JP2017039428A - 車両用トランスファ - Google Patents

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Abstract

【課題】ハイロー切替機構と単板または多板クラッチとを備えた車両用トランスファにおいて、装置を小型にできる構造を提供する。
【解決手段】後輪側出力軸４４内に配設されたフォークシャフト１０４が、ハイロー切替機構４８のハイロースリーブ６２および前輪駆動用クラッチ５０のトルク調整を行うねじ機構８６のナット部材９４と連結されているため、ナット部材９４が軸線Ｃ１方向に移動すると、フォークシャフト１０４を介してハイロースリーブ６２が連動して軸線Ｃ１方向に移動する。従って、ハイロー切替機構４８の切替と前輪駆動用クラッチ５０のトルク調整とをねじ機構８６で実行することができる。ここで、フォークシャフト１０４は、後輪側出力軸４４の軸線方向穴１０２内に配設されているため、フォークシャフト１０４を設けるためのスペースが不要となり、車両用トランスファ２２を小型化できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用トランスファに係り、特に、装置のコンパクト化に関するものである。
入力回転部材から伝達される動力を前輪および後輪に分配するトランスファを備えた４輪駆動車両がよく知られている。特許文献１に記載のＦＲベースの４輪駆動車両もその１つである。特許文献１に記載の車両用トランスファにあっては、入力軸の回転を変速するハイロー切替機構と、入力軸から伝達されるトルクの一部を前輪に分配する多板クラッチとを備え、これらハイロー切替機構の切替および多板クラッチのトルク調整を１つのモータで実行する構造が開示されている。ハイロー切替機構および多板クラッチには、それぞれカム機構を介してモータの動力が伝達される。
米国特許出願公開第２００７／０２５１３４５号明細書
ところで、特許文献１の車両用トランスファにあっては、モータの動力がカム機構を介してハイロー切替機構および多板クラッチに伝達されているが、モータの動力をカム機構に伝達するためのシャフトが車両用トランスファ内に設けられていることから、シャフトを配置するスペースが必要となるため、車両用トランスファの体格が大きくなっていた。
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、ハイロー切替機構と単板または多板クラッチとを備えた車両用トランスファにおいて、装置を小型にできる構造を提供することにある。
第１発明の要旨とするところは、(a)軸線まわりに回転可能な入力回転部材と、第１の左右の車輪へ動力を出力する第１の出力回転部材と、第２の左右の車輪へ動力を出力する第２の出力回転部材と、前記入力回転部材の回転を変速して前記第１の出力回転部材へ伝達するハイロー切替機構と、前記第１の出力回転部材のトルクの一部を、前記第２の出力回転部材へ伝達するための単板または多板クラッチとを、備える車両用トランスファであって、(b)電動モータと、(c)前記電動モータの回転運動を直線運動に変換するねじ機構と、(d)前記ねじ機構の直線運動力を前記ハイロー切替機構および前記単板または多板クラッチへそれぞれ伝達する伝達機構とを備え、(e)前記伝達機構は、前記第１の出力回転部材に形成されている軸線方向穴内を移動可能に配設され、前記ハイロー切替機構を構成するハイロースリーブと前記ねじ機構を構成するナット部材とを連動可能に連結するフォークシャフトを備えていることを特徴とする。
また、第２発明の要旨とするところは、第１発明の車両用トランスファにおいて、(a)前記フォークシャフトには、該フォークシャフトの外周面から径方向外側に伸びる第１のピンが接続されており、(b)前記第１のピンは、前記第１の出力回転部材に形成されている第１の貫通穴を径方向に貫通するとともに、前記第１の出力回転部材の外周側に配置されている前記ハイロースリーブに、前記第１の出力回転部材の軸線方向への相対移動不能に係合させられており、(c)前記第１の貫通穴は、前記第１のピンおよび前記フォークシャフトの前記第１の出力回転部材に対する前記軸線方向への相対移動を許容するように、前記第１の出力回転部材を径方向外側から見て、前記軸線方向に長手状に形成されていることを特徴とする。
また、第３発明の要旨とするところは、第１発明または第２発明の車両用トランスファにおいて、(a)前記フォークシャフトには、該フォークシャフトの外周面から径方向外側に伸びる第２のピンが接続されており、(b)前記第２のピンは、前記第１の出力回転部材に形成されている第２の貫通穴を径方向に貫通するとともに、前記ねじ機構の前記ナット部材に、前記第１の出力回転部材の軸線方向への相対移動不能に係合させられており、(c)前記第２の貫通穴は、前記第２のピンおよび前記フォークシャフトの前記第１の出力回転部材に対する前記軸線方向への相対移動を許容するように、前記第１の出力回転部材の径方向外側から見て、前記軸線方向に長手状に形成されていることを特徴とする。
第１発明の車両用トランスファによれば、第１の出力回転部材内に配設されたフォークシャフトが、ハイロー切替機構のハイロースリーブおよびねじ機構のナット部材と連結されているため、ナット部材が軸線方向に移動すると、フォークシャフトを介してハイロースリーブが連動して軸線方向に移動する。従って、単板または多板クラッチのトルク調整とハイロー切替機構の変速の切替とをねじ機構で実行することができる。ここで、フォークシャフトは、第１の出力回転部材内に配設されているため、フォークシャフトを設けるためのスペースが不要となり、車両用トランスファを小型化できる。
また、第２発明の車両用トランスファによれば、フォークシャフトに接続されている第１のピンが、ハイロースリーブと軸線方向の相対移動不能に係合させられているため、フォークシャフトに連動してハイロースリーブを軸線方向に移動させることができる。また、第１の出力回転部材に形成されている第１の貫通穴は、第１の出力回転部材の径方向外側から見て、軸線方向に長手状に形成されているため、第１のピンおよびフォークシャフトの第１の出力回転部材に対する軸線方向への相対移動が可能となる。
また、第３発明の車両用トランスファによれば、フォークシャフトに接続されている第２のピンが、ねじ機構のナット部材の係合部と係合させられているため、ナット部材に連動してフォークシャフトを軸線方向に移動させることができる。また、第１の出力回転部材に形成されている第２の貫通穴は、第１の出力回転部材を径方向外側から見て、軸線方向に長手状に形成されているため、第２のピンおよびフォークシャフトの第１の出力回転部材に対する軸線方向への相対移動が可能となる。
ここで、好適には、前記車両用トランスファは、前記第１の出力回転部材と前記第２の出力回転部材との回転差動を制限するデフロック機構をさらに備えており、該デフロック機構は、前記ハイロー切替機構のハイロースリーブを介して切替可能に構成されている。
また、好適には、前記車両用トランスファは、前記電動モータの回転量を制御して、前記ねじ機構の前記ナット部材の軸線方向の位置を調節することで、前記ハイロー切替機構が高速側ギヤ段に切り替えられるとともに、前記単板または多板クラッチが解放される２輪駆動走行モード、前記ハイロー切替機構が高速側ギヤ段に切り替えられるとともに、前記単板または多板クラッチの伝達トルクが調整される第１の４輪駆動走行モード、および前記ハイロー切替機構が低速側ギヤ段に切り替えられるとともに、前記第１の出力回転部材と前記第２の出力回転部材との回転差動が制限される第２の４輪駆動走行モードの少なくとも１つに切替可能に構成されている。
本発明が適用された車両の概略構成を説明する図であると共に、車両における各種制御の為の制御系統の要部を説明する図である。 トランスファの概略構成を説明する断面図であって、高速側ギヤ段にて４ＷＤ走行状態とする為の態様を示す図である。 トランスファの概略構成を説明する骨子図である。 図２のハイロー切替機構周辺を拡大した断面図である。 図２の前輪駆動用クラッチ周辺を拡大した断面図である。 トランスファの概略構成を説明する断面図であって、低速側ギヤ段にてセンターデフロック状態での４ＷＤ走行状態とする為の態様を示す図である。
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。
図１は、本発明が適用された車両１０の概略構成を説明する図であると共に、車両１０における各種制御の為の制御系統の要部を説明する図である。図１において、車両１０は、駆動力源としてのエンジン１２、左右の前輪１４Ｌ，１４Ｒ(特に区別しない場合には前輪１４という)、左右の後輪１６Ｌ，１６Ｒ(特に区別しない場合には後輪１６という)、エンジン１２の動力を前輪１４と後輪１６とへそれぞれ伝達する動力伝達装置１８などを備えている。後輪１６は、２輪駆動走行中および４輪駆動走行中のときに共に駆動輪となる主駆動輪である。前輪１４は、２輪駆動走行中のときに従動輪となり、且つ、４輪駆動走行中のときに駆動輪となる副駆動輪である。従って、車両１０は、前置エンジン後輪駆動(ＦＲ)をベースとする四輪駆動車両である。なお、前輪１４が本発明の第２の左右の車輪に対応し、後輪１６が本発明の第１の左右の前輪に対応している。
動力伝達装置１８は、エンジン１２に連結された変速機２０、変速機２０に連結された前後輪駆動力分配装置である車両用トランスファ２２(以下、トランスファ２２という)、トランスファ２２にそれぞれ連結されたフロントプロペラシャフト２４およびリヤプロペラシャフト２６、フロントプロペラシャフト２４に連結された前輪用差動歯車装置２８、リヤプロペラシャフト２６に連結された後輪用差動歯車装置３０、前輪用差動歯車装置２８に連結された左右の前輪車軸３２Ｌ，３２Ｒ(特に区別しない場合には前輪車軸３２という)、後輪用差動歯車装置３０に連結された左右の後輪車軸３４Ｌ，３４Ｒ(特に区別しない場合には後輪車軸３４という)などを備えている。このように構成された動力伝達装置１８において、変速機２０を介してトランスファ２２へ伝達されたエンジン１２の動力は、トランスファ２２から、リヤプロペラシャフト２６、後輪用差動歯車装置３０、後輪車軸３４等の後輪側の動力伝達経路を順次介して後輪１６へ伝達される。また、後輪１６側へ伝達されるエンジン１２の動力の一部は、トランスファ２２にて前輪１４側へ分配されて、フロントプロペラシャフト２４、前輪用差動歯車装置２８、前輪車軸３２等の前輪側の動力伝達経路を順次介して前輪１４へ伝達される。
前輪用差動歯車装置２８は、フロント側クラッチ３６を前輪車軸３２Ｒ側に(すなわち前輪用差動歯車装置２８と前輪１４Ｒとの間に)備えている。フロント側クラッチ３６は、前輪用差動歯車装置２８と前輪１４Ｒとの間の動力伝達経路を選択的に接続または遮断する、電気的(電磁的)に制御されるドグクラッチ(すなわち噛合式クラッチ)である。なお、フロント側クラッチ３６において、さらに、同期機構(シンクロ機構)が備えられていても構わない。
図２および図３は、トランスファ２２の概略構成を説明する図であって、図２はトランスファ２２の断面図であり、図３はトランスファ２２の骨子図である。図２、図３において、トランスファ２２は、非回転部材としてのトランスファケース４０を備えている。トランスファ２２は、トランスファケース４０内において、入力回転部材としての入力軸４２と、後輪１６へ動力を出力する第１の出力回転部材としての後輪側出力軸４４と、前輪１４へ動力を出力する第２の出力回転部材としてのドライブギヤ４６と、入力軸４２の回転を変速して後輪側出力軸４４へ伝達する副変速機としてのハイロー切替機構４８と、後輪側出力軸４４のトルクの一部を、ドライブギヤ４６へ伝達する湿式多板クラッチとしての前輪駆動用クラッチ５０とを、共通の軸線Ｃ１まわりに備えている。また、トランスファ２２は、トランスファケース４０内において、前輪側出力軸５２と、前輪側出力軸５２に一体的に設けられたドリブンギヤ５４とを共通の軸線Ｃ２まわりに備え、さらに、ドライブギヤ４６とドリブンギヤ５４との間を連結する前輪駆動用チェーン５６と、後輪側出力軸４４とドライブギヤ４６とを一体的に連結するドグクラッチとしてデフロック機構５８とを備えている。なお、入力軸４２が、本発明の入力回転部材に対応し、後輪側出力軸４４が、本発明の第１の出力回転部材に対応し、ドライブギヤ４６が、本発明の第２の出力側回転部材に対応し、前輪駆動用クラッチ５０が、本発明の多板クラッチに対応している。
入力軸４２は、変速機２０の出力回転部材(不図示)にスプライン嵌合継手などを介して連結されており、エンジン１２から変速機２０を介して入力された駆動力(トルク)によって回転駆動させられる。後輪側出力軸４４は、リヤプロペラシャフト２６に連結された主駆動軸である。ドライブギヤ４６は、後輪側出力軸４４に対して相対回転可能に設けられている。前輪側出力軸５２は、フロントプロペラシャフト２４に連結された副駆動軸である。
このように構成されたトランスファ２２は、例えばドライブギヤ４６へ伝達するトルクを調整して、変速機２０から伝達された動力を後輪１６のみへ伝達したり、或いは前輪１４および後輪１６のそれぞれに分配する。また、トランスファ２２は、例えばリヤプロペラシャフト２６とフロントプロペラシャフト２４との間の回転差動が制限されない差動状態とそれらの間の回転差動が制限された非差動状態(所謂センターデフロック状態)とを切り替える。また、トランスファ２２は、例えば高速側ギヤ段(高速側変速段)Ｈおよび低速側ギヤ段(低速側変速段)Ｌの何れかを成立させて、変速機２０からの回転を変速して後段へ伝達する。つまり、トランスファ２２は、入力軸４２の回転をハイロー切替機構４８を介して後輪側出力軸４４へ伝達すると共に、前輪駆動用クラッチ５０を介した伝達トルクが零とされ且つデフロック機構５８が解放された状態では、後輪側出力軸４４から前輪側出力軸５２への動力伝達は行われない一方で、前輪駆動用クラッチ５０を介してトルクが伝達されるか或いはデフロック機構５８が係合された状態では、後輪側出力軸４４からドライブギヤ４６、前輪駆動用チェーン５６、およびドリブンギヤ５４を介して前輪側出力軸５２への動力伝達が行われる。
ハイロー切替機構４８は、シングルピニオン型の遊星歯車装置６０と、ハイロースリーブ６２とを備えている。遊星歯車装置６０は、入力軸４２に連結され軸線Ｃ１まわりに回転なサンギヤＳと、そのサンギヤＳの外周側に軸線Ｃ１を中心にして配置され、非回転部材であるトランスファケース４０に軸線Ｃ１まわりの回転不能に連結されたリングギヤＲと、これらサンギヤＳおよびリングギヤＲと噛み合う複数のピニオンギヤＰを自転可能、且つ、軸線Ｃ１まわりの公転可能に支持するキャリヤＣＡとを有している。よって、サンギヤＳの回転速度は入力軸４２に対して等速であり、キャリヤＣＡの回転速度は入力軸４２に対して減速される。このサンギヤＳの内周面にはハイ側ギヤ歯６４が固設されており、また、キャリヤＣＡにはハイ側ギヤ歯６４と同径のロー側ギヤ歯６６が固設されている。ハイ側ギヤ歯６４は、入力軸４２と等速の回転を出力する、高速側ギヤ段Ｈの成立に関与するスプライン歯である。ロー側ギヤ歯６６は、ハイ側ギヤ歯６４よりも低速側の回転を出力する、低速側ギヤ段Ｌの成立に関与するスプライン歯である。
ハイロースリーブ６２は、後輪側出力軸４４に軸線Ｃ１と平行な方向の相対移動可能にスプライン嵌合されており、後輪側出力軸４４の軸線Ｃ１と平行な方向への移動によってハイ側ギヤ歯６４とロー側ギヤ歯６６とにそれぞれ噛合可能な外周歯６２ａとを有している。ハイ側ギヤ歯６４と外周歯６２ａとが噛み合うことで、入力軸４２の回転と等速の回転が後輪側出力軸４４へ伝達され、ロー側ギヤ歯６６と外周歯６２ａとが噛み合うことで、入力軸４２の回転に対して減速された回転が後輪側出力軸４４へ伝達される。ハイ側ギヤ歯６４とハイロースリーブ６２とは、高速側ギヤ段Ｈを形成する高速側ギヤ段用クラッチとして機能し、ロー側ギヤ歯６６とハイロースリーブ６２とは、低速側ギヤ段Ｌを形成する低速側ギヤ段用クラッチとして機能する。なお、以下より、後輪側出力軸４４の軸線Ｃ１方向を、単に軸線Ｃ１方向と記載する。
デフロック機構５８は、軸線Ｃ１方向において、ハイロー切替機構４８とドライブギヤ４６との間に設けられている。デフロック機構５８は、ドライブギヤ４６の内周面に固設されたロック歯６８と、後輪側出力軸４４に軸線Ｃ１と平行な方向の相対移動可能にスプライン嵌合されて、軸線Ｃ１と平行な方向への移動によってロック歯６８に噛み合う外周歯７０ａが外周面に固設されたロックスリーブ７０とを有している。トランスファ２２は、ロックスリーブ７０の外周歯７０ａとロック歯６８とが噛み合ったデフロック機構５８の係合状態では、後輪側出力軸４４とドライブギヤ４６との回転差動が制限され、後輪側出力軸４４とドライブギヤ４６とが一体的に回転させられて、センターデフロック状態が形成される。
ハイロースリーブ６２は、軸線Ｃ１方向で遊星歯車装置６０とドライブギヤ４６との間の空間に設けられている。ロックスリーブ７０は、軸線Ｃ１方向でハイロー切替機構４８のハイロースリーブ６２とドライブギヤ４６との間の空間に設けられている。トランスファ２２は、ハイロースリーブ６２とロックスリーブ７０との間に、それぞれに当接してハイロースリーブ６２とロックスリーブ７０とを相互に離間させる側へ付勢する第１スプリング７２を備えている。トランスファ２２は、ドライブギヤ４６とロックスリーブ７０との間に、後輪側出力軸４４の凸部４４ａとロックスリーブ７０とに当接してロックスリーブ７０をロック歯６８から離す側へ付勢する第２スプリング７４を備えている。凸部４４ａは、ドライブギヤ４６の径方向内側に形成される空間において径方向外側に向かって突出して設けられた後輪側出力軸４４の鍔部である。
ハイ側ギヤ歯６４は、軸線Ｃ１方向において、ロー側ギヤ歯６６よりもロックスリーブ７０から離れた位置に設けられている。ハイロースリーブ６２の外周歯６２ａは、軸線Ｃ１方向でハイロースリーブ６２がロックスリーブ７０から離間する側(図２，３において左側)にてハイ側ギヤ歯６４と噛み合い、軸線Ｃ１方向でハイロースリーブ６２がロックスリーブ７０に接近する側(図２，３において右側)にてロー側ギヤ歯６６と噛み合う。また、ロックスリーブ７０の外周歯７０ａは、軸線Ｃ１方向でロックスリーブ７０がドライブギヤ４６に接近する側(図２，３において右側)にてロック歯６８と噛み合う。従って、ロックスリーブ７０の外周歯７０ａは、ハイロースリーブ６２がロー側ギヤ歯６６と噛み合う位置にてロック歯６８に噛み合う。
具体的には、ハイロースリーブ６２が軸線Ｃ１方向において、外周歯６２ａとロー側ギヤ歯６６と噛み合う位置に移動すると、第１スプリング７２によってロックスリーブ７０が軸線Ｃ１方向でドライブギヤ４６側に押圧させられる。ここで、第１スプリング７２の付勢力は、第２スプリング７４の付勢力よりも大きな値に設定されており、ロックスリーブ７０が第２スプリング７４の付勢力に抗って軸線Ｃ１方向でドライブギヤ４６側に移動させられ、ロックスリーブ７０の外周歯７０ａとロック歯６８とが噛み合わされる。
前輪駆動用クラッチ５０は、後輪側出力軸４４に相対回転不能に連結されたクラッチハブ７６と、ドライブギヤ４６に相対回転不能に連結されたクラッチドラム７８と、クラッチハブ７６とクラッチドラム７８との間に介挿されこれらを断接する摩擦係合要素８０と、摩擦係合要素８０を押圧するピストン８２とを備える、摩擦式の湿式多板クラッチである。前輪駆動用クラッチ５０は、軸線Ｃ１方向で、ドライブギヤ４６に対してハイロー切替機構４８と反対側に配置されている。前輪駆動用クラッチ５０は、軸線Ｃ１方向でピストン８２が摩擦係合要素８０から離れる側である非押圧側(図２，３において右側)に移動させられて摩擦係合要素８０に当接しない状態では、解放状態となる。一方、前輪駆動用クラッチ５０は、軸線Ｃ１方向でピストン８２がドライブギヤ４６に近づく側である押圧側(図２，３において左側)に移動させられて摩擦係合要素８０に当接する状態では、ピストン８２の移動量によって伝達トルク(トルク容量)が調整され、スリップ状態または係合状態（締結状態）となる。
トランスファ２２は、前輪駆動用クラッチ５０の解放状態、且つ、ロックスリーブ７０の外周歯７０ａとロック歯６８とが噛み合っていないデフロック機構５８の解放状態では、後輪側出力軸４４とドライブギヤ４６との間の動力伝達経路が遮断されて、変速機２０から伝達された動力を後輪１６のみへ伝達する。トランスファ２２は、前輪駆動用クラッチ５０のスリップ状態または係合状態では、変速機２０から伝達された動力を前輪１４および後輪１６のそれぞれに分配する。トランスファ２２は、前輪駆動用クラッチ５０のスリップ状態では、後輪側出力軸４４とドライブギヤ４６との間の回転差動が許容されて、差動状態(非センターデフロック状態)が形成される。トランスファ２２は、前輪駆動用クラッチ５０の係合状態では、後輪側出力軸４４とドライブギヤ４６との回転差動が制限され、後輪側出力軸４４とドライブギヤ４６とが一体的に回転させられる、センターデフロック状態が形成される。前輪駆動用クラッチ５０は、伝達トルクが調整（制御）されることで、前輪１４と後輪１６とのトルク配分を例えば０：１００〜５０：５０の間で連続的に変更することができる。
トランスファ２２は、ハイロー切替機構４８、前輪駆動用クラッチ５０、およびデフロック機構５８を作動させる装置として、電動モータ８４と、電動モータ８４の回転運動を直線運動に変換するねじ機構８６と、ねじ機構８６の直線運動力をハイロー切替機構４８、前輪駆動用クラッチ５０、およびデフロック機構５８へそれぞれ伝達する伝達機構８８とを、さらに備えている。
ねじ機構８６は、後輪側出力軸４４と同じ軸線Ｃ１まわりに配置されており、トランスファ２２に備えられたウォームギヤ９０を介して電動モータ８４に間接的に連結された回転部材としてのねじ軸部材９２と、ねじ軸部材９２の回転に伴って後輪側出力軸４４の軸線Ｃ１方向に移動可能にねじ軸部材９２に連結された直線運動部材としてのナット部材９４とを備えている。ねじ機構８６は、ねじ軸部材９２とナット部材９４が多数のボール９６を介して作動するボールねじである。ウォームギヤ９０は、電動モータ８４の電動モータシャフトと一体的に形成されたウォーム９８と、軸線Ｃ１まわりに配置されてねじ軸部材９２と一体的に形成されたウォームホイール１００とを備えた歯車対である。例えばブラシレスモータである電動モータ８４の回転は、ウォームギヤ９０を介してねじ軸部材９２へ減速されて伝達される。ねじ機構８６は、ねじ軸部材９２に伝達された電動モータ８４の回転を、ナット部材９４の直線運動に変換する。
伝達機構８８は、後輪側出力軸４４の内部において軸線Ｃ１に平行な軸線方向穴１０２内に配設され、ハイロースリーブ６２とナット部材９４とを連動可能連結するフォークシャフト１０４と、フォークシャフト１０４の外周面から径方向外側に伸びる状態で接続されている第１ピン１０６および第２ピン１０８とを、備えている。第１ピン１０６および第２ピン１０８は、フォークシャフト１０４の軸線方向の両側に設けられている。なお、第１ピン１０６が本発明の第１のピンに対応し、第２ピン１０８が本発明の第２のピンに対応している。
後輪側出力軸４４には、軸線Ｃ１を中心とし、且つ、軸線Ｃ１に平行な軸線方向穴１０２が形成されている。フォークシャフト１０４は、円筒形状を有しており、軸線方向穴１０２内を軸線Ｃ１方向への移動可能な状態で配設されている。なお、フォークシャフト１０４には、円筒形状の内側と外側とを連通する複数個の穴が形成されており、軸線方向穴１０２に供給される潤滑油が、その穴を通って後輪側出力軸４４に形成されている潤滑油路に供給される。
図４は、図２のハイロー切替機構４８周辺を拡大した拡大断面図である。第１ピン１０６は、断面円形に形成されており、後輪側出力軸４４の径方向外側からみて、ハイロー切替機構４８を構成するハイロースリーブ６２と重なる位置に設けられている。第１ピン１０６は、後輪側出力軸４４の外周面から径方向外側に向かって伸びており、後輪側出力軸４４に形成されている第１貫通穴１１０を径方向に貫通している。さらに、第１ピン１０６は、ハイロースリーブ６２に形成されている係合穴１１２と係合させられている。従って、ハイロースリーブ６２は、第１ピン１０６に対して軸線Ｃ１方向の相対移動が阻止され、第１ピン１０６と一体的に回転させられる。これより、第１ピン１０６は、伝達機構８８の一部を構成する部材として機能する。なお、第１貫通穴１１０が、本発明の第１の貫通穴に対応している。
第１貫通穴１１０は、後輪側出力軸４４の軸線方向穴１０２の壁面と、後輪側出力軸４４の外周面とを径方向に貫通している。第１貫通穴１１０を後輪側出力軸４４の径方向外側から見ると、第１貫通穴１１０を貫通する第１ピン１０６の後輪側出力軸４４に対する軸線Ｃ１方向への相対移動を許容するように、第１貫通穴１１０は、軸線Ｃ１方向に長手状に形成されている。また、後輪側出力軸４４を径方向外側から見たときの第１貫通穴１１０の周方向の寸法は、第１ピン１０６の断面の直径よりも僅かに大きな寸法に設定されている。従って、第１ピン１０６は、後輪側出力軸４４に対して、第１貫通穴１１０の軸線Ｃ１方向の寸法だけ相対移動可能とされている。なお、第１貫通穴１１０の軸線Ｃ１方向の寸法は、第１ピン１０６が軸線Ｃ１方向で最も入力軸４２側に移動させられる走行モードである後述するＨ４Ｌ走行モードと、第１ピン１０６が軸線Ｃ１方向で最も入力軸４２から遠ざかる方向に移動させられる走行モードである後述するＬ４Ｌ走行モードとを、許容する寸法に設定されている。
また、第１ピン１０６の径方向外側は、ハイロースリーブ６２の係合穴１１２と係合している。従って、第１ピン１０６は、ハイロースリーブ６２に対して、軸線Ｃ１方向への相対移動および相対回転が規制されている。これより、フォークシャフト１０４が軸線Ｃ１方向に移動すると、第１ピン１０６を介してハイロースリーブ６２がフォークシャフト１０４に連動して軸線Ｃ１方向に移動させられる。すなわち、フォークシャフト１０４の軸線Ｃ１方向の位置に応じて、ハイロースリーブ６２の軸線Ｃ１方向の位置が調整される。
図５は、図２の前輪駆動用クラッチ５０周辺を拡大した断面図である。第２ピン１０８は、断面円形に形成されており、後輪側出力軸４４の径方向外側からみて、ナット部材９４の一部と径方向で重なる位置に設けられている。第２ピン１０８は、後輪側出力軸４４の外周面から径方向外側に向かって伸びており、後輪側出力軸４４に形成されている第２貫通穴１１４およびクラッチハブ７６に形成されている第３嵌合穴１１６を径方向に貫通している。また、第２ピン１０８の径方向外側端部が、ナット部材９４に延設されてる係合部１１８に係合させられている。なお、第２貫通穴１１４が、本発明の第２の貫通穴に対応している。
第２貫通穴１１４は、後輪側出力軸４４の軸線方向穴１０２の壁面と、後輪側出力軸４４の外周面とを径方向に貫通している。第２貫通穴１１４を後輪側出力軸４４の径方向外側から見ると、第２貫通穴１１４を貫通する第２ピン１０８の後輪側出力軸４４に対する軸線Ｃ１方向への相対移動を許容するように、第２貫通穴１１４は、軸線Ｃ１方向に長手状に形成されている。また、後輪側出力軸４４を径方向外側から見たときの第２貫通穴１１４の周方向の寸法は、第２ピン１０８の断面の直径よりも僅かに大きな寸法に設定されている。従って、第２ピン１０６は、後輪側出力軸４４に対して、第２貫通穴１１４の軸線Ｃ１方向の寸法だけ相対移動可能とされている。
第３貫通穴１１６は、クラッチハブ７６に形成されている円筒部を径方向に貫通している。第３貫通穴１１６をクラッチハブ７６の径方向外側から見ると、第３貫通穴１１６を貫通する第２ピン１０８の後輪側出力軸４４に対する軸線Ｃ１方向への相対移動を許容するように、第３貫通穴１１６は、軸線Ｃ１方向に長手状に形成されている。また、クラッチハブ７６を径方向外側からみたときの第３貫通穴１１６の周方向の寸法は、第２ピン１０８の断面の直径よりも僅かに大きな寸法に設定されている。従って、第２ピン１０８は、後輪側出力軸４４に対して、第３貫通穴１１６の軸線Ｃ１方向の寸法だけ相対移動可能とされている。また、後輪側出力軸４４とクラッチハブ７６とは、互いにスプライン嵌合されて一体的に回転することから、第２貫通穴１１４と第３貫通穴１１６とは、後輪側出力軸４４の径方向外側からみて常に重なる位置となる。なお、第２貫通穴１１４および第３貫通穴１１６の軸線Ｃ１方向の寸法は、第２ピン１０８が軸線Ｃ１方向で最も入力軸４２側に移動させられる走行モードである後述するＨ４Ｌ走行モードと、第２ピン１０８が軸線Ｃ１方向で最も入力軸４２から遠ざかる方向に移動させられる走行モードである後述するＬ４Ｌ走行モードとを許容する寸法に設定されている。
第２ピン１０８の径方向外側は、ナット部材９４の軸線Ｃ１方向においてドライブギヤ４６側に形成されている係合部１１８と係合させられている。係合部１１８は、断面がＵ字状であって、且つ、周方向において環状に形成されている。従って、第２ピン１０８の回転方向の位置に拘わらず、第２ピン１０８と係合部１１８とが係合した状態となる。従って、ナット部材９４が、後輪側出力軸４４の軸線Ｃ１方向に移動すると、係合部１１８と係合する第２ピン１０８およびフォークシャフト１０４が軸線Ｃ１方向に移動することとなる。これより、係合部１１８は、伝達機構８８の一部を構成する部材として機能する。
図１に戻り、車両１０には、例えば２輪駆動走行状態と４輪駆動走行状態とを切り替える車両１０の制御装置を含む電子制御装置(ＥＣＵ)２００が備えられている。電子制御装置２００は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより車両１０の各種制御を実行する。
例えば、電子制御装置２００は、エンジン１２の出力制御、車両１０の駆動状態の切替制御等を実行するようになっており、必要に応じてエンジン制御用や駆動状態制御用等に分けて構成される。電子制御装置２００には、図１に示すように、車両１０に備えられた各種センサ(例えばエンジン回転速度センサ２０２、モータ回転角度センサ２０４、各車輪速センサ２０６、アクセル開度センサ２０８、運転者の操作によって高速側ギヤ段Ｈを選択する為のＨレンジ選択スイッチ２１０、運転者の操作によって４輪駆動走行状態を選択する為の４ＷＤ選択スイッチ２１２、運転者の操作によってセンターデフロック状態を選択する為のデフロック選択スイッチ２１４など)による検出信号に基づく各種実際値(例えばエンジン回転速度Ｎe、モータ回転角度θm、前輪１４Ｌ，１４Ｒ、および後輪１６Ｌ，１６Ｒの各車輪速Ｎwfl，Ｎwfr，Ｎwrl，Ｎwrr、アクセル開度θacc、Ｈレンジ選択スイッチ２１０が操作されたことを示す信号であるＨレンジ要求Ｈon、４ＷＤ選択スイッチ２１２が操作されたことを示す信号である４ＷＤ要求4WDon、デフロック選択スイッチ２１４が操作されたことを示す信号であるLOCKonなど)が、それぞれ供給される。
電子制御装置２００からは、図１に示すように、例えばエンジン１２の出力制御の為のエンジン出力制御指令信号Ｓe、フロント側クラッチ３６の状態を切り替える為の作動指令信号Ｓd、電動モータ８４の回転量を制御する為のモータ駆動指令信号Ｓmなどが、エンジン１２の出力制御装置、フロント側クラッチ３６のアクチュエータ、電動モータ８４などへそれぞれ出力される。
以上のように構成された車両１０では、電動モータ８４の回転量が制御されることでナット部材９４の移動量(ストローク)が制御される。ピストン８２が摩擦係合要素８０に当接した位置から電動モータ８４を所定の回転量だけ駆動して非押圧側に所定のストローク分だけナット部材９４を移動させることで、前輪駆動用クラッチ５０が解放状態とされ、ハイロー切替機構４８は高速側ギヤ段Ｈが維持され、後輪１６のみを駆動する２輪駆動走行状態（Ｈ２走行モードと称す）に切り替えられる。フォークシャフト１０４は、係合部１１８および第２ピン１０８を介してナット部材９４と連動して軸線方向穴１０２内を移動する。さらに、フォークシャフト１０４に接続された第１ピン１０６および係合穴１１２を介して、ハイロースリーブ６２が軸線Ｃ１方向に移動させられるが、ハイロースリーブ６２の外周歯６２ａとハイ側ギヤ歯６４との噛合が維持される位置までの移動となる。従って、ハイロー切替機構４８は、高速側ギヤ段Ｈが維持される。なお、ピストン８２は、ねじ機構８６の直線運動力を前輪駆動用クラッチ５０に伝達するため、伝達機構８８の一部として機能する。
また、Ｈ２走行モードにおいてフロント側クラッチ３６が解放状態とされ、２輪駆動走行中において、ドライブギヤ４６から前輪用差動歯車装置２８までの動力伝達経路を構成する各回転要素(ドライブギヤ４６、前輪駆動用チェーン５６、ドリブンギヤ５４、前輪側出力軸５２、フロントプロペラシャフト２４、前輪用差動歯車装置２８等)には、エンジン１２側からも前輪１４側からも回転が伝達されない。従って、２輪駆動走行中において、これらの各回転要素が回転停止し、前記各回転要素の連れ回りが防止され、走行抵抗が低減される。
また、例えば図２、図４、図５に示すように、ピストン８２が摩擦係合要素８０に当接した位置から電動モータ８４の回転量を制御して押圧側にナット部材９４を移動させ、前輪駆動用クラッチ５０をスリップ状態とすることで、ハイロー切替機構４８は高速側ギヤ段Ｈが維持され、前輪１４および後輪１６共に動力が伝達される４輪駆動走行状態（Ｈ４走行モードと称す）に切り替えられる。このＨ４走行モードでは、前輪駆動用クラッチ５０の伝達トルクが調整されることで、前輪１４と後輪１６とのトルク配分が必要に応じて調整される。
フォークシャフト１０４は、ナット部材９４と連動して軸線方向穴１０２を移動し、フォークシャフト１０４およびハイロースリーブ６２が、Ｈ２走行モードよりも軸線Ｃ１方向において入力軸４２側に移動させられる。また、ハイロースリーブ６２は、第２ピン１０８を介してフォークシャフト１０４と連動することで、Ｈ２走行モードよりも後輪側出力軸４４の軸線Ｃ１方向において入力軸４２側に移動させられる。ここで、サンギヤＳに形成されているハイ側ギヤ歯６４が、Ｈ２走行モードおよびＨ４走行モードの何れの走行モードにおいても、ハイロースリーブ６２の外周歯６２ａと噛み合う長さに形成されることで、Ｈ４走行モードにおいてもハイ側ギヤ歯６４と外周歯６２ａとが噛み合わされる。従って、ハイロー切替機構４８が、高速側ギヤ段Ｈに維持される。
また、電動モータ８４の回転量を制御して、Ｈ４走行モードよりもナット部材９４を押圧側にさらに移動させ、前輪駆動用クラッチ５０を締結状態（完全係合）とすることで、ハイロー切替機構４８は高速側ギヤ段Ｈに維持され、センターデフロック状態での４輪駆動走行状態（Ｈ４Ｌ走行モードと称す）に切り替えられる。なお、前記Ｈ４走行モードとＨ４Ｌ走行モードとは、ナット部材９４の軸線Ｃ１方向への移動量の差は僅かであり、図２〜図４に示すＨ４走行モードと殆ど変わらない。Ｈ４Ｌ走行モードにおいて、フォークシャフト１０４は、出力軸４４の軸線Ｃ１方向において最も入力軸４２側に移動させられる。また、ハイロースリーブ６２についても、軸線Ｃ１方向において最も入力軸４２側に移動させられるが、ハイ側ギヤ歯６４と外周歯６２ａとの噛合は維持される。なお、Ｈ４Ｌ走行モードにおいて、ナット部材９４、第１ピン１０６、第２ピン１０８、およびハイロースリーブ６２も、軸線Ｃ１方向において入力軸４２側に移動させられる。
また、電動モータ８４の回転量を制御して、図６に示すように、ナット部材９４を、Ｈ２走行モードよりもさらに軸線Ｃ１方向で入力軸４２から遠ざかる側に移動させることで、前輪駆動用クラッチ５０が解放状態とされ、且つ、デフロック機構５８が係合状態、すなわちロックスリーブ７０の外周歯７０ａとドライブギヤ４６のロック歯６８とが噛み合い、さらに、ハイロー切替機構４８が低速側ギヤ段Ｌに切り替えられる４輪駆動走行状態（Ｌ４Ｌ走行モードと称す）となる。このＬ４Ｌ走行モードにおいて、フォークシャフト１０４は、ナット部材９４と連動して、Ｈ２走行モードよりも後輪側出力軸４４の軸心Ｃ１方向において入力軸４２から遠ざかる側に移動させられる。また、ハイロースリーブ６２も同様に、フォークシャフト１０４に連動して、Ｈ２走行モードよりも軸線Ｃ１方向でドライブギヤ４６側に移動させられ、ハイロースリーブ６２の外周歯６２ａとキャリヤＣＡのロー側ギヤ歯６６と噛み合わされる。従って、ハイロー切替機構４８が低速側ギヤ段Ｌに切り替えられる。
さらに、ハイロースリーブ６２が軸線Ｃ１方向で最もドライブギヤ４６側に移動させられることで、ハイロースリーブ６２に当接する第１スプリング７２がロックスリーブ７０を押圧し、ロックスリーブ７０が、第２スプリング７４の付勢力に抗って軸線Ｃ１方向でドライブギヤ４６側に移動させられる。これより、ロックスリーブ７０の外周歯７０ａとロック歯６８とが噛み合わされることにより、デフロック機構５８が係合させられ、後輪側出力軸４４とドライブギヤ４６とが一体的に回転させられるセンターデフロック状態が形成される。なお、Ｌ４Ｌ走行モードにおいて、ナット部材９４、フォークシャフト１０４、第１ピン１０６、第２ピン１０８、およびハイロースリーブ６２が、軸線Ｃ１方向において入力軸４２と遠ざかる側に移動する。なお、フォークシャフト１０４と連動するハイロースリーブ６２および第１スプリング７２は、ねじ機構８６の直線運動力を、デフロック機構５８を構成するロックスリーブ７０に伝達するため、伝達機構８８の一部として機能する。
上記のように、車両トランスファ２２にあっては、ナット部材９４の位置に応じて伝達機構８８を構成するフォークシャフト１０４が軸線方向穴１０２内を移動し、さらにフォークシャフト１０４と連動してハイロースリーブ６２が軸線方向に移動させられることで、車両１０が、Ｈ２走行モード、Ｈ４走行モード、Ｈ４Ｌ走行モード、およびＬ４Ｌ走行モードに切り替えられる。また、伝達機構８８を構成し、ナット部材９４とハイロースリーブ６２とを連動させるフォークシャフト１０４が、後輪側出力軸４４の軸線方向穴１０２内に収容されるため、フォークシャフト１０４を設けるためのスペースが不要となる。
上述のように、本実施例によれば、後輪側出力軸４４内に配設されたフォークシャフト１０４が、ハイロー切替機構４８のハイロースリーブ６２および前輪駆動用クラッチ５０のトルク調整を行うねじ機構８６のナット部材９４と連結されているため、ナット部材９４が軸線Ｃ１方向に移動すると、フォークシャフト１０４を介してハイロースリーブ６２が連動して軸線Ｃ１方向に移動する。従って、ハイロー切替機構４８の切替と前輪駆動用クラッチ５０のトルク調整とをねじ機構８６で実行することができる。ここで、フォークシャフト１０４は、後輪側出力軸４４の軸線方向穴１０２内に配設されているため、フォークシャフト１０４を設けるためのスペースが不要となり、車両用トランスファ２２を小型化できる。
また、本実施例によれば、フォークシャフト１０４に接続されている第１ピン１０６が、ハイロースリーブ６２の係合穴１１２と軸線Ｃ１方向の相対移動不能に係合させられているため、フォークシャフト１０４に連動してハイロースリーブ６２を軸線Ｃ１方向に移動させることができる。また、後輪側出力軸４４に形成されている第１貫通穴１１０は、後輪側出力軸４４を径方向外側から見て、軸線Ｃ１方向に長手状に形成されているため、第１ピン１０６およびフォークシャフト１０４の後輪側出力軸４４に対する軸線Ｃ１方向への相対移動が可能となる。
また、本実施例によれば、フォークシャフト１０４に接続されている第２ピン１０８が、ねじ機構８６のナット部材９４の係合部１１８と係合させられているため、ナット部材９４に連動してフォークシャフト１０４を軸線Ｃ１方向に移動させることができる。また、後輪側出力軸４４に形成されている第２貫通穴１１４は、後輪側出力軸４４を径方向外側から見て、軸線Ｃ１方向に長手状に形成されているため、第２ピン１０８およびフォークシャフト１０４の後輪側出力軸４４に対する軸線Ｃ１方向への相対移動が可能となる。
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
例えば、前述の実施例のフォークシャフト１０４は、円筒形状に形成されているが、必ずしも円筒形状に限定されず、例えば円柱形状などであっても構わない。
また、前述の実施例では、デフロック機構５８が設けられているが、デフロック機構５８を備えない構成であっても構わない。
また、前述の実施例では、ねじ機構８６は、ボール９６を含んで構成されているが、ボール９６を備えないものであっても構わない。
また、前述の実施例では、車両１０は、ＦＲをベースとする４輪駆動車両であったが、本発明は、ＦＲベースの４輪駆動車両に限定されず、例えばＦＦ（前置エンジン前輪駆動）をベースとする４輪駆動車両に適用されても構わない。
また、前述の実施例では、前輪用差動歯車装置２８は、フロント側クラッチ３６を前輪車軸３２Ｒ側に備えており、２輪駆動走行中において、ドライブギヤ４６から前輪用差動歯車装置２８までの動力伝達経路を構成する各回転要素には、エンジン１２側からも前輪１４側からも回転動力が伝達されず、こられの各回転要素が回転停止し、前記各回転要素の連れ回りが防止されるものであったが、フロント側クラッチ３６を備えず、２輪駆動走行中において、各回転要素を回転停止させることがない４輪駆動車両に適用されても構わない。
また、前述の実施例では、前輪駆動用クラッチ５０は、複数枚の摩擦板で構成される多板クラッチであったが、本発明は、多板クラッチに限定されず、単板クラッチに適用されても構わない
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
１４：左右の前輪（第２の左右の車輪）
１６：左右の後輪（第１の左右の車輪）
４２：入力軸（入力回転部材）
４４：後輪側出力軸（第１の出力回転部材）
４６：ドライブギヤ（第２の出力回転部材）
４８：ハイロー切替機構
５０：前輪駆動用クラッチ（多板クラッチ）
６２：ハイロースリーブ（伝達機構）
７２：第１スプリング（伝達機構）
８２：スプリング（伝達機構）
８４：電動モータ
８６：ねじ機構
８８：伝達機構
９４：ナット部材
１０２：軸線方向穴
１０４：フォークシャフト
１０６：第１ピン（第１のピン）
１０８：第２ピン（第２のピン）
１１０：第１貫通穴（第１の貫通穴）
１１４：第２貫通穴（第２の貫通穴）

Claims (3)

  1. 軸線まわりに回転可能な入力回転部材と、第１の左右の車輪へ動力を出力する第１の出力回転部材と、第２の左右の車輪へ動力を出力する第２の出力回転部材と、前記入力回転部材の回転を変速して前記第１の出力回転部材へ伝達するハイロー切替機構と、前記第１の出力回転部材のトルクの一部を、前記第２の出力回転部材へ伝達するための単板または多板クラッチとを、備える車両用トランスファであって、
    電動モータと、
    前記電動モータの回転運動を直線運動に変換するねじ機構と、
    前記ねじ機構の直線運動力を前記ハイロー切替機構および前記単板または多板クラッチへそれぞれ伝達する伝達機構とを備え、
    前記伝達機構は、前記第１の出力回転部材に形成されている軸線方向穴内を移動可能に配設され、前記ハイロー切替機構を構成するハイロースリーブと前記ねじ機構を構成するナット部材とを連動可能に連結するフォークシャフトを備えている
    ことを特徴とする車両用トランスファ。
  2. 前記フォークシャフトには、該フォークシャフトの外周面から径方向外側に伸びる第１のピンが接続されており、
    前記第１のピンは、前記第１の出力回転部材に形成されている第１の貫通穴を径方向に貫通するとともに、前記第１の出力回転部材の外周側に配置されている前記ハイロースリーブに、前記第１の出力回転部材の軸線方向への相対移動不能に係合させられており、
    前記第１の貫通穴は、前記第１のピンおよび前記フォークシャフトの前記第１の出力回転部材に対する前記軸線方向への相対移動を許容するように、前記第１の出力回転部材を径方向外側から見て、前記軸線方向に長手状に形成されている
    ことを特徴とする請求項１の車両用トランスファ。
  3. 前記フォークシャフトには、該フォークシャフトの外周面から径方向外側に伸びる第２のピンが接続されており、
    前記第２のピンは、前記第１の出力回転部材に形成されている第２の貫通穴を径方向に貫通するとともに、前記ねじ機構の前記ナット部材に、前記第１の出力回転部材の前記軸線方向への相対移動不能に係合させられており、
    前記第２の貫通穴は、前記第２のピンおよび前記フォークシャフトの前記第１の出力回転部材に対する前記軸線方向への相対移動を許容するように、前記第１の出力回転部材を径方向外側から見て、前記軸線方向に長手状に形成されている
    ことを特徴とする請求項１または２の車両用トランスファ。
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