JPH09164855A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ４輪駆動車のディファレンシャルと車輪の間
に組込まれ、アウターギアとスライダーを同期させるこ
とにより、遠隔操作によって２輪駆動と４輪駆動状態を
瞬時に切換えることができる駆動力伝達装置を提供す
る。 【解決手段】 フロントディファレンシャルに連結する
車軸を軸方向に分離し、車輪側の駆動軸２２ｂに連結す
る外輪２６のアウターギア３７と、ディファレンシャル
側の駆動軸２２ａに取付けたスライダー２８との間に、
同期摩擦機構４９を設ける。アウターギア３７にスプラ
イン溝４８を、スライダー２８にスプライン溝４５をそ
れぞれ設け、スライダー２８の遠隔操作によりアウター
ギア３７とスライダー２８を噛合せるとき同期摩擦機構
４９でアウターギア３７とスライダー２８の回転を同期
させ、２駆から４駆への切換えを円滑にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、４輪駆動車のデ
ィファレンシャルと車輪間の駆動経路上において、駆動
力の伝達と遮断を切換える動力伝達装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】パートタイム式の４輪駆動車において
は、前輪ハブと車軸との間にフリーホイールハブを組込
み、車軸とホイール間の駆動力の伝達と遮断を切換える
ようにしたものがある。

【０００３】このフリーホイールハブの装着車は、２駆
走行時は後輪駆動とし、トランスファから前輪車軸まで
の駆動系をフリーホイールハブにより切離して走行し、
４駆走行時は、フリーホイールハブを結合して前後輪を
直結した駆動状態にして走行している。２駆走行時に前
輪駆動系を停止させる理由は、燃費の向上と、駆動系か
らの騒音発生を抑えて静粛性を図ることにある。

【０００４】上記のフリーホイールハブの種類として
は、手動で切換えを行なうマニュアル式と、切換えが自
動的に行なわれる自動式のものとがあるが、マニュアル
式のフリーホイールハブは、運転者が降車して手動によ
り切換え操作を行なう必要があるため、冬季や雨天時の
操作性が悪く、最近では、降車せずに操作が行なえる自
動式のものの使用が多くなっている。

【０００５】一方、従来の自動式のフリーホイールハブ
においては、４駆走行から２駆走行に切換える場合、ト
ランスファーを２駆状態にしたまま数メートルほど後退
することでハブの切換えを行なっているが、このような
切換えの方法では、悪路などでスタックした状態から前
後進の切換えを行なって脱出する場合、車両の後退によ
って２駆走行状態に切換ることがあり、４駆走行による
走破力を利用できない場合がある。

【０００６】また、雪道等の摩擦係数の低い登り坂等に
おいて、２駆走行から４駆走行に切換えて発進した場
合、前輪が駆動系と切離された状態にあるため、後輪の
みが空転して車両が動かず、ハブが４駆走行状態に切換
わらない問題がある。

【０００７】そこで、本出願人は、上述した従来の問題
点を解決し、簡単な構造を用いて、２駆走行時は前輪駆
動系を切離し、４駆走行時には４輪を直結状態となるよ
うに遠隔操作によって切換えることができる車両の動力
伝達装置を特願平７−１１０２８号によって提供した。

【０００８】この動力伝達装置は、図１０に示すよう
に、車両のフロントディファレンシャルと前輪を連結す
る駆動軸１を軸方向に分離し、前輪側駆動軸１ａに外輪
２を固定すると共に、ディファレンシャル側の駆動軸１
ｂに上記外輪２内に嵌合する内輪３を固定し、上記外輪
２と内輪３の間に、ディファレンシャル側の回転が前輪
側の回転を上回ったときに内輪３から外輪２にトルクを
伝達し、それ以外のときは外輪２をフリーランニングす
る一方向クラッチ４を組込み、更に、前記ディファレン
シャル側の駆動軸１ｂにスライダー５を軸方向への移動
が自在となるよう取付け、スライダー５の先端に内輪３
と一体に回転するよう取付けた噛合部材６と外輪２の内
周面にスライダー５の接近動時に噛み合う一対の歯車７
を形成し、スライダー５に操作用フォーク８を接続した
構造になっている。

【０００９】車両走行時に、スライダー５を後退させて
歯車７の噛合を解くと、駆動軸１ａと１ｂは分離され、
回転の伝達が生じないため、前輪はフリーランニングす
る２駆走行となる。

【００１０】また、スライダー５を前進移動させ、歯車
７を噛合させると、駆動軸１ａ、１ｂが直結され、ディ
ファレンシャルと前輪が一体に連結され、４輪が直結し
た４駆走行状態になる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な構造の動力伝達装置は、２駆走行モードから４駆走行
モードへ切換える場合、互に回転する外輪２とスライダ
ー５の歯車７を噛み合わせる必要があるが、両者の回転
は必ずしも一致していないため、噛み合せ操作が円滑に
行なえない場合があり、噛み合せに時間がかかるという
点で改善の余地が見い出された。

【００１２】そこで、この発明の課題は、２駆走行モー
ドから４駆走行モードへの切換え時に従動部材とスライ
ダーの回転を同期させ、切換え操作が円滑に短時間で行
なえると共に、同期回転の伝達容量の大きな動力伝達装
置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１の発明は、車両のディファレンシャルと車
輪を連結する駆動軸を軸方向に分離し、この分離部に、
外部からの遠隔操作によってトルクの伝達と遮断を行な
うクラッチ機構を設け、このクラッチ機構のディファレ
ンシャル側に設けた駆動部材と車輪側に設けた従動部材
との間に、駆動部材と従動部材の噛合い時に両部材の回
転を同期させる同期摩擦機構を設け、この同期摩擦機構
が、従動部材に取付けた環状のテーパコーンと該テーパ
コーンの内周に圧接するよう駆動部材に取付けたテーパ
コーンとからなり、従動部材に取付けたテーパコーンの
内周に軸方向のスリットを複数設けた構成を採用したも
のである。

【００１４】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、クラッチ機構は、ディファレンシャル側の駆動軸に
外部からの操作によって軸方向に移動する駆動部材であ
るスライダーを外嵌係合し、車輪側の駆動軸に固定した
外輪とその内部に収納した内輪の間にディファレンシャ
ル側の回転が車輪側の回転を上回ったときにトルクを伝
達し、それ以外のときにフリーランニングする一方向ク
ラッチを組込み、外輪に従動部材であるアウターギアを
取付け、前記スライダーが常時内輪と回転方向に結合し
た状態で軸方向への移動により、アウターギアと回転方
向に結合する位置と切り離し位置とに選択するようにな
っている構成を採用したものである。

【００１５】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、同期摩擦機構における環状のテーパコーンがアウタ
ーギアにガタツキをもって取付けられ、スライダーに取
付けたテーパコーンは、スライダー上をストッパーで制
限された範囲で軸方向に移動自在となり、予圧ばねで常
時環状のテーパコーンに圧接する方向の弾性が付勢さ
れ、スライダーがアウターギアに対して切り離し位置に
あるとき環状のテーパコーンから離反し、スライダーが
アウターギアと結合する方向の移動途中で環状のテーパ
コーンに圧接するようになっている構成を採用したもの
である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
示例と共に説明する。

【００１７】図１は、後輪駆動を主とする４輪駆動車の
車輪駆動系を示したものであり、同図において、１１は
フロントディファレンシャル、１２は前車輪、１３は後
車輪を示している。

【００１８】フロントディファレンシャル１１は、図１
と図３の如く、デフカバー１４の内部に、リングギヤ１
５とドライブピニオン１６を介してエンジン１７とトラ
ンスファー１８を介して連結するデフケース１９を回転
自在に支持し、そのデフケース１９と共回り可能に連結
したピニオンギヤ２０、２０に一対のサイドギヤ２１、
２１を噛み合せて構成され、この各サイドギヤ２１、２
１に、駆動軸としての車軸２２、２３が連結されてい
る。

【００１９】図１と図２の如く、上記車軸２２、２３の
うち、短尺側の車軸２３は、等速ジョイント２４を介し
て前車輪１２に連結されている。

【００２０】一方、長尺側の車軸２２は、その車軸２２
が挿通するデフカバー１４の内部において、途中で駆動
軸２２ａと２２ｂに軸方向に同軸心状の配置となるよう
２つに分離され、この分離部分に動力伝達装置Ａがデフ
カバー１４内に納まる状態で組込まれ、外側の駆動軸２
２ｂは等速ジョイント２４を介して前車輪１２に連結さ
れている。

【００２１】図３乃至図１０は、動力伝達装置Ａの構造
を示し、分離された車輪側の駆動軸２２ｂにスプライン
２５を介して従動側の部材となる外輪２６を連結し、デ
ィファレンシャル側の駆動軸２２ａにスプライン２７を
介して駆動側の噛合い部材となるスライダー２８が取付
けられている。

【００２２】このスライダー２８は、スプライン２７に
より、駆動軸２２ａの軸方向に移動自在で該駆動軸２２
ａと一体に回転し、後端部外周に設けた環状溝２９に操
作用のフォーク３０が連結され、図１の如く、このフォ
ーク３０に連結した流体駆動機３１によって、スライダ
ー２８は軸方向の移動が付与される。また、外輪２６は
軸受け３２を介してデフカバー１４で回動自在に支持さ
れ、駆動軸２２ａの先端は外輪２６の内部で軸受３３を
介して支持されている。

【００２３】上記外輪２６の内部に収納した内輪３４の
外径面と外輪２６の内径面の間に、一方向クラッチ３５
と軸受３６が組込まれ、外輪２６の端面には複数本のボ
ルトで従動部材となるアウターギア３７が同軸心状に取
付けられ、駆動軸２２ａとこれに取付けたスライダー２
８とは、アウターギア３７を貫通し、内輪３４内に嵌合
している。

【００２４】一方向クラッチ３５は、図６に示すよう
に、内輪３４と外輪２６に対向して設けた円筒面２６
ａ、３４ａ間に径の異なる２つの環状保持器３８、３９
を設け、その各保持器３８、３９に設けたポケット４
０、４１に、それぞれスプラグ４２を組込んで形成さ
れ、各スプラグ４２は、リボンスプリング４３によって
常に傾倒する方向にモーメントを受けている。

【００２５】上記構造の一方向クラッチ３５では、内輪
３４（駆動軸２２ａ）の回転が外輪２６（ホイールハ
ブ）の回転を上回ったときスプラグ４２が傾倒して各円
筒面２５ａ、３４ａに係合し、トルクを伝達する。逆に
外輪２６の回転が内輪３４の回転を上回ると各スプラグ
４２に対して外輪２６がフリーランニング（オーバラン
ニング）の状態となり、トルク伝達が行なわれない。こ
の実施例では一方向クラッチ３５がロックする回転方向
を車両の前進走行時の回転方向となるように設定してい
る。

【００２６】前記スライダー２８の外径面に先端側の位
置と中間部の位置にそれぞれスプイライン溝（ギア）４
４と４５が、小径部４６を挾んで分離状に設けられ、内
輪３４の内径面には先端のスプライン溝４４が常時結合
し、スライダー２８の回転を内輪３４に伝達すると共
に、スライダー２８の軸方向への移動を許容するスプラ
イン溝（ギア）４７が設けられている。

【００２７】また、アウターギア３７の内径面には、図
８や図９の如く、中間部のスプライン溝４５が結合する
スプライン溝（ギア）４８が設けられ、両スプライン溝
４５と４８の結合によりスライダー２８とアウターギア
３７は回転方向に一体化すると共に、スライダー２８を
軸方向に移動させて小径部４６をアウターギア３７の部
分に位置させると、スライダー２８とアウターギア３７
は切り離されることになる。

【００２８】前記スライダー２８とアウターギア３７と
の間には、スライダー２８のスプライン溝４５をアウタ
ーギア３７のスプライン溝４８に噛み合せるとき、スラ
イダー２８の回転とアウターギア３７の回転を同調させ
る同期摩擦機構４９が設けられている。

【００２９】この同期摩擦機構４９は、アウターギア３
７の端面で外周寄りの位置に該アウターギア３７と同軸
心状となるよう取付けた環状のテーパコーン５０と、ス
ライダー２８の外径面上に軸方向への移動が可能となる
よう装着したテーパコーン５１との組合せによって構成
されている。

【００３０】上記環状のテーパコーン５０は、図７と図
９（Ａ）、（Ｂ）に示すように、内径面がアウターギア
３７に向けて小径となるテーパ面５２に形成され、この
テーパ面５２には軸方向のスリット５３が多数設けられ
ている。

【００３１】アウターギア３７に対する上記テーパコー
ン５０の取付けは、図４の如く、アウターギア３７に複
数のピン５４を圧入固定し、テーパコーン５０に設けた
複数の取付孔５５をアウターギア３７の端面から突出す
るピン５４に挿入し、ピン５４の先端にコーン押え５６
を設けることにより、アウターギア３７にテーパコーン
５０を少しガタツキを与えた状態で取付けてある。

【００３２】スライダー２８に取付たテーパコーン５１
は、外径面が環状のテーパコーン５０におけるテーパ面
５２内に適合するテーパ面５８に形成され、内径面には
スライダー２８のスプライン溝４５に外嵌結合するスプ
ライン溝（ギア）５９が形成されている。従って、テー
パコーン５１は、スライダー２８と回転方向に結合され
た状態で軸方向に移動自在となる。

【００３３】上記テーパコーン５１の後端に設けた筒状
部６０に、スライダー２８へ外嵌するばねケース６１が
ピン６２による結合によって固定され、該ケース６１内
において、テーパコーン５１の筒状部６０の後端とスラ
イダー２８の後端側外径面に設けた突部６３との間に、
テーパコーン５１を常時環状のテーパコーン５０に向け
て押圧する予圧ばね６４が縮設され、また、ばねケース
６１の後端屈曲部６５と突出部６３とによって、テーパ
コーン５１の前進位置を規制するストッパー６６を形成
している。

【００３４】スライダー２８は、図４に示すように、小
径部４６がアウターギア３７に臨み、アウターギア３７
と切り離した後退位置と、図５のように、スプライン溝
４５がアウターギア３７のスプライン溝４８と結合した
前進位置との間を軸方向に移動し、スライダー２８が後
退位置にあるとき、テーパコーン５１は環状のテーパコ
ーン５０と接触しないようにストッパー６６で位置決め
保持され、また、スライダー２８が前進位置にあるとき
は環状のテーパコーン５０に圧接し、予圧ばね６４で圧
接力が付与されることになる。

【００３５】この発明の動力伝達装置は上記のような構
成であり、次に、この装置を用いた車両の走行状態につ
いて説明する。

【００３６】２駆走行モード ２駆走行モードでは、図４のように、スライダー２８を
後退動させ、スライダー２８の小径部４６をアウターギ
ア３７の内側に位置させることにより、スライダー２８
とアウターギア３７の結合を解いておく。このとき、テ
ーパコーン５１は環状のテーパコーン５０から離れ、こ
の状態でも駆動軸２２ａと内輪３４はスライダー２８を
介して直結されている。

【００３７】この状態で車輌が前進走行すると、図６に
示すように、スプラグ４２が係合作動位置に移行した状
態では、車軸の回転数より上回った回転が外輪２６に与
えられた場合、スプラグ４２は係合状態を解除し、外輪
２６はフリーランニングすることができる。このため、
トランスファより動力を切離された前輪車軸２２、２３
は、タイヤからの駆動力によりそれぞれ回される。長尺
側の前車輪の駆動側はディファレンシャルを介し、短尺
側の駆動軸と反対方向の回転となる。その場合、リング
ギヤ１５、ピニオンギヤ１６、それに連結するトランス
ファーまでの駆動系は停止する。

【００３８】また、上記の２駆走行モードにおいて、ト
ランスファーを４駆状態にすると、駆動軸２２ａの回転
が内輪３４に伝わり、一方クラッチ３５の係合で内輪３
４の回転が外輪２６に伝わり、前進方向において４輪駆
動となり、駆動側と従動側の回転差に応じてフリーラン
ニング機能が作動する。

【００３９】すなわち、車両が旋回して蛇角をもつと、
前輪と後輪の旋回距離の差により、前輪に連結する外輪
２６が内輪３４よりも速く回転し、外輪２６がスプラグ
４２に対してフリーランニングする。このため、内輪と
後輪は切離されて回転し、ガイトコーナでのブレーキン
グ現象が生じない。

【００４０】４駆走行モード ４駆走行する場合は、図５に示すように、スライダー２
８を前進位置に移動させ、スライダー２８とアウターギ
ア３７を結合する。これにより、駆動軸２２ａと２２ｂ
は、スライダー２８、アウターギア３７、外輪２６を介
して直結した状態になり、前後輪が直結した４輪駆動状
態になる。

【００４１】上記の状態では、４駆走行を２駆走行に切
換えるのに車両を後退させる必要がないため、悪路にお
いて前後進を切換えて脱出するような場合でも４駆走行
状態が維持されることになり、大きな走破力を発揮する
ことができる。

【００４２】また、２駆走行状態で摩擦係数が低く長い
登り坂等に停止し、その後４駆走行で発進する場合で
も、瞬時に４駆状態に切換り、その切換りにタイムラグ
がないため、スムーズな発進を行なうことができる。

【００４３】ところで、上記の２駆走行から４駆走行へ
の切換え時において、スライダー２８が前進位置に向け
て移動を開始すると、このスライダー２８に装着したテ
ーパコーン５１が環状のテーパコーン５０に圧接し、予
圧ばね６８の圧縮で圧接力が増大するため、駆動軸２２
ａの回転が両テーパコーン５０、５１を介してアウター
ギア３７に伝わり、スライダー２８とアウターギア３７
は等速で同調回転し、この状態でスライダー２８のスプ
ライン溝４５がアウターギア３７のスプライン溝４８内
に進入する。

【００４４】従って、スライダー２８とアウターギア３
７の結合時において、両者は等速で回転しているので、
スプライン溝４５と４８の円滑な噛合せを行なうことが
でき、スライダー２８とアウターギア３７の回転差によ
る噛合時の激しいギヤ鳴りや衝撃などによる歯車の損傷
発生を防止することができる。

【００４５】また、環状のテーパコーン５０は、アウタ
ーギア３７にガタツキのある状態で取付けてあるので、
テーパコーン５１の嵌合圧接時に、環状のテーパコーン
５０は、テーパコーン５１の外径に沿うことになり、こ
れにより、両者のテーパ面５２と５８は全周面が確実に
密着することになり、大きな回転伝達容量が得られる。

【００４６】また、環状のテーパコーン５０におけるテ
ーパ面５２に軸方向のスリット５３を多数設けることに
より、圧接するテーパ面５２、５８の油膜を切ることが
でき、スリップの発生を防ぎ、大きな回転伝達容量を得
ることができる。

【００４７】なお、２駆走行から４駆走行の切換えは、
図１に示したように、トランスファー１８と連動した流
体駆動機３１によるスライダー２８の移動によって行な
うが、トランスファー１８にシンクロ機構がある場合
は、同期摩擦機構は同期の補助的役割を果たし、ない場
合は、先に同期摩擦機構で同期させ、ギアを噛み合せた
後にトランスファー１８を２駆走行から４駆走行にシフ
トさせる。

【００４８】

【発明の効果】以上のように、この発明によると、遠隔
操作によって一対の駆動部材と従動部材を噛み合せ、２
駆走行から４駆走行に切換えるとき、駆動部材と従動部
材の回転を同期させるようにしたので、４輪駆動への切
換時における駆動部材と従動部材の円滑な噛合せを行な
うことができ、回転差によるギヤ鳴りや衝撃による歯車
の損傷発生を防止することができ、２輪駆動から４輪駆
動に瞬時に切換えることが可能になる。

【００４９】また、環状のテーパ部材を従動部材に対
し、ガタツキのある状態で取付けたので、両テーパ部材
のテーパ面を確実に圧着させることができ、しかも、環
状のテーパコーンの内周面に軸方向のスリットを設けた
ので、圧接面の油膜を除去してスリップの発生を防ぎ、
これによって同期摩擦機構に大きな回転伝達容量を確保
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】４輪駆動車の車輪駆動系を示す平面図

【図２】同上における前輪駆動系を示す縦断面図

【図３】動力伝達装置の実施形態を示す横断平面図

【図４】同上要部の２駆走行状態を示す断面図

【図５】同上の２駆走行から４駆走行への切換状態を示
す断面図

【図６】一方向クラッチの拡大断面図

【図７】同期摩擦機構の分解斜視図

【図８】（Ａ）はアウターギアの正面図、（Ｂ）は同縦
断面図

【図９】（Ａ）は環状テーパコーンの正面図、（Ｂ）は
同縦断面図

【図１０】この発明の先行技術である動力伝達装置の断
面図

【符号の説明】

１１ フロントディファレンシャル １２ 前車輪 １４ デフカバー ２２ａ、２２ｂ 駆動軸 ２６ 外輪 ２８ スライダー ３０ フォーク ３１ 流体駆動機 ３４ 内輪 ３５ 一方向クラッチ ３７ アウターギア ４９ 同期摩擦機構 ５０ 環状のテーパコーン ５１ テーパコーン ５２、５８ テーパ面 ５３ スリット ６１ ばねケース ６４ 予圧ばね ６６ ストッパー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両のディファレンシャルと車輪を連結
   する駆動軸を軸方向に分離し、この分離部に、外部から
   の遠隔操作によってトルクの伝達と遮断を行なうクラッ
   チ機構を設け、このクラッチ機構のディファレンシャル
   側に設けた駆動部材と車輪側に設けた従動部材との間
   に、駆動部材と従動部材の噛合い時に両部材の回転を同
   期させる同期摩擦機構を設け、この同期摩擦機構が、従
   動部材に取付けた環状のテーパコーンと該テーパコーン
   の内周に圧接するよう駆動部材に取付けたテーパコーン
   とからなり、従動部材に取付けたテーパコーンの内周に
   軸方向のスリットを複数設けた動力伝達装置。
2. 【請求項２】 クラッチ機構は、ディファレンシャル側
   の駆動軸に外部からの操作によって軸方向に移動する駆
   動部材であるスライダーを外嵌係合し、車輪側の駆動軸
   に固定した外輪とその内部に収納した内輪の間にディフ
   ァレンシャル側の回転が車輪側の回転を上回ったときに
   トルクを伝達し、それ以外のときにフリーランニングす
   る一方向クラッチを組込み、外輪に従動部材であるアウ
   ターギアを取付け、前記スライダーが常時内輪と回転方
   向に結合した状態で軸方向への移動により、アウターギ
   アと回転方向に結合する位置と切り離し位置とに選択す
   るようになっている請求項１記載の動力伝達装置。
3. 【請求項３】 同期摩擦機構における環状のテーパコー
   ンがアウターギアにガタツキをもって取付けられ、スラ
   イダーに取付けたテーパコーンは、スライダー上をスト
   ッパーで制限された範囲で軸方向に移動自在となり、予
   圧ばねで常時環状のテーパコーンに圧接する方向の弾性
   が付勢され、スライダーがアウターギアに対して切り離
   し位置にあるとき環状のテーパコーンから離反し、スラ
   イダーがアウターギアと結合する方向の移動途中で環状
   のテーパコーンに圧接するようになっている請求項２記
   載の動力伝達装置。