JP2950568B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、動力伝達装置に関するものである。

「従来の技術」 従来、入力シャフトからの回転を前輪用出力シャフト
及び後輪用出力シャフトに伝達する動力伝達装置とし
て、例えば、実開平１−149057号公報（実願昭63−4670
1号）に示されるものがある。この公報の装置は、常時
後輪駆動のパートタイム4WDに対するものであり、すな
わち、入力シャフトからの回転は、ハイロー切換機構及
び差動機構を介して、後輪用出力シャフトには常時伝達
されるが、前輪用出力シャフトには所望時に伝達される
ようになっている。ここで、差動機構からの回転を前輪
用出力シャフトに所望時に伝達するために、駆動モード
切換機構が設けられており、該駆動モード切換機構の切
換により、３つのモード、すなわち、差動機構からの回
転を前輪用出力シャフトに伝達しない２輪駆動モード、
差動機構からの回転を前輪用出力シャフトに伝達すると
ともに前輪用出力シャフトと後輪用出力シャフトとの差
動を許容するセンタデフフリーの４輪駆動モード、差動
機構からの回転を前輪用出力シャフトに伝達するととも
に前輪用出力シャフトと後輪用出力シャフトとの差動を
規制するセンタデフロックの４輪駆動モード、のうちい
ずれか１つのモードが選択的に得られようになってい
る。

「発明が解決しようとする課題」 上記公報の動力伝達装置の駆動モード切換機構におい
ては、スリーブを軸方向に移動させることにより、該ス
リーブのスプラインは、前輪用出力シャフト側のスプラ
イン、入力シャフト側のスプライン、後輪用出力シャフ
ト側のスプラインに選択的に係合し、これにより、所望
の駆動モードが得られるようになっている。

上記のように、駆動モード切換機構においては、スプ
ラインの選択的な係合により駆動モードが切り換えられ
るが、この他に、クラッチ機構を用いるものがある。そ
して、クラッチ機構を用いた駆動モード切換機構は、例
えば、特開平１−278841号公報（特願昭63−108431
号）、特開昭63−192620号公報に示されている。これら
の公報の切換機構においては、クラッチ機構の締結ある
いは締結解除により、前輪用出力シャフトと後輪用出力
シャフトとの差動が規制されたりあるいは許容されたり
する。そして、クラッチ機構を作動するために、電磁石
が配置されており、該電磁石を励磁することにより、ク
ラッチ機構が作動するようになっている。

上記のようなクラッチ機構は、前輪用出力シャフトに
結合された回転体と、後輪用出力シャフトに結合された
回転体と、及び、該両回転体の間に配置され両回転体を
締結するクラッチと、から構成され、該クラッチは、ケ
ーシングに設けられた電磁石により作動させられると、
両回転体を締結するようになっている。ここで、両回転
体は、両出力シャフトにそれぞれ結合されているだけで
あり、他の手段によって何ら支持されていない。この結
果、両回転体は、両出力シャフトのたわみの影響を受け
るので、両回転体に結合されたクラッチの隙間精度が低
下するという問題がある。

本発明の目的は、クラッチ機構が回転シャフトのたわ
みの影響を受けることがなく、クラッチ機構の精度を向
上させることができる動力伝達装置を提供することにあ
る。

「課題を解決するための手段」 上記の目的を達成するために、本発明の動力伝達装置
は、第１回転シャフトと、この第１回転シャフトと並列
配置された第２回転シャフトと、この第２回転シャフト
に動力を伝達し第１回転シャフト上に軸支される回転部
材と、第１回転シャフト上に配置され、この第１回転シ
ャフトと回転部材とを締結するクラッチ機構と、を有
し、このクラッチ機構が、第１回転シャフトに結合され
た第１回転体と、回転部材に結合された第２回転体と、
これら両回転体間に配置され両回転体を締結するメイン
クラッチと、このメインクラッチを作動させるためのパ
イロットクラッチと、第１回転体に軸方向移動可能に配
置された第１作動体と、第２回転体とパイロットクラッ
チとの間に配置された第２作動体とを有し、パイロット
クラッチにより第１及び第２の作動体を介してメインク
ラッチが締結されると共に第２回転体、メインクラッ
チ、パイロットクラッチ、第１作動体及び第２作動体の
全てが第１回転体上に配置され、第１回転体がケーシン
グの軸受部に軸支され、第２回転体が第１回転体に軸支
され、第２作動体が上記第１回転体の第２回転体との軸
支部に配置されていることを特徴としている。

また、本発明においては、ケーシング内の軸受部の外
側には、クラッチ機構を作動する電磁石が設けられてい
てもよい。

「作用」 本発明の動力伝達装置のクラッチ機構においては、パ
イロットクラッチにより第１及び第２の作動体を介して
メインクラッチが締結されると、第１及び第２の両回転
体が締結され、両回転体にそれぞれ結合された第１回転
シャフトと回転部材とは一体となって回転する。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば、クラッチ機構
の第１回転体は、ケーシングの軸受部に軸支されている
ので、クラッチ機構が第１回転シャフトのたわみの影響
を受けることが無く、その結果、クラッチ機構の精度を
向上させることができる。さらに、クラッチ機構を構成
する第２回転体、メインクラッチ、パイロットクラッ
チ、第１作動体及び第２作動体の全てが第１回転体上に
配置されていため、クラッチ機構の隙間が、第１回転シ
ャフトのたわみを影響を受けず常に一定となる。

「実施例」 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明す
る。

第１図には、本発明の第１実施例による動力伝達装置
の断面が示されている。なお、第１図の動力伝達装置
は、フルタイム4WD用のものであり、ハイロー切換機構
を有している。

第１図において、符号10は、ケーシングを示し、該ケ
ーシング10内には、入力シャフト12、前輪用出力シャフ
ト14、後輪用出力シャフト16が軸支されている。入力シ
ャフト12は、軸受部18によりケーシング10に軸支され、
エンジン・トランスミッションユニット（図示せず）に
より回転させられる。前輪用出力シャフト14は、軸受部
20、22によりケーシング10に軸支され、前輪用動力伝達
装置（図示せず）に回転を伝達する。後輪用出力シャフ
ト16は、その前端部24が入力シャフト12の後端部26の内
側を介して軸受部18に軸支され、その後端部28がクラッ
チ機構30の回転体32（この回転体32は後輪用出力シャフ
ト16にスプライン33により嵌合し該シャフト16と一体的
に回転する）の後端部34を介して軸受部36に軸支されて
おり、この後輪用出力シャフト16は、後輪用動力伝達装
置（図示せず）に回転を伝達する。

前記後輪用出力シャフト16において、クラッチ機構30
の前方には、スプロケット38が軸支され、一方、前輪用
出力シャフト14には、スプロケット40が形成されてお
り、両スプロケット38、40には、チェーン42が巻き掛け
られている。それゆえ、スプロケット38の回転は、チェ
ーン42を介してスプロケット40に伝達され、この結果、
前輪用出力シャフト14が回転することとなる。

前記軸受部18とスプロケット38との間には、ハイロー
切換機構44及び差動機構46が配置されている。こゝで、
ハイロー切換機構44は、入力シャフト12の回転をその切
換により高回転であるいは低回転で差動機構46に伝達す
るものである。また、差動機構46は、ハイロー切換機構
44からの回転を、後輪用出力シャフト16に伝達するとと
もに、スプロケット38、チェーン42、及び、スプロケッ
ト40を介して前輪用出力シャフト14に伝達し、このと
き、両出力シャフト14、16間の差動を許容する。

なお、前記クラッチ機構30は、スプロケット38と後輪
用出力シャフト16とを締結したりあるいは締結解除した
りすることにより、前輪用出力シャフト14と後輪用出力
シャフト16との差動を規制したり許容したりする。

次に、ハイロー切換機構44について詳細に説明する。

符号48は、後輪用出力シャフト16に軸支されたキャリ
アを示し、該キャリア48のシャフト50には、ピニオンギ
ア52が軸支されている。また、後輪用出力シャフト16に
は、サンギア54が軸支され、該サンギア54のギア部55
は、前記ピニオンギア52に噛合している。また、ケーシ
ング10内には、ケース56が配置され、該ケース56内に
は、リングギア58が回転自在に配置されており、該リン
グギア58のギア部59は、前記ピニオンギア52に噛合して
いる。

前記入力シャフト12の後端外側には、スプライン60が
形成され、該スプライン60には、リング体62の内側のス
プライン64が常時嵌合している。このリング体62の外側
には、作動体66が設けられており、該作動体66の軸方向
への移動により、リング体62は、軸方向に移動させられ
るようになっており、また、リング体62は、作動体66に
対して回転可能である。なお、作動体66の外側のスプラ
イン68は、ケース56の内側のスプライン70に常時嵌合し
ており、また、作動体66が右方に移動すると、該作動体
66のスプライン68は、前記リングギア58の内側のスプラ
イン72に嵌合するようになっている。更に、リング体62
の内側のスプライン64は、前記サンギア54の外側のスプ
ライン74に常時嵌合しており、また、リング体62が右方
に移動すると、該リング体62の外側のスプライン76は、
前記キャリア48のシャフト50の前端内側のスプライン78
との嵌合から外れるようになっている。

ハイロー切換機構44は、以上のように構成されてお
り、以下、その作用を説明する。

第１図の状態においては、リング体62の内側のスプラ
イン64は、入力シャフト12のスプライン60及びサンギア
54のスプライン74に嵌合し、更に、リング体62の外側の
スプライン76は、キャリア48のシャフト50のスプライン
78に嵌合している。それゆえ、入力シャフト12は、リン
グ体62を介して、キャリア48に直結することとなり、こ
の結果、該キャリア48は、入力シャフト12の回転と同速
度で回転する。なお、このとき、作動体66のスプライン
68は、ケース56のスプライン70に嵌合しているが、リン
グギア58のスプライン72との嵌合から外れているので、
リングギア58は、空転状態である。

従って、第１図の状態において、ハイロー切換機構4
4、高速回転状態である。

また、第１図の状態から作動体66及びリング体62が右
方に移動すると、リング体62の内側のスプライン64は、
入力シャフト12のスプライン60及びサンギア64のスプラ
イン74に嵌合したままであるが、該リング体62の外側の
スプライン76は、キャリア48のシャフト50のスプライン
78との嵌合から外れる。更に、作動体66のスプライン68
は、ケース56のスプライン70及びリングギア58のスプラ
イン72に嵌合している。それゆえ、入力シャフト12は、
リング体62を介して、サンギア54に直結するとともに、
リングギア58は、作動体66を介して、ケース56に直結し
静止状態である。この結果、サンギア54は、入力シャフ
ト12の回転と同速度で回転するが、リングギア58は、静
止状態であるので、ピニオンギア52を介して、キャリア
48は、入力シャフト12の回転よりも低速度で回転する。

従って、第１図の状態から作動体66及びリング体62を
右方に移動すると、ハイロー切換機構44は、低速回転状
態である。

次に、差動機構46について詳細に説明する。

前記キャリア48の外側には、スプライン80を介して、
リングギア82が嵌合され、また、キャリア48の後側に
は、他のキャリア84の外側シャフト86、内側シャフト88
の前端支持部90が回転可能に支持されている（第1A図を
も参照）。このキャリア84の外側シャフト86、内側シャ
フト88には、それぞれ、外側ピニオンギア94、内側ピニ
オンギア96が軸支され、該両ピニオンギア94、96は、互
いに噛合している。そして、外側ピニオンギア94は、前
記リングギア82のギア部98に噛合している。また、後輪
用出力シャフト16には、スプライン100を介して、サン
ギア102が嵌合され、該サンギア102のギア部104は、前
記内側ピニオンギア96に噛合している。なお、前記キャ
リア84は、スプライン106を介して、前記スプロケット3
8（このスプロケット38は前輪用出力シャフト14を回転
させる）に嵌合されている。

差動機構46は、以上のように構成されており、以下、
その作用を説明する。

まず、前輪及び後輪のどちらにもスリットが生じてい
ない場合には、リングギア82、ピニオンギア94、96、及
び、サンギア102は、一体の直結状態となって回転す
る。それゆえ、キャリア48の回転により、スプロケット
38及び後輪用出力シャフト16は、同じ速度で回転し、こ
の結果、両シャフト14、16は、同じ速度で回転すること
となる。

また、後輪がスリップした場合には、前輪に作用する
負荷は非常に大きくなり、一方、後輪に作用する負荷は
非常に小さくなる。それゆえ、前輪用出力シャフト14を
回転するキャリア84は、固定状態のようになる。この状
態でキャリア48が回転すると、該キャリア48の回転は、
リングギア82、ピニオンギア94、96、及び、サンギア10
2を介して、後輪用出力シャフト16に伝達される。

また、前輪がスリップした場合には、後輪に作用する
負荷は非常に大きくなり、一方、前輪に作用する負荷は
非常に小さくなる。それゆえ、後輪用出力シャフト16
は、固定状態のようになる。この状態でキャリア48が回
転すると、該キャリア48の回転は、リングギア82、ピニ
オンギア94、96を介して、キャリア84及びスプロケット
38に伝達され、更に、前輪用出力シャフト14に伝達され
る。

次に、クラッチ機構30について詳細に説明する。

前述したように、後輪用出力シャフト16には、スプラ
イン33を介して、内側の回転体32が嵌合している。ま
た、スプロケット38には、スプライン108を介して、外
側の回転体110が嵌合しており、該回転体110の後端内側
部112は、前記内側の回転体32に軸支されている。内側
の回転体32の前端外側部114と外側の回転体110との間に
は、メインクラッチ116が配置されており、また、内側
の回転体32には、作動体118がスプライン120により嵌合
され、軸方向に移動できるようになっている。そして、
作動体118が軸方向に移動してメインクラッチ116を締結
したり締結解除したりすると、内側の回転体32と外側の
回転体110とは、互いに一体になったり互いに自由状態
になる。

前記外側の回転体110の後端内側部112には、作動体12
2が軸方向に移動可能に配置され、該作動体122と外側の
回転体110との間には、パイロットクラッチ124が配置さ
れている。パイロットクラッチ124の前方では、鉄片126
が軸方向に移動可能に外側の回転体110に配置され、ま
た、パイロットクラッチ124の後方では、電磁石128がケ
ーシング10に設けられている。そして、電磁石128が励
磁されると、鉄片126が該電磁石128に向かって吸引さ
れ、これにより、パイロットクラッチ124が締結し、外
側の回転体110と作動体122とは、互いに一体になる。

前記作動体118及び作動体122の対向面130、132には、
第1B図に示されるように、円周方向に沿って複数の凹部
134、136が形成され、該凹部134、136内には、鋼球138
が配置されている。なお、これらの凹部134、136、鋼球
138の作用については、後述する。

クラッチ機構30は、以上のように構成されており、以
下、その作用を説明する。

電磁石128の非励磁時には、鉄片126は、パイロットク
ラッチ124を作動しないので、パイロットクラッチ124
は、締結解除状態であり、この結果、作動体122は、鋼
球138を介して作動体118（この作動体118は内側の回転
体32とともに回転している）とともに回転する。それゆ
え、メインクラッチ116は、締結解除状態であるので、
内側の回転体32と外側の回転体110とは、互いに自由状
態になる。

従って、スプロケット38と後輪用出力シャフト16と
は、互いに自由状態であり、前輪用出力シャフト14と後
輪用出力シャフト16との差動が許容される。

また、電磁石128が励磁されると、鉄片126は、軸方向
に吸引されてパイロットクラッチ124を作動するので、
パイロットクラッチ124は、締結状態になり、この結
果、作動体122は、外側の回転体110とともに回転する。
一方、作動体118は、内側の回転体32とともに回転して
いる。ここで、例えば、後輪用出力シャフト16が前輪用
出力シャフト14より高速で回転していると、第1B図に示
されるように、作動体118は、高速で回転し、一方、作
動体122は、低速で回転する。それゆえ、両作動体118、
122の間で回転差が生じ、鋼球138は、作動118の凹部134
の傾斜面134aに当接するとともに、作動体122の凹部136
の傾斜面136aに当接する（第1B図参照）。この結果、作
動体118及び作動体122は、互いに離れるように矢印14
0、142方向に移動させられ、作動体118の移動により、
メインクラッチ116が締結する。これにより、内側の回
転体32と外側の回転体110とは、互いに一体的な状態に
なる。

従って、スプロケット38と後輪用出力シャフト16と
は、互いに一体的な状態であり、前輪用出力シャフト14
と後輪用出力シャフト16との差動が規制される。

次に、第２図には、本発明の第２実施例による動力伝
達装置の断面が示されている。

第２図の動力伝達装置は、フルタイム4WD用のもので
あるが、第１図と異なり、ハイロー切換機構を有してい
ない。このため、入力シャフト12は、連結部材144を介
して、キャリア48に直接に結合されている。なお、入力
シャフト12と連結部材144とは、スプライン146により互
いに嵌合され、また、連結部材144とキャリア48とは、
スプライン148により互いに嵌合されている。

なお、第２図において、他の構成は、第１図と同様で
あるので、説明を省略する。

次に、第３図には、本発明の第３実施例による動力伝
達装置の断面が示されている。

第３図の動力伝達装置は、第１図と同様に、ハイロー
切換機構を有しているが、常時前輪駆動のパートタイム
4WD用であるので、第１、２図と異なり、差動機構を有
していない。このため、キャリア48は、連結部材150、1
52を介して、スプロケット38に直接に結合されている。
なお、キャリア48と連結部材150とは、スプライン154に
より互いに嵌合され、また、連結部材150と連結部材152
とは、スプライン156により互いに嵌合され、また、連
結部材152とスプロケット38とは、スプライン158により
互いに嵌合されている。

そして、クラッチ機構30は、前記第１、２図において
は、差動許容／差動規制の切換機構として機能していた
が、この第３図においては、2WD/4WDの切換機構として
機能しており、以下、この点について説明する。

クラッチ機構30の非締結時には、後輪用出力シャフト
16は、スプロケット38及び前輪用出力シャフト14に対し
て自由な状態であり、この結果、入力シャフト12の回転
は、ハイロー切換機構44を介して、前輪用出力シャフト
16に伝達される（前輪駆動の2WDの状態）。

一方、クラッチ機構30が締結すると、後輪用出力シャ
フト16は、スプロケット38及び前輪用出力シャフト14に
対して一体的な状態になり、この結果、入力シャフト12
の回転は、ハイロー切換機構44を介して、スプロケット
38から前輪用出力シャフト14に伝達されるとともに、更
に、スプロケット38からクラッチ機構30を介して、後輪
用出力シャフト16にも伝達される（4WDの状態）。

次に、第４図には、本発明の第４実施例による動力伝
達装置の断面が示されている。

第４図の動力伝達装置は、第３図と同様に、常時前輪
駆動のパートタイム4WD用であるが、第３図と異なり、
ハイロー切換機構を有していない。このため、入力シャ
フト12は、連結部材144、キャリア48、連結部材150、15
2を介して、スプロケット38に直接に結合されている。

なお、第４図において、他の構成は、第３図と同様で
あるので、説明を省略する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例による動力伝達装置の断
面図、 第1A図は、差動機構の断面図、 第1B図は、２つの作動体及び両者間の鋼球を示す断面
図、 第２図は、本発明の第２実施例による動力伝達装置の断
面図、 第３図は、本発明の第３実施例による動力伝達装置の断
面図、 第４図は、本発明の第４実施例による動力伝達装置の断
面図である。 10……ケーシング、 12……入力シャフト、 14……後輪用出力シャフト、 16……前輪用出力シャフト、 30……クラッチ機構、 44……ハイロー切換機構、 46……差動機構。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−6835（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−97425（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B60K 17/34 - 17/35

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１回転シャフトと、 この第１回転シャフトと並列配置された第２回転シャフ
   トと、 この第２回転シャフトに動力を伝達し上記第１回転シャ
   フト上に軸支される回転部材と、 上記第１回転シャフト上に配置され、この第１回転シャ
   フトと上記回転部材とを締結するクラッチ機構と、を有
   し、 このクラッチ機構が、上記第１回転シャフトに結合され
   た第１回転体と、上記回転部材に結合された第２回転体
   と、これらの両回転体間に配置され両回転体を締結する
   メインクラッチと、このメインクラッチを作動させるた
   めのパイロットクラッチと、上記第１回転体に軸方向移
   動可能に配置された第１作動体と、上記第２回転体とパ
   イロットクラッチとの間に配置された第２作動体とを有
   し、上記パイロットクラッチにより第１及び第２の作動
   体を介してメインクラッチが締結されると共に上記第２
   回転体、メインクラッチ、パイロットクラッチ、第１作
   動体及び第２作動体の全てが上記第１回転体上に配置さ
   れ、 上記第１回転体がケーシングの軸受部に軸支され、上記
   第２回転体が第１回転体に軸支され、 上記第２作動体が上記第１回転体の第２回転体との軸支
   部に配置されていることを特徴とする動力伝達装置。
2. 【請求項２】上記ケーシング内の軸受部の外側には、上
   記クラッチ機構を作動する電磁石が設けられていること
   を特徴とする請求項１記載の動力伝達装置。