JP2000326749A - 車両の前輪ハブ用回転伝達装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁クラッチを制御することで、車両の加速
時は直結４ＷＤと同等の駆動性を得ることができ、旋回
中はタイトコーナブレーキング現象を防止し、かつ、エ
ンジンブレーキトルクを自動的に４輪に分配することが
できる前輪ハブ用回転伝達装置を提供する。 【解決手段】 前後輪を直結した４輪駆動車の前輪に装
着され、駆動力の伝達、遮断の切り換えを行う車両の前
輪ハブ用回転伝達装置において、カム部材１７と外輪１
６を内外に回転可能に嵌合させ、そのカム部材１７と外
輪１６の間に、保持器２８と両方向係合可能な複数のロ
ーラ３１とを収納して２方向クラッチＡを形成すると共
に、ロータ４３を外輪１６側に連結した電磁クラッチＢ
を併設し、車両の全輪の回転数をセンサで検出し、前後
輪の回転数差と、予め設定した設定値とを比較し、後輪
側の回転数がその設定値を越えた時に、上記電磁クラッ
チＢをＯＮすることにより、２方向クラッチＡを結合さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、前後輪を直結し
た４輪駆動車の前輪上に取り付け、駆動力の伝達と遮断
の切り換えに用いられる車両の前輪ハブ用回転伝達装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】前後輪を直結した４輪駆動車（４ＷＤ）
に装着されているフリーハブ（マニュアルハブ、オート
ハブ、エアーハブ）で、舗装路のタイトコーナを旋回す
ると、タイトコーナブレーキング現象が発生するため、
ドライバーがトランスファーを２ＷＤにしなければなら
なかった。

【０００３】このような問題を解決するため、本出願人
は、特願平６−１４９６３０号や特願平６−１４９６０
６号で、ローラ型２ウエイクラッチと、あるいはスプラ
グ型２ウエイクラッチと、電磁コイルを使用した回転伝
達装置を提案している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この回転伝達装置によ
れば、トランスファーを４ＷＤのままで舗装路をタイト
コーナブレーキング現象なしに走行できることになる。
しかし、オーバランニング機能があるため、そのままで
は前輪側のエンジンブレーキがかからないことになる。

【０００５】また、電磁コイルを利用してエンジンブレ
ーキがかかるモードにすると、舗装路のタイトコーナを
旋回すると、タイトコーナブレーキング現象が発生し、
トランスファーを２ＷＤにしなければならないという点
で改善の余地が見いだされた。

【０００６】そこで、この発明の課題は、電磁クラッチ
を制御することで、車両の加速時は直結４ＷＤと同等の
駆動性を得ることができ、旋回中はタイトコーナブレー
キング現象を防止し、かつ、エンジンブレーキトルクを
自動的に４輪に分配することができる前輪ハブ用回転伝
達装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記のような課題を解決
するため、請求項１の発明は、前後輪を直結した４輪駆
動車の前輪に装着され、駆動力の伝達、遮断の切り換え
を行う車両の前輪ハブ用回転伝達装置において、駆動部
材と従動部材を内外に回転可能に嵌合させ、その駆動部
材と従動部材の間に、保持器と両方向係合可能な複数の
ローラとを収納して２方向クラッチを形成すると共に、
ロータを従動部材側に連結した電磁クラッチを併設し、
電磁クラッチに対する外部からの信号により上記保持器
をロータと着脱可能にした構成を採用したものである。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、上記駆動部材が、駆動軸に連結され、外径にカム面
が形成された円筒状カム部材であり、上記従動部材がハ
ブに連結され、内径に円筒面を形成した円筒状外輪であ
る構成を採用したものである。

【０００９】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、上記保持器の一端にローラを中立位置に支持するス
イッチばねを、また、他端に上記外輪の内部に回転自在
に支持されたアーマチュアを軸方向にスライド可能に連
結させた構成を採用したものである。

【００１０】請求項４の発明は、請求項１乃至３の発明
において、上記車両の全輪の回転数をセンサで検出し、
前後輪の回転数差と、予め設定した設定値とを比較し、
後輪側の回転数がその設定値を越えた時に、上記電磁ク
ラッチへの通電をＯＮするようにした構成を採用したも
のである。

【００１１】請求項５の発明は、請求項１乃至４の発明
において、上記ローラの軸方向中央部に同心溝を形成
し、その溝に弾性リングを弾性装着した構成を採用した
ものである。

【００１２】請求項６の発明は、請求項２の発明におい
て、上記カム面に僅かな凹みを形成し、上記ローラとの
係合角度を小さく設定した構成を採用したものである。

【００１３】

【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。

【００１４】図１はこの発明の回転伝達装置１を組み込
む４輪駆動車の車輪駆動系のレイアウトを示し、エンジ
ン２にトランスミッション３を介して連なるトランスフ
ァー４の出力が、フロントプロペラシャフト５とフロン
トディファレンシャル６で前輪７と、リアプロペラシャ
フト８で後輪９に伝達され、前輪駆動軸１０の端部に連
結した等速ジョイントのステム軸と一方前輪７の間に回
転伝達装置１が装着されている。

【００１５】上記４輪駆動車の全輪の回転数をセンサ１
１で個々に検出し、その検出回転数を制御コントローラ
（ＥＣＵ）１２に入力すると共に、トランスミッション
３とトランスファー４の回転検出値と、モード選択スイ
ッチ１３の信号も制御コントローラ１２に入力し、制御
コントローラ１２は、前後輪７、９の回転数差と、予め
設定した設定値とを比較し、後輪９側の回転数がその設
定値を越えた時に、上記回転伝達装置１に出力して作動
させるようになっている。

【００１６】上記回転伝達装置１は、図２に示すよう
に、等速ジョイント１４のステム軸１５上に２方向クラ
ッチＡと電磁クラッチＢを併設して形成されている。

【００１７】２方向クラッチＡは、従動部材である円筒
状の外輪１６の内部に駆動部材である円筒状のカム部材
１７が軸受１８を介して回転自在に収納され、該カム部
材１７の内径部にステム軸１５の先端部がスプライン１
９を介して一体に回転するよう結合されている。

【００１８】上記ステム軸１５に外嵌するスピンドル２
０がナックル２１に固定された固定部材となり、このス
ピンドル２０にハブ軸受２２を介してハブ２３が回転可
能に取り付けられ、ステム軸１５は、ナックル部の軸受
２４と２方向クラッチＡによる２点支持により支持さ
れ、２方向クラッチＡの外輪１６はハブ２３にボルト２
５で固定され、外端部が端壁１６ａにより閉鎖されてい
る。

【００１９】図２と図３のように、上記外輪１６の内径
面に円筒面２６が形成され、これに対応するようカム部
材１７に設けた大径部の外径面に、円周方向に所定の間
隔をおいて複数のカム面２７が形成され、各カム面２７
は、外輪１６の円筒面２６との間で円周方向の両側が狭
幅になる楔状空間を形成している。

【００２０】前記カム部材１７の外径部に環状の保持器
２８が外嵌挿入され、保持器２８の一端側は連成したプ
レート部２９を介してカム部材１７に回転可能となるよ
う支持され、他端側は後述する電磁クラッチＢのアーマ
チュアを介して回転自在に支持されている。

【００２１】この保持器２８には、図３（Ｂ）に示すよ
うに、円周方向にカム面２７と同数のポケット３０が形
成され、その各ポケット３０に係合子としてのローラ３
１が組み込まれている。ローラ３１はカム部材１７のカ
ム面２７に対して１個ずつ組み込まれており、保持器２
８によって円周方向に所定量移動すると、カム面２７と
円筒面２６の間に係合し、外輪１６とカム部材１７を回
転方向に一体化する。

【００２２】図３乃至図５のように、保持器２８のプレ
ート部２９と、カム部材１７の端面に設けたスイッチば
ね３２の収納部３３の周壁３４の両者には、円周方向の
一部に切り欠き３５、３６があり、そこに弾性部材であ
るスイッチばね３２を撓ませて両端部３２ａ、３２ａを
セットする。

【００２３】保持器２８とカム部材１７は互いの切り欠
き３５、３６が合致しているとき、カム部材１７のカム
面２７と保持器２８のポケット３０及びローラ３１の位
置関係は、図３（Ｂ）の如く、ローラ３１と外輪１６の
間に隙間が存在するように設定されている。従って、ス
イッチばね３２がセットされていると、ローラ３１が中
立位置に保持され、カム部材１７と外輪１６は係合され
ず空転可能な状態となる。

【００２４】上記ローラ３１は、図３（Ａ）の如く、軸
方向中央部に同心溝３７を形成し、その溝３７に弾性リ
ング３８を弾性装着してカム部材１７のカム面２７に押
さえられており、ローラ３１が中立位置にある状態で、
ローラ３１、カム部材１７、保持器２８と外輪１６は空
転状態になるが、この時、ローラ３１と外輪１６は非接
触となるため、摩擦や異常摩耗の発生を防止することが
できる。

【００２５】また、カム部材１７に設けたカム面２７
は、図３（Ｂ）に示すように、Ｖ字状やＵ字状等の狭角
形状の僅かな凹みによって形成し、この凹み内にローラ
３１を納めることで、上記ローラ３１との係合角度を小
さく設定している。この事により、回転伝達装置１が駆
動系の最終位置に設置される不利の解消、即ち、デファ
レンシャル装置等の減速装置を通過することにより、回
転数が遅くなることで係合に時間を要し、車体へのショ
ックの発生を起こすのを防止する役目を果たすことがで
きる。

【００２６】前記電磁クラッチＢは、外輪１６の開放端
側の内部に組み込まれており、電磁石３９を収納した固
定用ロータ４０が、ハブ軸受固定用ナット４１を介して
スピンドル２０に回転不能に固定され、外輪１６の内径
に挿入されて回り止めとなるロータガイド４２と、ロー
タガイド４２内に嵌合し、かつ、電磁石３９に対して回
転可能に外嵌するロータ４３がロータガイド４２と回り
止めピン４４で外輪１６に回転不能に結合され、ロータ
４３とロータガイド４２の対向するフランジ面間に、ア
ーマチュア４５が軸方向隙間をもって挟み込まれ、ロー
タ４３とアーマチュア４５の対向面間に皿ばねのごとき
弾性部材４６ａが設けられている。

【００２７】なお、電磁クラッチＢのリード線４７は、
スピンドル２０の外径部の溝の中を通ってフランジ２０
ａの外径部に引き出されている。

【００２８】上記ロータ４３とロータガイド４２、外輪
１６はいかなるときも相対回転しないと共に、ロータ４
３が外輪１６に固定された摩擦部材となり、また、アー
マチュア４５は、電磁石３９への通電のＯＮによる磁力
によってロータ４３に移動吸着され、弾性部材４６ａは
ロータガイド４２のフランジ面に向けてアーマチュア４
５を軽く付勢し、電磁石３９への通電をＯＦＦしたと
き、ロータ４３に対して非接触として摩耗が発生するの
を防止している。

【００２９】ここで、ロータガイド４２は非磁性体材料
からなり、アーマチュア４５が外輪１６へ接触して磁力
が外輪１６へ漏洩しないように設定している。外輪１６
へ磁力が逃げると、意図するアーマチュア４５の吸着力
が得られないばかりか、吸着できないこともある。

【００３０】このように、ロータガイド４２とロータ４
３の摩擦面との間にアーマチュア４５を遊嵌することに
よって、これら二つの部品によってアーマチュア４５の
移動量を管理調節することができ、なおかつ、外輪１６
への磁力の漏洩を防止することができることになる。

【００３１】前記した２方向クラッチＡにおいて、保持
器２８の電磁クラッチＢ側となる他端側に一対の突起４
６が延長状に設けられ、上記アーマチュア４５のスリッ
ト部４７に突起４６がはめ込まれ、これにより、保持器
２８とアーマチュア４５は回転方向に一体となるよう結
合され、アーマチュア４５は保持器２８に対して回転不
能で軸方向の移動は可能となっている。

【００３２】即ち、ロータ４３は外輪１６とつながって
おり、アーマチュア４５は、保持器２８、スイッチばね
３２を介してカム部材１７とつながっているため、外輪
１６とカム部材１７の相対回転が可能である。

【００３３】この発明の回転伝達装置は、上記のような
構成であり、モード切り替えスイッチ１３をＡＵＴＯモ
ードにセットした状態で、電磁クラッチＢの電磁石３９
への通電がＯＦＦのときは、２方向クラッチＡはスイッ
チばね３２の作用により、ローラ３１が円筒面２６に係
合しない中立位置に保持され、カム部材１７と外輪１６
は空転可能になり、ステム軸１５と外輪１６は切り離さ
れているので、前輪７に駆動が伝わらず、２ＷＤの走行
となる。

【００３４】上記の状態での走行において、全輪の回転
数をセンサ１１で個々に検出し、その検出回転数を制御
コントローラ１２に入力し、制御コントローラ１２は、
前後輪７、９の回転数差と、予め設定した設定値とを比
較し、後輪９側の回転数がその設定値を越えた時に出力
し、回転伝達装置１の電磁クラッチＢにおける電磁石３
９に対する通電をＯＮする。

【００３５】上記電磁石３９に対する通電の制御におい
て、後輪９側の回転数を制御コントローラ１２に入力し
た設定値と比較するのは、振動や外乱、タイヤの摩耗状
態により、ＯＮ−ＯＦＦを頻繁に繰り返すといった不具
合が発生するからである。

【００３６】電磁石３９への通電がＯＮになると、電磁
石３９の磁力でアーマチュア４５がロータ４３に吸着さ
れ、この状態でカム部材１７と外輪１６が相対回転しよ
うとすると、アーマチュア４５とロータ４３間に発生し
た摩擦力によって、保持器２８と外輪１６を一体化させ
るため、ローラ３１をカム面２７の中立位置から楔空間
の係合位置へ移動し、外輪１６とカム部材１７を係合す
る。従って、電磁石３９への通電をＯＮすると、カム部
材１７と外輪１６がロックし、カム部材１７の回転が外
輪１６に伝達されることにより、前輪７が駆動されて４
ＷＤの状態となる。

【００３７】この回転伝達装置１は、前後輪７、９の回
転数差と予め設定した設定値とを比較して、電磁クラッ
チＢへの通電をＯＮ−ＯＦＦ制御することにより、ロー
ラ型２方向クラッチＡのカム面２７と保持器２８の周方
向の位相を変化させるようにしているので、車両の加速
時は、前輪７に対して後輪９側の回転数が上回ると、２
方向クラッチＡの結合で直結４ＷＤと同等の駆動性を得
ることができ、旋回中は前輪７と後輪９の回転数に差が
なくなって２方向クラッチＡは切り離され、２ＷＤの状
態となってタイトコーナブレーキング現象の発生を防止
し、なおかつ、エンジンブレーキ時に、後輪がスリップ
して回転数の差が出て、設定値を上回ると、２方向クラ
ッチＡの結合でエンジンブレーキトルクは４輪に配分さ
れる。

【００３８】また、ＡＢＳ作動時は、２方向クラッチＡ
が切り離されて前後輪７、９の拘束力を遮断することに
より、ＡＢＳの制御性を向上させることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上のように、この発明によると、前後
輪を直結した４輪駆動車の前輪に装着される前輪ハブ用
回転伝達装置において、ローラ型２方向クラッチと電磁
クラッチを併設し、電磁クラッチに対する外部からの信
号により上記２方向クラッチの保持器を電磁クラッチの
ロータと着脱可能にしたので、電磁クラッチに対する通
電のＯＮ−ＯＦＦを行うことで、４ＷＤと２ＷＤの切り
換えが自動的に行え、特に、車両の全輪の回転数をセン
サで検出し、前後輪の回転数差と、予め設定した設定値
とを比較し、後輪側の回転数がその設定値を越えた時
に、上記電磁クラッチをＯＮすることにより、車両の加
速時は直結４ＷＤと同等の駆動性を得ることができ、旋
回中はタイトコーナブレーキング現象を防止し、かつ、
エンジンブレーキトルクを自動的に４輪に分配すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】回転伝達装置を用いた４輪駆動車の車輪駆動系
のレイアウトを示す平面図

【図２】回転伝達装置の縦断面図

【図３】（Ａ）は図２の要部を拡大した縦断面図、
（Ｂ）は（Ａ）の矢印ｂ−ｂに沿う断面図

【図４】スイッチばねの部分を示す側面図

【図５】（Ａ）はカム部材の側面図、（Ｂ）同縦断面図

【符号の説明】

１ 回転伝達装置 ７ 前輪 ９ 後輪 １０ 前輪駆動軸 １１ センサー １６ 外輪 １７ カム部材 ２６ 円筒面 ２７ カム面 ２８ 保持器 ３１ ローラ ３２ スイッチばね ３９ 電磁石 ４２ ロータガイド ４３ ロータ ４５ アーマチュア Ａ ２方向クラッチ Ｂ 電磁クラッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D036 GA12 GB05 GD08 GG40 GH20 GH22 GH25 3D043 EA02 EA16 EB03 EB07 EB12 EE07

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前後輪を直結した４輪駆動車の前輪に装
   着され、駆動力の伝達、遮断の切り換えを行う車両の前
   輪ハブ用回転伝達装置において、駆動部材と従動部材を
   内外に回転可能に嵌合させ、その駆動部材と従動部材の
   間に、保持器と両方向係合可能な複数のローラとを収納
   して２方向クラッチを形成すると共に、ロータを従動部
   材側に連結した電磁クラッチを併設し、電磁クラッチに
   対する外部からの信号により上記保持器をロータと着脱
   可能にしたことを特徴とする車両の前輪ハブ用回転伝達
   装置。
2. 【請求項２】 上記駆動部材が、駆動軸に連結され、外
   径にカム面が形成された円筒状カム部材であり、上記従
   動部材がハブに連結され、内径に円筒面を形成した円筒
   状外輪であることを特徴とする請求項１に記載の車両の
   前輪ハブ用回転伝達装置。
3. 【請求項３】 上記保持器の一端にローラを中立位置に
   支持するスイッチばねを、また、他端に上記外輪の内部
   に回転自在に支持されたアーマチュアを軸方向にスライ
   ド可能に連結させたことを特徴とする請求項２に記載の
   車両の前輪ハブ用回転伝達装置。
4. 【請求項４】 上記車両の全輪の回転数をセンサで検出
   し、前後輪の回転数差と、予め設定した設定値とを比較
   し、後輪側の回転数がその設定値を越えた時に、上記電
   磁クラッチへの通電をＯＮするようにしたことを特徴と
   する請求項１乃至３の何れかに記載の車両の前輪ハブ用
   回転伝達装置。
5. 【請求項５】 上記ローラの軸方向中央部に同心溝を形
   成し、その溝に弾性リングを弾性装着したことを特徴と
   する請求項１乃至４の何れかに記載の車両の前輪ハブ用
   回転伝達装置。
6. 【請求項６】 上記カム面に僅かな凹みを形成し、上記
   ローラとの係合角度を小さく設定したことを特徴とする
   請求項２に記載の車両の前輪ハブ用回転伝達装置。