(57)【要約】【課題】ハブクラッチ装置の切替負圧の経年変化を抑制すること。【解決手段】ダイヤフラム２５によって仕切られた解除負圧室２３と係合負圧室２４の負圧の切り替えによって係合状態と解除状態を切り替えるハブクラッチ装置１０において、その切り替えに伴って接離する補強板２６及びダイヤフラムカバー２７との間の当接面の面粗度Ｒｚを１．５μｍ以下とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源からの駆動力によって軸周りに回転するシャフトと、
前記シャフトにその軸方向に相対移動可能かつ軸周りに一体回転可能に設けられたスライドギアと、
車輪とともに軸周りに回転するハブと、
前記ハブに軸周りに一体回転可能に設けられ、前記スライドギアと係合可能なアウタギアと、
前記スライドギアを前記シャフトに対して軸方向に相対移動させて、前記スライドギアと前記アウタギアが係合した係合状態と、前記スライドギアと前記アウタギアが離れた解除状態との間で切り替えを行う切替機構と、
を有し、前記切替機構が、
この切替機構の内部空間を、前記解除状態において負圧とされる解除負圧室と、前記係合状態において負圧とされる係合負圧室とに仕切り、前記解除負圧室と前記係合負圧室との間の圧力の大小に対応して軸方向に変形するダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムに設けられて前記スライドギアを軸方向に移動させる、磁性材料からなる補強板と、
前記補強板の移動に伴って前記補強板と接離する、磁性材料からなるダイヤフラムカバーと、
前記補強板又は前記ダイヤフラムカバーの少なくとも一方に設けられ、前記補強板と前記ダイヤフラムカバーとの間の吸着力を発生させる磁石と、
前記吸着力に抗して、前記補強板と前記ダイヤフラムカバーとを離間するように付勢する付勢部材と、
を有し、
前記補強板及び前記ダイヤフラムカバーとの間の当接面の面粗度Ｒｚが１．５μｍ以下であるハブクラッチ装置。
【請求項２】
前記補強板及び前記ダイヤフラムカバーの当接面のビッカース硬度Ｈｖが３４５を超え４０２未満の範囲内とした請求項１に記載のハブクラッチ装置。
【請求項３】
前記補強板及び前記ダイヤフラムカバーの少なくとも一方に、ブライト仕上げを施した冷間圧延鋼板を使用した請求項１又は２に記載のハブクラッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、フリーホイール機能を備えたハブクラッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
４輪駆動車においては、例えば、特許文献１に示すように、２輪駆動状態と４輪駆動状態を切り替え可能としたものがある。２輪駆動状態において、従動側車輪を従動側車軸から切断されたフリー状態とし、従動側車輪から受ける走行抵抗を遮断する一方で、４輪駆動状態において、従動側車輪と従動側車軸をロック状態とし、従動側車輪にエンジンからの駆動力を伝達可能とした、フリーホイール機能を備えたハブクラッチ装置が採用されることがある。
【０００３】
このタイプのハブクラッチ装置は、例えば、図２に示す４輪駆動車に採用される。この４輪駆動車では、２輪駆動状態においては、後輪９ｂに駆動力が伝達される一方で、伝達切替機構４の作用によって、トランスファ５から前側プロペラシャフト６ａへの駆動力の伝達が遮断される。４輪駆動状態においては、後輪９ｂに駆動力が伝達されるとともに、トランスファ５からハブクラッチ装置１００を介して、前輪９ａにも駆動力が伝達される。
【０００４】
このハブクラッチ装置１００は、エンジン１からの駆動力によって軸周りに回転するシャフト１１と、車輪９ａとともに軸周りに回転するハブと、シャフト１１とハブとの間の回転伝達を接続又は遮断のいずれかに切り替え可能な切替機構を主要な構成要素としている。シャフト１１には、スライドギアが軸方向に相対移動可能かつ軸周りに一体回転可能に設けられている。また、ハブには、スライドギアと係合可能なアウタギアが軸周りに一体回転可能に設けられている。
【０００５】
切替機構には、その内部空間を２輪駆動負圧室と４輪駆動負圧室に仕切るダイヤフラムが設けられている。このダイヤフラムは、２輪駆動負圧室と４輪駆動負圧室の間の圧力の大小に対応して軸方向に変位する。ダイヤフラムには、このダイヤフラムを挟み込むように、磁性材料からなる補強板が設けられている。
【０００６】
ハブと一体に設けられたカバーの内部には、磁性材料からなるダイヤフラムカバーが固定されており、このダイヤフラムカバーの内周端部に、補強板に臨むように起立する円筒状のフランジ部が形成されている。ダイヤフラムカバーには磁石が併設されている。補強板の外周縁側には、スライドギアが軸方向に一体移動可能に設けられており、補強板の軸方向への移動に伴って、スライドギアも同方向に移動する。
【０００７】
２輪駆動状態においては、２輪駆動負圧室が負圧状態とされて、ダイヤフラムが２輪駆動負圧室側に移動する。この移動に伴って、スライドギアとアウタギアの係合が解除されて、シャフトとハブとの間の回転力の伝達が遮断された２輪駆動状態に切り替えられるとともに、補強板が磁性を有するダイヤフラムカバーのフランジ部の先端平面に磁力によって吸着される。
【０００８】
その一方で、４輪駆動状態においては、４輪駆動負圧室が負圧状態とされて、ダイヤフラムが４輪駆動負圧室側に移動する。この移動に伴って、スライドギアとアウタギアが係合して、シャフトからハブへの回転力の伝達が可能な４輪駆動状態に切り替えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１６−２０３８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に係る構成においては、ダイヤフラムカバーのフランジ部の先端と、補強板との間の接触によって吸着がなされている。この場合、吸着と切り離しの繰り返しによって、接触部の摩耗が生じる。図８（ａ）に模式的に示すように、新品状態では、ダイヤフラムカバー１０１とフランジ部１０２の表面は所定の面粗度を有しているため、両者間の接触面積は比較的小さい。このため、両者間の吸着力は比較的小さく、４輪駆動負圧室を負圧とすることによって、スムーズに吸着状態を解除することができる。ところが、図８（ｂ）に示すように、接触部の摩耗が進行すると（図８（ａ）中の一点鎖線参照）、ダイヤフラムカバー１０１とフランジ部１０２間の接触面積が増大し、それに伴って吸着力が増大する。すると、新品状態のときと同じ大きさの負圧で、吸着状態をスムーズに解除することができなくなる虞がある。
【００１１】
そこで、この発明は、ハブクラッチ装置において、切替負圧の経年変化を抑制することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この課題を解決するために、この発明においては、駆動源からの駆動力によって軸周りに回転するシャフトと、前記シャフトにその軸方向に相対移動可能かつ軸周りに一体回転可能に設けられたスライドギアと、車輪とともに軸周りに回転するハブと、前記ハブに軸周りに一体回転可能に設けられ、前記スライドギアと係合可能なアウタギアと、前記スライドギアを前記シャフトに対して軸方向に相対移動させて、前記スライドギアと前記アウタギアが係合した係合状態と、前記スライドギアと前記アウタギアが離れた解除状態との間で切り替えを行う切替機構と、を有し、前記切替機構が、この切替機構の内部空間を、前記解除状態において負圧とされる解除負圧室と、前記係合状態において負圧とされる係合負圧室とに仕切り、前記解除負圧室と前記係合負圧室との間の圧力の大小に対応して軸方向に変形するダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに設けられて前記スライドギアを軸方向に移動させる、磁性材料からなる補強板と、前記補強板の移動に伴って前記補強板と接離する、磁性材料からなるダイヤフラムカバーと、前記補強板又は前記ダイヤフラムカバーの少なくとも一方に設けられ、前記補強板と前記ダイヤフラムカバーとの間の吸着力を発生させる磁石と、前記吸着力に抗して、前記補強板と前記ダイヤフラムカバーとを離間するように付勢する付勢部材と、を有し、前記補強板及び前記ダイヤフラムカバーとの間の当接面の面粗度Ｒｚが１．５μｍ以下であるハブクラッチ装置を構成した。
【００１３】
このようにすると、補強板とダイヤフラムカバーの当接面の表面が滑らかになり、両者間の所定の接触面積を確保することができる。しかも、長期の使用に伴って補強板とダイヤフラムカバーの当接面が摩耗しても、その接触面積は大きく変化せず、吸着力はほとんど変化しない。このため、吸着状態を解除するための切替負圧の経年変化を抑制することができ、２輪駆動状態と４輪駆動状態との間の切り替えを安定的に行うことができる。
【００１４】
前記構成においては、前記補強板及び前記ダイヤフラムカバーの当接面のビッカース硬度Ｈｖが３４５を超え４０２未満の範囲内とするのが好ましい。
【００１５】
このようにすると、補強板及びダイヤフラムカバーの当接面の摩耗が生じにくいため、新品当初の当接面の表面形状を維持することができる。このため、補強板とダイヤフラムカバーとの間の吸着力がほとんど変化せず、新品当初の大きさの切替負圧で、吸着状態をスムーズに解除することができる。
【００１６】
前記各構成においては、前記補強板及び前記ダイヤフラムカバーの少なくとも一方に、ブライト仕上げを施した冷間圧延鋼板を使用することができる。
【００１７】
このようにすると、補強板やダイヤフラムカバーの表面に別途表面処理を行う必要がない、又は、その表面処理に要する時間を短縮することができるため、製造コストを削減できる可能性がある。
【発明の効果】
【００１８】
この発明に係るハブクラッチ装置は、上記のように、補強板及びダイヤフラムカバーとの間の当接面の面粗度Ｒｚを１．５μｍ以下としたので、吸着状態を解除するための切替負圧の経年変化を抑制することができる。このため、２輪駆動状態と４輪駆動状態との間の切り替えを安定的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明に係るハブクラッチ装置の一実施形態を示す断面図
【図２】図１に示すハブクラッチ装置を採用した４輪駆動車の一例を示す全体構成図
【図３】図１の要部を示す断面図
【図４】図３の要部を示す分解斜視図
【図５】面粗度と切替負圧の関係を示す図
【図６】ハブクラッチ装置の２輪駆動状態を示す要部の断面図
【図７】ハブクラッチ装置の４輪駆動状態を示す要部の断面図
【図８】従来技術に係る補強板とダイヤフラムカバーの表面を模式的に示す断面図であって、（ａ）は新品状態、（ｂ）は摩耗状態
【発明を実施するための形態】
【００２０】
この発明に係るハブクラッチ装置１０の一実施形態を図１に示す。このハブクラッチ装置１０は、図２に示す４輪駆動車に採用される。この４輪駆動車は、上記において説明したように、駆動源（以下、エンジンと呼ぶ）１と、変速機２と、トランスファ５と、を備えている。トランスファ５は、トランスファレバー３によって伝達切替機構４を作動させて２輪駆動状態と４輪駆動状態を切り替えることができる。
【００２１】
２輪駆動状態においては、トランスファ５から後側プロペラシャフト６ｂ、後側ディファレンシャル７ｂ、および、後側車軸８ｂを介して後輪９ｂに駆動力が伝達される一方で、伝達切替機構４の作用によって、トランスファ５から前側プロペラシャフト６ａへの駆動力の伝達が遮断される。４輪駆動状態においては、２輪駆動状態のときと同様に、後輪９ｂに駆動力が伝達されるとともに、トランスファ５から前側プロペラシャフト６ａ、前側ディファレンシャル７ａ、前側車軸８ａ（シャフト１１）、および、ハブクラッチ装置１０を介して、前輪９ａにも駆動力が伝達される。
【００２２】
このハブクラッチ装置１０は、シャフト１１と、スライドギア１２と、ハブ１３と、アウタギア１４と、切替機構１５とを備えている。シャフト１１は、エンジン１の駆動力によって軸周りに回転する。スライドギア１２は、シャフト１１に設けられて、シャフト１１の軸方向に相対移動可能かつ軸周りに回転可能である。ハブ１３は、車輪９（図２参照）とともに軸周りに回転する。アウタギア１４は、カバー１６を介してハブ１３と軸周りに一体回転可能に設けられ、スライドギア１２と係合可能である。切替機構１５は、スライドギア１２をシャフト１１に対して軸方向に相対移動させて、スライドギア１２とアウタギア１４が係合した係合状態と、スライドギア１２とアウタギア１４が離れた解除状態との間で切り替えを行う。
【００２３】
シャフト１１および切替機構１５は、ハブ１３及びこのハブ１３と一体に設けられたカバー１６及びスピンドル１７の内部に収納されている。ハブ１３とカバー１６は、ボルト１８によって締結されている。
【００２４】
ハブ１３とスピンドル１７の間には、軸受１９が介在しており、ハブ１３とスピンドル１７は、軸周りに相対回転可能となっている。また、シャフト１１にはブッシュ２０が設けられており、このシャフト１１がスピンドル１７に対してスムーズに軸周りに回転し得るようになっている。
【００２５】
シャフト１１の外径面およびスライドギア１２の内径面にはそれぞれ、セレーション１１ａ、１２ａが形成されている。セレーション１１ａ、１２ａ同士の嵌合によって、スライドギア１２はシャフト１１に対して軸方向に相対移動可能かつ軸周りに一体回転可能となっている。また、スライドギア１２の外径面には、スプライン歯１２ｂが形成されている。
【００２６】
カバー１６の内部には、リング状のアウタギア１４と、このアウタギア１４と軸方向に隣り合うリング状のスリーブ２１が組み込まれている。アウタギア１４とスリーブ２１の間には、シール部材２２が設けられており、気密が図られている。アウタギア１４の内径面には、スプライン歯１４ａが形成されている。このスプライン歯１４ａは、スライドギア１２のスプライン歯１２ｂと係合可能となっている。
【００２７】
スライドギア１２のスプライン歯１２ｂとアウタギア１４のスプライン歯１４ａが係合した状態でシャフト１１を軸周りに回転すると、その回転力が、スライドギア１２、アウタギア１４及びカバー１６を介して、ハブ１３に伝達される。
【００２８】
切替機構１５は、ダイヤフラム２５と、補強板２６と、ダイヤフラムカバー２７と、磁石２８と、付勢部材２９とを有している。ダイヤフラム２５は、切替機構１５の内部空間を、解除負圧室２３としての２輪駆動負圧室（以下、解除負圧室２３と同じ符号を付する。）と、係合負圧室２４としての４輪駆動負圧室（以下、係合負圧室２４と同じ符号を付する。）とに仕切る。２輪駆動負圧室２３は、スライドギア１２とアウタギア１４の係合が解除されるときに負圧とされる。４輪駆動負圧室２４は、スライドギア１２とアウタギア１４が係合されるときに負圧とされる。
【００２９】
２輪駆動負圧室２３は、２輪駆動負圧経路３０を介して２輪駆動負圧ポート３１に接続され、４輪駆動負圧室２４は、４輪駆動負圧経路３２を介して４輪駆動負圧ポート３３に接続されている。２輪駆動負圧経路３０及び４輪駆動負圧経路３２には、負圧発生状態がタイマ制御される遮断弁（図示せず）が設けられている。この遮断弁は、２輪駆動負圧経路３０又は４輪駆動負圧経路３２の負圧が、予めタイマ設定された所定時間を経過したときに作動して、負圧状態の２輪駆動負圧室２３又は４輪駆動負圧室２４を大気開放する。
【００３０】
補強板２６は磁性材料からなり、ダイヤフラム２５に設けられている。補強板２６は、負圧の作用に伴ってスライドギア１２を軸方向に移動させる。補強板２６は、ダイヤフラム２５の２輪駆動負圧室２３側に設けられる外側補強板２６ａと、４輪駆動負圧室２４側に設けられる内側補強板２６ｂから構成されている。ダイヤフラム２５、外側補強板２６ａ、及び、内側補強板２６ｂは、リベット３４で一体化されている。内側補強板２６ｂの外周縁側にスライドギア１２が設けられている。そして、負圧の作用に伴って、外側補強板２６ａ、内側補強板２６ｂ、及び、スライドギア１２は、軸方向に一体に移動する。
【００３１】
ダイヤフラムカバー２７は磁性材料からなり、負圧の作用（補強板２６の移動）に伴って補強板２６と接離する。ダイヤフラムカバー２７は、カバー１６の内部に設けられ、ダイヤフラム２５や補強板２６等を保護している。ダイヤフラムカバー２７はリング状をしており、その内周縁には、先端が外側補強板２６ａに臨む環状のフランジ部３５が形成されている。
【００３２】
図１及び３に示すように、磁石２８はダイヤフラムカバー２７に設けられ、補強板２６とダイヤフラムカバー２７との間の吸着力を発生させる。付勢部材２９は、磁石２８の吸着力に抗して、補強板２６とダイヤフラムカバー２７を離間するように付勢する。付勢部材２９は、コイルばね（以下、付勢部材２９と同じ符号を付する。）である。コイルばね２９は、ダイヤフラムカバー２７と外側補強板２６ａとの間に介装されている。
【００３３】
図３に示すように、磁石２８の吸着力によって、ダイヤフラムカバー２７のフランジ部３５と、外側補強板２６ａの当接面が互いに吸着する。ここで、外側補強板２６ａとフランジ部３５の当接面には、図４に示すように両当接面の所定箇所（網掛けを施したＡ部）にショット処理が施されており、両当接面の面粗度Ｒｚを１．５μｍ以下としている。
【００３４】
この面粗度Ｒｚは、２輪駆動状態から４輪駆動状態に切り替える際の切替負圧と相関がある。具体的には、図５に示すように、面粗度Ｒｚが大きいほど、両当接面間の接触面積が小さくなって吸着力が小さくなるため、切替負圧は小さくなる。これに対して、面粗度Ｒｚが小さいほど、両当接面間の接触面積が大きくなって吸着力が大きくなるため、切替負圧は大きくなる。そして、面粗度Ｒｚが１．５μｍ以下となると、切替負圧の大きさはほぼ一定となる。すなわち、新品状態で面粗度Ｒｚを１．５μｍ以下の範囲内としておけば、長期使用に伴う摩耗によって面粗度Ｒｚが低下した場合であっても、２輪駆動状態から４輪駆動状態に切り替える際の切替負圧の経年変化を抑制することができる。
【００３５】
また、面粗度Ｒｚを上記の範囲とするのに併せて、又は、それに代えて、外側補強板２６ａ（補強板２６）とフランジ部３５の当接面に、例えばショット処理や熱処理等の各種処理を施すことによって、ビッカース硬度Ｈｖを３４５を超え４０２未満の範囲内とすることもできる。このようにすると、外側補強板２６ａとフランジ部３５の当接面の摩耗を抑制して、面粗度Ｒｚの変化を極力防止することができる。
【００３６】
表１に示すように、耐摩耗性はビッカース硬度Ｈｖが３４５を超えると良好（表１中の○印）であり、３４５以下ではやや劣る（表１中の△印）。その一方で、耐割れ性及び耐折損性は、ビッカース硬度Ｈｖが４０２未満では良好であり、４０２以上ではやや劣る。すなわち、ビッカース硬度Ｈｖが３４５を超え４０２未満の範囲内とすることにより、耐摩耗性と、耐割れ性及び耐折損性の両立を図ることができる。
【００３７】
【表１】
2020050283.tif 000003
【００３８】
また、外側補強板２６ａ（補強板２６）及びダイヤフラムカバー２７がプレス成形品であるときは、これらの少なくとも一方に、ブライト仕上げを施した冷間圧延鋼板を使用することもできる。この冷間圧延鋼板は、面粗度Ｒｚ及びビッカース硬度Ｈｖが上記の範囲内にある、又は、この範囲に近いことが多く、ショット処理等の表面処理を行う必要がない、又は、その表面処理に要する時間を短縮することができる。このため、製造コストを削減できる可能性がある。
【００３９】
２輪駆動負圧室２３を負圧状態とすると、図６に示すように、外側補強板２６ａが２輪駆動負圧室２３側に向かって移動する。すると、外側補強板２６ａとフランジ部３５が磁石２８の吸着力によって吸着するとともに、スライドギア１２とアウタギア１４の係合が解除されて、シャフト１１とハブ１３との間の回転力の伝達が遮断された２輪駆動状態に切り替えられる。この切り替え後に所定時間が経過すると、２輪駆動負圧経路３０に設けられたタイマ（図示せず）が作動し、２輪駆動負圧室２３は大気開放される。そして、磁石２８の吸着力のみによって、２輪駆動状態が維持される。
【００４０】
２輪駆動状態において、４輪駆動負圧室２４を負圧状態とすると、図７に示すように、外側補強板２６ａが４輪駆動負圧室２４側に向かって移動する。すると、負圧、及びコイルばね２９の付勢力によって、磁石２８の吸着力に抗して外側補強板２６ａとフランジ部３５が離間するとともに、スライドギア１２とアウタギア１４が係合して、シャフト１１からハブ１３への回転力の伝達が可能な４輪駆動状態に切り替えられる。この切り替え後に所定時間が経過すると、４輪駆動負圧経路３２に設けられた前記タイマが作動し、４輪駆動負圧室２４は大気開放される。そして、コイルばね２９の付勢力のみによって４輪駆動状態が維持される。
【００４１】
このように、２輪駆動状態または４輪駆動状態への切り替えとともに、２輪駆動負圧室２３および４輪駆動負圧室２４を大気開放することによって、各負圧室２３、２４の気密を確保するシール材３６、３７、３８に常に負荷がかかって、その劣化が進行したり、負圧によって装置内部に泥水が吸い込まれたりするのを極力防止することができる。
【００４２】
上記の実施形態に係るハブクラッチ装置１０はあくまでも例示であって、切替負圧のばらつきを低減して、安定的に駆動状態の切り替えを行う、というこの発明の課題を解決し得る限りにおいて、各構成部材の形状、配置などを適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１  駆動源（エンジン）
９  車輪
１１  シャフト
１２  スライドギア
１３  ハブ
１４  アウタギア
１５  切替機構
２３  解除負圧室（２輪駆動負圧室）
２４  係合負圧室（４輪駆動負圧室）
２５  ダイヤフラム
２６  補強板
２７  ダイヤフラムカバー
２８  磁石
２９  付勢部材（コイルばね）
【図１】
2020050283.tif 000004
【図２】
2020050283.tif 000005
【図３】
2020050283.tif 000006
【図４】
2020050283.tif 000007
【図５】
2020050283.tif 000008
【図６】
2020050283.tif 000009
【図７】
2020050283.tif 000010
【図８】
2020050283.tif 000011