JPH0811568A - 回転伝達装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 入力側と出力側の回転差に応じて、その両者
の係合と離脱の切換えを自動的に行なう回転伝達装置に
おいて、過大トルクの作用によるクラッチの作動不良を
なくすようにする。 【構成】 前輪車軸Ｂに連結する内輪２と、ホイールハ
ブＣに連結する外輪１の間に、スプラグ２０の大径保持
器１２と小径保持器１３を設け、大径保持器１２と内輪
２を回転方向すき間を介して連結する。両保持器１２、
１３の一端に、回転抵抗を発生させるスイッチバネ２７
を、他端に、クラッチバネを介して回転抵抗付与手段２
９を連結する。外輪１とホイールハブＣの間に外筒３を
介在させ、その外筒３の先端部にトルク伝達リング５を
締め代をもって圧入する。外輪１から過大なトルクが作
用すると、リング５と外筒３のはめ合い面が滑り、伝達
するトルク量を許容値内に抑える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、４輪駆動車の駆動経
路上や前輪のホイールハブと車輪との間で駆動力の伝達
と遮断を切換える回転伝達装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】４輪駆動車の駆動経路において、駆動力
の伝達と遮断を機械式クラッチによって切り換えるよう
にした回転伝達装置として、特開平５−１１８３５８号
により提案されたものがある。

【０００３】この装置は、図１０に示すように、従動側
となる外輪５１と、駆動側となる内方部材５２とを内外
に回転可能に嵌合させ、その外輪５１と内方部材５２の
間に、大径保持器５３と小径保持器５４を設け、この両
保持器５３、５４に設けたポケットに、外輪５１と内方
部材５２を係合させる係合子としてのスプラグ５５を組
込んでいる。

【０００４】また、大径保持器５３を、ピン５６を介し
て内方部材５２及び小径保持器５４に回転方向すき間を
もって連結し、そのピン５６に連結した筒部材６０に、
大径保持器５３に対して一方向の回転力を与える弾性部
材５７を連結している。

【０００５】さらに、上記筒部材６０の端部に、一方向
クラッチ５８を介して上記弾性部材５７とは逆方向の回
転抵抗を生じる回転抵抗付与手段５９を連結し、内方部
材５２の回転方向が変化すると一方向クラッチ５８が作
動し、大径保持器５３に対する回転力の作用方向を切換
えるようにしている。

【０００６】上記構成において、内方部材５２が回転す
ると、伝達装置の内部において内方部材５２と小径保持
器５４が回転し始めるのに対して、大径保持器５３は、
弾性部材５７の付勢力によって内方部材５２と小径保持
器５４に対して回転が遅れ、スプラグ５５を係合スタン
バイ位置に傾斜させる。

【０００７】一方、内方部材５２が上記と逆方向に回転
すると、一方向クラッチ５８がロックすることにより回
転抵抗付与手段５９の回転抵抗が大径保持器５３に作用
し、大径保持器５３は内方部材５２と小径保持器５４に
対して逆方向に回転が遅れる。その結果、上記とは反対
の係合スタンバイ位置にスプラグ５５を傾斜させる。

【０００８】このように、上記提案の回転伝達装置は、
入力軸（内方部材）の回転方向によって、スプラグ５５
の傾斜を切り換え、内方部材５２と外輪５１の係合と空
転の機能を車両の進行方向に対して準備する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構造で
成る回転伝達装置においては、内方部材５２や外輪５１
の径寸法、スプラグ５５の数などから負荷できる許容強
度が決まり、これに潤滑構造などの各種の要因を考慮し
て定格トルクが決定されている。

【００１０】ところが、実際の４輪駆動車の走行におい
ては、予期できない負荷や衝撃が加わることが多くあ
り、定格トルクを越える大きな駆動力が駆動系に加わる
ことがある。

【００１１】このように定格トルクを越える駆動力が回
転伝達装置に作用した場合、その力はスプラグ５５に集
中することになり、スプラグ５５が大きく傾くことによ
って内方部材５２に固定された小径保持器５４に大きな
負荷が加わる。そして、この負荷が許容値を越えると、
クラッチが作動しなくなる場合がある。

【００１２】このため、車両に装着される上記回転伝達
装置には、定格トルクを越える大きなトルクが作用した
場合にその過大トルクを有効に遮断でき、構成部品を安
定して保護できる安全機能が求められる。

【００１３】この発明は、このような安全機能を発揮で
きる回転伝達装置を提供することを目的としている。

【００１４】

【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、入力部材に連結する駆動部材と、出力
部材に連結する従動部材とを回転可能に嵌合させ、その
駆動部材と従動部材の間に、第一保持器と、駆動部材に
保持される第二保持器を設け、この両保持器に対向して
設けたポケットに、両保持器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する係合子を組込
み、上記第一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、この第一保持器に、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、上記出力部材と従動部材の連結
部に、従動部材に所定のトルクが作用したときに出力部
材と従動部材を相対回転させるトルクリミッタを組込ん
だのである。

【００１５】なお、上記の構造において、トルクリミッ
タを、出力部材と従動部材の連結部に介在する中間部材
と、その中間部材と従動部材の一方に締め代をもって圧
入され、他方に回転方向遊びをもって連結するトルク伝
達リングとから形成し、そのリングの回転方向遊びを、
第一保持器と駆動部材間の回転方向すき間よりも大きく
設定するようにしてもよい。

【００１６】

【作用】上記の構造においては、トルクリミッタが伝達
できる上限トルクを、回転伝達装置の定格トルクに一致
させることにより、定格トルクを越える駆動力が装置に
加わった場合、トルクリミッタが従動部材と出力部材を
切離し、装置に過大な負荷が作用することを防止する。

【００１７】一方、装置に作用する駆動力が定格トルク
を下回る場合は、トルクリミッタを介してトルクが出力
部材に伝達され、機械式クラッチの作動により入力部材
と出力部材の間で駆動理恵力の伝達と遮断が切り換えら
れる。

【００１８】

【実施例】図１乃至図９は、この発明の実施例を示して
いる。図１は、回転伝達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Ｂには、車体に固定される
ナックルＤが嵌合し、そのナックルＤに、軸受を介して
ホイールハブＣが回転可能に支持されている。

【００１９】上記前輪車軸Ｂの先端部には、図２に示す
ようにセレーション溝の嵌め合いによって、回転伝達装
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。

【００２０】上記外輪１の外側には、外筒３が回転可能
に嵌合され、その外筒３の端部が、ボルト４を用いてホ
イールハブ５２の端面に固定されている。

【００２１】上記外筒３の先端側の内径面には、トルク
伝達リング５が所定の締め代δをもって圧入されてい
る。このリング５は、図２及び図３に示すように、外径
面が外筒３に嵌め合わされる円筒面６となっており、内
径部に、外輪１と摺接してその回転を案内する案内面７
が形成されている。

【００２２】また、上記案内面７には、円周方向に複数
のトルク伝達溝８が形成され、外輪１の外周面に、その
各溝８に嵌まり込む複数のトルク伝達突起９が形成され
ている。このトルク伝達突起９とトルク伝達溝８は、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、直接係合せずに回転方向
遊びＹをもってトルク伝達するようになっている。

【００２３】また、上記リング５の外径面は、外筒３と
一体に固着されるような過大な締め代でもって圧入され
ているのではなく、後述するように所定の大きさのトル
クが嵌め合い部に作用した場合、外筒３とリング５が相
対回転するような嵌合強度で外筒３に嵌め込まれてい
る。

【００２４】上記外輪１の内径面と内輪２の外径面に
は、図２及び図４に示すように、同芯の円筒面１０、１
１が形成され、その両円筒面１０、１１の間に、大径保
持器１２と小径保持器１３が組込まれている。

【００２５】上記大径保持器１２は、後端部に延長腕１
４が一体に形成され、その延長腕１４が軸受の案内によ
り外輪１と内輪２に対して回転自在に支持されている。

【００２６】一方、小径保持器１３は、前端部に、内径
側に向かって屈曲する屈曲部１５が形成され、その屈曲
部１５が内輪２の端面に止め輪１６によって固定されて
いる。

【００２７】また、上記大径保持器１２と小径保持器１
３の周面には、図４及び図７に示すように、径方向に対
向して複数のポケット１８、１９が形成され、その各ポ
ケット１８、１９に、係合子としてのスプラグ２０と、
スプラグ２０を保持するバネ２１とが組込まれている。

【００２８】このスプラグ２０は、外径側と内径側に、
スプラグの中心線上に曲率中心をもつ左右対称形の円弧
面２２と２２ａが形成され、左右の両方向に所定角度傾
くと両円筒面１０、１１と係合し、外輪１と内輪２を一
体化する。また、バネ２１は、大径保持器１２に一端が
支持されてスプラグ２０を両側から押圧し、各スプラグ
２０を円筒面１０、１１と係合する位置に保持してい
る。

【００２９】上記小径保持器１３の前端部には、図５に
示すようにストッパピン２３が取付けられ、そのストッ
パピン２３が大径保持器１２に設けた角孔２４に嵌合し
ており、この角孔２４の周壁とピン２３との間に回転方
向すき間Ｘが設けられている。

【００３０】また、上記大径保持器１２及び小径保持器
１３の周面には、それぞれ径方向に貫通するスリット２
５、２６が形成され、そのスリット２５、２６に、Ｃ字
形のリング形状をしたスイッチバネ２７の両端部が係合
している。このスイッチバネ２７は、周方向に縮められ
た状態でセットされ、一端を大径保持器１２に、他端を
小径保持器１３に押し付けて取付けられており、そのバ
ネ力によって両保持器１２、１３に円周方向の力を与え
ている。この力により大径保持器１２は、一方向の回転
力を受け、角孔２４の周壁が小径保持器１３に圧入した
ストッパピン２３に当接する位置まで回転する。

【００３１】また、上記ストッパピン２３と角孔２４の
間の回転方向すき間Ｘは、図７及び図８に示すようにス
プラグ２０が傾いて円筒面１０、１１に噛み合い状態と
なるような大きさに設定され、上述したトルク伝達溝８
と突起９間の回転方向遊びＹよりも小さく（Ｘ＜Ｙ）設
定されている。

【００３２】一方、上記大径保持器１２の延長腕１４の
後端部には、大径保持器１２と後述する回転抵抗付与手
段２９の連結を切換えるクラッチバネ２８が組込まれて
いる。

【００３３】このクラッチバネ２８は、図２及び図６に
示すように、回転抵抗付与手段２９の入力リング３０
と、大径保持器１２の延長腕１４とをまたぐように巻き
コイルを連続させたコイルバネで形成され、そのコイル
バネの一端が入力リング３０の孔３１に係合している。
また、コイルバネの他端側の巻きコイルは、大径保持器
１２の延長腕１４に弱い締まり嵌め状態で嵌合してお
り、大径保持器１２が巻きコイルを締め込む方向に回転
すると、コイルバネが大径保持器１２に締まり込むよう
になっている。

【００３４】上記のクラッチバネ２８では、内輪２を介
して大径保持器１２が図６の矢印イ方向に回転すると、
コイルバネ３８が締まり込んで大径保持器１２と入力リ
ング３０を一体化し、逆に、大径保持器１２が図６のロ
方向に回転すると、コイルバネの巻きコイルが緩み、大
径保持器１２と入力リング３０を切離すように設定され
ている。

【００３５】上記回転抵抗付与手段２９は、図２に示す
ように、内輪２に嵌合する入力リング３０の外側に抵抗
体ケース３２を配置し、その入力リング３０と抵抗体ケ
ース３２に軸方向に対向するフランジ３３、３４を形成
している。

【００３６】上記抵抗体ケース３２は、ナックルＤの先
端部に設けたキー溝３５にキー３６を介して係合してお
り、ナックルＤに対して軸方向にスライド可能な状態で
回り止めされている。

【００３７】上記入力リング３０のフランジ３３の両側
には抵抗体３７、３８が挿入され、そのフランジ３３
を、フランジ３３と止め輪３９との間に組込んだ皿バネ
などの弾性部材４０により軸方向に押圧し、抵抗体ケー
ス３２のフランジ３４に向かって圧着させている。

【００３８】上記弾性部材４０のバネ力は、上記の圧着
によって入力リング３０のフランジ３３の摺接部に所定
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、大径保持器１２と一体に回転しようとする入力リ
ング３０に対してその回転を遅れさせる減速力を与えて
いる。ここで、入力リング３０に加えられる減速力は、
スイッチバネ２７のバネ力によって大径保持器１２に加
わる回転力よりも大きくなるように設定されている。

【００３９】この実施例の回転伝達装置Ａ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Ｂ
に連結し、外輪１とホイールハブＣを外筒３を介して連
結して装着するが、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、クラッチバネ２８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、クラッチバネ２８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。

【００４０】また、上記外筒３とトルク伝達リング５の
はめ合い面の伝達トルク（以下これをリミッタトルクと
いう）Ｔを、回転伝達装置Ａの定格トルクと一致するよ
うに設定する。

【００４１】このようなはめ合い面のリミッタトルクＴ
は、リング５を圧入した際、締め代δで決定されるはめ
合い面圧をＰ、はめ合い面の摩擦係数をμとした場合、 Ｔ＝μＰπＬＤ／２ の式で表わすことができる。ここで、Ｌは、図２に示す
ようにはめ合い面の幅寸法、Ｄは、はめ合い面の径寸法
である。これにより、上記の式において、リミッタトル
クＴが定格トルクと一致するように、Ｌ又はＤの寸法値
か、はめ合い面の締め代δを調節するようにする。

【００４２】いま、上記の装着状態で自動車が前進走行
すると、前輪車軸Ｂの駆動により内輪２が回転を始め、
その内輪２と一体になった小径保持器１３が同時に回転
を始める。また、大径保持器１２は、スイッチバネ２７
の付勢力によって回転するが、この回転方向ではクラッ
チバネ２８が空転状態になるため、回転抵抗付与手段２
９の入力リング３０は、停止状態におかれる。

【００４３】上記とは逆に、自動車が後退する場合は、
内輪２と小径保持器１３が回転を始め、大径保持器１２
は、スイッチバネ２７の付勢力により小径保持器１３と
同時に回転するが、この回転方向はクラッチバネ２８が
ロック状態となるため、大径保持器１２と入力リング３
０が一体に回転する。このとき、入力リング３０に加わ
る回転抵抗を、スイッチバネ２７による回転力よりも大
きく設定してあるので、回転抵抗付与手段２９の抵抗に
より大径保持器１２は減速し、スプラグ２０を上記とは
反対方向に傾かせて図８のように後退方向の係合状態で
スタンバイさせる。その後は、回転抵抗を受けながら大
径保持器１２が回転し、スプラグ２０のスタンバイ状態
を保持する。

【００４４】このようにスプラグ２０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、
スプラグ２０はスタンバイ状態で維持される。（なお、
厳密に言えば、直進走行中前後輪と路面間にスリップが
あるため、内外輪間に回転差が生じ、４輪駆動にな
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がスプラグ２
０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。

【００４５】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Ｂに連結する内輪２の回転が上回るため、図７に
示すようにスプラグ２０が円筒面１０、１１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。

【００４６】上記のような駆動力の伝達状態において
は、前輪車軸Ｂから内輪２、スプラグ２０、外輪１へと
トルクが伝達され、そのトルクが、外輪１のトルク伝達
突起９を介してリング５に伝わり、さらにはめ合い面を
経て外筒３とホイールハブＣへ伝達される。

【００４７】この場合、はめ合い面のリミッタトルクＴ
を越える過大なトルクが外輪１に作用すると、はめ合い
面に滑りが生じてリング５と外筒３が相対回転し、リミ
ッタトルクＴ以上のトルクが外筒３に伝達されない。こ
のため、スプラグ２０が所定角度以上に傾動することが
なくなり、小径保持器１３に加わる負荷が許容値内に制
御される。

【００４８】一方、外輪１に作用するトルクがリミッタ
トルクＴを下回る範囲では、はめ合い面に滑りが生じ
ず、リング５を介して外筒３にトルクが伝達される。

【００４９】図９は、上記した伝達トルクとリミッタト
ルクＴに関係を模式的に示したものである。

【００５０】ここで、入力トルクをＴin、出力トルクを
Ｔout とした場合、車両が正常に通常走行している時は
Ｔout ＝Ｔinとなり、衝撃などによって極端に大きなト
ルクが駆動系に加わった場合にはＴout ＝Ｔとなり、リ
ミッタトルク以下でのトルクの伝達が保持される。

【００５１】ところで、上記のように回転伝達装置を４
輪駆動車に組込んだ構造では、車両を前進走行後、坂道
等に停止させると、スプラグ２０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Ｂよりも先にホイールハブＣが後退
方向に回転する場合がある。このとき、スプラグ２０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場合がある。

【００５２】これに対して、実施例のように外輪１とリ
ング５の間（すなわち、車軸ＢとホイールハブＣの間）
に回転方向遊びＹを設けておくと、停止した車軸Ｂに対
してホイールハブＣが後退回転しても、その遊びＹの分
だけホイールハブＣが回転する間に前輪車軸Ｂがプロペ
ラシャフトにより回されるため、スプラグ２０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がスプラグ２０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。

【００５３】なお、上記の実施例では、外輪と内輪を係
合する係合子として正逆方向に係合するスプラグを示し
たが、回転の一方向だけに係合するスプラグを左右対称
に配列して使用するようにしてもよい。

【００５４】

【効果】以上のように、この発明は、従動部材と出力部
材の間にトルクイリミッタを介在させ、過大なトルクが
作用した時に従動部材と出力部材を相対回転するように
したので、クラッチが作動しなくなることが無くなり、
安全で安定した回転伝達を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図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線に沿った断面図

【図６】（ａ）はクラッチバネを示す正面図、（ｂ）は
その断面図

【図７】前進時のスプラグの作動状態を示す断面図

【図８】後退時のスプラグの作動状態を示す断面図

【図９】トルクの伝達状態を示す図表

【図１０】従来例を示す断面図

【符号の説明】

１ 外輪 ２ 内輪 ３ 外筒 ５ トルク伝達リング ８ トルク伝達溝 ９ トルク伝達突起 １０、１１ 円筒面 １２ 大径保持器 １３ 小径保持器 １８、１９ ポケット ２０ スプラグ ２７ スイッチバネ ２８ クラッチバネ ２９ 回転抵抗付与手段 ３０ 入力リング Ａ 回転伝達装置 Ｂ 前輪車軸 Ｃ ホイールハブ Ｄ ナックル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力部材に連結する駆動部材と、出力部
   材に連結する従動部材とを回転可能に嵌合させ、その駆
   動部材と従動部材の間に、第一保持器と、駆動部材に保
   持される第二保持器を設け、この両保持器に対向して設
   けたポケットに、両保持器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する係合子を組込
   み、上記第一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、この第一保持器に、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回転伝達装置において、上記出
   力部材と従動部材の連結部に、従動部材に所定のトルク
   が作用したときに出力部材と従動部材を相対回転させる
   トルクリミッタを組込んだことを特徴とする回転伝達装
   置。
2. 【請求項２】 上記トルクリミッタが、出力部材と従動
   部材の連結部に介在する中間部材と、その中間部材と従
   動部材の一方に締め代をもって圧入され、他方に回転方
   向遊びをもって連結するトルク伝達リングとから形成さ
   れ、そのリングの回転方向遊びを、上記第一保持器と駆
   動部材間の回転方向すき間よりも大きく設定したことを
   特徴とする請求項１に記載の回転伝達装置。