JP2019059291A - 車両用駆動力配分装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】断接機構に用いられる第1断接歯および第2断接歯が強度の上で有利となる車両用の駆動力配分装置を提供する。【解決手段】断接スリーブ60の外周側に設けられた外周断接歯60aは断接スリーブ60の内周側の内周スプライン歯60bよりも大径となる。このため、外周断接歯60aおよびこれと噛み合う内周断接歯56aは、トルク伝達上で有利な位置にあるので、同期機構を備えることによるスペースの制約があっても、駆動力配分装置を内周断接歯56aおよび外周断接歯60aの強度の上で有利にすることができ、内周断接歯56aおよび外周断接歯60aの耐久性を高めることができる。【選択図】図4

Description

本発明は、駆動源から伝達された駆動力を差動機構を介して左右の駆動輪へ分配する車両用駆動力配分装置に関し、特に、断接機構に用いられる第1断接歯および第2断接歯の強度を高め、耐久性を向上させる技術に関する。
(a)駆動源からの駆動力が伝達されて回転軸線まわりに回転可能に設けられたリングギヤと、(b)一対の差動ギヤが内部に組み付けられたデフケースを有する差動装置と、(c)第1断接歯を外周側に有し、前記デフケースの一端部側にあって前記デフケースと共に前記回転軸線まわりに回転する円筒状回転体と、前記第1断接歯と係合可能な第2断接歯を内周側に有し、前記回転軸線方向の相対移動可能に前記リングギヤの内周側とスプライン嵌合された断接スリーブを含み、前記第2断接歯を前記第1断接歯と噛み合う噛合位置と前記第2断接歯を前記第1断接歯に噛み合わない非噛合位置とに前記断接スリーブを移動させることによって前記リングギヤと前記デフケースとの間の動力伝達経路を断接する断接機構と、前記断接スリーブと前記円筒状回転体との間に配設され、前記第1断接歯と前記第2断接歯との噛合に先立って前記第1断接歯および前記第2断接歯の相対回転を低減する同期機構とを備え、前記第1断接歯と前記第2断接歯との噛合により前記駆動源から伝達された駆動力を前記差動装置を介して左右の駆動輪へ分配する車両用駆動力配分装置が知られている。例えば、特許文献1に記載された車両用駆動力配分装置がそれである。
特開2016−203875号公報
ところで、上記特許文献1のような車両用駆動力配分装置では、リングギヤの内周側にスプライン嵌合された断接スリーブの内周側に第2断接歯が形成され、第2断接歯を第1断接歯に噛み合わせる噛合位置と、第2断接歯を第1断接歯に噛み合わない非噛合位置とに、断接スリーブを回転軸線方向に移動させることによって、リングギヤとデフケースとの間の動力伝達経路が断接されるようになっている。しかし、動力伝達のために断接スリーブの内周側に設けられている第2断接歯およびそれと噛み合う第1断接歯は、断接スリーブの外周側に設けられているスプライン嵌合のためのスプライン歯と比較して内周側に設けられている関係で径寸法が相対的に制限されているので、歯強度の上で不利であるという問題があった。
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、断接機構に用いられる第1断接歯および第2断接歯が強度の上で有利となる車両用駆動力配分装置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)一回転軸線まわりに回転可能に設けられたリングギヤと、前記回転軸線まわりに回転可能に設けられ、一対の差動ギヤが内部に組み付けられたデフケースとを有する差動装置とを、備え、駆動源から前記リングギヤに伝達された駆動力を前記差動装置を介して左右の駆動輪へ配分する車両用駆動力配分装置であって、(b)前記リングギヤの内周側に設けられた第1断接歯と、(c)前記差動ギヤと同心に配置され、前記デフケースの一端部におけるシャフト挿通部に相対回転不能に連結された円筒状の円筒部材と、外周側に第2断接歯を有し前記シャフト挿通部の外周側に前記回転軸線方向に移動可能且つ相対回転不能にスプライン嵌合された断接スリーブとを含み、前記第2断接歯を前記第1断接歯に噛み合わせる噛合位置と、前記第2断接歯を前記第1断接歯に噛み合わない非噛合位置とに、前記断接スリーブを前記回転軸線方向に移動させることによって、前記リングギヤと前記デフケースとの間の動力伝達経路を断接する断接機構と、(d)前記リングギヤと前記円筒部材との間に配設され、前記第1断接歯と前記第2断接歯との相対回転を低減する同期機構とを、含むことにある。
第2発明の要旨とするところは、前記断接スリーブは、前記シャフト挿通部の外周側にスプライン嵌合するための内周スプライン歯を有し、前記断接スリーブの外周側に設けられた第2断接歯のピッチ円は、前記内周スプライン歯のピッチ円よりも大径であることにある。
第3発明の要旨とするところは、前記断接スリーブの外周側に設けられた第2断接歯は、前記内周スプライン歯の歯幅よりも小さい歯幅を有することにある。
第4発明の要旨とするところは、前記シャフト挿通部および前記円筒部材は、互いに等しい外径および内径を有し、前記シャフト挿通部および前記円筒部材の外径よりも小径の管状連結部材が前記シャフト挿通部および前記円筒部材内に嵌合されることで前記シャフト挿通部および前記円筒部材が連ねられた状態で相互に連結されていることにある。
第5発明の要旨とするところは、前記同期機構は、前記リングギヤの内周面に形成された第1テーパ状摩擦係合面と摩擦係合可能な第2テーパ状摩擦係合面を外周側に有し、前記円筒部材の外周側に前記回転軸線方向に移動可能且つ相対回転不能にスプライン嵌合されて前記断接スリーブと共に前記回転軸線方向に移動する摩擦係合部材を含み、前記非噛合位置において前記第1テーパ状摩擦係合面と前記第2テーパ状摩擦係合面との摩擦係合によって、前記第1断接歯と前記第2断接歯との相対回転を低減するものであることにある。
第6発明の要旨とするところは、前記断接機構は、アクチュエータと、掛止め機構とを、含み、前記掛止め機構は、前記アクチュエータのオンオフに応じて前記回転軸線方向に往復動させられる第1ピストンと、前記円筒部材の外周側に前記回転軸線方向に移動可能に設けられ、前記第1ピストンにより前記回転軸線方向に駆動されて前記摩擦係合部材および前記断接スリーブを押圧する第2ピストンと、前記第2ピストンを復動方向へ付勢するスプリングと、前記第1ピストンの往復動に応じて前記スプリングの付勢力に抗して前記第2ピストンを掛け止めると共に、前記第1ピストンの往復動に応じて前記第2ピストンを掛け外すことにより前記スプリングの付勢力にしたがって前記第2ピストンを復動させるホルダーとを、含むことにある。
第1発明の車両用駆動力配分装置によれば、外周側に第2断接歯を有し前記シャフト挿通部の外周側に前記回転軸線方向に移動可能且つ相対回転不能にスプライン嵌合された断接スリーブと、前記リングギヤと前記円筒部材との間に配設され、前記第1断接歯と前記第2断接歯との相対回転を低減する同期機構とを、含むことから、断接スリーブの外周側に設けられた第2断接歯は断接スリーブの内周側のスプライン嵌合に用いられるスプライン歯よりも大径となる。このため、第2断接歯およびこれと噛み合う第1断接歯の強度を向上させることができるので、同期機構を備えることによるスペースの制約があっても、車両用駆動力配分装置を第1断接歯および第2断接歯の強度の上で有利にすることができ、第1断接歯および第2断接歯の耐久性を高めることができる。また、同期機構をリングギヤと回転部材との間の配置し、断接スリーブとシャフト挿通部との間で動力伝達が行なわれるようにされているので、たとえば、断接スリーブと円筒部材との間で動力伝達を行なう場合は円筒部材およびシャフト挿通部の両方の強度を高める必要があるのに比較して、強度を高めるために、シャフト挿通部の強度を高めるだけでよい利点がある。
第2発明の車両用駆動力配分装置によれば、前記断接スリーブは、前記シャフト挿通部の外周側にスプライン嵌合するための内周スプライン歯を有し、前記断接スリーブの外周側に設けられた第2断接歯のピッチ円は、前記内周スプライン歯のピッチ円よりも大径である。このことから、第2断接歯およびこれと噛み合う第1断接歯の強度を向上させることができ、同期機構を備えることによるスペースの制約があっても、車両用駆動力配分装置を第1断接歯および第2断接歯の強度の上で有利にすることができる。
第3発明の車両用駆動力配分装置によれば、前記断接スリーブの外周側に設けられた第2断接歯は、前記内周スプライン歯の歯幅よりも小さい歯幅を有する。このことから、断接スリーブの往復ストロークを小さくすることができ、車両用駆動力配分装置の前記回転軸線方向の寸法を小さく構成することができる。
第4発明の車両用駆動力配分装置によれば、前記シャフト挿通部および前記円筒部材は、互いに等しい外径および内径を有し、前記シャフト挿通部および前記円筒部材の外径よりも小径の管状連結部材が前記シャフト挿通部および前記円筒部材内に嵌合されることで前記シャフト挿通部および前記円筒部材が連ねられた状態で相互に連結されている。このことから、車両用駆動力配分装置の径方向寸法が一層小さくなる利点がある。
第5発明の車両用駆動力配分装置によれば、前記同期機構は、前記リングギヤの内周面に形成された第1テーパ状摩擦係合面と摩擦係合可能な第2テーパ状摩擦係合面を外周側に有し、前記円筒部材の外周側に前記回転軸線方向に移動可能且つ相対回転不能にスプライン嵌合されて前記断接スリーブと共に前記回転軸線方向に移動する摩擦係合部材を含み、前記非噛合位置において前記第1テーパ状摩擦係合面と前記第2テーパ状摩擦係合面との摩擦係合によって、前記第1断接歯と前記第2断接歯との相対回転が低減される。これにより、第1断接歯と第2断接歯との噛合に先立ってリングギヤと断接スリーブとの相対回転が小さくされるので、第1断接歯と第2断接歯との間のギヤ鳴りや摩耗が好適に抑制される。
第6発明の車両用駆動力配分装置によれば、記断接機構は、アクチュエータと、掛止め機構とを、含み、前記掛止め機構は、前記アクチュエータのオンオフに応じて前記回転軸線方向に往復動させられる第1ピストンと、前記円筒部材の外周側に前記回転軸線方向に移動可能に設けられ、前記第1ピストンにより前記回転軸線方向に駆動されて前記摩擦係合部材および前記断接スリーブを押圧する第2ピストンと、前記第2ピストンを復動方向へ付勢するスプリングと、前記第1ピストンの往復動に応じて前記スプリングの付勢力に抗して前記第2ピストンを掛け止めると共に、前記第1ピストンの往復動に応じて前記第2ピストンを掛け外すことにより前記スプリングの付勢力にしたがって前記第2ピストンを復動させるホルダーとが含まれる。これにより、断接スリーブを往動および復動させるに当たり、アクチュエータを短時間、駆動させるだけでよいので、電力消費を軽減することができる。
本発明が好適に適用された4輪駆動車両の構成を概略的に説明する骨子図である。 図1の4輪駆動車両に設けられた後輪用駆動力配分装置の構成を説明する断面図である。 図2の後輪用駆動力配分装置に設けられた掛止め機構の作動原理を説明する模式図である。 図2の後輪用駆動力配分装置の同期機構を拡大して詳しく説明する断面図である。
本発明の一実施形態において、本発明の駆動力配分装置は、駆動源としてエンジンを備える車両のみならず、電動機を駆動源として用いる車両にも、適用できる。
本発明の一実施形態において、本発明の駆動力配分装置は、車両の左右一対の後輪に駆動力を配分するために、好適に用いられる。
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、本発明が好適に適用された4輪駆動車両10の構成を概略的に説明する骨子図である。図1において、4輪駆動車両10は、エンジン12を駆動源とし、エンジン12の動力を主駆動輪に対応する左右一対の前輪14L、14R(特に区別しない場合には、前輪14という)に伝達する第1の動力伝達経路と、エンジン12の動力を副駆動輪に対応する左右一対の後輪16L、16R(特に区別しない場合には、後輪16という)に伝達する第2の動力伝達経路とを備えているFFベースの4輪駆動装置を備えている。
この4輪駆動車両10の2輪駆動状態では、エンジン12から自動変速機18を介して伝達された駆動力が、前輪用駆動力配分装置20を通して左右の車軸22L、22Rおよび左右の前輪14L、14Rへ伝達される。この2輪駆動状態では、少なくとも第1クラッチ24が開放され、トランスファ26、プロペラシャフト28、および、後輪用駆動力配分装置(車両用駆動力配分装置)30および後輪16L、16Rへは動力が伝達されない。しかし、4輪駆動状態では、第1クラッチ24および第2クラッチ(断接機構)32が共に係合されて、上記トランスファ26、プロペラシャフト28、および、後輪用駆動力配分装置30および後輪16L、16Rへエンジン12からの駆動力が伝達される。
なお、前輪用駆動力配分装置20は、4輪駆動車両10の2輪駆動状態および4輪駆動状態において、エンジン12から伝達された駆動力を第1差動装置34を介して前輪(駆動輪)14L、14Rへ配分する。また、後輪用駆動力配分装置30は、4輪駆動車両10の4輪駆動状態において、エンジン12から伝達された駆動力を第2差動機構(差動機構)36を介して後輪(駆動輪)16L、16Rへ配分する。なお、図1では図示されていないが、エンジン12と自動変速機18との間には、流体伝動装置であるトルクコンバータ、フリードカップリング、或いはクラッチが設けられている。
前輪用駆動力配分装置20には、自動変速機18の出力歯車18aと噛み合うリングギヤ34rと、リングギヤ34rに一体的に固定され、一対の差動ギヤ34sが内部に組み付けられたデフケース(ディファレンシャルケース)34cとを有する第1差動装置34を、第1回転軸線C1まわりに回転可能に備えており、第1差動装置34によって、前輪14L、14Rの左右の車軸22L、22Rにそれらの差回転を許容しつつエンジン12からの駆動力が伝達されるようになっている。なお、デフケース34cには、トランスファ26に設けられた第1回転部材38の第1差動装置34側の軸端部に形成された外周嵌合歯38aと嵌合する内周嵌合歯34aが形成されている。これにより、エンジン12から前輪14L、14Rに伝達される駆動力の一部が、デフケース34cからトランスファ26へ伝達されるようになっている。
トランスファ26は、図1に示すように、外周嵌合歯38aが形成された第1回転部材38と、後輪16L、16R側に駆動力を伝達するためのリングギヤ40rが一体的に形成されている第2回転部材40とを備えている。また、トランスファ26では、第1回転部材38と第2回転部材40との間の動力伝達経路が、噛合式のドグクラッチからなる第1クラッチ24により選択的に断接される。
第1回転部材38は、図1に示すように、その内周側を車軸22Rが貫通する円筒状部材であって、車軸22Rおよび第2回転部材40と同心にすなわち第1回転軸線C1まわりに回転可能に設けられている。また、第1回転部材38の第1差動装置34とは反対側の軸端部には、第1クラッチ24の一部を構成する第1クラッチ歯38bが一体的に形成されている。
第2回転部材40は、図1に示すように、その内周側を車軸22Rおよび第1回転部材38が貫通する円筒状部材であって、車軸22Rおよび第1回転部材38と同心にすなわち第1回転軸線C1まわりに回転可能に設けられている。また、第2回転部材40の第1差動装置34側の軸端部には、ドリブンピニオン42と噛み合うリングギヤ40rが一体的に形成されており、第2回転部材40の第1差動装置34側とは反対側の軸端部には、第1クラッチ24の一部を構成する第2クラッチ歯40aが一体的に形成されている。なお、ドリブンピニオン42は、プロペラシャフト28の前輪14側の端部に連結され、プロペラシャフト28の後輪16側の端部には図示しない電子制御装置によって伝達トルクを制御することが可能な制御カップリング44を介してドライブピニオン46が設けられている。
第1クラッチ24は、第1回転部材38と第2回転部材40との間を断接するための噛合クラッチであり、第1回転部材38に形成された第1クラッチ歯38bと第1回転軸線C1方向の相対移動可能に常時噛み合い且つその第1回転軸線C1方向の移動により第2回転部材40に形成された第2クラッチ歯40aにも噛合可能な内周歯48aが形成されているスリーブ48と、スリーブ48を第1非噛合位置と第1噛合位置とに第1回転軸線C1方向に駆動させる第1アクチュエータ50とを備える噛合式のドグクラッチである。なお、上記第1噛合位置とは、スリーブ48が第1回転軸線C1方向に移動してスリーブ48の内周歯48aと第2回転部材40の第2クラッチ歯40aとが噛み合う位置であり、上記第1非噛合位置とは、スリーブ48が第1回転軸線C1方向に移動してスリーブ48の内周歯48aと第2回転部材40の第2クラッチ歯40aとが噛み合わない位置である。また、第1アクチュエータ50は、例えば電磁石を用いて電気的に制御可能なアクチュエータから構成される。また、第1クラッチ24には、好適には、スリーブ48の内周歯48aが第2回転部材40の第2クラッチ歯40aと噛み合うに際して、スリーブ48と第2回転部材40との両者の相対回転差を小さくする同期機構52が備えられている。図1は、第1クラッチ24が開放された状態を示している。
後輪用駆動力配分装置30には、図1および図2に示すように、一対の差動ギヤ36sa、36sbが内部に組み付けられたデフケース(ディファレンシャルケース)36cを有する第2差動装置(差動装置)36と、第2差動装置36を収容した状態で図示しない車体に固定された非回転部材であって、第2回転軸線(回転軸線)C2まわりに回転可能且つ第2回転軸線C2方向に移動不能にデフケース36cを軸受64および66を介して支持するデフキャリヤ54とが、設けられている。また、一対の差動ギヤ36sa、36sbの一方の差動ギヤ36saには後述の中間軸74を介して車軸72Lがスプライン嵌合によって連結され、他方の差動ギヤ36sbには車軸72Rがスプライン嵌合によって連結されている(図1参照)。
後輪用駆動力配分装置30は、内周断接歯(第1断接歯)56aが内周側に設けられた円筒状のリングギヤ56と、差動ギヤ36saおよび36sbと同心に配置され、デフケース36cの一端部におけるシャフト挿通部36aに相対回転不能に連結された円筒状の円筒部材58と、外周断接歯(第2断接歯)60aを外周側に有しシャフト挿通部36aの外周側に第2回転軸線方向C2に移動可能且つ相対回転不能にスプライン嵌合された断接スリーブ60とを含み、外周断接歯(第2断接歯)60aが内周断接歯(第1断接歯)56aと噛み合う第2噛合位置(噛合位置)と、外周断接歯(第2断接歯)60aが内周断接歯(第1断接歯)56aと噛み合わない第2非噛合位置(非噛合位置)とに、断接スリーブ60を第2回転軸線C2方向に移動させることによって、リングギヤ56とデフケース36cとの間の動力伝達経路を断接する第2クラッチ(断接機構)32と、リングギヤ56と円筒部材58との間に配設され、外周断接歯(第2断接歯)60aが内周断接歯(第1断接歯)56aと噛み合う直前にそれら外周断接歯(第2断接歯)60aと内周断接歯(第1断接歯)56aとの相対回転を低減する同期機構112(図2参照)とを、備えている。
また、後輪用駆動力配分装置30には、円筒部材58およびデフケース34cのシャフト挿通部36a内を挿通し、第2差動装置36側の端部(一端部)が差動ギヤ36saに連結され、第2差動装置36側とは反対側の端部(他端部)が車軸(ドライブシャフト)72L(図1参照)に動力伝達可能に連結された中間軸74が、設けられている。
デフケース36cは、図2に示すように、一対の差動ギヤ36sa、36sbとその一対の差動ギヤ36sa、36sbと噛み合う一対のピニオンギヤ36bとを収容する本体部36dと、その本体部36dの後輪16L側の端部から後輪16L側へ円筒状に突き出すシャフト挿通部36aと、本体部36dの後輪16R側の端部から後輪16R側へ円筒状に突き出す突部36eとが一体に備えられている。なお、デフケース36cには、一対のピニオンギヤ36bを回転可能に支持する円柱状のピニオンシャフト36f(図2参照)が一体的に備えられている。
また、デフケース36c内の差動ギヤ36saには、内周スプライン歯36gが形成されており、その差動ギヤ36saの内周スプライン歯36gに中間軸74の第2差動装置36側の端部に形成された外周スプライン歯74aが嵌合すなわちスプライン嵌合されている。また、中間軸74の第2差動装置36側とは反対側の端部の内周には、内周スプライン歯74bが形成されており、その中間軸74の内周スプライン歯74bに車軸72Lの第2差動装置36側の端部(図1参照)がスプライン嵌合されている。
リングギヤ56は、デフキャリヤ54により第2回転軸線C2まわりに回転可能且つ第2回転軸線C2方向に移動不能に軸受78を介して支持され、ドライブピニオン46と噛合う円筒状の部材であり、内周面のうちの第2差動装置(差動装置)36側の端部に内周断接歯(第1断接歯)56aが形成されている。リングギヤ56は、たとえばハイポイドギヤが形成された傘歯車であり、そのリングギヤ56の内周部から後輪16L側に略円筒状に突出する軸部56bが形成されている。また、円筒状のリングギヤ56は、デフキャリヤ54により軸受78を介してリングギヤ56の軸部56bが支持されることによって、第2回転軸線C2まわりに回転可能に片持状に支持されている。なお、軸受78には、軸受78の外輪80から外周側へ環状に突出するフランジ部80aが形成されており、フランジ部80aがデフキャリヤ54にボルト81(図2参照)により締結されることによって軸受78がデフキャリヤ54に固定されている。
シャフト挿通部36aは、デフケース36cの後輪16L側の端部(一端部)から第2回転軸線C2方向に突設された円筒状部である。円筒状の円筒部材58は、シャフト挿通部36aと等しい外径および内径を有し、シャフト挿通部36aよりも小径の管状連結部材62が円筒状の円筒部材58およびシャフト挿通部36a内に締まり嵌合或いはスプライン嵌合されることによって、シャフト挿通部36aの後輪16L側の端面と突き合わされた状態で一体的に第2回転軸線C2方向に連ねられた状態で相対回転不能に連結されている。管状連結部材62は、たとえば、その外周面に形成された外周スプライン歯と、シャフト挿通部36aおよび円筒部材58の内周面に形成された内周スプライン歯とのスプライン嵌合や圧入することで、シャフト挿通部36aおよび円筒部材58を相対回転不能に連結している。なお、円筒部材58は、シャフト挿通部36aと一体に形成されたものでもよいが、シャフト挿通部36aと別体に構成されることで、組付け性が高められている。
断接スリーブ60は、その外周面すなわち外周側に形成された外周断接歯(第2断接歯)60aと、その内周面すなわち内周側に形成された内周スプライン歯60bとを備え、その内周スプライン歯60bがシャフト挿通部36aの外周面に形成された外周スプライン歯36aaと常時スプライン嵌合することで、シャフト挿通部36aの外周側に第2回転軸線C2方向に移動可能且つシャフト挿通部36aに対して相対回転不能に配設されている。断接スリーブ60は、円環状或いは短円筒状を成し、相対的に大径の外周面に形成された外周断接歯60aのピッチ円は、相対的に小径の内周面に形成された内周スプライン歯60bのピッチ円よりも大径である。また、断接スリーブ60の外周側に設けられた外周断接歯(第2断接歯)60aは、後述のボールカム106の駆動による移動ストロークST分よりも長い歯幅であるが、内周スプライン歯60bの歯幅よりも小さい歯幅を有する(図1参照)。
第2クラッチ32は、断接スリーブ60の外周断接歯60aをリングギヤ56の内周断接歯56aに噛み合わせる第2噛合位置(噛合位置)と、断接スリーブ60の外周断接歯60aをリングギヤ56の内周断接歯56aに噛み合わせない第2非噛合位置(非噛合位置)とに、断接スリーブ60を第2回転軸線C2方向に移動させることによって、リングギヤ56とデフケース36cとの間の動力伝達経路を断接する断接機構として機能する。
断接機構として機能する第2クラッチ32には図2に示すように、アクチュエータとして機能する電磁石94により作動させられる制御クラッチ96と、断接スリーブ60を第2回転軸線C2方向に移動させて、断接スリーブ60を前記第2噛合位置と前記第2非噛合位置との間で移動させるラチェット機構すなわち掛止め機構92と、リングギヤ56の内周側に設けられた内周断接歯(第1断接歯)56aと断接スリーブ60の外周側に設けられた外周断接歯(第2段接歯)60aとの噛合に先立ってそれら内周断接歯56aおよび外周断接歯60aの相対回転を低減する同期機構112とが備えられている。
デフキャリヤ54には、図2に示すように、アクチュエータである環状の電磁石94と、環状の摩擦板114を介して電磁石94に隣接し、電磁石94に磁気的に吸引可能な環状の可動片116が組み付けられている。摩擦板114は、円筒部材58に対して第2回転軸線C2まわりに相対回転可能に設けられている第2カム102の外周側において相対回転不能に連結されている。制御クラッチ96は、電磁石94、可動片116、摩擦板114により構成され、電磁石94の作動によって可動片116が吸引されると、摩擦板114およびそれと相対回転不能に連結された第2カム102に回転制動トルクが伝達される。
掛止め機構92は、図2に示すように、第1スプリング90、第2ピストン98、ボールカム106、第2スプリング108(スプリング)、および、ホルダー110を備えている。第2ピストン98は、円筒部材58の外周側に第2回転軸線C2まわりに回転可能且つ第2回転軸線C2方向に移動可能に設けられている。第2ピストン98は、後述の摩擦係合部材120を介して断接スリーブを押圧し、第2スプリング108の付勢力に抗して断接スリーブ60を前記第2非噛合位置へ移動させる。
ボールカム106は、第2ピストン98と断接スリーブ60との間に、第2回転軸線C2方向において重なるように介挿され、電磁石94の作動により第2回転軸線C2まわりに相対回転させられる環状の一対の第1カム100(第1ピストン)および第2カム102と、それら第1カム100と第2カム102とにおいて周方向の複数個所(たとえば3箇所)に形成された、周方向で深さが変化する互いに対向する溝状の一対のカム面100b、102bに挟まれた複数個(たとえば3個)の球状転動体104とを有し、一対の第1カム100および第2カム102が第2回転軸線C2まわりに相対回転させられると、それら第1カム100と第2カム102が第2回転軸線C2方向に隔離させられ、第1カム100が第2ピストン98に向けて移動させられる。なお、第1カム100の内周面には、図示されていないが、円筒部材58に形成された外周スプライン歯と相対回転不能且つ第2回転軸線C2方向の移動可能に噛み合う内周噛合歯が形成されている。円筒部材58が例えば第2回転軸線C2まわりに回転すると、第1カム100も第2回転軸線C2まわりに回転し、例えばアクチュエータである電磁石94が作動していない場合には、第2カム102が球状転動体104を介して第1カム100と一体的に回転する。
第1スプリング90は、第1カム100とホルダー110との間に予圧された状態で介在されており、第1カム100を第2カム102に向けて付勢する。第2スプリング108は、断接スリーブ60および摩擦係合部材120を介して第2ピストン98を第2回転軸線C2方向において第2差動装置36から離れる側に付勢する。ホルダー110は、掛止歯110a(図3参照)を有し、円筒部材58に対して第2回転軸線C2まわりの相対回転が不能且つ第2回転軸線C2方向の移動が不能に設けられ、掛止歯110aで第2ピストン98を掛け止める。
上記のように構成された掛止め機構92において、例えば、車両走行中で円筒部材58が第2回転軸線C2まわりに回転している状態において、アクチュエータである電磁石94が作動して電磁石94によって可動片116が吸引されると、摩擦板114およびそれと相対回転不能に連結された第2カム102に回転制動トルクが伝達される。この回転制動トルクによって、円筒部材58に対して第2回転軸線C2まわりの相対回転が不能な第1カム100と円筒部材58に対して第2回転軸線C2まわりの相対回転が可能な第2カム102とが相対回転して、第1カム100が球状転動体104を介して第2回転軸線C2方向において第1スプリング90の付勢力に抗して第2ピストン98に向けて往動すると共に、第2ピストン98が第1カム100に押圧される。また、電磁石94が非作動状態となると、第1スプリング90の付勢力により第1カム100が第2ピストン98から離されると共に、第1スプリング90の付勢力によって第1カム100が第2カム102に接近する方向へ復動する。
図3は、掛止め機構92の作動原理を説明する模式図であり、環状の第2ピストン98、環状の第1カム100の押圧部100c、および環状のホルダー110をそれぞれ展開した状態を示している。図3に示すように、環状の第2ピストン98には、ホルダー110側に突設された突起98aが形成されている。また、環状のホルダー110には、第2ピストン98の突起98aを掛け止めるための円周方向に連なる鋸歯状の掛止歯110aが周期的に形成されており、ホルダー110は、円筒部材58に位置固定に配設されている。
環状の第1カム100の押圧部100cには、ホルダー110の掛止歯110aと同様の鋸歯形状であるが周方向に所定位相ずれた形状で周方向に連なり、第2ピストン98の突起98aを受け止める受止歯100dが周期的に形成されている。また、環状の第1カム100の押圧部100cは、ホルダー110に対して相対回転不能且つ第2回転軸線C2方向の移動可能に設けられ、第1スプリング90および第2スプリング108の付勢力に抗して第2ピストン98をボールカム106の1ストローク分だけ移動させられる。なお、第1カム100の押圧部100cの受止歯100dおよびホルダー110の掛止歯110aの先端の斜面には、第2ピストン98の突起98aの滑りを止めるストッパ100eおよび110bがそれぞれ設けられている。
図3の(a)および(e)は、断接スリーブ60が前記第2噛合位置にある時を示している。図3の(a)および(e)に示すように、第2ピストン98から突設された突起98aがホルダー110の掛止歯110aから掛け外された位置に位置している状態では、第2スプリング108の付勢力に従って断接スリーブ60が前記第2噛合位置に位置させられている。
図3の(b)は、第2ピストン98が、アクチュエータである電磁石94への通電によるボールカム106の駆動により移動ストロークST分だけ第1スプリング90および第2スプリング108の付勢力に抗してそのベース位置から移動させられた状態を示している。この過程では、第1カム100の押圧部100cにより第2ピストン98が移動させられてホルダー110から離されると共に、第2ピストン98が第1カム100の押圧部100cの斜面100fを滑り落ちる。なお、図3の(b)に示されている一点鎖線は、移動ストロークSTを説明するために図3の(a)の第1カム100の押圧部100cのベース位置を示すものである。
図3の(c)は、第1カム100の押圧部100cが、電磁石94への非通電によるボールカム106の非駆動により第1スプリング90の付勢力に従って移動ストロークST分だけ戻されてベース位置に位置させられた状態を示している。この過程では、第2スプリング108の付勢力に抗して第2ピストン98がホルダー110の掛止歯110aに掛け止められ、断接スリーブ60が前記第2非噛合位置に位置させられる。
図3の(d)は、再び第1カム100の押圧部100cが、電磁石94への通電によるボールカム106の駆動により移動ストロークST分だけ第1スプリング90および第2スプリング108の付勢力に抗してそのベース位置から移動させられた状態を示している。この過程では、第2ピストン98が更に第2差動装置36側に移動させられて同期機構112によってリングギヤ56と断接スリーブ60とが回転同期させられる。
次いで、図3の(e)に示すように、第1カム100の押圧部100cが、電磁石94への非通電によるボールカム106の非駆動により第1スプリング90および第2スプリング108の付勢力に従ってベース位置に向けて戻されると、この過程で、第2ピストン98が、ホルダー110の掛止歯110aから掛け外されると共に、第2スプリング108の付勢力に従ってホルダー110の掛止歯110aから掛け外された位置に戻されて、断接スリーブ60が前記第2噛合位置へ位置させられる。
これにより、掛止め機構92では、ボールカム106における第1カム100の往復移動で第2ピストン98を周方向へ送り断接スリーブ60を前記第2非噛合位置、前記第2噛合位置へ向かって移動させられる。すなわち、第2ピストン98が第1カム100によって1回往復移動させられると、断接スリーブ60が前記第2非噛合位置に位置させられる。そして、第2ピストン98が第1カム100によって2回往復移動すなわち断接スリーブ60が前記第2非噛合位置にある状態においてさらに第2ピストン98が第1カム100によって1回往復移動させられると、第2ピストン98がホルダー110の掛止歯110aから掛け外されて第2スプリング108の付勢力により断接スリーブ60が前記第2噛合位置に位置させられる。
以上のように構成された4輪駆動車両10では、例えば、第1クラッチ24および第2クラッチ32が共に係合されている4輪駆動状態において、図示しない電子制御装置で2輪駆動走行モードが選択されると、第1アクチュエータ50によってスリーブ48が前記第1非噛合位置に移動して第1クラッチ24が開放され、後輪用駆動力配分装置30において電磁石94によって断接スリーブ60が前記第2非噛合位置に移動して第2クラッチ32が開放されて、エンジン12から駆動力が主駆動輪である前輪14だけに伝達する2輪駆動状態となる。
また、第1クラッチ24および第2クラッチ32が共に開放されている2輪駆動状態すなわちエンジン12とプロペラシャフト28との間の動力伝達経路および後輪16とプロペラシャフト28との間の動力伝達経路がそれぞれ切り離されたディスコネクト状態において、図示しない電子制御装置で4輪駆動走行モードが選択されると、例えば、第1アクチュエータ50によってスリーブ48が前記第1噛合位置に移動して第1クラッチ24が係合され、その第1クラッチ24の係合後に電磁石94によって断接スリーブ60が前記第2噛合位置に移動して第2クラッチ32が係合されて、前記ディスコネクト状態が解除される。
図4に詳しく示すように、同期機構112は、リングギヤ56の内周面に形成された第1テーパ状摩擦係合面56cと摩擦係合可能な第2テーパ状摩擦係合面120aを外周側に有し、円筒部材58の外周側に前記回転軸線方向に移動可能且つ相対回転不能にスプライン嵌合されて断接スリーブ60と共に第2回転軸線C2方向に移動する摩擦係合部材120とを備え、第2非噛合位置において第1テーパ状摩擦係合面56cと第2テーパ状摩擦係合面120aとの摩擦係合により、リングギヤ56の内周側断接歯(第1断接歯)56aと断接スリーブ60の外周断接歯(第2断接歯)60aとの噛み合いに先立ってそれらの相対回転を低減する。摩擦係合部材120は、第2ピストン98と断接スリーブ60との間に配設されており、第2ピストン98により押圧され、第2ピストン98とともに往復動させられるようになっている。
上述のように、本実施例の後輪用の駆動力配分装置30によれば、リングギヤ56の内周側に設けられた内周断接歯(第1断接歯)56aと、差動ギヤ36sa36sbと同心に配置され、デフケース36cの一端部におけるシャフト挿通部36aに相対回転不能に連結された円筒状の円筒部材58と、外周側に外周断接歯(第2断接歯)60aを有しシャフト挿通部36aの外周側に第2回転軸線C2方向に移動可能且つ相対回転不能にスプライン嵌合された断接スリーブ60とを含み、外周断接歯60aを内周断接歯56aに噛み合わせる第2噛合位置と、外周断接歯60aを内周断接歯56aに噛み合わない第2非噛合位置とに、断接スリーブ60を第2回転軸線C2方向に移動させることによって、リングギヤ56とデフケース36cとの間の動力伝達経路を断接する断接機構と、リングギヤ56と円筒部材58との間に配設され、外周断接歯60aと内周断接歯56aとの相対回転を低減する同期機構112とを、含むことから、断接スリーブ60の外周側に設けられた外周断接歯60aは断接スリーブ60の内周側の内周スプライン歯60bよりも大径となる。
このため、外周断接歯60aおよびこれと噛み合う内周断接歯56aの強度を向上させることができるので、同期機構112を備えることによるスペースの制約があっても、駆動力配分装置30を内周断接歯56aおよび外周断接歯60aの強度の上で有利にすることができ、内周断接歯56aおよび外周断接歯60aの耐久性を高めることができる。また、同期機構112をリングギヤ56と円筒部材58との間の空間に配置し、断接スリーブ60とシャフト挿通部36aとの間で動力伝達が行なわれるようにされているので、たとえば、断接スリーブ60と円筒部材58との間で動力伝達を行なう場合は円筒部材58およびシャフト挿通部36aの両方の強度を高める必要があるのに比較して、強度を高めるために、シャフト挿通部36aの強度を高めるだけでよい利点がある。
また、本実施例の駆動力配分装置30によれば、断接スリーブ60は、シャフト挿通部36aの外周側にスプライン嵌合するための内周スプライン歯60bを有し、断接スリーブ60の外周側に設けられた外周断接歯(第2断接歯)60aのピッチ円は、内周スプライン歯60bのピッチ円よりも大径である。これにより、外周断接歯(第2断接歯)60aおよびこれと噛み合う内周断接歯(第1断接歯)56aの強度を向上させることができ、同期機構112を設けることによるスペースの制約があっても、駆動力配分装置30を外周断接歯(第2断接歯)60aおよびこれと噛み合う内周断接歯(第1断接歯)56aの強度の上で有利にすることができる。
また、本実施例の駆動力配分装置30によれば、断接スリーブ60の外周側に設けられた外周断接歯(第2断接歯)60aは、断接スリーブ60の内周側に設けられた内周スプライン歯60bの歯幅よりも小さい歯幅を有する。これにより、断接スリーブ60の往復ストロークを小さくすることができる。また、掛止め機構92のボールカム106における往復ストロークを小さくすることができ、掛止め機構92の第2回転軸線C2方向の寸法を小さく構成することができる。したがって、駆動力配分装置30の第2回転軸線C2方向の寸法を小さく構成することができる。
また、本実施例の駆動力配分装置30によれば、シャフト挿通部36aおよび円筒部材58は、互いに等しい外径および内径を有し、シャフト挿通部36aおよび円筒部材58の外径よりも小径の管状連結部材62がシャフト挿通部36aおよび円筒部材58内に嵌合されることでシャフト挿通部36aおよび円筒部材58が第2回転軸線C2方向に連ねられた状態で相互に相対回転不能に連結されている。これにより、駆動力配分装置30の径方向寸法が一層小さくされ、組み付け性が容易となる利点がある。
また、本実施例の駆動力配分装置30によれば、同期機構112は、リングギヤ56の内周面に形成された第1テーパ状摩擦係合面56bと摩擦係合可能な第2テーパ状摩擦係合面120aを外周側に有し、円筒部材58の外周側に回転軸線方向に移動可能且つ相対回転不能にスプライン嵌合されて断接スリーブ60と共に第2回転軸線C2方向に移動する摩擦係合部材120を含み、第2非噛合位置において第1テーパ状摩擦係合面56bと第2テーパ状摩擦係合面120aとの摩擦係合によって、内周断接歯(第1断接歯)56aと外周断接歯(第2断接歯)60aとの相対回転が低減される。これにより、第1断接歯56aと第2断接歯60aとの噛合に先立ってリングギヤ56と断接スリーブ60との相対回転が小さくされるので、第1断接歯56aと第2断接歯60aとの間のギヤ鳴りや摩耗が好適に抑制される。
また、本実施例の後輪用駆動力配分装置30によれば、第2クラッチ(断接機構)32は、電磁石(アクチュエータ)94と、掛止め機構92とを、含み、掛止め機構92は、電磁石94のオンオフに応じて第2回転軸線C2方向に往復動させられる第1カム(第1ピストン)100と、円筒部材58の外周側に第2回転軸線C2方向に移動可能に設けられ、第1カム(第1ピストン)100により第2回転軸線C2方向に駆動されて摩擦係合部材120および断接スリーブ60を押圧する第2ピストン98と、第2ピストン98を復動方向へ付勢する第2スプリング(スプリング)108と、第1カム100の往復動に応じて第2スプリング108の付勢力に抗して第2ピストン98を掛け止めると共に、第1カム100の往復動に応じて第2ピストン98を掛け外すことにより第2スプリング108の付勢力にしたがって第2ピストン98を復動させるホルダー110とが、含まれる。これにより、断接スリーブ60を往動および復動させるに当たり、電磁石94を短時間、駆動させるだけでよいので、電力消費を軽減することができる。
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、前述の実施例において、ホルダー110には、1段の掛止歯110aが形成されていたが、例えば2段以上の掛止歯すなわち複数段の掛止歯が形成されていても良い。
また、前述の実施例において、後輪用駆動力配分装置30は、4輪駆動車両10の4輪駆動状態において、エンジン12から伝達された駆動力を第2差動機構36を介して後輪16L、16Rへ配分していたが、例えば、後輪用駆動力配分装置30の構成を、4輪駆動車両10の2輪駆動状態および4輪駆動状態において、エンジン12から伝達された駆動力を前輪14L、14Rへ配分する前輪用駆動力配分装置に適用させても良い。
また、前述の実施例の制御クラッチ96は、アクチュエータとして電磁石94を備えるものであったが、形状記憶合金や圧電セラミックスなどから成る他の形式のアクチュエータであってもよい。
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。
12:エンジン(駆動源)
16L、16R:後輪(駆動輪)
30:後輪用駆動力配分装置(車両用駆動力配分装置)
32:第2クラッチ(断接機構)
36:第2差動装置(差動装置)
36a:シャフト挿通部
36c:デフケース
36sa、36sb:差動ギヤ
56:リングギヤ
56a:内周断接歯(第1断接歯)
56c:第1テーパ状摩擦係合面
58:円筒部材
60:断接スリーブ
60a:外周断接歯(第2断接歯)
60b:内周スプライン歯
92:掛止め機構
94:電磁石(アクチュエータ)
98:第2ピストン
100:第1カム(第1ピストン)
102:第2カム
106:ボールカム
108:第2スプリング(スプリング)
110:ホルダー
112:同期機構
120:摩擦係合部材
120a:第2テーパ状摩擦係合面
C2:第2回転軸線(回転軸線)

Claims (6)

  1. 一回転軸線まわりに回転可能に設けられたリングギヤと、前記回転軸線まわりに回転可能に設けられ、一対の差動ギヤが内部に組み付けられたデフケースを有する差動装置とを備え、駆動源から前記リングギヤに伝達された駆動力を前記差動装置を介して左右の駆動輪へ配分する車両用駆動力配分装置であって、
    前記リングギヤの内周側に設けられた第1断接歯と、
    前記差動ギヤと同心に配置され、前記デフケースの一端部におけるシャフト挿通部に相対回転不能に連結された円筒状の円筒部材と、外周側に第2断接歯を有し前記シャフト挿通部の外周側に前記回転軸線方向に移動可能且つ相対回転不能にスプライン嵌合された断接スリーブとを含み、前記第2断接歯を前記第1断接歯に噛み合わせる噛合位置と、前記第2断接歯を前記第1断接歯に噛み合わない非噛合位置とに、前記断接スリーブを前記回転軸線方向に移動させることによって、前記リングギヤと前記デフケースとの間の動力伝達経路を断接する断接機構と、
    前記リングギヤと前記円筒部材との間に配設され、前記第1断接歯と前記第2断接歯との相対回転を低減する同期機構とを、含む、
    ことを特徴とする車両用駆動力配分装置。
  2. 前記断接スリーブは、前記シャフト挿通部の外周側にスプライン嵌合するための内周スプライン歯を有し、前記断接スリーブの外周側に設けられた第2断接歯のピッチ円は、前記内周スプライン歯のピッチ円よりも大径である
    ことを特徴とする請求項1の車両用駆動力配分装置。
  3. 前記断接スリーブの外周側に設けられた第2断接歯は、前記内周スプライン歯の歯幅よりも小さい歯幅を有する
    ことを特徴とする請求項2の車両用駆動力配分装置。
  4. 前記シャフト挿通部および前記円筒部材は、互いに等しい共通の外径および内径を有し、前記シャフト挿通部および前記円筒部材の外径よりも小径の管状連結部材が前記シャフト挿通部および前記円筒部材内に嵌合されることで前記シャフト挿通部および前記円筒部材が連ねられた状態で相互に連結されている
    ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1の車両用駆動力配分装置。
  5. 前記同期機構は、前記リングギヤの内周面に形成された第1テーパ状摩擦係合面と摩擦係合可能な第2テーパ状摩擦係合面を外周側に有し、前記円筒部材の外周側に前記回転軸線方向に移動可能且つ相対回転不能にスプライン嵌合されて前記断接スリーブと共に前記回転軸線方向に移動する摩擦係合部材を含み、前記非噛合位置において前記第1テーパ状摩擦係合面と前記第2テーパ状摩擦係合面との摩擦係合によって、前記第1断接歯と前記第2断接歯との相対回転を低減するものである
    ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1の車両用駆動力配分装置。
  6. 前記断接機構は、アクチュエータと、掛止め機構とを、含み、前記掛止め機構は、前記アクチュエータのオンオフに応じて前記回転軸線方向に往復動させられる第1ピストンと、前記円筒部材の外周側に前記回転軸線方向に移動可能に設けられ、前記第1ピストンにより前記回転軸線方向に駆動されて前記摩擦係合部材および前記断接スリーブを押圧する第2ピストンと、前記第2ピストンを復動方向へ付勢するスプリングと、前記第1ピストンの往復動に応じて前記スプリングの付勢力に抗して前記第2ピストンを掛け止めると共に、前記第1ピストンの往復動に応じて前記第2ピストンを掛け外すことにより前記スプリングの付勢力にしたがって前記第2ピストンを復動させるホルダーとを、含む
    ことを特徴とする請求項5の車両用駆動力配分装置。
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