JP6306113B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

Description

この発明は、動力伝達装置に関する。

自動車等の車両においては、２輪駆動状態と４輪駆動状態を切り替え可能とするフリーホイール機能を備えた動力伝達装置が採用される場合がある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の動力伝達装置では、２輪駆動状態において、従動側車輪を従動側車軸から切断されたフリー状態とし、従動側車輪から受ける走行抵抗を遮断する一方で、４輪駆動状態において、従動側車輪と従動側車軸をロック状態とし、従動側車輪にエンジンからの駆動力を伝達可能とする。

動力伝達装置は、例えば、図２に示す４輪車両に採用される。この４輪車両は、トランスファレバー３によって切替機構４を作動させて２輪駆動状態と４輪駆動状態を切り替えることが可能なトランスファ５を備えている。２輪駆動状態においては、後輪９ｂに駆動力が伝達される一方で、切替機構４の作用によって、トランスファ５から前側プロペラシャフト６ａへの駆動力の伝達が遮断される。他方、４輪駆動状態においては、後輪９ｂに駆動力が伝達されるとともに、トランスファ５から前側プロペラシャフト６ａ、前側ディファレンシャル７ａ、前側車軸８ａ（シャフト１１）、および、動力伝達装置１００を介して、前輪９ａにも駆動力が伝達される。

この動力伝達装置１００は、図１１および図１２に示すように、エンジン１（図２参照）からの駆動力によって回転するシャフト１０１と、前輪９ａ（図２参照）とともに軸周りに回転するハブ１０２と、シャフト１０１とハブ１０２との間の回転伝達を接続・遮断可能な伝達遮断機構１０３を主要な構成要素としている。シャフト１０１には、軸方向に相対移動可能なスライドギア１０６が設けられている。ハブ１０２には、スライドギア１０６と係合可能なアウタギア１０７が一体に設けられ、軸周りに回転可能である。

伝達遮断機構１０３は、スライドギア１０６とアウタギア１０７を係合させて、シャフト１０１とハブ１０２との間の回転伝達を可能とする一方で、スライドギア１０６とアウタギア１０７の係合を解除して、前記回転伝達を遮断する。

伝達遮断機構１０３の内部空間（負圧室）は、ダイヤフラム１１０によって、２輪駆動負圧室１０８と４輪駆動負圧室１０９に仕切られている。２輪駆動負圧室１０８は、２輪駆動負圧経路１１１を介して２輪駆動負圧ポート１１２に接続され、４輪駆動負圧室１０９は、４輪駆動負圧経路１１３を介して４輪駆動負圧ポート１１４に接続されている。ダイヤフラム１１０の２輪駆動負圧室１０８側には磁性材料からなる受圧板１１５が、４輪駆動負圧室１０９側にはピストン１１６がそれぞれ併設されている。ダイヤフラム１１０、受圧板１１５、および、ピストン１１６は、リベット１１７で一体化されており、ダイヤフラム１１０の軸方向の移動に伴って、受圧板１１５およびピストン１１６は軸方向に移動する。ピストン１１６には、スライドギア１０６が軸方向に一体移動可能に設けられており、ピストン１１６の軸方向の移動に伴って、スライドギア１０６も同方向に移動する。

カバー１０４の内部には、磁性材料からなるヨーク１１８が固定されている。図１３に示すように、このヨーク１１８の内周端部には、受圧板１１５に臨むように起立する円筒状の吸着部１１８ａが形成されている。この吸着部１１８ａの先端は、周方向に連続した吸着面となっており、この吸着面の全面で、受圧板１１５に吸着するようになっている。

ヨーク１１８には、当該ヨーク１１８（吸着部１１８ａ）に磁性を付与する磁石１１９が併設されている。ヨーク１１８と受圧板１１５との間には、コイルばね１２０が介装されている。このコイルばね１２０は、受圧板１１５（ダイヤフラム１１０、ピストン１１６）をヨーク１１８から離間させる方向に付勢している。

２輪駆動状態（図１１参照）においては、２輪駆動負圧室１０８が負圧状態とされて、ダイヤフラム１１０が２輪駆動負圧室１０８側に移動する。この移動に伴って、スライドギア１０６とアウタギア１０７の係合が解除されて、シャフト１０１とハブ１０２との間の回転力の伝達が遮断された２輪駆動状態に切り替えられるとともに、図１３に示すように、受圧板１１５が、吸着部１１８ａの磁力によってヨーク１１８に吸着される。２輪駆動状態への切り替えが完了すると、２輪駆動負圧室１０８は大気開放され、ヨーク１１８の吸着力のみによって２輪駆動状態が維持される。

他方、４輪駆動状態（図１２参照）においては、４輪駆動負圧室１０９が負圧状態とされて、ダイヤフラム１１０が４輪駆動負圧室１０９側に移動する。この移動に伴って、スライドギア１０６とアウタギア１０７が係合して、シャフト１０１からハブ１０２への回転力の伝達が可能な４輪駆動状態に切り替えられる。４輪駆動状態への切り替えが完了すると、４輪駆動負圧室１０９が大気開放され、コイルばね１２０の付勢力のみによって４輪駆動状態が維持される。

特開平１０−２７８６２１号公報

しかし、特許文献１の動力伝達装置においては、ヨーク（例えば図１３参照）は、併設された磁石によって磁化される磁性材料が用いられ、その加工工程で磁性が変化すると、ヨークとしての機能を発揮することができない。このため、当該ヨークの加工は、旋削加工ではなく、磁性に比較的影響を与えにくいプレス加工によって行なわれる。ところが、プレス加工は、旋削加工と比較して高い加工精度を確保しにくく、受圧板を吸着するヨークの吸着部の吸着面に円周方向のうねり（吸着面における平面度の悪化）が生じる場合がある。この場合、製品ごとに受圧板と吸着部との接触面積が異なって、ヨークと受圧板との間の吸着力がばらつくため、駆動状態を切り替える際の切り替え負圧がばらついてしまう問題があった。

そこで、この発明は、車両の動力伝達装置において、駆動切替状態を保持する伝達遮断機構の作動安定性を高めることを課題とする。

この課題を解決するために、この発明においては、中心軸に沿って配置され、駆動源からの駆動力によって軸周りに回転するシャフトと、前記シャフトと一体で軸周りに回転可能で、かつ、前記シャフトに対して軸方向に相対移動可能なスライドギアと、前記スライドギアと係合可能なアウタギアが一体に設けられ、車輪とともに前記軸周りに回転するハブと、前記スライドギアを前記シャフトに対して前記軸方向に相対移動させることで、前記スライドギアと前記アウタギアを係合させて、前記シャフトと前記ハブとの間の回転伝達を可能とする一方で、前記スライドギアと前記アウタギアの係合を解除して、前記回転伝達を遮断する伝達遮断機構と、を備え、前記伝達遮断機構が、磁性が付与されたヨークと、前記ヨークと軸方向に対向する吸着部材と、を有し、前記ヨークと前記吸着部材との間に、前記吸着部材を前記ヨークに吸着させた際に両者が接触しない少なくとも一つの離間部が形成された動力伝達装置を構成した。

このように、ヨークと吸着部材が接触しない少なくとも一つの離間部が形成されることにより、この離間部以外の位置でのみヨークが吸着部材を吸着し、ヨークの吸着部の吸着面に周方向のうねりがある場合とない場合の接触面積の変化が小さくなる。このため、製品ごとの吸着力のばらつきを抑制して、車両の駆動切替状態を保持する伝達遮断機構の作動安定性を高めることができる。

前記構成においては、前記離間部は、前記ヨークの前記吸着部材に臨む面、または、前記吸着部材の前記ヨークに臨む面に突部を形成することによって構成されるのが好ましい。このようにすれば、突部の幅や高さを決めることによって、所望のギャップ幅および周方向長さの離間部を簡便に形成することができ、ヨークによる吸着部材の十分な吸着力を確保しつつ、伝達遮断機構の作動安定性を確実に高めることができる。

前記各構成においては、前記少なくとも一つの離間部は、複数である構成とするのが好ましい。このように、離間部を３カ所形成することにより、ヨークによる吸着部材の吸着状態が安定し、伝達遮断機構の作動安定性を一層高めることができる。

この発明に係る動力伝達装置は、シャフトとハブとの間の回転伝達を接続または遮断する伝達遮断機構のヨークと吸着部材との間に少なくとも一つの離間部を形成する構成を採用したので、加工上の理由でヨークの吸着部の吸着面に周方向のうねりがある場合でも、ヨークで吸着部材を製品ごとのばらつきなく安定的に吸着することができる。このため、車両の駆動切替状態を保持する伝達遮断機構の作動安定性を高めることができる。

この発明に係る動力伝達装置の一実施形態を示す断面図 図１に示す動力伝達装置を備えた車両の全体構成図 車両が２輪駆動状態の場合の図１に示す動力伝達装置の要部を示す断面図 図３に示すヨーク周辺の拡大図 図４のＶ矢視図 図１に示すヨークの吸着部周辺および吸着部材の一部の拡大斜視図 車両が４輪駆動状態の場合の図１に示す動力伝達装置の要部を示す断面図 動力伝達装置の変形例を示す図１相当の図 図８のＩＸ矢視図 図８に示すヨークの吸着部周辺および吸着部材の一部の拡大斜視図 従来技術に係る動力伝達装置の一例（２輪駆動状態）を示す断面図 従来技術に係る動力伝達装置の一例（４輪駆動状態）を示す断面図 図１１に示す動力伝達装置の要部を示す断面図

この発明に係る動力伝達装置１０の一実施形態を図１、および、図３から図７に示す。この動力伝達装置１０は、例えば、図２に示す車両５０に採用される。この車両５０は、エンジン１と、変速機２と、トランスファレバー３によって切替機構４を作動させて２輪駆動状態と４輪駆動状態を切り替えることが可能なトランスファ５と、車輪９ａ、９ｂを備えている。

２輪駆動状態においては、トランスファ５から後側プロペラシャフト６ｂ、後側ディファレンシャル７ｂ、および、後側車軸８ｂを介して後輪９ｂに駆動力が伝達される一方で、切替機構４の作用によって、トランスファ５から前側プロペラシャフト６ａへの駆動力の伝達が遮断される。他方、４輪駆動状態においては、後輪９ｂに駆動力が伝達されるとともに、トランスファ５から前側プロペラシャフト６ａ、前側ディファレンシャル７ａ、前側車軸８ａ（シャフト１１）、および、動力伝達装置１０を介して、前輪９ａにも駆動力が伝達される。

車両５０の動力伝達装置１０は、図１に示すように、中心軸ｃに沿って配置され、駆動源１としてのエンジンの駆動力によって軸周りに回転するシャフト１１と、車輪９ａとともに中心軸ｃ周りに回転するハブ１２と、シャフト１１とハブ１２との間の回転伝達を接続・遮断可能な伝達遮断機構１３を主要な構成要素としている。シャフト１１および伝達遮断機構１３は、ハブ１２、当該ハブ１２と一体に設けられたカバー１４およびスピンドル１５の内部に収納されている。シャフト１１にはブッシュ１８が設けられており、当該シャフト１１がスピンドル１５に対してスムーズに回転し得るようになっている。ハブ１２とカバー１４は、ボルト１６によって一体に締結されている。ハブ１２とスピンドル１５の間には、軸受１７が介在しており、ハブ１２とスピンドル１５は、中心軸ｃ周りに相対回転可能となっている。

シャフト１１には、スライドギア１９が設けられている。シャフト１１には、スライドギア１９を軸方向にガイドするガイド溝１１ａが形成されている。スライドギア１９にはこのガイド溝１１ａによってガイドされるガイド突起１９ａが形成されている。スライドギア１９は、シャフト１１に対して軸方向に相対移動可能で、かつ、シャフト１１と一体で軸周りに回転可能となっている。ハブ１２には、スライドギア１９と係合可能なアウタギア２０が、このハブ１２と一体で軸周りに回転可能に設けられている。

伝達遮断機構１３は、スライドギア１９をシャフト１１に対して軸方向に相対移動させることによって、スライドギア１９とアウタギア２０を係合し、シャフト１１とハブ１２との間の回転伝達を可能とする一方で、スライドギア１９とアウタギア２０の係合を解除して、前記回転伝達を遮断する機能を有している。

伝達遮断機構１３の内部空間（負圧室）は、ダイヤフラム２３によって、スライドギア１９とアウタギア２０の係合を解除する際に負圧となる２輪駆動負圧室２１と、スライドギア１９とアウタギア２０を係合させる際に負圧となる４輪駆動負圧室２２に仕切られている。

アウタギア２０の外周縁部、ハブ１２とスピンドル１５の間、シャフト１１とスピンドル１５の間には、シール材３７、３８、３９が設けられ、各負圧室２１、２２の気密が確保されている。

２輪駆動負圧室２１は、２輪駆動負圧経路２４を介して２輪駆動負圧ポート２５に、４輪駆動負圧室２２は、４輪駆動負圧経路２６を介して４輪駆動負圧ポート２７にそれぞれ接続されている。２輪駆動負圧経路２４および４輪駆動負圧経路２６には、タイマ制御される遮断弁（図示せず）が設けられている。この遮断弁は、２輪駆動負圧経路２４または４輪駆動負圧経路２６の負圧が、予めタイマ設定した所定時間を経過したときに作動して、負圧状態の２輪駆動負圧室２１または４輪駆動負圧室２２を大気開放するようになっている。

図１、図３および図４に示すように、ダイヤフラム２３の２輪駆動負圧室２１側には受圧板２８が併設され、４輪駆動負圧室２２側にはピストン２９が併設されている。受圧板２８は、軸方向において、ヨーク３８およびピストン２９に対して互いに対向している。受圧板２８は、軸方向において、後述するヨーク３１とピストン２９との間に設けられている。受圧板２８は、スライドギア１９とアウタギア２０との係合を解除する際に、ヨーク３１に吸着される吸着部材である。ピストン２９には、スライドギア１９が一体に設けられており、ピストン２９の軸方向の移動に伴って、スライドギア１９も軸方向に移動する。

ダイヤフラム２３、受圧板２８、および、ピストン２９は、リベット３２で一体化されており、当該リベット３２とともに軸方向に移動する。

カバー１４の内部には、磁石５０によって磁化される磁性材料からなるヨーク３１が固定されている。このヨーク３１の内周端部に、受圧板２８に臨むように起立する円筒状の吸着部３１ａが形成されている。図５および図６に示すように、吸着部３１ａの軸方向先端部（受圧板２８に対して軸方向に臨む面Ｓ）には、受圧板２８に向かって突出する複数の突部３３が、形成されている。複数の突部３３は、吸着部３１ａにおいて、所定角度間隔おきに形成されている。本実施形態では、突部３３は、吸着部３１ａにおいて１２０度間隔で形成されている。突部３３が形成されることにより、図４に示すように、ヨーク３１と受圧板２８との間に、受圧板２８をヨーク３１（の吸着部３１ａ）に吸着させた際に両者が接触しない離間部３４が１２０度の所定角度間隔おきに形成される。離間部３４は、吸着部３１ａ（の面Ｓ）のうち凸部３３が形成されていない部分と受圧板２８との間の空間である。

ヨーク３１と受圧板２８との間には、付勢部材３６としてのコイルばねが介装されている。このコイルばね３６は、受圧板２８（ダイヤフラム２３およびピストン２９）をヨーク３１と離間させる方向に付勢している。ピストン２９の外周縁側には、スライドギア１９が軸方向に一体移動可能に設けられており、ピストン２９の軸方向の移動に伴って、スライドギア１９も同方向に移動する。

２輪駆動負圧室２１を負圧状態とすると、図３に示すように、ダイヤフラム２３が２輪駆動負圧室２１側に移動する。この移動に伴って、スライドギア１９とアウタギア２０の係合が解除されて、シャフト１１とハブ１２との間の回転力の伝達が遮断された２輪駆動状態に切り替えられる。この切り替え後に所定時間が経過すると、２輪駆動負圧経路２４に設けられたタイマが作動し、２輪駆動負圧室２１は大気開放される。そして、受圧板２８が磁性を有するヨーク３１の吸着部３１ａに磁力によって吸着され、この吸着力のみによって２輪駆動状態が維持される。

その一方で、４輪駆動負圧室２２を負圧状態とすると、図７に示すように、ダイヤフラム２３が４輪駆動負圧室２２側に移動する。この移動に伴って、スライドギア１９とアウタギア２０が係合して、シャフト１１からハブ１２への回転力の伝達が可能な４輪駆動状態に切り替えられる。この切り替え後に所定時間が経過すると、４輪駆動負圧経路２６に設けられたタイマが作動し、４輪駆動負圧室２２は大気開放される。そして、コイルばね３６の付勢力のみによって４輪駆動状態が維持される。

以上のように構成された車両５０の動力伝達装置１０は、以下の効果を奏する。

突部３３を有するヨーク３１と受圧板２８との間に、受圧板２８をヨーク３１に吸着させた際に両者が接触しない離間部３４が１２０度間隔おきに形成されていることにより、加工精度に関わらず、ヨーク３１の吸着部３１ａの吸着面の接触面積を確保して、吸着面３１ａの吸着力のばらつきを抑制することができる。このため、車両５０の駆動切替状態を保持する伝達遮断機構の作動安定性を高めることができる。

なお、ヨーク３１と受圧板２８の間に離間部３４を形成することにより、ヨーク３１と受圧板２８の接触面積が低下して吸着力が低下するようにも思われるが、ヨーク３１と受圧板２８の接触部において磁束密度が増加して、吸着力の低下が抑制されるとともに、離間部３４のエアギャップ（軸方向の隙間）を適切な大きさとすることにより、離間部３４を形成しないときと同等の大きさの吸着力を確保することができる。このエアギャップの大きさは、ヨーク３１に形成した突部３３の高さを変えることによって適宜変更することができる。

また、離間部３４が３カ所形成されることにより、ヨーク３１による受圧板２８の吸着状態が安定し、伝達遮断機構１３の作動安定性を一層高めることができる。

また、２輪駆動状態（図３参照）または４輪駆動状態（図７参照）への切り替えとともに、２輪駆動負圧室２１および４輪駆動負圧室２２を大気開放することによって、シール材３７、３８、３９の劣化、および、負圧による装置１０内部への泥水の吸い込みを防止することができる。

なお、前述の実施形態では、３つの突部３３が吸着面３１ａに形成されていることにより、３つの離間部３４が形成されていたが、これに限らず、離間部３４は少なくとも１つ以上設けられていればよい。

上記の実施形態においては、ヨーク３１に突部３３を形成することによって離間部３４を構成した態様について説明したが、図８から図１０に示すように、受圧板２８に突部４０を形成することで離間部３４が形成される態様としてもよい。また、離間部は、ヨークに形成した突部（ヨーク側突部）と受圧板に形成した突部（受圧板側突部）とによって形成されてもよい。具体的には、ヨーク側突部と受圧板側突部とが軸方向において互いに重ならないように、ヨークと受圧板とを吸着させることで、離間部が形成されてもよい。

上記の実施形態に係る動力伝達装置１０はあくまでも例示であって、車両の駆動切替状態を保持する伝達遮断機構の作動安定性を高める、というこの発明の課題を解決し得る限りにおいて、各構成部材の形状、配置等を適宜変更することができる。

１ 駆動源
９（９ａ） 車輪（前輪）
１１ シャフト
１２ ハブ
１３ 伝達遮断機構
１９ スライドギア
２０ アウタギア
２８ 吸着部材（受圧板）
３１ ヨーク
３３ （ヨーク側）突部
３４ 離間部
３５ 磁石
４０ （受圧板側）突部
ｃ 中心軸

Claims (4)

1. 中心軸（ｃ）に沿って配置され、駆動源（１）からの駆動力によって軸周りに回転するシャフト（１１）と、
   前記シャフト（１１）と一体で軸周りに回転可能で、かつ、前記シャフト（１１）に対して軸方向に相対移動可能なスライドギア（１９）と、
   前記スライドギア（１９）と係合可能なアウタギア（２０）が一体に設けられ、車輪（９）とともに前記軸周りに回転するハブ（１２）と、
   前記スライドギア（１９）を前記シャフト（１１）に対して前記軸方向に相対移動させることで、前記スライドギア（１９）と前記アウタギア（２０）を係合させて、前記シャフト（１１）と前記ハブ（１２）との間の回転伝達を可能とする一方で、前記スライドギア（１９）と前記アウタギア（２０）の係合を解除して、前記回転伝達を遮断する伝達遮断機構（１３）と、
   を備え、
   前記伝達遮断機構（１３）が、
   磁性が付与されたヨーク（３１）と、
   前記ヨーク（３１）と軸方向に対向する吸着部材（２８）と、
   を有し、
   前記ヨーク（３１）と前記吸着部材（２８）との間に、前記吸着部材（２８）を前記ヨーク（３１）に吸着させた際に両者が接触しない少なくとも１つの離間部（３４）が形成された動力伝達装置。
2. 前記離間部（３４）は、前記ヨーク（３１）の前記吸着部材（２８）に臨む面に突部（３３）を形成することによって構成された請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 前記離間部（３４）は、前記吸着部材（２８）の前記ヨーク（３１）に臨む面に突部（４０）を形成することによって構成された請求項１または２に記載の動力伝達装置。
4. 前記少なくとも一つの離間部（３４）は、複数である請求項１から３のいずれか１項に記載の動力伝達装置。

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