の被動部材21、22に伝わる回転力は均等になり、高速直進安定性が良い。
【0024】
更に、一定値を超えた高回転時には、エンジンブレーキ時また急減速時にも結合状態は維持されるので直進安定性は維持される。
【0025】
本実施形態によれば以下の作用がある。
(請求項1に対応する作用)
▲1▼動力切換装置10は、デファレンシャルギヤを内蔵しないから、小型簡素で軽量化できる。
【0026】
▲2▼切換手段50が遠心力によりケージ41、42を軸方向移動し、ケージ41、42の端面を被動部材21、22のフランジ21C、22Cに摩擦接触させて連れ回り回転させる状態下で、被動部材21、22と駆動部材15の回転位相差が生ずると直ちに駆動部材15と左右の被動部材21、22とを転動体43、44の介在により楔結合させることができる(ローラークラッチ機構)。駆動部材15と被動部材21、22の楔結合の係脱は容易かつ軽快である。
【0027】
▲3▼切換手段50は、駆動部材15の所定の回転数で生ずる遠心力によりケージ41、42を軸方向に移動開始するものであるから、所定の回転数で自動的に完全4輪駆動状態に切換え、高速直進安定性を自動的に確保できる。
【0028】
(請求項2に対応する作用)
▲4▼切換手段50は、遠心力が作用するボール54をケージ41、42に設けたボール衝合面51B、52Bに衝合させる簡素な機構(ボールカム機構)により、簡易かつ確実に、ケージ41、42を軸方向移動できる。
【0029】
以上、本発明の実施の形態を図面により記述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、付勢部材により各ケージの転動体を被動部材の多角形状円周状結合面に接触保持させ、駆動部材の円周状結合面には非接触とする方向に付勢し、切換時に、遠心力により軸方向移動せしめられるケージの端面を駆動部材に摩擦接触させて連れ回り回転させることにより、駆動部材の円周状結合面と両被動部材の円周状結合面のそれぞれとを転動体の介在により楔結合させるものでも良いし、また、ケージは1つで兼用して構成しても良い。
【0030】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、小型簡素な構成により、完全2輪駆動状態と、完全4輪駆動状態を容易に切換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は動力切換装置を示す断面図である。
【図2】図2は図1の要部拡大図である。
【図3】図3は図2のIII−III線に沿う断面図であり、非楔結合状態を示す断面図である。
【図4】図4は図2のIII−III線に沿う断面図であり、楔結合状態を示す断面図である。
【図5】図5は動力切換装置の分解斜視図である。
【図6】図6は図5の要部拡大図である。
【符号の説明】
10 動力切換装置
15 駆動部材
21、22 被動部材
30 円周状結合面
31、32 円周状結合面
33 環状空間
33A 楔状間隙
41、42 ケージ
43、44 転動体
45、46 付勢部材
50 切換手段
51B、52B ボール衝合面
54 ボール
Claims (2)
- 駆動部材から左右の2個の被動部材への動力の伝達状態を切換える動力切換装置において、
駆動部材に設けた円周状結合面と、両被動部材に設けた円周状結合面のそれぞれとを内外に同軸配置し、
駆動部材の円周状結合面と、両被動部材の円周状結合面の間の周方向に楔状間隙をくり返し形成する環状空間を設け、
ケージを環状空間に納め、該ケージの周方向複数位置に転動体を保持し、
各転動体を駆動部材と被動部材の一方の円周状結合面に接触させ、駆動部材と被動部材の他方の円周状結合面に非接触とする方向に付勢する付勢部材を設け、
遠心力によりケージを軸方向移動し、該ケージの端面を駆動部材と被動部材の他方に摩擦接触させて連れ回り回転させ、駆動部材の円周状結合面と両被動部材の円周状結合面のそれぞれとを転動体の介在により楔結合させる切換手段を設けてなることを特徴とする動力切換装置。 - 前記切換手段が、ケージの軸方向に斜交するボール衝合面を該ケージの内径に設け、該ケージのボール衝合面にボールを衝合させ、該ボールに作用する遠心力により該ケージを軸方向に移動可能にする請求項1に記載の動力切換装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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