(57)【要約】【課題】装置全体として小型化することができる。【解決手段】ディスコネクト装置１００は、一端に形成された収容穴１２ｂの内周面１２ｃに第１溝１２ｄが形成された後輪ドライブシャフト１２と、後輪ドライブシャフト１２の収容穴１２ｂに回転自在に収容され、外周面１０２ｃに、回転軸方向において第１溝１２ｄと対向する位置に第２溝１０２ｄが形成されたコイルユニット１０２と、少なくとも第１溝１２ｄ内に配され、径方向の厚さが第１溝１２ｄの厚さ未満であって、第２溝１０２ｄの厚さ以上である、周方向に弾性変形するバネキー１０４と、バネキー１０４を径方向内側に引き付けるコイル１１２と、を備える。【選択図】図２
2018017354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に形成された収容穴の内周面に第１溝が形成された第１回転体と、
前記収容穴に回転自在に収容され、外周面に、軸方向において前記第１溝と対向する位置に第２溝が形成された第２回転体と、
少なくとも前記第１溝内に配され、径方向の厚さが前記第１溝の厚さ未満であって、前記第２溝の厚さ以上である、周方向に弾性変形する弾性部材と、
前記弾性部材を径方向内側に引き付ける引付部と、
を備えることを特徴とするディスコネクト装置。
【請求項２】
前記第１溝、前記第２溝および前記弾性部材は、周方向の端面が、径方向外側に向かって広がるテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のディスコネクト装置。
【請求項３】
前記弾性部材は、
前記径方向および前記軸方向に沿った四方に平面部を有することを特徴とする請求項２に記載のディスコネクト装置。
【請求項４】
前記第２溝の前記周方向の端面、または、前記弾性部材における該周方向の端面の該第２溝側に、面取りが形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のディスコネクト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連結状態および切断状態を切り替えるディスコネクト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、４輪駆動の車両では、駆動源から主駆動輪へ駆動力を伝達する２輪駆動状態と、駆動源から主駆動輪および副駆動輪へ駆動力を伝達する４輪駆動状態とが切り替え可能である。そして、２輪駆動状態および４輪駆動状態を切り替えるために、駆動源から副駆動輪までの動力伝達経路における所定の位置に、駆動源から副駆動輪に駆動力を伝達する連結状態と、駆動源から副駆動輪に駆動力を伝達しない切断状態とを切り替え可能なディスコネクト装置が設けられる。
【０００３】
ディスコネクト装置としては、駆動力が入力される入力軸の外周面に形成された歯部と、駆動力が出力される出力軸の外周面に形成された歯部とにスプライン結合するとともにスライド可能なスリーブと、スリーブを軸方向に移動させるアクチュエータとが設けられたものが提案されている。
【０００４】
このディスコネクト装置では、スリーブを双方の歯部にスプライン結合させることで駆動力が副駆動輪に伝達され、スリーブを一方の歯部にのみスプライン結合させることで駆動力が副駆動輪に伝達されないようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１６６７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載のディスコネクト装置では、スリーブを移動させるための機構、および、スリーブを移動させるアクチュエータを設ける必要があり、装置全体として大型化してしまうといった問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、装置全体として小型化することが可能なディスコネクト装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のディスコネクト装置は、一端に形成された収容穴の内周面に第１溝が形成された第１回転体と、前記収容穴に回転自在に収容され、外周面に、軸方向において前記第１溝と対向する位置に第２溝が形成された第２回転体と、少なくとも前記第１溝内に配され、径方向の厚さが前記第１溝の厚さ未満であって、前記第２溝の厚さ以上である、周方向に弾性変形する弾性部材と、前記弾性部材を径方向内側に引き付ける引付部と、を備える。
【０００９】
また、前記第１溝、前記第２溝および前記弾性部材は、周方向の端面が、径方向外側に向かって広がるテーパ状に形成されているとよい。
【００１０】
また、前記弾性部材は、前記径方向および前記軸方向に沿った四方に平面部を有するとよい。
【００１１】
また、前記第２溝の前記周方向の端面、または、前記弾性部材における該周方向の端面の該第２溝側に、面取りが形成されているとよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、装置全体として小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】車両の構成を示す図である。
【図２】図２（ａ）は、ディスコネクト装置の構成を示す図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図３】バネキーの斜視図である。
【図４】ディスコネクト装置における切断状態から連結状態への切り替えを説明する図である。
【図５】ディスコネクト装置における連結状態から切断状態への切り替えを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１５】
図１は、車両１の構成を示す図である。図１に示すように、車両１は、動力源としてエンジン２を有する自動車である。なお、ここでは、駆動源をエンジン２とするエンジン自動車を例に挙げて説明するが、駆動源をモータとする電気自動車や、駆動源をエンジンおよびモータとするハイブリッド自動車を適用してもよい。
【００１６】
車両１は、エンジン２、トルクコンバータ３、変速機４が順に接続されている。エンジン２は、例えば、ピストンの往復運動がクランクシャフトを介して回転運動に変換されるレシプロエンジンである。
【００１７】
トルクコンバータ３は、エンジン２に接続されたポンプインペラがエンジン２により回転されることによって、内部に収容されたオイルを介して変速機４に接続されたタービンライナが回転される。このようにして、トルクコンバータ３は、エンジン２の駆動力（トルク）を変速機４に伝達する。
【００１８】
変速機４は、例えば、複数の遊星歯車で構成される有段変速機や、一対のプーリと、一対のプーリに架け渡されたチェーンとで構成される無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）等が適用される。
【００１９】
変速機４の出力軸４ａには、トランスファー５を介してフロントディファレンシャル６のドライブピニオン２０が接続されているとともに、後端にクラッチ９を介してプロペラシャフト１０が接続されている。
【００２０】
フロントディファレンシャル６は、ドライブピニオン２０、ドライブピニオン２０に噛み合うリングギヤ２１、リングギヤ２１が固定されたデフケース２２、デフケース２２内に回転自在に軸支されたピニオンシャフト２３、ピニオンシャフト２３に固定された２つのデフピニオン２４、デフピニオン２４に噛み合う２つのサイドギヤ２５によって構成されている。サイドギヤ２５には、それぞれ左右のドライブシャフト７が接続されており、ドライブシャフト７には、それぞれ左右の前輪８が主駆動輪として接続されている。
【００２１】
これにより、エンジン２から出力された駆動力が、トルクコンバータ３、変速機４、トランスファー５、フロントディファレンシャル６およびドライブシャフト７を介して、ドライブシャフト７の差回転を許容しつつ前輪８に伝達される。
【００２２】
クラッチ９は、例えば、１対のクラッチ板を有しており、油圧により１対のクラッチ板が接触および離隔される。クラッチ９は、１対のクラッチ板が接触する連結状態において、変速機４の出力軸４ａと、プロペラシャフト１０とを連結する。また、クラッチ９は、１対のクラッチ板が離隔する切断状態において、変速機４の出力軸４ａと、プロペラシャフト１０とを切断する。
【００２３】
プロペラシャフト１０の後端には、リヤディファレンシャル１１のドライブピニオン３０が接続されている。リヤディファレンシャル１１は、ドライブピニオン３０、ドライブピニオン３０に噛み合うリングギヤ３１、リングギヤ３１が固定されたデフケース３２、デフケース３２内に回転自在に軸支されたピニオンシャフト３３、ピニオンシャフト３３に固定された２つのデフピニオン３４、デフピニオン３４に噛み合う２つのサイドギヤ３５によって構成されている。
【００２４】
サイドギヤ３５には、それぞれディスコネクト装置１００を介して左右の後輪ドライブシャフト１２が接続されており、後輪ドライブシャフト１２には、それぞれ左右の後輪１３が副駆動輪として接続されている。なお、ディスコネクト装置１００の構成について、詳しくは後述するが、ディスコネクト装置１００は、連結状態と切断状態とが切り替え可能であり、連結状態においてサイドギヤ３５と後輪ドライブシャフト１２とを接続し、切断状態においてサイドギヤ３５と後輪ドライブシャフト１２とを切断する。
【００２５】
また、車両１には、制御部１４が設けられている。制御部１４は、例えばＴＣＵ（Transmission Control Unit）であり、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路で構成され、変速機４、クラッチ９およびディスコネクト装置１００を適宜制御する。
【００２６】
制御部１４は、４輪駆動状態において、クラッチ９およびディスコネクト装置１００を連結状態に制御し、エンジン２からの駆動力を前輪８および後輪１３に伝達させる。
【００２７】
また、制御部１４は、２輪駆動状態において、クラッチ９およびディスコネクト装置１００を切断状態に制御し、エンジン２からの駆動力を前輪８にのみ伝達させる。また、ディスコネクト装置１００によってリヤディファレンシャル１１と後輪ドライブシャフト１２とを切断することで、リヤディファレンシャル１１が回転駆動されることを抑制し、リヤディファレンシャル１１のオイル撹拌抵抗による車両１の走行抵抗を低減する。
【００２８】
以下では、ディスコネクト装置１００の構成について説明する。図２（ａ）は、ディスコネクト装置１００の構成を示す図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。なお、後輪ドライブシャフト１２およびサイドギヤ３５は、ディスコネクト装置１００の一部として機能する。
【００２９】
図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、ディスコネクト装置１００は、後輪ドライブシャフト１２（第１回転体）、サイドギヤ３５（第２回転体）、コイルユニット１０２（第２回転体）、バネキー１０４（弾性部材）、＋電極１０６、−電極１０８、導電部材１１０およびコイル１１２（引付部）を含んで構成される。
【００３０】
後輪ドライブシャフト１２は、サイドギヤ３５側の一端面１２ａに、軸方向に沿って略円柱形状の収容穴１２ｂが形成されている。収容穴１２ｂには、コイルユニット１０２が相対回転自在に保持される。また、後輪ドライブシャフト１２は、収容穴１２ｂの内周面１２ｃにおける軸方向の所定の位置に、周方向における１２０°間隔で３つの第１溝１２ｄが形成されている。
【００３１】
第１溝１２ｄは、周方向の長さが詳しくは後述するバネキー１０４の自然長よりも長く（ほぼ自然長と同一長さ）、径方向の深さがバネキー１０４の径方向の厚さよりも長く、かつ、軸方向の幅がバネキー１０４の幅よりも長く形成されている。また、第１溝１２ｄは、周方向の両端面が径方向外側に向かうに連れて広がるテーパ状に形成されている。
【００３２】
また、後輪ドライブシャフト１２は、外周面１２ｅに、周方向に亘って導電性の導電部材１１０が２つ巻きつけられており、これら導電部材１１０には、それぞれ先端が導電性の金属ボールでなる＋電極１０６、−電極１０８が当接される。したがって、＋電極１０６、−電極１０８は、後輪ドライブシャフト１２が回転しても、常に導電部材１１０に当接することになる。
【００３３】
コイルユニット１０２は、略円柱形状に形成されており、後輪ドライブシャフト１２の収容穴１２ｂに回転自在に保持されている。また、コイルユニット１０２は、サイドギヤ３５側の一端面１０２ａに、内周歯が形成された挿通穴１０２ｂが軸方向に沿って形成されている。
【００３４】
また、コイルユニット１０２の外周面１０２ｃは、後輪ドライブシャフト１２の収容穴１２ｂに保持された際に、第１溝１２ｄと軸方向に対向する位置に、周方向における１２０°間隔で３つの第２溝１０２ｄが形成される。第２溝１０２ｄは、周方向の長さがバネキー１０４の自然長よりも長く（例えば、自然長の１．５倍）、径方向の深さがバネキー１０４の径方向の厚さよりも短く（例えば、バネキー１０４の厚さの１／３の深さ）、かつ、軸方向の幅がバネキー１０４の軸方向の厚さよりも長く形成されている。また、第２溝１０２ｄは、周方向の両端が径方向外側に向かうに連れて広がるテーパ状に形成されており、径方向外側に面取り１０２ｆ（図５参照）が施されている。
【００３５】
コイルユニット１０２は、第２溝１０２ｄの径方向内側に、それぞれコイル１１２が設けられており、これらコイル１１２は、導線によって直列に接続されている。そして、コイル１１２を含む導線の両端は、２つの導電部材１１０にそれぞれ接続される。
【００３６】
また、コイルユニット１０２は、外周面１０２ｃに、軸方向に沿ってオイルが流通可能なオイル溝１０２ｇが形成されている。
【００３７】
サイドギヤ３５は、コイルユニット１０２側の一端に外周歯が形成されており、コイルユニット１０２にスプライン結合され、コイルユニット１０２と一体的に回転する。
【００３８】
バネキー１０４は、径方向の厚さが第１溝１２ｄ未満であって、第２溝１０２ｄ以上であり、少なくとも後輪ドライブシャフト１２の第１溝１２ｄに配される。
【００３９】
図３（ａ）は、自然長のバネキー１０４の斜視図を示し、図３（ｂ）は、圧縮状態のバネキー１０４の斜視図を示す。バネキー１０４は、磁性体の金属材料でなり、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、後輪ドライブシャフト１２およびコイルユニット１０２の径方向および軸方向に沿った四方に平面部１０４ａを有するように螺旋状に巻き付けられた弾性変形可能な部材である。バネキー１０４は、後輪ドライブシャフト１２の第１溝１２ｄに収容された際に、径方向および軸方向に沿った四方に平面部１０４ａを有することで第１溝１２ｄおよび第２溝１０２ｄ内で回転することが防止される。
【００４０】
また、バネキー１０４は、後輪ドライブシャフト１２の第１溝１２ｄに収容された際に、径方向外側に向かうに連れて全体の長さが長くなるように、両端が径方向外側に向かうに連れて広がるテーパ状に形成されている。
【００４１】
図４は、ディスコネクト装置１００における切断状態から連結状態への切り替えを説明する図である。なお、図４では、後輪ドライブシャフト１２およびコイルユニット１０２の回転方向を白抜き矢印線で示し、また、コイルユニット１０２が後輪ドライブシャフト１２よりも相対的に回転速度が高い場合を示している。
【００４２】
図４（ａ）に示すように、ディスコネクト装置１００が切断状態においては、バネキー１０４が遠心力により後輪ドライブシャフト１２の第１溝１２ｄ内に収容されている。
【００４３】
そして、ディスコネクト装置１００が切断状態から連結状態へ切り替えられる場合、制御部１４の制御に基づいて、＋電極１０６および−電極１０８の間に電流が印加される。そうすると、コイル１１２に電流が流れることで磁場が発生し、導電性のバネキー１０４が径方向内側に引きつけられる。
【００４４】
そして、後輪ドライブシャフト１２とコイルユニット１０２との差回転により、後輪ドライブシャフト１２の第１溝１２ｄと、コイルユニット１０２の第２溝１０２ｄとが対向すると、図４（ｂ）に示すように、コイル１１２によって生成された磁場によって、バネキー１０４が第２溝１０２ｄの底面に当接するまで引き付けられることになる。
【００４５】
そして、コイルユニット１０２が後輪ドライブシャフト１２よりも相対的に回転速度が高いため、図４（ｃ）に示すように、バネキー１０４が、第１溝１２ｄの周方向の前方側の前面１２ｆと、第２溝１０２ｄの周方向の後方側の後面１０２ｅとに挟まれる。このとき、バネキー１０４が周方向に収縮することで、衝撃を緩和することができる。
【００４６】
その後、コイルユニット１０２が後輪ドライブシャフト１２よりも相対的に進行し、第１溝１２ｄの前面１２ｆと、第２溝１０２ｄの後面１０２ｅとの間隔が近づき、図４（ｄ）に示すように、バネキー１０４が最も収縮されると、連結状態となり、サイドギヤ３５と後輪ドライブシャフト１２とが連結された状態となる。
【００４７】
図５は、ディスコネクト装置１００における連結状態から切断状態への切り替えを説明する図である。なお、図５では、後輪ドライブシャフト１２およびコイルユニット１０２の回転方向を白抜き矢印線で示し、また、コイルユニット１０２が後輪ドライブシャフト１２よりも相対的に回転速度が低い場合を示している。
【００４８】
図５（ａ）に示すように、ディスコネクト装置１００が連結状態においては、バネキー１０４が第１溝１２ｄと第２溝１０２ｄとの間に圧縮した状態で挟持されている。
【００４９】
そして、ディスコネクト装置１００が連結状態から切断状態へ切り替えられる場合、制御部１４の制御に基づいて、＋電極１０６および−電極１０８の間に電流が印加されない。そうすると、コイル１１２に電流が流れないことで磁場が消失し、導電性のバネキー１０４が遠心力によって径方向外側に引きつけられる。
【００５０】
また、バネキー１０４の周方向の両端、第１溝１２ｄの前面１２ｆ、および、第２溝１０２ｄの後面１０２ｅは、ともに径方向外側に向かって広がるようにテーパ状に形成されている。そのため、図５（ｂ）に示すように、バネキー１０４には、第１溝１２ｄの前面１２ｆ、および、第２溝１０２ｄの後面１０２ｅとの間に生じる垂直抗力の分力が径方向外側に働く。
【００５１】
したがって、ディスコネクト装置１００では、コイル１１２の磁場が消失すると、遠心力および垂直抗力の分力によって早期にバネキー１０４が第１溝１２ｄ側に移動される。
【００５２】
また、バネキー１０４が完全に第１溝１２ｄ内に収容されていない場合であっても、第２溝１０２ｄの周方向の端面に面取り１０２ｆが設けられていることにより、図５（ｃ）に示すように、バネキー１０４が面取り１０２ｆに当接すると、バネキー１０４が径方向外側に押し出されることになる。
【００５３】
そして、図５（ｄ）に示すように、バネキー１０４が完全に第１溝１２ｄ内に収容されると、切断状態となり、サイドギヤ３５と後輪ドライブシャフト１２とが切断された状態となる。
【００５４】
以上のように、ディスコネクト装置１００は、後輪ドライブシャフト１２の収容穴１２ｂの内周面１２ｃに第１溝１２ｄが形成されているとともに、コイルユニット１０２の外周面１０２ｃに第２溝１０２ｄが形成されている。また、ディスコネクト装置１００は、少なくとも第１溝１２ｄに周方向に伸縮するバネキー１０４が収容されているとともに、第２溝１０２ｄの径方向内側にコイル１１２が設けられている。
【００５５】
これにより、ディスコネクト装置１００は、コイル１１２に電流を印加してバネキー１０４を径方向内側に引き付けることで、第１溝１２ｄおよび第２溝１０２ｄにバネキー１０４を挟持させて連結状態にする。また、ディスコネクト装置１００は、コイル１１２への電流の印加を停止してバネキー１０４を遠心力によって径方向外側に引き付けることで、第１溝１２ｄ内にバネキー１０４を収容させて切断状態にする。
【００５６】
このように、ディスコネクト装置１００は、切断状態から連結状態に切り替わる際に、第１溝１２ｄおよび第２溝１０２ｄにバネキー１０４が挟まると、バネキー１０４が収縮して衝撃を緩和することにより、運転者等への衝撃による不快感を低減することができる。また、ディスコネクト装置１００は、アクチュエータ等を設ける必要がなく、簡易な構成で、かつ、装置全体として小型化することができる。
【００５７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５８】
例えば、上述した実施形態では、コイルユニット１０２とサイドギヤ３５とが別体として設けられるようにしたが、コイルユニット１０２とサイドギヤ３５とは一体形成されていてもよい。
【００５９】
また、上述した実施形態では、第１回転体として後輪ドライブシャフト１２、第２回転体としてコイルユニット１０２およびサイドギヤ３５を例に挙げて説明した。しかしながら、これに限らず、第１回転体および第２回転体は、どのような回転体であってもよい。つまり、ディスコネクト装置１００は、種々の第１回転体および第２回転体の連結状態および切断状態を切り替えるようにしてもよい。
【００６０】
また、上述した実施形態では、第１溝１２ｄの前面１２ｆ、および、第２溝１０２ｄの後面１０２ｅは、ともに径方向外側に向かって広がるようにテーパ状に形成されているようにしたが、テーパ状に形成されることは必須でない。ただし、テーパ状に形成されることで、早期に、連結状態から切断状態に切り替えることができる。
【００６１】
また、上述した実施形態では、第２溝１０２ｄに面取り１０２ｆが形成されているようにしたが、面取り１０２ｆは必須でない。ただし、面取り１０２ｆが形成されることで、早期に、連結状態から切断状態に切り替えることができる。また、バネキー１０４における周方向の端面の第２溝１０２ｄ側に面取りが形成されていてもよい。
【００６２】
また、上述した実施形態では、バネキー１０４を径方向内側に引きつける引付部としてコイル１１２が用いられるようにしたが、バネキー１０４を径方向内側に引きつけることが可能であればコイル１１２に限らず、例えば、機械的に引き付けるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、連結状態および切断状態を切り替えるディスコネクト装置に利用できる。
【符号の説明】
【００６４】
１２  後輪ドライブシャフト（第１回転体）
１２ｃ  内周面
１２ｄ  第１溝
３５  サイドギヤ（第２回転体）
１０２  コイルユニット（第２回転体）
１０２ｃ  外周面
１０２ｄ  第２溝
１０４  バネキー（弾性部材）
１１２  コイル（引付部）
【図１】
2018017354.tif 000003
【図２】
2018017354.tif 000004
【図３】
2018017354.tif 000005
【図４】
2018017354.tif 000006
【図５】
2018017354.tif 000007