JP6740712B2 - 駆動力断接装置 - Google Patents

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Description

本発明は、動力源からの動力の伝達を断接する駆動力断接装置に関するものである。
従来、トランスファからフロントディファレンシャル機構に駆動力が伝達された後、フロントディファレンシャル機構で左右の前輪軸へ分配された駆動力を断接する駆動力断接装置が知られている(特許文献1)。
この駆動力断接装置は、フロントディファレンシャル機構に接続される第1軸と、第1軸上を軸方向に摺動可能であり、ドグ歯が形成されたクラッチリングと、第1軸と同軸かつ相対回転可能に配設され、一端にクラッチリングのドグ歯と噛合可能なドグ歯が形成されたクラッチ軸と、クラッチ軸の他端と接続され車輪軸の方向へ延在する中間軸とを備えている。つまり、クラッチリングとクラッチ軸とで形成されるドグクラッチにより、駆動力の断接が行われる。
クラッチリングを軸方向に摺動させる装置として、コイルが内設され、第1軸の外周に同軸で配設される固定子と、固定子と同軸で内径方向に対向する磁力作用部(可動子)と、磁力作用部と一体で軸方向へ摺動する非磁性体の連係作用部と、コイルへの非通電時にクラッチリングを解除方向へ付勢する付勢部材とを備えている。
また、フロントディファレンシャル機構と、第1軸と、クラッチリングと、固定子と、可動子と、連係作用部とがデフハウジングに収容され、固定子は、軸方向及び径方向の位置をデフハウジングにより規制される。連係作用部は、第1軸に支持されており、コイルへの通電により発生した磁束の第1軸への漏えいを防止する。付勢部材は、クラッチリングとクラッチ軸との間に、クラッチリングとクラッチ軸を離間させる方向に付勢される。クラッチ軸は、一端がデフハウジングに接続されるクラッチハウジングに軸支され、かつ、クラッチハウジングの他端が接続されるシャフトカバー内部へと延在し、中間軸と接続される構成となっている。
この駆動力断続装置は、例えば、運転手の操作、あるいは、走行状態により、四輪駆動走行を行う場合、コイルへと通電されると、磁束の発生により、磁力作用部及び連係作用部がプランジャとしてクラッチリングを付勢部材に抗してクラッチ軸方向へ摺動させ、クラッチリングとクラッチ軸とが噛合することで、駆動力が左右の前輪へ伝達される。一方、二輪駆動走行を行う場合、コイルへの通電が停止されると、付勢部材の付勢力により、クラッチリングが解除方向へ摺動され、クラッチ軸との噛合が解除されることで、左右の前輪へ駆動力は伝達されない構成となっている。
特開2012−193780号公報
しかしながら、従来の構成では、デフハウジング内部に駆動力断接装置を収容するため、専用のデフハウジングが必要となり、駆動力断接装置を持たないデフハウジングとの部品の共通化が困難となる。また、クラッチハウジングを介してデフハウジングとシャフトカバーとが接続される構成であり、さらに、クラッチ軸を介して第1軸と中間軸とが接続される構成であるので部品点数が増加する。
そこで、本発明は上記に鑑みてなされたものであり、デフハウジングの形状を変更することなく、部品点数を削減した駆動力断接装置を提供する。
本発明の駆動力断接装置は、デフハウジングの内部に軸支されたディファレンシャル機構に接続されると共に、前記ディファレンシャル機構のボス部に摺動部材を介して軸支され、前記ディファレンシャル機構で分配された駆動力を伝達する第1回転体を回転させる第1シャフトと、前記第1回転体に対向した第2回転体により、前記第1回転体からの駆動力を伝達され、前記第1シャフトと同軸で配設されて、車輪軸へと駆動力を伝達する第2シャフトと、前記第1回転体に対し前記第2回転体を前記第1回転体と対向する側の反対側から軸方向に移動させ、前記第1シャフトと前記第2シャフトとの連結を断接させる断接部材と、前記第2シャフトの外周に設けられ、前記断接部材を軸方向に移動可能に支持する支持部材と、内設したコイルによる励磁によって、前記断接部材を軸方向へ移動させる固定子と、前記第2シャフトを軸支しつつ前記第2シャフトの周囲に設けられ、少なくとも前記第1回転体の外周を覆い、前記デフハウジングに接続されるシャフトカバーと、を備え、前記第1シャフト及び前記第2シャフトの境界には、第1軸支部が設けられ、前記第1軸支部にて前記第2シャフトの一端を軸支すると共に、前記シャフトカバーの内部にて前記第2シャフトの他端を軸支する第2軸支部を備え、上記の構成において、前記固定子は前記シャフトカバーの内壁に支持されており、前記固定子と前記断接部材との間にはクリアランスが設けられている構成とした。
上記した構成によれば、第1シャフトがディファレンシャル機構のボス部に軸支され、第1シャフト及び第2シャフトの境界に第1軸支部を設けて、第2シャフトの一端を軸支し、シャフトカバー内部に設けられた第2軸支部にて第2シャフトの他端を軸支している。さらに、第2シャフトを覆うように固定子、断接部材及び支持部材を配置しているので、第1回転体と、第2回転体と、第2シャフトと、断接部材と、支持部材と、固定子とが、シャフトカバー内部に収容可能となる。つまり、駆動力断接装置をシャフトカバー内部に収容したことにより、駆動力断接装置の有無によりデフハウジングの形状を変更する必要がなくなる。また、従来のようなクラッチ軸及びクラッチ軸を覆うクラッチハウジングが不要となるので、従来よりも少ない部品点数で駆動力断接装置の構成が可能となる。
更に上記した構成によれば、断接部材に固定子の位置ずれによる荷重負荷が作用しないので、断接部材に作用する軸方向の摺動抵抗が低減でき、断接部材の軸方向移動がスムーズとなる。
上記の構成において、前記第1回転体と前記第2回転体との間に介在し、前記固定子及び前記断接部材の非励磁によって、前記第1回転体と前記第2回転体とを離間させる第1付勢部材を備えた構成とすると良い。
上記した構成とすれば、コイルへの通電を停止して固定子及び断接部材が非励磁となると、付勢部材の付勢力により機械的に第2回転体が第1回転体に対して離間する方向へ移動することになるので、駆動力断時の通電制御が不要となる。
また、上記の構成において、前記第1回転体および前記第2回転体は、ドグクラッチである構成とすれば、ドグ歯面の摩擦抵抗により第1回転体と第2回転体との締結保持が容易となり、締結保持のためのコイルへの通電を減少させることができる。
また、上記の構成において、前記支持部材は、前記断接部材を支持する円筒部と、該円筒部から径方向に延在する側壁部と、を有し、該側壁部は、前記断接部材の軸方向の移動を規制する構成とすると良い。
上記した構成とすれば、断接部材の支持部材からの脱落を防止可能となる。
また、上記した構成において、前記固定子は、前記断接部材の径方向外周と対向して配置され、前記側壁部は、前記固定子の側面と接合され、前記第2シャフト上に設けられる第1係止部材と当接し、また、前記固定子が、前記シャフトカバー内壁に係止される第2係止部材に当接し、前記支持部材及び前記固定子の軸方向位置を規制する構成とすると良い。
上記した構成とすれば、支持部材及び固定子の軸方向位置が共に規制されるので、固定子と断接部材との相対的な軸方向位置のばらつきを低減することができ、固定子の軸方向長さの短縮が可能となる。
また、上記の構成において、前記支持部材は、前記側壁部から延在する回り止め部が設けられ、前記回り止め部と前記シャフトカバーの内壁とが当接する構成とすると良い。
上記した構成とすれば、支持部材の断接部材との連れ回りを防止でき、固定子外周壁とシャフトカバー内壁との摩擦摺動による損耗を防止可能となる。
本発明の駆動力断接装置を車両に適用した場合の構成図である。 図1に示す駆動力断接装置の断面図である。 図2に示す駆動力断接装置の要所部分拡大図である。 駆動力断接装置が非連結状態のときの説明図である。 駆動力断接装置が連結状態のときの説明図である。
本発明の一実施形態として、車両Aへ駆動力断接装置6を適用した場合の構成を図1に示す。図1に示す車両Aは、動力源であるエンジン(ENG)1と、トランスミッション(T/M)2と、トランスファ(T/F)3と、Frプロペラシャフト4と、Frディファレンシャル機構(Frデフ)5と、駆動力断接装置6と、制御装置8と、右Frドライブシャフト9と、左Frドライブシャフト10と、前輪11と、Rrプロペラシャフト12と、Rrディファレンシャル機構(Rrデフ)13と、Rrドライブシャフト14と、後輪15とを備えている。エンジン1で発生した駆動力は、トランスミッション2を介しトランスファ3へ伝達されると、駆動力はFrプロペラシャフト4とRrプロペラシャフト12とへ分配される。Rrプロペラシャフト12へ分配された駆動力は、Rrディファレンシャル機構13とRrドライブシャフト14を経て左右の後輪15へ伝達される。
一方、Frプロペラシャフト4へ分配された駆動力は、Frディファレンシャル機構5へ伝達される。この場合、運転手の操作、あるいは、走行状態により制御装置8にて四輪駆動モードが選択される。例えば、四輪駆動モードでは、駆動力断接装置6のコイル71(図2示)へ通電されると、駆動力断接装置6を介して、Frディファレンシャル機構5と右Frドライブシャフト9とが連結される。これによって、Frディファレンシャル機構5へ伝達された駆動力は、左Frドライブシャフト10と、駆動力断接装置6を介して右Frドライブシャフト9とへ分配され、左右の前輪11へ伝達される。また、運転手の操作、あるいは、走行状態により制御装置8にて四輪駆動モードを終了し、二輪駆動モードが選択されると、駆動力断接装置6のコイル71への通電が停止され、駆動力断接装置6とFrディファレンシャル機構5とが非連結となる。
次に、本発明の構成について、図2及び図3を参照しながら説明する。
左Frドライブシャフト10及び右Frドライブシャフト9へ駆動力を分配するFrディファレンシャル機構5は、図2の如く、デフハウジング51に収容される。デフハウジング51はベアリング53を介して、Frディファレンシャル機構5の外殻であるデフケース52のボス部52aの外径を軸支している。デフケース52に収容された一方のサイドギア54には、有底円筒状を呈する第1シャフト61が接続される。
図3に示すように、第1シャフト61は、サイドギア54(図2示)の内径へ接続されるデフ接続部61aと、デフケース52のボス部52aの内径にベアリング65aを介して軸支される主軸部61bと、第1回転体62の本体部62aを支持するための軸方向に沿ったスプライン61dが外周に形成された大径部61cと、円筒状内部に後述する第2シャフト63を軸支するための第一軸支部61eとを備える。
図3に示すように、第1回転体62は円環形状を呈し、本体部62aと、本体部62aから内径方向に突設したフランジ部62bとを備える。本体部62aは、内径の軸方向に沿って、第1シャフト61のスプライン61dと噛合可能なスプライン62cが形成され、車輪軸方向(図3右方向)の端面に第1ドグ歯62dが形成される。第1回転体62は、スプライン62cと第1シャフト61のスプライン61dとが周方向に噛合し、第1シャフト61と一体回転可能に支持される。また、第1回転体62は、大径部61cの主軸部61b側端面に係止された係止部材67aにより、一方の軸方向位置を規制される。さらに、フランジ部62bの第1シャフト61側の面が、第2シャフト63の主軸部63bの外周に形成された溝部63hに嵌る係止部材67bに隣接するスペーサ66aへ当接することにより、第1回転体62は他方の軸方向位置を規制される。
図3に示すように、第2シャフト63は、円柱状を呈し外径が細くなった先端部63aと、主軸部63bと、ドライブシャフト接続部63c(図2示)とを備えている。主軸部63bの外周には、第2回転体64を軸方向に摺動可能に支持するためのスプライン63dと、径方向に突設した規制部63eとが設けられる。ドライブシャフト接続部63cの外周には軸受部63f(図2示)が設けられる。第2シャフト63は、第1シャフト61に同軸で挿入され、先端部63aがベアリング65bを介して第一軸支部61eにて、第1シャフト61と相対回転可能に軸支され、第2軸受部63fがベアリング65c(図2示)を介して後述するシャフトカバー68の第2軸支部68b(図2示)に軸支される。
図3に示すように、第2回転体64は環状を呈し、内径には、第2シャフト63のスプライン63dと噛合可能に軸方向に沿って形成されたスプライン64aを備え、第1回転体62の第1ドグ歯62dと噛合可能な第2ドグ歯64bが軸方向端面に設けられる。また、第2回転体64は、スプライン63dとスプライン64aとが周方向に噛合することで、第2シャフト63と同軸で一体回転可能、かつ、軸方向に摺動可能に第2シャフト63に支持される。そして、第1回転体62の第1ドグ歯62dと第2回転体64の第2ドグ歯64bとが対向してドグクラッチを形成する。さらに、第1回転体62と第2回転体64との間には、リターンスプリング69が第1回転体62及び第2回転体64を離間する方向に付勢され、第2シャフト63のスプライン63dに支持される構成となっている。
図2に示すように、シャフトカバー68は、中空であり、一端がボウル形状に径が拡大して開口し、Frディファレンシャル機構5を収容するデフハウジング51の端面に、図示しないボルト等の固定部材により接続されるハウジング接続部68aを備える。また、シャフトカバー68の他端は、ベアリング65cを介して、第2シャフト63の第2軸受部63fを軸支する第2軸支部68bを備える。シャフトカバー68は、第2シャフト63のドライブシャフト接続部63cから第1回転体62の第1ドグ歯62dに至る部分を軸方向に沿って覆い、ハウジング接続部68aにて、デフハウジング51と接続される構成となっている。
図3に示すように、第2回転体64を軸方向へ移動させる装置は、コイル71が内設された円環状の固定子72と、軸方向へ移動可能な円環状の断接部材73と、固定子72と一体であり、コイル71への通電時に断接部材を軸方向へ吸引する吸引壁72aと、断接部材73を支持する非磁性体である支持部材70とを備えている。
図3に示すように、支持部材70は、円環形状の円筒部70aと、円筒部70aから径方向に延在する側壁部70bと、側壁部70bから軸方向に曲がりさらに延在する回り止め部70cとを備えている。円筒部70aは、断接部材73の内径を支持し、側壁部70bは固定子72の軸方向の側面72bに接合される構成となっている。
図3に示すように、側壁部70bが側面72bに接合された固定子72は、円筒部70aの内側を第2シャフト63が貫通するように設けられると共に、断接部材の径方向外周と対向し、ハウジング接続部68aの内壁により固定子72の外径を支持される。また、回り止め部70cがシャフトカバー68の内壁と周方向に当接して、固定子72の回転変位を抑止する。さらに、側壁部70bが第2シャフト63の規制部63eに係止された第1係止部材67cと軸方向に当接し、かつ、固定子72と一体である吸引部72aがハウジング接続部68aの内径に係止された第2係止部材67dと軸方向に当接して、支持部材70及び固定子72は軸方向位置を規制される。加えて、円筒部70aの一端は、第2シャフト63のスプライン63dの端部63g上に設けられたスペーサ66bに当接し、スペーサ66bと隣接する、端部63gの外周上に設けられた溝部63iに嵌る係止部材67eを介して、リターンスプリング69による、第2回転体64を第1回転体62から離間させる付勢力に対抗する構成となっている。
図3に示すように、断接部材73は、円環形状の可動子74及び非磁性体のカラー部材75を備える。可動子74は凹部74aを有し、また、カラー部材75は、可動子74の凹部74aに嵌合可能な凸部75aを有する。カラー部材75は、可動子74と一体で軸方向へ移動可能となるよう可動子74の凹部74aに凸部75aが圧入嵌合される。断接部材73はその内径を、支持部材70の円筒部70aにより、円筒部70aと相対回転可能、かつ、軸方向へ摺動可能に支持される。さらに、断接部材73は、固定子72の内径と当接することなく、径方向に対向するように配設され、また、側壁部70bにより、軸方向の移動を規制される構成となっている。
ここで、ハウジング接続部68aの内径と固定子72の外径との差分をΔAと定義し、固定子72の内径と断接部材73の外径との差分をΔBと定義すると、ΔA<ΔBの関係が常に成立する構成となっており、固定子72の内周と断接部材73の外周との間にはクリアランスが存在する。
上記の構成において、第1シャフトに径の細くなった先端部を設け、第2シャフトに有底円筒状の軸支部を設け、第2シャフトの軸支部にて、摺動部材を介して第1シャフトの先端部を軸支する構成であっても、本発明の実施は可能である。
また、上記の構成において、第1回転体62に形成される第1ドグ歯62dを第1シャフト61または第1回転体62の外周に形成される第1スプラインに置き換え、第2回転体64の第2ドグ歯64bを第1スプラインと噛合可能な第2スプラインに置き換えて、スプラインの噛合により第1シャフト61と第2シャフト63とを連結する構成であっても、本発明の実施は可能である。
次に、図4及び図5を参照しながら、本発明の実施形態の動作を説明する。
図4は、第1シャフト61と第2シャフト63とが非連結である非連結状態を示している。第1回転体62の第1ドグ歯62dと第2回転体64の第2ドグ歯64bとが噛合していないので、第1シャフト61と第2シャフト63とは非連結状態となる。また、第2シャフト63のスプライン63dと第2回転体64のスプライン64aとは、周方向に噛合しており、第2シャフト63と第2回転体64とは一体回転可能である。この時、コイル71へは通電されておらず、リターンスプリング69により第2回転体64は、図4の状態(非連結状態)となる様付勢され、カラー部材75に当接し、断接部材73が軸方向へ付勢される。さらに、断接部材73の可動子74は、支持部材70の側壁部70bにより、軸方向への移動が規制される。なお、断接部材73は第2回転体64と当接して連れ回りの挙動を示し、断接部材73を支持する支持部材70及び支持部材70と一体の固定子72も連れ回ろうとするが、支持部材70の回り止め部70cがシャフトカバー68の内壁と周方向に当接して支持部材70及び固定子72の連れ回りを抑止する。
一方、図5は、第1シャフト61と第2シャフト63とが連結し駆動力伝達可能である連結状態を示している。例えば、運転手による四輪駆動への切換操作、あるいは、走行状態に基づいて、制御装置8(図1示)にて四輪駆動モードになると、コイル71への通電による吸引壁72aを含む固定子72及び断接部材73の可動子74の励磁によって、断可動子74が吸引壁72aの方向へ軸方向に吸い寄せられ、カラー部材75がプランジャとして押し出され、第2回転体64を第1回転体62の方向へリターンスプリング69の付勢力に抗して移動させる。可動子74の先端が吸引壁72aに当接すると、第2回転体64も軸方向の移動を停止する。この時、第1回転体62の第1ドグ歯62dと第2回転体64の第2ドグ歯64bとが噛合し、かつ、第2シャフト63のスプライン63dと第2回転体64のスプライン64aとが周方向に噛合しているので、第1シャフト61と第2シャフト63とが連結し駆動力伝達可能となる。なお、非連結状態時と同じく、支持部材70の回り止め部70cがシャフトカバー68の内壁と周方向に当接して支持部材70及び固定子72の連れ回りを抑止する。
運転手による二輪駆動への切換操作、あるいは、走行状態に基づいて、制御装置8にて四輪駆動モード終了判断がなされ、二輪駆動モードとなると、コイル71への通電が停止され、リターンスプリング69により上記の図4の状態へ復帰する。
本発明の動作として、リターンスプリング69の付勢により、第2回転体64を第1回転体62の方向へ移動させ、第1ドグ歯62dと第2ドグ歯64bとを噛合させることで、第1シャフト61と第2シャフト63とを連結し、また、コイル71への通電により、第2回転体64をリターンスプリング69の付勢力に抗して軸方向へ移動させ、第1シャフト61と第2シャフト63とを非連結とする動作であっても同様の効果が得られる。
本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、車両に限らず、駆動力伝達軸の断接が必要な種々の装置や機械に適用して良い。
5 Frディファレンシャル機構(Frデフ)
6 駆動力断接装置
9 Fr右ドライブシャフト(車輪軸)
51 デフハウジング
52 デフケース
52a ボス部
53 ベアリング
54 サイドギア
61 第1シャフト
61e 第1軸支部
62 第1回転体
62d 第1ドグ歯
63 第2シャフト
63a 先端部
63b 主軸部
63f 軸受部
64 第2回転体
64b 第2ドグ歯
65a ベアリング
67c 第1係止部材
67d 第2係止部材
68 シャフトカバー
68a ハウジング接続部
68b 第2軸支部
69 リターンスプリング
70 支持部材
70a 円筒部
70b 側壁部
70c 回り止め部
71 コイル
72 固定子
72a 吸引壁
72b 側面
73 断接部材
74 可動子
75 カラー部材

Claims (6)

  1. デフハウジングの内部に軸支されたディファレンシャル機構に接続されると共に、前記ディファレンシャル機構のボス部に摺動部材を介して軸支され、前記ディファレンシャル機構で分配された駆動力を伝達する第1回転体を回転させる第1シャフトと、
    前記第1回転体に対向した第2回転体により、前記第1回転体からの駆動力を伝達され、前記第1シャフトと同軸で配設されて、車輪軸へと駆動力を伝達する第2シャフトと、
    前記第1回転体に対し前記第2回転体を前記第1回転体と対向する側の反対側から軸方向に移動させ、前記第1シャフトと前記第2シャフトとの連結を断接させる断接部材と、
    前記第2シャフトの外周に設けられ、前記断接部材を軸方向に移動可能に支持する支持部材と、
    内設したコイルによる励磁によって、前記断接部材を軸方向へ移動させる固定子と、
    前記第2シャフトを軸支しつつ前記第2シャフトの周囲に設けられ、少なくとも前記第1回転体の外周を覆い、前記デフハウジングに接続されるシャフトカバーと、を備え、
    前記第1シャフト及び前記第2シャフトの境界には、第1軸支部が設けられ、前記第1軸支部にて前記第2シャフトの一端を軸支すると共に、前記シャフトカバーの内部にて前記第2シャフトの他端を軸支する第2軸支部を備え
    前記固定子は前記シャフトカバーの内壁に支持されており、前記固定子と前記断接部材との間にはクリアランスが設けられている駆動力断接装置。
  2. 前記第1回転体と前記第2回転体との間に介在し、前記固定子及び前記断接部材の非励磁によって、前記第1回転体と前記第2回転体とを離間させる付勢部材を備えた請求項1に記載の駆動力断接装置。
  3. 前記第1回転体および前記第2回転体は、ドグクラッチである請求項1または2に記載の駆動力断接装置。
  4. 前記支持部材は、前記断接部材を支持する円筒部と、該円筒部から径方向に延在する側壁部と、を有し、該側壁部は、前記断接部材の軸方向の移動を規制する請求項1乃至のいずれか一項に記載の駆動力断接装置。
  5. 前記固定子は、前記断接部材の径方向外周と対向して配置され、前記側壁部は、前記固定子の側面と接合され、前記第2シャフト上に設けられる第1係止部材と当接し、また、前記固定子が、前記シャフトカバー内壁に係止される第2係止部材に当接し、前記支持部材及び前記固定子の軸方向位置を規制する請求項に記載の駆動力断接装置。
  6. 前記支持部材は、前記側壁部から延在する回り止め部が設けられ、前記回り止め部と前記シャフトカバーの内壁とが当接する請求項に記載の駆動力断接装置。
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