(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動部材から左右の２個の被動部材への動力の伝達状態を切換える動力切換装置において、
駆動部材に設けた円周状結合面と、両被動部材に設けた円周状結合面のそれぞれとを内外に同軸配置し、
駆動部材の円周状結合面と、両被動部材の円周状結合面の間の周方向に楔状間隙をくり返し形成する環状空間を設け、
ケージを環状空間に納め、該ケージの周方向複数位置に転動体を保持し、
各転動体を駆動部材と被動部材の一方の円周状結合面に接触させ、駆動部材と被動部材の他方の円周状結合面に非接触とする方向に付勢する付勢部材を設け、
遠心力によりケージを軸方向移動し、該ケージの端面を駆動部材と被動部材の他方に摩擦接触させて連れ回り回転させ、駆動部材の円周状結合面と両被動部材の円周状結合面のそれぞれとを転動体の介在により楔結合させる切換手段を設けてなることを特徴とする動力切換装置。
【請求項２】
前記切換手段が、ケージの軸方向に斜交するボール衝合面を該ケージの内径に設け、該ケージのボール衝合面にボールを衝合させ、該ボールに作用する遠心力により該ケージを軸方向に移動可能にする請求項１に記載の動力切換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両において、２輪駆動状態と４輪駆動状態とを切換えるに好適な動力切換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両に動力切換装置として、特開2001-80385に記載の如く、駆動軸の回転を車輪対へ伝達するディファレンシャルと、該ディファレンシャル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、前記駆動軸の回転に応じて回転するディファレンシャルのケースと一体回転する第３回転部材と、前記第１回転部材と第２回転部材との連結を解除する第１の位置と、前記第１回転部材と第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回転部材と第３回転部材とを連結する第３の位置とに切換可能とするドグクラッチとを有してなるものがある。
【０００３】
従来技術では、ドグクラッチが第１の位置にあるときには後輪だけの２輪駆動状態になり、ドグクラッチが第２の位置にあるときには４輪駆動のデファレンシャルフリー状態（車両の旋回時に、左右前輪の回転差を吸収できる４輪駆動状態）になり、ドグクラッチが第３の位置にあるときには４輪駆動のデファレンシャルロック状態（左右前輪を一体回転で駆動して走破性を向上させる直結４輪駆動状態）になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の動力切換装置では、２輪駆動状態と、４輪駆動のデファレンシャルフリー状態と、４輪駆動のデファレンシャルロック状態を切換えるための、デファレンシャル機構はベベルギヤを内蔵しており、複雑で大型化する。
【０００５】
また、ドグクラッチを用いて切換操作するものであり、ドグクラッチの係合時には、ドグクラッチを構成するスリーブとスプラインの係脱位相を合せる必要がある。
【０００６】
本発明の課題は、小型簡素な構成により、完全２輪駆動状態と、完全４輪駆動状態を容易に切換えることにある。尚、完全２輪駆動状態とは、前輪２輪だけ、又は後輪２輪だけの駆動状態をいう。また、完全４輪駆動状態とは、前輪２輪及び後輪２輪の駆動状態であって、かつ左右輪を一体回転で駆動する状態をいう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、駆動部材から左右の２個の被動部材への動力の伝達状態を切換える動力切換装置において、駆動部材に設けた円周状結合面と、両被動部材に設けた円周状結合面のそれぞれとを内外に同軸配置し、駆動部材の円周状結合面と、両被動部材の円周状結合面の間の周方向に楔状間隙をくり返し形成する環状空間を設け、ケージを環状空間に納め、該ケージの周方向複数位置に転動体を保持し、各転動体を駆動部材と被動部材の一方の円周状結合面に接触させ、駆動部材と被動部材の他方の円周状結合面に非接触とする方向に付勢する付勢部材を設け、遠心力によりケージを軸方向移動し、該ケージの端面を駆動部材と被動部材の他方に摩擦接触させて連れ回り回転させ、駆動部材の円周状結合面と両被動部材の円周状結合面のそれぞれとを転動体の介在により楔結合させる切換手段を設けてなるようにしたものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記切換手段が、ケージの軸方向に斜交するボール衝合面を該ケージの内径に設け、該ケージのボール衝合面にボールを衝合させ、該ボールに作用する遠心力により該ケージを軸方向に移動可能にするようにしたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は動力切換装置を示す断面図、図２は図１の要部拡大図、図３は図２のIII−III線に沿う断面図であり、非楔結合状態を示す断面図、図４は図２のIII−III線に沿う断面図であり、楔結合状態を示す断面図、図５は動力切換装置の分解斜視図、図６は図５の要部拡大図である。
【００１０】
本発明が適用される車両は、エンジンの出力側に変速機を接続し、変速機の出力側に駆動軸を接続し、駆動軸の後輪側端にデファレンシャルを介して左右の後輪軸を接続し、駆動軸の前輪側端に本発明の動力切換装置１０を介して左右の前輪軸を接続している。この車両では、駆動軸から後輪のデファレンシャルに伝えられたエンジン回転力が常時後輪に伝えられ、駆動軸から前輪側の動力切換装置１０に伝えられた回転力は動力切換装置１０の切換動作によって左右の前輪に伝えられる。動力切換装置１０が左右の前輪に回転力を伝えない状態とするオフモードにあるときには、車両は後輪２駆だけの完全２輪駆動状態になる。動力切換装置１０が左右の前輪に回転力を伝える状態とするオンモードにあるときには、車両は前輪直結２駆及び後輪２駆の完全４輪駆動状態になる。
【００１１】
動力切換装置１０は、図１〜図６に示す如く、第１、第２ハウジング１１Ａ、１１Ｂをボルト１０Ａにより一体結合している。ハウジング１１Ａには、ピニオンギヤ１２Ａを備えるピニオンギヤ軸１２が軸受１３Ａ、１３Ｂを介して支持され、ピニオンギヤ軸１２にはヨーク１４がスプライン結合により固定され、ヨーク１４には前述の駆動軸が接続される。
【００１２】
また、ハウジング１１Ａとハウジング１１Ｂには、駆動部材１５が軸受１６、１７を介して支持される。駆動部材１５は、リングギヤ１８Ａを備えるリングギヤ軸１８と、ケース１９をボルト２０により一体結合された組立体である。リングギヤ１８Ａはピニオンギヤ１２Ａと噛合う。これにより、駆動部材１５は駆動軸の回転により常時駆動される。
【００１３】
駆動部材１５を構成するリングギヤ軸１８とケース１９の中心軸上で互いに相対する端面の間には、左右の２個の被動部材２１、２２と、それら被動部材２１、２２に挟まれるスペーサ２３が配置される。被動部材２１には左前輪軸２４がスプライン結合により固定され、被動部材２２には右前輪軸２５がスプライン結合により固定される。
【００１４】
このとき、駆動部材１５と両被動部材２１、２２とスペーサ２３は、互いに同軸配置される。リングギヤ軸１８の打ち抜き端面に凹設した段差状内径部１８Ｂに、被動部材２１の外向き端面に突設した段差状外周部２１Ａを相対回転可能に同軸嵌合し、リングギヤ軸１８の打ち抜き端面に被動部材２１の外向き端面をそれらの軸方向で衝合可能としている。また、ケース１９の打ち抜き端面に凹設した段差状内径部１９Ａに、被動部材２２の外向き端面に突設した段差状外周部２２Ａを相対回転可能に同軸嵌合し、ケース１９の打ち抜き端面に被動部材２２の外向き端面をそれらの軸方向で衝合可能としている。更に、スペーサ２３の両側端面のそれぞれに突設した段差状外径部２３Ａ、２３Ｂを、被動部材２１と被動部材２２の打ち抜き端面に凹設した段差状内周部２１Ｂ、２２Ｂのそれぞれに同軸嵌合し、スペーサ２３の両側端面のそれぞれと、被動部材２１と被動部材２２の打ち抜き端面のそれぞれとをそれらの軸方向で衝合可能としている。これにより、両被動部材２１、２２とスペーサ２３は駆動部材１５（リングギヤ軸１８、ケース１９）に相対回転可能状態で保持されるとともに、駆動部材１５（リングギヤ軸１８、ケース１９）と両被動部材２１、２２とスペーサ２３を互いに同軸嵌合状態で同軸配置するものとなる。
【００１５】
更に、動力切換装置１０は、駆動部材１５を構成するケース１９の内径面に設けた円周状結合面３０と、両被動部材２１、２２の外径面に設けた円周状結合面３１、３２のそれぞれとは、図２、図３に示す如く、内外に同軸配置される。ケース１９の円周状結合面３０は多角形状をなし、ケース１９の円周状結合面３０と両被動部材２１、２２の円周状結合面３１、３２の間の環状空間３３に、円周方向の両側（正転方向と逆転方向）が狭巾となる楔状間隙３３Ａをくり返し形成している。
【００１６】
そして、動力切換装置１０は、両被動部材２１、２２のそれぞに対応するケージ４１、４２を、駆動部材１５（ケース１９）と両被動部材２１、２２の間の環状間隙３３に納め、各ケージ４１、４２の周方向複数位置に設けたポケット４１Ａ、４２Ａにローラー状の転動体４３、４４を保持し、以下の如くにローラークラッチ機構を構成する。
【００１７】
動力切換装置１０は、各転動体４３、４４の中央部に環状溝４３Ａ、４４Ａを備え、各転動体４３の溝４３Ａには、被動部材２１の周囲に設けたリング状の付勢部材４５を係着し、各転動体４４の溝４４Ａには、被動部材２２の周囲に設けたリング状の付勢部材４６を係着する。付勢部材４５は、一端折曲げ部を１個の転動体４３の溝４３Ａに係止した状態で、周方向に隣接する全ての転動体４３の溝４３Ａに被動部材２１の側から係着し、各転動体４３をケース１９の円周状結合面３０の最大内径部に接するように付勢し、被動部材２１の円周状結合面３１には非接触となる中立位置に保持し、駆動部材１５（ケース１９）と被動部材２１とを非係合とする空転状態にする（図３）。付勢部材４６は、一端折曲げ部を１個の転動体４４の溝４４Ａに係止した状態で、周方向に隣接する全ての転動体４４の溝４４Ａに被動部材２２の側から係着し、各転動体４４をケース１９の円周状結合面３０の最大内径部に接するように付勢し、被動部材２２の円周状結合面３２には非接触となる中立位置に保持し、駆動部材１５（ケース１９）と被動部材２２とを非係合とする空転状態にする（図３と同じ）。
【００１８】
動力切換装置１０は、駆動部材１５と両被動部材２１、２２とを上述の付勢部材４５、４６により非係合にして空転可能にし、駆動部材１５から両被動部材２１、２２への動力の伝達を解除可能とするオフモード（後輪だけの完全２輪駆動状態を形成可能とするモード）から、駆動部材１５と両被動部材２１、２２とを係合させ、駆動部材１５から両被動部材２１、２２への動力の伝達を可能とするオンモード（前後輪の完全４輪駆動状態を形成可能とするモード）へ切換える切換手段５０を有する。
【００１９】
切換手段５０は、両ケージ４１、４２を駆動部材１５と両被動部材２１、２２の間の環状間隙３３に納めるに際し、両ケージ４１、４２の内側端面を互いに背中合せにし、両ケージ４１、４２の内側端面内周部４１Ｂ、４２Ｂをスペーサ２３の外周ガイド面２３Ｃに支持させた状態で、該ケージ４１、４２を両被動部材２１、２２のフランジ２１Ｃ、２２Ｃに対する軸方向に若干移動可能にしている。そして、切換手段５０は、オンモードにおいて、両ケージ４１、４２のそれぞれをスペーサ２３のガイド面２３Ｃに摺動ガイドさせて軸方向の外側へ移動し、各ケージ４１、４２の外側端面を被動部材２１、２２の対向するフランジ２１Ｃ、２２Ｃに当てることにより摩擦接触させ、各ケージ４１、４２を被動部材２１、２２のそれぞれと連れ回り回転可能とする。この状態で、駆動部材１５が正転し、駆動部材１５と被動部材２１、２２との間にさらに回転位相差が生ずると、各ケージ４１、４２の転動体４３、４４はケース１９の円周状結合面３０の周方向の正方向に相対移動し、ケース１９の円周状結合面３０と両被動部材２１、２２の円周状結合面３１、３２とを楔結合させ、駆動部材１５（ケース１９）と被動部材２１、２２とを正転方向で一体回転させる（図４）。他方、駆動部材１５が逆転し、駆動部材１５と被動部材２１、２２との間に回転位相差が生ずると、各ケージ４１、４２の転動体４３、４４はケース１９の円周状結合面３０の周方向の逆方向に相対移動し、ケース１９の円周状結合面３０と両被動部材２１、２２の円周状結合面３１、３２とを楔結合させ、駆動部材１５（ケース１９）と被動部材２１、２２とを逆転方向で一体回転させる。
【００２０】
しかるに、切換手段５０は、オンモードで生成せしめられる遠心力により、両ケージ４１、４２を軸方向に移動させる。具体的には、両ケージ４１、４２の互いに背中合せした内側端面の内径側に陥凹状のボール収容部５１、５２を設け、ボール収容部５１、５２がともに形成するボール収容空間５３の周方向複数位置（例えば３位置）のそれぞれに一定のウエイトを持つボール５４を納めた。両ボール収容部５１、５２は、ケージ４１、４２の軸方向に直交する、内方側の平面５１Ａ、５２Ａと、ケージ４１、４２の軸方向に斜交する外方側のボール衝合面５１Ｂ、５２Ｂを備え、両ケージ４１、４２を背中合せした状態で、相対する平面５１Ａ、５２Ａはボール５４の直径より広巾をなし、相対するボール衝合面５１Ｂ、５２Ｂはケージ４１、４２の径方向外側でボール５４が衝合し得るＶ溝をなす。両ケージ４１、４２は周方向に連続する円環状のボール収容空間５３でなく、周方向に等間隔をなして分断された複数個の孔状のボール収容空間５３を形成し、各孔状のボール収容空間５３のそれぞれにボール５４を装填するものでも良い。
【００２１】
これにより、動力切換装置５０は、前述の付勢部材４５、４６が各転動体４３、４４をケース１９の円周状結合面３０の最大内径部に接触させる中立位置に付勢保持するオフモードで、駆動部材１５（ケース１９）が予め定めた一定値を超えた高回転に到達するとオンモードに切換わる。オンモードでは、ボール５４に所定以上の遠心力が作用し、この遠心力によりケージ４１、４２の径方向の外方に変位するボール５４が両ケージ４１、４２のボール収容空間５３を形成しているボール衝合面５１Ｂ、５２Ｂとの衝合を介して両ケージ４１、４２を押し開く。両ケージ４１、４２のそれぞれは、スペーサ２３のガイド面２３Ｃに摺動ガイドされて軸方向の外側へ移動し、各ケージ４１、４２の外側端面を被動部材２１、２２のフランジ２１Ｃ、２２Ｃに押し当てることを可能にする。
【００２２】
従って、動力切換装置１０は以下の如くに動作する。
(A)完全２輪駆動状態
駆動部材１５が予め定めた一定値より低回転にある状態では、切換手段５０がオフモードにある。切換手段５０のオフモードで、駆動部材１５と左右の被動部材２１、２２の楔結合が解除されているとき、左右の被動部材２１、２２への駆動力の伝達がなくなり、完全２輪駆動状態になる。デファレンシャルのベベルギヤ等の空転を伴うことがなく、燃費が良い。
【００２３】
(B)完全４輪駆動状態
駆動部材１５が予め定めた一定値を超えた高回転に到達すると、切換手段５０がオンモードに切換わる。切換手段５０のオンモードで、さらにエンジン回転力が急加速される等により駆動部材１５と被動部材２１、２２との間に回転位相差が生ずると、駆動部材１５と左右の被動部材２１、２２とが直ちに楔結合し、左右の被動部材２１、２２へ駆動力が伝わり、完全４輪駆動状態になる。左右の被動部材２１、２２がともに駆動部材１５に楔結合されるから、左右の被動部材２１、２２に伝わる回転力は均等になり、高速直進安定性が良い。
【００２４】
更に、一定値を超えた高回転時には、エンジンブレーキ時また急減速時にも結合状態は維持されるので直進安定性は維持される。
【００２５】
本実施形態によれば以下の作用がある。
（請求項１に対応する作用）
▲１▼動力切換装置１０は、デファレンシャルギヤを内蔵しないから、小型簡素で軽量化できる。
【００２６】
▲２▼切換手段５０が遠心力によりケージ４１、４２を軸方向移動し、ケージ４１、４２の端面を被動部材２１、２２のフランジ２１Ｃ、２２Ｃに摩擦接触させて連れ回り回転させる状態下で、被動部材２１、２２と駆動部材１５の回転位相差が生ずると直ちに駆動部材１５と左右の被動部材２１、２２とを転動体４３、４４の介在により楔結合させることができる（ローラークラッチ機構）。駆動部材１５と被動部材２１、２２の楔結合の係脱は容易かつ軽快である。
【００２７】
▲３▼切換手段５０は、駆動部材１５の所定の回転数で生ずる遠心力によりケージ４１、４２を軸方向に移動開始するものであるから、所定の回転数で自動的に完全４輪駆動状態に切換え、高速直進安定性を自動的に確保できる。
【００２８】
（請求項２に対応する作用）
▲４▼切換手段５０は、遠心力が作用するボール５４をケージ４１、４２に設けたボール衝合面５１Ｂ、５２Ｂに衝合させる簡素な機構（ボールカム機構）により、簡易かつ確実に、ケージ４１、４２を軸方向移動できる。
【００２９】
以上、本発明の実施の形態を図面により記述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、付勢部材により各ケージの転動体を被動部材の多角形状円周状結合面に接触保持させ、駆動部材の円周状結合面には非接触とする方向に付勢し、切換時に、遠心力により軸方向移動せしめられるケージの端面を駆動部材に摩擦接触させて連れ回り回転させることにより、駆動部材の円周状結合面と両被動部材の円周状結合面のそれぞれとを転動体の介在により楔結合させるものでも良いし、また、ケージは１つで兼用して構成しても良い。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、小型簡素な構成により、完全２輪駆動状態と、完全４輪駆動状態を容易に切換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は動力切換装置を示す断面図である。
【図２】図２は図１の要部拡大図である。
【図３】図３は図２のIII−III線に沿う断面図であり、非楔結合状態を示す断面図である。
【図４】図４は図２のIII−III線に沿う断面図であり、楔結合状態を示す断面図である。
【図５】図５は動力切換装置の分解斜視図である。
【図６】図６は図５の要部拡大図である。
【符号の説明】
１０  動力切換装置
１５  駆動部材
２１、２２  被動部材
３０  円周状結合面
３１、３２  円周状結合面
３３  環状空間
３３Ａ  楔状間隙
４１、４２  ケージ
４３、４４  転動体
４５、４６  付勢部材
５０  切換手段
５１Ｂ、５２Ｂ  ボール衝合面
５４  ボール
【図１】
0004010839.tif 000002
【図２】
0004010839.tif 000003
【図３】
0004010839.tif 000004
【図４】
0004010839.tif 000005
【図５】
0004010839.tif 000006
【図６】
0004010839.tif 000007