JP2507018B2 - ハブクラッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、パートタイム４輪駆動（4WD）車などに
用いられるハブクラッチに関する。

（従来の技術） 4WD走行状態と２輪駆動（2WD）走行状態との切換えを
行うパートタイム4WD車において、前後輪の一方を切離
して2WD走行をする場合は切離した車輪側のプロペラシ
ャフト、デファレンシャル装置、車軸などの駆動系はそ
の車輪からの回転力により連れ回り状態になる。これに
伴って発生する騒音や振動、燃費の低下、駆動系各部の
寿命の低下などを軽減するためにハブクラッチを用いて
駆動系からの車輪の切離しが行われる。

特開昭61−238516号公報にハブクラッチ（車輪とその
駆動機構の間の断続を制御する装置）が記載されてい
る。この装置は、第３図に示すように、車輪ホイール20
1と一体回転するハブ・ロック要素203と、車軸205と一
体回転する駆動用リング歯部207と、移動操作を受けて
これらの部材203,207の連結（ロック状態と）連結解除
（フリー状態）とを行なうクラッチ・リング209と、圧
力源211からの圧力供給により膨脹又は収縮してのよう
な変形に伴ってクラッチリング209の前記移動操作を行
う気密室213、車軸205が挿通された車体側のスピンドル
215と、いずれも回転側であるハブ・ロック要素203及び
車軸205との間にそれぞれ配置され気密室213を密封状態
に保つシール217,219などから構成されている。4WD走行
の際はこの装置をロック状態にし車軸205により車輪を
駆動し、2WD走行の際は装置をフリー状態にすれば車軸2
05と車輪とを切離し上記のような弊害が除かれる。

ところで、回転部材203,205と固定部材との間に装着
されたシール217,219が良好なシール性を保つためには
摺動面との接触圧を高くする必要があるが回転抵抗との
バランス上これにも限度がある。これに摺動部の摩耗に
よる耐久性の低下が加わって、圧力源211と圧力供給系
路221と気密室213とからなる圧力系のうちではこれらの
シール217,219において最もリークが起り易い。リーク
により気密室213と外部との圧力差が小さくなると、装
置のロック状態とフリー状態とが切り換わってしまう。

（発明が解決しようとする課題） そこで、この発明は、シール部などからのリークが発
生しても正常な機能を失なわないハブクラッチの提供を
目的とする。

［発明の効果］ （課題を解決するための手段） この発明のハブクラッチは、車輪側のハウジングと、
車軸側のドライブギヤと、ハウジングとドライブギヤと
を連結する連結位置とこの連結を解除する解除位置との
間で移動可能なスライドギヤと、圧力供給により膨脹又
は収縮しスライドギヤを前記両位置の一方へ移動させる
圧力室と、スライドギヤを両位置の他方へ移動させる付
勢部材と、圧力室に圧力を供給する圧力源と、これら圧
力系のシールのリークを検知する検知手段と、検知手段
がリークを検知すると圧力源に前記圧力供給を行わせる
スイッチ手段とを備えたことを特徴とする。

（作用） 圧力室に圧力（正圧又は負圧）を供給するとその膨脹
又は収縮に伴なってスライドギヤは連結位置又は解除位
置の一方へ移動し、圧力供給を停止して、圧力室を大気
圧にすると付勢部材の付勢力によりスライドギヤは前記
両位置の他方へ戻る。スライドギヤが連結位置へ移動す
ればハブクラッチはロック状態となって車輪側と車軸側
とが連結され、スライドギヤが解除位置へ移動すればハ
ブクラッチはフリー状態となって車輪は車軸側から切離
されフリー回転状態となる。

検知手段がシール等からのリークを検知するとスイッ
チ手段によって圧力源からの圧力供給が行われ所要の圧
力が保たれ正常な機能が維持される。

（実施例） 第１図により一実施例の説明をする。この実施例は前
輪側を切離し側とするパートタイム4WD車の前車輪側に
用いられている。以下の説明において左右の方向は同図
の左右の方向であり上記車両の車幅方向に相当する。

先ず、構成を説明する。

車軸１は車体側の（固定側の）スピンドル３にベアリ
ング５により回転自在に支承されている。車軸１の右端
部にはドライブギヤ７がスプライン連結され止め輪９と
スナップリング11とが装着されており、左端部には自在
継手13が形成されている。

ハウジング15は袋状の頂部17と、フランジ19を有する
円筒状の基部21とからなり、これらの部材17,21はボル
ト23で一体に固定されている。頂部17は円筒部25とこの
円筒部25にねじ部27によって螺着されたカバー29からな
っている。円筒部25とカバー29との間には外部からの埃
や泥の侵入を防ぐフィルタ31が装着されている。フラン
ジ19には右前輪のホイール33がボルト35とナット37とで
固定され、ブレーキディスク39がボルト41とナット43と
で固定されている。ハウジング15はスピンドル３とドラ
イブギヤ７との外周側に同軸配置され、ベアリング45,4
7によってスピンドル３上に回転自在に支承されてい
る。

スピンドル３にはブレーキディスク39の回転から固定
側を保護する保護カバー49がボルト51で固定されてい
る。又、スピンドル３の先端部外周にはベアリング47の
ロックナット53が螺着され、ロックナット53には廻り止
め55がボルト57で固定されている。

スライドギヤ59はリング状の連結部材であり、ハウジ
ング15の円筒部25との間に設けられたスプライン部61に
よりハウジング15の内周に軸方向移動自在に支持されて
いる。円筒部25には止め輪63が固定され、スライドギヤ
59の左方への移動範囲を規制している。

ドライブギヤ７の外周とスライドギヤ59の内周にはス
ライドギヤ59が右方（連結位置）へ移動すると係合し、
左方（解除位置）へ移動すると（第１図の状態）係合が
解除されるスプライン部65が設けられている。連結位置
ではスライドギヤ59を介してドライブギヤ７とハウジン
グ15とが連結され（ロック状態）、解除位置ではこれら
の連結は解除される（フリー状態）。

ドライブギヤ７と円筒部25との間にはセンタープレー
ト67が配置されている。センタープレート67左方のドラ
イブギヤ７上には止め輪69とスナップリング71が装着さ
れている。センタープレート67の内周はドライブギヤ７
と、回転方向摺動自在に当接し外周はハウジング15に固
定されている。ドライブギヤ７とセンタープレート67の
間には右方への当接部75が設けられている。従って、セ
ンタープレート67はドライブギヤ７とハウジング15との
間のセンタリングを行ってスプライン部65の円滑な係脱
（係合と離脱）を可能にするとともに、当接部75により
ドライブギヤ７と車軸１の左方への動きを規制してい
る。又、センタープレート67には空気通過口である開口
77が設けられている。

車軸１とハウジング15のカバー29との間には複数本の
腕79を有するプレート81が軸方向移動自在に設けられて
いる。この腕79はスプライン部61に設けられた欠歯部83
を移動自在に挿通するとともにスライドギヤ59に固定さ
れている。こうして、スライドギヤ59とプレート81とは
連動して左右に移動する。

ダイヤフラム84は外縁部にリング85を内包した可撓性
の隔膜であり、このリング85が円筒部25の内周に気密に
装着され、プレート81とこれに固定支持されたプレート
87との間に内縁部が気密に挟み込まれている。プレート
87とカバー29との間にはスライドギヤ59を左方の解除位
置に移動させるリターンスプリング89（付勢部材）が配
置されている。

ハウジング15の左端部とスピンドル３との間にはシー
ル91が、又車軸１とスピンドル３との間にはシール93が
装着され、ハウジング15のダイヤフラム84の左側に気密
に区画された圧力室95が形成されている。正圧が供給さ
れるとこの圧力室95はリターンスプリング89の付勢力に
抗して膨脹し、ダイヤフラム84を右方に撓ませてプレー
ト81を介してスライドギヤ59を連結位置に移動させる。
圧力供給を停止して、圧力室95を大気圧にするとリター
ンスプリング89の付勢力により圧力室95は収縮し、スラ
イドギヤ59は解除位置に戻る。

車軸１の外周とスピンドル３の内周との間には右方に
おいて圧力室95と連通してその一部となり左方において
スピンドル３に設けたオリフィス97が開口する間隙99が
設けられている。オリフィス97には連結パイプ101を介
してエアーホース103が連結されている。

エアーホース103はバルブ105を介してポンプ107に接
続されている。ポンプ107を駆動するモータ109（ポンプ
107とで圧力源を構成する）とバルブ105とはコネクタ11
1を介してバッテリ113にそれぞれ並列に接続されてお
り、このバッテリ回路は運転席に設けられたスイッチ11
5により開閉される。バルブ105はスイッチ115をOFFにす
ると圧力系を大気開放状態にする。

モータ回路には圧力スイッチ117（検知手段及びスイ
ッチ手段）が直列に接続されている。この圧力スイッチ
117は圧力系の圧力変化を検知して作動し圧力上昇時に
は0.30kg/cm²でOFFとなり圧力下降時には0.25kg/cm²でO
Nとなる。又、このモータ回路には圧力スイッチ117のON
動作を検知すると運転席に設けられた警告ランプ119と
警報ブザー121とを一定時間だけ作動させるタイマ123が
接続されている。こうして、ハブクラッチ125が構成さ
れている。スイッチ115は上記のように運転席で手動操
作してもよいが、操車条件や路面条件に応じて自動操作
可能に構成してもよい。

エアホース103に近接してブレーキのホイールシリン
ダ（いずれも図示していない）と油圧アクチュエータ12
7とを接続するブレーキホース129が並設されている。前
輪の車輪１附近は狭いスペースにサスペンション、ブレ
ーキ関連部材、ステアリングナックルなどに加えてエア
ホース103が複雑に配置されている。そこで、ホース10
3,129と周辺部材との干渉を避け、これらの摩耗や破損
を防止するためにこれらのホース103,129はホースバン
ド131で束ねられている。

次に、機能を説明する。

2WD走行に際しては、スイッチ115を切るとバルブ105
が開放されて圧力系の空気が大気中に放出され、圧力室
95が収縮してハブクラッチ125がフリー状態となる。こ
うして、前輪の回転力からその駆動系が切離されるから
連れ回り状態にならず、騒音や振動、燃費の低下、駆動
系各部の寿命低下などが防止される。圧力スイッチ117
はこの状態ではON状態になる。又、2WD走行の度に圧力
系の空気が放出（エアブリーザ）される。

このように圧力系の内圧が大気圧のとき例えば走行中
に水を浴びて冷却されてもバルブ105が開放状態である
から圧力系が負圧になることはなく、従ってシール91,9
3や圧力系の他部位からの水や埃の吸込みは起らない。

4WD走行を行う際はスイッチ115を入れるとバルブ105
が閉止するとともにモータ109がポンプ107を駆動しエア
ホース103を介して圧力室95に圧力が供給されハブクラ
ッチ125がロック状態になる。こうして、車両は4WD走行
状態となり、悪路からの脱出性や直進安定性などが向上
する。

圧力系の圧力が0.30kg/cm²迄上昇すると圧力スイッチ
117がOFFとなりモータ109の回転が停止し、圧力系の圧
力はこの値に保持される。又、圧力系各部位、例えばシ
ール91,93、からのリークにより圧力が0.25kg/cm²迄下
降すると圧力スイッチ117がONとなり上と同様に0.30kg/
cm²迄圧力が補充される。従って、リークの有無に拘ら
ず常に正常な機能が保たれる。従来はこのような圧力補
充機能がなかったので、リークを考慮して圧力供給時の
設定圧力は比較的高目にセットされることが多かった
が、この発明では設定圧力を必要な範囲で最も短くセッ
トできる。従って、それぞれ運転時間の短縮と圧力負荷
の減少によりモータ109とポンプ107及びシール91,93の
寿命が延びる。

なお、圧力室95の膨脹と収縮及びハブクラッチ125の
ロック状態とフリー状態との関係は自由に選んでよい。
例えば、スプライン部65をスライドギヤ59が左方移動し
たときに係合し右方移動したときに解除するように形成
すれば、実施例と反対に、圧力室95が膨脹するとフリー
状態となり収縮するとロック状態になる。

この発明では、例えば下記のような態様が可能であ
る。

検知手段とスイッチ手段は圧力スイッチ117に限らな
い。第２図によって説明すると、内圧が下降するとリッ
プ133の押付圧力が減少しスピンドル３との接触範囲１
が狭まるとともに、矢印135のようにその先端がスピン
ドル３の方向に移動するからシール91のこのような形状
変化を検知するセンサを検知手段とし、このセンサから
の信号によってモータ109を起動するスイッチ機能をコ
ントローラに設けてスイッチ手段としてもよい。

圧力媒体は空気の他に、他の気体又は液体でもよい。
圧力は正圧でなく負圧でもよい。

［発明の効果］ このように、この発明のハブクラッチは圧力系にリー
クが発生しても正常な機能が維持され、シールの寿命が
延びる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例の断面図、第２図はシールの拡大断面
図、第３図は従来例の断面図である。 １……車軸、７……ドライブギヤ 15……ハウジング、33……車輪ホイール 59……スライドギヤ 89……リターンスプリング（付勢部材） 91,93……シール、95……圧力室 107……ポンプ（圧力源） 109……モータ（圧力源） 117……圧力スイッチ（検知手段、スイッチ手段）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車輪側のハウジングと、車軸側のドライブ
   ギヤと、ハウジングとドライブギヤとを連結する連結位
   置とこの連結を解除する解除位置との間で移動可能なス
   ライドギヤと、圧力供給により膨脹又は収縮しスライド
   ギヤを前記両位置の一方へ移動させる圧力室と、スライ
   ドギヤを両位置の他方へ移動させる付勢部材と、圧力室
   に圧力を供給する圧力源と、これら圧力系のシールのリ
   ークを検知する検知手段と、検知手段がリークを検知す
   ると圧力源に前記圧力供給を行わせるスイッチ手段とを
   備えたことを特徴とするハブクラッチ。