トルクリミッタを備えた変速装置
【課題】前輪・後輪それぞれにかかるピーク負荷からの保護機能を有する車両用変速装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る車両用変速装置は、筐体と、該筐体内の変速ギア機構と、該筐体に支持される、該変速ギア機構の出力を車両の前輪・後輪に伝達するための出力軸とを有し、該筐体内にて、該出力軸に前輪用トルクリミッタ及び後輪用トルクリミッタを備えている。前記前輪用トルクリミッタ及び後輪用トルクリミッタはそれぞれ、入力部材と出力部材とを有し、該出力部材にかかる負荷が閾値以下である場合は、該入力部材に係合される入力側摩擦板と該出力部材に係合される出力側摩擦板とが圧接して一体回動することで、該入力部材から該出力部材へと動力が伝達され、該出力部材にかかる負荷が閾値を超えた場合に、該入力側摩擦板と該出力側摩擦板とが相対回転することで、該負荷による該出力部材のトルクの該入力部材への伝達が回避される。
【解決手段】本発明に係る車両用変速装置は、筐体と、該筐体内の変速ギア機構と、該筐体に支持される、該変速ギア機構の出力を車両の前輪・後輪に伝達するための出力軸とを有し、該筐体内にて、該出力軸に前輪用トルクリミッタ及び後輪用トルクリミッタを備えている。前記前輪用トルクリミッタ及び後輪用トルクリミッタはそれぞれ、入力部材と出力部材とを有し、該出力部材にかかる負荷が閾値以下である場合は、該入力部材に係合される入力側摩擦板と該出力部材に係合される出力側摩擦板とが圧接して一体回動することで、該入力部材から該出力部材へと動力が伝達され、該出力部材にかかる負荷が閾値を超えた場合に、該入力側摩擦板と該出力側摩擦板とが相対回転することで、該負荷による該出力部材のトルクの該入力部材への伝達が回避される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーティリティビークル（Ｕｔｉｌｉｔｙ Ｖｅｈｉｃｌｅ）やオールテレインビークル（Ａｌｌ Ｔｅｒｒａｉｎ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等の四輪駆動車両等に適用される変速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、オフロード走行に適したユーティリティビークル（Ｕｔｉｌｉｔｙ Ｖｅｈｉｃｌｅ、以下、単に「ＵＶ」）やオールテレインビークル（Ａｌｌ Ｔｅｒｒａｉｎ Ｖｅｈｉｃｌｅ、以下、単に「ＡＴＶ」）等の多目的型四輪駆動車両では、凹凸の多い地面を走行中に、前高後低の姿勢になって後輪に急激な負荷（ピーク負荷）がかかる状態と、前低後高の姿勢になって前輪にピーク負荷がかかる状態とを繰り返す。この急激な負荷から走行駆動系の変速装置やエンジン等を保護すべく、例えば、特許文献１に示すように、前輪、後輪それぞれについて、トルクリミッタを設けるという技術が公知となっている。このトルクリミッタは、入力側の摩擦板と出力側摩擦板とを有し、両摩擦板同士をバネ力にて圧接しており、通常時は出力側摩擦板が入力側摩擦板と一体回転して、エンジン側から車輪側へと動力を伝達し、車輪側から異常トルク（ピーク負荷）が出力側摩擦板にかかると、該トルクがかかる出力側摩擦板の回転が相対的にエンジン動力による入力側摩擦板の回転より遅れ、すなわち、入力側摩擦板と出力側摩擦板とが相対回転し、これにより、出力側摩擦板にかかるトルクの入力側摩擦板への伝導を回避する。
【０００３】
特許文献１に示す車両においては、前輪の車軸を支持する差動装置を収納した前側の車軸駆動装置を駆動するための動力は、後輪の車軸を支持する後側の車軸駆動装置内に伝達される動力より取り出されるものであり、この前輪駆動用動力は、ユニバーサルジョイント及び伝動軸を介して、該前側の車軸駆動装置の入力部に配設されるトルクリミッタへと伝達される。なお、特許文献１には、前輪用のトルクリミッタのみが開示されているが、後輪を支持する後側の車軸駆動装置にもトルクリミッタが内装されていることは当業者にとって自明のことである。
【０００４】
また、例えば、特許文献２に示すように、ＵＶやＡＴＶに適用される前輪・後輪駆動用変速装置として、前輪車軸用最終駆動機構（ギア機構や差動機構等）を収納する前側の車軸駆動装置と、後輪車軸用最終駆動機構（ギア機構や差動機構等）を収納する後側の車軸駆動装置との間に、両車軸駆動装置の筐体とは別の筐体に変速ギア機構を収納してなるギア変速装置を配設する技術が公知となっている。特許文献２に示すギア変速装置は、エンジンにて駆動されるベルト変速装置に連設されて、ベルト変速装置の出力にてその変速ギア列を駆動されるものとなっており、その出力軸の前端は、ユニバーサルジョイント及び伝動軸等を介して前側の車軸駆動装置の入力部に接続され、該出力軸の後端は、ユニバーサルジョイント及び伝動軸等を介して後側の車軸駆動装置の入力部に接続されている。
【０００５】
また、特許文献３には、除雪機に適用される変速装置が開示されており、該変速装置は、その筐体内に、左右一対の車軸及び両車軸駆動用の変速ギア機構を収納するとともに、一対のクラッチタイプのトルクリミッタを収納しており、該両トルクリミッタは、該変速ギア機構の出力軸に設けられていて、左右各車軸は、各トルクリミッタを介して、該出力軸に連係している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１０８６９５号公報
【特許文献２】特開２０１０−２４７６７１号公報
【特許文献３】特開２００４−５２７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に開示される変速装置を、トルクリミッタを備えた特許文献１に開示される車両の前輪・後輪駆動用に適用しようとする場合には、前輪用のトルクリミッタを前側の車軸駆動装置の入力部に設け、後輪用のトルクリミッタを後側の車軸駆動装置の入力部に設けて、該変速装置の出力軸の前端を、ユニバーサルジョイント及び伝動軸等を介して前輪用トルクリミッタに、該出力軸の後端を、ユニバーサルジョイント及び伝動軸等を介して後輪用トルクリミッタに、それぞれ接続することとなる。しかし、これでは、二つのトルクリミッタを前側の車軸駆動装置と後側の車軸駆動装置とに分散して設けることとなり、前・後両車軸駆動装置がコンパクト性に欠け、伝動系全体の組立性にも欠ける。そこで、前・後の車軸駆動装置の間に配設される変速装置に、前輪・後輪それぞれに係るピーク負荷に対応し得るトルク機能を備えるよう構成することが望まれるが、前輪・後輪用の両トルクリミッタを集中して設けるとしても、該変速装置のコンパクト性は確保したい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以上のような課題解決のために、次のような手段を用いるものである。すなわち、本発明に係る変速装置は、請求項１に記載の如く、筐体と、該筐体内の変速ギア機構と、該変速ギア機構の出力を車両の前輪・後輪に伝達するための出力軸とを有し、該筐体内にて、該出力軸に前輪用トルクリミッタ及び後輪用トルクリミッタを設けている。
【０００９】
前記変速装置において、請求項２に記載の如く、前記前輪用トルクリミッタ及び後輪用トルクリミッタはそれぞれ、入力部材と出力部材とを有し、該出力部材にかかる負荷が閾値以下である場合は、該入力部材に係合される入力側摩擦板と該出力部材に係合される出力側摩擦板とが圧接して一体回動することで、該入力部材から該出力部材へと動力が伝達され、該出力部材にかかる負荷が閾値を超えた場合に、該入力側摩擦板と該出力側摩擦板とが相対回転することで、該負荷による該出力部材のトルクの該入力部材への伝達が回避される。
【００１０】
また、請求項３に記載の如く、前記前輪用トルクリミッタにおいて設定される前記負荷の閾値を、前記後輪用トルクリミッタにおいて設定される前記負荷の閾値より小さくしている。
【００１１】
また、請求項４に記載の如く、前記前輪用トルクリミッタ及び後輪用トルクリミッタのうち少なくとも一方において設定される前記負荷の閾値を調整可能としている。
【００１２】
また、請求項５に記載の如く、前記出力軸は、前記前輪用トルクリミッタ及び後輪用トルクリミッタのうち、一方は前記出力軸をその入力部材とし、他方は前記出力軸をその出力部材としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の変速装置は、請求項１に記載の如く、変速ギア機構を内装する筐体内において、車両の前輪・後輪駆動用の出力軸に前輪用トルクリミッタと後輪用トルクリミッタの両方を設けているので、両トルクリミッタが該変速装置に集中配置され、該変速装置の筐体とは別の筐体を有してなる前輪用車軸駆動装置及び後輪用車軸駆動装置にはトルクリミッタを設ける必要がないので、両車軸駆動装置のコンパクト性を確保できる。また、一本の出力軸に両トルクリミッタを設けるので、両トルクリミッタは同一軸芯に配置され、その軸周り方向におけるコンパクト性が確保され、したがって、当該変速装置自体のコンパクト性も確保できる。
【００１４】
また、トルクリミッタの組み付け作業なしに、両車軸駆動装置の各入力部を、該変速装置における前輪駆動用の出力端と、後輪駆動用の出力端とに、ユニバーサルジョイント及び伝動軸等を介して接続するだけで、車両における該変速装置から前輪・後輪への伝動系が完成し、組立性を向上する。そして、該車両の走行中は、該変速装置における両トルクリミッタの機能により、前輪にかかるピーク負荷からも後輪にかかるピーク負荷からも、該変速装置の変速ギア機構、また、その上流側の伝動系や駆動源が有効に保護される。
【００１５】
上記の如き構成及び効果を有する変速装置は、請求項２に記載の如く、その前輪用・後輪用トルクリミッタの各々が、入力部材に係合した摩擦板と出力部材に係合した摩擦板との圧接により、入力部材・出力部材間で動力を伝達する構成となっているので、摩擦板同士が一体回転するように接している通常の伝動状態と、摩擦板同士が相対回転するように接している負荷回避状態との間の移行が、例えば特許文献３に記載されるような、クラッチ爪同士を係合させる構造のものに比べてゆるやかであり、該移行による衝撃が緩和される。
【００１６】
また、本発明に係る変速装置を適用する車両は、一般的には、通常の走行時においても、前輪よりも後輪にかかる負荷の方が大きい。このような状況において、前輪・後輪用トルクリミッタがそれぞれ請求項２に記載の如き構成である場合に、両トルクリミッタにおいて設定される負荷の閾値が均等であれば、後輪にかかるピーク負荷がまだそれほど大きくない段階で頻繁に負荷回避状態になるか、或いは、前輪にかかるピーク負荷がかなり大きくて、動力を遮断する必要があるにもかかわらず前輪用トルクリミッタが通常の伝動状態のままになっているという事態を引き起こすおそれがある。請求項３に記載の構成は、このような問題を解消し、前輪用・後輪用トルクリミッタが、前輪・後輪それぞれにかかるピーク負荷に最適に対応して作動することができ、負荷回避状態が過度に頻繁に起こる事態も、ピーク負荷が回避されずに変速ギア機構にかかってしまう事態も引き起こさない。
【００１７】
また、請求項４に記載の如く、少なくとも一方のトルクリミッタにて設定される負荷の閾値を調整可能とすることで、該変速装置を適用する車両ごとに変化する、例えば、車両の前部・後部間の重量バランス等、諸々の事情に合わせて、最適なトルクリミッタ機能を発揮させることができるのである。
【００１８】
また、請求項５に記載の如く、該変速装置の出力軸が、一方のトルクリミッタの出力部材であり、かつ他方のトルクリミッタの入力部材であるものとすることにより、前述の如くコンパクトな両トルクリミッタの同一軸芯上配置が実現することに加え、該出力軸とは別に該一方のトルクリミッタの出力部材を設ける必要がなく、また、該出力軸とは別に該他方のトルクリミッタの入力部材を設ける必要がないので、部材点数の削減及びコスト低減に貢献する。
【００１９】
添付の図面を参照しての以下の詳細な説明は、以上の、また、それ以外の発明の目的、特徴、効果を、より明白にするものである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る変速ユニット、前輪用車軸駆動装置、及び後輪用車軸駆動装置を備えた車両の走行用伝動系構造を示すスケルトン図である。
【図２】該変速ユニットの内部構造を示す展開断面図である。
【図３】図２に示すギア変速装置における前輪用トルクリミッタの拡大断面図である。
【図４】別実施例に係る前輪用トルクリミッタの拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に開示される車両１００の走行用伝動系構造について説明する。車両１００には、エンジン１と、該エンジン１にて駆動される主変速装置としてのベルト変速装置２と、該ベルト変速装置２にて駆動される副変速装置としてのギア変速装置３とを一体状に組み合わせてなる変速ユニット１０が備えられており、該変速ユニット１０の後方には、左右一対の後輪４及び両後輪４の車軸４ａを駆動する後車軸駆動装置５を設け、該変速ユニット１０の前方には、左右一対の前輪６及び両前輪６の車軸６ａを駆動する前車軸駆動装置７を設けており、変速ユニット１０の出力、すなわち、ギア変速装置３の出力が、後車軸駆動駆動装置５と前車軸駆動装置７とに分配されるものとしている。
【００２２】
図１より、車軸駆動装置５・７について説明する。後車軸駆動装置５は、その筐体としての後車軸駆動ハウジング５ａに、平面視前後方向に延設される入力軸５１と、左右方向に延設される左右一対の出力軸５３とを支持している。入力軸５１の前端部は後車軸駆動ハウジング５ａより前方に突出し、ユニバーサルジョイント及び伝動軸５０を介して、変速ユニット１０における後述のギア変速ハウジング３ａより後方に突出する第一出力軸（後輪駆動軸）１９の後端部に連結されている。各出力軸５３は、後車軸駆動ハウジング５ａより左右各外方に突出して、ユニバーサルジョイント及び伝動軸を介して、左右各後輪４の車軸４ａに連動連係されている。後車軸駆動ハウジング５ａ内には、差動ギア機構５２が内装されており、左右両出力軸５３同士が該差動ギア機構５２を介して差動可能に連結されている。差動ギア機構５２の入力ギアとしてのベベルギア５２ａが、入力軸５１の後端に固設されたベベルピニオン５１ａに噛合している。
【００２３】
前車軸駆動装置７は、その筐体としての前車軸駆動ハウジング７ａに、平面視前後方向に延設されるクラッチ出力軸６１と、左右方向に延設される左右一対の出力軸６３とを支持しており、各出力軸６３は前車軸駆動ハウジング７ａより突出して、ユニバーサルジョイント及び伝動軸を介して左右各前輪６の車軸６ａに連動連係されている。前車軸駆動ハウジング７ａ内には、差動ギア機構６２が内装されており、左右両出力軸６３同士が該差動ギア機構６２を介して差動可能に連結されている。差動ギア機構６２の入力ギアとしてのベベルギア６２ａが、クラッチ出力軸６１の前端に固設されたベベルピニオン６１ａに噛合している。
【００２４】
前車軸駆動ハウジング７ａには、クラッチ入力軸５９の前端部が挿入されており、該クラッチ入力軸５９の前端とクラッチ出力軸６１の後端との間に、例えば噛合いクラッチ等のクラッチ６０が介装されている。クラッチ入力軸５９の後端部は、前車軸駆動ハウジング７ａより後方に突出しており、ユニバーサルジョイント及び伝動軸５８を介して、変速ユニット１０における後述のベルト変速ハウジング２ａより前方に突出する前輪駆動軸５７に連結されている。クラッチ６０を入れることで、左右両出力軸６３、すなわち左右両前輪６に、ギア変速装置３の出力が伝達され、車両１００は左右両後輪４及び左右両前輪６の駆動で走行、すなわち、四輪駆動走行する。クラッチ６０を切ることで、左右両前輪６にギア変速装置３の出力が伝達されなくなり、車両１００は左右両後輪４のみの駆動で走行、すなわち、二輪駆動走行する。
【００２５】
変速ユニット１０におけるベルト変速装置２について図１及び図２より説明する。ベルト変速装置２の筐体であるベルト変速ハウジング２ａの後端には、エンジン１の本体前端と、ギア変速装置３の筐体であるギア変速ハウジング３ａの前端とが固着されている。ベルト変速ハウジング２ａ内にて、駆動プーリ１２及び従動プーリ１３が備えられており、両プーリ１２・１３間にベルト１４が介装されている。エンジン１の出力軸１１及び後述のギア変速機構３ｂの入力軸である変速駆動軸１５は、ベルト変速ハウジング２ａ内に、水平前方に延設されており、エンジン出力軸１１は駆動プーリ１２の回転中心軸（プーリ軸）、変速駆動軸１５は従動プーリ１３の回転中心軸（プーリ軸）となっている。ベルト変速装置２は、両プーリ１２・１３のプーリ溝の幅を、エンジン１の回転数の変化に従って変化させることで、その出力／入力回転数比を無段に変速する構成の、無段変速装置（ＣＶＴ）となっている。
【００２６】
変速ユニット１０におけるギア変速装置３について図１〜図３より説明する。ギア変速ハウジング３ａ内にて、変速駆動軸１５、変速従動軸１６、アイドル軸１７、減速軸１８、第一出力軸１９、第二出力軸２０が前後水平方向に延設されており、軸１５・１６・１７・１８・１９は互いに平行に配置され、第二出力軸２０は、第一出力軸１９の前方にて、該第一出力軸１９の中心軸線の延長上に配置されている。ギア変速ハウジング３ａ内にて、これらの軸１５〜２０と、これらの軸に設けられる後述のギア等により、ギア変速機構３ｂが構成されている。
【００２７】
なお、本実施例において、図２に示すように、ギア変速ハウジング３ａは、前ハウジング８と後ハウジング９とを接合して構成されており、前ハウジング８は、前述のベルト変速ハウジング２ａの後半部として兼用される。すなわち、前ハウジング８の前端には、ベルト変速ハウジング２ａの前半部５５の後端が接合される。後ハウジング９は、各軸受を介して、軸１５・１６・１７・１８の各後端を支持しており、前ハウジング８は、各軸受を介して、軸１６・１７・１８の前端を支持している。変速駆動軸１５は、軸受を介して前ハウジング８に支持され、その前端部を、前ハウジング８より前方に突出している。第一出力軸１９は、軸受を介して後ハウジング９に支持され、その後端部を、後ハウジング９より後方に突出している。該第一出力軸１９の前端部は、前ハウジング８に軸受を介して支持された第二出力軸２０に、該第二出力軸２０に対して相対回転自在に嵌入されており、該第二出力軸２０の前端部は、該前ハウジング８の、該第二出力軸２０を支持する壁部より前方に突出している。
【００２８】
第一出力軸１９は、後輪駆動軸として、後ハウジング９より後方に突出するその後端部を、前述の如くユニバーサルジョイント及び伝動軸５０を介して、後車軸駆動装置５の入力軸５１の前端部に連結している。前輪駆動軸としての第二出力軸２０の前端部には、スプライン軸孔２０ｂが前方開口状に形成されており、該スプライン軸孔２０ｂに、前輪駆動軸５７の後端部に形成したスプライン軸部を嵌入することで、前輪駆動軸５７と第二出力軸２０とを一体回転可能に接続している。前輪駆動軸５７における、前ハウジング８の前端部より前方に突出する部分は、軸ハウジング５６内にて、軸受５６ａを介して回転自在に支持されている。前ハウジング８の該前端部に、軸ハウジング５６の後端が固設されている。該軸ハウジング５６は、ベルト変速装置２のベルト変速ハウジング２ａ内において、プーリ１２・１３間に掛け渡されているベルト１４の上部と下部との間を通過するように前方に延出され、該軸ハウジング５６の前端は、ベルト変速ハウジング２ａの前半部５５の前端壁に設けられた孔５５ａ内に配置される。前輪駆動軸５７は、その前端部を、ベルト変速ハウジング２ａの前端に配置された軸ハウジング５６の前端より前方に突出し、前述の如く、ユニバーサルジョイント及び伝動軸５８を介して、前車軸駆動装置７のクラッチ入力軸５９の後端部に連結している。ギア変速ハウジング３ａの前部とベルト変速ハウジング２ａの後半部とを一体に形成した前ハウジング８の前端部に軸ハウジング５６が固設されているため、ベルト変速ハウジング２ａの前半部５５を、前ハウジング８より取り外して、前方に移動させるだけで、軸ハウジング５６を介して前輪駆動軸５７をギア変速ハウジング３ａに支持したままの状態で、ベルト変速装置２を開放することができる。
【００２９】
変速駆動軸１５の前端部は、ベルト変速ハウジング２ａ内にて、ベルト変速装置２の従動プーリ１３の回転中心軸（プーリ軸）となっている。ギア変速ハウジング３ａ（後ハウジング９）内にて、変速駆動軸１５には、前進高速駆動ギア２１、前進低速駆動ギア２２、後進駆動ギア２３が固設（或いは一体形成）されている。変速従動軸１６には、前進高速従動ギア２４が、該変速従動軸１６に対して相対回転自在に装着されて、前進高速駆動ギア２１と噛合している。該前進高速従動ギア２４の中心ボス部には、前進低速従動ギア２５が、該前進高速駆動ギア２４に対して相対回転自在に装着されて、前進低速駆動ギア２２と噛合している。変速従動軸１６にはさらに、後進従動ギア２６が、該変速従動軸１６に対して相対回転自在に装着されて、アイドル軸１７に支持されたアイドルギア２７に噛合しており、該アイドルギア２７は後進駆動ギア２３に噛合している。なお、図２ではアイドルギア２７が後進従動ギア２６より離れているように見えるが、実際は図１に示すように両ギア２６・２７が噛合している。
【００３０】
こうして、変速駆動軸１５と変速従動軸１６との間にて、ギア２１・２４よりなる前進低速ギア列、ギア２２・２５よりなる前進高速ギア列、ギア２３・２７・２６よりなる後進ギア列が構成されている。
【００３１】
変速従動軸１６には、スプラインハブ２８が固設されており、該スプラインハブ２８の外周面に、クラッチスライダ２９が、軸芯方向に摺動可能でかつ該スプラインハブ２８に対して相対回転不能に係合されている。クラッチスライダ２９は、車両１００に設けられた変速操作具（レバー、ペダル、ダイヤル等）の操作で摺動して、前進低速従動ギア２５と噛合する前進低速位置、前進高速従動ギア２４と噛合する前進高速位置、後進従動ギア２６と噛合する後進位置、ギア２４・２５・２６のうちどれとも噛合しない中立位置の、４位置に切換可能となっている。なお、図２においては、説明の便宜上、変速従動軸１６の上方に中立位置のクラッチスライダ２９を図示しており、変速従動軸１６の下方に前進低速位置のクラッチスライダ２９を図示している。クラッチスライダ２９の後進位置は、中立位置より後方（図２で右方）に設定されており、前進高速位置は、前進低速位置と中立位置との間に設定されている。このように、ギア変速装置３は、変速従動軸１６を、前進回転方向で低速に駆動する前進低速状態、前進回転方向で高速に駆動する前進高速状態、後進回転方向に駆動する後進駆動状態、及び、変速従動軸１６への動力伝達を遮断した中立状態のうちのいずれか一つの状態に設定される。
【００３２】
変速従動軸１６に固設されたギア３０と、減速軸１８に固設されたギア３１とが噛合し、減速軸１８に固設されたギア３２と、後述の後輪用トルクリミッタ３３の入力部材３４に形成されるギア３４ａとが噛合して、ギア３０・３１・３２・３４ａにて、変速従動軸１６の回転動力を、後輪用トルクリミッタ３３の入力部材３４へと伝達する減速ギア列が構成されている。
【００３３】
後輪用トルクリミッタ３３は、その出力部材を第一出力軸１９とし、該第一出力軸１９に入力部材３４を周設しており、該入力部材３４に係合した入力側摩擦板と、該第一出力軸１９に係合した出力側摩擦板とを交互に配列してなる摩擦板群３５を該入力部材３４と該第一出力軸１９との間に介装している。後輪用トルクリミッタ３３は、第一出力軸１９に螺装したナット３７を備えるとともに、該ナット３７と摩擦板群３５との間に介装される皿バネ３６を備えており、皿バネ３６のバネ力により、入力側摩擦板と出力側摩擦板とを圧接する。出力側摩擦板が入力側摩擦板に摩擦圧接して入力側摩擦板と一体回転する状態が通常の伝動状態、すなわち、後輪用トルクリミッタ３３の「入」状態である。後輪４にかかる負荷が通常範囲内にある時は、後輪４からの負荷に起因して生じる第一出力軸１９のトルクが弱く、したがって、該入力側摩擦板に摩擦圧接する出力側摩擦板が、エンジン回転力による入力側摩擦板の回転に連れ回る、すなわち、該入力側摩擦板と一体回転する。こうして、後輪用トルクリミッタ３３は「入」状態となり、入力部材３４と第一出力軸１９とが一体回転し、ギア変速装置３におけるギア変速機構３ｂからの出力を通常に左右後輪４に伝達する。
【００３４】
後輪４に負荷がかかると、該負荷に起因して、エンジン動力に対抗する後輪４から第一出力軸１９へのトルク（負荷トルク）が生じる。この負荷トルクは、第一出力軸１９の回転を、エンジン動力にて回転する入力部材３４よりも遅らせる方向に働くものであり、エンジン動力による入力側摩擦板の回転に抵抗する出力側摩擦板のトルクが増加する。増加したトルクが、摩擦板同士を圧接する方向に働く皿バネ３６のバネ力に勝ると、出力側摩擦板の回転が入力側摩擦板の回転よりも遅れる、すなわち、入力側摩擦板と出力側摩擦板とが相対回転する、後輪用トルクリミッタ３３の「切」状態となる。これにより、後輪４にかかるピーク負荷に起因する第一出力軸１９のトルクの、入力部材３４への伝達が回避され、後輪用トルクリミッタ３３の入力部材３４より上手側の走行伝動系を、後輪４にかかる過度のピーク負荷より保護する。
【００３５】
このように、後輪用トルクリミッタ３３において、出力部材である第一出力軸１９にかかる負荷が、前記皿バネ３６のバネ力に基づいて設定される閾値以下である場合は、該入力部材３４に係合される入力側摩擦板と該第一出力軸１９に係合される出力側摩擦板とが圧接して一体回動することで、該入力部材３４から該第一出力軸１９へと動力が伝達され、該第一出力軸１９にかかる負荷が閾値を超えた場合に、該入力側摩擦板と該出力側摩擦板とが相対回転することで、該負荷による該第一出力軸１９のトルクの該入力部材３４への伝達が回避される。
【００３６】
なお、後輪用トルクリミッタ３３が「入」状態であっても、「切」状態であっても、入力側摩擦板と出力側摩擦板との間には摩擦力が作用し、両摩擦板が完全に離間することはないので、噛み合いクラッチ式に構成した場合のように断続的に「入」状態と「切」状態とが切り換わることはなく、すなわち、両状態間の移行が徐々になされるので、衝撃が少ない。
【００３７】
皿バネ３６を摩擦板群３５に締めつけているナット３７を回動することで、摩擦板群３５にかかる皿バネ３６のバネ力が調整され、上記相対回転を開始するのに必要な第一出力軸１９にかかる後輪４からの負荷の値、すなわち、前記の負荷の閾値が調整される。これにより、車両１００個々の設計に合わせて、最適な負荷閾値を設定することができる。
【００３８】
図２及び図３に示すように、第一出力軸１９の前端部は、第二出力軸２０に形成された後方開口状の軸孔２０ａに、該第二出力軸２０に対して相対回転自在に嵌入されている。第一出力軸１９を入力部材、第二出力軸２０を出力部材として、前輪用トルクリミッタ３８が構成されている。該前輪用トルクリミッタ３８において、第一出力軸１９に係合する入力側摩擦板と、第二出力軸２０に係合する出力側摩擦板とを交互に配列してなる摩擦板群３９が、第一出力軸１９と第二出力軸２０との間に介装されており、該摩擦板群３９は、第一出力軸１９に装着された皿バネ４０のバネ力にて摩擦板同士の摩擦圧接力を付与され、該皿バネ４０は、第一出力軸１９に螺装されたナット４１にて該摩擦板群３９に締めつけられている。
【００３９】
以上の如き構成の前輪用トルクリミッタ３８は、前輪６にかかる負荷が通常範囲内である時は、第二出力軸２０に係合される出力側摩擦板が、第一出力軸１９に係合される入力側摩擦板と一体回転する通常の伝動状態、すなわち「入」状態であり、前輪６にかかる負荷が、皿バネ４０のバネ力にて設定される閾値を超えると、該入力側摩擦板と該出力側摩擦板とが相対回転する状態、すなわち、第二出力軸２０から第一出力軸１９へのトルクの伝達を回避する「切」状態となる。ナット４１の回動にて皿バネ４０のバネ力を調整することで、該閾値を調整することができる。
【００４０】
重量バランス等の車両１００の構造上、走行時には前輪６よりも後輪４に多く負荷がかかる傾向がある。このことを考慮して、後輪用トルクリミッタ３３の容量を、前輪用トルクリミッタ３８の容量よりも大きくしている。詳述すると、この「容量」とは、皿バネ３６・４０のバネ力に由来する入口側摩擦板と出口側摩擦板との一体回転を維持できる摩擦板間の摩擦力の制限値、すなわち、前述の負荷の閾値に該当する。すなわち、後輪用トルクリミッタ３３の負荷の閾値を、前輪用トルクリミッタ３８の負荷の閾値より大きく設定している。これにより、後輪４にかかる負荷で後輪用トルクリミッタ３３が過度に頻繁に「切」状態になる事態や、前輪６にかかる負荷が過剰であるにもかかわらず前輪用トルクリミッタ３８が「入」状態のままになっているという事態を回避する。
【００４１】
以上の如く、ギア変速装置３のギア変速ハウジング３ａ内にて構成されるギア変速機構３ｂは、変速駆動軸１５と変速従動軸１６との間に介設される前進高速ギア列、前進低速ギア列及び後進ギア列、変速従動軸１６と入力部材３４との間に介設される減速ギア列を有しており、前述のクラッチスライダ２９の操作で選択した前進高速ギア列、前進低速ギア列、後進ギア列のうちの一つを介してベルト変速装置２の出力を減速ギア列に伝達し、該減速ギア列の出力を、後輪用トルクリミッタ３３を介して、後輪駆動軸としての第一出力軸１９に伝達し、該第一出力軸１９の回転動力を、前輪用トルクリミッタ３８を介して、前輪駆動軸としての第二出力軸２０に伝達するものとしている。
【００４２】
前述の如く、第二出力軸２０において、図２及び図３に示すように、第一出力軸１９の前端部を相対回転自在に嵌入するための後方開口状の軸孔２０ａと、前輪駆動軸５７の後端部にスプライン嵌合するための前方開口状のスプライン軸孔２０ｂとが形成されており、軸孔２０ａの前端とスプライン軸孔２０ｂの後端とが、第二出力軸２０に形成される壁２０ｃにて隔絶されている。こうして、前輪用トルクリミッタ３８の摩擦板の潤滑等に用いられる油が、第一出力軸１９の外周面を伝って、該軸孔２０ａ内の該第一出力軸１９の前端部に達しても、壁２０ｃが、前輪駆動軸５７を介して前ハウジング８内、すなわち、ベルト変速ハウジング２ａ内への該油の漏出を防止する。また、壁２０ｃにて、第一出力軸１９や前輪駆動軸５７よりかかるスラスト力が吸収される。また、この壁２０ｃの形成による油漏れ防止構造は、後述の図４に示す油漏れ防止構造で用いられるボアプラグ４４、止め輪４３、ワッシャ４２が不要であり、部品点数低減化及び組立性向上に有利である。
【００４３】
第二出力軸２０は、図４に示すように構成してもよい。図４に示す実施例における第二出力軸２０には、止め輪４３の外周部を嵌入するための環状溝２０ｄが形成されており、軸孔２０ａの前端とスプライン軸孔２０ｂの後端とは、該環状溝２０ｄを介して繋がっている。軸孔２０ａ内にて、環状溝２０ｄに嵌合した止め輪４３と、軸孔２０ａに嵌入した第一出力軸１９の前端との間には、ワッシャ４２が介装される。一方、スプライン軸孔２０ｂ内にて、環状溝２０ｄに嵌合した止め輪４３と、スプライン軸孔２０ｂに嵌入した前輪駆動軸５７の後端との間には、油漏れ防止用のボアプラグ４４が介装される。こうして、本実施例では、ボアプラグ４４が、軸孔２０ａからスプライン軸孔２０ｂへの、すなわち、ベルト変速ハウジング２ａ内への、ギア変速ハウジング３ａ内の油の漏出を防止する。また、ワッシャ４２及び止め輪４３にて、第一出力軸１９や前輪駆動軸５７よりかかるスラスト力を吸収する。
【００４４】
以上は本発明の推奨例であって、本発明は、特許請求の範囲で画定される技術的範囲を超えない限りにおいて、当業者が容易に想到し得る様々な変更や応用が可能である。
【符号の説明】
【００４５】
３ ギア変速装置
３ａ ギア変速ハウジング
４ 後輪
６ 前輪
８ 前ハウジング
９ 後ハウジング
１９ 第一出力軸
（後輪用トルクリミッタの出力部材、かつ、前輪用トルクリミッタの入力部材）
２０ 第二出力軸（前輪用トルクリミッタの出力部材）
３３ 後輪用トルクリミッタ
３４ （後輪用トルクリミッタ３３の）入力部材
３８ 前輪用トルクリミッタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーティリティビークル（Ｕｔｉｌｉｔｙ Ｖｅｈｉｃｌｅ）やオールテレインビークル（Ａｌｌ Ｔｅｒｒａｉｎ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等の四輪駆動車両等に適用される変速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、オフロード走行に適したユーティリティビークル（Ｕｔｉｌｉｔｙ Ｖｅｈｉｃｌｅ、以下、単に「ＵＶ」）やオールテレインビークル（Ａｌｌ Ｔｅｒｒａｉｎ Ｖｅｈｉｃｌｅ、以下、単に「ＡＴＶ」）等の多目的型四輪駆動車両では、凹凸の多い地面を走行中に、前高後低の姿勢になって後輪に急激な負荷（ピーク負荷）がかかる状態と、前低後高の姿勢になって前輪にピーク負荷がかかる状態とを繰り返す。この急激な負荷から走行駆動系の変速装置やエンジン等を保護すべく、例えば、特許文献１に示すように、前輪、後輪それぞれについて、トルクリミッタを設けるという技術が公知となっている。このトルクリミッタは、入力側の摩擦板と出力側摩擦板とを有し、両摩擦板同士をバネ力にて圧接しており、通常時は出力側摩擦板が入力側摩擦板と一体回転して、エンジン側から車輪側へと動力を伝達し、車輪側から異常トルク（ピーク負荷）が出力側摩擦板にかかると、該トルクがかかる出力側摩擦板の回転が相対的にエンジン動力による入力側摩擦板の回転より遅れ、すなわち、入力側摩擦板と出力側摩擦板とが相対回転し、これにより、出力側摩擦板にかかるトルクの入力側摩擦板への伝導を回避する。
【０００３】
特許文献１に示す車両においては、前輪の車軸を支持する差動装置を収納した前側の車軸駆動装置を駆動するための動力は、後輪の車軸を支持する後側の車軸駆動装置内に伝達される動力より取り出されるものであり、この前輪駆動用動力は、ユニバーサルジョイント及び伝動軸を介して、該前側の車軸駆動装置の入力部に配設されるトルクリミッタへと伝達される。なお、特許文献１には、前輪用のトルクリミッタのみが開示されているが、後輪を支持する後側の車軸駆動装置にもトルクリミッタが内装されていることは当業者にとって自明のことである。
【０００４】
また、例えば、特許文献２に示すように、ＵＶやＡＴＶに適用される前輪・後輪駆動用変速装置として、前輪車軸用最終駆動機構（ギア機構や差動機構等）を収納する前側の車軸駆動装置と、後輪車軸用最終駆動機構（ギア機構や差動機構等）を収納する後側の車軸駆動装置との間に、両車軸駆動装置の筐体とは別の筐体に変速ギア機構を収納してなるギア変速装置を配設する技術が公知となっている。特許文献２に示すギア変速装置は、エンジンにて駆動されるベルト変速装置に連設されて、ベルト変速装置の出力にてその変速ギア列を駆動されるものとなっており、その出力軸の前端は、ユニバーサルジョイント及び伝動軸等を介して前側の車軸駆動装置の入力部に接続され、該出力軸の後端は、ユニバーサルジョイント及び伝動軸等を介して後側の車軸駆動装置の入力部に接続されている。
【０００５】
また、特許文献３には、除雪機に適用される変速装置が開示されており、該変速装置は、その筐体内に、左右一対の車軸及び両車軸駆動用の変速ギア機構を収納するとともに、一対のクラッチタイプのトルクリミッタを収納しており、該両トルクリミッタは、該変速ギア機構の出力軸に設けられていて、左右各車軸は、各トルクリミッタを介して、該出力軸に連係している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１０８６９５号公報
【特許文献２】特開２０１０−２４７６７１号公報
【特許文献３】特開２００４−５２７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に開示される変速装置を、トルクリミッタを備えた特許文献１に開示される車両の前輪・後輪駆動用に適用しようとする場合には、前輪用のトルクリミッタを前側の車軸駆動装置の入力部に設け、後輪用のトルクリミッタを後側の車軸駆動装置の入力部に設けて、該変速装置の出力軸の前端を、ユニバーサルジョイント及び伝動軸等を介して前輪用トルクリミッタに、該出力軸の後端を、ユニバーサルジョイント及び伝動軸等を介して後輪用トルクリミッタに、それぞれ接続することとなる。しかし、これでは、二つのトルクリミッタを前側の車軸駆動装置と後側の車軸駆動装置とに分散して設けることとなり、前・後両車軸駆動装置がコンパクト性に欠け、伝動系全体の組立性にも欠ける。そこで、前・後の車軸駆動装置の間に配設される変速装置に、前輪・後輪それぞれに係るピーク負荷に対応し得るトルク機能を備えるよう構成することが望まれるが、前輪・後輪用の両トルクリミッタを集中して設けるとしても、該変速装置のコンパクト性は確保したい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以上のような課題解決のために、次のような手段を用いるものである。すなわち、本発明に係る変速装置は、請求項１に記載の如く、筐体と、該筐体内の変速ギア機構と、該変速ギア機構の出力を車両の前輪・後輪に伝達するための出力軸とを有し、該筐体内にて、該出力軸に前輪用トルクリミッタ及び後輪用トルクリミッタを設けている。
【０００９】
前記変速装置において、請求項２に記載の如く、前記前輪用トルクリミッタ及び後輪用トルクリミッタはそれぞれ、入力部材と出力部材とを有し、該出力部材にかかる負荷が閾値以下である場合は、該入力部材に係合される入力側摩擦板と該出力部材に係合される出力側摩擦板とが圧接して一体回動することで、該入力部材から該出力部材へと動力が伝達され、該出力部材にかかる負荷が閾値を超えた場合に、該入力側摩擦板と該出力側摩擦板とが相対回転することで、該負荷による該出力部材のトルクの該入力部材への伝達が回避される。
【００１０】
また、請求項３に記載の如く、前記前輪用トルクリミッタにおいて設定される前記負荷の閾値を、前記後輪用トルクリミッタにおいて設定される前記負荷の閾値より小さくしている。
【００１１】
また、請求項４に記載の如く、前記前輪用トルクリミッタ及び後輪用トルクリミッタのうち少なくとも一方において設定される前記負荷の閾値を調整可能としている。
【００１２】
また、請求項５に記載の如く、前記出力軸は、前記前輪用トルクリミッタ及び後輪用トルクリミッタのうち、一方は前記出力軸をその入力部材とし、他方は前記出力軸をその出力部材としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の変速装置は、請求項１に記載の如く、変速ギア機構を内装する筐体内において、車両の前輪・後輪駆動用の出力軸に前輪用トルクリミッタと後輪用トルクリミッタの両方を設けているので、両トルクリミッタが該変速装置に集中配置され、該変速装置の筐体とは別の筐体を有してなる前輪用車軸駆動装置及び後輪用車軸駆動装置にはトルクリミッタを設ける必要がないので、両車軸駆動装置のコンパクト性を確保できる。また、一本の出力軸に両トルクリミッタを設けるので、両トルクリミッタは同一軸芯に配置され、その軸周り方向におけるコンパクト性が確保され、したがって、当該変速装置自体のコンパクト性も確保できる。
【００１４】
また、トルクリミッタの組み付け作業なしに、両車軸駆動装置の各入力部を、該変速装置における前輪駆動用の出力端と、後輪駆動用の出力端とに、ユニバーサルジョイント及び伝動軸等を介して接続するだけで、車両における該変速装置から前輪・後輪への伝動系が完成し、組立性を向上する。そして、該車両の走行中は、該変速装置における両トルクリミッタの機能により、前輪にかかるピーク負荷からも後輪にかかるピーク負荷からも、該変速装置の変速ギア機構、また、その上流側の伝動系や駆動源が有効に保護される。
【００１５】
上記の如き構成及び効果を有する変速装置は、請求項２に記載の如く、その前輪用・後輪用トルクリミッタの各々が、入力部材に係合した摩擦板と出力部材に係合した摩擦板との圧接により、入力部材・出力部材間で動力を伝達する構成となっているので、摩擦板同士が一体回転するように接している通常の伝動状態と、摩擦板同士が相対回転するように接している負荷回避状態との間の移行が、例えば特許文献３に記載されるような、クラッチ爪同士を係合させる構造のものに比べてゆるやかであり、該移行による衝撃が緩和される。
【００１６】
また、本発明に係る変速装置を適用する車両は、一般的には、通常の走行時においても、前輪よりも後輪にかかる負荷の方が大きい。このような状況において、前輪・後輪用トルクリミッタがそれぞれ請求項２に記載の如き構成である場合に、両トルクリミッタにおいて設定される負荷の閾値が均等であれば、後輪にかかるピーク負荷がまだそれほど大きくない段階で頻繁に負荷回避状態になるか、或いは、前輪にかかるピーク負荷がかなり大きくて、動力を遮断する必要があるにもかかわらず前輪用トルクリミッタが通常の伝動状態のままになっているという事態を引き起こすおそれがある。請求項３に記載の構成は、このような問題を解消し、前輪用・後輪用トルクリミッタが、前輪・後輪それぞれにかかるピーク負荷に最適に対応して作動することができ、負荷回避状態が過度に頻繁に起こる事態も、ピーク負荷が回避されずに変速ギア機構にかかってしまう事態も引き起こさない。
【００１７】
また、請求項４に記載の如く、少なくとも一方のトルクリミッタにて設定される負荷の閾値を調整可能とすることで、該変速装置を適用する車両ごとに変化する、例えば、車両の前部・後部間の重量バランス等、諸々の事情に合わせて、最適なトルクリミッタ機能を発揮させることができるのである。
【００１８】
また、請求項５に記載の如く、該変速装置の出力軸が、一方のトルクリミッタの出力部材であり、かつ他方のトルクリミッタの入力部材であるものとすることにより、前述の如くコンパクトな両トルクリミッタの同一軸芯上配置が実現することに加え、該出力軸とは別に該一方のトルクリミッタの出力部材を設ける必要がなく、また、該出力軸とは別に該他方のトルクリミッタの入力部材を設ける必要がないので、部材点数の削減及びコスト低減に貢献する。
【００１９】
添付の図面を参照しての以下の詳細な説明は、以上の、また、それ以外の発明の目的、特徴、効果を、より明白にするものである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る変速ユニット、前輪用車軸駆動装置、及び後輪用車軸駆動装置を備えた車両の走行用伝動系構造を示すスケルトン図である。
【図２】該変速ユニットの内部構造を示す展開断面図である。
【図３】図２に示すギア変速装置における前輪用トルクリミッタの拡大断面図である。
【図４】別実施例に係る前輪用トルクリミッタの拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に開示される車両１００の走行用伝動系構造について説明する。車両１００には、エンジン１と、該エンジン１にて駆動される主変速装置としてのベルト変速装置２と、該ベルト変速装置２にて駆動される副変速装置としてのギア変速装置３とを一体状に組み合わせてなる変速ユニット１０が備えられており、該変速ユニット１０の後方には、左右一対の後輪４及び両後輪４の車軸４ａを駆動する後車軸駆動装置５を設け、該変速ユニット１０の前方には、左右一対の前輪６及び両前輪６の車軸６ａを駆動する前車軸駆動装置７を設けており、変速ユニット１０の出力、すなわち、ギア変速装置３の出力が、後車軸駆動駆動装置５と前車軸駆動装置７とに分配されるものとしている。
【００２２】
図１より、車軸駆動装置５・７について説明する。後車軸駆動装置５は、その筐体としての後車軸駆動ハウジング５ａに、平面視前後方向に延設される入力軸５１と、左右方向に延設される左右一対の出力軸５３とを支持している。入力軸５１の前端部は後車軸駆動ハウジング５ａより前方に突出し、ユニバーサルジョイント及び伝動軸５０を介して、変速ユニット１０における後述のギア変速ハウジング３ａより後方に突出する第一出力軸（後輪駆動軸）１９の後端部に連結されている。各出力軸５３は、後車軸駆動ハウジング５ａより左右各外方に突出して、ユニバーサルジョイント及び伝動軸を介して、左右各後輪４の車軸４ａに連動連係されている。後車軸駆動ハウジング５ａ内には、差動ギア機構５２が内装されており、左右両出力軸５３同士が該差動ギア機構５２を介して差動可能に連結されている。差動ギア機構５２の入力ギアとしてのベベルギア５２ａが、入力軸５１の後端に固設されたベベルピニオン５１ａに噛合している。
【００２３】
前車軸駆動装置７は、その筐体としての前車軸駆動ハウジング７ａに、平面視前後方向に延設されるクラッチ出力軸６１と、左右方向に延設される左右一対の出力軸６３とを支持しており、各出力軸６３は前車軸駆動ハウジング７ａより突出して、ユニバーサルジョイント及び伝動軸を介して左右各前輪６の車軸６ａに連動連係されている。前車軸駆動ハウジング７ａ内には、差動ギア機構６２が内装されており、左右両出力軸６３同士が該差動ギア機構６２を介して差動可能に連結されている。差動ギア機構６２の入力ギアとしてのベベルギア６２ａが、クラッチ出力軸６１の前端に固設されたベベルピニオン６１ａに噛合している。
【００２４】
前車軸駆動ハウジング７ａには、クラッチ入力軸５９の前端部が挿入されており、該クラッチ入力軸５９の前端とクラッチ出力軸６１の後端との間に、例えば噛合いクラッチ等のクラッチ６０が介装されている。クラッチ入力軸５９の後端部は、前車軸駆動ハウジング７ａより後方に突出しており、ユニバーサルジョイント及び伝動軸５８を介して、変速ユニット１０における後述のベルト変速ハウジング２ａより前方に突出する前輪駆動軸５７に連結されている。クラッチ６０を入れることで、左右両出力軸６３、すなわち左右両前輪６に、ギア変速装置３の出力が伝達され、車両１００は左右両後輪４及び左右両前輪６の駆動で走行、すなわち、四輪駆動走行する。クラッチ６０を切ることで、左右両前輪６にギア変速装置３の出力が伝達されなくなり、車両１００は左右両後輪４のみの駆動で走行、すなわち、二輪駆動走行する。
【００２５】
変速ユニット１０におけるベルト変速装置２について図１及び図２より説明する。ベルト変速装置２の筐体であるベルト変速ハウジング２ａの後端には、エンジン１の本体前端と、ギア変速装置３の筐体であるギア変速ハウジング３ａの前端とが固着されている。ベルト変速ハウジング２ａ内にて、駆動プーリ１２及び従動プーリ１３が備えられており、両プーリ１２・１３間にベルト１４が介装されている。エンジン１の出力軸１１及び後述のギア変速機構３ｂの入力軸である変速駆動軸１５は、ベルト変速ハウジング２ａ内に、水平前方に延設されており、エンジン出力軸１１は駆動プーリ１２の回転中心軸（プーリ軸）、変速駆動軸１５は従動プーリ１３の回転中心軸（プーリ軸）となっている。ベルト変速装置２は、両プーリ１２・１３のプーリ溝の幅を、エンジン１の回転数の変化に従って変化させることで、その出力／入力回転数比を無段に変速する構成の、無段変速装置（ＣＶＴ）となっている。
【００２６】
変速ユニット１０におけるギア変速装置３について図１〜図３より説明する。ギア変速ハウジング３ａ内にて、変速駆動軸１５、変速従動軸１６、アイドル軸１７、減速軸１８、第一出力軸１９、第二出力軸２０が前後水平方向に延設されており、軸１５・１６・１７・１８・１９は互いに平行に配置され、第二出力軸２０は、第一出力軸１９の前方にて、該第一出力軸１９の中心軸線の延長上に配置されている。ギア変速ハウジング３ａ内にて、これらの軸１５〜２０と、これらの軸に設けられる後述のギア等により、ギア変速機構３ｂが構成されている。
【００２７】
なお、本実施例において、図２に示すように、ギア変速ハウジング３ａは、前ハウジング８と後ハウジング９とを接合して構成されており、前ハウジング８は、前述のベルト変速ハウジング２ａの後半部として兼用される。すなわち、前ハウジング８の前端には、ベルト変速ハウジング２ａの前半部５５の後端が接合される。後ハウジング９は、各軸受を介して、軸１５・１６・１７・１８の各後端を支持しており、前ハウジング８は、各軸受を介して、軸１６・１７・１８の前端を支持している。変速駆動軸１５は、軸受を介して前ハウジング８に支持され、その前端部を、前ハウジング８より前方に突出している。第一出力軸１９は、軸受を介して後ハウジング９に支持され、その後端部を、後ハウジング９より後方に突出している。該第一出力軸１９の前端部は、前ハウジング８に軸受を介して支持された第二出力軸２０に、該第二出力軸２０に対して相対回転自在に嵌入されており、該第二出力軸２０の前端部は、該前ハウジング８の、該第二出力軸２０を支持する壁部より前方に突出している。
【００２８】
第一出力軸１９は、後輪駆動軸として、後ハウジング９より後方に突出するその後端部を、前述の如くユニバーサルジョイント及び伝動軸５０を介して、後車軸駆動装置５の入力軸５１の前端部に連結している。前輪駆動軸としての第二出力軸２０の前端部には、スプライン軸孔２０ｂが前方開口状に形成されており、該スプライン軸孔２０ｂに、前輪駆動軸５７の後端部に形成したスプライン軸部を嵌入することで、前輪駆動軸５７と第二出力軸２０とを一体回転可能に接続している。前輪駆動軸５７における、前ハウジング８の前端部より前方に突出する部分は、軸ハウジング５６内にて、軸受５６ａを介して回転自在に支持されている。前ハウジング８の該前端部に、軸ハウジング５６の後端が固設されている。該軸ハウジング５６は、ベルト変速装置２のベルト変速ハウジング２ａ内において、プーリ１２・１３間に掛け渡されているベルト１４の上部と下部との間を通過するように前方に延出され、該軸ハウジング５６の前端は、ベルト変速ハウジング２ａの前半部５５の前端壁に設けられた孔５５ａ内に配置される。前輪駆動軸５７は、その前端部を、ベルト変速ハウジング２ａの前端に配置された軸ハウジング５６の前端より前方に突出し、前述の如く、ユニバーサルジョイント及び伝動軸５８を介して、前車軸駆動装置７のクラッチ入力軸５９の後端部に連結している。ギア変速ハウジング３ａの前部とベルト変速ハウジング２ａの後半部とを一体に形成した前ハウジング８の前端部に軸ハウジング５６が固設されているため、ベルト変速ハウジング２ａの前半部５５を、前ハウジング８より取り外して、前方に移動させるだけで、軸ハウジング５６を介して前輪駆動軸５７をギア変速ハウジング３ａに支持したままの状態で、ベルト変速装置２を開放することができる。
【００２９】
変速駆動軸１５の前端部は、ベルト変速ハウジング２ａ内にて、ベルト変速装置２の従動プーリ１３の回転中心軸（プーリ軸）となっている。ギア変速ハウジング３ａ（後ハウジング９）内にて、変速駆動軸１５には、前進高速駆動ギア２１、前進低速駆動ギア２２、後進駆動ギア２３が固設（或いは一体形成）されている。変速従動軸１６には、前進高速従動ギア２４が、該変速従動軸１６に対して相対回転自在に装着されて、前進高速駆動ギア２１と噛合している。該前進高速従動ギア２４の中心ボス部には、前進低速従動ギア２５が、該前進高速駆動ギア２４に対して相対回転自在に装着されて、前進低速駆動ギア２２と噛合している。変速従動軸１６にはさらに、後進従動ギア２６が、該変速従動軸１６に対して相対回転自在に装着されて、アイドル軸１７に支持されたアイドルギア２７に噛合しており、該アイドルギア２７は後進駆動ギア２３に噛合している。なお、図２ではアイドルギア２７が後進従動ギア２６より離れているように見えるが、実際は図１に示すように両ギア２６・２７が噛合している。
【００３０】
こうして、変速駆動軸１５と変速従動軸１６との間にて、ギア２１・２４よりなる前進低速ギア列、ギア２２・２５よりなる前進高速ギア列、ギア２３・２７・２６よりなる後進ギア列が構成されている。
【００３１】
変速従動軸１６には、スプラインハブ２８が固設されており、該スプラインハブ２８の外周面に、クラッチスライダ２９が、軸芯方向に摺動可能でかつ該スプラインハブ２８に対して相対回転不能に係合されている。クラッチスライダ２９は、車両１００に設けられた変速操作具（レバー、ペダル、ダイヤル等）の操作で摺動して、前進低速従動ギア２５と噛合する前進低速位置、前進高速従動ギア２４と噛合する前進高速位置、後進従動ギア２６と噛合する後進位置、ギア２４・２５・２６のうちどれとも噛合しない中立位置の、４位置に切換可能となっている。なお、図２においては、説明の便宜上、変速従動軸１６の上方に中立位置のクラッチスライダ２９を図示しており、変速従動軸１６の下方に前進低速位置のクラッチスライダ２９を図示している。クラッチスライダ２９の後進位置は、中立位置より後方（図２で右方）に設定されており、前進高速位置は、前進低速位置と中立位置との間に設定されている。このように、ギア変速装置３は、変速従動軸１６を、前進回転方向で低速に駆動する前進低速状態、前進回転方向で高速に駆動する前進高速状態、後進回転方向に駆動する後進駆動状態、及び、変速従動軸１６への動力伝達を遮断した中立状態のうちのいずれか一つの状態に設定される。
【００３２】
変速従動軸１６に固設されたギア３０と、減速軸１８に固設されたギア３１とが噛合し、減速軸１８に固設されたギア３２と、後述の後輪用トルクリミッタ３３の入力部材３４に形成されるギア３４ａとが噛合して、ギア３０・３１・３２・３４ａにて、変速従動軸１６の回転動力を、後輪用トルクリミッタ３３の入力部材３４へと伝達する減速ギア列が構成されている。
【００３３】
後輪用トルクリミッタ３３は、その出力部材を第一出力軸１９とし、該第一出力軸１９に入力部材３４を周設しており、該入力部材３４に係合した入力側摩擦板と、該第一出力軸１９に係合した出力側摩擦板とを交互に配列してなる摩擦板群３５を該入力部材３４と該第一出力軸１９との間に介装している。後輪用トルクリミッタ３３は、第一出力軸１９に螺装したナット３７を備えるとともに、該ナット３７と摩擦板群３５との間に介装される皿バネ３６を備えており、皿バネ３６のバネ力により、入力側摩擦板と出力側摩擦板とを圧接する。出力側摩擦板が入力側摩擦板に摩擦圧接して入力側摩擦板と一体回転する状態が通常の伝動状態、すなわち、後輪用トルクリミッタ３３の「入」状態である。後輪４にかかる負荷が通常範囲内にある時は、後輪４からの負荷に起因して生じる第一出力軸１９のトルクが弱く、したがって、該入力側摩擦板に摩擦圧接する出力側摩擦板が、エンジン回転力による入力側摩擦板の回転に連れ回る、すなわち、該入力側摩擦板と一体回転する。こうして、後輪用トルクリミッタ３３は「入」状態となり、入力部材３４と第一出力軸１９とが一体回転し、ギア変速装置３におけるギア変速機構３ｂからの出力を通常に左右後輪４に伝達する。
【００３４】
後輪４に負荷がかかると、該負荷に起因して、エンジン動力に対抗する後輪４から第一出力軸１９へのトルク（負荷トルク）が生じる。この負荷トルクは、第一出力軸１９の回転を、エンジン動力にて回転する入力部材３４よりも遅らせる方向に働くものであり、エンジン動力による入力側摩擦板の回転に抵抗する出力側摩擦板のトルクが増加する。増加したトルクが、摩擦板同士を圧接する方向に働く皿バネ３６のバネ力に勝ると、出力側摩擦板の回転が入力側摩擦板の回転よりも遅れる、すなわち、入力側摩擦板と出力側摩擦板とが相対回転する、後輪用トルクリミッタ３３の「切」状態となる。これにより、後輪４にかかるピーク負荷に起因する第一出力軸１９のトルクの、入力部材３４への伝達が回避され、後輪用トルクリミッタ３３の入力部材３４より上手側の走行伝動系を、後輪４にかかる過度のピーク負荷より保護する。
【００３５】
このように、後輪用トルクリミッタ３３において、出力部材である第一出力軸１９にかかる負荷が、前記皿バネ３６のバネ力に基づいて設定される閾値以下である場合は、該入力部材３４に係合される入力側摩擦板と該第一出力軸１９に係合される出力側摩擦板とが圧接して一体回動することで、該入力部材３４から該第一出力軸１９へと動力が伝達され、該第一出力軸１９にかかる負荷が閾値を超えた場合に、該入力側摩擦板と該出力側摩擦板とが相対回転することで、該負荷による該第一出力軸１９のトルクの該入力部材３４への伝達が回避される。
【００３６】
なお、後輪用トルクリミッタ３３が「入」状態であっても、「切」状態であっても、入力側摩擦板と出力側摩擦板との間には摩擦力が作用し、両摩擦板が完全に離間することはないので、噛み合いクラッチ式に構成した場合のように断続的に「入」状態と「切」状態とが切り換わることはなく、すなわち、両状態間の移行が徐々になされるので、衝撃が少ない。
【００３７】
皿バネ３６を摩擦板群３５に締めつけているナット３７を回動することで、摩擦板群３５にかかる皿バネ３６のバネ力が調整され、上記相対回転を開始するのに必要な第一出力軸１９にかかる後輪４からの負荷の値、すなわち、前記の負荷の閾値が調整される。これにより、車両１００個々の設計に合わせて、最適な負荷閾値を設定することができる。
【００３８】
図２及び図３に示すように、第一出力軸１９の前端部は、第二出力軸２０に形成された後方開口状の軸孔２０ａに、該第二出力軸２０に対して相対回転自在に嵌入されている。第一出力軸１９を入力部材、第二出力軸２０を出力部材として、前輪用トルクリミッタ３８が構成されている。該前輪用トルクリミッタ３８において、第一出力軸１９に係合する入力側摩擦板と、第二出力軸２０に係合する出力側摩擦板とを交互に配列してなる摩擦板群３９が、第一出力軸１９と第二出力軸２０との間に介装されており、該摩擦板群３９は、第一出力軸１９に装着された皿バネ４０のバネ力にて摩擦板同士の摩擦圧接力を付与され、該皿バネ４０は、第一出力軸１９に螺装されたナット４１にて該摩擦板群３９に締めつけられている。
【００３９】
以上の如き構成の前輪用トルクリミッタ３８は、前輪６にかかる負荷が通常範囲内である時は、第二出力軸２０に係合される出力側摩擦板が、第一出力軸１９に係合される入力側摩擦板と一体回転する通常の伝動状態、すなわち「入」状態であり、前輪６にかかる負荷が、皿バネ４０のバネ力にて設定される閾値を超えると、該入力側摩擦板と該出力側摩擦板とが相対回転する状態、すなわち、第二出力軸２０から第一出力軸１９へのトルクの伝達を回避する「切」状態となる。ナット４１の回動にて皿バネ４０のバネ力を調整することで、該閾値を調整することができる。
【００４０】
重量バランス等の車両１００の構造上、走行時には前輪６よりも後輪４に多く負荷がかかる傾向がある。このことを考慮して、後輪用トルクリミッタ３３の容量を、前輪用トルクリミッタ３８の容量よりも大きくしている。詳述すると、この「容量」とは、皿バネ３６・４０のバネ力に由来する入口側摩擦板と出口側摩擦板との一体回転を維持できる摩擦板間の摩擦力の制限値、すなわち、前述の負荷の閾値に該当する。すなわち、後輪用トルクリミッタ３３の負荷の閾値を、前輪用トルクリミッタ３８の負荷の閾値より大きく設定している。これにより、後輪４にかかる負荷で後輪用トルクリミッタ３３が過度に頻繁に「切」状態になる事態や、前輪６にかかる負荷が過剰であるにもかかわらず前輪用トルクリミッタ３８が「入」状態のままになっているという事態を回避する。
【００４１】
以上の如く、ギア変速装置３のギア変速ハウジング３ａ内にて構成されるギア変速機構３ｂは、変速駆動軸１５と変速従動軸１６との間に介設される前進高速ギア列、前進低速ギア列及び後進ギア列、変速従動軸１６と入力部材３４との間に介設される減速ギア列を有しており、前述のクラッチスライダ２９の操作で選択した前進高速ギア列、前進低速ギア列、後進ギア列のうちの一つを介してベルト変速装置２の出力を減速ギア列に伝達し、該減速ギア列の出力を、後輪用トルクリミッタ３３を介して、後輪駆動軸としての第一出力軸１９に伝達し、該第一出力軸１９の回転動力を、前輪用トルクリミッタ３８を介して、前輪駆動軸としての第二出力軸２０に伝達するものとしている。
【００４２】
前述の如く、第二出力軸２０において、図２及び図３に示すように、第一出力軸１９の前端部を相対回転自在に嵌入するための後方開口状の軸孔２０ａと、前輪駆動軸５７の後端部にスプライン嵌合するための前方開口状のスプライン軸孔２０ｂとが形成されており、軸孔２０ａの前端とスプライン軸孔２０ｂの後端とが、第二出力軸２０に形成される壁２０ｃにて隔絶されている。こうして、前輪用トルクリミッタ３８の摩擦板の潤滑等に用いられる油が、第一出力軸１９の外周面を伝って、該軸孔２０ａ内の該第一出力軸１９の前端部に達しても、壁２０ｃが、前輪駆動軸５７を介して前ハウジング８内、すなわち、ベルト変速ハウジング２ａ内への該油の漏出を防止する。また、壁２０ｃにて、第一出力軸１９や前輪駆動軸５７よりかかるスラスト力が吸収される。また、この壁２０ｃの形成による油漏れ防止構造は、後述の図４に示す油漏れ防止構造で用いられるボアプラグ４４、止め輪４３、ワッシャ４２が不要であり、部品点数低減化及び組立性向上に有利である。
【００４３】
第二出力軸２０は、図４に示すように構成してもよい。図４に示す実施例における第二出力軸２０には、止め輪４３の外周部を嵌入するための環状溝２０ｄが形成されており、軸孔２０ａの前端とスプライン軸孔２０ｂの後端とは、該環状溝２０ｄを介して繋がっている。軸孔２０ａ内にて、環状溝２０ｄに嵌合した止め輪４３と、軸孔２０ａに嵌入した第一出力軸１９の前端との間には、ワッシャ４２が介装される。一方、スプライン軸孔２０ｂ内にて、環状溝２０ｄに嵌合した止め輪４３と、スプライン軸孔２０ｂに嵌入した前輪駆動軸５７の後端との間には、油漏れ防止用のボアプラグ４４が介装される。こうして、本実施例では、ボアプラグ４４が、軸孔２０ａからスプライン軸孔２０ｂへの、すなわち、ベルト変速ハウジング２ａ内への、ギア変速ハウジング３ａ内の油の漏出を防止する。また、ワッシャ４２及び止め輪４３にて、第一出力軸１９や前輪駆動軸５７よりかかるスラスト力を吸収する。
【００４４】
以上は本発明の推奨例であって、本発明は、特許請求の範囲で画定される技術的範囲を超えない限りにおいて、当業者が容易に想到し得る様々な変更や応用が可能である。
【符号の説明】
【００４５】
３ ギア変速装置
３ａ ギア変速ハウジング
４ 後輪
６ 前輪
８ 前ハウジング
９ 後ハウジング
１９ 第一出力軸
（後輪用トルクリミッタの出力部材、かつ、前輪用トルクリミッタの入力部材）
２０ 第二出力軸（前輪用トルクリミッタの出力部材）
３３ 後輪用トルクリミッタ
３４ （後輪用トルクリミッタ３３の）入力部材
３８ 前輪用トルクリミッタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、該筐体内の変速ギア機構と、該変速ギア機構の出力を車両の前輪・後輪に伝達するための出力軸とを有し、該筐体内にて、該出力軸に前輪用トルクリミッタ及び後輪用トルクリミッタを設けていることを特徴とする変速装置。
【請求項２】
前記前輪用トルクリミッタ及び後輪用トルクリミッタはそれぞれ、入力部材と出力部材とを有し、該出力部材にかかる負荷が閾値以下である場合は、該入力部材に係合される入力側摩擦板と該出力部材に係合される出力側摩擦板とが圧接して一体回動することで、該入力部材から該出力部材へと動力が伝達され、該出力部材にかかる負荷が閾値を超えた場合に、該入力側摩擦板と該出力側摩擦板とが相対回転することで、該負荷による該出力部材のトルクの該入力部材への伝達が回避されることを特徴とする請求項１記載の変速装置。
【請求項３】
前記前輪用トルクリミッタにおいて設定される前記負荷の閾値を、前記後輪用トルクリミッタにおいて設定される前記負荷の閾値より小さくしていることを特徴とする請求項２記載の変速装置。
【請求項４】
前記前輪用トルクリミッタ及び後輪用トルクリミッタのうち少なくとも一方において設定される前記負荷の閾値を調整可能としていることを特徴とする請求項２記載の変速装置。
【請求項５】
前記出力軸は、前記前輪用トルクリミッタ及び後輪用トルクリミッタのうち、一方は前記出力軸をその入力部材とし、他方は前記出力軸をその出力部材としていることを特徴とする請求項２記載の変速装置。
【請求項１】
筐体と、該筐体内の変速ギア機構と、該変速ギア機構の出力を車両の前輪・後輪に伝達するための出力軸とを有し、該筐体内にて、該出力軸に前輪用トルクリミッタ及び後輪用トルクリミッタを設けていることを特徴とする変速装置。
【請求項２】
前記前輪用トルクリミッタ及び後輪用トルクリミッタはそれぞれ、入力部材と出力部材とを有し、該出力部材にかかる負荷が閾値以下である場合は、該入力部材に係合される入力側摩擦板と該出力部材に係合される出力側摩擦板とが圧接して一体回動することで、該入力部材から該出力部材へと動力が伝達され、該出力部材にかかる負荷が閾値を超えた場合に、該入力側摩擦板と該出力側摩擦板とが相対回転することで、該負荷による該出力部材のトルクの該入力部材への伝達が回避されることを特徴とする請求項１記載の変速装置。
【請求項３】
前記前輪用トルクリミッタにおいて設定される前記負荷の閾値を、前記後輪用トルクリミッタにおいて設定される前記負荷の閾値より小さくしていることを特徴とする請求項２記載の変速装置。
【請求項４】
前記前輪用トルクリミッタ及び後輪用トルクリミッタのうち少なくとも一方において設定される前記負荷の閾値を調整可能としていることを特徴とする請求項２記載の変速装置。
【請求項５】
前記出力軸は、前記前輪用トルクリミッタ及び後輪用トルクリミッタのうち、一方は前記出力軸をその入力部材とし、他方は前記出力軸をその出力部材としていることを特徴とする請求項２記載の変速装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１７１６０９（Ｐ２０１２−１７１６０９Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３９０５８（Ｐ２０１１−３９０５８）
【出願日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（０００１２５８５３）株式会社 神崎高級工機製作所 (210)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（０００１２５８５３）株式会社 神崎高級工機製作所 (210)
【Ｆターム（参考）】
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