JP2702490B2 - 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、パートタイム四輪駆動車（パートタイム
4WD車）等に用いられるハブクラッチに関する。

（従来の技術） 例えばパートタイム4WD車において、単に二輪駆動
（以下、2WDという）にして走行をする場合は従動側の
プロペラシャフト、デファレンシャル装置、車軸などの
動力伝達系は従動側車輪の回転を受けて回転する。それ
に伴って発生する騒音、燃費の低下、動力伝達系各部の
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
従動側車輪とその動力伝達系との切離しを行う。

このハブクラッチの作動（連結−切離し）手段には動
力を用いたものがあり、特開昭61−238516号公報記載の
ものはその一例であって、第４図に示すように構成され
ている。

すなわち、201は車軸203に係合するドライブギヤ、20
5は車輪ハブ側のハウジング、207は軸方向に移動してド
ライブギヤ201とハウジング205とに係合しこれらを連結
するスライドギヤである。ハウジング205はベアリング2
09,211によってスピンドル213に回転自在に支承されて
いる。215はハウジング205を左右に区画する可撓性のダ
イヤフラムであり、217はこのダイヤフラム215とともに
左右に移動してスライドギヤ207に上記の係合をさせる
板である。ダイヤフラム215の第４図中左側に形成され
た気密室219は通路221を介してエンジンの吸気マニホー
ルドと連結されており、通路221の途中に設けられた制
御弁223によって真空状態か大気圧状態に切換えられ
る。気密室219が真空状態のときダイヤフラム215は吸引
され、板217はコイルばね225の力に抗してスライドギヤ
207を左方に移動させ、ドライブギヤ201とハウジング20
5とを連結する。従って、四輪駆動（以下、4WDという）
が可能である。次に、気密室219を大気圧状態にすれば
スライドギヤ207はコイルばね225の付勢力で右方へ移動
しドライブギヤ201とハウジング205との連結は解除さ
れ、2WD時にプロペラシャフト等を無駄に連れ回ること
がない。ダイヤフラム215の右側に形成された隔室227に
は通気ポート229が設けられ、隔室227を大気に連通させ
ている。

このように、ドライブギヤ201とハウジング205とを連
結するために4WD走行中は気密室219に常に大きな負圧が
掛っており、従って各シール部から埃や泥水などの異物
が侵入し易い。侵入した異物はスライドギヤ101などの
連結部やベアリング209,211の摺動面に入り込み、これ
らの部材の機能と耐久性とを低下させる。また、通気ポ
ート229から隔室227へ侵入した水の凍結、泥の固化など
によりダイヤフラム215などの可動部の動きが妨げられ
る。このような理由でハブクラッチの機能と耐久性が損
われる恐れがある。

また、4WD走行中に負圧が変動し吸引力がコイルばね2
25の付勢力より小さくなると、その付勢力によりスライ
ドギヤ207とドライブギヤ201との係合がはずれて2WD状
態に戻ってしまうことがある。

（発明が解決しようとする課題） そこで、この発明は、埃や泥水などの異物が侵入せ
ず、従って耐久性が向上し正常な機能を長く保持するこ
とができるとともに移動後のスライドギヤの位置が安定
したハブクラッチの提供を目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明のハブクラッチは、車軸側のドライブギヤ
と、このドライブギヤを囲むように同心状に配置された
車輪ハブ側のハウジングと、軸方向移動により前記ドラ
イブギヤとハウジングとを連結し、または連結を解除す
るスライドギヤと、前記ハウジング内部に隔部材にて隔
てられ同心状に形成された一対の気密室と、この気密室
の一方又は他方への圧力供給によってこれらの気密室間
に生じた圧力差により前記隔部材と共に移動して前記ス
ライドギヤを連結位置と解除位置とに移動させる移動部
材と、前記スライドギヤを連結位置と解除位置とで位置
決めるチェック機構と、前記車軸を内方にて、前記ハウ
ジングを外方にて、それぞれ回転自在に支持する車体部
材と、この車体部材に設けられ前記気密室の一方に前記
車軸に配設の通路を介して、また、他方に前記ハウジン
グに配設の通路を介して、それぞれ連通する一対のオリ
フィスと、このオリフィスの一方又は他方を圧力源又は
大気に連通するように制御する制御弁装置とからなるこ
とを特徴とする。

（作用） 圧力（正圧または負圧）が一対の気密室のいずれか一
方に供給されるとこれらの気密室の間に圧力差が生じ、
高圧側の気密室は膨脹し低圧側の気密室は収縮して移動
部材を移動させ、スライドギヤを軸方向の一方へ移動さ
せる。次に、他方の気密室に圧力が供給されると、気密
室間の圧力差は逆になり、移動部材の逆方向の移動によ
りスライドギヤは元の位置へ戻る。このようにしてスラ
イドギヤは連結位置と解除位置との間を移動する。スラ
イドギヤが連結位置へ移動すれば、ドライブギヤとハウ
ジングとが連結されてハブクラッチはロック状態とな
り、スライドギヤが解除位置へ移動すれば、ドライブギ
ヤとハウジングとの連結は解除されてハブクラッチはフ
リー状態となる。

また、上記のように移動したスライドギヤは、チェッ
ク機構により解除位置及び連結位置で位置決められるか
ら、その位置で気密室への圧力供給を停止できる。

（実施例） 第１図ないし第３図により一実施例の説明をする。こ
の実施例はパートタイム4WD車において、2WDに切換えた
とき従動側となる車軸、例えばフロントエンジン・リヤ
ドライブベース（FRベース）の4WD車の前輪車軸に用い
ている。また、第１図上半部はハブクラッチのフリー状
態を、下半部はロック状態を示し、第２図はスライドギ
ヤを連結位置に保持したロック状態を、第３図はスライ
ドギヤを解除位置に保持したフリー状態を示す。なお、
以下の説明中車幅方向左右はこれらの図における左右方
向とする。

１は車軸であり、３は車軸１にスプライン結合したド
ライブギヤである。

５は車軸１とドライブギヤ３とを囲むように配置され
たハウジングである。ハウジング５は袋状の頂部７と、
ハブ部９を有する基部11とからなっている。基部11は頂
部７に設けられたインロー部に嵌着されており、これら
はボルト13で一体に固定されている。このインロー部に
はＯリング15が配設されている。ハブ部９にはホイール
（図示していない）が取付けられている。また、ハウジ
ング５はベアリング17,19により車体スピンドル21に回
転自在に支承されている。

スピンドル21の先端部にはベアリング19のロックナッ
ト23が螺着され、スピンドル21の先端部に設けたスプラ
イン25に爪27を係合した状態で廻り止め29がロックナッ
ト23にネジ31で固定されている。また、スピンドル基部
33とハウジング５の基部11との間には２個のシール35,3
7が配設されている。

車軸１は、等速ジョイント39に連結されるとともに、
スピンドル基部33との間に配設したブッシュベアリング
40によりスピンドル21に回転自在に支承されている。車
軸１とスピンドル基部33との間にはシール41が配設され
ている。また、車軸１にはスピンドル21の先端と当接し
摺動するストッパリング43とストッパリング43の止め輪
45とが装着され車軸１の左方への動きを規制している。

スライドギヤ47はリング状の連結部材であって、外周
面に設けられたスプライン49によって、ハウジング５頂
部７の内周面に設けられたスプライン51上に摺動自在に
係合している。また、スライドギヤ47の内周面にはドラ
イブギヤ３の外周面に設けられたギヤ部53に係合するギ
ヤ部55が設けられている。このようにして、スライドギ
ヤ47はハウジング５のスプライン51上をスライドし、ド
ライブギヤ３と係合してドライブギヤ３とハウジング５
とを連結する連結位置（第１図下半部と第２図に示すロ
ック状態）と、ドライブギヤ３と係合しない解除位置
（第１図上半部と第３図に示すフリー状態）との間を往
復移動できる。

ドライブギヤ３とハウジング５頂部７との間にはスト
ッパリング57,59により内縁部と外縁部とを各々摺動自
在に支承されたセンタリング部材61が配置され、車軸１
（ドライブギヤ３）とハウジング５との間のセンタリン
グを行っている。このセンタリング部材61にはハブクラ
ッチの作動時に空気の流通孔となる複数個の開口63が設
けられている。

ハウジング５頂部７の円筒壁に設けられた貫通孔65に
は、内周側からチェックボール67と、このチェックボー
ル67を内側へ付勢するチェックスプリング69とが装着さ
れ、外周側にはチェックスプリング69のホルダであるプ
ラグ71が螺着されている。また、スライドギヤ47のスプ
ライン49の外周面にはチェックボール67と係合する２個
の凹部73,75が設けられている。凹部73は、第２図に示
すように、スライドギヤ47が連結位置（ロック状態）に
あるときにチェックボール67と係合する位置に設けら
れ、凹部75は、第３図に示すように、スライドギヤ47が
解除位置（フリー状態）にあるときにチェックボール67
と係合する位置に設けられている。チェックボール67は
スライドギヤ47が移動するとチェックスプリング69の撓
みにより後退した後凹部73または凹部75と係合し、スラ
イドギヤ47を連結位置か解除位置に保持する。このよう
に、チェックボール67とチェックスプリング69とプラグ
71とでスライドギヤ47のチェック機構72が構成されてい
る。

77は袋状の移動部材であり、その外縁部をスライドギ
ヤ47に設けた溝79に係止してスライドギヤ47と一体にな
っている。移動部材77の右側壁には溝81を有する凸部83
が設けられ、この溝81には押え板85が係止している。ダ
イヤフラム87は可撓性の隔膜であり、その内縁部を押え
板85と移動部材77との間に気密に挟み込んであり、その
外縁部に設けられた肉厚部はハウジング５頂部７の内周
面に気密に接着されている。ダイヤフラム87には移動部
材77の移動に追従するための余裕分として折り畳み部89
が設けられている。このように、移動部材77とダイヤフ
ラム87とによりハウジング５の内部は左右に区画され、
右側の気密室91と左側の気密室93とが形成されている。

車軸１とスピンドル21との間には間隙95が設けられ、
この間隙95は右方において気密室93に開口し、左方にお
いてスピンドル基部33に設けられたオリフィス97と連通
し、さらにオリフィス97の出口に設けられたプラグ99、
通路101、制御弁装置104を介してエンジンの吸気マニホ
ールド側に接続されている。こうしてエンジンの吸気マ
ニホールド106と気密室93とを結ぶ圧力（負圧）供給系
路103が形成されている。

ハウジング５の円筒部には、右方において気密室91に
開口し、左方においてシール35とシール37との間に開口
する空気流路105が設けられている。この空気流路105は
シール35とシール37との空間107を介して、スピンドル
基部33に設けられたオリフィス109と連通し、さらにオ
リフィス109の出口に設けられたプラグ111、通路113を
介して前記制御弁装置104に接続され、次いで圧力供給
系路103と同じ通路を介してエンジンの吸気マニホール
ド106に接続されている。こうしてエンジンの吸気マニ
ホールドと気密室91とを結ぶ圧力（負圧）供給系路115
が形成されている。

従って、気密室91,93間に圧力差を与えれば移動部材7
7が移動し、気密室91,93の一方は膨脹し、他方は収縮す
る。

制御弁装置104はエンジンルーム内に設けられ、入力
側にはエンジンの吸気マニホールド側からの負圧を供給
する配管及び大気開放部が接続され、出力側には前記通
路101,113が接続されている。この制御弁装置104は、例
えば運転席インストルメントの切換スイッチにより操作
可能か、あるいは2WD−4WD切換操作手段（スイッチまた
はレバー、以下２−４切換スイッチという）により連動
操作可能である。すなわち、下表に示すように、２−４
切換スイッチにより4WDに切換えると、制御弁装置104は
気密室91の圧力供給系路115へ負圧が供給されるように
負圧の出力系路を切換えると同時に他の圧力供給系路10
3を大気開放状態にし（Ａ）、センサなどによりスライ
ドギヤ47の移動完了を検知すると圧力供給系路115を大
気開放状態にする（Ｂ）。次に、2WDに切換えると、制
御弁装置は気密室93の圧力供給系路103へ負圧が供給さ
れるように負圧の出力系路を切換えると同時に他の圧力
供給系路115を大気開放状態にし（Ｃ）、同様にしてス
ライドギヤ47の移動完了を検知すると圧力供給系路103
を大気開放状態にする（Ｄ）。

次に、このように構成されたハブクラッチの機能を説
明する。

２−４切換スイッチにより4WDに切換えると、上記の
ように、負圧供給系路115から気密室91に負圧が供給さ
れるとともに、気密室93は負圧供給系路103を通じて大
気開放状態になり気密室91,93の間に生じた圧力差によ
り、気密室91は収縮し気密室93は膨脹する。これに伴い
移動部材77はスライドギヤ47を右方の連結位置へスライ
ドさせる。スライドギヤ47は、第１図下半部に示したよ
うに、ドライブギヤ３と係合してハブクラッチをロック
状態とし、車軸１とホイールとを連結する。その際、第
２図に示したように、チェックボール67はスライドギヤ
47の凹部73と係合し、スライドギヤ47をこの連結位置に
保持する。その後、気密室91は圧力供給系路115を通じ
て大気開放状態にされる。この状態で4WD走行可能とな
る。

２−４切換スイッチで2WDに切換えると、負圧供給系
路103から気密室93に負圧が供給されるとともに気密室9
1は圧力供給系路115を通じて大気開放状態になり気密室
91,93の間には逆の圧力差が生じ、気密室93は収縮し気
密室91は膨脹する。これに伴い移動部材77はスライドギ
ヤ47をドライブギヤ３との係合から離脱させ、第１図上
半部に示したように、左方の解除位置へスライドさせ、
ハブクラッチをフリー状態にする。その際、第３図に示
すように、チェックボール67はスライドギヤ47の凹部75
と係合しスライドギヤ47をその解除位置に保持する。そ
の後、気密室93は圧力供給系路103を通じて大気開放状
態にされる。この状態で2WD走行状態となる。

このように、2WD走行のときは非駆動側車輪とその動
力伝達系とを切離して燃費、耐久性の向上および騒音の
低下などを図ることができ、4WD走行に当ってはこの車
輪と動力伝達系とを連結することができる。

また、上記のように、ロック状態とフリー状態との切
換に際して各圧力系にはスライドギヤ47の移動に要する
わずか数秒間しか負圧が掛らない。従って、例えば雨天
走行中あるいは泥道走行中にハブクラッチを作動させて
も各シール部や合わせ目などからハウジング５内部に泥
水などが侵入することはない。また各圧力系の大気開放
はエンジンルーム内などで行うから、第４図に示した構
成の従来のハブクラッチにおいて圧力供給に対する応答
性の低下防止のために必要であった通気ポート229のよ
うな通気孔が不要であり、この通気孔から、埃や泥水な
どが侵入することがない。従って、侵入した異物、水の
凍結、泥の固化などによるベアリングや摺動部の機能お
よび耐久性の低下がなく、正常な機能が長く保たれる。

また、作動時以外は負圧が掛らず、リターンスプリン
グのような付勢手段を用いないから、従来例のように、
負圧の変動によって意図せずにスライドギヤの位置が変
ることはなく、その上チェック機構72によりスライドギ
ヤ47の位置は安定している。

この発明において、気密室91,93に供給する圧力は負
圧に限らない。圧力源を別途用意して正圧を供給しても
よい。また、正圧と負圧とを併用し気密室91,93のうち
膨張側へ正圧を、収縮側へ負圧を供給するように構成し
てもよい。なお、圧力媒体には上記の実施例のような気
体でなく液体を用いてもよい。

ダイヤフラム87を使用せずに、ハウジング５の内周面
と移動部材77の外周面とを互いに摺動するように構成
し、この摺動面間に通常のシール材を配置してもよい。

スライドギヤ47の移動方向とハブクラッチのロック状
態およびフリー状態との関係は自由に選んでよい。例え
ば、上記の実施例においてスライドギヤ47の左端部に設
けてあるギヤ部55を右端部に設ければ、実施例とは反対
にスライドギヤ47が左方へ移動したときロック状態とな
り、右方へ移動したときフリー状態となる。

［発明の効果］ このように、この発明のハブクラッチを用いれば、パ
ートタイム4WD車において、2WD走行時の燃費、耐久性を
向上させ、騒音を低下させることができる。その上、こ
の発明のハブクラッチはハウジング内部へ異物が侵入し
ないから正常な機能が長く保たれるとともに、移動後の
スライドギヤの位置が安定しているから安定した機能が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るハブクラッチを示し、
上半部はフリー状態を示し下半部はロック状態を示す断
面図、第２図および第３図はスライドギヤのディテント
機構とともに示す第１図実施例の、第２図はロック状態
を示し、第３図はフリー状態を示す各々部分断面図、第
４図は従来例の断面図である。 １……車軸、３……ドライブギヤ ５……ハウジング、９……ハブ部 47……スライドギヤ、72……チェック機構 77……移動部材、91,93……気密室

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車軸側のドライブギヤと、このドライブギ
   ヤを囲むように同心状に配置された車輪ハブ側のハウジ
   ングと、軸方向移動により前記ドライブギヤとハウジン
   グとを連結し、または連結を解除するスライドギヤと、
   前記ハウジング内部に隔部材にて隔てられ同心状に形成
   された一対の気密室と、この気密室の一方又は他方への
   圧力供給によってこれらの気密室間に生じた圧力差によ
   り前記隔部材と共に移動して前記スライドギヤを連結位
   置と解除位置とに移動させる移動部材と、前記スライド
   ギヤを連結位置と解除位置とで位置決めるチェック機構
   と、前記車軸を内方にて、前記ハウジングを外方にて、
   それぞれ回転自在に支持する車体部材と、この車体部材
   に設けられ前記気密室の一方に前記車軸に配設の通路を
   介して、また、他方に前記ハウジングに配設の通路を介
   して、それぞれ連通する一対のオリフィスと、このオリ
   フィスの一方又は他方を圧力源又は大気に連通するよう
   に制御する制御弁装置とからなることを特徴とするハブ
   クラッチ。