(57)【要約】【課題】２輪駆動と、４輪駆動でのディファレンシャルのフリーと、ロックとの切換えが可能な駆動力切換機構をコンパクトに低コストで提供すること。【解決手段】終減速装置４内に設けられ、駆動軸３の回転を車輪対へ伝達するディファレンシャル（差動機構）２０と、ディファレンシャル２０の一方の車輪側の出力部材である第１回転部材２２と、第１回転部材２２と相対回転可能に配設されるとともに一方の車輪と一体回転する第２回転部材３２と、駆動軸３の回転に応じて回転するディファレンシャルのケース２５と一体回転する第３回転部材２５Ａと、第１回転部材２２と第２回転部材３２との連結を解除する第１の位置と、第１回転部材２２と第２回転部材３２とを連結する第２の位置と、第１回転部材２２と第２回転部材３２と第３回転部材２５Ａとを連結する第３の位置とに切換可能な切換部材４１と、を備え、第３回転部材２５Ａと切換部材４１の係合要素であるドグクラッチ（２５Ａ，４１Ａ）がそれぞれの端面部に配設される駆動力切換機構５０。【選択図】図２
2004299476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
差動機構と、該差動機構の一方の車輪側の出力部材である第１回転部材と、該第１回転部材と相対回転可能に配設されるとともに一方の車輪と一体回転する第２回転部材と、前記差動機構と一体回転する第３回転部材と、前記第１回転部材と前記第２回転部材との連結を解除し相対回転を可能とする第１の位置と、前記第１回転部材と前記第２回転部材とを連結する第２の位置と、前記第１回転部材と前記第２回転部材と前記第３回転部材とを連結する第３の位置とに切換可能な切換部材とを備える駆動力切換機構において、
前記第１回転部材、前記第２回転部材、前記第３回転部材及び前記切換部材は同軸上に配置され、前記切換部材は軸方向の移動により前記第１の位置、前記第２の位置及び前記第３の位置に切換わり、前記第１回転部材、および前記第２回転部材はその外周に外スプラインが形成され、前記第３回転部材はその端面部にドグクラッチが形成されており、前記切換部材は、その内径に前記第１回転部材、前記第２回転部材に形成された前記外スプラインに係脱可能な内スプラインおよび前記第３回転部材と対向する端面に前記ドグクラッチに係脱可能なドグクラッチが形成されることを特徴とする駆動力切換機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力源からの動力の伝達を切り換える駆動力切換機構に関するものであり、特に２輪駆動状態、４輪駆動状態（ディファレンシャルフリー）、４輪駆動状態（ディファレンシャルロック）の３つの状態に切換える駆動力切換機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、２輪駆動と４輪駆動とを切換え、更に４輪駆動時にディファレンシャルのフリーとロックとを切換える駆動力切換機構が知られている。特開２００１−８０３８５号公報には、ディファレンシャルの出力軸であるサイドギアに設けれた外スプライン、内外周にスプラインをそなえるハブギアを介してドライブシャフトの外周部に設けられた外スプラインに軸方向にスプライン結合可能な切換スリーブを有し、また切換スリーブはディファレンシャルケースの端部のボス部に設けられた内スプラインに軸方向にスプライン結合可能に構成されている。切換スリーブがドライブシャフト側に位置しているときには、ドライブシャフトには、動力が伝達されず（２輪駆動状態）、切換スリーブがディファレンシャル側に一段階スライドすると、ドライブシャフトとサイドギアがハブギアを介して連結され（４輪駆動状態）、さらに切換スリーブがディファレンシャル側にスライドするとドライブシャフト、サイドギア、ディファレンシャルケースが連結される。（４輪駆動ディファレンシャルロック）
【０００３】
【特許文献１】
特開平２００１−８０３８５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に開示される技術では、２輪駆動と４輪駆動とを切換える切換スリーブと、ドライブシャフト、ハブギア、および、サイドギアから構成されており、部品点数が多い。また、ディファレンシャルケースには、ボス部に内スプラインが設けられており、この内スプラインと切換スリーブとのスプライン嵌合時に発生する動的荷重の考慮によるボス肉厚の増加が避けられず、重量増加につながる。また、ボスの肉厚増加によりボス外径を支持するベアリング、ベアリングを支持するハウジングが大型化し、重量増加につながるといった問題があった。
【０００５】
そこで本発明は、上記問題点を解決すべく、２輪駆動と４輪駆動を切換可能、且つ４輪駆動時にディファレンシャルのフリーとロックとの切換えが可能な駆動力切換機構を簡単でコンパクトな構成、且つ低コストで提供することを技術的課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１において講じた技術的手段は、差動機構と、該差動機構の一方の車輪側の出力部材である第１回転部材と、該第１回転部材と相対回転可能に配設されるとともに一方の車輪と一体回転する第２回転部材と、前記差動機構と一体回転する第３回転部材と、前記第１回転部材と前記第２回転部材との連結を解除し相対回転を可能とする第１の位置と、前記第１回転部材と前記第２回転部材とを連結する第２の位置と、前記第１回転部材と前記第２回転部材と前記第３回転部材とを連結する第３の位置とに切換可能な切換部材とを備える駆動力切換機構において、
前記第１回転部材、前記第２回転部材、前記第３回転部材及び前記切換部材は同軸上に配置され、前記切換部材は軸方向の移動により前記第１の位置、前記第２の位置及び前記第３の位置に切換わり、前記第１回転部材、および前記第２回転部材はその外周に外スプラインが形成され、前記第３回転部材はその端面部にドグクラッチが形成されており、前記切換部材は、その内径に前記第１回転部材、前記第２回転部材に形成された前記外スプラインに係脱可能な内スプラインおよび前記第３回転部材と対向する端面に前記ドグクラッチに係脱可能なドグクラッチが形成されることである。
【０００７】
請求項１の発明によると、切換部材が第１の位置では２輪駆動、第２の位置では４輪駆動（ディファレンシャルフリー）、第３の位置では４輪駆動（ディファレンシャルロック）が達成される。すなわち、１つの切換部材の位置を切換えることによって３つの駆動状態を達成させることが可能になる。切換部材が第１回転部材と第２回転部材との連結を解除する第１の位置にあるときには、駆動軸の回転に応じてディファレンシャルのケースと第３回転部材とが一体で回転するが、ディファレンシャルの一方の出力と車輪とが連結していないので、ディファレンシャルの作用により第１回転部材が回転して、ディファレンシャルの他方の出力側の車輪には駆動力が伝達されない。次に、切換部材が第１回転部材と第２回転部材とを連結する第２の位置にあるときには、第３回転部材の回転が第１回転部材から第２回転部材に伝達されると同時にディファレンシャルを介してディファレンシャルの他方の出力側の車輪にも駆動軸の回転が伝達される。このときには第１回転部材はディファレンシャルを介してディファレンシャルの他方の車輪と連結されているので、車輪対間で回転数の差が生じたときにはディファレンシャルにより回転数の差が吸収される。更に、切換部材が第１回転部材と第２回転部材と第３回転部材とを連結する第３の位置にあるときには、第１回転部材、第２回転部材及び第３回転部材の全てが直結されて駆動軸の回転が車輪対に伝達されるので、車輪対は一体回転する。このように、終減速装置内に設けられた１つの切換部材の位置に応じて３つの駆動状態に切換えることが可能になる。
【０００８】
また、第３の位置で係合するドグクラッチが回転部材の回転軸に対して、垂直にディファレンシャルケースおよび切換部材に配置されているため、係合要素を径方向に対して並設することが回避できる。よって強度確保のためスプライン嵌合の場合に必要となるボス部の肉厚増加を回避することができ、ボス部の支持をするベアリングの小型化が図れ、さらにベアリングを支持するハウジングの小型化ができ、周減速装置の軽量化、コンパクト化が達成できる。
【０００９】
尚、本発明における差動機構とは、ディファレンシャルを含むアッセンブリを意味する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は第１の実施の形態の駆動力切換機構５０を備える車両の簡略図、図２は第１の実施の形態での主要部である。本実施の形態では、４つの車輪を有し、後輪に常に駆動力が伝達されて２輪駆動時に前輪への駆動力を切り離す形式の車両とする。
【００１１】
車両の全体の構成について説明する。車両は、動力源であるエンジン１と、エンジン１の出力側に連結される変速機２と、変速機２の出力側に取り付けられエンジン１の駆動力が伝達される駆動軸３と、駆動軸３の両端に配設されるとともに内部にディファレンシャル（差動機構）を備える終減速装置４、１０と、ディファレンシャル２０の出力と連結可能な前輪側車軸５、７と、前輪側車軸５、７に連結される操舵輪である前輪６、８と、終減速装置１０内のディファレンシャル（差動機構）２０からの出力である後輪側車軸１１、１３と、後輪側車軸１１、１３に連結される後輪１２、１４とを備える。尚、駆動軸３から終減速装置１０に入力される動力は常に後輪１２、１４に伝達され、駆動軸３から終減速装置４に入力される動力が前輪６、８へ伝達されるか否かは後述する駆動力切換機構５０の作用により決定される。
【００１２】
ディファレンシャル２０は車輪対の出力部材を構成する車軸の軸方向の２つのサイドギヤ２１、２２と、この２つのサイドギヤ２１、２２と噛み合い車軸５、７の垂直方向の２つのピニオンギヤ２３、２４とを有し、終減速装置４内を車軸５、７の軸方向に回転可能に取付けられるケース２５内に設けられる。ケース２５には、ヨーク２６を介して駆動軸３の回転をケース２５に伝達する入力軸２７の先端に形成されるピニオンギア２７ａと噛み合うリングギア２５ｂが形成されている。サイドギヤ２１とスプライン嵌合する出力軸３１は端部にてボールジョイント２８を介して車軸５と連結されている。
【００１３】
本発明の主要部である駆動力切換機構５０について説明する。駆動力切換機構５０は終減速装置４内に設けられており、ディファレンシャル２０と、ディファレンシャル２０の一方の車輪７側のサイドギヤ２２により構成される第１回転部材２２と、第１回転部材２２の外端部に隣接して第１回転部材２２と相対回転可能に配設されるとともに車輪８と一体回転する第２回転部材であるアクセルシャフト３２と、入力軸２７の回転に応じて回転するケース２５の一部を構成する第３回転部材であるリングギア２５ｂと、第１回転部材２２と第２回転部材３２との連結を解除する第１の位置と、第１回転部材２２と第２回転部材３２とを連結する第２の位置と、第１回転部材２２と第２回転部材３２と第３回転部材２５Ａとを連結する第３の位置とに切換可能な切換部材４１と、切換部材４１を軸方向に変位させるアクチュエータ４２とにより構成される。尚、切換部材４１とアクチュエータ４２とで切換装置４０が構成されている。第２回転部材３２は第１回転部材２２の内端部に隣接してハウジング２９に対して回転自在に取付けられている。第２回転部材３２の端部はボールジョイント３０を介して車軸７と連結されている。
【００１４】
第１回転部材２２の外周には第１スプライン２２ａが、第２回転部材３２の外周には第２スプライン３２ａが、第３回転部材２５Ａのボス部端面２５Ａにはドグクラッチ２５Ａがそれぞれ形成されており、第２スプライン３２ａと第１スプライン２２ａの軸方向垂直断面形状は略同一である。切換部材４１は、各スプライン２２ａ、３２ａと係合可能なスプライン４１ａが内周に形成され且つ、ドグクラッチ２５Ａと係合可能なドグクラッチ４１Ａがドグクラッチ２５Ａと対向する端面に形成され、第１回転部材２２、第２回転部材３２及び第３回転部材２５Ａ、２５ｂの回転軸方向に沿って変位する中空円筒状のスリーブ４１である。尚、本発明における軸方向垂直断面形状が略同一とは、スリーブ４１の摺動により第１スプライン２２ａ、第２スプライン３２ａとスプライン４１ａと、が嵌合可能な程度の形状のことをいうものとする。
【００１５】
スリーブ４１を軸方向に摺動させるアクチュエータ４２は、供給電流に応じて回転駆動するモータ（図示省略）と、モータの出力を減速する減速機（図示省略）と、スパイラルスプリング（図示省略）を介して減速機の出力が伝達される出力ギヤ（図示省略）と、出力ギヤ（図示省略）の回転を軸方向の変位に変換するラック４４を備えている。ラック４４は出力ギヤ（図示省略）の回転に応じてハウジング２９に取付けられたシャフト４６上を摺動する。尚、モータの駆動は制御装置ＥＣＵ（図示省略）により制御される。モータが駆動すると減速機とスパイラルスプリングを介して出力ギア（図示省略）に駆動力が伝達され、出力ギア（図示省略）が回転駆動するとラック４４が軸方向に移動して、ラック４４に固設されたフォーク４５も軸方向に移動する。
【００１６】
したがって、フォーク４５の移動によりフォーク４５の端部に固設されるスリーブ４１は各スプライン２２ａ、３２ａおよびドグクラッチ２５Ａとの係合が可能になる。
【００１７】
次に車両の駆動状態について説明する。車両が２輪駆動状態の場合には、スリーブ４１は図２に示す第１の位置にあり、第２スプライン３２ａのみに嵌合して第１回転部材２２と第２回転部材３２との連結は解除している。変速機２から出力される駆動トルクは、駆動軸３からヨーク２６、入力軸２７、ケース２５の順に伝達されるが、第１回転部材２２は車軸７から切り離されているため第１回転部材２２が空転し、車軸７には駆動軸３からの動力は伝達されずに実質的には２輪駆動状態となる。
【００１８】
車両が２輪駆動から４輪駆動（ディファレンシャルフリー）に切換わる場合には、アクチュエータ４２の作動によりフォーク４５が図２において右方に一段階変位して、スリーブ４１が第２スプライン３２ａと第１スプライン２２ａに亘って嵌合する第２の位置になる。尚、この第２の位置ではスリーブ４１とドグクラッチ２５Ａとは嵌合していない。ここで、スリーブ４１が摺動してする際に第１スプライン２２ａと第２スプライン３２ａの断面形状が一致しない位相の不一致時では、モータが作動してもスリーブ４１の摺動が規制されて減速機と出力ギア４３との間のスパイラルスプリング（図示省略）がたわむ。そして、第１スプライン２２ａと第２スプライン３２ａの位相が一致したときにスリーブ４１の摺動が許容される。変速機から出力される駆動トルクは、駆動軸３からヨーク２６、入力軸２７、ケース２５の順に伝達され、更にディファレンシャル２０の出力であるサイドギヤ２１、２２から前輪側車軸５、７を介して前輪６、８にも伝達される。ここで、車両の旋回時には左右の車輪６、８で回転数の差が生じるが、ディファレンシャル２０のサイドギヤ２１、２２及びピニオンギヤ２３、２４が自転することで左右の車輪６、８の回転数の差が吸収され、円滑に走行できる。
【００１９】
４輪駆動のディファレンシャルフリーからディファレンシャルロックへ切換わる場合には、アクチュエータ４２の作動によりフォーク４５を介してスリーブ４１が第２の位置から右端の第３の位置に切換えられて、スリーブ４１が第１スプライン２２ａと第２スプライン３２ａに亘って嵌合するとともにスリーブ４１の端面部のドグクラッチ４１Ａがドグクラッチ２５Ａに係合する。この第３の位置では車軸５と車軸７とケース２５とが直結され、変速機から出力される駆動トルクは、駆動軸３からヨーク２６、入力軸２７、ケース２５から車軸５、７を介して前輪６、８の順に伝達される。この状態では、前輪６、８の一方が路面と接触していなかったり泥濘に入り込んだりした場合でもディファレンシャル２０が作用せず左右の前輪６、８が一体で回転駆動するので、車両の走破性が向上する。
【００２０】
また、前述したように、切換部材４１と第３回転部材２５の係合要素としてそれぞれの端面にドグクラッチ４１Ａ，２５Ａを配設してるので、径方向への係合要素の並設が回避でき、軸受けのベアリング、ベアリングを圧入するハウジングの小型化および軽量化が達成できている。
【００２１】
第１の実施の形態によると、スパイラルスプリングを備えるアクチュエータ４２を用いてスプラインの位相の不一致におけるスリーブ４１の摺動を規制しているが、とくにスパイラルスプリングを備えるアクチュエータに限定する意図はなく、スプラインの位相が一致した時に初めてスリーブ４１が摺動する形式であればどのような機構を用いても良い。また、アクチュエータ４２によりスリーブ４１を摺動させる機構ではなく、手動のレバー等によりスリーブ４１を摺動させる機構を用いても良い。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によると、切換部材が第１の位置では２輪駆動、第２の位置では４輪駆動（ディファレンシャルフリー）、第３の位置では４輪駆動（ディファレンシャルロック）が達成される。すなわち、１つの切換部材の位置を切換えることによって３つの駆動状態を達成させることが可能であり、切換部材と第３回転部材の係合要素としてそれぞれの端面にドグクラッチを配設しているので、径方向への係合要素の並設が回避でき、軸受けのベアリング、ベアリングを圧入するハウジングの小型化による駆動力切換機構の軽量化が図れ、更に、低コスト化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の駆動力切換機構を備えた車両の簡略図である。
【図２】第１の実施の形態の駆動力切換機構の断面図である。
【符号の説明】
１・・・エンジン
２・・・変速機
３・・・駆動軸
４、１０・・・終減速装置
５、７・・・前輪側車軸
６、８・・・前輪
１１、１３・・・後輪側車軸１２、１４・・・後輪
２０・・・ディファレンシャル
２１、２２・・・サイドギア
２３、２４・・・ピニオンギア
２２・・・第１回転部材
２５・・・ケース
２５Ａ・・・第３回転部材
２６・・・ヨーク
２７・・・入力軸
２８、３０・・・ボールジョイント
２９・・・ハウジング
３２・・・第２回転部材
４０・・・切換装置
４１・・・スリーブ（切換部材）
４２・・・アクチュエータ
【図１】
2004299476.tif 000003
【図２】
2004299476.tif 000004