JPH06344792A - ハブクラッチ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 前輪車軸とホイールハブの回転差に応じて、
その両者の係合と離脱の切換えが自動的に行なえるハブ
クラッチ装置を提供する。 【構成】 前輪車軸５０に連結する内輪２と、ホイール
ハブ５２に連結する外輪１の間に、ローラ１２を保持す
る保持器８を設け、この保持器８と内輪２を回転方向す
き間を介して連結する。保持器８の一端に、回転抵抗を
発生させる捩りコイルバネ１７を取付け、他端に、一方
向クラッチ１８を介して回転抵抗付与手段２０を連結す
る。前輪車軸がホイールハブに対して回転すると、前進
する場合は、一方向クラッチ１８が空転し、ローラ１２
は前進スタンバイ状態で係合する。逆に後退する場合
は、一方向クラッチ１８がロックし、保持器８に作用す
る回転抵抗により、回転方向すき間の分だけ保持器８の
位相が変化し、ローラ１２が前進方向とは反対方向に係
合状態となる。逆に、ホイールハブの回転が前輪車軸よ
り速いと、外輪がスプラグに対してオーバーランニング
し、係合が外れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、前輪車軸とホイール
ハブとの間で駆動力の伝達と遮断を行なうハブクラッチ
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】パートタイム式の４輪駆動
車には、後輪を常時駆動すると共に、前輪の車軸とホイ
ールハブとの間にハブクラッチ装置を組込み、そのハブ
クラッチ装置によりホイールハブへの駆動力の伝達と遮
断を行なって、４輪駆動と２輪駆動を切換えるようにし
たものがある。

【０００３】従来のハブクラッチ装置には、駆動の切換
え方法として手動式と自動式のものがあるが、いずれも
車軸とホイールハブを単に係合するか、切り離す機能し
かもたされていない。

【０００４】すなわち、従来のハブクラッチ装置は、車
軸の動きに連動するカム機構等の作用によって車軸に嵌
合したスライドギヤを移動させ、そのスライドギヤをホ
イールハブに噛み合せて、車軸とホイールハブを断接す
るようにしているが、ハブクラッチ装置が係合した時は
車軸とホイールハブが直結した４輪駆動状態になるた
め、その状態でタイトコーナー等を旋回した際、前輪と
後輪の間に生じる旋回距離の差によって前後輪間にスリ
ップが生じ、未舗装道路や滑りやすい道路でしか走行す
ることができない。

【０００５】このため、舗装道路等を走行する場合は、
運転者がその都度ハブクラッチ装置の係合を切換えて前
後輪間の連結を切離す必要があり、その駆動の切換え操
作に手間がかかる問題があった。

【０００６】そこで、この発明は、上記の問題を解決
し、前輪車軸とホイールハブの回転差に応じて自動的に
その両者の係合と離脱の切換えができ、直結型でフルタ
イムの４輪駆動走行を可能とするハブクラッチ装置を提
供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明は、前輪車軸に連結する駆動部材と、ホイ
ールハブに連結する従動部材とを内外に回転可能に嵌合
させ、その駆動部材と従動部材の間に保持器を設け、こ
の保持器に設けたポケットに、保持器と駆動部材が正逆
方向に相対回転したときに上記駆動部材と従動部材を係
合させるローラを組込み、上記保持器と駆動部材を回転
方向すき間をもって共回りするように連結し、この保持
器に、それぞれ逆方向で大きさの異なる回転力を付与す
る２つの回転力付与手段と、その回転力の作用方向を駆
動部材の回転方向に対して切換える手段とを連結したの
である。

【０００８】

【作用】上記の構造においては、自動車が前進して前輪
車軸が回転すると、保持器には一方の回転力付与手段の
回転力が作用し、その回転抵抗により、回転方向すき間
の分だけ保持器と駆動部材が相対回転し、ローラが前進
の係合作動状態に移動する。逆に、自動車が後退して車
軸が逆方向に回転すると、切換え手段の作動により回転
力の作用方向が切換り、他方の回転力付与手段の回転力
が作用して保持器と駆動部材が反対方向に相対回転し、
ローラが後退方向で係合作動状態になる。

【０００９】この状態で、車両が旋回すると、前輪と一
体に回るホイールハブが車軸より速く回転するため、従
動部材がローラに対して空回りし、後輪だけの２輪走行
となる。

【００１０】一方、走行中に後輪がスリップすると、減
速するホイールハブに対して車軸の回転が上回るため、
ローラが駆動部材と従動部材を係合させ、前輪に駆動力
が伝わって４輪駆動状態となる。

【００１１】

【実施例】図１乃至図９は、この発明の第１の実施例を
示している。図１は、ハブクラッチ装置を車両の前輪車
輪に装着した状態を示し、この前輪車軸５０には、その
先端部分を除して車体に固定されるナックル５１が嵌合
し、そのナックル５１に、軸受を介してホイールハブ５
２が回転可能に支持されている。このホイールハブ５２
には、ボルトを介してタイヤホイール５３やブレーキ装
置５４等が取付けられる。

【００１２】上記前輪車軸５０の先端部には、セレーシ
ョン溝３２の嵌め合いによって、ハブクラッチ装置Ａの
駆動部材である内輪２が一体に取付けられ、その内輪２
の外側に、軸受３３を介して従動部材となる外輪１が回
転可能に嵌合している。

【００１３】上記外輪１の外側には、軸受３５を介して
外筒３が回転可能に嵌合され、その外筒３の端部が、環
部材１５を介してホイールハブ５２の端面に固定されて
いる。

【００１４】上記外輪１の端面１ａは、外筒３の内側端
面３ａにすき間をもって対向しており、その各端面１
ａ、３ａに、それぞれ係合するトルク伝達用突起４、５
が設けられている。このトルク伝達用突起４、５は、図
３に示すように互いに回転方向遊びＹ（Ｙ＝Ｙ₁ ＋
Ｙ₂ ）をもって配列されており、外輪１と外筒３は、直
接結合せずに回転方向遊びＹをもってトルク伝達するよ
うに形成されている。

【００１５】上記外輪１の内径面には円筒面６が形成さ
れ、それに対向する内輪２の外径面に、所定の間隔をお
いて複数の平坦なカム面７が形成されている。その各カ
ム面７は、外輪１の円筒面６との間で、円周方向の両側
が幅狭になる楔形空間を形成している。

【００１６】また、外輪１と内輪２の間には、軸受３４
を介して環状の保持器８が設けられ、その保持器８に、
内輪２の周壁のピン孔９内を挿通したストッパピン１０
が連結されている。

【００１７】上記保持器８には、周方向にカム面７と同
じ数のポケット１１が形成され、その各ポケット１１
に、ローラ１２と、バネ１３とが組込まれている。この
ローラ１２は、内輪２の各カム面７に対してそれぞれ１
個ずつ組込まれており、保持器８によって周方向に所定
量移動すると、カム面７と円筒面６の間に係合し、外輪
１と内輪２を一体化する。また、バネ１３は、ローラ１
２とポケット１１の側壁との間に組込まれ、ローラ１２
を両側から押圧して円筒面６とカム面７を係合しない中
立位置に保持しようとするが、保持器８が周方向に所定
量移動すると、片側のバネだけがローラ１２に作用し、
ローラを係合面に押圧する。

【００１８】また、内輪２の先端側の端面にはバネ座１
６が形成され、そのバネ座１６と内輪２の内径面との間
に捩りコイルバネ１７が組込まれている。この捩りコイ
ルバネ１７は、一端がバネ座１６に係止され、他端が保
持器８に係止されており、そのバネ力により保持器８を
回転方向とは逆方向に回転させる付勢力を与えている
（この捩りコイルバネ１７が一方の回転力付与手段とし
て作用する）。

【００１９】一方、上記保持器８の後端部は後方に延長
され、その延長腕１４が、一方向クラッチ１８を構成し
ており、その一方向クラッチ１８に、入力リング１９を
介して他方の回転力付与手段を構成する回転抵抗付与手
段２０が連結されている。

【００２０】一方向クラッチ１８は、図６に示すよう
に、入力リング１９に圧入するクラッチ外輪２１の内周
に、周方向に一定間隔で複数の傾斜カム面２２を形成
し、そのクラッチ外輪２１と保持器８の延長腕１４との
間に環状の保持器２３を設け、その保持器２３に設けた
ポケットに、係合子としての小ローラ２４と、その小ロ
ーラ２４を傾斜カム面２２と延長腕１４の表面に押し付
けるバネ２５とを組み込んで構成されている。

【００２１】上記の一方向クラッチ１８では、内輪２を
介して保持器８が図６の矢印イ方向に回転すると、ロー
ラ２４がカム面２２と延長腕１４の間に噛み込み、保持
器８と回転抵抗付与手段２０を入力リング１９を介して
一体化する。逆に、保持器８が図６の矢印ロ方向に回転
すると、ローラ２４の係合が切れ、保持器８と入力リン
グ１９が切り離される。

【００２２】また、上記回転抵抗付与手段２０は、図２
に示すように、入力リング１９と、ナックル５１に設け
た溝に回転方向にのみ固定される抵抗体ケース２６とを
備え、入力リング１９に設けたフランジ１９ａを、抵抗
体ケース２６とトルク調整部材２７の間で抵抗体２８、
２８を介して擦り合わせ、その擦り合わせ部２９を、ト
ルク調整部材２７と止め輪３０の間に組込んだバネ３１
により押圧して構成されている。

【００２３】上記バネ３１のバネ力は、擦り合わせ部２
９に所定の摩擦力を生じさせる大きさに設定され、この
摩擦力により擦り合わせ部２９に引きずりトルクを生じ
させており、この引きずりトルクによって、保持器１８
と一体に回転しようとする入力リング１９に対してその
回転を遅れさせる抵抗力を与えている。

【００２４】また、上記擦り合わせ部２９で生じる回転
抵抗Ｐ₁ は、上述した捩りコイルバネ１７のバネ力によ
って保持器８に加わる回転抵抗Ｐ₂ よりも大きく設定さ
れ、かつ、前輪車軸５０に駆動経路から作用する回転抵
抗Ｐ₃ よりも小さく設定されており、Ｐ₂ ＜Ｐ₁ ＜Ｐ₃
の関係をもつように設定されている。これにより、一方
向クラッチ１８が噛み合って保持器８と入力リング１９
が共回りした場合、擦り合わせ部２９による回転抵抗が
捩じりコイルバネ１９による回転抵抗に打ち勝ち、保持
器８の位相を逆方向に切換えることになる。

【００２５】また、図４に示すように、保持器８に連結
するストッパピン１０は、内輪２の周壁のピン孔９に対
して回転方向すき間Ｘをもって遊嵌されている。この回
転方向すき間Ｘは、保持器８の内輪２に対する遅れ角を
決めるもので、その大きさは、ローラ１２がカム面７と
円筒面６の中立位置から係合位置に接触するまでの距離
よりも大きく設定されている。

【００２６】この実施例の回転伝達装置は、上記のよう
な構造であり、図１に示すように内輪２を前輪車軸５０
に連結し、外輪１と、ホイールハブ５２に固定した外筒
３とをトルク伝達用突起４、５を介して連結して装着す
る。この場合、車両の前進走行時における内輪２の回転
方向が、一方向クラッチ１８が切れる方向（図６の矢印
ロ方向）に一致し、後退時における回転方向が、一方向
クラッチ１８の噛み込む方向（図６の矢印イ方向）に一
致するように設定する。

【００２７】上記の装着状態で自動車が前進走行する
と、前輪車軸５０の駆動により内輪２が回転を始める。

【００２８】また、保持器８は、捩りコイルバネ１７の
付勢力によって回転するが、この回転方向では一方向ク
ラッチ１８が空転状態になるため、回転抵抗付与手段２
０の入力リング１９は、抵抗体ケース２６やバネ３１と
共に停止状態におかれる。

【００２９】上記とは逆に、自動車が後退する場合は、
内輪２が回転を始めると、保持器８は、捩りコイルバネ
１７の付勢力により内輪２と同時に回転するが、この回
転方向は一方向クラッチ１８がロック状態となるため、
保持器８と入力リング１９が一体に回転する。このと
き、入力リング１９が連結する擦り合わせ部２９の回転
抵抗Ｐ₁ を、捩りコイルバネ１７による回転抵抗Ｐ₂ よ
りも大きく設定してあるので、回転抵抗付与手段２０の
抵抗により保持器８は減速し、ローラ１２を図９に示す
ように上記とは反対方向に移動させて円筒面６とカム面
７の間に係合状態でスタンバイさせる。その後は、擦り
合わせ部２９の回転抵抗を受けながら保持器８が回転
し、ローラ１２のスタンバイ状態を保持する。

【００３０】このようにローラ１２の位相を変化させる
保持器８には、自動車の前進走行時は一方向クラッチ１
８が空転して捩りコイルバネ１７の抵抗だけが作用し、
後退時では擦り合わせ部２９のすべり抵抗が捩りコイル
バネ１７に打ち勝って作用する。このため、前進時に、
前輪車軸５０と共に内輪２が回転しても軸受や擦り合わ
せ部２９などからの発熱がなく、擦り合わせ部２９の摩
耗も抑制される。

【００３１】上記のようにローラ１２が係合位置にスタ
ンバイした状態では、自動車がスリップせずに前進又は
後退している間は、外輪１と内輪２が同速度で回転し、
ローラ１２がスタンバイ状態で維持されるため、内輪２
から外輪１に駆動力が伝わらず、見かけ上後輪だけの２
輪走行になる。（なお、実際には走行中後輪にわずかな
スリップが伴なうため、前輪へのトルク配分はある。） 自動車が旋回して舵角をもつと、前輪に連結する外輪１
が内輪２よりも速く回転するため、外輪１がローラ１２
に対してオーバランニングする。このため、前輪と後輪
は切り離されて回転し、タイトコーナでのブレーキング
現象が生じない。

【００３２】一方、前進後退の走行中、後輪がスリップ
すると、車速の低下に伴って減速する前輪に対して、前
輪車軸５０に連結する内輪２の回転が上回るため、ロー
ラ１２が円筒面６とカム面７に係合し、外輪１と内輪２
が一体化される。これにより、前輪に駆動力が加わり、
４輪駆動状態に切換わる。

【００３３】なお、この実施例では、外輪１をホイール
ハブ５２に直接固定せず、トルク伝達用突起４、５によ
り回転方向遊びＹをもってトルク伝達をするようにして
いるが、これは、前輪車軸５０とホイールハブ５２の間
に回転方向遊びを設けたことと同じであり、次のような
働きがある。

【００３４】車両を前進走行後、坂道等に停止させる
と、ローラ１２は前進方向でスタンバイ状態となるが、
車両が坂道の傾きによって自然に後退した場合、前輪車
軸５０が停止した状態でホイールハブ５２だけが後退方
向に回転する。このときローラ１２は前進方向にスタン
バイ状態のまま回されるために、その状態でハンドル操
作等した場合に、タイトコーナーのブレーキング現象が
発生する不具合がある。

【００３５】これに対して、外輪１とホイールハブ５２
の間（すなわち、車軸５０とホイールハブ５２の間）に
回転方向遊びＹがあると、停止した車軸５０に対してホ
イールハブ５２が後退回転しても、その遊びＹの分だけ
ホイールハブ５２が回転する間に前輪車軸５０がプロペ
ラシャフトにより回されるため、ローラ１２は前進方向
のスタンバイ状態から後退方向のスタンバイ状態に切換
わる。したがって、外輪１がローラ１２に対してオーバ
ーランニング可能となり、上記のようなタイトコーナー
のブレーキング現象の発生が防止される。

【００３６】図１０及び図１１は第２の実施例を示す。
この例では、上述した第１の実施例の構造において各カ
ム面７と円筒面６の間に２個のローラ４１、４２を配置
し、その両ローラ４１、４２の間に、両ローラを離れる
方向に付勢するバネ４３を組込んでいる。

【００３７】上記の構造では、図１０に示すように内輪
２が矢印方向に回転すると、減速する保持器４４は、一
方のローラ４１を係合位置から切り離すと共に、バネ４
３を介して他方のローラ４２を付勢し、そのローラ４２
を係合位置に押し付ける。

【００３８】

【効果】以上のように、この発明のハブクラッチ装置
は、機械式クラッチの係合とフリーランニングを利用
し、前輪車軸とホイールハブとの間の回転差に応じて自
動的に両者の係合と離脱を切換えるので、４輪直結状態
でタイトコーナーを旋回してもブレーキング現象を引き
起こすことがなく、フルタイムで直結型の４輪駆動を実
現できる。

【００３９】また、係合子を常に係合作動状態におくの
で、車輪のスリップ等により車軸とホイールハブとの間
にわずかでも回転差が生じると、瞬時に係合子を係合さ
せることができ、応答性のよい駆動力の切換えと強力な
駆動力の伝達が行なえる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例を示す一部縦断正面図

【図２】同上の要部の拡大断面図

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図

【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図

【図５】図２のＶ−Ｖ線からみた図

【図６】一方向クラッチを示す断面図

【図７】図２のＶＩＩ−ＶＩＩ線の断面図

【図８】前進時のローラの作動状態を示す断面図

【図９】後退時のローラの作動状態を示す断面図

【図１０】第２実施例を示す断面図

【図１１】同上の逆方向への係合状態を示す断面図

【符号の説明】

１ 外輪 ２ 内輪 ３ 外筒 ４、５ トルク伝達用突起 ６ 円筒面 ７ カム面 ８ 保持器 １１ ポケット １２ ローラ １３ バネ １７ 捩りコイルバネ １８ 一方向クラッチ １９ 入力リング ２０ 回転抵抗付与手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前輪車軸に連結する駆動部材と、ホイー
   ルハブに連結する従動部材とを内外に回転可能に嵌合さ
   せ、その駆動部材と従動部材の間に保持器を設け、この
   保持器に設けたポケットに、保持器と駆動部材が正逆方
   向に相対回転したときに上記駆動部材と従動部材を係合
   させるローラを組込み、上記保持器と駆動部材を回転方
   向すき間をもって共回りするように連結し、この保持器
   に、それぞれ逆方向の回転力を付与する２つの回転力付
   与手段と、その回転力の作用方向を駆動部材の回転方向
   に対して切換える手段とを連結したハブクラッチ装置。
2. 【請求項２】 上記従動部材とホイールハブの連結部
   に、上記保持器と駆動部材間の回転方向すき間よりも大
   きな回転方向遊びを設けた請求項１に記載のハブクラッ
   チ装置。