JP2002283864A - ４輪駆動車のディファレンシャル装置 - Google Patents

４輪駆動車のディファレンシャル装置

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JP2002283864A JP2001088873A JP2001088873A JP2002283864A JP 2002283864 A JP2002283864 A JP 2002283864A JP 2001088873 A JP2001088873 A JP 2001088873A JP 2001088873 A JP2001088873 A JP 2001088873A JP 2002283864 A JP2002283864 A JP 2002283864A
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透 加賀田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２駆、ディファレンシャルフリーの４駆、及
びディファレンシャルロックの４駆の３つの駆動状態の
いずれかを適宜選択可能な４輪駆動車のディファレンシ
ャル装置において小型化かつ低コスト化可能なものを提
供すること。 【解決手段】 ディファレンシャルケース２４と、サイ
ドギヤ２８と、ハブ４２と、ディファレンシャルケース
２４、サイドギヤ２８、及びハブ４２とを互いに連結・
連結解除可能な切換機構４３を、２分割された第１スリ
ーブ５０、第２スリーブ５１、及びピン５３、スナップ
リング５２等により構成し、第２スリーブ５１を唯一の
アクチュエータ４５により第１の位置〜第３の位置まで
適宜駆動することにより、３つの駆動状態を適宜切換可
能にした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は２輪駆動状態、ディ
ファレンシャルフリーの４輪駆動状態、及びディファレ
ンシャルロックの４輪駆動状態の３つの状態のいずれか
を適宜選択可能な４輪駆動車のディファレンシャル装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、例えば特開平８−８５３５５
号公報等に記載されているように、２輪駆動状態、ディ
ファレンシャルフリーの４輪駆動状態、及びディファレ
ンシャルロックの４輪駆動状態の３つの状態のいずれか
を適宜選択可能な４輪駆動車のディファレンシャル装置
が知られている。上記公報に記載のものにおいては、駆
動軸からの駆動力が伝達され回転するディファレンシャ
ルケースと、ディファレンシャルケース内に配設されデ
ィファレンシャルケースに伝達された駆動力を適宜分配
して一対の車輪に伝達するための一対のサイドギヤとを
有するディファレンシャルと、一方の車輪とともに一体
回転するドライブシャフトと、この一方の車輪側のサイ
ドギヤと一方の車輪側のドライブシャフトとを連結・連
結解除するための第１スリーブと、この第１スリーブの
外周面にスプライン結合されこの一方の車輪側のドライ
ブシャフトとディファレンシャルケースとを連結・連結
解除するための第２スリーブとを有し、第１スリーブの
位置を切り替えることにより２輪駆動状態とディファレ
ンシャルフリーの４輪駆動状態とを切り換え、第２スリ
ーブの位置を切り換えることによりディファレンシャル
フリーの４輪駆動状態とディファレンシャルロックの４
輪駆動状態とを切り換える技術が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報に開
示された技術においては、第１スリーブ及び第２スリー
ブの位置を切り換えるためのアクチュエータがそれぞれ
別個に１つづつ必要であり、アクチュエータが２つ必要
となっている。従って、ディファレンシャル装置全体が
大型化するとともにコストアップに繋がるという問題が
あった。
【０００４】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、２輪駆動状態、ディファレンシャルフ
リーの４輪駆動状態、及びディファレンシャルロックの
４輪駆動状態の３つの状態のいずれかを適宜選択可能な
４輪駆動車のディファレンシャル装置において小型化か
つ低コスト化可能なものを提供することを技術的課題と
するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、駆動軸からの駆動力が伝達され回転する
ディファレンシャルケースと、前記ディファレンシャル
ケース内に配設され前記ディファレンシャルケースに伝
達された駆動力を適宜分配して一対の車輪に伝達するた
めの一対のサイドギヤとを有するディファレンシャル
と、前記一対の車輪の車軸上に設けられ、一方の車輪と
ともに一体回転する回転部材と、前記ディファレンシャ
ルケース、前記一方の車輪側のサイドギヤ、及び前記回
転部材とを互いに連結・連結解除可能な切換機構と、前
記切換機構を駆動するアクチュエータとを備え、前記ア
クチュエータにより前記切換機構を前記車軸方向に駆動
して、前記回転部材と前記一方のサイドギヤとの連結が
解除された２輪駆動状態、前記回転部材と前記一方のサ
イドギヤのみが連結されたディファレンシャルフリーの
４輪駆動状態、及び前記回転部材と前記一方のサイドギ
ヤと前記ディファレンシャルケースの全てが連結された
ディファレンシャルロックの４輪駆動状態の３つの状態
のいずれかに適宜選択可能な４輪駆動車のディファレン
シャル装置において、前記切換機構は、前記回転部材と
常時連結されているとともに前記回転部材に対して前記
車軸方向に相対移動することにより前記一方のサイドギ
ヤと連結・連結解除可能な第１部材と、前記第１部材と
常時連結されているとともに前記第１部材に対して前記
車軸方向に相対移動することにより前記ディファレンシ
ャルケースと連結・連結解除可能であり、唯一の前記ア
クチュエータにより前記車軸方向に駆動される第２部材
と、前記回転部材に対する前記第１部材の相対移動及び
前記第１部材に対する前記第２部材の相対移動を適宜禁
止する相対移動禁止機構とからなり、前記相対移動禁止
機構は、前記第２部材の位置が前記２輪駆動状態に対応
する第１の位置から前記ディファレンシャルフリーの４
輪駆動状態に対応する第２の位置までの範囲内にあると
きは、前記第１部材に対する前記第２部材の相対移動の
みを禁止し前記第１部材と前記第２部材とを前記回転部
材に対して一体的に相対移動させ、前記第２部材の位置
が前記ディファレンシャルフリーの４輪駆動状態に対応
する前記第２の位置から前記ディファレンシャルロック
の４輪駆動状態に対応する第３の位置までの範囲内にあ
るときは、前記回転部材に対する前記第１部材の相対移
動のみを禁止し前記第１部材を前記車軸方向に固定した
状態にて前記第２部材を前記第１部材に対して相対移動
させるように構成されていることを特徴とする４輪駆動
車のディファレンシャル装置とした。
【０００６】本発明によれば、唯一のアクチュエータに
より第２部材を第１の位置に移動させれば、回転部材と
一方のサイドギヤとの連結が解除された２輪駆動状態と
なる。第２部材を第２の位置に移動させれば、第１部材
も第２部材と一体的に移動して、第１部材を介して回転
部材と一方のサイドギヤのみが連結されたディファレン
シャルフリーの４輪駆動状態となる。さらに第２部材を
第３の位置に移動させれば、第１部材はその位置に固定
されたまま第２部材のみが移動して、第２部材及び第１
部材を介してディファレンシャルケースと回転部材が連
結されるとともに、第１部材を介して回転部材と一方の
サイドギヤが連結されるので、結局回転部材と一方のサ
イドギヤとディファレンシャルケースの全てが連結され
たディファレンシャルロックの４輪駆動状態となる。従
って、第２部材を駆動する唯一のアクチュエータのみに
より、２輪駆動状態、ディファレンシャルフリーの４輪
駆動状態、及びディファレンシャルロックの４輪駆動状
態の３つの状態のいずれかを適宜選択可能な４輪駆動車
のディファレンシャル装置を提供することができるの
で、装置全体を小型化かつ低コスト化することが可能と
なる。
【０００７】なお、本発明において第１部材と第２部材
とを一体化して、その部材を唯一のアクチュエータによ
り第１の位置、第２の位置、及び第３の位置に駆動する
ことにより上記３つの状態に切り換える構造をとること
も可能である。しかし、第１部材と第２部材とを一体化
してしまうと、その部材が第２の位置にあって回転部材
と一方のサイドギヤとがその部材を介して連結されてお
り、かつこれら各部材に駆動トルクがかかっている状態
において、さらにその部材を第３の位置まで移動させよ
うとすると、駆動トルクにより各部材間の連結部に発生
している摩擦力に抗してその部材を移動させる必要があ
る。従って、アクチュエータを高出力化する必要があ
る。しかし、本発明においては、第２部材が第２の位置
にあり回転部材と一方のサイドギヤとが第１部材を介し
て連結されている状態から、第２部材を第３の位置まで
移動させる際には、第２部材のみが移動し、移動する際
の抵抗力が大きい第１部材を移動する必要がない。従っ
て、本発明においては、第１部材と第２部材とを別体に
構成したことにより、アクチュエータ自体を低出力化す
ることができ、かかる観点からも装置全体の小型化に貢
献することができる。
【０００８】より好ましくは、前記回転部材、前記第１
部材、前記第２部材、前記一方のサイドギヤ、及び前記
ディファレンシャルケースは、同軸上に配置され、前記
第２部材は、略円筒状を呈しているとともに略円筒状の
前記第１部材の外周部にスプライン結合されており、前
記第１部材は、前記回転部材の外周部にスプライン結合
されており、前記第１部材と前記一方のサイドギヤとの
連結、及び前記第２部材と前記ディファレンシャルケー
スとの連結もスプライン結合により行なわれるようにす
るとよい。これによれば、回転部材、第１部材、及び第
２部材を３重のスリーブ構造にすることができ、スペー
ス効率に優れたより小型化された装置を提供することが
可能となる。
【０００９】さらに好ましくは、前記相対移動禁止機構
は、前記回転部材の外周面のうち前記一方のサイドギヤ
側に設けられた外周溝と、前記第２部材の内周面におい
て前記車軸方向所定の位置から前記ディファレンシャル
ケースと反対方向に向けて設けられた縮径部と、前記第
２部材の前記ディファレンシャルケース側端近傍におい
て前記第２部材に一体固設されるとともに前記第１部材
の前記一方のサイドギヤ側端面と当接可能なスナップリ
ングと、前記第１部材において径方向に設けられた貫通
孔内に摺動可能に挿入されたピンから構成され、前記第
２部材の位置が前記第１の位置から前記第２の位置まで
の範囲内にあるときは、前記ピンの径内端が前記回転部
材の外周面に当接することにより前記ピンの径外端が前
記第１部材の外周面に突出して前記第２部材の縮径部の
肩部に係合するとともに前記スナップリングと前記第１
部材の前記一方のサイドギヤ側端面とが係合し、前記第
２部材の位置が前記第２の位置から前記第３の位置まで
の範囲内にあるときは、前記ピンの径外端が前記第２部
材の縮径部に当接することにより前記ピンの径内端が前
記第１部材の内周面に突出して前記回転部材の外周溝に
嵌合するようにするとよい。
【００１０】これによれば、第１部材と第２部材と相対
移動禁止機構からなる切換機構において、相対移動禁止
機構を構成するにあたり、回転部材の外周面のうち一方
のサイドギヤ側に外周溝を設け、第２部材の内周面にお
いて車軸方向所定の位置からディファレンシャルケース
と反対方向に向けて縮径部を設け、第２部材のディファ
レンシャルケース側端近傍において第２部材に一体固設
されるとともに第１部材の一方のサイドギヤ側端面と当
接可能なスナップリングを配設し、第１部材において径
方向に設けられた貫通孔内にピンを摺動可能に挿入する
のみで構成することができるので、低コストかつ組み付
け容易な装置を提供することが可能となる。
【００１１】すなわち、相対移動禁止機構は、第２部材
が第１の位置から第２の位置までの範囲内にあるとき
は、第１部材と第２部材とを車軸方向に一体化させる必
要があるところ、かかる範囲内では、ピンの径内端が回
転部材の外周面に当接することによりピンの径外端が第
１部材の外周面に突出して第２部材の縮径部の肩部に係
合しているので、第２部材のディファレンシャルケース
方向への移動時には第２部材とともに第１部材も一体的
に移動する。また、さらに、スナップリングと第１部材
の一方のサイドギヤ側端面とが係合しているので、第２
部材のディファレンシャルケース方向と反対の方向への
移動時にも第２部材とともに第１部材は一体的に移動す
る。従って、第２部材が第１の位置から第２の位置まで
の範囲内にあるときは、第２部材の両車軸方向への移動
に対して第１部材は第２部材と一体的に移動することに
なる。
【００１２】一方、相対移動禁止機構は、第２部材が第
２の位置から第３の位置までの範囲内にあるときは、回
転部材と第１部材とを車軸方向に一体化させる必要があ
るところ、かかる範囲内では、ピンの径外端が第２部材
の縮径部に当接することによりピンの径内端が第１部材
の内周面に突出して回転部材の外周溝に嵌合しているの
で、第１部材は、ピンを介して回転部材と車軸方向に一
体化され、第１部材とスプライン結合された第２部材の
みが第１部材と独立して車軸方向へ移動可能となる。
【００１３】このように、第２部材が第１の位置から第
２の位置の範囲内にあるときと、第２部材が第２の位置
から第３の位置の範囲内にあるときとで、第１部材の貫
通孔に挿入されたピンの径外端が第１部材の外周面から
突出するかピンの径内端が第１部材の内周面から突出す
るかを切換えることにより、相対移動を禁止する対象を
切換えることが可能となっている。
【００１４】かかるピンの突出態様の切換は、第２部材
が第２の位置を通過する際に行なわれる。すなわち、第
２部材が唯一のアクチュエータにより第１の位置から第
２の位置に移動する際には、当初、ピンの径内端が回転
部材の外周面に当接した状態であり、ピンの径外端が第
２部材の縮径部の肩部との当接力により径内方向への力
（分力）を受けていても、径内方向へ移動することなく
第１部材の外周面に突出している（これにより第１部材
と第２部材とが一体化されている）が、第２部材が第２
の位置に達する段階になると、ピンの径内端が回転部材
の外周面に設けられた外周溝と対面し始め、ピンは、第
２部材の縮径部の肩部から受ける径内方向への当接力に
より、径内方向へ移動し始め、かかる外周溝へ嵌合し始
める。第２部材が第２位置を越えて第３の位置へ移動開
始する段階では、ピンの径内方向への移動は完了しピン
の径内端は完全に外周溝へ嵌合している。このときピン
の径外端は第２部材の縮径部の肩部ではなく縮径部の内
面と当接しており、ピンが径外方向へ移動することが禁
止される。このピンの径内端の外周溝への嵌合により、
第１部材と第２部材との相対移動が可能となるとともに
回転部材と第１部材との相対移動が禁止され、第２部材
は、第１部材とは独立して第２の位置から第３の位置へ
移動することになる。
【００１５】また、第２部材が第３の位置から第２の位
置に移動する際には、当初、ピンの径外端は第２部材の
縮径部の内面と当接しており、ピンが径外方向へ移動す
ることが禁止されている状態で、第２部材のみが移動す
るが、第２部材が第２の位置に達する段階になると、第
２部材に固設されたスナップリングと第１部材の一方の
サイドギヤ側端面とが係合を開始する。これと同時期に
ピンの径外端は、第２部材の縮径部の内面ではなく縮径
部の肩部と対面し始める。従って、ピンは、徐々に径外
方向へ移動可能となるが、このとき第１部材は、第２部
材と一体のスナップリングとの当接力により第２部材と
一体で移動を開始しようとしており、このスナップリン
グからの当接力と外周溝の溝形状との相乗効果により、
ピンは、径外方向への力（分力）が与えられ、径外端が
縮径部の肩部と当接しながら徐々に径外方向へ移動を開
始する。第２部材が第２位置を越えて第１の位置へ移動
開始する段階では、ピンの径外方向への移動は完全に完
了し、ピンの径外端は縮径部の肩部と係合可能な位置に
達している。このときピンの径内端は回転部材の外周溝
から完全に脱出し回転部材の外周面と当接しており、ピ
ンが径内方向へ移動することが禁止される。このピンの
径外方向への移動により第１部材と回転部材との相対移
動が可能となるとともに、第１部材は、第２部材と一体
のスナップリングを介して、第２部材とともに第２の位
置から第１の位置へ移動することになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を用いて説明する。まず、図１を用いて、本発明の実
施形態に係る４輪駆動車のディファレンシャル装置を搭
載した車両の概略について説明する。なお、以下説明す
る車両は、後輪には常にエンジンの駆動力が伝達される
とともに、前輪には本発明に係るディファレンシャル装
置を適宜切換えることによりエンジンの駆動力が伝達さ
れる４輪駆動状態とエンジンの駆動力が伝達されない２
輪駆動（後輪駆動）状態とを切換え可能なものとして説
明する。
【００１７】図1において、本車両は、駆動源であるエ
ンジン１の出力側に連結された変速機２を有し、この変
速機２の出力側には、駆動軸３が連結されている。駆動
軸３の前輪側端には本発明に係るディファレンシャル装
置４が連結されており、駆動軸３の後輪側端には、公知
のディファレンシャル装置１０が連結されている。
【００１８】ディファレンシャル装置４の出力側には、
ドライブシャフト５，７を介して前輪６，８が連結され
ており、公知のディファレンシャル装置１０の出力側に
は、ドライブシャフト１１，１３を介して後輪１２，１
４が連結されている。駆動軸３から公知のディファレン
シャル装置１０に入力される駆動力は、適宜分配されて
常に後輪１２，１４に伝達されるが、駆動軸３から本発
明に係るディファレンシャル装置４に入力される駆動力
は、後述する本発明に係るディファレンシャル装置４の
切換機構４３の切換状態により、前輪６，８に伝達され
なかったり、ディファレンシャルフリー状態で伝達され
たり、ディファレンシャルロック状態で伝達されたりす
る。以下、図２を用いて、本発明に係るディファレンシ
ャル装置４の概略について説明する。
【００１９】本発明に係るディファレンシャル装置４の
大略的概観は、ハウジング２０と、ハウジング２０にボ
ルト２２にて固定されたハウジング２１と、ハウジング
２０にボルトにて固定されたアクチュエータ４５から構
成される。ハウジング２０，２１内には、ディファレン
シャル２６が収容されている。
【００２０】ディファレンシャル２６は、ベアリング３
３により回転可能に支持されたディファレンシャルケー
ス２４と、このディファレンシャルケース２４と一体的
に固定されたピニオンシャフト３１と、ピニオンシャフ
ト３１に支持されピニオンシャフト３１のまわりを自転
可能な２つのピニオン２９，３０と、これらピニオン２
９，３０と互いに噛合し図２において左右に設けられた
一対のサイドギヤ２８，２７とから構成されている。こ
のディファレンシャルケース２４は、ボルト２５によ
り、ベアリング３２により回転可能に支持されたリング
ギヤ２３と一体的に固定され、リングギヤ２３と一体回
転可能となっている。ディファレンシャル２６の詳細な
機械的構成及び作動は周知であるので、ここではその詳
細な説明を省略する。
【００２１】リングギヤ２３は、ベアリング３５により
回転可能に支持されたピニオンギヤ３４と噛合してお
り、ピニオンギヤ３４は、ヨーク３６を介して駆動軸３
（図１参照）と連結されている。従って、駆動軸３の駆
動力は、ヨーク３６、ピニオンギヤ３４、リングギヤ２
３を介してディファレンシャルケース２４に伝達される
ようになっている。
【００２２】一対のサイドギヤ２８，２７のうち、サイ
ドギヤ２７は、出力軸３７がスプライン結合されてお
り、出力軸３７は、ボールジョイント３８を介してドラ
イブシャフト５、ひいては右前輪６と連結されている。
従って、サイドギヤ２７は、常に右前輪６と連結されて
いる。
【００２３】また、サイドギヤ２８（一方のサイドギ
ヤ）は、出力軸４０とは直接的には連結されておらず、
後述する切換機構４３の切換状態により、間接的にハブ
４２（回転部材）と連結可能となる。ハブ４２は、ベア
リング４１により回転可能に支持されているとともに出
力軸４０とスプライン結合されており、出力軸４０はボ
ールジョイント３９を介してドライブシャフト７、ひい
ては左前輪７（一方の車輪）と連結されている。従っ
て、サイドギヤ２８は、後述する切換機構４３の切換状
態により、左前輪８と連結される場合と連結されない場
合がある。また、サイドギヤ２８がハブ４２と結合し左
前輪８と連結されている場合においても、後述する切換
機構４３の切換状態により、ハブ４２とディファレンシ
ャルケース２４とが連結される場合と連結されない場合
がある。
【００２４】ここで、サイドギヤ２８がハブ４２と連結
していない状態においては、エンジン１の駆動力は、左
前輪８と連結されていないサイドギヤ２８に全て逃げて
しまい、エンジン１の駆動力が前輪６，８には伝達され
ない２輪駆動状態（後輪駆動状態）となる。また、サイ
ドギヤ２８がハブ４２と連結している状態においてハブ
４２とディファレンシャルケース２４とが連結していな
い状態においては、左右の前輪６，８はディファレンシ
ャル２６の作用により互いに独立して回転可能となるの
で、エンジン１の駆動力が左右の前輪６，８に適宜配分
されるディファレンシャルフリーの４輪駆動状態とな
る。さらには、サイドギヤ２８がハブ４２と連結してい
る状態においてハブ４２とディファレンシャルケース２
４とが連結している状態においては、左前輪８とディフ
ァレンシャルケース２４とが一体的に回転しディファレ
ンシャル２６が作用しないので、エンジン１の駆動力が
左右の前輪６，８に直接伝達されるディファレンシャル
ロックの４輪駆動状態となる。従って、本ディファレン
シャル装置は、後述する切換機構４３を切換えることに
より、２輪駆動状態、ディファレンシャルフリーの４輪
駆動状態、及びディファレンシャルロックの４輪駆動状
態に適宜切換えることが可能となっている。
【００２５】後述する切換機構４３の切換は、唯一のア
クチュエータ４５により行なわれる。アクチュエータ４
５は、図示しないコントローラにより制御されるモータ
４９と、モータ４９の出力を減速する図示しない減速機
構と、図示しないスパイラルスプリングを介して減速機
構の出力が出力される出力ギヤ４６と、出力ギヤ４６の
回転を車軸方向（図２において左右方向）の変位に変換
するラック４７と、ラック４７に固定されたフォーク４
４とからなる。ラック４７は、ハウジング２０に固定さ
れたシャフト４８上を移動するようになっている。ま
た、フォーク４４の先端は、後述する切換機構４３内の
第２スリーブ５１（第２部材）の溝５１ａに係合してい
る。従って、図示しないコントローラによりモータ４９
を制御し、切換機構４３内の第２スリーブ５１の車軸方
向の位置を制御することにより、本ディファレンシャル
装置４は、上述した３つの状態に適宜切換ることが可能
となっている。
【００２６】以上、本発明に係るディファレンシャル装
置４の概略について説明した。次に、切換機構４３の機
械的構成及び作用について、図３〜図５を用いて説明す
る。図３は、切換機構４３が２輪駆動状態に対応する第
１の位置にある場合を示し、図４は、切換機構４３がデ
ィファレンシャルフリーの４輪駆動状態に対応する第２
の位置にある場合を示し、図５は、切換機構４３がディ
ファレンシャルロックの４輪駆動状態に対応する第３の
位置にある場合を示している。
【００２７】図３において、出力軸４０の外周にスプラ
イン結合されたハブ４２の外周には、車軸方向中央部よ
り図３において右側領域にスプライン４２ａが設けてお
り、スプライン４２ａのサイドギヤ２８側端近傍には、
環状の外周溝４２ｂが設けられている。このスプライン
４２ａの先端面は、ハブ４２の外周面を形成している。
【００２８】ハブ４２の外周には、略円筒状の第１スリ
ーブ５０（第１部材）が配設されており、第１スリーブ
５０の内外周には、車軸方向全体にわたってスプライン
５０ｂ、５０ａが設けられている。第１スリーブ５０
は、スプライン５０ｂとスプライン４２ａとによりハブ
４２とスプライン結合されており、ハブ４２に対して車
軸方向へ相対移動可能となっている。
【００２９】さらに、第１スリーブの外周には、略円筒
状の第２スリーブ５１（第２部材）が配設されており、
第２スリーブ５１の内周には、車軸方向中央部より図３
において左側領域にスプライン５１ｃが設けられてい
る。このスプライン５１ｃは第２スリーブ５１の内周面
における縮径部を形成しているとともに、スプライン５
１ｃの図３において右側に形成されたテーパー状の端面
は、縮径部の肩部５１ｄを形成している。第２スリーブ
５１は、スプライン５１ｃとスプライン５０ａとにより
第１スリーブ５０とスプライン結合されており、第１ス
リーブ５０に対して車軸方向へ相対移動可能となってい
る。また、第２スリーブ５１の外周には、車軸方向中央
部より図３において右側領域にスプライン５１ｂが設け
られている。
【００３０】第１スリーブ５０には、円周方向において
互いに対向する位置に２個所、径方向に貫通孔５０ｃが
設けられており、貫通孔５０ｃ内にはピン５３が１本づ
つそれぞれ摺動可能に挿入されている。ピン５３の本数
は、２本に限られるものではないことは言うまでもな
い。図３において、ピン５３は、径内端がハブ４２の外
周面（スプライン４２ａの先端面）に当接しており、こ
の状態では、ピン５３の径外端は、第１スリーブ５０の
外周面に突出するとともに第２スリーブ５１の縮径部の
肩部５１ｄと係合可能となっている。従って、図３にお
ける状態においては、第２スリーブ５１がアクチュエー
タ４５により右側に移動しようとすると、ピン５３の径
外端は第２スリーブ５１の縮径部の肩部５１ｄから径内
方向への外力を受けることになるが、ピン５３の径内端
はハブ４２の外周面に当接しているので、ピン５３は径
内方向へ移動することが禁止され、その結果、第１スリ
ーブ５０も第２スリーブ５１の右方向への移動に伴い一
体的に移動するようになっており、第２スリーブ５１の
第１スリーブ５０に対する相対移動が禁止される。
【００３１】また、第２スリーブ５１には、図３におい
て右側端近傍においてスナップリング５２が一体固設さ
れており、スナップリング５２は、第１スリーブ５０の
サイドギヤ２８側端面が当接可能となっている。従っ
て、第２スリーブ５１がアクチュエータ４５により図３
において左側に移動しようとすると、スナップリング５
２を介して、第１スリーブ５０も第２スリーブ５１の左
方向への移動に伴い一体的に移動するようになってお
り、第２スリーブ５１の第１スリーブ５０に対する相対
移動が禁止される。以上、切換機構４３は、第１スリー
ブ５０、第２スリーブ５１、及び相対移動禁止機構から
なり、相対移動禁止機構は、ピン５３、スナップリング
５２、スプライン５１ｃ（縮径部）、縮径部の肩部５１
ｄ、ハブ４２の外周面（スプライン４２ａの先端面）、
外周溝４２ｂから構成されている。
【００３２】サイドギヤ２８には図３において右側端部
近傍に外歯のスプライン２８ａが設けられており、スプ
ライン２８ａの車軸方向垂直方向の断面形状は、ハブ４
２のスプライン４２ａの車軸方向垂直方向の断面形状と
結合可能な形状となっている。また、ディファレンシャ
ルケース２４には図３において左側端部近傍に内歯のス
プライン２４ａが設けられており、スプライン２４ａの
車軸方向垂直方向の断面形状は、第２スリーブ５１のス
プライン５１ｂの車軸方向垂直方向の断面形状と結合可
能な形状となっている。すなわち、ハブ４２、第１スリ
ーブ５０、第２スリーブ５１、サイドギヤ２８、及びデ
ィファレンシャルケース２４は、全て同軸上に配置され
ている。従って、第２スリーブ５１の右方向への移動に
伴い第１スリーブ５０も右方向へ移動すれば、サイドギ
ヤ２８のスプライン２８ａは、第１スリーブ５０のスプ
ライン５０ｂと結合可能となっているとともに、第２ス
リーブ５１の右方向への移動に伴い第２スリーブ５１の
スプライン５１ｂもディファレンシャルケース２４のス
プライン２４ａと結合可能となっている。第１スリーブ
５０のスプライン５０ｂとサイドギヤ２８のスプライン
２８ａとが結合すれば、第１スリーブ５０を介してハブ
４２とサイドギヤ２８とが連結され、ディファレンシャ
ルフリーの４輪駆動状態となり、さらに、第２スリーブ
５１のスプライン５１ｂがディファレンシャルケース２
４のスプライン２４ａと結合すれば、第２スリーブ５１
と第１スリーブ５０を介してディファレンシャルケース
２４とハブ４２とが連結され、ディファレンシャルロッ
クの４輪駆動状態となるが、図３に示すような第２スリ
ーブ５１が第１の位置にある状態においては、第１スリ
ーブ５０のスプライン５０ｂとサイドギヤ２８のスプラ
イン２８ａとが結合していないので、２輪駆動状態とな
っている。
【００３３】以上、図３を用いて、切換機構４３の第２
スリーブ５１が２輪駆動状態にある第１の位置にある場
合についての切換機構４３の機械的構成及び作用につい
て説明した。次に、図４を用いて、切換機構４３の第２
スリーブ５１がディファレンシャルフリーの４輪駆動状
態にある第２の位置にある場合についての切換機構４３
の機械的構成及び作用について説明する。
【００３４】図４に示すように、切換機構４３が第２の
位置にある場合には、第１スリーブ５０のスプライン５
０ｂがサイドギヤ２８のスプライン２８ａと結合してお
り、第１スリーブ５０を介してハブ４２とサイドギヤ２
８とが連結されるので、ディファレンシャルフリーの４
輪駆動状態となっている。切換機構４３の第２スリーブ
５１が図３に示した第１の位置から図４に示す第２の位
置まで移動する間は、前述したように第１スリーブ５０
は第２スリーブ５１と一体的に移動するので、アクチュ
エータ４５を駆動して第２スリーブ５１を第１の位置か
ら第２の位置へ移動するのみで、２輪駆動状態からディ
ファレンシャルフリーの４輪駆動状態に切換えることが
可能である。
【００３５】ここで、図４に示すように第２スリーブ５
１が第２の位置にある場合には、ピン５３は、図３に示
す状態から径内方向へ移動し、第１スリーブ５０の内周
面に突出してハブ４２の外周溝４２ｂに嵌合している。
従って、ピン５３の径外端と第２スリーブ５１の縮径部
の肩部５１ｄとの係合が解除され、第２スリーブ５１
は、第１スリーブ５０に対して図４において相対的に右
方向へ移動可能となっている。また、ピン５３の径内端
がハブ４２の外周溝４２ｂに嵌合することにより、第１
スリーブ５０は、ハブ４２に対して図４において相対的
に右方向への移動が禁止される。すなわち、ピン５３
が、図３に示すように第１スリーブ５０の外周面に突出
しているか、図４に示すように第１スリーブ５０の内周
面に突出しているかで、相対移動が禁止される対象が切
換えられることになる。以下、ピン５３が図３に示す状
態から径内方向へ移動するときの作動を説明する。
【００３６】第２スリーブ５１がアクチュエータ４５に
より第１の位置から第２の位置に移動する際には、当
初、ピン５３の径内端がハブ４２の外周面４２ａに当接
した状態であり、ピン５３の径外端が第２スリーブ５１
の縮径部の肩部５１ｄとの当接力により径内方向への力
（分力）を受けていても、径内方向へ移動することなく
第１スリーブ５０の外周面に突出している（これにより
第１スリーブ５０と第２スリーブ５１とが一体化されて
いる）が、第２スリーブ５１が第２の位置に達する段階
になると、ピン５３の径内端がハブ４２の外周面に設け
られた外周溝４２ｂと対面し始め、ピン５３は、第２ス
リーブ５１の縮径部の肩部５１ｄから受ける径内方向へ
の当接力により、径内方向へ移動し始め、かかる外周溝
４２ｂへ嵌合し始める。第２スリーブ５１が第２位置を
越えて第３の位置へ移動開始する段階では、ピン５３の
径内方向への移動は完了しピン５３の径内端は完全に外
周溝４２ｂへ嵌合している。このときピン５３の径外端
は第２スリーブ５１の縮径部の肩部５１ｄではなく縮径
部５１ｃの内面と当接しており、ピン５３が径外方向へ
移動することが禁止される。このピン５３の径内端の外
周溝４２ｂへの嵌合により、第１スリーブ５０と第２ス
リーブ５１との相対移動が可能となるとともにハブ４２
と第１スリーブ５０との相対移動が禁止され、第２スリ
ーブ５１は、第１スリーブ５０とは独立して第２の位置
から後述する第３の位置（図５参照）へ移動することに
なる。
【００３７】以上、図４を用いて、切換機構４３の第２
スリーブ５１がディファレンシャルフリーの４輪駆動状
態にある第２の位置にある場合についての切換機構４３
の機械的構成及び作用について説明した。次に、図５を
用いて、切換機構４３の第２スリーブ５１がディファレ
ンシャルロックの４輪駆動状態にある第３の位置にある
場合についての切換機構４３の機械的構成及び作用につ
いて説明する。
【００３８】図５に示すように、切換機構４３が第３の
位置にある場合には、第１スリーブ５０のスプライン５
０ｂがサイドギヤ２８のスプライン２８ａと結合してい
るとともに、第２スリーブ５１のスプライン５１ｂがデ
ィファレンシャルケース２４のスプライン２４ａと結合
している。従って、第１スリーブ５０を介してハブ４２
とサイドギヤ２８とが連結されているとともに、第２ス
リーブ５１及び第１スリーブ５０を介してディファレン
シャルケース２４とハブ４２とが連結されており、ディ
ファレンシャルロックの４輪駆動状態となっている。切
換機構４３の第２スリーブ５１が図４に示した第２の位
置から図５に示す第３の位置まで移動する間は、前述し
たように第１スリーブ５０はハブ４２に固定され、第２
スリーブ５１のみが移動する。従って、アクチュエータ
４５を駆動して第２スリーブ５１を第２の位置から第３
の位置へ移動するのみで、ディファレンシャルフリーの
４輪駆動状態からディファレンシャルロックの４輪駆動
状態に切換えることが可能である。
【００３９】なお、本実施形態において第１スリーブ５
０と第２スリーブ５１とを一体化して、その部材をアク
チュエータ４５により第１の位置、第２の位置、及び第
３の位置に駆動することにより上記３つの状態に切り換
える構造をとることも可能である。しかし、第１スリー
ブ５０と第２スリーブ５１とを一体化してしまうと、そ
の部材が第２の位置にあってハブ４２とサイドギヤ２８
とがその部材を介して連結されており、かつこれら各部
材に駆動トルクがかかっている状態において、さらにそ
の部材を第３の位置まで移動させようとすると、駆動ト
ルクにより各部材間の連結部に発生している摩擦力に抗
してその部材を移動させる必要がある。従って、アクチ
ュエータ４５を高出力化する必要がある。しかし、本発
明においては、第２スリーブ５１が第２の位置にありハ
ブ４２とサイドギヤ２８とが第１スリーブ５０を介して
連結されている状態から、第２スリーブ５１を第３の位
置まで移動させる際には、第２スリーブ５１のみが移動
し、移動する際の抵抗力が大きい第１スリーブ５０を移
動する必要がない。従って、本発明においては、第１ス
リーブ５０と第２スリーブ５１とを別体に構成したこと
により、アクチュエータ４５自体を低出力化することが
できる。
【００４０】以上、図３〜図５を用いて、切換機構４３
の第２スリーブ５１が第１の位置から第２の位置を経て
第３の位置に移動していく際の切換機構４３の作動を説
明した。この過程において、第２スリーブ５１が第１の
位置から第２の位置へ移動する途中の位置にて第１スリ
ーブ５０のスプライン５０ｂとサイドギヤ２８のスプラ
イン２８ａとが結合を開始し、第２スリーブ５１が第２
の位置から第３の位置へ移動する途中の位置にて第２ス
リーブ５１のスプライン５１ｂとディファレンシャルケ
ース２４のスプライン２４ａとが結合を開始することに
なるが、これら結合開始時点において、互いのスプライ
ンの位相がずれているときは、互いの位相が合致するま
で結合することはできない。従って、アクチュエータ４
５内部のモータ４９が回転して第２スリーブ５１を移動
させようとしても、第２スリーブ５１は、互いに結合し
ようとしているスプライン間の位相が合致するまでは、
その位置から移動できない状態が発生する。この場合
は、アクチュエータ４５内の図示しないスパイラルスプ
リングがたわみ、モータ４９の回転位置と第２スリーブ
５１の位置とのずれが吸収されるとともに、スプライン
間の位相が合致した段階で、スパイラルスプリングの弾
性力により、第２スリーブ５１がスパイラルスプリング
のたわみが消滅する位置まで移動して、互いに結合しよ
うとしているスプライン同士が結合される。
【００４１】最後に、切換機構４３の第２スリーブ５１
が第３の位置から第２の位置を経て第１の位置に移動し
ていく際の切換機構４３の作動を説明する。第２スリー
ブ５１が第３の位置（図５の位置）から第２の位置（図
４の位置）に移動する際には、当初、ピン５３の径外端
は第２スリーブ５１の縮径部５１ｃの内面と当接してお
り、ピン５３が径外方向へ移動することが禁止されてい
る状態で、第２スリーブ５１のみが移動し、その途中
で、ディファレンシャルケース２４のスプライン２４ａ
と第２スリーブ５１のスプライン５１ｂとの結合が解除
され、ディファレンシャルフリーの４輪駆動状態とな
る。第２スリーブ５１が第２の位置に達する段階になる
と、第２スリーブ５１に固設されたスナップリング５２
と第１スリーブ５０のサイドギヤ２８側端面とが係合を
開始する。これと同時期にピン５３の径外端は、第２ス
リーブ５１の縮径部５１ｃの内面ではなく縮径部の肩部
５１ｄと対面し始める。従って、ピン５３は、徐々に径
外方向へ移動可能となるが、このとき第１スリーブ５０
は、第２スリーブ５１と一体のスナップリング５２との
当接力により第２スリーブ５１と一体で移動を開始しよ
うとしており、このスナップリング５２からの当接力と
外周溝４２ｂの図３〜図５において左側側面のテーパー
状の溝形状との相乗効果により、ピン５３は、径外方向
への力（分力）が与えられ、径外端が縮径部の肩部５１
ｄと当接しながら徐々に径外方向へ移動を開始する。第
２スリーブ５１が第２位置を越えて第１の位置（図３の
位置）へ移動開始する段階では、ピン５３の径外方向へ
の移動は完全に完了し、ピン５３の径外端は縮径部の肩
部５１ｄと係合可能な位置に達している。このときピン
５３の径内端はハブ４２の外周溝４２ｂから完全に脱出
しハブ４２の外周面（スプライン４２ａの先端面）と当
接しており、ピン５３が径内方向へ移動することが禁止
される。このピン５３の径外方向への移動により第１ス
リーブ５０とハブ４２との相対移動が可能となるととも
に、第１スリーブ５０は、第２スリーブ５１と一体のス
ナップリング４２を介して、第２スリーブ５１とともに
第２の位置から第１の位置へ向けて移動を開始する。そ
の途中で、サイドギヤ２８のスプライン２８ａと第１ス
リーブ５０のスプライン５０ｂとの結合が解除され２輪
駆動状態となり、その後、第２スリーブ５１は第１スリ
ーブ５０とともに第１の位置に移動する。
【００４２】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、第２スリーブ５１を駆動する唯一のアクチュエータ
４５のみにより、２輪駆動状態、ディファレンシャルフ
リーの４輪駆動状態、及びディファレンシャルロックの
４輪駆動状態の３つの状態のいずれかを適宜選択可能な
４輪駆動車のディファレンシャル装置４を提供すること
ができるので、装置全体を小型化かつ低コスト化するこ
とが可能となる。
【００４３】なお、上述したように本実施形態は、後輪
には常にエンジンの駆動力が伝達されるとともに、前輪
には本発明に係るディファレンシャル装置を適宜切換え
ることによりエンジンの駆動力が伝達される４輪駆動状
態とエンジンの駆動力が伝達されない２輪駆動（後輪駆
動）状態とを切換え可能な車両に、本発明にかかるディ
ファレンシャル装置を搭載した場合について説明した
が、本発明にかかるディファレンシャル装置を、前輪に
は常にエンジンの駆動力が伝達されるとともに、後輪に
は本発明に係るディファレンシャル装置を適宜切換える
ことによりエンジンの駆動力が伝達される４輪駆動状態
とエンジンの駆動力が伝達されない２輪駆動（前輪駆
動）状態とを切換え可能な車両に搭載可能であることは
いうまでもない。また、本発明にかかるディファレンシ
ャル装置を搭載できる車両は、４輪車に限定されるもの
ではなく、４輪以上の車輪があれば、どのような４輪駆
動車にも搭載することができることもいうまでもない。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
２輪駆動状態、ディファレンシャルフリーの４輪駆動状
態、及びディファレンシャルロックの４輪駆動状態の３
つの状態のいずれかを適宜選択可能な４輪駆動車のディ
ファレンシャル装置において小型化かつ低コスト化可能
なものを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る４輪駆動車のディファ
レンシャル装置を搭載した車両の概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る４輪駆動車のディファ
レンシャル装置の主要断面図である。
【図３】切換機構が２輪駆動状態に対応する第１の位置
にある場合を示した切換機構部の拡大図である。
【図４】切換機構がディファレンシャルフリーの４輪駆
動状態に対応する第２の位置にある場合を示した切換機
構部の拡大図である。
【図５】切換機構がディファレンシャルロックの４輪駆
動状態に対応する第３の位置にある場合を示した切換機
構部の拡大図である。
【符号の説明】
３ 駆動軸 ４ ディファレンシャル装置 ６，８ 左右前輪（一対の車輪） ２４ ディファレンシャルケース ２６ ディファレンシャル ２７，２８ サイドギヤ（一対のサイドギヤ２７，２
８、一方のサイドギヤ２８） ４２ ハブ（回転部材） ４２ａ スプライン（外周面）， ４２ｂ 外周溝（相
対移動禁止機構） ４３ 切換機構 ４５ アクチュエータ ５０ 第１スリーブ（第１部材） ５０ａ，５０ｂ スプライン， ５０ｃ 貫通孔 ５１ 第２スリーブ（第２部材） ５１ｂ，５１ｃ スプライン（縮径部５１ｃ）， ５１
ｄ 縮径部の肩部（相対移動禁止機構） ５２ スナップリング（相対移動禁止機構） ５３ ピン（相対移動禁止機構）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D036 GA14 GA38 GB05 GB06 GD02 GD09 GH05 GJ17 3D043 AA06 AB17 EA02 EA17 EA34 EA39 EA43 EB02 EB14 EF12

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 駆動軸からの駆動力が伝達され回転する
    ディファレンシャルケースと、前記ディファレンシャル
    ケース内に配設され前記ディファレンシャルケースに伝
    達された駆動力を適宜分配して一対の車輪に伝達するた
    めの一対のサイドギヤとを有するディファレンシャル
    と、前記一対の車輪の車軸上に設けられ、一方の車輪と
    ともに一体回転する回転部材と、前記ディファレンシャ
    ルケース、前記一方の車輪側のサイドギヤ、及び前記回
    転部材とを互いに連結・連結解除可能な切換機構と、前
    記切換機構を駆動するアクチュエータとを備え、前記ア
    クチュエータにより前記切換機構を前記車軸方向に駆動
    して、前記回転部材と前記一方のサイドギヤとの連結が
    解除された２輪駆動状態、前記回転部材と前記一方のサ
    イドギヤのみが連結されたディファレンシャルフリーの
    ４輪駆動状態、及び前記回転部材と前記一方のサイドギ
    ヤと前記ディファレンシャルケースの全てが連結された
    ディファレンシャルロックの４輪駆動状態の３つの状態
    のいずれかに適宜選択可能な４輪駆動車のディファレン
    シャル装置において、前記切換機構は、前記回転部材と
    常時連結されているとともに前記回転部材に対して前記
    車軸方向に相対移動することにより前記一方のサイドギ
    ヤと連結・連結解除可能な第１部材と、前記第１部材と
    常時連結されているとともに前記第１部材に対して前記
    車軸方向に相対移動することにより前記ディファレンシ
    ャルケースと連結・連結解除可能であり、唯一の前記ア
    クチュエータにより前記車軸方向に駆動される第２部材
    と、前記回転部材に対する前記第１部材の相対移動及び
    前記第１部材に対する前記第２部材の相対移動を適宜禁
    止する相対移動禁止機構とからなり、前記相対移動禁止
    機構は、前記第２部材の位置が前記２輪駆動状態に対応
    する第１の位置から前記ディファレンシャルフリーの４
    輪駆動状態に対応する第２の位置までの範囲内にあると
    きは、前記第１部材に対する前記第２部材の相対移動の
    みを禁止し前記第１部材と前記第２部材とを前記回転部
    材に対して一体的に相対移動させ、前記第２部材の位置
    が前記ディファレンシャルフリーの４輪駆動状態に対応
    する前記第２の位置から前記ディファレンシャルロック
    の４輪駆動状態に対応する第３の位置までの範囲内にあ
    るときは、前記回転部材に対する前記第１部材の相対移
    動のみを禁止し前記第１部材を前記車軸方向に固定した
    状態にて前記第２部材を前記第１部材に対して相対移動
    させるように構成されていることを特徴とする４輪駆動
    車のディファレンシャル装置。
  2. 【請求項２】 請求項１において、前記回転部材、前記
    第１部材、前記第２部材、前記一方のサイドギヤ、及び
    前記ディファレンシャルケースは、同軸上に配置され、
    前記第２部材は、略円筒状を呈しているとともに略円筒
    状の前記第１部材の外周部にスプライン結合されてお
    り、前記第１部材は、前記回転部材の外周部にスプライ
    ン結合されており、前記第１部材と前記一方のサイドギ
    ヤとの連結、及び前記第２部材と前記ディファレンシャ
    ルケースとの連結もスプライン結合により行なわれるこ
    とを特徴とする４輪駆動車のディファレンシャル装置。
  3. 【請求項３】 請求項２において、前記相対移動禁止機
    構は、前記回転部材の外周面のうち前記一方のサイドギ
    ヤ側に設けられた外周溝と、前記第２部材の内周面にお
    いて前記車軸方向所定の位置から前記ディファレンシャ
    ルケースと反対方向に向けて設けられた縮径部と、前記
    第２部材の前記ディファレンシャルケース側端近傍にお
    いて前記第２部材に一体固設されるとともに前記第１部
    材の前記一方のサイドギヤ側端面と当接可能なスナップ
    リングと、前記第１部材において径方向に設けられた貫
    通孔内に摺動可能に挿入されたピンから構成され、前記
    第２部材の位置が前記第１の位置から前記第２の位置ま
    での範囲内にあるときは、前記ピンの径内端が前記回転
    部材の外周面に当接することにより前記ピンの径外端が
    前記第１部材の外周面に突出して前記第２部材の縮径部
    の肩部に係合するとともに前記スナップリングと前記第
    １部材の前記一方のサイドギヤ側端面とが係合し、前記
    第２部材の位置が前記第２の位置から前記第３の位置ま
    での範囲内にあるときは、前記ピンの径外端が前記第２
    部材の縮径部に当接することにより前記ピンの径内端が
    前記第１部材の内周面に突出して前記回転部材の外周溝
    に嵌合することを特徴とする４輪駆動車のディファレン
    シャル装置。
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