JP3856093B2

JP3856093B2 - 車両のトランスファ装置

Info

Publication number: JP3856093B2
Application number: JP2001007532A
Authority: JP
Inventors: 正彦古矢; 孝司丸尾
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 2001-01-16
Filing date: 2001-01-16
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2021-01-16
Also published as: JP2002211262A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のトランスファ装置に係り、詳しくは、組立の容易化とコンパクト化とを図ったトランスファ構造に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
４輪駆動車では、エンジンからの駆動力を前輪と後輪の双方に伝達すべく、変速機の後にトランスファを設けている。トランスファとしては、変速機の出力軸と前後輪に延びるプロペラシャフトとをチェーンを介して連結する方式のものと、変速機の出力軸とプロペラシャフトとをカウンタギヤを介して連結するギヤトレイン方式のものとが知られており、当該ギヤトレイン方式のトランスファが多用されている。
【０００３】
図４を参照すると、従来のギヤトレイン方式のトランスファを示す断面図が示されている。同図に示すように、変速機（Ｔ／Ｍ）１００の出力軸１０２の端部には入力軸１０４が出力軸１０２に同期回転可能にロックナット１０６で結合されており、カウンタ軸１０８の周りには一対のベアリング１０９、１０９を介して回転可能且つ入力軸１０４の入力ギヤ１０４ａと噛合するようにして小径歯１１０ａと大径歯１１０ｂからなるカウンタギヤ１１０が設けられており、当該カウンタギヤ１１０と噛合するようにして出力ギヤ１１２が設けられている。
【０００４】
出力ギヤ１１２は歯数の多い大径ギヤ１１２ａと歯数の少ない小ギヤ１１２ｂの二枚のギヤがプロペラシャフトに連結された出力軸１１４周りにそれぞれニードルベアリング１１１ａ、１１１ｂを介して回転可能に設けられており、これら大径ギヤ１１２ａと小ギヤ１１２ｂとはカウンタギヤ１１０の小径歯１１０ａ或いは大径歯１１０ｂとそれぞれ噛合している。そして、出力軸１１４のハブ部１１６の外周にはスリーブ１１８が出力軸１１４の軸方向に摺動自在に外嵌されており、当該スリーブ１１８が摺動操作されて大径ギヤ１１２ａ側或いは小ギヤ１１２ｂ側に移動させられると、選択的に出力軸１１４と各ギヤ１１２ａ、１１２ｂとの係合が達成され、これにより高速段と低速段の切換、即ちハイ（Ｈ）・ロー（Ｌ）切換が行われる。
【０００５】
そして、変速機１００の出力軸１０２の先端１０２ａはニードルベアリング１０３を介してトランスファケース１２０に支持されており、カウンタ軸１０８の両端もトランスファケース１２０に支持されており、さらに出力軸１１４も一対のベアリング１１５、１１５を介してトランスファケース１２０に支持されている。
【０００６】
ところで、このようなギヤトレイン方式のトランスファでは、ギヤの偏摩耗や異音等を防止するため、変速機１００の出力軸１０２の回転軸心、カウンタ軸１０８の軸心及び出力軸１１４の回転軸心が確実に平行となるようこれらをトランスファケース１２０に支持させる必要がある。従って、これら三軸の各軸心について正確な芯出しを行うべく、トランスファケース１２０としては各シャフト１０２、１０８、１１４の支持部を一体成形可能な鋳物が採用されている。
【０００７】
これにより、トランスファケース１２０を治具上に固定して一方向からドリル加工を施すことにより出力軸１０２の回転軸心、カウンタ軸１０８の軸心及び出力軸１１４の回転軸心について正確な芯出しを行うことができる。
なお、図４では、各シャフト１０２、１０８、１１４の支持部の一方は、それぞれトランスファケース１２０の本体とは異なる別体に支持されているが、これはトランスファケース１２０内に入力軸１０４を入れたり出力軸１１４を通したりするための作業上の都合によるものであり、このような場合であっても、これら別体と本体との嵌合部については正確な芯出しが必要であることに変わりはない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようにトランスファケースを鋳物とすると、その鋳造工程において中子を使用しなければならず、中子の作成と鋳造後における中子の排出に工数を要し鋳造費用が掛かるという問題がある。
また、このような一体成形のトランスファケースでは、各シャフトの支持部の形成されていない一側面に開口部が設けられており、主に当該開口部からギヤ等を挿入して順次組み付け作業をするようにしている。しかしながら、この開口部は狭いために組み付けし難く、組立工数が大きいという問題がある。
【０００９】
さらに、図４に示すように、従来のトランスファでは入力軸１０４を変速機１００の出力軸１０２にロックナット１０６で固定するものであるため、カウンタ軸１０８や出力ギヤ１１２等については予めトランスファケース１０２にサブアッセンブリしておけるとしても、入力軸１０４についてはトランスファを変速機１００に合体させる際に組み付け作業をしなければならず、トランスファ全体をサブアッセンブリ化することができず、やはり組立工数が大きいという問題がある。
【００１０】
また一方、プロペラシャフトはデファレンシャルギヤに接続されているが、走行時における車体の上下変動を考慮して車軸側のデファレンシャルギヤは車体側のトランスファよりも低く配置されており、プロペラシャフトはトランスファの出力ギヤの回転軸心に対して一定の交角（俯角）を有して延びている。そして、この交角は変速機とデファレンシャルギヤの位置が一定であれば、トランスファケースの軸方向の長さが長くなるほど大きくなる。しかしながら、通常は当該交角が大きいほどプロペラシャフトの回転速度変動が大きくなり振動や騒音が大きくなるため、トランスファケースについてはできるだけ軸方向で短くコンパクトにするのがよい。
【００１１】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、組み立て易くサブアッセンブリ可能で且つコンパクトな車両のトランスファ装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、請求項１の発明では、変速機ケースの端部に変速機の出力が入力軸に伝達されるよう設けられ、該入力軸、カウンタ軸及び出力軸が互いに平行にトランスファケースに配設された車両のトランスファ装置であって、前記トランスファケースは、軸方向に開放端を有する深皿状部材と前記開放端を閉塞する閉塞部材とからなり、前記カウンタ軸のカウンタギヤが前記入力軸の入力ギヤに係合され且つ前記出力軸の出力ギヤが前記カウンタギヤに係合されるようにして、前記入力軸、前記カウンタ軸及び前記出力軸の各両端をそれぞれ前記深皿状部材と前記閉塞部材とに枢支させて前記トランスファケースにサブアッセンブリし、該サブアッセンブリされたトランスファケースを前記変速機ケースの端部に取り付ける際に、前記入力軸を前記変速機の出力軸と結合させるよう構成したことを特徴としている。
【００１３】
即ち、トランスファケースは一方のケースである深皿状部材と他方のケースである閉塞部材とを結合するような「もなか状」の構造を有している。
従って、入力軸、カウンタ軸、カウンタギヤ、出力軸、出力ギヤ等の全ての構成部品を深皿状部材の開放端から容易に挿入し組み付けることが可能であり、サブアッセンブリ化が極めて容易である。これにより、トランスファケースの変速機への取付けは、入力軸を変速機の出力軸に結合させながらサブアッセンブリ化したトランスファケースを変速機に固定するという簡単な作業だけでよくなり、作業性が向上する。
【００１４】
また、トランスファケースをこのように「もなか状」の構造とすることで、従来のように中子を使用しなくてもよくなり、鋳造工数が低減される。
さらに、トランスファケースの材料をアルミニウム合金としてアルミダイキャスト化することが可能となり、これによりトランスファの軽量化も可能である。
なお、本発明は、ＮＣマシン等による飛躍的な加工精度の向上によって実現されるものである。つまり、このようにトランスファケースを一方のケースと他方のケースとに分割して「もなか状」の構造とすると、一方のケースと他方のケースのそれぞれについて個別に軸穴加工を施すことになるが、このような場合であっても、ＮＣマシン等によれば高精度の加工ができ、入力軸の軸部、カウンタ軸及び出力軸の三軸について正確に芯出しを行うことが可能である。
【００１５】
また、当該請求項１の発明では、前記変速機の出力軸は前記変速機ケースにベアリングを介して支持されるとともにロックナットにより該ベアリングのインナレースと一体にされており、一方、前記入力軸の軸部の一端は前記トランスファケースの前記深皿状部材にベアリングを介して支持されるとともに外周部が全周に亘り前記変速機側に延びて前記ロックナットを覆うよう外周延長部を形成しており、該外周延長部と前記深皿状部材との間にオイルシールが嵌合され、該オイルシールが前記ロックナットの半径方向外側に重合されていることを特徴としている。
【００１６】
従って、上述のように、入力軸をトランスファケースにサブアッセンブリ化する場合、入力軸の軸部の一端をトランスファケースに支持させるためにベアリングが必要となり、また、ベアリング横にはトランスファケースと入力軸の軸部の一端との間に潤滑油の外部への洩れを防止するためのオイルシールが必要であり、故にトランスファケースが軸方向で長くなる傾向にあるが、変速機の出力軸の固定に必要なロックナットを入力軸の内部に潜り込ませるようにすることで、オイルシールを当該ロックナットの半径方向外側に重合させ、ロックナットとオイルシールとを直列に配設させなくてもよくなる。
【００１７】
これにより、トランスファケースの軸方向の長さが極力短くなってトランスファがコンパクトになり、プロペラシャフトの上記交角が大きくならないようにされ、プロペラシャフトの回転速度変動が抑制されて振動や騒音が防止される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき説明する。
図１を参照すると、本発明に係る４輪駆動車用のトランスファ装置の断面図が示されており、以下、同図に基づき本発明に係る車両のトランスファ装置について説明する。
【００１９】
同図に示すように、本発明に係る車両のトランスファ装置は、変速機１に直付け型のギヤトレイン方式のトランスファ３からなり、このトランスファ３は従来同様に入力軸４、カウンタギヤ１０及び出力ギヤ１２の三連のギヤから構成されている。詳しくは、小径歯１０ａと大径歯１０ｂからなるカウンタギヤ１０がカウンタ軸８の周りに一対のテーパベアリング９、９を介して回転可能且つ入力軸４の入力ギヤ４ａと噛合するように設けられており、当該カウンタギヤ１０と噛合するように出力ギヤ１２が設けられている。
【００２０】
出力ギヤ１２は歯数の多い大径ギヤ１２ａと歯数の少ない小ギヤ１２ｂの二枚のギヤが前後輪（ＷF、ＷR）用のプロペラシャフトに連結された出力軸１４周りにそれぞれニードルベアリング１１ａ、１１ｂを介して回転可能に設けられており、これら大径ギヤ１２ａと小ギヤ１２ｂとはカウンタギヤ１０の小径歯１０ａ或いは大径歯１０ｂとそれぞれ噛合している。そして、出力軸１４のハブ部１６の外周にはスリーブ１８が外嵌されており、当該スリーブ１８はハブ部１６の外周を出力軸１４の軸方向に摺動自在とされている。つまり、スリーブ１８が大径ギヤ１２ａ或いは小ギヤ１２ｂのいずれかの側に摺動操作されることで、選択的に出力軸１４と各ギヤ１２ａ、１２ｂとの係合が達成され、これにより高速段と低速段の切換、即ちハイ（Ｈ）・ロー（Ｌ）切換が可能である。
【００２１】
そして、このように構成された入力軸４の軸部５、カウンタ軸８及び出力軸１４はトランスファケース２０に支持されている。
本発明において、トランスファケース２０は、それぞれ一側の全面が開放端として開口する半ケース（深皿状部材）２２と当該開口を閉塞するように設けられた半ケース（閉塞部材）２４の二つのケースに分割されており、それぞれ開口周縁部２３及び開口周縁部２５が全周に亘り互いに当接しボルト２６により締結されることで一体化されている。即ち、トランスファケース２０は半ケース２２と半ケース２４とに分割されて「もなか状」に構成されている。
【００２２】
つまり、入力軸４の軸部５の一端５ａ及び出力軸１４の一端１４ａはそれぞれボールベアリング６、ボールベアリング１５を介して半ケース２２に支持されており、カウンタ軸８の一端８ａも半ケース２２に支持されている。一方、入力軸４の軸部５の他端５ｂ及び出力軸１４の他端１４ｂはそれぞれボールベアリング７、ボールベアリング１５を介して半ケース２４に支持されており、カウンタ軸８の他端８ｂも半ケース２４に支持されている。
【００２３】
なお、トランスファケース２０が半ケース２２と半ケース２４とから「もなか状」に構成され、入力軸４の軸部５の一端５ａ、カウンタ軸８、出力軸１４の各一端８ａ、１４ａが一方の半ケース２２に支持されるとともに各他端５ｂ、８ｂ、１４ｂが他方の半ケース２４に支持されることになると、入力軸４の軸部５、カウンタ軸８、出力軸１４の各軸心の精度、即ち各支持部の穴加工の加工精度が問題となるが、この点に関しては、ＮＣマシンの普及によって精度の高い芯出しが可能である。
【００２４】
詳しくは、ＮＣマシンにより半ケース２２、２４毎に各支持部の穴加工を行うとともに開口周縁部２３及び開口周縁部２５に各軸心に対して同一の位置関係を有する一対のノック穴を半ケース２２、２４毎に精度よく２箇所穿設しておき、組み立て時においてこれら２箇所の一対のノック穴にノックピンを挿入して位置合わせを行う。これにより精度よく各軸心の芯出しを行うことができる。
【００２５】
そして、このようにトランスファケース２０が半ケース２２と半ケース２４とから「もなか状」に構成されていると、組立工程において半ケース２２の開放端である開口或いは半ケース２４の開口から極めて容易に入力軸４、カウンタ軸８、カウンタギヤ１０、出力軸１４、出力ギヤ１２等の部品を挿入して組み付けることができる。従って、組立工数が大幅に削減される。
【００２６】
また、従来と異なり、このように入力軸４の軸部５をもトランスファケース２０に支持するようにすると、入力軸４、カウンタ軸８、カウンタギヤ１０、出力軸１４、出力ギヤ１２等の全ての部品をサブアッセンブリ化するようにでき、つまりトランスファ３を一つのトランスファユニットとして構成できる。これにより、主生産ライン上での作業は変速機１とこのトランスファユニットのみの結合、即ち、変速機１の出力軸２の先端を入力軸４の軸部５に結合しながらトランスファケース２０を変速機１のケース１ａに取り付けるという簡単な作業だけでよくなり、作業性が格段に向上する。
【００２７】
また、トランスファケース２０を「もなか状」に分割すると、半ケース２２や半ケース２４を鋳造する際、従来のように中子を使用する必要がなくなり、中子の作成工数や中子を抜く作業工数が無くなり、鋳造工数も低減される。
さらに、トランスファケース２０を「もなか状」に分割できるとダイキャスト工法が可能となり、トランスファケース２０をアルミニウム合金によるアルミダイキャストとすることもでき、トランスファ３の軽量化を図ることもできる。
【００２８】
再び図１を参照すると、変速機１の出力軸２の先端は変速機１から突出しており、一方、入力軸４の軸部５には軸に沿って嵌合孔５ｃが穿設されており、詳しくは、出力軸２の先端は当該嵌合孔５ｃにセレーションを介して結合されている。
また、同図に示すように、変速機１の出力軸２は変速機１のケース１ａにボールベアリング２ｂを介して支持されており、出力軸２をボールベアリング２ｂのインナレースに固定するため、出力軸２にはロックナット２ａが外嵌され螺合されている。つまり、変速機１からは出力軸２とともにロックナット２ａも突出しトランスファ３に食い込んでいる。一方、入力軸４の軸部５の一端５ａは外周部が全周に亘って変速機１側に延びて外周延長部５ｄを形成している。詳しくは、外周延長部５ｄはロックナット２ａをオーバハングし覆い包み込むように延びている。即ち、トランスファ３に食い込んだロックナット２ａは入力軸４の軸部５の内部に形成される空間にほぼ収納された形となっている。
【００２９】
そして、外周延長部５ｄとトランスファケース２０の半ケース２２との間には、軸部５に外嵌されるようにして潤滑油の漏洩を防止するオイルシール２８が設けられている。詳しくは、オイルシール２８の内径はロックナット２ａの外径よりも大径とされており、当該大径のオイルシール２８がロックナット２ａの外側に半径方向から視てロックナット２ａとオーバラップ（重合）するように配設されている。
【００３０】
これにより、オイルシール２８とロックナット２ａとがオーバラップする分だけトランスファケース２０の軸方向の寸法が短くなり、トランスファ３がコンパクトなものとなる。故に、上述したプロペラシャフトの交角を大きくならないようにでき、プロペラシャフトの回転速度変動を抑えて振動や騒音を防止することができる。
【００３１】
なお、上記実施形態では、図１に示すように、半ケース２２と半ケース２４とがトランスファケース２０の軸方向略中央の分割点Ａで分割されている場合について説明したが、これに限らず、他の実施形態として、図２に示すように、トランスファとしては半ケース２２’と半ケース２４’とが軸方向略中央から一方に偏倚した分割点Ａ’で分割されているようなトランスファ３’であってもよい。
【００３２】
また、ＰＴＯ装置を有する車両では、エンジンの駆動力を入力軸４の軸部５の後端からＰＴＯ装置側に伝達するものもあり、図３に示すように、半ケース２４”の軸部５の他端の支持部が着脱可能に別体となっているトランスファ３”もある。しかしながら、このような変形態様のトランスファ３”であっても、何ら問題なく本発明を適用可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の請求項１の車両のトランスファ装置によれば、トランスファケースを一方のケースである深皿状部材と他方のケースである閉塞部材とを結合するような「もなか状」の構造としたので、入力軸、カウンタ軸、カウンタギヤ、出力軸、出力ギヤ等の全ての構成部品を深皿状部材の開放端から挿入して容易に組み付けることができ、サブアッセンブリ化が極めて容易である。
【００３４】
また、トランスファケースをこのように「もなか状」の構造とすることで、従来のように中子を使用しなくてもよくなり、鋳造工数の低減を図ることができる。
さらに、トランスファケースの材料をアルミニウム合金としてアルミダイキャスト化することができ、これによりトランスファの軽量化を実現することができる。
【００３５】
また、当該請求項１の車両のトランスファ装置によれば、入力軸をトランスファケースにサブアッセンブリ化する場合、入力軸の軸部の一端をトランスファケースに支持させるベアリングとオイルシールとが直列に必要となり、トランスファケースが軸方向で長くなる傾向にあるが、変速機の出力軸の固定に必要なロックナットを入力軸の内部に潜り込ませるようにすることで、オイルシールを当該ロックナットの半径方向外側に重合するように設けることができ、ロックナットとオイルシールとを直列に配設しなくてもよくなり、トランスファケースの軸方向の長さを極力短くしてトランスファをコンパクトにできる。これにより、プロペラシャフトの上記交角を大きくならないようにでき、プロペラシャフトの回転速度変動を抑えて振動や騒音を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両のトランスファ装置の断面図である。
【図２】本発明に係る車両のトランスファ装置の他の実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明に係る車両のトランスファ装置の変形態様を示す断面図である。
【図４】従来のトランスファ装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１変速機
２変速機の出力軸
２ａロックナット
２ｂボールベアリング
３トランスファ
４入力軸
５軸部
５ｄ外周延長部
６ボールベアリング
７ボールベアリング
８カウンタ軸
９テーパベアリング
１０カウンタギヤ
１２出力ギヤ
１４出力軸
２０トランスファケース
２２半ケース（深皿状部材）
２３開口周縁部
２４半ケース（閉塞部材）
２５開口周縁部
２８オイルシール

Claims

変速機ケースの端部に変速機の出力が入力軸に伝達されるよう設けられ、該入力軸、カウンタ軸及び出力軸が互いに平行にトランスファケースに配設された車両のトランスファ装置であって、
前記トランスファケースは、軸方向に開放端を有する深皿状部材と前記開放端を閉塞する閉塞部材とからなり、
前記カウンタ軸のカウンタギヤが前記入力軸の入力ギヤに係合され且つ前記出力軸の出力ギヤが前記カウンタギヤに係合されるようにして、前記入力軸、前記カウンタ軸及び前記出力軸の各両端をそれぞれ前記深皿状部材と前記閉塞部材とに枢支させて前記トランスファケースにサブアッセンブリし、
該サブアッセンブリされたトランスファケースを前記変速機ケースの端部に取り付ける際に、前記入力軸を前記変速機の出力軸と結合させるよう構成した車両のトランスファ装置において、
前記変速機の出力軸は前記変速機ケースにベアリングを介して支持されるとともにロックナットにより該ベアリングのインナレースと一体にされており、一方、前記入力軸の軸部の一端は前記トランスファケースの前記深皿状部材にベアリングを介して支持されるとともに外周部が全周に亘り前記変速機側に延びて前記ロックナットを覆うよう外周延長部を形成しており、該外周延長部と前記深皿状部材との間にオイルシールが嵌合され、
該オイルシールが前記ロックナットの半径方向外側に重合されていることを特徴とする車両のトランスファ装置。