JPH08183363A - ハブクラッチ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ４輪駆動車の車軸とハブ間に装着されるハブ
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ようにする。 【構成】 車軸Ｂに連結する内輪２と、ホイールハブＣ
に連結する外輪１の間に、スプラグ２０を保持する保持
器１２、１３を設け、大径側の保持器１２に、一方向の
回転力を付与するスイッチバネ２７を連結する。外輪１
に固定した蓋７のスリット溝３０に、保持器１２に噛み
合う結合部材８をスライド可能に設け、エア通路３２を
通して導出入されるエアの圧力により、結合部材８の動
きを制御する。エアの圧力により保持器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
に保持器１２と外輪１を連結すると、クラッチのフリー
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
は、前輪ハブと車軸の間にハブクラッチ装置を組込み、
ホイールに対する駆動力の伝達状態を切換えるようにし
ている。

【０００３】この種のハブクラッチ装置として、本出願
人が特願平５−１３８３５７号により提案したものがあ
る。

【０００４】この提案の装置は、機械式のクラッチ機構
を備え、そのクラッチ機構のフリーランニングを利用す
ることにより、前輪ハブと車軸間の回転差に応じて前輪
に対する駆動力の伝達を切換え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、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、クラッチのフリーランニン
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】このため、エンジンブレーキを利用できる
構造とするためには、上記提案のハブクラッチ装置にク
ラッチ機構の作動を制御できる機能を追加する必要があ
る。

【０００７】そこで、この発明は、上記の課題に留意
し、機械式のクラッチ機構のフリーランニングを任意に
停止できるようにし、４輪駆動時に前後輪を直結してエ
ンジンブレーキを有効に利用できるハブクラッチ装置を
提供することを目的としている。

【０００８】

【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
相対回転したときにその両部材間に係合する係合子と、
駆動部材と従動部材に対して相対回転可能な係合子の保
持器とを組込み、上記保持器に、係合子が係合作動位置
に移動するように保持器を駆動部材に対して相対回転さ
せる回転力付与手段を連結し、保持器と従動部材の間
に、流体の圧力によって保持器と従動部材を結合する位
置と切離す位置との間で移動する結合部材を設けたので
ある。

【０００９】また、この発明の第２の手段は、上記の構
造において、結合部材を車軸の端部に配置し、その結合
部材の一方の表面に大気圧を作用させ、他方の表面に流
体の導出入通路を臨ませた構造としたのである。

【００１０】

【作用】上記の構造においては、従動部材と保持器を切
離した状態で車輌が走行すると、回転力付与手段の作用
により係合子が駆動部材と従動部材間の係合作動位置に
移動する。

【００１１】この場合、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が、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
ランニング状態となる。これにより、トルク伝達がなさ
れず、トランスファーから車軸までの駆動系が停止す
る。

【００１２】一方、結合部材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。

【００１３】また、第２の手段を採用すると、結合部材
を保持器と従動部材の結合位置又は切離し位置に移動さ
せる時にだけ流体の圧力を作用させればよく、それ以外
の時は流体の圧力によって結合部材を保持しておく必要
がないため、流体の導出入構造やシール構造を簡略化す
ることができる。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図１において、Ａはハブクラッチ装置、Ｂ
は４輪駆動車の前輪車軸であり、この前輪車軸Ｂは、車
両の駆動系と連結した等速ジョイントＣの軸部より成っ
ている。

【００１５】前輪車軸Ｂの先端部には、図２乃至図５に
示すように、セレーション溝３を介して、ハブクラッチ
装置Ａの駆動部材である内輪２が取付けられ、その内輪
２の外側に、従動部材となる外輪１が回転可能に嵌合し
ている。この外輪１は、後部端面が、複数のボルト４に
よってホイールハブＤの端面に固定され、その後部端面
の内径部が、メタル軸受５を介して内輪２に回転自在に
支持されている。

【００１６】上記外輪１の内径面と内輪２の外径面に
は、図３及び図６に示すように、同芯の円筒面１０、１
１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。

【００１７】上記大径保持器１２は、図２及び図８に示
すように、外輪１と内輪２に対して相対回転可能に収納
され、その前端部１４がメタル軸受６と合せて外輪１と
内輪２の支持部材として機能している。

【００１８】一方、小径保持器１３は、後端部に、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７の端面にすべり接触しており、この屈曲
部１５に、後述するスイッチバネ２７を介して皿バネか
ら成る圧着バネ１６が圧着している。この圧着バネ１６
は、屈曲部１５を内輪７の端面に向かって押圧してお
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７に保持している。なお、図中の１７は、圧
着バネ１６を止める止め輪である。

【００１９】また、上記大径保持器１２と小径保持器１
３の周面には、図７及び図９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。

【００２０】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。

【００２１】上記小径保持器１３の周面には、図４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。

【００２２】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。

【００２３】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６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。上記の構造では、スイッチバネ２７が大径
保持器１２に一方向の回転力を付与する回転力付与手段
を構成する。

【００２４】一方、外輪１の前部端面には、ボルト９を
用いてリング形状をした蓋７が固定され、その蓋７の内
径孔７ａに結合部材８が嵌め込まれている。

【００２５】この結合部材８は、有底の円筒部８ａと、
円板状のフランジ部８ｂとから成り、その円筒部８ａ
が、シールリング２８を介して蓋７の内径孔７ａに摺動
自在に嵌まり込んでいる。

【００２６】また、フランジ部８ｂには、円周方向に所
定の間隔で複数のギヤ歯２９が形成され、その各ギヤ歯
２９が、蓋７の端面側に形成した軸方向のスリット溝３
０にスライド可能に嵌合している。

【００２７】さらに、大径保持器１２の前端部１４に
は、上記結合部材８のギヤ歯２９に対向させて複数のギ
ヤ歯３１が形成され、結合部材８がスリット溝３０に沿
って後方側に移動すると各ギヤ歯２９、３１同士が噛み
合い、結合部材８を介して大径保持器１２と蓋７（すな
わち外輪１）が一体に結合するようになっている。

【００２８】上記結合部材８と内輪２の前端面との間に
は、シールリング２８やメタル軸受６などで密封された
空間３２が形成され、その密封空間３２が、内輪１内部
のエア通路３３を通して内輪の後端面側に連通してい
る。

【００２９】また、前輪車軸Ｂの内部には、内輪２の後
端面に向かって開口する給排気通路３４が形成され、こ
の通路３４が、４輪駆動車のトランスファ等からの遠隔
操作によってエアの供給と排出を切換えるエア源（図示
省略）が接続されている。

【００３０】上記の構造では、図７（ａ）の状態からエ
ア通路３３を通して密封空間３２内のエアを吸引する
と、密封空間３２が負圧になることによって結合部材８
が後方に移動し、図７（ｂ）のように結合部材８と大径
保持器１２が噛み合うことで外輪１と大径保持器１２を
結合する。

【００３１】逆に、図７（ｂ）の状態からエア通路３３
よりエアを吹き込むと、密封空間３２の圧力が上昇する
ことによって結合部材８が前方に移動し、外輪１と大径
保持器１２を切離す。

【００３２】実施例のハブクラッチ装置Ａは上記のよう
な構造であり、次に、この装置を用いた車両の走行状態
について説明する。２駆走行モードでは、図７（ａ）の
ように、結合部材８と大径保持器１２を離反させ、外輪
１と大径保持器１２を離反した状態におく。

【００３３】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６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。

【００３４】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前輪車軸Ｂ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。

【００３５】雪道等の摩擦係数の低い路面を４駆走行す
る場合は、図７（ｂ）のようにエア通路３３によって密
封空間３２内のエアを吸引し、結合部材８と大径保持器
１２を噛み合せた状態にする。

【００３６】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７と同一方向に回転す
る。このため、スプラグ２０が図６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Ｂが直結し、前
後輪が直結した４輪駆動状態になり、エンジンブレーキ
も前後輪で同時に効かせることができる。

【００３７】一方、舗装道路等の摩擦係数の高い路面を
４駆走行する場合は、図７（ａ）のようにエア通路３３
から密封空間３２にエアを導入して結合部材８を前方に
移動させ、外輪１と大径保持器１２を切離した状態にお
く。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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Ｂ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。

【００４１】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。

【００４２】また、エアによる結合部材８の駆動は、常
時高圧或いは低圧の状態を保って結合部材を保持してお
く必要がなく、結合部材８の移動時に正圧と負圧を使っ
てスイッチ的にエアを使用するため、エア供給源の制御
構造を簡略化できると共に、シールリング２８等のシー
ル部の摩耗を抑えることができる。

【００４３】さらに、密封空間３２に対するエアの導出
入は、空間３２にエア通路３３を連通させることで行な
うことができるため、回転側の前輪車軸Ｂや内輪２に孔
加工をするだけで簡単に対応することができ、ナックル
や等速ジョイント等に対する複雑な加工や成形を不要に
することができる。

【００４４】図１１乃至図１３は他の実施例を示してい
る。この例では、大径保持器１２と小径保持器１３の前
端部にスイッチバネ２７を取付け、大径保持器１２に一
方向の回転力を付与している。

【００４５】また、大径保持器１２の後端部を延長さ
せ、その延長腕４１に、大径保持器に付与する回転力の
切換え手段としてのクラッチバネ４２と、回転抵抗発生
手段４３とを連結している。

【００４６】このクラッチバネ４２は、図１３に示すよ
うに、回転抵抗付与手段４３の入力リング４４と、大径
保持器１２の延長腕４１をまたぐように巻きコイルを連
続させたコイルバネで形成され、そのコイルバネの一端
が入力リング４４に係合している。また、コイルバネの
他端側が、大径保持器１２の延長腕４１に弱い締まり嵌
め状態で嵌合しており、大径保持器１２が巻きコイルを
締め込む方向に回転すると、コイルバネが大径保持器１
２に締まり込むように設定されている。

【００４７】上記回転抵抗付与手段４３は、入力リング
４４に設けたフランジ４５を、車両の静止系に連結する
固定ケース４６の端面に弾性部材４７によって圧着さ
せ、その圧着によってフランジ４５表面に生じる摩擦力
により入力リング４４に減速力を与えている。この入力
リング４４に加えられる減速力は、スイッチバネ２７に
よって大径保持器１２に加わる回転力よりも大きく設定
されている。

【００４８】また、この例では、外輪１の前端側に設け
た結合部材８の中央にボス部８ｃを設け、そのボス部８
ｃを、リング状のメタル軸受４８を介して内輪１の内径
部にスライド自在に嵌め込ませている。

【００４９】上記構造の実施例では、自動車の前進走行
時における内輪２の回転方向が、クラッチバネ４２が切
れる方向（図１３の矢印ロ方向）に一致し、後退時にお
ける回転方向が、クラッチバネ４２の噛み込む方向（図
１３の矢印イ方向）に一致するように設定する。

【００５０】これにより、結合部材８を大径保持器１２
から切り離した状態にして自動車が前進走行した場合に
は、スイッチバネ２７の回転力だけが大径保持器１２に
作用し、スプラグ２０を図６に示すような前進時の係合
作動位置に係合させることができる。

【００５１】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、この回転方向はクラ
ッチバネ４２がロック状態となるため、大径保持器１２
と入力リング４４が一体に回転する。このとき、入力リ
ング４４が連結する回転抵抗発生手段４３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、回転抵抗発生手段４３の抵抗により大径保持器
１２は減速し、スプラグ２０を上記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、回転抵抗発生手段４３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。

【００５２】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の付勢力だけが作用し、後退時では回転抵抗発
生手段４３のすべり抵抗がスイッチバネ２７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２０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。

【００５３】また、結合部材８により大径保持器１２と
外輪１を結合すると、前述した各実施例と同じように４
輪直結状態となり、外輪１から内輪２への逆入力が可能
になるため、４輪同時のエンジンブレーキを作用させる
ことができる。

【００５４】

【効果】以上のように、この発明は、係合子の保持器を
従動部材に切離し自在に結合できるようにしたので、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、駆動部材と従動部材間でトルク伝達経路を間接状態
と直接状態とに変化させることができる。したがって、
この発明のハブクラッチ装置を４輪駆動車の前輪と車軸
間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
ことができ、燃費と静粛性に優れ、路面の変化に正確に
対応できる４輪走行を実現できる効果がある。

【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】図２のIII −III 線からみた側面図

【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】スプラグの組込み部分を拡大して示す断面図

【図７】（ａ）は結合部材と大径保持器が切離された状
態を示す拡大断面図、（ｂ）は同上の噛み合い状態を示
す拡大断面図

【図８】（ａ）は蓋を示す縦断正面図、（ｂ）はその側
面図

【図９】（ａ）は結合部材の縦断正面図、（ｂ）はその
側面図

【図１０】（ａ）は大径保持器の縦断正面図、（ｂ）は
その断面図

【図１１】他の実施例を示す縦断正面図

【図１２】（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１３】（ａ）はクラッチバネを示す一部縦断面図、
（ｂ）は（ａ）のXIII−XIII線の断面図

【符号の説明】

１ 外輪 ２ 内輪 ７ 蓋 ８ 結合部材 １２ 大径保持器 １３ 小径保持器 ２０ スプラグ ２１ バネ ２７ スイッチバネ ２９、３１ ギヤ歯 ３０ スリット溝 ３２ 密封空間 ３３ エア通路 ４２ クラッチバネ ４３ 回転抵抗発生手段 Ａ 回転伝達装置 Ｂ 前輪車軸 Ｄ ホイールハブ

Claims (3)

【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相
   対回転したときにその両部材間に係合する係合子と、駆
   動部材と従動部材に対して相対回転可能な係合子の保持
   器とを組込み、上記保持器に、係合子が係合作動位置に
   移動するように保持器を駆動部材に対して相対回転させ
   る回転力付与手段を連結し、保持器と従動部材の間に、
   流体の圧力によって保持器と従動部材を結合する位置と
   切離す位置との間で移動する結合部材を設けたハブクラ
   ッチ装置。
2. 【請求項２】 上記結合部材を車軸の端部に配置し、そ
   の結合部材の一方の表面に大気圧を作用させ、他方の表
   面に流体の導出入通路を臨ませた請求項１に記載のハブ
   クラッチ装置。
3. 【請求項３】 上記回転力付与手段が、保持器に対して
   互いに逆方向の回転力を付与する２つの手段から成り、
   駆動部材の回転方向に対して上記回転力の付与方向を切
   換える切換え機構を備えた請求項１又は２に記載のハブ
   クラッチ装置。