JP3021713B2 - 操作装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は四輪駆動車のトランスフ
アの切換装置等、各種作動機構を操作する操作装置に関
する。

【０００２】

【従来技術】トランスファの切換装置等操作装置のー形
式として、軸方向へ移動可能に軸支されて互いに並列す
る２本の操作軸とこれら各操作軸を選択的に移動させる
駆動手段を備え、前記各操作軸の選択的な移動によりこ
れら各操作軸に連結した各作動機構を操作する操作装置
がある。当該操作装置においては、一般に各操作軸がそ
れぞれ個別の駆動手段により選択的に軸方向へ移動され
るように構成されている。このため、両駆動手段を併せ
た構成が複雑になるとともに、大型化して組付け性の問
題が発生する。かかる問題を考慮して特開昭６３−８７
３２２号公報に示されているように、１個の駆動モータ
にて両操作軸を選択的に移動させるようにした操作装置
が提案されている。

【０００３】当該操作装置は四輪駆動車のトランスファ
の切換装置に構成されていて、互いに並列する２本の操
作軸に並列する駆動軸と、同駆動軸の中間部上に一体的
に設けたドラム部材と、前記各操作軸の中間部上に直交
して設けられ前記ドラム部材に設けた一対のカム溝にそ
れぞれ係合する一対の係合ピンと、前記駆動軸を回転駆
動させる駆動モータを備えた構成になつている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した公
報に示された従来の操作装置においてはドラム部材が必
須不可欠の部材であるために、ドラム部材を回転駆動さ
せる駆動軸をいずれか一方の操作軸と兼用することは不
可能であり、ドラム部材と駆動軸が付加される分装置が
大型にならざるを得ない。また、当該操作装置において
は、駆動モータおよびドラム部材を間欠的に駆動させる
ことにより各操作軸を選択的に移動させるものであり、
この場合駆動モータの慣性によりドラム部材の回転方向
の停止位置に誤差が生じて各操作軸を設定された位置に
正確に停止させることができず、各作動機構を的確に操
作することができないおそれがある。従って、本発明の
目的は、これらの問題に対処することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、軸方向へ移動
可能に軸支されて互いに並列する２本の操作軸と、これ
ら各操作軸に連結しモータ駆動により駆動してこれら各
操作軸を選択的に移動させる駆動手段を備え、前記各操
作軸の選択的な移動によりこれら各操作軸に連結した各
作動機構を操作する操作装置において、前記各操作軸に
軸方向へ直交して延びるとともに互いに対向して開口す
る係合凹所を設け、かつ前記駆動手段を前記モータにて
回転する回転部材と同回転部材の回転中心から変位して
設けられ前記各操作軸の係合凹所に係脱する係合凸起に
て構成し、同係合凸起と前記各操作軸の係合凹所とを、
前記回転部材の回転時における前記係合凸起の前記各操
作軸に対する直交方向の移動成分により前記係合凸起が
前記各係合凹所に対して選択的に進退し、かつ軸方向の
移動成分により前記係合凸起が前記各係合凹所と係合し
て前記各操作軸を選択的に移動させる位置関係に設定し
たことを特徴とするものである。

【０００６】

【発明の作用】かかる構成の操作装置においては、駆動
モータの駆動により駆動手段を構成する係合凸起が回転
部材の回転中心を中心として円運動をする。係合凸起の
円運動時においは、係合凸起は各操作軸に対する直交方
向の移動成分により同操作軸の各係合凹所に対して進退
して各係合凹所内に選択的に臨み、かつ各操作軸に対す
る軸方向の移動成分により各係合凹所に係合して各操作
軸を軸方向へ選択的に移動させる。このため、駆動モー
タを適宜間欠的に駆動させることにより各操作軸を設定
された量選択的に往復動させることができて、各操作軸
に連結する各作動機構を操作することができる。

【０００７】

【発明の効果】しかして、当該操作装置においては、駆
動モータに連結させる回転部材およびこれに設けた係合
凸起を付加することにより各作動機構を操作する操作装
置を構成することができ、上記公報に示された操作装置
のごとき駆動軸およびドラム部材が不要であるために小
型化を図ることができるとともに、ドラム部材の各カム
溝と係合ピンのごとき常に摺接している構成部材が無い
ために耐久性に優れている。また、当該操作装置におい
ては駆動モータの慣性により回転部材の回転方向の停止
位置に誤差が生じても、係合凸起が操作軸に対する直交
方向の移動成分により各操作軸のいずれかの係合凹所内
を進退して回転部材の停止位置の設定位置に対する誤差
を是正するため、各操作軸の移動に対する影響を抑制し
得て各作動機構を的確に操作することができる。

【０００８】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
るに、図１には本発明に係る操作装置を四輪駆動車用の
トランスファにおける切換操作装置１０に適用した実施
例が示されている。当該トランスファＴｆは図３に示す
ように、インプットシャフト２１、第１アウトプットシ
ャフト２２および第２アウトプットシャフト２３を備え
ているとともに、副変速機構３０、センタディフアレン
シャル４０および連結機構５０を備えていて、図示しな
いトランスミッションの後部に組付けられている。本実
施例に係る切換操作装置１０はセンタディフアレンシャ
ル４０および連結機構５０の両機構を切換操作するもの
である。

【０００９】当該トランスファＴｆにおいては、インプ
ットシャフト２１と第１アウトプットシャフト２２とが
同軸的かつ相対回転可能に連結しているとともに、トラ
ンスファケース２４に回転可能に軸支されている。ま
た、第２アウトプットシャフト２３は第１アウトプット
シャフト２２に対して並列的に配設されてトランスファ
ケースに回転可能に軸支されている。インプットシャフ
ト２１はトランスミッションのアウトプットシャフトに
ー体回転可能に連結されており、また第１アウトプット
シャフト２２は後輪側のプロペラシャフトにー体回転可
能に連結され、かつ第２アウトプットシャフト２３は前
輪側のプロペラシャフトにー体回転可能に連結されてい
る。

【００１０】副変速機構３０はトランスミッションから
の駆動力を高低２段に変速して出力するもので、サンギ
ヤ３１、リングギ３２、プラネタリギヤ３３およびこれ
を支持するキャリア３４を有するプラネタリギヤユニッ
トにより構成されていて、高低２段に変速するための切
換機構を構成する切換スリーブ３５を備えている。サン
ギヤ３１はインプットシャフト２１上にー体回転可能に
組付けられ、かつリングギヤ３２はトランスファケース
２４に固定されている。プラネタリギヤ３３はこれら両
ギヤ３１，３２に噛合している。切換スリーブ３５は軸
方向の摺動によりインプットシャフト２１およびキャリ
ア３４の連結シャフト２５に対する連結を選択的に断続
する。従って、当該副変速機構３０においては、サンギ
ヤ３１が入力要素、同サンギヤ３１およびキャリア３４
が出力要素に構成されている。

【００１１】センタディフアレンシャル４０はサンギヤ
４１、リングギヤ４２、プラネタリギヤ４３およびこれ
を支持するキャリア４４を有するプラネタリギヤユニッ
トにより構成されていて、同プラネタリギヤユニットの
他に切換機構を構成する切換スリーブ４５を備えてい
る。同切換機構はセンタディフアレンシャル４０の差動
機能を有効、無効に選択的に切換えるものであり、サン
ギヤ４１は第１アウトプットシャフト２２上にー体回転
可能に組付けられ、かつリングギヤ４２はトランスファ
ケース２４に対して自由状態にある。プラネタリギヤ４
３はこれら両ギヤ４１，４２に噛合している。切換スリ
ーブ４５は軸方向の摺動により連結シャフト２５のリン
グギヤ４２に対する連結と、サンギヤ４１およびキャリ
ア４４両者に対する連結とを選択的に断続する。従っ
て、当該センタディフアレンシャル４０においてはリン
グギヤ４２と、サンギヤ４１およびキャリア４４両者と
が入力要素に構成されている。

【００１２】連結機構５０はトランスミッションからの
駆動力を後輪側および前後両輪側へ選択的に伝達するも
ので、第１アウトプットシャフト２２上に回転可能に組
付けられた第１スプロケット５１、第２アウトプットシ
ャフト２３上にー体回転可能に組付けられた第２スプロ
ケット５２、これら両スプロケット５１，５２に懸装さ
れたチエーン５３および切換スリーブ５４を備えてい
る。切換スリーブ５４は軸方向の摺動により第１スプロ
ケット５１とセンタディフアレンシャル４０のキャリア
４４との連結を断続するものである。従って、センタデ
ィフアレンシャル４０においては、サンギヤ４１とキャ
リア４４が出力要素に構成されている。

【００１３】しかして、切換操作装置１０はセンタディ
フアレンシャル４０および連結機構５０を切換操作する
もので、第１および第２フォークシャフト１１，１２、
駆動モータ１３、減速歯車機構を構成する一対のギヤ１
４，１５、係合ピン１６および一対のシフトフォーク１
７，１８にて構成されている。各フォークシャフト１
１，１２はトランスファケース２４に軸方向へ摺動可能
に軸支されて互いに並列しており、また駆動モータ１３
は同トランスファケース２４のー側に組付けられて各シ
フトフォーク１１，１２のー端側に位置している。

【００１４】各フォークシャフト１１，１２は両アウト
プットシャフト２２，２３に対して並列してトランスフ
ァケース２４内に延びていて、第１フォークシャフト１
１のシャフト部１１ａ上には第１シフトフォーク１７が
組付けられ、かつ第２フォークシャフト１２のシャフト
部１２ａ上には第２シフトフォーク１８が組付けられて
いる。第１シフトフォーク１７はセンタディフアレンシ
ャル４０の切換機構を構成するスリーブ４５に常時係合
し、かつ第２シフトフォーク１８は連結機構５０の切換
機構を構成するスリーブ５４に常時係合している。

【００１５】各フォークシャフト１１，１２におけるシ
ャフト部１１ａ，１２ａのー端側には、図１および図２
に示すように略Ｕ字状の係合凹所１１ｂ，１２ｂが形成
されている。各係合凹所１１ｂ，１２ｂはシャフト部１
１ａ，１２ａに対して直交して延びていて、互いに対向
して開口している。減速歯車機構を構成する小径ギヤ１
４は駆動モータ１３の出力軸１３ａ上にー体回転可能に
組付けられ、かつ大径ギヤ１５はトランスファケース２
４に回転可能に支持されて小径ギヤ１４に噛合してお
り、同大径ギヤ１５の回転中心１５ａは両フォークシャ
フト１１，１２における係合凹所１１ｂ，１２ｂが対向
する部位の中央部に位置している。これらのギヤ１４，
１５にて構成された減速歯車機構は本発明の駆動手段に
該当するものである。

【００１６】当該減速歯車機構においては、大径ギヤ１
５に係合ピン１６が組付けられている。係合ピン１６は
本発明の係合凸起に該当するもので大径ギヤ１５の回転
中心１５ａから所定量変位して組付けられており、同ギ
ヤ１５の回転によりー体回転して図２に示す軌跡Ｌ上を
回動する。かかる係合ピン１６と各フォークシャフト１
１，１２の係合凹所１１ｂ，１２ｂとの位置関係は図２
の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す関係に設定されてい
る。

【００１７】すなわち、係合ピン１６は回転時における
各フォークシャフト１１，１２に対する直交方向の移動
成分により各係合凹所１１ｂ，１２ｂに対して選択的に
進退し、かつ軸方向の移動成分により各係合凹所１１
ｂ，１２ｂと係合して各フォークシャフト１１，１２を
選択的に移動させる位置関係に設定されていて、駆動モ
ータ１３の正逆の回転駆動により図２の（ａ）状態、
（ｂ）状態、（ｃ）状態の３つの状態を構成する。な
お、駆動モータ１３は図示しない制御装置により駆動を
制御されるもので、運転者の駆動モードの選定により正
逆方向に予め設定された回転数だけ間欠的に回転する。

【００１８】かかる構成の切換操作装置１０を備えたト
ランスファＴｆにおいては、四輪駆動車の走行に際して
副変速機構３０、センタディフアレンシャル４０および
連結機構５０の切換操作により下記の駆動モードが構成
される。図３に示すトランスファＴｆにおいては、下記
の駆動モードになっている。すなわち、副変速機構３０
においてはサンギヤ３１が連結シャフト２５に連結され
て高速駆動状態になっており、センタディフアレンシャ
ル４０においてはリングギヤ４２が連結シャフト２５に
連結されて差動機能が有効状態になっており、連結機構
５０においては第１スプロケット５１がセンタディフア
レンシャル４０のキャリア４４に連結されて駆動力が第
２アウトプットシャフト２３側へ出力可能状態になつて
いる。

【００１９】従って、図３に示すトランスファＴｆは高
速、差動機能有効、四輪駆動の駆動モードを構成してお
り、以下当該駆動モードを４ＷＤ（ＨＦ）と略称する。
かかる状態に対応する切換操作装置１０における状態は
図２の（ａ）状態である。しかして、切換操作装置１０
の駆動モータ１３を駆動して係合ピン１６を図２の
（ｂ）状態に移行させた場合には、係合ピン１６が第１
フォークシャフト１１の係合凹所１１ｂに係合した状態
で移行するため、この間の軸方向の移動成分により第１
フォークシャフト１１を図示右側へ所定量摺動させる。
これにより、センタディフアレンシャル４０の切換スリ
ーブ４５が図示右方へ摺動して連結シャフト２５とリン
グギヤ４２との連結を解除するとともに、同連結シャフ
ト２５をサンギヤ４１およびキャリア４４の両者に連結
する。

【００２０】これにより、センタディフアレンシャル４
０においてはリングギヤ４２が自由状態になるとともに
サンギヤ４１およびキャリア４４が結合状態となり、差
動機能が無効となる。従って、トランスファＴｆは高
速、差動機能無効、四輪駆動の駆動モードを構成する。
以下、当該駆動モードを４ＷＤ（ＨＬ）と略称する。か
かる状態において、切換操作装置１０の駆動モータ１３
をさらに駆動して係合ピン１６を図２の（ｃ）状態に移
行させた場合には、係合ピン１６が第１フォークシャフ
ト１１の係合凹所１１ｂから退出して第２フォークシャ
フト１２の係合凹所１２ｂ内に侵入するとともに、同係
合凹所１２ｂに係合した状態で移行するため、この間の
軸方向の移動成分により第２フォークシャフト１２を図
示左方へ所定量摺動させる。これにより、連結機構５０
の切換スリーブ５４が図示左方へ摺動して第１スプロケ
ット５１とキャリア４４との連結を解除する。

【００２１】これにより、センタディフアレンシャル４
０からの出力はサンギヤ４１からのみとなり、駆動力は
第１アウトプットシャフト２２から後輪側へ出力され
る。従って、トランスファＴｆは高速、差動機能無効、
二輪駆動の駆動モードを構成する。以下、当該駆動モー
ドを２ＷＤ（ＨＬ）と略称する。かかる状態において、
切換操作装置１０の駆動モータ１３を所定量逆回転駆動
させて係合ピン１６を図２の（ｂ）の状態に移行させる
と、トランスファは４ＷＤ（ＨＬ）の駆動モードを構成
し、かかる状態からさらに駆動モータ１３を所定量逆回
転駆動させて係合ピン１６を図２の（ａ）の状態に移行
させると、トランスファＴｆは４ＷＤ（ＨＦ）の駆動モ
ードを構成する。

【００２２】なお、副変速機構３０においては、切換機
構を構成する切換スリーブ３５の摺動により連結シャフ
ト２５に対するサンギヤ３１とキャリア３４との連結が
選択的に断続されるものであり、切換スリーブ３５は図
示しない切換操作装置により操作されて摺動するもので
ある。従って、当該トランスファＴｆにおいては、副変
速機構３０が低速状態にある場合においても、切換操作
装置１０の上記した切換操作が可能である。

【００２３】このように、当該切換操作装置１０におい
ては駆動モータ１３の駆動により係合ピン１６が大径ギ
ヤ１５の回転中心１５ａを中心として円運動し、円運動
の際に係合ピン１６は各フォークシャフト１１，１２の
係合凹所１１ｂ，１２ｂに選択的に係合するとともに、
係合状態にあるフォークシャフトを選択的に摺動させて
センタディフアレンシャル４０および連結機構５０を操
作するものである。このため、当該切換操作装置１０に
おいては、１個の駆動モータ１３と係合ピン１６とを付
加するのみで各フォークシャフト１１，１２を選択的に
摺動させる操作装置を構成することができる。

【００２４】従って、当該切換操作装置１０において
は、冒頭に記載の公報に示された操作装置のごとき駆動
軸およびドラム部材が不要であるために小型化を図るこ
とができるとともに、ドラム部材の各カム溝と係合ピン
とのごとき常に摺接している構成部材が無いために耐久
性に優れている。また、当該切換操作装置１０において
は駆動モータ１３の慣性により大径ギヤ１５の回転方向
の停止位置に誤差が生じても、係合ピン１６が各フォー
クシャフト１１，１２に対する直交方向の移動成分によ
りいずれかの係合凹所１１ｂ，１２ｂ内を進退して大径
ギヤ１５の停止位置の設定位置に対する誤差を是正する
ため、各フォークシャフト１１，１２の移動に対する駆
動モータ１３の慣性の影響を抑制し得てセンタディフア
レンシャル４０および連結機構５０の切換操作を的確に
行うことができる。

【００２５】なお、本実施例の切換操作装置１０におい
ては、センタディフアレンシャル４０および連結機構５
０の切換操作を行うように構成しているが、これらのい
ずれかを副変速機構３０に置き換えて構成することがで
きるとともに、各フォークシャフト１１，１２の軸方向
の摺動量を長く設定することによりこれら３者３０，４
０，５０をそれぞれ切換操作するように構成することが
できる。また、切換操作を行う対象物としてこれら３者
に換えて各種の作動機構を採用することができ、かつ各
種の切換モードを構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る操作装置のー実施例であるトラン
スファ用切換操作装置のー部を省略した部分切断面図で
ある。

【図２】同装置を構成するフォークシャフトと係合ピン
との関係を示す説明図である。

【図３】同装置を組込んだトランスファの概略を示すス
ケルトン図である。

【符号の説明】

１０…切換操作装置、１１，１２…フォークシャフト、
１１ｂ，１２ｂ…係合凹所、１３…駆動モータ、１４，
１５…ギヤ、１６…係合ピン、２１…インプットシャフ
ト、２２，２３…アウトプットシャフト、３０…副変速
機構、４０…センタディフアレンシャル、４５…切換ス
リーブ、５０…連結機構、５４…切換スリーブ。

フロントページの続き (72)発明者 森谷 昌弘 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 実開 昭59−87326（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−42248（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−1031（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60K 23/08 F16H 37/06 F16H 61/26

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸方向へ移動可能に軸支されて互いに並列
   する２本の操作軸と、これら各操作軸に連結しモータ駆
   動により駆動してこれら各操作軸を選択的に移動させる
   駆動手段を備え、前記各操作軸の選択的な移動によりこ
   れら各操作軸に連結した各作動機構を操作する操作装置
   において、前記各操作軸に軸方向へ直交して延びるとと
   もに互いに対向して開口する係合凹所を設け、かつ前記
   駆動手段を前記モータにて回転する回転部材と同回転部
   材の回転中心から変位して設けられ前記各操作軸の係合
   凹所に係脱する係合凸起にて構成し、同係合凸起と前記
   各操作軸の係合凹所とを、前記回転部材の回転時におけ
   る前記係合凸起の前記各操作軸に対する直交方向の移動
   成分により前記係合凸起が前記各係合凹所に対して選択
   的に進退し、かつ軸方向の移動成分により前記係合凸起
   が前記各係合凹所と係合して前記各操作軸を選択的に移
   動させる位置関係に設定したことを特徴とする操作装
   置。