(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動部材と従動部材を内外に回転可能に嵌合させ、その駆動部材と従動部材の間に大径保持器と小径保持器を組込み、その大径保持器と小径保持器に径方向に対向する複数のポケットを形成し、各ポケットにスプラグを組込み、上記スプラグに向き合う駆動部材と従動部材の周面に、駆動部材と従動部材が正逆方向に相対回転した時に所定の円周方向遊びをもってスプラグが係合するクラッチ面を形成し、上記小径保持器に形成された内径側に向く屈曲部を圧着ばねによって駆動部材の端面に圧着し、大径保持器に、その大径保持器を上記スプラグが中立位置から上記クラッチ面に噛み合う角度量と一致する角度量で小径保持器に対して正逆方向に回転させるステッピングモータを連結した回転伝達装置。
【請求項２】
４輪駆動車の車軸に上記駆動部材を、ホイールハブに上記従動部材をそれぞれ連結し、上記ステッピングモータに、４輪駆動車の走行状態に応じてその回転駆動方向を切換える制御手段を接続した請求項１に記載の回転伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、４輪駆動車における車軸とホイールハブの間や駆動経路上で駆動力の伝達と遮断を切換える回転伝達装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
４輪駆動車において、前後輪を直結した状態のまま舗装道路のタイトコーナー等を旋回した場合、前輪と後輪間の旋回半径の違いによりブレーキ現象が生じ、前後輪間にスリップ現象が発生する不具合がある。
【０００３】
このような不具合に対処するため、前輪車軸とホイールハブの間で駆動力の伝達と遮断を機械式クラッチによって切換えるようにした装置を、本出願人は特願平５−１３８３０８号により提案している。
【０００４】
この提案の装置は、図７に示すように、従動側となる外輪４１と、駆動側となる内方部材４２とを内外に回転可能に嵌合させ、その外輪４１と内方部材４２の間に、大径保持器４３と小径保持器４４を設け、この両保持器４３、４４に設けたポケットに、外輪４１と内方部材４２を係合させる係合子としてのスプラグ４５を組込んでいる。
【０００５】
また、大径保持器４３を、内方部材４２に回転方向すき間をもって連結し、大径保持器４３の一端に、一方向の回転抵抗を与えるスイッチバネ４６を取付けている。
【０００６】
さらに、大径保持器４３の他端に、一方向クラッチ４７を介して上記スイッチバネ４６とは逆方向の回転抵抗を生じる回転抵抗付与手段４８を連結し、内方部材４２の回転方向が変化すると一方向クラッチ４７が作動し、大径保持器４３に対する回転抵抗の作用方向を切換えるようにしている。
【０００７】
上記構成において、車両の前進方向に内方部材４２が回転すると、スイッチバネ４６の付勢力によって大径保持器４３と小径保持器４４が相対回転し、スプラグ４５を係合作動位置に傾斜させる。
【０００８】
一方、内方部材４２が車両の後退方向に回転すると、この回転方向は一方向クラッチ４７がロックする方向であるため、回転抵抗付与手段４８の回転抵抗によって、大径保持器４３は内方部材４２と小径保持器４４に対して回転が遅れる。その結果、上記とは反対の作動位置にスプラグ４５を傾斜させる。
【０００９】
このように、上記提案の回転伝達装置は、入力軸（内方部材）の回転方向によって、スプラグ４５の傾斜を切り換え、内方部材４２と外輪４１の係合と空転の機能を車両の進行方向に対して準備する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記の構造において、大径保持器４３の遅れ方向を切換える回転抵抗付与手段４８は、図７に示すように、一方向クラッチ４７を介して大径保持器４３に連結する入力リング４９と、固定の抵抗体ケース５０とに、それぞれ摩擦材５３を挾んで対向するフランジ５１、５２を設け、そのフランジ５１、５２を弾性部材５４で押圧して圧着させて構成されており、その圧着部で生じる摩擦抵抗により入力リング４９を減速させ、大径保持器４３の回転を遅らせる回転抵抗を与えている。
【００１１】
しかし、このように部品同士の接触摩擦によって回転抵抗を発生させる構造では、装置の構造が複雑化し、また、部品の接触部において発熱や摩耗の発生が避けられないため、耐久性の上で問題がある。
【００１２】
また、上記の回転伝達装置を車両に装着して走行した場合、４輪走行時では、機械式クラッチのフリーランニングによって駆動側と従動側が切離され、前輪駆動系が車両のトランスファーから切離された状態になる。このため、エンジンブレーキを使用した場合後輪からのエンジンブレーキだけが作用することになり、ブレーキ能力に不足が生じることがある。
【００１３】
そこで、この発明は、上記の問題を解決し、部品の接触摩擦を利用せずに、機械クラッチの作動を切換えることができ、車両の走行状態に応じた最適な駆動力の切換えが行なえる回転伝達装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明の回転伝達装置は、駆動部材と従動部材を内外に回転可能に嵌合させ、その駆動部材と従動部材の間に大径保持器と小径保持器を組込み、その大径保持器と小径保持器に径方向に対向する複数のポケットを形成し、各ポケットにスプラグを組込み、上記スプラグに向き合う駆動部材と従動部材の周面に、駆動部材と従動部材が正逆方向に相対回転した時に所定の円周方向遊びをもってスプラグが係合するクラッチ面を形成し、上記小径保持器に形成された内径側に向く屈曲部を圧着ばねによって駆動部材の端面に圧着し、大径保持器に、その大径保持器を上記スプラグが中立位置から上記クラッチ面に噛み合う角度量と一致する角度量で小径保持器に対して正逆方向に回転させるステッピングモータを連結したのである。
【００１６】
上記の構造において、４輪駆動車の車軸に駆動部材を、ホイールハブに従動部材をそれぞれ連結し、ステッピングモータに、４輪駆動車の走行状態に応じてその回転駆動方向を切換える制御手段を接続してもよい。
【００１７】
【作用】
上記の構造では、駆動部材の回転方向に対して回転駆動手段により保持器を正逆方向に回転させ、係合子を正逆方向の係合作動位置又は中立位置に移動させる。
【００１８】
この場合、係合子を駆動部材の回転方向の係合作動位置に移動させると、機械クラッチ本来の機能が発揮される。すなわち、駆動部材の回転が従動部材の回転を上回ると両部材が係合し、逆の場合はフリーランニング状態となる。
【００１９】
一方、フリーランニング状態から係合子を駆動部材の回転方向とは逆方向の係合作動位置へ移動させると、係合子が駆動部材と従動部材に噛み込み、従動部材からの伝達状態にする。
【００２０】
また、係合子を正逆の係合作動位置間の中立位置に保持すると、係合子とクラッチ面を非接触の状態にできるため、その状態で回転伝達装置が空転しても係合子やクラッチ面の摩擦発生を防止できる。
【００２１】
【実施例】
図１乃至図６は、この発明の実施例を示している。
図１は、回転伝達装置を車両の前輪車輪に装着した状態を示しており、前輪車軸Ｂには、先端部分を除いて車体に固定されるナックルＤが嵌合し、そのナックルＤに、軸受を介してホイールハブＣが回転可能に支持されている。
【００２２】
上記前輪車軸Ｂの先端部には、図１及び図２に示すように、セレーション溝２９の嵌め合いによって、回転伝達装置Ａの駆動部材である内輪２が一体に取付けられ、その内輪２の外側に、メタル軸受３０と転がり軸受３１を介して従動部材となる外輪１が回転可能に嵌合している。
【００２３】
この外輪１は、複数のボルト３２を用いてホイールハブＣの端面に固定されている。
【００２４】
上記外輪１の内径面と内輪２の外径面には、図２及び図３に示すように、同芯のクラッチ面である円筒面１０、１１が形成され、その両円筒面１０、１１の間に、大径保持器１２と小径保持器１３が組込まれている。
【００２５】
上記大径保持器１２は、後端部に延長腕１４が一体に形成され、その延長腕１４が軸受３１の案内により外輪１と内輪２に対して回転自在に支持されている。
【００２６】
一方、小径保持器１３は、前端部に、内径側に向かって屈曲する屈曲部１５が形成され、その屈曲部１５が内輪２の端面にすべり回転可能に接触しており、この屈曲部１５と軸受３の止め輪１７との間に、皿バネから成る圧着バネ１６が組込まれている。この圧着バネ１６は、屈曲部１５を内輪２の端面に向かって圧着しており、その押圧力によって生じる摩擦力により小径保持器１３を内輪２に圧着している。
【００２７】
また、上記大径保持器１２と小径保持器１３の周面には、図３及び図５に示すように、径方向に対向して複数のポケット１８、１９が形成され、その各ポケット１８、１９に、係合子としてのスプラグ２０と、スプラグ２０を保持するバネ２１とが組込まれている。
【００２８】
このスプラグ２０は、外径側と内径側に、スプラグの中心線上に曲率中心をもつ左右対称形の円弧面２２と２２ａが形成され、左右の両方向に所定角度傾くと両円筒面１０、１１と係合し、外輪１と内輪２間でトルクを伝達する。また、バネ２１は、大径保持器１２に一端が支持されてスプラグ２０を両側から押圧し、各スプラグ２０を円筒面１０、１１と係合する位置に保持している。
【００２９】
一方、上記大径保持器１２の延長腕１４の後端部には、ステッピングモータ３が連結されている。このステッピングモータ３は、図４に示すように、延長腕１４の外周面に永久磁石層２３を形成してロータ４とし、そのロータ４の外側に円筒形のステータ５を嵌め込んで構成されており、このステータ５が、ナックルＤの先端部に固定されたモータカバー６に保持されている。
【００３０】
上記ステータ５は、内部にコイルを円筒状に巻き付けた電磁コイル２４を収納し、その電磁コイル２４を両側から２つの円筒状ケース２５、２６で挾み込んだ構造をもち、円筒状ケース２５、２６のロータ４が嵌合する内径部に、櫛歯状に互いに入り込む多数の極歯２７、２８を設けている。この各極歯２７、２８は、それぞれＮ極又はＳ極の単一磁極に磁化されている。
【００３１】
一方、ロータ４を形成する永久磁石層２３の表面は、円筒方向に所定のピッチでＮ極とＳ極層を交互に形成しており、この各極層とステータ５の各極歯２７、２８の間でステップ角を決定するようになっている。
【００３２】
また、上記ステッピングモータ３には、リード線を介して駆動回路７とバッテリ等の直流電源８が接続され、その駆動回路７に、車両の走行状態に応じて異なるパルス信号を入力する制御回路９が接続されている。
【００３３】
この制御回路９は、車両の車軸やトランスファー等に設けた回転検出器や、排気系に設けた圧力検出器などから常時信号が入力され、その入力信号に基づいて車両の前後進状態やエンジンブレーキ状態などの走行状態を決定するように構成されており、その車両の走行状態に基づいて前進信号、後退信号、エンジンブレーキ信号などの各種の制御信号を駆動回路７に出力するようになっている。
【００３４】
ここで、駆動回路７に出力される制御信号は、ロータ４（大径保持器１２）を固定のステータ５に対して相対回転させる角度量をパルス信号として出力するものであり、その相対回転の角度量は、図５及び図６に示すようにスプラグ２０が中立位置から円筒面１０、１１と噛み合う係合作動位置に傾動する角度量と一致するように設定されている。
【００３５】
なお、車両のエンジンブレーキ状態の検出は、排気系のマニホールド負圧の変化を知ることによって可能である。すなわち、マニホールド負圧は、アイドリング時に比べて走行中は通常低くなるが、下り坂走行等でのエンジンブレーキ時は、アイドリング時の負圧より高くなる。このため、マニホールド負圧が高くなる変化を取り出すことにより、エンジンブレーキ状態を検知することができる。この場合、ギアーチェンジの時もマニホールド負圧は一瞬高くなるが、この上昇は時間的に極めて短いため、その高負圧の時間の長短を知ることよりギアーチェンジとエンジンブレーキ状態を判別することができる。
【００３６】
実施例の回転伝達装置は上記のような構造であり、次に、図１に示すように４輪駆動車の前輪ハブに回転伝達装置Ａを装着した状態において、車両を走行させた場合の回転伝達装置の作動を、各種の走行条件に分けて説明する。
【００３７】
▲１▼  前進４ＷＤ（４輪駆動）時
この場合は、制御回路９より駆動回路７に入力する前進信号により、ステッピングモータ３が大径保持器１２を後退回転方向に回転させ、図５に示すようにスプラグ２０を前進方向の係合作動位置に保持する。
【００３８】
この状態で車両が前進走行すると、前進車軸Ｂのトルクは、内輪２、スプラグ２０を介して外輪１に伝わり、ホイールハブＣを回転させる。
【００３９】
車両が旋回して舵角をもつと、後輪より前輪が速く回転するため、前輪車軸Ｂ（内輪２）より外輪１が速く回転し、クラッチがオーバランニングする。このため、前輪と後輪が切離されて回転し、タイトコーナでのブレーキング現象が生じない。
【００４０】
一方、マニホールド負圧の上昇により駆動回路７がエンジンブレーキ信号を受けると、ステッピングモータ３は大径保持器１２を前進方向に回転させ、図６に示すようにスプラグ２０を後退方向の係合作動位置に傾動する。これにより、スプラグ２０が外輪１と内輪２に噛み合ってオーバランニングが停止し、前輪が駆動系に直結する。このため、前輪と後輪の両方でエンジンブレーキを効かすことができる。
【００４１】
なお、マニホールド負圧が下がった時点で前進信号が入ると、ステッピングモータ３が再びスプラグ２０を前進方向の係合作動位置に戻す。
【００４２】
▲２▼  後退２ＷＤ時
この場合は、制御回路９により駆動回路７に後退信号が入力され、ステッピングモータ３はスプラグ２０を後退の係合作動位置に保持する。
【００４３】
この後退２ＷＤ時では、トランスファーから前輪車軸Ｂに駆動力が伝わらず、ホイールハブＣと直結する外輪以外、スプラグ２０や内輪２は停止状態になる。すなわち、クラッチはオーバランニング状態になる。
【００４４】
▲３▼  後退４ＷＤ時
この場合は、制御回路９から入る後退信号により、ステッピングモータ３がスプラグ２０を図６のような後退方向の係合作動位置に保持する。
【００４５】
この状態で、前輪車軸Ｂに駆動力が伝わると、内輪２、スプラグ２０を介して外輪１に伝わり、ホイールハブＢが回転する。
【００４６】
また、タイトコーナでは、後輪に連結する内輪２より前輪に連結する外輪１の方が速く回転するため、クラッチがオーバランニングし、ブレーキング現象が回避される。
【００４７】
さらに、エンジンブレーキ信号が入力されると、ステッピングモータ３がスプラグ２０を前進方向の係合作動位置に移動させ、内輪２と外輪１を直結する。
【００４８】
なお、上記の作動において、クラッチがオーバランニングする２ＷＤ時は、ステッピングモータ３によりスプラグ２０を前後退の係合作動位置の中間位置である中立位置に保持させるようにするのがよい。これにより、スプラグ２０と外輪１が非接触の状態となるため、空転トルクが無くなり、スプラグ２０表面の摩耗がなくなって長期にわたり信頼性の高い作動が得られる。
【００４９】
なお、上記の例では、係合子として、正逆の回転方向で係合する二方向スプラグを示したが、回転の一方向だけに係合するスプラグを左右対称形に配列して使用するようにしてもよい。
【００５０】
【効果】
以上のように、この発明は、回転駆動手段を用いて保持器の動きを制御するので、部品点数が削減してコストの低減が図れると共に、接触摩擦を行なわないために発熱や摩耗がなく、信頼性と耐久性の大幅な向上を実現することができる。
【００５１】
また、機械式の摩耗発生機構に比べて回転駆動手段の設計をコンパクトにできるため、その分だけクラッチ機構の軸方向長さを大きくでき、クラッチの負荷能力を増大させることができる。
【００５２】
さらに、車両の走行状態に応答する制御手段を備えることにより、全ての走行モードに適切に対応でき、車両の走破性向上や用途拡大を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】４輪駆動車に対する回転伝達装置の装着例を示す一部縦断面図
【図２】実施例の回転伝達装置を示す縦断面図
【図３】図２のIII −III 線の断面図
【図４】ステッピングモータの内部構造を分解して示す斜視図
【図５】前進時のスプラグの作動状態を示す断面図
【図６】後退時のスプラグの作動状態を示す断面図
【図７】従来例を示す縦断面図
【符号の説明】
１  外輪
２  内輪
３  ステッピングモータ
６  モータカバー
７  駆動回路
９  制御回路
１０、１１  円筒面
１２  大径保持器
１３  小径保持器
２０  スプラグ
２３  永久磁石層
Ａ  回転伝達装置
Ｂ  前輪車軸
Ｃ  ホイールハブ
Ｄ  ナックル
【図１】
0003698743.tif 000002
【図２】
0003698743.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003698743.tif 000005
【図５】
0003698743.tif 000006
【図６】
0003698743.tif 000007
【図７】
0003698743.tif 000008