JPWO2004092617A1 - 支持構造及び支持構造を備えたギア機構 - Google Patents

Abstract

ギア機構は、駆動力の回転方向を直角方向に変換する、第一の方向変換ギアと第二の方向変換ギアを備えた、方向変換ギア組と、前記第二の方向変換ギアと同軸に一体に回転する入力軸と、前記入力軸と平行に配置された出力軸と、前記入力軸と前記出力軸とを連結する動力伝達装置と、前記方向変換ギア組と前記入力軸と前記出力軸と前記動力伝達装置とを収容する収容部材と、軸方向に配列され、前記入力軸を前記収容部材に回転可能に支持する一対の第一の軸受と、軸方向に配列され、前記出力軸を前記収容部材に回転可能に支持する一対の第二の軸受と、前記第一の方向変換ギアを前記収容部材に回転可能に支持する一対の第三の軸受と、を備えている。前記動力伝達装置は前記一対の第一の軸受の間に配置され、前記第一および第二の軸受のうちの少なくともいずれかは、前記第二の方向変換ギアの近傍に設けられている。

Description

本発明は、主に四輪駆動の自動車のトランスファケースに用いられるコンパクトな構成を有する支持構造及びそれを備えたギア機構に関する。

一般に、四輪駆動の自動車は、エンジンの駆動力を前後のアクスルの両方に伝達するために、トランスファケースを備えている。提案されている技術のひとつによれば、トランスファケースは、トランスミッションとデファレンシャルケースを介してエンジンの駆動力を受容する前ないし後アクスルのいずれか一方に結合される。前記トランスファケースは、一対のベベルギアにより駆動力の向きを変え、シャフトによりその駆動力の一部を他方のアクセルに伝達するべく構成されている。
また他の技術によれば、トランスファケースはトランスミッションの出力軸と直接に連結され、デファレンシャルとチェーン伝動機構等により前後アクスルのそれぞれに連絡するシャフトに駆動力を分配するべく構成されている。

前記ベベルギアは、スラスト荷重を受容するためのユニット化されたスラストベアリングや、互いの噛み合い位置を調整するための調整機構等をさらに備える必要があり、構造が複雑であって大型化しやすい。また前記チェーン伝動機構とデファレンシャルは一層構造を複雑化する。本発明は、コンパクトな構成を有するトランスファケースを提供することを目的とする。
本発明の第一の局面によれば、支持構造は、駆動力の入力軸及び出力軸と、前記入力軸と前記出力軸とを連結する動力伝達装置と、前記入力軸と前記出力軸と前記動力伝達装置とを収容する収容部材と、軸方向に配列され、前記入力軸を前記収容部材に回転可能に支持する一対の第一の軸受と、軸方向に配列され、前記出力軸を前記収容部材に回転可能に支持する一対の第二の軸受と、を備え、前記動力伝達装置は前記一対の第一の軸受の間に配置され、前記第一および第二の軸受のうちの少なくともいずれかは、前記入力軸と前記出力軸に対する駆動力の入出力装置の近傍に設けられている。
本発明の第二の局面によれば、ギア機構は、駆動力の回転方向を直角方向に変換する、第一の方向変換ギアと第二の方向変換ギアを備えた、方向変換ギア組と、前記第二の方向変換ギアと同軸に一体に回転する入力軸と、前記入力軸と平行に配置された出力軸と、前記入力軸と前記出力軸とを連結する動力伝達装置と、前記方向変換ギア組と前記入力軸と前記出力軸と前記動力伝達装置とを収容する収容部材と、軸方向に配列され、前記入力軸を前記収容部材に回転可能に支持する一対の第一の軸受と、軸方向に配列され、前記出力軸を前記収容部材に回転可能に支持する一対の第二の軸受と、前記第一の方向変換ギアを前記収容部材に回転可能に支持する一対の第三の軸受と、を備え、前記動力伝達装置は前記一対の第一の軸受の間に配置され、前記第一および第二の軸受のうちの少なくともいずれかは、前記第二の方向変換ギアの近傍に設けられている。
本発明の第三の局面によれば、ギア機構は、駆動力の回転方向を直角方向に変換する、第一の方向変換ギアと第二の方向変換ギアを備えた、方向変換ギア組と、前記第二の方向変換ギアと同軸に一体的に回転する第一のギアと、前記第一のギアと平行に配置されて互いに噛み合う第二のギアと、前記第二のギアと平行に配置されて互いに噛み合う第三のギアと、前記方向変換ギア組と前記第一のギアと前記第二のギアと前記第三のギアとを収容するケーシングと、を備える。

図１は、本発明の第一の実施形態によるトランスファケースである。
図２は、本発明の第二の実施形態によるトランスファケースである。
図３は、本発明の第三の実施形態によるトランスファケースである。
図４は、図３のＩＶから見た矢視図である。
図５は、図３のＶから見た矢視図である。
図６は、図３のＶＩから見た矢視図である。
図７は、図３のＶＩＩから見た矢視図である。
図８は、本発明のいずれかの実施形態によるトランスファケースをリアエンジン型四輪駆動車に適用した例である。
図９は、本発明のいずれかの実施形態によるトランスファケースをフロントエンジン型四輪駆動車に適用した例である。

本発明のいずれかの実施形態によるトランスファケースが適用される四輪駆動車は、図８ないし図９に示すごとく、エンジン３３９、トランスミッション３１７、リヤデフ３４１、フロントデフ３５１、トランスファケース３０１及びプロペラシャフト３３１を備えている。前記エンジン３３９が発生した駆動力は、前記トランスミッション３１７の出力ギアに伝達され、これと噛み合ったリングギアから、図８の場合、リヤデフ３４１に伝達されて左右の後車軸３４３，３４５に分配される。図９の場合、前記駆動力はフロントデフ３５１に伝達されて左右の前車軸３５５，３５７に分配される。前記トランスファケース３０１は、リヤデフ３４１（図９の場合はフロントデフ３５１）のケースに連結され、駆動力の一部を前記プロペラシャフト３３１に伝達する。
以下に説明するトランスファケースは、図８ないし図９のトランスファケース３０１の部分に適用されるものである。また以下の説明および図１から図３において、前後左右方向は、図８ないし図９、すなわち車両の前後左右方向と一致している。
［第一実施形態］
本発明の第一の実施形態を、図１を参照して以下に説明する。図１および以下の説明において、トランスファケース３は図９に示すごとくフロントアクスルに結合する場合を例示するが、適宜構成要素の向きを変更することにより図８に示すリアアクスルに結合する場合にも適用できる。
トランスファケース３は、リヤデフ３４１のケースと結合する中空軸５９と、中空軸５９と一体に回転するベベルギア５３と、トランスファギア組を備えた支持構造１と、これらを収容するケーシング１１（収容部材）とを備える。
ケーシング１１は、ケーシング本体３５と、ボルト３７によりケーシング本体３５に固定された右カバー３９と、ボルト４１によりケーシング本体３５に固定された後部カバー４３とから構成されている。ケーシング本体３５と右カバー３９との間には、収容室４５（第一の収容部材）が形成され、ケーシング本体３５と後部カバー４３との間には、収容室４７（第二の収容部材）が形成されている。収容室４５と収容室４７は、その間を連絡する開口５１を有する壁部４９が隔てている。壁部４９は図１中左方に延長された延長壁部５０を備えている。
中空軸５９は、その左端はスラストベアリング６１によってケーシング本体３５に回転可能に支持され、右端はスラストベアリング６３によって右カバー３９に回転可能に支持されている。中空軸５９とケーシング本体３５との間にはシール６５が配置され、トランスミッションケース６７内のトランスミッションオイルとトランスファケース３内のトランスファオイルとが混合されることを防いでいる。中空軸５９と右カバー３９との間にもシール６９が配置されている。また、中空軸５９には、フロントデフと右前輪とを連結する右の後車軸３４５が貫通しており、このドライブシャフトと右カバー３９との間にはシール７１が配置されている。これらのシール６９，７１により、オイル漏れと外部からの異物の侵入とが防止される。
ベベルギア５３は、ボルト７３によって中空軸５９のフランジ７５に固定されて、これと一体に回転するようになっている。ベベルギア５３は、後述のごとくベベルギア２１と噛み合って、駆動力をシャフト５に伝達する。
支持構造１は、車両の進行方向と一致する縦向きに配置されており、エンジンの駆動力が入力されるシャフト５（入力軸）と、駆動力が出力される中空のシャフト７（出力軸）と、シャフト５とシャフト７とを連結する減速ギア組９（動力伝達装置）と、互いに軸方向に配置されてシャフト５をケーシング１１のケーシング本体３５と後部カバー４３とに、スラスト方向及びラジアル方向に対して回転可能に支持する一対のテーパーローラベアリング１７，１９（軸受け）と、シャフト５の前部に一体形成されたベベルギア２１（入出力装置）とを備える。
減速ギア組９は、シャフト５をケーシング１１のケーシング本体３５と右カバー３９とに対してスラスト方向及びラジアル方向に回転可能に支持する一対のテーパーローラベアリング１３，１５の間と、シャフト７のベアリング１７，１９の間に配置され、シャフト５のベアリング１３は、シャフト５上のベベルギア２１の近傍に設けられている。シャフト５は、ケーシング本体３５の壁部４９の開口５１を貫通して、収容室４５と収容室４７にわたって配置されている。
また、減速ギア組９は、小径のヘリカルギア２３と大径のヘリカルギア２５とを備えており、ヘリカルギア２３はシャフト５にスプライン連結され、ヘリカルギア２５はシャフト７に一体形成されている。減速ギア組９を組み付けた状態で、ヘリカルギア２３はシャフト５を支承するベアリング１３，１５のインナーレース２７，２９（軸側部材）と突き当たることによってベアリング１３，１５を与圧してシャフト５をセンターリングしている。また、ヘリカルギア２５はシャフト７を回転可能に支持するベアリング１７，１９のインナーレース３１，３３（軸側部材）と突き当たることによってベアリング１７，１９を与圧してシャフト７をセンターリングしている。
ベベルギア２１は、中空シャフト７と一体に回転するベベルギア５３と噛み合って、方向変換ギア組５５（方向変換伝達装置）を構成している。ベベルギア５３はベベルギア２１より大径を有するので、方向変換ギア組５５は増速機能をも有する。
シャフト５は、収容室４７に、縦方向に収容され、ベアリング１３によってケーシング本体３５側に回転可能に支持され、またベアリング１５によって後部カバー４３側に回転可能に支持される。
シャフト７は、同様に収容室４７に縦方向に収容され、ベアリング１７によってケーシング本体３５側に回転可能に支持され、またベアリング１９によって後部カバー４３側に回転可能に支持される。また、シャフト７の中空には連結軸がスプライン連結されており、前記連結軸と後部カバー４３との間にはシール５７が配置されてオイル漏れと外部からの異物の侵入が防止される。連結軸は継ぎ手を介してプロペラシャフトに連結されて、リヤデフと連結されている。
以上より理解されるように、トランスファケース３は、フロントデフのデフケースに伝達されたエンジンの駆動力を、デフケースから中空軸５９とベベルギア５３とを介して方向変換ギア組５５に伝達する。方向変換ギア組５５は、伝達された駆動力を増速しつつその方向を変換し、ベベルギア２１を介して支持構造１に伝達する。支持構造１に伝達された駆動力はシャフト５を回転させ、シャフト５の回転は減速ギア組９によって減速されてシャフト７に伝達され、上述のごとく、連結軸と継ぎ手とプロペラシャフトを介してリヤデフに伝達される。
本発明の本実施形態によれば、シャフト５には大きなスラスト荷重が印加されないので、比較的コンパクトなテーパーローラベアリング１７，１９により支持すればよく、従来技術と比較すると、ユニット化されたベアリングやこれを固定するボルト等を必要としないので、よりコンパクトに構成することができる。また、シャフト５とシャフト７の間は、チェーン伝動機構によらずに減速ギア組９により動力の伝達が可能であり、さらに減速ギア組９は、ベアリング１７，１９の間に配置できるので、一層コンパクトに構成することができる。さらに、車両の進行方向と一致する縦方向の長さが大幅に短縮することができる。部品点数が少なく構造がシンプルであるので、重量や製造コストの低減が可能である。
もちろん、減速ギア組９に代わり、増速ギア組、チェーン伝動機構、ベルト伝動機構を適用してもよい。
ベアリング１３は、シャフト５に駆動力を入力させるベベルギア２１の近傍に設けられているので、シャフト５の軸の振れと振動が大幅に軽減され、高い耐久性が得られる。またこのような構成は、方向変換ギア組５５のトルク伝達効率の向上にも寄与する。
また、支持構造１は、駆動力の入出力装置としてベベルギア式の方向変換ギア組５５を用いたことにより、横置きされて縦方向に動力を伝達するトランスファケース３に、容易に適用することができる。
また、方向変換ギア組５５にはハイポイドギアを適用することができる。この場合、ギア比（増速比）を大きくすることができ、またギアを互いにオフセットした配置とすることができるので、車両の床位置の設定に関して、自由度が大きく向上する。
また、減速ギア組９のヘリカルギア２３はベアリング１３，１５のインナーレース２７，２９に突き当たっており、ヘリカルギア２５をベアリング１７，１９のインナーレース３１，３３に突き当たっているので、ベアリング１３，１５，１７，１９の与圧とシャフト５，７のセンターリングが、ナット等の特段の与圧装置なしに行える。前記与圧装置を具備する必要がないので、構造が簡単になり、重量や製造コストの低減を図ることができる。
中空軸５９はベアリング６１とともにケーシング本体３５に組み付け、ベアリング６３を組み付けてから右カバー３９を固定すれば、これらの部材の組み付けが終了する。シャフト５はベアリング１３とともに壁部４９に組み付け、シャフト７はベアリング１７とともに延長壁部５０に組み付けた後、ベアリング１５をシャフト５に組み付け、ベアリング１９をシャフト７に組み付けた後、後部カバー４３を固定すれば、支持構造１の組み付けが終了する。すなわち、支持構造１は上述のごとくであるために、その組み付けと分解が容易である。さらにベアリング１３，１５，１７，１９に対する特段の与圧装置を付加することなく、例えば適切な厚さのワッシャを選択して組み付けることが可能である。
また、収容室４５と収容室４７を隔てる壁部４９は、収容室４５と収容室４７との間のケーシング本体３５の強度を十分に向上せしめ、ケーシング１１の変形を防止して支持構造１を安定化させる。したがって、トランスファケース３の作動耐久性が向上する。
［第二実施形態］
本発明の第二の実施形態を、図２を参照して以下に説明する。以下の説明において、前述と同一の要素については同一の番号を付して、詳細な説明を省略し、主に相違についてのみ説明する。
第二の実施形態によれば、前述の支持構造１に代えて、図２に示す支持構造１０１が備えられている。支持構造１０１は、円筒部材１０３が第一の収容室４７の壁部４９に収容されており、ボルト１０５によってケーシング本体３５に固定されている。シャフト５は、テーパローラベアリング１３，１５によって円筒部材１０３に回転可能に支持されて、サブアセンブリを構成する。
また、シャフト５の後端にはナット１０７が螺着されており、インナーレース２９とヘリカルギア２３とインナーレース２７とを押圧してベアリング１３，１５を与圧し、かつシャフト５をセンターリングしている。
また、円筒部材１０３は、壁部４９の開口５１に連通した開口１０９を備えている。減速ギア組９のヘリカルギア２５は、開口１０９を通って収容室４７内に配置され、ヘリカルギア２３と噛み合う。
円筒部材１０３とシャフト５からなる前記サブアセンブリは、後部カバー４３をケーシング本体３５に取り付ける前に、円筒部材１０３をボルト１０５でケーシング本体３５に固定することによって、ケーシング本体３５に組み付けることができる。このとき、シャフト５のベベルギア２１がベベルギア５３と噛み合うことにより、方向変換ギア組５５を形成する。
本実施形態によれば、円筒部材１０３とシャフト５がサブアセンブリ化されていることにより、これらの組み付けが極めて容易である。また、前記第一の実施形態の場合と同様に、ユニット化されたベアリングを必要としないから、構造がより簡単でコンパクトであり、また重量とコストの低減に有利である。
また、前述と同様に、減速ギア組９に代えて種々の動力伝達装置を適用することができる。
また、ベアリング１３はベベルギア２１の近傍に設けられているので、シャフト５の軸の振れと振動が大幅に軽減され、高い耐久性が得られる。またこのような構成は、方向変換ギア組５５のトルク伝達効率の向上にも寄与する。
また、支持構造１０１は、駆動力の入出力装置としてベベルギア式の方向変換ギア組５５を用いたことにより、横置きされて縦方向に動力を伝達するトランスファケース３に、容易に適用することができる。
また、方向変換ギア組５５にはハイポイドギアを適用することができる。この場合、ギア比（増速比）を大きくすることができ、またギアを互いにオフセットした配置とすることができるので、車両の床位置の設定に関して、自由度が大きく向上する。
また、減速ギア組９のヘリカルギア２３はベアリング１３，１５のインナーレース２７，２９に突き当たっており、ヘリカルギア２５をベアリング１７，１９のインナーレース３１，３３に突き当たっているので、ベアリング１３，１５，１７，１９の与圧とシャフト５，７のセンターリングが、ナット等の特段の与圧装置なしに行える。前記与圧装置を具備する必要がないので、構造が簡単になり、重量や製造コストの低減を図ることができる。
中空軸５９はベアリング６１ともにケーシング本体３５に組み付け、ベアリング６３を組み付けてから右カバー３９を固定すれば、これらの部材の組み付けが終了する。シャフト５はベアリング１３，１５とともに円筒部材１０３を介してボルト１０５によりケーシング本体３５の壁部４９に組み付け、シャフト７はベアリング１７とともに延長壁部５０に組み付け、ベアリング１９をシャフト７に組み付けた後、後部カバー４３を固定すれば、支持構造１０１の組み付けが終了する。すなわち、支持構造１０１は上述のごとくであるために、その組み付けと分解が容易である。さらにベアリング１３，１５はナット１０７の締め付け力により与圧を付与し、ベアリング１７，１９のいずれか一方の端部に適切な厚さのワッシャを選択して配置することにより組み付けることが可能である。
また、収容室４５と収容室４７を隔てる壁部４９は、前記第一の実施形態と同様に、ケーシング本体３５の強度を向上せしめて、支持構造１０１を安定化させる。したがって、トランスファケース３の作動耐久性が向上する。
［第三実施形態］
本発明の第三の実施形態を、図３から図７を参照して以下に説明する。
トランスファケース２０１は、ベベルギア２０３（一側の方向変換ギア）と、ベベルギア２０３と噛み合って方向変換ギア組２０５を構成し、駆動力の回転を直角方向に変換するベベルギア２０７（他側の方向変換ギア）と、ベベルギア２０７と同軸上で一体的に回転するヘリカルギア２０９（第１のギア）と、ヘリカルギア２０９に対して平行に配置され、互いに噛み合った中空のヘリカルギア２１１（第２のギア）と、ヘリカルギア２１１に対して平行に配置され、互いに噛み合った中空のヘリカルギア２１３（第３のギア）と、方向変換ギア組２０５と各ヘリカルギア２０９，２１１，２１３を収容するケーシング２１５とを備えている。トランスミッション３１７（図８）側からの駆動力をベベルギア２０３に入力してヘリカルギア２１３から出力するように構成されている。またトランスミッション３１７との間で、トランスミッションオイルとトランスファーオイルとの混ざり合いを防止するシール２１９，２２１が設けられており、ヘリカルギア２０９は一対のテーパーローラベアリング２２３，２２５（ころ軸受け：軸方向及び径方向の力を受ける一対のベアリング）の間に配置され、これらによって回転可能に支持されている。ヘリカルギア２１１は一対のニードルベアリング２２７（針状の転動体を用いたころ軸受け）の間に配置され、これらによって回転可能に支持されている。ヘリカルギア２１３は、一対のボールベアリング２２９の間に配置されて回転可能に支持されている。ヘリカルギア２０９はベアリング２２３より小径であり、また、ヘリカルギア２１３は各ボールベアリング２２９より小径である。ヘリカルギア２１３側に連結されたプロペラシャフト３３１（第３のギアに連結された動力伝達軸：図８）とベベルギア２０３に連結された中空の入力軸２３３（一側の方向変換ギアに連結された動力伝達軸）との干渉を避けるために、ヘリカルギア２１１の回転中心軸Ｃ３に対するヘリカルギア２０９の回転中心軸Ｃ２とヘリカルギア２１３の回転中心軸Ｃ４がなす角度をθにし、さらに、ベベルギア２０３側入力軸２３３の回転中心軸Ｃ１に対して、各ヘリカルギア２０９，２１１，２１３をそれぞれ鉛直方向にオフセット配置すると共に、ヘリカルギア２１３側のプロペラシャフト３３１とベベルギア２０３側の入力軸２３３との干渉を避けるために必要なオフセット量ＯＳ４がヘリカルギア２１３に与えられている。ヘリカルギア２０９を支持するベアリング２２３，２２５は、ベベルギア２０７を支持する一対のベアリングであると共に、ヘリカルギア２０９がこれらの間に配置されており、方向変換ギア組２０５を構成するベベルギア２０７に、その軸方向位置を変えることによってベベルギア２０３（相手側ギア）との歯当たりと与圧とを調整するボルト２３５（調整装置）が備えられている。さらに、ヘリカルギア２１１のニードルベアリング２２７を、軸方向に位置決めするワッシャ２３７（位置決め装置）が備えられている。
ケーシング２１５は、図３のように、ケーシング本体２６１と、その右側面と後側面にそれぞれ６本のボルト２６３と１２本のボルト２６５で固定されたケースカバー２６７，２６９から構成されており、ケーシング本体２６１とケースカバー２６７との間にはＯリング２７０が配置されてオイル漏れを防止している。また、ケーシング２１５はケーシング本体２６１に設けられた合わせ面２７１での突き合わせと、嵌合面２７３での嵌合によってトランスミッション３１７に取り付けられており、外周には多数の冷却リブが形成されている。またケーシング本体２６１には壁部２４９及び図３中左方に延長された延長壁部２５０を備えている。後述のシャフト２９７は壁部２４９が有する開口２５１を貫通している。
また、図４と図５と図６のように、ケーシング２１５（ケースカバー２６９）にはフィラープラグ２７５が取り付けられたオイルフィラー２７７と、ドレンプラグ２７９が取り付けられたオイルドレン２８１が設けられており、オイルフィラー２７７からケーシング２１５の内部にトランスファーオイルが充填され、オイルの排出はオイルドレン２８１から行われる。図４のように、オイルフィラー２７７は、ベベルギア２０３と入力軸２３３を支持する下記のベアリング２８３，２８５の下部と、ベベルギア２０７とヘリカルギア２０９を支持するベアリング２２３，２２５の下部のそれぞれ鉛直方向上方に配置されて潤滑性を向上させており、オイルドレン２８１は各ヘリカルギア２０９，２１１，２１３がなす角度θの範囲内に配置され、トランスファケース２０１をコンパクト化している。
また、ケーシング２１５（ケーシング本体２６１）の鉛直方向上部にはエアブリーザ２８７が設けられており、内部と外部の圧力差を小さくすることにより、トランスファーオイルの吹き出しと異物の侵入を防止している。
ベベルギア２０３は、ボルト２８９によって入力軸２３３と中空ハブ２９１に共締めされており、入力軸２３３はテーパーローラベアリング２８３によってケーシング本体２６１に支持され、ハブ２９１はテーパーローラベアリング２８５によってケースカバー２６７に支持されている。互いに同軸に連結されたベベルギア２０３と入力軸２３３と中空ハブ２９１は車幅方向に配置されており、入力軸２３３はスプライン部９３でリヤデフ３４１のデフケース側に連結され、車軸３４５は入力軸２３３と中空ハブ２９１とを貫通しリヤデフ３４１と右後輪３４９とを連結している。
シール２１９は入力軸２３３とケーシング本体２１５との間に配置され、複数のシール２２１は入力軸２３３と車軸３４５との間に配置され、トランスファーオイルとトランスミッションケースの混ざり合いをそれぞれ防止している。また、車軸３４５とケースカバー２６７との間にはシール２９５が配置され、オイル漏れと異物の侵入を防止している。
ベベルギア２０７は車両の前後方向に配置されたドライブピニオンシャフト２９７の前端側に一体形成され、方向変換ギア組２０５を構成するベベルギア２０３の回転を直角方向に変換してドライブピニオンシャフト２９７に伝達する。
ボルト２３５はベベルギア２０７の後端に螺着されており、ボルト２３５を回転させるとベベルギア２０７（ドライブピニオンシャフト２９７）が軸方向に移動することにより、ベベルギア２０３との歯当たりと与圧を調整することができる。なお、このような歯当たりと与圧の調整装置には、ボルトの他に、ベベルギア２０３，２０７の軸方向位置を変える厚さを選択しうるワッシャ、あるいは、シムがある。
ヘリカルギア２０９は、ベアリング２２３，２２５の間で、ドライブピニオンシャフト２９７にスプライン連結されており、また、ベアリング２２３より小径である。
ヘリカルギア２１１は、一方がケーシング本体２６１に支持され、他方がケースカバー２６９に支持された、一対のニードルベアリング２２７の間で、中空軸２９９に一体形成されており、小径のニードルベアリング２２７を用いたことによってヘリカルギア２０９のベアリング２２３，２２５及びヘリカルギア２１３のボールベアリング２２９との干渉が防止され、トランスファケース２０１がそれだけコンパクト化されている。
また、図３のように、各ワッシャ２３７はニードルベアリング２２７を軸方向に位置決めすることによりヘリカルギア２１１に対するヘリカルギア２０９，２１３それぞれの噛み合いを正常に保っている。なお、ワッシャ２３７は、例えば、ニードルベアリング２２７のアウターレースと一体に形成してもよい。
ヘリカルギア２１３は、一方がケーシング本体２６１に支持され、他方がケースカバー２６９に支持された、一対のボールベアリング２２９の間で、中空軸１０１に一体形成されており、ボールベアリング２２９より小径である。また、ヘリカルギア２１３はスプライン部１０３に連結された動力伝達軸を介し、プロペラシャフト３３１側に連結されていると共に、この動力伝達軸とケーシング本体２１５との間にはシール１０５が配置され、オイル漏れと異物の侵入を防止している。
図４のように、ヘリカルギア２０９の回転中心軸Ｃ２にはベベルギア２０３及び入力軸２３３の回転中心軸Ｃ１に対して下方のオフセット量ＯＳ２が与えられ、ヘリカルギア２１１の回転中心軸Ｃ３には回転中心軸Ｃ２に対して上方のオフセット量ＯＳ３が与えられ、ヘリカルギア２１３の回転中心軸Ｃ４には回転中心軸Ｃ３に対して下方のオフセット量ＯＳ４が与えられている。回転中心軸Ｃ４のオフセット量ＯＳ４は、ヘリカルギア２１３側の上記動力伝達軸及びプロペラシャフト３３１とベベルギア２０３側の入力軸２３３との干渉を避けるために必要な値が設定されている。
上記のようにトランスミッション３１７（リヤデフ３４１のデフケース）を介してトランスファケース２０１に伝達されたエンジン３３９の駆動力は、入力軸２３３から方向変換ギア組２０５に伝達されて方向を変換され、ヘリカルギア２０９，２１１，２１３を介してプロペラシャフト３３１側に伝達される。
トランスファケース２０１は、チェーン伝動機構を用いる従来例と異なって、ギア２０９，２１１，２１３で構成したギア伝動機構を用いたことによって、車両の進行方向に対する長さおよび車両の幅方向に対する長さの両者において、コンパクト化されている。したがって狭いスペースに配置できるから、レイアウト上の自由度が向上し、種々の車両に搭載可能である。
また、ギア伝動機構を３個のギア２０９，２１１，２１３で構成したことによって駆動力がそのままの回転方向で伝達されるから、リヤデフ３４１は回転方向を反対向きに変更する不要がなく、このような変更に伴うコスト上昇が避けられる。
また、シール２１９，２２１によってトランスミッションオイルとトランスファーオイルの混ざり合いが防止され、トランスミッションとトランスファケースの機能が正常に保たれる。
また、上記のシール２１９，２２１を設けたことによってトランスファケース２０１がサブアセンブリ化（ユニット化）されるから、サブアセンブリ化されたトランスファケース２０１と、前輪側への動力伝達系であるプロペラシャフト３３１とカップリング３５３とフロントデフ３５１を、基本的な構成のミッドシップのＲ・Ｒ車に取り付けるだけで四輪駆動車が容易に成立すると共に、この基本的なＲ・Ｒ車を２輪駆動車と四輪駆動車とで共用することが可能であり、２輪駆動車と四輪駆動車をいずれも低コストで成立させることができる。
また、ヘリカルギア２０９を一対のベアリング２２３，２２５の間で支持し、ヘリカルギア２１１を一対のベアリング２２７の間で支持し、ヘリカルギア２１３を一対のベアリング２２９の間で支持したことによって配置スペースの無駄がなくなり、それだけコンパクトに構成され、車載がより容易となる。
また、ヘリカルギア２０９がベアリング２２３より小径であり、ヘリカルギア２１３が各ボールベアリング２２９より小径であるから、それだけ径方向コンパクトに構成され、車載がより容易となる。
また、ヘリカルギア２１１を中心にし、ヘリカルギア２０９とヘリカルギア２１３に所定の角度θを与えて配置することにより、全体がコンパクトに構成され、車載がより容易となる。
また、ベベルギア２０３に対して各ヘリカルギア２０９，２１１，２１３をそれぞれオフセット配置することによって大幅なコンパクト化が可能になり、車載がより容易となる。
さらに、上記のごとき構成によって、ヘリカルギア２１３側に連結されたプロペラシャフト３３１とベベルギア２０３に連結された入力軸２３３との干渉が防止される上に、プロペラシャフト３３１と入力軸２３３とを上下に交差させて配置する構成によって大幅なコンパクト化が可能になり、車載がより容易となる。
また、ベベルギア２０７に生じる噛み合い反力を、軸方向の力を受けるベアリング２２３，２２５が負担するから、方向変換ギア組２０５が正常な噛み合い状態に保たれて、耐久性が向上する。
また、ベベルギア２０７用のベアリング２２３，２２５の間でヘリカルギア２０９を支持させたことによって、ベベルギア２０７とヘリカルギア２０９が同一軸（ドライブピニオンシャフト２９７）上に配置されると共に、配置スペースの無駄がなくなり、それだけコンパクトに構成されて車載がより容易となる。
また、方向変換ギア組２０５が、調整装置であるボルト２３５によって所望の歯当たりと与圧に調整され、正常な機能が保たれて耐久性が向上する。
また、ヘリカルギア２０９とヘリカルギア２１３の間に配置されているヘリカルギア２１１を支持する軸受けに小径のニードルベアリング２２７を用いたことによって、ギア２０９を支持するベアリング２２３，２２５及びギア１１を支持するボールベアリング２２９との干渉を避けることができると共に、トランスファケース２０１が各ギア２０９，２１１，２１３の径方向（車幅方向）にそれだけコンパクト化し、車載がより容易となる。
また、ヘリカルギア２１１を支持するニードルベアリング２２７を位置決め装置のワッシャ２３７によって軸方向に位置決めしたことにより、ヘリカルギア２１１に対するヘリカルギア２０９，２１３の噛み合いが正常に保たれて、耐久性が向上する。
また、各ギア２０９，２１１，２１３をヘリカルギアにしたことにより、ヘリカルギアの高い噛み合い率によって、トランスファケース２０１はそれだけ大きなトルク伝達容量が得られると共に、騒音が低減されて静粛性が向上する。
また、ケーシング本体２６１は壁部２４９を有することにより、十分な強度が得られ、ケーシング２６１の変形を防止して支持構造１を安定化させる。
入力軸２３３はシール２１９、ベアリング２８３とともにケーシング本体２６１に組み付け、ベアリング２８５を組み付けてからケースカバー２６７を固定すれば、これら部材の組み付けが終了する。シャフト２９７はギヤ２０９、ベアリング２２３とともに、ギヤ２１１はベアリング２２７の片方とともに、またギヤ２１３はベアリング２２９の一方とともに、それぞれケーシング本体２６１に組み付け、次に他方のベアリング２２５、２２７、２２９をそれぞれの軸に組み付けた後、ケースカバー２６９を固定すれば、これら部材の組み付けが終了する。すなわち、上述のような支持構造であるために、組み付けと分解が容易である。なお、詳細には、ベアリング２２３はケーシング本体２６１の壁部２４９に収容支持され、ベアリング２２７の一方とベアリング２２９の一方は、延長壁部２５０に収容支持されている。
上述のいずれかの実施形態によるトランスファケースは、図８に示す後輪駆動ベースのミッドシップ四輪駆動車に適用することができる。図８中ではトランスファケースは参照番号３０１により参照されている。前記四輪駆動車は、エンジン３３９を駆動力源にするミッドシップのＲ・Ｒ（リヤエンジン・リヤドライブ）車をベースにして構成されており、エンジン３３９と、トランスミッション３１７と、トランスミッション３１７に内蔵されたリヤデフ３４１と、トランスファケース２０１と、後車軸３４３，３４５及び左右の後輪３４７，３４９と、フロントデフ３５１と、プロペラシャフト３３１とフロントデフ３５１との間に配置されたカップリング３５３と、前車軸３５５，３５７及び左右の前輪３５９，３６１などを備えている。
エンジン３３９は車両の後部（後車軸３４３，３４５の前方）に横置き配置されており、その駆動力はトランスミッション３１７で変速されてリヤデフ３４１に伝達され、後車軸３４３，３４５から左右の後輪３４７，３４９に配分される。また、カップリング３５３が連結されていると、エンジン３３９の駆動力は、下記のように、トランスファケース２０１とプロペラシャフト３３１とカップリング３５３とを介してフロントデフ３５１に伝達され、前車軸３５５，３５７から左右の前輪３５９，３６１に配分され、車両は四輪駆動状態になる。
また、カップリング３５３の連結を解除すると、フロントデフ３５１から前車軸３５５，３５７及び左右の前輪３５９，３６１までが切り離されて、車両は後輪駆動の２輪駆動状態になる。
上述のいずれかの実施形態によるトランスファケースは、図９に示す前輪駆動ベースのミッドシップ四輪駆動車に適用することもできる。図９中ではトランスファケースは参照番号３０１により参照されている。前記四輪駆動車は、エンジン３３９を駆動力源にするミッドシップのＦ・Ｆ（フロントエンジン・フロントドライブ）車をベースにして構成されており、エンジン３３９と、トランスミッション３１７と、トランスミッション３１７に内蔵されたフロントデフ３５１と、トランスファケース２０１と、前車軸３５５，３５７及び左右の前輪３５９，３６１と、リヤデフ３４１と、後輪側プロペラシャフト３３１とリヤデフ３４１との間に配置されたカップリング３５３と、後車軸３４３，３４５及び左右の後輪３４７，３４９などを備えている。
エンジン３３９は車両の前部（前車軸３５５，３５７の後方）に横置き配置されており、その駆動力はトランスミッション３１７で変速されてフロントデフ３５１に伝達され、前車軸３５５，３５７から左右の前輪３５９，３６１に配分される。また、カップリング３５３が連結されていると、エンジン３３９の駆動力はトランスファケース２０１とプロペラシャフト３３１とカップリング３５３とを介してリヤデフ３４１に伝達され、後車軸３４３，３４５から左右の後輪３４７，３４９に配分され、車両は四輪駆動状態になる。また、カップリング３５３の連結を解除すると、リヤデフ３４１から後車軸３４３，３４５及び左右の後輪３４７，３４９までが切り離されて、車両は前輪駆動の２輪駆動状態になる。
なお、方向変換ギア組の歯当たり及び与圧の調整装置は、上記のように、ボルトだけでなく、各方向変換ギアの軸方向位置を変えるワッシャやシムでもよい。
また、第三の実施形態によるトランスファケースにおいて、第３のギアから駆動力を入力させて一側の方向変換ギアから出力するように構成してもよい。
また、本発明の第三の実施形態は、トランスファケースに限らず、駆動力（回転）の方向変換機能及び３連ギアによる駆動力の正転伝達機能とが必要な全てのギア機構に用いることができる。
また、第２のギアを支持する軸受けには、滑り軸受け（メタルベアリング）を用いてもよく、その場合、第１ギアの軸受け及び第３ギアの軸受けに対する干渉防止効果と、コンパクト化効果がさらに向上する。
なお、本発明のいずれの実施形態においても、軸受構造には、玉軸受、アンギュラ玉軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受などのころがり軸受と、これらの単列型、複列型、ないしこれらを組み合わせた型から適宜選択して適用することができる。さらに、必要ならばすべり軸受などを適用することができる。これらは上述の説明と同様に、コストの低減に寄与する。
また、本発明の支持構造は、上述のごとくトランスファケースの一部に適用する例に限らず、入力軸と出力軸の間で動力伝達装置によって駆動力を授受するすべての態様に適用することができる。
また、動力伝達装置としては、ギア組、チェーン伝動機構、ベルト伝導機構などのいずれの動力伝導機構も適用することができる。さらに、これらの動力伝導機構は、増速または減速のいずれの機構としても適用できる。

コンパクトに構成され、部品点数が低減され、軸の振れと振動が軽減され、高い耐久性を有するトランスファケースが提供される。

Claims (19)

1. 駆動力の入力軸及び出力軸と、
   前記入力軸と前記出力軸とを連結する動力伝達装置と、
   前記入力軸と前記出力軸と前記動力伝達装置とを収容する収容部材と、
   軸方向に配列され、前記入力軸を前記収容部材に回転可能に支持する一対の第一の軸受と、
   軸方向に配列され、前記出力軸を前記収容部材に回転可能に支持する一対の第二の軸受と、を備え、
   前記動力伝達装置は前記一対の第一の軸受の間に配置され、
   前記第一および第二の軸受のうちの少なくともいずれかは、前記入力軸と前記出力軸に対する駆動力の入出力装置の近傍に設けられている、
   支持構造。
2. 請求項１に記載された支持構造であって、
   前記入出力装置は、方向変換伝達装置である、支持構造。
3. 請求項１に記載された支持構造であって、
   前記動力伝達装置は、前記一対の第二の軸受の軸側部材にそれぞれ当接させて配置されている、支持構造。
4. 請求項１に記載された支持構造であって、
   前記収容部材は壁部を備え、
   前記第一の軸受は前記壁部に回転可能に支持されている、支持構造。
5. 請求項４に記載された支持構造であって、
   前記壁部は開口をさらに備え、
   前記入力軸は、前記開口を通って前記入力軸と前記出力軸とを連結している、支持構造。
6. 駆動力の回転方向を直角方向に変換する、第一の方向変換ギアと第二の方向変換ギアを備えた、方向変換ギア組と、
   前記第二の方向変換ギアと同軸に一体に回転する入力軸と、
   前記入力軸と平行に配置された出力軸と、
   前記入力軸と前記出力軸とを連結する動力伝達装置と、
   前記方向変換ギア組と前記入力軸と前記出力軸と前記動力伝達装置とを収容する収容部材と、
   軸方向に配列され、前記入力軸を前記収容部材に回転可能に支持する一対の第一の軸受と、
   軸方向に配列され、前記出力軸を前記収容部材に回転可能に支持する一対の第二の軸受と、
   前記第一の方向変換ギアを前記収容部材に回転可能に支持する一対の第三の軸受と、を備え、
   前記動力伝達装置は前記一対の第一の軸受の間に配置され、
   前記第一および第二の軸受のうちの少なくともいずれかは、前記第二の方向変換ギアの近傍に設けられている、
   ギア機構。
7. 請求項６に記載されたギア機構であって、
   前記収容部材は、第一の収容部材と第二の収容部材と第三の収容部材とを備え、
   前記一対の第一の軸受の一方と前記一対の第二の軸受の一方と前記一対の第三の軸受の一方は、前記第一の収容部材に収容され、
   前記一対の第一の軸受の他方と前記一対の第二の軸受の他方は、前記第二の収容部材に収容され、
   前記一対の第三の軸受の他方は前記第三の収容部材に収容されている、ギア機構。
8. 駆動力の回転方向を直角方向に変換する、第一の方向変換ギアと第二の方向変換ギアを備えた、方向変換ギア組と、
   前記第二の方向変換ギアと同軸に一体的に回転する第一のギアと、
   前記第一のギアと平行に配置されて互いに噛み合う第二のギアと、
   前記第二のギアと平行に配置されて互いに噛み合う第三のギアと、
   前記方向変換ギア組と前記第一のギアと前記第二のギアと前記第三のギアとを収容するケーシングと、
   を備えた、ギア機構。
9. 請求項８に記載されたギア機構であって、
   前記第一の方向変換ギアは自動車のトランスミッションの出力と結合されて前記第三のギアへ前記出力を伝達し、
   前記トランスミッションのオイルが混入することを防止すべくシールをさらに備える、ギア機構。
10. 請求項８に記載されたギア機構であって、
    さらに一対の軸受を備え、
    前記第一のギアと前記第二のギアと前記第三のギアの少なくともいずれかひとつが、前記一対の軸受の間に配置されている、ギア機構。
11. 請求項１０に記載されたギア機構であって、
    前記第一のギアと前記第二のギアと前記第三のギアの少なくともいずれかひとつが、その軸受よりも小径である、ギア機構。
12. 請求項８に記載されたギア機構であって、
    前記第一のギアの回転軸と前記第二のギアの回転軸とがなす面と、前記第二のギアの回転軸と前記第三のギアの回転軸がなす面とは、１８０°より小さい角をなしており、かつ、第三のギアの回転軸は前記第一の方向変換ギアの回転軸から離れる方向に配置されている、ギア機構。
13. 請求項８に記載されたギア機構であって、
    第一の方向変換ギアに連結された動力伝達部材の回転軸に対し、前記第二のギアと前記第三のギアはそれぞれの直角方向にオフセット配置され、
    前記第一のギアの回転軸は前記第一の方向変換ギアから離れる方向にオフセット配置され、
    前記第二のギアの回転軸は前記第一のギアの回転軸よりも前記第一の方向変換ギアへ接近する方向にオフセット配置され、
    前記第三のギアの回転軸は前記第二のギアの回転軸よりも前記第一の方向変換ギアから離れる方向にオフセット配置されている、ギア機構。
14. 請求項８に記載されたギア機構であって、
    前記第一の方向変換ギアと前記第二の方向変換ギアのすくなくともいずれかひとつは、軸方向の力を受ける一対のベアリングによって回転可能に支持されている、ギア機構。
15. 請求項８に記載されたギア機構であって、
    前記第一のギアは、前記第二の方向変換ギアを回転可能に支持する一対のベアリングの間に配置され、回転可能に支持されている、ギア機構。
16. 請求項８に記載されたギア機構であって、
    前記第一の方向変換ギアと前記第二の方向変換ギアのすくなくともいずれかひとつは、軸方向位置を変えることにより前記方向変換ギア組の歯当たりと与圧とを調整する調整装置を備える、ギア機構。
17. 請求項８に記載されたギア機構であって、
    前記第二のギアを支持する一対の軸受は、円筒状または針状の転動体を有するころ軸受である、ギア機構。
18. 請求項１７に記載されたギア機構であって、
    前記ころ軸受を軸方向に位置決めする位置決め装置をさらに備える、ギア機構。
19. 請求項８に記載されたギア機構であって、
    前記第一のギアと前記第二のギアと前記第三のギアはいずれもヘリカルギアである、ギア機構。

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