JP2003276464A - 動力切換装置 - Google Patents

動力切換装置

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JP2003276464A JP2002084297A JP2002084297A JP2003276464A JP 2003276464 A JP2003276464 A JP 2003276464A JP 2002084297 A JP2002084297 A JP 2002084297A JP 2002084297 A JP2002084297 A JP 2002084297A JP 2003276464 A JP2003276464 A JP 2003276464A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型簡素な構成により、完全２輪駆動状態
と、完全４輪駆動状態を容易に切換えること。 【解決手段】 駆動部材１５から左右の２個の被動部材
２１、２２への動力の伝達状態を切換える動力切換装置
１０において、切換手段５０の遠心力によりケージ４
１、４２を軸方向移動し、該ケージ４１、４２の端面を
被動部材２１、２２に摩擦接触させて連れ回り回転さ
せ、駆動部材１５の円周状結合面３０と両被動部材２
１、２２の円周状結合面３１、３２のそれぞれとを転動
体４３、４４の介在により楔結合させるもの。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両において、２
輪駆動状態と４輪駆動状態とを切換えるに好適な動力切
換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両に動力切換装置として、特開2001-8
0385に記載の如く、駆動軸の回転を車輪対へ伝達するデ
ィファレンシャルと、該ディファレンシャルの一方の車
輪側の出力部材である第１回転部材と、該第１回転部材
と相対回転可能に配設されるとともに一方の車輪と一体
回転する第２回転部材と、前記駆動軸の回転に応じて回
転するディファレンシャルのケースと一体回転する第３
回転部材と、前記第１回転部材と第２回転部材との連結
を解除する第１の位置と、前記第１回転部材と第２回転
部材とを連結する第２の位置と、前記第１回転部材と前
記第２回転部材と第３回転部材とを連結する第３の位置
とに切換可能とするドグクラッチとを有してなるものが
ある。
【０００３】従来技術では、ドグクラッチが第１の位置
にあるときには後輪だけの２輪駆動状態になり、ドグク
ラッチが第２の位置にあるときには４輪駆動のデファレ
ンシャルフリー状態（車両の旋回時に、左右前輪の回転
差を吸収できる４輪駆動状態）になり、ドグクラッチが
第３の位置にあるときには４輪駆動のデファレンシャル
ロック状態（左右前輪を一体回転で駆動して走破性を向
上させる直結４輪駆動状態）になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の動力切換装置で
は、２輪駆動状態と、４輪駆動のデファレンシャルフリ
ー状態と、４輪駆動のデファレンシャルロック状態を切
換えるための、デファレンシャル機構はベベルギヤを内
蔵しており、複雑で大型化する。
【０００５】また、ドグクラッチを用いて切換操作する
ものであり、ドグクラッチの係合時には、ドグクラッチ
を構成するスリーブとスプラインの係脱位相を合せる必
要がある。
【０００６】本発明の課題は、小型簡素な構成により、
完全２輪駆動状態と、完全４輪駆動状態を容易に切換え
ることにある。尚、完全２輪駆動状態とは、前輪２輪だ
け、又は後輪２輪だけの駆動状態をいう。また、完全４
輪駆動状態とは、前輪２輪及び後輪２輪の駆動状態であ
って、かつ左右輪を一体回転で駆動する状態をいう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、駆動
部材から左右の２個の被動部材への動力の伝達状態を切
換える動力切換装置において、駆動部材に設けた円周状
結合面と、両被動部材に設けた円周状結合面のそれぞれ
とを内外に同軸配置し、駆動部材の円周状結合面と、両
被動部材の円周状結合面の間の周方向に楔状間隙をくり
返し形成する環状空間を設け、ケージを環状空間に納
め、該ケージの周方向複数位置に転動体を保持し、各転
動体を駆動部材と被動部材の一方の円周状結合面に接触
させ、駆動部材と被動部材の他方の円周状結合面に非接
触とする方向に付勢する付勢部材を設け、遠心力により
ケージを軸方向移動し、該ケージの端面を駆動部材と被
動部材の他方に摩擦接触させて連れ回り回転させ、駆動
部材の円周状結合面と両被動部材の円周状結合面のそれ
ぞれとを転動体の介在により楔結合させる切換手段を設
けてなるようにしたものである。
【０００８】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て更に、前記切換手段が、ケージの軸方向に斜交するボ
ール衝合面を該ケージの内径に設け、該ケージのボール
衝合面にボールを衝合させ、該ボールに作用する遠心力
により該ケージを軸方向に移動可能にするようにしたも
のである。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は動力切換装置を示す断面
図、図２は図１の要部拡大図、図３は図２のIII−III線
に沿う断面図であり、非楔結合状態を示す断面図、図４
は図２のIII−III線に沿う断面図であり、楔結合状態を
示す断面図、図５は動力切換装置の分解斜視図、図６は
図５の要部拡大図である。
【００１０】本発明が適用される車両は、エンジンの出
力側に変速機を接続し、変速機の出力側に駆動軸を接続
し、駆動軸の後輪側端にデファレンシャルを介して左右
の後輪軸を接続し、駆動軸の前輪側端に本発明の動力切
換装置１０を介して左右の前輪軸を接続している。この
車両では、駆動軸から後輪のデファレンシャルに伝えら
れたエンジン回転力が常時後輪に伝えられ、駆動軸から
前輪側の動力切換装置１０に伝えられた回転力は動力切
換装置１０の切換動作によって左右の前輪に伝えられ
る。動力切換装置１０が左右の前輪に回転力を伝えない
状態とするオフモードにあるときには、車両は後輪２駆
だけの完全２輪駆動状態になる。動力切換装置１０が左
右の前輪に回転力を伝える状態とするオンモードにある
ときには、車両は前輪直結２駆及び後輪２駆の完全４輪
駆動状態になる。
【００１１】動力切換装置１０は、図１〜図６に示す如
く、第１、第２ハウジング１１Ａ、１１Ｂをボルト１０
Ａにより一体結合している。ハウジング１１Ａには、ピ
ニオンギヤ１２Ａを備えるピニオンギヤ軸１２が軸受１
３Ａ、１３Ｂを介して支持され、ピニオンギヤ軸１２に
はヨーク１４がスプライン結合により固定され、ヨーク
１４には前述の駆動軸が接続される。
【００１２】また、ハウジング１１Ａとハウジング１１
Ｂには、駆動部材１５が軸受１６、１７を介して支持さ
れる。駆動部材１５は、リングギヤ１８Ａを備えるリン
グギヤ軸１８と、ケース１９をボルト２０により一体結
合された組立体である。リングギヤ１８Ａはピニオンギ
ヤ１２Ａと噛合う。これにより、駆動部材１５は駆動軸
の回転により常時駆動される。
【００１３】駆動部材１５を構成するリングギヤ軸１８
とケース１９の中心軸上で互いに相対する端面の間に
は、左右の２個の被動部材２１、２２と、それら被動部
材２１、２２に挟まれるスペーサ２３が配置される。被
動部材２１には左前輪軸２４がスプライン結合により固
定され、被動部材２２には右前輪軸２５がスプライン結
合により固定される。
【００１４】このとき、駆動部材１５と両被動部材２
１、２２とスペーサ２３は、互いに同軸配置される。リ
ングギヤ軸１８の打ち抜き端面に凹設した段差状内径部
１８Ｂに、被動部材２１の外向き端面に突設した段差状
外周部２１Ａを相対回転可能に同軸嵌合し、リングギヤ
軸１８の打ち抜き端面に被動部材２１の外向き端面をそ
れらの軸方向で衝合可能としている。また、ケース１９
の打ち抜き端面に凹設した段差状内径部１９Ａに、被動
部材２２の外向き端面に突設した段差状外周部２２Ａを
相対回転可能に同軸嵌合し、ケース１９の打ち抜き端面
に被動部材２２の外向き端面をそれらの軸方向で衝合可
能としている。更に、スペーサ２３の両側端面のそれぞ
れに突設した段差状外径部２３Ａ、２３Ｂを、被動部材
２１と被動部材２２の打ち抜き端面に凹設した段差状内
周部２１Ｂ、２２Ｂのそれぞれに同軸嵌合し、スペーサ
２３の両側端面のそれぞれと、被動部材２１と被動部材
２２の打ち抜き端面のそれぞれとをそれらの軸方向で衝
合可能としている。これにより、両被動部材２１、２２
とスペーサ２３は駆動部材１５（リングギヤ軸１８、ケ
ース１９）に相対回転可能状態で保持されるとともに、
駆動部材１５（リングギヤ軸１８、ケース１９）と両被
動部材２１、２２とスペーサ２３を互いに同軸嵌合状態
で同軸配置するものとなる。
【００１５】更に、動力切換装置１０は、駆動部材１５
を構成するケース１９の内径面に設けた円周状結合面３
０と、両被動部材２１、２２の外径面に設けた円周状結
合面３１、３２のそれぞれとは、図２、図３に示す如
く、内外に同軸配置される。ケース１９の円周状結合面
３０は多角形状をなし、ケース１９の円周状結合面３０
と両被動部材２１、２２の円周状結合面３１、３２の間
の環状空間３３に、円周方向の両側（正転方向と逆転方
向）が狭巾となる楔状間隙３３Ａをくり返し形成してい
る。
【００１６】そして、動力切換装置１０は、両被動部材
２１、２２のそれぞに対応するケージ４１、４２を、駆
動部材１５（ケース１９）と両被動部材２１、２２の間
の環状間隙３３に納め、各ケージ４１、４２の周方向複
数位置に設けたポケット４１Ａ、４２Ａにローラー状の
転動体４３、４４を保持し、以下の如くにローラークラ
ッチ機構を構成する。
【００１７】動力切換装置１０は、各転動体４３、４４
の中央部に環状溝４３Ａ、４４Ａを備え、各転動体４３
の溝４３Ａには、被動部材２１の周囲に設けたリング状
の付勢部材４５を係着し、各転動体４４の溝４４Ａに
は、被動部材２２の周囲に設けたリング状の付勢部材４
６を係着する。付勢部材４５は、一端折曲げ部を１個の
転動体４３の溝４３Ａに係止した状態で、周方向に隣接
する全ての転動体４３の溝４３Ａに被動部材２１の側か
ら係着し、各転動体４３をケース１９の円周状結合面３
０の最大内径部に接するように付勢し、被動部材２１の
円周状結合面３１には非接触となる中立位置に保持し、
駆動部材１５（ケース１９）と被動部材２１とを非係合
とする空転状態にする（図３）。付勢部材４６は、一端
折曲げ部を１個の転動体４４の溝４４Ａに係止した状態
で、周方向に隣接する全ての転動体４４の溝４４Ａに被
動部材２２の側から係着し、各転動体４４をケース１９
の円周状結合面３０の最大内径部に接するように付勢
し、被動部材２２の円周状結合面３２には非接触となる
中立位置に保持し、駆動部材１５（ケース１９）と被動
部材２２とを非係合とする空転状態にする（図３と同
じ）。
【００１８】動力切換装置１０は、駆動部材１５と両被
動部材２１、２２とを上述の付勢部材４５、４６により
非係合にして空転可能にし、駆動部材１５から両被動部
材２１、２２への動力の伝達を解除可能とするオフモー
ド（後輪だけの完全２輪駆動状態を形成可能とするモー
ド）から、駆動部材１５と両被動部材２１、２２とを係
合させ、駆動部材１５から両被動部材２１、２２への動
力の伝達を可能とするオンモード（前後輪の完全４輪駆
動状態を形成可能とするモード）へ切換える切換手段５
０を有する。
【００１９】切換手段５０は、両ケージ４１、４２を駆
動部材１５と両被動部材２１、２２の間の環状間隙３３
に納めるに際し、両ケージ４１、４２の内側端面を互い
に背中合せにし、両ケージ４１、４２の内側端面内周部
４１Ｂ、４２Ｂをスペーサ２３の外周ガイド面２３Ｃに
支持させた状態で、該ケージ４１、４２を両被動部材２
１、２２のフランジ２１Ｃ、２２Ｃに対する軸方向に若
干移動可能にしている。そして、切換手段５０は、オン
モードにおいて、両ケージ４１、４２のそれぞれをスペ
ーサ２３のガイド面２３Ｃに摺動ガイドさせて軸方向の
外側へ移動し、各ケージ４１、４２の外側端面を被動部
材２１、２２の対向するフランジ２１Ｃ、２２Ｃに当て
ることにより摩擦接触させ、各ケージ４１、４２を被動
部材２１、２２のそれぞれと連れ回り回転可能とする。
この状態で、駆動部材１５が正転し、駆動部材１５と被
動部材２１、２２との間にさらに回転位相差が生ずる
と、各ケージ４１、４２の転動体４３、４４はケース１
９の円周状結合面３０の周方向の正方向に相対移動し、
ケース１９の円周状結合面３０と両被動部材２１、２２
の円周状結合面３１、３２とを楔結合させ、駆動部材１
５（ケース１９）と被動部材２１、２２とを正転方向で
一体回転させる（図４）。他方、駆動部材１５が逆転
し、駆動部材１５と被動部材２１、２２との間に回転位
相差が生ずると、各ケージ４１、４２の転動体４３、４
４はケース１９の円周状結合面３０の周方向の逆方向に
相対移動し、ケース１９の円周状結合面３０と両被動部
材２１、２２の円周状結合面３１、３２とを楔結合さ
せ、駆動部材１５（ケース１９）と被動部材２１、２２
とを逆転方向で一体回転させる。
【００２０】しかるに、切換手段５０は、オンモードで
生成せしめられる遠心力により、両ケージ４１、４２を
軸方向に移動させる。具体的には、両ケージ４１、４２
の互いに背中合せした内側端面の内径側に陥凹状のボー
ル収容部５１、５２を設け、ボール収容部５１、５２が
ともに形成するボール収容空間５３の周方向複数位置
（例えば３位置）のそれぞれに一定のウエイトを持つボ
ール５４を納めた。両ボール収容部５１、５２は、ケー
ジ４１、４２の軸方向に直交する、内方側の平面５１
Ａ、５２Ａと、ケージ４１、４２の軸方向に斜交する外
方側のボール衝合面５１Ｂ、５２Ｂを備え、両ケージ４
１、４２を背中合せした状態で、相対する平面５１Ａ、
５２Ａはボール５４の直径より広巾をなし、相対するボ
ール衝合面５１Ｂ、５２Ｂはケージ４１、４２の径方向
外側でボール５４が衝合し得るＶ溝をなす。両ケージ４
１、４２は周方向に連続する円環状のボール収容空間５
３でなく、周方向に等間隔をなして分断された複数個の
孔状のボール収容空間５３を形成し、各孔状のボール収
容空間５３のそれぞれにボール５４を装填するものでも
良い。
【００２１】これにより、動力切換装置５０は、前述の
付勢部材４５、４６が各転動体４３、４４をケース１９
の円周状結合面３０の最大内径部に接触させる中立位置
に付勢保持するオフモードで、駆動部材１５（ケース１
９）が予め定めた一定値を超えた高回転に到達するとオ
ンモードに切換わる。オンモードでは、ボール５４に所
定以上の遠心力が作用し、この遠心力によりケージ４
１、４２の径方向の外方に変位するボール５４が両ケー
ジ４１、４２のボール収容空間５３を形成しているボー
ル衝合面５１Ｂ、５２Ｂとの衝合を介して両ケージ４
１、４２を押し開く。両ケージ４１、４２のそれぞれ
は、スペーサ２３のガイド面２３Ｃに摺動ガイドされて
軸方向の外側へ移動し、各ケージ４１、４２の外側端面
を被動部材２１、２２のフランジ２１Ｃ、２２Ｃに押し
当てることを可能にする。
【００２２】従って、動力切換装置１０は以下の如くに
動作する。 (A)完全２輪駆動状態 駆動部材１５が予め定めた一定値より低回転にある状態
では、切換手段５０がオフモードにある。切換手段５０
のオフモードで、駆動部材１５と左右の被動部材２１、
２２の楔結合が解除されているとき、左右の被動部材２
１、２２への駆動力の伝達がなくなり、完全２輪駆動状
態になる。デファレンシャルのベベルギヤ等の空転を伴
うことがなく、燃費が良い。
【００２３】(B)完全４輪駆動状態 駆動部材１５が予め定めた一定値を超えた高回転に到達
すると、切換手段５０がオンモードに切換わる。切換手
段５０のオンモードで、さらにエンジン回転力が急加速
される等により駆動部材１５と被動部材２１、２２との
間に回転位相差が生ずると、駆動部材１５と左右の被動
部材２１、２２とが直ちに楔結合し、左右の被動部材２
１、２２へ駆動力が伝わり、完全４輪駆動状態になる。
左右の被動部材２１、２２がともに駆動部材１５に楔結
合されるから、左右の被動部材２１、２２に伝わる回転
力は均等になり、高速直進安定性が良い。
【００２４】更に、一定値を超えた高回転時には、エン
ジンブレーキ時また急減速時にも結合状態は維持される
ので直進安定性は維持される。
【００２５】本実施形態によれば以下の作用がある。 （請求項１に対応する作用） 動力切換装置１０は、デファレンシャルギヤを内蔵し
ないから、小型簡素で軽量化できる。
【００２６】切換手段５０が遠心力によりケージ４
１、４２を軸方向移動し、ケージ４１、４２の端面を被
動部材２１、２２のフランジ２１Ｃ、２２Ｃに摩擦接触
させて連れ回り回転させる状態下で、被動部材２１、２
２と駆動部材１５の回転位相差が生ずると直ちに駆動部
材１５と左右の被動部材２１、２２とを転動体４３、４
４の介在により楔結合させることができる（ローラーク
ラッチ機構）。駆動部材１５と被動部材２１、２２の楔
結合の係脱は容易かつ軽快である。
【００２７】切換手段５０は、駆動部材１５の所定の
回転数で生ずる遠心力によりケージ４１、４２を軸方向
に移動開始するものであるから、所定の回転数で自動的
に完全４輪駆動状態に切換え、高速直進安定性を自動的
に確保できる。
【００２８】（請求項２に対応する作用） 切換手段５０は、遠心力が作用するボール５４をケー
ジ４１、４２に設けたボール衝合面５１Ｂ、５２Ｂに衝
合させる簡素な機構（ボールカム機構）により、簡易か
つ確実に、ケージ４１、４２を軸方向移動できる。
【００２９】以上、本発明の実施の形態を図面により記
述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限
られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の
設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、付
勢部材により各ケージの転動体を被動部材の多角形状円
周状結合面に接触保持させ、駆動部材の円周状結合面に
は非接触とする方向に付勢し、切換時に、遠心力により
軸方向移動せしめられるケージの端面を駆動部材に摩擦
接触させて連れ回り回転させることにより、駆動部材の
円周状結合面と両被動部材の円周状結合面のそれぞれと
を転動体の介在により楔結合させるものでも良いし、ま
た、ケージは１つで兼用して構成しても良い。
【００３０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、小型簡素
な構成により、完全２輪駆動状態と、完全４輪駆動状態
を容易に切換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は動力切換装置を示す断面図である。
【図２】図２は図１の要部拡大図である。
【図３】図３は図２のIII−III線に沿う断面図であり、
非楔結合状態を示す断面図である。
【図４】図４は図２のIII−III線に沿う断面図であり、
楔結合状態を示す断面図である。
【図５】図５は動力切換装置の分解斜視図である。
【図６】図６は図５の要部拡大図である。
【符号の説明】
１０ 動力切換装置 １５ 駆動部材 ２１、２２ 被動部材 ３０ 円周状結合面 ３１、３２ 円周状結合面 ３３ 環状空間 ３３Ａ 楔状間隙 ４１、４２ ケージ ４３、４４ 転動体 ４５、４６ 付勢部材 ５０ 切換手段 ５１Ｂ、５２Ｂ ボール衝合面 ５４ ボール

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 駆動部材から左右の２個の被動部材への
    動力の伝達状態を切換える動力切換装置において、 駆動部材に設けた円周状結合面と、両被動部材に設けた
    円周状結合面のそれぞれとを内外に同軸配置し、 駆動部材の円周状結合面と、両被動部材の円周状結合面
    の間の周方向に楔状間隙をくり返し形成する環状空間を
    設け、 ケージを環状空間に納め、該ケージの周方向複数位置に
    転動体を保持し、 各転動体を駆動部材と被動部材の一方の円周状結合面に
    接触させ、駆動部材と被動部材の他方の円周状結合面に
    非接触とする方向に付勢する付勢部材を設け、 遠心力によりケージを軸方向移動し、該ケージの端面を
    駆動部材と被動部材の他方に摩擦接触させて連れ回り回
    転させ、駆動部材の円周状結合面と両被動部材の円周状
    結合面のそれぞれとを転動体の介在により楔結合させる
    切換手段を設けてなることを特徴とする動力切換装置。
  2. 【請求項２】 前記切換手段が、ケージの軸方向に斜交
    するボール衝合面を該ケージの内径に設け、該ケージの
    ボール衝合面にボールを衝合させ、該ボールに作用する
    遠心力により該ケージを軸方向に移動可能にする請求項
    １に記載の動力切換装置。
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