JPH0999754A - ハブクラッチ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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、２輪駆動状態と４輪駆動状態の
切り換えを運転席から遠隔操作によって行なえるように
する。 【解決手段】 車軸１２に外嵌した内輪１９と外輪２１
の間に、結合部材３１を組み込み、圧力エアの負圧の作
用で移動するスライダー３７により、内輪１９と外輪２
１の結合及び離脱を行ない、該スライダー３７の移動操
作により２輪駆動状態と４輪駆動状態の切り換えを行な
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、４輪駆動車の前
輪に取り付け、車軸とホイールハブの間で駆動力の伝達
と遮断を切り換えるハブクラッチ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】パートタイム式の４輪駆動
車においては、前輪ハブと車軸との間にフリーホイール
ハブを組込み、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】このフリーホイールハブの装着車は、２駆
走行時は後輪駆動とし、トランスファーから前輪車軸ま
での駆動系をフリーホイールハブにより切離して走行
し、４駆走行時は、フリーホイールハブを結合して前後
輪を直結した駆動状態にして走行している。２駆走行時
に前輪駆動系を停止させる理由は、燃費の向上と、駆動
系からの音発生を抑えて静粛性を図ることにある。

【０００４】上記のフリーホイールハブの種類として
は、手動で切換えを行なうマニュアル式と、切換えが自
動的に行なわれる自動式のものとがあるが、マニュアル
式のフリーホイールハブは、運転者が降車して手動によ
り切換え操作を行なう必要があるため、冬季や雨天時の
操作性が悪く、最近では、降車せずに操作が行なえる自
動式のものの使用が多くなっている。

【０００５】一方、従来の自動式のフリーホイールハブ
においては、４駆走行から２駆走行に切換える場合、ト
ランスファーを２駆状態にしたまま数メートルほど後退
することでハブの切換えを行なっているが、このような
切換えの方法では、悪路などでスタックした状態から前
後進の切換えを行なって脱出する場合、車両の後退によ
って２駆走行状態に切換ることがあり、４駆走行による
走破力を利用できない場合がある。

【０００６】また、雪道等の摩擦係数の低い登り坂等に
おいて、２駆走行から４駆走行に切換えて発進した場
合、前輪が駆動系と切離された状態にあるため、後輪の
みが空転して車両が動かず、フリーホイールハブが４駆
走行状態に切換わらない問題がある。

【０００７】そこで、この発明は、上述した従来の問題
点を解決し、簡単な構造を用いて、２駆走行時は前輪駆
動系を切離し、４駆走行時には４輪を直結状態となるよ
うに遠隔操作によって切換えることができるハブクラッ
チ装置を提供することを課題としている。

【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、請求項１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、駆動部材と受動
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
部材と、この結合部材に切り離す位置へ向けての移動弾
性を付勢する弾性部材と、負圧力エアによって結合部材
を結合する位置に保持するスライダーとを設け、このス
ライダーの移動をエアの密封回路によって行なうように
した構成を採用したものである。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、駆動部材と従動部材の間に一方向クラッチを組込ん
だ構成を採用したものである。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１又は２の発明
において、駆動部材と従動部材の間に、スライダーの移
動時に、駆動部材と従動部材の回転を同調させる回転同
調機構を設けた構成を採用したものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
示例と共に説明する。

【００１２】図１は、後輪駆動を主とする４輪駆動車の
車輪駆動系を示したものであり、同図において、１はフ
ロントディファレンシャル、２は前車輪、３は後車輪を
示している。

【００１３】フロントディファレンシャル１は、デフカ
バー４の内側に、リングギヤ５とドライブピニオン６を
介してエンジン７とトランスファー８に連結されるデフ
ケース９を回転自在に支持し、そのデフケース９と共回
り可能に連結したピニオンギヤ１０、１０に一対のサイ
ドギヤ１１、１１を噛み合せて構成され、この各サイド
ギヤ１１、１１に、駆動軸としての車軸１２、１２が連
結され、この車軸１２、１２の途中に等速ジョイント１
３、１３が設けられ、車軸１２、１２の端部に前車輪
２、２が取付けられ、この車軸１２、１２と前車輪２、
２の間にハブクラッチ装置Ａが組込まれている。

【００１４】図２乃至図４は、２駆走行と４駆走行の切
換えをエアーによって行なうハブクラッチ装置Ａの第１
の例を示し、車軸１２にはスピンドル１４がナックル１
５に一体で支持されていると共に、スピンドル１４がテ
ーパ軸受１６を介してホイールハブ１８を回動自在に支
持している。なお１７はこの軸受１６を固定するナット
と間座である。

【００１５】車軸１２の先端部に駆動部材となる内輪１
９がセレーション溝２０を介して回転が一体となるよう
外嵌挿通され、この内輪１９の外側に、従動部材となる
外輪２１が回転可能に外嵌し、この外輪２１は後部端面
が複数のボルト２２によってホイールハブ１８の端面に
固定され、この外輪２１の内周面と前記内輪１９の間
に、軸受２３が組み込まれている。

【００１６】前記内輪１９の後端側に設けた小径部１９
ａと外輪２１の内周面との間に環状の結合部材３１が軸
方向に移動自在となるよう組込まれ、この結合部材３１
と内輪１９はセレーション溝３２によって一体に回転す
るように結合され、該結合部材３１の外周面に外歯ギヤ
３３が設けられている。

【００１７】上記外輪２１の内周面で後端側の位置に内
歯ギヤ３４が設けられ、結合部材３１を軸方向に移動さ
せることにより、外歯ギヤ３３は、内歯ギヤ３４と噛合
する位置と離脱する位置とに変化することになる。

【００１８】この結合部材３１と車軸１２に外嵌装した
受け座３５の対向面間に、結合部材３１を軸受２３に接
近する前進位置に押圧し、外歯ギヤ３３が内歯ギヤ３４
から切り離された状態になるよう移動弾性を付勢するス
プリング３６が縮設されている。

【００１９】前記外輪２１の先端側内部にスライダー３
７が軸方向に移動自在となるようＯリング３８で気密状
に嵌挿され、外輪２１の開口する先端側の内部がベロー
ズ３９で密封されている。

【００２０】前記内輪１９の大径部の複数個所に設けた
軸方向の横孔４１にロッド４２が軸方向に移動自在とな
るよう挿入され、該ロッド４２の先端はスライダー３７
の内面に当接し、後端は結合部材３１の前面に当接し、
このロッド４２を介してスライダー３７と結合部材３１
が軸方向に一体動するようになっている。

【００２１】上記スライダー３７により結合部材３１を
移動させて２駆走行と４駆走行の切り換えを行なうた
め、図３のように、スライダー３７の内面側と内輪１９
の対向面間が気密室４０に形成され、車軸１２と内輪１
９が嵌合するセレーション溝２０の隙間、車軸１２とス
ピンドル１４間の隙間が気密室４０と連通するエア通路
となり、図２の如く、このエア通路にエア配管４１の一
方端部がスピンドル１４に設けた接続通路４２を介して
接続され、このエア配管４１の他方端部はエンジン負圧
を用いて作動するアクチュエータ（図示省略）に接続さ
れ、該エア配管４１の途中にエアポンプ４３が設けられ
ている。

【００２２】この、エアポンプ４３は図３に示すよう
に、両端にエア配管４１が接続されるポンプケーシング
４４内にピストン４５を摺動自在に組込み、このピスト
ン４５にスプリング４６で、常時ハブクラッチ装置Ａ側
に向けて移動する弾性を付勢した構造になっている。

【００２３】従って、ハブクラッチ装置Ａ内とエア配管
４１及びエアポンプ４３内が密封された回路をつくるこ
とになり、水分を含んだ空気の侵入がなくなり、ハブク
ラッチ装置Ａ内やエア配管４１内が氷結し、作動不能に
なるという心配がなくなる。

【００２４】また、２駆走行と４駆走行の切り換えは、
４輪駆動車のトランスファーとの連動により、運転席か
らの遠隔操作によるアクチュエータの作動によって自動
的に行なえる。

【００２５】上記ハブクラッチ装置Ａの内輪１９と外輪
２１の間で、軸受２３を挟んで結合部材３１と反対側の
位置に、スライダー３７での押圧によって作動し、内輪
１９と外輪２１を同調回転させる回転同調機構４７が設
けられている。

【００２６】この回転同調機構４７は、図示の場合、内
周が内輪１９に対し、セレーション溝４８によって回転
方向に一体で軸方向に可動となるよう外嵌する環状摩擦
板と外周が外輪２１に対しセレーション溝４９によって
回転方向に一体で軸方向に可動となるよう嵌合する環状
摩擦板とを、交互に複数枚が重なるように配置した多板
構造とし、スライダー３７との対向面間に配置したスプ
リング５０が多板押え５１を介して各摩擦板を圧接させ
ている。

【００２７】上記回転同調機構４７は、図示のような多
板クラッチ機構に限るものではなく、例えばシンクロコ
ーンを採用してもよい。

【００２８】図７（Ａ）は上記ハブクラッチ装置Ａの４
輪駆動車に対する装着状態を示し、該ハブクラッチ装置
Ａは左右前車輪２の一方に取付けると共に、デフカバー
４に車軸の回転方向、即ち、進行方向に対する逆転、停
止、正転を検出するセンサー５２を設け、運転席からハ
ブクラッチ装置Ａのロック状態を確認できるようにす
る。

【００２９】第１の例のハブクラッチ装置は上記のよう
な構成であり、次に、この第１の例を用いた車両の走行
状態について説明する。

【００３０】２駆走行時は図３（Ａ）に示すように、ス
ライダー３１の気密室４０に対して負圧が作用しないよ
うエアポンプ４３の入側を大気圧にすると、スプリング
４６でピストン４５が出側に押され、スプリング３６に
より、結合部材３１とスライダー３７は前方に移動し、
外歯ギヤ３３を外輪２１の内歯ギヤ３４から離脱した状
態にしておく。このとき、回転同調機構４７はスプリン
グ５０の伸長で摩擦力が低下する。

【００３１】この状態では内輪１９と外輪２１はフリー
ランニングし、車軸（駆動部材）とホイールハブ（従動
部材）が完全に切離された状態になるため、ホイールハ
ブのトルクが、車軸に伝達されない。

【００３２】このため、トランスファより動力を切離さ
れた両側前輪車軸１２は、図７（Ｂ）に示す如く、前輪
２を直結した一方車軸１２は前進方向に回転し、前輪２
がフリーとなる他方の車軸１２は逆転し、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。

【００３３】雪道等の摩擦係数の低い路面を４駆走行す
る場合は、図３（Ｂ）のようにエアポンプ４３の入側を
吸引すると、ピストン４５がスプリング４６を圧縮して
入側に移動し、出側の室が負圧になるので、この負圧に
よる吸引力がエア配管４１を介して気密室４０内のエア
を吸引し、スライダー３７に作用する負圧により、スプ
リング３６の力に打ちかって該スライダー３７と結合部
材３１を内方へ移動させ、外歯ギヤ３３を外輪２１の内
歯ギヤ３４に噛合させる。スライダー３７はスプリング
５０を圧縮するため、回転同調機構４７の摩擦力が増大
し、内輪１９と外輪２１を同調回転させる。

【００３４】これにより、外歯ギヤ３３と内歯ギヤ３４
の噛合いが円滑に行なえ、図７（Ｃ）の如く、前輪車軸
１２と外輪２１が直結された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。

【００３５】また、上記４輪駆動状態から２輪駆動状態
に切り換えるには、エアポンプ４３の入側を大気圧に
し、密閉された気密室４０内の吸引を解けばよく、スプ
リング３６の伸長弾性でスライダー３７と結合部材３１
を外方に移動させ、外歯ギヤ３３を内歯ギヤ３４から離
脱させればよく、回転同調機構４７の摩擦力も低下す
る。エアポンプ４３とハブクラッチ装置Ａ及びエア配管
４１の密封された回路は、スプリング４６によって大気
圧よりやや高圧となり、より水分を含んだ空気や粉塵等
の侵入がなくなる。

【００３６】上記のように２輪駆動状態と４輪駆動状態
の切り換えは、エアポンプ４３の入側に負圧を作用させ
ればよい。

【００３７】上記切り換え操作は、エンジンの負圧を駆
動源に用い、トランスファー８との連動により運転席よ
り遠隔操作できるものである。

【００３８】次に図４（Ａ）、（Ｂ）は、２駆走行と４
駆走行の切り替えをエア圧力で行なう第２例を示してい
る。なお、先に述べた第１の例と同一部分については同
一符号を付して説明する。他の例においても同様であ
る。

【００３９】図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、この第
２の例は、先に述べた第１の例で用いた軸受２３と回転
同調機構４７に代えて、内輪１９と外輪２１の間に一方
向クラッチ６１を組込んだ構造としたものであり、その
他は第１の例と同様である。

【００４０】この一方向クラッチ６１は図４と図６に示
すように、内輪１９と外輪２１に対向して設けた円筒面
６２ａ、６３ａ間に径の異なる２つの環状保持器６２、
６３を設け、その各保持器６２、６３に設けたポケット
６４、６５にそれぞれスプラグ６７を組込んで形成さ
れ、各スプラグ６７はリボンスプリング６７ａによって
常に傾倒する方向にモーメントを受けている。

【００４１】上記構造の一方向クラッチ６１では、内輪
１９（車軸）の回転が外輪２１（ホイールハブ）の回転
を上回ったときスプラグ６７が傾倒して各円筒面６２
ａ、６３ａに係合し、トルクを伝達する。逆に外輪２１
の回転が内輪１９の回転を上回ると各スプラグ６７に対
して外輪２１がフリーランニング（オーバランニング）
の状態となり、トルク伝達が行なわれない。この実施例
では一方向クラッチ６１がロックする回転方向を車輛の
前進走行時の回転方向となるように設定している。な
お、内輪１９と外輪２１の間には、内輪１９の両端部に
支持メタル６８、６９が設けてある。

【００４２】第２の例のハブクラッチ装置は上記のよう
な構成であり、２駆走行と４駆走行の切り換え操作及び
各部の作動は、前記第１の例と同様であるが、この第２
の例では、内輪１９と外輪２１の間に組込んだ一方向ク
ラッチ６１は、図４（Ａ）に示す２駆走行状態時にフリ
ーランニングし、車軸（駆動部材）とホイールハブ（従
動部材）が完全に切離された状態になるため、ホイール
ハブのトルクが、車軸に伝達されない。

【００４３】また、２駆走行から４駆走行に操作した場
合、第１の例のようにギアのみの場合は、ギアが噛み合
うまでトルクが伝わらないが、第２の例のように一方向
クラッチ６１を組込み使用すると、前進方向においては
即トルクが伝わる。このため、オフロードでの脱出性が
よくなる。また、エアー系統が故障しても前進方向は４
駆走行となり、フェルセーフ機能を有することになる。

【００４４】次に図５（Ａ）、（Ｂ）に示す第３の例
は、前記した第１の例と第２の例を併合したものであ
り、内輪１９と外輪２１の間に、一方向クラッチ６１と
回転同調機構４７を組込んだ構造になっている。

【００４５】この第３の例は、一方向クラッチ６１によ
りフェルセーフ機能を有すると共に、回転同調機構４７
により、２駆走行から４駆走行への切り換え時に内輪１
９と外輪２１を同調回転させることができ、外歯ギヤ３
３と内歯ギヤ３４の噛み合いが円滑に行なえるようにな
る。

【００４６】

【発明の効果】

請求項１ 以上のように、この発明によると、４輪駆動車の一方前
輪と車軸の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、しかも２駆走行と４駆走行の切
り換えが圧力エアを用い、トランスファーと連動させて
運転席から遠隔操作することができ、しかも２駆走行と
４駆走行の検知センサを一方前輪側に設けるだけでよ
く、コスト的に有利となる。

【００４７】また、回転同調機構により、２駆走行から
４駆走行の切り換え時に、内輪と外輪を同調回転させる
ので、ギヤの噛み合いが円滑に行なえ、トランスファー
のシンクロ機構を軽減あるいは、なくすことができる。

【００４８】請求項２ ２駆走行から４駆走行に操作した場合、ギヤのみの場合
は、ギヤが噛み合うまでトルクが伝わらないが、この発
明は一方向クラッチを組み合わせているため、前進方向
においては即トルクが伝わり、オフロードでの脱出性が
よくなると共に、圧力エア系統が破損した場合、ギヤの
噛み合いがなくても前進方向は４駆走行となるフェール
セーフ機能が得られる。

【００４９】請求項３ 請求項１と請求項２の効果を併せ持つ多機能効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】４輪駆動車の車輪駆動系を示す平面図

【図２】同上におけるハブクラッチ装置の第１の例を示
す装着状態の縦断面図

【図３】（Ａ）はハブクラッチ装置の２駆走行モードを
示す断面図、（Ｂ）は４駆走行モードを示す断面図

【図４】（Ａ）はハブクラッチ装置の第２の例を示す２
駆走行モードの断面図、（Ｂ）は４駆走行モードを示す
断面図

【図５】（Ａ）はハブクラッチ装置の第３の例を示す２
駆走行モードの断面図、（Ｂ）は４駆走行モードを示す
断面図

【図６】一方向クラッチの拡大断面図

【図７】（Ａ）はハブクラッチ装置の装着状態を示す平
面図、（Ｂ）は２駆走行モードを示す説明図、（Ｃ）は
４駆走行モードを示す説明図

【符号の説明】

２ 前車輪 １２ 車軸 １８ ホイールハブ １９ 内輪 ２０ セレーション溝 ２１ 外輪 ３１ 結合部材 ３２ セレーション溝 ３３ 外歯ギヤ ３４ 内歯ギヤ ３６ スプリング ３７ スライダー ３９ ベローズ ４０ 気密室 ４１ エア配管 ４３ エアポンプ ４７ 回転同調機構

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と、
   この結合部材に切り離す位置へ向けての移動弾性を付勢
   する弾性部材と、負圧力エアによって結合部材を結合す
   る位置に保持するスライダーとを設け、このスライダー
   の移動をエアの密封回路によって行なうようにしたハブ
   クラッチ装置。
2. 【請求項２】 駆動部材と従動部材の間に一方向クラッ
   チを組込んだ請求項１記載のハブクラッチ装置。
3. 【請求項３】 駆動部材と従動部材の間に、スライダー
   の移動時に、駆動部材と従動部材の回転を同調させる回
   転同調機構を設けた請求項１又は２記載のハブクラッチ
   装置。