JP2012193779A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】設計の自由度を拡げることを可能とする。
【解決手段】第1，第2の回転軸８９、９１、９３と、リング・ギヤ９５及びこのリング・ギヤ９５に噛合い後輪側出力軸９３のピニオン・ギヤ９７とを備えたトランスファ１であって、第１の回転軸は、リング・ギヤ９５を支持するアウター・スリーブ８９及びこのアウター・スリーブ８９内に同芯に配置されフロント・デファレンシャル装置のデフ・ケースからの入力を行うインナー・スリーブ９１からなり、アウター・スリーブ８９は、リング・ギヤ９５の両側で軸受１４７，１４９によりトランスファ・ケース５に支持され、アウター・スリーブ８９の支持部１４３に、断続用の可動体１４６を支持し、可動体１４６及び対向部１６１間に、可動体１４６の移動により結合を断続するドグ・クラッチ１７１を設け、可動体１４６を断続移動させるソレノイド・アクチュエータ１７３を設けたことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車などに供される動力伝達装置に関する。

従来の動力伝達装置として、特許文献１に記載されたものがある。この動力伝達装置は、入力用の中空軸の外周にクラッチ・ハウジングが同芯状に設けられ、このクラッチ・ハウジンにリング・ギヤ及び断続用のクラッチが支持されている。クラッチ・ハウジングは、両端が軸受を介してケースに回転自在に支持されている。クラッチは、ケース側に設けられた油圧ピストンにより動作可能となっている。

リング・ギヤは、後輪側への出力軸に形成されたピニオン・ギヤに噛合っている。

したがって、油圧ピストンの駆動によりクラッチが動作すると、クラッチ・ハウジングが中空軸に接続され、中空軸から入力された動力が、クラッチ、クラッチ・ハウジング、リング・ギヤを介してピニオン・ギヤへ回転伝達され、出力軸から後輪側へ出力させることができる。

しかし、かかる構造では、リング・ギヤ及びクラッチが軸受間で隣接してクラッチ・ハウジングに支持されているため、クラッチに隣接するリング・ギヤがクラッチ側の制約を受けるため、径を小さくすることに限界を招き、設計の自由度を阻害するという問題があった。

特開２０１０−５３１７６０号公報

解決しようとする問題点は、クラッチに隣接するギヤの径を小さくすることに限界を招き、設計の自由度を阻害する点である。

本発明は、クラッチに隣接するギヤの径の大小の選択により、設計の自由度を拡げることを可能とするために、ケースに回転自在に支持され直交配置された第１，第２の回転軸と、前記第１の回転軸に設けられた第１のギヤ及びこの第１のギヤに噛合い前記第２の回転軸に設けられた第２のギヤとを備えた動力伝達装置であって、前記第１の回転軸は、前記第１のギヤを支持するアウター・スリーブ及びこのアウター・スリーブ内に同芯に配置され入力又は出力を行うインナー・スリーブからなり、前記アウター・スリーブは、前記第１のギヤの両側で軸受により前記ケースに支持され、前記アウター・スリーブの一端を前記軸受間外へ延長して支持部を設け、この支持部に、断続用の可動体を支持し、前記インナ―・スリーブに、前記可動体に対向する対向部を設け、前記可動体及び対向部間に、前記可動体の移動により結合を断続する断続部を設け、前記ケース側に、前記可動体を断続移動させるアクチュエータを設けたことを特徴とする。

本発明は、上記構成であるから、第１のギヤを断続用の可動体による制約から切り離し、第１のギヤの径を大小選択することが可能となり、設計の自由度を拡げることができる。

４輪駆動車のスケルトン平面図である。（実施例１） トランスファの横断面図である。（実施例１）

設計の自由度を拡げることを可能にするという目的を、ケースに回転自在に支持され直交配置された第１，第２の回転軸と、第１の回転軸に設けられたリング・ギヤ及びこのリング・ギヤに噛合い第２の回転軸に設けられたピニオン・ギヤとを備えた動力伝達装置であって、第１の回転軸は、リング・ギヤを支持するアウター・スリーブ及びこのアウター・スリーブ内に同芯に配置されフロント・デファレンシャル装置のデフ・ケースからの入力を行うインナー・スリーブからなっている。

アウター・スリーブは、リング・ギヤの両側で軸受によりケースに支持され、アウター・スリーブの一端を軸受間外へ延長して支持部を設けている。この支持部に、断続用の可動体を支持し、インナ―・スリーブに、可動体に対向する対向部を設け、可動体及び対向部間に、可動体の移動により結合を断続するクラッチを設け、ケース側に、可動体を断続移動させるアクチュエータを設けて実現した。

図1は、４輪駆動車のスケルトン平面図である。

図１のように、本発明実施例における動力伝達装置としてのトランスファ１は、前輪側の一方のフロント中間軸３の外周に配置されている。トランスファ１のケースであるトランスファ・ケース５は、トランスミッション７側のケースであるベル・ハウジング９に取り付けられている。

ベル・ハウジング９内には、フロント・デファレンシャル装置１１が支持されている。フロント・デファレンシャル装置１１は、駆動源であるエンジン１３又は電動モータ１４、トランスミッション７を介して駆動入力を受ける。この駆動入力は、リング・ギヤ１５を介しフロント・デフ・ケース１７に対して行われる。

フロント・デファレンシャル装置１１の出力部である左右のサイド・ギヤ１９，２１には、フロント中間軸２３，３がそれぞれ結合されている。この各フロント中間軸２３，３が左右の前輪車軸２５，２７に結合され、フロント・デファレンシャル装置１１と前輪車軸２５，２７との間を接続する。従って、フロント・デファレンシャル装置１１は、前輪車軸２５，２７間に介設されている。

トランスファ１は、後述する第１のクラッチ２４を備え、フロント・デファレンシャル装置１１への駆動入力を後輪側へ選択的に分配出力するものである。トランスファ１のトランスファ・ケース５を貫通して前記フロント中間軸３が配置されている。前輪車軸２５，２７は、左右の前輪２９，３１にそれぞれ連動連結されている。

トランスファ１の出力側には、ユニバーサル・ジョイント３３を介してプロペラ・シャフト３５が結合されている。プロペラ・シャフト３５には、ユニバーサル・ジョイント３７、駆動制御用の動力伝達カップリング３９介して終減速装置４１側のドライブ・ピニオン・シャフト４３が結合されている。動力伝達カップリング３９は、駆動制御のための第３のクラッチ４４を備えている。

ドライブ・ピニオン・シャフト４３は、ドライブ・ピニオン・ギヤ４５を備え、このドライブ・ピニオン・ギヤ４５は、リヤ・デファレンシャル装置４７のリング・ギヤ４９に噛み合っている。

リヤ・デファレンシャル装置４７は、キャリヤ・ケース５１に回転自在に支持されている。

このリヤ・デファレンシャル装置４７は、後輪車軸５３，５５間に介設され、リング・ギヤ４９を取り付けたリヤ・デフ・ケース５７を備えている。リヤ・デフ・ケース５７に、ピニオン・シャフト５９を介してピニオン・ギヤ６１が回転自在に支持され、且つピニオン・ギヤ６１に噛み合う左右のサイド・ギヤ６３，６５が回転自在に支持されている。

左右のサイド・ギヤ６３，６５には、左右一対で構成された出力軸としてのリヤ中間軸６７，６９が結合されている。リヤ中間軸６７には、アクスル・ディス・コネクト装置７１が設けられ、動力断続制御ができるようになっている。

アクスル・ディス・コネクト装置７１は、シフト・スリーブ機構で構成された第２のクラッチ７３を備えている。第２のクラッチ７３は、一対のギヤ７５，７７に噛合うシフト・スリーブ７９を備え、このシフト・スリーブ７９をモータ・アクチュエータ８１で軸方向移動制御させるようになっている。

シフト・スリーブ７９が一対のギヤ７５，７７に噛合うとリヤ中間軸６７，６９への動力伝達が可能となり、シフト・スリーブ７９が移動してギヤ７５から噛合い離脱するとリヤ中間軸６７，６９への動力伝達が不能となる。

リヤ中間軸６７，６９には、後輪車軸５３，５５が結合され、後輪車軸５３，５５に、左右の後輪８５，８７が連動連結されている。

従って、第１，第２のクラッチ２４，７３がｏｆｆ、第３のクラッチ４４が非制御の状態であるとき、２ＷＤ状態となり、エンジン１３又は電動モータ１４、トランスミッション７を介してフロント・デファレンシャル装置１１のリング・ギヤ１５に動力が入力されると、フロント中間軸２３，３及び前輪車軸２５，２７を介して左右の前輪２９，３１のみへ動力伝達が行われる。したがって、後述するアウター・スリーブ８９からリヤ・デフ・ケース５７までの駆動系路は、非回転状態が維持され、２ＷＤ状態での走行燃費が向上する。

第１，第２のクラッチ２４，７３がｏｎ、第３のクラッチ４４が制御の状態であるとき、４ＷＤ状態となり、一方では、上記のように左右の前輪２９，３１へ動力伝達が行われ、他方では、フロント・デフ・ケース１７、トランスファ１を介して後輪側へ動力伝達が行われる。

後輪側への出力により、ユニバーサル・ジョイント３３、プロペラ・シャフト３５、ユニバーサル・ジョイント３７、第３のクラッチ４４、ドライブ・ピニオン・シャフト４３、ドライブ・ピニオン・ギヤ４５を介して、リヤ・デファレンシャル装置４７のリング・ギヤ４９に動力伝達が行われる。リヤ・デファレンシャル装置４７のリヤ中間軸６９，７１からは、左右の後輪車軸５３，５５を介して、左右の後輪８５，８７へ動力伝達が行われる。

したがって、第１，第２のクラッチ２４，７３のｏｎ，ｏｆｆ、第３のクラッチ４４の制御により、２ＷＤ、４ＷＤを切り替えて走行することができる。
［トランスファ］
図２は、トランスファの横断面図である。

図２のように、トランスファ１は、トランスファ・ケース５に回転自在に支持され直交配置された第１，第２の回転軸としてアウター・スリーブ８９及びインナー・スリーブ９１と後輪側出力軸９３と、第１の回転軸に設けられた第１のギヤであるリング・ギヤ９５及びこのリング・ギヤ９５に噛合い後輪側出力軸９３に設けられた第２のギヤであるピニオン・ギヤ９７と、前記第１のクラッチ２４とを備えている。

トランスファ・ケース５は、本体部９９と中間壁１０１とカバー１０３とを備えている。

本体部９９は、第１の回転軸を支持する第１の部分１０５と第２の回転軸を支持する第２の部分１０６とからなっている。

第１の部分１０５には、一端側に軸受支持部１０７，１０９、シール支持部１１１が形成され、他端に中間壁１０１の第１の取付口１１３が形成されている。第２の部分１０６には、後輪側出力軸９３支持用の第２の取付口１１５が形成されている。

中間壁１０１には、外周側の両側に嵌合部１１７，１１９が形成され、内周側に軸受支持部１２１、アクチュエータ支持部１２３が形成されている。

カバー１０３の一端部には、合わせ口１２５が形成され、同他端側内周に軸受支持部１２７、シール支持部１２９が形成されている。

中間壁１０１は、嵌合部１１７が第１の取付口１１３に嵌合して取り付けられ、嵌合部１１９に、カバー１０３の合わせ口１２５が嵌合して取り付けられている。本体部９９と中間壁１０１とカバー１０３とは、ボルト１３１で共締め結合されている。嵌合部１１７に支持されたオーリング１３３は、第１の取付口１１３内周に密接し、嵌合部１１９に支持されたオーリング１３５は、カバー１０３の合わせ口１２５内周に密接している。

したがって、ケースであるトランスファ・ケース５は、後述する軸受の一方及びアクチュエータを支持する着脱自在な中間壁１０１を備えた構成となっている。

アウター・スリーブ８９は、一端に軸受受け部１３７を備え、他端側に軸受受け部１３９を備えている。軸受受け部１３７，１３９間に、リング・ギヤ９５用の支持フランジ１４１を備えている。アウター・スリーブ８９の他端部は、軸受受け部１３９からさらに軸方向外側に延長形成され、軸受受け部１３９から中間壁１０１側へ突出する支持部１４３を備えている。支持部１４３には、スプライン１４５が形成され、この支持部１４３に、断続用の可動体１４６がスプライン嵌合により支持され、軸方向へ移動可能となっている。

このアウター・スリーブ８９は、軸受受け部１３７，１３９が軸受１４７，１４９を介し軸受支持部１０７，１２１に支持され、支持フランジ１４１にリング・ギヤ９５がボルト１５１により締結固定されている。

したがって、アウター・スリーブ８９は、第１のギヤであるリング・ギヤ９５の両側で軸受１４７，１４９によりケースであるトランスファ・ケース５に支持され、アウター・スリーブ８９の一端を軸受１４７，１４９間外へ延長して支持部１４３を設けた構成となっている。

インナー・スリーブ９１は、アウター・スリーブ８９内に同芯に配置され、フロント・デフ・ケース１７からの入力を行う構成となっている。このインナー・スリーブ９１には、一端にスプライン１５３が形成され、このスプライン１５３が、フロント・デフ・ケース１７（図１）にスプライン係合して前記入力が行われる。

スプライン１５３に隣接してシール受け部１５５、軸受受け部１５７が順次形成されている。インナー・スリーブ９１の他端には、軸受受け部１５９が形成され、この軸受受け部１５９に隣接して対向部１６１が形成されている。

このインナー・スリーブ９１は、軸受受け部１５７，１５９が軸受１６３，１６５を介し軸受支持部１０９，１２７に支持され、シール支持部１１１に支持されたシール１６７がシール受け部１５５に密接している。対向部１６１は、可動体１４６に軸方向で対向し、対向部１６１及び可動体１４６間に、可動体１４６の移動を押し戻すリターン・スプリング１６９が介設されている。

なお、インナー・スリーブ９１の端部には、シールとしてXリング１７０が取り付けられ、カバー１０３のシール支持部１２９には、シール１７２が取り付けられ、それぞれフロント中間軸３の外周面に密接している。フロント中間軸３には、ダスト・カバー１７４が取り付けられ、シール１７２のリップが接している。

可動体１４６及び対向部１６１間には、可動体１４６の移動により結合を断続する断続部として第１のクラッチ２４のドグ・クラッチ１７１が設けられている。ドグ・クラッチ１７１は、可動体１４６及び対向部１６１の対向面にそれぞれ形成されたドグ歯で構成されている。

中間壁１０１のアクチュエータ支持部１２３には、可動体１４６を断続移動させるアクチュエータとしてソレノイド・アクチュエータ１７３が支持されている。

ソレノイド・アクチュエータ１７３は、ソレノイド１７５とプランジャ１７７とを備え、可動体１４６を軸方向に駆動する。

ソレノイド１７５は、アクチュエータ支持部１２３に固定され、ハーネスを介してコントローラ側に接続されている。このソレノイド１７５は、電流制御に応じた電磁力を発生するもので、ヨーク１７９とコイル１８１とからなっている。

ヨーク１７９は、磁性体によりアウター・スリーブ８９の軸芯周りに周回形状に形成された固定鉄心であり、アウター・スリーブ８９と同心状に配置されている。このヨーク１７９には、吸引壁１８２が一体的に結合されて固定鉄心を構成している。この吸引壁１８２に、磁性体の吸引部１８３が形成されている。

プランジャ１７７は、周回形状に形成され、ヨーク１７９の内周側に配置され、可動体１４６側に軸方向移動可能に支持された可動鉄心である。このプランジャ１７７は、磁性体の磁力作用部１８５と非磁性体の連係作用部１８７とから成っている。連係作用部１８７は、磁力作用部１８５に溶接、或いは圧入等によって一体、又は一体的に形成されている。連係作用部１８７は、可動体１４６外周に摺動可能に嵌合支持され、可動体１４６と共に移動可能となっている。磁力作用部１８５端部外周には、吸引部１８３に対向する緩斜面のテーパ部が形成されている。

後輪側出力軸９３は、円筒部１８９に回転自在に支持され、円筒部１８９は、本体部９９の第２の部分１０６の第２の取付口１１５の内筒部に嵌合して取り付けられ、ボルト１９１により締結固定されている。円筒部１８９の内周面には、一対のテーパ・ローラ軸受９８，１００が設けられ、後輪側出力軸９３を支持している。

円筒部１８９の筒部１９３には、オーリング１９５が支持され、第２の取付口１１５の内周に密接している。

後輪側出力軸９３の端部には、フランジ部材１９７が取り付けられている。後輪側出力軸９３にナット１９９が締結されることでフランジ部材１９７の抜け止めと軸受９８，１００へのプリ・ロード付与とが行われている。フランジ部材１９７が前記ユニバーサル・ジョイント３３側に結合される。

フランジ部材１９７とベアリング・ケース１９３との間に、シール部材２０１が介設されている。シール部材２０１の軸方向外側及び外周側には、ダスト・カバー２０３，２０５が設けられている。

したがって、ソレノイド１７５に通電されると、ヨーク１７９、吸引壁１８２及びプランジャ１７７の磁力作用部１８５に渡って磁束が形成される。

この磁束形成により、磁力作用部１８５が吸引部１８３に吸引され、プランジャ１７７が軸方向に移動する。

このプランジャ１７７の移動によって、連係作用部１８７が可動体１４６を押圧移動させる。この押圧移動により可動体１４６がリターン・スプリング１６９の付勢力に抗して移動する。

なお、円筒部１８９は、本体部９９と別体でボルト１９１により得連結固定されているが、円筒部１８９を本体部９９に一体形成しても良い。また、軸受９８，１００のアウター・レースと円筒部１８９とを一体にしたユニット・ベアリングを用いても良い。

可動体１４６の移動によって、ドグ・クラッチ１７１が噛み合い、アウター・スリーブ８９がインナー・スリーブ９１に一体回転可能に結合される。この結合によって、フロント・デフ・ケース１７からインナー・スリーブ９１へ入力された動力は、アウター・スリーブ８９、リング・ギヤ９５、ピニオン・ギヤ９７、後輪側出力軸９３へと動力が伝達される。

この動力伝達により、前記のようにトランスファ１によって後輪側への動力分配がなされ、４ＷＤでの走行が可能となる。

ソレノイド１７５への通電制御が停止されると、吸引部１８３による磁力作用部１８５の吸引がなくなり、リターン・スプリング１６９の付勢力によって可動体１４６が元の位置へ付勢され、ドグ・クラッチ１７１の噛み合いが解除される。

この噛合い解除により、アウター・スリーブ８９がインナー・スリーブ９１から切り離され、インナー・スリーブ９１からアウター・スリーブ８９への動力伝達は行われず、上記のように２ＷＤでの走行が可能となる。
［実施例１の効果］
本発明実施例の動力伝達装置は、トランスファ・ケース５に回転自在に支持され直交配置された第1，第2の回転軸８９、９１、９３と、第1の回転軸８９に設けられたリング・ギヤ９５及びこのリング・ギヤ９５に噛合い第2の回転軸である後輪側出力軸９３に設けられたピニオン・ギヤ９７とを備えたトランスファ１であって、第１の回転軸は、リング・ギヤ９５を支持するアウター・スリーブ８９及びこのアウター・スリーブ８９内に同芯に配置されフロント・デファレンシャル装置１１のデフ・ケース１７からの入力を行うインナー・スリーブ９１からなっている。

アウター・スリーブ８９は、リング・ギヤ９５の両側で軸受１４７，１４９によりトランスファ・ケース５に支持され、アウター・スリーブ８９の一端を軸受１４７，１４９間外へ延長して支持部１４３を設けている。この支持部１４３に、断続用の可動体１４６を支持し、インナ―・スリーブ９１に、可動体１４６に対向する対向部１６１を設け、可動体１４６及び対向部１６１間に、可動体１４６の移動により結合を断続するドグ・クラッチ１７１を設け、トランスファ・ケース５側に、可動体１４６を断続移動させるソレノイド・アクチュエータ１７３を設けた。

このため、リング・ギヤ９５を断続用の第１のクラッチ２４の制約から切り離し、リング・ギヤ９５の径を第１のクラッチ２４に関係せずに大小選択することが可能となり、設計の自由度を拡げることができる。

また、軸受１４７，１４９は、リング・ギヤ９５の両側でアウター・スリーブ８９を支持すればよく、ベアリング・スパンも小さくすることができる。

断続部及びアクチュエータを備えない標準タイプの場合は、中間壁１０１を取り外し、カバー１０３に代えて軸受１４９を支持する軸受支持部を備えたカバーとし、カバーを第１の取付口１１３に直接固定するだけで良い。

このため、標準品との互換性を高めることができる。
［その他］
断続部は、アウター・スリーブ８９及びインナ―・スリーブ９１間の断続ができれば良く、ドグ・クラッチ１７１に限らず、スリーブ・ドグ・クラッチ、摩擦クラッチ、摩擦クラッチ及びドグ・クラッチの組み合わせなど、各種適用することができる。

アクチュエータは、断続部の断続ができれば良く、ソレノイド・アクチュエータ１７３に限らず、油圧アクチュエータ、空圧アクチュエータ、電動モータ・カム機構を備えたアクチュエータ等、各種適用することができる。

動力伝達装置としては、リヤ駆動を２ＷＤのベースとしたＦＲ、ＭＲ、ＲＲ駆動車の４ＷＤ車両におけるリヤ側に配置することもできる。

第２のクラッチ７３は、アクスル・ディス・コネクト装置７１を例示したが、プロペラ・ペラシャフト３５から後輪８５，８７側への動力伝達の断続を行う装置であれば、他にフリー・ランニング・デファレンシャル装置やハブ・クラッチ装置を適用しても良く、クラッチ機構としては、ドグ・クラッチや摩擦クラッチを用いても良い。さらに、第２のクラッチに動力伝達を制御可能なクラッチを用いれば、第３のクラッチを設けなくともよい。

１ トランスファ（動力伝達装置）
５ トランスファ・ケース
８９ アウター・スリーブ（第１の回転部材）
９１ インナー・スリーブ（第１の回転部材）
９３ 後輪側出力軸（第２の回転部材）
９５ リング・ギヤ（第１のギヤ）
９７ ピニオン・ギヤ（第２のギヤ）
１４３ 支持部
１４６ 可動体
１４７，１４９ 軸受
１６１ 対向部
１７１ ドグ・クラッチ（断続部）
１７３ ソレノイド・アクチュエータ（アクチュエータ）

Claims (4)

1. ケースに回転自在に支持され直交配置された第１，第２の回転軸と、
   前記第１の回転軸に設けられた第１のギヤ及びこの第１のギヤに噛合い前記第２の回転軸に設けられた第２のギヤと、
   を備えた動力伝達装置であって、
   前記第１の回転軸は、前記第１のギヤを支持するアウター・スリーブ及びこのアウター・スリーブ内に同芯に配置され入力又は出力を行うインナー・スリーブからなり、
   前記アウター・スリーブは、前記第１のギヤの両側で軸受により前記ケースに支持され、
   前記アウター・スリーブの端部を前記軸受間外へ延長して支持部を設け、
   この支持部に、断続用の可動体を支持し、
   前記インナ―・スリーブに、前記可動体に対向する対向部を設け、
   前記可動体及び対向部間に、前記可動体の移動により結合を断続する断続部を設け、
   前記ケース側に、前記可動体を断続移動させるアクチュエータを設けた、
   ことを特徴とする動力伝達装置。
2. 請求項１記載の動力伝達装置であって、
   前記ケースは、前記軸受の一方及び前記アクチュエータを支持する着脱自在な中間壁を備えた、
   ことを特徴とする動力伝達装置。
3. 請求項１又は２記載の動力伝達装置であって、
   前記アクチュエータは、ソレノイド・アクチュエータである、
   ことを特徴とする動力伝達装置。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の動力伝達装置であって、
   前記断続部は、ドグ・クラッチで構成された、
   ことを特徴とする動力伝達装置。

Images