駆動切換装置
【課題】 ２輪駆動、４輪駆動及びデフロックの切換を自動的に行うことができるとともに、４輪駆動時の差動機能を損なわない駆動切換装置を提供すること。
【解決手段】 第１のケージ７１は、駆動部材３０と第１の被動部材６３の間に配され、第１の被動部材６３と間接的に相対回転可能に摩擦係合し、第１の転動体６１を収容する開口部７１ａを有する。第２のケージ７２は、駆動部材３０と第２の被動部材６４の間に配され、第２の被動部材６４と間接的に相対回転可能に摩擦係合し、第２の転動体６２を収容する開口部７２ａを有する。第１のケージは、凸部７１ｃを有し、第２のケージは、凸部７１ｃと係合することが可能な凹部７２ｃを有する。凸部７１ｃと凹部７２ｃは、相対回転を規定量だけ許容する。
【解決手段】 第１のケージ７１は、駆動部材３０と第１の被動部材６３の間に配され、第１の被動部材６３と間接的に相対回転可能に摩擦係合し、第１の転動体６１を収容する開口部７１ａを有する。第２のケージ７２は、駆動部材３０と第２の被動部材６４の間に配され、第２の被動部材６４と間接的に相対回転可能に摩擦係合し、第２の転動体６２を収容する開口部７２ａを有する。第１のケージは、凸部７１ｃを有し、第２のケージは、凸部７１ｃと係合することが可能な凹部７２ｃを有する。凸部７１ｃと凹部７２ｃは、相対回転を規定量だけ許容する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動切換装置に関し、特に、差動機能および差動装置のロック機能と同等の機能を有するとともに、２輪駆動、４輪駆動の切換を自動的に行うことができる駆動切換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の４輪バギー（ＡＴＶ）用のフロントデフは、クラッチ機構を手動操作又は電気的制御によって２輪駆動・４輪駆動及びデフロックの切換えを行う駆動切換装置を備えるものがある。従来の駆動切換装置として、例えば、駆動部材から左右の２個の被動部材への動力の伝達状態を切換える動力切換装置（駆動切換装置）において、切換手段がオンモードに設定された状態で、電磁力により軸方向移動せしめられるケージの端面を被動部材に摩擦接触させて連れ回り回転させることにより、駆動部材の円周状結合面と両被動部材の円周状結合面のそれぞれとを転動体の介在により楔結合させるものが提案されている。これによれば、小型簡素な構成により、完全２輪駆動状態と、完全４輪駆動状態を容易に切換えることができるというものである（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２７６４６３号公報
【特許文献２】特開２００３−２７６４６４号公報
【特許文献３】特開２００３−２７８８０４号公報
【特許文献４】特開２００３−１９１７６７号公報
【特許文献５】特開２００３−１９１７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の動力切換装置では、４輪駆動における走行時、エンジンブレーキ時又は急減速時の直進安定性の維持を可能とするため、４輪駆動時の差動機能が損なわれるという問題が生じていた。すなわち、車両旋回時の内側車輪に対応する転動体は、楔係合のままで動力を伝達する。一方、車両旋回時の外側車輪に対応する転動体は、外側車輪が内側車輪よりもオーバーランするので、楔係合が一旦外れ、次の係合位置で再度係合することになる。このため、車両旋回時においても外側車輪及び内側車輪のそれぞれに対応する転動体の楔係合が解除されず、エンジンブレーキは可能だが、車両旋回時の外側車輪と内側車輪との差動が損なわれることになる。
【０００５】
また、特許文献１の動力切換装置では、２輪駆動・４輪駆動の切換を完全なものとするために、切換手段を有し、コストも高くなる傾向にある。
【０００６】
本発明の第１の目的は、差動機能および差動装置のロック機能と同等の機能を有するとともに、２輪駆動、４輪駆動の切換を自動的に行うことができ、４輪駆動時の差動機能を損なわない駆動切換装置を提供することである。
【０００７】
本発明の第２の目的は、安価でコンパクトな駆動切換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の視点においては、駆動切換装置において、内周面にカム面を有する駆動部材と、前記駆動部材の内周側において前記駆動部材と同軸配置されるとともに外周面に円周状結合面を有する第１の被動部材と、前記駆動部材の内周側において前記駆動部材と同軸配置されるとともに、軸方向で前記第１の被動部材と隣り合い、外周面に円周状結合面を有する第２の被動部材と、前記駆動部材と前記第１の被動部材の間の周方向に楔状間隙をくり返し形成する環状空間に配置されるとともに、前記駆動部材と前記第１の被動部材とを楔係合させることが可能な第１の転動体と、前記駆動部材と前記第２の被動部材の間の周方向に楔状間隙をくり返し形成する環状空間に配置されるとともに、前記駆動部材と前記第２の被動部材とを楔係合させることが可能な第２の転動体と、前記第１の被動部材と直接的又は間接的に相対回転可能に摩擦係合するとともに、前記第１の転動体を収容する開口部を有する第１のケージと、前記第２の被動部材と直接的又は間接的に相対回転可能に摩擦係合するとともに、前記第２の転動体を収容する開口部を有する第２のケージと、を備え、前記第１のケージは、前記第２のケージ側に延在する凸部を有し、前記第２のケージは、前記凸部と係合することが可能な凹部を有し、前記凸部と前記凹部は、相対回転を規定量だけ許容し、前記規定量は、前記駆動部材の回転軸と、楔結合する位置にある前記第１の転動体の中心と、を結ぶ線と、前記駆動部材の回転軸と、前記第１の転動体と等価の前記楔状間隙内にあって楔結合しない位置にある前記第２の転動体の中心と、を結ぶ線と、のなす角度、又は、前記駆動部材の回転軸と、楔結合する位置にある前記第２の転動体の中心と、を結ぶ線と、前記駆動部材の回転軸と、前記第２の転動体と等価の前記楔状間隙内にあって楔結合しない位置にある前記第１の転動体の中心と、を結ぶ線と、のなす角度であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第２の視点においては、駆動切換装置において、内周面に円周状結合面を有する駆動部材と、前記駆動部材の内周側において前記駆動部材と同軸配置されるとともに外周面にカム面を有する第１の被動部材と、前記駆動部材の内周側において前記駆動部材と同軸配置されるとともに、軸方向で前記第１の被動部材と隣り合い、外周面にカム面を有する第２の被動部材と、前記駆動部材と前記第１の被動部材の間の周方向に楔状間隙をくり返し形成する環状空間に配置されるとともに、前記駆動部材と前記第１の被動部材とを楔係合させることが可能な第１の転動体と、前記駆動部材と前記第２の被動部材の間の周方向に楔状間隙をくり返し形成する環状空間に配置されるとともに、前記駆動部材と前記第２の被動部材とを楔係合させることが可能な第２の転動体と、前記駆動部材と直接的又は間接的に相対回転可能に摩擦係合するとともに、前記第１の転動体を収容する開口部を有する第１のケージと、前記駆動部材と直接的又は間接的に相対回転可能に摩擦係合するとともに、前記第２の転動体を収容する開口部を有する第２のケージと、を備え、前記第１のケージは、前記第２のケージ側に延在する凸部を有し、前記第２のケージは、前記凸部と係合することが可能な凹部を有し、前記凸部と前記凹部は、相対回転を規定量だけ許容し、前記規定量は、前記駆動部材の回転軸と、楔結合する位置にある前記第１の転動体の中心と、を結ぶ線と、前記駆動部材の回転軸と、前記第１の転動体と等価の前記楔状間隙内にあって楔結合しない位置にある前記第２の転動体の中心と、を結ぶ線と、のなす角度、又は、前記駆動部材の回転軸と、楔結合する位置にある前記第２の転動体の中心と、を結ぶ線と、前記駆動部材の回転軸と、前記第２の転動体と等価の前記楔状間隙内にあって楔結合しない位置にある前記第１の転動体の中心と、を結ぶ線と、のなす角度であることを特徴とする。
【００１０】
なお、楔状間隙とは、軸方向から見て、駆動部材の表面と、第１の被動部材又は第２の被動部材の表面によってなされる楔状に形成された間隙をいい、別の言い方をすると、駆動部材の表面と、第１の被動部材又は第２の被動部材の表面とによってなされる間隔が極大となるところから極小になるところの部位の間隙をいう。楔係合とは、楔状間隙における間隔の小さい位置に第１の転動体又は第２の転動体が移動することによって、第１の転動体又は第２の転動体を介して駆動部材と第１の被動部材又は第２の被動部材とが係合することをいう。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、差動機能および差動装置のロック機能と同等の機能を有し、２輪駆動、４輪駆動の切換を自動的に行うことができるとともに、４輪駆動状態においても差動機能を確実なものとすることができる。
【００１２】
また、本発明によれば、駆動切換装置においてディファレンシャルギヤを内蔵せず、２輪駆動、４輪駆動及びデフロックの切換を行う電気的手段を有しないことから、コンパクトにすることができ、かつ、装置のコストを削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施形態１について図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態１に係る駆動切換装置が適用される車両を示した概略図である。図２は、本発明の実施形態１に係る駆動切換装置の構成を模式的に示した断面図である。図３は、本発明の実施形態１に係る駆動切換装置の構成を模式的に示したＡ−Ａ間の断面図である。図４は、本発明の実施形態１に係る駆動切換装置で用いられる第１のケージ及び第２のケージの構成を模式的に示した図面であり、（Ａ）は第１のケージの平面図、（Ｂ）は第１のケージの左側面図、（Ｃ）は第１のケージの右側面図、（Ｄ）は第２のケージの平面図、（Ｅ）は第２のケージの左側面図、（Ｆ）は第２のケージの右側面図である。図５は、本発明の実施形態１に係る駆動切換装置で用いられる第１のスプリングの構成を模式的に示した（Ａ）平面図、（Ｂ）側面図である。なお、図３では、便宜上、第１のハウジング及び第２のハウジングを省略している。
【００１４】
車両全体の構成について説明する。図１を参照すると、車両は、エンジン１の出力側に変速機２が接続されるとともに、変速機２の出力側に駆動軸３が接続され、駆動軸３の前輪側の端部に駆動切換装置４を介して左右の前輪軸５、７が接続され、前輪軸５に前輪６が接続され、前輪軸７に前輪８が接続され、駆動軸３の後輪側の端部にディファレンシャル１０を介して左右の後輪軸１１、１３が接続され、後輪軸１１に後輪１２が接続され、後輪軸１３に後輪１４が接続されている。エンジン１の回転力は、常時後輪側のディファレンシャル１０に伝えられ、常時前輪側の駆動切換装置４に伝えられている。駆動切換装置４では、左側の前輪６及び前輪軸５、並びに、右側の前輪８及び前輪軸７のそれぞれを介して伝わる路面状況に応じて、（手動制御や電気的制御を行なうことなく）機械的動作のみにより、エンジン１の回転力を、（Ａ）左右の前輪軸５、７に伝えたり、（Ｂ）右の前輪軸７のみに伝えたり、（Ｃ）左の前輪軸５のみに伝えたり、（Ｄ）左右の前輪軸５、７に伝えないように、切換動作が行われる（詳しくは後述する）。
【００１５】
駆動切換装置４について説明する。図２を参照すると、駆動切換装置４は、ピニオンギヤ軸２１、駆動部材３０、第１のハウジング４１、第２のハウジング４２、ボルト４３、ベアリング５１、５２、５３、５４、第１の転動体６１、第２の転動体６２、第１の被動部材６３、第２の被動部材６４、第１のスプリング６５、第２のスプリング６６、第１のケージ７１、第２のケージ７２、第１の摩擦部材８１、第２の摩擦部材８２、を有する。
【００１６】
ピニオンギヤ軸２１は、ベアリング５３、５４を介して第２のハウジング４２に回転可能に支持されている。ピニオンギヤ軸２１は、ベアリング５３で支持されている部分とベアリング５４で支持されている部分の間にピニオンギヤ２１ａを備える。ピニオンギヤ２１ａは、リングギヤ３４と噛み合う。ピニオンギヤ軸２１は、駆動軸（図１の３）と接続される。
【００１７】
駆動部材３０は、ケース３１、第１のカバー３２、第２のカバー３３、リングギヤ３４、ネジ３５、ネジ３６、ボルト３７よりなる組立体であり、これらの構成部品３１〜３７は、一体となって回転する。駆動部材３０は、ベアリング５１、５２を介して第１のハウジング４１と第２のハウジング４２の組立体に回転可能に支持されている。なお、ベアリング５１は、第１のハウジング４１に支持されており、ベアリング５２は、第２のハウジング４２に支持されている。
【００１８】
ケース３１は、内周面に複数のカム面３１ａを有する円筒状の部材である。カム面３１ａは、多角形状を成す。ケース３１の内周面側には、カム面３１ａに係る多角形状（例えば、６角形）の角部に対応する個数（６個）だけの第１の転動体６１及び第２の転動体６２（計１２個）がそれぞれ配されている。第１のカバー３２は、ネジ３５によってケース３１の左側端部に取り付けられている。第２のカバー３３は、ネジ３６によってケース３１の右側端部に取り付けられている。第１のカバー３２は、第１のベアリング５１を介して第１のハウジング４１に支持されている。同じく、第２のカバー３３は、第２のベアリング５２を介して第２のハウジング４２に支持されている。リングギヤ３４は、ボルト３７によってケース３１の外周部に取り付けられており、ピニオンギヤ２１ａと噛み合う。これにより、駆動部材３０は、駆動軸（図１の３）の回転により常時駆動される。
【００１９】
第１のハウジング４１と第２のハウジング４２とは、ボルト４３によって一体に結合されている。
【００２０】
第１の被動部材６３は、ケース３１の内周面側であって第１のカバー３２寄りに配置されている。第１の被動部材６３は、左側の前輪軸５とスプライン結合し、前輪軸５と一体回転する。第２の被動部材６４は、ケース３１の内周面側であって第２のカバー３３寄りに配置されている。第２の被動部材６４は、右側の前輪軸７とスプライン結合し、前輪軸７と一体回転する。第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４は、駆動部材３０の中心軸と同軸となるように配置されている。第１の被動部材６３には、第１のカバー３２側にハブ部６３ａが凸設されている。ハブ部６３ａは、第１のカバー３２の内周の右寄りに凹設された段差部３２ａに相対回転可能に挿入されている。また、第２の被動部材６４には、第２のカバー３３側にハブ部６４ａが凸設されている。ハブ部６４ａは、第２のカバー３３の内周の左寄りに凹設された段差部３３ａに相対回転可能に挿入されている。これにより、第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４は、駆動部材３０（ケース３１、第１のカバー３２、第２のカバー３３）に相対回転可能な状態で保持される。そして、駆動部材３０（ケース３１、リングギヤ３４）と、第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４とは、互いに同軸となるように配置されている。なお、第１の被動部材６３と第２の被動部材６４の間には、第１の被動部材６３と第２の被動部材６４の間隔を保つために、スペーサ部材（図示せず）を配置してもよい。
【００２１】
第１の被動部材６３の外周面には、第１の転動体６１と当接する円周状結合面６３ｂが設けられている。同じく、第２の被動部材６４の外周面には、第２の転動体６２と当接する円周状結合面６４ｂが設けられている。第１の被動部材６３の円周状結合面６３ｂ、及び第２の被動部材６４の円周状結合面６４ｂのそれぞれと、ケース３１（のカム面３１ａ）と、は、同軸となるように配置されている。第１の被動部材６３の円周状結合面６３ｂ、及び第２の被動部材６４の円周状結合面６４ｂと、カム面３１ａと、の間の環状空間９１には、円周方向の両側（正転方向と逆転方向）が狭巾となる楔状間隙９１ａがくり返し形成されている。
【００２２】
第１の転動体６１は、球状の部材であり、環状空間９１であって第１のケージ７１に設けられた開口部７１ａに収容され、ケース３１のカム面３１ａに接するとともに、その反対側で第１の被動部材６３の円周状結合面６３ｂに接するように配置されており、第１のケージ７１によって回動方向及び軸方向の移動が抑制される。同じく、第２の転動体６２は、球状の部材であり、環状空間９１であって第２のケージ７２に設けられた開口部７１ａに収容され、ケース３１のカム面３１ａに接するとともに、その反対側で第２の被動部材６４の円周状結合面６４ｂに接するように配置されており、第２のケージ７２によって回動方向及び軸方向の移動が抑制される。なお、第１の転動体６１及び第２の転動体６２は、球状以外にもローラ状であってもよい。
【００２３】
第１のケージ７１は、円筒状の部材であり、環状空間９１の第１のカバー３２寄りの位置に配されている（図２及び図４参照）。第１のケージ７１は、第１のカバー３２側の端部の所定の位置に第１のスプリング６５の爪部６５ａを挿入するための切欠部７１ｂを有する。第２のケージ７２は、円筒状の部材であり、環状空間９１の第２のカバー３３寄りの位置に配されている（図２及び図４参照）。第２のケージ７２は、第２のカバー３３側の端部の所定の位置に第２のスプリング６６の爪部６６ａを挿入するための切欠部７２ｂを有する。
【００２４】
第１のケージ７１は、第２のケージ７２側に延在する凸部７１ｃを有する。一方、第２のケージ７２は、第１のケージ７１の凸部７１ｃと係合可能な位置に凹部７２ｃを有する。凸部７１ｃと凹部７２ｃは、相対回転を規定量だけ許容している。この許容量は、駆動部材３０の回転軸と、前進側係合位置での第１の転動体６１の中心と、を結ぶ第１の線Ｌ１と、駆動部材３０の回転軸と、後進側係合位置での第１の転動体６１の中心と、を結ぶ第２の線Ｌ２と、のなす角の２分の１程度の角度である。言い換えると、駆動部材３０の回転軸Ａと、前進左旋回時に楔結合する位置にある第１の転動体６１の中心と、を結ぶ第３の線（Ｌ３）と、駆動部材３０の回転軸Ａと、前進左旋回時に第１の転動体６１と等価の楔状間隙９１ａ内にあって楔結合しない位置にある第２の転動体６２の中心と、を結ぶ第４の線（Ｌ４）と、のなす角度α（駆動部材３０の回転軸と、前進右旋回時に楔結合する位置にある第２の転動体６２の中心と、を結ぶ第５の線と、駆動部材３０の回転軸と、前進右旋回時に第２の転動体６２と等価の楔状間隙９１ａ内にあって楔結合しない位置にある第１の転動体６１の中心と、を結ぶ第６の線と、のなす角度）である（図８及び図１１参照）。なお、図１１は、第１のケージを主体に左側から見たときのものである。
【００２５】
第１のスプリング６５は、第１の摩擦部材８１の外周に巻回されたリング状のスプリングであり、第１の摩擦部材８１の外周で摺動回転可能に内接し、弾性力による締め付けによって適切な摩擦回転が可能に構成されている（図２及び図５参照）。同じく、第２のスプリング６６は、第２の摩擦部材８２の外周に巻回されたリング状のスプリングであり、第２の摩擦部材８２の外周に摺動回転可能に内接し、弾性力による締め付けによって適切な摩擦回転が可能に構成されている。第１のスプリング６５は、爪部６５ａを有し、爪部６５ａは、第１のケージ７１の切欠部７１ｂに掛着されている。第２のスプリング６６は、爪部６６ａを有し、爪部６５ａは、第１のケージ７１の切欠部７１ｂに掛着されている。
【００２６】
第１のケージ７１は、円周状結合面６３ｂを有する第１の被動部材６３と第１の摩擦部材８１及び第１のスプリング６５を介して相対回転可能に摩擦係合し、第１の被動部材６３に連れ周りする。同じく、第２のケージ７２は、円周状結合面６４ｂを有する第２の被動部材６４と第２の摩擦部材８２及び第２のスプリング６６を介して相対回転可能に摩擦係合し、第２の被動部材６４に連れ周りする。言い換えると、第１のケージ７１及び第２のケージ７２は、カム面３１ａを有する駆動部材３０（ケース３１）と直接的及び間接的に摩擦係合せず、駆動部材３０と連れ周りしない。
【００２７】
第１の摩擦部材８１は、第１のケージ７１の外周面であって円周状結合面６３ｂ以外の第１のカバー３２寄りの領域に固定された摩擦材であり、第１のスプリング６５と相対回転可能に摩擦係合する。第２の摩擦部材８２は、第２のケージ７２の外周面であって円周状結合面６４ｂ以外の第２のカバー３３寄りの領域に固定された摩擦材であり、第２のスプリング６６と相対回転可能に摩擦係合する。
【００２８】
実施形態１に係る駆動切換装置の動作について図面を用いて説明する。図６〜１０は、本発明の実施形態１に係る駆動切換装置で用いられる第１のケージ及び第２のケージの動作を説明するための図面であり、（Ａ）は第１のケージを主体に左側から見たときの部分切欠側面図であり、（Ｂ）は第１のケージ及び第２のケージを主体とした部分平面図であり、（Ｃ）は第２のケージを主体とした右側から見たときの部分切欠側面図である。なお、図６は中立時の図であり、図７は前進直進走行時の図であり、図８は前進左旋回走行時の図であり、図９は後進直進走行時の図であり、図１０は前進直進エンジンブレーキ時の図である。
【００２９】
図６（中立時）を参照すると、エンジン側（駆動部材３０側）の回転数とタイヤ側（被動部材６３、６４側）の回転数に差がない時は、駆動部材３０、第１の被動部材６３、及び第２の被動部材６４も回転しないので、環状空間９１のうち円周状結合面６３ｂ及び円周状結合面６４ｂの表面からカム面３１ａの間隔が最も広い位置に第１の転動体６１及び第２の転動体６２が配され、第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４がともに駆動部材３０に楔結合されない状態にある。
【００３０】
図７（前進直進走行時）を参照すると、車両が前進直進走行し、かつ、後輪スリップなどによりエンジン側の回転が前輪側の回転より速い時は、駆動部材３０と、第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４との間に回転位相差が生じる。これにより、駆動部材３０と、第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４とが直ちに楔結合され、第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４へ駆動力が伝わり、完全４輪駆動状態になる。この際、駆動部材３０のカム面３１ａによって第１の転動体６１及び第２の転動体６２が駆動部材３０の回転（正転）方向側に押し出され、第１の転動体６１が第１のケージ７１の開口部７１ａの回転（正転）方向側の端面に当接するとともに第２の転動体６２が第２のケージ７２の開口部７２ａの回転（正転）方向側の端面に当接する。第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４がともに第１の転動体６１及び第２の転動体６２によって駆動部材３０に楔結合されるから、第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４に伝わる回転力は均等になり、直進安定性がよい。
【００３１】
図８（前進左旋回走行時）を参照すると、車両が前進左旋回走行し、かつ、エンジン側の回転がタイヤ側の回転より速い時は、駆動部材３０と、左側の第１の被動部材６３との間に回転位相差が生じ、駆動部材３０と第１の被動部材６３とが第１の転動体６１によって直ちに楔結合され、第１の被動部材６３へ駆動力が伝わる。この際、駆動部材３０のカム面３１ａによって第１の転動体６１が駆動部材３０の回転（正転）方向側に押し出され、第１の転動体６１が第１のケージ７１の開口部７１ａの回転（正転）方向側の端面に当接し、第１の転動体６１によって第１のケージ７１が回転（正転）方向側に押し出されるような状態となる。一方、右側の第２の被動部材６４は、右側の前輪のオーバーランによって左側の第１の被動部材６３よりも回転数が高いので、第１のケージ７１の凸部７１ｃによって第２のケージ７２の凹部７２ｃが係止され、第２のスプリング６６と第２の摩擦部材８２の間に滑りが生じて第２のケージ７２と第２の被動部材６４との間に回転位相差が生じ、第２のケージ７２が駆動部材３０と第２の被動部材６４との間に楔結合がなされないように第２の転動体６２を係止するので、第２の被動部材６４へ駆動力が伝わらない。これによって、差動機能を確実なものとすることができる。
【００３２】
前進左旋回走行時については、図示していないが、駆動部材３０と、右側の第２の被動部材６４との間に回転位相差が生じ、駆動部材３０と第２の被動部材６４とが第２の転動体６２によって直ちに楔結合され、第２の被動部材６４へ駆動力が伝わる。この際、駆動部材３０のカム面３１ａによって第２の転動体６２が駆動部材３０の回転（正転）方向側に押し出され、第２の転動体６２が第２のケージ７２の開口部７２ａの回転（正転）方向側の端面に当接し、第２の転動体６２によって第２のケージ７２が回転（正転）方向側に押し出されるような状態となる。一方、左側の第１の被動部材６３は、左側の前輪のオーバーランによって右側の第２の被動部材６４よりも回転数が高いので、第２のケージ７２の凹部７２ｃによって第１のケージ７１の凸部７１ｃが係止され、第１のスプリング６５と第１の摩擦部材８１の間に滑りが生じて第１のケージ７１と第１の被動部材６３との間に回転位相差が生じ、第１のケージ７１が駆動部材３０と第１の被動部材６３との間に楔結合がなされないように第１の転動体６１を係止するので、第２の被動部材６４へ駆動力が伝わらない。これによって、差動機能を確実なものとすることができる。
【００３３】
図９（後進直進走行時）を参照すると、車両が後進直進走行し、かつ、エンジン側の回転がタイヤ側の回転より速い時は、駆動部材３０と、第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４との間に回転位相差が生じる。これにより、駆動部材３０と、第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４とが直ちに楔結合され、第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４へ駆動力が伝わり、完全４輪駆動状態になる。この際、駆動部材３０のカム面３１ａによって第１の転動体６１及び第２の転動体６２が駆動部材３０の回転（逆転）方向側に押し出され、第１の転動体６１が第１のケージ７１の開口部７１ａの回転（逆転）方向側の端面に当接するとともに第２の転動体６２が第２のケージ７２の開口部７２ａの回転（逆転）方向側の端面に当接する。第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４がともに第１の転動体６１及び第２の転動体６２によって駆動部材３０に楔結合されるから、第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４に伝わる回転力は均等になり、直進安定性がよい。
【００３４】
図１０（前進直進エンジンブレーキ走行時）を参照すると、車両が前進直進走行し、かつ、エンジン側の回転がタイヤ側の回転より速い時は、駆動部材３０と、第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４との間に回転位相差が生じる。これにより、駆動部材３０と、第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４とが直ちに楔結合され、第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４へ駆動力が伝わり、エンジンブレーキ走行状態になる。この際、駆動部材３０のカム面３１ａによって第１の転動体６１及び第２の転動体６２が駆動部材３０の回転（逆転）方向側に押し出され、第１の転動体６１が第１のケージ７１の開口部７１ａの回転（逆転）方向側の端面に当接するとともに第２の転動体６２が第２のケージ７２の開口部７２ａの回転（逆転）方向側の端面に当接する。第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４がともに第１の転動体６１及び第２の転動体６２によって駆動部材３０に楔結合されるから、第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４に伝わる回転力は均等になり、直進安定性がよい。
【００３５】
実施形態１によれば、４輪駆動状態においても、差動機能が損なわれないように第１の転動体６１、第２の転動体６２を保持する第１のケージ７１、第２のケージ７２の回転方向の相対変位を規定量だけ許容するとともに、車両旋回時の外側車輪のオーバーランによって他方向のカムに楔係合することを解消し、車両旋回状態では外側車輪に相当する第１の転動体６１（又は第２の転動体６２）を非駆動位置とする。これによって、差動機能を確実なものとすることができる。
【００３６】
また、第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４と駆動部材３０の回転位相差が生ずると直ちに駆動部材３０と第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４とを第１の転動体６１及び第２の転動体６２の介在により楔結合させることができる（ボールクラッチ機構）。駆動部材３０と第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４の楔結合の係脱は容易かつ軽快である。
【００３７】
さらに、駆動切換装置においてディファレンシャルギヤを内蔵しないから、小型簡素で軽量化できる。
【００３８】
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２について説明する。実施形態１に係る駆動切換装置では、第１の被動部材（図３の６３）及び第２の被動部材が円周状結合面（図３の６３ｂ）を有し、駆動部材３０（ケース３１）がカム面（図３の３１ａ）を有する構成であったが、実施形態２では、第１の被動部材及び第２の被動部材がカム面を有し、駆動部材（ケース）が円周状結合面を有する構成とする（実施形態１と反対の構成の場合）。すなわち、第１のケージと第１の被動部材との摩擦摺動すべく係合は、ケースと第１の転動体とが接する面を円周状結合面とし、第１の被動部材と第１の転動体とが接する面をカム面とするように設定する。同じく、第２のケージと第２の被動部材との摩擦摺動すべく係合は、駆動部材（ケース）と第２の転動体とが接する面を円周状結合面とし、第２の被動部材と第２の転動体とが接する面をカム面とするように設定する。このとき、第１のケージ及び第２のケージは、円周状結合面を有する駆動部材（ケース）と直接的又は間接的に相対回転可能に摩擦係合し、駆動部材（ケース）に連れ周りするように構成する。言い換えると、第１のケージ及び第２のケージは、カム面を有する第１の被動部材及び第２の被動部材と直接的及び間接的に摩擦係合せず、第１の被動部材及び第２の被動部材と連れ周りしない。実施形態２のような構成であっても、実施形態１と同様な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態１に係る駆動切換装置が適用される車両を示した概略図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る駆動切換装置の構成を模式的に示した断面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る駆動切換装置の構成を模式的に示したＡ−Ａ間の断面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る駆動切換装置で用いられる第１のケージ及び第２のケージの構成を模式的に示した平面図、左側面図及び右側面図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る駆動切換装置で用いられる第１のスプリングの構成を模式的に示した平面図、左側面図及び右側面図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る駆動切換装置で用いられる第１のケージ及び第２のケージの動作を説明するための中立時の図面である。
【図７】本発明の実施形態１に係る駆動切換装置で用いられる第１のケージ及び第２のケージの動作を説明するための前進直進走行時の図面である。
【図８】本発明の実施形態１に係る駆動切換装置で用いられる第１のケージ及び第２のケージの動作を説明するための前進左旋回走行時の図面である。
【図９】本発明の実施形態１に係る駆動切換装置で用いられる第１のケージ及び第２のケージの動作を説明するための後進直進走行時の図面である。
【図１０】本発明の実施形態１に係る駆動切換装置で用いられる第１のケージ及び第２のケージの動作を説明するための前進直進エンジンブレーキ時の図面である。
【図１１】本発明の実施形態１に係る駆動切換装置で用いられる第１のケージと第２のケージとの間の許容される相対回転の規定量を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００４０】
１ エンジン
２ 変速機
３ 駆動軸
４ 駆動切換装置
５、７ 前輪軸
６、８ 前輪
１０ ディファレンシャル
１１、１３ 後輪軸
１２、１４ 後輪
２１ ピニオンギヤ軸
２１ａ ピニオンギヤ
３０ 駆動部材
３１ ケース
３１ａ カム面
３２ 第１のカバー
３２ａ 段差部
３３ 第２のカバー
３３ａ 段差部
３４ リングギヤ
３５ ネジ
３６ ネジ
３７ ボルト
４１ 第１のハウジング
４２ 第２のハウジング
４３ ボルト
５１、５２、５３、５４ ベアリング
６１ 第１の転動体
６２ 第２の転動体
６３ 第１の被動部材
６３ａ ハブ部
６３ｂ 円周状結合面
６４ 第２の被動部材
６４ａ ハブ部
６４ｂ 円周状結合面
６５ 第１のスプリング
６５ａ 爪部
６６ 第２のスプリング
６６ａ 爪部
７１ 第１のケージ
７１ａ 開口部
７１ｂ 切欠部
７１ｃ 凸部
７２ 第２のケージ
７２ａ 開口部
７２ｂ 切欠部
７２ｃ 凹部
８１ 第１の摩擦部材
８２ 第２の摩擦部材
９１ 環状空間
９１ａ 楔状間隙
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動切換装置に関し、特に、差動機能および差動装置のロック機能と同等の機能を有するとともに、２輪駆動、４輪駆動の切換を自動的に行うことができる駆動切換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の４輪バギー（ＡＴＶ）用のフロントデフは、クラッチ機構を手動操作又は電気的制御によって２輪駆動・４輪駆動及びデフロックの切換えを行う駆動切換装置を備えるものがある。従来の駆動切換装置として、例えば、駆動部材から左右の２個の被動部材への動力の伝達状態を切換える動力切換装置（駆動切換装置）において、切換手段がオンモードに設定された状態で、電磁力により軸方向移動せしめられるケージの端面を被動部材に摩擦接触させて連れ回り回転させることにより、駆動部材の円周状結合面と両被動部材の円周状結合面のそれぞれとを転動体の介在により楔結合させるものが提案されている。これによれば、小型簡素な構成により、完全２輪駆動状態と、完全４輪駆動状態を容易に切換えることができるというものである（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２７６４６３号公報
【特許文献２】特開２００３−２７６４６４号公報
【特許文献３】特開２００３−２７８８０４号公報
【特許文献４】特開２００３−１９１７６７号公報
【特許文献５】特開２００３−１９１７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の動力切換装置では、４輪駆動における走行時、エンジンブレーキ時又は急減速時の直進安定性の維持を可能とするため、４輪駆動時の差動機能が損なわれるという問題が生じていた。すなわち、車両旋回時の内側車輪に対応する転動体は、楔係合のままで動力を伝達する。一方、車両旋回時の外側車輪に対応する転動体は、外側車輪が内側車輪よりもオーバーランするので、楔係合が一旦外れ、次の係合位置で再度係合することになる。このため、車両旋回時においても外側車輪及び内側車輪のそれぞれに対応する転動体の楔係合が解除されず、エンジンブレーキは可能だが、車両旋回時の外側車輪と内側車輪との差動が損なわれることになる。
【０００５】
また、特許文献１の動力切換装置では、２輪駆動・４輪駆動の切換を完全なものとするために、切換手段を有し、コストも高くなる傾向にある。
【０００６】
本発明の第１の目的は、差動機能および差動装置のロック機能と同等の機能を有するとともに、２輪駆動、４輪駆動の切換を自動的に行うことができ、４輪駆動時の差動機能を損なわない駆動切換装置を提供することである。
【０００７】
本発明の第２の目的は、安価でコンパクトな駆動切換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の視点においては、駆動切換装置において、内周面にカム面を有する駆動部材と、前記駆動部材の内周側において前記駆動部材と同軸配置されるとともに外周面に円周状結合面を有する第１の被動部材と、前記駆動部材の内周側において前記駆動部材と同軸配置されるとともに、軸方向で前記第１の被動部材と隣り合い、外周面に円周状結合面を有する第２の被動部材と、前記駆動部材と前記第１の被動部材の間の周方向に楔状間隙をくり返し形成する環状空間に配置されるとともに、前記駆動部材と前記第１の被動部材とを楔係合させることが可能な第１の転動体と、前記駆動部材と前記第２の被動部材の間の周方向に楔状間隙をくり返し形成する環状空間に配置されるとともに、前記駆動部材と前記第２の被動部材とを楔係合させることが可能な第２の転動体と、前記第１の被動部材と直接的又は間接的に相対回転可能に摩擦係合するとともに、前記第１の転動体を収容する開口部を有する第１のケージと、前記第２の被動部材と直接的又は間接的に相対回転可能に摩擦係合するとともに、前記第２の転動体を収容する開口部を有する第２のケージと、を備え、前記第１のケージは、前記第２のケージ側に延在する凸部を有し、前記第２のケージは、前記凸部と係合することが可能な凹部を有し、前記凸部と前記凹部は、相対回転を規定量だけ許容し、前記規定量は、前記駆動部材の回転軸と、楔結合する位置にある前記第１の転動体の中心と、を結ぶ線と、前記駆動部材の回転軸と、前記第１の転動体と等価の前記楔状間隙内にあって楔結合しない位置にある前記第２の転動体の中心と、を結ぶ線と、のなす角度、又は、前記駆動部材の回転軸と、楔結合する位置にある前記第２の転動体の中心と、を結ぶ線と、前記駆動部材の回転軸と、前記第２の転動体と等価の前記楔状間隙内にあって楔結合しない位置にある前記第１の転動体の中心と、を結ぶ線と、のなす角度であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第２の視点においては、駆動切換装置において、内周面に円周状結合面を有する駆動部材と、前記駆動部材の内周側において前記駆動部材と同軸配置されるとともに外周面にカム面を有する第１の被動部材と、前記駆動部材の内周側において前記駆動部材と同軸配置されるとともに、軸方向で前記第１の被動部材と隣り合い、外周面にカム面を有する第２の被動部材と、前記駆動部材と前記第１の被動部材の間の周方向に楔状間隙をくり返し形成する環状空間に配置されるとともに、前記駆動部材と前記第１の被動部材とを楔係合させることが可能な第１の転動体と、前記駆動部材と前記第２の被動部材の間の周方向に楔状間隙をくり返し形成する環状空間に配置されるとともに、前記駆動部材と前記第２の被動部材とを楔係合させることが可能な第２の転動体と、前記駆動部材と直接的又は間接的に相対回転可能に摩擦係合するとともに、前記第１の転動体を収容する開口部を有する第１のケージと、前記駆動部材と直接的又は間接的に相対回転可能に摩擦係合するとともに、前記第２の転動体を収容する開口部を有する第２のケージと、を備え、前記第１のケージは、前記第２のケージ側に延在する凸部を有し、前記第２のケージは、前記凸部と係合することが可能な凹部を有し、前記凸部と前記凹部は、相対回転を規定量だけ許容し、前記規定量は、前記駆動部材の回転軸と、楔結合する位置にある前記第１の転動体の中心と、を結ぶ線と、前記駆動部材の回転軸と、前記第１の転動体と等価の前記楔状間隙内にあって楔結合しない位置にある前記第２の転動体の中心と、を結ぶ線と、のなす角度、又は、前記駆動部材の回転軸と、楔結合する位置にある前記第２の転動体の中心と、を結ぶ線と、前記駆動部材の回転軸と、前記第２の転動体と等価の前記楔状間隙内にあって楔結合しない位置にある前記第１の転動体の中心と、を結ぶ線と、のなす角度であることを特徴とする。
【００１０】
なお、楔状間隙とは、軸方向から見て、駆動部材の表面と、第１の被動部材又は第２の被動部材の表面によってなされる楔状に形成された間隙をいい、別の言い方をすると、駆動部材の表面と、第１の被動部材又は第２の被動部材の表面とによってなされる間隔が極大となるところから極小になるところの部位の間隙をいう。楔係合とは、楔状間隙における間隔の小さい位置に第１の転動体又は第２の転動体が移動することによって、第１の転動体又は第２の転動体を介して駆動部材と第１の被動部材又は第２の被動部材とが係合することをいう。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、差動機能および差動装置のロック機能と同等の機能を有し、２輪駆動、４輪駆動の切換を自動的に行うことができるとともに、４輪駆動状態においても差動機能を確実なものとすることができる。
【００１２】
また、本発明によれば、駆動切換装置においてディファレンシャルギヤを内蔵せず、２輪駆動、４輪駆動及びデフロックの切換を行う電気的手段を有しないことから、コンパクトにすることができ、かつ、装置のコストを削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施形態１について図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態１に係る駆動切換装置が適用される車両を示した概略図である。図２は、本発明の実施形態１に係る駆動切換装置の構成を模式的に示した断面図である。図３は、本発明の実施形態１に係る駆動切換装置の構成を模式的に示したＡ−Ａ間の断面図である。図４は、本発明の実施形態１に係る駆動切換装置で用いられる第１のケージ及び第２のケージの構成を模式的に示した図面であり、（Ａ）は第１のケージの平面図、（Ｂ）は第１のケージの左側面図、（Ｃ）は第１のケージの右側面図、（Ｄ）は第２のケージの平面図、（Ｅ）は第２のケージの左側面図、（Ｆ）は第２のケージの右側面図である。図５は、本発明の実施形態１に係る駆動切換装置で用いられる第１のスプリングの構成を模式的に示した（Ａ）平面図、（Ｂ）側面図である。なお、図３では、便宜上、第１のハウジング及び第２のハウジングを省略している。
【００１４】
車両全体の構成について説明する。図１を参照すると、車両は、エンジン１の出力側に変速機２が接続されるとともに、変速機２の出力側に駆動軸３が接続され、駆動軸３の前輪側の端部に駆動切換装置４を介して左右の前輪軸５、７が接続され、前輪軸５に前輪６が接続され、前輪軸７に前輪８が接続され、駆動軸３の後輪側の端部にディファレンシャル１０を介して左右の後輪軸１１、１３が接続され、後輪軸１１に後輪１２が接続され、後輪軸１３に後輪１４が接続されている。エンジン１の回転力は、常時後輪側のディファレンシャル１０に伝えられ、常時前輪側の駆動切換装置４に伝えられている。駆動切換装置４では、左側の前輪６及び前輪軸５、並びに、右側の前輪８及び前輪軸７のそれぞれを介して伝わる路面状況に応じて、（手動制御や電気的制御を行なうことなく）機械的動作のみにより、エンジン１の回転力を、（Ａ）左右の前輪軸５、７に伝えたり、（Ｂ）右の前輪軸７のみに伝えたり、（Ｃ）左の前輪軸５のみに伝えたり、（Ｄ）左右の前輪軸５、７に伝えないように、切換動作が行われる（詳しくは後述する）。
【００１５】
駆動切換装置４について説明する。図２を参照すると、駆動切換装置４は、ピニオンギヤ軸２１、駆動部材３０、第１のハウジング４１、第２のハウジング４２、ボルト４３、ベアリング５１、５２、５３、５４、第１の転動体６１、第２の転動体６２、第１の被動部材６３、第２の被動部材６４、第１のスプリング６５、第２のスプリング６６、第１のケージ７１、第２のケージ７２、第１の摩擦部材８１、第２の摩擦部材８２、を有する。
【００１６】
ピニオンギヤ軸２１は、ベアリング５３、５４を介して第２のハウジング４２に回転可能に支持されている。ピニオンギヤ軸２１は、ベアリング５３で支持されている部分とベアリング５４で支持されている部分の間にピニオンギヤ２１ａを備える。ピニオンギヤ２１ａは、リングギヤ３４と噛み合う。ピニオンギヤ軸２１は、駆動軸（図１の３）と接続される。
【００１７】
駆動部材３０は、ケース３１、第１のカバー３２、第２のカバー３３、リングギヤ３４、ネジ３５、ネジ３６、ボルト３７よりなる組立体であり、これらの構成部品３１〜３７は、一体となって回転する。駆動部材３０は、ベアリング５１、５２を介して第１のハウジング４１と第２のハウジング４２の組立体に回転可能に支持されている。なお、ベアリング５１は、第１のハウジング４１に支持されており、ベアリング５２は、第２のハウジング４２に支持されている。
【００１８】
ケース３１は、内周面に複数のカム面３１ａを有する円筒状の部材である。カム面３１ａは、多角形状を成す。ケース３１の内周面側には、カム面３１ａに係る多角形状（例えば、６角形）の角部に対応する個数（６個）だけの第１の転動体６１及び第２の転動体６２（計１２個）がそれぞれ配されている。第１のカバー３２は、ネジ３５によってケース３１の左側端部に取り付けられている。第２のカバー３３は、ネジ３６によってケース３１の右側端部に取り付けられている。第１のカバー３２は、第１のベアリング５１を介して第１のハウジング４１に支持されている。同じく、第２のカバー３３は、第２のベアリング５２を介して第２のハウジング４２に支持されている。リングギヤ３４は、ボルト３７によってケース３１の外周部に取り付けられており、ピニオンギヤ２１ａと噛み合う。これにより、駆動部材３０は、駆動軸（図１の３）の回転により常時駆動される。
【００１９】
第１のハウジング４１と第２のハウジング４２とは、ボルト４３によって一体に結合されている。
【００２０】
第１の被動部材６３は、ケース３１の内周面側であって第１のカバー３２寄りに配置されている。第１の被動部材６３は、左側の前輪軸５とスプライン結合し、前輪軸５と一体回転する。第２の被動部材６４は、ケース３１の内周面側であって第２のカバー３３寄りに配置されている。第２の被動部材６４は、右側の前輪軸７とスプライン結合し、前輪軸７と一体回転する。第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４は、駆動部材３０の中心軸と同軸となるように配置されている。第１の被動部材６３には、第１のカバー３２側にハブ部６３ａが凸設されている。ハブ部６３ａは、第１のカバー３２の内周の右寄りに凹設された段差部３２ａに相対回転可能に挿入されている。また、第２の被動部材６４には、第２のカバー３３側にハブ部６４ａが凸設されている。ハブ部６４ａは、第２のカバー３３の内周の左寄りに凹設された段差部３３ａに相対回転可能に挿入されている。これにより、第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４は、駆動部材３０（ケース３１、第１のカバー３２、第２のカバー３３）に相対回転可能な状態で保持される。そして、駆動部材３０（ケース３１、リングギヤ３４）と、第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４とは、互いに同軸となるように配置されている。なお、第１の被動部材６３と第２の被動部材６４の間には、第１の被動部材６３と第２の被動部材６４の間隔を保つために、スペーサ部材（図示せず）を配置してもよい。
【００２１】
第１の被動部材６３の外周面には、第１の転動体６１と当接する円周状結合面６３ｂが設けられている。同じく、第２の被動部材６４の外周面には、第２の転動体６２と当接する円周状結合面６４ｂが設けられている。第１の被動部材６３の円周状結合面６３ｂ、及び第２の被動部材６４の円周状結合面６４ｂのそれぞれと、ケース３１（のカム面３１ａ）と、は、同軸となるように配置されている。第１の被動部材６３の円周状結合面６３ｂ、及び第２の被動部材６４の円周状結合面６４ｂと、カム面３１ａと、の間の環状空間９１には、円周方向の両側（正転方向と逆転方向）が狭巾となる楔状間隙９１ａがくり返し形成されている。
【００２２】
第１の転動体６１は、球状の部材であり、環状空間９１であって第１のケージ７１に設けられた開口部７１ａに収容され、ケース３１のカム面３１ａに接するとともに、その反対側で第１の被動部材６３の円周状結合面６３ｂに接するように配置されており、第１のケージ７１によって回動方向及び軸方向の移動が抑制される。同じく、第２の転動体６２は、球状の部材であり、環状空間９１であって第２のケージ７２に設けられた開口部７１ａに収容され、ケース３１のカム面３１ａに接するとともに、その反対側で第２の被動部材６４の円周状結合面６４ｂに接するように配置されており、第２のケージ７２によって回動方向及び軸方向の移動が抑制される。なお、第１の転動体６１及び第２の転動体６２は、球状以外にもローラ状であってもよい。
【００２３】
第１のケージ７１は、円筒状の部材であり、環状空間９１の第１のカバー３２寄りの位置に配されている（図２及び図４参照）。第１のケージ７１は、第１のカバー３２側の端部の所定の位置に第１のスプリング６５の爪部６５ａを挿入するための切欠部７１ｂを有する。第２のケージ７２は、円筒状の部材であり、環状空間９１の第２のカバー３３寄りの位置に配されている（図２及び図４参照）。第２のケージ７２は、第２のカバー３３側の端部の所定の位置に第２のスプリング６６の爪部６６ａを挿入するための切欠部７２ｂを有する。
【００２４】
第１のケージ７１は、第２のケージ７２側に延在する凸部７１ｃを有する。一方、第２のケージ７２は、第１のケージ７１の凸部７１ｃと係合可能な位置に凹部７２ｃを有する。凸部７１ｃと凹部７２ｃは、相対回転を規定量だけ許容している。この許容量は、駆動部材３０の回転軸と、前進側係合位置での第１の転動体６１の中心と、を結ぶ第１の線Ｌ１と、駆動部材３０の回転軸と、後進側係合位置での第１の転動体６１の中心と、を結ぶ第２の線Ｌ２と、のなす角の２分の１程度の角度である。言い換えると、駆動部材３０の回転軸Ａと、前進左旋回時に楔結合する位置にある第１の転動体６１の中心と、を結ぶ第３の線（Ｌ３）と、駆動部材３０の回転軸Ａと、前進左旋回時に第１の転動体６１と等価の楔状間隙９１ａ内にあって楔結合しない位置にある第２の転動体６２の中心と、を結ぶ第４の線（Ｌ４）と、のなす角度α（駆動部材３０の回転軸と、前進右旋回時に楔結合する位置にある第２の転動体６２の中心と、を結ぶ第５の線と、駆動部材３０の回転軸と、前進右旋回時に第２の転動体６２と等価の楔状間隙９１ａ内にあって楔結合しない位置にある第１の転動体６１の中心と、を結ぶ第６の線と、のなす角度）である（図８及び図１１参照）。なお、図１１は、第１のケージを主体に左側から見たときのものである。
【００２５】
第１のスプリング６５は、第１の摩擦部材８１の外周に巻回されたリング状のスプリングであり、第１の摩擦部材８１の外周で摺動回転可能に内接し、弾性力による締め付けによって適切な摩擦回転が可能に構成されている（図２及び図５参照）。同じく、第２のスプリング６６は、第２の摩擦部材８２の外周に巻回されたリング状のスプリングであり、第２の摩擦部材８２の外周に摺動回転可能に内接し、弾性力による締め付けによって適切な摩擦回転が可能に構成されている。第１のスプリング６５は、爪部６５ａを有し、爪部６５ａは、第１のケージ７１の切欠部７１ｂに掛着されている。第２のスプリング６６は、爪部６６ａを有し、爪部６５ａは、第１のケージ７１の切欠部７１ｂに掛着されている。
【００２６】
第１のケージ７１は、円周状結合面６３ｂを有する第１の被動部材６３と第１の摩擦部材８１及び第１のスプリング６５を介して相対回転可能に摩擦係合し、第１の被動部材６３に連れ周りする。同じく、第２のケージ７２は、円周状結合面６４ｂを有する第２の被動部材６４と第２の摩擦部材８２及び第２のスプリング６６を介して相対回転可能に摩擦係合し、第２の被動部材６４に連れ周りする。言い換えると、第１のケージ７１及び第２のケージ７２は、カム面３１ａを有する駆動部材３０（ケース３１）と直接的及び間接的に摩擦係合せず、駆動部材３０と連れ周りしない。
【００２７】
第１の摩擦部材８１は、第１のケージ７１の外周面であって円周状結合面６３ｂ以外の第１のカバー３２寄りの領域に固定された摩擦材であり、第１のスプリング６５と相対回転可能に摩擦係合する。第２の摩擦部材８２は、第２のケージ７２の外周面であって円周状結合面６４ｂ以外の第２のカバー３３寄りの領域に固定された摩擦材であり、第２のスプリング６６と相対回転可能に摩擦係合する。
【００２８】
実施形態１に係る駆動切換装置の動作について図面を用いて説明する。図６〜１０は、本発明の実施形態１に係る駆動切換装置で用いられる第１のケージ及び第２のケージの動作を説明するための図面であり、（Ａ）は第１のケージを主体に左側から見たときの部分切欠側面図であり、（Ｂ）は第１のケージ及び第２のケージを主体とした部分平面図であり、（Ｃ）は第２のケージを主体とした右側から見たときの部分切欠側面図である。なお、図６は中立時の図であり、図７は前進直進走行時の図であり、図８は前進左旋回走行時の図であり、図９は後進直進走行時の図であり、図１０は前進直進エンジンブレーキ時の図である。
【００２９】
図６（中立時）を参照すると、エンジン側（駆動部材３０側）の回転数とタイヤ側（被動部材６３、６４側）の回転数に差がない時は、駆動部材３０、第１の被動部材６３、及び第２の被動部材６４も回転しないので、環状空間９１のうち円周状結合面６３ｂ及び円周状結合面６４ｂの表面からカム面３１ａの間隔が最も広い位置に第１の転動体６１及び第２の転動体６２が配され、第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４がともに駆動部材３０に楔結合されない状態にある。
【００３０】
図７（前進直進走行時）を参照すると、車両が前進直進走行し、かつ、後輪スリップなどによりエンジン側の回転が前輪側の回転より速い時は、駆動部材３０と、第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４との間に回転位相差が生じる。これにより、駆動部材３０と、第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４とが直ちに楔結合され、第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４へ駆動力が伝わり、完全４輪駆動状態になる。この際、駆動部材３０のカム面３１ａによって第１の転動体６１及び第２の転動体６２が駆動部材３０の回転（正転）方向側に押し出され、第１の転動体６１が第１のケージ７１の開口部７１ａの回転（正転）方向側の端面に当接するとともに第２の転動体６２が第２のケージ７２の開口部７２ａの回転（正転）方向側の端面に当接する。第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４がともに第１の転動体６１及び第２の転動体６２によって駆動部材３０に楔結合されるから、第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４に伝わる回転力は均等になり、直進安定性がよい。
【００３１】
図８（前進左旋回走行時）を参照すると、車両が前進左旋回走行し、かつ、エンジン側の回転がタイヤ側の回転より速い時は、駆動部材３０と、左側の第１の被動部材６３との間に回転位相差が生じ、駆動部材３０と第１の被動部材６３とが第１の転動体６１によって直ちに楔結合され、第１の被動部材６３へ駆動力が伝わる。この際、駆動部材３０のカム面３１ａによって第１の転動体６１が駆動部材３０の回転（正転）方向側に押し出され、第１の転動体６１が第１のケージ７１の開口部７１ａの回転（正転）方向側の端面に当接し、第１の転動体６１によって第１のケージ７１が回転（正転）方向側に押し出されるような状態となる。一方、右側の第２の被動部材６４は、右側の前輪のオーバーランによって左側の第１の被動部材６３よりも回転数が高いので、第１のケージ７１の凸部７１ｃによって第２のケージ７２の凹部７２ｃが係止され、第２のスプリング６６と第２の摩擦部材８２の間に滑りが生じて第２のケージ７２と第２の被動部材６４との間に回転位相差が生じ、第２のケージ７２が駆動部材３０と第２の被動部材６４との間に楔結合がなされないように第２の転動体６２を係止するので、第２の被動部材６４へ駆動力が伝わらない。これによって、差動機能を確実なものとすることができる。
【００３２】
前進左旋回走行時については、図示していないが、駆動部材３０と、右側の第２の被動部材６４との間に回転位相差が生じ、駆動部材３０と第２の被動部材６４とが第２の転動体６２によって直ちに楔結合され、第２の被動部材６４へ駆動力が伝わる。この際、駆動部材３０のカム面３１ａによって第２の転動体６２が駆動部材３０の回転（正転）方向側に押し出され、第２の転動体６２が第２のケージ７２の開口部７２ａの回転（正転）方向側の端面に当接し、第２の転動体６２によって第２のケージ７２が回転（正転）方向側に押し出されるような状態となる。一方、左側の第１の被動部材６３は、左側の前輪のオーバーランによって右側の第２の被動部材６４よりも回転数が高いので、第２のケージ７２の凹部７２ｃによって第１のケージ７１の凸部７１ｃが係止され、第１のスプリング６５と第１の摩擦部材８１の間に滑りが生じて第１のケージ７１と第１の被動部材６３との間に回転位相差が生じ、第１のケージ７１が駆動部材３０と第１の被動部材６３との間に楔結合がなされないように第１の転動体６１を係止するので、第２の被動部材６４へ駆動力が伝わらない。これによって、差動機能を確実なものとすることができる。
【００３３】
図９（後進直進走行時）を参照すると、車両が後進直進走行し、かつ、エンジン側の回転がタイヤ側の回転より速い時は、駆動部材３０と、第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４との間に回転位相差が生じる。これにより、駆動部材３０と、第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４とが直ちに楔結合され、第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４へ駆動力が伝わり、完全４輪駆動状態になる。この際、駆動部材３０のカム面３１ａによって第１の転動体６１及び第２の転動体６２が駆動部材３０の回転（逆転）方向側に押し出され、第１の転動体６１が第１のケージ７１の開口部７１ａの回転（逆転）方向側の端面に当接するとともに第２の転動体６２が第２のケージ７２の開口部７２ａの回転（逆転）方向側の端面に当接する。第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４がともに第１の転動体６１及び第２の転動体６２によって駆動部材３０に楔結合されるから、第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４に伝わる回転力は均等になり、直進安定性がよい。
【００３４】
図１０（前進直進エンジンブレーキ走行時）を参照すると、車両が前進直進走行し、かつ、エンジン側の回転がタイヤ側の回転より速い時は、駆動部材３０と、第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４との間に回転位相差が生じる。これにより、駆動部材３０と、第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４とが直ちに楔結合され、第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４へ駆動力が伝わり、エンジンブレーキ走行状態になる。この際、駆動部材３０のカム面３１ａによって第１の転動体６１及び第２の転動体６２が駆動部材３０の回転（逆転）方向側に押し出され、第１の転動体６１が第１のケージ７１の開口部７１ａの回転（逆転）方向側の端面に当接するとともに第２の転動体６２が第２のケージ７２の開口部７２ａの回転（逆転）方向側の端面に当接する。第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４がともに第１の転動体６１及び第２の転動体６２によって駆動部材３０に楔結合されるから、第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４に伝わる回転力は均等になり、直進安定性がよい。
【００３５】
実施形態１によれば、４輪駆動状態においても、差動機能が損なわれないように第１の転動体６１、第２の転動体６２を保持する第１のケージ７１、第２のケージ７２の回転方向の相対変位を規定量だけ許容するとともに、車両旋回時の外側車輪のオーバーランによって他方向のカムに楔係合することを解消し、車両旋回状態では外側車輪に相当する第１の転動体６１（又は第２の転動体６２）を非駆動位置とする。これによって、差動機能を確実なものとすることができる。
【００３６】
また、第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４と駆動部材３０の回転位相差が生ずると直ちに駆動部材３０と第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４とを第１の転動体６１及び第２の転動体６２の介在により楔結合させることができる（ボールクラッチ機構）。駆動部材３０と第１の被動部材６３及び第２の被動部材６４の楔結合の係脱は容易かつ軽快である。
【００３７】
さらに、駆動切換装置においてディファレンシャルギヤを内蔵しないから、小型簡素で軽量化できる。
【００３８】
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２について説明する。実施形態１に係る駆動切換装置では、第１の被動部材（図３の６３）及び第２の被動部材が円周状結合面（図３の６３ｂ）を有し、駆動部材３０（ケース３１）がカム面（図３の３１ａ）を有する構成であったが、実施形態２では、第１の被動部材及び第２の被動部材がカム面を有し、駆動部材（ケース）が円周状結合面を有する構成とする（実施形態１と反対の構成の場合）。すなわち、第１のケージと第１の被動部材との摩擦摺動すべく係合は、ケースと第１の転動体とが接する面を円周状結合面とし、第１の被動部材と第１の転動体とが接する面をカム面とするように設定する。同じく、第２のケージと第２の被動部材との摩擦摺動すべく係合は、駆動部材（ケース）と第２の転動体とが接する面を円周状結合面とし、第２の被動部材と第２の転動体とが接する面をカム面とするように設定する。このとき、第１のケージ及び第２のケージは、円周状結合面を有する駆動部材（ケース）と直接的又は間接的に相対回転可能に摩擦係合し、駆動部材（ケース）に連れ周りするように構成する。言い換えると、第１のケージ及び第２のケージは、カム面を有する第１の被動部材及び第２の被動部材と直接的及び間接的に摩擦係合せず、第１の被動部材及び第２の被動部材と連れ周りしない。実施形態２のような構成であっても、実施形態１と同様な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態１に係る駆動切換装置が適用される車両を示した概略図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る駆動切換装置の構成を模式的に示した断面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る駆動切換装置の構成を模式的に示したＡ−Ａ間の断面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る駆動切換装置で用いられる第１のケージ及び第２のケージの構成を模式的に示した平面図、左側面図及び右側面図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る駆動切換装置で用いられる第１のスプリングの構成を模式的に示した平面図、左側面図及び右側面図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る駆動切換装置で用いられる第１のケージ及び第２のケージの動作を説明するための中立時の図面である。
【図７】本発明の実施形態１に係る駆動切換装置で用いられる第１のケージ及び第２のケージの動作を説明するための前進直進走行時の図面である。
【図８】本発明の実施形態１に係る駆動切換装置で用いられる第１のケージ及び第２のケージの動作を説明するための前進左旋回走行時の図面である。
【図９】本発明の実施形態１に係る駆動切換装置で用いられる第１のケージ及び第２のケージの動作を説明するための後進直進走行時の図面である。
【図１０】本発明の実施形態１に係る駆動切換装置で用いられる第１のケージ及び第２のケージの動作を説明するための前進直進エンジンブレーキ時の図面である。
【図１１】本発明の実施形態１に係る駆動切換装置で用いられる第１のケージと第２のケージとの間の許容される相対回転の規定量を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００４０】
１ エンジン
２ 変速機
３ 駆動軸
４ 駆動切換装置
５、７ 前輪軸
６、８ 前輪
１０ ディファレンシャル
１１、１３ 後輪軸
１２、１４ 後輪
２１ ピニオンギヤ軸
２１ａ ピニオンギヤ
３０ 駆動部材
３１ ケース
３１ａ カム面
３２ 第１のカバー
３２ａ 段差部
３３ 第２のカバー
３３ａ 段差部
３４ リングギヤ
３５ ネジ
３６ ネジ
３７ ボルト
４１ 第１のハウジング
４２ 第２のハウジング
４３ ボルト
５１、５２、５３、５４ ベアリング
６１ 第１の転動体
６２ 第２の転動体
６３ 第１の被動部材
６３ａ ハブ部
６３ｂ 円周状結合面
６４ 第２の被動部材
６４ａ ハブ部
６４ｂ 円周状結合面
６５ 第１のスプリング
６５ａ 爪部
６６ 第２のスプリング
６６ａ 爪部
７１ 第１のケージ
７１ａ 開口部
７１ｂ 切欠部
７１ｃ 凸部
７２ 第２のケージ
７２ａ 開口部
７２ｂ 切欠部
７２ｃ 凹部
８１ 第１の摩擦部材
８２ 第２の摩擦部材
９１ 環状空間
９１ａ 楔状間隙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面にカム面を有する駆動部材と、
前記駆動部材の内周側において前記駆動部材と同軸配置されるとともに外周面に円周状結合面を有する第１の被動部材と、
前記駆動部材の内周側において前記駆動部材と同軸配置されるとともに、軸方向で前記第１の被動部材と隣り合い、外周面に円周状結合面を有する第２の被動部材と、
前記駆動部材と前記第１の被動部材の間の周方向に楔状間隙をくり返し形成する環状空間に配置されるとともに、前記駆動部材と前記第１の被動部材とを楔係合させることが可能な第１の転動体と、
前記駆動部材と前記第２の被動部材の間の周方向に楔状間隙をくり返し形成する環状空間に配置されるとともに、前記駆動部材と前記第２の被動部材とを楔係合させることが可能な第２の転動体と、
前記第１の被動部材と直接的又は間接的に相対回転可能に摩擦係合するとともに、前記第１の転動体を収容する開口部を有する第１のケージと、
前記第２の被動部材と直接的又は間接的に相対回転可能に摩擦係合するとともに、前記第２の転動体を収容する開口部を有する第２のケージと、
を備え、
前記第１のケージは、前記第２のケージ側に延在する凸部を有し、
前記第２のケージは、前記凸部と係合することが可能な凹部を有し、
前記凸部と前記凹部は、相対回転を規定量だけ許容し、
前記規定量は、前記駆動部材の回転軸と、楔結合する位置にある前記第１の転動体の中心と、を結ぶ線と、前記駆動部材の回転軸と、前記第１の転動体と等価の前記楔状間隙内にあって楔結合しない位置にある前記第２の転動体の中心と、を結ぶ線と、のなす角度、又は、前記駆動部材の回転軸と、楔結合する位置にある前記第２の転動体の中心と、を結ぶ線と、前記駆動部材の回転軸と、前記第２の転動体と等価の前記楔状間隙内にあって楔結合しない位置にある前記第１の転動体の中心と、を結ぶ線と、のなす角度であることを特徴とする駆動切換装置。
【請求項２】
内周面に円周状結合面を有する駆動部材と、
前記駆動部材の内周側において前記駆動部材と同軸配置されるとともに外周面にカム面を有する第１の被動部材と、
前記駆動部材の内周側において前記駆動部材と同軸配置されるとともに、軸方向で前記第１の被動部材と隣り合い、外周面にカム面を有する第２の被動部材と、
前記駆動部材と前記第１の被動部材の間の周方向に楔状間隙をくり返し形成する環状空間に配置されるとともに、前記駆動部材と前記第１の被動部材とを楔係合させることが可能な第１の転動体と、
前記駆動部材と前記第２の被動部材の間の周方向に楔状間隙をくり返し形成する環状空間に配置されるとともに、前記駆動部材と前記第２の被動部材とを楔係合させることが可能な第２の転動体と、
前記駆動部材と直接的又は間接的に相対回転可能に摩擦係合するとともに、前記第１の転動体を収容する開口部を有する第１のケージと、
前記駆動部材と直接的又は間接的に相対回転可能に摩擦係合するとともに、前記第２の転動体を収容する開口部を有する第２のケージと、
を備え、
前記第１のケージは、前記第２のケージ側に延在する凸部を有し、
前記第２のケージは、前記凸部と係合することが可能な凹部を有し、
前記凸部と前記凹部は、相対回転を規定量だけ許容し、
前記規定量は、前記駆動部材の回転軸と、楔結合する位置にある前記第１の転動体の中心と、を結ぶ線と、前記駆動部材の回転軸と、前記第１の転動体と等価の前記楔状間隙内にあって楔結合しない位置にある前記第２の転動体の中心と、を結ぶ線と、のなす角度、又は、前記駆動部材の回転軸と、楔結合する位置にある前記第２の転動体の中心と、を結ぶ線と、前記駆動部材の回転軸と、前記第２の転動体と等価の前記楔状間隙内にあって楔結合しない位置にある前記第１の転動体の中心と、を結ぶ線と、のなす角度であることを特徴とする駆動切換装置。
【請求項１】
内周面にカム面を有する駆動部材と、
前記駆動部材の内周側において前記駆動部材と同軸配置されるとともに外周面に円周状結合面を有する第１の被動部材と、
前記駆動部材の内周側において前記駆動部材と同軸配置されるとともに、軸方向で前記第１の被動部材と隣り合い、外周面に円周状結合面を有する第２の被動部材と、
前記駆動部材と前記第１の被動部材の間の周方向に楔状間隙をくり返し形成する環状空間に配置されるとともに、前記駆動部材と前記第１の被動部材とを楔係合させることが可能な第１の転動体と、
前記駆動部材と前記第２の被動部材の間の周方向に楔状間隙をくり返し形成する環状空間に配置されるとともに、前記駆動部材と前記第２の被動部材とを楔係合させることが可能な第２の転動体と、
前記第１の被動部材と直接的又は間接的に相対回転可能に摩擦係合するとともに、前記第１の転動体を収容する開口部を有する第１のケージと、
前記第２の被動部材と直接的又は間接的に相対回転可能に摩擦係合するとともに、前記第２の転動体を収容する開口部を有する第２のケージと、
を備え、
前記第１のケージは、前記第２のケージ側に延在する凸部を有し、
前記第２のケージは、前記凸部と係合することが可能な凹部を有し、
前記凸部と前記凹部は、相対回転を規定量だけ許容し、
前記規定量は、前記駆動部材の回転軸と、楔結合する位置にある前記第１の転動体の中心と、を結ぶ線と、前記駆動部材の回転軸と、前記第１の転動体と等価の前記楔状間隙内にあって楔結合しない位置にある前記第２の転動体の中心と、を結ぶ線と、のなす角度、又は、前記駆動部材の回転軸と、楔結合する位置にある前記第２の転動体の中心と、を結ぶ線と、前記駆動部材の回転軸と、前記第２の転動体と等価の前記楔状間隙内にあって楔結合しない位置にある前記第１の転動体の中心と、を結ぶ線と、のなす角度であることを特徴とする駆動切換装置。
【請求項２】
内周面に円周状結合面を有する駆動部材と、
前記駆動部材の内周側において前記駆動部材と同軸配置されるとともに外周面にカム面を有する第１の被動部材と、
前記駆動部材の内周側において前記駆動部材と同軸配置されるとともに、軸方向で前記第１の被動部材と隣り合い、外周面にカム面を有する第２の被動部材と、
前記駆動部材と前記第１の被動部材の間の周方向に楔状間隙をくり返し形成する環状空間に配置されるとともに、前記駆動部材と前記第１の被動部材とを楔係合させることが可能な第１の転動体と、
前記駆動部材と前記第２の被動部材の間の周方向に楔状間隙をくり返し形成する環状空間に配置されるとともに、前記駆動部材と前記第２の被動部材とを楔係合させることが可能な第２の転動体と、
前記駆動部材と直接的又は間接的に相対回転可能に摩擦係合するとともに、前記第１の転動体を収容する開口部を有する第１のケージと、
前記駆動部材と直接的又は間接的に相対回転可能に摩擦係合するとともに、前記第２の転動体を収容する開口部を有する第２のケージと、
を備え、
前記第１のケージは、前記第２のケージ側に延在する凸部を有し、
前記第２のケージは、前記凸部と係合することが可能な凹部を有し、
前記凸部と前記凹部は、相対回転を規定量だけ許容し、
前記規定量は、前記駆動部材の回転軸と、楔結合する位置にある前記第１の転動体の中心と、を結ぶ線と、前記駆動部材の回転軸と、前記第１の転動体と等価の前記楔状間隙内にあって楔結合しない位置にある前記第２の転動体の中心と、を結ぶ線と、のなす角度、又は、前記駆動部材の回転軸と、楔結合する位置にある前記第２の転動体の中心と、を結ぶ線と、前記駆動部材の回転軸と、前記第２の転動体と等価の前記楔状間隙内にあって楔結合しない位置にある前記第１の転動体の中心と、を結ぶ線と、のなす角度であることを特徴とする駆動切換装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−７９４８（Ｐ２００６−７９４８Ａ）
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８７３８９（Ｐ２００４−１８７３８９）
【出願日】平成１６年６月２５日（２００４．６．２５）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月２５日（２００４．６．２５）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
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