JPS636375B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は概してクラツチに関し、更に詳細に
は、前駆動車軸への動力の付加に応答して四輪駆
動自動車の前駆動車軸と前輪との間で鎖錠係合を
行なうのに使用するクラツチに関する。クラツチ
は、前駆動車軸の方向逆転と共に前駆動車軸への
動力の付加の停止時に自動的に離脱する。

(ロ) 従来技術 今まで、前駆動車軸を四輪駆動自動車の車輪に
係合するために種々のクラツチ機構が使用されて
来た。このような一つのクラツチ機構は、車輪が
前駆動装置と独立して回転するように通常離脱さ
れる。これは運転者が各クラツチを手動でロツク
すなわち鎖錠して前駆動車軸と車輪とを係合し或
は各クラツチの鎖錠を手で解除して離脱すること
を必要とする。

他のこのようなクラツチ機構は、動力が前駆動
車軸に加えられたときおよび動作が駆動モードで
あるとき自動的に係合するオーバランニングクラ
ツチを提供する。しかしながら、このようなオー
バランニングクラツチは惰行モードで動作してい
るとき自動的に離脱する。換言すれば、オーバラ
ンニングクラツチは車軸の回転速度が車輪の回転
速度を超過するとき係合するが、車輪の回転速度
が車軸の回転速度を超過するとき離脱する。この
ようなオーバランニングクラツチは、運転者が車
軸と車輪とを確実に鎖錠係合するために手動でオ
ーバライドできるある手段を提供する。

更に別のこのような機構は、車軸を関連する車
輪に係合するようにピンを溝内に動かすために前
駆動車軸へのトルクの付加に応答して作動するク
ラツチを提供する。この形式の機構は駆動運転モ
ードおよび惰行運転モードのいずれでも係合を行
なうが、駆動と惰行の間の移行中にピンが溝から
外れる可能性があり、その場合にはクラツチは離
脱しかつそれから自動的に再係合する。通常の運
転速度において、このような離脱および再係合は
クラツチ要素および前駆動ライン全体にはげしい
衝撃を加える。これは危険なそしておそらく有害
な状態である。更に、車軸が回転しているが車軸
と車輪との間にトルクが伝達されない浮動状態に
おいて、駆動運転モードと惰行運転モードとの間
の移行に対して不注意が起る。これはクラツチを
離脱しかつそれから再係合し、同じような危険な
状態を生起する。

米国特許第4192411号は従来装置の欠点をなく
した自動鎖錠クラツチに係る。その特許に開示さ
れているように、クラツチは、前輪駆動装置の係
合に応答して前駆動軸とそれに関連する車輪とを
自動的に係合し、駆動と惰行との間の切り換り中
と同様に駆動および惰行運転モードにおいても係
合を確実に保持し、前記と後進との間の切り変り
中と同様に前進および後進運転中にも係合を確実
に保持し、かつ前輪駆動装置が離脱されたとき自
動的に離脱する。

自動鎖錠クラツチはクラツチを係合させるのに
十分な摩擦抵抗を生起するためのリングを備えて
いる。その後、この高抵抗は、要求されないけれ
ども係合を保ちつづける。このように、動力を節
約し、熱を減少し、材料の選択の問題を容易にす
るため、自動的なクラツチの係合を行なうために
最初に比較的高い摩擦抵抗を生起しかつその後比
較的低い摩擦抵抗を生起するこの形式の自動鎖錠
クラツチの必要性がある。

(ハ) 発明が解決しようとする問題点 本発明の第１の目的は、前述の要求を満す改良
された自動クラツチを提供することである。本発
明は、駆動部材の回転に応答して駆動部材と被駆
動部材との間の係合を自動的に行なうための改良
されたクラツチに関する。そのクラツチは駆動部
材が回転しているかぎりは部材間の係合を確実に
保つ。本発明のクラツチは、運転者が四輪駆動装
置を係合するとき前輪を自動的に係合することが
望しい四輪駆動自動車に使用されるようになつて
いる。そのクラツチは、自動車が前進又は後進に
係合されているとき動作し、かつ運転者が四輪駆
動から外しかつ逆転するまで係合を確実に保つ。

(ニ) 問題点を解決するための手段 本発明は、第１および第２の回転可能部材と、
前記第１および第２の回転可能部材と共にそれぞ
れ回転可能な第１および第２のクラツチ要素と、
前記第１の回転可能部材が一方向に回転したとき
前記第１のクラツチ要素を前記第２のクラツチ要
素と係合させるように動かしかつ前記第１の回転
可能部材が回転しているとき前記第１および第２
のクラツチ要素を駆動および惰行モードで係合さ
れたままに保つための第１の装置と、前記第１の
回転可能部材が回転していないとき前記第２のク
ラツチ要素の他の方向への回転により前記第１の
回転可能部材を前記第２のクラツチ要素とのかみ
合い係合から外させるための第２の装置とを備
え、前記第１および第２のクラツチ要素が駆動お
よび惰行モードで係合可能であり、前記第１のク
ラツチ要素が前記第２のクラツチ要素と係合する
ようにおよび係合が外れるように前記第１の回転
可能部材に関して可動である自動クラツチにおい
て、前記第１の装置が、前記第１のクラツチ要素
を動かすためのカムフオロアと、前記第１の回転
可能部材の周囲に配置されかつ前記カムフオロア
と係合可能で回転可能な停止装置と、前記第１の
回転可能部材の周囲に配置されかつ前記カムフオ
ロアとの間で相対回転したとき前記第１のクラツ
チ要素を前記第２のクラツチ要素と係合させるよ
うに軸方向に動かすために前記第１および第２の
クラツチ要素に関しておよび前記クラツチの静止
ハウジングに関して相対的に回転可能なカムと、
前記静止ハウジングの一部と係合可能に配置され
かつ前記カムと共に回転したとき比較的大きな摩
擦抵抗力を発生するために前記カムによつて係合
される第１の端部および前記カムが前記カムフオ
ロアと共に回転するとき前記摩擦抵抗力の大きさ
を減じるために前記停止装置によつて係合される
第２の端部を有する移動可能なばねとを有するカ
ム装置を備えて構成されている。

(ホ) 作用 本発明のクラツチは駆動部材としての回転可能
部材と関連付けられた可動クラツチ要素と、被駆
動部材としての回転可能部材に関連付けられた固
定のクラツチ要素とを備えている。可動のクラツ
チ要素は駆動部材が回転したとき固定クラツチ要
素と確実に鎖錠係合する。阻止装置すなわち第１
の装置は被駆動部材が駆動部材よりオーバーラー
ンする場合にクラツチ要素の不りよの離脱を阻止
する。その結果駆動と惰行との間の切り換り中と
同様に駆動および惰行運動モードにおいて、確実
な鎖錠関係が保たれる。更に、この装置は、前進
駆動と後進駆動との間の切り変り中と同様に駆動
部材が前進又は後進で回転されるとき係合が保た
れるようになつている。

本発明のクラツチは、可動のクラツチ要素のカ
ム動作をさせるように摩擦抵抗力を生起するため
の改良された機構を備えている。その機構は、ば
ね締付け方向すなわち巻き掛け方向への滑りに対
して比較的高い抵抗およびばねゆるみ方向すなわ
ち反巻き掛け方向への滑りに対する比較的低い抵
抗を有するような特徴を有する巻き掛けばね形ク
ラツチを備えている。駆動部材が最初に回転する
と、ばねは締め付けられようとし、それによつて
可動のクラツチ要素のカム動作を生起している。
カム動作が完全に行なわれた後、ばねはゆるめら
れ、それによつて摩擦抵抗を最小限に減少してい
る。

(ヘ) 実施例 以下図面を参照して本発明の実施例について説
明する。

なお、本発明は種々の形式で実施できるが、こ
こでは好ましい実施例について詳細に述べる。し
たがつて、ここでの開示は発明の原理を例示する
だけであつて、本発明を実施例に限定するもので
はない。

図、特に第１図から第３図において、車軸すな
わち回転可能部材１０が示され、その車軸は本発
明の好ましい形では四輪駆動自動車の前車軸であ
る。回転可能部材（以下車軸）１０はハウジング
１２内で普通の方向で回転可能に支持されてい
る。車軸１０はハウジング１２のスピンドルを越
えて外側に伸びかつばね保持器１４はボルト等に
よつて車軸の外端に取り付けられている。カラー
１８が車軸と共に回転するようにその車軸に固定
されかつハウジング１２のスピンドルとばね保持
器１４との間に置かれている。

被駆動部材すなわち回転可能部材２０は、本発
明の好ましい形では四輪駆動自動車の前輪ハブで
あつて、ハウジング１２の回りで回転するように
普通の軸受（図示されていない）によつて支持さ
れている。ロツクナツト２２はこの軸受を普通の
方法で固定している。エンドナツト２４はハウジ
ング１２のスピンドルに締め付けられかつなめら
かな円筒状面２６を限定している。

ハブ延長スリーブすなわちクラツチ要素（以下
ハブ延長部と呼ぶ）２８は回転可能部材２０と共
に回転するようにその車輪ハブに固定されてい
る。ハブ延長部２８はばね保持器１４およびボル
ト１６を越えて外側に延びかつ適当なキヤツプ３
０が外端を閉じている。ハブ延長部２８は複数の
クラツチ歯３２を限定している。

車軸クラツチスリーブすなわちクラツチ要素
（以下スリーブと呼ぶ）３４はカラー１８と共に
回転するようにそのカラー１８にスプライン接続
されかつカラーに対して摺動する。スリーブ３４
はハブ延長部２８のクラツチ歯３２とかみ合い係
合するようになつている複数のクラツチ歯（以下
単に歯と呼ぶ）３６を限定している。スリーブ３
４は半径方向外側に伸びているピン３８の形の複
数のカムフオロアを限定している。適当なばね４
０がばね保持器１４に対して反作用し、かつ歯３
６が通常クラツチ歯（以下単に歯と呼ぶ）３２と
かみ合い係合しないように内側に偏倚する。

環状のカム４２はハウジング１２のスピンドル
から隔てられかつスリーブ３４に関して相対的に
回転可能であるようにスリーブ３４から隔てられ
ている。カム４２は複数対の外側に分散している
傾斜面４４および４６を限定し、各対の傾斜面は
平面４８によつて接続されている。ピン３８は各
対の傾斜面４４および４６と協動する。カム４２
はナツト２４の円筒状面２６と整合されている一
対の隔てられた溝孔４９および５０を限定してい
る。溝孔４９は表面５２および５４によつて部分
的に限定されかつ溝孔５０はカム４２の表面５６
および５８によつて部分的に限定される。

停止装置を構成する環状の停止部材６０はカム
４２と同心である。停止装置すなわち（以下停止
部材）６０は、平行であるがカム４２の表面４４
および４６よりも更に隔てられている複数対の外
側に分散している表面６２および６４を限定して
いる。表面６２および６４は外側に突出している
突部６６および６８で終つている。突部６６およ
び６８は傾斜面４４および４６との接続部に近接
してカム４２の平面４８を越えてそれぞれ外側に
伸びている。停止部材６０はカム４２の溝孔４
９，５０およびナツト２４の円筒上表面２６と整
合している切欠き７０を限定している。切欠き７
０は、表面７２および７４がカム４２の表面５２
および５８よりも更に隔てられるように溝孔４
９，５０を越えて伸びるようにして、停止部材６
０の表面７２および７４によつて部分的に限定さ
れている。

巻き掛けばねクラツチ形式の摩擦抵抗機構は、
残留摩擦抵抗（drag）がばねとナツトとの間に
生起されるようにわずかなしまりばめでナツト２
４の円筒状面２６の回りに巻掛けられた複巻き抵
抗（drag）ばね７６を備えている。ばね７６は
カム４２の溝孔４９および５０を通してかつ停止
部材６０の切欠７０内に半径方向にそれぞれ伸び
ている端部７８および８０を有している。第３図
に示されている離脱位置において、ばねの端部７
８および８０はそれぞれ表面５４および５６から
隔てられている。ピン３８および傾斜面４４−４
６が第３図に示される位置にあつてスリーブ３４
は第１図に示される位置にある。クラツチ要素の
歯３２および３６がかみ合つていず、かつ回転可
能部材２０は車軸１０の回りで自由に回転し、回
転可能部材は関連する自動車が二輪駆動にあると
き静止している。

運転者が四輪駆動を確立するように望むとき動
力を車軸１０に伝える。カラー１８およびスリー
ブ３４は車軸１０と共に回転する。車軸１０が前
方に回転してスリーブ３４が第３図に示されるよ
うに下方（第３図で見て）に移動すると、ピン３
８は傾斜面４６に接触しかつカム４２を第４図に
示されるように下方（第３図で見て）に駆動す
る。表面５６はばねの端部８０と接触しかつナツ
ト２４の円筒状面２６の回りでばね７６を移動す
る。ばね７６が締め付けられると、或は円筒状面
２６の回りに巻き掛けるようになると、カム４２
の下降移動を遅れさそうとする摩擦抵抗力が増加
し、しかも比較的大きな摩擦抵抗力になる。ピン
３８は第５図に示される位置まで傾斜面４６を上
昇し（第５図で左進）、それによつて歯３６が歯
３２と整合するまでスリーブ３４を摺動させる。
ピン３８は突部６８と接触しかつ、突部６８等が
平面４８に沿つて第６図に示される位置まで動く
とき、停止部材６０を上方に動かす。カム４２は
もはやピン３８によつて駆動されない。しかしな
がら、停止部材６０の表面７２はばねの端部７８
と接触し、その端部を下向に動かしてカム４２の
表面５４と接触させる。ばねの端部８０は表面５
６から離れて下方（第６図において）に動かさ
れ、かつばね７６はゆるみ或は円筒面２６の回り
でほどける。停止部材６０の下方移動を遅らせよ
うとする摩擦抵抗力は減少され、かつ比較的低い
摩擦抵抗になる。カム４２は、ほとんどエネルギ
の損失なく、熱を発生することなく下方に移動さ
れる。

スリーブ３４は、第３図に示される位置から第
６図に示される位置にばね４０の偏倚力に抗して
外側（第６図で左側）に動かされる。歯３６は外
側に動かされて歯３２と整合し、かつ駆動モード
において車軸１０と回転可能部材２０との間で確
実な係合が行なわれる。歯３２および３６は、そ
れらの歯の間のバツクラツシユが平面４８に沿つ
たピン３８と傾斜面４６の頂部との間の距離より
も小さいようにつくられている。

例えば運転者が足をアクセルから外したときの
ように自動車が駆動から惰行に切り換えられる
と、回転可能部材２０は車軸１０をオーバラーン
しようとする。この状態において、歯３２は第６
図に示される実線位置から第６図の破線位置に切
り換わる。事実、エンジンブレーキ状態が確立さ
れかつ回転可能部材２０が車軸１０を駆動する。
ピン３８は突部６８と接触し続け、かつ停止部材
６０はばね端部７８を介してカム４２を移動し続
ける。ばね７６はゆるみ続け、かつ摩擦抵抗は比
較的低くなつている。自動車は駆動と惰行との間
で後および前に切り変わるが、歯３２および３６
はかみ合わされたままになり、このように四輪駆
動運転を確保している。

運転者が後進で動かすこと望むとき、運転者は
自動車を停止し、変速機を後進に切り換えかつそ
れから再び自動車を始動し、その間全て四輪駆動
を保つている。歯３２と３６との間のバツクラツ
シユがピン３８と傾斜面４６の頂部との間の距離
よりも小さいので、歯の接触はピン３８が傾斜面
４６から降り始める前に行なわれる。十分な圧力
が、スリーブ３４がばね４０の偏倚力に抗して保
たれるように、歯３２と３６との間で確立され
る。ピン３８は第６図に示される位置から第７図
に示される位置に直接動かされ、そこにおいてピ
ンは突部６６と接触する。ピン３８は歯３２およ
び３６の巻き締め（windup）により傾斜４６を
降下しかつ傾斜面４４を登ることはない。四輪駆
動運転が保たれる。後進にあるとき、自動車四輪
駆動運転が確実に保たれたまま駆動モードと惰行
モードとの間で切り変わり得る。

ここで示された装置の重要な利点は、前進又は
後進のどちらかにおいて駆動モードおよび惰行モ
ードのどちらでも確実な駆動状態が保たれること
である。この確実な駆動は自動的に確立され、そ
れによつて手で車輪ハブを鎖錠する必要性をなく
している。

運転者が二輪駆動を確立しようと望むとき、運
転者は自動車を止め、車軸１０への動力の伝達を
止め、かつ自動車を反対方向にわずかに動かして
歯３２と３６の巻き締めを解放しかつピン３８を
傾斜面４４又は４６のどちらかに接触させる。ば
ね４０はスリーブ３４を第１図および第３図に示
される位置に内側（第１図および第３図で右側）
に偏倚する。運転者はそれから二輪駆動において
どちらかの方向に進め得る。

本発明の好ましい形式において、例えばオフセ
ツト駆動が前駆動車軸に確立されて、例えばエン
ジンから後駆動車軸に確立され得る。第８図に示
されるように、このような装置は、動力を四輪駆
動自動車の変速機から受けるようになつている入
力部材８２を有するトランスフアーケースを備え
ている。後出力部材８４は入力部材８２に直結さ
れ、かつ後プロペラ軸を介して後車軸に接続され
ている。スプロケツト８６は入力部材８２に関し
て相対的に回転するように支持され、かつ対応す
るスプロケツト８８は前プロペラ軸を介して前車
軸１０に接続されている前出力部材９０に固定さ
れている。適当なチエーン９２がスプロケツト８
６と８８との間で動力の伝達を行なうためにそれ
らのスプロケツトに接続している。クラツチ９４
は適当な作動機構９６を介して自動車の運転者に
よつて制御可能である。一つの位置においてクラ
ツチ９４は動力が入力部材８２から出力部材８４
に伝達されるが出力部材９０には伝達されないよ
うに、スプロケツト８６を入力部材８２から離脱
する。二輪駆動が確立される。他の位置におい
て、クラツチ９４は、動力が入力部材８２から再
び出力部材８４および９０に伝達されるように、
スプロケツト８６を入力部材８２と係合する。ク
ラツチ９４が係合されかつ動力が出力部材９０に
伝達されて、前車軸１０は回転しかつ四輪駆動が
自動的に確立される。

このように、四輪駆動が係合されるとき駆動運
転モードおよび惰行運転モードの両方において確
実な駆動が自動的に確立される。自動特性は確実
な駆動を確保するために手動のロツクアツプの必
要性を除去している。自動特性は駆動および惰行
モードのどちらでも、および駆動と惰行の切り変
り中においても四輪駆動を保つ。同様に、四輪駆
動は、前進又は後進運転のどちらにおいておよび
前進と後進との間の切換え中においても保たれ
る。

抵抗ばねを備えている摩擦クラツチは自動鎖錠
クラツチを係合させるのに使用される比較的高い
摩擦抵抗力を発生するように配置されている。抵
抗ばねは自動クラツチ係合の後比較的低い摩擦抵
抗力を発生するように配置されている。

本発明は四輪駆動自動車の前駆動車軸およびそ
れに関連付けられた車輪とを係合、離脱するため
の新規な装置を提供するが、駆動部材と被駆動部
材との間の自動係合、離脱が望まれる所で容易に
応用できる。

(ト) 効果 本発明によれば、自動クラツチの一対のクラツ
チ要素の係合および離脱動作を制御する装置を、
カムフオロア、停止装置、カムおよびそのカムの
動作に抵抗力を作用させるばねとを有するカム装
置で構成したので、駆動状態から惰行状態への切
換り動作中に或はその逆の切換り動作中にクラツ
チが離脱することを防止でき、乗物に安全な駆動
状態を確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は改良された自動クラツチの詳細を示す
断面図、第２図はクラツチの別の詳細を示す第１
図の線２−２に沿つた断面図、第３図は離脱位置
にあるクラツチを示す第３図の線３−３に沿つた
展開図、第４図は前進駆動位置への最初の移動段
におけるクラツチを示す第３図と同様の展開図、
第５図は前進駆動位置への後の移動段におけるク
ラツチを示す第３図と同様の展開図、第６図は前
進駆動位置にあるクラツチを示す第３図と同様の
展開図、第７図は後進駆動位置にあるクラツチを
示す第３図と同様の展開図、第８図はクラツチと
関連して使用するためのトランスフアーケースを
示す概略図である。 １０…車軸（回転可能部材）、１２…ハウジン
グ、１４…ばね保持器、２０…車輪ハブ（回転可
能部材）、２４…ハブ延長部（クラツチ要素）、３
２，３６…クラツチ歯、３６…スリーブ（クラツ
チ要素）、３８…ピン（カムフオロア）、４０…ば
ね（第２装置）、４２…カム、４９，５０…溝孔、
５２，５４…表面、６０…停止装置、７６，８０
…ばね。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１および第２の回転可能部材１０，２０
   と、前記第１および第２の回転可能部材と共にそ
   れぞれ回転可能な第１および第２のクラツチ要素
   ３４，２８と、前記第１の回転可能部材が一方向
   に回転したとき前記第１のクラツチ要素を前記第
   ２のクラツチ要素と係合させるように動かしかつ
   前記第１の回転可能部材が回転しているとき前記
   第１および第２のクラツチ要素を駆動および惰行
   モードで係合されたままに保つための第１の装置
   と、前記第１の回転可能部材が回転していないと
   き前記第２のクラツチ要素の他の方向への回転に
   より前記第１の回転可能部材を前記第２のクラツ
   チ要素とのかみ合い係合から外させるための第２
   の装置とを備え、前記第１および第２のクラツチ
   要素が駆動および惰行モードで係合可能であり、
   前記第１のクラツチ要素が前記第２のクラツチ要
   素と係合するようにおよび係合が外れるように前
   記第１の回転可能部材に関して可動である自動ク
   ラツチにおいて、 前記第１の装置が、前記第１のクラツチ要素３
   ４を動かすためのカムフオロア３８と、前記第１
   の回転可能部材１０の周囲に配置されかつ前記カ
   ムフオロアと係合可能で回転可能な停止装置６０
   と、前記第１の回転可能部材の周囲に配置されか
   つ前記カムフオロア３８との間で相対回転したと
   き前記第１のクラツチ要素３４を前記第２のクラ
   ツチ要素２８と係合させるように軸方向に動かす
   ために前記第１および第２のクラツチ要素３４，
   ２８に関しておよび前記クラツチの静止ハウジン
   グに関して相対的に回転可能なカム４２と、前記
   静止ハウジングの一部と係合可能に配置され、か
   つ前記カム４２と共に回転したとき比較的大きな
   摩擦抵抗力を発生するために前記カムによつて係
   合される第１の端部７８および前記カム４２が前
   記カムフオロア３８と共に回転するとき前記摩擦
   抵抗力の大きさを減じるために前記停止装置によ
   つて係合される第２の端部８０を有する移動可能
   なばね７６とを有するカム装置を備えていること
   を特徴とする自動クラツチ。 ２ 前記カム４２が前記カムの軸線に関して傾斜
   されかつ前記カムフオロアと係合してそのカムフ
   オロアを軸方向に動かす複数の傾斜面４４，４６
   と、前記カムフオロアと係合可能な平面４８とを
   有している特許請求の範囲１に記載の自動クラツ
   チ。 ３ 前記停止装置が前記カムの前記平面を越えて
   軸方向に伸びかつ前記カムフオロアと係合可能な
   複数の突部６６，６８を有している特許請求の範
   囲１又は２に記載の自動クラツチ。 ４ 前記カムが、前記ばねの前記第１の端部７８
   が通して伸びる第１の溝孔４９と前記ばねの前記
   第２の端部８０が通して伸びる第２の溝孔５０と
   を有し、かつ前記停止装置が、前記第１の端部と
   係合可能な表面７２を限定する切欠き７０を有す
   る特許請求の範囲１，２又は３に記載の自動クラ
   ツチ。