JP5922335B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車などに供される動力伝達装置に関する。

従来の動力伝達装置として、特許文献１に記載されたものがある。この動力伝達装置は、入力用の中空軸の外周にクラッチ・ハウジングが同芯状に設けられ、このクラッチ・ハウジンにリング・ギヤ及び断続用のクラッチが支持されている。クラッチ・ハウジングは、両端が軸受を介してケースに回転自在に支持されている。クラッチは、ケース側に設けられた油圧ピストンにより動作可能となっている。

リング・ギヤは、後輪側への出力軸に形成されたピニオン・ギヤに噛合っている。

したがって、油圧ピストンの駆動によりクラッチが動作すると、クラッチ・ハウジングが中空軸に接続され、中空軸から入力された動力が、クラッチ、クラッチ・ハウジング、リング・ギヤを介してピニオン・ギヤへ回転伝達され、出力軸から後輪側へ出力させることができる。

しかし、かかる構造では、リング・ギヤ及びクラッチが軸受間で隣接してクラッチ・ハウジングに支持されているため、クラッチに隣接するリング・ギヤがクラッチ側の制約を受けるため、径を小さくすることに限界を招き、設計の自由度を阻害するという問題があった。

特開２０１０−５３１７６０号公報

解決しようとする問題点は、クラッチに隣接するギヤの径を小さくすることに限界を招き、設計の自由度を阻害する点である。

本願発明は、クラッチに隣接するギヤの径の大小の選択により、設計の自由度を拡げることを可能とするために、ケースに回転自在に支持され直交配置された第１，第２の回転軸と、前記第１の回転軸に設けられた第１のギヤ及びこの第１のギヤに噛合い前記第２の回転軸に設けられた第２のギヤと、を備えた動力伝達装置であって、前記第１の回転軸は、前記第１のギヤを支持するアウター・スリーブ及びこのアウター・スリーブ内に同芯に配置され入力又は出力を行うインナー・スリーブからなり、前記アウター・スリーブは、前記第１のギヤの両側で軸受により前記ケースに支持され、前記アウター・スリーブの端部を前記軸受間外へ延長して断続用の可動体を軸方向へ移動可能に支持し、前記インナ―・スリーブに、前記可動体に対向する対向部を設け、前記可動体及び対向部間に、前記可動体の移動により結合を断続する断続部を設け、前記ケース側に、前記可動体を移動させるアクチュエータを設け、前記アクチュエータは、前記可動体の外周側に配置されて内周側に周回形状のプランジャを備えたソレノイド・アクチュエータであり、前記プランジャは前記可動体と共に移動可能に配置され、前記ソレノイド・アクチュエータへの通電により前記プランジャと共に前記可動体を移動させて前記断続部を接続し、前記インナー・スリーブの前記ケースに対する支持は、前記対向部に対し軸方向で前記断続部の反対側に配置した軸受により行なわれたことを特徴とする。

本発明は、上記構成であるから、第１のギヤを断続用の可動体による制約から切り離し、第１のギヤの径を大小選択することが可能となり、設計の自由度を拡げることができる。

４輪駆動車のスケルトン平面図である。（実施例１） トランスファの横断面図である。（実施例１）

設計の自由度を拡げることを可能にするという目的を、ケースに回転自在に支持され直交配置された第１，第２の回転軸と、第１の回転軸に設けられたリング・ギヤ及びこのリング・ギヤに噛合い第２の回転軸に設けられたピニオン・ギヤとを備えた動力伝達装置であって、第１の回転軸は、リング・ギヤを支持するアウター・スリーブ及びこのアウター・スリーブ内に同芯に配置されフロント・デファレンシャル装置のデフ・ケースからの入力を行うインナー・スリーブからなっている。

アウター・スリーブは、リング・ギヤの両側で軸受によりケースに支持され、アウター・スリーブの一端を軸受間外へ延長して支持部を設けている。この支持部に、断続用の可動体を支持し、インナ―・スリーブに、可動体に対向する対向部を設け、可動体及び対向部間に、可動体の移動により結合を断続するクラッチを設け、ケース側に、可動体を断続移動させるアクチュエータを設けて実現した。

図1は、４輪駆動車のスケルトン平面図である。

図１のように、本発明実施例における動力伝達装置としてのトランスファ１は、前輪側の一方のフロント中間軸３の外周に配置されている。トランスファ１のケースであるトランスファ・ケース５は、トランスミッション７側のケースであるベル・ハウジング９に取り付けられている。

ベル・ハウジング９内には、フロント・デファレンシャル装置１１が支持されている。フロント・デファレンシャル装置１１は、駆動源であるエンジン１３又は電動モータ１４、トランスミッション７を介して駆動入力を受ける。この駆動入力は、リング・ギヤ１５を介しフロント・デフ・ケース１７に対して行われる。

フロント・デファレンシャル装置１１の出力部である左右のサイド・ギヤ１９，２１には、フロント中間軸２３，３がそれぞれ結合されている。この各フロント中間軸２３，３が左右の前輪車軸２５，２７に結合され、フロント・デファレンシャル装置１１と前輪車軸２５，２７との間を接続する。従って、フロント・デファレンシャル装置１１は、前輪車軸２５，２７間に介設されている。

トランスファ１は、後述する第１のクラッチ２４を備え、フロント・デファレンシャル装置１１への駆動入力を後輪側へ選択的に分配出力するものである。トランスファ１のトランスファ・ケース５を貫通して前記フロント中間軸３が配置されている。前輪車軸２５，２７は、左右の前輪２９，３１にそれぞれ連動連結されている。

トランスファ１の出力側には、ユニバーサル・ジョイント３３を介してプロペラ・シャフト３５が結合されている。プロペラ・シャフト３５には、ユニバーサル・ジョイント３７、駆動制御用の動力伝達カップリング３９介して終減速装置４１側のドライブ・ピニオン・シャフト４３が結合されている。動力伝達カップリング３９は、駆動制御のための第３のクラッチ４４を備えている。

ドライブ・ピニオン・シャフト４３は、ドライブ・ピニオン・ギヤ４５を備え、このドライブ・ピニオン・ギヤ４５は、リヤ・デファレンシャル装置４７のリング・ギヤ４９に噛み合っている。

リヤ・デファレンシャル装置４７は、キャリヤ・ケース５１に回転自在に支持されている。

このリヤ・デファレンシャル装置４７は、後輪車軸５３，５５間に介設され、リング・ギヤ４９を取り付けたリヤ・デフ・ケース５７を備えている。リヤ・デフ・ケース５７に、ピニオン・シャフト５９を介してピニオン・ギヤ６１が回転自在に支持され、且つピニオン・ギヤ６１に噛み合う左右のサイド・ギヤ６３，６５が回転自在に支持されている。

左右のサイド・ギヤ６３，６５には、左右一対で構成された出力軸としてのリヤ中間軸６７，６９が結合されている。リヤ中間軸６７には、アクスル・ディス・コネクト装置７１が設けられ、動力断続制御ができるようになっている。

アクスル・ディス・コネクト装置７１は、シフト・スリーブ機構で構成された第２のクラッチ７３を備えている。第２のクラッチ７３は、一対のギヤ７５，７７に噛合うシフト・スリーブ７９を備え、このシフト・スリーブ７９をモータ・アクチュエータ８１で軸方向移動制御させるようになっている。

シフト・スリーブ７９が一対のギヤ７５，７７に噛合うとリヤ中間軸６７，６９への動力伝達が可能となり、シフト・スリーブ７９が移動してギヤ７５から噛合い離脱するとリヤ中間軸６７，６９への動力伝達が不能となる。

リヤ中間軸６７，６９には、後輪車軸５３，５５が結合され、後輪車軸５３，５５に、左右の後輪８５，８７が連動連結されている。

従って、第１，第２のクラッチ２４，７３がｏｆｆ、第３のクラッチ４４が非制御の状態であるとき、２ＷＤ状態となり、エンジン１３又は電動モータ１４、トランスミッション７を介してフロント・デファレンシャル装置１１のリング・ギヤ１５に動力が入力されると、フロント中間軸２３，３及び前輪車軸２５，２７を介して左右の前輪２９，３１のみへ動力伝達が行われる。したがって、後述するアウター・スリーブ８９からリヤ・デフ・ケース５７までの駆動系路は、非回転状態が維持され、２ＷＤ状態での走行燃費が向上する。

第１，第２のクラッチ２４，７３がｏｎ、第３のクラッチ４４が制御の状態であるとき、４ＷＤ状態となり、一方では、上記のように左右の前輪２９，３１へ動力伝達が行われ、他方では、フロント・デフ・ケース１７、トランスファ１を介して後輪側へ動力伝達が行われる。

後輪側への出力により、ユニバーサル・ジョイント３３、プロペラ・シャフト３５、ユニバーサル・ジョイント３７、第３のクラッチ４４、ドライブ・ピニオン・シャフト４３、ドライブ・ピニオン・ギヤ４５を介して、リヤ・デファレンシャル装置４７のリング・ギヤ４９に動力伝達が行われる。リヤ・デファレンシャル装置４７のリヤ中間軸６９，７１からは、左右の後輪車軸５３，５５を介して、左右の後輪８５，８７へ動力伝達が行われる。

したがって、第１，第２のクラッチ２４，７３のｏｎ，ｏｆｆ、第３のクラッチ４４の制御により、２ＷＤ、４ＷＤを切り替えて走行することができる。
［トランスファ］
図２は、トランスファの横断面図である。

図２のように、トランスファ１は、トランスファ・ケース５に回転自在に支持され直交配置された第１，第２の回転軸としてアウター・スリーブ８９及びインナー・スリーブ９１と後輪側出力軸９３と、第１の回転軸に設けられた第１のギヤであるリング・ギヤ９５及びこのリング・ギヤ９５に噛合い後輪側出力軸９３に設けられた第２のギヤであるピニオン・ギヤ９７と、前記第１のクラッチ２４とを備えている。

トランスファ・ケース５は、本体部９９と中間壁１０１とカバー１０３とを備えている。

本体部９９は、第１の回転軸を支持する第１の部分１０５と第２の回転軸を支持する第２の部分１０６とからなっている。

第１の部分１０５には、一端側に軸受支持部１０７，１０９、シール支持部１１１が形成され、他端に中間壁１０１の第１の取付口１１３が形成されている。第２の部分１０６には、後輪側出力軸９３支持用の第２の取付口１１５が形成されている。

中間壁１０１には、外周側の両側に嵌合部１１７，１１９が形成され、内周側に軸受支持部１２１、アクチュエータ支持部１２３が形成されている。

カバー１０３の一端部には、合わせ口１２５が形成され、同他端側内周に軸受支持部１２７、シール支持部１２９が形成されている。

中間壁１０１は、嵌合部１１７が第１の取付口１１３に嵌合して取り付けられ、嵌合部１１９に、カバー１０３の合わせ口１２５が嵌合して取り付けられている。本体部９９と中間壁１０１とカバー１０３とは、ボルト１３１で共締め結合されている。嵌合部１１７に支持されたオーリング１３３は、第１の取付口１１３内周に密接し、嵌合部１１９に支持されたオーリング１３５は、カバー１０３の合わせ口１２５内周に密接している。

したがって、ケースであるトランスファ・ケース５は、後述する軸受の一方及びアクチュエータを支持する着脱自在な中間壁１０１を備えた構成となっている。

アウター・スリーブ８９は、一端に軸受受け部１３７を備え、他端側に軸受受け部１３９を備えている。軸受受け部１３７，１３９間に、リング・ギヤ９５用の支持フランジ１４１を備えている。アウター・スリーブ８９の他端部は、軸受受け部１３９からさらに軸方向外側に延長形成され、軸受受け部１３９から中間壁１０１側へ突出する支持部１４３を備えている。支持部１４３には、スプライン１４５が形成され、この支持部１４３に、断続用の可動体１４６がスプライン嵌合により支持され、軸方向へ移動可能となっている。

このアウター・スリーブ８９は、軸受受け部１３７，１３９が軸受１４７，１４９を介し軸受支持部１０７，１２１に支持され、支持フランジ１４１にリング・ギヤ９５がボルト１５１により締結固定されている。

したがって、アウター・スリーブ８９は、第１のギヤであるリング・ギヤ９５の両側で軸受１４７，１４９によりケースであるトランスファ・ケース５に支持され、アウター・スリーブ８９の一端を軸受１４７，１４９間外へ延長して支持部１４３を設けた構成となっている。

インナー・スリーブ９１は、アウター・スリーブ８９内に同芯に配置され、フロント・デフ・ケース１７からの入力を行う構成となっている。このインナー・スリーブ９１には、一端にスプライン１５３が形成され、このスプライン１５３が、フロント・デフ・ケース１７（図１）にスプライン係合して前記入力が行われる。

スプライン１５３に隣接してシール受け部１５５、軸受受け部１５７が順次形成されている。インナー・スリーブ９１の他端には、軸受受け部１５９が形成され、この軸受受け部１５９に隣接して対向部１６１が形成されている。

このインナー・スリーブ９１は、軸受受け部１５７，１５９が軸受１６３，１６５を介し軸受支持部１０９，１２７に支持され、シール支持部１１１に支持されたシール１６７がシール受け部１５５に密接している。対向部１６１は、可動体１４６に軸方向で対向し、対向部１６１及び可動体１４６間に、可動体１４６の移動を押し戻すリターン・スプリング１６９が介設されている。

なお、インナー・スリーブ９１の端部には、シールとしてXリング１７０が取り付けられ、カバー１０３のシール支持部１２９には、シール１７２が取り付けられ、それぞれフロント中間軸３の外周面に密接している。フロント中間軸３には、ダスト・カバー１７４が取り付けられ、シール１７２のリップが接している。

可動体１４６及び対向部１６１間には、可動体１４６の移動により結合を断続する断続部として第１のクラッチ２４のドグ・クラッチ１７１が設けられている。ドグ・クラッチ１７１は、可動体１４６及び対向部１６１の対向面にそれぞれ形成されたドグ歯で構成されている。

中間壁１０１のアクチュエータ支持部１２３には、可動体１４６を断続移動させるアクチュエータとしてソレノイド・アクチュエータ１７３が支持されている。

ソレノイド・アクチュエータ１７３は、ソレノイド１７５とプランジャ１７７とを備え、可動体１４６を軸方向に駆動する。

ソレノイド１７５は、アクチュエータ支持部１２３に固定され、ハーネスを介してコントローラ側に接続されている。このソレノイド１７５は、電流制御に応じた電磁力を発生するもので、ヨーク１７９とコイル１８１とからなっている。

ヨーク１７９は、磁性体によりアウター・スリーブ８９の軸芯周りに周回形状に形成された固定鉄心であり、アウター・スリーブ８９と同心状に配置されている。このヨーク１７９には、吸引壁１８２が一体的に結合されて固定鉄心を構成している。この吸引壁１８２に、磁性体の吸引部１８３が形成されている。

プランジャ１７７は、周回形状に形成され、ヨーク１７９の内周側に配置され、可動体１４６側に軸方向移動可能に支持された可動鉄心である。このプランジャ１７７は、磁性体の磁力作用部１８５と非磁性体の連係作用部１８７とから成っている。連係作用部１８７は、磁力作用部１８５に溶接、或いは圧入等によって一体、又は一体的に形成されている。連係作用部１８７は、可動体１４６外周に摺動可能に嵌合支持され、可動体１４６と共に移動可能となっている。磁力作用部１８５端部外周には、吸引部１８３に対向する緩斜面のテーパ部が形成されている。

後輪側出力軸９３は、円筒部１８９に回転自在に支持され、円筒部１８９は、本体部９９の第２の部分１０６の第２の取付口１１５の内筒部に嵌合して取り付けられ、ボルト１９１により締結固定されている。円筒部１８９の内周面には、一対のテーパ・ローラ軸受９８，１００が設けられ、後輪側出力軸９３を支持している。

円筒部１８９の筒部１９３には、オーリング１９５が支持され、第２の取付口１１５の内周に密接している。

後輪側出力軸９３の端部には、フランジ部材１９７が取り付けられている。後輪側出力軸９３にナット１９９が締結されることでフランジ部材１９７の抜け止めと軸受９８，１００へのプリ・ロード付与とが行われている。フランジ部材１９７が前記ユニバーサル・ジョイント３３側に結合される。

フランジ部材１９７とベアリング・ケース１９３との間に、シール部材２０１が介設されている。シール部材２０１の軸方向外側及び外周側には、ダスト・カバー２０３，２０５が設けられている。

したがって、ソレノイド１７５に通電されると、ヨーク１７９、吸引壁１８２及びプランジャ１７７の磁力作用部１８５に渡って磁束が形成される。

この磁束形成により、磁力作用部１８５が吸引部１８３に吸引され、プランジャ１７７が軸方向に移動する。

このプランジャ１７７の移動によって、連係作用部１８７が可動体１４６を押圧移動させる。この押圧移動により可動体１４６がリターン・スプリング１６９の付勢力に抗して移動する。

なお、円筒部１８９は、本体部９９と別体でボルト１９１により得連結固定されているが、円筒部１８９を本体部９９に一体形成しても良い。また、軸受９８，１００のアウター・レースと円筒部１８９とを一体にしたユニット・ベアリングを用いても良い。

可動体１４６の移動によって、ドグ・クラッチ１７１が噛み合い、アウター・スリーブ８９がインナー・スリーブ９１に一体回転可能に結合される。この結合によって、フロント・デフ・ケース１７からインナー・スリーブ９１へ入力された動力は、アウター・スリーブ８９、リング・ギヤ９５、ピニオン・ギヤ９７、後輪側出力軸９３へと動力が伝達される。

この動力伝達により、前記のようにトランスファ１によって後輪側への動力分配がなされ、４ＷＤでの走行が可能となる。

ソレノイド１７５への通電制御が停止されると、吸引部１８３による磁力作用部１８５の吸引がなくなり、リターン・スプリング１６９の付勢力によって可動体１４６が元の位置へ付勢され、ドグ・クラッチ１７１の噛み合いが解除される。

この噛合い解除により、アウター・スリーブ８９がインナー・スリーブ９１から切り離され、インナー・スリーブ９１からアウター・スリーブ８９への動力伝達は行われず、上記のように２ＷＤでの走行が可能となる。
［実施例１の効果］
本発明実施例の動力伝達装置は、トランスファ・ケース５に回転自在に支持され直交配置された第1，第2の回転軸８９、９１、９３と、第1の回転軸８９に設けられたリング・ギヤ９５及びこのリング・ギヤ９５に噛合い第2の回転軸である後輪側出力軸９３に設けられたピニオン・ギヤ９７とを備えたトランスファ１であって、第１の回転軸は、リング・ギヤ９５を支持するアウター・スリーブ８９及びこのアウター・スリーブ８９内に同芯に配置されフロント・デファレンシャル装置１１のデフ・ケース１７からの入力を行うインナー・スリーブ９１からなっている。

アウター・スリーブ８９は、リング・ギヤ９５の両側で軸受１４７，１４９によりトランスファ・ケース５に支持され、アウター・スリーブ８９の一端を軸受１４７，１４９間外へ延長して支持部１４３を設けている。この支持部１４３に、断続用の可動体１４６を支持し、インナ―・スリーブ９１に、可動体１４６に対向する対向部１６１を設け、可動体１４６及び対向部１６１間に、可動体１４６の移動により結合を断続するドグ・クラッチ１７１を設け、トランスファ・ケース５側に、可動体１４６を断続移動させるソレノイド・アクチュエータ１７３を設けた。

このため、リング・ギヤ９５を断続用の第１のクラッチ２４の制約から切り離し、リング・ギヤ９５の径を第１のクラッチ２４に関係せずに大小選択することが可能となり、設計の自由度を拡げることができる。

また、軸受１４７，１４９は、リング・ギヤ９５の両側でアウター・スリーブ８９を支持すればよく、ベアリング・スパンも小さくすることができる。

断続部及びアクチュエータを備えない標準タイプの場合は、中間壁１０１を取り外し、カバー１０３に代えて軸受１４９を支持する軸受支持部を備えたカバーとし、カバーを第１の取付口１１３に直接固定するだけで良い。

このため、標準品との互換性を高めることができる。
［その他］
断続部は、アウター・スリーブ８９及びインナ―・スリーブ９１間の断続ができれば良く、ドグ・クラッチ１７１に限らず、スリーブ・ドグ・クラッチ、摩擦クラッチ、摩擦クラッチ及びドグ・クラッチの組み合わせなど、各種適用することができる。

アクチュエータは、断続部の断続ができれば良く、ソレノイド・アクチュエータ１７３に限らず、油圧アクチュエータ、空圧アクチュエータ、電動モータ・カム機構を備えたアクチュエータ等、各種適用することができる。

動力伝達装置としては、リヤ駆動を２ＷＤのベースとしたＦＲ、ＭＲ、ＲＲ駆動車の４ＷＤ車両におけるリヤ側に配置することもできる。

第２のクラッチ７３は、アクスル・ディス・コネクト装置７１を例示したが、プロペラ・ペラシャフト３５から後輪８５，８７側への動力伝達の断続を行う装置であれば、他にフリー・ランニング・デファレンシャル装置やハブ・クラッチ装置を適用しても良く、クラッチ機構としては、ドグ・クラッチや摩擦クラッチを用いても良い。さらに、第２のクラッチに動力伝達を制御可能なクラッチを用いれば、第３のクラッチを設けなくともよい。

１ トランスファ（動力伝達装置）
５ トランスファ・ケース
８９ アウター・スリーブ（第１の回転部材）
９１ インナー・スリーブ（第１の回転部材）
９３ 後輪側出力軸（第２の回転部材）
９５ リング・ギヤ（第１のギヤ）
９７ ピニオン・ギヤ（第２のギヤ）
１４３ 支持部
１４６ 可動体
１４７，１４９ 軸受
１６１ 対向部
１７１ ドグ・クラッチ（断続部）
１７３ ソレノイド・アクチュエータ（アクチュエータ）

Claims (3)

1. ケースに回転自在に支持され直交配置された第１，第２の回転軸と、
   前記第１の回転軸に設けられた第１のギヤ及びこの第１のギヤに噛合い前記第２の回転軸に設けられた第２のギヤと、
   を備えた動力伝達装置であって、
   前記第１の回転軸は、前記第１のギヤを支持するアウター・スリーブ及びこのアウター・スリーブ内に同芯に配置され入力又は出力を行うインナー・スリーブからなり、
   前記アウター・スリーブは、前記第１のギヤの両側で軸受により前記ケースに支持され、
   前記アウター・スリーブの端部を前記軸受間外へ延長して断続用の可動体を軸方向へ移動可能に支持し、
   前記インナ―・スリーブに、前記可動体に対向する対向部を設け、
   前記可動体及び対向部間に、前記可動体の移動により結合を断続する断続部を設け、
   前記ケース側に、前記可動体を移動させるアクチュエータを設け、
   前記アクチュエータは、前記可動体の外周側に配置されて内周側に周回形状のプランジャを備えたソレノイド・アクチュエータであり、
   前記プランジャは前記可動体と共に移動可能に配置され、
   前記ソレノイド・アクチュエータへの通電により前記プランジャと共に前記可動体を移動させて前記断続部を接続し、
   前記インナー・スリーブの前記ケースに対する支持は、前記対向部に対し軸方向で前記断続部の反対側に配置した軸受により行なわれた、
   ことを特徴とする動力伝達装置。
2. 請求項１記載の動力伝達装置であって、
   前記ケースは、前記軸受の一方及び前記アクチュエータを支持する着脱自在な中間壁を備えた、
   ことを特徴とする動力伝達装置。
3. 請求項１又は２に記載の動力伝達装置であって、
   前記断続部は、ドグ・クラッチで構成された、
   ことを特徴とする動力伝達装置。

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