JP2017187114A - ４輪駆動車両のトランスファ - Google Patents

Abstract

【課題】潤滑必要箇所への潤滑油の供給を十分に行うことができると共に攪拌損失を抑制する。
【解決手段】駆動源から主駆動輪へ伝達される駆動力の一部が入力される入力軸１１０と、プロペラシャフトを駆動するためのリングギヤ１２０と、入力軸１１０とリングギヤ１２０との間の駆動力の伝達と遮断とが切り替え可能なドグクラッチ１３０と、を備え、ドグクラッチに作用するリターンスプリング１５０が入力軸１１０に外嵌された４輪駆動車両のトランスファにおいて、入力軸１１０には、リターンスプリング１５０の一端を支持するシム１０４が同軸で、一体回転するように設けられ、シムの最外径Dは、リターンスプリング１５０の最外径dよりも大きく、潤滑油の油面Lがシム１０４の最外径とリターンスプリング１５０の最外径との間に位置するように設定されている。
【選択図】図６

Description

本発明は、４輪駆動車両のトランスファ、より詳しくは、４輪駆動状態と２輪駆動状態とを選択的に切り替え可能なトランスファに関する。

駆動源から左右の主駆動輪へ駆動力を伝達する２輪駆動状態と、その駆動源から左右の副駆動輪へも駆動力を伝達する４輪駆動状態とが選択的に実行される４輪駆動車両において、その２輪駆動状態から４輪駆動状態とする場合には、駆動源から左右の主駆動輪へ伝達される駆動力の一部をプロペラシャフトを介して左右の副駆動輪へ出力するための４輪駆動車両のトランスファが知られている。例えば、特許文献１参照。

上記特許文献１の４輪駆動車両のトランスファでは、プロペラシャフトを駆動するためのリングギヤと、駆動源から主駆動輪へ伝達される駆動力の一部が入力される入力軸と、その入力軸とリングギヤとの間を断接するドグクラッチとが備えられている。そして、２輪駆動状態ではドグクラッチによりその入力軸とリングギヤとの間が解放され、４輪駆動状態ではドグクラッチによりその入力軸とリングギヤとの間が接続され、プロペラシャフトを介して副駆動輪へも駆動力が伝達されるようになっている。

特開２０１５−１９３３６８号公報

ところで、上記のような４輪駆動車両のトランスファでは、その内部で潤滑が必要な箇所に対する潤滑油の供給は、リングギヤ（ドライブギヤ）に駆動されるプロペラシャフトのピニオンギヤ（ドリブンギヤ）によって、トランスファケース内に溜められている潤滑油を掻き揚げ、この潤滑油をドリブンギヤの回転による遠心力により飛散させることによって行われている。

しかしながら、このようなプロペラシャフトのドリブンギヤによる掻き揚げを利用して潤滑油を供給する形式では、２輪駆動状態においてプロペラシャフトの駆動が停止されると、ドリブンギヤによる掻き揚げも停止されるので、必要箇所への潤滑油の供給が不足するおそれがあるという問題があった。

また、ドグクラッチが入力軸と共に回転するコイル状のリターンスプリングを具える場合、このリターンスプリングがトランスファケース内に溜められている潤滑油に浸かると、リターンスプリングは車両の走行中は常に回転しているので、リターンスプリングによる潤滑油の攪拌損失が大きくなるという問題もあった。

本発明は、上記の問題を解消すべく為されたものであり、その目的とするところは、トランスファケース内での潤滑必要箇所への潤滑油の供給を十分に行うことができると共に攪拌損失を抑制することができる４輪駆動車両のトランスファを提供することにある。

上記目的を達成するための、本発明に係る４輪駆動車両のトランスファの
一形態は、
駆動源から主駆動輪へ伝達される駆動力の一部が入力される入力軸と、
プロペラシャフトを駆動するためのリングギヤと、
当該入力軸とリングギヤとの間の駆動力の伝達と遮断とが切り替え可能なドグクラッチと、を備え、当該ドグクラッチに作用するリターンスプリングが前記入力軸に外嵌された４輪駆動車両のトランスファにおいて、
前記入力軸には、前記リターンスプリングの一端を支持するシムが同軸で、一体回転するように設けられ、
当該シムの最外径は、前記リターンスプリングの最外径よりも大きく、潤滑油の油面が前記シムの最外径と前記リターンスプリングの最外径との間に位置するように設定されていることを特徴とする。

このように構成された本発明に係る４輪駆動車両のトランスファによれば、ドグクラッチが切り替えられて駆動源からプロペラシャフトへの駆動力の伝達が遮断されているときは、入力軸に同軸で一体回転するように設けられたシムであって、その最外径が、前記リターンスプリングの最外径よりも大きく潤滑油の油面が両最外径の間に位置するように設定されているシムによって潤滑油が掻き揚げられるので、トランスファケース内での潤滑必要箇所への潤滑油の供給が行なわれる。また、潤滑油の油面は両最外径の間、すなわち、リターンスプリングの最外径とシムの最外径との間に位置するように設定されているので、リターンスプリングは潤滑油に浸かることがなく、リターンスプリングによる攪拌損失が抑制される。

ここで、好適には、前記シムの上方に位置する、トランスファケースの内表面に、前記入力軸の軸心を含む平面方向に延在する潤滑油供給溝が形成されてもよい。

この構成によれば、シムによって掻き揚げられて潤滑油供給溝内に飛散供給された潤滑油が、潤滑油供給溝に案内されてオイルシール近傍に導かれるので、オイルシールの潤滑が好適に行われる。

本発明が適用される４輪駆動車両の構成を概略的に説明する骨子図である。 図１の４輪駆動車両に設けられたトランスファの構成を説明する断面図であり、ドグクラッチのディスコネクト状態を示している。 図１の４輪駆動車両に設けられたトランスファの構成を説明する断面図であり、ドグクラッチのコネクト状態を示している。 図２及び３に示したトランスファに設けられたドグクラッチ部を説明するためのリングギヤ付き斜視図である。 図２及び図３に示したランスファに設けられたドグクラッチ部を説明するためのリングギヤ無しの斜視図である。 図２及び図３の一部の拡大断面図である。 図６のＶII−ＶII線断面図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施形態において図は理解の容易化のために適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比及び形状等は必ずしも正確に描かれていない。

まず、図１の骨子図を用いて、本発明が適用される４輪駆動車両の構成を概略的に説明する。図１において、４輪駆動車両は、エンジンEを駆動源とし、エンジンEの動力を主駆動輪に対応する左右の前輪ＦＷＬ、ＦＷＲ（特に区別しない場合には、前輪ＦＷという）に伝達する第１の動力伝達経路と、エンジンEの動力を副駆動輪に対応する左右の後輪ＲＷＬ、ＲＷＲ（特に区別しない場合には、後輪ＲＷという）に伝達する第２の動力伝達経路とを備えているＦＦベースの４輪駆動装置を備えている。

この４輪駆動車両の２輪駆動状態では、エンジンEから自動変速機ATを介して伝達された駆動力が前輪用ディファレンシャルギヤFDG及び左右のドライブシャフトFDSL、FDSRを介して左右の前輪ＦＷＬ、ＦＷＲへ伝達される。この２輪駆動状態では、少なくともトランスファに設けられた第１ドグクラッチDCL１が解放（ディスコネクト）され、プロペラシャフトPS、及び、後輪用ディファレンシャルギヤRDG及び後輪ＲＷへは動力が伝達されない。

しかし、４輪駆動状態では、上記２輪駆動状態に加えて、第１ドグクラッチDCL１及び第２ドグクラッチDCL2が共に係合されて、上記プロペラシャフトPS、後輪用ディファレンシャルギヤRDG及び後輪ＲＷへもエンジンEからの駆動力が伝達される。

前輪用ディファレンシャルギヤFDGは、回転軸線Ｃ１まわりに回転可能に設けられ、自動変速機ATの出力歯車ATａと噛み合うリングギヤFDGｒと、それに固定されたデフケース(ディファレンシャルケース)FDGｃと、そのデフケースFDGｃ内に収容された差動歯車機構FDGｄとを有しており、前輪ＦＷの左右のドライブシャフトFDSL、FDSRにそれらの差回転を許容しつつ駆動力を伝達する。なお、上記デフケースFDGｃには、後述の図２，３に示すように、トランスファに設けられた入力軸１１０の軸端に形成された第１外周スプライン歯１1０ａと摺動可能に噛み合う内周噛合歯FDGａが形成されている。これにより、エンジンEからデフケースFDGｃを介して左右の前輪ＦＷＬ、ＦＷＲへ伝達する駆動力の一部が、入力軸１１０を介してトランスファに入力されるようになっている。

左右の後輪ＲＷへ駆動力を配分する後輪用駆動力配分ユニットには、図１に示すように、プロペラシャフトPSの一端部に流体カップリングFCPを介して連結されたドライブピニオンDPと噛み合うドリブンリングギヤDRと、そのドリブンリングギヤDRと後輪ＲＷの一対の車軸RDSＬ、RDSＲとの間を選択的に連結する第２ドグクラッチDCL2と、その第２ドグクラッチDCL2を介して入力されるエンジンEからの動力を後輪ＲＷの左右の車軸RDSＬ、RDSＲに適宜差回転を与えつつ伝達させる後輪用ディファレンシャルギヤRDGとが、備えられている。

後輪用ディファレンシャルギヤRDGは、図１に示すように、回転軸線Ｃ２まわりに回転可能に支持されたデフケース(ディファレンシャルケース)RDGｃと、後輪ＲＷの一対の車軸RDSＬ、RDSＲにそれぞれ連結され、デフケースRDGｃ内において互いに対向する状態で回転軸線Ｃ２まわりに回転可能にそのデフケースRDGｃに支持された一対のサイドギヤRDGａと、回転軸線Ｃ２に直交する回転軸線Ｃ３まわりに回転可能にデフケースRDGｃに支持され、一対のサイドギヤRDGａと噛み合う状態でそれらの間に配置された一対のピニオンRDGｂとを有している。なお、ディファレンシャルギヤRDGは公知の技術であるため、具体的な構造や作動の説明については省略する。

次に、本実施形態に係るトランスファは、図２、図３に示すように、トランスファケース１００内に、エンジンEからデフケースFDGｃを介して前輪ＦＷＬ、ＦＷＲへ伝達される駆動力の一部が入力される円筒状の入力軸１１０と、プロペラシャフトPSに連結されたドリブンピニオンPSDPに噛み合うリングギヤ１２０と、入力軸１１０とリングギヤ１２０との間を断接する前述の第１ドグクラッチDCL１としてのドグクラッチ１３０と、当該ドグクラッチ１３０をコネクト位置とディスコネクト位置とに切り替える、アクチュエータとしての電磁クラッチ装置１６０を含む切替機構を備えて構成されている。

上記リングギヤ１２０は傘歯車であり、その内周部から突出する円筒状軸部１２０ａが備えられて、円筒状軸部１２０ａ付のリングギヤ１２０とされている。そして、その円筒状軸部１２０ａがトランスファケース１００内に設けられた軸受１１２により回転軸線Ｃ１まわりに回転可能に片持状に支持されている。

上記円筒状の入力軸１１０は、図２及び図３に示すように、上記のデフケー
スFDGｃに形成された内周噛合歯FDGａに対して軸端に形成された第１外周スプライン歯１１０ａが嵌合され、その内側にドライブシャフトDSRが貫通して配置されると共に、円筒状軸部１２０ａ付のリングギヤ１２０の内側を貫通して、その入力軸１１０の一部がリングギヤ１２０の内側に配置されている。また、入力軸１１０は、トランスファケース１００内に設けられた一対の軸受１０２a、１０２bに両端部が支持されることによって、リングギヤ１２０と同心に回転軸線Ｃ１まわりに回転可能に支持されている。

なお、トランスファケース１００と入力軸１１０の軸端が嵌合されたデフケースFDGｃとの間には、後述する第１のオイルシール１０６、トランスファケース１００と入力軸１１０を貫通して配置されているドライブシャフトFDRSとの間には第２のオイルシール１０６が、それぞれ、配置されている。

上記ドグクラッチ１３０は、内周噛合歯１３２ａ及び外周噛合歯１３２ｂが形成された可動スリーブ１３２と、この可動スリーブ１３２を、リングギヤ１２０と入力軸１１０とが相対回転不能に連結するコネクト位置と相対回転を許容するディスコネクト位置とに回転軸線Ｃ１方向に移動させて切り替える、アクチュエータとしての電磁クラッチ装置１６０を含む切替機構を備えている。すなわち、可動スリーブ１３２には、入力軸１１０の外周面に形成された第２外周スプライン歯１1０bに回転軸線Ｃ１方向の移動可能に常時噛み合う内周噛合歯１３２ａが形成されると共に、可動スリーブ１３２の回転軸線Ｃ１方向の移動によってリングギヤ１２０の円筒状軸部１２０ａの側面に形成された噛合歯１２０ｂと噛み合い可能な外周噛合歯１３２ｂが形成されている。

本実施形態において、上記切替機構は、アクチュエータとしての電磁クラッチ装置１６０、ボールカム装置１４４、ラチェット機構１４６、同期装置１４８及び可動スリーブ１３２に作用する、一端がシム１０４によって支持されたリターンスプリング１５０などを備えている。

電磁クラッチ装置１６０は、環状でトランスファケース１００の端部に設けられ、軸受１０２bを介して入力軸１１０を回転可能に支持している。電磁クラッチ装置１６０は、同じく環状のソレノイド１６０aを有し、円板状の可動磁性片１６０bを吸着することにより制動されるクラッチディスク１６０cを有している。

ボールカム装置１４４は、入力軸１１０に相対回転可能に支持された環状の支持部材１４４aと、入力軸１１０に相対回転不能で回転軸線Ｃ１方向に移動可能に支持された環状の第１ピストン部材１４４bと、これらの間に介在されるボール１４４cとを有している。そして、支持部材１４４aと第１ピストン部材１４４bとの間の周方向の複数箇所に形成されたカム面は、その周方向に向かうに連れてそれらの間の回転軸線Ｃ１方向における距離が短くなるように傾斜され、支持部材１４４aと第１ピストン部材１４４bとの間の相対回転が生じたときに、第１ピストン部材１４４bが回転軸線Ｃ１方向に移動するようにされている。

ラチェット機構１４６は、上述の第１ピストン部材１４４b（又は１４６a）と、入力軸１１０に相対回転不能でリターンスプリング１５０の付勢力に抗って回転軸線Ｃ１方向に移動可能に支持された第２ピストン部材１４６bと、第２ピストン部材１４６bに突設された突起が掛け止めされる、周方向に複数段の掛止歯を有して入力軸１１０に相対回転不能かつ回転軸線Ｃ１方向に移動不能に設けられた環状の保持部材１４６cと、を備えて構成されている。そして、上記第１ピストン部材１４４b（又は１４６a）は、当該複数段の掛止歯と周方向に半位相ずれて設けられ、上記突起を受け止める複数の受止歯を有している。かくて、第１ピストン部材１４４b（又は１４６a）は、所用時にリターンスプリング１５０の付勢力に抗って、第２ピストン部材１４６bをボールカム装置１４４の1ストローク分移動させる。

また、同期装置１４８は、可動スリーブ１３２とラチェット機構１４６との間に配設され、入力軸１１０に可動スリーブ１３２を介して相対回転不能且つ回転軸線Ｃ１方向に移動可能に設けられた入力軸側の摩擦係合部材１４８aと、リングギヤ１２０に相対回転不能且つ回転軸線Ｃ１方向に可動スリーブ１３２と共に移動可能に設けられたリングギヤ側の摩擦係合部材１４８ｂとを有している。

このような構成を有する本実施形態において、電磁クラッチ装置１６０のソレノイド１６０aが励磁され、ソレノイド１６０aによって可動磁性片１６０bが吸着されると、クラッチディスク１６０c、延いては支持部材１４４aに制動トルクが伝達される。その結果、支持部材１４４aと第１ピストン部材１４４bとの間に相対回転が発生して、第１ピストン部材１４４bはボール１４４cを介して支持部材１４４aに対して回転軸線Ｃ１方向に移動する。また、ソレノイド１６０aが励磁されないときには、支持部材１４４aと第１ピストン部材１４４bとの間に相対回転が発生しなくなり、第１ピストン部材１４４bの回転軸線Ｃ１方向における移動が停止する。かくて、ボールカム装置１４４により第１ピストン部材１４４b（又は１４６a）が回転軸線Ｃ１方向において、例えば１、２回程度往復移動されると、図２に示すように、可動スリーブ１３２がラチェット機構１４６を介して前記ディスコネクト位置へリターンスプリング１５０の付勢力に抗して移動され、可動スリーブ１３２の外周噛合歯１３２ｂとリングギヤ１２０の噛合歯１２０ｂとの噛み合いが解かれてドグクラッチ１３０が解放（ディスコネクト）される。

また、ボールカム装置１４４によって第１ピストン部材１４４b（又は１４６a）が例えば３回程度往復移動されると、すなわち、第１ピストン部材１４４bの往復回数が所定回を超えると、第２ピストン部材１４６bがラチェット機構１４６において保持部材１４６cの掛止歯から掛け外され、図３に示すように、可動スリーブ１３２がリターンスプリング１５０の付勢力に従って前記コネクト位置へ移動されて、可動スリーブ１３２の外周噛合歯１３２ｂとリングギヤ１２０の噛合歯１２０ｂとが噛み合わされドグクラッチ１３０が係合（コネクト）される。

以上のように構成された４輪駆動車両では、例えば、第１及び第２のドグクラッチDCL1（１３０）及びDCL2が共に係合されている４輪駆動状態において、図示しない電子制御装置で２輪駆動走行モードが選択されると、トランスファにおける電磁クラッチ装置１６０の所定の断続操作によって、可動スリーブ１３２が上述のディスコネクト位置に移動されて第１ドグクラッチDCL１（１３０）が解放され、同時に第２ドグクラッチDCL2も解放されて、エンジンEからの駆動力が主駆動輪である前輪ＦＷだけに伝達される２輪駆動状態となる。このような２輪駆動状態においては、プロペラシャフトPSの回転が停止されるので、その駆動に費やされる動力が不要となり、その分燃費が改善されることになる。

しかしながら、プロペラシャフトPSの回転が停止されると、前述のように、ドリブンギヤPSDGによる潤滑油の掻き揚げも停止され、必要箇所への潤滑油の供給が不足するおそれがある。

そこで、本実施の形態に係るトランスファでは、図６に示すように、入力軸１１０に、軸受１０２aと隣り合わせに、リターンスプリング１５０の一端を支持するシム１０４が、同軸で、一体回転するように設けられている。そして、シム１０４の外周部付近には、周方向に等間隔に複数の(本実施形態では４つ)の切欠き１０４aが形成されている。当該シム１０４の最外径Dは、コイル状のリターンスプリング１５０の最外径ｄよりも大きい。なお、図７に示されるように、Lは２輪駆動状態でのトランスファ内の潤滑油の油面(一般に４輪駆動状態の油面より高い)であり、本実施の形態では、潤滑油の油面Lがシム１０４の最外径Ｄとコイル状のリターンスプリング１５０の最外径ｄとの間に位置するように設定されている。

さらに、図６において、１０５は軸心C１方向のクリアランス調整用のシムであり、必要に応じて、入力軸１１０に一体回転するように設けられている。なお、１０６は、前述のように、トランスファケース１００とデフケースFDGｃとの間に設けられたオイルシールであり、本実施の形態においては、かかるオイルシール１０６への潤滑油の供給を促進すべく、シム１０４、１０５の上方に位置する、トランスファケース１００の内表面に、入力軸１１０の軸心Ｃ１を含む平面方向に延在する潤滑油供給溝１０８が形成されている。

上述の構成になる本実施形態によれば、プロペラシャフトPSの回転が停止される２輪駆動状態であっても、入力軸１１０に同軸で一体回転するように設けられたシム１０４であって、その最外径Dが、リターンスプリング１５０の最外径dよりも大きく、潤滑油の油面Lが両最外径の間に位置するように設定され、複数の切欠き１０４aが形成されているシム１０４によって潤滑油が掻き揚げられるので、トランスファケース１００内での潤滑必要箇所への潤滑油の供給が十分に行なわれる。また、潤滑油の油面Lは両最外径の間、すなわち、リターンスプリング１５０の最外径dとシム１０４の最外径Dとの間に位置するように設定されているので、常時回転しているリターンスプリング１５０が潤滑油に浸かることがなく、リターンスプリング１５０による攪拌損失が効果的に抑制される。

さらに、シム１０４，１０５の上方に位置されて、トランスファケース１００の内表面に形成された潤滑油供給溝１０８を備える実施形態においては、シム１０４，１０５によって掻き揚げられて潤滑油供給溝１０８内に飛散された潤滑油が、潤滑油供給溝１０８に案内されてオイルシール１０６の近傍に導かれるので、オイルシール１０６の潤滑が好適に行われる。

以上、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。例えば、前述の実施形態の４輪駆動車両は、トランスファを有する前輪用ディファレンシャルギヤが備えられたＦＦベースの車両であったが、本発明はＦＲベース、ＲＲベースなど適宜組み合わせて実施することができる。ＦＲベース、ＲＲベースでは、上記前輪用ディファレンシャルギヤと略同様の構成を有する後輪用駆動力配分ユニットが後輪に用いられればよい。 なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１００ トランスファケース
１０２a、１０２b 軸受
１０４，１０５ シム
１０４a 切欠き
１０６ オイルシール
１０８ 潤滑油供給溝
１１０ 入力軸
１２０ リングギヤ
１３０ ドグクラッチ
１３２ 可動スリーブ
１５０ リターンスプリング
L 潤滑油の油面

Claims (1)

1. 駆動源から主駆動輪へ伝達される駆動力の一部が入力される入力軸と、
   プロペラシャフトを駆動するためのリングギヤと、
   当該入力軸とリングギヤとの間の駆動力の伝達と遮断とが切り替え可能なドグクラッチと、を備え、
   当該ドグクラッチに作用するリターンスプリングが前記入力軸に外嵌された４輪駆動車両のトランスファにおいて、
   前記入力軸には、前記リターンスプリングの一端を支持するシムが同軸で、一体回転するように設けられ、
   当該シムの最外径は、前記リターンスプリングの最外径よりも大きく、潤滑油の油面が前記シムの最外径と前記リターンスプリングの最外径との間に位置するように設定されていることを特徴とする４輪駆動車両のトランスファ。

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