JPH08183361A - ハブクラッチ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】４輪駆動車のハブクラッチ装置において、機械
式クラッチの係合とフリーランニング特性を利用して駆
動側と従動側のトルク伝達を切換えるようにし、かつ、
クラッチのフリーランニングを任意に停止できる。 【構成】内輪２と外輪１の間に、スプラグ２０を保持す
る保持器１２、１３を設け、大径保持器１２の一端に、
一方向の回転力を付与するスイッチバネ２７を連結し、
他端にコイルバネ２９を巻き付け、スイッチバネ２７の
回転力とは逆方向に回転したとき、回転抵抗を発生する
ようにする。外輪１に固定したアウタギヤに、インナギ
ヤ４１を接近離反可能に設け、トランスファに連結した
ワイヤケーブル３９とスライダ３８により動きを制御す
る。ワイヤケーブル３９の操作により保持器１２と外輪
１を切離すと、機械式クラッチが作動可能な状態とな
り、逆に連結すると、フリーランニングが停止し、外輪
１と内輪２を直結できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、４輪駆動車の車軸と
ホイールハブの間で駆動力の伝達と遮断を切換えるハブ
クラッチ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】パートタイム式の４輪駆動車において、
前輪ハブと車軸との間にハブクラッチ装置を組込み、車
軸とホイール間の駆動力の伝達と遮断を切換えるように
したものがある。

【０００３】このようなハブクラッチ装置として、本出
願人は特願平５−１３８３５７号により、機械式クラッ
チのフリーランニング機能を利用して、車軸から前輪ハ
ブに対する駆動力の伝達状態を切換えるものを提案して
いる。

【０００４】この提案の装置は、図１１に示すように、
車軸に連結する内輪５２と、ホイールハブに連結する外
輪５１の間に、複数のスプラグ５３と、径の異なる保持
器５４、５５を設け、大径側の保持器５４の一端に、そ
の保持器を内輪５２に対して相対回転させるスイッチバ
ネ５６を連結し、保持器５４の他端に、一方向クラッチ
５７を介して回転抵抗発生装置５８を連結して成り、ス
イッチバネ５６と回転抵抗発生手段５８の作用により保
持器５４を内輪５２に対して逆方向に相対回転させ、内
輪５２の回転方向に応じてスプラグ５３を係合作動位置
に待機させるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記提案の装置では、
駆動時にクラッチ機構の噛み合いによって瞬時に必要な
トルクだけを前輪に伝達することができるため、フルタ
イムの４輪駆動を可能とする利点があるが、前輪ハブの
回転が車輪の回転を上回った場合、クラッチのフーラン
ニング機能により前輪と車軸が切離されるため、前輪か
らのエンジンブレーキが作用しない特性がある。

【０００６】すなわち、エンジンブレーキを利用できる
構造とするためには、クラッチ機構のフリーランニング
を任意に制限できる機能を備える必要がある。

【０００７】また、上記のハブクラッチ装置において
は、保持器５４に、一方向クラッチ５７を介してブレー
キ力を発生させる回転抵抗発生手段５８を連結し、保持
器５４に対する回転力の作用方向を切換えるようにして
いるが、このような構造は部品点数が多くなり、製作コ
ストを上昇させる不具合がある。加えて、接触摩擦によ
る抵抗力を発生させる回転抵抗発生手段５８は、部品の
摩耗を生じさせやすい問題もある。

【０００８】そこで、この発明は、上記の問題を解決
し、４駆走行時にはクラッチ機構のフリーランニング機
能を任意に停止させて４輪を直結して走行することがで
き、しかも簡単な構造で部品の消耗も少ないハブクラッ
チ装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明は、車軸に連結する駆動部材とホイールハ
ブに連結する従動部材とを内外に回転可能に嵌合させ、
その駆動部材と従動部材の間に、駆動部材と従動部材が
正逆方向に相対回転したときに両部材に係合する複数の
係合子と、駆動部材と相対回転して各係合子を係合作動
位置に移動させる保持器とを組込み、上記保持器の一端
に、保持器を駆動部材に対して一方向に相対回転させる
スイッチバネを連結し、保持器の他端に、静止部材に両
端が固定されるコイルバネを巻き付けて連結し、このコ
イルバネの巻き付き方向を、上記スイッチバネによる保
持器の回転方向とは逆方向に設定し、上記保持器と従動
部材の間には、装置外部からの遠隔操作によって保持器
と従動部材を切離し自在に結合する結合手段を設けたの
である。

【００１０】

【作用】上記の構造においては、従動部材と保持器と切
離した状態で、駆動部材がスイッチバネの回転力作用方
向に回転すると、この回転方向ではコイルバネが緩む方
向となり、保持器に摩擦力が作用しないため、係合子は
スイッチバネで移動させられたままの状態を維持する。

【００１１】駆動部材が逆方向に回転すると、コイルバ
ネが締まり込んで保持器との間で摩擦力を発生させるた
め、その抵抗力により保持器が駆動部材に対して相対回
転し、係合子を上記とは反対方向の係合作動位置へ移動
させる。

【００１２】上記の場合、通常の走行状態では、ホイー
ルハブと一体で回転する従動部材は、駆動部材に対して
同等以上の回転数で回転するため、係合子に対してフリ
ーランニングする。これにより、トルク伝達がなされ
ず、トランスファーから前輪車軸までの駆動系を停止さ
せることができる。

【００１３】一方、結合手段により従動部材と保持器を
結合すると、保持器の回転によって係合子が係合位置に
強制的に移動するため、従動部材と駆動部材が一体に回
転し、前後輪が直結した４輪駆動状態になる。

【００１４】

【実施例】図１乃至図９は、この発明の実施例を示して
いる。図１は、ハブクラッチ装置を車両の前輪車軸に装
着した状態を示しており、前輪車軸３には、先端部分を
除いて車体に固定されるナックル４が嵌合し、そのナッ
クル４に、軸受７を介してホイールハブ５が回転可能に
支持されている。

【００１５】上記前輪車軸３の先端部には、図２に示す
ように、セレーション溝６の嵌め合いによって、ハブク
ラッチ装置Ａの駆動部材である内輪２が一体に取付けら
れ、その内輪２の外側に、軸受８を介して従動部材とな
る外輪１が回転可能に嵌合している。

【００１６】この外輪１は、複数のボルト９によりホイ
ールハブ５の端面に固定されている。

【００１７】また、上記外輪１の内径面と内輪２の外径
面には、図４及び図７に示すように、同芯の円筒面１
０、１１が形成され、その両円筒面１０、１１の間に、
大径保持器１２と小径保持器１３が組込まれている。

【００１８】上記大径保持器１２は、後端部に、複数の
スリット溝４４が形成された円筒形の延長腕１４が一体
に形成され、その延長腕１４が軸受８の案内により外輪
１と内輪２に対して回転自在に支持されている。

【００１９】一方、小径保持器１３は、前端部に、内径
側に向かって屈曲する屈曲部１５が形成され、その屈曲
部１５が内輪２の端面２ａにすべり回転可能に接触して
おり、この屈曲部１５と止め輪１７との間に、皿バネか
ら成る圧着バネ１６が組込まれている。この圧着バネ１
６は、屈曲部１５を内輪２の端面２ａに向かって圧着し
ており、その押圧力によって生じる摩擦力により小径保
持器１３を内輪２に圧着している。

【００２０】また、上記大径保持器１２と小径保持器１
３の周面には、図４及び図７に示すように、径方向に対
向して複数のポケット１８、１９が形成され、その各ポ
ケット１８、１９に、係合子としてのスプラグ２０と、
スプラグ２０を保持するバネ２１とが組込まれている。

【００２１】このスプラグ２０は、外径側と内径側に、
それぞれ異なった曲率中心をもつ左右対称形の円弧面２
２と２２ａが形成され、左右の両方向に所定角度傾くと
両円筒面１０、１１と係合し、外輪１と内輪２を一体化
する。また、バネ２１は、大径保持器１２に一端が支持
されてスプラグ２０を両側から押圧し、各スプラグ２０
を円筒面１０、１１と係合する位置に保持している。

【００２２】上記小径保持器１３の周面には、図５に示
すようにストッパピン２３が取付けられ、そのストッパ
ピン２３が大径保持器１２に設けた角孔２４に嵌合して
おり、この角孔２４の周壁とピン２３との間に回転方向
すき間Ｘが設けられている。

【００２３】また、上記大径保持器１２及び小径保持器
１３の周面には、それぞれ径方向に貫通するスリット２
５、２６が形成され、そのスリット２５、２６に、Ｃ字
形のリング形状をしたスイッチバネ２７の両端部が係合
している。このスイッチバネ２７は、周方向に縮められ
た状態でセットされ、一端を大径保持器１２に、他端を
小径保持器１３に押し付けて取付けられており、そのバ
ネ力によって両保持器１２、１３に円周方向の力を与え
ている。この力により大径保持器１２は回転力を受け、
角孔２４の周壁が小径保持器１３に圧入したストッパピ
ン２３に当接する位置まで回転する。

【００２４】ここで、上記ストッパピン２３と角孔２４
の間の回転方向すき間Ｘは、図７及び図８に示すように
スプラグ２０が傾いて円筒面１０、１１に噛み合い状態
となるような大きさに設定されており、上記スイッチバ
ネ２７のバネ力により、両保持器１２、１３とスプラグ
２０は、回転の一方向の噛み合い位置でスタンバイの状
態となっている。

【００２５】一方、上記大径保持器１２の延長腕１４の
後端部には、リング２８が固定され、そのリング２８の
外側に、一方向クラッチと回転抵抗発生手段としての機
能を有するコイルバネ２９が巻き付けられている。

【００２６】このコイルバネ２９は、リング２８の表面
に適当な締め代をもった状態で巻き付けられ、その両端
動に外向きに屈曲する突起３０、３０が形成されてお
り、この各突起３０、３０が、固定ケース３１に設けた
２つの穴３２、３２に嵌まり込んでいる。

【００２７】この固定ケース３１は、ナックル４に連結
した静止部材３６に後端部が係止され、前端部に、上記
穴３２、３２を設けた外側フランジ３３と、後述する結
合手段３７のスライダ３８が回り止めされるスリット溝
３５付きの内側フランジ３４とを備えている。

【００２８】上記コイルバネ２９は、図８に示すよう
に、反時計回りに左巻きのコイルをもっており、リング
２８（大径保持器１２）が(ロ) 方向に回転すると、嵌合
面の摩擦によりコイルバネ２９が緩まってリング２８と
の間にすき間ができ、逆に(イ)方向に回転すると、コイ
ルバネ２９が締まり込んでリング２８表面に圧着するよ
うになっている。このコイルバネ２９が締まり込む(イ)
方向は、上述したスイッチバネ２７が大径保持器１２を
小径保持器１３に対して相対回転させる回転方向とは逆
方向に設定されている。

【００２９】また、コイルバネ２９の各突起３０、３０
と固定ケース３１の各穴３２、３２との間には、それぞ
れ円周方向に所定の遊びＹが設けられている。

【００３０】上記の構造では、大径保持器１２が(ロ) 方
向に回転すると、コイルバネ２９が緩まる方向に変形す
るため、大径保持器１２に回転抵抗が作用しないが、
(イ) 方向に回転すると、コイルバネ２９は締まる方向に
変形する。

【００３１】このとき、コイルバネ２９の両端部が固定
ケース３１に保持されているため、コイルバネ２９は、
突起３０、３０と穴３２、３２の遊びＹの分だけ動いた
後は締まらなくなり、リング２８の表面との間で回転抵
抗を発生しつづける。そして、回転抵抗により生じる引
きずりトルクによって、大径保持器１２にその回転を遅
れさせる抵抗力に作用する。このコイルバネ２９が付与
する抵抗力は、スイッチバネ２７が大径保持器１２に付
与する回転力とは逆向きであり、かつ、その回転力より
も大きくなるように設定されている。

【００３２】一方、上記コイルバネ２９と大径保持器１
２支持用の軸受８との間には、大径保持器１２と外輪１
を切離し自在に結合する結合手段３７が組込まれてい
る。

【００３３】この結合手段３７では、固定ケース３１の
内側フランジ３４に設けたスリット溝３５にスライダ３
８を軸方向に移動可能に取付け、そのスライダ３８に、
ハブクラッチ装置の外部で遠隔操作されるワイヤケーブ
ル３９を連結している。

【００３４】上記スライダ３８は、外径面に、上記スリ
ット溝３５に嵌まり込む複数の突起４０が形成され、先
端部に、止め輪を用いてインナギヤ４１が取付けられて
いる。

【００３５】上記インナギヤ４１は、内径側が、スライ
ダ３８に対して軸方向には動きが固定されるが、円周方
向には回転可能となるように保持されており、外径側
に、ギヤ歯４３を備えた複数の突起４２が形成されてい
る。この突起４２は、大径保持器１２の延長腕１４に設
けたスリット溝４４に嵌合しており、その突起４２とス
リット溝４４の案内によりインナギヤ４１が大径保持器
１２と共回り状態で軸方向にスライドするようになって
いる。

【００３６】また、上記インナギヤ４１に対向する外輪
１の内径面には、皿バネ４５と止め輪４６を用いてアウ
タギヤ４７が圧着保持され、そのアウタギヤ４７の内径
部に、インナギヤ４１のギヤ歯４３と噛み合うギヤ歯４
８が設けられている。

【００３７】また、上記スライダ３８と固定ケース３１
との間には、圧縮バネであるリターンバネ４９が組込ま
れ、そのリターンバネ４９がインナギヤ４１をアウタギ
ヤ４７のギヤ歯４８に接近する方向にスライダ３８を押
圧している。

【００３８】上記結合手段の構造では、図３（ａ）に示
すようにワイヤケーブル３９によりスライダ３８を固定
ケース３１側に引き込むと、インナギヤ４１とアウタギ
ヤ４８が離れ、大径保持器１２と外輪１が切離された状
態になる。

【００３９】一方、ワイヤケーブル３９を緩めると、図
３（ｂ）のようにリターンバネ４９のバネ力によってイ
ンナギヤ４１とアウタギヤ４８と噛合う位置まで移動
し、大径保持器３と外輪１が連結する。

【００４０】実施例のハブクラッチ装置は上記のような
構造であり、図１に示すように、４輪駆動車の左右両方
のハブについて、内輪２を前輪車軸３に連結し、外輪１
をホイールハブ５に連結して装着する。

【００４１】また、自動車の前進走行時における内輪２
の回転方向がコイルバネ２９が切れる方向（図８の矢印
ロ方向）に一致し、後退時における回転方向が、コイル
バネ８の締まり込む方向（図８の矢印イ方向）に一致す
るように設定する。

【００４２】次に、このように装着した状態において、
４輪駆動車を走行させる場合の回転伝達装置Ａの作動
を、各走行条件に応じて説明する。

【００４３】 ２駆走行状態で走行する場合 この２駆走行では、結合手段２８のインナギヤ４１とア
ウタギヤ４８を離し、外輪１と大径保持器１２を切離し
た状態におく。

【００４４】この状態で車輌が前進走行すると、大径保
持器１２は、スイッチバネ２７の弾性力によって内輪２
に対し相対回転し、図７に示すようにスプラグ２０を前
進方向の係合作動位置へ移動させる。

【００４５】このようにスプラグ２０が係合作動位置に
移行した状態では、車軸の回転数より上回った回転が外
輪１に与えられた場合、スプラグ２０は係合状態を解除
し、外輪１はフリーランニングすることができる。この
ため、トランスファより動力を切離された車軸３には、
エンジン及びタイヤの両方から駆動力が伝わらず、後輪
だけの２輪走行になるため、トランスファーから前輪車
軸までの駆動系を停止させることができる。

【００４６】一方、自動車が後退する場合は、大径保持
器１２は、スイッチバネ２７のバネ力により小径保持器
１３と同時に回転しようとするが、この回転方向はコイ
ルバネ２９が締まり込む状態となるため、大径保持器１
２とコイルバネ２９が一体に回転する。このとき、コイ
ルバネ２９の回転抵抗をスイッチバネ２７による回転力
よりも大きく設定してあるので、コイルバネ２９の抵抗
により大径保持器１２は減速し、スプラグ２０を図７と
は反対方向に傾かせて後退方向の係合作動位置にスタン
バイさせる。その後はコイルバネ２９の回転抵抗を受け
ながら大径保持器１２が回転し、スプラグ２０のスタン
バイ状態を保持する。

【００４７】このようにスプラグ２０の位相を変化させ
る大径保持器１２には、自動車の前進走行時はスイッチ
バネ２７の付勢だけが作用し、後退時ではコイルバネ２
９のすべり抵抗がスイッチバネ２９に打ち勝って作用す
るため、自動車の移動方向に変化に合わせてスプラグ２
０の傾動方向が切り換ることになり、前進後退の両方向
において適切なフリーランニング機能を発揮することが
できる。

【００４８】 摩擦係数の低い路面を４駆走行する場
合 この場合は、結合手段２８のワイヤケーブル３９を緩
め、インナギヤ４１とアウタギヤ４７を噛み合せた状態
におく。

【００４９】これにより、外輪１と大径保持器１２が一
体になり、大径保持器１２は外輪１と同一方向に回転す
る。このため、スプラグ２０が図７のようにフリーラン
ニングの状態にある場合でも、大径保持器１２の回転に
よってスプラグ２０は傾きを変えて内外輪１、２の円筒
面１０、１１に結合し、外輪１のフリーランニングが停
止する。したがって、外輪１と前輪車軸３が直結した状
態になり、前後輪が直結した４輪駆動状態になる。

【００５０】上記の状態では、４駆走行を２駆走行に切
換えるのに車両を後退させる必要がないため、悪路にお
いて前後進を切換えて脱出するような場合でも４駆走行
状態が維持されることになり、大きな走破力を発揮する
ことができる。

【００５１】また、２駆走行状態で摩擦係数が低く長い
登り坂等に停止し、その後４駆走行で発進する場合で
も、瞬時に４駆状態に切換り、その切換りにタイムラグ
がないため、スムーズな発進を行なうことができる。

【００５２】なお、上記の場合、結合手段２８のワイヤ
ケーブル３９をトランスファーの切換えスイッチに連動
させるようにすると、運転者はトランスファー以外に操
作する必要がなく、今までのクロスカントリー用の４輪
駆動者の運転形態と変わることがないため、違和感のな
い安定した操作を行なうことができる。

【００５３】 舗装道路等を４駆走行する場合 この場合は、結合手段２８のワイヤケーブル３９を引張
り、外輪１と大径保持器１２を切離した状態におく。

【００５４】これにより、前進方向において４輪駆動と
なり、駆動側と従動側の回転差に応じてフリーランニン
グ機能が作動する。

【００５５】すなわち、車両が旋回して蛇角をもつと、
前輪と外輪の旋回距離の差により、前輪に連結する外輪
１が内輪２よりも速く回転し、外輪１がスプラグ２０に
対してフリーランニングする。このため、前輪と外輪は
切離されて回転し、タイトコーナでのブレーキング現象
が生じない。

【００５６】また、後輪２輪による前進走行中、後輪が
スリップすると、車速の低下に伴って減速する前輪に対
して前輪車軸３の回転が上回るため、スプラグ２０が内
外輪１、２に係合し、外輪１と内輪２が一体化する。こ
れにより、前輪に駆動力が加わり、自動的に４輪駆動に
切換わる。

【００５７】このように、実施例のハブクラッチ装置で
は、走行中の刻々と変わる路面の変化に幅広く対応する
ことができ、フルタイムの４輪駆動車と同様に安定した
走行を行なうことができる。

【００５８】

【効果】以上のように、この発明のハブクラッチ装置
は、係合子の保持器を従動部材に切離し自在に結合し、
任意にクラッチのフリーランニングを停止させることが
できるので、４輪駆動車の前輪ハブに組込むことによ
り、前輪駆動系を切離した状態で２駆走行できると共
に、４駆走行時には前後輪を直結することもでき、燃費
と静粛性に優れ、路面の変化に正確に対応できる４輪走
行をすることが実現できる。

【００５９】また、保持器の端部に巻き付けたコイルバ
ネにより、回転抵抗の発生と、保持器に付与する回転力
の方向を切換えるので、従来の構造に比べて部品点数の
削減や構造の簡略化を図ることができ、組立て性の向上
と製作コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】４輪駆動車に対するハブクラッチ装置の装着例
を示す一部縦断面図

【図２】実施例のハブクラッチ装置を示す縦断面図

【図３】（ａ）は同上の要部を拡大して示す断面図、
（ｂ）はその作動状態を示す断面図

【図４】図２のIV−IV線の断面図

【図５】図２のＶ−Ｖ線の断面図

【図６】大径保持器を示す正面図

【図７】スプラグの組込み部分を示す断面図

【図８】（ａ）はコイルバネの組込み状態を示す正面
図、（ｂ）は（ａ）の縦断面図

【図９】（ａ）は固定ケースの縦断面図、（ｂ）は
（ａ）の側面図

【図１０】図２のＸ−Ｘ線の断面図

【図１１】従来例を示す縦断面図

【符号の説明】

１ 外輪 ２ 内輪 ３ 前輪車軸 ４ ナックル ５ ホイールハブ １２ 大径保持器 １３ 小径保持器 ２０ スプラグ ２７ スイッチバネ ２９ コイルバネ ３０ 突起 ３１ 固定ケース ３７ 結合手段 ３８ スライダ ３９ ワイヤケーブル ４１ インナギヤ ４７ アウタギヤ ４９ リターンバネ Ａ 回転伝達装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車軸に連結する駆動部材とホイールハブ
   に連結する従動部材とを内外に回転可能に嵌合させ、そ
   の駆動部材と従動部材の間に、駆動部材と従動部材が正
   逆方向に相対回転したときに両部材に係合する複数の係
   合子と、駆動部材と相対回転して各係合子を係合作動位
   置に移動させる保持器とを組込み、上記保持器の一端
   に、保持器を駆動部材に対して一方向に相対回転させる
   スイッチバネを連結し、保持器の他端に、静止部材に両
   端が固定されるコイルバネを巻き付けて連結し、このコ
   イルバネの巻き付き方向を、上記スイッチバネによる保
   持器の回転方向とは逆方向に設定し、上記保持器と従動
   部材の間には、装置外部からの遠隔操作によって保持器
   と従動部材を切離し自在に結合する結合手段を設けたハ
   ブクラッチ装置。