(57)【要約】【課題】２輪駆動あるいは４輪駆動のいずれの駆動モードにあるかどうかを認識できるようにした安全走行が可能なフリーホイールハブを提供することである。【解決手段】筒状スピンドル３内に挿通されて回転自在に支持された前側車軸１の軸端部にスライドギヤ１１を設け、そのスライドギヤ１１をハブハウジング７の内部に２輪駆動側負圧室２１と４輪駆動側負圧室２２を形成するダイヤフラム１３の変形によってハブハウジング７と一体に回転するアウタギヤ８に対して噛合する位置および解除する位置まで移動させる。ダイヤフラムカバー１４の内面に磁石３０を取付け、その磁石３０がダイヤフラム１３の外側に設けられた外側補強板１５を吸着する作用によってスライドギヤ１１がアウタギヤ８に対して噛合解除する２輪駆動への切換え状態を維持する。スピンドル３のアウトサイド側端部に変位センサ３２を設け、その変位センサ３２がスライドギヤ１１を検出した際に検出信号を出力し、その出力信号の有無によって２輪駆動モードと４輪駆動モードの判別信号とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状スピンドル（３）の内部に従動側車軸（１）を挿通して回転自在に支持し、前記スピンドル（３）を中心にして回転自在に支持されたホイールハブ（２）のアウトサイド側端部に前記従動側車軸（１）の軸端部を覆うハブハウジング（７）を設け、そのハブハウジング（７）の内部にアウタギヤ（８）を一体回転可能に設け、前記従動側車軸（１）の軸端部上には前記アウタギヤ（８）に対して噛合可能なスライドギヤ（１１）をスライド自在に支持し、前記アウタギヤ（８）のアウトサイド側に設けられたスリーブ（９）と、そのスリーブ（９）のアウトサイド側端部に接続されるダイヤフラムカバー（１４）の外周部とでダイヤフラム（１３）の外周部を支持して、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、軸方向内側に４輪駆動側負圧室（２２）とを設け、前記ダイヤフラム（１３）に前記スライドギヤ（１１）を連結し、前記２輪駆動側負圧室（２１）の減圧によるダイヤフラム（１３）の弾性変形によりスライドギヤ（１１）をアウタギヤ（８）との噛合が解除する位置まで移動させて２輪駆動への切換えとし、前記ダイヤフラムカバー（１４）の内面に取付けた磁石（３０）が前記ダイヤフラム（１３）の外側に設けられた外側補強板（１５）を磁気吸着する作用によって２輪駆動への切換え状態を保持するようにしたフリーホイールハブにおいて、
前記スライドギヤ（１１）の４輪駆動の切換え位置およびダイヤフラム（１３）の中央反転部の４輪駆動の切換え位置のいずれか一方の位置に、スライドギヤ（１１）またはダイヤフラム（１３）を検出対象とし、その検出対象が４輪駆動の切換え位置に変位したどうかを検出して検出時に検出信号を出力する変位センサ（３２）を設けたことを特徴とするフリーホイールハブ。
【請求項２】
前記変位センサ（３２）を前記スピンドル（３）の前記スライドギヤ（１１）と対向するアウトサイド側端部に設け、スライドギヤ（１１）を変位センサ（３２）の検出対象とした請求項１に記載のフリーホイールハブ。
【請求項３】
前記変位センサ（３２）を前記従動側車軸（１）の前記ダイヤフラム（１３）の中央部と対向するアウトサイド側端部に設け、ダイヤフラム（１３）の中央反転部を変位センサ（３２）の検出対象とした請求項１に記載のフリーホイールハブ。
【請求項４】
前記変位センサ（３２）が、非接触式のギャップセンサまたは接触式の接点スイッチからなる請求項１乃至３のいずれか１項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固定さ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、磁石による磁気吸引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、磁石による磁気吸引力をスプリングの押圧力より高い値に設定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【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】
【００１１】
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、外側補強板の保持力が弱く、２輪駆動での走行状態で大きな振動が負荷されると、磁石による外側補強板の吸着が解除される場合がある。その吸着解除によりスライドギヤがアウタギヤに噛合して４輪駆動状態になってしまった場合、片輪のみであれば通常走行が可能であるものの、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。
【００１２】
また、逆に、ドライバが４輪駆動モードに切換えしているのにもかかわらず、何らかの原因で４輪駆動状態に切り換えできなかった場合、必要な駆動力が得られず、安全走行ができなくなるという問題が発生する。
【００１３】
この発明の課題は、２輪駆動あるいは４輪駆動のいずれの駆動モードにあるかどうかを認識できるようにした安全走行が可能なフリーホイールハブを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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、前記アウタギヤのアウトサイド側に設けられたスリーブと、そのスリーブのアウトサイド側端部に接続されるダイヤフラムカバーの外周部とでダイヤフラムの外周部を支持して、そのダイヤフラムの軸方向外側に２輪駆動側負圧室と、軸方向内側に４輪駆動側負圧室とを設け、前記ダイヤフラムに前記スライドギヤを連結し、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輪駆動への切換えとし、前記ダイヤフラムカバーの内面に取付けた磁石が前記ダイヤフラムの外側に設けられた外側補強板を磁気吸着する作用によって２輪駆動への切換え状態を保持するようにしたフリーホイールハブにおいて、前記スライドギヤの４輪駆動の切換え位置およびダイヤフラムの中央反転部の４輪駆動の切換え位置のいずれか一方の位置に、スライドギヤまたはダイヤフラムを検出対象とし、その検出対象が４輪駆動の切換え位置に変位したどうかを検出して検出時に検出信号を出力する変位センサを設けた構成を採用したのである。
【００１５】
上記のように、スライドギヤの４輪駆動の切換え位置またはダイヤフラムにおける中央反転部の４輪駆動切換え位置に上記スライドギヤまたはダイヤフラムを検出対象とする変位センサを設けることにより、検出対象が４輪駆動の切換え位置に変位すると、変位センサが検出対象を検出して検出信号を出力する。このため、変位センサからの出力信号でもって２輪駆動モードか４輪駆動モードを判別することができる。その結果、変位センサからの出力信号でもってディスプレイに駆動モードを表示し、あるいは、警報器から警告音を発生し、さらには、ランプを点滅させたりすることが可能となり、ドライバに駆動モードを認識させることができる。
【００１６】
ここで、変位センサは、スピンドルのスライドギヤと対向するアウトサイド側端部に設けてスライドギヤを検出対象としてもよく、あるいは、従動側車軸のダイヤフラムの中央反転部と対向するアウトサイド側端部に設けて、上記ダイヤフラムの中央反転部を検出対象としてもよい。
【００１７】
上記変位センサとして、非接触式のギャップセンサや接触式の接点スイッチからなるものを採用することができる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明においては、上記のように、スライドギヤの４輪駆動の切換え位置またはダイヤフラムにおける中央反転部の４輪駆動切換え位置に、スライドギヤまたはダイヤフラムを検出対象とする変位センサを設け、その変位センサが検出対象を検出した際、検出信号を出力させるようにしたので、変位センサからの出力信号でもって２輪駆動と４輪駆動のいずれの駆動モードにあるかどうかの判別を行うことができる。このため、変位センサからの出力信号でもってディスプレイに駆動モードを表示し、警告音の発生やランプの点滅等を行わせることが可能となってドライバに駆動モードを認識させることができ、安全走行を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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】変位センサの他の例を示す断面図
【図５】この発明に係るフリーホイールハブの他の実施の形態を示す縦断面図
【図６】変位センサの他の例を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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乃至図３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。
【００２１】
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はインサイド側の端部にフランジ３ａを有し、そのフランジ３ａが固定の支持とされる。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。
【００２２】
また、スピンドル３の外周には軸受５が組み込まれ、その軸受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。
【００２３】
ホイールハブ２のアウトサイド側端面には、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。
【００２４】
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。
【００２５】
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はスプラインあるいはセレーション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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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、内側補強板１６の外周部には円筒部１８が設けられ、その円筒部１８の開口端は内方に折曲げられて内筒部１８ａが形成され、その内筒部１８ａ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と軸方向に連結されている。
【００２９】
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の端部にリング溝１９を形成し、そのリング溝１９に嵌合した止め輪２０に内筒部１８ａの端部を係合させるようにしている。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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２９と磁石３０とが組み込まれている。スプリング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。
【００３６】
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。
【００３７】
スピンドル３には、スライドギヤ１１と対向するアウトサイド側の端面とフランジ３ａのインサイド側の端面で開口する貫通孔３１が形成され、その貫通孔３１のアウトサイド側の開口部内に変位センサ３２が組み込まれている。また、その変位センサ３２に接続されたリード線３３が貫通孔３１内に配線されてインサイド側の開口端から外部に引き出されている。
【００３８】
変位センサ３２はギャップセンサからなる。ギャップセンサ３２は、スライドギヤ１１がアウタギヤ８に噛合する４輪駆動位置に変位した際、そのスライドギヤ１１を検出して信号を出力する。その出力信号から２輪駆動モードか４輪駆動モードの駆動モードの判別が行われる。判別に際しては、ディスプレイに２輪駆動モードと４輪駆動モードのモード表示を行わせるようにしてもよく、あるいは、４輪駆動モードへの切換えの際に警報器を鳴らし、または、ランプを点灯もしくは点滅させるようにしてもよい。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
このとき、スプリング２９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。
【００４３】
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１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。
【００４４】
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も、フリーホイールハブは２輪駆動状態に維持される。
【００４５】
上記のように、２輪駆動状態の維持は外側補強板１５に対しての磁石３０の吸着によるものであるため、外側補強板１５の保持力が弱く、２輪駆動での走行状態で大きな振動が負荷されると、磁石３０による外側補強板１５の吸着が解除される場合がある。
【００４６】
ここで、外側保持板１５の吸着が解除されると、スプリング２９の押圧によりダイヤフラム１３が４輪駆動側負圧室２２に向けて弾性変形して反転状態となり、スライドギヤ１１がアウタギヤ８に噛合して４輪駆動状態に切り換わる。左右両輪とも４輪駆動モードに切り換わり、その切り換わりをドライバが知らないでいると、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。
【００４７】
実施の形態では、スピンドル３のアウトサイド側端部にギャップセンサ３２を設けているため、スライドギヤ１１がアウタギヤ８に噛合する４輪駆動位置に変位すると、ギャップセンサ３２がスライドギヤ１１を検出して、その検出信号を出力する。したがって、その出力信号から４輪駆動モードへの駆動モードの切り換わりを判別することが可能となり、ディスプレイによる駆動モードの表示や警告音の発生、ランプの点滅等でドライバに駆動モードの切り換わりを認識させることができ、不安感を与える等の問題の発生を未然に防止し、安全走行を可能とすることができる。
【００４８】
ここで、変位センサとしてのギャップセンサ３２は過電流式、光学式、超音波式のいずれでもよい。変位センサはギャップセンサ３２に限定されるものではない。図４においては、変位センサ３２として接点スイッチを採用している。
【００４９】
図５は、フリーホイールハブの他の実施の形態を示す。この実施の形態においては、スピンドル３にアウトサイド側端面から軸方向に延びる中心孔３４を設け、その中心孔３４の開口端部内にギャップセンサからなる変位センサ３２を設け、その変位センサ３２からの検出信号をスリップリング機構３５およびリード線３３を介して出力している点で図１および図２に示すフリーホイールハブと相違している。このため、図１に示すものと同一の部品には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５０】
ここで、変位センサ３２は、ダイヤフラム１３の中央部に設けられたリベット１７を検出すると検出信号を出力するようになっている。すなわち、スライドギヤ１１がスプリング２９の弾性でアウタギヤ８に噛合する４輪駆動位置に変位し、そのスライドギヤ１１に連結されたダイヤフラム１３の中央部のリベット１７も４輪駆動位置に変位した際、変位センサ３２がリベット１７を検出して検出信号を出力する。
【００５１】
また、リード線３３をスピンドル３のフランジ３aに形成された傾斜孔３６内に配線して、傾斜孔３６の端部開口から外部に取り出している。
【００５２】
上記のように、変位センサ３２がリベット１７を検出して検出信号を出力することにより、その出力信号から４輪駆動モードへの駆動モードの切り換わりを判別することが可能となり、図１および図２に示す実施の形態と同様に、ディスプレイによる駆動モードの表示や警告音の発生、ランプの点滅等でドライバに駆動モードの切り換わりを認識させることができる。
【００５３】
図５では、変位センサ３２としてギャップセンサを示したが、これに限定されない。図６では、接点スイッチ３２を変位センサとし、リベット１７が４輪駆動位置に変位した際に、そのリベット１７で変位センサ３２を作動させるようにしている。
【符号の説明】
【００５４】
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
９  スリーブ
１１  スライドギヤ
１３  ダイヤフラム
１４  ダイヤフラムカバー
１５  外側補強板
１７  リベット
２１  ２輪駆動側負圧室
２２  ４輪駆動側負圧室
３０  磁石
３２  変位センサ
【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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