JP2013035530A - 駆動力断接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動力断接装置の入出力軸間に伝達される駆動力を利用して入出力軸を断接することで、小さな動力で駆動力を切断できる駆動力断接装置を低コストで提供する。
【解決手段】駆動力を入出力する中間軸１００とリングギア軸５２とを連結及び解放する駆動力断接装置５４において、中間軸１００に回転自在に支持された第１カム部材１０２と、リングギア軸５２と共に回転し、中間軸１００と係脱可能な第２カム部材１０４と、第２カム部材１０４を第１カム部材１０２に押圧するコイルスプリング１０６と、第１カム部材１０２の回転を制動し、第１カム部材１０２と第２カム部材１０４とを相対回転させるブレーキ機構１０８と、相対回転の範囲を規制するチェック機構１１６とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、２輪駆動と４輪駆動とを切換え可能な４輪駆動車用駆動力伝達装置に配置して、駆動力を断接する駆動力断接装置に関し、特に、小さな動力で駆動力を断接できる駆動力断接装置に関する。

従来の、４輪駆動車用駆動力伝達装置に配置され、駆動力を断接して２輪駆動と４輪駆動とを切換える駆動力断接装置としては、例えば、特許文献１に記載された２輪・４輪駆動切換装置がある。

このような切換装置は、スプリングを使用した待ち機構を設け、駆動力の接続時に断接機構の主動側と従動側との位相が合わない場合、モータ等のアクチュエータによってスプリングに蓄力し、位相が合った時にその蓄力を開放して断接機構を接続する。

特許文献１においては、２輪駆動から４輪駆動への切換え時に、ミッション側出力軸のスプラインと従動輪側出力軸のスプラインとの位相が合わない場合、モータによってトーションスプリングに蓄力し、両スプラインの位相が合った時に、ミッション側出力軸に停止していたスライダが、蓄力されたトーションスプリングによって従動輪側出力軸のスプラインに係合し、ミッション側出力軸と従動輪側出力軸とが接続される。

また、車軸と車輪ハブとの駆動力の伝達を断接して、２輪駆動と４輪駆動とを切換える駆動力断接装置として、例えば、特許文献２に記載されたモータ等のアクチュエータを内蔵した電動式フリーホイールハブ装置があるが。

このような電動式フリーホイールハブ装置は、２輪駆動から４輪駆動への切換え時に、内蔵したモータによって断接機構を接続するが、車軸と車輪ハブとの回転数、すなわち、前輪と後輪との回転数が一致した時にのみ接続可能であり、従って、車両の走行中には、２輪駆動から４輪駆動へ確実に切換えることができない。

そのため、特許文献２においては、駆動力伝達装置に前後輪の回転を同期させる同期手段を設けると共に、電動式フリーホイールハブ装置には、前後輪の回転が同期した後にアクチュエータに通電する遅延手段を設け、車両の走行中に２輪駆動から４輪駆動へ確実に切換えることができるようにしている。

特開昭６３−８７３１７号公報 実開平０３−５３６４０号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載されたような従来の駆動力断接装置においては、４輪駆動から２輪駆動への切換え時に、駆動力断接装置を切断するためにアクチュエータを作動させても、駆動力断接装置の入出力軸間にトルクが作用している（トルクがこもっている）場合には切断できず、トルクが作用しなくなる（トルクが抜ける）まで、４輪駆動状態のままになってしまうという問題がある。

また、この問題への対策として、駆動力断接装置の入出力軸間のトルク伝達がなくなるのを待たずに、強制的に駆動力断接装置を切断しようとすると、断接機構を作動させるために大きな動力が必要となるため、アクチュエータが大型化、高コスト化するという問題もある。

本発明は、駆動力断接装置の入出力軸間に伝達される駆動力を利用して入出力軸を断接することで、小さな動力で駆動力を切断できる駆動力断接装置を低コストで提供することを目的とする。

この目的を達成するため、本発明による駆動力断接装置は次のように構成する。本発明は、駆動力を入出力する第１軸と第２軸とを連結及び解放する駆動力断接装置において、第１軸に回転自在に支持された第１カム部材と、第２軸と共に回転し、第１軸と係脱可能な第２カム部材と、第２カム部材を第１カム部材の方向に押圧する付勢部材と、第１カム部材の回転を制動し、第１カム部材と第２カム部材とを相対回転させるブレーキ機構と、相対回転の範囲を規制するチェック機構とを備えたことを特徴とする。

ここで、第１カム部材は、第２カム部材を第２軸方向に変位させるカム面を有し、第２カム部材は、相対回転時に、カム面に従動して第２軸方向に変位する。また、チェック機構は、第１カム部材に作用する遠心力によって作動する。

本発明によれば、駆動力断接装置の入出力軸の各々に設けたカム部材を、ブレーキ機構を作動して相対回転させることで、入出力軸間に伝達される駆動力を利用して入出力軸が断接可能となる。そのため、ブレーキ機構を作動させる小さな動力で駆動力を断接でき、２輪駆動と４輪駆動とを切換えるための駆動力断接装置を小型化、低コスト化できる。

本発明による駆動力断接装置を配置した４輪駆動車用駆動力伝達装置の第１実施形態を示す説明図 図１の前輪駆動部の実施形態を示す断面図 図２の駆動力断接装置を取り出して詳細に示す説明図 図３のチェック機構を取り出して詳細に示す説明図 図１の後輪駆動部と回転差感応型カップリングの実施形態を示す断面図 図３の駆動力断接装置の２輪駆動モード時の状態を示す説明図 図３の駆動力断接装置の２輪駆動モードから４輪駆動モードへの切換え時の状態を示す説明図 図３の駆動力断接装置の２輪駆動モードから４輪駆動モードへの切換え時の状態を示す説明図 図３の駆動力断接装置の４輪駆動モード時の状態を示す説明図 図３の駆動力断接装置の４輪駆動モードから２輪駆動モードへの切換え時の状態を示す説明図 図３の駆動力断接装置の４輪駆動モードから２輪駆動モードへの切換え完了時の状態を示す説明図 本発明による駆動力断接装置を配置した４輪駆動車用駆動力伝達装置の第２実施形態を示す説明図 本発明による駆動力断接装置を配置した４輪駆動車用駆動力伝達装置の第３実施形態を示す説明図

以下、実施形態を示す図面に基づいて、本発明の駆動力断接装置を詳細に説明する。以下の実施形態は、主駆動輪のみを駆動する２輪駆動モードと、主駆動輪を常時駆動し必要に応じて副駆動輪も駆動する４輪駆動モードとを切換え可能なオンデマンド型フルタイム４輪駆動車を例にして示している。

各実施形態は、２輪駆動モード時に前輪を駆動するＦＦ（Front-engine Front-drive）車ベースの４輪駆動車、または２輪駆動モード時に後輪を駆動するＦＲ（Front-engine Rear-drive）車ベースの４輪駆動車であり、少なくともエンジン及び駆動力伝達装置が、各種車両状態検出センサの検出値等に基づいてＥＣＵ（Electronic Control Unit）によって制御される。

図１は、本発明による駆動力断接装置を配置した４輪駆動車用駆動力伝達装置の第１実施形態を示した説明図であり、ＦＦ車ベースの４輪駆動車に適用した場合である。

図１において、本実施形態の駆動力伝達装置１２は４輪駆動車１０に設けられ、前輪駆動部１４、駆動力伝達部１６、後輪駆動部１８を備え、前輪駆動部１４には前輪差動装置２０、駆動力伝達部１６には回転差感応型カップリング２８、後輪駆動部１８には後輪差動装置２２を設けている。

また、前輪差動装置２０と駆動力伝達部１６との間には第１切換装置２４、後輪差動装置２２と右後輪８６との間には第２切換装置２６を設けている。第１切換装置２４は、本発明による駆動力断接装置５４を備え、第２切換装置２６は、同期機構７８と噛み合いクラッチ機構８０で構成されており、各々第１アクチュエータ５６、第２アクチュエータ８２を作動して、２輪駆動モードとなる切断状態と４輪駆動モードとなる接続状態とを切換えることができる。

第１切換装置２４の第１アクチュエータ５６、第２切換装置２６の第２アクチュエータ８２に対しては、ＥＣＵ３０からの制御信号Ｅ１、Ｅ２が与えられている。エンジン３２からの駆動力は変速機３４で変速された後、変速機３４のドライブギア３６から前輪差動装置２０のリングギア３８に入力され、前輪差動装置２０は、変速機３４からの駆動力を左前輪４６及び右前輪４８へ伝達する。

前輪差動装置２０は、コーナリング時や路面状態の変化等により左前輪４６と右前輪４８とに回転速度差が生じた場合、回転速度差を吸収して左前輪４６と右前輪４８に等しいトルクを与えて回転させる。

ドライブギア３６からの駆動力は、前輪差動装置２０のリングギア３８及びデフケース４０を介して第１切換装置２４にも入力され、第１切換装置２４は、２輪駆動モードにおいては、ＥＣＵ３０からの制御信号Ｅ１によって第１アクチュエータ５６を作動して駆動力伝達部１６を切り離し、後輪側に対する駆動力を切断した状態となっている。

そのため、変速機３４からの駆動力は、前輪差動装置２０のリングギア３８、デフケース４０を介してデフケース軸５０に伝達されるが、第１切換装置２４が切断状態にあるためリングギア軸５２に出力されない。

一方、第２切換装置２６についても、ＥＣＵ３０からの制御信号Ｅ２により切断されているため、左後輪８４と右後輪８６が回転していても後輪差動装置２２のリングギア７０は回転しない。

これによって、２輪駆動モードにおいては、リングギア５８、出力ピニオン６０、自在継手６２、プロペラシャフト６４、自在継手６６、回転差感応型カップリング２８、ドライブピニオン６８及び後輪差動装置２２のリングギア７０を含む駆動力伝達部１６の回転が停止し、２輪駆動モード時に駆動力伝達部１６が回転することによるフリクションロスにより燃費が低下してしまう問題を解消することができる。

一方、４輪駆動モードにおいては、第１切換装置２４は、ＥＣＵ３０からの制御信号Ｅ１によって第１アクチュエータ５６を作動して駆動力伝達部１６と接続状態にある。そのため、第１切換装置２４に入力された駆動力は、デフケース４０と一体に回転するデフケース軸５０からリングギア軸５２に伝達され、リングギア軸５２と一体に回転するリングギア５８と出力ピニオン６０とで伝達方向を変換して出力される。

出力ピニオン６０から出力された駆動力は、自在継手６２、プロペラシャフト６４、自在継手６６、回転差感応型カップリング２８を介してドライブピニオン６８に伝達され、ドライブピニオン６８から後輪差動装置２２のリングギア７０に方向を変換して伝達される。

ここで、回転差感応型カップリングとは、入力側と出力側との回転速度に差がない場合にはトルクを伝達しないが、回転速度に差がある場合には回転速度差に応じたトルクを伝達するカップリングのことであり、本実施形態においては、ビスカスカップリングを使用している。

４輪駆動モードにおいて、前輪４６、４８と後輪８４、８６との回転速度に差がない場合には、回転差感応型カップリング２８は駆動力を後輪駆動部１８に配分しないが、何れかの車輪がスリップした場合等の前輪４６、４８と後輪８４、８６との回転速度に差が生じた場合、すなわち、回転差感応型カップリング２８の駆動力伝達部１６側とその対向側である後輪駆動部１８側とで回転速度差が発生した場合に、回転差感応型カップリング２８は、その回転速度差に応じた駆動力を後輪駆動部１８に配分する。

第２切換装置２６は、２輪駆動モードにおいては、ＥＣＵ３０からの制御信号Ｅ２によって第２アクチュエータ８２を作動して切断状態に制御され、右後輪８６と後輪差動装置２２との駆動力の伝達を切り離し、４輪駆動モードにおいては、ＥＣＵ３０からの制御信号Ｅ２によって第２アクチュエータ８２を作動して接続状態に制御され、回転差感応型カップリング２８及び後輪差動装置２２を介したエンジン３２からの駆動力を右後輪８６に伝達している。

本実施形態においては、次に図２、３を参照して説明するように、第１切換装置２４には本発明の駆動力断接装置５４を、第２切換装置２６には同期機構７８を有する噛み合いクラッチ機構８０を使用しており、各々第１アクチュエータ５６、第２アクチュエータ８２を作動して、２輪駆動モードとなる切断状態と４輪駆動モードとなる接続状態とを切換えることができる。

図２は、図１の前輪駆動部１４を示す断面図であり、図の上方が４輪駆動車１０の前側（前進方向）となる。図２において、前輪差動装置２０、第１切換装置２４、リングギア５８及び出力ピニオン６０が、変速機３４に接続したハウジング８８に収容されている。ハウジング８８は複数に分割され、各々がボルトで締結されている。

ハウジング８８の左側に位置する前輪差動装置２０は、デフケース４０の左前輪駆動軸４２側と右前輪駆動軸４４側の両側が、各々テーパーローラベアリング９０、９２によりハウジング８８に回転自在に支持されている。デフケース４０には、変速機３４のドライブギア３６と係合するリングギア３８が固定されている。

ハウジング８８の右側には、デフケース４０と同軸にリングギア５８を回転不可に嵌合したリングギアギア軸５２を備え、リングギア軸５２は、リングギア５８側の端部を複列アンギュラベアリング９４によりハウジング８８に回転自在に支持されている。

ハウジング８８の右下側には、リングギア５８に係合する出力ピニオン６０が配置され、出力ピニオン６０は、下方に接続する自在継手６２を介してプロペラシャフト６４に連結している。

前輪差動装置２０とリングギアギア軸５２の間には、前輪差動装置２０側とリングギアギア軸５２側の両側を各々ボールベアリング９６、９８により支持され、デフケース軸５０とスプライン結合して一体に回転する中間軸１００が備わる。

中間軸１００の外周部とリングギア軸５２の前輪差動装置２０側の内周部には、本発明の駆動力断接装置５４が設けられ、中間軸１００の上側には、第１アクチュエータ５６がハウジング８８に固定されている。駆動力断接装置５４と第１アクチュエータ５６とで第１切替え装置２４を構成している。

図３は、図２の駆動力断接装置５４を取り出して詳細に示す説明図であり、図３（Ａ）は、中間軸１００の中心線の上側が接続状態、下側が切断状態を示す断面図、図３（Ｂ）は、上側が接続状態で図３（Ａ）のＡ−Ａ断面方向、下側が切断状態で図３（Ａ）のＢ−Ｂ断面方向となる。また、図３（Ａ）は、図３（Ｂ）のＣ−Ｃ断面方向を示している。

図３（Ａ）に示すように、駆動力断接装置５４は、変速機３４、デフケース４０を介してエンジン３２からの駆動力が入力される中間軸１００、中間軸１００に回転自在に挿入された筒状部とフランジ部を有する第１カム部材１０２、外周側がリングギア軸５２の内周部にスプライン結合し、軸方向に移動することで内周側のスプラインが中間軸１００のスプラインと係脱可能なリング状の第２カム部材１０４を備えている。

駆動力断接装置５４は、更に、第２カム部材１０４を第１カム部材１０２に押圧するコイルスプリング（付勢部材）１０６、第１カム部材１０２の回転を制動し第１カム部材１０２と第２カム部材１０４とを相対回転させるブレーキ機構１０８、第１カム部材１０２と第２カム部材１０４との相対回転の範囲を規制するチェック機構１１６を備えている。

図３（Ｂ）に示すように、第１カム部材１０２は、フランジ部の第２カム部材１０４側の端面に、複数の凸部１０２ａが円周方向に等間隔で配置されており、凸部１０２ａの頂面１０２ｂ、斜面１０２ｃ、及び底面１０２ｄでカム面を構成している。

また、第２カム部材１０４は、第１カム部材１０２側の端面に、第１カム部材１０２の凸部１０２ａに対向するように同数の凸部１０４ａが配置されており、凸部１０４ａは、カム従動子として機能する。

ここで、凸部１０４ａの頂面１０４ｂ（図６参照）は、図３（Ｂ）の上側では、第１カム部材１０２の底面１０２ｄに当接し、図３（Ｂ）の下側では、第１カム部材１０２の頂面１０２ｂに当接した状態である。

ブレーキ機構１０８は、第１カム部材１０２の外周部とハウジング８８に固定されたドラム１１０の内周部との間に配置された複数の摩擦板１１２と、ドラム１１０の内周部に摺動自在に係合し、第１アクチュエータ５６に連動して摩擦板１１２を押圧するピストン１１４で構成されている。図３（Ａ）の上側は、ブレーキ機構１０８が作動した状態、図３（Ａ）の下側は、ブレーキ機構１０８が作動していない状態である。

本実施形態において、第１カム部材１０２の凸部１０２ａと第２カム部材１０４の凸部１０４ａは、各々４つで構成されているが、これらの数は４以外でも構わない。また、ブレーキ機構１０８は、いわゆる多板クラッチ機構と同様な構成であり、第１アクチュエータ５６として、電磁ソレノイドを使用しているが、何れも他の方式、例えば、単板クラッチ機構や油圧プランジャ等でも構わない。

図４は、図３のチェック機構１１６を取り出して詳細に示す説明図であり、第１カム部材１０２が回転し、遠心力によってチェック機構１１６が作動した状態を示している。また、中間軸１００と第２カム部材１０４を想像線で示している。

図４に示すように、チェック機構１１６は、第１カム部材１０２の凸部１０２ａの下部内に設けられ、ストッパピン１１８と、ストッパピン１１８を突出させない方向に付勢するスプリング１２０で構成されている。

後で詳細に説明するように、第１カム部材１０２は、ハウジング８８に対して回転していない場合と回転している場合があり、回転していない場合、ストッパピン１１８はスプリング１２０の付勢によって面１０２ｅから突出しないが、回転による遠心力がスプリング１２０の付勢に勝るとストッパピン１１８は面１０２ｅから突出し、第２カム部材１０４の凸部１０４ａの下部に形成された係止部１０４ｃに係合することで、第１カム部材１０２と第２カム部材１０４との相対回転を規制することができる。

図５は、図１の後輪駆動部１８と回転差感応型カップリング２８を示す断面図であり、図の上方が４輪駆動車１０の前側（前進方向）となる。図５において、回転差感応型カップリング２８、ドライブピニオン６８、後輪差動装置２２及び第２切換装置２６が、ハウジング１２２に収容されている。ハウジング１２２は複数に分割され、各々がボルトで締結されている。

本実施形態においては、回転差感応型カップリング２８としてビスカスカップリングを使用している。ビスカスカップリングは、入出力軸の各々に設けた複数のクラッチ板が、オイルを封入したケースの中で相対回転する際のオイルの剪断抵抗を利用した流体クラッチとして周知の技術であるため、回転差感応型カップリング２８の構成や動作の詳細な説明は省略する。

ハウジング１２２の左側に位置する後輪差動装置２２は、デフケース７２の左後輪駆動軸７４側と右後輪駆動軸７６側の両側が、各々テーパーローラベアリング１２４、１２６によりハウジング１２２に回転自在に支持されている。デフケース７２には、回転差感応型カップリング２８に連結したドライブピニオン６８と係合するリングギア７０が固定されている。

ハウジング１２２の右側には第２切換装置２６が備わり、第２切換装置２６は、同期機構７８と噛み合いクラッチ機構８０、シフトフォーク１２８、シフトロッド１３０、ピニオン１３２及びサーボモータ（図示していない）で構成されている。

本実施形態において、図５に示す第２切換装置２６の噛み合いクラッチ機構８０はドッグクラッチ方式を使用しているが、スプラインクラッチ方式を使用することも可能であり、これ以外の他の方式でも構わない。また、第２切換装置２６の同期機構７８は円錐摩擦クラッチ方式使用しているが、これ以外の他の方式でも構わない。

また、図５に示すシフトロッド１３０は、ラックに係合するピニオン１３２がサーボモータに駆動されて作動するが、シフトロッド１３０を駆動するアクチュエータは、どのような方式でも可能であり、サーボモータ以外の方式でも構わない。

図５においては、４輪駆動モード時の第２切換装置２６を接続した状態を示し、噛み合いクラッチ機構８０は噛み合った状態であり、後輪差動装置２２と右後輪駆動軸７６とを連結する位置にある。この状態で、リングギア７０と係合するドライブピニオン６８からの駆動力は左後輪駆動軸７４、右後輪駆動軸７６を介して左後輪８４、右後輪８６に伝達可能となる。

２輪駆動モード時には、シフトフォーク１２８及びシフトロッド１３０が右方に移動して噛み合いクラッチ機構８０の噛み合いが外れ（想像線で図示）、第２切換装置２６は切断状態になる。

次に、第１実施形態における、２輪駆動モードから４輪駆動モード及び４輪駆動モードから２輪駆動モードへの切換え制御について図１、２、５を参照して説明する。

２輪駆動モードから４輪駆動モードへの切換え時には、まずＥＣＵ３０の制御信号Ｅ２によって第２アクチュエータ８２を作動し、第２切換装置２６の同期、すなわち、回転方向の異なる後輪作動装置２２側と右後輪駆動軸７６側の同期を開始する。

その後、ＥＣＵ３０の制御信号Ｅ１によって第１アクチュエータ５６を作動して、第１切換装置２４の駆動力断接装置５４を接続可能状態にし、デフケース軸５０とリングギア軸５２とのスプラインの位相が一致した時に第１切換装置２４が接続され、４輪駆動モードとなる。

４輪駆動モードから２輪駆動モードへの切換え時には、まずＥＣＵ３０の制御信号Ｅ２によって第２アクチュエータ８２を作動して第２切換装置２６を切断する。また、ＥＣＵ３０の制御信号Ｅ１によって第１アクチュエータ５６を作動して、第１切換装置２４の駆動力断接装置５４を強制的に切断し、デフケース軸５０とサイドギア軸５２との接続が解除されることで、２輪駆動モードとなる。

次に、この駆動モードの切換え時の、第１切換装置２４における駆動力断接装置５４の断接動作について、図６−１１を参照して説明する。

図６は、図３の駆動力断接装置５４の２輪駆動モード時の状態（第１切換装置２４の切断状態）を示す説明図であり、図６（Ａ）は、第１カム部材１０２と第２カム部材１０４の一部を平面に展開して係合状態を示し、図６（Ｂ）は、駆動力断接装置５４の断面図で、図６（Ａ）のＤ−Ｄ断面方向を示している。

図６（Ａ）において、第１カム部材１０２は、凸部１０２ａの頂面１０２ｂ、斜面１０２ｃ及び底面１０２ｄでカム面を構成し、第２カム部材１０４は、凸部１０４ａの頂面１０４ｂが第１カム部材１０２の頂面１０２ｂに当接している。

図６（Ｂ）において、第２カム部材１０４は、コイルスプリング１０６によって第１カム部材１０２の方向に付勢されている。また、ブレーキ機構１０８及びチェック機構１１６は非作動状態である。

２輪駆動モードにおいて、中間軸１００は、前輪差動装置２０のデフケース４０と共に回転しているが、リングギア軸５２は、第２切換装置２６が切断され後輪８４、８６からの駆動力が伝達されないため停止し、リングギア軸５２にスプライン結合している第２カム部材１０４も停止している。

第１カム部材１０２は、コイルスプリング１０６による頂面１０２ｂと第２カム部材１０４の頂面１０４ｂとの摩擦力が、中間軸１００との摺動面の摩擦力よりも大きくなるように構成されているため、２輪駆動モードで中間軸１００が回転していても、第２カム部材１０４と共に停止状態を維持する。

２輪駆動モードから４輪駆動モードへ切換える時には、まず第２切換装置２６の同期が開始されることで、リングギア軸５２とリングギア軸５２にスプライン結合している第２カム部材１０４が回転を始め、また、第１カム部材１０２も、コイルスプリング１０６による頂点面１０２ｂと頂面１０４ｂとの摩擦力によって第２カム部材１０４に連れ回りする。

その後、第１アクチュエータ５６によってブレーキ機構１０８を作動して第１カム部材１０２を制動すると、第１カム部材１０２と第２カム部材１０４とは相対回転を始める。

図７は、図３の駆動力断接装置５４の２輪駆動モードから４輪駆動モードへの切換え時の状態を示す説明図であり、図６と同様に、図７（Ａ）は、第１カム部材１０２と第２カム部材１０４の一部を平面に展開して係合状態を示し、図７（Ｂ）は、駆動力断接装置５４の断面図で、図７（Ａ）のＤ−Ｄ断面方向を示している。

図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、第２カム部材１０４は、第２切換装置２６の接続によって、回転速度Ｖ１で回転しているが、第１カム部材１０２は、第１アクチュエータ５６がピストン１１４をＦ方向に押圧することで作動したブレーキ機構１０８によって制動され、回転速度Ｖ１から回転速度Ｖ２に減速する。

第１カム部材１０２と第２カム部材１０４が相対回転することで、頂面１０２ｂと頂面１０４ｂとの係合が外れ、第２カム部材１０４は、コイルスプリング１０６の付勢によって頂面１０４ｂが第１カム部材１０２の底面１０２ｄに当接する方向に移動可能となる。

この状態で、中間軸１００のスプライン１００ｓと第２カム部材１０４の内周側スプライン１０４ｓとの位相が一致している場合、第２カム部材１０４は、頂面１０４ｂが底面１０２ａに当接するまで移動し、第２カム部材１０４の内周側スプライン１０４ｓは、中間軸１００のスプライン１００ｓと結合する。

また、スプライン１００ｓと内周側スプライン１０４ｓとの位相が合っていない場合、第２カム部材１０４は、内周側スプライン１０４ｓの端部がスプライン１００ｓの端部に当接した位置で、第１カム部材１０２と第２カム部材１０４の相対回転によって位相が一致するまで待ち状態となる。

図７は、この待ち状態を示しており、図７（Ｂ）において、第２カム部材１０４は、内周側スプライン１０４ｓの端部がスプライン１００ｓの端部に当接した位置で、第１カム部材１０２方向への移動が停止し、図７（Ａ）においては、第２カム部材１０４の凸部１０４ａは第１カム部材１０２に接触していない。

図８は、図３の駆動力断接装置５４の２輪駆動モードから４輪駆動モードへの切換え時の状態を示す説明図であり、図７と同様に、図８（Ａ）は、第１カム部材１０２と第２カム部材１０４の一部を平面に展開して係合状態を示し、図８（Ｂ）は、駆動力断接装置５４の断面図で、図８（Ａ）のＤ−Ｄ断面方向を示している。

図７に示す状態から、第１カム部材１０２と第２カム部材１０４とが更に相対回転し、中間軸１００のスプライン１００ｓと第２カム部材１０４の内周側スプライン１０４ｓとの位相が合うと、第２カム部材１０４は、第１カム部材１０２に近づくＥ方向に移動可能となる。

図８（Ａ）（Ｂ）においては、第２カム部材１０４は、頂面１０４ｂが、第１カム部材１０２の底面１０２ｄに達する途中の状態であり、頂面１０４ｂの端部が斜面１０２ｃに当接し、第２カム部材１０４の内周側スプライン１０４ｓは、中間軸１００のスプライン１００ｓと結合を開始している。

この状態で、中間軸１００から第２カム部材１０４を介してリングギア軸５２に駆動力が伝達され、第２カム部材１０４は、中間軸１００と同じ回転速度Ｖ３（≒Ｖ１）で回転し、４輪駆動モードに移行する。

その後、第２カム部材１０４の頂面１０４ｂが、第１カム部材１０２の底面１０２ｄに当接するまでに、第１アクチュエータ５６がピストン１１４をＲ方向に退避させることで、ブレーキ機構１０８による第１カム部材１０２の制動を解除する。

図９は、図３の駆動力断接装置５４の４輪駆動モード時の状態（第１切換装置２４の接続状態）を示す説明図であり、図８と同様に、図９（Ａ）は、第１カム部材１０２と第２カム部材１０４の一部を平面に展開して係合状態を示し、図９（Ｂ）は、駆動力断接装置５４の断面図で、図９（Ａ）のＤ−Ｄ断面方向を示している。

図９（Ａ）（Ｂ）に示すように、第２カム部材１０４の頂面１０４ｂが、第１カム部材１０２の底面１０２ｄに当接した時点で、第２カム部材１０４の内周側スプライン１０４ｓは、中間軸１００のスプライン１００ｓと完全に結合し、駆動力断接装置５４は接続を完了する。

第１カム部材１０２は、コイルスプリング１０６の付勢による底面１０２ｄと第２カム部材１０４の頂面１０４ｂとの摩擦力が、中間軸１００との摺動面の摩擦力よりも大きくなるように構成されているため、４輪駆動モードでは、常に第２カム部材１０４及び中間軸１００と同じ回転速度Ｖ３で回転する。

第２カム部材１０４は、２輪駆動状態で中間軸１００とリングギア軸５２間にトルクが作用していない場合、コイルスプリング１０６の付勢によって結合状態を保持し、４輪駆動状態で中間軸１００とリングギア軸５２間にトルクが作用している場合には、更に内周側のスプライン１０４ｓと外周側のスプライン１０４ｔに発生する摩擦力が加わり結合状態を保持する。

また、チェック機構１１６は、第１カム部材１０２が第２カム部材１０４と共に回転速度Ｖ３で回転することで、図４に示すように、ストッパピン１１８に作用する遠心力がスプリング１２０の付勢力を上回り作動状態となっているが、この時点では、第１カム部材１０２と第２カム部材１０４との相対回転の範囲を規制するという機能は使用されていない。

４輪駆動モードから２輪駆動モードへ切換える時には、まず第２切換装置２６を切断し、その後、第１アクチュエータ５６によってブレーキ機構１０８を作動して第１カム部材１０２を制動すると、第１カム部材１０２と第２カム部材１０４とは相対回転、すなわち、第２カム部材１０４側から見ると第１カム部材１０２が反対方向に回転を始める。

図１０は、図３の駆動力断接装置５４の４輪駆動モードから２輪駆動モードへの切換え時の状態を示す説明図であり、図９と同様に、図１０（Ａ）は、第１カム部材１０２と第２カム部材１０４の一部を平面に展開して係合状態を示し、図１０（Ｂ）は、駆動力断接装置５４の断面図で、図１０（Ａ）のＤ−Ｄ断面方向を示している。

第２カム部材１０４は、４輪駆動モードから２輪駆動モードへの切換え時に、第２切換装置２６が切断されても中間軸１００と同じ回転速度Ｖ３で回転しているが、図１０（Ａ）（Ｂ）に示すように、第１アクチュエータ５６によってピストン１１４をＦ方向に押圧してブレーキ機構１０８を作動し第１カム部材１０２を制動すると、第１カム部材１０２は、回転速度Ｖ３から回転速度Ｖ４に減速する。

第１カム部材１０２と第２カム部材１０４とが相対回転することで、第１カム部材１０２の斜面１０２ｃが第２カム部材１０４の頂面１０４ｂの端部を押圧し、第２カム部材１０４は、内周側スプライン１０４ｓと外周側スプライン１０４ｔに発生している摩擦力、及びコイルスプリング１０６の付勢力に抗して、第１カム部材１０２から離れるＧ方向に移動する。

図１１は、図３の駆動力断接装置５４の４輪駆動モードから２輪駆動モードへの切換え完了時の状態を示す説明図であり、図１０と同様に、図１１（Ａ）は、第１カム部材１０２と第２カム部材１０４の一部を平面に展開して係合状態を示し、図１１（Ｂ）は、駆動力断接装置５４の断面図で、図１１（Ａ）のＤ−Ｄ断面方向を示している。

図１１（Ａ）に示すように、図１０の状態から、第１カム部材１０２と第２カム部材１０４とが更に相対回転すると、第２カム部材１０４の凸部１０４ａが第１カム部材１０２の凸部１０２ａに乗り上げ、頂面１０４ｂが頂面１０２ｂに当接する。

第１カム部材１０２と第２カム部材１０４は、頂面１０２ｂと頂面１０４ｂが当接した状態で更に相対回転しようとするが、図１１（Ｂ）に示すように、チェック機構１１６が作動状態でストッパピン１１８が突出しているため、第２カム部材１０４の凸部１０４ａの下部に形成された係止部１０４ｃに係合し、第１カム部材１０２と第２カム部材１０４との相対回転を規制する。

その後、第１アクチュエータ５６がピストン１１４をＲ方向に退避させることで、ブレーキ機構１０８による第１カム部材１０２の制動を解除し、２輪駆動モードとなる。なお、ブレーキ機構１０８の解除は、第２カム部材１０４が移動を開始した後、頂面１０４ｂが第１カム部材１０２の頂面１０２ｂに係合するまでに行っても構わない。

このように、中間軸１００に伝達されたエンジン３２からの駆動力を利用して第２カム部材１０４を移動させ、中間軸１００とリングギア軸５２との連結を、両軸間のトルク伝達がなくなるのを待たずに、強制的に解除することで、ブレーキ機構１０８を作動させる小さな動力（第１アクチュエータ５４）で駆動力を断接でき、２輪駆動モードと４輪駆動モードとを切換えるための駆動力断接装置５６を小型化、低コスト化できる。

図２−４及び図６−１１に示す本実施形態の駆動力断接装置５４は、第１カム部材１０２とブレーキ機構１０８を駆動力の入力側（デフケース軸５０や中間軸１００）に配置しているが、出力側（リングギア軸５２）に配置するような構成も可能である。

図１２は、本発明による駆動力断接装置を配置した４輪駆動車用駆動力伝達装置の第２実施形態を示す説明図であり、ＦＦ車ベースの４輪駆動車に適用した場合である。本実施形態は、図１に示す第１実施形態に対し、本発明の駆動力断接装置が第１切換装置ではなく第２切換装置に備わり、第１切換装置には同期機構と噛み合いクラッチ機構が備わる以外は実質的に同じ構成であるため、図１と異なる部分のみ説明する。

図１２において、本実施形態の駆動力伝達装置２１２は４輪駆動車２１０に設けられ、前輪駆動部２１４、駆動力伝達部２１６、後輪駆動部２１８を備え、前輪駆動部２１４には前輪差動装置２２０、駆動力伝達部２１６には回転差感応型カップリング２２８、後輪駆動部２１８には後輪差動装置２２２を設けている。また、前輪差動装置２２０と駆動力伝達部２１６との間には第１切換装置２２４、後輪差動装置２２２と右後輪２８６との間には第２切換装置２２６を設けている。

本実施形態においては、第１切換装置２２４として同期機構２７８を有する噛み合いクラッチ機構２８０を、第２切換装置２２６として本発明による駆動力断接装置２５４を使用しており、各々第１アクチュエータ２５６、第２アクチュエータ２８２を作動して、２輪駆動モードとなる切断状態と４輪駆動モードにおける接続状態とを切換えることができる。

第１切換装置２２４は、第１実施形態の第１切換装置２４に対して、駆動力断接装置５４に代わり、同期機構２７８と噛み合いクラッチ機構２８０を設けたこと以外は実質的に同じであり、また、同期機構２７８と噛み合いクラッチ機構２８０は、図５に示す構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。

また、第２切換装置２２６は、第１実施形態の第２切換装置２６に対して、同期機構７８と噛み合いクラッチ機構８０に代わり、本発明の駆動力断接装置２５４を設けたこと以外は実質的に同じであり、また、駆動力断接装置２５４は、図２−４に示す構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。

図１３は、本発明による駆動力断接装置を配置した４輪駆動車用駆動力伝達装置の第３実施形態を示す説明図であり、ＦＲ車ベースの４輪駆動車に適用した場合である。本実施形態は、図１２に示す第２実施形態に対し、４輪駆動車が、ＦＦベースからＦＲベースに代わった以外は実質的に同じ構成であるため、機能や動作についての詳細な説明は省略する。

図１３において、本実施形態の駆動力伝達装置３１２は４輪駆動車３１０に設けられ、前輪駆動部３１４、駆動力伝達部３１６、後輪駆動部３１８を備え、前輪駆動部３１４には前輪差動装置３２０、駆動力伝達部３１６には回転差感応型カップリング３２８、後輪駆動部２１８には後輪差動装置３２２を設けている。また、後輪駆動部３１８と駆動力伝達部３１６との間には第１切換装置３２４、前輪差動装置３１４と右前輪３４８との間には第２切換装置３２６を設けている。

本実施形態においては、図１２に示す第２実施形態と同様に、第１切換装置３２４として同期機構３７８を有する噛み合いクラッチ機構３８０を、第２切換装置３２６として本発明による駆動力断接装置３５４を使用しており、各々第１アクチュエータ３５６、第２アクチュエータ３８２を作動して、２輪駆動モードとなる切断状態と４輪駆動モードにおける接続状態とを切換えることができる。

第１切換装置３２４の同期機構３７８と噛み合いクラッチ機構３８０は、図５に示す第１実施形態の構成と同様であり、また、第２切換装置３２６は、図２−４に示す第１実施形態の構成と同様であるため、何れも詳細な説明は省略する。

また、図１３に示すようなＦＲベースの４輪駆動車であっても、図１に示す第１実施形態と同様に、第１切換装置に本発明による駆動力断接装置を使用し、第２切換装置に同期機構と噛み合いクラッチ機構を使用することも可能である。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明は上記の実施形態に限定されず、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値等による限定は受けない。

１０、２１０、３１０：４輪駆動車
１２、２１２、３１２：駆動力伝達装置
１４、２１４、３１４：前輪駆動部
１６、２１６、３１６：駆動力伝達部
１８、２１８、３１８：後輪駆動部
２０、２２０、３２０：前輪差動装置
２２、２２２、３２２：後輪差動装置
２４、２２４、３２４：第１切換装置
２６、２２６、３２６：第２切換装置
２８、２２８、３２８：回転差感応型カップリング
３０：ＥＣＵ
３２：エンジン
３４：変速機
３６：ドライブギア
３８、５８、７０：リングギア
４０、７２：デフケース
４２：左前輪駆動軸
４４：右前輪駆動軸
４６：左前輪
４８、３４８：右前輪
５０：デフケース軸
５２：リングギア軸
５４、２５４、３５４：駆動力断接装置
５６、２５６、３５６：第１アクチュエータ
６０：出力ピニオン
６２：自在継手
６４：プロペラシャフト
６６：自在継手
６８：ドライブピニオン
７４：左後輪駆動軸
７６：右後輪駆動軸
７８、２７８、３７８：同期機構
８０、２８０、３８０：噛み合いクラッチ機構
８２、２８２、３８２：第２アクチュエータ
８４：左後輪
８６、２８６：右後輪
８８、１２２：ハウジング
９０、９２：テーパーローラベアリング
９４：複列アンギュラベアリング
９６、９８：ボールベアリング
１００：中間軸
１０２：第１カム部材
１０４：第２カム部材
１０６：コイルスプリング（付勢部材）
１０８：ブレーキ機構
１１０：ドラム
１１２：摩擦板
１１４：ピストン
１１６：チェック機構
１１８：ストッパピン
１２０：スプリング
１２４、１２６：テーパーローラベアリング
１２８：シフトフォーク
１３０：シフトロッド
１３２：ピニオン

Claims (3)

1. 駆動力を入出力する第１軸と第２軸とを連結及び解放する駆動力断接装置において、
   前記第１軸に回転自在に支持された第１カム部材と、
   前記第２軸と共に回転し、前記第１軸と係脱可能な第２カム部材と、
   前記第２カム部材を前記第１カム部材の方向に押圧する付勢部材と、
   前記第１カム部材の回転を制動し、前記第１カム部材と前記第２カム部材とを相対回転させるブレーキ機構と、
   前記相対回転の範囲を規制するチェック機構と、
   を備えたことを特徴とする駆動力断接装置。
   
2. 請求項１記載の駆動力断接装置において、
   前記第１カム部材は、前記第２カム部材を前記第２軸方向に変位させるカム面を有し、
   前記第２カム部材は、前記相対回転時に、前記カム面に従動して前記第２軸方向に変位することを特徴とする駆動力断接装置。
   
3. 請求項１記載の駆動力断接装置において、前記チェック機構は、前記第１カム部材に作用する遠心力によって作動することを特徴とする駆動力断接装置。

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