JP2003127686A

JP2003127686A - 駆動力切換機構

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Publication number: JP2003127686A
Application number: JP2002174762A
Authority: JP
Inventors: Toru Kagata; 透加賀田; Masumi Kazaoka; 真澄風岡
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2003-05-08
Anticipated expiration: 2017-04-25
Also published as: JP4453241B2

Abstract

(57)【要約】【課題】コンパクトで、汎用性の良い駆動力切換機構
を提供すること。【解決手段】車両の前輪７、９のディファレンシャル
２０の入力軸である第１軸１８と、エンジン１からの駆
動力を伝達する第２軸１７と、第１軸１８の軸方向に摺
動可能に設けられた切換部材１９及び切換部材を軸方向
に摺動させる切換装置２５、２６、２８を備え、切換装
置２５、２６、２８の作動により切換部材１９が軸方向
に摺動させられることで第１軸１８と第２軸１７との連
結・離脱を切り換えるクラッチ機構とがディファレンシ
ャル２０を含む終減速装置５内に形成され、切換装置の
出力ギア２５を作動させるモータとともに１つのユニッ
トを構成してなる駆動力切換機構。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する分野】本発明は、動力源からの動力の伝
達を切り換える駆動力切換機構に関するものであり、特
に２輪駆動状態と４輪駆動状態との切換えに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、動力源からの動力の伝達を前
輪或は後輪から全輪に切り換える機構としてトランスフ
ァが知られている。しかし、トランスファは一般的に変
速機と一体で形成されており、従来の車両にトランスフ
ァを新たに設けるには多くのユニットを交換しなければ
ならず、汎用性が悪い、という問題があった。

【０００３】また、トランスファ以外の２輪駆動−４輪
駆動の切換機構の従来技術として、特公平１−２３３３
０号に開示される技術がある。この技術には、パートタ
イム式４輪駆動車両の駆動力のオン・オフを切り換え可
能な車軸側のディファレンシャル装置の一方の出力軸
に、駆動力オン時に連結（４輪駆動状態）して、駆動力
オフ時に離脱（２輪駆動状態）するクラッチを設けるこ
とにより、２輪駆動状態と４輪駆動状態とを切換可能に
すると共に、２輪駆動時における車輪からのバックドラ
イブを防止する技術が開示されている。

【０００４】

【本発明が解決しようとする課題】しかしながら、トラ
ンスファは一般的に変速機と一体で形成されており、車
両にトランスファを新たに設けるには多くのユニットを
交換しなければならず、汎用性が悪い、という問題があ
った。

【０００５】また、特公平１−２３３３０号の技術は、
ディファレンシャルの出力軸側にクラッチ機構を配設し
ているために、ディファレンシャルの幅寸法が大きくな
ってしまう。更に、このクラッチ機構は最終減速後の駆
動トルクを伝達するものであり、４輪駆動時にはクラッ
チ機構に大きな駆動トルクが負荷されるので、高強度材
や大きなモジュール等によりクラッチ機構の強度を確保
しなければならない、という問題がある。

【０００６】そこで本発明は、上記問題点を解決すべ
く、コンパクトで、汎用性に優れた駆動力切換機構を提
供することを技術的課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１は、一方の車輪対のディファレンシャルの入
力軸である第１軸と、駆動源からの駆動力を伝達する第
２軸と、前記第１軸の軸方向に摺動可能に設けられた切
換部材及び該切換部材を軸方向に摺動させる切換装置を
備え、該切換装置の作動により前記切換部材が軸方向に
摺動させられることで前記第１軸と第２軸との連結・離
脱を切り換え可能なクラッチ機構と、が前記ディファレ
ンシャルを含む終減速装置内に形成され、前記切換装置
を作動させるモータとともに１つのユニットを構成して
なる駆動力切換機構とした。

【０００８】請求項１によると、クラッチ機構を備える
終減速装置がモータとともに１つのユニットを構成して
いるので、ディファレンシャルを含む１つのユニット
（終減速装置）を交換するだけで２輪駆動と４輪駆動と
を切り換える切換機構を構成することができる。特に、
このユニットにおけるモータへの通電をオン・オフした
り、或いは通電方向を切り換えたりするだけで、車両を
２輪駆動状態と４輪駆動状態とに切り換えることが可能
になり、好適である。

【０００９】具体的には、請求項２に示すように、前記
切換装置は、前記モータの駆動に応じて回転する出力ギ
アと、該出力ギアの回転に伴って軸方向に移動するラッ
ク及びフォークとを備え、前記切換部材は前記フォーク
に取り付けられるようにするとよい。

【００１０】また、請求項３に示すように、クラッチ機
構を第１軸及び第２軸を支持する２つの軸受の間に設け
ることにより、従来技術のデッドスペースを利用して装
置が大型化することがなく、従来品への汎用も容易にな
り有利である。

【００１１】更に、請求項４及び請求項５に示すよう
に、前記第１軸と前記第２軸とが連結或いは離脱のいず
れの状態かを電気的に検知するスイッチを備え、前記切
換装置の作動に応じて前記スイッチのオン・オフが切り
換えられるようにするとよい。

【００１２】クラッチ機構の具体的な構造としては、請
求項６に示すように、前記第１軸の外周には第１スプラ
インが形成され、前記切換部材の内周には前記第１スプ
ラインに対応する内スプラインが形成されるようにする
とよい。

【００１３】更に具体的には、請求項７に示すように、
前記第２軸の外周には前記切換部材の前記内スプライン
に対応する第２スプラインが形成され、前記クラッチ機
構は、前記内スプラインが前記第１スプラインと前記第
２スプラインの両方に亘って配置されるときに前記第１
軸と前記第２軸とを連結するとよい。

【００１４】ここで、本発明におけるディファレンシャ
ルとは、左右の駆動車輪或は前後の駆動車輪の回転数の
差を吸収し円滑な走行を可能とする差動装置、或は差動
制限装置のことである。

【００１５】尚、本発明における終減速装置とは、ディ
ファレンシャルのアッセンブリを意味する。

【００１６】

【実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図面を用
いて説明する。図１は本実施の形態の動力切換機構を備
える車両の簡略図、図２は本実施の形態での主要部、図
３は図２の切換装置を右方から見た図である。本実施の
形態では、後輪に常に駆動力が伝達されて２輪駆動時に
前輪への駆動力を切り離す形式の車両とする。

【００１７】全体の構成について説明する。駆動源であ
るエンジン１と、エンジン１の出力側に連結される変速
機２と、変速機２の出力側に一端が形成されエンジン１
の駆動力を伝達する駆動軸４と、一端が駆動軸４側に形
成され他端が終減速機構５内に形成される第２軸１７
と、終減速機構５に連結される前輪側車軸６、８と、前
輪側車軸６、８に取付けられる前輪７、９とを備えてい
る。また、終減速機構５内には、前輪側のディファレン
シャル２０の入力軸であり、第２軸１７と同軸に配置さ
れる第１軸１８が配設されている。

【００１８】本発明の主要部である駆動力切換機構につ
いて説明する。駆動力切換機構は終減速装置内に形成さ
れており、第１軸１８と、第１軸１８と同軸上に設けら
れる第２軸１７と、第１軸１８と第２軸１７とを連結・
離脱可能なクラッチ機構と、を備えている。第１軸１８
はハウジング２１に対して回転自在に取付けられ、ディ
ファレンシャル２０側にリングギア２３と噛み合うピニ
オンギア１８ｂを有している。ハウジング２１内にはデ
ィファレンシャル２０が設けられており、ディファレン
シャル２０は車軸に直交して回転可能に取付けられるデ
ィファレンシャルケース２２内に設けられている。ディ
ファレンシャルケース２２にはピニオンギア１８ｂと噛
み合うリングギア２３が取付けられている。また、第２
軸１７は第１軸１８の外端部に隣接してハウジング２１
に対して回転自在に取付けられている。第２軸１７の端
部には変速機からの出力軸に連結されて、第２軸１７に
駆動力を伝達するヨーク１６が固定されている。

【００１９】次に、クラッチ機構について説明する。ク
ラッチ機構は、第１軸１８と第２軸１７の間に両軸間を
連結・離脱可能な切換部材１９が設けられている。切換
部材１９の内周面には、第１軸１８の外周に形成される
第１スプライン１８ａ及び第２軸１７の外周に形成され
る第２スプライン１７ａに対応する内スプライン１９ａ
が形成されており、切換部材１９は両スプライン１７
ａ、１８ａに沿って軸方向に摺動が可能である。

【００２０】切換部材１９を軸方向に摺動させる切換装
置は、出力ギア２５及びラック２６を有しており、出力
ギア２５が回転することによって、ラック２６はハウジ
ング２１に取付けられたシャフト２７に対して摺動す
る。出力ギア２５はモータ（図示せず）の駆動に応じて
回転され、モータの駆動は図示しない制御装置ＥＣＵに
より制御される。出力ギア２５はスパイラルスプリング
（図示せず）を介してモータに取付けられている。モー
タが駆動するとスパイラルスプリングを介して出力ギア
２５に駆動力が伝達され、出力ギア２５が回転駆動する
とラック２６が軸方向に移動して、ラック２６に固設さ
れたフォーク２８も軸方向に移動する。したがって、フ
ォーク２８の移動によりフォーク２８の端部に固設され
る切換部材１９は第１軸１８及び第２軸１７のスプライ
ン上を摺動することが可能になる。

【００２１】本実施の形態においては、フォーク２８と
一体にスイッチ押付部２８ａが設けられており、４輪駆
動時にはフォーク２８の移動によりスイッチ押付部２８
ａがスイッチ３１を押し付けることで４輪駆動状態であ
ることを電気的に検知している。第１軸１８及び第２軸
１７の回転に依存しないフォーク２８を用いてスイッチ
３１のオン・オフを切り換えているので、スイッチ３１
が磨耗することもなくスイッチ３１の耐久性が向上す
る。

【００２２】次に作動について説明する。車両が４輪駆
動状態の場合には、切換部材１９は第１軸１８と第２軸
１７の両方に亘ってスプライン嵌合しており、変速機構
の出力軸の駆動トルクは、ヨーク１６、第２軸１７、第
１軸１８、リングギア２３、ディファレンシャルケース
２２の順に伝達され、更にディファレンシャル２０から
操舵輪側である前輪側車軸６、８を介して操舵輪である
前輪７、９にも伝達される。車両の旋回時には前輪７、
９と後輪１３、１５との間で内輪差が生じ、前輪７、９
と後輪１３、１５との回転数に差ができるので、４輪駆
動状態のままでは操舵力が大きくなってしまう。

【００２３】そこで、前後輪の回転数に差ができたとき
には、出力ギア２５を回転させ切換部材１９を軸方向に
摺動させることにより、切換部材１９と第２軸１７とを
非係合にして駆動源からの駆動力を第１軸１８に伝達し
ないように２輪駆動状態とする。これによって、前輪と
後輪との回転数の差を第１軸１８と第２軸１７との相対
回転として吸収することができるので、操舵力は小さく
なる。但し、切換部材１９と第２軸１７の間の駆動トル
クが大きく、切換部材１９が軸方向に摺動できない場合
には、モータが作動しても切換部材１９は摺動できずに
モータの出力軸と出力ギア２５との間に設けられるスパ
イラルスプリングがたわむ。そして、駆動トルクが小さ
くなってスパイラルスプリングのスプリング力が駆動ト
ルクに打ち勝ったときに出力ギア２５が回転して切換部
材１９を摺動する。これにより第１軸１８と第２軸１７
の両軸に嵌合していた切換部材１９が第１軸１８のみと
の嵌合になり、後輪のみが駆動する２輪駆動状態にな
る。（切換部材１９、フォーク２８が図２の実線の状
態）次に、２輪駆動から４輪駆動への切り換えについて説明
する。４輪駆動に戻る場合には、切換装置は出力ギア２
５を作動させることによって切換部材１９を軸方向に摺
動させて、切換部材１９を第１軸１８及び第２軸１７と
係合させることができる。これによって変速機の出力軸
からの駆動トルクは後輪だけでなく前輪にも伝達され
る。但し、内スプライン１９ａと第２スプライン１７ａ
の位相が不一致で切換部材１９が摺動できない場合に
は、モータを作動させても切換部材１９は摺動できずに
モータの出力軸と出力ギア２５との間に設けられるスパ
イラルスプリングがたわむ。そして後輪のスリップ等に
より内スプライン１９ａと第２スプライン１７ａの位相
が一致した時に出力ギア２５が作動して切換部材１９が
摺動し、切換部材１９は第１軸１８と第２軸１７の両ス
プラインと嵌合する。ここで初めて２輪駆動状態から４
輪駆動状態に切り替わる。（切換部材１９、フォーク２
８が図２の一点鎖線の状態）２輪駆動と４輪駆動との切り換え、すなわちクラッチ機
構の作動は、本実施例では運転者が切換スイッチ（図示
せず）を作動することによってモータへの通電のオン・
オフ、或は通電方向を切り換えることで、２輪駆動と４
輪駆動との切り換えを任意に行うようにしたが、この他
に、前輪と後輪とにそれぞれ回転数センサを設けて、前
輪と後輪との回転数に差が発生したことを制御装置ＥＣ
Ｕが検知すると、モータに通電して４輪駆動状態から２
輪駆動状態に切り換える。そして前輪と後輪との回転数
に差がなくなったことを制御装置ＥＣＵが検知すると、
２輪駆動への切換時とモータの通電方向を逆にして、２
輪駆動状態から４輪駆動状態に切り換えてもよい。

【００２４】本実施の形態によると、スパイラルスプリ
ングを用いて位相の不一致時や駆動トルクが大きい場合
における切換部材１９の摺動を規制しているが、とくに
スパイラルスプリングを用いることに限定する意図はな
く、スプラインの位相が一致した時に初めて切換部材１
９が摺動する形式であればどのような機構を用いても良
い。

【００２５】また、本実施の形態では第１軸１８を支持
する軸受２９と、第２軸１７を支持する軸受３０の間に
切換部材を設けたので、従来技術のデッドスペースを利
用して装置が大型化することがなく、従来品への汎用も
容易になり有利である。

【００２６】また、本実施の形態によると、４輪駆動か
ら２輪駆動に切り換えることによってステアリングの操
舵力を低減することができる。

【００２７】更に、本実施の形態では、トランスファを
備えることなく変速機から直接出力軸に駆動力を伝達す
る構成であるが、変速機と前輪及び後輪の出力軸の間に
トランスファを備える形式のものにも適用が可能であ
る。

【００２８】本実施の形態では、ディファレンシャル２
０として差動制限装置を用いた場合について説明した
が、差動装置を用いた場合であっても本発明の主旨には
何ら影響はなく、どちらのディファレンシャルを用いて
も良い。

【００２９】

【効果】本発明によると、クラッチ機構を備える終減速
装置がモータとともに１つのユニットを構成しているの
で、ディファレンシャルを含む１つのユニット（終減速
装置）を交換するだけで２輪駆動と４輪駆動とを切り換
える切換機構を構成することができる。特に、このユニ
ットにおけるモータへの通電をオン・オフしたり、或い
は通電方向を切り換えたりするだけで、車両を２輪駆動
状態と４輪駆動状態とに切り換えることが可能になり、
好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態の動力切換機構を備えた車両の簡
略図である。

【図２】本実施の形態の主要部である。

【図３】図３の切換装置を右方から見た図である。

【符号の説明】

１・・・エンジン（駆動源）２・・・変速機４・・・駆動軸５、１１・・・終減速装
置６、８・・・前輪側車軸７、９・・・前輪１２、１４・・・後輪側車軸１３、１５・・・後輪１６・・・ヨーク１７・・・第２軸１７ａ・・・第２スプライン１８・・・第１軸１８ａ・・・第１スプライン１９・・・切換部材１９ａ・・・内スプライン２０・・・ディファレン
シャル２５・・・出力ギア２６・・・ラック２８・・・フォーク２９、３０・・・軸受

フロントページの続きＦターム(参考） 3D043 AA06 AB17 EA02 EA17 EA42 EB03 EB07 EB12 EC01 EE07 EE08 EF09 EF12 EF27 3J027 FA09 FA17 FB04 HA03 HB07 HG07 HK31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方の車輪対のディファレンシャルの入
力軸である第１軸と、駆動源からの駆動力を伝達する第２軸と、前記第１軸の軸方向に摺動可能に設けられた切換部材及
び該切換部材を軸方向に摺動させる切換装置を備え、該
切換装置の作動により前記切換部材が軸方向に摺動させ
られることで前記第１軸と第２軸との連結・離脱を切り
換え可能なクラッチ機構と、が前記ディファレンシャルを含む終減速装置内に形成さ
れ、前記切換装置を作動させるモータとともに１つのユ
ニットを構成してなる駆動力切換機構。
【請求項２】前記切換装置は、前記モータの駆動に応
じて回転する出力ギアと、該出力ギアの回転に伴って軸
方向に移動するラック及びフォークとを備え、前記切換
部材は前記フォークに取り付けられることを特徴とす
る、請求項１の駆動力切換機構。
【請求項３】前記クラッチ機構は、前記第１軸及び第
２軸を支持する２つの軸受の間に設けられることを特徴
とする、請求項１の駆動力切換機構。
【請求項４】前記第１軸と前記第２軸とが連結或いは
離脱のいずれの状態かを電気的に検知するスイッチを備
えることを特徴とする、請求項１から請求項３の駆動力
切換機構。
【請求項５】前記切換装置の作動に応じて前記スイッ
チのオン・オフが切り換えられることを特徴とする、請
求項４の駆動力切換機構。
【請求項６】前記第１軸の外周には第１スプラインが
形成され、前記切換部材の内周には前記第１スプライン
に対応する内スプラインが形成されることを特徴とす
る、請求項１から請求項５の駆動力切換機構。
【請求項７】前記第２軸の外周には前記切換部材の前
記内スプラインに対応する第２スプラインが形成され、前記クラッチ機構は、前記内スプラインが前記第１スプ
ラインと前記第２スプラインの両方に亘って配置される
ときに前記第１軸と前記第２軸とを連結することを特徴
とする、請求項６の駆動力切換機構。