JPS61238516A - 車輪とその駆動機構の間の断続を制御する装置 - 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】 〔発明が属する技術分野〕 本発明は、車両の駆動系統に対して車両の車輪を自動的
に係合および解除させるための機構に関し、特に四輪駆
動車両の前輪または後輪の一方もしくは他方の係合およ
び解除のための装置に関する。

〔従来の技術およびその問題点〕

従来の後輪駆動型の車両においては、機関が伝導箱を介
して推進軸を駆動するように働く。推進軸は後方Ｉ＼後
東輔まで延長し、ここでく後部の差動装置を介して）車
軸従って後輪と係合してこれを回転させる。Ｗ’１　咽
な後輪の駆動は、発生ずる１１１両の走行の優に９０％
以りの場合において要求される全牽引力を提供する。更
に、四輪全てを駆動するためには、全輪の市軸を従って
前輪を回転させるため面方に突出した第２の推進軸を必
要とする。明らかに、前輪および後輪の駆動部の構成は
可動部分が多数あり、摩耗および保守等を生じる部分が
多数あることを意味する。

はとんどの場合後輪駆動のみで満足であっても、四輪駆
動車両が必要となる運転条件、例えば道路以外の運転、
雪を被った路面上で冬季の運転等がある。このような条
件下では、二輪に対して四輪により得られる余分な牽引
力が大きな差をもたらす。このように、−］二記の路面
条件下で運転する個人、例えばスキーヤ−１，ハンター
等は、四輪駆動の余分な牽引力を必要とする。

四輪駆動車両の市場を認めるには、このような車両の駆
動のほとんどは依然として単純な後輪駆動で充分である
詐りでなくこれが望ましい道路上におけるものであるこ
とを理解しなければならない。このような状態が、車両
の駆動機構を前輪（もしくは後輪−車両が常時前輪駆動
として設計される場合）と係合および解除させるための
クラッチ機構を含む四輪駆動車両の設計を差配してきた
。このようなりラッチ機構は、典型的には２つの部位、
即ち前部の推進軸が機関の駆動機構と係合および解除さ
せられる伝導箱、および前輪がその車軸と係合および解
除される各前輪のホイール・ハブに設けられている。一
方と係合し他方とは係合しないようにすることは、前部
の推進軸、差動機構および前市軸を前輪（伝導箱が常に
解除状態）もしくは機関駆動機構（前輪が常に解除状態
）によって連続的に駆動状態に置く結果となる。

四輪駆動１１両においては、二分割型のクラッチ係合／
解除機構が採用されるのが典型的である。

車両の運転室には、このクラッチ機構の一部として伝導
箱とリンクされるシフト・レバーが設けられ、また各前
輪ハブにはこのクラッチ機構の一部としてハブ・ロック
機構が設けられている。しかし、ハブのロック機構は前
輪の外側のみに接近可能でありかつ手動により係合され
、運転者が車両を市めて運転室から外へ出て各前輪のハ
ブのロックを手動により係合させることを必要とするこ
とに注意されたい。

〔問題を解決する手段〕

本発明は、市軸から前輪の係合および解除を行なうクラ
ッチ機構の部分に関するものである。特に、本発明は、
車両の運転中運転者が車両の運転室からこの前輪の係合
および解除を行なうことを可能にする機構に関するもの
である。（前輪のクラッチ機構のみについて述べている
が、読者は本発明が常時前輪駆動および選択的後輪駆動
を備えた、即ち後輪に対してクラッチ機構が設けられた
車両に対しても適用可能であることを理解すべきである
。） 要約すれば、車輪のハブと車軸との間の所定位置に関し
て役人離脱するよう運動可能なりラッチ・リンクによっ
て航記面輪クラッチ機構が提供される。このクラッチ・
リングに適当に設けられた歯車がハブおよび車軸の双方
における係合歯車により噛合せ可能である。ハブと車軸
間の所定位置に運動させられる時、前記クラッチ・リン
グはこの両者と連動し、これにより車軸とハブを一体に
ロックする。

クラッチ・リングのロック位置に関する用人り運動は空
気圧によって達成される。車両の機関のマニフォールド
からの空気管路が負圧を生じて、クラッチ・リングを一
方の位置へ運動させる。このマニフォールドからの空気
圧を大気圧か置換して、クラッチ・リングの第２の位置
への運動を開始させる。車両の運転室内部で操作される
弁制御装置が、マニフォールトの負圧または大気圧のい
ずれを前記機構に対して連通させるかを制御する。大気
圧は、機構の塵埃による汚染を避けるため、粉末冶金加
工の空気フィルタを介して前記機構に通気される。

本発明については、図面に関して望ましい実施態様の以
上の詳細な記述を照合すれば更に明瞭に理解されよう。

〔実施例〕

四輪駆動車両の駆動機構がボされる図面の第１図につい
て述べる。小雨の機関ＩＯからの回転力は、駆動軸１１
により伝導箱１２に対して伝達され、更に伝導箱から後
輪の駆動ＪｆＩ進軸１４および前輪の駆動推進軸１６に
対して伝達される。後輪駆動推進軸１４は、後部の差動
装置２０（伝導箱１２内部の）を経て後輪軸１８と係合
させられて後輪２２を駆動す１す る。前輪推進軸１６は、前部の差動装置２６を経て前輪
軸２４と係合させられ、前輪２８を駆動する。操舵可能
な前輪には、照合番号３０により全体的に示されるステ
アリング・ナックルが設りられている。

後部の推進軸１４は直接駆動軸１１に対して結合される
が、駆動軸１１を前部の推進軸１６に対して連結する継
手は、車両の運転者によって選択的に付勢される。この
ため、二輪駆動が望ましい場合には、駆動軸１１および
推進軸１６は伝導箱１２内部の連結部において離脱され
る。読者は、その係合および解除が本発明のハブ連動機
構と関連して生じることを理解されよう。しかし、駆動
推進軸１６と駆動軸１１の係合および解除を行なうため
の機構は公知であり、このような機構を生じるための伝
導箱１２内部のこの機構についてのこれ以上の説明は不
必要と見做し本文では行なわない。

ハブの連動状態を生じる機構が示される第２図について
述べる。第１図の線２−２に関する図から、この機構が
右側の前輪に対して設けられ、ステアリング・ナックル
３０の外方部分を含んでいることに注意されたい。ナッ
クル３０の外方の車軸部分は、内部の車軸部分２４に対
して回転自在に固定されている。本発明の四輪駆動機能
に関しては、車軸部分２５は車軸２４の単なる延長部に
過ぎない。

次に第２図および第５図を比較して、車軸部分２５がベ
アリング部材３６．３８等によりスピンドル３２に回転
自在に支持されていることが判るてあろう。

スピンドル３２は、例えば、詳細には示さないが車軸組
立体において一般的な方法で車両のフレームに対して固
定されたフランジ４０を貫通ずるボルトにより回転しな
いように固定されている。ハブ組立体３４は、ベアリン
グ部材４２等によってスピンドル３２で回転自在に支持
されている。

」二記のことから、スピンドル３２は固定され、車軸２
５はスピンドルの内側で回転し、ハブ組立体３４はスピ
ンドルの外側で回転することが判るであろう。ハブ組立
体３４は、第２図において全体的に示される車両の車輪
２８をハブ組立体に対して（ポルｉ・４６およびナツト
４８により）ボルト止めされる車輪フレーム４４によっ
て支持している。車軸２４は伝導油１２において推進軸
１６との駆動軸１１の相互連結により選択的に回転自在
に駆動されるが、車軸の部分２５はこれと対応してスピ
ンドル３２内部で（ベアリング３６．３８上に支持され
て）駆動される。ハブ組立体３４の駆動はハブ組立体３
４に対する車軸部分２５の相互係合によって行なわれる
が、これについては以下に説明する。

第２図、第３図、第４図および第５図について記述する
。第２図から明らかなように、車軸部分２５は前記スピ
ンドル３２から端部な突出してこれを開通し、この端部
には歯部５０が設けられている。

内歯５３および外歯５５の両方を有する内側の駆動用リ
ング歯１ｊ　５　’ｌが市軸部分２５のハブが係合可能
な歯部５０に対して固定され、ｊｌｉ軸２４の回転運動
と共に回転する。駆動用リング歯ｉ１Ｌ　５２は歯列５
５を有する車軸部分２５の外端部を形成する。

ハブ組立体３４は、２つの基本的な構成要素、即ちハブ
兼ロータ要素５４とハブ・ロック要素５６とを含んでい
る。ハブ兼ロータ要素はベアリング４２を支持し、これ
により車輪２８がハブ組立体３４に対して固定される固
定手段を提供する。ハブ・ロック要素５６は、ハブ兼ロ
ータ要素に対して（境界面６３において）取イ・１けら
れ、ハブ組立体を１１輔部分２５に対して連動するため
の機構を収容する。各国から判るように、ハブ・ロック
要素は、車軸端部５０に対して固定される内側の駆動リ
ング歯車５２の歯部５５トに嵌合してこれを囲繞するカ
ップ状のキャップである。内側の駆動歯車５２を囲繞す
るハブ・ロック要素５６の内壁面には、歯部５５から隔
てられこのため歯部５５とは噛合わない歯部５７が設け
られている。

ハブ・ロック要素内には、この要素の歯部５７と恒久的
に噛合う外歯５９を有する軸方向に摺動自在なりラッチ
・リング５８が配置されている（即ち、クラッチ・リン
グ５８の歯部５９はハブ・ロック要素の長い歯部５７に
沿って慴動自在である）。クラッチ・リング５８はまた
、内側の駆動歯車５２の歯部５５と噛合う内歯６１を有
する。クラッチ・リング５８は、歯部６１が駆動歯車５
２とは係合しない延長位置（第２図の位置）と、歯部６
１が駆動リング歯ＩＬ５２の歯部５５と係合する引込み
位置（第３図の位置）との間でハブ・ロックの内方に運
動可能である。

このため、第３図に示されるようにクラッチ・リング５
８が引込められると、ハブ組立体３４は車軸部分２５と
従って車軸２４と連動され、また駆動軸１１に対し結合
された推進軸１６と連動され、前輪２８は車両の機関１
０により駆動される。

ハブ・ロック要素５６の歯部５７に沿ってクラッチ・リ
ング５８の運動を生じ、またこれにより駆動用リング歯
車５２に関して係合および解除状態になるよう運動を生
じる機構について次に説明する。

第２図および第３図に示されるように、クラッチ・リン
グ５８はその延長位置、即ち駆動歯車５２との係合状態
から外れる位置（第２図の位置）へクラッチ・リング５
８と例えばロック・リングにより駆動歯車５２に対して
固定される支持リング６４との間で圧縮されたコイルば
ね６２により押圧される。

クラッチ・リング５８は、その引込み位置、即ちノ＼ブ
・ロック要素５８に形成された室７２内で軸方向に運動
可能な板７０により、コイルばね６２の押圧作用に抗し
て押圧される。板７０は、反対側から即ち気密室７５か
ら板７０および室７２の壁面を囲繞する封止ｔｚリング
７６に対して接着された可撓性の隔１漠７４によって旧
市されている。板７４は、膨弓長室即ち気密室７５の運
動可能な壁面を提供し、前記気密室内には中軸端部５０
、駆動リング５２およびクラッチ・リング５８が位置１
−る。室７５の内端部はと（１１−リング７８（スピン
ドルとハブ・ロック・ハウジングとの間の）および封１
１−リング８０（スピンドルとナックル３０に隣接する
車軸との間の）によって大気圧から封止されている。も
し真空状態が膨張室即ち気密室７５内に生じるならば、
室７２内の大気圧（ポート８２およびステンレス鋼の粉
末で形成したフィルタ８４を介して大気圧に通気されて
いる）は板７０およびクラッチ・リング５８の内方への
運動を強制し、これにより駆動歯部５５に対するクラッ
チ・リングの歯部６１の噛合せを強制する。室７５が大
気圧に対して開１１される（これについては次に説明す
る）と、板７０はばね６２により押圧されてクラッチ・
リング５８を引込め、クラッチ・リングの歯部６１を駆
動歯部５５から解除する。

次に特に第２図によれば、真空室７５内の真空状態は、
固定されたスピンドル３２に設けられたオリフィス８６
を介して制御される。第２図に略図的に示される空気管
路８８は、このオリフィス８６から制御弁９０を経て機
関の吸気マニフォールド（図示せず）まで延長している
。この制御弁９０は、一方向の逆１ト弁９２およびソレ
ノイドで作動される３路の常閉弁９４とを含んでいる。

この３路の弁１）４は典型的な構造のものであり、その
機能を除いて本文に述べる必要はない。このため、弁９
４から真空状態が連続的に生じる（機関の吸気マニフォ
ールトと結合されているため）と、管路８８における一
方向弁９２により許容される室７５から真空をもたらす
ため弁９４を乍にソレノイド・スイッチの作動により開
口するだけでよい。一方向弁９２は、例えば急坂を登っ
た結果機関の出力低下およびマニフォールドの吸気の減
少を招いた時の機関速度の低下の状態において、空気の
戻りを阻ＩＪ−シ、このため室７５内の真空状態の損失
を阻止する。弁９４のソレノイドの逆のイ・１勢により
マニフォールドの吸気に対する管路１（８を閉鎖し、大
気圧に対する管路を開「１する。大気圧の空気は逆１１
−弁９２を迂回路８９を介して迂回し、真空室７５を加
圧して室７２の圧力と均衡させることにより、ばね６２
により押圧される如きクラッチ・リング５８の戻り運動
を許す。室７２内の空気圧は、通気孔８２およびフィル
タ８４を介して大気圧に維持されている。粉末金属製の
フィルタ８４は、クラッチ機構の各機能を損なうおそれ
がある塵埃の汚染を避けるための重要な構成要素である
。

（作用） 本発明の車両は、後輪のみの駆動から四輪駆動へ切換え
るようになっている。後輪のみの駆動子−トにおいては
、推進軸１６は伝導箱１２内の駆動ｌｑｂ　Ｉ　］から
遮断されている。巾軸２４（および車軸部分２５）は、
制御弁９４のソレノイド・スイッチの消勢によりハブ組
立体３４から遮断されている（即ち、クラッチ・リング
５８はばね６２の押圧作用により駆動歯車５２との係合
状態から強制的に解除されている）。このような状態に
おいては、伝導箱１２とハブ組立体３４との間の駆動要
素はいずれも駆動されない。ハブ組立体は路面と係合す
る車輪２８により回転している。

四輪駆動へ切換えることが要求されると、運転者は単に
切換え機構を付勢し、これが更に二重クラッチ機能を（
＝Ｊ勢する。駆動推進軸１６はこれにより駆動軸１１と
結合されて車軸２４を駆動し、スイッチ９４は弁９０を
大気圧に対しては閉じかつ吸気マニフォールドの真空に
対して開く。このため、真空室７５内に負圧を生じる一
方板７０の外側には（ポート８２を経て）大気圧が生じ
るが、圧力の不均衡がばね６２を強制的に圧縮させ、ク
ラッチ・リング５８を駆動歯車５２との係合状態に移動
させる。これにより、ハブ組立体３４は駆動される車軸
２４と連動状態となって、車輪２８を確実に駆動する。

本発明の特定の実施態様について詳細に記述したが、頭
書の特許請求の範囲に特に記載される本発明の概念から
逸脱することなく種々の変更、修正および改善が可能で
あることは明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による四輪駆動車両の駆動系統を示す概
略図、第２図は第１図の線２−２により全体的に示され
た駆動系統の面幅部分を示す断面図、第３図は係合位置
におけるクラッチ機構を示す第２図の車輪部分の一部の
拡大図、第４図は第３図の線４−４に関する断面図、お
よび第５図は第２図の主な構成要素を示す分解図である
。 １０−・・機関、Ｉ　Ｔ−・・駆動軸と２・・・伝導箱
と４・・・後輪の駆動推進軸と６・・・前輪の駆動推進
軸と８・・・後輪軸、２０・・・差動装置、２２・・・
後輪、２４・・・前輪軸、２６−・・差動装置、２８・
・・前輪、３０・・・ステアリング・ナックル、：ｌ　
２−・・スピンドル、３４・・・ハブ組立体、３６・・
・ベアリング部材、３８．４２・・・ベアリング部材、
４０・・・フランジ、４４・・・車輪フレーム、５０・
・・歯部、５２・・・駆動用リング歯部、５３・・・内
歯、５４・・・ハブ兼ロータ要素、５５・・・外歯、５
６・・・ハブ・ロック要素、５７・・・歯部、５８・・
・クラッチ・リング、５９・・・外歯、６１・・・内歯
、６２・・・コイルばね、６４・・・支持リング、７０
・・・板、７２・・・室、７４・・・隔膜、７５・・・
気密室、７６．７８．８０・・・封市リンク、８２・・
・ボート・、８４・・・フィルタ、！）訃・・オリフィ
ス、８８・・・空気管路、８９・・・迂回路、９０・・
・制御弁、９２・・・逆止弁と）４・・・３路の常閉弁
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、車両の車輪と車両の駆動機構とを選択的に係合およ
   び解除させるための制御装置において、内側と外側の回
   転支持面を備えたスピンドルを設け、該スピンドルは車
   両のフレームに取付けられるようになっており、車軸部
   分が内側の支持面上に回転自在に支持され、前記スピン
   ドルに対して前記車軸部分を選択的に回転駆動させる駆
   動装置が設けられ、 車両の車輪を支持するための車輪ハブ組立体を設け、該
   ハブ組立体は前記スピンドルの外側支持面に回転可能に
   支持され、前記車軸部分に設けられた第１の組の歯部、
   および前記ハブ組立体に設けられた第２の組の歯部と、
   前記車軸部分とハブ組立体における第１と第２の組の歯
   部と噛合う第１と第２の組の歯部を有するクラッチ・リ
   ングとを有し、該クラッチ・リングは前記車軸部分とハ
   ブ組立体の一方においてその歯部と噛合う関係に取付け
   られ、かつ前記車軸部分とハブ組立体の他方における歯
   部に対して噛合う関係および噛合わない関係の間に運動
   可能であり、 前記クラッチ・リングの一方における封止された膨張室
   を設け、以て該室の膨張および収縮が前記クラッチ・リ
   ングを前記巾軸部分およびハブ組立体の他方との噛合う
   関係と噛合わない関係の間に移動させ、前記膨張室を選
   択的に加圧および減圧することにより、前記車軸とハブ
   組立体を連動させまた前記中軸部分とハブ組立体を解除
   させる位置間に前記クラッチ・リングを選択的にシフト
   することを特徴とする制御装置。 ２、真空源と、前記膨張室を該真空源および大気圧に対
   して選択的に交互に連結することにより前記真空源に対
   する接続が前記クラッチ・リングを前記の連動位置およ
   び解除位置の一方へ移動させる制御装置と、前記膨張室
   を大気圧に対して接続すると同時に前記連動および解除
   位置の他方へ前記クラッチ・リングを偏倚させる偏倚装
   置とを設けることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の制御装置。 ３、前記車両が、前記膨張室に対する真空源を提供する
   吸気マニフォールドを備えた機関を含むことを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載の制御装置。 ４、車両駆動機構に対し車両の車輪を選択的に係合およ
   び解除させる制御装置であって、フレームと、後輪軸を
   有する１対の後輪と前輪軸を有する１対の前輪と、機関
   と、伝導箱と、前記機関により回転駆動されかつ前記伝
   導箱に対して結合される駆動軸と、前記後輪軸と相互に
   結合される後輪駆動推進軸と、前輪軸と相互に結合され
   る前輪駆動推進軸とからなる車両を設け、前記推進軸は
   各々前記伝導箱に対して結合され、かつその一方が前記
   駆動軸およびこれと関連する車輪軸に対して直接結合さ
   れ、前記伝導箱に対して結合されて前記推進軸および相
   互に連結される車軸の他方に対して前記駆動軸を選択的
   に連結する第１の制御装置を設ける制御装置において、 前記車両のフレームに対して取付けられた前記の他方の
   車軸の各々に対するスピンドルを設け、各市軸は各スピ
   ンドルを貫通して突出し、かつ該スピンドルに対して自
   由に回転運動するように内部に支持され、前記スピンド
   ルに載置されかつスピンドルの周囲に自由に回転運動す
   る車輪のハブ組立体を設け、該車輪ハブ組立体は前記ス
   ピンドルを通り越して延在され前記車軸の突出端部に近
   接する延長部、前記の突出する車軸端部およびそれに隣
   接するハブの部分に接近した間隔で設けられた第１と第
   ２の歯部、および歯部を有するクラッチ・リングを有し
   、該クラッチ・リングはその歯部が前記車軸および車輪
   ハブの前記の第１と第２の両方の歯部と噛合させられる
   接近した間隔の領域に関して出入りするように運動可能
   であり、 内側と外側の壁面を備えた運動可能な壁面を含む気密室
   を有する前記クラッチ・リングの運動を制御する第２の
   制御装置を設け、該壁面は前記の内側と外側の壁面間の
   圧力差に応じて運動可能であり、該運動可能な壁面は前
   記クラッチ・リングと係合してこれを前記車軸および車
   輪ハブの歯部と係合状態になるように運動させ、前記の
   内側と外側の壁面における圧力が等しくなると同時に前
   記クラッチ・リングを解除位置へ偏倚させる偏倚装置を
   有し、 前記車両の機関の一部を構成する吸気マニ フォールド、前記室と前記吸気マニフォールド間で該室
   内に負圧を生じる空気移送装置、該空気移送装置と関連
   して前記吸気マニフォールドおよび大気圧に対して前記
   室を選択的に交互に開口させることにより前記室の加圧
   および減圧を行なう空気制御弁を含む前記気密室の加圧
   および減圧のための第３の制御装置を設けることを特徴
   とする制御装置。 ５、前記クラッチ・リングが、前記車輪のハブの歯部と
   継続的に係合させられ、かつ前記車軸の歯部と選択的に
   係合させられ、前記クラッチ・リングに対して作用して
   前記車軸の歯部との係合状態から外れるように前記クラ
   ッチ・リングを押圧するコイルばねにより提供される偏
   倚装置を設けることを特徴とする特許請求の範囲第４項
   記載の制御装置。 ６、前記封止室が前記スピンドルと車軸部分との境界面
   間に部分的に形成され、前記空気移送装置が前記スピン
   ドルと車軸部分との間の境界面において前記スピンドル
   を貫通して前記封止室内に至るオリフィスにより部分的
   に形成されることを特徴とする特許請求の範囲第５項記
   載の制御装置。 ７、一方向弁が前記空気移送装置内部に設けられ、以て
   前記室から吸気マニフォールドに対してのみ空気の移送
   が許容され、前記空気制御弁により許容される時前記一
   方向弁を迂回して前記室を大気圧に対して結合する迂回
   空気移送装置を設けることを特徴とする特許請求の範囲
   第６項記載の制御装置。 ８、前記空気制御弁装置が、前記車輪ハブおよび車軸部
   分を相互に係合させるため前記室を前記吸気マニフォー
   ルドに対して相互に結合するように、かつ前記車輪ハブ
   および車軸部分を解除させるため前記室を迂回管路を介
   して大気圧に連結するように車両の運転者によって操作
   されるスイッチである３路のソレノイド作動弁であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の制御装置。 ９、前記クラッチ・リングの他の側に第２の膨張室が設
   けられ、該第２の膨張室を大気圧に対して通気して前記
   クラッチ・リングの他の側に一定の大気圧を維持させる
   通気装置が設けられ、該通気装置の一部として前記第２
   の膨張室の塵埃汚染および前記クラッチ・リングの損耗
   を防止するフィルタが設けられることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の制御装置。 １０、前記フィルタが粉末金属製フィルタであることを
   特徴とする特許請求の範囲第９項記載の制御装置。