JP6332050B2 - 車両の断接装置 - Google Patents

Description

本発明は、入力軸と出力軸との間の動力伝達経路上に介挿されて、これらの回転軸間を断接する車両の断接装置に係り、特に、入力軸と出力軸とが同回転軸心上に配置される構造を有する断接装置の構造に関するものである。

エンジンから左右の主駆動輪へ駆動力を伝達する２輪駆動状態と、そのエンジンから左右の副駆動輪にも駆動力を伝達する４輪駆動状態とに選択的に切り替えることができる４輪駆動車両が知られている。例えば、特許文献１に記載された４輪駆動車両がそれである。このような４輪駆動車両の駆動状態を切り替える機構として例えば断接装置が用いられる。

特許文献１の４輪駆動車両では、主駆動輪と副駆動輪とに駆動力を配分するトランスファに前記断接装置が設けられている。特許文献１に記載のトランスファは、エンジンから主駆動輪へ伝達される駆動力の一部が入力される入力軸と、プロペラシャフトを駆動するためのリングギヤが接続された出力軸と、その入力軸と出力軸との間を断接する断接装置とを含んで構成されており、２輪駆動状態では、断接装置によって入力軸と出力軸との間の動力伝達が遮断され、４輪駆動状態では、断接装置によって入力軸と出力軸とが動力伝達可能に接続される。ところで、特許文献１にあっては、断接装置の構造上、トランスファ内に収容される入力軸と出力軸とが異なる回転軸心上に配置される構造をとっており、トランスファが径方向に大型化していた。

米国特許第８０４２６４２号明細書

これに対して、本願発明者らは、現時点では未公知ながら、入力軸と出力軸との間の動力伝達経路上に介挿される断接装置として、アクチュエータと、そのアクチュエータによって係合状態が制御される補助クラッチと、その補助クラッチのトルク容量に応じた推力を発生させるボールカムと、そのボールカムによって前記入力軸の回転軸心と平行に移動させられる断接スリーブと、その断接スリーブを、前記ボールカムの推力に対して抗う方向に付勢する第１スプリングと、前記入力軸の軸方向において、前記ボールカムと前記断接スリーブとの間に設けられ、前記入力軸に対して軸方向に相対移動可能に設けられているピストンと、前記入力軸の外周面に相対回転不能かつ軸方向の相対移動不能に固定されている環状のホルダと、前記入力軸の軸方向において、そのホルダと前記ボールカムとの間に介挿され、そのホルダとボールカムとを前記軸方向で離間する方向に付勢する第２スプリングとを、含んで構成される新規の構造を提案している。上記構造を有する断接装置にあっては、入力軸と出力軸と断接装置とを同じ回転軸心上に配置することができ、装置の大型化を防止することができる。

ところで、上述した断接装置において、前記ホルダは、前記断接スリーブの位置を保持するために設けられている。ホルダは、入力軸に圧入等によって固定されており、このホルダ、ボールカムおよび入力軸によって区画される空間が形成される。また、ボールカムは、断接装置の断接状態が切り替えられる毎に作動するが、ボールカムの作動が繰り返されると、ホルダとボールカムとが摺動する面の僅かな隙間から、オイルが前記空間に入り込んで空間内に溜まることが検出された。従って、空間内に油が溜まった状態でボールカムが作動すると、空間内で油圧が発生し、ボールカムの推力が低下する可能性があった。また、ホルダが入力軸に圧入によって固定されている場合には、油圧によってホルダが抜け落ちる可能性も生じる。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、入力軸と出力軸との間の動力伝達を断接する断接装置を備えた車両において、断接装置の断接状態を切り替えるための推力を確保できる構造を提供することにある。

上記目的を達成するための、第１発明の要旨とするところは、(a)入力軸とその入力軸と同じ回転軸心上に配置されている出力軸との間の動力伝達経路上に設けられ、その入力軸と出力軸との間の動力伝達を断接する車両の断接装置であって、(b)アクチュエータと、(c)そのアクチュエータによってトルク容量が制御される補助クラッチと、(d)その補助クラッチのトルク容量に応じた推力を発生させるボールカムと、(e)そのボールカムによって前記回転軸心と平行に移動させられる断接スリーブと、(f)その断接スリーブを、前記ボールカムの推力に対して抗う方向に付勢する第１スプリングと、(g)前記入力軸の軸方向において、前記ボールカムと前記断接スリーブとの間に配置され、前記ボールカムによって前記入力軸に対して軸方向に相対移動可能に設けられているピストンと、(h)前記入力軸の外周面に相対回転不能かつ軸方向の相対移動不能に固定されている環状のホルダと、(i)前記入力軸の軸方向において、そのホルダと前記ボールカムとの間に介挿され、そのホルダとボールカムとを前記軸方向で離間する方向に付勢する第２スプリングと、を備え、(j)前記ボールカムは、内周部が前記入力軸に相対回転不能かつ軸方向への相対移動可能にスプライン嵌合され、その内周部が前記入力軸の外周面に摺接するとともに、前記ホルダの外周面と周方向に渡って摺接するカム部材を備えており、(k)前記ホルダと前記入力軸と前記カム部材とによって区画される空間と、外部空間とを連通する油路が形成されていることを特徴とする。

このようにすれば、ホルダと入力軸とカム部材とによって区画される空間と、外部空間とを連通する油路が形成されることで、ボールカムの作動中に前記空間内に溜まったオイルがその油路を通って排出されるため、ボールカムの作動中に前記空間内で油圧が発生することが防止され、ボールカムの推力低下を抑制することができる。また、ホルダの抜け落ちについても防止することができる。

また、好適には、第１発明の車両の断接装置において、前記油路は、前記カム部材に形成されそのカム部材を径方向に貫通する穴、前記カム部材に形成されそのカム部材を軸方向に貫通する穴、前記ホルダに形成されそのホルダを軸方向に貫通する穴、前記入力軸に形成されその入力軸の内部に形成されている軸穴とを連通する穴、前記カム部材と前記ホルダとの合わせ面の一部に形成される間隙、前記ホルダと前記入力軸との間の合わせ面の一部に形成される間隙、前記カム部材と前記入力軸との合わせ面の一部に形成される間隙の少なくとも１つである。

また、好適には、エンジンと副駆動輪との間の動力伝達経路上に設けられている第１クラッチと、その第１クラッチとその副駆動輪との間の動力伝達経路上に設けられている第２クラッチとを備えた４輪駆動車両において、前記断接装置は、前記第１クラッチおよび第２クラッチの少なくとも一方である。また、好適には、２輪駆動時は前輪にエンジンの動力が伝達されるとともに、４輪駆動時は前輪および後輪にエンジンの動力が伝達される形式の４輪駆動車両において、前記断接装置は、エンジンの動力を前輪および後輪に分配するトランスファ内に設けられ、そのエンジンと後輪との間の動力伝達経路を選択的に断接するものである。

本発明が好適に適用された４輪駆動車両の構成を概略的に説明する骨子図である。 図１のトランスファの構成を説明する断面図である。 図２のトランスファにおいて、入力軸、ホルダ、ボールカムによって形成される環状空間の構造を示す図である。 本発明の他の実施例である入力軸、ホルダ、ボールカムによって形成される環状空間の構造を示す図である。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明が好適に適用された４輪駆動車両１０の構成を概略的に説明する骨子図である。図１において、４輪駆動車両１０は、エンジン１２を駆動源とし、そのエンジン１２の動力を主駆動輪に対応する左右の前輪１４Ｌ、１４Ｒ（特に区別しない場合には、それら前輪１４Ｌおよび前輪１４Ｒを前輪１４という）に伝達する第１の動力伝達経路と、そのエンジン１２の動力を副駆動輪に対応する左右の後輪１６Ｌ、１６Ｒ（特に区別しない場合には、それら後輪１６Ｌおよび後輪１６Ｒを後輪１６という）に伝達する第２の動力伝達経路とを有しているＦＦベースの４輪駆動装置を備えている。この４輪駆動車両１０の２輪駆動状態では、エンジン１２から自動変速機１８を介して伝達された駆動力がフロントデフ２０および左右の車軸２２Ｌ、２２Ｒを経由して左右の前輪１４Ｌ、１４Ｒへ伝達される。この２輪駆動状態では、少なくともトランスファ２６に設けられた第１クラッチ(断接装置)２４が解放され、プロペラシャフト２８、リアデフ３０および後輪１６へは駆動力が伝達されない。しかし、４輪駆動状態では、上記２輪駆動状態に加えて、第１クラッチ２４および第２クラッチ３２が共に係合され、上記プロペラシャフト２８およびリアデフ３０等を経由して後輪１６へエンジン１２からの駆動力が伝達される。なお、図１では図示されていないが、エンジン１２と自動変速機１８との間には、流体伝動装置であるトルクコンバータ或いはクラッチが設けられている。また、第１クラッチ２４が本発明の断接装置に対応している。

自動変速機１８は、例えば、複数の遊星歯車装置および摩擦係合装置（クラッチ、ブレーキ）を備えてそれら摩擦係合装置を選択的に係合させることで変速段が選択される形式の有段式自動変速機で構成されている。なお、上記自動変速機１８は、常時噛合型平行軸式変速機の変速段がシフトアクチュエータおよびセレクトアクチュエータによって選択される形式の有段式自動変速機で構成されていても良い。また、上記自動変速機１８は、伝動ベルトが巻き掛けられた一対の有効径が可変の可変プーリの有効径を変化させることで変速比が連続的に変化させられる形式の無段変速機で構成されていても良い。上記自動変速機１８は公知の技術であるため、具体的な構造や作動の説明については省略する。

フロントデフ２０は、回転軸心Ｃ１まわりに回転可能に設けられ、自動変速機１８の出力歯車１８ａと噛み合うリングギヤ２０ｒと、そのリングギヤ２０ｒに固定されたデフケース(デファレンシャルケース)２０ｃと、そのデフケース２０ｃ内に収容された差動歯車機構２０ｄとを有しており、前輪１４の左右の車軸２２Ｌ、２２Ｒの差回転を許容しつつリングギヤ２０ｒに伝達された駆動力を左右の車軸２２Ｌ、２２Ｒへ伝達する。なお、上記デフケース２０ｃには、トランスファ２６に設けられた入力軸３４の外周歯と嵌合する内周歯が形成されている。これにより、エンジン１２からデフケース２０ｃを介して左右の前輪１４Ｌ、１４Ｒへ伝達する駆動力の一部が、入力軸３４を介してトランスファ２６に入力されるようになっている。

左右の後輪１６へ駆動力を配分するリアデフ３０には、図１に示すように、プロペラシャフト２８の後輪１６側の端部にカップリング３６を介して連結されたドライブピニオン３８と相対回転不能に係合する円筒状の第１回転部材４０のリングギヤ４０ａと、その第１回転部材４０と後輪１６の一対の車軸４２Ｌ、４２Ｒとの間を選択的に連結する第２クラッチ３２と、その第２クラッチ３２を介して入力されるエンジン１２からの駆動力を後輪１６の左右の車軸４２Ｌ、４２Ｒに適宜差回転を与えつつ伝達する差動歯車装置４２とが、備えられている。

上記差動歯車装置４２は、図１に示すように、回転軸心Ｃ２まわりに回転可能に支持されたデフケース(デファレンシャルケース)４２ｃと、後輪１６の一対の車軸４２Ｌ、４２Ｒにそれぞれ連結され、デフケース４２ｃ内において互いに対向する状態で回転軸心Ｃ２まわりに回転可能にそのデフケース４２ｃに支持された一対のサイドギヤ４２ａと、回転軸心Ｃ２に直交する回転軸心Ｃ３まわりに回転可能にデフケース４２ｃに支持され、一対のサイドギヤ４２ａと噛み合う状態でそれらの間に配置された一対のピニオン４２ｂとを有している。また、差動歯車装置４２は公知の技術であるため、具体的な構造や作動の説明については省略する。

カップリング３６は、図１に示すように、プロペラシャフト２８と第１回転部材４０との間に設けられ、一方の回転要素３６ａと他方の回転要素３６ｂとの間でトルク伝達を行う。また、カップリング３６は、例えば湿式多板クラッチで構成される電子制御カップリングであり、カップリング３６の伝達トルクを制御することにより、前後輪のトルク配分を１００：０〜５０：５０の間で連続的に変更することができる。

図１に示すように、円筒状の第１回転部材４０の内周側を車軸４２Ｌが貫通している。また、第１回転部材４０の差動歯車装置４２側とは反対側の端部にはリングギヤ４０ａが形成されており、そのリングギヤ４０ａがドライブピニオン３８と噛み合わされている。このため、第１回転部材４０はドライブピニオン３８と一体的に回転する。また、第１回転部材４０の差動歯車装置４２側の端部には、第２クラッチ３２の一部を構成するクラッチ歯４０ｂが形成されている。また、差動歯車装置４２のデフケース４２ｃの第１回転部材４０側の端部には、第２クラッチ３２の一部を構成するクラッチ歯４２ｄが形成されている。

第２クラッチ３２は、第１回転部材４０と差動歯車装置４２のデフケース４２ｃとの間を選択的に連結するための噛合クラッチ、すなわち第１回転部材４０と差動歯車装置４２との間を断接するための噛合クラッチである。また、第２クラッチ３２は、第１回転部材４０に形成されたクラッチ歯４０ｂと、デフケース４２ｃに形成されたクラッチ歯４２ｄと、それらクラッチ歯４０ｂおよびクラッチ歯４２ｄと噛合可能な内周歯４４ａが形成され、回転軸心Ｃ２と平行な方向に移動可能に設けられたスリーブ４４と、そのスリーブ４４を回転軸心Ｃ２と平行な方向に駆動させる第２クラッチアクチュエータ４６とを備える噛合式のドグクラッチである。なお、第２クラッチアクチュエータ４６は、図示しない電子制御装置から出力される指令信号によってスリーブ４４をその回転軸心Ｃ２と平行な方向に駆動させる。また、第２クラッチ３２には、スリーブ４４の内周歯４４ａを第１回転部材４０のクラッチ歯４０ｂに噛み合わせるのに先立って第１回転部材４０の回転とデフケース４２ｃの回転とを同期させるよく知られた同期装置４８が備えられている。なお、上記第２クラッチ３２では、第１クラッチ２４が開放されている２輪駆動状態において、図１に示すように、第２クラッチアクチュエータ４６によってスリーブ４４が差動歯車装置４２側に移動させられて、プロペラシャフト２８と後輪１６Ｌ、１６Ｒとの間すなわち第１回転部材４０とデフケース４２ｃとの間が解放されると、左右の後輪１６Ｌ、１６Ｒからプロペラシャフト２８が切り離されて、そのプロペラシャフト２８等の回転抵抗による車両の走行抵抗が低減される。

図２は、図１のトランスファ２６の構成を説明する断面図である。トランスファ２６は、図２に示すように、フロントデフ２０を構成するデフケース２０ｃを介してエンジンの駆動力の一部を前輪に伝達する円筒状の入力軸３４と、プロペラシャフト２８を駆動するためにそのプロペラシャフト２８の他端部に連結されたドリブンピニオン５０と噛み合うリングギヤ５２が形成された出力軸として機能する円筒軸部５３と、入力軸３４と円筒軸部５３との間の動力伝達を断接する第１クラッチ２４とを備えている。第１クラッチ２４が係合して入力軸３４と円筒軸部５３との間が接続されると、エンジン１２から伝達される駆動力の一部が、左右の前輪に出力され、駆動力の残部が、プロペラシャフト２８を介して左右の後輪へ出力される。なお、入力軸３４の軸穴３５の内部を前輪車軸２２が貫通している。

リングギヤ５２は、例えば斜歯またはハイポイドギヤが形成された傘歯車であり、そのリングギヤ５２の内周部が、円筒形状に形成されている円筒軸部５３に相対回転不能にスプライン嵌合されている。円筒軸部５３は、非回転部材であるケース５４内に設けられた軸受５６によって、回転軸心Ｃ１まわりに回転可能に片持ち状に支持されている。入力軸３４は、リングギヤ５２および円筒軸部５３の内側を貫通している。入力軸３４は、ケース５４内に設けられた一対の軸受５８ａ、５８ｂに両端部が支持されることで、回転軸心Ｃ１まわりに回転可能に支持されている。なお、スプライン嵌合にあっては、厳密には、スプライン嵌合部に形成されるガタ分だけ相対回転するが、その相対回転量は僅かであるため、本明細書では、スプライン嵌合されると相対回転不能であると記載する。言い換えれば、本明細書において、スプライン嵌合部のガタによる相対回転は許容するものとする。

第１クラッチ２４は、トランスファ２６の入力軸３４と、リングギヤ５２が接続された円筒軸部５３との間を断接する噛合クラッチである。第１クラッチ２４は、電磁ソレノイド６６および可動片６８を含んで構成されるアクチュエータ６９と、アクチュエータ６９によって係合状態が制御されるコントロールクラッチ７１と、コントロールクラッチ７１のトルク容量に応じた推力を発生させるボールカム８２と、ボールカム８２によって入力軸３４の回転軸心Ｃ１と平行に移動させられる可動スリーブ６０と、可動スリーブ６０をボールカム８２の推力に対して抗う方向に付勢するスプリング６４と、入力軸３４の軸方向においてボールカム８２と可動スリーブ６０との間に配置され、ボールカム８２によって入力軸３４に対して軸方向に相対移動可能に設けられているピストン７２と、入力軸３４の外周面に相対回転不能かつ軸方向の相対移動不能に固定されている環状のホルダ７４と、入力軸３４の軸方向においてホルダ７４とボールカム８２との間に介挿され、ホルダ７４とボールカム８２とを軸方向で離間する方向に付勢するスプリング７６とを、含んで構成されている。なお、本明細書において、特に言及しない限り、軸方向とは入力軸３４の軸方向、すなわち入力軸３４の回転軸心Ｃ１に平行な方向を示すものとする。また、可動スリーブ６０が、本発明の断接スリーブに対応し、スプリング６４が本発明の第１スプリングに対応し、コントロールクラッチ７１が本発明の補助クラッチに対応している。

アクチュエータ６９は、ケース５４内に設けられた環状の電磁ソレノイド６６と、ケース５４にスプライン嵌合された可動片６８とから構成されている。可動片６８は、円板状に形成され、その外周部にケース５４に形成されている内周歯とスプライン嵌合する外周歯が形成されている。可動片６８は、ケース５４とスプライン嵌合することで回転不能とされるとともに、軸方向に相対移動可能とされている。電磁ソレノイド６６に電流が流れると、電磁ソレノイド周辺に磁束が生じ、可動片６８が電磁ソレノイド６６側に向かって吸引される。

コントロールクラッチ７１は、外周部がケース５４の内周歯にスプライン嵌合されている一対の円板形状のクラッチディスク８４と、一対のクラッチディスク８４の間に挟み込まれるとともに内周部がボールカム８２を構成する後述する支持部材７８にスプライン嵌合されている円板形状のクラッチディスク８６と、から構成されている。コントロールクラッチ７１は、アクチュエータ６９によって制御され、コントロールクラッチ７１のトルク容量に比例して支持部材７８の回転速度が低下する。また、コントロールクラッチ７１が完全係合すると、ケース５４と支持部材７８とが接続されて支持部材７８が回転停止させられる。

ボールカム８２は、入力軸３４の外周面に配置される環状の支持部材７８と、入力軸３４に対して軸方向への相対移動可能な環状のカムピストン７０と、軸方向において支持部材７８とカムピストン７０との間に介挿されている球形状の複数個のボール８０と、から構成されている。なお、カムピストン７０が本発明のカム部材に対応している。

ボールカム８２の支持部材７８は、内周面が入力軸３４に対して摺動可能に構成され、外周部には、クラッチディスク８６が相対回転不能にスプライン嵌合されている。ボールカム８２のカムピストン７０は、内周部が入力軸３４に相対回転不能、かつ、軸方向への相対移動可能にスプライン嵌合されている。また、カムピストン７０の外周部には、軸方向において支持部材７８から遠ざかる方向に向かって伸びる円筒形状の円筒部７０ｂが形成されている。支持部材７８およびカムピストン７０の互いに対向する面（カム面）には、ボール８０を収容するカム溝７０ａ、７８ａがそれぞれ形成されている。ボール８０がそのカム溝７０ａ、７８ａ内に収容され、支持部材７８とカムピストン７０とが相対回転すると、ボール８０がカム溝７０ａ、７８ａ上を転がり、支持部材７８とカムピストン７０とが軸方向において互いに離間するように、カム溝７０ａ、７８ａの形状が形成されている。

可動スリーブ６０は環状に形成され、内周部が入力軸３４に形成されている外周歯とスプライン嵌合することで、入力軸３４に対して相対回転不能、且つ、軸方向の相対移動可能とされている。可動スリーブ６０の外周部には、円筒軸部５３の軸端に形成されている噛合歯５３ａと噛み合う噛合歯６０ａが形成されている。図２の回転軸心Ｃ１の紙面上側に示すように、噛合歯５３ａと噛合歯６０ａとの噛合が解除された状態では、円筒軸部５３と入力軸３４との接続が遮断される。一方、図２の回転軸心Ｃ１の紙面下側に示すように、噛合歯５３ａと噛合歯６０ａとが噛み合うと、円筒軸部５３と入力軸３４とが可動スリーブ６０を介して接続される。なお、図２において、回転軸心Ｃ１よりも紙面上側に示す可動スリーブ６０の位置を噛合遮断位置と定義し、回転軸心Ｃ１よりも紙面下側に示す可動スリーブ６０の位置を噛合位置と定義する。

軸方向において可動スリーブ６０と軸受５８ａとの間に、スプリング６４が介挿されている。スプリング６４は、スラスト軸受を介して可動スリーブ６０と当接し、その可動スリーブ６０を噛合位置方向（ボールカム８２の推力に対して抗う方向）に付勢している。

軸方向においてボールカム８２と可動スリーブ６０との間に、円錐状のピストン７２が設けられている。ピストン７２は、入力軸３４に対して相対回転可能、且つ、軸方向の相対移動可能に構成されている。また、ピストン７２の軸方向の一端が、カムピストン７０の円筒部７０ｂの軸端と当接させられ、他端が後述する入力軸３４に対して軸方向の相対移動可能な環状部材９６を介して可動スリーブ６０の軸方向の一端に当接させられている。従って、ピストン７２が軸方向に移動すると、可動スリーブ６０も同様に軸方向に移動させられる。ピストン７２は、ボールカム８２が作動すると、軸方向においてスプリング６４側に移動させられ、ボールカム８２が非作動となると、スプリング６４の付勢力によって軸方向において支持部材７８側に移動させられる。

ホルダ７４は、内周部の一部が入力軸３４に形成されている外周歯にスプライン嵌合されるとともに、一部が入力軸３４の外周面に圧入されることで、入力軸３４に対して相対回転不能、且つ、軸方向への相対移動不能に固定されている。ホルダ７４の外周側には、ピストン７２を掛け止めるための掛止歯が形成されている。この掛止歯にピストン７２の軸方向の一端が掛止されることで、ピストン７２および可動スリーブ６０の軸方向の位置が決定される。掛止歯は、可動スリーブ６０を図２に示す噛合位置または噛合解除位置の何れかで停止させるように形成されており、ボールカム８２が一往復する毎に、ピストン７２が当接する掛止歯が切り替わり、可動スリーブ６０が噛合位置および噛合解除位置に交互に切り替わるように設定されている。なお、ホルダ７４の掛止歯の構造や作動については、公知の技術であるため本明細書では省略する。

軸方向においてピストン７２と可動スリーブ６０との間に、環状部材９６が介挿されている。環状部材９６は、内周部が入力軸３４に形成されている外周歯とスプライン嵌合されることで、入力軸３４に対して相対回転不能、且つ、軸方向への相対移動可能に構成されている。

径方向において環状部材９６と円筒筒部５３との間に、入力軸３４と円筒軸部５３とを回転同期させる同期装置９４が設けられている。同期装置９４は、円錐状の摩擦係合部材９０および円錐状の摩擦形状部材９２を備えている。

摩擦係合部材９２は、その内周面が環状部材９６の外周面と摺接させられるとともに、外周面が摩擦係合部材９０の内周面に摺接させられている。また、摩擦係合部材９２の外周端部が、円筒軸部５３に形成されている内周歯とスプライン嵌合することで、摩擦係合部材９２は、円筒軸部５３と一体的に回転する。摩擦係合部材９０は、その内周面が摩擦係合部材９２の外周面に摺接させられるとともに、外周面が円筒軸部５３の内周側に形成されているテーパ面に摺接させられている。また、摩擦係合部材９０の内周部が、可動スリーブ６０の外周側に形成されている外周歯とスプライン嵌合することで、摩擦係合部材９０は、可動スリーブ６０と一体的に回転する。

ここで、環状部材９６が軸方向においてスプリング６４側に移動させられると、環状部材９６の外周面と摩擦係合部材９２の内周面との間、摩擦係合部材９２の外周面と摩擦係合部材９０の内周面との間、および摩擦係合部材９０の外周面と円筒軸部５３のテーパ面との間で摩擦力が発生し、この摩擦力によって円筒軸部５３および入力軸３４の回転速度が同期される。そして、円筒軸部５３および入力軸３４の回転速度が同期されると、可動スリーブ６０の噛合歯６０ａと円筒軸部５３の噛合歯５３ａとの噛合が可能となる。

軸方向においてホルダ７４とボールカム８２（カムピストン７０）との間に、スプリング７６が介挿されている。スプリング７６は、周方向において等角度間隔で複数個配置されており、ボールカム８２のカムピストン７０を軸方向において支持部材７８側、すなわちホルダ７４とボールカム８２（カムピストン７０）とが軸方向で離間する側、或いは、ボールカム８２の非作動側に付勢している。なお、スプリング７６が、本発明の第２スプリングに対応している。

上記のように構成される第１クラッチ２４において、図２の回転軸心Ｃ１よりも紙面上側の状態から電磁ソレノイド６６に電流が出力されると、可動片６８が電磁ソレノイド６６側に吸引されるため、可動片６８がコントロールクラッチ７１を押圧する。従って、コントロールクラッチ７１がトルク容量を持つことから、支持部材７８の回転速度が低下し、支持部材７８とカムピストン７０とが相対回転することで、ボールカム８２のボール８０が転動させられ、カムピストン７０が軸方向においてスプリング６４側に向かって移動させられる（ボールカム作動）。これに連動してカムピストン７０と当接するピストン７２、環状部材９６、および可動スリーブ６０が、スプリング６４の付勢力に抗って軸方向において軸受５８ａ側に移動させられる。このとき、同期装置９４が作動し、入力軸３４および円筒軸部５３の回転速度が同期される。そして、電磁ソレノイド６６の電流が遮断されると、ボールカム８２が非作動に切り替わり、スプリング６４の付勢力によって可動スリーブ６０、環状部材９６、およびピストン７２が軸方向において支持部材７８側に移動させられる。ここで、可動スリーブ６０と円筒軸部５３とが回転同期させられているため、図２の回転軸心Ｃ１の紙面下側に示すように、噛合歯６０と噛合歯５３ａとが噛み合わされ、入力軸３４と円筒軸部５３とが、可動スリーブ６０を介して接続される。また、ピストン７２は、ホルダ７４によって可動スリーブ６０の噛合位置に対応する位置で掛止される。

さらに、図２の回転軸心Ｃ１の紙面下側の状態から電磁ソレノイド６６に電流が出力されると、ボールカム８２が作動することでピストン７２、環状部材９６、および可動スリーブ６０が、軸方向においてスプリング６４側に移動させられる。このとき、円筒軸部５３の噛合歯５３ａと可動スリーブ６０の噛合歯６０ａとの噛合が解除される。そして、電磁ソレノイド６６の電流が遮断されると、ボールカム８２が非作動状態に切り替わり、スプリング６４の付勢力によって可動スリーブ６０、環状部材９６、およびピストン７２が軸方向において支持部材７８に移動させられる。ここで、ピストン７２の軸端部と当接するホルダ７４の掛止歯が切り替えられ、ピストン７２が、図２の回転軸心Ｃ１の紙面上側に示す掛止位置に掛止される。従って、電磁ソレノイド６６の電流が遮断されても、可動スリーブ６０が図２の回転軸心Ｃ１の紙面上側に示す噛合遮断位置で保持される。

上記のようにして、電磁ソレノイド６６の電流が出力および遮断されると、ボールカム８２のカムピストン７０が一往復させられ、可動スリーブ６０が噛合位置および噛合解除位置に交互に切り替えられる。また、電磁ソレノイド６６の電流が遮断された間もホルダ７４によって可動スリーブ６０が噛合位置および噛合解除位置の何れかに保持される。

ところで、図２に示すように、入力軸３４と、ホルダ７４と、ボールカム８２のカムピストン７０とによって、環状空間９８が形成され、その環状空間９８内にスプリング７６が収容されている。なお、スプリング７６は、周方向において等角度間隔で複数個配置され、カムピストン７０には、スプリング７６を収容するスプリング収容穴７０ｃが、スプリング７６と同じ数だけ形成されている。なお、環状空間９８が、本発明の空間に対応している。

環状空間９８を形成するホルダ７４は、軸方向において環状空間９８と隣合う側の内周部が、入力軸３４の外周面に圧入され、外周面がカムピストン７０の円筒部７０ｂの内周面に摺接している。また、カムピストン７０の内周部は、入力軸３４の外周歯とスプライン嵌合されており、カムピストン７０と入力軸３４との間は、スプライン嵌合部に形成される僅かなガタによる隙間等を除いて、略摺接した状態となる。また、カムピストン７０は、一部（鉛直下部）がケース５４内に貯留されているオイルに浸漬されている。従って、ボールカム８２が作動を繰り返すと、カムピストン７０とホルダ７４との摺動面にある僅かな隙間等からオイルが流入し、環状空間９８内に溜まる。このような状態でボールカム８２が作動すると、環状空間９８内に溜まるオイルによって油圧が発生し、ボールカム８２（カムピストン７０）の推力が低下する。また、環状空間９８内の油圧によってホルダ７４が抜ける可能性もあった。

そこで、図３示すような環状空間９８とその環状空間９８の外部である外部空間との間を連通する油路（図２では後述する第４油路１０６のみ図示）が形成されている。図３にあっては、環状空間９８と外部空間とを連通する後述する第１油路１００から第４油路１０６が形成されているが、これらの油路のうち少なくとも１つが形成されていればよい。

図３(a)において、カムピストン７０の円筒部７０ｂには、その円筒部７０ｂの内周面と外周面とを径方向に貫通する第１油路１００が形成されている。この第１油路１００が形成されることで、環状空間９８と外部空間とが連通される。また、カムピストン７０には、そのカムピストン７０の支持部材７８と対向する面（カム面）と環状空間９８とを連通する回転軸心Ｃ１に平行な第２油路１０２が形成されている。また、ホルダ７４には、そのホルダ７４を軸方向に貫通する回転軸心Ｃ１に平行な第３油路１０４が形成されている。この第３油路１０４が形成されることで、環状空間９８と外部空間とが連通される。また、入力軸３４には、環状空間９８を区画する外周面と内周面とを連通する第４油路１０６が形成されている。この第４油路１０６が形成されることで、環状空間９８と外部空間とが連通される。なお、外部空間とは、環状空間９８と隣り合う外部の空間全体を指しており、環状空間９８よりも径方向外側の空間だけでなく、径方向内側の空間や環状空間９８に対して軸方向の両側の空間についても該当する。また、第１油路１００〜第４油路１０６が、本発明の油路に対応している。

上記第１油路１００から第４油路１０６が形成されることで、ボールカム８２が作動した際には、図３(b)の太矢印で示すように、各油路１００〜１０６を通ってオイルが排出され、環状空間９８内で油圧が発生することが防止される。従って、ボールカム８２の推力が低下することもなくなる。また、ホルダ７４が抜けることも防止される。

また、第４油路１０６を通って軸穴３５内に排出されたオイルは、例えば図２に示す入力軸３４の内周面と外周面とを連通する第５油路１０８、第６油路１１０、第７油路１１２を通って、デフケース２０ｃとケース５４との間に介挿されるシール１１４、スラスト軸受、同期装置９４等に供給される。従って、シール１１４や同期装置９４等が効率よく潤滑される。

上述のように、本実施例によれば、ホルダ７４、入力軸３４およびカムピストン７０によって形成される環状空間９８と、外部空間とを連通する第１油路１００〜第４油路１０６が形成されることで、ボールカム８２の作動時にオイルがその第１油路１００〜第４油路１０６を通って排出されるため、環状空間９８内で油圧が発生することが防止され、ボールカム８２の推力低下が抑制される。

つぎに、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において前述の実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図４は、本発明の他の実施例であるトランスファ１２０における、ボールカム１２２、ホルダ１２４、および入力軸３４によって区画される環状空間９８を示す断面図であって、前述した実施例の図３に対応している。ボールカム１２２は、カムピストン１２６、ボール８０、および支持部材７８から構成されている。カムピストン１２６には、その外周部においてピストン７２側に向かって軸方向に伸びる円筒形状の円筒部１２６ａが形成されている。

本実施例では、ホルダ１２４の外周面と円筒部１２６ａの内周面との間の摺接面（合わせ面）において、周方向の一部に第１間隙１２８が形成されている。第１間隙１２８は、ホルダ１２４の外周面の一部に、回転軸心Ｃ１と平行に伸びる断面半円状の窪みを形成するなどして形成される。また、円筒部１２６ａの内周面の一部に、回転軸心Ｃ１と平行に伸びる断面半円状の窪みを形成するなどして形成されても構わない。この第１間隙１２８が、環状空間９８と外部空間とを連通する油路として機能する。なお、第１間隙１２８が、本発明の油路に対応している。

また、カムピストン１２６の内周部と入力軸３４の外周部との間に設けられているスプライン嵌合部（合わせ面）において、周方向の一部に第２間隙１３０が形成されている。第２間隙１３０は、例えばカムピストン１２６の内周部に形成されている内周歯を一部欠歯させるなどして形成される。また、入力軸３４に形成されている外周歯を一部欠歯させるなどして形成されても構わない。この第２間隙１３０が、環状空間９８と外部空間とを連通する油路として機能する。なお、第２間隙１３０が、本発明の油路に対応している。

また、入力軸３４の外周面とホルダ１２４の内周面とが圧入されている面（合わせ面）の周方向の一部に、第３間隙１３２が形成されている。第３間隙１３２は、例えばホルダ１２４の（入力軸３４が圧入される）内周面の一部に、回転軸心Ｃ１と平行に伸びる断面半円状の窪みを形成することで形成される。また、入力軸３４の（ホルダ１２４が圧入される）外周面の一部に、回転軸心Ｃ１と平行に伸びる断面半円状の窪みを形成することで形成されても構わない。この第３間隙１３２が、環状空間９８と外部空間とを連通する油路として機能する。なお、第３間隙１３２が、本発明の油路に対応している。

上記第１間隙１２８〜第３間隙１３２が形成されることでも、ボールカム１２２が作動した際には、環状空間９８内のオイルが、図４の太矢印で示すように第１間隙１２８〜第３間隙１３２を通って排出されるため、環状空間９８内において油圧が発生することが防止され、ボールカム１２２の推力低下が防止される。また、環状空間９８内の油圧によるホルダ１２４の抜けについても防止される。なお、本実施例においても、第１間隙〜第３間隙１３２のうち少なくとも１つが形成されれば、上記効果を得ることができる。

上述のように、本実施例によっても、第１間隙１２８〜第３間隙１３２が形成されることで、ボールカム１２２が作動した際には環状空間９８内に溜まるオイルが第１間隙１２８〜第３間隙１３２から排出されるため、前述の実施例と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

例えば、前述の実施例において、第１油路１００および第４油路１０６は、回転軸心Ｃ１に対して垂直に形成されているが、必ずしも垂直に形成される必要はなく、油路の中心線が、回転軸心Ｃ１に垂直な線に対して所定の角度で傾斜していても構わない。また、第２油路１０２および第３油路１０４は、回転軸心Ｃ１に対して平行に形成されているが、必ずしも回転軸心Ｃ１に対して平行に形成される必要はなく、回転軸心Ｃ１に対して所定の角度で傾斜していても構わない。

また、前述の実施例では、アクチュエータとして電磁ソレノイド６６が用いられていたが、例えば電動モータや油圧アクチュエータなど推力を発生させるものであれば特に限定されない。

また、前述の実施例では、トランスファ２６に断接装置として機能する第１クラッチ２４が設けられていたが、本発明はトランスファ２６に限定されず、リアデフなど他の装置に設けられても構わない。

また、前述の実施例では、スプリング７６が環状空間９８内に設けられていたが、スプリング７６を環状空間の外部に配置することもできる。具体的には、カムピストン７０の円筒部７０ｂの外部であって、軸方向においてピストン７２とカムピストン７０との間に介挿されても構わない。

また、前述の実施例では、第１クラッチ２４が本発明の断接装置として適用されていたが、第２クラッチ３２についても同じ構造が適用されても構わない。
また、４輪駆動車両１０は、ＦＦベースの駆動装置から構成されていたが、ＦＲベースの４輪駆動車両など他の形式の車両についても適用することができる。

また、前述の実施例では、ホルダ７４は、圧入によって入力軸３４に固定されているが、例えば溶接など他の手段によって入力軸３４に固定されても構わない。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：４輪駆動車両（車両）
２４：第１クラッチ（断接装置）
３４：入力軸
５３：円筒軸部（出力軸）
６０：可動スリーブ（断接スリーブ）
６４：スプリング（第１スプリング）
６９：アクチュエータ
７０、１２６：カムピストン（カム部材）
７１：コントロールクラッチ（補助クラッチ）
７２：ピストン
７４、１２４：ホルダ
７６：スプリング（第２スプリング）
８２、１２２：ボールカム
９８：環状空間（空間）
１００：第１油路（油路）
１０２：第２油路（油路）
１０４：第３油路（油路）
１０６：第４油路（油路）
１２８：第１間隙（油路）
１３０：第２間隙（油路）
１３２：第３間隙（油路）

Claims (1)

1. 入力軸と該入力軸と同じ回転軸心上に配置されている出力軸との間の動力伝達経路上に設けられ、該入力軸と該出力軸との間の動力伝達を断接する車両の断接装置であって、
   アクチュエータと、
   該アクチュエータによってトルク容量が制御される補助クラッチと、
   該補助クラッチのトルク容量に応じた推力を発生させるボールカムと、
   該ボールカムによって前記回転軸心と平行に移動させられる断接スリーブと、
   該断接スリーブを、前記ボールカムの推力に対して抗う方向に付勢する第１スプリングと、
   前記入力軸の軸方向において、前記ボールカムと前記断接スリーブとの間に配置され、前記ボールカムによって前記入力軸に対して軸方向に相対移動可能に設けられているピストンと、
   前記入力軸の外周面に相対回転不能かつ軸方向の相対移動不能に固定されている環状のホルダと、
   前記入力軸の軸方向において、該ホルダと前記ボールカムとの間に介挿され、該ホルダと該ボールカムとを前記軸方向で離間する方向に付勢する第２スプリングと、を備え、
   前記ボールカムは、内周部が前記入力軸に相対回転不能かつ軸方向への相対移動可能にスプライン嵌合され、該内周部が前記入力軸の外周面に摺接するとともに、前記ホルダの外周面と周方向に渡って摺接するカム部材を備えており、
   前記ホルダと前記入力軸と前記カム部材とによって区画される空間と、外部空間とを連通する油路が形成されている
   ことを特徴とする車両の断接装置。

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