JP2012096719A - 駆動力配分装置 - Google Patents

Abstract

【課題】副変速機の切換えと摩擦クラッチのクラッチ押付力とに対する応答性を改良した駆動力配分装置を提供する。
【解決手段】駆動力配分装置は、シフトカム３７及び摩擦クラッチ駆動用カム６０間に相対回転可能に同軸配置された回転駆動部材８１と、回転駆動部材８１の回転方向と直交する方向に回転可能に設けられ、シフトカムと連動する位置、及び摩擦クラッチ駆動用カム６０と連動する位置に切換えられるラチェットレバー８７とを備えている。シフトカム３７が高速段にあって所定の位置から一方側に回転駆動したとき摩擦クラッチ４１の押付力を調整し、一方側とは逆方向に回転駆動したときシフトカム３７と連動してシフトカム３７を低速段へと回転し、主出力軸６と副出力軸７とを直結する機構１１０，１１１を介して低速段を維持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の前後輪間又は車両の左右輪間に駆動力を配分制御する駆動力配分装置に関する。

従来、副変速機の切換えと摩擦クラッチのクラッチ押付力とを単一のモータで制御する４輪駆動車用の駆動力配分装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載された駆動力配分装置は、モータで駆動される駆動軸上に、副変速機構切換え用のシフトフォークとボールカム駆動用の平歯車とを同軸に固定配置している。このシフトフォークと平歯車とは、モータ駆動軸に設けられたカムフォロアにより駆動されるようになっている。

特開２００４−２４９９７４号公報

ところで、摩擦クラッチが係合するクラッチストローク量まで早く移動することが望まれる。そのため、摩擦クラッチを係合させる場合には、高い回転数までモータを加速する必要がある。

しかしながら、上記特許文献１記載の駆動力配分装置は、副変速機構切換え用のシフトフォーク（シフトカム）とボールカム駆動用（摩擦クラッチ駆動用）の平歯車とを直結して一体に回転駆動する構造となっているため、シフトカムの回転角が限られ、摩擦クラッチ駆動のための十分なモータ回転角が確保できない。そこで、小さなモータ回転角で摩擦クラッチが係合するクラッチストロークを確保しようとすると、モータの電流が大きくなるという問題がある。これを回避するためにモータの減速比を大きくすると、モータ出力の伝達効率が落ちるため、応答性が悪化するという問題を有している。

本発明の目的は、副変速機の切換えと摩擦クラッチのクラッチ押付力とに対する応答性を改良した駆動力配分装置を提供することにある。

［１］本発明は、入力軸への動力を少なくとも高速段と低速段の２段に切換えて主出力軸へ伝達する副変速機と、前記主出力軸の動力を副出力軸に伝達する摩擦クラッチと、アクチュエータの出力軸に固定された回転駆動部材と、前記回転駆動部材の一端部に相対回転可能に同軸に配置され、前記摩擦クラッチの押付力を変化させる摩擦クラッチ駆動用カムと、前記回転駆動部材の他端部に相対回転可能に同軸に配置され、前記アクチュエータの回転運動を直線運動に変換して前記副変速機をシフトさせるシフトカムと、前記副変速機が低速段にあるとき前記主出力軸と前記副出力軸とを直結する機構と、前記回転駆動部材の外面の法線方向の軸線を回転中心として設けられ、前記摩擦クラッチ駆動用カムと連動する位置、及び前記シフトカムと連動する位置に切換えられるラチェットレバーとを備えてなり、前記シフトカムが高速段にあって、前記回転駆動部材が前記シフトカムの制御原点を起点とした所定の位置から一方側に回転駆動したとき、前記摩擦クラッチ駆動用カムと連動して前記摩擦クラッチの押付力を調整し、前記回転駆動部材が前記一方側とは逆方向に回転駆動したとき、前記ラチェットレバーにより前記シフトカムと連動して前記シフトカムを低速段へ回転させ、前記直結する機構を介して低速段を維持することを特徴とする駆動力配分装置にある。

［２］上記［１］記載の発明にあって、前記ラチェットレバーは、前記シフトカムに形成されたラチェット溝と噛み合って前記シフトカムを回転させる駆動爪と、前記摩擦クラッチ駆動用カムに設けられた駆動ピンに当接することで、前記駆動爪を前記ラチェット溝と噛み合わない開放位置に回転して退避させる腕部とを一体に形成したことを特徴とする。

本発明によれば、副変速機の切換えと摩擦クラッチのクラッチ押付力とに対する優れた応答性が得られる。

本発明に係わる典型的な実施の形態であるトランスファの一構造例を概略的に示す断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は４ＷＤ解除用シフトフォークの一作動例を模式的に示す説明図である。 本発明のトランスファに好適に用いられるシフト・クラッチ制御機構を示す分解斜視図である。 本発明のシフト・クラッチ制御機構に好適に用いられる回転駆動部材の斜視図である。 （ａ）は本発明のシフト・クラッチ制御機構の組立状態を示す説明図であり、（ｂ）〜（ｄ）はシフト制御の説明図である。 （ａ）は本発明のシフト・クラッチ制御機構の組立状態を示す説明図であり、（ｂ）はクラッチ制御の説明図である。である。 本発明のシフト・クラッチ制御機構に好適に用いられるチェック機構の断面図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。

（トランスファの全体構成）
図１において、全体を示す符号１は、この実施の形態に係る典型的なトランスファの全体構成を概略的に示している。図示例によるトランスファ１は、例えばＦＲ（フロントエンジン、リヤドライブ）方式をベースにした四輪駆動（４ＷＤ）車に適用されるものである。

このトランスファ１は、図１に示すように、フロントケース２及びリアケース３からなるトランスファケースを有している。このフロントケース２の前側部位には、図示しないエンジンからの回転を同じく図示を省略した自動変速機あるいは手動変速機を介して入力する入力軸４がベアリング５を介して回転可能に固定支持されている。この入力軸４には、フロントケース２内に同軸的に配された副変速機２０を介してリアケース３内に同軸的に配された主出力軸である後輪出力軸６が直結されている。

このトランスファケースの後輪出力軸６と平行な部位には、図１に示すように、主出力軸に対する副出力軸となる前輪出力軸７が設けられている。この後輪出力軸６の同一軸上には、駆動スプロケットギヤ８が設けられている。一方の前輪出力軸７の同一軸上には、駆動スプロケットギヤ８に対する従動スプロケットギヤ９が設けられている。この駆動スプロケットギヤ８、及び従動スプロケットギヤ９の間には、環状のチェーン１０が掛け回されている。

この副変速機２０は、図１に示すように、入力軸４に入力するエンジンの駆動力をシフト機構３０により高速段Ｈと低速段Ｌとの走行変速切換えを行う。このシフト機構３０は、副変速機２０の遊星歯車機構に同軸的に配されたＨ−Ｌ切換え用のクラッチスリーブ３１を備えている。

この遊星歯車機構は、図１に示すように、入力軸４の外周に形成された高速用ギヤ（サンギヤ）２１と、フロントケース２に固定されたリングギヤ２２と、このサンギヤ２１の外周に噛み合うとともに、リングギヤ２２の内周に噛み合う複数のピニオンギヤ（プラネタリギヤ）２３，…，２３とを備えている。複数のピニオンギヤ２３は、同一の位相差をもって配された支軸２４を介して円形のキャリアケース２５に自転可能に固定支持されている。このキャリアケース２５は、サンギヤ２１と相対回転可能に入力軸４の軸回りに固定支持されている。このキャリアケース２５の後端部には、内スプライン（歯部）２６ａを有する円形のリング体２６が一体に固定されており、支軸２４の両端がキャリアケース２５と円形のリング体２６とに支持固定されている。

低速状態においては、クラッチスリーブ３１のスプラインが高速用ギヤ２１から脱することで、リング体２６の内スプライン２６ａにクラッチスリーブ３１のスプラインをスプライン係合させ、ピニオンギヤ２３から伝達された回転動力が、低速回転駆動力として後輪出力軸６に伝達される。

一方、図１に示す高速状態においては、クラッチスリーブ３１のスプラインと高速用ギヤ２１とが互いに噛合して連結されており、入力軸４の回転駆動力が、高速回転駆動力として入力軸４から駆動スプロケットギヤ８、前輪駆動用チェーン１０、及び従動スプロケットギヤ９を介して後輪出力軸６に伝達される。

後輪出力軸６の同一軸上には、図１に示すように、４ＷＤモードにおける前後輪駆動力の配分制御を行う駆動力配分装置の一部を構成する摩擦クラッチ装置４０が設けられている。トランスファケースには、副変速機２０のシフト機構３０の作動、及び摩擦クラッチ装置４０の作動を制御する駆動源となるアクチュエータ７０が設けられている。このアクチュエータ７０には、モータのトルクを増幅する減速機７１が内蔵されている。その減速機７１による回転駆動は、アクチュエータ出力軸７２を介してシフト機構３０及び摩擦クラッチ装置４０に伝達される。

（シフト機構の構成）
このシフト機構３０は、図１に示すように、Ｈ−Ｌ切換え用のＨ−Ｌフォーク本体３２及び摺動ホルダ３３がコイルバネ３４を介して相対移動可能な二部材により主に構成されている。このＨ−Ｌフォーク本体３２の一側は、シフトロッド３５に移動可能に挿通支持されている。このＨ−Ｌフォーク本体３２の他側には、Ｈ−Ｌ切換え用のクラッチスリーブ３１に係合した二股状のフォークが延出されている。Ｈ−Ｌフォーク本体３２の幅方向両側に相対する立設側壁の内面には、内方に膨出した細長い柱状の一対のバネ荷重受部３２ａ，３２ａがシフトロッド軸方向両側にそれぞれ形成されている。

一方の摺動ホルダ３３は、図１に示すように、シフトロッド３５と同軸上に挿通支持される一対の摺動脚部３３ａ，３３ａを介してＨ−Ｌフォーク本体３２に相対移動可能に設けられている。この摺動脚部３３ａは、Ｈ−Ｌフォーク本体３２のバネ荷重受部３２ａ間の間隔より小さく設定されるとともに、この一対の摺動脚部３３ａの間の間隔は、Ｈ−Ｌフォーク本体３２の長さ方向両側一対のバネ荷重受部３２ａ間の間隔に略等しく設定されている。

この一対の摺動脚部３３ａの対向内面には、図１に示すように、一対の円形のワッシャ３６，３６がシフトロッド３５と同軸上に配されている。このワッシャ３６には、Ｈ−Ｌフォーク本体３２の幅方向両側一対のバネ荷重受部３３ａ間の間隔より大径に形成されている。この一対の摺動脚部３３ａ及びワッシャ３６は、コイルバネ３４の両端を保持するバネ保持機能と、コイルバネ３４を作動させるバネ作動機能とを兼ね備えている。Ｈ−Ｌフォーク本体３２のバネ荷重受部３２ａと摺動ホルダ３３の摺動脚部３３ａとの相対移動で生じるコイルバネ３４の圧縮力及び復元力によってシフト操作力を蓄積する待ち機構が構成される。

この摺動ホルダ３３の長さ方向一端部には、図１に示すように、シフトロッド３５に沿って延びるアーム部３３ｂが一体に形成されている。このアーム部３３ｂの先端部には円柱状のシフターピン３３ｃが突出して支持されている。このシフターピン３３ｃは、シフトカム３７の回転運動をシフト機構３０の直線運動に変換するカム溝３７ａ内に摺動自在に所定の間隙をもって遊嵌されている。シフターピン３３ｃは、アーム部３３ｂを介してＨ−Ｌフォーク本体３２よりもシフトカム３７側に配置される構成となっており、装置内の狭小な設置空間を合理的に使用することができる。

このシフトカム３７は、図５及び図６に示すように、エンドレスのカム溝ではなく、Ｈ−Ｌ間を往復する１本のカム溝３７ａが形成されている。シフトカム３７の回転運動は、カム溝３７ａの傾斜部に沿って移動するシフターピン３３ｃを介して摺動ホルダ３３へと伝達され、摺動ホルダ３３の直線運動に変換される。この直線運動は、コイルバネ３４を介してシフトロッド３５に沿ってＨ−Ｌフォーク本体３２を直線運動させる。

図示例では、シフトカム３７の左方向１８０°の回転で、シフターピン３３ｃを副変速機２０の高速段Ｈ位置及び低速段Ｌ位置の切換えに必要な軸方向のシフト量だけ移動させる。このＨ−Ｌフォーク本体３２の直線運動により、Ｈ−Ｌフォーク本体３２を介して副変速機２０のサンギヤ２１とピニオンギヤ２３との間で駆動力の連結・切断を行うクラッチスリーブ３１をシフトさせ、高速と低速の切換えが行われる。

（摩擦クラッチ装置の構成）
この摩擦クラッチ装置４０は、図１に示すように、環状をなす多板式の摩擦クラッチ４１の接断動作を制御する。この摩擦クラッチ４１は、環状のクラッチハブ４２を後輪出力軸６に固定するとともに、環状のクラッチドラム４３を後輪出力軸６に回転可能に支持した駆動スプロケットギヤ８に連結している。

２輪駆動（２ＷＤ）の際には摩擦クラッチ４１の締結が解除され、入力軸４の回転は、副変速機２０を介して後輪出力軸６に伝達される。一方、４ＷＤの際には、摩擦クラッチ４１が締結状態となり、入力軸４からの駆動力が後輪出力軸６、摩擦クラッチ４１、駆動スプロケットギヤ８、前輪駆動用チェーン１０、及び従動スプロケットギヤ９を介して前輪出力軸７へと伝達される。

この摩擦クラッチ装置４０は、図１に示すように、後輪出力軸６と同一軸上に移動可能な環状のクラッチ押付部材４４と、アクチュエータ７０の回転運動を直線運動に変換し、クラッチ押付部材４４に軸方向変位を付与するボールカム機構５０とを備えている。

このボールカム機構５０は、図１及び図２に示すように、摩擦クラッチ４１のクラッチ締結力を無段階に制御する。ボールカム機構５０には、後輪出力軸６と同一軸上に反力側のカムプレート（反力カムプレート）５１、及び駆動側のカムプレート（駆動カムプレート）５２により構成された一対のボールカムが設けられている。この反力カムプレート５１は、スラスト軸受５３を介して環状の固定部材５４に固定されている。一方の駆動カムプレート５２は、スラスト軸受５５を介してクラッチ押付部材４４に当接して連結されている。

この反力カムプレート５１は、図２に示すように、アクチュエータ出力軸側に向けて延在する自由端部を位置決めロッド１１に支持されている。この位置決めロッド１１は、アクチュエータ出力軸７２と同軸上に回転可能に支持された摩擦クラッチ駆動用の板カム６０の逆回転を阻止するストッパとしての機能をも有している。一方の駆動カムプレート５２は、反力カムプレート５１とは所定角度の位相差をもってアクチュエータ出力軸側に向けて延在する先細り状のアーム部５２ａが一体形成されている。そのアーム部５２ａの先端部分にはカムフォロア５６が回転自在に軸支されている。そのカムフォロア５６は、板カム６０のカム面に常時接触されており、アクチュエータ７０の回転をボールカム機構５０に伝達するようになっている。

この摩擦クラッチ４１を締結する場合は、板カム６０がアクチュエータ出力軸７２の軸心回りに正回転方向に右回転することで、駆動カムプレート５２が反力カムプレート５１に対して一定方向に回転駆動される。この駆動カムプレート５２が回転駆動すると、駆動カムプレート５２は、ボールカム溝内のボール５７による押圧を受けながら、後輪出力軸６の軸方向に移動する。駆動カムプレート５２が移動すると、クラッチ押付部材４４は、後輪出力軸６の軸方向に押されて摩擦クラッチ４１を押圧することで、アクチュエータ７０の回転量に応じてクラッチ押付力を増加させる。

一方、摩擦クラッチ４１の締結を解除する場合は、上記操作とは逆に板カム６０が回転することで、上記操作と逆の操作を行うこととなる。これにより、板カム６０の外面に形成されたカム面の形状に対応する変化パターンで、摩擦クラッチ４１のクラッチ押付部材４４を移動させることができる。

上記実施の形態に係るトランスファ１の構成によると、以下の効果が得られる。

（１）ボールカム機構５０の駆動カムプレート５２は、カムフォロア５６が板カム６０のカム面にならって回転駆動するので、ピニオンギヤにより駆動カムプレートを回転駆動する構成と比べて、摩擦クラッチ４１のクラッチプレート間が離間しているクラッチ締結解除状態からクラッチ締結状態へ移る際の長い移動距離をアクチュエータ７０による小さい回転角度で移動させることが可能となる。
（２）Ｈ−Ｌフォーク本体３２のシフトロッド軸方向の長さは、摺動ホルダ３３の摺動脚部３３ａがＨ−Ｌフォーク本体３２のバネ荷重受部３２ａを通過する移動ストロークを確保するとともに、摺動ホルダ３３及びコイルバネ３４の組み付けに必要な最小限の内部空間を有するＨ−Ｌフォーク本体３２を形成することができる。Ｈ−Ｌフォーク本体３２の小型化と短縮化という二つの利点を併せ持つシフト機構３０を得ることができる。

（４Ｌメカロックモード機構の構成）
この実施の形態の一つの主要な基本構成は、図１に示すように、副変速機２０のシフト機構３０にあり、副変速機２０が低速段Ｌ（４Ｌポジション）にあるとき後輪出力軸６と前輪出力軸７とを直結する機構を、Ｈ−Ｌフォーク本体３２と前輪駆動用チェーン１０の駆動スプロケットギヤ８との間の駆動伝達経路上に配置したことにある。

この直結機構は、高速段Ｈで走行する場合に４ＷＤロックを解除する４ＷＤロック解除用シフトフォーク（４ＷＤ解除用フォーク）１１０と４ＷＤロック解除用シフトロッド（４ＷＤ解除用シフトロッド）１１１とを備えている。クラッチスリーブ３１を４Ｌポジジョンにシフトすると、副変速機２０を介して低速回転駆動力が前輪出力軸７に直結駆動して４Ｌメカロックモードとなる機構であり、摩擦クラッチ装置４０の制御は行われない。

このＨ−Ｌフォーク本体３２のフォーク基端部に形成された係合段部３３ｄには、図１に示すように、４ＷＤ解除用シフトロッド１１１の一端部が溶接等の固定手段によって片持ち状態で固定されており、Ｈ−Ｌ切換え用のシフトロッド３５と平行に配されている。この４ＷＤ解除用シフトロッド１１１は、シフトロッド３５の径よりも小さい径の短尺軸状に形成されている。

この４ＷＤ解除用フォーク１１０は、図１に示すように、板金を略Ｕ字状に折り曲げた形状に形成されており、基板１１０ａの両側に相対する長短の側板１１０ｂ，１１０ｃを有している。この側板１１０ｂ，１１０ｃのそれぞれには、４ＷＤ解除用シフトロッド１１１上に軸方向移動可能に挿通支持する摺動孔が貫通して形成されている。この側板１１０ｂ，１１０ｃのうち、長尺の側板１１０ｂの先端部分には、４ＷＤロック用のスライドスリーブ１１２（４ＷＤロックスライドスリーブ１１２）に係合して連結される二股状のフォークが延出されている。

相対する側板１１０ｂ，１１０ｃの対向内面間には、図１に示すように、４ＷＤ解除用シフトロッド１１１と同軸上に介装されたコイルバネからなる待ちバネ１１３が収容されている。この待ちバネ１１３の一端は、Ｈ−Ｌフォーク本体３２のフォーク基端部に当接して支持されている。この待ちバネ１１３の他端は、４ＷＤ解除用シフトロッド１１１上に嵌着したスナップリング１１４に係止されたワッシャ１１５を介して支持されており、シフトロッド軸方向の動きが規制されている。

この待ちバネ１１３は、図１に示すように、４ＷＤ解除用フォーク１１０をＨ−Ｌフォーク本体３２に向けて付勢する。このＨ−Ｌフォーク本体３２側へ圧縮する待ちバネ１１３の弾力を一時的に蓄え、その蓄えた弾力を４ＷＤロックスライドスリーブ１１２に伝えるバネによる蓄力機構（待ち機構）が構成される。なお、コイルバネに代えて、例えば皿バネや板バネなどのバネ機構を用いることができる。

（Ｈ−Ｌフォーク本体と４ＷＤ解除用フォークとの切換え動作）
図２を参照すると、図２には、Ｈ−Ｌフォーク本体３２と４ＷＤ解除用フォーク１１０の作動例が模式的に例示されている。

Ｈ−Ｌフォーク本体３２が、図２（ａ）に示す４Ｌポジションにある４ＷＤロック状態で、４ＷＤロックスライドスリーブ１１２は、Ｈ−Ｌ切換え用クラッチスリーブ３１により押圧され、４ＷＤロックスライドスリーブ１１２のスプラインは、前輪駆動用チェーン１０の駆動スプロケットギヤ８に形成されたスプライン８ａと噛み合って連結されている。４ＷＤ解除用フォーク１１０は、待ちバネ１１３を介してＨ−Ｌフォーク本体３２に当接した位置に保持されている。

いま、アクチュエータ７０を回転駆動させると、アクチュエータ７０の駆動回転は、減速歯車機構７１を介してシフトカム３７に伝わり、シフトカム３７が回転する。シフトカム３７が回転すると、シフトカム３７のカム溝３７ａの直線部からカム溝３７ａの傾斜部にならって、Ｈ−Ｌフォーク本体３２の摺動ホルダ３３のシフターピン３３ｃをシフトロッド軸方向に移動させる。

摺動ホルダ３３の移動は、摺動ホルダ３３の摺動脚部３３ａ及びワッシャ３６を介してコイルバネ３４の端部の一方を押圧する。摺動ホルダ３３の移動に伴い、摺動ホルダ３３は、図２（ｂ）に示すように、ワッシャ３６を介してＨ−Ｌフォーク本体３２のバネ荷重受部３２ａの内面に向けてコイルバネ３４を圧縮させながら、Ｈ−Ｌフォーク本体３２の長さ方向の立設側壁内面に向けて移動し、フォーク本体長さ方向の立設側壁内面に当接して押圧する。

コイルバネ３４の端部の他方は、ワッシャ３６を介してＨ−Ｌフォーク本体３２のバネ荷重受部３２ａの内面を押圧し、コイルバネ３４は撓んで圧縮状態となる。このとき、摺動ホルダ３３のシフターピン３３ｃは、シフトカム３７のカム溝３７ａの傾斜部からカム溝３７ａの直線部にならって移動しており、摺動ホルダ３３は、シフト完了位置に到達する。コイルバネ３４は最大圧縮状態となり、摺動ホルダ３３の移動荷重は、Ｈ−Ｌフォーク本体３２に加わることになる。

Ｈ−Ｌ切換え用のクラッチスリーブ３１と副変速機２０のサンギヤ２１との位相が一致するまでの間は、摺動ホルダ３３の摺動脚部３３ａ、ワッシャ３６、及びＨ−Ｌフォーク本体３２のバネ荷重受部３２ａからなる待ち機構の作用によりコイルバネ３４を圧縮状態に保持しており、コイルバネ３４にシフト操作力を一時的に蓄えた状態にある。このとき、アクチュエータ７０への通電は遮断される。

Ｈ−Ｌ切換え用のクラッチスリーブ３１と副変速機２０のサンギヤ２１との位相が一致すると、図２（ｃ）に示すように、シフト操作力を蓄積していたコイルバネ３４の復元弾発力により、Ｈ−Ｌフォーク本体３２はシフトロッド３５上に沿って瞬時に移動する。そして、Ｈ−Ｌ切換え用クラッチスリーブ３１は、後輪出力軸６のスプライン上を摺動してＨポジションへと速やかに切換わる。

一方、４ＷＤ解除用フォーク１１０は、Ｈ−Ｌフォーク本体３２が、図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、Ｈ−Ｌフォーク用シフトロッド３５に沿って移動すると、４ＷＤ解除用シフトロッド１１１を介して待ちバネ１１３の端部の一方を押圧する。待ちバネ１１３の端部の他方は、４ＷＤ解除用フォーク１１０の長尺の側面１１０ｂの内面を押圧し、待ちバネ１１３は撓んで圧縮状態となる。

このとき、４ＷＤ解除用フォーク１１０には待ちバネ１１３の付勢力が伝達されるが、４ＷＤロックスライドスリーブ１１２と前輪駆動用チェーン１０の駆動スプロケットギヤ８との間にトルクが加わった状態では４ＷＤロックスライドスリーブ１１２が抜けないため、待ちバネ１１３を圧縮状態に保持しており、待ちバネ１１３にシフト操作力を一時的に蓄えた状態にある。

４ＷＤロックスライドスリーブ１１２と駆動スプロケットギヤ８との間のトルクが車両走行中に抜けると、図２（ｄ）に示すように、シフト操作力を蓄積していた待ちバネ１１３の復元弾発力により、４ＷＤ解除用フォーク１１０は４ＷＤ解除用シフトロッド１１１上に沿って瞬時に移動する。そして、４ＷＤロックスライドスリーブ１１２は、後輪出力軸６のスプライン上を摺動してＨポジションへと速やかに切換わり、Ｈポジションにある４ＷＤロック解除状態となる。図示例では、４ＷＤロックスライドスリーブ１１２とＨ−Ｌ切換え用クラッチスリーブ３１とは互いに接触した状態で静止する。

以上のシフト操作により、４ＬポジションからＨポジションへの切換えと、４ＷＤロック状態から４ＷＤロック解除状態への切換えとが完了する。なお、上記シフト操作とは逆に４ＷＤロック解除状態から４ＷＤロック状態へ切換える際は、上記シフト操作とは逆のシフト操作となり、Ｈ−Ｌフォーク本体３２をＨポジションから４Ｌポジションへ切換えることで、Ｈ−Ｌフォーク本体３２に押されたクラッチスリーブ３１が４ＷＤロックスライドスリーブ１１２を押すことで達成される。なお、４ＷＤロックスライドスリーブ１１２と駆動スプロケットギヤ８との位相が合致するまでは、Ｈ−Ｌフォーク本体３２のコイルバネ（待ちバネ）３４が撓んで待ち状態となる。

上記実施の形態に係る４Ｌメカロックモード機構によると、以下の効果が得られる。

（１）上記４ＷＤ解除用フォーク１１０により副変速機２０を４Ｌポジションに常時維持することができる。
（２）Ｈ−Ｌフォーク本体３２に４ＷＤ解除用フォーク１１０及び４ＷＤ解除用シフトロッド１１１を一体化するとともに、この４ＷＤ解除用フォーク１１０及び４ＷＤ解除用シフトロッド１１１をＨ−Ｌフォーク本体３２と前輪駆動用チェーン１０との間の駆動伝達経路上に配置した構成となっているので、トランスファケースを跨ぐシフトロッド３５が１本で済むようになり、前輪駆動用チェーン１０の対向内側間のスペースが狭い小容量機種にも、４ＷＤ解除用フォーク１１０を設けることが可能となる。
（３）４ＷＤ解除用フォーク１１０は、Ｈ−Ｌフォーク本体３２と前輪駆動用チェーン１０の間の駆動伝達経路上に配置するとともに、４ＷＤ解除用フォーク１１０における一対の側板１１０ｂ，１１０ｃの対向内面の間に待ちバネ１１３を設けた構成となっている。そのため、４ＷＤ解除用フォーク１１０の全長を短くしながらも、４ＷＤ解除用フォーク１１０の支持スパンを長く設定することができるようになる。支持スパンを長く設定することができるため、コジリの少ない円滑な動きが可能となる。

（シフト・クラッチ制御機構の全体構成）
この実施の形態のもう一つの主要な基本構成は、図３に示すように、シフト機構３０及び摩擦クラッチ装置４０を制御するシフト・クラッチ制御機構８０にある。上記のように構成されたトランスファ１の構成部分は、シフト機構３０、及びボールカム機構５０の構成を除いて、従来のものと基本的な構成において変わるところはない。従って、トランスファ１の基本構成は、図示例に限定されるものではない。

この実施の形態に係る典型的なシフト・クラッチ制御機構８０は、単一のアクチュエータ７０の連続回転により副変速機２０の切換え動作と摩擦クラッチ装置４０の接断動作とを個別に制御することを可能とする。図示例によると、この制御は、シフトカム３７のシフト位置（高速段Ｈ位置）を制御原点とした一方側（右回転）でクラッチ制御を行い、シフト位置（高速段Ｈ位置）を制御原点とした一方側とは逆の他方側（左回転）で副変速機２０の切換え制御を行っている。

このシフト・クラッチ制御機構８０は、図１及び図３に示すように、シフト機構３０をシフトロッド３５に沿って直線移動させるシフトカム３７と、摩擦クラッチ４１のクラッチ押付力を変化させる板カム６０と、シフトカム３７及び板カム６０を個別に回転駆動させる回転駆動部材８１とにより主に構成されている。このシフトカム３７、板カム６０、及び回転駆動部材８１は、アクチュエータ出力軸７２と同軸上に配されており、アクチュエータ７０の回転量に応じて動作する。

（回転駆動部材の構成）
この回転駆動部材８１は、図３及び図４に示すように、周面が中心線Ｏ方向にシフトカム対向側の大径部分８２と板カム対向側の小径部分８３とが段差を介して一体形成された円筒体からなる。この大径部分８２は、図３及び図４に示すように、シフトカム３７の端面と対向してシフトロッド３５に相対回転可能に支持されている。この回転駆動部材８１は、小径部分８３の板カム側の内周部をスプラインによる固定状態で、アクチュエータ出力軸７２に支持されている。この小径部分８３の外周には、板カム６０が相対回転可能に支持されている。

この回転駆動部材８１の大径部分８２には、図３及び図４に示すように、矩形状を有する一対のクラッチ制御機構用の駆動突起８４とシフト制御機構用の駆動突起８５とが板カム６０側に突出して形成されている。この駆動突起８４，８５は、所定の位相差をもって大径部分８２の同一円周上に配されている。この駆動突起８４は、回転駆動部材８１の右回転駆動により、板カム６０に形成された被駆動突起６３に当接して板カム６０を同期回転させる駆動面８４ａを有している。一方の駆動突起８５は、回転駆動部材８１の左回転駆動により、板カム６０の被駆動突起６３に当接して回転駆動部材８１の動作を停止させるストッパ面８５ａを有している。

この一対の駆動突起８４，８５の間に切欠して形成された平坦状の大径部分８２の外面には、図３及び図４に示すように、外面の法線方向に延びる回転軸８６を介してラチェットレバー８７が双方向回転可能に支持されている。このラチェットレバー８７は、バネ８９によりシフトカム３７の端面側に向けて付勢されており、回転駆動部材８１の回転方向と直交する方向に回転する。

このラチェットレバー８７の回転基部には、図３及び図４に示すように、回転軸８６を中心として設けられたラチェット部９０が一体に形成されている。このラチェット部９０の駆動爪であるラチェット爪９１は、シフトカム３７の端面をシフト方向（左方向）、及びシフト方向とは反対側の戻し方向（右方向）の両方向に駆動可能な外形形態に形成されている。このラチェット爪９１は、シフトカム３７の端面に形成されたラチェット溝３８にバネ８９の弾力に抗して係脱可能とされている。

このラチェットレバー８７には、図３及び図４に示すように、回転軸８６と直交するシフトカム３７側の腕部８８が一体に形成されている。この腕部８８は、回転駆動部材８１の回転中心線から右回り方向に傾斜している。この腕部８８の右回り方向の側面は、カム面８８ａを有している。このカム面８８ａは、回転駆動部材８１が右回転駆動により板カム６０を同期回転駆動するとき、ラチェット爪９１をシフトカム３７のラチェット溝３８から離脱させ、回転駆動部材８１とシフトカム３７との同期回転を阻止する機能を有している。

（シフト制御機構の構成）
一方の板カム６０は、図３に示すように、回転駆動部材８１側の対向面に円柱状の駆動ピン６１が突出して形成されている。この駆動ピン６１は、ラチェットレバー８７の腕部８８の回転軌跡内に配されている。この駆動ピン６１は、摩擦クラッチ装置４０の駆動時のみラチェット爪９１を開放状態に保持するためのものであり、シフトカム３７側の腕部８８のカム面８８ａに当接して押圧することでラチェット爪９１をシフトカム３７のラチェット溝３８の回転軌跡外に作動させる。

このシフトカム３７のラチェット溝３８と、板カム６０の駆動ピン６１と、回転駆動部材８１の駆動突起８５及びラチェットレバー８７とによりシフト制御機構が主に構成される。回転駆動部材８１の回転中心線の法線方向の軸線を中心としてラチェットレバー８７が双方向回転可能に固定支持された構成となっているので、ラチェット爪９１がラチェット溝３８から離脱するのに必要となるラチェット爪９１の作動回転角を小さくすることが可能となる。

図５を参照すると、図５は、シフトカム３７、板カム６０、及び回転駆動部材８１を組み付けた状態を展開して示している。同図において、チェックボール１０４の両側に位置する２つのチェック溝３９、ラチェット溝３８、駆動ピン６２、及び被駆動突起６３は同一のものであるが、展開図としては別々に表している。

図５（ａ）において、アクチュエータ出力軸７２及びシフトカム３７は制御原点にあり、シフトカム３７のシフト位置は高速段Ｈ位置（Ｈポジション）となっている。回転駆動部材８１の駆動突起８４の駆動面８４ａが板カム６０の被駆動突起６３から離れた位置で、シフトカム３７のカム溝３７ａ内を移動するシフト機構３０のシフターピン３３ｃの制御開始位置となる。

図５（ｂ）は、回転駆動部材８１を左方向に回転駆動（展開図では、回転駆動部材８１を左方向に移動）させることで、シフトカム３７が回転駆動部材８１と一緒に左方向に回転駆動するシフト切換えの往路回転であり、回転駆動部材８１のラチェット爪９１がシフトカム３７のラチェット溝３８に引っ掛かった係合状態で、シフトカム３７と回転駆動部材８１とが一体に回転している。板カム６０は、制御開始位置に残ったままの状態で停止している。

この回転駆動部材８１の回転角が１８０°に達すると、図５（ｃ）に示すように、チェックボール１０４が次のチェック溝３９に嵌合して低速段Ｌ位置（Ｌポジション）となるシフト位置に位置決めする。シフト機構３０のシフターピン３３ｃは、シフトカム３７のカム溝３７ａに沿って軸方向に案内移動され、４Ｌポジションへの移動を完了している。

図５（ｃ）において、回転駆動部材８１における駆動突起８５のストッパ面８５ａは、板カム６０の被駆動突起６３に当接して停止する。ラチェットレバー８７のラチェット爪９１は、シフトカム３７のラチェット溝３８に係合した状態を維持している。

この回転駆動部材８１が、図５（ｄ）に示すように、右方向に復路（戻り）回転する（展開図では、回転駆動部材８１を右方向に移動）と、回転駆動部材８１とシフトカム３７とが一緒に右方向に復路（戻り）回転する（展開図では、回転駆動部材８１を右方向に移動）。そして、図５（ａ）に示す状態に戻る。

以上のシフト操作によりＨポジションから４Ｌポジションへの切換えが完了する。なお、上記シフト操作とは逆に４ＬポジションからＨポジションへ切換える際は、上記シフト操作とは逆のシフト操作となる。このため、４ＬポジションからＨポジションへ切換える作動の説明は省略する。

（クラッチ制御機構の構成）
この板カム６０の外周に形成されるカム面６４は、図３に示すように、カム立ち上がり部分６５をシフトロッド３５及びカム面間の距離の変化率が二次曲線的に変化する非線形に形成するとともに、そのカム立ち上がり部分６５から駆動回転方向にわたって線形形状に形成されている。この板カム６０の作用により、摩擦クラッチ４１の遊び部分を少ない回転角で、摩擦クラッチ４１の初期位置からクラッチプレート間の隙間を縮めてクラッチ押付力が作用する。従って、摩擦クラッチ４１の初期位置からクラッチプレート間の隙間を縮めてクラッチ押付力が作用する位置までのストロークが長い区間を短時間でクラッチ接断動作を行うことが可能になる。

この板カム６０には、図３に示すように、回転駆動部材８１のクラッチ制御機構用の駆動突起８４の駆動面８４ａとシフト制御機構用の駆動突起８５のストッパ面８５ａとの間の同一円周上に被駆動突起６３が突出形成されている。この板カム６０の被駆動突起６３と回転駆動部材８１の駆動突起８４とによりクラッチ制御機構が主に構成される。

図６を参照すると、図６は、図５と同様に、シフトカム３７、板カム６０、及び回転駆動部材８１を組み付けた状態を展開して示している。図６（ａ）において、回転駆動部材８１を右方向に回転駆動（展開図では、回転駆動部材８１を右方向に移動）させることで、回転駆動部材８１の駆動突起８４の駆動面８４ａが板カム６０の被駆動突起６３に当接する位置が、摩擦クラッチ機構５０における制御開始位置となる。図示例では、シフトカム３７がＨポジションにあるとき、摩擦クラッチ機構５０が作動可能に構成されている。

この摩擦クラッチ機構５０は、回転駆動部材８１を右方向に回転駆動させると、ラチェットレバー８７のシフトカム３７側の腕部８８は、板カム６０の駆動ピン６１に当接して押圧される。ラチェットレバー８７のラチェット爪９１は、弾力に抗して回転軸８６を中心する左方向に回転して開放する。

この板カム６０の被駆動突起６３は、回転駆動部材８１の駆動突起８４の駆動面８４ａにより押圧荷重を受ける。この回転駆動部材８１は、シフトカム３７をＨポジションに残したままの状態で、板カム６０を右方向に回転駆動させることになる。このとき、ラチェット爪９１は、シフトカム３７の端面に沿って右方向に回転する。

この板カム６０は、図６（ｂ）に示すように、回転駆動部材８１と一緒に右方向に回転駆動する。この回転駆動部材８１による板カム６０の回転に伴い、駆動カムプレート５２が反力カムプレート５１に対して一定方向に回転駆動される。駆動カムプレート５２は、ボールカム溝内のボール５７による押圧を受けながら、カムフォロア５６を介して摩擦クラッチ４１を押圧することで、クラッチ押付力を増加させる。一方、この回転駆動部材８１が左回転すると、上記操作とは逆に板カム６０の回転に応じてクラッチ押付力を減少させる。

上記シフト・クラッチ制御機構８０としては、単一のアクチュエータ７０の連続回転により、次のような副変速機２０の切換え動作と多板式の摩擦クラッチ４１の接断動作とを行うことが可能である。

（１）副変速機２０はＨポジションにあり、摩擦クラッチ４１はクラッチプレート間を離間させたフリー状態にある（２Ｈ）。
（２）副変速機２０はＨポジションに固定され、摩擦クラッチ４１は四輪駆動車からのトルク指令に応じて前輪出力軸７への駆動トルクを自動的に制御される（４Ｈオート）。
（３）副変速機２０はＨポジションに固定され、摩擦クラッチ４１は最大トルクに保持される（４Ｈリジット）。
（４）副変速機２０は４Ｌポジションに固定され、摩擦クラッチ４１はクラッチプレート間を離間させたフリー状態に保持される。シフト機構３０が副変速機２０を４Ｌポジションにシフトすると、４ＷＤ解除用フォーク１１０が、図２（ａ）に示す４Ｌポジションにある４ＷＤロック状態で、４ＷＤロックスライドスリーブ１１２は、前輪駆動用チェーン１０の駆動スプロケットギヤ８に形成されたスプライン８ａと噛み合って連結されており、後輪出力軸６と前輪出力軸７とが直結駆動する４ＷＤモードにある（４Ｌメカロック）。

上記実施の形態に係るシフト・クラッチ制御機構８０によれば、以下の効果が得られる。

（１）シフトカム３７がＨポジションにあるとき、摩擦クラッチ装置４０を作動可能に構成しているので、シフトカム３７が４Ｌポジションにあるときは摩擦クラッチ装置４０を駆動する必要はない。後輪出力軸６と前輪出力軸７とが直結駆動する４Ｌメカロックにおいては、４ＷＤ解除用フォーク１１０により副変速機２０を４Ｌポジションに常時維持することができるので、機構の簡素化と低コスト化とを達成することができる。
（２）モータの電流を大きくしたり、モータの減速比を大きくしたりすることなく、副変速機２０の切換えと摩擦クラッチ装置４０のクラッチ押付力とに対する応答性を向上させることができる。
（３）回転駆動部材８１の回転方向と直交する方向に回転するラチェットレバー８７を装着した構成となっているため、ラチェット溝３８から離脱するのに必要となるラチェット爪９１の作動回転角を小さくすることが可能となり、シフト時間を短縮することができる。
（４）シフト機構３０の切換え時間が短くなるので、回転駆動部材８１がシフト途中で停止することはない。回転駆動部材８１がシフト途中で停止したとしても、元の位置に戻すことができる。

（チェック機構の構成）
このシフトカム３７の回転駆動部材寄りの端部には、図１、図３、及び図７に示すように、シフト・クラッチ制御機構８０のもう一つの主要部を構成するチェック機構１００が同軸に支持されている。このチェック機構１００は、シフトカム３７のシフト位置を決めるものであり、シフトカム３７と相対回転する円形筐体状のチェック部１０１と、そのチェック部１０１と一体形成された細長い円筒状の一対のチェックブロック１０２，１０２とを備えている。

このチェックブロック１０２は、図３及び図７に示すように、チェック部１０１の外周に同一の位相差をもって外側に放射状に延在されている。このチェックブロック１０２の内部には、コイルスプリング１０３の弾性反発力（付勢力）によりシフトカム３７のチェック溝３９に押付けられるチェックボール１０４が設けられている。チェックブロック１０２の先端部開口は、プラグ１０５により閉鎖されている。

このチェックボール１０４が嵌め入れられて係合するチェック溝３９は、図３及び図７に示すように、シフトカム３７の端部に形成されている。このシフトカム３７のチェック溝３９は、シフトカム３７のラチェット溝３８で決まるシフト位置となる２箇所のシフトエンドに対応して形成されている。このチェックボール１０４のチェック溝３９に対する係合で、副変速機２０のＨポジション及４Ｌポジションのシフト位置を位置決めしている。

一対のチェックブロック１０２のうち、一方のチェックブロック１０２とチェック部１０１との間には、図３及び図７に示すように、チェック機構１００の回り止めとなる扁平状の保持片１０６が一体に形成されている。この保持片１０６は、板カム６０の逆回転を阻止するとともに、反力カムプレート５１を支持する位置決めロッド１１に貫通して支持されている。

ところで、摩擦クラッチ４１を押付けた状態でアクチュエータ７０が駆動力を失うと、摩擦クラッチ装置４０の反発力によりアクチュエータ７０が逆転駆動する場合がある。

この実施の形態のもう一つの基本の構成は、チェック機構１００の吸収エネルギーが摩擦クラッチ４１の反発力によりアクチュエータ７０を逆転駆動させるときに放出するエネルギーよりも大きくなるように、チェック機構１００のチェックトルクと回転角とを設定することにある。

ここで、チェック機構１００の吸収エネルギーは、チェック機構１００のチェックトルクとシフトカム３７の回転角とにより計算される。このチェックトルクは、コイルスプリング１０３の弾力によりチェック溝３９に付勢された状態で係合するチェックボール１０４が、このコイルスプリング１０３の付勢力に抗してチェックボール１０４とチェック溝３９との係合を解除する抵抗トルクである。チェック機構１００の吸収エネルギーは、次式（１）により計算される。

チェック機構１００の吸収エネルギー＝チェック機構１００の抵抗トルク×シフトカム３７の回転角……（１）

上記実施の形態に係るチェック機構１００の構成によると、以下の効果が得られる。

（１）このチェック機構１００の吸収エネルギーを上記式（１）の関係に設定することで、クラッチ制御とシフト制御とを単一のアクチュエータ７０で行うトランスファ１の構成であっても、シフトカム３７をシフト方向に回転駆動させることなく、車両走行中の副変速機２０の切換えを防止することができる。
（２）チェック部１０１の円形外周の対角位置に一対のチェックボール１０４を設けた構成となっているため、安価なチェックボール１０４及びコイルスプリング１０３により強いチェックトルクを発生することができる。

以上の説明からも明らかなように、本発明の駆動力配分装置を上記実施の形態、及び図示例に基づいて説明したが、本発明は上記実施の形態、及び図示例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。本発明にあっては、次に示すような変形例も可能である。

上記実施の形態にあっては、ＦＲタイプの四輪駆動車のトランスファに本発明の駆動力配分装置を適用した場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではないことは勿論であり、例えばＦＦタイプの四輪駆動車などのトランスファに本発明の駆動力配分装置を効果的に使用することができる。また、上記実施の形態では、Ｈポジションと４Ｌポジションとの走行変速切換えを行う副変速機２０を説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、例えば副変速機におけるポジションとして、ニュートラルなどの各種のポジションを増加させて設定することができる。

なお、自動二輪車あるいは農業機械、建設土木機械、運搬機械等の作業用車両などの各種車両に本発明の駆動力配分装置を効果的に使用することができることは勿論である。

１…トランスファ、２…フロントケース、３…リアケース、４…入力軸、５…ベアリング、６…後輪出力軸、７…前輪出力軸、８…駆動スプロケットギヤ、９…従動スプロケットギヤ、１０…チェーン、１１…位置決めロッド、２０…副変速機、２１…サンギヤ、２２…リングギヤ、２３…プラネタリギヤ、２４…支軸、２５…キャリアケース、２６…リング体、２６ａ…内スプライン、３０…シフト機構、３１…クラッチスリーブ、３２…Ｈ−Ｌフォーク本体、３２ａ…バネ荷重受部、３３…摺動ホルダ、３３ａ…摺動脚部、３３ｂ…アーム部、３３ｃ…シフターピン、３３ｄ…係合段部、３４…コイルバネ、３５…シフトロッド、３６…ワッシャ、３７…シフトカム、３７ａ…カム溝、３８…ラチェット溝、３９…チェック溝、４０…摩擦クラッチ装置、４１…摩擦クラッチ、４２…クラッチハブ、４３…クラッチドラム、４４…クラッチ押付部材、５０…ボールカム機構、５１…反力カムプレート、５２…駆動カムプレート、５２ａ…アーム部、５３，５５…スラスト軸受、５４…固定部材、５６…カムフォロア、５７…ボール、６０…板カム、６１…駆動ピン、６３…被駆動突起、６４…カム面、６５…カム立ち上がり部分、７０…アクチュエータ、７１…減速機、７２…アクチュエータ出力軸、８０…シフト・クラッチ制御機構、８１…回転駆動部材、８２…大径部分、８３…小径部分、８４，８５…駆動突起、８４ａ…駆動面、８５ａ…ストッパ面、８６…回転軸、８７…ラチェットレバー、８８…腕部、８８ａ…カム面、８９…バネ、９０…ラチェット部、９１…ラチェット爪、１００…チェック機構、１０１…チェック部、１０２…チェックブロック、１０３…コイルスプリング、１０４…チェックボール、１０５…プラグ、１０６…保持片、１１０…４ＷＤ解除用フォーク、１１１…４ＷＤ解除用シフトロッド、１１２…４ＷＤロックスライドスリーブ、１１０ａ…基板、１１０ｂ，１１０ｃ…側板、１１３…待ちバネ、１１４…スナップリング、１１５…ワッシャ

Claims (2)

1. 入力軸への動力を少なくとも高速段と低速段の２段に切換えて主出力軸へ伝達する副変速機と、
   前記主出力軸の動力を副出力軸に伝達する摩擦クラッチと、
   アクチュエータの出力軸に固定された回転駆動部材と、
   前記回転駆動部材の一端部に相対回転可能に同軸に配置され、前記摩擦クラッチの押付力を変化させる摩擦クラッチ駆動用カムと、
   前記回転駆動部材の他端部に相対回転可能に同軸に配置され、前記アクチュエータの回転運動を直線運動に変換して前記副変速機をシフトさせるシフトカムと、
   前記副変速機が低速段にあるとき前記主出力軸と前記副出力軸とを直結する機構と、
   前記回転駆動部材の外面の法線方向の軸線を回転中心として設けられ、前記摩擦クラッチ駆動用カムと連動する位置、及び前記シフトカムと連動する位置に切換えられるラチェットレバーとを備えてなり、
   前記シフトカムが高速段にあって、前記回転駆動部材が前記シフトカムの制御原点を起点とした所定の位置から一方側に回転駆動したとき、前記ラチェットレバーにより前記摩擦クラッチ駆動用カムと連動して前記摩擦クラッチの押付力を調整し、前記回転駆動部材が前記一方側とは逆方向に回転駆動したとき、前記シフトカムと連動して前記シフトカムを低速段へ回転させ、前記直結する機構を介して低速段を維持することを特徴とする駆動力配分装置。
2. 前記ラチェットレバーは、前記シフトカムに形成されたラチェット溝と噛み合って前記シフトカムを回転させる駆動爪と、前記摩擦クラッチ駆動用カムに設けられた駆動ピンに当接することで、前記駆動爪を前記ラチェット溝と噛み合わない開放位置に回転して退避させる腕部とを一体に形成したことを特徴とする請求項１記載の駆動力配分装置。

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