JP7149201B2 - ハブクラッチ装置 - Google Patents

Description

この発明は、フリーホイール機能を備えたハブクラッチ装置に関する。

４輪駆動車においては、例えば、特許文献１に示すように、２輪駆動状態と４輪駆動状態を切り替え可能とし、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した、フリーホイール機能を備えたハブクラッチ装置が採用されることがある。

このタイプのハブクラッチ装置は、例えば、図２に示す４輪駆動車Ｃに採用される。この４輪駆動車Ｃ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、及び、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。その一方で、４輪駆動状態においては、２輪駆動状態のときと同様に、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）、及び、ハブクラッチ装置１００を介して、前輪９ａにも駆動力が伝達される。

このハブクラッチ装置１００は、図７及び図８に示すように、エンジンからの駆動力によって軸周りに回転するシャフト１０１と、車輪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又は遮断のいずれかに切り替え可能な切替機構１０３を主要な構成要素としている。シャフト１０１及び切替機構１０３は、ハブ１０２及びこのハブ１０２と一体に設けられたカバー１０４及びスピンドル１０５の内部に収納されている。シャフト１０１には、スライドギア１０６が軸方向に相対移動可能かつ軸周りに一体回転可能に設けられている。また、ハブ１０２には、スライドギア１０６と係合可能なアウタギア１０７が軸周りに一体回転可能に設けられている。

切替機構１０３は、スライドギア１０６をシャフト１０１に対して軸方向に相対移動させて、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機能を有している。

切替機構１０３には、この切替機構１０３の内部空間（負圧室）を２輪駆動負圧室１０８と４輪駆動負圧室１０９に仕切るダイヤフラム１１０が設けられている。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、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にそれぞれ接続されている。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円板状の外側補強板１１５が、４輪駆動負圧室１０９側には内側補強板１１６がそれぞれ併設されている。ダイヤフラム１１０、外側補強板１１５及び内側補強板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、外側補強板１１５及び内側補強板１１６は軸方向に移動するようになっている。

カバー１０４の内部には、磁性材料からなるダイヤフラムカバー１１８が固定されており、このダイヤフラムカバー１１８の内周端部に、外側補強板１１５に臨むように起立する円筒状のフランジ部１１８ａが形成されている。ダイヤフラムカバー１１８には磁石１１９が併設されており、この磁石１１９によってダイヤフラムカバー１１８（フランジ部１１８ａ）には磁性が付与されている。ダイヤフラムカバー１１８と外側補強板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、外側補強板１１５（ダイヤフラム１１０、内側補強板１１６）をダイヤフラムカバー１１８と離間させる方向に付勢している。内側補強板１１６の外周縁側には、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、内側補強板１１６の軸方向への移動に伴って、スライドギア１０６も同方向に移動する。

２輪駆動状態においては、図７に示すように、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、外側補強板１１５が磁性を有するダイヤフラムカバー１１８のフランジ部１１８ａの先端平面に磁力によって吸着される。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、磁石１１９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輪駆動状態においては、図８に示すように、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は大気開放され、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。

このように、２輪駆動状態又は４輪駆動状態への切り替えとともに、各負圧室１０８、１０９を大気開放することによって、各負圧室１０８、１０９の気密を確保するシール材１２１、１２２、１２３に常に負荷がかかって、その劣化が進行したり、負圧によって装置内部に泥水が吸い込まれたりするのを防止している。

特開２０１６－２０３８９５号公報

特許文献１に係る構成においては、図７に示すように、ダイヤフラムカバー１１８のフランジ部１１８ａの先端と、外側補強板１１５との間が平面接触の状態となっているのが理想である。ところが、フランジ部１１８ａ又は外側補強板１１５の加工精度に起因して、これらの表面にうねりや傾きがあると、両者の間の接触面積が平面接触しているときと比較して大きく減少し、両者の間に部分的に隙間が生じることがある。すると、２輪駆動状態の吸着時における保持姿勢（接触状態）が不安定となり、この外側補強板１１５を磁石１１９の磁力で確実に吸着させるための切り替え作動負圧が、製品ごとに大きくばらつく虞がある。

そこで、この発明は、切り替え作動負圧のばらつきを低減して、安定的に駆動状態の切り替えを行うことを課題とする。

この課題を解決するために、この発明においては、スライドギアが軸方向に相対移動可能かつ軸周りに一体回転可能に設けられた、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、前記スライドギアと係合可能なアウタギアが軸周りに一体回転可能に設けられた、車輪とともに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軸方向に相対移動させて、前記スライドギアと前記アウタギアが係合した係合状態と、前記スライドギアと前記アウタギアが離れた解除状態のいずれかの状態に切り替える切替機構と、を有し、前記切替機構が、前記スライドギア側又は前記アウタギア側の一方に設けられ、磁石によって磁力を付与される吸着部と、前記スライドギア側又は前記アウタギア側の前記一方とは反対の他方に設けられ、前記吸着部によって吸着される被吸着部と、を有し、前記被吸着部に、前記吸着部の当接を部分的に阻止する穴加工部が形成されているハブクラッチ装置を構成した。

このように、穴加工部を形成することにより、吸着部と被吸着部が全面で接触した場合と比較して、両者間の接触面積を減らすことができるため、吸着部及び被吸着部のうねりや傾き等の表面状態の影響を極力小さくすることができる。これにより、吸着部と被吸着部との接触状態が安定し、所定の作動負圧でスライドギアの切り替えを確実に行うことができる。このため、この切り替え作動負圧の製品ごとのばらつきを低減して、安定した吸着状態を確保することができる。

前記構成においては、前記吸着部と前記被吸着部とを軸方向に相対移動させて、前記係合状態と前記解除状態を切り替える際に負圧を与える負圧室を、前記係合状態とする際に負圧とする係合負圧室と、前記解除状態とする際に負圧とする解除負圧室に仕切るダイヤフラムをさらに有し、前記吸着部が、前記切替機構を覆うダイヤフラムカバーに形成された、先端が前記被吸着部に臨むフランジ部であり、前記被吸着部が、前記ダイヤフラム側に設けられ、このダイヤフラムとともに軸方向に移動する補強板である構成とすることができる。

この補強板への穴加工部の形成は容易であるため、その加工コストを抑制することが可能となる。

前記各構成においては、前記穴加工部が３箇所以上に形成されている構成とすることができる。

このように、３箇所以上の穴加工部を形成することにより、吸着部と被吸着部の表面状態の影響を一層小さくすることができ、両者間の安定した吸着状態を確保することができる。この穴加工部の数は３箇所以上であれば特に限定されないが、３箇所とすることにより高い安定性を確保できる場合がある。

この発明に係るハブクラッチ装置は、上記のように被吸着部に穴加工部を形成して、吸着部と被吸着部との間の接触面積を減らしたので、吸着部及び被吸着部のうねりや傾き等の表面状態の影響を極力小さくすることができる。このため、吸着部と被吸着部との接触状態が安定し、吸着状態と非吸着状態を切り替える際の切り替え作動負圧の製品ごとのばらつきを低減して、安定した吸着状態を確保することができる。

この発明に係るハブクラッチ装置の一実施形態を示す縦断面図 図１に示すハブクラッチ装置を採用した４輪駆動車の一例を示す全体構成図 吸着部と被吸着部の接触部の要部を示す断面図 図３中のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図 ハブクラッチ装置の要部を示す縦断面図（２輪駆動状態） ハブクラッチ装置の要部を示す縦断面図（４輪駆動状態） 従来技術に係るハブクラッチ装置の一例を示す縦断面図（２輪駆動状態） 従来技術に係るハブクラッチ装置の一例を示す縦断面図（４輪駆動状態）

この発明に係るハブクラッチ装置の一実施形態を図１に示す。このハブクラッチ装置は、例えば、図２に示す４輪駆動車Ｃに採用される。この４輪駆動車Ｃは、上記において説明したように、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、及び、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。その一方で、４輪駆動状態においては、２輪駆動状態のときと同様に、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）、及び、ハブクラッチ装置１０を介して、前輪９ａにも駆動力が伝達される。

このハブクラッチ装置１０は、駆動源１としてのエンジン（以下において、駆動源１と同じ符号を付する。）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（図２参照）とともに軸周りに回転するハブ１２と、シャフト１１とハブ１２との間の回転伝達の切り替えを行う切替機構１３を主要な構成要素としている。シャフト１１及び切替機構１３は、ハブ１２及びこのハブ１２と一体に設けられたカバー１４及びスピンドル１５の内部に収納されている。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が介在して設けられており、ハブ１２とスピンドル１５は、軸周りに相対回転可能となっている。また、シャフト１１にはブッシュ１８が設けられており、このシャフト１１がスピンドル１５に対してスムーズに軸周りに回転し得るようになっている。

シャフト１１には、リング状のスライドギア１９が設けられている。シャフト１１の外径面及びスライドギア１９の内径面には、セレーション１１ａ、１９ａが形成されている。このセレーション１１ａ、１９ａ同士の嵌合によって、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かつ軸周りに一体回転可能となっている。また、スライドギア１９の外径面には、スプライン歯１９ｂが形成されている。

カバー１４の内部には、ハブ１２と軸周りに一体回転可能な、リング状のアウタギア２０と、このアウタギア２０と軸方向に隣り合うようにリング状のスリーブ２１が組み込まれている。アウタギア２０とスリーブ２１の間には、シール部材２２が設けられており、気密が図られている。アウタギア２０の内径面には、スプライン歯２０ａが形成されている。このスプライン歯２０ａは、スライドギア１９に形成されたスプライン歯１９ｂと係合可能となっている。

スライドギア１９に形成されたスプライン歯１９ｂとアウタギア２０に形成されたスプライン歯２０ａが係合した状態でシャフト１１を軸周りに回転すると、その回転力が、スライドギア１９及びアウタギア２０を介して、ハブ１２に伝達される。

切替機構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て、スライドギア１９とアウタギア２０が係合した係合状態と、スライドギア１９とアウタギア２０が離れた解除状態のいずれかの状態に切り替える機能を有している。

切替機構１３には、この切替機構１３の内部空間（負圧室）を、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解除負圧室２３としての２輪駆動負圧室（以下において、解除負圧室２３と同じ符号を付する。）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係合負圧室２４としての４輪駆動負圧室（以下において、係合負圧室２４と同じ符号を付する。）に仕切るダイヤフラム２５が設けられている。

２輪駆動負圧室２３は、２輪駆動負圧経路２６を介して２輪駆動負圧ポート２７に、４輪駆動負圧室２４は、４輪駆動負圧経路２８を介して４輪駆動負圧ポート２９にそれぞれ接続されている。２輪駆動負圧経路２６及び４輪駆動負圧経路２８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２６又は４輪駆動負圧経路２８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２３又は４輪駆動負圧室２４を大気開放するようになっている。

ダイヤフラム２５の２輪駆動負圧室２３側には補強板３０としての外側補強板（以下において、補強板３０と同じ符号を付する。）が、４輪駆動負圧室２４側には内側補強板３１がそれぞれ併設されている。ダイヤフラム２５、外側補強板３０、及び、内側補強板３１は、リベット３２で一体化されている。そして、ダイヤフラム２５の軸方向の移動に伴って、外側補強板３０及び内側補強板３１は、軸方向に一体に移動する。

図４に示すように、後述するダイヤフラムカバー３３のフランジ部３４（吸着部３５）によって吸着される、外側補強板３０の被吸着部３６には、吸着部３５との当接を部分的に阻止する穴加工部３７が形成されている。この穴加工部３７は、周方向に所定間隔を空けて形成された、被吸着部３６の表裏面に貫通する３個の貫通孔（以下、穴加工部３７と同じ符号を付する。）である。各貫通孔３７は、円環状の吸着部３５に沿ってカーブを描く長孔である。

フランジ部３４や外側補強板３０は、機械加工によって形成されるため、その加工精度に起因して、その表面にうねりや傾きが生じる場合がある。この場合、両者の間に部分的な隙間が生じ、吸着時の保持姿勢（接触状態）が不安定となり、切り替え作動負圧の製品ごとのばらつきが生じることがある。このように、貫通孔３７を形成すると、この貫通孔３７を形成しない場合と比較して、吸着部３５（フランジ部３４）と被吸着部３６（外側補強板３０）との間の接触面積を減らすことができ、吸着部３５及び被吸着部３６のうねりや傾き等の表面状態の影響を極力小さくすることができる。このため、吸着部３５と被吸着部３６との接触状態が安定し、吸着状態と非吸着状態を切り替える際の切り替え作動負圧の製品ごとのばらつきを低減して、安定した吸着状態を確保することができる。

カバー１４の内部には、切替機構１３を覆うリング状のダイヤフラムカバー３３が固定されている。ダイヤフラムカバー３３は、磁性材料から構成されている。ダイヤフラムカバー３３の内周縁には、先端が外側補強板３０に臨み、この外側補強板３０を吸着する円環状のフランジ部３４が形成されている。フランジ部３４の近傍には、磁石３８が設けられている。フランジ部３４は、この磁石３８によって磁化されており、外側補強板３０の被吸着部３６を磁力で吸着する吸着部３５として機能する。

ダイヤフラムカバー３４と外側補強板３０との間には、コイルばね３９が介装されている。このコイルばね３９は、外側補強板３０、ダイヤフラム２５、及び、内側補強板３１をダイヤフラムカバー３４と離間させる方向に付勢している。内側補強板３１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、内側補強板３１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２３を負圧状態とすると、図５に示すように、ダイヤフラム２５が２輪駆動負圧室２３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２６に設けられたタイマ（図示せず）が作動し、２輪駆動負圧室２３は大気開放される。そして、外側補強板３０の被吸着部３６が、フランジ部３４の吸着部３５の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。

２輪駆動状態において、４輪駆動負圧室２４を負圧状態とすると、図６に示すように、ダイヤフラム２５が４輪駆動負圧室２４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２８に設けられた前記タイマが作動し、４輪駆動負圧室２４は大気開放される。そして、コイルばね３９の付勢力のみによって４輪駆動状態が維持される。

このように、２輪駆動状態又は４輪駆動状態への切り替えとともに、２輪駆動負圧室２３及び４輪駆動負圧室２４を大気開放することによって、各負圧室２３、２４の気密を確保するシール材４０、４１、４２に常に負荷がかかって、その劣化が進行したり、負圧によって装置内部に泥水が吸い込まれたりするのを極力防止することができる。

上記の実施形態に係るハブクラッチ装置１０はあくまでも例示であって、切り替え作動負圧のばらつきを低減して、安定的に駆動状態の切り替えを行う、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、配置などを適宜変更することができる。

例えば、上記の実施形態においては、穴加工部３７として貫通孔３７を例示したが、フランジ部３４と外側補強板３０との間で非接触の部分が形成されていればよく、例えば、有底の凹部とすることもできる。また、穴加工部３７の個数、形状、大きさ等も適宜変更することができる。

１ 駆動源（エンジン）
９ａ 車輪（前輪）
１１ シャフト
１２ ハブ
１３ 切替機構
１９ スライドギア
２０ アウタギア
２１ スリーブ
２３ 解除負圧室（２輪駆動負圧室）
２４ 係合負圧室（４輪駆動負圧室）
２５ ダイヤフラム
３０ 補強板（外側補強板）
３３ ダイヤフラムカバー
３４ フランジ部
３５ 吸着部
３６ 被吸着部
３７ 穴加工部（貫通孔）
３８ 磁石

Claims (3)

1. スライドギア（１９）が軸方向に相対移動可能かつ軸周りに一体回転可能に設けられた、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、
   前記スライドギア（１９）と係合可能なアウタギア（２０）が軸周りに一体回転可能に設けられた、車輪（９ａ）とともに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）に対して軸方向に相対移動させて、前記スライドギア（１９）と前記アウタギア（２０）が係合した係合状態と、前記スライドギア（１９）と前記アウタギア（２０）が離れた解除状態のいずれかの状態に切り替える切替機構（１３）と、
   を有し、前記切替機構（１３）が、
   前記スライドギア（１９）側又は前記アウタギア（２０）側の一方に設けられ、磁石（３８）によって磁力を付与される吸着部（３５）と、
   前記スライドギア（１９）側又は前記アウタギア（２０）側の前記一方とは反対の他方に設けられ、前記吸着部（３５）によって吸着される被吸着部（３６）と、
   を有し、前記被吸着部（３６）に、前記吸着部（３５）の当接を部分的に阻止する穴加工部（３７）が形成されているハブクラッチ装置。
2. 前記吸着部（３５）と前記被吸着部（３６）とを軸方向に相対移動させて、前記係合状態と前記解除状態を切り替える際に負圧を与える負圧室を、前記係合状態とする際に負圧とする係合負圧室（２４）と、前記解除状態とする際に負圧とする解除負圧室（２３）に仕切るダイヤフラム（２５）をさらに有し、
   前記吸着部（３５）が、前記切替機構（１３）を覆うダイヤフラムカバー（３３）に形成された、先端が前記被吸着部（３６）に臨むフランジ部（３４）であり、前記被吸着部（３６）が、前記ダイヤフラム（２５）に設けられ、このダイヤフラム（２５）とともに軸方向に移動する補強板（３０）である請求項１に記載のハブクラッチ装置。
3. 前記穴加工部（３７）が３箇所以上に形成されている請求項１又は２に記載のハブクラッチ装置。

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