(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状スピンドルの内部に従動側車軸を挿通して回転自在に支持し、前記スピンドルを中心にして回転自在に支持されたホイールハブのアウトサイド側端部に前記従動側車軸の軸端部を覆うハブハウジングを設け、そのハブハウジングの内部にアウタギヤを一体回転可能に設け、前記従動側車軸の軸端部上には前記アウタギヤに対して噛合可能なスライドギヤをスライド自在に支持し、前記ハブハウジングの内部を２輪駆動側負圧室と４輪駆動側負圧室に仕切るダイヤフラムの内周部を補強する補強板を前記スライドギヤに回転自在に連結し、前記２輪駆動側負圧室の減圧によるダイヤフラムの弾性変形によりスライドギヤをアウタギヤとの噛合が解除する位置まで移動させて２輪駆動とし、前記補強板に対して軸方向に対向配置された磁石が前記補強板を磁気吸着する作用により２輪駆動状態を保持し、前記４輪駆動側負圧室の減圧によるダイヤフラムの弾性変形によりスライドギヤをアウタギヤに噛合する位置まで移動させて４輪駆動とし、前記補強板を押圧する弾性部材の弾性力によって４輪駆動状態を保持するフリーホイールハブにおいて、
前記ダイヤフラムと共に移動する複数の可動部品のうちの少なくとも一つの部品に肉抜きによる軽量化処理を施しており、
前記スライドギヤが、肉抜きによる軽量化処理の対象部品とされ、
前記スライドギヤの軽量化処理が、アウトサイド側端部に対する大径凹部の形成により、その凹部の内径面と前記内側補強板に対する連結用止め輪の止め輪溝の溝底間の厚さが前記スライドギヤの表面層に施された熱処理硬化層の深さ以上とされたものであることを特徴とするフリーホイールハブ。
【請求項２】
前記補強板が、前記ダイヤフラムの外側面側に設けられて前記磁石により吸着保持される外側補強板と、前記ダイヤフラムの内側面側に設けられて前記スライドギヤに回転自在に連結された内側補強板から成る請求項１に記載のフリーホイールハブ。
【請求項３】
前記外側補強板が、肉抜きによる軽量化処理の対象部品とされ、その肉抜きが孔の穿設による請求項２に記載のフリーホイールハブ。
【請求項４】
前記内側補強板が、肉抜きによる軽量化処理の対象部品とされ、その肉抜きが孔の穿設による請求項２に記載のフリーホイールハブ。
【請求項５】
前記外側補強板と内側補強板の中心部を連結するリベットが、肉抜きによる軽量化処理の対象部品とされ、その肉抜きが窪みの形成による請求項２に記載のフリーホイールハブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、４輪駆動車のフリーホイールハブに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＲベースの４輪駆動車においては、エンジンおよびトランスミッションからの動力を前側プロペラシャフトと後側プロペラシャフトに分配するトランスファを有し、そのトランスファによって２輪駆動（２ＷＤ）と４輪駆動（４ＷＤ）の切換えを行うようにしている。
【０００３】
ここで、２輪駆動による走行時に、従動側車輪と従動側車軸とが結合された状態にあると、従動側車輪から従動側車軸が回転されるため、走行抵抗が増大してエネルギが無駄に消費されることになる。
【０００４】
そのような不都合を解消するため、下記特許文献１に記載された４輪駆動車においては、従動側車輪と従動側車軸との間にフリーホイールハブを設け、トランスファの２輪駆動への切換えにおいて、従動側車輪を従動側車軸から切り離し、従動側車輪をフリー状態として無駄な走行抵抗の低減を図るようにしている。一方、トランスファの４輪駆動への切換えにおいては、従動側車輪と従動側車軸とをロック状態にして、エンジンからの動力が従動側車輪に伝達されるようにしている。
【０００５】
２輪駆動と４輪駆動の切換えのため、特許文献１に記載されたフリーホイールハブにおいては、従動側車軸と同軸上に従動側車輪のホイールハブを回転可能に設け、そのホイールハブのアウトサイド側端面に連結されたハブハウジングの内部にダイヤフラムを組込んで２輪駆動側負圧室と４輪駆動側負圧室とを形成し、上記２輪駆動側負圧室の減圧によりダイヤフラムを２輪駆動側負圧室に向けて変形させ、そのダイヤフラムに連結されたスライドギヤを従動側車軸上でスライドさせて、ハブハウジングの内部に組み込まれたアウタギヤとの噛合を解除し、従動側車軸に対してホイールハブをフリー状態としている。
【０００６】
また、上記４輪駆動側負圧室の減圧によりダイヤフラムを４輪駆動側負圧室に向けて変形させ、アウタギヤ側に向けて移動するスライドギヤを、そのアウタギヤに噛合させてホイールハブを従動側車軸に対してロック状態としている。
【０００７】
ここで、２輪駆動状態（フリー状態）または４輪駆動状態（ロック状態）を維持するために、２輪駆動側負圧室または４輪駆動側負圧室の減圧を長時間にわたって維持する構成であると、負圧室のそれぞれを密封するシール部材や、それぞれの負圧室に連通する吸引路の密封用シール部材に常に大きな吸引力が負荷されて、そのシール部材の機能を低下させ、耐久性を低下させることになる。
【０００８】
そのような不都合を解消するため、上記フリーホイールハブにおいては、ダイヤフラムの外周部を保持するダイヤフラムカバーの内面に磁石を取付け、その磁石がダイヤフラムの外側に設けられた外側補強板を吸着する作用によって２輪駆動状態を維持するようにしている。
【０００９】
また、ダイヤフラムカバーと上記外側補強板間にスプリングを組込み、そのスプリングがダイヤフラムを４輪駆動側負圧室に向けて押圧する作用により４輪駆動状態を維持するようにしている。このとき、磁石による磁力がスプリングの弾性力より小さいと、２輪駆動状態を維持することができないため、磁石による磁力をスプリングの弾性力より高い値に設定している。
【００１０】
具体的には、磁石の磁力をＦｍ、スプリングの弾性力をＦｓ、切換可能負圧による作用力をＦａｏ、ダイヤフラムと共に移動する可動部重量をＭ、振動ＧをＨとした場合、下記の数式１，２を満足する設定とされている。
４輪駆動に切換可能；Ｆｓ＋Ｆａｏ＞Ｆｍ＋Ｍ×Ｈ・・・数式１
２輪駆動状態を維持；Ｆｍ＞Ｆｓ＋Ｍ×Ｈ・・・数式２
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−２７８６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、上記のように、磁石が外側補強板を磁気吸引することによって２輪駆動状態を維持するフリーホイールハブにおいては、上記条件より、２輪駆動状態を確実に保持するには、磁石の磁力Ｆｍを強くするか、または、スプリングの弾性力Ｆｓを弱くする手段があるが、４輪駆動状態に切り換えるための負圧Ｆａｏを増加させる必要がある。
【００１３】
フリーホイールハブにおいては、車両の吸気管負圧を利用しているため、負圧を増加させることは困難であって、磁石の磁力Ｆｍの変更やスプリングの弾性力Ｆｓの変更によって２輪駆動状態の保持力を改善とすることはできない。
【００１４】
ここで、２輪駆動での走行状態で大きな振動の負荷によって外側補強板の吸着が解除されると、スライドギヤがアウタギヤに噛合して４輪駆動状態に切り換わる可能性がある。その切り換わりが片輪のみの場合、通常走行が可能であるものの異音が発生し、両輪が４輪駆動状態に切り換わった場合にはコーナでタイトブレーキ現象が生じ、ドライバの意図とは関係なく制動力が作用して減速し、ドライバに不安感を与えることになるため、２輪駆動状態の保持力の向上は極めて重要な課題である。
【００１５】
この発明の課題は、磁石によって２輪駆動状態を保持し、弾性部材によって４輪駆動状態を保持する上記フリーホイールハブにおいて、２輪駆動状態の保持力の向上を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するため、この発明においては、筒状スピンドルの内部に従動側車軸を挿通して回転自在に支持し、前記スピンドルを中心にして回転自在に支持されたホイールハブのアウトサイド側端部に前記従動側車軸の軸端部を覆うハブハウジングを設け、そのハブハウジングの内部にアウタギヤを一体回転可能に設け、前記従動側車軸の軸端部上には前記アウタギヤに対して噛合可能なスライドギヤをスライド自在に支持し、前記ハブハウジングの内部を２輪駆動側負圧室と４輪駆動側負圧室に仕切るダイヤフラムの内周部を補強する補強板を前記スライドギヤに回転自在に連結し、前記２輪駆動側負圧室の減圧によるダイヤフラムの弾性変形によりスライドギヤをアウタギヤとの噛合が解除する位置まで移動させて２輪駆動とし、前記補強板に対して軸方向に対向配置された磁石が前記補強板を磁気吸着する作用により２輪駆動状態を保持し、前記４輪駆動側負圧室の減圧によるダイヤフラムの弾性変形によりスライドギヤをアウタギヤに噛合する位置まで移動させて４輪駆動とし、前記補強板を押圧する弾性部材の弾性力によって４輪駆動状態を保持するフリーホイールハブにおいて、前記ダイヤフラムと共に移動する複数の可動部品のうちの少なくとも一つの部品に肉抜きによる軽量化処理を施した構成を採用したのである。
【００１７】
上記のように、ダイヤフラムの変形によって移動される複数の可動部品のうちの少なくとも一つの部品を肉抜きして軽量化を図ることにより、振動Ｇにより発生する荷重を低減することができ、２輪駆動状態の保持力の向上を図ることができる。
【００１８】
ここで、肉抜きによる軽量化処理の対象部品は、スライドギヤ、ダイヤフラムの外側面側に設けられて磁石により吸着保持される外側補強板、ダイヤフラムの内側面側に設けられてスライドギヤに回転自在に連結される内側補強板、上記外側補強板と上記内側補強板の中央部を互いに連結するリベットのいずれでもよい。スライドギヤを軽量化処理の対象部品とする場合、そのスライドギヤのアウトサイド側端部に大径凹部を形成して肉抜きとする。この場合、スライドギヤの外径面には内側補強板に対する連結用止め輪の取付け用の止め輪溝が形成されているため、上記凹部の内径面と止め輪溝の溝底間の厚さをスライドギヤの表面層に施された熱処理硬化層の深さ以上として、強度の低下を抑制する。
【００１９】
また、外側補強板および内側補強板を軽量化処理の対象部品とする場合、孔の穿設によって肉抜きとする。さらに、リベットを軽量化処理の対象部品とする場合、そのリベットに窪みを形成して肉抜きとする。
【発明の効果】
【００２０】
この発明においては、上記のように、ダイヤフラムの変形によって移動されるスライドギヤ、そのダイヤフラムの中央部を補強する内・外側の補強板およびその一対の補強板を連結するリベットからなる複数の可動部品のうちの少なくとも一つの部品を肉抜きして軽量化を図ることにより、振動Ｇにより発生する荷重が低減されることになり、２輪駆動状態の保持力の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明に係るフリーホイールハブの実施の形態を示す縦断面図
【図２】図１の一部を拡大して示す断面図
【図３】フリーホイールハブの４輪駆動状態を示す断面図
【図４】外側補強板を示す斜視図
【図５】内側補強板を示す斜視図
【図６】スライドギヤを肉抜きして軽量化した場合の本発明品と肉抜きしていない比較品の耐振動Ｇの測定結果を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１および図２に示すように、従動側車軸としての前側車軸１と、その外側に設けられた従動側車輪としての前輪のホイールハブ２は同軸上の配置とされている。
【００２３】
前側車軸１とホイールハブ２との間には筒状のスピンドル３が組み込まれている。スピンドル３はインサイド側（図１の右側であり、車体側のことをいう）の端部にフランジ３ａを有し、そのフランジ３ａが固定されている。スピンドル３のインサイド側端部内にはブッシュ４が組み込まれ、そのブッシュ４によって前側車軸１が回転自在に支持されている。
【００２４】
また、スピンドル３の外周には複列外向きアンギュラ玉軸受からなる転がり軸受５が組み込まれ、その転がり軸受５によってホイールハブ２が回転自在に支持されている。
【００２５】
ホイールハブ２のアウトサイド側（図１の左側であり、車輪側のことをいう）端面には、そのホイールハブ２にねじ込まれるボルト６の締め付けによってハブハウジング７が連結されている。ハブハウジング７の内部にはアウタギヤ８と、その軸方向外側にスリーブ９が組込まれている。
【００２６】
アウタギヤ８はリング状をなし、その内周には歯部としてのスプライン歯８ａが形成されている。アウタギヤ８およびスリーブ９のそれぞれは、スプラインによる嵌合によりハブハウジング７の内径面に固定されてハブハウジング７と一体に回転するようになっており、そのアウタギヤ８とスリーブ９の軸方向の対向面間はシール部材１０の組込みによってシールされている。
【００２７】
前側車軸１のハブハウジング７の内部に位置する軸端部にはスライドギヤ１１が嵌合されている。スライドギヤ１１はセレーション１２の嵌合によって前側車軸１に回り止めされ、かつ、軸方向に移動自在に支持され、その外径面には上記アウタギヤ８のスプライン歯８ａと噛合可能なスプライン歯１１ａが設けられている。
【００２８】
なお、セレーション１２の嵌合に代えて、スプラインによる嵌合として、スライドギヤ１１を前側車軸１に回り止めし、かつ、軸方向に移動自在に支持してもよい。
【００２９】
ハブハウジング７の内部には、スリーブ９の軸方向外側にダイヤフラム１３が組込まれている。ダイヤフラム１３の外周部は、スリーブ９のアウトサイド側端面と、そのスリーブ９のアウトサイド側端部の外周に圧入嵌合される円筒部１４ａを外周に有するダイヤフラムカバー１４とによって両側から挟持されている。
【００３０】
ダイヤフラム１３の中央部は、外側補強板１５と内側補強板１６とで両側から挟持され、その外側補強板１５と内側補強板１６は中心孔に挿通されたリベット１７の加締めによって結合一体化されている。
【００３１】
外側補強板１５および内側補強板１６は、磁性金属板のプレス成形品からなり、
外側補強板１５の外周部には、図４に示すように、テーパ筒部１５ａが形成され、そのテーパ筒部１５ａの開口端に形成された複数の突片１５ｂのそれぞれが、図２に示すように、ダイヤフラムカバー１４に形成された上記突片１５ｂと同数の回り止め孔１４ｂのそれぞれにスライド自在に挿入されており、上記回り止め孔１４ｂに対する突片１５ｂの係合によって外側補強板１５がダイヤフラムカバー１４に対して回り止めされている。
【００３２】
一方、内側補強板１６の外周部には、図２および図５に示すように、円筒部１６ａが設けられ、その円筒部１６ａの開口端は内方に折曲げられて内筒部１６ｂが形成され、その内筒部１６ｂがスライドギヤ１１のアウトサイド側端部の外周に形成された円筒状外径面１１ｂに嵌合されて、スライドギヤ１１と相対的に回転可能な状態で軸方向に連結されている。
【００３３】
内側補強板１６とスライドギヤ１１の軸方向の連結に際し、ここでは、スライドギヤ１１の円筒状外径面１１ｂの端部に止め輪溝１９を形成し、その止め輪溝１９に内周部を嵌合した止め輪２０の外周部を内筒部１６ｂの端部に軸方向で対向配置としている。
【００３４】
上記ダイヤフラム１３の組み込みによってハブハウジング７の内部には、そのダイヤフラム１３の軸方向外側に２輪駆動側負圧室２１と、ダイヤフラム１３の軸方向内側に４輪駆動側負圧室２２とが形成されている。
【００３５】
図１に示すように、スピンドル３のアウトサイド側端部にはリング部材２３が嵌合され、そのリング部材２３のアウトサイド側端部に設けられた円筒部２３ａとハブハウジング７の開口端部は径方向で対向し、その対向部間はシール部材２４の組込みによって密閉されている。
【００３６】
スピンドル３のインサイド側端部のフランジ３ａとホイールハブ２の対向部間は一対のシール部材２５の組込みによって密閉されている。また、前側車軸１とフランジ３ａの径方向の対向部間もシール部材２６の組込みによって密閉されている。
【００３７】
スピンドル３におけるフランジ３ａには、第１ポートＰ１および第２ポートＰ２が設けられている。第１ポートＰ１はホイールハブ２の内周とスピンドル３の外周間およびハブハウジング７の内径面に形成された第１吸引路２７を介して２輪駆動側負圧室２１に連通し、上記第１ポートＰ１を吸引することで２輪駆動側負圧室２１が減圧される。
【００３８】
一方、第２ポートＰ２は前側車軸１の外周とスピンドル３の内周間に設けられた第２吸引路２８を介して連通し、上記第２ポートＰ２を吸引することで４輪駆動側負圧室２２が減圧される。
【００３９】
図２に示すように、ダイヤフラムカバー１４の内側にはスプリングからなる弾性部材２９と磁石３０とが組み込まれている。弾性部材２９はダイヤフラム１３を介してスライドギヤ１１をアウタギヤ８に向けて付勢して、そのスライドギヤ１１をアウタギヤ８と噛合する状態に保持するようになっている。
【００４０】
一方、磁石３０はダイヤフラムカバー１４の端板内面に固定され、ダイヤフラム１３が２輪駆動側負圧室２１に向けて変形してスライドギヤ１１がアウタギヤ８と噛合が解除する状態とされた際に外側補強板１５を磁気吸引してスライドギヤ１１を噛合解除状態に保持するようになっている。
【００４１】
スライドギヤ１１、外側補強板１５、内側補強板１６およびリベット１７のそれぞれはダイヤフラム１３と共に移動する可動部品を形成する。その複数の可動部品のそれぞれは、肉抜きによって軽量化されている。
【００４２】
軽量化処理に際し、スライドギヤ１１においては、アウトサイド側端部の内径に大径凹部３１を形成して肉抜きとしており、その大径凹部３１の内径面と止め輪溝１９の溝底間の厚さは、強度の低下を避けるため、スライドギヤ１１の表面層に施された熱処理硬化層の深さ以上とされている。
【００４３】
外側補強板１５に対する軽量化処理に際し、図２および図４に示すように、外側補強板１５に形成されたテーパ筒部１５ａに複数の孔３２を周方向に間隔をおいて形成している。また、内側補強板１６に対する軽量化処理に際し、図２および図５に示すように、その内側補強板１６に複数の孔３３を周方向に間隔をおいて形成している。さらに、リベット１７に対する軽量化処理に際し、図１および図２に示すように、そのリベット１７の中心部に窪み３４を設けている。
【００４４】
図１および図２に示す実施の形態では、スライドギヤ１１、外側補強板１５、内側補強板１６およびリベット１７のそれぞれに軽量化処理を施すようにしているが、それぞれの可動部品のうちの少なくとも一つに軽量化処理を施すようにしてもよい。
【００４５】
実施の形態で示すフリーホイールハブは上記の構造からなり、図１および図２は、２輪駆動による走行状態を示し、図２に示すように、ダイヤフラム１３は２輪駆動側負圧室２１に向けて弾性変形し、スライドギヤ１１はアウタギヤ８に対して噛合を解除する状態にある。
【００４６】
図１および図２に示す２輪駆動による走行状態において、第２ポートＰ２に吸引力を付与すると、４輪駆動側負圧室２２が減圧され、ダイヤフラム１３が４輪駆動側負圧室２２に向けて弾性変形する。
【００４７】
ダイヤフラム１３の弾性変形により、スライドギヤ１１がアウタギヤ８に向けて移動して、図３に示すように、アウタギヤ８と噛合し、ホイールハブ２は前側車軸１に対して結合されたロック状態となり、上記前側車軸１からホイールハブ２に回転が伝達される状態となる。
【００４８】
このとき、弾性部材２９の弾性力によってスライドギヤ１１はアウタギヤ８と噛合する状態に保持される。このため、第２ポートＰ２に対する吸引を解除して大気圧にしても、フリーホイールハブは４輪駆動の走行状態に維持される。
【００４９】
図３に示す４輪駆動の走行状態から２輪駆動の走行状態への切換えに際しては、第１ポートＰ１に吸引力を付与して２輪駆動側負圧室２１を減圧する。その減圧によりダイヤフラム１３が２輪駆動側負圧室２１に向けて弾性変形し、そのダイヤフラム１３に連結されたスライドギヤ１１がアウタギヤ８から離反する方向に移動して、図２に示すように、アウタギヤ８との噛合が解除された２輪駆動切換え位置に配置され、ホイールハブ２は前側車軸１に対し切り離されてフリー状態となり、ホイールハブ２から前側車軸１への回転伝達が遮断される状態になる。
【００５０】
２輪駆動への切り換え状態において、ダイヤフラムカバー１４内に設けられた磁石３０が外側補強板１５を吸着する。その吸着により第１ポートＰ１に対する吸引を解除して大気圧にしても、フリーホイールハブは２輪駆動状態に維持される。
【００５１】
２輪駆動状態の維持に際し、ここでは、前述の数式、Ｆｍ＞Ｆｓ＋Ｍ×Ｈを満足する設定としているが、可動部の重量Ｍが重くなると、大きな振動の負荷によって磁石３０による外側補強板１５の吸着が解除し、４輪駆動に切り換わる可能性がある。
【００５２】
しかし、実施の形態においては、ダイヤフラム１３と共に移動する可動部品としてのスライドギヤ１１、外側補強板１５、内側補強板１６およびリベット１７のそれぞれを肉抜きにより可動部重量Ｍの軽量化を図る構成としているため、振動Ｇにより発生する荷重の低減が図られることになり、２輪駆動状態の保持力が向上し、フリーホイールハブは２輪駆動状態に確実に維持されて４輪駆動状態に切り換わるという不都合の発生はない。
【００５３】
ここで、スライドギヤを肉抜きして軽量化した本発明品と肉抜きされていないスライドギヤを比較品として耐振動Ｇを測定したところ、図６のグラフで示す測定結果を得た。その測定結果から明らかなように、本発明品は比較品と比較して耐振動Ｇが大きく向上しており、２輪駆動の保持性を高めることができる。
【００５４】
なお、図６のグラフは、スライドギヤのみが肉抜きされた場合の測定結果となっており、これに外側補強板１５、内側補強板１６およびリベット１７が肉抜きされることで、耐振動Ｇはさらに向上する。
【符号の説明】
【００５５】
１    前側車軸（従動側車軸）
２    ホイールハブ
３    スピンドル
７    ハブハウジング
８    アウタギヤ
１１  スライドギヤ
１３  ダイヤフラム
１５  外側補強板
１６  内側補強板
１７  リベット
２１  ２輪駆動側負圧室
２２  ４輪駆動側負圧室
２９  弾性部材
３０  磁石
３１  大径凹部
３２  孔
３３  孔
３４  窪み
【図１】
0006494398.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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