(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力伝達機構中に設けたインナーリングと、前記インナーリングと同心状に固定された中空のアウターリングと、このアウターリングとインナーリングとの環状空間内に介在するリテーナと、このリテーナの周方向位置に形成したポケット内に収容される係脱部材と、前記リテーナをインナーリングに対し、回転方向には揺動可能で、軸方向にスライド不能に支持する、前記リテーナの端部に設けられた支持プレートと、前記リテーナの端部の支持プレートに軸方向に移動可能に遊嵌されたクラッチ板と、インナーリングまたはアウターリングに対して相対回転不能に設けられたロータと、クラッチ板とロータとの吸着、解除を行う電磁コイルを備える電磁クラッチとを有し、電磁クラッチにより前記リテーナの位相を変えて、前記係脱部材と前記インナーリング、および前記アウターリングとの間に楔係合状態と非係合状態とを形成し、前記インナーリングとアウターリングの両方向の結合、および切り離しを行う切換えユニットを構成し、走行中においても２輪駆動と４輪駆動との切換えを可能にした２輪４輪駆動切換え装置において、前記クラッチ板の前記支持プレートとの嵌合部分に硬化処理を施したことを特徴とする２輪４輪駆動切換え装置。
【請求項２】
前記硬化処理が軟窒化処理である請求項１に記載の２輪４輪駆動切換え装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、２輪４輪駆動切換え装置、即ち、前輪へ伝達される動力の断続を行うことにより、後輪駆動の形態と４輪駆動の形態とに切換える装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、２輪４輪駆動切換え装置として、特開平８−１７５２０６号公報に記載されたものがある。
【０００３】
この種の２輪４輪駆動切換え装置は、例えば、図２〜図５に示すように、インナーリング４０と、このインナーリング４０と同心状に固定された中空のアウターリング３７と、前記アウターリング３７を、軸受３８を介して支持するハウジング３６と、このアウターリング３７とインナーリング４０との環状空間内に介在するリテーナ４５と、このリテーナ４５の周方向位置に形成したポケット内に収容される係脱部材３４としてのローラと、前記インナーリング４０またはアウターリング３７に対して前記リテーナ４５の位相を変えることにより、前記係脱部材３４を前記インナーリング４０とアウターリング３７との間に係合することで、前記インナーリング４０とアウターリング３７との係合、脱離を行う電磁クラッチ３５とからなる。
【０００４】
前記インナーリング４０の内周には、従動軸３３がスプライン４１によって嵌合されている。前記インナーリング４０の外周には、複数のカム面４６を設け、このインナーリング４０と同心状に固定された中空のアウターリング３７の内周に円筒面４７を設け、インナーリング４０のカム面４６とアウターリング３７の円筒面４７とにより、環状の楔形空間を形成している。この楔形空間内には、リテーナ４５を設けており、リテーナ４５に形成した複数のポケットに係脱部材３４としてのローラを組み込み、ローラが円筒面４７とカム面４６に係合しない中立位置へリテーナ４５を支持付勢するスイッチばね５３を設け、このリテーナ４５の位相を、電磁クラッチ３５によって変えることにより、前記係脱部材３４が前記インナーリング４０とアウターリング３７との間で係合、脱離するようにしている。
【０００５】
また、前記リテーナ４５は、支持プレート５５を介して両端でインナーリング４０に対し、回転方向には揺動可能で、軸方向にはスライド不能に支持されている。さらに、リテーナ４５の一端には２つの切欠が設けられ、支持プレート５５に一体に形成された対称２つの爪部がその切欠に嵌合し、かつ支持プレート５５の爪部は、クラッチ板５０の方に折れ曲がっている。折れ曲がった爪部の先端は、円盤状のクラッチ板５０に設けられたスリットにルーズに嵌合されており、クラッチ板５０と支持プレート５５とは相対回転不可能かつ軸方向には相対移動が可能となるよう遊嵌されている。
【０００６】
また、アウターリング３７には、断面コ字状のロータ５４が固定され、このロータ５４に、適当な隙間を介して前記クラッチ板５０が重ね合わされ、ロータ５４内に、クラッチ板５０を電磁力により圧接させるための電磁コイル４９を設けている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の２輪４輪駆動切換え装置は、前述のように、支持プレート５５の爪部の先端が、クラッチ板５０に設けられたスリットにルーズに嵌合され、クラッチ板５０と支持プレート５５とは相対回転不可能かつ軸方向には相対移動が可能に構成されている。したがって、クラッチ板５０とリテーナ４５に嵌合している支持プレート５５に設けた爪部との間には、繰り返し振動や衝撃が加わる。特に、不整地走行車両の場合には、繰り返し振動や衝撃が加わり易い。
【０００８】
また、クラッチ板５０は、電磁コイル４９が発生する磁気が通る磁気回路を形成する部材であるため、透磁率の大きいＳ１０Ｃ、Ｓ１５Ｃ、ＳＰＨＣ等の低炭素鋼によって形成され、一方、支持プレート５５は浸炭鋼によって形成されている。このため、低炭素鋼で形成されたクラッチ板５０の表面硬度は、支持プレート５５よりも低く、クラッチ板５０と支持プレート５５との間の繰り返し振動や衝撃によって、支持プレート５５との嵌合部分で、クラッチ板５０の摩耗が進行する可能性があり、切換え時に音が発生したりするという課題がある。
【０００９】
そこで、この発明は、２輪４輪駆動切換え装置における前記クラッチ板の摩耗による切換え操作の不良並びに切換え時の音の発生を防止しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するために、動力伝達機構中に設けたインナーリングと、前記インナーリングと同心状に固定された中空のアウターリングと、このアウターリングとインナーリングとの環状空間内に介在するリテーナと、このリテーナの周方向位置に形成したポケット内に収容される係脱部材と、前記リテーナをインナーリングに対し、回転方向には揺動可能で、軸方向にスライド不能に支持する、前記リテーナの端部に設けられた支持プレートと、前記リテーナの端部の支持プレートに軸方向に移動可能に遊嵌されたクラッチ板と、インナーリングまたはアウターリングに対して相対回転不能に設けられたロータと、クラッチ板とロータとの吸着、解除を行う電磁コイルを備える電磁クラッチとを有し、電磁クラッチにより前記リテーナの位相を変えて、前記係脱部材と前記インナーリング、および前記アウターリングとの間に楔係合状態と非係合状態とを形成し、前記インナーリングとアウターリングの両方向の結合、および切り離しを行う切換えユニットを構成した２輪４輪駆動切換え装置において、前記クラッチ板の前記支持プレートとの嵌合部分に硬化処理を施したものである。
【００１１】
即ち、この発明においては、クラッチ板に硬化処理を施し、クラッチ板の摩耗を防止しているので、不整地走行車両のように、車体が路面から跳ね上がることも多く、クラッチ板とリテーナに嵌合している支持プレートに設けた爪部との間に、繰り返し振動や衝撃が加わるような場合でも、クラッチ板の摩耗を抑えることができ、並びに切換え時の音の発生を有効に防止することができる。
【００１２】
クラッチ板の硬化処理には、軟窒化処理を用いるのが好ましい。軟窒化処理は、クラッチ板の透磁率の低下を抑えつつ、クラッチ板の表面硬度を高めることができるので、他の硬化処理をクラッチ板に施す場合に比し、小型の電磁コイルによってクラッチ板の吸着が可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る２輪４輪駆動切換え装置の一実施形態を、図６に示すような、いわゆるＡＴＶ（All  Terrain  Vehicle）と称される不整地走行車両に使用した例について説明する。
【００１４】
図６において、符号１で示す不整地走行車両は、エンジン２が中央部に搭載される車体フレーム３と、この車体フレーム３の前部および後部の両側に配設される前輪４および後輪５と、前記車体フレーム３の前方上部に配設されて、前記前輪４の操舵を行うステアリングハンドル６と、前記エンジン２の上方で、前記車体フレーム３に取り付けられた燃料タンク７と、燃料タンク７の後方に取り付けられたシート８とによって概略構成されている。
【００１５】
前記各前輪４は、前記車体フレーム３の前部両側部に設けられた懸架装置によって上下動可能に支持され、また、前記各後輪５は、前記車体フレーム３の後部両側部に設けられた懸架装置によって、それぞれ上下動可能に支持されている。
【００１６】
また、前記車体フレーム３の前方中央部および後方中央部には、前記エンジン２にプロペラシャフトによって連結された前輪用最終減速器と後輪用最終減速器が設けられ、これらの前輪用最終減速器と後輪用最終減速器のそれぞれに、左右の前輪４および左右の後輪５が接続されている。
【００１７】
そして、前記前輪用最終減速器とプロペラシャフトとの間に、図１において、符号３０で示す２輪４輪駆動切換え装置を設けている。
即ち、図１において符号３０で示す２輪４輪駆動切換え装置は、前輪４とエンジン２との間に設けられた動力伝達機構に設けられたもので、この動力伝達機構における動力伝達の断続を行う切換えユニット３１からなる。
【００１８】
この切換えユニット３１は、駆動側に連結された駆動軸３２と、この駆動軸３２と従動軸３３との隙間に介装され、これらの対向面に係脱させられることにより、これらの駆動軸３２と従動軸３３との接続および切り離しを行う複数の係脱部材３４と、これらの係脱部材３４を、前記駆動軸３２と従動軸３３とを接続する位置と切り離す位置とに選択的に位置させる電磁クラッチ３５と、これらを取り囲むケーシング３６とによって概略構成されている。
【００１９】
前記ケーシング３６内には、エンジン２側へ突出する円筒状のアウターリング３７が軸受３８を介して回転自在に設けられている。
【００２０】
このアウターリング３７の前記エンジン２側の端部内周面には、スプライン３９が形成されており、このアウターリング３７に、前記スプライン３９と噛合するようにして前記駆動軸３２が挿入されることにより、この駆動軸３２と前記アウターリング３７とが連結されている。
【００２１】
また、前記アウターリング３７の内部には、円筒状のインナーリング４０が、前記アウターリング３７の内周面との間に所定幅の環状空間をおいて配設されている。
【００２２】
このインナーリング４０の内面にはスプライン４１が形成されており、前記ケーシング３６内に挿入される前記従動軸３３が、前記スプライン４１を介して前記インナーリング４０に連結されている。
【００２３】
そして、この従動軸３３の長さ方向の中間部は、前記ケーシング３６に取り付けられた軸受４２によって回転自在に支持されている。
【００２４】
また、前記従動軸３３の先端部にはベベルギヤ４３が一体に設けられており、前輪用最終減速器のリングギヤ４４に噛合させられている。
【００２５】
前記切換えユニット３１は、図２に示すように、インナーリング４０と、このインナーリング４０と同心状に固定された中空のアウターリング３７と、前記アウターリング３７を、軸受３８を介して支持するハウジング３６と、このアウターリング３７とインナーリング４０との環状空間内に介在するリテーナ４５と、このリテーナ４５の周方向位置に形成したポケット内に収容される係脱部材３４としてのローラと、前記インナーリング４０またはアウターリング３７に対して前記リテーナ４５の位相を変えることにより、前記係脱部材３４を前記インナーリング４０とアウターリング３７との間に係合することで、前記インナーリング４０とアウターリング３７との係合、脱離を行う電磁クラッチ３５とからなる。
【００２６】
前記インナーリング４０の内周には、従動軸３３がスプライン４１によって嵌合されている。前記インナーリング４０の外周には、複数のカム面４６を設け、このインナーリング４０と同心状に固定された中空のアウターリング３７の内周に円筒面４７を設け、インナーリング４０のカム面４６とアウターリング３７の円筒面４７とにより、環状の楔形空間を形成している。この楔形空間内には、リテーナ４５を設けており、リテーナ４５に形成した複数のポケットに係脱部材３４としてのローラを組み込み、ローラが円筒面４７とカム面４６に係合しない中立位置へリテーナ４５を支持付勢するスイッチばね５３を設け、このリテーナ４５の位相を、電磁クラッチ３５によって変えることにより、前記係脱部材３４が前記インナーリング４０とアウターリング３７との間で係合、脱離するようにしている。
【００２７】
前記リテーナ４５は、支持プレート５５を介して両端でインナーリング４０に対し、回転方向には揺動可能で、軸方向にはスライド不能に支持されている。リテーナ４５の一端には２つの切欠が設けられ、支持プレート５５に一体に形成された対称２つの爪部がその切欠に嵌合し、かつ支持プレート５５の爪部は、クラッチ板５０の方に折れ曲がっている。折れ曲がった爪部の先端は、円盤状のクラッチ板５０に設けられたスリットにルーズに嵌合されており、クラッチ板５０と支持プレート５５とは相対回転不可能かつ軸方向には相対移動が可能となるよう遊嵌されている。
【００２８】
このクラッチ板５０は、その内径面でインナーリング４０に一体に形成された円筒形の案内軸部５６に案内嵌合され、このインナーリング４０の案内軸部５６に対し、軸方向及び回転方向に移動可能になっている。
【００２９】
また、アウターリング３７には、非磁性体材料によって形成した円筒状のロータ支持部４８を有し、このロータ支持部４８内に固定された断面コ字状のロータ５４が固定されている。
【００３０】
前記ロータ５４には、適当な隙間を介して前記クラッチ板５０が重ね合わされ、そのロータ５４とクラッチ板５０を電磁力により圧接させるための電磁コイル４９が設けられている。
【００３１】
前記のように、クラッチ板５０とリテーナ４５とは、リテーナ４５に嵌合している支持プレート５５に設けた爪部を、クラッチ板５０に設けられたスリットにルーズに嵌合することにより、軸方向に相対移動が可能となるよう遊嵌しているので、クラッチ板５０と支持プレート５５に設けた爪部との間には、繰り返し振動や衝撃が加わる。また、クラッチ板５０は、電磁コイル４９が発生する磁気が通る磁気回路を形成する部材であるため、透磁率の大きいＳ１０Ｃ、Ｓ１５Ｃ、ＳＰＨＣ等の低炭素鋼によって形成されている。一方、支持プレート５５は浸炭鋼によって形成されているため、低炭素鋼で形成されたクラッチ板５０の表面硬度は支持プレート５５よりも低く、クラッチ板５０と支持プレート５５との間の繰り返し振動や衝撃によって、支持プレート５５との嵌合部分で、クラッチ板５０の摩耗が進行し、切換え時に音が発生したりするという問題が生じる。このため、この発明では、クラッチ板５０に硬化処理を施している。このクラッチ板５０の硬化処理には、浸炭処理を用いることも可能であるが、浸炭処理の場合は、クラッチ板５０の透磁率が低下するとともに、熱処理歪によりクラッチ板５０が変形するおそれがあるので、軟窒化処理を用いるのが好ましい。軟窒化処理は、クラッチ板５０の透磁率の低下を抑えつつ、クラッチ板５０の表面硬度を高めることができるので、他の硬化処理をクラッチ板５０に施す場合に比し、小型の電磁コイル４９によってクラッチ板５０の吸着が可能となる。
【００３２】
次に、切換えユニット３１の作用について説明する。
まず、電磁コイル４９の電流がＯＦＦの時、スイッチばね５３によってリテーナ４５及び係脱部材３４としてのローラは、図５（ａ）に示すように、インナーリング４０に設けたカム面４６の中立位置に付勢されており、インナーリング４０とアウターリング３７が空転する状態になる。そして、インナーリング４０とアウターリング３７を係合駆動させたいときは電磁コイル４９ヘ電流を流すことにより、リテーナ４５に支持プレート５５を介して連結しているクラッチ板５０を、アウターリング３７に固定されたロータ５４に電磁力でもって吸引圧接させる。圧接による摩擦トルクは、クラッチ板５０、ロータ５４を介してリテーナ４５とアウターリング３７間に作用し、インナーリング４０とアウターリング３７が相対回転すると、摩擦トルクがスイッチばね５３のトルクに打勝って、リテーナ４５、係脱部材３４としてのローラはアウターリング３７と同回転する。その結果、図５（ｂ）に示すように、係脱部材３４としてのローラはカム面４６の中立位置から楔係合位置に移動し、インナーリング４０とアウターリング３７が係合駆動する。
【００３３】
そして、前記アウターリング３７、インナーリング４０、および電磁クラッチ３５は、前記ケーシング３６内に組み込まれてユニット化され、図１に示すように、従動軸３３が装着された状態において、ケーシング３６が前記前輪用最終減速器のケースにボルト締めされることによって、この前輪用最終減速器に取り付けられる。
【００３４】
また、前記電磁コイル４９には、そのＯＮ・ＯＦＦを制御するコントロールユニット５１と、前記電磁コイル４９の駆動電力を供給する電源５２が接続されている。
【００３５】
このように構成された２輪４輪駆動切換え装置３０は、前輪４への駆動力の伝達を解除するために、前記電磁コイル４９への通電を遮断して、電磁クラッチ３５によるリテーナ４５とアウターリング３７との固定を解除する。
【００３６】
これによって、図５（ａ）に示すように、前記係脱部材３４が、前記カム面４６の中立位置に位置させられて、前記アウターリング３７から離間した位置に保持される。
【００３７】
この結果、前記アウターリング３７とインナーリング４０とが切り離されることとなり、前記駆動軸３２の回転が従動軸３３へ伝達されることが阻止され、前輪４の駆動が停止される。
【００３８】
また、４輪駆動の駆動形態にするには、前記電磁コイル４９へ通電して電磁クラッチ４９をつなぐことにより、前記リテーナ４５をアウターリング３７に固定する。これによって、前記リテーナ４５に保持されている係脱部材３４がアウターリング３７と共に移動させられて、図５（ｂ）に示すように、前記インナーリング４０に形成されている前記カム面４６の楔係合位置に移動させられるとともに、アウターリング３７の内面に当接させられる。
【００３９】
この結果、前記アウターリング３７とインナーリング４０とが、前記係脱部材３４を介して連結され、これに伴い、駆動軸３２と従動軸３３とが連結され、駆動軸３２の回転が従動軸３３へ伝達され、前輪４の駆動が開始される。
【００４０】
このように構成された２輪４輪駆動切換え装置３０にあっては、２輪駆動から４輪駆動に切り換わる時、切換えユニット３１内で軸方向に動くのはクラッチ板５０のみであり、係脱部材３４は、周方向に移動してアウターリング３７とインナーリング４０との間に挟み込まれる。そのため、切換えユニットの入出力間に周速差があっても、従来例のように軸方向にスプラインが嵌まらず異音を生じることなく、容易に係脱部材３４はインナーリング４０とアウターリング３７に噛合することができ、前輪側に動力伝達が可能になる。
【００４１】
また、前後輪４、５に周速差があっても駆動軸３２と従動軸３３との接続および切り離しが可能であるから、車両が走行中であっても２輪駆動と４輪駆動の切換えが容易に可能となる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、この発明では、クラッチ板５０に硬化処理を施している。特に、クラッチ板５０の硬化処理に軟窒化処理を用いていることにより、クラッチ板５０の透磁率の低下を抑えつつ、クラッチ板５０の表面硬度を高め、摩耗を防ぐことができるので、他の硬化処理をクラッチ板５０に施す場合に比し、小型の電磁コイル４９によってクラッチ板５０の吸着が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る２輪４輪駆動切換え装置の切換えユニット部分の全体断面図
【図２】同上の部分拡大図
【図３】図２のＡ−Ａ線の断面図
【図４】図２のＢ−Ｂ線の断面図
【図５】（ａ）は係脱部材がカム面の中立位置にある状態を示す部分断面図、（ｂ）は係脱部材がカム面の楔契合位置にある状態を示す部分断面図
【図６】不整地走行車両の一例を示す側面図
【符号の説明】
１  車両
２  エンジン
３  車体フレーム
４  前輪
５  後輪
６  ステアリングハンドル
７  燃料タンク
８  シート
３０  ２輪４輪駆動切換え装置
３１  切換えユニット
３２  駆動軸
３３  従動軸
３４  係脱部材
３５  電磁クラッチ
３６  ケーシング
３７  アウターリング
３８  軸受
３９  スプライン
４０  インナーリング
４１  スプライン
４２  軸受
４３  ベベルギヤ
４４  リングギヤ
４５  リテーナ
４６  カム面
４７  円筒面
４８  ロータ支持部
４９  電磁コイル
５０  クラッチ板
５１  コントロールユニット
５２  電源
５３  スイッチばね
５４  ロータ
５５  支持プレート
５６  案内軸部
【図１】
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【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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