JP6206384B2

JP6206384B2 - ４輪駆動車両の副駆動輪側ディファレンシャルユニット

Info

Publication number: JP6206384B2
Application number: JP2014243564A
Authority: JP
Inventors: 田本　英樹; 英樹田本; 吉村　孝広; 孝広吉村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2014-12-01
Publication date: 2017-10-04
Anticipated expiration: 2034-12-01
Also published as: DE102014119078B4; DE102014119078A8; US9695885B2; DE102014119078B8; JP2015134597A; US20150165901A1; DE102014119078A1

Description

本発明は、２輪駆動状態では、４輪駆動状態において専ら副駆動輪へ駆動力を伝達する動力伝達部材をその副駆動輪から切り離す型式の４輪駆動車両の副駆動輪側ディファレンシャルユニットにおいて、その動力伝達部材をその副駆動輪から切り離すディスコネクト時に、副駆動輪側ディファレンシャルユニット内に設けられた差動歯車装置の全差動状態を防止する技術に関するものである。

駆動源から左右の主駆動輪へ駆動力を伝達する２輪駆動状態と、その駆動源から左右の副駆動輪へも駆動力を伝達する４輪駆動状態とが選択的に実行される４輪駆動車両において、前記２輪駆動状態では、前記４輪駆動状態において専ら前記副駆動輪へ駆動力を伝達する動力伝達部材をその副駆動輪から切り離す型式の４輪駆動車両の副駆動輪側ディファレンシャルユニットが知られている。例えば、特許文献１に記載された４輪駆動車両の副駆動輪側ディファレンシャルユニットがそれである。

上記特許文献１の４輪駆動車両の副駆動輪側ディファレンシャルユニットでは、差動歯車装置と左右の副駆動輪の一方との間の車軸に制御カップリング(多板クラッチ)を設けて、２輪駆動状態では、前記制御カップリングを用いて前記差動歯車装置と左右の副駆動輪の一方との間を切り離すことによって、４輪駆動状態において専ら副駆動輪へ駆動力を伝達する動力伝達部材例えばプロペラシャフトを副駆動輪から切り離している。

国際公開第２０１０／０１９６４１号(WO2010/019641 A2)

しかしながら、上記のような４輪駆動車両の副駆動輪側ディファレンシャルユニットでは、前記動力伝達部材を前記副駆動輪から切り離すディスコネクト時において、差動歯車装置と左右の副駆動輪の一方との間が制御カップリングによって切り離されるので、その制御カップリングが設けられた車軸と連結する差動歯車装置が全差動状態となるという問題があった。上記差動歯車装置では、走行中に長時間その差動歯車装置のディファレンシャルケースと共に回転するリングギヤの回転が停止状態となり、その差動歯車装置において一対のサイドギヤの差回転が最大になる全差動状態となることを想定した潤滑構造を備えておらず、そのような全差動状態が継続すると、リングギヤが回転することにより差動歯車装置のギヤ例えば一対のサイドギヤ、一対のピニオンを潤滑する潤滑油が不足する可能性が懸念される。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、動力伝達部材を副駆動輪から切り離すディスコネクト時において、差動歯車装置の全差動状態を防止する４輪駆動車両の副駆動輪側ディファレンシャルユニットを提供することにある。

上記目的を達成するための、本発明の要旨とするところは、(a) 駆動源から左右の主駆動輪へ駆動力を伝達する２輪駆動状態と、その駆動源から左右の副駆動輪へも駆動力を伝達する４輪駆動状態とが選択的に実行される４輪駆動車両において、前記２輪駆動状態では、前記４輪駆動状態において専ら前記副駆動輪へ駆動力を伝達する動力伝達部材をその副駆動輪から切り離す型式の４輪駆動車両の副駆動輪側ディファレンシャルユニットであって、(b) 一回転軸線まわりに回転可能に片持状に支持されて前記４輪駆動状態において駆動力が入力される円筒状のリングギヤと、(c) そのリングギヤと同心の円筒軸がそのリングギヤの内側へ向かって一体的に突設されたディファレンシャルケースを有し、そのディファレンシャルケースに伝達された動力を前記左右の副駆動輪へ分配する差動歯車装置と、(d) 一部が、前記リングギヤと前記円筒軸との間に設けられ、そのリングギヤと前記ディファレンシャルケースとの間を断接する噛合式断接機構と、(e) 前記噛合式断接機構を、前記リングギヤと前記円筒軸とを相対回転不能に連結するコネクト位置とそのリングギヤとその円筒軸との相対回転を許容するディスコネクト位置との間で切り換えるアクチュエータとを、含み、前記噛合式断接機構は、(f) 前記リングギヤに形成された第１噛合歯と、(g) その第１噛合歯に係合可能な第２噛合歯を有し、前記円筒軸の外周面で相対回転不能且つ前記回転軸線方向に移動可能に設けられた可動噛合部材とを、含み、(h) 前記アクチュエータは、電磁石を用いて、前記可動噛合部材を前記コネクト位置と前記ディスコネクト位置とに移動させるものであり、前記アクチュエータは、(i) 前記可動噛合部材を前記ディスコネクト位置から前記コネクト位置に向かって付勢するスプリングと、(j) 前記電磁石により所定のストロークで前記回転軸線方向に往復駆動される第１ピストンと、前記リングギヤに対して相対回転可能に設けられ、その第１ピストンにより前記スプリングの付勢力に抗して移動させられる第２ピストンと、複数段の掛止歯を有して前記リングギヤに相対回転不能かつ前記回転軸線方向に移動不能に設けられ、その複数段の掛止歯のいずれかで前記第１ピストンにより移動させられたその第２ピストンを掛け止めるホルダーとを備え、その第１ピストンの所定回の往復ストロークでその第２ピストンが前記可動噛合部材を前記ディスコネクト位置へ前記スプリングの付勢力に抗して移動させ、その所定回を越えるとその第２ピストンを掛け外して前記スプリングの付勢力に従って前記可動噛合部材を前記コネクト位置へ移動させる掛外し機構とを、含むものである。

このように構成された４輪駆動車両の副駆動輪側ディファレンシャルユニットによれば、前記リングギヤと前記差動歯車装置のディファレンシャルケースの円筒軸との間に前記噛合式断接機構の一部が設けられ、前記動力伝達部材を前記副駆動輪から切り離すディスコネクト時には、その噛合式断接機構によって前記リングギヤと前記ディファレンシャルケースとの間が切り離されるので、そのディスコネクト時において前記差動歯車装置の全差動状態が防止される。また、前記噛合式断接機構は、(f) 前記リングギヤに形成された第１噛合歯と、(g) その第１噛合歯に係合可能な第２噛合歯を有し、前記円筒軸の外周面で相対回転不能且つ前記回転軸線方向に移動可能に設けられた可動噛合部材とを、含み、(h) 前記アクチュエータは、電磁石を用いて、前記可動噛合部材を前記コネクト位置と前記ディスコネクト位置とに移動させるものであるので、例えば前記リングギヤと前記差動歯車装置の間に制御カップリングが設けられるものに比較して、２輪駆動状態において、前記差動歯車装置のディファレンシャルケースの回転による前記リングギヤの連れまわりが防止される。また、前記アクチュエータは、(i) 前記可動噛合部材を前記ディスコネクト位置から前記コネクト位置に向かって付勢するスプリングと、(j) 前記電磁石により所定のストロークで前記回転軸線方向に往復駆動される第１ピストンと、前記リングギヤに対して相対回転可能に設けられ、その第１ピストンにより前記スプリングの付勢力に抗して移動させられる第２ピストンと、複数段の掛止歯を有して前記リングギヤに相対回転不能かつ前記回転軸線方向に移動不能に設けられ、その複数段の掛止歯のいずれかで前記第１ピストンにより移動させられたその第２ピストンを掛け止めるホルダーとを備え、その第１ピストンの所定回の往復ストロークでその第２ピストンが前記可動噛合部材を前記ディスコネクト位置へ前記スプリングの付勢力に抗して移動させ、その所定回を越えるとその第２ピストンを掛け外して前記スプリングの付勢力に従って前記可動噛合部材を前記コネクト位置へ移動させる掛外し機構とを、含むものであるので、例えば前記電磁石によって可動片を吸着させることにより前記可動噛合部材を所定のストロークで往復移動させるものに比較して、前記掛外し機構を用いることにより前記可動噛合部材のストロークを好適に延ばすことができる。

ここで、好適には、(a) 前記リングギヤに相対回転不能に設けられたギヤ側摩擦係合部材と、前記円筒軸に相対回転不能且つ前記回転軸線方向に前記可動噛合部材と共に移動可能に設けられた可動側摩擦係合部材とを有し、前記可動噛合部材が前記コネクト位置に移動させられるに先立って最も前記ディスコネクト位置側に移動したときにそのギヤ側摩擦係合部材とその可動側摩擦係合部材とが相互に摺接させられることで前記可動噛合部材の回転と前記リングギヤの回転とを同期させる同期装置が、備えられており、(b) 前記円筒状のリングギヤの内径側に前記同期装置の一部が配設されている。このため、前記同期装置の一部が前記円筒状のリングギヤの内径側に配設されるので、そのリングギヤの前記回転軸線方向における前記副駆動輪側ディファレンシャルユニットの大きさを好適に小さくすることができる。

また、好適には、(a) 前記電磁石と前記掛外し機構との間に、互いに重なる状態で介挿された一対の環状部材と、その一対の環状部材の互いに対向する面にそれぞれ形成された一対の傾斜凹溝内で挟まれた球状転動体とを有し、その一対の環状部材が相対回転させられるとその一対の環状部材間が離隔させられるボールカムが配設されており、(b) 前記電磁石によって前記一対の環状部材の一方の回転が抑制されてその一対の環状部材が相対回転すると、前記ボールカムによって前記掛外し機構を介して前記可動噛合部材が前記回転軸線方向に移動させられる。このため、例えば前記電磁石によって可動片を吸着させることにより前記可動噛合部材を所定のストロークで往復移動させるものに比較して、前記ボールカムを用いることにより前記可動噛合部材のストロークを好適に延ばすことができる。

また、好適には、(a) 前記動力伝達部材は、プロペラシャフトであり、(b) 前記プロペラシャフトには、伝達トルクを制御することが可能な制御カップリングが直列に設けられている。このため、前記制御カップリングの伝達トルクを制御することによって、４輪駆動状態において、前記主駆動輪と前記副駆動輪とに伝達されるトルク配分を制御することが可能になる。

本発明が好適に適用された４輪駆動車両の構成を概略的に説明する骨子図である。図１の４輪駆動車両に設けられた副駆動輪側ディファレンシャルユニットの構成を説明する断面図である。図２に示す副駆動輪側ディファレンシャルユニットに設けられた噛合式断接機構を説明する図２の拡大図である。図３に示す噛合式断接機構に設けられた掛外し機構を詳しく説明する図である。本発明の他の実施例を説明する図３に相当する断面図である。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明が好適に適用された４輪駆動車両１０の構成を概略的に説明する骨子図である。図１において、４輪駆動車両１０は、エンジン１２を駆動源とし、エンジン１２の動力を主駆動輪に対応する左右の前輪１４Ｌ、１４Ｒ（特に区別しない場合には、前輪１４という）に伝達する第１の動力伝達経路と、エンジン１２の動力を副駆動輪に対応する左右の後輪１６Ｌ、１６Ｒ（特に区別しない場合には、後輪１６という）に伝達する第２の動力伝達経路とを備えているＦＦベースの４輪駆動装置を備えている。この４輪駆動車両１０の２輪駆動状態では、エンジン１２から自動変速機１８を介して伝達された駆動力を前輪用ディファレンシャルユニット２０および左右の車軸２２Ｌ、２２Ｒを通して左右の前輪１４Ｌ、１４Ｒへ伝達される。この２輪駆動状態では、少なくとも第１クラッチ２４が開放され、トランスファ２６、プロペラシャフト(動力伝達部材)２８、および、後輪用ディファレンシャルユニット(副駆動輪側ディファレンシャルユニット)３０および後輪１６へは動力が伝達されない。しかし、４輪駆動状態では、上記２輪駆動状態に加えて、第１クラッチ２４および第２クラッチ３２が共に係合されて、上記トランスファ２６、プロペラシャフト２８、および、後輪用ディファレンシャルユニット３０および後輪１６へエンジン１２からの駆動力が伝達される。なお、図１では図示されていないが、エンジン１２と自動変速機１８との間には、流体伝動装置であるトルクコンバータ或いはクラッチが設けられている。

自動変速機１８は、例えば、複数の遊星歯車装置および摩擦係合装置（クラッチ、ブレーキ）を備えてそれら摩擦係合装置を選択的に係合させることで変速段が選択される形式の有段式自動変速機、常時噛合型平行軸式変速機の変速段がシフトアクチュエータおよびセレクトアクチュエータによって選択される形式の有段式自動変速機、或いは、伝動ベルトが巻き掛けられた一対の有効径が可変の可変プーリの有効径を変化させることで変速比が連続的に変化させられる形式の無段変速機などで構成されている。なお、自動変速機１８は公知の技術であるため、具体的な構造や作動の説明については省略する。

前輪用ディファレンシャルユニット２０は、回転軸線Ｃ１まわりに回転可能に設けられ、自動変速機１８の出力歯車１８ａと噛み合うリングギヤ２０ｒと、それに固定されたデフケース(ディファレンシャルケース)２０ｃと、そのデフケース２０ｃ内に収容された差動歯車機構２０ｄとを有しており、前輪１４の左右の車軸２２Ｌ、２２Ｒにそれらの差回転を許容しつつ駆動力を伝達する。上記デフケース２０ｃには、トランスファ２６の第１回転部材３４の軸端に形成された外周嵌合歯３６と嵌合する内周嵌合歯３８が形成されている。これにより、前輪用ディファレンシャルユニット２０のデフケース２０ｃには、エンジン１２から出力された駆動力を後輪１６へ伝達されるようにするトランスファ２６が連結されている。

上記トランスファ２６は、外周嵌合歯３６が形成されている第１回転部材３４と、後輪１６側に動力を伝達するためのリングギヤ４０ｒが形成されている第２回転部材４０とを含んで構成されている。それら第１回転部材３４と第２回転部材４０とは、噛合式のドグクラッチからなる第１クラッチ２４により選択的に断接される。

第１回転部材３４は、その内周側を車軸２２Ｒが貫通する円筒状部材であって、車軸２２Ｒおよび第２回転部材４０と同心に回転可能に設けられている。第１回転部材３４の軸方向の一端には外周嵌合歯３６が形成されており、その外周嵌合歯３６がデフケース２０ｃに形成されている内周嵌合歯３８と嵌合されることで、第１回転部材３４は前輪用ディファレンシャルユニット２０のデフケース２０ｃと一体的に回転する。また、第１回転部材３４の軸方向の他端部には第１クラッチ２４を構成するクラッチ歯４２が形成されている。

第２回転部材４０は、その内周側を車軸２２Ｒおよび第１回転部材３４が貫通している円筒状部材である。第２回転部材４０の軸方向の一端部には、ドリブンピニオン４４と噛み合うリングギヤ４０ｒが形成されている。また、第２回転部材４０の軸方向の他端部には、第１クラッチ２４を構成するクラッチ歯４６が形成されている。なお、ドリブンピニオン４４は、プロペラシャフト２８の前端に接続され、そのプロペラシャフト２８後端には図示しない電子制御装置によって伝達トルクを制御することが可能なカップリング(制御カップリング)４８を介してドライブピニオン５０が設けられている。

第１クラッチ２４は、第１回転部材３４と第２回転部材４０との間を断接するための噛合クラッチであり、第１回転部材３４に形成されているクラッチ歯４２と回転軸線Ｃ１方向の相対移動可能に常時噛み合い且つその回転軸線Ｃ１方向の移動により第２回転部材４０に形成されているクラッチ歯４６にも噛合可能な内周歯５２が形成されているスリーブ５４と、そのスリーブ５４をその非噛合位置と噛合位置とに回転軸線Ｃ１方向に駆動させる第１クラッチアクチュエータ５６とを、含んで構成される噛合式のドグクラッチ（断接装置）である。なお、第１クラッチアクチュエータ５６は、電磁石を含み電気的に制御可能なアクチュエータから構成される。また、第１クラッチ２４には、好適には、内周歯５２がクラッチ歯４６と噛み合うに際して両者の相対回転差を小さくする同期装置５７が備えられる。図１は、第１クラッチ２４が開放された状態を示している。

後輪用ディファレンシャルユニット３０は、プロペラシャフト２８から左右の後輪１６Ｌ、１６Ｒへの動力伝達経路において、そのプロペラシャフト２８と左右の後輪１６Ｌ、１６Ｒとの間すなわちドライブピニオン５０に相対回転不能に噛み合うリングギヤ５８とデフケース(ディファレンシャルケース)６０との間を断接するための噛合式のドグクラッチ（断接装置）である第２クラッチ３２と、その第２クラッチ３２が係合された状態においてエンジン１２からデフケース６０に伝達された駆動力を左右の後輪１６Ｌ、１６Ｒへ差回転を許容しつつ分配する差動歯車装置６４とを備えている。なお、上記差動歯車装置６４は、回転軸線Ｃ２まわりに回転可能に支持されたデフケース６０と、後輪１６に連結された一対の車軸６２Ｌ、６２Ｒにそれぞれ連結され、デフケース６０内において互いに対向する状態で回転軸線Ｃ２まわりに回転可能にデフケース６０に支持された一対のサイドギヤ６６と、その回転軸線Ｃ２に対して直交する回転軸線Ｃ３まわりに回転可能にデフケース６０に支持された一対のピニオン６８とを有している。また、上記差動歯車装置６４は公知の技術であるため、具体的な構造や作動の説明については省略する。

上記リングギヤ５８は、図２および図３に示すように、例えばハイポイドギヤが形成された傘歯車であり、そのリングギヤ５８の内周部から後輪１６Ｌ側に略円筒状に突出する軸部５８ａが形成されている。また、円筒状のリングギヤ５８は、ユニットケース７０内に設けられた軸受７２によりその軸部５８ａが支持されることによって回転軸線Ｃ２まわりに回転可能に片持状に支持されている。上記デフケース６０は、図２に示すように、そのデフケース６０から後輪１６Ｌ側すなわち円筒状のリングギヤ５８の内側に向かって略円筒状に突設する円筒軸６０ａが形成されており、その円筒軸６０ａの先端部が円筒状のリングギヤ５８の内側に配置されている。また、デフケース６０は、ユニットケース７０内に設けられた一対の軸受７４に支持されることによって、その円筒軸６０ａが回転軸線Ｃ２まわりに回動可能にすなわちリングギヤ５８と同心に回転可能に支持されている。

上記第２クラッチ３２は、リングギヤ５８とデフケース６０との間を断接するための噛合クラッチであり、図２および図３に示すように、デフケース６０の円筒軸６０ａの先端部の外周面に形成された外周噛合歯６０ｂに回転軸線Ｃ２方向の移動可能に常時噛み合う内周噛合歯７６ａ、および回転軸線Ｃ２方向の移動により円筒状のリングギヤ５８の内周面に形成された内周噛合歯(第１噛合歯)５８ｂに固定係合部材７８の内周噛合歯７８ａを介して噛み合い可能な外周噛合歯(第２噛合歯)７６ｂが形成された可動スリーブ(可動噛合部材)７６と、その可動スリーブ７６を、その外周噛合歯７６ｂが固定係合部材７８の内周噛合歯７８ａと噛み合うことによりリングギヤ５８とデフケース６０の円筒軸６０ａとが相対回転不能に連結するコネクト位置とその外周噛合歯７６ｂが固定係合部材７８の内周噛合歯７８ａと噛み合わないことによりリングギヤ５８とデフケース６０の円筒軸６０ａとの相対回転を許容するディスコネクト位置とに回転軸線Ｃ２方向に移動させて切り換える第２クラッチアクチュエータ(アクチュエータ)８０等とを、含んで構成される噛み合い式のドグクラッチである。なお、上記第２クラッチ３２では、第１クラッチ２４が開放されている２輪駆動状態において、第２クラッチアクチュエータ８０によって可動スリーブ７６が上記ディスコネクト位置に移動させられて、プロペラシャフト２８と後輪１６Ｌ、１６Ｒとの間すなわちリングギヤ５８とデフケース６０との間が開放されると、左右の後輪１６Ｌ、１６Ｒからプロペラシャフト２８等が回転駆動伝達されることが抑制されて、そのプロペラシャフト２８等の回転抵抗による車両の走行抵抗が低減される。本実施例では、上記第２クラッチ３２がディスコネクト機構すなわち噛合式断接機構に対応している。なお、上記噛合式断接機構の一部すなわち可動スリーブ７６は、円筒状のリングギヤ５８とデフケース６０の円筒軸６０ａとの間に配設されている。

上記第２クラッチアクチュエータ８０には、可動スリーブ７６と一対の軸受７４の後輪１６Ｌ側の軸受７４との間に介在され、その可動スリーブ７６を上記ディスコネクト位置から上記コネクト位置に向かって付勢するすなわち可動スリーブ７６を回転軸線Ｃ２方向において後輪１６Ｌ側に付勢するスプリング８２が備えられている。更に、第２クラッチアクチュエータ８０には、ユニットケース７０内に設けられた環状の電磁石８４が円板状の可動片８６を吸着することにより所定のストロークで回転軸線Ｃ２方向に往復移動させられる第１ピストン８８と、リングギヤ５８に対して相対回転可能に設けられ、その第１ピストン８８によりスプリング８２の付勢力に抗して回転軸線Ｃ２方向に移動させられる第２ピストン９０と、複数段の掛止歯９２ａ、９２ｂ、９２ｃを有してリングギヤ５８に相対回転不能かつ回転軸線Ｃ２方向に移動不能に設けられ、その複数段の掛止歯９２ａ、９２ｂ、９２ｃのいずれかで第１ピストン８８により移動させられたその第２ピストン９０を掛け止めるホルダー９２とを備え、その第１ピストン８８の所定回の往復ストロークでその第２ピストン９０が可動スリーブ７６を前記ディスコネクト位置へスプリング８２の付勢力に抗して移動させ、その所定回を越えるとその第２ピストン９０を掛け外してスプリング８２の付勢力に従って可動スリーブ７６を前記コネクト位置へ移動させるラチェット機構（掛外し機構）９４が備えられている。また、更に、第２クラッチアクチュエータ８０には、ラチェット機構９４と電磁石８４のとの間に、互いに重なる状態で介挿された環状の第１ピストン８８および支持部材９６(一対の環状部材８８および９６)と、その第１ピストン８８および支持部材９６の互いに対向する面にそれぞれ形成された一対の傾斜凹溝８８ａ、９６ａ内で挟まれた球状転動体９８とを有し、その第１ピストン８８および支持部材９６が相対回転させられるとその第１ピストン８８および支持部材９６が離隔させられるボールカム１００が備えられている。また、上記第２クラッチアクチュエータ８０の電磁石８４は、図２に示すように、後輪用ディファレンシャルユニット３０においてリングギヤ５８に対して差動歯車装置６４とは反対側に配置されている。

これによって、ボールカム１００によって第１ピストン８８が回転軸線Ｃ２方向において後輪１６Ｒ側、後輪１６Ｌ側へ例えば１、２回程度往復移動させられると、可動スリーブ７６がラチェット機構９４を介して図２の回転軸線Ｃ２の下側に示す前記ディスコネクト位置へスプリング８２の付勢力に抗して移動させられて、可動スリーブ７６の外周噛合歯７６ｂとリングギヤ５８の内周噛合歯５８ｂに相対回転不能に係合された固定係合部材７８の内周噛合歯７８ａとの噛み合いが解かれて第２クラッチ３２が開放する。また、ボールカム１００によって第１ピストン８８が例えば３回程度往復移動させられると、すなわち第１ピストン８８の往復回数が所定回を超えると、第２ピストン９０がラチェット機構９４においてホルダー９２の掛止歯９２ｂから掛け外され、可動スリーブ７６がスプリング８２の付勢力に従って図２の回転軸線Ｃ２の上側に示す前記コネクト位置へ移動させられて、可動スリーブ７６の外周噛合歯７６ｂとリングギヤ５８の内周噛合歯５８ｂに相対回転不能に係合された固定係合部材７８の内周噛合歯７８ａとが噛み合わされ第２クラッチ３２が係合する。

また、電磁石８４とボールカム１００との間には、図３に示すように、電磁石８４側のユニットケース７０の内周面に形成された内周噛合歯７０ａと、電磁石８４と可動片８６との間に配設され、ユニットケース７０の内周噛合歯７０ａと相対回転不能且つ回転軸線Ｃ２方向の移動可能に係合される円板状の一対の摩擦板１０２と、その一対の摩擦板１０２との間に配設された円板形状の連結板１０４と、その連結板１０４を相対回転不能且つ回転軸線Ｃ２方向の移動可能に係合する支持部材９６の外周嵌合歯９６ｂとが備えられている。また、環状の第１ピストン８８と環状の支持部材９６との間の周方向の複数箇所に形成された傾斜凹溝８８ａ、９６ａは、その周方向に向かうに連れてその傾斜凹溝８８ａ、９６ａの深さが浅くなるように傾斜している。なお、図３の断面図で示す上記傾斜凹溝８８ａ、９６ａは、その傾斜凹溝８８ａ、９６ａが最も深い状態を示すものである。また、上記第１ピストン８８の後輪１６Ｌ側の端部の外周面には、リングギヤ５８の軸部５８ａの先端部の内周面に形成された内周噛合歯５８ｃと相対回転不能且つ回転軸線Ｃ２方向の移動可能に噛合する外周噛合歯８８ｂが形成されている。

上記のように構成された電磁石８４およびボールカム１００では、例えば、車両走行中でリングギヤ５８が回転している時において、電磁石８４によって可動片８６が吸着されると、その可動片８６によって連結板１０４が一対の摩擦材１０２に挟圧されてユニットケース７０によりその連結板１０４の回転が抑制または停止される。すなわち、電磁石８４によって可動片８６が吸着されると連結板１０４を介して支持部材９６がユニットケース７０によりその支持部材９６の回転が抑制または停止される。このため、支持部材９６と第１ピストン８８との間に相対回転が発生して、第１ピストン８８は球状転動体９８を介して支持部材９６に対して回転軸線Ｃ２方向において後輪１６Ｒ側、後輪１６Ｌ側へ往復移動する。また、電磁石８４に可動片８６が吸着されない時には、支持部材９６はユニットケース７０によりその支持部材９６の回転が抑制されないので、支持部材９６が球状転動体９８を介して第１ピストン８８と連れまわって支持部材９８と第１ピストン８８との間に相対回転が発生しなくなり、第１ピストン８８の回転軸線Ｃ２方向における往復移動が停止する。

図４は、ラチェット機構９４の一例の作動原理を説明する模式図であり、円環状の第１ピストン８８、円環状の第２ピストン９０、および円環状のホルダー９２を展開した形状を示している。ラチェット機構９４は、掛外し機構として機能するものであり、第２ピストン９０からホルダー９２側に突設された突起９０ａを掛け止めるための複数段の鋸歯が円周方向に連なる掛止歯９２ａ、９２ｂ、９２ｃが周期的に形成され、リングギヤ５８に固定された位置固定のホルダー９２と、そのホルダー９２と相対回転不能且つ回転軸線Ｃ２方向の相対移動可能に設けられ、ホルダー９２の掛止歯９２ａ、９２ｂ、９２ｃと同様の鋸歯形状であるが周方向に半位相ずれた形状で周方向に連なり、第２ピストン９０の突起９０ａを受け止める受止歯８８ｃ、８８ｄ、８８ｅが周期的に形成され、スプリング８２の付勢力に抗して第２ピストン９０をボールカム１００の１ストローク分だけ移動させる第１ピストン８８とを備えている。なお、上記ホルダー９２の高さの異なる３つの掛止歯９２ａ、９２ｂ、９２ｃは、ボールカム１００の１ストローク分以下の寸法で第２ピストン９０側に接近するように形成されていると共に、第１ピストン８８の高さの異なる３つの受止歯８８ｃ、８８ｄ、８８ｅは、上記掛止歯９２ａ、９２ｂ、９２ｃと同様の形状で形成され、その掛止歯９２ａ、９２ｂ、９２ｃに対して周方向に半波長ずらされて位置させられている。また、図４では、第１ピストン８８およびホルダー９２は、理解を容易とするために意図的に回転軸線Ｃ２方向にずらして示されているが、初期には、受止歯８８ｅの斜面と掛止歯９２ｃの斜面とが略一致させられている。また、第１ピストン８８の移動ストロークＳＴは、位置固定の掛止歯９２ｃの斜面の下端であるベース位置Ｂ１から示されている。

可動スリーブ７６が上記コネクト位置にある時に第２ピストン９０から突設された突起９０ａが掛止歯９２ｃに掛け止められた位置Ａに位置している初期状態において、第１ピストン８８が電磁石８４により移動ストロークＳＴにて１回目の往復移動が行われると、第１ピストン９０の突起９０ａは第１ピストン８８の受止歯８８ｅに持ち上げられることによりスプリング８２の付勢力に抗して掛止歯９２ａの先端を超えてその掛止歯９２ａの斜面の最下端まで滑り、位置Ｂに掛け止められる。次いで、第１ピストン８８が電磁石８４により移動ストロークＳＴにて２回目の往復移動が行われると、第２ピストン９０の突起９０ａは第１ピストン８８の受止歯８８ｃに持ち上げられることによりスプリング８２の付勢力に抗して掛止歯９２ｂの先端を超えてその掛止歯９２ｂの斜面の最下端まで滑り、位置Ｃに掛け止められる。次いで、第１ピストン８８が電磁石８４により移動ストロークＳＴにて３回目の往復移動が行われると、第２ピストン９０の突起９０ａは第１ピストン８８の受止歯８８ｄに持ち上げられることによりスプリング８２の付勢力に抗して掛止歯９２ｃの先端を超えてその掛止歯９２ｃの斜面の最下端まで滑り、掛止歯９２ｃに掛け止められて位置Ａと同じ初期状態に戻される。すなわち、電磁石８４によってボールカム１００を介して第１ピストン８８が所定回数である３回目の往復移動が行われると、可動スリーブ７６が上記コネクト位置へ戻されることで、その可動スリーブ７６の外周噛合歯７６ｂと、リングギヤ５８の内周噛合歯５８ｂに相対回転不能に係合する固定係合部材７８の内周噛合歯７８ａとが係合されて第２クラッチ３２が係合される。

これにより、ラチェット機構９４では、ボールカム１００による第１ピストン８８の往復移動で第２ピストン９０を１回ずつ周方向へ送りつつ上記ディスコネクト位置へ向かって順次移動させられる。そして、その第２ピストン９０の移動回数が所定回数に到達すると、その第２ピストン９０が上記ディスコネクト位置に位置させられる。すなわち、ラチェット機構９４では、第２ピストン９０の移動回数が上記所定回数を超えると、その第２ピストン９０がホルダー９２の掛止歯９２ｂから掛け外されてスプリング８２の付勢力により可動スリーブ７６が上記コネクト位置へ移動する。

図２に示すように、カップリング４８は、非回転部材であるユニットケース７０に固定された位置固定の環状の電磁石１０６と、その電磁石１０６に発生する磁力によって副押圧部材１０８に摩擦トルクを発生させる副摩擦係合装置１１０と、傾斜凹溝１０８ａ、１１４ａ内の球状転動体１１２を副押圧部材１０８との間で挟持する主押圧部材１１４と、副押圧部材１０８の主押圧部材１１４に対する相対回転により発生するスラスト力を受けて摩擦トルクを発生させる主摩擦係合装置１１６とを備えている。この主摩擦係合装置１１６は、ドライブピニオン５０と相対回転不能に連結されるクラッチハブ１１８と、プロペラシャフト２８と相対回転不能に連結されるクラッチドラム１１９と、それらクラッチハブ１１８とクラッチドラム１１９とにそれぞれ相対回転不能に装着され且つ互い違いに重ねられたハブ側摩擦板１１８ａおよびドラム側摩擦板１１９ａとを、備えている。これにより、カップリング４８は、図示しない電子制御装置から電磁石１０６に供給される励磁電流(トルク指令値)に応じた伝達トルクを、リングギヤ５８すなわち後輪１６側へ伝達する。つまり、カップリング４８の伝達トルクを制御することにより、前後輪のトルク配分を１００：０〜５０：５０の間で連続的に変更することができる。なお、カップリング４８は、プロペラシャフト２８に直列に設けられている。

以上のように構成された４輪駆動車両１０では、例えば、第１クラッチ２４および第２クラッチ３２が共に係合されている４輪駆動状態において、図示しない電子制御装置で２輪駆動走行モードが選択されると、第１クラッチアクチュエータ５６によってスリーブ５４が非噛合位置に移動して第１クラッチ２４が開放され、第２クラッチアクチュエータ８０によって可動スリーブ７６がディスコネクト位置に移動して第２クラッチ２４が開放されて、エンジン１２から駆動力が主駆動輪である前輪１４だけに伝達する２輪駆動状態となる。また、第１クラッチ２４および第２クラッチ３２が共に開放されている２輪駆動状態において、図示しない電子制御装置で４輪駆動走行モードが選択されると、第１クラッチアクチュエータ５６によってスリーブ５４が噛合位置に移動して第１クラッチ２４が係合され、第２クラッチアクチュエータ８０によって可動スリーブ７６がコネクト位置に移動して第２クラッチ２４が係合されて、エンジン１２から駆動力が前輪１４および後輪１６に伝達する４輪駆動状態となる。

上述のように、本実施例の４輪駆動車両１０の後輪用ディファレンシャルユニット３０によれば、円筒状のリングギヤ５８と差動歯車装置６４のデフケース６０の円筒軸６０ａとの間に第２クラッチ３２の可動スリーブ７６が設けられ、２輪駆動状態においてプロペラシャフト２８を後輪１６から切り離すディスコネクト時には、その第２クラッチ３２の可動スリーブ７６によってリングギヤ５８とデフケース６０との間が切り離されるので、そのディスコネクト時において差動歯車装置６４の全差動状態が防止される。

また、本実施例の４輪駆動車両１０の後輪用ディファレンシャルユニット３０によれば、第２クラッチ３２は、リングギヤ５８に形成された内周噛合歯５８ｂと、その内周噛合歯５８ｂに固定係合部材７８を介して係合可能な外周噛合歯７６ｂを有し、デフケース６０の円筒軸６０ａの外周面で相対回転不能且つ回転軸線Ｃ２方向に移動可能に設けられた可動スリーブ７６とを、含み、第２クラッチアクチュエータ８０は、電磁石８４を用いて、可動スリーブ７６を前記コネクト位置と前記ディスコネクト位置とに移動させるものである。このため、例えばリングギヤ５８と差動歯車装置６０の間に制御カップリングが設けられるものに比較して、２輪駆動状態において、差動歯車装置６０のデフケース６０ａの回転によるリングギヤ５８の連れまわりが防止される。

また、本実施例の４輪駆動車両１０の後輪用ディファレンシャルユニット３０によれば、第２クラッチアクチュエータ８０は、可動スリーブ７６を前記ディスコネクト位置から前記コネクト位置に向かって付勢するスプリング８２と、電磁石８４により所定のストロークで回転軸線Ｃ２方向に往復駆動される第１ピストン８８と、リングギヤ５８に対して相対回転可能に設けられ、その第１ピストン８８によりスプリング８２の付勢力に抗して移動させられる第２ピストン９０と、複数段の掛止歯９２ａ、９２ｂ、９２ｃを有してリングギヤ５８に相対回転不能かつ回転軸線Ｃ２方向に移動不能に設けられ、その複数段の掛止歯９２ａ、９２ｂ、９２ｃのいずれかで第１ピストン８８により移動させられたその第２ピストン９０を掛け止めるホルダー９２とを備え、その第１ピストン８８の所定回の往復ストロークでその第２ピストン９０が可動スリーブ７６を前記ディスコネクト位置へスプリング８２の付勢力に抗して移動させ、その所定回を越えるとその第２ピストン９０を掛け外してスプリング８２の付勢力に従って可動スリーブ７６を前記コネクト位置へ移動させるラチェット機構９４とを、含むものである。このため、例えば電磁石８４によって可動片８６を吸着させることにより可動スリーブ７６を所定のストロークで往復移動させるものに比較して、ラチェット機構９４を用いることにより可動スリーブ７６のストロークを好適に延ばすことができる。

また、本実施例の４輪駆動車両１０の後輪用ディファレンシャルユニット３０によれば、電磁石８４とラチェット機構９４との間に、互いに重なる状態で介挿された環状の第１ピストン８８および環状の支持部材９６と、その第１ピストン８８と支持部材９６との互いに対向する面にそれぞれ形成された一対の傾斜凹溝８８ａ、９６ａ内で挟まれた球状転動体９８とを有し、その第１ピストン８８と支持部材９６とが相対回転させられるとその第１ピストン８８と支持部材９６との間が離隔させられるボールカム１００が配設されており、電磁石８４によって支持部材８６の回転が抑制されてその第１ピストン８８と支持部材９６とが相対回転すると、ボールカム１００によってラチェット機構９４を介して可動スリーブ７６が回転軸線Ｃ２方向に移動させられる。このため、例えば電磁石８４によって可動片８６を吸着させることにより可動スリーブ７６を所定のストロークで往復移動させるものに比較して、ボールカム１００を用いることにより可動スリーブ７６のストロークを好適に延ばすことができる。

また、本実施例の４輪駆動車両１０の後輪用ディファレンシャルユニット３０によれば、４輪駆動状態において専ら後輪１６へエンジン１２の駆動力を伝達する動力伝達部材であるプロペラシャフト２８には、伝達トルクを制御することが可能なカップリング４８が直列に設けられている。このため、カップリング４８の伝達トルクを制御することによって、４輪駆動状態において、前輪１４と後輪１６とに伝達されるトルク配分を制御することが可能になる。

続いて、本発明の他の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明において、実施例相互に共通する部分については同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施例の４輪駆動車両の後輪用ディファレンシャルユニット１２０は、図５に示すように、前述の実施例１の第２クラッチ３２にかえて同期装置１２２が備えられた第２クラッチ１２４が使用されている点と、上記実施例１の円筒状のリングギヤ５８と形状の異なる円筒状のリングギヤ１２６が使用されている点と、上記実施例１のデフケース６０の円筒軸６０ａと形状の異なる円筒軸１２８ａが形成されているデフケース１２８を使用している点とで実施例１の後輪用ディファレンシャルユニット３０と相違しており、その他の点は略同様である。

図５に示すように、リングギヤ１２６は、例えばハイポイドギヤが形成された傘歯車であり、そのリングギヤ１２６の内周部から後輪１６Ｌ側に略円筒状に突出する軸部１２６ａが形成されている。また、デフケース１２８は、図５に示すように、そのデフケース１２８から後輪１６Ｌ側すなわちリングギヤ１２６の内側に略円筒状に突出する円筒軸１２８ａが形成されており、その円筒軸１２８ａが円筒状のリングギヤ１２６の内側を貫通している。なお、リングギヤ１２６およびデフケース１２８は、それぞれ前述した実施例１と同様にユニットケース７０内において回転軸線Ｃ２まわりに回動可能に支持されている。

上記第２クラッチ１２４は、前述した実施例１の第２クラッチ３２と同様に、リングギヤ１２６とデフケース１２８との間を断接するための噛合クラッチであり、図５に示すように、デフケース１２８の円筒軸１２８ａの外周面に形成された外周噛合歯１２８ｂに回転軸線Ｃ２方向の相対移動可能に常時噛み合う内周噛合歯１３０ａ、および回転軸線Ｃ２方向の移動によりリングギヤ１２６の軸部１２６ａの内周面に形成された内周噛合歯(第１噛合歯)１２６ｂと噛み合い可能な外周噛合歯(第２噛合歯)１３０ｂが形成されている可動スリーブ(可動噛合部材)１３０と、その可動スリーブ１３０を、その外周噛合歯１３０ｂがリングギヤ１２６の内周噛合歯１２６ｂと噛み合うことによりリングギヤ１２６とデフケース１２８とが相対回転不能に連結するコネクト位置とその外周噛合歯１３０ｂがリングギヤ１２６の内周噛合歯１２６ｂと噛み合わないことによりリングギヤ１２６とデフケース１２８との相対回転を許容するディスコネクト位置とに回転軸線Ｃ２方向に移動させる第２クラッチアクチュエータ(アクチュエータ)１３２等とを、含んで構成される噛み合い式ドグクラッチである。なお、本実施例では、上記第２クラッチ１２４が上記実施例１と同様に噛合式断接機構に対応している。

上記第２クラッチアクチュエータ１３２には、可動スリーブ１３０とデフケース１２８の円筒軸１２８ａの外周噛合歯１２８ｂに相対回転不能に係合された円環状のバネ受部材１３４との間に介在され、その可動スリーブ１３０を上記ディスコネクトから上記コネクト位置に向かって回転軸線Ｃ２方向に付勢するスプリング１３６と、そのスプリング１３６の付勢力に抗して可動スリーブ１３０を上記ディスコネクト位置に向かって駆動するための第２ピストン１３８と、デフケース１２８の円筒軸１２８ａに設けられ、第２ピストン１３８をラチェット機構(掛外し機構)１４０を介して駆動するために円板状の可動片１４２を磁気的に吸着する電磁石１４４とが、備えられている。また、上記第２クラッチアクチュエータ１３２の電磁石１４４は、図５に示すように、リングギヤ１２６に対して差動歯車装置６４とは反対側に配置されている。

これにより、電磁石１４４による可動片１４２の吸着作動が例えば３乃至５回程度の所定回数で続けて行われることで第２ピストン１３８が可動スリーブ１３０を上記ディスコネクト位置側へ順次移動させるすなわち可動スリーブ１３０を後輪１６Ｒ側へ順次移動させることで、可動スリーブ１３０の外周噛合歯１３０ｂとリングギヤ１２６の内周噛合歯１２６ｂとの噛み合いが解かれて第２クラッチ１２４が開放される。また、電磁石１４４による可動片１４２の吸着作動が上記所定回転を超えると、第２ピストン１３８および可動スリーブ１３０がスプリング１３６の付勢力に従って図５の回転軸線Ｃ２の上側に示すコネクト位置へ移動させられることで、可動スリーブ１３０の外周噛合歯１３０ｂとリングギヤ１２６の内周噛合歯１２６ｂとが噛合されて第２クラッチ１２４が係合される。なお、図５に示すように、上記ラチェット機構１４０を構成する第２ピストン１３８、第１ピストン１４６、ホルダー１４８は、前述した実施例１で示した第１ピストン８８、第２ピストン９０、ホルダー９２と形状は異なるが同じ機能を有するものである。このため、本実施例では、上記ラチェット機構１４０の作動原理の説明を省略する。

また、第２クラッチアクチュエータ１３２には、リングギヤ１２６に相対回転不能に設けられたギヤ側摩擦係合部材１５０と、デフケース１２８の円筒軸１２８ａに相対回転不能且つ回転軸線Ｃ２方向に可動スリーブ１３０と共に移動可能に設けられた可動側摩擦係合部材１５２とを有し、可動スリーブ１３０が前記コネクト位置に移動させられるに先立って最も前記ディスコネクト位置側に移動したときにそのギヤ側摩擦係合部材１５０と可動側摩擦係合部材１５２とが相互に摺接させられることで可動スリーブ１３０の回転とリングギヤ１２６との回転とを同期させる同期装置１２２が備えられている。

また、図５に示すように、ギヤ側摩擦係合部材１５０は、リングギヤ１２６の内周噛合歯１２６ｂと相対回転不能に係合する外周係合歯１５０ａが形成された小径円筒部１５０ｂと、リングギヤ１２６の内径よりも大径且つリングギヤ１２６のドライブピニオン５０と相対回転不能に係合する外周係合歯１２６ｃよりも小径であって回転軸線Ｃ２に対して僅かに傾斜した円錐状内周摩擦面１５０ｃが形成された大径円筒部１５０ｄとを有し、大径円筒部１５０ｄの段付面１５０ｅがリングギヤ１２６の軸部１２６ａに当接した状態で小径円筒部１５０ｂがリングギヤ１２６の軸部１２６ａ内に相対回転不能に嵌合されている。また、可動側摩擦係合部材１５２は、円錐状内周摩擦面１５０ｃに摺接可能な円錐状外周摩擦面１５２ａが形成された大径円筒部１５２ｂとギヤ側摩擦係合部材１５０の小径円筒部１５０ｂの内径よりも小径でありデフケース１２８の円筒軸１２８ａに形成された外周噛合歯１２８ｂに相対回転不能且つ回転軸線Ｃ２方向の移動が可能に係合された円筒状の小径円筒部１５２ｃとを有している。

このため、可動スリーブ１３０がラチェット機構１４０を介してディスコネクト位置からコネクト位置に切り換えられる際には、リングギヤ１２６の内周噛合歯１２６ｂと可動スリーブ１３０の外周噛合歯１３０ｂとの噛み合いに先立って、可動側摩擦係合部材１５２の円錐状外周摩擦面１５２ａがギヤ側摩擦係合部材１５０の円錐状内周摩擦面１５０ｃに摺接されるので、そのギヤ側摩擦係合部材１５０に相対回転不能に係合するリングギヤ１２６の回転と、その可動側摩擦係合部材１５２に相対回転不能に係合するデフケース１２８の回転とが同期させられる。なお、それらギヤ側摩擦係合部材１５０および可動側摩擦係合部材１５２は、電磁石１４４による可動片１４２の吸着作動が前記所定回数を超える過程で第２ピストン１３８および可動スリーブ１３０が最もリングギヤ１２６側へ移動させられたとき、円錐状内周摩擦面１５０ｃと円錐状外周摩擦面１５２ａとが相互に摺接するように、装着位置或いは形状寸法が設定されている。また、上記同期装置１２２は、その同期装置１２２の一部すなわちギヤ側摩擦係合部材１５０および可動側摩擦係合部材１５２の一部が円筒状のリングギヤ１２６の内径側に配設されている。

上述のように、本実施例の４輪駆動車両の後輪用ディファレンシャルユニット１２０によれば、リングギヤ１２６に相対回転不能に設けられたギヤ側摩擦係合部材１５０と、デフケース１２８の円筒軸１２８ａに相対回転不能且つ回転軸線Ｃ２方向に可動スリーブ１３０と共に移動可能に設けられた可動側摩擦係合部材１５２とを有し、可動スリーブ１３０が前記コネクト位置に移動させられるに先立って最も前記ディスコネクト位置側に移動したときにそのギヤ側摩擦係合部材１５０とその可動側摩擦係合部材１５２とが相互に摺接させられることで可動スリーブ１３０の回転とリングギヤ１２６の回転とを同期させる同期装置１２２が、備えられており、円筒状のリングギヤ１２６の内径側に同期装置１２２の一部が配設されている。このため、同期装置１２２の一部が円筒状のリングギヤ１２６の内径側に配設されるので、そのリングギヤ１２６の回転軸線Ｃ２方向における後輪用ディファレンシャルユニット１２０の大きさを好適に小さくすることができる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

例えば、前述の実施例の４輪駆動車両１０は、後輪用ディファレンシャルユニット３０、１２０を備えるＦＦベースの車両であったが、本発明はＦＲベース、ＲＲベースなど適宜組み合わせて実施することができる。ＦＲベース、ＲＲベースでは、上記後輪用ディファレンシャルユニット３０、１２０と同様の構成を有する副駆動輪側ディファレンシャルユニットが前輪に用いられる。

また、前述の実施例の４輪駆動車両１０において、第２クラッチ３２を作動させるための第２クラッチアクチュエータ８０は、電磁石８４とその電磁石８４による可動片８６の作動ストロークよりも大きいストロークで第２ピストン９０を作動させるためのボールカム１００およびラチェット機構９４を備えていた。しかし、作動ストロークの大きい電磁アクチュエータ、モータ、油圧シリンダ等で第２ピストン９０を移動させてもよく、その場合には、ボールカム１００、ラチェット機構９４が不要となる。また、ラチェット機構９４において第１ピストン８８の受止歯８８ｃ、８８ｄ、８８ｅ、およびホルダー９２の掛止歯９２ａ、９２ｂ、９２ｃの段数は３段であったが、例えば２段又は４段以上であっても良い。

また、前述の実施例の４輪駆動車両１０では、副駆動輪である後輪１６へ駆動力を伝達する動力伝達部材としてプロペラシャフト２８が例示されていたが、上記動力伝達部材はプロペラシャフト２８だけに限定されるものではない。例えば、エンジン１２の動力を後輪１６に伝達する動力伝達経路において、第１クラッチ２４と第２クラッチ３２との間の部材、すなわちドリブンピニオン４４、カップリング４８、ドライブピニオン５０、リングギヤ５８等であっても良い。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：４輪駆動車両
１２：エンジン(駆動源)
１４：前輪(主駆動輪)
１６：後輪(副駆動輪)
２８：プロペラシャフト(動力伝達部材)
３０、１２０：後輪用ディファレンシャルユニット(副駆動輪側ディファレンシャルユニット)
３２、１２４：第２クラッチ(噛合式断接機構)
４８：カップリング(制御カップリング)
５８、１２６：リングギヤ
５８ｂ、１２６ｂ：内周噛合歯(第１噛合歯)
６０、１２８：デフケース(ディファレンシャルケース)
６０ａ、１２８ａ：円筒軸
６４：差動歯車装置
７６、１３０：可動スリーブ(可動噛合部材)
７６ｂ、１３０ｂ：外周噛合歯(第２噛合歯)
８０、１３２：第２クラッチアクチュエータ(アクチュエータ)
８２、１３６：スプリング
８４、１４４：電磁石
８８、１４６：第１ピストン(環状部材)
８８ａ：傾斜凹溝
９０、１３８：第２ピストン
９２、１４８：ホルダー
９２ａ、９２ｂ、９２ｃ：掛止歯
９４、１４０：ラチェット機構(掛外し機構)
９６：支持部材(環状部材)
９６ａ：傾斜凹溝
９８：球状転動体
１００：ボールカム
１２２：同期装置
１５０：ギヤ側摩擦係合部材
１５２：可動側摩擦係合部材
Ｃ２：回転軸線

Claims

駆動源から左右の主駆動輪へ駆動力を伝達する２輪駆動状態と、該駆動源から左右の副駆動輪へも駆動力を伝達する４輪駆動状態とが選択的に実行される４輪駆動車両において、前記２輪駆動状態では、前記４輪駆動状態において専ら前記副駆動輪へ駆動力を伝達する動力伝達部材を該副駆動輪から切り離す型式の４輪駆動車両の副駆動輪側ディファレンシャルユニットであって、
一回転軸線まわりに回転可能に片持状に支持されて前記４輪駆動状態において駆動力が入力される円筒状のリングギヤと、
該リングギヤと同心の円筒軸が該リングギヤの内側へ向かって一体的に突設されたディファレンシャルケースを有し、該ディファレンシャルケースに伝達された動力を前記左右の副駆動輪へ分配する差動歯車装置と、
一部が、前記リングギヤと前記円筒軸との間に設けられ、該リングギヤと前記ディファレンシャルケースとの間を断接する噛合式断接機構と、
前記噛合式断接機構を、前記リングギヤと前記円筒軸とを相対回転不能に連結するコネクト位置と該リングギヤと該円筒軸との相対回転を許容するディスコネクト位置との間で切り換えるアクチュエータとを、含み、
前記噛合式断接機構は、
前記リングギヤに形成された第１噛合歯と、
該第１噛合歯に係合可能な第２噛合歯を有し、前記円筒軸の外周面で相対回転不能且つ前記回転軸線方向に移動可能に設けられた可動噛合部材とを、含み、
前記アクチュエータは、電磁石を用いて、前記可動噛合部材を前記コネクト位置と前記ディスコネクト位置とに移動させるものであり、
前記アクチュエータは、
前記可動噛合部材を前記ディスコネクト位置から前記コネクト位置に向かって付勢するスプリングと、
前記電磁石により所定のストロークで前記回転軸線方向に往復駆動される第１ピストンと、前記リングギヤに対して相対回転可能に設けられ、該第１ピストンにより前記スプリングの付勢力に抗して移動させられる第２ピストンと、複数段の掛止歯を有して前記リングギヤに相対回転不能かつ前記回転軸線方向に移動不能に設けられ、該複数段の掛止歯のいずれかで前記第１ピストンにより移動させられた該第２ピストンを掛け止めるホルダーとを備え、該第１ピストンの所定回の往復ストロークで該第２ピストンが前記可動噛合部材を前記ディスコネクト位置へ前記スプリングの付勢力に抗して移動させ、該所定回を越えると該第２ピストンを掛け外して前記スプリングの付勢力に従って前記可動噛合部材を前記コネクト位置へ移動させる掛外し機構とを、含むことを特徴とする４輪駆動車両の副駆動輪側ディファレンシャルユニット。
前記リングギヤに相対回転不能に設けられたギヤ側摩擦係合部材と、前記円筒軸に相対回転不能且つ前記回転軸線方向に前記可動噛合部材と共に移動可能に設けられた可動側摩擦係合部材とを有し、前記可動噛合部材が前記コネクト位置に移動させられるに先立って最も前記ディスコネクト位置側に移動したときに該ギヤ側摩擦係合部材と該可動側摩擦係合部材とが相互に摺接させられることで前記可動噛合部材の回転と前記リングギヤの回転とを同期させる同期装置が、備えられており、
前記円筒状のリングギヤの内径側に前記同期装置の一部が配設されている請求項１の４輪駆動車両の副駆動輪側ディファレンシャルユニット。
前記電磁石と前記掛外し機構との間に、互いに重なる状態で介挿された一対の環状部材と、該一対の環状部材の互いに対向する面にそれぞれ形成された一対の傾斜凹溝内で挟まれた球状転動体とを有し、該一対の環状部材が相対回転させられると該一対の環状部材間が離隔させられるボールカムが配設されており、
前記電磁石によって前記一対の環状部材の一方の回転が抑制されて該一対の環状部材が相対回転すると、前記ボールカムによって前記掛外し機構を介して前記可動噛合部材が前記回転軸線方向に移動させられる請求項１または２の４輪駆動車両の副駆動輪側ディファレンシャルユニット。
前記動力伝達部材は、プロペラシャフトであり、
前記プロペラシャフトには、伝達トルクを制御することが可能な制御カップリングが直列に設けられている請求項１乃至３のいずれか１の４輪駆動車両の副駆動輪側ディファレンシャルユニット。