JP3757000B2

JP3757000B2 - Hub clutch device

Info

Publication number: JP3757000B2
Application number: JP22120696A
Authority: JP
Inventors: 健一郎伊藤; 健郎安達; 幸治秋吉; 孝幸乗松; 勝久鈴木; 勲堀
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1995-10-31
Filing date: 1996-08-22
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2016-08-22
Also published as: JPH09226408A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、４輪駆動車の前輪に取り付け、車軸とホイールハブの間で駆動力の伝達と遮断を切り換えるハブクラッチ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パートタイム式の４輪駆動車において、前輪ハブと車軸の間にハブクラッチ装置を組み込み、ホイールに対する駆動力の伝達状態を切り換えるようにしている。
【０００３】
従来のハブクラッチ装置は、車軸に嵌合したスライドギヤを軸方向に移動自在とし、このギヤをホイールハブに対して係脱させ、係合時に車軸とホイールハブを直結した４輪駆動状態とし、離脱時は２輪駆動状態となる構造を有し、この駆動の切り換えには、圧力流体、例えばエア圧力を使用するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エア圧力でスライドギヤの移動を制御する場合、４輪駆動又は２輪駆動の何れかの状態を維持し続けるために、常時エア圧を保持する必要があり、このため、ハブやスピンドル部に設けたシールに常時圧力が作用し、該シールの摩耗がはげしく耐久性に劣るという問題がある。
【０００５】
そこで、この発明の課題は、４輪駆動と２輪駆動の切り換え時のみ切り換えに必要な時間だけ流体の圧力を作用させ、それ以外の時は流体の圧力によって結合部材を保持しておく必要をなくし、シールの耐久性を向上させることができるハブクラッチ装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明は、車軸に連結する駆動部材とホイールハブに連結する従動部材とを内外に回転可能に嵌合させ、駆動部材と従動部材の間に一方向クラッチを組み込み、前記駆動部材と従動部材の結合と切離しを圧力流体の制御によって行ない、前記駆動部材と従動部材の結合と切り離しを行なう圧力流体の作用時間をタイマーにより設定するようにしたハブクラッチ装置において、駆動部材と従動部材の間に一方向クラッチを２列に配置し、両一方向クラッチの作用方向を前進方向と後進方向の組み合せとし、駆動部材は、前進方向の一方向クラッチの内輪と常時結合し、後進方向の一方向クラッチの内輪と結合する位置と切り離す位置との間で移動するようになっている構成を採用したものである。
【００１３】
ここで、結合部材を移動させる流体は、エアの負圧又は正圧の何れか一方又は両方を使用し、４輪駆動と２輪駆動の切り換え時にのみタイマーで設定された時間だけ圧力流体を作用させ、切り換わった後は大気圧に戻す。４輪駆動状態はスプリングの押圧弾性によって保持し、２輪駆動状態は従動部材の蓋に対するマグネットの吸着によって保持する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を、図示例と共に説明する。
【００１５】
図１と図２に示す第１の実施形態において、１はハブクラッチ装置、２は４輪駆動車の前輪車軸であり、この前輪車軸２は、車両の駆動系と連結した等速ジョイント３の軸部より成っている。
【００１６】
上記前輪車軸２にはスピンドル４が外嵌し、車両のナックル５に該スピンドル４が固定支持されていると共に、スピンドル４が軸受６を介してホイールハブ８を回動自在に支持している。
【００１７】
前輪車軸２の先端部には、ハブクラッチ装置１の駆動部材である内輪９がセレーション１０を介して回転が一体で軸方向に移動自在となるよう外嵌挿され、この内輪９の外周面に外歯歯車２４を設けると共に、内輪９の外側に従動部材となる外輪１３が回転可能に外嵌し、この外輪１３は後端面が複数のボルト１４によってホイールハブ８の端面に固定され、外輪１３の内輪面に前記外歯歯車２４が噛合及び離脱自在となる内歯歯車２５が設けられている。
【００１８】
前記外輪１３の先端は一体に設けた蓋部分２６ａによって密閉され、外周を外輪１３の内周に気密状となるよう固定したダイヤフラム２７ａの内周が内輪９に気密状態で軸方向に一体動するよう結合され、外輪１３の内部はダイヤフラム２７ａによって両側が遮断された二つの気密室２９、３０になっている。
【００１９】
上記ダイヤフラム２７ａと蓋部分２６ａの対向面間に、内輪９を後退側の位置に常時押圧するスプリング３１が縮設され、蓋部分２６ａの内面側中央に、内輪９が前進側の位置にあるとき、ダイヤフラム２７ａの固定用座金２７ｂを吸着し、外歯歯車２４が内歯歯車２５から離脱した状態を保持するマグネット３３がケース３２を介して固定されている。
【００２０】
前記内輪９を移動させて２輪駆動状態と４輪駆動状態の切り換えを制御するため、ハブクラッチ装置１には、両気密室２９、３０に対して個々に連通する２経路のエア通路３４、３５が設けてある。
【００２１】
外側の気密室２９に対する第１のエア通路３５は、外輪１３に該気密室２９と連通するよう設けた通路３５ｂと、スピンドル４とホイールハブ８間の空間３５ｃと、この空間３５ｃに組込んだ軸受６内の隙間及び該空間３５ｃと連通するようスピンドル４の後端に設けた通路３５ｄとによって形成され、通路３５ｄに接続したエア配管５８が後述するエア源に接続される。
【００２２】
また、内側の気密室３０に対する第２のエア通路３４は、前輪車軸２とスピンドル４の嵌合面間に生じた隙間３４ｂと、この隙間３４ｂと連通するようスピンドル４の後端に設けた通路３４ｃとで形成され、この通路３４ｃに接続したエア配管５７がエア源に接続される。
【００２３】
なお、両気密室２９と３０は、スピンドル４の先端に螺合したナット４１と外輪１３の内周の間に組込んだオイルシール４２によって気密状態が保持され、第２の通路３５をスピンドル４とホイールハブ８の間に、第１の通路３４を前輪車軸２とスピンドル４の間に設けることにより、通路の形成にホイールハブ８内のスペースを有効に利用でき、ハブクラッチ装置１全体の小径化が可能になる。
【００２４】
第１の実施形態のハブクラッチ装置１は上記のような構成であり、４輪駆動時は、図２に示すように、内輪９を後方に移動させ、外歯歯車２４を内歯歯車２５に噛合させる。
【００２５】
これにより、前輪車軸２と外輪１３が直結された４輪駆動状態になり、エンジンブレーキも前後輪で同時に効かせることができる。
【００２６】
また、上記４輪駆動状態から２輪駆動状態に切り換えるには、密閉された外側の気密室２９内のエアを吸引し、ダイヤフラム２７ａに作用する負圧により、スプリング３１に打ち勝って内輪９を外方に移動させ、マグネット３３を蓋部分２６ａに吸着させることにより、図１の如く、外歯歯車２４を内歯歯車２５から離脱させればよい。
【００２７】
上記のように、２輪駆動状態と４輪駆動の状態の切り換えは、ダイヤフラム２７ａの両側の気密室２９又は３０の何れかに負圧又は正圧を作用させればよいと共に、２輪駆動状態はマグネット３３の蓋部分２６ａに対する吸着によって保持し、４輪駆動状態はスプリング３１の押圧力によって保持する。この第１の実施形態における２輪駆動と４輪駆動の切り換えを行なう動作制御装置は、後述する第２、第３の実施形態で説明するものを採用する。
【００２８】
次に、図３乃至図１０は、ハブクラッチ装置の第２の実施形態を示している。なお、第１の実施形態と同一部分には同一符合を用いて説明もしくは同一符合を付して説明に代える。
【００２９】
第２の実施形態のハブクラッチ装置１における前輪車軸２には、スピンドル４が外嵌し、スピンドル４がテーパ軸受６、７を介してホイールハブ８を回動自在に支持している。
【００３０】
前輪車軸２の先端部には、図４と、図５に示すように、ハブクラッチ装置１の駆動部材の一つである可動輪９が、セレーション溝１０を介して、回転が一体で軸方向に移動自在となるよう外嵌挿され、この可動輪９の外側に、駆動部材の他の一つである内輪１１が、一体に回転すると共に軸方向に可動となるようセレーション溝１２を介して外嵌挿されている。
【００３１】
上記可動輪９と内輪１１の外側に、従動部材となる外輪１３が回転可能に外嵌し、この外輪１３は後部端面が複数のボルト１４によってホイールハブ８の端面に固定され、この外輪１３の内周面と前記内輪１１の間に、該内輪１１を含む一方向クラッチ１５が組み込まれている。
【００３２】
この一方向クラッチ１５は図３と図７に示すように、内輪１１と外輪１３に対向して設けた円筒面１１ａ、１３ａ間に径の異なる２つの環状保持器１６、１７を設け、その各保持器１６、１７に設けたポケット１８、１９にそれぞれスプラグ２０を組込んで形成され、各スプラグ２０はリボンスプリング２１によって常に傾倒する方向にモーメントを受けている。
【００３３】
上記構造の一方向クラッチ１５では、内輪１１（車軸）の回転が外輪１３（ホイールハブ）の回転を上回ったときスプラグ２０が傾倒して各円筒面１１ａ、１３ａに係合し、トルクを伝達する。逆に外輪１３の回転が内輪１１の回転を上回ると各スプラグ２０に対して外輪１３がフリーランニング（オーバランニング）の状態となり、トルク伝達が行なわれない。この実施例では一方向クラッチ１５がロックする回転方向を車輌の前進走行時の回転方向となるように設定している。なお、内輪１１と外輪１３の間には、内輪１１の両端部に支持メタル２２、２３が設けてある。
【００３４】
上記一方向クラッチ１５の内輪１１の後端とテーパ軸受６の間に、スピンドル４に外嵌するナット４１を設け、このナット４１と外輪１３の後端部内周面との間にオイルシール４２が組み込まれている。
【００３５】
前記可動輪９は、前輪車軸２及び内輪１１に対して軸方向に移動自在となり、この可動輪９の先端部外周面に外歯歯車２４が設けられ、外輪１３の内周面で一方向クラッチ１５に近接する位置に内歯歯車２５が設けられ、可動輪９を軸方向に移動させることにより、外歯歯車２４は、内歯歯車２５と噛合する位置と離脱する位置とに変化することになる。
【００３６】
前記外輪１３の先端側開口は磁性金属材料を用いた蓋２６によって密閉され、該外輪１３の先端側内部に結合部材となるスライダー２７が軸方向に摺動自在となるよう嵌挿されている。
【００３７】
このスライダー２７は、可動輪９と軸方向に一体動するよう固定化され、その外周面に設けたシールリング２８が外輪１３の内周面に摺接し、外輪１３内で該スライダー２７の前後に遮断した圧力室２９、３０を形成している。
【００３８】
上記スライダー２７と蓋２６の対向面間には、スライダー２７を介して可動輪９を常時外歯歯車２４が内歯歯車２５に噛合する方向の移動弾性を付勢するスプリング３１が縮設され、このスライダー２７の中央部分で蓋２６と対向する面に収納ケース３２を介してマグネット３３が取り付けられている。
【００３９】
このマグネット３３は、スライダー２７が外方に移動して内歯歯車２５から外歯歯車２４が離脱した位置にあるとき、蓋２６に吸着するようになっており、このときマグネット３３は、圧縮したスプリング３１の反撥力に打ち勝ってスライダー２７を保持する磁力に設定されている。
【００４０】
前記蓋２６の中央部分には、ピンケース３８が貫通状に固定され、このケース３８でピン３９を軸方向に移動自在となるよう気密状に支持し、２輪駆動状態時にエア通路などでのエアもれで故障した場合、ドライバーがピン３９を押し込むと、該ピン３９で収納ケース３２を介してマグネット３３を蓋２６から強制的に引き離し、スプリング３１で外歯歯車２４を内歯歯車２５に噛み合わせた４輪駆動状態にするフェールセーフ機能をもたせている。
【００４１】
前記スライダー２７を負圧の作用で移動させて２輪駆動状態と４輪駆動状態の切り換えを行なうため、２つのエア通路が設けられている。
【００４２】
第１のエア通路３５は、外側の気密室２９と連通し、４輪駆動状態のスライダー２７を２輪駆動状態に切り換えるためのものであり、図３乃至図６の如く、外輪１３を軸方向に貫通し、外側の気密室２９と蓋２６の切欠部３５ａを介して連通する通路３５ｂと、スピンドル４とホイールハブ８の間の空間３５ｃと、スピンドル４の後端に該空間３５ｃと連通するよう設けた通路３５ｄとによって形成されている。
【００４３】
また、第２のエア通路３４は、可動輪９と内輪１１の嵌合するセレーション溝１２間に生じ、内側の気密室３０と連通する隙間３４ａと、前輪車軸２とスピンドル４の嵌合面間に生じた隙間３４ｂと、スピンドル４の後端にこの隙間３４ｂと連通するよう設けた通路３４ｃとによって形成され、内側の気密室３０に負圧を作用させることにより、２輪駆動状態のスライダー２７を４輪駆動状態の位置に切り換えることになる。
【００４４】
図８は、上記した第１、第２のエア通路３４、３５と接続され、スライダー２７の２輪駆動状態と４輪駆動状態の切り換えを制御する動作制御装置を示している。
【００４５】
図８に示す制御装置において、負圧源５１は、エンジンのインテークマニホールドやポンプ、コンプレッサであり、負圧源５１と接続した負圧パイプ５２は途中にチェックバルブ５３と負圧タンク５４が設けられ、二又に分岐した先端側は第１の電磁弁５５と第２の電磁弁５６に各々接続されている。
【００４６】
上記負圧源５１としてインテークマニホールドを用いる場合、エンジンの加速時に負圧が得られないので、負圧タンク５４は、負圧エアの不足発生を防止するために有効である。
【００４７】
第１の電磁弁５５は、２輪駆動状態から４輪駆動状態への切り換えを行なうためのものであり、この電磁弁５５から分岐した第１パイプ５７の先端は、ハブクラッチ装置における第２のエア通路３４とスピンドル４の後端の通路３４ｃの部分で接続されている。
【００４８】
また、第２の電磁弁５６は４輪駆動状態から２輪駆動状態への切り換えを行なうためのものであり、この電磁弁５６から分岐した第２パイプ５８の先端は、ハブクラッチ装置における第１のエア通路３５とスピンドル４の後端の通路３５ｄの部分で接続されている。
【００４９】
上記、両電磁弁５５、５６の出側には大気圧用のパイプ５９が接続され、第１の電磁弁５５は、通電時に負圧パイプ５２と第１パイプ５７を連通させ、通電が切れると負圧パイプ５２と第１パイプ５７の連通を遮断し、第１パイプ５７と大気圧用のパイプ５９を接続する。
【００５０】
また、第２の電磁弁５６は、通電時に負圧パイプ５２と第２パイプ５８を連通させ、通電が切れると負圧パイプ５２と第２パイプ５８の連通を遮断し、第２パイプ５８と大気圧用のパイプ５９を接続することになる。
【００５１】
両電磁弁５５、５６を別個に作動させるため、電源６０と両電磁弁５５、５６を接続する回路の途中に、切り換え用のハブロックスイッチ６１と、第１の電磁弁５５用の第１のタイマー６２と第２の電磁弁５６用の第２のタイマー６３とが設けられ、前記スイッチ６１の操作によって両電磁弁５５、５６への通電を切り換えると共に、タイマー６２、６３は、２輪駆動状態と４輪駆動状態の相互の切り換えに必要な時間だけスライダー２７に負圧が作用するように、通電時間が設定されている。
【００５２】
この発明の第２の実施形態のハブクラッチ装置は上記のような構成であり、次に、この装置を用いた車輪の走行状態について説明する。
【００５３】
２駆走行状態では、図３と図４に示すように、マグネット３３を蓋２６に吸着させ、スプリング３１を圧縮してスライダー２７と可動輪９を外側に移動させ、外歯歯車２４を内歯歯車２５から離脱した状態にしておく。
【００５４】
この状態では一方向クラッチ１５がフリーランニングし、車軸（駆動部材）とホイールハブ（従動部材）が完全に切離された状態になるため、ホイールハブのトルクが、車軸に伝達されない。
【００５５】
このため、トランスファより動力を切離された前輪車軸２には、エンジン及びタイヤの両方から駆動力が伝わらず、後輪だけの２輪走行になるため、トランスファから前輪車軸までの駆動系を停止させることができる。
【００５６】
図８はこのときの動作制御装置の状態を示し、第１、第２両電磁弁５５、５６は通電切れにより、スプールが負圧パイプ５２に対して第１、第２パイプ５７及び５８の連通を遮断する位相にあり、これにより、第１、第２エア通路３４、３５と気密室２９、３０は共に大気圧となっている。
【００５７】
次に、上記２駆走行状態から直結された４駆走行に切り換えるには、図９のように、ハブロックスイッチ６１を４輪駆動側にすると、第１のタイマー６２を介して第１の電磁弁５５に通電となり、該電磁弁５５は負圧パイプ５２と第１パイプ５７を連通させ、負圧源５１の負圧が第１パイプ５７を通り、第２のエア通路３４から内側の気密室３０に作用する。
【００５８】
図５のように第２エア通路３４によって密封された気密室３０内のエアを吸引すると、スライダー２７に作用する負圧により、該スライダー２７をマグネット３３の吸着力に打ちかって蓋２６から引き離し、スプリング３１の押圧力とによって該スライダー２７と可動輪９を内方へ移動させ、外歯歯車２４を外輪１３の内歯歯車２５に噛合させる。これにより、前輪車軸２と外輪１３が直結された４輪駆動状態になり、エンジンブレーキも前後輪で同時に効かせることができる。
【００５９】
タイマー６２の設定時間経過後は、第１の電磁弁５５に対する通電が遮断され、該電磁弁５５は負圧パイプ５２と第１パイプ５７の連通を遮断すると共に、第１パイプ５７と大気側のパイプ５９を連通した位相となり、圧力室３０内は大気圧となる。
【００６０】
また、上記直結された４輪駆動状態から２輪駆動状態に切り換えるには、図１０に示すように、ハブロックスイッチ６１を２輪駆動側に切り換える。これによって、第２のタイマー６３を介して第２の電磁弁５６に通電となり、この電磁弁５６は負圧パイプ５２と第２パイプ５８を連通する位相となり、負圧源５１の負圧が第２パイプ５８から第１のエア通路３５を通って外側の気密室２９に作用する。
【００６１】
外側の気密室２９に作用する負圧により、スライダー２７と可動輪９をスプリング３１に打ち勝って外方に移動させ、マグネット３３を蓋２６に吸着させることにより、外歯歯車２４を内歯歯車２５から離脱させればよい。
【００６２】
第２のタイマー６３は設定した時間の経過後に第２の電磁弁５６への通電を切り、該電磁弁５６は負圧パイプ５２と第２パイプ５８の連通を遮断し、第２パイプ５８とパイプ５９を連通して気密室２９内を大気圧にする。
【００６３】
上記のように２輪駆動状態と４輪駆動状態の切り換えは、スライダー２７の両側の気密室２９又は３０の何れかに負圧を作用させればよいと共に、２輪駆動状態はマグネット３３の蓋２６に対する吸着によって保持し、４輪駆動状態はスプリング３１の押圧力によって保持する。
【００６４】
従って、切り換え動作後において、負圧を作用させる必要はなく、切り換わった後はエア通路や気密室２９、３０を大気圧に戻るように設定できるので、ハブ部シールやスピンドル部シールに作用する圧力が短時間ですみ、これらのシール及びシールリング２８の耐久性を向上させることができる。
【００６５】
なお、タイマー６２、６３及び電磁弁５５、５６は両側同時に動作しないと共に、動作中にハブロックスイッチ６１の切り換えを行っても、最後にスイッチがある方の動作を行なう。
【００６６】
図１１と図１２に示す第３の実施形態は、動作制御装置の異なった構造を示している。
【００６７】
先の第２の実施形態において、２輪駆動状態と４輪駆動状態の切り換えを負圧によって行なうと共に、タイマー６２、６３によって切り換え時のみ負圧が作動するようにして、シールの耐久性、汚水の浸入防止を図っている。
【００６８】
ここで、切り換え時の作動時間に制限があるため、負圧パイプ５２の途中に負圧タンク５４を設けて負圧の安定供給を行なうようにしているが、負圧源５１がエンジンのインテークマニホールドの場合、例えばエアコンが作動しているような最悪の条件では負圧が不足し、切り換えが行なえない事態が発生する場合がある。
【００６９】
そこで、第３の実施形態では、２輪駆動状態と４輪駆動状態の切り換え時にエアコンのスイッチを切り、負圧量を確保すると共に、切り換え後にエアコンのスイッチを入れるようにしている。
【００７０】
図１１に示す例は、２輪駆動状態から４輪駆動状態への切り換え時にのみエアンコンのスイッチを切るようにしたものであり、４輪駆動状態への切り換えを行なう第１のタイマー６２と第１の電磁弁５５の間と、エアコン制御回路１００をリレーまたは制御回路１０１を介して電気的に接続し、４輪駆動状態への切り換え時に第１のタイマー６２が作動している間、リレーまたは制御回路１０１への通電となり、エアコン制御回路１００のエアコンスイッチを切り、インテークマニホールド５１の負圧量を確保し、４輪駆動への切り換え動作が確実に得られるようにしている。
【００７１】
また、第１のタイマー６２が設定時間後にオフとなってリレーまたは制御回路１０１への通電が切れると、エアコン制御回路１００のエアコンスイッチが入り、エアコンを作動させることになる。
【００７２】
図１２に示す例は、２輪駆動と４輪駆動の何れの切り換えにも、切り換え時にエアコンのスイッチを切るようにしたものであり、第１のタイマー６２と第１の電磁弁５５の間及び第２のタイマー６３と第２の電磁弁５６の間の各々を、リレーまたは制御回路１０１を介してエアコン制御回路１００に接続している。この例では、２輪駆動、４輪駆動の切り換え時に、タイマー６２、６３が作動している間だけ、エアコンのスイッチを切ることになる。
【００７３】
次に、図１３乃至図１５に示す第４の実施形態は、２駆走行と４駆走行の切り換えを負圧と正圧の供給を切り換えることによって行なうようにしたものであり、ハブクラッチ装置の基本構造は先の第２の実施形態と同様であり、動作制御装置の構造が異なっている。
【００７４】
なお、ハブクラッチ装置及び動作制御装置において、第２及び第３の実施形態と同一部分については同一符号を付して説明に代える。以下の各実施形態についても同様である。
【００７５】
負圧パイプ５２の先端に位置する第１の電磁弁５５に接続したパイプ７１が第２のエア通路３４と接続され、第１のエア通路３５及び該電磁弁５５に大気圧用のパイプ７２が接続されている。
【００７６】
負圧パイプ５２の途中に設けた第２の電磁弁５６には、コンプレッサ等の正圧源７３が正圧パイプ７４を介して接続されている。
【００７７】
第１の電磁弁５５は、非通電時、負圧パイプ５２とパイプ７１の連通を遮断し、パイプ７１と大気圧用のパイプ７２を連通させ、通電時は負圧パイプ５２とパイプ７１を接続する動作を行なう。
【００７８】
また第２の電磁弁５６は、非通電時、負圧パイプ５２と正圧パイプ７４の連通を遮断し、通電時には正圧パイプ７４と負圧パイプ５２の上流側とを遮断し、下流側と連通させる動作を行なう。
【００７９】
この発明の第４の実施の形態は上記のような構成であり、図３と図４に示した２駆走行状態で、動作制御装置は、図１３の如く、第１の電磁弁５５は負圧パイプ５２とパイプ７１の連通を遮断し、第２の電磁弁５６は負圧パイプ５２と正圧パイプ７４の連通を遮断している。
【００８０】
従って、スライダー２７の両側の気密室２９、３０は大気圧になっている。
【００８１】
２駆走行状態から４駆走行に切り換えるには、図１４のように、ハブロックスイッチ６１を４輪駆動側にすると、第１のタイマー６２を介して第１の電磁弁５５に通電となり、該電磁弁５５は負圧パイプ５２とパイプ７１を連通させ、負圧源５１の負圧が第２のエア通路３４から内側の気密室３０に作用し、スライダー２７と可動輪９を４輪駆動状態の位置に移動させる。
【００８２】
タイマー６２の設定時間の経過後に第１の電磁弁５５は通電が切れるため、負圧パイプ５２とパイプ７１の連通を遮断し、パイプ７１と７２を接続するので、気密室３０内は大気圧になる。
【００８３】
次に、４駆走行状態から２駆走行に切り換えるには図１５のように、ハブロックスイッチ６１を４輪駆動側にすると、第２のタイマー６３を介して両電磁源５５、５６への通電となり、第１の電磁弁５５は負圧パイプ５２とパイプ７１を連通させ、第２の電磁弁５６は正圧パイプ７４と負圧パイプ５２の下流側を連通させる。
【００８４】
これにより、正圧源７３の正圧エアが負圧パイプ５２の下流側とパイプ７１を通って気密室３０内に流入し、スライダー２７を外方に押圧することにより２駆走行状態の位置に移動させ、タイマー６３の設定時間経過後に両電磁弁５５、５６に対する通電切れとなり、第１の電磁弁５５は負圧パイプ５２とパイプ７１の連通を遮断し、パイプ７１とパイプ７２を接続する第２の電磁弁５６は正圧パイ７４と負圧パイプ５２の連通を遮断するため、気密室３０は大気圧になる。
【００８５】
図１６と図１７は、ハブクラッチ装置の構造が異なる第５の実施形態を示し、動作制御装置は、第２や第３の実施形態と同様の構造が用いられる。以下の各実施形態についても同様である。
【００８６】
この第５の実施形態は、前輪車軸２にセレーション溝１０を介して内輪１１を回転が一体で軸方向に移動自在となるよう直接外嵌装し、この内輪１１の外周面と外輪１３の内周面の間に一方向クラッチ１５を直接組込み、該クラッチ１５は、内歯歯車２５で一端側が支持され、他端側はオイルシール４２との間に設けたメタル８１と止め輪８２及び間座８３で支持され、軸方向に移動しないよう外輪１３に固定されている。なお、メタル８１にはエア通路３４の一部となる通孔８４が設けられている。
【００８７】
従って、内輪１１は、スライダー２７と一体に移動するとき、一方向クラッチ１５に対して軸方向に移動し、外周に設けた外歯歯車２４が内歯歯車２５に対して結合する位置と切り離す位置の何れかに保持される。
【００８８】
図１７（Ａ）は２駆走行状態を示し、マグネット３３が蓋２６に吸着し、スプリング３１を圧縮してスライダー２７と内輪１１が外側に移動し、外歯歯車２４が内歯歯車２５から離脱している。
【００８９】
この状態では、一方向クラッチ１５がフリーランニングし、トランスファより動力を切離された前輪車軸２には、エンジン及びタイヤからの駆動力が伝わらず、後輪だけの２駆走行になる。
【００９０】
図１７（Ｂ）は、４駆走行状態を示し、スライダー２７と内輪１１が内側に移動してマグネット３３が蓋２６から離脱し、外歯歯車２４が内歯歯車２５に噛合して前輪車軸２と外輪１３を直結し、この状態がスプリング３１によって保持される。
【００９１】
上記の２駆走行と４駆走行の相互の切り換えは、第２の実施形態で説明した動作制御装置によって行なわれる。
【００９２】
図１８と図１９は、ハブクラッチ装置の第６の実施形態を示し、基本的には先の第５の実施形態と同様の構造であるが、この第６の実施形態では、内輪１１とスピンドル４の先端の間にスプリング８５を縮設し、両側のスプリング３１と８５により、内輪１１の噛合い位置と切り離し位置の保持が行なえるようにしている。
【００９３】
なお、内輪１１とスピンドル４間に縮設するスプリング８５の弾性は、スライダー２７と蓋２６の間に縮設したスプリング３１の弾性よりも小さく設定されている。
【００９４】
図１９（Ａ）は２駆走行状態を示し、第４の実施形態における図１７（Ａ）に対応し、また図１９（Ｂ）は４駆走行状態を示し、同じく図１７（Ｂ）に対応している。
【００９５】
図２０と図２１に示すハブクラッチ装置の第７の実施形態は、内輪１１と一体に一方向クラッチ１５が移動するタイプであり、内輪１１の外径面と外輪１３の内径面の間に一方向クラッチ１５を介在させ、内輪１１に外嵌固定したメタル軸受８６と外歯歯車２４の間で軸方向に固定化し、内輪１１と一体に移動するようにしている。
【００９６】
この第７の実施形態では、内輪１１の切り離し位置を保持するマグネット３３を蓋２６に固定すると共に、スライダー２７の外周部と蓋２６の内径部の間にベローズ８７を設け、気密室２９と３０を遮断している。
【００９７】
図２０は、スライダー２７と内輪１１が外側に移動し、外歯歯車２４が内歯歯車２５から切り離された２駆走行状態を示し、図２１は、スライダー２７と内輪１１が内側に移動し、外歯歯車２４が内歯歯車２５に噛み合った４駆走行状態を示している。
【００９８】
次に、図２２と図２３に示すハブクラッチ装置の第８の実施形態は、先に述べた第２の実施形態における外歯歯車２４と内歯歯車２５を省き、これに代えて、一方向クラッチを２個用い、前進方向と後進方向に配列したものである。
【００９９】
第８の実施形態において、前輪車軸２にセレーション溝１０を介して外嵌装した可動輪９を円筒状に形成し、この可動輪９の外側に各々独立して回転可能な２個の内輪１１ｂと１１ｃを同軸心状に並べて配置し、両内輪１１ｂと１１ｃは、内周寄りに通孔８４を有する支持メタル８８と止め輪８９で軸方向に移動しないように外輪１３側で保持されている。
【０１００】
外側に位置する第１の内輪１１ｂと外輪１３の間に、前進方向に作用する一方向クラッチ１５ａが組み込まれ、内側に位置する第２の内輪１１ｃと外輪１３の間に後進方向に作用する一方向クラッチ１５ｂが組み込まれている。
【０１０１】
前記可動輪９の外径面と両内輪１１ｂ、１１ｃの内径面とには、回転方向に結合すると共に、可動輪９の軸方向への移動を許容するセレーション溝８９が形成されている。このセレーション溝８９には、前進方向の一方向クラッチ１５ａと後進方向の一方向クラッチ１５ｂがトルク循環を起こさないよう、回転方向すきまが設けられている。該回転方向すきまは、一方向クラッチ１５ａ、１５ｂのスプラグ弾性変位量より大きくなるよう設定されている。
【０１０２】
なお、この第８の実施形態では、先の第６の実施形態と同様、可動輪９と支持メタル８８の間に、２駆走行状態への復帰用となるスプリング８５が縮設されている。
【０１０３】
図２２と図２３（Ａ）は２駆走行状態を示し、外方に移動したスライダー２７のマグネット３３が蓋２６に吸着し、スプリング８５で押されて外側に位置する可動輪９は、第１の内輪１１ｂと結合し、第２の内輪１１ｃとは結合が解かれた状態となる。
【０１０４】
この状態では、後進方向に作用する第２の一方向クラッチ１５ｂと前輪車軸２は完全に切離され、かつ、第１の内輪１１ｂは前輪車軸２に結合されるが、第１の内輪１１ｂと外輪１３の間に組み込んだ第１の一方向クラッチ１５ａは、フリーランニングし、ホイールハブのトルクが前輪車軸２に伝達されない２駆走行になると共に、トランスファを４輪駆動に切り換えると、第１の一方向クラッチ１５ａによって前輪にトルクが伝達され、前輪が駆動軸の回転を上回ったときフリーランニングしてパートタイム４輪駆動となる。
【０１０５】
図２３（Ｂ）は４駆走行に切り換えた状態を示し、マグネット３３が蓋２６から離脱してスライダー２７と可動輪９は内側へ移動し、可動輪９は第１と第２の両内輪１１ｂと１１ｃにわたって結合し、この状態がスプリング３１で保持される。
【０１０６】
図２３（Ｂ）のように、可動輪９が両内輪１１ｂと１１ｃに結合されると、前輪車軸２と両内輪１１ｂ、１１ｃは直結され、第１の一方向クラッチ１５ａで４輪駆動状態になり、第２の一方向クラッチ１５ｂの作用でエンジンブレーキも前後輪で同時に動かせることができる。
【０１０７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によると、２輪駆動状態と４輪駆動状態の切り換えを行なう圧力流体の作用時間をタイマーで設定したので、切り換え操作時のみ圧力流体を使用し、切り換わった後は大気圧に戻すことができ、このため圧力流体を使用する時間が短時間ですみ、ハブ部シールやスピンドル部シール、結合部材のシールの耐久性に問題がなくなり、従来のシールがそのまま使用できる。
【０１０８】
また、この発明のハブクラッチ装置を４輪駆動車の前輪と車軸間に組込むことにより、前輪駆動系を切離した状態で２駆走行できると共に、４駆走行時には前後輪を直結することができ、燃費と静粛性に優れ、路面の変化に正確に対応できる４輪走行を実現できる効果がある。
【０１０９】
更に、２輪駆動状態と４輪駆動状態の切り換えを行なう圧力流体の作用時間をタイマーで設定したハブクラッチ装置において、駆動部材と従動部材の間に一方向クラッチを２列に配置し、両一方向クラッチの作用方向を前進方向と後進方向の組み合せとし、駆動部材は、前進方向の一方向クラッチの内輪と常時結合し、後進方向の一方向クラッチの内輪と結合する位置と切り離す位置との間で移動するようにしたので、ホイールハブのトルクが前輪車軸に伝達されない２駆走行と、トランスファを４輪駆動に切り換えると、第１の一方向クラッチによって前輪にトルクが伝達され、前輪が駆動軸の回転を上回ったときフリーランニングするパートタイム４輪駆動と、第１の一方向クラッチで４輪駆動状態になると、第２の一方向クラッチの作用でエンジンブレーキも前後輪で同時に動かせることができる走行状態が得られることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】４輪駆動車に対するハブクラッチ装置の第１の実施形態を示す２輪駆動状態の縦断面図
【図２】同上の４輪駆動状態を示す縦断面図
【図３】４輪駆動車に対するハブクラッチ装置の第２の実施形態の装着例を示す縦断面図
【図４】同上要部を拡大した２輪駆動状態の縦断面図
【図５】同上要部を拡大した４輪駆動状態の縦断面図
【図６】図３の矢印VI−VIに沿う縦断面図
【図７】一方向クラッチの構造とスプラグを示す縦断面図
【図８】動作制御装置の説明図
【図９】同上の４輪駆動への切り換え時の状態を示す説明図
【図１０】同上の２輪駆動への切り換え時の状態を示す説明図
【図１１】第３の実施形態である動作制御装置の説明図
【図１２】同上の他の例を示す説明図
【図１３】第４の実施形態である動作制御装置の他の例を示す説明図
【図１４】同上の４輪駆動への切り換え時の状態を示す説明図
【図１５】同上の２輪駆動への切り換え時の状態を示す説明図
【図１６】第５の実施形態であるハブクラッチ装置縦断面図
【図１７】（Ａ）は同上の２輪駆動への切り換え状態を示す要部の拡大断面図、（Ｂ）は同４輪駆動への切り換え状態を示す要部の拡大断面図
【図１８】第６の実施形態であるハブクラッチ装置の縦断面図
【図１９】（Ａ）は同上の２輪駆動への切り換え状態を示す要部の拡大断面図、（Ｂ）は同４輪駆動への切り換え状態を示す要部の拡大断面図
【図２０】第７の実施形態であるハブクラッチ装置の縦断面図
【図２１】同上の４輪駆動への切り換え状態を示す縦断面図
【図２２】第８の実施形態であるハブクラッチ装置の縦断面図
【図２３】（Ａ）は同上の２輪駆動への切り換え状態を示す要部の拡大縦断面図、（Ｂ）は４輪駆動への切り換え状態を示す要部の拡大縦断面図
【符号の説明】
１ハブクラッチ装置
２前輪車軸
４スピンドル
８ホイールハブ
９可動輪
１１、１１ｂ、１１ｃ内輪
１３外輪
１５、１５ａ、１５ｂ一方向クラッチ
２０スプラグ
２４外歯歯車
２５内歯歯車
２６蓋
２７スライダー
２８シールリング
２９、３０室
３１スプリング
３３マグネット
３４第２エア通路
３５第１エア通路
５１負圧源
５２負圧パイプ
５３チェックバルブ
５４負圧タンク
５５第１の電磁弁
５６第２の電磁弁
６０電源
６１ハブロックスイッチ
６２タイマー
６２第１のタイマー
６３第２のタイマー
７３正圧源
７４正圧パイプ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hub clutch device that is attached to a front wheel of a four-wheel drive vehicle and switches between transmission and interruption of driving force between an axle and a wheel hub.
[0002]
[Prior art]
In a part-time four-wheel drive vehicle, a hub clutch device is incorporated between the front wheel hub and the axle so that the transmission state of the driving force to the wheel is switched.
[0003]
In the conventional hub clutch device, the slide gear fitted to the axle is movable in the axial direction, the gear is engaged with and disengaged from the wheel hub, and the four-wheel drive state in which the axle and the wheel hub are directly connected when engaged, At the time of separation, it has a structure in which it is in a two-wheel drive state, and a pressure fluid, for example, air pressure, is used for switching the drive.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the movement of the slide gear is controlled by the air pressure, it is necessary to always maintain the air pressure in order to keep either the four-wheel drive or the two-wheel drive. There is a problem in that pressure is always applied to the seal provided on the surface, and wear of the seal is severe and inferior in durability.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to apply the fluid pressure only for the time required for switching only when switching between the four-wheel drive and the two-wheel drive, and to maintain the coupling member by the fluid pressure at other times. Another object of the present invention is to provide a hub clutch device that can improve the durability of the seal.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
To solve the above problem, According to the present invention, a driving member connected to an axle and a driven member connected to a wheel hub are rotatably fitted in and out, a one-way clutch is incorporated between the driving member and the driven member, and the driving member and the driven member In a hub clutch device in which coupling and disengagement are performed by controlling the pressure fluid, and the operation time of the pressure fluid for coupling and decoupling the drive member and the driven member is set by a timer, the hub clutch device is arranged between the drive member and the driven member. Two-way clutches are arranged in two rows, the acting direction of both one-way clutches is a combination of the forward direction and the reverse direction, and the drive member is always coupled with the inner ring of the one-way clutch in the forward direction, It moves between the position where it joins with the inner ring and the position where it separates The configuration is adopted.
[0013]
Here, as the fluid for moving the coupling member, either one or both of negative pressure and positive pressure of air is used, and the pressure fluid is applied for the time set by the timer only when switching between four-wheel drive and two-wheel drive. After switching, return to atmospheric pressure. The four-wheel drive state is held by the spring elasticity of the spring, and the two-wheel drive state is held by the magnet attracting the lid of the driven member.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below together with illustrated examples.
[0015]
In the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, 1 is a hub clutch device, 2 is a front wheel axle of a four-wheel drive vehicle, and the front wheel axle 2 is a constant velocity joint 3 connected to a drive system of the vehicle. It consists of a shaft.
[0016]
A spindle 4 is fitted on the front wheel axle 2, and the spindle 4 is fixedly supported on a knuckle 5 of the vehicle, and the spindle 4 rotatably supports a wheel hub 8 via a bearing 6.
[0017]
An inner ring 9 that is a driving member of the hub clutch device 1 is externally fitted and inserted into a front end portion of the front wheel axle 2 via a serration 10 so that the rotation is integrally movable in the axial direction. An external gear 24 is provided, and an outer ring 13 serving as a driven member on the outer side of the inner ring 9 is rotatably fitted. A rear end surface of the outer ring 13 is fixed to an end surface of the wheel hub 8 by a plurality of bolts 14. An internal gear 25 is provided on the inner ring surface of the outer gear 24 so that the external gear 24 can be engaged and disengaged.
[0018]
The front end of the outer ring 13 is hermetically sealed by an integrally provided lid portion 26a, and the inner periphery of a diaphragm 27a whose outer periphery is fixed to the inner periphery of the outer ring 13 is integrally moved in the axial direction in an airtight state to the inner ring 9. The outer ring 13 has two hermetic chambers 29 and 30 which are blocked on both sides by a diaphragm 27a.
[0019]
When the spring 31 that constantly presses the inner ring 9 to the backward position is contracted between the opposing surfaces of the diaphragm 27a and the lid part 26a, and the inner ring 9 is in the forward side position at the center of the inner surface side of the lid part 26a. A magnet 33 that holds the fixing washer 27b of the diaphragm 27a and keeps the external gear 24 detached from the internal gear 25 is fixed via a case 32.
[0020]
In order to control the switching between the two-wheel drive state and the four-wheel drive state by moving the inner ring 9, the hub clutch device 1 includes two air passages 34 that communicate with the airtight chambers 29 and 30, respectively. 35 is provided.
[0021]
The first air passage 35 for the outer airtight chamber 29 is incorporated in the passage 35b provided in the outer ring 13 so as to communicate with the airtight chamber 29, the space 35c between the spindle 4 and the wheel hub 8, and the space 35c. An air pipe 58 formed by a gap in the bearing 6 and a passage 35d provided at the rear end of the spindle 4 so as to communicate with the space 35c is connected to an air source which will be described later.
[0022]
The second air passage 34 for the inner hermetic chamber 30 is a passage 34b formed between the front wheel axle 2 and the fitting surface of the spindle 4 and a passage provided at the rear end of the spindle 4 so as to communicate with the gap 34b. 34c and an air pipe 57 connected to the passage 34c is connected to an air source.
[0023]
The airtight chambers 29 and 30 are kept airtight by a nut 41 screwed into the tip of the spindle 4 and an oil seal 42 incorporated between the inner periphery of the outer ring 13 and the second passage 35 is connected to the spindle 4. By providing the first passage 34 between the front wheel axle 2 and the spindle 4 between the wheel hub 8 and the wheel hub 8, the space in the wheel hub 8 can be effectively used for forming the passage, and the small diameter of the hub clutch device 1 as a whole. Can be realized.
[0024]
The hub clutch device 1 according to the first embodiment is configured as described above. When four wheels are driven, the inner ring 9 is moved rearward and the external gear 24 is changed to the internal gear 25 as shown in FIG. Engage.
[0025]
Thus, a four-wheel drive state in which the front wheel axle 2 and the outer wheel 13 are directly connected is achieved, and the engine brake can be applied to the front and rear wheels simultaneously.
[0026]
In order to switch from the four-wheel drive state to the two-wheel drive state, the air in the sealed outer airtight chamber 29 is sucked and the spring 31 is overcome by the negative pressure acting on the diaphragm 27a, and the inner ring 9 is removed. The external gear 24 may be detached from the internal gear 25 as shown in FIG. 1 by moving the magnet 33 toward the lid portion 26a.
[0027]
As described above, the two-wheel drive state and the four-wheel drive state can be switched by applying a negative pressure or a positive pressure to either one of the airtight chambers 29 or 30 on both sides of the diaphragm 27a and the two-wheel drive state. Is held by attracting the magnet 33 to the lid portion 26a, and the four-wheel drive state is held by the pressing force of the spring 31. As the operation control device for switching between the two-wheel drive and the four-wheel drive in the first embodiment, the one described in the second and third embodiments described later is adopted.
[0028]
Next, FIGS. 3 to 10 show a second embodiment of the hub clutch device. Note that the same parts as those in the first embodiment are described using the same reference numerals, or are given the same reference numerals and replaced with the description.
[0029]
A spindle 4 is externally fitted to the front wheel axle 2 in the hub clutch device 1 of the second embodiment, and the spindle 4 rotatably supports a wheel hub 8 via taper bearings 6 and 7.
[0030]
As shown in FIGS. 4 and 5, a movable wheel 9, which is one of the drive members of the hub clutch device 1, rotates integrally with the front wheel axle 2 through a serration groove 10 in the axial direction. The inner ring 11, which is another driving member, is integrally rotated on the outside of the movable wheel 9 via the serration groove 12 so as to rotate integrally and move in the axial direction. Externally inserted.
[0031]
An outer ring 13 serving as a driven member is rotatably fitted on the outside of the movable wheel 9 and the inner ring 11, and the outer end of the outer ring 13 is fixed to the end face of the wheel hub 8 by a plurality of bolts 14. A one-way clutch 15 including the inner ring 11 is incorporated between the inner peripheral surface and the inner ring 11.
[0032]
As shown in FIGS. 3 and 7, the one-way clutch 15 is provided with two annular cages 16 and 17 having different diameters between cylindrical surfaces 11a and 13a provided to face the inner ring 11 and the outer ring 13, respectively. Sprags 20 are formed in pockets 18 and 19 provided in the cages 16 and 17, respectively, and each sprag 20 receives a moment in a direction in which it is always tilted by a ribbon spring 21.
[0033]
In the one-way clutch 15 having the above structure, when the rotation of the inner ring 11 (axle) exceeds the rotation of the outer ring 13 (wheel hub), the sprag 20 tilts and engages with the cylindrical surfaces 11a and 13a to transmit torque. . Conversely, when the rotation of the outer ring 13 exceeds the rotation of the inner ring 11, the outer ring 13 enters a free running (overrunning) state with respect to each sprag 20, and torque transmission is not performed. In this embodiment, the rotational direction in which the one-way clutch 15 is locked is set to be the rotational direction during forward traveling of the vehicle. In addition, between the inner ring 11 and the outer ring 13, support metals 22 and 23 are provided at both ends of the inner ring 11.
[0034]
A nut 41 that is externally fitted to the spindle 4 is provided between the rear end of the inner ring 11 of the one-way clutch 15 and the taper bearing 6, and an oil seal 42 is provided between the nut 41 and the inner peripheral surface of the rear end portion of the outer ring 13. It has been incorporated.
[0035]
The movable wheel 9 is axially movable with respect to the front wheel axle 2 and the inner ring 11, and an external gear 24 is provided on the outer peripheral surface of the distal end portion of the movable wheel 9, and a one-way clutch is formed on the inner peripheral surface of the outer ring 13. The internal gear 25 is provided at a position close to 15, and by moving the movable wheel 9 in the axial direction, the external gear 24 is changed into a position where the external gear 24 meshes with and a position where the external gear 24 disengages. Become.
[0036]
The opening on the front end side of the outer ring 13 is sealed with a lid 26 made of a magnetic metal material, and a slider 27 serving as a coupling member is fitted inside the outer ring 13 so as to be slidable in the axial direction.
[0037]
The slider 27 is fixed so as to move integrally with the movable wheel 9 in the axial direction. A seal ring 28 provided on the outer peripheral surface of the slider 27 is in sliding contact with the inner peripheral surface of the outer ring 13. The shut off pressure chambers 29 and 30 are formed.
[0038]
Between the opposed surfaces of the slider 27 and the lid 26, a spring 31 that biases the moving elasticity in the direction in which the external gear 24 is always meshed with the internal gear 25 through the slider 27 is contracted. A magnet 33 is attached to a surface of the slider 27 that faces the lid 26 via a storage case 32.
[0039]
The magnet 33 is attracted to the lid 26 when the slider 27 moves outward and the external gear 24 is disengaged from the internal gear 25. At this time, the magnet 33 is compressed. The magnetic force is set to overcome the repulsive force of the spring 31 and hold the slider 27.
[0040]
A pin case 38 is fixed to the center portion of the lid 26 in a penetrating manner, and the case 39 supports the pin 39 in an airtight manner so as to be movable in the axial direction. In the case of failure due to air leakage, when the driver pushes the pin 39, the magnet 33 is forcibly pulled away from the lid 26 via the storage case 32 by the pin 39, and the external gear 24 is moved to the internal gear 25 by the spring 31. It has a fail-safe function to make the meshed four-wheel drive state.
[0041]
In order to switch the two-wheel drive state and the four-wheel drive state by moving the slider 27 by the action of negative pressure, two air passages are provided.
[0042]
The first air passage 35 communicates with the outer airtight chamber 29 and switches the slider 27 in the four-wheel drive state to the two-wheel drive state. As shown in FIGS. And a passage 35b communicating with the outer hermetic chamber 29 through the notch 35a of the lid 26, a space 35c between the spindle 4 and the wheel hub 8, and a rear end of the spindle 4 communicating with the space 35c. And a passage 35d provided as described above.
[0043]
Further, the second air passage 34 is formed between the serration groove 12 in which the movable wheel 9 and the inner ring 11 are fitted, and between the fitting surface of the front wheel axle 2 and the spindle 4 and the gap 34 a communicating with the inner airtight chamber 30. And a passage 34c provided at the rear end of the spindle 4 so as to communicate with the gap 34b. By applying a negative pressure to the inner airtight chamber 30, the slider 27 in the two-wheel drive state is formed. Is switched to the position of the four-wheel drive state.
[0044]
FIG. 8 shows an operation control apparatus that is connected to the first and second air passages 34 and 35 and controls the switching of the slider 27 between the two-wheel drive state and the four-wheel drive state.
[0045]
In the control device shown in FIG. 8, the negative pressure source 51 is an intake manifold, a pump, or a compressor of an engine, and a negative pressure pipe 52 connected to the negative pressure source 51 is provided with a check valve 53 and a negative pressure tank 54 on the way. The leading end side branched in two is connected to the first solenoid valve 55 and the second solenoid valve 56, respectively.
[0046]
When an intake manifold is used as the negative pressure source 51, a negative pressure cannot be obtained when the engine is accelerated. Therefore, the negative pressure tank 54 is effective for preventing a shortage of negative pressure air.
[0047]
The first electromagnetic valve 55 is for switching from the two-wheel drive state to the four-wheel drive state, and the tip of the first pipe 57 branched from the electromagnetic valve 55 is the second in the hub clutch device. The air passage 34 is connected to the passage 34 c at the rear end of the spindle 4.
[0048]
The second solenoid valve 56 is for switching from the four-wheel drive state to the two-wheel drive state, and the tip of the second pipe 58 branched from the solenoid valve 56 is the first in the hub clutch device. The air passage 35 is connected to the passage 35d at the rear end of the spindle 4.
[0049]
A pipe 59 for atmospheric pressure is connected to the outlet side of both the solenoid valves 55 and 56, and the first solenoid valve 55 causes the negative pressure pipe 52 and the first pipe 57 to communicate with each other when energized. The communication between the negative pressure pipe 52 and the first pipe 57 is blocked, and the first pipe 57 and the atmospheric pressure pipe 59 are connected.
[0050]
The second solenoid valve 56 connects the negative pressure pipe 52 and the second pipe 58 when energized. When the power is cut off, the second solenoid valve 56 blocks communication between the negative pressure pipe 52 and the second pipe 58, and A pipe 59 for atmospheric pressure is connected.
[0051]
In order to operate both solenoid valves 55 and 56 separately, a switching switch 61 and a first solenoid valve 55 first switch are provided in the middle of the circuit connecting the power source 60 and both solenoid valves 55 and 56. A timer 62 and a second timer 63 for the second solenoid valve 56 are provided. The operation of the switch 61 switches between energization of the solenoid valves 55 and 56, and the timers 62 and 63 are in a two-wheel drive state. The energization time is set so that the negative pressure acts on the slider 27 only for the time necessary for switching between the four-wheel drive states.
[0052]
The hub clutch device according to the second embodiment of the present invention is configured as described above. Next, the traveling state of the wheels using this device will be described.
[0053]
In the two-wheel drive state, as shown in FIGS. 3 and 4, the magnet 33 is attracted to the lid 26, the spring 31 is compressed, the slider 27 and the movable wheel 9 are moved outward, and the external gear 24 is moved to the internal gear. It is in a state of being detached from the gear 25.
[0054]
In this state, the one-way clutch 15 is free-running and the axle (drive member) and the wheel hub (driven member) are completely separated from each other, so that the torque of the wheel hub is not transmitted to the axle.
[0055]
For this reason, the driving force from the transfer to the front wheel axle is stopped because the driving force is not transmitted from both the engine and the tire to the front wheel axle 2 separated from the transfer, and only the rear wheels are driven. Can be made.
[0056]
FIG. 8 shows the state of the operation control device at this time. When the first and second electromagnetic valves 55 and 56 are deenergized, the spool communicates with the negative pressure pipe 52 between the first and second pipes 57 and 58. Thus, the first and second air passages 34 and 35 and the airtight chambers 29 and 30 are both at atmospheric pressure.
[0057]
Next, in order to switch from the above-mentioned two-wheel drive state to the four-wheel drive directly connected, when the hub lock switch 61 is set to the four-wheel drive side as shown in FIG. The valve 55 is energized, and the solenoid valve 55 causes the negative pressure pipe 52 and the first pipe 57 to communicate with each other, and the negative pressure of the negative pressure source 51 passes through the first pipe 57 and passes through the second air passage 34 to the inner airtight chamber. Acts 30.
[0058]
When the air in the hermetic chamber 30 sealed by the second air passage 34 is sucked as shown in FIG. 5, the negative pressure acting on the slider 27 causes the slider 27 to be pulled away from the lid 26 by the attractive force of the magnet 33. The slider 27 and the movable wheel 9 are moved inward by the pressing force of the spring 31, and the external gear 24 is engaged with the internal gear 25 of the outer ring 13. Thus, a four-wheel drive state in which the front wheel axle 2 and the outer wheel 13 are directly connected is achieved, and the engine brake can be applied to the front and rear wheels simultaneously.
[0059]
After the set time of the timer 62 elapses, the energization to the first electromagnetic valve 55 is cut off, the electromagnetic valve 55 cuts off the communication between the negative pressure pipe 52 and the first pipe 57, and the first pipe 57 and the atmosphere side The phase is such that the pipe 59 communicates, and the pressure chamber 30 is at atmospheric pressure.
[0060]
In order to switch from the directly connected four-wheel drive state to the two-wheel drive state, as shown in FIG. 10, the hub lock switch 61 is switched to the two-wheel drive side. As a result, the second solenoid valve 56 is energized via the second timer 63, and this solenoid valve 56 enters a phase in which the negative pressure pipe 52 and the second pipe 58 communicate with each other. The two pipes 58 act on the outer airtight chamber 29 through the first air passage 35.
[0061]
Due to the negative pressure acting on the outer airtight chamber 29, the slider 27 and the movable wheel 9 are overcome by the spring 31 and moved outward, and the magnet 33 is attracted to the lid 26, whereby the external gear 24 is moved to the internal gear 25. Just leave it.
[0062]
The second timer 63 cuts off the power supply to the second electromagnetic valve 56 after the set time has elapsed, the electromagnetic valve 56 cuts off the communication between the negative pressure pipe 52 and the second pipe 58, and the second pipe 58 and the pipe 59 is communicated to bring the airtight chamber 29 to atmospheric pressure.
[0063]
As described above, switching between the two-wheel driving state and the four-wheel driving state may be performed by applying a negative pressure to either the airtight chamber 29 or 30 on both sides of the slider 27, and the two-wheel driving state is the lid of the magnet 33. The four-wheel drive state is held by the pressing force of the spring 31.
[0064]
Therefore, it is not necessary to apply a negative pressure after the switching operation, and the air passage and the airtight chambers 29 and 30 can be set so as to return to the atmospheric pressure after the switching, so that it acts on the hub portion seal and the spindle portion seal. The pressure can be reduced in a short time, and the durability of these seals and the seal ring 28 can be improved.
[0065]
Note that the timers 62 and 63 and the solenoid valves 55 and 56 do not operate at the same time on both sides, and even if the hub switch 61 is switched during the operation, the operation with the last switch is performed.
[0066]
The third embodiment shown in FIGS. 11 and 12 shows a different structure of the operation control device.
[0067]
In the previous second embodiment, the switching between the two-wheel driving state and the four-wheel driving state is performed by negative pressure, and the negative pressure is activated only at the time of switching by the timers 62 and 63, so that the durability of the seal, sewage The intrusion prevention is aimed at.
[0068]
Here, since the operation time at the time of switching is limited, a negative pressure tank 54 is provided in the middle of the negative pressure pipe 52 to stably supply negative pressure. However, the negative pressure source 51 is an intake manifold of the engine. In this case, for example, there may be a situation where the negative pressure is insufficient and switching cannot be performed under the worst conditions such as when the air conditioner is operating.
[0069]
Therefore, in the third embodiment, the air conditioner is switched off at the time of switching between the two-wheel driving state and the four-wheel driving state to ensure the amount of negative pressure, and the air conditioner is switched on after the switching.
[0070]
The example shown in FIG. 11 is such that the air conditioner is switched off only when switching from the two-wheel drive state to the four-wheel drive state, and the first timer 62 and the first timer for switching to the four-wheel drive state are provided. Between the solenoid valves 55 and the air conditioner control circuit 100 via a relay or control circuit 101, while the first timer 62 is operating at the time of switching to the four-wheel drive state, the relay or control The circuit 101 is energized, the air conditioner switch of the air conditioner control circuit 100 is turned off, the negative pressure amount of the intake manifold 51 is secured, and the switching operation to the four-wheel drive is surely obtained.
[0071]
When the first timer 62 is turned off after the set time and the relay or the control circuit 101 is de-energized, the air conditioner switch of the air conditioner control circuit 100 is turned on to operate the air conditioner.
[0072]
The example shown in FIG. 12 is such that the air conditioner is switched off at the time of switching between the two-wheel drive and the four-wheel drive, and between the first timer 62 and the first electromagnetic valve 55 and Each between the second timer 63 and the second electromagnetic valve 56 is connected to the air conditioner control circuit 100 via a relay or control circuit 101. In this example, when switching between two-wheel drive and four-wheel drive, the air conditioner is switched off only while the timers 62 and 63 are operating.
[0073]
Next, in the fourth embodiment shown in FIG. 13 to FIG. 15, switching between 2-wheel drive and 4-wheel drive is performed by switching supply of negative pressure and positive pressure. The basic structure is the same as that of the second embodiment, and the structure of the operation control device is different.
[0074]
In the hub clutch device and the operation control device, the same parts as those in the second and third embodiments are denoted by the same reference numerals and are not described. The same applies to the following embodiments.
[0075]
A pipe 71 connected to the first electromagnetic valve 55 located at the tip of the negative pressure pipe 52 is connected to the second air passage 34, and a pipe 72 for atmospheric pressure is connected to the first air passage 35 and the electromagnetic valve 55. It is connected.
[0076]
A positive pressure source 73 such as a compressor is connected to a second electromagnetic valve 56 provided in the middle of the negative pressure pipe 52 via a positive pressure pipe 74.
[0077]
The first solenoid valve 55 cuts off the communication between the negative pressure pipe 52 and the pipe 71 when not energized, and connects the pipe 71 and the pipe 72 for atmospheric pressure, and connects the negative pressure pipe 52 and the pipe 71 when energized. The operation to perform is performed.
[0078]
The second solenoid valve 56 shuts off the communication between the negative pressure pipe 52 and the positive pressure pipe 74 when not energized, and shuts off the positive pressure pipe 74 and the upstream side of the negative pressure pipe 52 when energized. The communication operation is performed.
[0079]
The fourth embodiment of the present invention has the above-described configuration. In the two-wheel drive state shown in FIGS. 3 and 4, the operation control device is configured such that the first solenoid valve 55 is negative as shown in FIG. The communication between the pressure pipe 52 and the pipe 71 is cut off, and the second electromagnetic valve 56 cuts off the communication between the negative pressure pipe 52 and the positive pressure pipe 74.
[0080]
Therefore, the airtight chambers 29 and 30 on both sides of the slider 27 are at atmospheric pressure.
[0081]
To switch from the two-wheel drive state to the four-wheel drive state, as shown in FIG. 14, when the hub switch 61 is set to the four-wheel drive side, the first electromagnetic valve 55 is energized via the first timer 62, and the The electromagnetic valve 55 causes the negative pressure pipe 52 and the pipe 71 to communicate with each other, and the negative pressure of the negative pressure source 51 acts on the inner airtight chamber 30 from the second air passage 34 to drive the slider 27 and the movable wheel 9 in a four-wheel drive state. Move to the position.
[0082]
Since the first solenoid valve 55 is turned off after the set time of the timer 62 elapses, the communication between the negative pressure pipe 52 and the pipe 71 is cut off and the pipes 71 and 72 are connected, so that the airtight chamber 30 is at atmospheric pressure. Become.
[0083]
Next, in order to switch from the four-wheel drive state to the two-wheel drive state, as shown in FIG. 15, when the hub lock switch 61 is set to the four-wheel drive side, energization to both electromagnetic sources 55 and 56 via the second timer 63 is performed. Thus, the first electromagnetic valve 55 communicates the negative pressure pipe 52 and the pipe 71, and the second electromagnetic valve 56 communicates the positive pressure pipe 74 and the downstream side of the negative pressure pipe 52.
[0084]
As a result, the positive pressure air of the positive pressure source 73 flows into the airtight chamber 30 through the downstream side of the negative pressure pipe 52 and the pipe 71, and presses the slider 27 outward to bring it into the position of the two-wheel drive running state. After the set time of the timer 63 elapses, the energization of both solenoid valves 55 and 56 is cut off, and the first solenoid valve 55 cuts off the communication between the negative pressure pipe 52 and the pipe 71 and connects the pipe 71 and the pipe 72. The second solenoid valve 56 blocks communication between the positive pressure pie 74 and the negative pressure pipe 52, so that the hermetic chamber 30 is at atmospheric pressure.
[0085]
FIGS. 16 and 17 show a fifth embodiment in which the structure of the hub clutch device is different, and the operation control device has the same structure as that of the second and third embodiments. The same applies to the following embodiments.
[0086]
In the fifth embodiment, an inner ring 11 is directly fitted on the front wheel axle 2 via a serration groove 10 so that the rotation is integral and movable in the axial direction. A one-way clutch 15 is directly incorporated between the peripheral surfaces, and one end side of the clutch 15 is supported by an internal gear 25, and the other end side is provided with a metal 81, a retaining ring 82, and a spacer provided between the oil seal 42. 83 and fixed to the outer ring 13 so as not to move in the axial direction. The metal 81 is provided with a through hole 84 that is a part of the air passage 34.
[0087]
Therefore, when the inner ring 11 moves integrally with the slider 27, the inner ring 11 moves in the axial direction with respect to the one-way clutch 15, and the position where the external gear 24 provided on the outer periphery is separated from the position where it is coupled to the internal gear 25. It is held in either.
[0088]
FIG. 17A shows the two-wheel drive state, the magnet 33 is attracted to the lid 26, the spring 31 is compressed, the slider 27 and the inner ring 11 move outward, and the external gear 24 is detached from the internal gear 25. is doing.
[0089]
In this state, the one-way clutch 15 is free-running, and the driving force from the engine and tires is not transmitted to the front wheel axle 2 from which power is disconnected by the transfer, and only the rear wheels are driven by two-wheel drive.
[0090]
FIG. 17B shows a four-wheel drive state, in which the slider 27 and the inner ring 11 move inward, the magnet 33 is detached from the lid 26, and the external gear 24 is engaged with the internal gear 25 so that the front wheel axle 2 is engaged. And the outer ring 13 are directly connected, and this state is held by the spring 31.
[0091]
Switching between the two-wheel drive and the four-wheel drive is performed by the operation control device described in the second embodiment.
[0092]
FIGS. 18 and 19 show a sixth embodiment of the hub clutch device, which basically has the same structure as the fifth embodiment, but in this sixth embodiment, the inner ring 11 and the spindle A spring 85 is contracted between the tips of the four, and the engagement position and the separation position of the inner ring 11 can be held by the springs 31 and 85 on both sides.
[0093]
The elasticity of the spring 85 contracted between the inner ring 11 and the spindle 4 is set smaller than the elasticity of the spring 31 contracted between the slider 27 and the lid 26.
[0094]
FIG. 19 (A) shows a two-wheel drive state, corresponding to FIG. 17 (A) in the fourth embodiment, and FIG. 19 (B) shows a four-wheel drive state, and also corresponds to FIG. 17 (B). is doing.
[0095]
The seventh embodiment of the hub clutch device shown in FIGS. 20 and 21 is a type in which the one-way clutch 15 moves integrally with the inner ring 11, and there is one between the outer diameter surface of the inner ring 11 and the inner diameter surface of the outer ring 13. A directional clutch 15 is interposed, and is fixed in the axial direction between a metal bearing 86 fitted and fixed to the inner ring 11 and the external gear 24 so as to move integrally with the inner ring 11.
[0096]
In the seventh embodiment, the magnet 33 that holds the separation position of the inner ring 11 is fixed to the lid 26, and a bellows 87 is provided between the outer peripheral portion of the slider 27 and the inner diameter portion of the lid 26, and the airtight chambers 29 and 30 are provided. Is shut off.
[0097]
20 shows a two-wheel drive state in which the slider 27 and the inner ring 11 are moved outward, and the external gear 24 is separated from the internal gear 25. FIG. 21 shows the slider 27 and the inner ring 11 moved inward. A four-wheel drive state in which the external gear 24 meshes with the internal gear 25 is shown.
[0098]
Next, in the eighth embodiment of the hub clutch device shown in FIGS. 22 and 23, the external gear 24 and the internal gear 25 in the second embodiment described above are omitted, and instead of this, a one-way direction is provided. Two clutches are used and arranged in the forward direction and the reverse direction.
[0099]
In the eighth embodiment, a movable wheel 9 that is externally fitted to the front wheel axle 2 via a serration groove 10 is formed in a cylindrical shape, and two inner wheels 11b that can be independently rotated on the outside of the movable wheel 9. 11c and 11c are arranged side by side coaxially, and both inner rings 11b and 11c are held on the outer ring 13 side so as not to move in the axial direction by a supporting metal 88 having a through hole 84 and a retaining ring 89 closer to the inner periphery. .
[0100]
A one-way clutch 15a acting in the forward direction is incorporated between the first inner ring 11b and the outer ring 13 positioned on the outer side, and acting in the reverse direction between the second inner ring 11c and the outer ring 13 positioned on the inner side. A direction clutch 15b is incorporated.
[0101]
A serration groove 89 is formed on the outer diameter surface of the movable wheel 9 and the inner diameter surfaces of the inner rings 11b and 11c so as to couple in the rotational direction and allow the movable wheel 9 to move in the axial direction. The serration groove 89 is provided with a rotational clearance so that the one-way clutch 15a in the forward direction and the one-way clutch 15b in the reverse direction do not cause torque circulation. The rotational clearance is set to be larger than the sprag elastic displacement amount of the one-way clutch 15a, 15b.
[0102]
In the eighth embodiment, as in the previous sixth embodiment, a spring 85 is returned between the movable wheel 9 and the support metal 88 for returning to the two-wheel drive state.
[0103]
22 and FIG. 23 (A) show the two-wheel drive state, the magnet 33 of the slider 27 moved outward is attracted to the lid 26, and the movable wheel 9 located on the outside by being pushed by the spring 85 is the first. The inner ring 11b is coupled, and the second inner ring 11c is uncoupled.
[0104]
In this state, the second one-way clutch 15b acting in the reverse direction and the front wheel axle 2 are completely disconnected, and the first inner ring 11b is coupled to the front wheel axle 2, but the first inner ring 11b The first one-way clutch 15a incorporated between the outer wheels 13 is free-running, becomes a two-wheel drive where the torque of the wheel hub is not transmitted to the front wheel axle 2, and when the transfer is switched to the four-wheel drive, Torque is transmitted to the front wheels by the one-way clutch 15a, and when the front wheels exceed the rotation of the drive shaft, free running is performed and part-time four-wheel drive is performed.
[0105]
FIG. 23 (B) shows a state of switching to four-wheel drive, the magnet 33 is detached from the lid 26, the slider 27 and the movable wheel 9 move inward, and the movable wheel 9 has both the first and second inner wheels 11b. 11c, and this state is held by the spring 31.
[0106]
As shown in FIG. 23B, when the movable wheel 9 is coupled to the inner wheels 11b and 11c, the front wheel axle 2 and the inner wheels 11b and 11c are directly coupled, and the first one-way clutch 15a is brought into a four-wheel drive state. Thus, the engine brake can be moved simultaneously by the front and rear wheels by the action of the second one-way clutch 15b.
[0107]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the operation time of the pressure fluid for switching between the two-wheel drive state and the four-wheel drive state is set by the timer, the pressure fluid is used only during the switching operation, and after switching The pressure can be returned to the atmospheric pressure, so that the pressure fluid can be used for a short time, and there is no problem in durability of the seal of the hub part seal, the spindle part seal and the coupling member, and the conventional seal can be used as it is.
[0108]
In addition, by incorporating the hub clutch device of the present invention between the front wheel and the axle of a four-wheel drive vehicle, it is possible to drive two-wheel drive with the front-wheel drive system disconnected, and to directly connect the front and rear wheels during four-wheel drive driving, It has excellent fuel efficiency and quietness, and has the effect of realizing four-wheel driving that can accurately respond to changes in the road surface.
[0109]
In addition, 2 Wheel drive state And 4 Wheel drive state Of the pressure fluid In the hub clutch device in which the operation time is set by a timer, two-way clutches are arranged in two rows between the drive member and the driven member, and the action direction of both one-way clutches is a combination of the forward direction and the reverse direction. The wheel hub torque is not transmitted to the front wheel axle because it is always coupled with the inner ring of the one-way clutch in the forward direction and moves between the position where it is coupled with the inner ring of the one-way clutch in the reverse direction and the position where it is disconnected. When the two-wheel drive and the transfer are switched to four-wheel drive, torque is transmitted to the front wheels by the first one-way clutch, and part-time four-wheel drive that performs free running when the front wheels exceed the rotation of the drive shaft, When the four-wheel drive state is achieved with the one-way clutch, the engine brake can be moved simultaneously with the front and rear wheels by the action of the second one-way clutch. So that the state can be obtained .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a hub clutch device for a four-wheel drive vehicle in a two-wheel drive state.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a four-wheel drive state same as above.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a mounting example of a second embodiment of a hub clutch device for a four-wheel drive vehicle.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a two-wheel drive state in which the main part is enlarged.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a four-wheel drive state in which the main part is enlarged.
6 is a longitudinal sectional view taken along arrow VI-VI in FIG.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing the structure of one-way clutch and sprags.
FIG. 8 is an explanatory diagram of an operation control device.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a state when switching to four-wheel drive
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a state when switching to the two-wheel drive as above;
FIG. 11 is an explanatory diagram of an operation control apparatus according to the third embodiment.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing another example of the above
FIG. 13 is an explanatory diagram showing another example of the operation control apparatus according to the fourth embodiment.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a state when switching to four-wheel drive
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a state when switching to the two-wheel drive as above;
FIG. 16 is a longitudinal sectional view of a hub clutch device according to a fifth embodiment.
FIG. 17A is an enlarged cross-sectional view of the main part showing the switching state to the two-wheel drive, and FIG. 17B is an enlarged cross-sectional view of the main part showing the switching state to the four-wheel drive.
FIG. 18 is a longitudinal sectional view of a hub clutch device according to a sixth embodiment.
19A is an enlarged cross-sectional view of the main part showing the switching state to the two-wheel drive, and FIG. 19B is an enlarged cross-sectional view of the main part showing the switching state to the four-wheel drive.
FIG. 20 is a longitudinal sectional view of a hub clutch device according to a seventh embodiment.
FIG. 21 is a longitudinal sectional view showing the switching state to the four-wheel drive described above.
FIG. 22 is a longitudinal sectional view of a hub clutch device according to an eighth embodiment.
23A is an enlarged vertical sectional view of the main part showing the switching state to the two-wheel drive, and FIG. 23B is an enlarged vertical sectional view of the main part showing the switching state to the four-wheel drive.
[Explanation of symbols]
1 Hub clutch device
2 Front axle
4 Spindle
8 Wheel hub
9 Movable wheel
11, 11b, 11c Inner ring
13 Outer ring
15, 15a, 15b One-way clutch
20 sprags
24 External gear
25 Internal gear
26 Lid
27 Slider
28 Seal ring
29, 30 rooms
31 Spring
33 Magnet
34 Second air passage
35 First air passage
51 Negative pressure source
52 Negative pressure pipe
53 Check valve
54 Negative pressure tank
55 First solenoid valve
56 Second solenoid valve
60 power supply
61 Havelock switch
62 Timer
62 First timer
63 Second timer
73 Positive pressure source
74 Positive pressure pipe

Claims

A driving member connected to the axle and a driven member connected to the wheel hub are rotatably fitted inside and outside, and a one-way clutch is incorporated between the driving member and the driven member, so that the driving member and the driven member are coupled and disconnected. In the hub clutch device, which is performed by controlling the pressure fluid, and the operation time of the pressure fluid for connecting and disconnecting the driving member and the driven member is set by a timer,
The one-way clutch is arranged in two rows between the drive member and the driven member, and the action direction of both one-way clutches is a combination of the forward direction and the reverse direction, and the drive member is always coupled to the inner ring of the one-way clutch in the forward direction. The hub clutch device is configured to move between a position where the inner ring of the one-way clutch in the reverse direction is coupled and a position where the clutch is separated .