JP2521983B2 - フリ―ホイ―ルハブ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は,2輪もしくは４輪駆動に切替えられる自動車
の４輪駆動時のみ回転駆動される車輪の車軸とハブ間に
介装され,4輪駆動時に車軸とハブとをトルク伝達可能に
接続し,2輪駆動時に車軸とハブとをフリー状態に分離す
るフリーホイールハブ装置に関する。

（従来の技術） 従来，フリーホイールハブ装置として，例えば，実開
昭59-51620号公報記載のものが知られている。この公報
記載のフリーホイールハブ装置は，車軸管の外端部に回
転自在に組付けられた車輪ハブの外端に固着されるボデ
ーと，ボデー内にて車軸管に挿通される車軸の外端突出
部にトルク伝達可能に連結されるインナスリーブと、ボ
デーに車軸方向移動自在に組付けられたクラッチリング
と，ボデーに回転自在に取付けられるハンドルと，ハン
ドルに連動してクラッチリングを車軸方向に移動させて
インナスリーブと係合させるカムフォロアとから成り，
ハンドルを手動により回動することによりクラッチリン
グとインナスリーブとを噛合させてトルク伝達可能とす
るものである。

（発明が解決しようとする問題点） 上述のフリーホイールハブ装置によれば，ハンドルの
手動操作で２輪駆動から４輪駆動への切替えを車外の車
輪部で行うため，運転者は，その都度，車外へ出る必要
があり，気象条件や路面状況の悪い時には不便でわずら
わしいものであった。

これに対して，本件出願人は，実願昭61−147044とし
て，運転者が運転席等からでも２輪駆動と４輪駆動との
切替え操作ができるように，電気スイッチを介して電気
回転モータで２輪駆動または４輪駆動の切替えを行う遠
隔制御式のフリーホイールハブ装置を出願している。こ
の装置によれば，電気回転モータの正転および逆転が必
要とされるため，固定部と回転部との間の電気接続部に
おいて，正負電極が必要となり，スリップリングとブラ
シとの組合せが２個存在しなければならない。

このため，省スペース構造のフリーホイールハブ装置
を実現しようとすれば，両電極間には，この電極間への
異物混入またはブラシ摩耗粉によるシートが生じ，発
火，または作動不能による２次災害が起きる危険があ
り，安全面で不安が残る。

（問題点を解決するための手段） 本発明は，車軸と一体回転する第１部材と，車輪ハブ
に対して回転角位置を変更し所定の回転角位置で車輪ハ
ブと一体回転する第２部材と，車輪ハブと一体回転し車
軸方向の一方に位置する４輪駆動位置または車軸方向の
他方に位置する２輪駆動位置へ移動自在であり,4輪駆動
位置へ移動したとき，第１および第２部材を一体回転可
能に接続し,2輪駆動位置へ移動したとき，第１部材と第
２部材とを切離すクラッチ部材と，第２部材とクラッチ
部材との間に配装され，第２部材の回転角位置の変更を
クラッチ部材の４輪駆動または２輪駆動位置への車軸方
向の移動に変換するカム機構と，車輪ハブに対して固定
され，第２部材の回転角位置を変更する電気回転モータ
とを有するフリーホイールハブ装置において，カム機構
は，電気回転モータの同一方向回転に応じてクラッチ部
材の４輪もしくは２輪駆動位置への移動を与える部分が
交互に出現する，第２部材に形成されたカム面を有し，
電気回転モータが第２部材の回転角位置を定めるように
制御されることを特徴とする。

第１の実施態様において，電気回転モータの一方の入
力端子に接続された配線は，車軸および車輪ハブに対し
て固定された部材に設けられ，電気回転モータの一方の
入力端子と配線とが１個の摺動機構によって電気的に接
続されるとともに，電気回転モータの他方の入力端子
は，アースされたことを特徴とする。

第２の実施態様において，電気回転モータは，ステッ
ピングモータであることを特徴とする。

（作用） 電気回転モータの一方向回転によって第２部材が同一
方向へ回転し，所定の回転角位置に到達すると，カム機
構が働いてクラッチ部材を４輪もしくは２輪駆動位置へ
移動させ，さらに，第２部材が同一方向へ回転し，所定
の回転角位置へ到達すると，また，カム機構が働いてク
ラッチ部材を２輪もしくは４輪駆動位置へ移動させる。
これにより，電気回転モータは，逆転する必要がない。

（実施例） 以下，添付図面を参照して、本発明の一実施例にかか
るフリーホイールハブ装置を詳細に説明する。常時トル
クが伝達されている車軸８に外嵌挿され、これをすべり
軸受を介して支持する円筒状の固定スピンドル14の外周
部上に，インナベアリング30およびアウタベアリング31
を介して車輪ハブ19が回転自在に装着されている。車輪
ハブ19の外端に筒状のボデー１がカバー２とともにボル
ト３により固定されている。ボデー１の内周面にはスプ
ライン1aが設けられている。ボデー１内にプレート9,ス
ナップリング５により，リング４が係止されている。車
軸８と一体回転するインナスリーブ６は，リング４によ
り回転自在に支持されている。ハンドル12はボデー１に
取付けられたカバー２のボス部2aに装着され，このボス
部2aに対して回転自在に支持されている。ハンドル12の
ボス部12aには，その円周上にカム面12bが形成されてい
る。ハンドル12のボス部12aの外周にカムフォロア10が
組付けられ，カムフォロア10の爪部10aがカム面12bに確
動的に当接している。ハンドル12のカム面12bとカムフ
ォロア10の爪部10aとの係合により，ハンドル12の回転
運動が車軸８の軸方向の一方または他方へのカムフォロ
ア10のスラスト運動に変換される。

前記カム面12bの360°の展開図は，第３図に示されて
いるように，ハンドル12の1/2回転に対応して，ハンド
ル12の回転方向の先端側から後端側に向って，低位に位
置する平坦なロック作動面50と，ロック作動面50の終端
から次第に高くなる勾配を有するロック・フリー切替え
作動面51と，高位に位置する平坦なフリー作動面52とを
１周期とするカム経路を有し,2周期分のカム経路がハン
ドル12の１回転に対応してハンドル12の外周部に刻設さ
れている。しかして，前周期のフリー作動面52の終端と
後周期のロック作動面53の始端とは，垂直な面で接続さ
れている。このため,2輪駆動位置から４輪駆動位置への
瞬時切替えが可能となり，インナスリーブ６のスプライ
ン6aとクラッチ部材７のスプライン7aとが互いに噛合位
置に来た時，スプライン7aは，コイルバネ11および13の
力でスプライン6aと嵌合する。

前記カムフォロア10に当接して，クラッチリング７が
配装されている。クラッチリング７は，その外周面にボ
デー側のスプライン1aと嵌合するスプラインが設けら
れ，車軸８の軸方向へ移動自在である。ハンドル12とカ
ムフォロア10との間およびカムフォロア10とクラッチリ
ング７との間には，それぞれ，コイルスプリング11およ
び13が配装されている。クラッチリング７の内周面に
は，スプライン7aが設けられ，インナスリーブ６の外周
面には，スプライン7aと嵌合するスプライン6aが設けら
れている。ボデー１の側壁内に電気回転モータ16が配設
されている。モータ16として，ステッピングモータまた
は位置検出センサによってON−OFF制御される直流モー
タが使用され，これらのステッピングモータおよび直流
モータは，一方向にのみ回転する。

前記モータ16は，カバー２内に延びたシャフト16aを
有し，シャフト16aの先端にピニオンギア18が設けられ
ている。ピニオンギア18は，ハンドル12の外周部に形成
されたギア12cと噛合する。アウタベアリング31の外端
面には，該アウタベアリング31の抜止め用にロックプレ
ート32とロックナット33が組付けられている。ロックナ
ット33は，スピンドル14にねじ結合され，ロックプレー
ト32は，スピンドル14にスプライン嵌合している。しか
して、ロックプレート32とロックナット33とは，ボルト
34によって一体結合されている。ロックプレート32の外
周部には，絶縁材32aを介して１本のスリップリング35
が嵌着されている。スピンドル14の内周面に近い部分
に，スピンドル14の軸方向に延びた貫通孔14aが設けら
れ，この貫通孔14aに電気コード36が挿通されている。
電気コード36の先端側（第１図中，右端側）は，スピン
ドル14の外端面（第１図中，右端面）から突出し，スリ
ップリング35上のスリップリング35の端子に接続されて
いる。電気コード36の他端側（第１図中，左端側）は，
車両内の制御ボックス，運転シート近くの駆動モード切
替えスイッチ，および電源の正極に接続されている。

上記制御ボックスは，第１駆動モード切替え指令信号
（４輪駆動から２輪駆動への切替え）によって，カムフ
ォロア10がロック作動面50からフリー作動面52へ移動す
る場合のモータ16の回転角位置を記憶するとともに，第
２駆動モード切替え指令信号（２輪駆動から４輪駆動へ
の切替え）によって，カムフォロア10が前周期のフリー
作動面52から次周期のロック作動面53へ移動する場合の
モータ16の回転角位置を記憶している。

例えば，モータ16がステッピングモータの場合には，
第１および第２駆動モード切替え指令信号のパターン
は，第４図に示されている様になる。モータ16が初期化
された位置（すなわち，第４図中，モータ回転数が０の
とき）にあるとき，カムフォロア10は，ロック作動面50
の始端（第３図中，右端）に位置する。ついで，モータ
16が初期位置から1/5N回転したとき，カムフォロア10
は，ロック作動面50の終端（第３図中，左端）に位置す
る。ついで，モータ16が初期位置から4/5N回転したと
き，カムフォロア10は，フリー作動面52の始端（第３図
中，右端）に位置する。ついで，モータ16が初期位置か
らＮ回転したとき，カムフォロア10は，フリー作動面52
の終端（第３図中，左端）に位置する。ついで，正確に
言えば，モータ16が初期位置からＮ回転を少し超えた時
点で，カムフォロア10は，瞬時にロック作動面53の始端
（第３図中，右端）に達する。しかして，モータ16は,N
回転から2N回転する間に，上述のサイクルを繰返す。モ
ータ16が2N回転することにより，ハンドル12は,1回転す
る。

前記スリップリング35と相対して，車輪ハブ19には，
ブラシボックス37が固定されている。ブラシボックス37
内にスリップリング35と当接するブラシ39が取付けられ
ている。このブラシ39は，モータ16に接続されている。

なお,38はボルトを示し,40はブラシホルダを示す。

以下，上述したフリーホイールハブ装置の作用につい
て説明する。

まず,4輪駆動から２輪駆動へ切替えるときは，運転者
が駆動モード切替えスイッチを４輪駆動から２輪駆動へ
シフトさせることにより，第１切替え指令信号が電気コ
ード36,スリップリング35およびブラシ39を経てモータ1
6へ入力される。これにより，ハンドル12は，カムフォ
ロア10がロック作動面50および切替え作動面51を経てフ
リー作動面52上に到達しこの上に停止するまで，モータ
16によって回転される。この間，カムフォロア10は，ク
ラッチリング７がインナスリーブ６とスプライン嵌合し
た位置から，第１図中，右方へ移動し，クラッチリング
７とインナスリーブ６との係合を解除する。

つぎに,2輪駆動から４輪駆動へ切替えるときは、運転
者が駆動モード切替えスイッチを２輪駆動から４輪駆動
へシフトさせることにより，第２切替え指令信号がモー
タ16へ入力される。これにより，ハンドル12は，カムフ
ォロア10がフリー作動面52から次の１周期のロック作動
面53へ瞬時に落下し，この上に停止するまで，モータ16
によって回転される。この間，カムフォロア10は，第１
図に示された位置から，クラッチリング７がインナスリ
ーブ６とスプライン嵌合する位置まで，第１図中，左方
へ瞬時に移動し，クラッチリング７とインナスリーブ６
とを係合させる。

本発明は，電気回転モータ駆動式フリーホイールハブ
装置を備えた装置および機械に適用しうる。

（発明の効果） 本発明によれば，電気回転モータを一方向にのみ回転
するだけでよいので，モータの寿命が長くなるととも
に，電気回転モータの入力端子と非回転部に設けられた
配線とを電気的に接続する摺動機構を１個しか必要とせ
ず，従来安全面で不安のあった,2個の電極を含む１対の
摺動機構間の短絡の虞れが除去される。このため，摺動
機構の省スペース化および配線類が削減される。

また，カム面が第２部材の同一回転方向に連続してい
るため，いわゆる従来のカム機構に見られたドン突きに
よる衝撃が除去され，この面からも電気回転モータの寿
命が長くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は，本発明の一実施例にかかるフリーホイールハ
ブ装置の縦断面図である。第２図は，カム面展開図であ
る。第３図は，ステッピングモータを使用した場合のス
テッピングモータ回転数とカム機構の作動状態との相関
を示す線図である。 ６…インナスリーブ（第１部材）,7…クラッチリング
（クラッチ部材）,8…車軸,10…カムフォロア,12…ハン
ドル（第２部材）,12b…カム面,14…スピンドル（車軸
および車輪ハブに対して固定された部材）,16…電気回
転モータ,35…スリップリング（摺動機構）,36…電気コ
ード（配線）,39…ブラシ（摺動機構）,50…ロック作動
面,52…フリー作動面。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車軸と一体回転する第１部材と，車輪ハブ
   に対して回転角位置を変更し所定の回転角位置で車輪ハ
   ブと一体回転する第２部材と，車輪ハブと一体回転し車
   軸方向の一方に位置する４輪駆動位置または車軸方向の
   他方に位置する２輪駆動位置へ移動自在であり,4輪駆動
   位置へ移動したとき，第１および第２部材を一体回転可
   能に接続し,2輪駆動位置へ移動したとき，第１部材と第
   ２部材とを切離すクラッチ部材と，第２部材とクラッチ
   部材との間に配装され，第２部材の回転角位置の変更を
   クラッチ部材の４輪駆動または２輪駆動位置への車軸方
   向の移動に変換するカム機構と，車輪ハブに対して固定
   され，第２部材の回転角位置を変更する電気回転モータ
   とを有するフリーホイールハブ装置において，カム機構
   は，第２部材の同一方向回転に応じてクラッチ部材の４
   輪もしくは２輪駆動位置への移動を与える部分が交互に
   出現する，第２部材に形成されたカム面を有し，電気回
   転モータが第２部材の回転角位置を定めるように制御さ
   れることを特徴とするフリーホイールハブ装置。
2. 【請求項２】電気回転モータの一方の入力端子に接続さ
   れた配線は，車軸および車輪ハブに対して固定された部
   材に設けられ，電気回転モータの一方の入力端子と配線
   とが１個の摺動機構によって電気的に接続されるととも
   に，電気回転モータの他方の入力端子は，アースされた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置。
3. 【請求項３】電気回転モータは，ステッピングモータで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２
   項記載の装置。