JP4502413B2 - 自動−手動ハブ係止システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二輪駆動と四輪駆動との間で切り換え可能な車輛用のハブ係止システムに対する改良に関する。ハブ係止システムは、自動で又は手動で作動され、信頼性のある作動のため、システムの手動部分の作動部品の点数は最少である。
【０００２】
【従来の技術】
オンロード用又はオフロード用に設計された四輪駆動可能な車輛は、代表的には、二輪又は四輪を随意に係合／係合解除する。係合解除される車輪には、一般的には、トランスファーケースから車輪まで延びる駆動ラインが設けられている。オンロード使用であって、不必要なエネルギ消費及び使用されていない駆動ライン構成要素の摩耗をなくすため、第１断続システムがプロペラシャフトをトランスファーケースから外し、第２断続システムがアクスルを車輪から外す。この後者の断続システムが本発明のハブ係止システムである。
【０００３】
通常、ハブ係止システムは手動で作動される。運転者が車輛を停止し、トランスファーケース断続システムを係合し、次いで各車輪ハブに配置されたダイアルを手動で廻し、ハブ係止システムを作動する。その後、ハブ係止システムを自動的に作動するための機構が開発された。様々な態様の自動作動ハブ係止システムが開発された。一つの態様は、カムの作動によってアクスルの回転による動力をカム機構に提供する。他のシステムは、クラッチ部材を駆動アクスルと車輪との間を相互係止する所定位置にシフトするか或いは断続位置にシフトするために圧力作動式システム又は負圧作動式システムを用いる。自動連結／断続システムの他の例は、連結状態又は断続状態へのクラッチ部材のシフトを行う電磁装置を含む。
【０００４】
多くの四輪駆動愛好者は、自動係合／断続の便利さと手動係合の安全性の両方を望む。自動作動装置及び手動作動装置の両方を備えたハブ係止システムを例示する従来の特許には、米国特許第５，３５３，８９０号及び米国特許第５，５２０，２７２号がある。
【０００５】
かくして、車輛の運転者が遠隔の位置から自動的に作動できるハブ係止システムに手動式オーバーライド装置を設けるという基本的な概念は一般に周知であるけれども、従来の装置は、多くの場合、非常に複雑な構造を有し、動作を確実にするため及び保守の観点から見た信頼性に対して望ましい部品点数よりも部品点数が多い。更に、このような従来技術の装置は、複雑であるため、製造費用が高い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題及び課題を解決するための手段】
本発明は、クラッチ部材を係合位置と非係合位置との間で軸線方向に移動するため、車輛の運転者により遠隔操作される自動アクチュエータと、自動アクチュエータが作動していない場合に手動操作を行うことができる手動式オーバーライド装置とを有する、パートタイム式四輪駆動車輛用ハブ係止システムを提供する。手動式オーバーライド装置は、システム内で軸線方向内方及び外方にシフトするように取り付けられた第１部材を有し、この第１部材は、内方にシフトしたときにクラッチ部材を押圧し、押圧手段の力に抗してクラッチ部材を軸線方向内方に移動する。車輪ハブに第１部材と隣接して軸線方向外方に取り付けられた第２部材は、選択された軸線方向位置を変えずに手動で回転するために近付くことができる。第１部材と第２部材との間に配置された斜面形状カムは、第２部材を一方の方向に回転させるとカムが第１部材を積極的に押圧して軸線方向内方にシフトし、反対方向に回転させると第１部材を軸線方向外方にシフトできるように作動できる。
【０００７】
即ち、本発明によるパートタイム式四輪駆動車輛用ハブ係止システムは、
駆動軸線を中心として回転するように各々取り付けられた車輪ハブ、駆動アクスル、及びクラッチ部材であって、上記クラッチ部材は、上記車輪ハブ及び上記駆動アクスルに対し、上記車輪ハブを上記駆動アクスルに対して相互係止し係止解除する相対的回転についての第１位置と第２位置との間で軸線方向内方及び外方に移動できる、車輪ハブ、駆動アクスル、及びクラッチ部材と、
一方の位置から他方の位置への上記クラッチ部材の軸線方向内方への移動を生ぜしめるため、車輛の運転者が遠隔操作できる自動アクチュエータと、上記クラッチ部材に作用し、上記自動アクチュエータの動作に逆らって上記クラッチ部材を軸線方向外方に移動するように押圧する押圧手段とを有し、この押圧手段が発生する力は上記自動アクチュエータが賦勢時に発生する力よりも小さく、上記アクチュエータを作動すると上記押圧手段の逆らう力を越える、自動アクチュエータ及び押圧手段と、
上記自動アクチュエータが作動していない場合に手動操作を可能にする手動式オーバーライド装置であって、内方にシフトされると上記クラッチ部材を押圧し、上記クラッチ部材を上記押圧手段の力に抗して軸線方向内方に移動する、システム内で軸線方向内方及び外方にシフトするように取り付けられた第１部材と、この第１部材と隣接して上記車輪ハブに軸線方向外方に取り付られた第２部材とを有し、この第２部材は、上記軸線を中心として手動で回転させることができ、回転させたとき、上記車輪ハブに対し、所定の選択された軸線方向位置に止まり、上記部材のうちの一方に設けられた少なくとも一つの斜面形状カムが上記第１部材と上記第２部材との間に配置され、上記第２部材を一方の方向に回転させると上記カムが上記第１部材を押圧して軸線方向内方にシフトし、反対方向に回転させると上記第１部材を軸線方向外方にシフトさせる、手動式オーバーライド装置とを有する、ことを特徴とする。
【０００８】
また、上記第１部材は実質的にディスク状であり、軸線方向外方にシフトしたとき、その一方の表面が上記第２部材と係合する。
【０００９】
また、上記第２部材の上記第１部材に向いた表面には上記カムが取り付けられており、このカムは、上記第２部材の残りの部分から軸線方向外方に突出している。
【００１０】
また、上記斜面形状カムから周方向に離間された第２斜面形状カムが上記第２部材の上記表面に取り付けられている。
【００１１】
また、上記カムは、上記第２部材を軸線方向から見たとき、円弧状形体を有する。
【００１２】
また、上記カムは、上記第１部材に向かって差し向けられた支持面を有し、この面は、一方の方向に周方向に進むにつれてシステムの軸線方向内方に延びる。
【００１３】
また、上記第１部材と上記第２部材との間の相対的な回転を予め選択された程度に制限するストップが上記カムの軸線方向最内部分と隣接して形成されている。
【００１４】
また、上記第１部材は、上記カムと作動的に係合するカム従動体部分を有する。
【００１５】
また、上記第１部材は、上記軸線を中心として回転しないように拘束されているが上記ハブに対して軸線方向にシフト可能であるように上記ハブに連結されている。
【００１６】
また、上記アクチュエータは、減圧空気圧によって作動され、実質的に気密のチャンバを有し、このチャンバの一方の側は、上記クラッチ部材に連結された可撓性ダイヤフラムによって閉鎖されており、上記押圧手段は、上記クラッチ部材及びダイヤフラムを軸線方向外方に押圧するように位置決めされたばねからなる。
【００１７】
また、上記第１部材は、上記ダイヤフラムの軸線方向外方に向いた表面と係合する。
【００１８】
また、アクスルと車輛の車輪との間で駆動連結／断続を行うための本発明による組み合わせ自動−手動ハブ係止システムは、
ハブ係止ハウジングと、
上記ハブ係止ハウジングとともに回転し、アクスルと上記ハブ係止ハウジングとの間で駆動連結／断続を行うため上記ハブ係止ハウジングに対して軸線方向内方及び外方にシフト可能なクラッチ部材と、
一方の位置から他方の位置への上記クラッチ部材の軸線方向内方への移動を生ぜしめるため、車輛の運転者が遠隔操作できる自動アクチュエータと、上記クラッチ部材に作用し、上記自動アクチュエータの動作に逆らって上記クラッチ部材を軸線方向外方に移動するように押圧する押圧手段とを有し、この押圧手段が発生する力は上記自動アクチュエータが賦勢時に発生する力よりも小さく、上記アクチュエータを作動すると上記押圧手段の逆らう力を越える、自動アクチュエータ及び押圧手段と、
上記自動アクチュエータが作動していない場合に手動操作を可能にする手動式オーバーライド装置であって、上記ハブ係止ハウジング内で内位置と外位置との間で軸線方向に移動自在であり且つ上記クラッチ部材に連結されており、内方にシフトすると上記クラッチ部材を押圧して上記クラッチ部材を上記押圧手段の押圧力に抗してその他方の位置に向かって移動する第１部材と、上記ハブ係止ハウジングに取り付けられており、上記ハブ係止ハウジングを中心として手動で回転するために一部が露呈されており、回転させたとき、選択された軸線方向位置に止まる第２部材と、上記第１部材と上記第２部材との間に配置されており、上記第２部材の回転時に上記第１部材を押圧し、上記第１部材を上記第２部材と隣接した非作動位置から遠ざかる方向に軸線方向内方に作動位置に向かって移動する斜面形状カム構造とを有する手動式オーバーライド装置とを有することを特徴とする。
【００１９】
また、上記第１部材は、上記第２部材の軸線方向移動を許容するが上記第２部材を回転しないように拘束するように上記ハブ係止ハウジングに連結されている。
【００２０】
また、上記部材のうちの一方の部材の他方の部材に面する表面上には斜面形状カムが設けられ、上記他方の部材は、上記カムと係合するカム従動体部分を有し、上記カム及びカム従動体は、上記第２部材を一方の方向に回転したとき、協働して上記第１部材を押圧し、上記第１部材を軸線方向内方に移動する。
【００２１】
また、上記カムは、上記第２部材の面上に形成されており且つこの面から外方に突出しており、上記第１部材には、上記第２部材を回転させたときに上記カムを受け入れるためのスロットが形成されており、上記カム従動体は、上記第１部材に形成されている。
【００２２】
また、上記カムは上記第１部材の上記スロットを通して突出しており、上記カム従動体は上記カムの軸線方向に差し向けられた支持面上に支持されている。
【００２３】
また、上記カム及び上記スロットは、軸線方向から見て、相補的な円弧状形体を有する。
【００２４】
また、上記第１部材はディスクからなり、上記カム及び上記スロットは上記第１部材及び上記第２部材の中央部でなく周縁部の近くに配置されており、上記カムの一部が上記スロットを通って上記第２部材と向き合った上記ディスクの側を越えて突出しており、上記第１部材の中央領域は、上記クラッチ部材に対して作用する係合部材を形成する。
【００２５】
また、上記アクチュエータは、減圧空気によって作動され、実質的に気密のチャンバを有し、このチャンバの一方の側は、上記クラッチ部材に連結された可撓性ダイヤフラムによって閉鎖されており、上記ダイヤフラムの中央部分は、チャンバ内の装入空気圧の作用で軸線方向にシフトし、上記中央部分は、上記カムの半径方向内方に配置されている。
【００２６】
また、アクスルと車輛の車輪との間で駆動連結／断続を行うように作動できる、本発明の組み合わせ自動−手動ハブ係止システム用の手動式アクチュエータは、
車輪ハブ内で軸線方向に移動するように取り付けられるようになったディスク状第１部材と、
上記車輪ハブ内で手動で回転されるように取り付けられるようになった、上記第１部材と隣接した第２部材と、
上記部材のうちの一方の部材に設けられ、上記部材のうちの他方の部材に向かって差し向けられた斜面形状カムと、
上記部材のうちの他方の部材に設けられたカム従動体とを有し、このカム従動体は、上記カムの軸線方向に差し向けられた支持面に載止し且つこれによって移動されるようになっており、上記第２部材を回転させると、上記第１部材が上記第２部材から軸線方向に遠ざかるようにシフトすることを特徴とする。
【００２７】
また、上記カムは上記第２部材に連結されており且つ上記第２部材から軸線方向外方に上記第１部材に向かって突出しており、上記第１部材には上記カムを受け入れるための円弧状スロットが形成されており、上記カム従動体は上記第１部材に上記スロットと隣接して形成されている。
【００２８】
また、上記カムは、上記第２部材を軸線方向から見たとき、上記円弧状スロットと相補的な円弧状形体を有する。
【００２９】
また、上記第１部材は、その周縁部から突出した少なくとも一つのタブを有し、このタブは、上記第１部材の軸線方向移動を許容するが上記第１部材が回転しないように、ハブハウジングの軸線方向に配置された凹所と係合するようになっている。
【００３０】
また、上記第２部材には、上記第２部材の回転を許容するが上記第２部材の軸線方向移動を拘束するため、ハブハウジングに設けられた保持手段と係合するようになった保持部分が設けられている。
【００３１】
また、上記第２部材は、上記第２部材を手動で回転できるようにするため、ハブハウジングに設置した場合に外部に露呈されるようになったグリップ部分を有する。
【００３２】
また、上記カムの支持面には、その軸線方向最内領域と隣接して戻り止めが形成されており、この戻り止めは、上記カム従動体を受け入れて上記カム従動体及びその関連した部材を取り外し自在に保持するようになっている。
【００３３】
また、上記カムは、上記第１部材と上記第２部材との間の予め選択された位置を越えた相対回転を阻止するストップ部分を上記戻り止めと隣接して有する。
【００３４】
構造が簡単な最少点数の部品でできた手動式オーバーライド装置を提供することにより、製造が安価になり、作動における信頼性が向上する。
【００３５】
【発明の実施の形態】
添付図面のうち図１には、パートタイム式四輪駆動車輛用の駆動機構がおおまかに示してある。車輛のエンジン１０の回転力は、トランスミッション１２で後輪２０に伝達され、後側ディファレンシャル１６に連結されたプロペラシャフト１４を回転する。ディファレンシャル１６から延びるアクスル１８が後輪２０を回転する。エンジン１０の回転力は、トランスファーケース２２（トランスミッション１２に連結されている）によって前輪３０に伝達される。この回転力により、前側ディファレンシャル２６に連結された前プロペラシャフト２４を回転する。ディファレンシャル２６から延びるアクスル２８が前輪３０を回転するようになっている。前輪３０はハブに取り付けられている。これらのハブは図１には示してないが、それ以降の図には示してあり、これを以下に詳細に説明する。
【００３６】
周知のように、トランスファーケース２２は、回転力を前プロペラシャフト２４に加えるか或いは断続するかのいずれかを行うシフト機構２３を有する。かくして、車輛は、トランスファーケースのシフトの選択により、二輪駆動又は四輪駆動で作動できる。トランスファーケースの外に延びるシフト選択装置に参照番号２３が附してあるが、運転状況に応じて二輪駆動から四輪駆動への切り換えを行うのにトランスファーケースに設けられた自動係合機構を使用できるということは理解されるべきである。
【００３７】
前輪３０は操舵を受ける車輪であり、車輛には全体に参照番号３２を附したステアリングナックルが設けられている。かくして、前側ディファレンシャル２６から延びる前アクスル２８には、操舵性を受け入れるユニバーサルジョイント（図示せず）が設けられている。
【００３８】
図２は、右側の車輪３０（車輪３０の一部しか示してない）をアクスル２８に連結し又は断続するハブ係止機構即ちクラッチ機構を示す。トランスファーケースのシフト機構２３を作動するだけでアクスル２８及び車輪３０を連結状態に保持することができ、車輛を二輪駆動及び四輪駆動との間でシフトされた状態に保持することができるということは理解されよう。しかしながら、車輛が二輪駆動モードで走行しているときにクラッチ機構がアクスル２８に連結されたままである場合には、車輪３０はアクスル２８を強制的に回転し、前側ディファレンシャル２６を介して前プロペラシャフト２４を強制的に回転する。これは、動力を消費し、駆動列の部分を不必要に摩耗させるため、望ましくない。かくして、前車輪３０は、好ましくは、車輛が四輪駆動で作動する場合にのみ、アクスル２８と係合する。
【００３９】
図１の２−２線で示すように、図２は、ナックル３２、アクスル２８の一部、車輪３０及びその取り付け装置の一部、及び車輪をアクスルに連結し断続するためのクラッチ機構を示す。車輪取り付け装置は、活スピンドル型の装置である。本明細書中でこの用語を使用する場合、スピンドルは、車輪に対して軸受支持を提供する支持部材である。スピンドルは、ナックルに固定され、又はその一部であり、その周囲で車輪ハブが回転する軸受スリーブとして機能するものであってもよい。これを固定スピンドルと呼ぶ。別の態様では、車輪のハブの一部に固定され、又はその一部であり、ナックルに設けられた軸受取り付け装置で回転自在に支持された軸受スリーブとして機能するものであってもよい。これを活スピンドルと呼ぶ。図示のように、本実施例のスピンドルは、車輪３０用の取り付けハブ３６及びクラッチ機構を収容するハウジング６０を含む一体の構造即ち組み合わせ構造の一部４０である。
【００４０】
一体の構造のスピンドル４０は、ファスナ５０によってナックルに固定された軸受パック３８によって回転自在に支持されている。軸受パックは、ファスナによって取り付けられている場合には、ナックル３２の一体の部分であると考えられる。別の態様では、ナックルの一部として形成できる。スピンドル４０は、軸受パック３８内の軸受４２、４４上で回転自在に支持されている。スピンドル４０（及びかくして一体の構造全体）は、スピンドル４０の端部にねじ込み設置されたナット４６によって軸受パックに固定されている。ナット４６は、軸受パックの内輪と係合し、この内輪を、図示のように、スピンドルの肩部４８に対してクランプする。
【００４１】
図２に示すように、アクスル２８の端部５２はスピンドル４０内に延びている。アクスル２８の部分５２の外側にスプラインが設けられた端部５４がハウジング６０内に延びている。ハウジング６０はクラッチ機構を収容するように形成されており、以下、これをハブクラッチハウジング又は簡単にクラッチハウジング６０と呼ぶ。
【００４２】
スピンドル４０のスプライン４１とハウジング６０のスプライン６１が噛み合うことによって、これらは互いに一緒に回転する。保持リング６３がハウジング６０をスピンドル４０に固定し、エラストマー製のＯ−リング６５がこれらの間に気密シールを構成する。
【００４３】
アクスル２８の端部５２は、軸受５６、５８によって回転自在に支持されている。かくして、スピンドル４０、ハブ３６、及びクラッチハウジング６０からなる組み合わせ構造がナックル３２に回転自在に取り付けられ、アクスル２８の端部５２がスピンドル４０の内側壁に独立して取り付けられている。これらは共通の回転軸線３４を持つ。
【００４４】
アクスル２８、及びスピンドル４０、ハブ３６、及びハウジング６０からなる一体の構造は、連結されて一緒に回転するか或いは外されて別々に回転するかのいずれかである。これはハブ係止機構によって行われる。ハブ係止機構は、図示の実施例では、空気圧によって加えられる圧力等の流体圧力によって作動される。これを以下に説明する。
【００４５】
空気作動式クラッチ機構を選択的に作動させるため、車輪に設けられたチャンバ即ちキャビティ３５に空気を供給し、又は取り除かなければならない。従って、空気圧を、例えば車輛のエンジンからキャビティ３５まで、制御下で送るための経路即ち回路を設ける必要がある。
【００４６】
アクスル２８（スピンドル４０内にある）の端部５２は、シール６４によってナックル３２に関してシールされている。軸受パック３８は、好ましくは、シール６６、６８によってナックル３２に関してシールされている。これによって、ナックル、軸受パック、及びシール６４、６６、６８によって内部気密キャビティ３７が形成される。このキャビティは、機構の様々な開口部を通してチャンバ３５に供給する入口ポート７０を有する。車輛のエンジンの吸気マニホールド又は車輛の使用者が遠隔制御できる適当な弁システムが提供する負圧空気等の車輛の適当な空気源に連結管路７２が連結されている。このような弁システムは、一般に譲渡された米国特許第４，６２７，５１２号で説明されている。
【００４７】
次に図４及び図５を参照する。これらの図は、本発明で使用されるようになった空気作動式相互係止機構の作動を概略に示す。作動の理解に必要な構成要素だけを示し且つ以下に論じる。
【００４８】
上文中で説明したようにアクスル２８の端部５４がハブハウジング６０内に延びている。端部５４には駆動ギヤ８０が取り付けられている。この駆動ギヤは、アクスルの端部５４の外面に設けられたスプラインと係合する内方に差し向けられたスプライン８０ａを有する。駆動ギヤ８０は、これによって、アクスル２８とともに回転する。更に、駆動ギヤは、外方に差し向けられた二列のギヤ歯８０ｂ、８０ｃを有する。これらのギヤ歯の間には空間８２が設けられている。
【００４９】
クラッチリング８６は、外方に差し向けられたスプライン８６ａを有し、これらのスプラインは、ハブハウジング６０の半径方向内方に向いた表面上に形成された半径方向に差し向けられたスプライン６０ａと係合する。クラッチリングは、ハブハウジング６０内で軸線方向に摺動移動自在であるが、ハブハウジングとともに回転するようにハブハウジングと係合した状態に係止される。
【００５０】
クラッチリングは、ギヤ歯８０ｂ、８０ｃと相補的であり且つこれらのギヤ歯と噛み合うようになった軸線方向に間隔が隔てられた二列のギヤ歯８６ｂ、８６ｃを有する。クラッチリングを図４の上側に示す位置までシフトすると、ギヤ歯８６ｂ、８６ｃが駆動ギヤ８０のギヤ歯８０ｂ、８０ｃと係合した状態から外れ、車輪ハブがアクスル２８と別個に自由に回転する。しかしながら、クラッチリングを図４の下側に示す位置まで軸線方向にシフトすると、ギヤ歯８６ｂ、８６ｃが駆動リングのギヤ歯８０ｂ、８０ｃと噛み合い、アクスル２８、駆動リング８０、クラッチリング８６、及びハブ係止ハウジング６０を駆動係合する。
【００５１】
戻しばね即ち押圧手段９０が定置の肩部９２とクラッチリング８６との間に配置されており、予め選択された力をクラッチリングに加え、クラッチリングを押圧し、図４の右方に軸線方向にシフトし、駆動ギヤと係合した状態から外す。
【００５２】
可撓性ダイヤフラム９６が、幾分膨らんだ周縁部９６ａのところで、ハブハウジング６０の軸線方向最外端部６０ｃから内方に間隔が隔てられた肩部６０ｂに密封をなして取り付けられている。ダイヤフラム９６は、上文中に説明したチャンバ３５を閉鎖し、このチャンバ一方の側部を形成する。図示の形体では、ハウジング６０の環状溝に保持された保持リング９８がダイヤフラム９６の周縁部９６ａをハブハウジングに固定する。
【００５３】
図４でわかるように、ダイヤフラム９６の中央部分は、その周縁部のハウジングとの係合部間で直接ぴんと張られていない形体を備えている。その代わりに、図４の上側に示す位置から図４の下側に示す位置までハウジング内で軸線方向にシフトできるような形状及び可撓性を有する。
【００５４】
ピストンアッセンブリ１００がダイヤフラム９６とクラッチリング８６との間に配置されている。ピストンアッセンブリは、ダイヤフラム９６と衝合した一次ピストン１０２及びクラッチリングと衝合した二次ピストン１０４を有する。ばね９０よりも強力な係合ばね１０６が一次ピストン１０２と二次ピストン１０４との間に設けられている。係合ばねは、一次ピストン及び二次ピストンを押圧し、互いから遠ざかる方向に軸線方向に移動する。
【００５５】
負の（周囲よりも低い）空気圧をチャンバ３５内に加えることによって、ダイヤフラム９６を図４の上側に示す位置から内方に図４の下側に示す位置までシフトさせる。これが起こったとき、ピストンアッセンブリ１００が軸線方向内方（図４で見て左方）に押圧され、クラッチリング８６を図４の上側に示すその非係合位置から図４の下側に示すその係合位置までシフトする。非係合位置では、ギヤ歯８０ｂ、８０ｃはギヤ歯８６ｂ、８６ｃと噛み合わないが、係合位置では噛み合う。
【００５６】
チャンバ３５を排気することによって生じたダイヤフラムの作動力は、ばね９０によって及ぼされる力よりも大きく、及びかくして、図４の下側に示すように、ばね９０の押圧力に打ち勝ってこのばねを圧縮する。
【００５７】
チャンバ３５内の負の空気圧を解放し、周囲圧力又は周囲圧力に近い圧力を回復すると、ばね９０はクラッチリング８６を押圧し、ピストンアッセンブリ１００及びダイヤフラム９６を図４の上側に示す位置に戻す。これによって、クラッチリング８６は駆動ギヤ８０から再び外れる。
【００５８】
装置のこの自動作動部分の機構及び作動は、本明細書中ではおおまかにしか説明しない。本発明で使用するために変更を施すことができるハブ係止用の様々な自動作動システムを開示するため、従来技術の米国特許第４，６２７，５１２号、第５，３５３，８９０号、第５，５２０，２７２号、及び１９９５年６月７日に出願された一般に譲渡された米国特許出願第０８／４８５，７８４号に開示されている内容を本明細書中に組入れる。
【００５９】
かくして、ハブ係止システム用自動作動システムが提供される。
【００６０】
流体作動式装置又は空気作動式装置が本明細書中及び本明細書中に組入れた文献に詳細に説明されているけれども、機械式アクチュエータ、電磁式アクチュエータ等を含む他の形態の自動アクチュエータもまた適用できるということは理解されるべきである。更に、流体作動装置を含む幾つかの形態の自動作動装置は、初期作動パルスを必要とし、次いでラッチ解除動作を行ってピストンアッセンブリを解放し、クラッチリングをその非係合位置に戻すための大きな力の解放パルスを必要とするということもまた理解されるべきである。
【００６１】
自動作動システムが故障した場合にクラッチ機構を手動で係合させることができるのが望ましい。クラッチ機構を手動で操作できるようにするため、本発明の一実施例による構造を持つ全体に参照番号１１０を附した手動式イーバーライド装置が提供される。ここに示す手動式イーバーライド装置は、ディスク状第１アクチュエータ部材１１２及び手動操作可能な第２部材即ちダイアル部材１１４を含む。
【００６２】
図４乃至図７を参照すると、ダイアル部材即ち第２部材１１４は、円形幾分カップ状のエレメントであり、外フランジ即ちリム１１６、軸線方向に差し向けられた円筒壁１１８、及び実質的に平らな中央部分１２０を有する。中央部分は、反対方向に向いた内面及び外面即ち表面１２０ａ、１２０ｂの夫々を有する。直立中空グリップ部分１２２が中央領域に亘って延びており、この部分には、メッシュフィルタ１２４が保持されている。中空空間１２３がフィルタ１２４の下側にある。複数のラグ１２６が壁１１８から半径方向外方に突出しており、リム１１６から軸線方向に離間されている。
【００６３】
組み立てたとき、フィルタ１２４により周囲圧力がダイヤフラム９６のチャンバ３５とは反対側に作用する。
【００６４】
特に図７を参照すると、複数の斜面形状カム１３０が中央部分１２０の後面１２０ａから軸線方向に突出している。エレメントを軸線方向から見ると、カム１３０は円弧状であり、円の一部の形状をなしており、部材１１４の中央軸線から実質的に一定の半径のところでアレイをなしている。
【００６５】
各カムの上面即ち支持面１３４は、中央領域１２０の面１２０ａと実質的に面一の開始領域１３４ａを有する。これに続いて、部材の各支持面１３４は開始領域１３４ａから徐々に外方に領域１３４ｂまで延びる。ストップ１３６が領域１３４ｂを越えて軸線外方に突出している。領域１３４ｂと隣接した僅かな突出部１３４ｃにより、領域１３４ｂは突出部１３４ｃとストップ１３６との間に小さな戻り止めを形成する。この目的を以下に論じる。
【００６６】
図３、図４、及び図５に示すように、部材１１４は、使用者が操作を行うために手で掴んで廻する部分１２２が露呈された状態で、ハブハウジング６０の軸線方向外端６０ｃと隣接して取り付けられる。部材１１４に設けられたラグ１２６は、部材１１４を内側に保持するためにハブ係止ハウジング６０の内側に亘って周方向に延びる半径方向内方に突出したリム１３６の軸線方向内側に位置決めされる。Ｏ−リング１３８ａがリム１１６とリム１３６との間に位置決めされる。かくして、部材１１４は、その中央軸線を軸線３４と重ねた状態でハブ係止ハウジング内に取り付けられる。これは軸線３４を中心として回転するためである。しかしながら、部材１１４は、ハブハウジングに対して軸線方向に移動しないように拘束される。
【００６７】
アクチュエータ部材１１２を図４、図８、及び図９に最もよく示す。この部材は、実質的に平らな両面１４０ａ、１４０ｂを持つディスク状中央部分１４０を含む。部分１４０は、周方向に間隔が隔てられた半径方向に延びるコネクタ即ちカム従動体１４２で周囲リング１４４に取り付けられている。中央部分１４０の周縁部、リング１４４、及びカム従動体１４２の間に円弧状のスロット１４６が形成される。複数のラグ１５０がリング１４４の外縁部から半径方向外方に突出している。
【００６８】
スロット１４６は、部材１１４に設けられたカムと相補的な形体を備えている。かくして、二つの部材を、図１０に示すように、カム１３０がスロット１４６を通って突出した隣接した関係で組み合わせることができる。
【００６９】
部材１１２に設けられた突出ラグ１５０は、図４及び図５においてハブ係止ハウジング６０の内面に設けられた参照番号１５２を附した周方向に間隔が隔てられた軸線方向溝内に受け入れられる。ハウジング６０にこのように取り付けられた部材１１２は、ハブ係止ハウジング内で軸線方向にシフトできるが、ハウジングに対して回転移動しないように拘束されている。
【００７０】
通常の非作動状態では、手動式オーバーライド装置の部材１１２、１１４は図４及び図１０に示す位置にあり、部材１１２、１１４は実質的に隣接した位置にある。手動式オーバーライド装置を作動するためには、使用者は、部材１１４のグリップ部分１２２を掴み、これを時計廻り方向に廻す。カム１３０の支持面１３４が部材１１２のカム従動体即ちコネクタ部分１４２に作用を及ぼし、部材１１２を直接的に即ち積極的に押圧し、図４及び図１０に示す非作動位置から軸線方向内方に（図４及び図５で左方に）図５及び図１１に示す作動位置まで移動する。これを行ったとき、部材１１２がダイヤフラム９６に押し付けられ、及びかくしてダイヤフラム、ピストンアッセンブリ１００、及びクラッチリング８６をばね９０の力に抗して図５に示す作動係止位置に向かって移動する。カムの各々に設けられたストップ１３６は、カム従動体１４２と係合し、ダイアル部材１１４の廻し過ぎを阻止する。突出部１３４ｃが領域１３４ｂに形成する小さな戻り止めが部材１１２をその作動位置に解放自在に保持する。
【００７１】
手動式オーバーライド装置を解放するには、ダイアル部材１１４を反時計廻り方向に廻すだけでよく、ばね９０がクラッチリング８６、ピストンアッセンブリ１００、ダイヤフラム９６、及び部材１１２を軸線方向外方に図で見て右方に図４及び図１０に示すように部材１１４と組み合う位置に向かって押圧する。
【００７２】
図７のＡを参照すると、ダイアル部材２１４のこの変形例では、カム２３０の支持面２３４は、各々、余分の突出部分及び凹状部分を有する。余分の突出部分には参照番号２３４ｄが附してあり、領域２３４ｂ及びストップ２３６の手前の余分の凹状部分には参照番号２３４ｅが附してある。この形体は、ピストンアッセンブリが、ラッチ解除を行うのに内方に差し向けられた追加のパルスを必要とする一形体のラッチ機構を含む自動作動システムで使用できるような形体である。このような必要とされるパルス賦与式の移動を行うには、アクチュエータ部材１１２上でカム従動体１４２を突出部分２３４ｄ及び凹状部分２３４ｅの夫々を越えて移動すればよい。
【００７３】
本発明の好ましい実施例を開示したが、本発明の精神から逸脱することなく変形及び変更を行うことができるということは当業者には明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を組み込む対象となる車輛の概略図である。
【図２】一形態の自動アクチュエータ及び本発明による手動式オーバーライド装置を示す、車輛ハブ及び駆動アクスルを通る図１の２−２線に沿った断面図である。
【図３】手動で作動できる露呈部分を示す車輪ハブの外端部の斜視図である。
【図４】ハブ係止システムの外端部の拡大断面図であり、上半分はクラッチ機構を係合解除即ち係止解除した状態で示し、下半分は自動アクチュエータがクラッチ機構を係合状態即ち係止状態にシフトした状態を示す。
【図５】手動式オーバーライド装置を作動し、クラッチ部材をその係合状態にまでシフトした、図４と同様の断面図である。
【図６】手動式オーバーライド装置のダイアル部材の軸線方向外方に差し向けられた表面又は部分の斜視図である。
【図７】ダイアル部材の軸線方向内方に差し向けられた表面又は部分の斜視図であり、Ａは、変形例を示す同様の図である。
【図８】ダイアル部材に向かう面を示す手動式オーバーライド装置のアクチュエータディスク部材の斜視図である。
【図９】ディスク部材の反対側の斜視図である。
【図１０】ダイアル部材及びアクチュエータディスク部材の、図４に示す組み合って隣接した状態の斜視図である。
【図１１】ダイアル部材を廻すことによってダイアル部材及びアクチュエータディスク部材を図５に示す位置まで離した、図１０と同様の斜視図である。
【符号の説明】
１０ エンジン
１２ トランスミッション
１４ プロペラシャフト
１６ 後側ディファレンシャル
１８ アクスル
２０ 後輪
２２ トランスファーケース
２４ 前プロペラシャフト
２６ 前側ディファレンシャル
２８ アクスル
３０ 前輪
３５ チャンバ
３６ ハブ
３８ 軸受パック
４０ スピンドル
６０ クラッチハウジング
８０ 駆動ギヤ
８６ クラッチリング
９６ ダイヤフラム
１００ ピストンアッセンブリ
１１０ 手動式オーバーライド装置
１１２ ディスク状第１アクチュエータ部材
１１４ 第２ダイアル部材
１３０ 斜面形状カム
１４２ カム従動体
１４６ スロット

Claims (25)

1. パートタイム式四輪駆動車輛用ハブ係止システムにおいて、
   駆動軸線を中心として回転するように各々取り付けられた車輪ハブ、駆動アクスル、及びクラッチ部材であって、前記クラッチ部材は、前記車輪ハブ及び前記駆動アクスルに対し、前記車輪ハブを前記駆動アクスルに対して相互係止し係止解除する相対的回転についての第１位置と第２位置との間で軸線方向内方及び外方に移動できる、車輪ハブ、駆動アクスル、及びクラッチ部材と、
   一方の位置から他方の位置への前記クラッチ部材の軸線方向内方への移動を生ぜしめるため、車輛の運転者が遠隔操作できる自動アクチュエータと、前記クラッチ部材に作用し、前記自動アクチュエータの動作に逆らって前記クラッチ部材を軸線方向外方に移動するように押圧する押圧手段とを有し、この押圧手段が発生する力は前記自動アクチュエータが賦勢時に発生する力よりも小さく、前記アクチュエータを作動すると前記押圧手段の逆らう力を越える、自動アクチュエータ及び押圧手段と、
   前記自動アクチュエータが作動していない場合に手動操作を可能にする手動式オーバーライド装置であって、内方にシフトされると前記クラッチ部材を押圧し、前記クラッチ部材を前記押圧手段の力に抗して軸線方向内方に移動する、システム内で軸線方向内方及び外方にシフトするように取り付けられた第１部材と、この第１部材と隣接して前記車輪ハブに軸線方向外方に取り付られた第２部材とを有し、この第２部材は、前記軸線を中心として手動で回転させることができ、回転させたとき、前記車輪ハブに対し、所定の選択された軸線方向位置に止まり、前記部材のうちの一方に設けられた少なくとも一つの斜面形状カムが前記第１部材と前記第２部材との間に配置され、前記第２部材を一方の方向に回転させると前記カムが前記第１部材を押圧して軸線方向内方にシフトし、反対方向に回転させると前記第１部材を軸線方向外方にシフトさせる、手動式オーバーライド装置とを有し、
   前記アクチュエータは、減圧空気圧によって作動され、実質的に気密のチャンバを有し、このチャンバの一方の側は、前記クラッチ部材に連結された可撓性ダイヤフラムによって閉鎖されており、前記押圧手段は、前記クラッチ部材及びダイヤフラムを軸線方向外方に押圧するように位置決めされたばねからなり、前記第１部材は、前記ダイヤフラムの軸線方向外方に向いた表面と係合する、ことを特徴とするパートタイム式四輪駆動車輛用ハブ係止システム。
2. 前記第１部材は実質的にディスク状であり、軸線方向外方にシフトしたとき、その一方の表面が前記第２部材と係合する、請求項１に記載のシステム。
3. 前記第２部材の前記第１部材に向いた表面には前記カムが取り付けられており、このカムは、前記第２部材の残りの部分から軸線方向外方に突出している、請求項１に記載のシステム。
4. 前記斜面形状カムから周方向に離間された第２斜面形状カムが前記第２部材の前記表面に取り付けられている、請求項３に記載のシステム。
5. 前記カムは、前記第２部材を軸線方向から見たとき、円弧状形体を有する、請求項３に記載のシステム。
6. 前記カムは、前記第１部材に向かって差し向けられた支持面を有し、この面は、一方の方向に周方向に進むにつれてシステムの軸線方向内方に延びる、請求項３に記載のシステム。
7. 前記第１部材と前記第２部材との間の相対的な回転を予め選択された程度に制限するストップが前記カムの軸線方向最内部分と隣接して形成されている、請求項６に記載のシステム。
8. 前記第１部材は、前記カムと作動的に係合するカム従動体部分を有する、請求項３に記載のシステム。
9. 前記第１部材は、前記軸線を中心として回転しないように拘束されているが前記ハブに対して軸線方向にシフト可能であるように前記ハブに連結されている、請求項１に記載のシステム。
10. アクスルと車輛の車輪との間で駆動連結／断続を行うための組み合わせ自動−手動ハブ係止システムにおいて、
    ハブ係止ハウジングと、
    前記ハブ係止ハウジングとともに回転し、アクスルと前記ハブ係止ハウジングとの間で駆動連結／断続を行うため前記ハブ係止ハウジングに対して軸線方向内方及び外方にシフト可能なクラッチ部材と、
    一方の位置から他方の位置への前記クラッチ部材の軸線方向内方への移動を生ぜしめるため、車輛の運転者が遠隔操作できる自動アクチュエータと、前記クラッチ部材に作用し、前記自動アクチュエータの動作に逆らって前記クラッチ部材を軸線方向外方に移動するように押圧する押圧手段とを有し、この押圧手段が発生する力は前記自動アクチュエータが賦勢時に発生する力よりも小さく、前記アクチュエータを作動すると前記押圧手段の逆らう力を越える、自動アクチュエータ及び押圧手段と、
    前記自動アクチュエータが作動していない場合に手動操作を可能にする手動式オーバーライド装置であって、前記ハブ係止ハウジング内で内位置と外位置との間で軸線方向に移動自在であり且つ前記クラッチ部材に連結されており、内方にシフトすると前記クラッチ部材を押圧して前記クラッチ部材を前記押圧手段の押圧力に抗してその他方の位置に向かって移動する第１部材と、前記ハブ係止ハウジングに取り付けられており、前記ハブ係止ハウジングを中心として手動で回転するために一部が露呈されており、回転させたとき、選択された軸線方向位置に止まる第２部材と、前記第１部材と前記第２部材との間に配置されており、前記第２部材の回転時に前記第１部材を押圧し、前記第１部材を前記第２部材と隣接した非作動位置から遠ざかる方向に軸線方向内方に作動位置に向かって移動する斜面形状カム構造とを有する手動式オーバーライド装置とを有し、
    前記アクチュエータは、減圧空気圧によって作動され、実質的に気密のチャンバを有し、このチャンバの一方の側は、前記クラッチ部材に連結された可撓性ダイヤフラムによって閉鎖されており、前記押圧手段は、前記クラッチ部材及びダイヤフラムを軸線方向外方に押圧するように位置決めされたばねからなり、前記第１部材は、前記ダイヤフラムの軸線方向外方に向いた表面と係合する、ことを特徴とする自動−手動ハブ係止システム。
11. 前記第１部材は、前記第２部材の軸線方向移動を許容するが前記第２部材を回転しないように拘束するように前記ハブ係止ハウジングに連結されている、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記部材のうちの一方の部材の他方の部材に面する表面上には斜面形状カムが設けられ、前記他方の部材は、前記カムと係合するカム従動体部分を有し、前記カム及びカム従動体は、前記第２部材を一方の方向に回転したとき、協働して前記第１部材を押圧し、前記第１部材を軸線方向内方に移動する、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記カムは、前記第２部材の面上に形成されており且つこの面から外方に突出しており、前記第１部材には、前記第２部材を回転させたときに前記カムを受け入れるためのスロットが形成されており、前記カム従動体は、前記第１部材に形成されている、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記カムは前記第１部材の前記スロットを通して突出しており、前記カム従動体は前記カムの軸線方向に差し向けられた支持面上に支持されている、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記カム及び前記スロットは、軸線方向から見て、相補的な円弧状形体を有する、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記第１部材はディスクからなり、前記カム及び前記スロットは前記第１部材及び前記第２部材の中央部でなく周縁部の近くに配置されており、前記カムの一部が前記スロットを通って前記第２部材と向き合った前記ディスクの側を越えて突出しており、前記第１部材の中央領域は、前記クラッチ部材に対して作用する係合部材を形成する、請求項１４に記載のシステム。
17. 前記ダイヤフラムの中央部分は、チャンバ内の装入空気圧の作用で軸線方向にシフトし、前記中央部分は、前記カムの半径方向内方に配置されている、請求項１６に記載のシステム。
18. アクスルと車輛の車輪との間で駆動連結／断続を行うように作動できる、組み合わせ自動−手動ハブ係止システム用の手動式アクチュエータにおいて、
    前記車輪に設けられる車輪ハブと、前記アクスルと車両ハブの一方と係合し、前記アクスルと車両ハブの他方と係合するために前記車両ハブに対して軸線方向内側に可動のクラッチリングと、自動で係合及び係合解除を行うために前記クラッチリングの動きを誘発する真空作動ダイヤフラムを有する自動アクチュエータと、
    車輪ハブ内で軸線方向に移動するように取り付けられるようになっており、前記ダイヤフラムの面に対して作用する、ディスク状第１部材と、
    前記車輪ハブ内で手動で回転されるように取り付けられるようになった、前記第１部材と隣接した第２部材と、
    前記部材のうちの一方の部材に設けられ、前記部材のうちの他方の部材に向かって差し向けられた斜面形状カムと、前記部材のうちの他方の部材に設けられたカム従動体とを有し、
    このカム従動体は、前記カムの軸線方向に差し向けられた支持面に載止し且つこれによって移動されるようになっており、前記第２部材を回転させると、前記第１部材が前記第２部材から軸線方向に遠ざかるようにシフトする、ことを特徴とする手動式アクチュエータ。
19. 前記カムは前記第２部材に連結されており且つ前記第２部材から軸線方向外方に前記第１部材に向かって突出しており、前記第１部材には前記カムを受け入れるための円弧状スロットが形成されており、前記カム従動体は前記第１部材に前記スロットと隣接して形成されている、請求項１８に記載のアクチュエータ。
20. 前記カムは、前記第２部材を軸線方向から見たとき、前記円弧状スロットと相補的な円弧状形体を有する、請求項１９に記載のアクチュエータ。
21. 前記第１部材は、その周縁部から突出した少なくとも一つのタブを有し、このタブは、前記第１部材の軸線方向移動を許容するが前記第１部材が回転しないように、ハブハウジングの軸線方向に配置された凹所と係合するようになっている、請求項１８に記載のアクチュエータ。
22. 前記第２部材には、前記第２部材の回転を許容するが前記第２部材の軸線方向移動を拘束するため、ハブハウジングに設けられた保持手段と係合するようになった保持部分が設けられている、請求項１８に記載のアクチュエータ。
23. 前記第２部材は、前記第２部材を手動で回転できるようにするため、ハブハウジングに設置した場合に外部に露呈されるようになったグリップ部分を有する、請求項１８に記載のアクチュエータ。
24. 前記カムの支持面には、その軸線方向最内領域と隣接して戻り止めが形成されており、この戻り止めは、前記カム従動体を受け入れて前記カム従動体及びその関連した部材を取り外し自在に保持するようになっている、請求項１８に記載のアクチュエータ。
25. 前記カムは、前記第１部材と前記第２部材との間の予め選択された位置を越えた相対回転を阻止するストップ部分を前記戻り止めと隣接して有する、請求項２４に記載のアクチュエータ。

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