(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車軸に連結する駆動部材とホイールハブに連結する従動部材とを内外に回転可能に嵌合させ、駆動部材と従動部材の間に一方向クラッチを組み込み、前記駆動部材と従動部材の結合と切離しを圧力流体の制御によって行ない、前記駆動部材と従動部材の結合と切り離しを行なう圧力流体の作用時間をタイマーにより設定するようにしたハブクラッチ装置において、
駆動部材と従動部材の間に一方向クラッチを２列に配置し、両一方向クラッチの作用方向を前進方向と後進方向の組み合せとし、駆動部材は、前進方向の一方向クラッチの内輪と常時結合し、後進方向の一方向クラッチの内輪と結合する位置と切り離す位置との間で移動するようになっていることを特徴とするハブクラッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、４輪駆動車の前輪に取り付け、車軸とホイールハブの間で駆動力の伝達と遮断を切り換えるハブクラッチ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パートタイム式の４輪駆動車において、前輪ハブと車軸の間にハブクラッチ装置を組み込み、ホイールに対する駆動力の伝達状態を切り換えるようにしている。
【０００３】
従来のハブクラッチ装置は、車軸に嵌合したスライドギヤを軸方向に移動自在とし、このギヤをホイールハブに対して係脱させ、係合時に車軸とホイールハブを直結した４輪駆動状態とし、離脱時は２輪駆動状態となる構造を有し、この駆動の切り換えには、圧力流体、例えばエア圧力を使用するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エア圧力でスライドギヤの移動を制御する場合、４輪駆動又は２輪駆動の何れかの状態を維持し続けるために、常時エア圧を保持する必要があり、このため、ハブやスピンドル部に設けたシールに常時圧力が作用し、該シールの摩耗がはげしく耐久性に劣るという問題がある。
【０００５】
そこで、この発明の課題は、４輪駆動と２輪駆動の切り換え時のみ切り換えに必要な時間だけ流体の圧力を作用させ、それ以外の時は流体の圧力によって結合部材を保持しておく必要をなくし、シールの耐久性を向上させることができるハブクラッチ装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明は、車軸に連結する駆動部材とホイールハブに連結する従動部材とを内外に回転可能に嵌合させ、駆動部材と従動部材の間に一方向クラッチを組み込み、前記駆動部材と従動部材の結合と切離しを圧力流体の制御によって行ない、前記駆動部材と従動部材の結合と切り離しを行なう圧力流体の作用時間をタイマーにより設定するようにしたハブクラッチ装置において、駆動部材と従動部材の間に一方向クラッチを２列に配置し、両一方向クラッチの作用方向を前進方向と後進方向の組み合せとし、駆動部材は、前進方向の一方向クラッチの内輪と常時結合し、後進方向の一方向クラッチの内輪と結合する位置と切り離す位置との間で移動するようになっている構成を採用したものである。
【００１３】
ここで、結合部材を移動させる流体は、エアの負圧又は正圧の何れか一方又は両方を使用し、４輪駆動と２輪駆動の切り換え時にのみタイマーで設定された時間だけ圧力流体を作用させ、切り換わった後は大気圧に戻す。４輪駆動状態はスプリングの押圧弾性によって保持し、２輪駆動状態は従動部材の蓋に対するマグネットの吸着によって保持する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を、図示例と共に説明する。
【００１５】
図１と図２に示す第１の実施形態において、１はハブクラッチ装置、２は４輪駆動車の前輪車軸であり、この前輪車軸２は、車両の駆動系と連結した等速ジョイント３の軸部より成っている。
【００１６】
上記前輪車軸２にはスピンドル４が外嵌し、車両のナックル５に該スピンドル４が固定支持されていると共に、スピンドル４が軸受６を介してホイールハブ８を回動自在に支持している。
【００１７】
前輪車軸２の先端部には、ハブクラッチ装置１の駆動部材である内輪９がセレーション１０を介して回転が一体で軸方向に移動自在となるよう外嵌挿され、この内輪９の外周面に外歯歯車２４を設けると共に、内輪９の外側に従動部材となる外輪１３が回転可能に外嵌し、この外輪１３は後端面が複数のボルト１４によってホイールハブ８の端面に固定され、外輪１３の内輪面に前記外歯歯車２４が噛合及び離脱自在となる内歯歯車２５が設けられている。
【００１８】
前記外輪１３の先端は一体に設けた蓋部分２６ａによって密閉され、外周を外輪１３の内周に気密状となるよう固定したダイヤフラム２７ａの内周が内輪９に気密状態で軸方向に一体動するよう結合され、外輪１３の内部はダイヤフラム２７ａによって両側が遮断された二つの気密室２９、３０になっている。
【００１９】
上記ダイヤフラム２７ａと蓋部分２６ａの対向面間に、内輪９を後退側の位置に常時押圧するスプリング３１が縮設され、蓋部分２６ａの内面側中央に、内輪９が前進側の位置にあるとき、ダイヤフラム２７ａの固定用座金２７ｂを吸着し、外歯歯車２４が内歯歯車２５から離脱した状態を保持するマグネット３３がケース３２を介して固定されている。
【００２０】
前記内輪９を移動させて２輪駆動状態と４輪駆動状態の切り換えを制御するため、ハブクラッチ装置１には、両気密室２９、３０に対して個々に連通する２経路のエア通路３４、３５が設けてある。
【００２１】
外側の気密室２９に対する第１のエア通路３５は、外輪１３に該気密室２９と連通するよう設けた通路３５ｂと、スピンドル４とホイールハブ８間の空間３５ｃと、この空間３５ｃに組込んだ軸受６内の隙間及び該空間３５ｃと連通するようスピンドル４の後端に設けた通路３５ｄとによって形成され、通路３５ｄに接続したエア配管５８が後述するエア源に接続される。
【００２２】
また、内側の気密室３０に対する第２のエア通路３４は、前輪車軸２とスピンドル４の嵌合面間に生じた隙間３４ｂと、この隙間３４ｂと連通するようスピンドル４の後端に設けた通路３４ｃとで形成され、この通路３４ｃに接続したエア配管５７がエア源に接続される。
【００２３】
なお、両気密室２９と３０は、スピンドル４の先端に螺合したナット４１と外輪１３の内周の間に組込んだオイルシール４２によって気密状態が保持され、第２の通路３５をスピンドル４とホイールハブ８の間に、第１の通路３４を前輪車軸２とスピンドル４の間に設けることにより、通路の形成にホイールハブ８内のスペースを有効に利用でき、ハブクラッチ装置１全体の小径化が可能になる。
【００２４】
第１の実施形態のハブクラッチ装置１は上記のような構成であり、４輪駆動時は、図２に示すように、内輪９を後方に移動させ、外歯歯車２４を内歯歯車２５に噛合させる。
【００２５】
これにより、前輪車軸２と外輪１３が直結された４輪駆動状態になり、エンジンブレーキも前後輪で同時に効かせることができる。
【００２６】
また、上記４輪駆動状態から２輪駆動状態に切り換えるには、密閉された外側の気密室２９内のエアを吸引し、ダイヤフラム２７ａに作用する負圧により、スプリング３１に打ち勝って内輪９を外方に移動させ、マグネット３３を蓋部分２６ａに吸着させることにより、図１の如く、外歯歯車２４を内歯歯車２５から離脱させればよい。
【００２７】
上記のように、２輪駆動状態と４輪駆動の状態の切り換えは、ダイヤフラム２７ａの両側の気密室２９又は３０の何れかに負圧又は正圧を作用させればよいと共に、２輪駆動状態はマグネット３３の蓋部分２６ａに対する吸着によって保持し、４輪駆動状態はスプリング３１の押圧力によって保持する。この第１の実施形態における２輪駆動と４輪駆動の切り換えを行なう動作制御装置は、後述する第２、第３の実施形態で説明するものを採用する。
【００２８】
次に、図３乃至図１０は、ハブクラッチ装置の第２の実施形態を示している。なお、第１の実施形態と同一部分には同一符合を用いて説明もしくは同一符合を付して説明に代える。
【００２９】
第２の実施形態のハブクラッチ装置１における前輪車軸２には、スピンドル４が外嵌し、スピンドル４がテーパ軸受６、７を介してホイールハブ８を回動自在に支持している。
【００３０】
前輪車軸２の先端部には、図４と、図５に示すように、ハブクラッチ装置１の駆動部材の一つである可動輪９が、セレーション溝１０を介して、回転が一体で軸方向に移動自在となるよう外嵌挿され、この可動輪９の外側に、駆動部材の他の一つである内輪１１が、一体に回転すると共に軸方向に可動となるようセレーション溝１２を介して外嵌挿されている。
【００３１】
上記可動輪９と内輪１１の外側に、従動部材となる外輪１３が回転可能に外嵌し、この外輪１３は後部端面が複数のボルト１４によってホイールハブ８の端面に固定され、この外輪１３の内周面と前記内輪１１の間に、該内輪１１を含む一方向クラッチ１５が組み込まれている。
【００３２】
この一方向クラッチ１５は図３と図７に示すように、内輪１１と外輪１３に対向して設けた円筒面１１ａ、１３ａ間に径の異なる２つの環状保持器１６、１７を設け、その各保持器１６、１７に設けたポケット１８、１９にそれぞれスプラグ２０を組込んで形成され、各スプラグ２０はリボンスプリング２１によって常に傾倒する方向にモーメントを受けている。
【００３３】
上記構造の一方向クラッチ１５では、内輪１１（車軸）の回転が外輪１３（ホイールハブ）の回転を上回ったときスプラグ２０が傾倒して各円筒面１１ａ、１３ａに係合し、トルクを伝達する。逆に外輪１３の回転が内輪１１の回転を上回ると各スプラグ２０に対して外輪１３がフリーランニング（オーバランニング）の状態となり、トルク伝達が行なわれない。この実施例では一方向クラッチ１５がロックする回転方向を車輌の前進走行時の回転方向となるように設定している。なお、内輪１１と外輪１３の間には、内輪１１の両端部に支持メタル２２、２３が設けてある。
【００３４】
上記一方向クラッチ１５の内輪１１の後端とテーパ軸受６の間に、スピンドル４に外嵌するナット４１を設け、このナット４１と外輪１３の後端部内周面との間にオイルシール４２が組み込まれている。
【００３５】
前記可動輪９は、前輪車軸２及び内輪１１に対して軸方向に移動自在となり、この可動輪９の先端部外周面に外歯歯車２４が設けられ、外輪１３の内周面で一方向クラッチ１５に近接する位置に内歯歯車２５が設けられ、可動輪９を軸方向に移動させることにより、外歯歯車２４は、内歯歯車２５と噛合する位置と離脱する位置とに変化することになる。
【００３６】
前記外輪１３の先端側開口は磁性金属材料を用いた蓋２６によって密閉され、該外輪１３の先端側内部に結合部材となるスライダー２７が軸方向に摺動自在となるよう嵌挿されている。
【００３７】
このスライダー２７は、可動輪９と軸方向に一体動するよう固定化され、その外周面に設けたシールリング２８が外輪１３の内周面に摺接し、外輪１３内で該スライダー２７の前後に遮断した圧力室２９、３０を形成している。
【００３８】
上記スライダー２７と蓋２６の対向面間には、スライダー２７を介して可動輪９を常時外歯歯車２４が内歯歯車２５に噛合する方向の移動弾性を付勢するスプリング３１が縮設され、このスライダー２７の中央部分で蓋２６と対向する面に収納ケース３２を介してマグネット３３が取り付けられている。
【００３９】
このマグネット３３は、スライダー２７が外方に移動して内歯歯車２５から外歯歯車２４が離脱した位置にあるとき、蓋２６に吸着するようになっており、このときマグネット３３は、圧縮したスプリング３１の反撥力に打ち勝ってスライダー２７を保持する磁力に設定されている。
【００４０】
前記蓋２６の中央部分には、ピンケース３８が貫通状に固定され、このケース３８でピン３９を軸方向に移動自在となるよう気密状に支持し、２輪駆動状態時にエア通路などでのエアもれで故障した場合、ドライバーがピン３９を押し込むと、該ピン３９で収納ケース３２を介してマグネット３３を蓋２６から強制的に引き離し、スプリング３１で外歯歯車２４を内歯歯車２５に噛み合わせた４輪駆動状態にするフェールセーフ機能をもたせている。
【００４１】
前記スライダー２７を負圧の作用で移動させて２輪駆動状態と４輪駆動状態の切り換えを行なうため、２つのエア通路が設けられている。
【００４２】
第１のエア通路３５は、外側の気密室２９と連通し、４輪駆動状態のスライダー２７を２輪駆動状態に切り換えるためのものであり、図３乃至図６の如く、外輪１３を軸方向に貫通し、外側の気密室２９と蓋２６の切欠部３５ａを介して連通する通路３５ｂと、スピンドル４とホイールハブ８の間の空間３５ｃと、スピンドル４の後端に該空間３５ｃと連通するよう設けた通路３５ｄとによって形成されている。
【００４３】
また、第２のエア通路３４は、可動輪９と内輪１１の嵌合するセレーション溝１２間に生じ、内側の気密室３０と連通する隙間３４ａと、前輪車軸２とスピンドル４の嵌合面間に生じた隙間３４ｂと、スピンドル４の後端にこの隙間３４ｂと連通するよう設けた通路３４ｃとによって形成され、内側の気密室３０に負圧を作用させることにより、２輪駆動状態のスライダー２７を４輪駆動状態の位置に切り換えることになる。
【００４４】
図８は、上記した第１、第２のエア通路３４、３５と接続され、スライダー２７の２輪駆動状態と４輪駆動状態の切り換えを制御する動作制御装置を示している。
【００４５】
図８に示す制御装置において、負圧源５１は、エンジンのインテークマニホールドやポンプ、コンプレッサであり、負圧源５１と接続した負圧パイプ５２は途中にチェックバルブ５３と負圧タンク５４が設けられ、二又に分岐した先端側は第１の電磁弁５５と第２の電磁弁５６に各々接続されている。
【００４６】
上記負圧源５１としてインテークマニホールドを用いる場合、エンジンの加速時に負圧が得られないので、負圧タンク５４は、負圧エアの不足発生を防止するために有効である。
【００４７】
第１の電磁弁５５は、２輪駆動状態から４輪駆動状態への切り換えを行なうためのものであり、この電磁弁５５から分岐した第１パイプ５７の先端は、ハブクラッチ装置における第２のエア通路３４とスピンドル４の後端の通路３４ｃの部分で接続されている。
【００４８】
また、第２の電磁弁５６は４輪駆動状態から２輪駆動状態への切り換えを行なうためのものであり、この電磁弁５６から分岐した第２パイプ５８の先端は、ハブクラッチ装置における第１のエア通路３５とスピンドル４の後端の通路３５ｄの部分で接続されている。
【００４９】
上記、両電磁弁５５、５６の出側には大気圧用のパイプ５９が接続され、第１の電磁弁５５は、通電時に負圧パイプ５２と第１パイプ５７を連通させ、通電が切れると負圧パイプ５２と第１パイプ５７の連通を遮断し、第１パイプ５７と大気圧用のパイプ５９を接続する。
【００５０】
また、第２の電磁弁５６は、通電時に負圧パイプ５２と第２パイプ５８を連通させ、通電が切れると負圧パイプ５２と第２パイプ５８の連通を遮断し、第２パイプ５８と大気圧用のパイプ５９を接続することになる。
【００５１】
両電磁弁５５、５６を別個に作動させるため、電源６０と両電磁弁５５、５６を接続する回路の途中に、切り換え用のハブロックスイッチ６１と、第１の電磁弁５５用の第１のタイマー６２と第２の電磁弁５６用の第２のタイマー６３とが設けられ、前記スイッチ６１の操作によって両電磁弁５５、５６への通電を切り換えると共に、タイマー６２、６３は、２輪駆動状態と４輪駆動状態の相互の切り換えに必要な時間だけスライダー２７に負圧が作用するように、通電時間が設定されている。
【００５２】
この発明の第２の実施形態のハブクラッチ装置は上記のような構成であり、次に、この装置を用いた車輪の走行状態について説明する。
【００５３】
２駆走行状態では、図３と図４に示すように、マグネット３３を蓋２６に吸着させ、スプリング３１を圧縮してスライダー２７と可動輪９を外側に移動させ、外歯歯車２４を内歯歯車２５から離脱した状態にしておく。
【００５４】
この状態では一方向クラッチ１５がフリーランニングし、車軸（駆動部材）とホイールハブ（従動部材）が完全に切離された状態になるため、ホイールハブのトルクが、車軸に伝達されない。
【００５５】
このため、トランスファより動力を切離された前輪車軸２には、エンジン及びタイヤの両方から駆動力が伝わらず、後輪だけの２輪走行になるため、トランスファから前輪車軸までの駆動系を停止させることができる。
【００５６】
図８はこのときの動作制御装置の状態を示し、第１、第２両電磁弁５５、５６は通電切れにより、スプールが負圧パイプ５２に対して第１、第２パイプ５７及び５８の連通を遮断する位相にあり、これにより、第１、第２エア通路３４、３５と気密室２９、３０は共に大気圧となっている。
【００５７】
次に、上記２駆走行状態から直結された４駆走行に切り換えるには、図９のように、ハブロックスイッチ６１を４輪駆動側にすると、第１のタイマー６２を介して第１の電磁弁５５に通電となり、該電磁弁５５は負圧パイプ５２と第１パイプ５７を連通させ、負圧源５１の負圧が第１パイプ５７を通り、第２のエア通路３４から内側の気密室３０に作用する。
【００５８】
図５のように第２エア通路３４によって密封された気密室３０内のエアを吸引すると、スライダー２７に作用する負圧により、該スライダー２７をマグネット３３の吸着力に打ちかって蓋２６から引き離し、スプリング３１の押圧力とによって該スライダー２７と可動輪９を内方へ移動させ、外歯歯車２４を外輪１３の内歯歯車２５に噛合させる。これにより、前輪車軸２と外輪１３が直結された４輪駆動状態になり、エンジンブレーキも前後輪で同時に効かせることができる。
【００５９】
タイマー６２の設定時間経過後は、第１の電磁弁５５に対する通電が遮断され、該電磁弁５５は負圧パイプ５２と第１パイプ５７の連通を遮断すると共に、第１パイプ５７と大気側のパイプ５９を連通した位相となり、圧力室３０内は大気圧となる。
【００６０】
また、上記直結された４輪駆動状態から２輪駆動状態に切り換えるには、図１０に示すように、ハブロックスイッチ６１を２輪駆動側に切り換える。これによって、第２のタイマー６３を介して第２の電磁弁５６に通電となり、この電磁弁５６は負圧パイプ５２と第２パイプ５８を連通する位相となり、負圧源５１の負圧が第２パイプ５８から第１のエア通路３５を通って外側の気密室２９に作用する。
【００６１】
外側の気密室２９に作用する負圧により、スライダー２７と可動輪９をスプリング３１に打ち勝って外方に移動させ、マグネット３３を蓋２６に吸着させることにより、外歯歯車２４を内歯歯車２５から離脱させればよい。
【００６２】
第２のタイマー６３は設定した時間の経過後に第２の電磁弁５６への通電を切り、該電磁弁５６は負圧パイプ５２と第２パイプ５８の連通を遮断し、第２パイプ５８とパイプ５９を連通して気密室２９内を大気圧にする。
【００６３】
上記のように２輪駆動状態と４輪駆動状態の切り換えは、スライダー２７の両側の気密室２９又は３０の何れかに負圧を作用させればよいと共に、２輪駆動状態はマグネット３３の蓋２６に対する吸着によって保持し、４輪駆動状態はスプリング３１の押圧力によって保持する。
【００６４】
従って、切り換え動作後において、負圧を作用させる必要はなく、切り換わった後はエア通路や気密室２９、３０を大気圧に戻るように設定できるので、ハブ部シールやスピンドル部シールに作用する圧力が短時間ですみ、これらのシール及びシールリング２８の耐久性を向上させることができる。
【００６５】
なお、タイマー６２、６３及び電磁弁５５、５６は両側同時に動作しないと共に、動作中にハブロックスイッチ６１の切り換えを行っても、最後にスイッチがある方の動作を行なう。
【００６６】
図１１と図１２に示す第３の実施形態は、動作制御装置の異なった構造を示している。
【００６７】
先の第２の実施形態において、２輪駆動状態と４輪駆動状態の切り換えを負圧によって行なうと共に、タイマー６２、６３によって切り換え時のみ負圧が作動するようにして、シールの耐久性、汚水の浸入防止を図っている。
【００６８】
ここで、切り換え時の作動時間に制限があるため、負圧パイプ５２の途中に負圧タンク５４を設けて負圧の安定供給を行なうようにしているが、負圧源５１がエンジンのインテークマニホールドの場合、例えばエアコンが作動しているような最悪の条件では負圧が不足し、切り換えが行なえない事態が発生する場合がある。
【００６９】
そこで、第３の実施形態では、２輪駆動状態と４輪駆動状態の切り換え時にエアコンのスイッチを切り、負圧量を確保すると共に、切り換え後にエアコンのスイッチを入れるようにしている。
【００７０】
図１１に示す例は、２輪駆動状態から４輪駆動状態への切り換え時にのみエアンコンのスイッチを切るようにしたものであり、４輪駆動状態への切り換えを行なう第１のタイマー６２と第１の電磁弁５５の間と、エアコン制御回路１００をリレーまたは制御回路１０１を介して電気的に接続し、４輪駆動状態への切り換え時に第１のタイマー６２が作動している間、リレーまたは制御回路１０１への通電となり、エアコン制御回路１００のエアコンスイッチを切り、インテークマニホールド５１の負圧量を確保し、４輪駆動への切り換え動作が確実に得られるようにしている。
【００７１】
また、第１のタイマー６２が設定時間後にオフとなってリレーまたは制御回路１０１への通電が切れると、エアコン制御回路１００のエアコンスイッチが入り、エアコンを作動させることになる。
【００７２】
図１２に示す例は、２輪駆動と４輪駆動の何れの切り換えにも、切り換え時にエアコンのスイッチを切るようにしたものであり、第１のタイマー６２と第１の電磁弁５５の間及び第２のタイマー６３と第２の電磁弁５６の間の各々を、リレーまたは制御回路１０１を介してエアコン制御回路１００に接続している。この例では、２輪駆動、４輪駆動の切り換え時に、タイマー６２、６３が作動している間だけ、エアコンのスイッチを切ることになる。
【００７３】
次に、図１３乃至図１５に示す第４の実施形態は、２駆走行と４駆走行の切り換えを負圧と正圧の供給を切り換えることによって行なうようにしたものであり、ハブクラッチ装置の基本構造は先の第２の実施形態と同様であり、動作制御装置の構造が異なっている。
【００７４】
なお、ハブクラッチ装置及び動作制御装置において、第２及び第３の実施形態と同一部分については同一符号を付して説明に代える。以下の各実施形態についても同様である。
【００７５】
負圧パイプ５２の先端に位置する第１の電磁弁５５に接続したパイプ７１が第２のエア通路３４と接続され、第１のエア通路３５及び該電磁弁５５に大気圧用のパイプ７２が接続されている。
【００７６】
負圧パイプ５２の途中に設けた第２の電磁弁５６には、コンプレッサ等の正圧源７３が正圧パイプ７４を介して接続されている。
【００７７】
第１の電磁弁５５は、非通電時、負圧パイプ５２とパイプ７１の連通を遮断し、パイプ７１と大気圧用のパイプ７２を連通させ、通電時は負圧パイプ５２とパイプ７１を接続する動作を行なう。
【００７８】
また第２の電磁弁５６は、非通電時、負圧パイプ５２と正圧パイプ７４の連通を遮断し、通電時には正圧パイプ７４と負圧パイプ５２の上流側とを遮断し、下流側と連通させる動作を行なう。
【００７９】
この発明の第４の実施の形態は上記のような構成であり、図３と図４に示した２駆走行状態で、動作制御装置は、図１３の如く、第１の電磁弁５５は負圧パイプ５２とパイプ７１の連通を遮断し、第２の電磁弁５６は負圧パイプ５２と正圧パイプ７４の連通を遮断している。
【００８０】
従って、スライダー２７の両側の気密室２９、３０は大気圧になっている。
【００８１】
２駆走行状態から４駆走行に切り換えるには、図１４のように、ハブロックスイッチ６１を４輪駆動側にすると、第１のタイマー６２を介して第１の電磁弁５５に通電となり、該電磁弁５５は負圧パイプ５２とパイプ７１を連通させ、負圧源５１の負圧が第２のエア通路３４から内側の気密室３０に作用し、スライダー２７と可動輪９を４輪駆動状態の位置に移動させる。
【００８２】
タイマー６２の設定時間の経過後に第１の電磁弁５５は通電が切れるため、負圧パイプ５２とパイプ７１の連通を遮断し、パイプ７１と７２を接続するので、気密室３０内は大気圧になる。
【００８３】
次に、４駆走行状態から２駆走行に切り換えるには図１５のように、ハブロックスイッチ６１を４輪駆動側にすると、第２のタイマー６３を介して両電磁源５５、５６への通電となり、第１の電磁弁５５は負圧パイプ５２とパイプ７１を連通させ、第２の電磁弁５６は正圧パイプ７４と負圧パイプ５２の下流側を連通させる。
【００８４】
これにより、正圧源７３の正圧エアが負圧パイプ５２の下流側とパイプ７１を通って気密室３０内に流入し、スライダー２７を外方に押圧することにより２駆走行状態の位置に移動させ、タイマー６３の設定時間経過後に両電磁弁５５、５６に対する通電切れとなり、第１の電磁弁５５は負圧パイプ５２とパイプ７１の連通を遮断し、パイプ７１とパイプ７２を接続する第２の電磁弁５６は正圧パイ７４と負圧パイプ５２の連通を遮断するため、気密室３０は大気圧になる。
【００８５】
図１６と図１７は、ハブクラッチ装置の構造が異なる第５の実施形態を示し、動作制御装置は、第２や第３の実施形態と同様の構造が用いられる。以下の各実施形態についても同様である。
【００８６】
この第５の実施形態は、前輪車軸２にセレーション溝１０を介して内輪１１を回転が一体で軸方向に移動自在となるよう直接外嵌装し、この内輪１１の外周面と外輪１３の内周面の間に一方向クラッチ１５を直接組込み、該クラッチ１５は、内歯歯車２５で一端側が支持され、他端側はオイルシール４２との間に設けたメタル８１と止め輪８２及び間座８３で支持され、軸方向に移動しないよう外輪１３に固定されている。なお、メタル８１にはエア通路３４の一部となる通孔８４が設けられている。
【００８７】
従って、内輪１１は、スライダー２７と一体に移動するとき、一方向クラッチ１５に対して軸方向に移動し、外周に設けた外歯歯車２４が内歯歯車２５に対して結合する位置と切り離す位置の何れかに保持される。
【００８８】
図１７（Ａ）は２駆走行状態を示し、マグネット３３が蓋２６に吸着し、スプリング３１を圧縮してスライダー２７と内輪１１が外側に移動し、外歯歯車２４が内歯歯車２５から離脱している。
【００８９】
この状態では、一方向クラッチ１５がフリーランニングし、トランスファより動力を切離された前輪車軸２には、エンジン及びタイヤからの駆動力が伝わらず、後輪だけの２駆走行になる。
【００９０】
図１７（Ｂ）は、４駆走行状態を示し、スライダー２７と内輪１１が内側に移動してマグネット３３が蓋２６から離脱し、外歯歯車２４が内歯歯車２５に噛合して前輪車軸２と外輪１３を直結し、この状態がスプリング３１によって保持される。
【００９１】
上記の２駆走行と４駆走行の相互の切り換えは、第２の実施形態で説明した動作制御装置によって行なわれる。
【００９２】
図１８と図１９は、ハブクラッチ装置の第６の実施形態を示し、基本的には先の第５の実施形態と同様の構造であるが、この第６の実施形態では、内輪１１とスピンドル４の先端の間にスプリング８５を縮設し、両側のスプリング３１と８５により、内輪１１の噛合い位置と切り離し位置の保持が行なえるようにしている。
【００９３】
なお、内輪１１とスピンドル４間に縮設するスプリング８５の弾性は、スライダー２７と蓋２６の間に縮設したスプリング３１の弾性よりも小さく設定されている。
【００９４】
図１９（Ａ）は２駆走行状態を示し、第４の実施形態における図１７（Ａ）に対応し、また図１９（Ｂ）は４駆走行状態を示し、同じく図１７（Ｂ）に対応している。
【００９５】
図２０と図２１に示すハブクラッチ装置の第７の実施形態は、内輪１１と一体に一方向クラッチ１５が移動するタイプであり、内輪１１の外径面と外輪１３の内径面の間に一方向クラッチ１５を介在させ、内輪１１に外嵌固定したメタル軸受８６と外歯歯車２４の間で軸方向に固定化し、内輪１１と一体に移動するようにしている。
【００９６】
この第７の実施形態では、内輪１１の切り離し位置を保持するマグネット３３を蓋２６に固定すると共に、スライダー２７の外周部と蓋２６の内径部の間にベローズ８７を設け、気密室２９と３０を遮断している。
【００９７】
図２０は、スライダー２７と内輪１１が外側に移動し、外歯歯車２４が内歯歯車２５から切り離された２駆走行状態を示し、図２１は、スライダー２７と内輪１１が内側に移動し、外歯歯車２４が内歯歯車２５に噛み合った４駆走行状態を示している。
【００９８】
次に、図２２と図２３に示すハブクラッチ装置の第８の実施形態は、先に述べた第２の実施形態における外歯歯車２４と内歯歯車２５を省き、これに代えて、一方向クラッチを２個用い、前進方向と後進方向に配列したものである。
【００９９】
第８の実施形態において、前輪車軸２にセレーション溝１０を介して外嵌装した可動輪９を円筒状に形成し、この可動輪９の外側に各々独立して回転可能な２個の内輪１１ｂと１１ｃを同軸心状に並べて配置し、両内輪１１ｂと１１ｃは、内周寄りに通孔８４を有する支持メタル８８と止め輪８９で軸方向に移動しないように外輪１３側で保持されている。
【０１００】
外側に位置する第１の内輪１１ｂと外輪１３の間に、前進方向に作用する一方向クラッチ１５ａが組み込まれ、内側に位置する第２の内輪１１ｃと外輪１３の間に後進方向に作用する一方向クラッチ１５ｂが組み込まれている。
【０１０１】
前記可動輪９の外径面と両内輪１１ｂ、１１ｃの内径面とには、回転方向に結合すると共に、可動輪９の軸方向への移動を許容するセレーション溝８９が形成されている。このセレーション溝８９には、前進方向の一方向クラッチ１５ａと後進方向の一方向クラッチ１５ｂがトルク循環を起こさないよう、回転方向すきまが設けられている。該回転方向すきまは、一方向クラッチ１５ａ、１５ｂのスプラグ弾性変位量より大きくなるよう設定されている。
【０１０２】
なお、この第８の実施形態では、先の第６の実施形態と同様、可動輪９と支持メタル８８の間に、２駆走行状態への復帰用となるスプリング８５が縮設されている。
【０１０３】
図２２と図２３（Ａ）は２駆走行状態を示し、外方に移動したスライダー２７のマグネット３３が蓋２６に吸着し、スプリング８５で押されて外側に位置する可動輪９は、第１の内輪１１ｂと結合し、第２の内輪１１ｃとは結合が解かれた状態となる。
【０１０４】
この状態では、後進方向に作用する第２の一方向クラッチ１５ｂと前輪車軸２は完全に切離され、かつ、第１の内輪１１ｂは前輪車軸２に結合されるが、第１の内輪１１ｂと外輪１３の間に組み込んだ第１の一方向クラッチ１５ａは、フリーランニングし、ホイールハブのトルクが前輪車軸２に伝達されない２駆走行になると共に、トランスファを４輪駆動に切り換えると、第１の一方向クラッチ１５ａによって前輪にトルクが伝達され、前輪が駆動軸の回転を上回ったときフリーランニングしてパートタイム４輪駆動となる。
【０１０５】
図２３（Ｂ）は４駆走行に切り換えた状態を示し、マグネット３３が蓋２６から離脱してスライダー２７と可動輪９は内側へ移動し、可動輪９は第１と第２の両内輪１１ｂと１１ｃにわたって結合し、この状態がスプリング３１で保持される。
【０１０６】
図２３（Ｂ）のように、可動輪９が両内輪１１ｂと１１ｃに結合されると、前輪車軸２と両内輪１１ｂ、１１ｃは直結され、第１の一方向クラッチ１５ａで４輪駆動状態になり、第２の一方向クラッチ１５ｂの作用でエンジンブレーキも前後輪で同時に動かせることができる。
【０１０７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によると、２輪駆動状態と４輪駆動状態の切り換えを行なう圧力流体の作用時間をタイマーで設定したので、切り換え操作時のみ圧力流体を使用し、切り換わった後は大気圧に戻すことができ、このため圧力流体を使用する時間が短時間ですみ、ハブ部シールやスピンドル部シール、結合部材のシールの耐久性に問題がなくなり、従来のシールがそのまま使用できる。
【０１０８】
また、この発明のハブクラッチ装置を４輪駆動車の前輪と車軸間に組込むことにより、前輪駆動系を切離した状態で２駆走行できると共に、４駆走行時には前後輪を直結することができ、燃費と静粛性に優れ、路面の変化に正確に対応できる４輪走行を実現できる効果がある。
【０１０９】
更に、２輪駆動状態と４輪駆動状態の切り換えを行なう圧力流体の作用時間をタイマーで設定したハブクラッチ装置において、駆動部材と従動部材の間に一方向クラッチを２列に配置し、両一方向クラッチの作用方向を前進方向と後進方向の組み合せとし、駆動部材は、前進方向の一方向クラッチの内輪と常時結合し、後進方向の一方向クラッチの内輪と結合する位置と切り離す位置との間で移動するようにしたので、ホイールハブのトルクが前輪車軸に伝達されない２駆走行と、トランスファを４輪駆動に切り換えると、第１の一方向クラッチによって前輪にトルクが伝達され、前輪が駆動軸の回転を上回ったときフリーランニングするパートタイム４輪駆動と、第１の一方向クラッチで４輪駆動状態になると、第２の一方向クラッチの作用でエンジンブレーキも前後輪で同時に動かせることができる走行状態が得られることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】４輪駆動車に対するハブクラッチ装置の第１の実施形態を示す２輪駆動状態の縦断面図
【図２】同上の４輪駆動状態を示す縦断面図
【図３】４輪駆動車に対するハブクラッチ装置の第２の実施形態の装着例を示す縦断面図
【図４】同上要部を拡大した２輪駆動状態の縦断面図
【図５】同上要部を拡大した４輪駆動状態の縦断面図
【図６】図３の矢印VI−VIに沿う縦断面図
【図７】一方向クラッチの構造とスプラグを示す縦断面図
【図８】動作制御装置の説明図
【図９】同上の４輪駆動への切り換え時の状態を示す説明図
【図１０】同上の２輪駆動への切り換え時の状態を示す説明図
【図１１】第３の実施形態である動作制御装置の説明図
【図１２】同上の他の例を示す説明図
【図１３】第４の実施形態である動作制御装置の他の例を示す説明図
【図１４】同上の４輪駆動への切り換え時の状態を示す説明図
【図１５】同上の２輪駆動への切り換え時の状態を示す説明図
【図１６】第５の実施形態であるハブクラッチ装置縦断面図
【図１７】（Ａ）は同上の２輪駆動への切り換え状態を示す要部の拡大断面図、（Ｂ）は同４輪駆動への切り換え状態を示す要部の拡大断面図
【図１８】第６の実施形態であるハブクラッチ装置の縦断面図
【図１９】（Ａ）は同上の２輪駆動への切り換え状態を示す要部の拡大断面図、（Ｂ）は同４輪駆動への切り換え状態を示す要部の拡大断面図
【図２０】第７の実施形態であるハブクラッチ装置の縦断面図
【図２１】同上の４輪駆動への切り換え状態を示す縦断面図
【図２２】第８の実施形態であるハブクラッチ装置の縦断面図
【図２３】（Ａ）は同上の２輪駆動への切り換え状態を示す要部の拡大縦断面図、（Ｂ）は４輪駆動への切り換え状態を示す要部の拡大縦断面図
【符号の説明】
１  ハブクラッチ装置
２  前輪車軸
４  スピンドル
８  ホイールハブ
９  可動輪
１１、１１ｂ、１１ｃ  内輪
１３  外輪
１５、１５ａ、１５ｂ  一方向クラッチ
２０  スプラグ
２４  外歯歯車
２５  内歯歯車
２６  蓋
２７  スライダー
２８  シールリング
２９、３０  室
３１  スプリング
３３  マグネット
３４  第２エア通路
３５  第１エア通路
５１  負圧源
５２  負圧パイプ
５３  チェックバルブ
５４  負圧タンク
５５  第１の電磁弁
５６  第２の電磁弁
６０  電源
６１  ハブロックスイッチ
６２  タイマー
６２  第１のタイマー
６３  第２のタイマー
７３  正圧源
７４  正圧パイプ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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