WO2014091770A1

WO2014091770A1 - 断続装置及びこの断続装置を用いた動力伝達装置

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Publication number: WO2014091770A1
Application number: PCT/JP2013/052439
Authority: WO
Inventors: 功廣田; 高橋　正樹; 寿明小松; 篤史田村
Original assignee: Ｇｋｎドライブラインジャパン株式会社
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2013-02-04
Publication date: 2014-06-19
Also published as: WO2014091621A1

Abstract

　外部の第１の回転体と第２の回転体との間でトルクを断続するための断続装置は、前記第１の回転体に駆動的に結合可能であって、前記トルクを受容して回転するべく構成された第１の回転部材と、前記第２の回転体に駆動的に結合可能であって、前記第１の回転部材から独立して回転可能な第２の回転部材と、前記第１の回転部材に駆動的に連結された第１のクラッチ板と、前記第１のクラッチ板に摩擦的に連結可能であって、連結した時に前記第１のクラッチ板との間で前記トルクを伝導するべく構成された第２のクラッチ板と、を備えた多板クラッチと、前記第２のクラッチ板に駆動的に結合され、前記第１の回転部材および前記第２の回転部材から独立して回転可能な連結部材と、軸方向に移動可能であって一体的に回転するべく前記第２の回転部材に結合され、前記連結部材とクラッチを構成し、前記クラッチが連結した時には前記連結部材との間で前記トルクを伝導するべく構成された可動部材と、を備える。

Description

断続装置及びこの断続装置を用いた動力伝達装置

　本発明は、車両に適用される断続装置及びこの断続装置を用いた動力伝達装置に関する。

　乗用車やトラックのごとき車両は、トルクを断続するべく一以上の断続装置を備え、そのうちの一例は、四輪駆動と二輪駆動との間で駆動モードを切り替えるための断続装置である。用途によっては、トルクを断続するのみならず、トルクの分配を調整する必要がある。多板クラッチのごとき摩擦クラッチは、押圧力の加減によってトルク伝達を調整できるので、こうした用途に利用される。

　多板クラッチはトルク伝達の調整能に優れるものの、押圧力が印加されない時においてもクラッチ板間に介在する潤滑油がトルクの一部を伝達してしまい、いわゆる引き摺りトルクが発生する。引き摺りトルクはエネルギ損失の要因である。

日本国特許出願公開２００９－２６９６０５号

　近年、車両の燃費向上への要求が特に強くなっている。断続装置における引き摺りトルクによるエネルギ損失は、かつては燃費に及ぼす影響が無視しうる程度であった。発明者らによる検討によれば、近年の燃費の改善された車両においては、このエネルギ損失は燃費において無視し得ない割合を占めるまでに至っていることが分かった。本発明は、引き摺りトルクによるエネルギ損失を低減して車両の燃費向上に寄与する断続装置を提供することに鑑みて為されたものである。

　本発明の一局面によれば、外部の第１の回転体と第２の回転体との間でトルクを断続するための断続装置は、前記第１の回転体に駆動的に結合可能であって、前記トルクを受容して回転するべく構成された第１の回転部材と、前記第２の回転体に駆動的に結合可能であって、前記第１の回転部材から独立して回転可能な第２の回転部材と、前記第１の回転部材に駆動的に連結された第１のクラッチ板と、前記第１のクラッチ板に摩擦的に連結可能であって、連結した時に前記第１のクラッチ板との間で前記トルクを伝導するべく構成された第２のクラッチ板と、を備えた多板クラッチと、前記第２のクラッチ板に駆動的に結合され、前記第１の回転部材および前記第２の回転部材から独立して回転可能な連結部材と、軸方向に移動可能であって一体的に回転するべく前記第２の回転部材に結合され、前記連結部材とクラッチを構成し、前記クラッチが連結した時には前記連結部材との間で前記トルクを伝導するべく構成された可動部材と、を備える。

図１は、本発明の一実施形態に係る断続装置が適用された車両の動力系を概念的に示す模式図である。図２は、本発明の一実施形態に係る断続装置を含む動力伝達装置の断面図である。図３は、前記断続装置の断面図である。図４は、前記断続装置において押圧装置の軸方向の移動に応じた可動部材の移動距離を説明するグラフである。図５は、押圧部材を軸方向に駆動するためのカム機構を例示する断面図である。図６は、断続装置の他の適用形態に係る動力伝達装置の断面図である。図７は、本発明の他の実施形態に係る車両の動力系を概念的に示す模式図である。図８は、図７に例示された形態による断続装置を含む動力伝達装置の断面図である。

　添付の図面を参照して以下に本発明の幾つかの例示的な実施形態を説明する。

　本発明の一実施形態による断続装置１は、車両の動力系への適用において種々の形態が可能であり、例えば、動力伝達装置に組み込まれ、前輪と後輪の間でトルク伝達を断続し、またトルクの分配を調整する用途に利用できる。図１はその一例であって、断続装置１は後輪４２９，４３１の車軸４２５，４２７にトルクを分配するリアデフと組み合わされて利用される。

　かかる車両の動力系は、概略、駆動源４０５と、その駆動力を伝達するトランスミッション４０７と、前輪４１５，４１７の車軸４１１，４１３にトルクを分配するフロントデフ４０９と、前後の車軸間で駆動力を連絡するトランスファ４２１およびプロペラシャフト４２３と、断続装置１を含むリアデフと、よりなる。

　駆動源４０５は、エンジン４０１および電動モータ４０３の一方または両方を含み、車両にトルクを供給する。フロントデフ４０９は、トランスミッション４０７に駆動的に結合されたデフケース４３９を備え、一対のサイドギア４３５，４３７にトルクを分配する。サイドギア４３５，４３７はそれぞれ車軸４１１，４１３に結合しているので、分配されたトルクは前輪４１５，４１７を駆動する。またデフケース４３９は中空軸４４１に結合されており、これを介してトルクの一部はトランスファ４２１にも伝達される。トランスファ４２１は、方向変換ギア組４４３を介してこのトルクをプロペラシャフト４２３へ伝える。

　リアデフはギア組２２５を備え、これを介してデフケース２１３がプロペラシャフト４２３からトルクを受容する。リアデフはピニオン２０７と一対のサイドギア２１１とを備え、車軸４２５，４２７を介して後輪４２９，４３１にトルクを分配する。

　この例においては、断続装置１はリアデフの一方のサイドギア２１１に結合しており、断続装置１がトルクを伝達しない時にはサイドギア２１１が空転するので、リアデフはトルクを車軸４２５，４２７に伝達できず、車両は前輪４１５，４１７のみにより駆動される二輪駆動モードにて走行する。断続装置１がトルクを伝達するときには、リアデフはトルクを車軸４２５，４２７に伝達できるので、車両は四輪駆動モードにて走行する。後述のごとく断続装置１に多板クラッチを採用すれば、多板クラッチへの押圧力の調整により、前輪および後輪へのトルクの分配を調整することもできる。多板クラッチに代えてコーンクラッチのごとき他の摩擦クラッチを採用することもできる。

　図２および３を参照して本発明の一実施形態を説明する。

　図２を参照するに、本実施形態による動力伝達装置２０１は、リアデフと、これと組み合わされた断続装置１と、を含む。その全体はケーシング２０３に収容される。以下の説明において、断続装置１が右サイドギアに結合された例を示すが、もちろん左サイドギアに結合されていてもよい。

　リアデフは、ケーシング２０３に回転可能に収容されトルクを受容するデフケース２０５と、デフケース２０５に収容されて左右の車軸にトルクを差動的に分配する分配機構２１３とを備える。デフケース２０５は、図の幅方向に走る一点鎖線を軸として、受容したトルクにより軸周りに回転する。分配機構２１３は、差動的にトルクを出力する一対のサイドギア２０９，２１１を備え、左サイドギア２０９は左車軸に結合可能であり、右サイドギア２１１は断続装置１に結合可能である。

　断続装置１は、右サイドギア（第１の回転体）２１１と右車軸（第２の回転体）との間でトルクを断続する目的で利用される。断続装置１は、概して、トルクが入力される第１の回転部材３と、トルクが出力される第２の回転部材５と、その間においてトルクの断続あるいはトルク伝達の調整に機能する多板クラッチ７と、を備える。第１の回転部材３は、デフケース２０５中に嵌入して延びる軸部２１により右サイドギア２１１と駆動的に結合する。第２の回転部材５は右車軸に駆動的に結合する。

　多板クラッチ７は、複数枚の外側クラッチ板（第１のクラッチ板）７ａと複数枚の内側クラッチ板（第２のクラッチ板）７ｂとからなり、これらは交互に配置されている。多板クラッチ７に押圧力が作用すると、クラッチ板７ａ，７ｂが摩擦的に連結し、以って外側クラッチ板７ａから内側クラッチ板７ｂへトルクを伝達する。

　外側クラッチ板７ａは第１の回転部材３に駆動的に結合しているが、内側クラッチ板７ｂは第２の回転部材５に直接に結合しておらず、代わりに連結部材９に結合しており、これは第１の回転部材３からも第２の回転部材５からも独立して回転可能である。断続装置１は、連結部材９との間でクラッチ１３を構成する可動部材１１を備え、クラッチ板７ａ，７ｂの連結に連動してクラッチ１３が係合することによって、第１の回転部材３と第２の回転部材５との間のトルク伝達が確立される。すなわち、多板クラッチ７に押圧力が印加されていないときには、クラッチ１３も係合しておらず、連結部材９が自由に回転できるので、クラッチ板７ａ，７ｂの間に引き摺りトルクが発生せず、エネルギ損失が防止される。

　動力伝達装置２０１の詳細につき、以下にさらに詳しく述べる。

　ケーシング２０３の内部は、概ね２つの空間に仕切られている。その一方は、主にリアデフを収容し、他方は断続装置１を収容する。２つの空間同士は、潤滑油の循環のために連通しているが、あるいは分離されていてもよい。ケーシング２０３の全体は、車体フレームなどの静止系部材（不図示）に固定される。

　ケーシング２０３には、図において上方から、入力軸２２７が嵌入している。その終端はドライブピニオン２２３を備え、その反対の端はスプライン２３３を有する。スプライン２３３には、プロペラシャフトと連結するための連結部材２３５が結合しており、さらにナット２３７によってこれらは固定される。固定の態様は、ナットに限らず他の何れかでもよい。入力軸２２７はケーシング２０３に回転可能に支持されており、支持のためにローラベアリングのごとき適宜のベアリング２２９，２３１が介在してもよい。入力軸２２７は、図の縦方向に走る一点鎖線を軸として、プロペラシャフトにより伝えられたトルクにより軸周りに回転する。

　潤滑油の漏れを防止するべく、入力軸２２７の周囲にシール部材２３９が設けられる。さらに外部の粉塵の侵入を防止するべく、シール部材２３９のリップ部と摺動するダストカバー２４１が付加されてもよい。

　デフケース２０５は、軸方向両側に形成されたボス部において、ケーシング２０３に回転可能に支持される。支持のために、例えばベアリング２１７，２１９が介在してもよい。デフケース２０５は軸周りにフランジ部を備え、これにリングギア２２１がボルトまたは他の手段によって固定される。リングギア２２１はドライブピニオン２２３と係合してギア組２２５を構成し、これによりプロペラシャフトにより伝えられたトルクがデフケース２０５を軸周りに回転せしめる。

　リアデフは、デフケース２０５に収容された分配機構２１３を備える。分配機構２１３には、ベベルギア式やハイポイド式等の種々の差動歯車機構を適用可能である。図示の例によれば、分配機構２１３はベベルギア式であって、デフケース２０５に回転可能に支承された複数のピニオン２０７と、これらのピニオン２０７と噛み合った一対のサイドギア２０９，２１１と、よりなる。

　各ピニオン２０７は、デフケース２０５に嵌合したピニオンシャフト２１５の周りに回転可能であり、さらにデフケース２０５が回転する時にはこれと共に回転する。サイドギア２０９，２１１は、それぞれスプラインを有する連結部２４３，２７を備えている。それゆえ左サイドギア２０９は左車軸に結合可能であり、右サイドギア２１１は断続装置１に結合可能である。サイドギア２０９，２１１がピニオン２０７と係合することにより、トルクが各サイドギア２０９，２１１に伝達されるとともに、サイドギア２０９，２１１の間では相対回転が可能なので、差動的なトルク分配が可能である。

　ピニオン２０７が受ける噛み合い反力を負担するために、ピニオン２０７とデフケース２０５との間に、それぞれ球面ワッシャが介在してもよい。またサイドギア２０９，２１１が受ける噛み合い反力を負担するために、サイドギア２０９，２１１とデフケース２０５との間に、それぞれスラストワッシャが介在してもよい。

　ケーシング２０３は、外部から左サイドギア２０９へのアクセスを許容するべく開口しており、この開口を通して左車軸が挿入されて左サイドギア２０９に結合する。また、この開口には潤滑油の漏れを防ぐべくシール部材２４５が設けられていてもよい。

　図２と組み合わせて図３を参照するに、断続装置１は、第１の回転部材３と、第２の回転部材５と、多板クラッチ７と、第１の回転部材および第２の回転部材から独立して回転可能な連結部材９と、連結部材９との組み合わせでクラッチ１３を構成する可動部材１１と、を備える。

　第１の回転部材３は、デフケース２０５中に嵌入するべく延長された軸部２１を備え、その外周にスプラインを備えることによって右サイドギア２１１に駆動的に結合する。また第１の回転部材３は、フランジ状に径方向外側に延びており、その外周部分から略円筒状のクラッチドラム部２３が軸方向に延びている。クラッチドラム部２３はその内周にスプラインを有する係合部２５を備え、後述の外側クラッチ板７ａのキー溝に結合する。第１の回転部材３は、本実施形態においては専らトルクの入力のために利用されるが、あるいは出力のために利用することもできる。

　第２の回転部材５は、例えば中空の円筒形状とすることができ、その内周にスプライン３７を備えて、右車軸に駆動的に結合する。外部に対して内部を遮断するべく、中空な部分に区画壁３５が設けられていてもよい。第２の回転部材５は、例えば一方の端においてベアリング２９を介して第１の回転部材３に支持され、他方の端の近傍においてベアリング３１を介してケーシング２０３に支持され、以って独立して回転可能にされている。ケーシング２０３と第２の回転部材５との間には、好ましくはシール部材３３が介在する。第２の回転部材５は、本実施形態においては専らトルクの出力のために利用されるが、あるいは入力のために利用することもできる。

　多板クラッチ７は、クラッチドラム部２３と第２の回転部材５との間に介在している。多板クラッチ７は、複数枚の外側クラッチ板７ａと複数枚の内側クラッチ板７ｂとからなり、これらは交互に配置されている。外側クラッチ板７ａはクラッチドラム部２３の係合部２５と係合することにより、第１の回転部材３に駆動的に結合している。内側クラッチ板７ｂは、連結部材９に結合する。

　軸方向に移動可能な押圧部５３が設けられ、また連結部材９に結合して受圧プレート４７が設けられ、これらがクラッチ板７ａ，７ｂを挟むことにより多板クラッチ７が摩擦的に連結する。好ましくは多板クラッチ７の連結を解除する方向に押圧部５３を付勢する第１の付勢部材５７が設けられる。第１の付勢部材５７は、例えば板ばねであって多板クラッチ７と押圧部５３との間に介在するが、他の構成であってもよい。

　連結部材９は、第２の回転部材５の周りに回転可能に嵌合した略円筒状の部材である。回転を許容するべく、例えば摺動ブッシュ４１がこれらの間に介在していてもよい。連結部材９の外周にはスプラインを有する係合部３９が形成されており、内側クラッチ板７ｂの対応するキー溝が係合部３９に係合することにより、互いに駆動的に結合する。連結部材９は、第１の回転部材３および第２の回転部材５に直接には結合しておらず、それゆえ多板クラッチ７やクラッチ１３が接続されていない時には、第１の回転部材３からも第２の回転部材５からも独立して回転可能である。

　連結部材９の軸方向の移動を規制するべく、規制部材４３が第２の回転部材５に固定されている。好ましくは規制部材４３と連結部材９との間に、スラストベアリング４５が介在する。

　連結部材９は、可動部材１１に対向する端に、クラッチ歯１５を備え、可動部材１１はこれに対応してクラッチ歯１７を備え、以って連結部材９と可動部材１１とはクラッチ１３を構成する。この例ではクラッチ１３はクラッチ歯同士が係合する所謂ドッグクラッチだが、他の形式、例えば径方向に対向歯を有するスリーブの形態を有するクラッチが適用されてもよいし、ローラやスプラグを介在させた１ウェイ又は２ウェイクラッチなどでもよい。またクラッチに代えて、スプライン同士を係合／脱係合させるような、他の連結の形式を採用することもできる。

　可動部材１１は、第２の回転部材５の周りに嵌合した略円筒状の部材であり、連結部材９に隣接して配置される。可動部材１１はその内周にスプライン４９を有し、これにより第２の回転部材５に結合して共に回転し、以って第２の回転部材５へトルクを伝達することができる。スプライン４９は軸方向に走り、それゆえ可動部材１１は軸方向に移動可能である。可動部材１１が連結部材９に向かって軸方向に移動することにより、クラッチ１３は連結される。

　好ましくはクラッチ１３の連結を解除する方向に可動部材１１を付勢する第２の付勢部材６１が設けられる。第２の付勢部材６１は、例えば板ばねであって連結部材９と可動部材１１との間に介在するが、他の構成であってもよい。また好ましくは、第２の付勢部材６１と可動部材１１との間にさらにスラストベアリング５９が介在する。

　なお、上述の構成を変更して、内側クラッチ板７ｂを第２の回転部材５に結合し、代わりに可動部材１１を第１の回転部材３に結合し、クラッチドラム部２３を回転可能とし、可動部材１１とクラッチドラム部２３とによってクラッチ１３が構成されるようにしてもよい。その他種々の変形が可能である。

　押圧部５３と可動部材１１とを連動して操作するべく、押圧部材１９が設けられる。押圧部５３と可動部材１１とはそれぞれ個別の部材により操作してもよいが、本実施形態においては単一の押圧部材１９がこれらを操作する。

　押圧部材１９は、第２の回転部材５と略同軸的に配置されたフランジ状の部材とすることができる。押圧部材１９は、可動部材１１に対向した略円板部分と、かかる円板部分から押圧部５３に向けて延びたフランジ部５１とを備える。円板部分と可動部材１１との間には、好ましくはスラストベアリング６３が介在するが、さらに板ばねのごとき第３の付勢部材６５が介在していてもよい。フランジ部５１と押圧部５３との間にも、好ましくはスラストベアリング５７が介在する。

　押圧部材１９が図中左方に向かって駆動されなければ、上述の付勢部材の力を受けて、あるいは他の手段により、押圧部材１９は右方に寄った第１の位置に待機する。第１の位置においては、多板クラッチ７とクラッチ１３の何れも連結されない。押圧部材１９が後述の駆動装置により駆動されると、押圧部材１９と可動部材１１とに押圧力を行使する第２の位置へと軸方向に移動し、以って単一の押圧部材１９により多板クラッチ７およびクラッチ１３の両方が連動して連結される。

　押圧部材１９による多板クラッチ７およびクラッチ１３の連結は同時であってもよいが、好ましくは多板クラッチ７の連結に先行してクラッチ１３の連結が為されるべく、関係部材が構成される。クラッチ１３の連結が先行すれば、連結の時点において連結部材９と可動部材１１との間に相対的な回転速度の差が僅かであるから、クラッチ１３の連結に失敗することがない。そのような構成の一例は、押圧部材１９と多板クラッチ７とクラッチ１３とが以下のごとく特別に寸法づけられていることである。

　押圧部材１９が第１の位置に待機している時に、多板クラッチ７およびクラッチ１３は連結しないよう適宜のギャップを保持している。いま、クラッチ１３を連結せしめるために可動部材が移動するべき第１のギャップをＳ１とし、多板クラッチ７を連結せしめるために押圧部５３が移動するべき第２のギャップをＳ２とする。フランジ部５１と押圧部５３との間に実質的に遊びが無ければ、押圧部材１９が移動する距離と押圧部５３が移動する距離は等しい。第３の付勢部材６５が十分に剛直であってその収縮が無視できれば、可動部材１１が移動する距離も押圧部材１９が移動する距離と等しい。従って、第１のギャップＳ１より第２のギャップＳ２が広ければ、多板クラッチ７の連結に先行してクラッチ１３が連結する。

　あるいは、付勢部材の収縮を考慮して各ギャップを寸法づけてもよい。いま、各付勢部材を線形ばねと仮定し、第２の付勢部材６１のバネ定数をｋ_６１とし、第３の付勢部材６５のバネ定数をｋ_６５と仮定する。図５を参照するに、上述のごとく押圧部材１９が移動する距離Ｍ_１９と押圧部５３が移動する距離Ｄ_５３は等しい（図５のグラフにおいて傾きは１）。一方、押圧部材１９が移動すると、その押圧力を受けて第２の付勢部材６１と第３の付勢部材６５は共に収縮し、その収縮量はバネ定数に反比例する。可動部材１１は、第２の付勢部材６１と第３の付勢部材６５とに挟まれているので、可動部材１１が移動する距離Ｄ_１１は、第２の付勢部材６１の収縮量により決まり（図５のグラフにおいて傾きはｋ_６５／（ｋ_６１＋ｋ_６５））、すなわち距離Ｄ_１１は距離Ｍ_１９のｋ_６５／（ｋ_６１＋ｋ_６５）倍である。それゆえ、押圧部５３を第２のギャップＳ２だけ進ませるために押圧部材１９が移動すべき距離Ｅ２（＝Ｓ２）よりも、可動部材１１を第１のギャップＳ１だけ進ませる押圧部材１９が移動すべき距離Ｅ１（＝Ｓ１・（ｋ_６１＋ｋ_６５）／ｋ_６５）のほうが小さければ、多板クラッチ７の連結に先行してクラッチ１３が連結する。すなわち、これらの関係を満たすべく付勢部材のバネ定数と各ギャップとを関連付ければ、多板クラッチ７の連結に先行してクラッチ１３が連結する。端的には、第２の付勢部材６１のバネ定数ｋ_６１との比較で第３の付勢部材６５のバネ定数ｋ_６５がより大きい（図５のグラフにおいて傾きｋ_６５／（ｋ_６１＋ｋ_６５）が１に近い）ほうが有利であり、第１のギャップＳ１との比較で第２のギャップＳ２がより大きいほうが有利である。

　上述の説明では、各付勢部材を線形バネと仮定したが、もちろん非線形バネであってもよいし、また何れかの付勢部材が一定の押圧力を受けるまでは収縮を開始しない特性のものであってもよい。上述の教示に照らして種々の変形が可能である。

　上述の何れの構成においても、多板クラッチ７の連結に先行してクラッチ１３が連結する。クラッチ１３が連結した後には、第３の付勢部材６５が収縮することにより、押圧部５３がさらに多板クラッチ７に接近することを許容し、以って押圧部５３は多板クラッチ７に接してこれを押圧することができる。

　押圧部材１９を駆動するための適宜の駆動装置が設けられる。そのような駆動装置としては、油圧シリンダ、ソレノイド、モータ・シフトロッド機構、エアダイアフラムのごとき軸力を発揮する装置でもよく、あるいはモータのごとき回転運動を生ずる装置を、回転運動を軸方向運動に変換するカム装置に組み合わせてもよい。以下では電動モータとカム装置との組み合わせを用いたアクチュエータの例を説明する。駆動装置の配置は、図示のごとく軸から側方に外れていてもよいし、可能ならば同軸的でもよい。

　主に図２を参照するに、動力伝達装置２０１は押圧部材１９を駆動するためのアクチュエータ６７を備える。アクチュエータ６７は、電動モータ６９と、減速機構７１と、カム機構７３とを備えている。減速機構７１は、ギア機構によって電動モータ６９の回転を減速し、代わりに大きな回転力を得るための装置であり、カム機構７３は回転運動を軸方向運動に変換するための装置である。

　電動モータ６９は、ケーシング２０３の外側に組付けられ、ケーシング２０３に陥入するように延びたモータ軸７５を備える。可能ならばケーシング２０３内に組み込まれてもよい。電動モータ６９には、印加する電力を断続または調整するコントローラ７０（図１参照）に接続され、以ってコントローラ７０にその動作が制御される。コントローラ７０は、トランスファ４２１のアクチュエータ４２０にも接続されて（図１の接続Ａを参照）これを制御していてもよく、以ってアクチュエータ６７，４２０の統合制御が可能である。

　減速機構７１は、複数組の減速ギア組を備えることができる。図２に示した例では３組であって、すなわち、減速機構７１は、第１減速ギア組７７と、第２減速ギア組７９と、第３減速ギア組８１とを備えている。

　第１減速ギア組７７は、電動モータ６９のモータ軸７５と第１大径ギア部８３とからなる。第１大径ギア部８３は、ケーシング２０３内に第１中間軸８５を介して回転可能に支持された第１中間ギア８７に設けられ、電動モータ６９のモータ軸７５と噛み合っている。この第１減速ギア組７７は、電動モータ６９の回転を減速して第１中間ギア８７を介して第２減速ギア組７９に伝達する。

　第２減速ギア組７９は、第２小径ギア部８９と第２大径ギア部９１とからなる。第２小径ギア部８９は、第１中間ギア８７に第１大径ギア部８３と隣接して設けられ、第２大径ギア部９１と噛み合っている。第２大径ギア部９１は、ケーシング２０３内に第２中間軸９３を介して回転可能に支持された第２中間ギア９５に設けられている。この第２減速ギア組７９は、第１中間ギア８７からの回転をさらに減速して第２中間ギア９５を介して第３減速ギア組８１に伝達する。

　第３減速ギア組８１は、第３小径ギア部９７と第３大径ギア部９９とからなる。第３小径ギア部９７は、第２中間ギア９５に第２大径ギア部９１と隣接して設けられ、第３大径ギア部９９と噛み合っている。第３大径ギア部９９は、押圧部材１９の移動部５１の外径に設けられている。この第３減速ギア組８１は、第２中間ギア９５からの回転をさらに減速して押圧部材１９を回転させる。

　減速機構７１による減速比が高いほど電動モータの出力は小さくてよく、小出力の電動モータの利用が可能になるので、コスト削減および装置の小型化の観点から有利である。そこで、減速比は、例えば１００：１である。図示の例では減速機構７１は平行ギア組だが、これに代えて遊星ギア、不思議遊星歯車機構、サイクロギア等を採用してもよい。遊星ギアや不思議遊星歯車機構は、断続装置１に対して同軸的な配置を実現するに有利である。

　カム機構７３は、図５を参照するに、例えば、カムリング１０１と、カムボール１０３と、押圧部材１９の背面に形成された傾斜面１０７，１０９と、よりなる。あるいは、カムボール１０３は、カムリング１０１か押圧部材１９かの何れかに固定ないし一体化されたカム突起に代えてもよい。さらにあるいは、図示のような機構に代えて、ボールスクリューのごとき変換機構を採用してもよい。

　図５と組み合わせて図２を参照するに、カムリング１０１は、ケーシング２０３に取り付けられた部材であって、回り止めのための係止構造１０５により回り止めされている。カムリング１０１は、部分的にベアリング３１とケーシング２０３との間に挟まれることによって位置決めされていてもよく、スラスト反力を受容するべくその一端がケーシング２０３に軸方向に当接していてもよい。カムリング１０１において押圧部材１９に面した面は、傾斜面１０７，１０９と対応するように傾斜面が形成されていてもよい。

　カムボール１０３は、カムリング１０１と押圧部材１９との間に介在する。上述のごとく電動モータ６９と減速機構７１とによって押圧部材１９が軸周りに回転すると、カムボール１０３は傾斜面１０７，１０９上を転がり、押圧部材１９を軸方向に押すので、回転運動が軸方向運動に変換される。転がる便宜のためにカムボール１０３は球形が好ましいが、あるいは円錐やその他の形状であってもよい。

　傾斜面１０７，１０９は、好ましくは比較的に急な第１傾斜面１０７と、ごく緩やかな第２傾斜面１０９と、よりなる。第１傾斜面１０７は、クラッチ１３を連結せしめるに適した面であり、クラッチ１３の連結には比較的に小さな力でよいので、比較的に急な傾斜面である。またその段差は、上述のＥ１以上であってＥ２未満とすることができる。第２傾斜面１０９は、多板クラッチ７を連結せしめるに適した面であり、多板クラッチ７の連結には比較的大きな力が必要であり、またその力の制御性を得るために、ごく緩やかな傾斜面である。第２傾斜面１０９の終端の高さは、第１傾斜面１０７の底面から測って、上述のＥ２以上である。

　上述のごときカム機構７３の構成は、クラッチ１３の迅速な連結を可能にしつつ、十分な押圧力をもって多板クラッチ７を連結することを可能にし、また多板クラッチ７への押圧力の制御性を確保するに有利である。

　なお図１を参照するに、トランスファ４２１は、プロペラシャフト４２３へのトルクの伝達を断続するべく、断続部４１９を備えることができる。断続部４１９は、アクチュエータ４２０により駆動されるドッグクラッチあるいはその他の形式のクラッチを備えてトルクの伝達を断続する。必要に応じてシンクロナイザーリングが介在していてもよい。また、駆動源４０５に加えて、モータ／ジェネレータ４３３をさらに備えてもよい。モータ／ジェネレータ４３３は、駆動源としてのみならず、ジェネレータとしても機能する。断続部４１９の連結が解除されると、駆動源４０５およびモータ／ジェネレータ４３３のトルクはプロペラシャフト４２３に伝達されない。

　断続装置１の断続と断続部４１９の断続とは、連動させることができる。連動のために、既に述べた接続Ａを利用した統合制御が利用できる。好ましくは断続部４１９の接続は断続装置１の接続に先行するが、その反対でもよい。断続装置１と断続部４１９とが共にトルクを伝達しないとき、後輪４２９の回転はサイドギア２０９を回転させるに留まり、デフケース２０５は回転しない。それゆえ、プロペラシャフト４２３は駆動源４０５と後輪との何れによっても駆動されない。

　本実施形態によれば、アクチュエータ６７が動作せずに多板クラッチ７およびクラッチ１３が連結していないときには、右サイドギア２１１はトルクを受容することができないので、入力軸２２７が回転しても分配機構２１３の空転が起こり、車両は前輪のみが駆動される二輪駆動モードで走行する。このとき、クラッチ１３の連結が絶たれているので、連結部材９は自由に回転することができ、クラッチ板７ａ，７ｂの間に引き摺りトルクが発生しない。それゆえエネルギ損失が防止されて燃費が改善される。

　統合制御によってアクチュエータ４２０も動作しなければ、断続部４１９においてもトルク伝達が遮断される。このときプロペラシャフト４２３は駆動系から切り離されてその回転のためにエネルギが消費されないので、燃費の改善にさらに有利である。

　アクチュエータ６７が動作すると、先行してクラッチ１３が連結し、次いで多板クラッチ７が連結する。多板クラッチ７の連結に先行することにより、クラッチ１３は僅かな相対回転の下に連結することができ、クラッチ１３の連結に失敗することがない。かかる操作に、個別のアクチュエータを要さず、単一のアクチュエータと単一の押圧部材によって、多板クラッチ７およびクラッチ１３の両方が駆動される。コスト削減と装置の簡略化の点で有利であるのみならず、故障のリスクが小さくなる点でも有利である。

　多板クラッチ７およびクラッチ１３が連結すると、両サイドギア２０９，２１１がトルクを負担できるようになるので、分配機構２１３は両サイドギア２０９，２１１にトルクを分配する。左サイドギア２０９からは、これに結合した左車軸４２５を経由して左ホイール４２９へトルクが伝達される。右サイドギア２１１に伝達されたトルクは、多板クラッチ７とクラッチ１３とを経由して第２の回転部材５へと伝達され、これに結合した右車軸４２７を経由して右ホイール４３１へトルクが伝達される。すなわち、後輪も駆動され、車両は四輪駆動モードで走行する。

　多板クラッチ７に印加する押圧力を加減することにより、伝達するトルクを調整することができるので、前後輪へのトルクの分配を調整することができる。

　アクチュエータ６７は複数段の減速機構を有し、また駆動力を増倍することができるカム機構７３を利用しているので、比較的に小型のモータ６９が利用でき、それゆえ装置の全体が小型である。またカム機構７３は、比較的に急な第１傾斜面１０７を有するのでクラッチ１３の迅速な連結を可能にし、またごく緩やかな第２傾斜面１０９を有するので、十分な押圧力をもって多板クラッチ７を連結することを可能にし、また多板クラッチ７への押圧力を調整することができる。

　上述の実施形態においては、断続装置１は、プロペラシャフト４２３に駆動的に結合したリアデフと組み合わされており、その第１の回転部材２１はリアデフのサイドギア２１１に結合しているが、他の組み合わせにおいて断続装置１を利用することも可能である。図６に示した実施形態においては、断続装置１はプロペラシャフト４２３とリアデフとの間に介在してトルクの伝達を断続する。

　図６を参照して本実施形態による動力伝達装置３０１をより詳しく説明する。

　本実施形態においては、断続装置１は上述の構成の何れかと実質的に同一でよいが、主に、第２の回転部材５がギア組２２５を介して分配機構２１３に接続され、断続装置１の第１の回転部材３がプロペラシャフト４２３に接続される点において、本実施形態は上述の実施形態と異なる。

　第１の回転部材３は、ベアリング３０３を介してケーシング２０３に回転可能に支持され、その延長された軸部２１はケーシング２０３の開口に臨み、好ましくはケーシング２０３の外部に引き出されている。かかる先端には、プロペラシャフトと連結するための連結部材３０７が結合しており、さらにナット３０９によってこれらは固定される。固定の態様は、ナットに限らず他の何れかでもよい。第１の回転部材３は、図の縦方向に走る一転鎖線を軸として、プロペラシャフトにより伝えられたトルクにより軸周りに回転する。潤滑油の漏れを防止するべく、第１の回転部材３の周囲にシール部材３１１が設けられ、さらに外部の粉塵の侵入を防止するべく、シール部材３１１のリップ部と摺動するダストカバー３１３が付加されてもよい。

　第２の回転部材５はベアリング３１を介してケーシング２０３に支持されている。多板クラッチ７およびクラッチ１３が共に連結していなければ、第２の回転部材５は第１の回転部材３から独立して回転可能である。第２の回転部材５は、例えばその内周にスプライン３７を備えて、入力軸２２７に駆動的に結合する。入力軸２２７の反対側の端は、既に述べたようにドライブピニオン２２３を備え、リングギア２２１と係合することによりギア組２２５を構成し、以ってリアデフは断続装置１からトルクを受容する。

　分配機構２１３が収容される空間に対して断続装置１が収容される空間を区画するべく、第２の回転部材５の周りにシール部材３１５が設けられてもよい。

　分配機構２１３の左サイドギア２０９は、上述の実施形態と同様に左車軸に結合可能である。右サイドギア２１１は、上述の実施形態と異なり、右車軸に直接に結合可能である。シール部材３３は、第２の回転部材５に代わって右車軸に当接する。

　多板クラッチ７およびクラッチ１３が連結していないときには、ピニオン２２３にトルクが伝達されず、連結によってピニオン２２３を介してリアデフにトルクが伝達される。すなわち、本実施形態によっても、断続装置１によるトルク伝達の断続と調整が可能であり、以って前輪のみが駆動される二輪駆動モードと後輪による駆動も参加する四輪駆動モードとの間の切り替えが可能である。二輪駆動モードの時、クラッチ１３の連結が絶たれているので、連結部材９は自由に回転することができ、クラッチ板７ａ，７ｂの間に引き摺りトルクが発生しない。それゆえエネルギ損失が防止されて燃費が改善される。

　さらに複数段の減速機構とカム機構とを利用することによって、装置の全体が小型であり、クラッチ１３の迅速な連結も可能にし、十分な押圧力をもって多板クラッチ７を連結することを可能にし、また多板クラッチ７への押圧力を調整することができる。

　これまでに説明した実施形態によれば、前輪のみにより駆動される二輪駆動と四輪駆動との間の切り替えが可能であったが、後輪駆動による二輪駆動と四輪駆動との間の切り替えに断続装置１を利用することもできる。図７，８はそのような例を例示する。

　図７を参照するに、かかる車両の動力系は、概略、駆動源４０５と、その駆動力を伝達する前後車軸に伝達するトランスファ４２１Ａと、前輪４１５，４１７の車軸４１１，４１３にトルクを分配するフロントデフ４０９Ａと、トランスファ４２１Ａから後車軸に駆動力を連絡するプロペラシャフト４２３と、後輪４２９，４３１の車軸４２５，４２７にトルクを分配するリアデフ２０１Ａと、よりなる。断続装置１はトランスファ４２１Ａに組み込まれて、カップリング４２２とシャフト４２４を介してフロントデフ４０９Ａに結合しており、フロントデフ４０９Ａへのトルク伝達を断続および調整する。

　フロントデフ４０９Ａは、車軸４１３へのトルクの伝達を断続するべく、断続部４１９を備えることができる。断続装置１の断続と断続部４１９の断続とは、連動させることができる。

　図８を参照するに、断続装置１は上述の構成の何れかと実質的に同一でよいが、主に、第２の回転部材５は動力源４０５とプロペラシャフト４２３の間を直接に連絡しており、第１の回転部材３は径方向に突出してスプロケットホイールとなっている点において、本実施形態はこれまでの実施形態と異なる。またこれまでに説明した実施形態においては、専ら第１の回転部材３が入力に利用され、第２の回転部材５が出力に利用されるが、本実施形態においては、専ら第２の回転部材５が入力に利用され、第１の回転部材３が出力に利用される。

　第２の回転部材５は、軸方向に断続装置１の全体を貫通しており、その両端はトランスファ４２１Ａのケーシングの外に引き出されている。一方の端であって駆動源４０５に近い端は、スプラインのごとき結合のための構造を有してトランスミッションと結合可能である。他方の端には、プロペラシャフトと連結するための連結部材Ｃ１が結合しており、さらにナットやその他の手段により固定されている。すなわち、多板クラッチ７やクラッチ１３が連結するか否かに関わらず、駆動源４０５のトルクはプロペラシャフトに伝達される。

　これまでに説明した実施形態と同じく、プロペラシャフトを駆動系から切り離すべく、駆動系は別途の断続部４１９を備えてもよい。

　第１の回転部材３は、第２の回転部材５の周りに嵌合し、これとは独立して回転可能である。さらに上述のごとく、第１の回転部材３は、スプロケットホイールとなっており、これにスプロケットチェーンが掛けられている。スプロケットチェーンは他方のスプロケットホイール３Ａにさらに掛けられており、以ってカップリング４２２が構成されている。カップリング４２２は、スプロケットに代えてギア組あるいは他の機構であってもよい。

　スプロケットホイール３Ａは、ボールベアリング等を介してケーシングに回転可能に支持され、その一端はケーシングの外に引き出されている。引き出された端には、シャフトと連結するための連結部材Ｃ２が結合しており、ナットやその他の手段により固定されている。

　本実施形態によっても、断続装置１によるトルク伝達の断続と調整が可能であり、以って後輪のみが駆動される二輪駆動モードと前輪による駆動も参加する四輪駆動モードとの間の切り替えが可能である。二輪駆動モードの時、クラッチ１３の連結が絶たれているので、連結部材９は自由に回転することができ、クラッチ板７ａ，７ｂの間に引き摺りトルクが発生しない。それゆえエネルギ損失が防止されて燃費が改善される。

　断続装置１と断続部４１９とが共に連結を解除されれば、第１の回転部材３、カップリング４２２、シャフト４２４およびフロントデフ４０９Ａは、駆動系から切り離されてその回転のためにエネルギが消費されない。それゆえ燃費の改善にさらに有利である。

　好適な実施形態により本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記開示内容に基づき、当該技術分野の通常の技術を有する者が、実施形態の修正ないし変形により本発明を実施することが可能である。

　引き摺りトルクによるエネルギ損失を低減して車両の燃費向上に寄与する断続装置およびこの断続装置を用いた動力伝達装置が提供される。

Claims

　外部の第１の回転体と第２の回転体との間でトルクを断続するための断続装置であって、
　前記第１の回転体に駆動的に結合可能であって、前記トルクを受容して回転するべく構成された第１の回転部材と、
　前記第２の回転体に駆動的に結合可能であって、前記第１の回転部材から独立して回転可能な第２の回転部材と、
　前記第１の回転部材に駆動的に連結された第１のクラッチ板と、前記第１のクラッチ板に摩擦的に連結可能であって、連結した時に前記第１のクラッチ板との間で前記トルクを伝導するべく構成された第２のクラッチ板と、を備えた多板クラッチと、
　前記第２のクラッチ板に駆動的に結合され、前記第１の回転部材および前記第２の回転部材から独立して回転可能な連結部材と、
　軸方向に移動可能であって一体的に回転するべく前記第２の回転部材に結合され、前記連結部材とクラッチを構成し、前記クラッチが連結した時には前記連結部材との間で前記トルクを伝導するべく構成された可動部材と、
　を備えた断続装置。
　請求項１の断続装置であって、さらに、
　第１の位置から前記多板クラッチおよび前記可動部材に押圧力を行使する第２の位置へ軸方向に移動するべく構成され、前記第２の位置において前記多板クラッチと前記クラッチとを共に連結せしめる単一の押圧部材を備えた、断続装置。
　請求項２の断続装置であって、前記押圧部材と前記多板クラッチと前記クラッチとは、前記多板クラッチの連結に先行して前記クラッチの連結が為されるべく寸法づけられている、断続装置。
　請求項３の断続装置であって、さらに、
　前記クラッチを連結せしめるために前記可動部材が移動するべき第１のギャップと、
　前記多板クラッチを連結せしめるために前記押圧部材が移動するべき第２のギャップであって、前記第１のギャップより広い第２のギャップと、
　を備えた断続装置。
　請求項３の断続装置であって、さらに、
　前記連結部材と前記可動部材との間に介在して前記可動部材を前記連結部材から離れるべく付勢する第１の弾撥部材と、
　前記可動部材と前記押圧部材との間に介在して前記押圧部材を前記第１の位置に向けて付勢する第２の弾撥部材と、を備え、
　前記第２の弾撥部材は、前記クラッチが連結した後にも前記押圧部材が前記多板クラッチに接近することを許容する、断続装置。
　請求項５の断続装置であって、さらに、
　前記クラッチを連結せしめるために前記可動部材が移動するべき第１のギャップと、
　前記多板クラッチを連結せしめるために前記押圧部材が移動するべき第２のギャップと、を備え、
　前記第１のギャップと前記第２のギャップと前記第１の弾撥部材と前記第２の弾撥部材とは、前記第２の弾撥部材を介して前記押圧部材により移動させられた前記可動部材が、前記押圧部材が前記多板クラッチに接するのに先行して前記クラッチを連結するべく、関係付けられている、断続装置。
　請求項２乃至６の何れか１項の断続装置であって、さらに、
　前記押圧部材を軸方向に駆動する単一の駆動機構を備えた、断続装置。
　請求項７の断続装置であって、前記駆動機構は、前記押圧部材に回転運動を生ずるべく前記押圧部材に連結されたモータと、前記回転運動を前記押圧部材の軸方向運動に変換するカム機構と、を備えた、断続装置。
　エンジンと、第１の車軸と、第２の車軸と、前記第１の車軸と前記第２の車軸との間でトルクを伝達するプロペラシャフトとを有する車両に利用される動力伝達装置であって、
　前記第１の車軸と前記第２の車軸との間で、前記トルクの分配を調整するべく介在した請求項１の断続装置を備えた動力伝達装置。
　請求項９の動力伝達装置であって、さらに、
　それぞれ前記第２の車軸および前記断続装置の前記第１の回転部材に結合した一対のサイドギアを備え、前記プロペラシャフトに駆動的に結合したデファレンシャルギア、
　前記断続装置の前記第２の回転部材に結合して前記第２の車軸に前記トルクを分配するべく構成されたデファレンシャルギア、および
　前記第１の車軸と前記断続装置の前記第１の回転部材とに駆動的に結合したカップリング、
　よりなる群より選択された何れか一以上の伝達機構を備えた、動力伝達装置。