JPS58501731A - 自動車のための伝動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 自動車のための伝導装置 発明の背景 （１）発明の分野 本発明は、多。輪部、動式、（例え、げ、四輪駆動式）自動車な、どのだめの伝 動（変速）装置の改良に関する。

、在米４の四輪駆動（，４ＷＤ、１式目動車の前転・ディファにンシャル（差動 沖車装置）、と竺転ディ、ファレン／ヤルとに、四輪駆動へときはトランスファ ・ケース（転送室）によことができない。四重駆動自動車が角を曲る場合、その 前輪は、後輪より曲率半径の大きい径、路に沿一つで移動するので２、後輪より 例礼ば１５％程度も早、く転勤しなければならな１．い。その結果１、前輪ディ ファレンシャルと後輪デ、イファレンンヤルの間に歪（いわゆるディファレンシ しなければならない。砂のような柔かい表面の上ではタイヤクリップの影響は少 いが、例えばタールマノク舗装道路のような硬い表面、の上ではそのようなクリ ップによるタイヤの摩耗は非常に大きくなる。

四輪駆動式自動車が二輪駆動（２ＷＤ）で運転される場合は、前輪ディファレン シャルがトランスファ・ケースによ−って後←、゛ティファレンノヤルから脱連 結されるが、前輪は、Ｍ”］＆ディファレンンヤルを介して前輪プロペラシャフ トを駆動するので、四輪駆動式自動車の燃料消費を在来の二輪駆動式自動車に比 べて増大きせる、原因となっている。

これらの問題を解決するために、従来からいろいろな第１の提案は、四輪駆動式 自動車の場合に、前輪ディファレンシャルの歯数比を後輪ディファレンシャルの それより高く（数値的には小さく）することである。例えば、後輪の歯数比が４ ．１１：、１であるのに対して前輪の歯角を曲る際の上述の問題をかろうじて軽 減させる４が、そヤは上記歯数比の差を補償するためにスリップしなけれる。） は、前輪に「フリーホイーリング（自由輪）・・ブ」きれると、前輪を前輪車軸 から脱連結するので１、自動車プが再保合されて前輪をも駆動させ、四輪駆動に されだ更に、上記ハブは、自動車が沼地に入るなどして動きがとれなくなったと きには係合させるのが困難であり、自動車の走行中には切入り（係合、脱係合） することができない。

第３の提案は、前輪ディファレンシャルと後輪ディファレンシャルとを異る速度 で駆動させることができるようにする第６のディファレンシャルをトランスファ ・ケース内に組入れることである。そのような第３デイフアレンシヤルを組入れ たトランスファケースの例は、「ジープ」（登録商標）や「レンジ・ローム」（ 登録商標）などの自動車にみられる。前輪と後輪の両方のディファレンシャルが 駆動されるのを保証するためには、第３デイフアレンシヤルは、一定限のスリッ プが可能なタイプであるか、ないしはディファレンシャル・ロックを有するもの でなければならないが、そのような構成は、非常に高価であり、既存の自動車の トランスファケースに組入れること（はできない。

発明の概要 不発明の目的は、出力軸を入力軸より早い速度で回転させることができるが入力 軸より遅い速度では回転させることができない、あるいは逆に、出力軸を入力軸 より遅い速度で回転させることができるが、入力軸より早い速度では回転させる ことができない伝動装置を提供することである。

本発明の他の目的は、四輪駆動式自動車のトランスファ・ケースと前輪ディファ レンシャルとの間に設けられた場合、　１対輪ディファレンシャルを後輪ディフ ァレンシャルより早い速度で回転させることができるが、後輪ディファレンシャ ルよ　り遅い速度では回転させることができず、一方のディファレンシャルが同 じ速度で回転しているときは前輪ディファレンシャルを自動的にトランスファ・ ケースに連結するようにした伝動装置を提供することである。

本発明の爽に他の目的は、四輪駆動式自動車を四輪駆動のときはどのような地形 上においても高速道路の速度で走行させることを可能にする伝動装置を提供する ことである。

不発明の更に他の目的は、四輪駆動式自動車に組入れることができ、かつ、「フ リーホイーリング」機能を備えることかできる伝動装置を提供することである。

不発明の更に他の目的は、単一の車軸に取付けられた２つの車輪にディファレン シャル（差動）駆動を与えるのに用いることができる伝動装置を提供す−ること である。

略述すれば、本発明は、自動車用伝動連結器において、筒状本体と、 該本体の一端捷たけ両端の内周壁に設けられた複数の歯と、該薗と同軸関係をな して該本体内に回転自在に装着された軸と、 該軸に沿って設けられたスプライン手段と、該軸のスプライン手段と係合する複 数の内歯車歯と、複数の外歯車＃を有し、該軸に回転自在に装着された滑り歯車 とから成り、該滑り歯車は、前記軸と本体との間に駆動連結を設定するために前 記外歯車歯を該本体の紬記薗に係合させる第１位置と、該軸を本体から脱連結さ せるために該外歯車−を本体の体から脱係合させる第２位置との間で該軸に沿っ て移動しうるように構成されており、該軸と本体とは異る回転速度で回転するこ とができるようになきれていることを特徴とする伝動連結器を提供する。

前記本体と前記軸とは、該本体が軸より早い速度で回転しているときけ、胎連結 されていることが好ましい。

前記本体の各端にはそれぞれ１組の薗を設け、それらの２組の薗は互いに離隔し て配置し、前記滑り歯車がその第２位置においては該２組の歯の間の中間の位置 へ移動し、２組の歯から脱係合するようにすることが好ましい。また、前記軸が 一方向に回転しているときは該滑り歯車が一方の組の瞼に係合し、軸が他方向に 回転しているときは滑り歯車が他方の組の歯に係合するように構成することが好 ましい。

前記スプラインは、前記軸にらせんねじ山またはスプラインの形に（例えば自動 車スタータ・モータのペンディツクス社製の駆動系に用いられている型式のもの ）形成し、軸の軸線に対して例えば０°〜６０°、好ましくは１０゜〜４５°の 角度の右ねじりのねじとすることができる。

前記本体の歯および外歯車歯は、前記内貨車歯および前記軸のスプラインと嵌り 合い、反対のねじ方向を有するものであることが好ましい。これらの歯も、本体 の軸線に対して例えば０°〜６０°、好ましくは１０°〜４５°の角度で刻設す ることができる。

前記軸は、前記本体の両端板に設けられ軸受またはブツシュによって支承させる ことができ、前記滑シ歯車に係合してそれを支持するだめのスラスト飯または軸 受を該両端板に設けることができる。

前記伝動連結器は、四輪駆動式自動車のトランスファ・ケース内に取付けること ができ、前記軸は、トランスファ・ケースの、前輪車軸のための出力軸に連結す るか、あるいはそれと一体に形成する。あるいは別法として、伝動連結器をトラ ンスファ・ケースまたは前輪ディファレンシャル上に取付け、前記本体を前輪プ ロペラ軸に、または前輪ディファレンシャルの自在継手に連結することができる 。

別法として、自動車の１対の前輪のそれぞれのハブにそれぞれ伝動連結器を取付 け、各連結器の本体を前輪に連結し、前記滑り歯車をその第２位置においてロッ クすることができ、該ハブを「フリーホイール」（自由回転）させるようにする ことができる。

第３の応用例として、１対の伝動連結器を駆動軸に装着し、それらの連結器の本 体をそれぞれの対応する車輪に連結し、該連結器が車輪に対しディファレンシャ ル式駆動を与えるようにすることができる。　７　・図面の簡単な説明 以下に添付図を参照して本発明の好ましい実施例を説明する。

第１図は四輪駆動式自動車のトランスファ・ケースと前輪ディファレンシャルと の間に連結器を設けた本発明の実施例の垂直断面図である。

第２図は第１図の連結器に組込まれた滑り両車の正面図である。

第６図は連結器が自動車のためのフリーホイーリングハプを構成するようにした 第２実施例の垂直断面図である。

第４図は１対の連結器が自動車のためのディファレンシャル組立体を構成するよ うにした第３実施例の後側からみた断面図である。

好ましい実施例の説明 第１および２図を参照して説明すると、四輪駆動式自動車の前輪プロペラ軸１０ の一端がトランスファ・ケース（図示せず）の前輪側出力軸に連結されている。

プロペラ軸の他端には内側スプラインが刻設されている。

連結器１１ば、支えボルト１５によって所定位置に保持された取外し可能々端板 １３．１４によ−って閉鎖された筒状の本体１２を有している。端板１４には、 取外し自在のキャップ１７を備えたヨーク１６が設けられている。

ヨーク１６は、自動車の前輪ディファレンシャル（図示せず）の入力軸に取付け られた同様なヨーク（図示せず）に連結器１１を連結する横部材（図示せず）の １対の横腕（図示せず）を受容するためのものである。本体１２の各端の内周面 にはらせん歯１９．２０が刻設されており、端板１３，１４の内側面には軸受板 ２１が設けられている。

入力軸２２が端板ｊ３．１４に設けられたブツシュ（図示せず）内に回転自在に 支承されており、入力軸の自由端には、プロペラ軸１０に設けられた内側スプラ インに摺動自在に、しかし、回転不能に係合する平行スプライン２３が設けられ ている。ゴム製ソール組立体２４が軸２２を端板１３に対して密封している。本 体１２の内部に位置する軸２２の部分の外周面に一連のらせんスプライン２５が 刻設され、滑り歯車２７のらせん内歯車歯２６（ねじりの向きは反対）に係合す るようになされている。

滑り歯車２７の外周面には、本体１２のらせん歯１９゜２０に噛合するようにな されたらせん外歯車歯２８が設けられている。

連結器１１内の潤滑油を補給または交換することができるように着脱自在のプラ グ２９が設けられている。

上述の連結器１１の作動は下記の通りである。

休止状態では滑り館車２７１グ、第１図に示される位置にあり、駆動軸２２と本 体１２とは連結されていない。

トランスファ・ケースを介して動力が伝えられ、駆動軸２２が回転し始めると、 滑り両車２７をらせんスプライン２５に沿って移動させて歯１９に係合させる。

スプライン２５および滑り歯車２７の内歯車＄２６は右ねじてあり、本体１２の 酬１９および滑ｂｅ車２７の外歯車歯２８は左ねじであるから、滑り＃１車２７ は本体１２を駆動軸２２にロックし、従って、＠輪ディファレンシャルは前輪プ ロペラ＠１０によって後輪ディファレンシャルと同じ速度で駆動される。

”　しかしながら、自動車が角を曲り始めると、前輪（および前輪ディファレン シャル）は、後輪よシ早い速度で回転する。その結果、連結器１１がプロペラ軸 １０より早い速度で回転せしめられるので、本体１２の歯１９と滑シを車２７の 外歯車歯２８のねじ方向の故に滑り体車２７を本体１２との係合から離脱させる 。即ち、滑シ薗車２７を駆動軸２２のスプライン２５に沿って第１図に示される 位置へ戻す。

角（コーナ）を曲りきると、プロペラ軸１０と連結器１１は、再び同じ速度で回 転する。そして、滑り歯車２７は、再びスプライン２５に沿って移動して歯１９ と再係合し、プロペラ軸１０を前輪ディファレンシャルに再連結し、前輪を駆動 する。

自動車が後退するときは、駆動軸２２が反対方向に回転することにより滑り一車 ２７を反対方向に移動させて＃２０に係合させ、曲軸ディファレンシャルとプロ ペラ軸１０を連結させる。その後の連結器１１の作動は、先に述べたのと同様で ある。

らせんスプライン２５およびらせん歯１９．２０．２６゜２８の角度を適当に選 択することによや、駆動軸２２と本体１２との間に円滑な係合および脱係合が達 成される。

しかしながら、クランプ結合が会費とされる場合は、滑り歯車２７を、内歯車歯 ２６を有する内側リングと、外歯車歯２８を有する外側リングとを適当なりラン プ媒体、例えばエラストマー材製の環状リングオたはばねによって相互に連結す ることによって組立てることができる。

第３図は、第１図の連結器１１と同様な連結器６１ｔ−組入れた、四輪駆動のた めの「フリーホイーリング」ハブ３０を示す。

この自動車は、定速継手（図示せず）を介して前輪ディファレンシャル（図示せ ず）によって駆動される車軸シャフト３３を備えた筒状の前輪車軸６２を有して いる。

各車軸シャフト３３は、連結器３１の駆動軸３５の内側スプラインに係合する外 側スプライン３４を備えている。

ハブｆｔ１６は、適当なローラ軸受３７を介して前輪車軸３２に回転自在に取付 けられている。連結器３１は、支えボルト４１によってハブ部材３６に固定され た本体３８および端板３９，４０を有している。第１図を参照して述べたのと同 じ態様で、駆動軸３５はスプライン４２を有しており、本体３Ｂは爾４Ｂ、４４ を有している。

滑り１１５は、スプライン４２に係合する内歯車歯（図示せず）と、中央周溝４ ７によって２つの部分に分離された外歯車歯４６を有している。

ハブ３０がその四輪駆動のための通常作動モードにおかれているときは、連結器 ３１は、先に述べたのと同じ態様で作動する。しかしながら、二輪駆動の際ハブ ３０を「フリーホイーリング」（自由回転）モードに維持するためには、滑シ歯 車４５を第３図に示される脱連結した中央位置に「ロック」（固定）しなければ ならない。

フリーホイールロック４８が本体３８に螺着されており、ロックナツト４９によ ってロックされている。ロック４８は、ロッキングブロック５０を摺動自在に受 容する中央孔を有している。ブロック５０は、溝４７に解放自在に係合する突出 部５１を有しており、突出部５１は、ばね５２によって溝４７に係合する位置へ 押圧されている。

ロック４８を解放するには、ロックナツト４９を解放し、ロック４８を、突出部 ５１が滑シ歯車の外側歯車諭４６と接触しない位置に達するまで、外方へ螺退さ せる。

ロッキングブロック５０Ｆｉ、ロック４８に固定し、頭部（図示せず）を突出部 ５１の孔（図示せず）に係合させたロッドによって外方へ引張られる。次いで、 ロックナツト４９を再び締める。

ロック４８をかけるには、ロックナツト４９を弛めてロック４８を内方へ螺進さ せ、ロックナツト４９を再び締める。これにより突出部５１が外側歯車＄４６に 当接シ、従ッてロッキングブロック５０けばね５２に抗してロック４８の孔内へ 押入れられる。ここで、溝４７が突出部５１に整列するに至るまで自動車を前進 または後退走行させる。突出部５１が溝４７に進入すると、滑り渉車４５の軸方 向の移動が阻止きれ、従って、ハブ３０は「フリーホイーリング」可能な状態に おかれる。

第４図は、２つの連結器６１．６２を組入れたデイツプは、適当な伝動手段（図 示せず）によってモータ（図示せず）に接続されている。駆１ウオーム歯車６３ は、ディファレンシャル箱６７内に軸受６６によって回転自在に支承された駆動 車軸６５に装着された駆動歯車６４に係合している。

各連結器６１．６２は、車軸６５上に支承されたそれぞれの駆動車輪（図示せず ）に連結されている。各連結器６１．６２は、第１図に関連して説明したのと同 じ態様に構成されているが、連結器６１と６２のスプライン、内側歯（第１図の 歯ｊ９．２０に相当するもの）および歯車歯のねじ方向はｎいに反対向きである 。この構成は、自動車が直線径路を走行しているとき、連結器６１．６２が両方 共係合状態に保たれることを保証する。しかしながら、自動車が角を曲るときは 、外側の車輪に連結されている方の連結器が脱係合される。例えば、自動車が左 へ曲る場合は、内側の連結器６１は係合したままであるが、外側の連結器６２は 脱係合される。角を曲る際も、内側の駆動輪へは駆動力が与えられる。

連結器の変型実施例として、駆動軸に平行なスプラインを刻設しておき９、滑り 歯車をその駆動軸に沿って操作ロッドまたはヨークによって移動させることがで きるように構成してもよい。そめような構成では、入力速度と出力速度とが等し くない場合、操作ロッドまたはヨークを電気的に、または液圧により制御し、連 結器を脱係合させるようにすることができる。

当業者には明らかなように、本発明の伝動連結器は広範囲の用途に使用すること ができ、また、本発明の精神から逸脱することなく、いろいろな変更が可能であ る。

例えば３一つ以上の駆動車軸を有する多輪駆動式自動車においては、隣接する車 軸の間にいわゆるディファレンシャル「ワインド・アップ」を生じないようにす るために隣接する対の車軸をそれぞれ連結器に取付けた駆動車によって駆動させ るようにすることができる。

用際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）　自動車用伝動連結器において、 筒状本体と、 核本体の一端または両端の内周壁に設けられた複数の歯と、該薗と同軸関係をな して該本体内に回転自在に装置された軸と、 該軸に沿つＣ設けられたスプライン手段と、該軸のスプライン手段と係合する複 数の内酪車菌と、複数の外津車歯を有し、該軸に回転自在に装着された滑り歯車 とから成り、該滑り歯車は、前記軸と本体との間に駆動連結を設定するために前 記外Ｗ車両を該本体の前記薗に係合させる第１位置と、該軸を本体から脱連結さ せるために該外薗車歯を本体の歯から脱係合させる第２位置との間で該軸に沿っ て移動しうるように構成されており、該軸と本体とは異る回転速度で回転するこ とができるようになされていることを特徴とする伝動連結器。 ２）前記本体は該伝動連結器の出力側を構成するものであり、前記滑り渉車に、 該本体の回転速度が、前記軸の回転速度より大きいときは前記第１位置から第２ 位範囲第１項記載の伝動連結器。 ３）前記本体の各端にそれぞれ１組の歯が設けられており、前記滑り歯車は、前 記軸が一方の方向に回転せしめられるときは一方の組の便に係合し、該軸が他方 のうにな畑れている特許請求の範匙第１項または２項記載の伝動連結器。 ４）前記軸の前記スプラインおよび前記滑り鼓車の内歯軍曹は一方の方向のらせ んねじであり、前記本体の歯および滑り館車の外波車穿ニ他方の方向のらせんね じであり、該滑りＷｌは、その外を１穿が本体の館に係合したときは前記軸を本 体にロックするようになされている特許請求の範囲第１項またＦｉ２項記載の伝 動連結器。 ５）前記本体の両端にそれぞれ端板が設けられており、前記軸は該両端板に設け られた軸受またはブツシュによって支承されており、前記外薗車鹸が前記本体の 鎗に係合したとき前記滑り歯車に係合してそれを支持するためのスラスト手段が 該両端板に設けられている特許請求の範囲第１項または２項記載の伝動連結器。 ６）四重駆動式自動車のための伝動装置において、前輪デイファレンンヤルおよ び後輪ディファレンシャルと、 前記両デイファレンンヤルに駆動を与えるためのトランスファ・ケースと、 一端を前記トランスファ・ケースに連結された前輪プロペラ軸と、 特許請求の範囲第１項または２項記載の連結器とから成り、 前記軸は前記プロペラ軸の他端に連結されており、れ、壬前輪ディーファレンシ ャルがプロペラ軸よシ早い向パ転速度で回転するようになされていることを特徴 とする伝動装置。　・ ７）四輪駆動式自動軍のだめのフリーホイーリング・ハブ組立体において、 車軸と、 該Ｉ軸内に回転自在に装着されたシャフトと、前記車軸上に回転自在に装着きれ たハブ手段と、特許請求の範囲第１項または２項記載の連結器とがら成シ、前記 軸は前記車軸のシャフトに連結されており、前記本体は前記ハブ手段に連結され ていることを特徴とす石→リーホイーリング・ハブ組立体。 ８）　前記滑りＷ車を、前記ハブ手段を前記車軸シャフトから脱連結させるため に前記第２位置に解放自在にロックするまための手段を備えている特許請求の範 囲第７項記載のハブ組立体。 ９）自動車のためのディファレンシャル組立体において、車軸手段と′、 該車軸手段に取付けられた被動歯車と、該被動歯車を駆動するための駆動手段と 、前記被動歯車の各側において前記車軸手段に回転自在に装着された車輪と、 該各箪輪を駆動するために各車輪をそれぞれ前記血軸゛手段に連結する特許請求 の範囲第１項また＃′１２項記車が角を曲るときは脱連結され、他方の連結器は その対応する車輪を駆動するようになでれているディファレンシャル組立体。