JP2510760Y2 - フリ―ホイルハブクラッチ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、パートタイム4WD車に用いられるフリー
ホイルハブクラッチに関する。

（従来の技術） 一般にフリーホイルハブクラッチとは、２輪駆動及び
４輪駆動の切換えが可能なパートタイム4WD車におい
て、例えば後輪による２輪駆動に切換えた場合は、前輪
とフロントドライブシャフトが結合されている関係上、
車両の走行に伴なって前輪の回転に伴なってフロントド
ライブシャフト、ディファレンシャルギヤ及びプロペラ
シャフト等のフロントドライブ系統が回転させられるた
めシール寿命、騒音、燃費等の面で不利である。そこ
で、２輪駆動の場合には非駆動車輪とそのドライブ系間
のトルク伝達を遮断し、トルクを伝達しないドライブ系
が無駄に回転することに起因する上記の不利を防止する
ための装置としてフリーホイルハブクラッチが用いられ
ている。このフリーホイルハブクラッチは４輪駆動の場
合はロック状態にして駆動トルクの伝達を行う。

このハブクラッチの結合、離脱の切換手段としては、
手動あるいは自動又は動力を用いて機械的に行なうもの
がある。動力を用いる切換手段としては、動力源に流体
を使用したもの、バキュームを使用したもの、あるいは
磁力を使用したもの等がある。例えば、流体を使用した
ものとしては特開昭56-25027号公報に記載したものが知
られており、この構成は、流体圧により駆動装置を介し
てクラッチ機構を係合、離脱自在としたものである。ま
た、バキュームを使用したものとしては特開昭61-23851
6号公報に記載したものがあり、この構成は機関の吸気
マニホールドとハブクラッチに設けられた気密室とを配
管で連結し、この気密室を真空状態あるいは大気開放状
態に制御し、気密室に内蔵したクラッチ機構の係合離脱
を自在としたものである。更にまた、電磁石を使用した
ものとして特開昭59-37340号に公報に記載したものがあ
り、この構成は、電磁コイルの吸引力によりクラッチ機
構を係合、離脱自在したものである。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来のハブクラッチの切換
手段において、手動で機械的に行うには、車から降り
て、各車輪のハブクラッチの切換操作を行わなければな
らず、従って走行中の切換は不可能である。自動で機械
的に行う場合は、その機構上前進、後退を切替える際、
一端結合が解除されるため、極端な悪路走行に際して
は、迅速な脱出が出来なくなる虞れがある。

流体あるいはバキュームを動力源とするものは、気密
状態を維持した配管等が必要となり、このためシール性
を確実に保持する必要があり性能の維持が難しい。特に
部材の摩耗等により回転部分の信頼性に問題が多い。ま
た、磁力を動力源としたものの場合、磁力は距離に応じ
て急激に弱くなるので、強力な電磁石を必要としハブク
ラッチが大型化すると共に、ロック状態を維持するには
常に電流を流し続けなくてはならず、バッテリの消耗が
甚しく、これまた、信頼性に欠ける。

そこでこの考案は、上記の問題点に鑑み創案されたも
のであって、フリーホイルハブクラッチのロック機構の
駆動手段として電動機を組込み、車室内からON-OFF切換
え操作により結合、分離を行える上に、コンパクト化と
信頼性の向上を図ったフリーホイルハブクラッチの提供
を目的とする。

（問題点を解決するための手段） この考案のフリーホイルハブクラッチの構成は、回転
入力を受ける突出状のドライブシャフトと、このドライ
ブシャフトを支承する車体側のスピンドルに回転自在に
取付けられた車輪ハブと、前記ドライブシャフトを囲む
ように同心状に配置された円筒部を有し該円筒部の一側
が底部で閉じられ他側が前記車輪ハブに固定されたハウ
ジングと、このハウジングに相対回転が制限されて軸方
向移動自在に配置され前記ハウジングとドライブシャフ
トとを軸方向移動により係脱するスライドギアと、ドラ
イブシャフトの軸端部とハウジングの底部との間の空間
中央に位置し、かつ、ピニオンギア付き回転軸が前記ド
ライブシャフトの軸に対して直角になるように前記ハウ
ジングの底部に固定された直径に対して長さの長い形状
の電動機と、前記ピニオンギアに噛み合う円環状のフェ
ースギアを有し前記ハウジングに軸方向移動が制限され
て相対回転自在となるように前記底部に対面して配設さ
れたリテーナと、前記電動機の回転入力を受けて回転す
る前記リテーナの回転により前記スライドギアを軸方向
移動させる移動機構と、前記電動機の回転を制御するコ
ントローラとを備えたものである。

（作用） 電動機の回転はギアでドライブシャフト軸回りの回転
に変換されて移動機構に伝達される。移動機構はその回
転力を変換しスライドギアをドライブシャフトの軸方向
に進退させドライブシャフトとハウジングとの係脱を行
わせる。スライドギアの進退の切換えはコントローラに
よって電動機の回転方向を切換えることにより行われ
る。スライドギアが前進してドライブシャフトと係合す
ると、フリーホイルハブクラッチはロック状態となりこ
のクラッチを介して車輪とドライブシャフト間でトルク
伝達が行われる。また、スライドギアが後退して係合が
解除されるとフリーホイルハブクラッチはフリー状態と
なってトルクの伝達は遮断される。

（実施例） 第１図ないし第６図に基づいてこの考案の一実施例の
説明を行う。以下左右の方向は第１図および第６図にお
ける左右の方向とし、軸方向とはドライブシャフト３の
軸方向とする。

まず、構成を説明する。第１図において、ドライブシ
ャフト３の先端部には内周部でドライブシャフト３に設
けたスプライン５と係合し、外周の一部にギア部７を有
するドライブギア９が取付けられている。ドライブシャ
フト３にはドライブギア９の脱落防止用のスナップリン
グ11が設けられている。このことによりドライブギヤ９
はドライブシャフト３と一体構成となる。

ドライブギア９の外周面にはギア部７に隣設してベア
リング13のインナレースが取付けられている。このベア
リング13のアウタレースはホルダ15に取付けられてお
り、ホルダ15は車輪ハブ21の内周面に嵌入されている。
ハウジング17は締結ボルト19で車輪ハブ21に取付けてあ
る。このようにして、ハウジング17はドライブシャフト
３に回転自在に支承されている。

スライドギア25は内周面にギア部27を有し外周面軸方
向に設けた半円状凹部23で、ハウジング17に対して締結
ボルト19を介して移動自在に係合している。

スリーブ29には外周に凹部31が形成され、この凹部31
にはスプリング33が装着されている。このスプリング33
は後述のようにドライブギア９とスライドギア25とが係
合する際及び離脱する際の待ち機構として機能する。ス
リーブ29の凹部31の左端には、第２図に示すように、４
枚の爪35があり、この爪35はスライドギア25に設けられ
た４本の溝37にそれぞれ移動自在に係合している。爪35
はこのように溝37に係合することにより、スリーブ29の
スライドギア25に対する回り止めとなる。

スプリング33の左側の端面は、スリーブ29の爪35とス
ライドギア25のギア部27の右側面に当接しており、スプ
リング33の右側の端面はスリーブ29の凹部31端面29aと
スライドギヤ25の右側端近傍に嵌着されたスナップリン
グ26と当接しているから、第１図状態からスリーブ29が
左方へ移動すればスプリング33は、スリーブ29の端面29
aに押されて圧縮される。この時スプリング33の左端側
はスライドギヤ25のギヤ部27に当接しているため、スプ
リング33の弾発力によってスライドギア25も左方へ移動
する（第６図参照）。

また、スリーブ29が第６図の状態から右方へ移動する
と、スプリング33の左端部はスリーブ29の爪35に押され
て圧縮される。この時スプリング33の右端側はスライド
ギヤ25のスナップリング26に当接しているためスプリン
グ33の弾発力によってスライドギヤ25は右方へ移動し、
第１図状態となる。

スリーブ29は内周面の一部に雌ねじ部39が設けてあ
り、この雌ネジ部39はリテーナ41の外周面に設けた雄ネ
ジ部43に螺合している。従って、リテーナ41が回転する
とスリーブ29は左右に移動する。スリーブ29とリテーナ
41とでスライドギア25の移動機構を構成する。

スリーブ29には、第４図および第５図に示すように、
円周方向に２本の溝45,47があり、リテーナ41には同じ
く円周方向の溝49がある。溝49にはＣリング51が装着さ
れている。このＣリング51はリテーナ41の外径寸法より
若干外形が大きく、内径はリテーナ41の外径寸法よりも
若干小さく設定されている。

スリーブ29とリテーナ41の接触面に対して溝45,47の
内側の壁53,55は緩やかに傾斜しており、外側の壁57,59
は直角となっている。リテーナ41の溝49が、それぞれス
リーブ29の溝45または溝47の位置にあるとき、Ｃリング
51の半分は溝45または溝47へ入り込む。このときスリー
ブ29は直角壁57,59がＣリング51を押圧する方向へは、
このＣリング51がストッパーとなるから、移動すること
ができない。しかし、傾斜壁53,55がＣリング51を押圧
する方向へは、これらの傾斜壁53,55に与えられた力の
分力によってＣリング51は溝49へ押し込まれるから、移
動することができる。従って、スリーブ29は溝45と溝47
の外側にリテーナ41の溝49が出ない範囲で移動可能であ
る。このように、溝45,47,49とＣリング51とはスリーブ
29の移動範囲制限手段として機能し、スリーブ29の移動
範囲を制限することによりスリーブ29の爪35とドライブ
ギア９とが、またスリーブ29とリテーナ41とが衝突する
のを防止する。

リテーナ41はハウジング17にその底部17aに対面して
軸方向移動が制限されて相対回転自在になるように配設
されており、その右側端部にはフェースギア部61が設け
られている。ハウジング17の底部（右側）17aとドライ
ブシャフト３の軸端部（右側）との間の空間中央には、
第３図に示すように取付金具63とボルト65とで電動機67
が取付けられている。電動機67の軸はハウジング17の底
面17aに平行であり、ドライブシャフト３の軸と直角で
ある。電動機67の軸にはピニオンギア69が取付けられ、
ピニオンギア69はリテーナ41のフェースギア部61と噛合
っている。

電動機67は車内に設けたコントローラ71によりリード
線73、スリップリング75,リード線77を介してON-OFF操
作と正転逆転の切換操作が行われる。

また、図示していないがドライブシャフト３は車体側
のスピンドル２にベアリングを介して回転自在に支承さ
れている。

次に、このように構成された本実施例の機能を説明す
る。

コントローラ71を操作し電動機67を正回転させるとピ
ニオンギア69が回転し、このピニオンギア69と噛合って
いるフェースギア部61を有するリテーナ41が回転する。
それに伴ない雌ネジ部39がリテーナ41の雄ネジ部43と係
合しているスリーブ29が左方へ移動する。スリーブ29が
移動すればスプリング33に押されてスライドギア25が左
方へ前進し、第６図に示すように内周面のギア部27がド
ライブギア９のギア部７と係合する。このとき、両ギア
の位相が合わなければプリセット状態になりスプリング
33はスリーブ29に圧縮されながらギア部７の端部にギア
部27を押圧する。その後、車輪またはドライブシャフト
３の回転に伴って位相が合ったところで両ギアは噛合す
る。両ギアが噛合すればフリーホイルハブクラッチ１は
ロック状態となり、車輪とドライブシャフト３の間でト
ルクの伝達が行われる。

コントローラ71を操作して電動機67を逆回転させると
ピニオンギア69とリテーナ41は逆回転し、スリーブ29は
右方へ移動する。このときスリーブ29の爪35はスリーブ
33の付勢力に抗してスライドギヤ25を第１図中右方へ後
退させ、ドライブギア９との噛合状態を解除する。両ギ
アの噛合状態が解除されれば、フリーホイルハブクラッ
チ１はフリー状態となり車輪とドライブシャフト３間の
トルクの伝達は遮断される。

このように、フリー状態とロック状態の切換えはコン
トローラ71により車内から走行中にでも行える。従っ
て、切換操作のために車を降りる必要はない。

ところで、一般に安価な電動機は第１図に示すように
直径（ａ）に比べて軸方向の長さ（ｂ）の方が長いもの
である。そこで、本実施例では、より出力の大きな電動
機を用いるためにハウジング17の底部に収装する電動機
67を、その軸がドライブシャフト３の軸と直角となるよ
うにして配置する。このため安価で出力の大きい電動機
をハブクラッチに用いることができる。

電動機67はドライブシャフト３の軸端部とハウジング
底部17aとの間の空間中央に配設され、その中心がドラ
イブシャフト３の軸心上にあるので、バランスが取り易
くなる。

また、構成部品に従来のハブクラッチのものを多く流
用できる上、部品数が少なく構造が簡単であり、従って
故障がすくなく信頼性が高い。

さらに車輪ハブの車幅側への突出し量を少なくするた
めにハウジング17底部のスペースは狭く、特にドライブ
シャフト３の先端とハウジング17底部との間隔は最小限
に抑えることができる。

このため、車輪ハブ、ハウジング17の直径は従来普通
のマニュアル式と同等の小さい直径で済むほか、車幅方
向の突出量を極力小さくできるので、外界との干渉を防
止でき安全性が保たれる。

［考案の効果］ 上記のように、この考案に係るフリーホイルハブクラ
ッチは、ハブ車輪のバランスが取り易く、外界との干渉
を防止できて安全性が確保され、かつ安価に製作でき、
その上で車内から走行中に切換操作ができる。また、構
成部品の多くを従来のハブクラッチから流用できる上
に、安価なモータを利用できるからコスト面で有利であ
り、部品点数が少いから故障が少く信頼性が高い。さら
に、圧力流体を用いないからこのための配管もシールも
不要である。加えて、切換に際して、電流はスライドギ
アが移動する間のわずか数秒間しか流れないから消費電
力は極めて少なくて済む。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例のフリー状態を示す断面
図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は第１図の
Ｂ−Ｂ断面図、第４図は第１図のＣ部拡大図、第５図は
第４図においてスリーブが左方へ移動した状態を示す断
面図、第６図は本実施例のロック状態を示す上半分の断
面図である。 １……フリーホイルハブクラッチ ３……ドライブシャフト、９……ドライブギア 17……ハウジング、25……スライドギア 29……スリーブ、41……リテーナ 67……電動機、71……コトンローラ

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】回転入力を受ける突出状のドライブシャフ
   トと、このドライブシャフトを支承する車体側のスピン
   ドルに回転自在に取付けられた車輪ハブと、前記ドライ
   ブシャフトを囲むように同心状に配置された円筒部を有
   し該円筒部の一側が底部で閉じられ他側が前記車輪ハブ
   に固定されたハウジングと、このハウジングに相対回転
   が制限されて軸方向移動自在に配置され前記ハウジング
   とドライブシャフトとを軸方向移動により係脱するスラ
   イドギアと、ドライブシャフトの軸端部とハウジングの
   底部との間の空間中央に位置し、かつ、ピニオンギア付
   き回転軸が前記ドライブシャフトの軸に対して直角にな
   るように前記ハウジングの底部に固定された直径に対し
   て長さの長い形状の電動機と、前記ピニオンギアに噛み
   合う円環状のフェースギアを有し前記ハウジングに軸方
   向移動が制限されて相対回転自在となるように前記底部
   に対面して配設されたリテーナと、前記電動機の回転入
   力を受けて回転する前記リテーナの回転により前記スラ
   イドギアを軸方向移動させる移動機構と、前記電動機の
   回転を制御するコントローラとを備えたことを特徴とす
   るフリーホイルハブクラッチ。