JP4598288B2

JP4598288B2 - トランスファ装置

Info

Publication number: JP4598288B2
Application number: JP2001064747A
Authority: JP
Inventors: 伸司山崎
Original assignee: Ｇｋｎドライブラインジャパン株式会社
Priority date: 2001-03-08
Filing date: 2001-03-08
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2021-03-08
Also published as: JP2002264686A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、４輪駆動モードと２輪駆動モードの切り換え機能を備えたトランスファ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来のトランスファ装置２０１を示している。
【０００３】
このトランスファ装置２０１は、入力軸２０３、トランスファドライブシャフト２０５、Ｈｉ−Ｌｏｗ切り換え機構２０７、ベベルギア式のセンターデフ２０９、２−４切り換え機構２１１、前輪側動力伝達系の一部を構成するチェーン伝動機構２１３などから構成されている。
【０００４】
入力軸２０３はトランスミッションの出力軸に連結されており、エンジンの駆動力を受けて回転する。
【０００５】
トランスファドライブシャフト２０５は入力軸２０３と同軸に配置されている。
【０００６】
Ｈｉ−Ｌｏｗ切り換え機構２０７は、トランスファドライブシャフト２０５とカウンターシャフト２１５との間に設けられた減速ギヤ組２１７、Ｈｉ−Ｌｏｗ切り換えスリーブ２１９、変速機レバー２２１などから構成されている。
【０００７】
Ｈｉ−Ｌｏｗ切り換えスリーブ２１９は、変速機レバー２２１によってシフト操作され、入力軸２０３をトランスファドライブシャフト２０５に固定されたギア２２３に直接連結させるＨｉポジション（直結：高速）と、入力軸２０３を減速ギヤ組２１７に連結させるＬｏｗポジション（低速）にシフトされる。
【０００８】
Ｈｉ−Ｌｏｗ切り換えスリーブ２１９がＨｉポジションにシフトされると、入力軸２０３の回転は、減速ギヤ組２１７をバイパスして、トランスファドライブシャフト２０５に等速で伝達される。
【０００９】
また、Ｈｉ−Ｌｏｗ切り換えスリーブ２１９がＬｏｗポジションにシフトされると、入力軸２０３の回転は減速ギヤ組２１７で減速されてからトランスファドライブシャフト２０５に伝達される。
【００１０】
センターデフ２０９は、トランスファドライブシャフト２０５に連結されたピニオンシャフト２２５、ピニオンシャフト２２５に支承されたピニオンギア２２７、ピニオンギア２２７とそれぞれ噛み合った前後のサイドギア２２９，２３１からなり、トランスファドライブシャフト２０５を介してピニオンシャフト２２５に入力する回転をピニオンギア２２７からサイドギア２２９，２３１に配分する。
【００１１】
前輪側のサイドギア２２９はフリー回転状態にされており、後輪側のサイドギア２３１は動力伝達系２３３を介して後輪側に連結されている。
【００１２】
また、ピニオンシャフト２２５に連結されたデフケース２３５と後輪側サイドギア２３１との間には、粘性流体の剪断抵抗により回転差に応じて差動を制限するカップリング２３７が配置されている。
【００１３】
２−４切り換え機構２１１は、前輪側サイドギア２２７、チェーン伝動機構２１３の駆動側スプロケット２３９、トランスファドライブシャフト２０５に連結されたクラッチギア２４１、２−４切り換えスリーブ２４３、トランスファレバー２４５、ダブルコーンのシンクロ機構２４７などから構成されている。
【００１４】
２−４切り換えスリーブ２４３は、トランスファレバー２４５によってシフト操作され、クラッチギア２４１とサイドギア２２７とを連結する２ＷＤポジションと、サイドギア２２７とスプロケット２３９とを連結する４ＷＤポジションと、サイドギア２２７とスプロケット２３９とクラッチギア２４１とを連結する４ＷＤのデフロックポジションとにシフトされる。
【００１５】
シンクロ機構２４７は、２−４切り換えスリーブ２４３のシフトに伴って、２−４切り換えスリーブ２４３と上記の各連結部材とを同期回転させる。
【００１６】
２−４切り換えスリーブ２４３が２ＷＤポジションにシフトされると、サイドギア２２７とスプロケット２３９との連結が解除されて前輪側が切り離されると共に、クラッチギア２４１（トランスファドライブシャフト２０５）とサイドギア２２７とを連結してサイドギア２２７の空転を防止することによって、車両は後輪駆動の２輪駆動状態になる。
【００１７】
また、２−４切り換えスリーブ２４３が４ＷＤポジションにシフトされると、サイドギア２２７に配分された回転がチェーン伝動機構２１３から動力伝達系２４９を介して前輪側に伝達され、車両は４輪駆動状態になる。
【００１８】
また、２−４切り換えスリーブ２４３が４ＷＤのデフロックポジションにシフトされると、上記の４輪駆動状態でさらにクラッチギア２４１とサイドギア２２７が連結されてセンターデフ２０９の差動回転がロックされる。
【００１９】
変速機レバー２２１とトランスファレバー２４５の操作は連動しており、上記のような高速状態、低速状態、２輪駆動状態、４輪駆動状態、４輪駆動のデフロック状態の内から有用な組み合わせを選択する。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、トランスファ装置２０１は、上記のように、センターデフ２０９と２−４切り換え機構２１１とが分散して設けられているから、それぞれに１セットずつの構成部材が必要である。
【００２１】
従って、それだけ構造が複雑で、部品点数が多く、重量が嵩むと共に、組み付けが面倒であり、コスト高となってしまう。
【００２２】
また、トランスファ装置２０１は、センターデフ２０９と２−４切り換え機構２１１が軸方向に分散して配置されていことにより、それだけ軸方向に大型になっており、広い配置スペースが必要である上に、上記のように重量が嵩むので車載性が悪く、周辺レイアウトに影響を与えてしまうという問題もあった。
【００２３】
また、センターデフ２０９と２−４切り換え機構２１１が軸方向に分散していると、車体の前後方向のバランスが取りずらいという問題も有している。
【００２４】
そこで、この発明は、構造簡単で、部品点数が少なく、軽量で、低コストであると共に、車載性に優れたトランスファ装置の提供を目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
請求項１のトランスファ装置は、原動機の駆動力によって回転するアウターケースと、その内部に相対回転自在に配置されたインナーケースと、インナーケースの回転を一対のサイドギアから車輪側に配分する差動機構と、アウターケースの回転をいずれか一方のサイドギアにだけ伝達する２輪駆動モード及びアウターケースの回転をインナーケースに伝達する４輪駆動モードの切り換えが可能な２−４切り換えクラッチとを備えたことを特徴としている。
【００２６】
例えば、アウターケースと一体に回転するクラッチリングを設け、このクラッチリングと一方のサイドギアとを相対移動可能に連結しておき、さらに、このクラッチリングとインナーケースとの間に噛み合いクラッチを設ければ、本発明での２−４切り換えクラッチが構成される。
【００２７】
この２−４切り換えクラッチを噛み合わせると（４輪駆動モード）、エンジンの駆動力はアウターケースから２−４切り換えクラッチ（クラッチリング）を介してインナーケースに伝達され、差動機構（センターデフ）から前輪側と後輪側に配分されて、車両は４輪駆動状態になる。
【００２８】
このとき、クラッチリングと一方のサイドギアとの連結を維持しておけば、センターデフの差動回転がロックされ、これらの連結を解除すれば、センターデフの差動回転はフリーになる。
【００２９】
また、２−４切り換えクラッチの噛み合いを解除すると(２輪駆動モード)、インナーケースが切り離されて他方のサイドギア側車輪に対する駆動力が遮断されると共に、一方のサイドギア側車輪には、アウターケースとクラッチリングとこのサイドギアとを介して駆動力が伝達され、車両は２輪駆動状態になる。
【００３０】
また、２輪駆動状態でサイドギアの空転によるトルクの抜けが生じないから、２ＷＤポジションにおいてクラッチギア２４１とサイドギア２２７とを連結する必要がある従来例と異なって、サイドギアの空転を防止する機構が不要である。
【００３１】
また、上記のように、本発明のトランスファ装置は、差動機構(センターデフ)に２−４切り換えクラッチが組み込まれているから、センターデフ２０９と２−４切り換え機構２１１が軸方向に分散配置されている従来例と異なって、構造が簡単で、部品点数が極めて少なく、軽量で、組み付けが容易であり、低コストに構成されている。
【００３２】
また、差動機構と２−４切り換えクラッチとをユニット化したことによって軸方向にコンパクトになり、狭いスペースに配置できるから、上記のように軽量であることと相俟って、車載性が大幅に向上することができる。
【００３３】
また、差動機構と２−４切り換えクラッチの重量が１個所に集中するから、これらが軸方向に分散している従来例と較べて、車体の前後方向のバランスが取り易い。
【００３４】
また、上記のように、２輪駆動状態でサイドギアの空転を防止する機構が不要であるから、構造がさらに簡単になり、低コストに実施できる。
【００３５】
請求項２の発明は、請求項１に記載されたトランスファ装置であって、２−４切り換えクラッチが噛み合いクラッチであり、その噛み合いに先立って噛み合い歯を互いに同期回転させるシンクロ機構を設けたことを特徴としており、請求項１の構成と同等の作用・効果を得ることができる。
【００３６】
また、車両の走行中でも、シンクロ機構によって２−４切り換えが可能であり、操作性を向上することができる。
【００３７】
また、シンクロ機構を２−４切り換えクラッチ（噛み合いクラッチ）に組み込んだから、センターデフ２０９と２−４切り換え機構２１１に加えてシンクロ機構２４７が軸方向に分散配置されている従来例と較べて、軸方向にさらにコンパクトになり、車載性を向上することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
図１と図２によってトランスファ装置１（本発明の一実施形態）の説明をする。
【００３９】
トランスファ装置１は請求項１の特徴を備えている。また、前後の方向はトランスファ装置１を用いた４輪駆動車の前後の方向であり、各図の左方はこの車両の前方に相当する。なお、符号を与えていない部材等は図示されていない。
【００４０】
トランスファ装置１は、図１と図２に示すように、アウターケース３、インナーケース５、ベベルギア式の差動機構７、前輪側動力伝達系の一部を構成するチェーン伝動機構９、クラッチリング１１、噛み合い部１３、噛み合いクラッチ１５（２−４切り換えクラッチ）、アクチュエータ、コントローラなどから構成されている。
【００４１】
トランスファ装置１はトランスファケースの内部に配置されており、アウターケース３の前後のボス部１７，１９はボールベアリング２１，２３を介してトランスファケースに支承されている。また、トランスファケースの内部にはオイル溜りが形成されている。
【００４２】
インナーケース５は、その外周をアウターケース３の内周によって回転自在に支承されている。
【００４３】
トランスファ装置１は、図３の従来例と同様に、副変速機であるＨｉ−Ｌｏｗ切り換え機構が前段に配置されており、エンジン（原動機）の駆動力は、トランスミッションからこのＨｉ−Ｌｏｗ切り換え機構に入力し、高速（Ｈｉ）または低速（Ｌｏｗ）の２段階に変速され、トランスファドライブシャフト２５(図２)を回転させる。
【００４４】
図２のように、トランスファドライブシャフト２５にはギア２７が固定されており、図１のように、アウターケース３のボス部１７にはギア２９がスプライン連結されている。トランスファドライブシャフト２５の回転はギア２７，２９を介してアウターケース３に伝達され、これを回転させる。
【００４５】
差動機構７は、複数本のピニオンシャフト３１、これと同数のピニオンギア３３、出力側サイドギア３５，３７などから構成されている。
【００４６】
各ピニオンシャフト３１は、インナーケース５に設けられた貫通孔３９に端部を係合し、スプリングピンで固定されている。ピニオンギア３３はピニオンシャフト３１上に回転自在に支承されており、サイドギア３５，３７はそれぞれ前後から各ピニオンギア３３と噛み合っている。
【００４７】
また、インナーケース５には、各ピニオンギア３３の遠心力及びサイドギア３５，３７との噛み合いによって生じた噛み合い反力を受ける球面ワッシャ部４１が形成されている。
【００４８】
サイドギア３５はボス部１７に形成された支承部４３によって支承されている。また、サイドギア３５には前輪側の車軸４５がスプライン連結されており、この車軸４５はニードルベアリング４７によってボス部１７に支承されている。
【００４９】
また、図２のように、チェーン伝動機構９は一対のスプロケット４９，５１とこれらを連結するサレントチェーン５３から構成されており、スプロケット４９は車軸４５にスプライン連結され、スプロケット５１は前輪側のカウンターシャフト５５にスプライン連結されている。
【００５０】
サイドギア３５はこのような前輪側動力伝達系とフロントデフ（エンジンの駆動力を左右の前輪に配分するデファレンシャル装置）とを介して左右の前輪側に連結されている。
【００５１】
また、サイドギア３７はボス部１９に形成された支承部５７によって支承されており、後輪側の車軸５９がスプライン連結されている。
【００５２】
サイドギア３７はこのような後輪側動力伝達系とリヤデフ（エンジンの駆動力を左右の後輪に配分するデファレンシャル装置）とを介して左右の後輪側に連結されている。
【００５３】
また、サイドギア３５，３７とアウターケース３との間にはそれぞれスラストワッシャ６１，６３が配置され、サイドギア３５，３７の噛み合い反力を受けている。
【００５４】
図１のように、クラッチリング１１は、リング部６５と、リング部６５上に周方向等間隔に形成された連結部６７からなり、リング部６５はアウターケース３の内部に、インナーケース５の後端側と対向して配置されている。
【００５５】
また、クラッチリング１１は各連結部６７をアウターケース３に形成された貫通孔６９に貫通させて、アウターケース３と軸方向移動自在に連結されている。
【００５６】
噛み合い部１３は、サイドギア３７の外周とクラッチリング１１の内周との間に設けられている。
【００５７】
噛み合いクラッチ１５は、インナーケース５とクラッチリング１１（リング部６５）の対向端部にそれぞれ形成された噛み合い歯７１，７３から構成されている。
【００５８】
クラッチリング１１には操作部材７５が連結されており、アクチュエータは操作部材７５を介してクラッチリング１１を、噛み合いクラッチ１５の噛み合い位置と、図１に示す噛み合い解除位置との間でシフト操作する。
【００５９】
また、噛み合い部１３は、クラッチリング１１が噛み合い位置にシフトされると連結が解除され、噛み合い解除位置にシフトされると、図１のように、連結される。
【００６０】
噛み合いクラッチ１５が噛み合うと、エンジンの駆動力はアウターケース３からクラッチリング１１と噛み合いクラッチ１５とを介してインナーケース５に伝達され、差動機構７から上記の各動力伝達系を介して前輪側と後輪側とに配分され、車両は４輪駆動状態になる。
【００６１】
このとき、噛み合い部１３では、上記のように、クラッチリング１１とサイドギア３７との連結が解除されるから、差動機構７の差動回転はフリーになる。
【００６２】
車両が４輪駆動状態になると、悪路の走破性や脱出性、車体の安定性などが向上する。
【００６３】
また、悪路走行中などに、前輪と後輪の間に駆動抵抗差が生じると各ピニオンギア３３の自転によってエンジンの駆動力は前後各側に差動配分される。
【００６４】
トルクの伝達中、噛み合い反力によって各ピニオンギア３３は球面ワッシャ部４１に押圧され、サイドギア３５，３７は噛み合い反力によりスラストワッシャ６１，６３を介してアウターケース３に押圧され、これらの押圧部で摩擦抵抗が発生する。
【００６５】
この摩擦抵抗によってトルク感応型の差動制限機能が得られるから、大きなトルクが掛かる発進時や加速時に発進性と加速性が向上すると共に、車体が安定し、また、前後輪が空転しない範囲で悪路の走破性が向上する。
【００６６】
なお、噛み合い部１３を軸方向に延長し、噛み合いクラッチ１５が噛み合った状態でも噛み合い部１３の連結が維持されるようにすれば、差動機構７の差動回転がロックされるから悪路の走破性や脱出性が大きく向上する。
【００６７】
また、噛み合いクラッチ１５の噛み合いを解除すると、インナーケース５から前輪側までが切り離されると共に、後輪側にはサイドギア３７を介して駆動力が伝達されるから、車両は後輪駆動の２輪駆動状態になり、前輪側の抵抗が減ることにより旋回性とエンジンの燃費を向上することができる。
【００６８】
また、従来例と異なって、２輪駆動状態でサイドギア３５，３７の空転によるトルクの抜けが生じないから、これらの空転を防止する機構は不要である。
【００６９】
また、左右の前輪とその車軸との間にそれぞれハブクラッチを配置し、これらのハブクラッチを噛み合いクラッチ１５の噛み合い解除と同期して連結を解除すれば、インナーケース５から左右の前車軸までの動力伝達系が、エンジンの駆動力と前輪の連れ回り回転力の両方から切り離されて回転が停止するから、振動の軽減によって乗り心地が向上し、動力伝達系各部の磨耗が軽減されて耐久性が向上し、回転抵抗の低減分だけエンジンの負担が軽減し、燃費をさらに向上することができる。
【００７０】
なお、本実施形態ではこれらのハブクラッチは噛み合いクラッチ１５の噛み合いと同期して連結させる。
【００７１】
コントローラは、Ｈｉ−Ｌｏｗ切り換え機構の切り換えと、噛み合いクラッチ１５の断続とを行い、上記のような高速状態、低速状態、２輪駆動状態、４輪駆動状態（あるいは、４輪駆動の差動回転ロック状態）の内から有用な組み合わせ選択する。
【００７２】
アウターケース３には上記の貫通孔６９の他に、ボス部１７，１９の内周に螺旋状のオイル溝が形成されている。
【００７３】
アウターケース３の下半部はトランスファケースのオイル溜りに浸されており、回転に伴ってこのオイルが貫通孔６９と螺旋状オイル溝からアウターケース３に流出入し、差動機構７の各ギアの噛み合い部、ピニオンシャフト３１の外周とピニオンギア３３との摺動部、スラストワッシャ６１，６３、各球面ワッシャ部４１、サイドギア３５，３７の支承部４３，５７、噛み合い部１３、噛み合いクラッチ１５などを充分に潤滑・冷却する。
【００７４】
こうして、トランスファ装置１が構成されている。
【００７５】
トランスファ装置１は、上記のように、差動機構７に噛み合いクラッチ１５(２−４切り換え機能)を組み込んだから、センターデフ２０９と２−４切り換え機構２１１が軸方向に分散配置されている従来例と異なって、構造が簡単であり、部品点数が極めて少なく、軽量で、組み付けが容易であり、低コストに構成されている。
【００７６】
また、差動機構７と噛み合いクラッチ１５とをアウターケース３の内部でユニット化したことによって軸方向にコンパクトになり、狭いスペースに配置することができるから、上記のように軽量であることと相俟って、車載性が大幅に向上することができる。
【００７７】
また、差動機構７と噛み合いクラッチ１５の重量が１個所に集中するから、これらが軸方向に分散している従来例と較べて、車体の前後方向のバランスが取り易い。
【００７８】
また、上記のように２輪駆動状態でサイドギア３５，３７の空転を防止する機構が不要であるから、２ＷＤポジションではクラッチギア２４１とサイドギア２２７とを連結する機構が必要な従来例と異なって、構造がさらに簡単であり、低コストとすることができる。
【００７９】
なお、請求項２の構成のように、噛み合いクラッチ１５において、インナーケース５（噛み合い歯７１）とクラッチリング１１（噛み合い歯７３）との間に、噛み合いに先立ってこれらを同期回転させるシンクロ機構を設ければ、車両の走行中でも２−４切り換えが可能になり、操作性を向上することができる。
【００８０】
また、このようにシンクロ機構を噛み合いクラッチ１５に組み込めば、センターデフ２０９と２−４切り換え機構２１１に加えてシンクロ機構２４７が軸方向に分散配置されている従来例と較べて、軸方向にさらにコンパクトになり、車載性を向上することができる。
【００８１】
また、シンクロ機構は、クラッチリング１１のシフトに応じて連結が断続する噛み合い部１３に設けてもよい。
【００８２】
なお、ここでは、差動機構にベベルギア式の差動機構を用いた例を示したが、本発明の差動機構はこれに限らない。
【００８３】
例えば、プラネタリーギア式の差動機構、回転ケースの収容孔に摺動自在に収容されたピニオンギアによって一対の出力側サイドギアを連結した差動機構、ウォームギアを用いた差動機構などでも実施可能である。
【００８４】
また、２−４切り換えクラッチを操作するアクチュエータは、例えば、空気式や油圧式のような流体圧アクチュエータ、電磁式アクチュエータ、電動モータを用いた電動アクチュエータなど、何れの動力を用いたどのようなアクチュエータでもよいことはもちろんである。
【００８５】
また、レバーなどにより２−４切り換えクラッチを手動で操作するように構成してもよい。
【００８６】
【発明の効果】
請求項１のトランスファ装置は、差動機構に２−４切り換えクラッチが組み込まれているから、従来例と異なって、構造が簡単で、部品点数が極めて少なく、軽量であり、組み付けが容易で、低コストとすることができる。
【００８７】
また、差動機構と２−４切り換えクラッチとをユニット化したことによって軸方向にコンパクトになり、狭いスペースに配置できるから、軽量であることと相俟って車載性を大幅に向上することができる。
【００８８】
また、差動機構と２−４切り換えクラッチの重量が１個所に集中するから、車体の前後方向のバランスが取り易い。
【００８９】
また、２輪駆動時にサイドギアの空転を防止する機構が不要であるから、構造がさらに簡単になり、低コストとすることができる。
【００９０】
請求項２のトランスファ装置は、請求項１の構成と同等の効果を得ることができる。
【００９１】
また、車両の走行中でもシンクロ機構によって２−４切り換えが可能であり、操作性を向上することができる。
【００９２】
また、シンクロ機構を噛み合いクラッチに組み込んだから軸方向にさらにコンパクトになり、車載性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の実施形態を含む動力伝達系のスケルトン機構図である。
【図３】従来例の断面図である。
【符号の説明】
１トランスファ装置
３アウターケース
５インナーケース
７ベベルギア式差動機構
１５噛み合いクラッチ（２−４切り換えクラッチ）
３５，３７出力側サイドギア

Claims

原動機の駆動力によって回転するアウターケースと、その内部に相対回転自在に配置されたインナーケースと、インナーケースの回転を一対のサイドギアから車輪側に配分する差動機構と、アウターケースの回転をいずれか一方のサイドギアにだけ伝達する２輪駆動モード及びアウターケースの回転をインナーケースに伝達する４輪駆動モードの切り換えが可能な２−４切り換えクラッチとを備えたことを特徴とするトランスファ装置。
請求項１に記載された発明であって、２−４切り換えクラッチが噛み合いクラッチであり、その噛み合いに先立って噛み合い歯を互いに同期回転させるシンクロ機構を設けたことを特徴とするトランスファ装置。