JP2000046067A - クラッチリング機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車輛の駆動ラインへのホイールハブの着脱を
自動的に行うためのクラッチ機構を提供する。 【解決手段】 カムフォロワー１４と衝合するケージ４
０は低摩擦リング４８を有し、このリングは、フォロワ
ーと係合してベアリング部材を提供し、ケージを熱から
保護する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、駆動ラインからの
ホイールの着脱にクラッチリングを使用する機構に関
し、更に詳細には、クラッチリングを長期に亘って係合
状態に押圧している間の回転摩擦摩耗に抵抗する改良に
関する。

【０００２】

【従来の技術】車輛には、二輪駆動モード又は四輪駆動
モードで作動できるものがある。二輪駆動モードは、多
くの高速運転に対して好ましく、四輪駆動モードは、最
大牽引力が所望の状態で、即ち、路面が滑り易い（氷、
雪、泥）場合や傾斜がきつい場合に望ましい。車輛の駆
動ラインは、前輪又は後輪のいずれかに常に連結されて
おり、前輪又は後輪のうちの他方は、駆動ラインに選択
的に着脱する。（簡単にするため、常に駆動されるホイ
ールを下文において後輪と呼ぶが、関係を逆にできると
いうことは読者には理解されよう。）前輪を車輛のトラ
ンスミッションに連結する駆動ラインの部分をトランス
ミッション並びに前輪に選択的に連結する。前輪をトラ
ンスミッションと係合した状態から外そうとする場合に
は、前輪駆動ライン部分のホイール端部及びトランスミ
ッション端部の両方を外し、駆動ライン部分を休止状態
にし、これによって不必要な摩耗及び使用動力をなく
す。

【０００３】様々な種類の前輪着脱機構があり、本発明
で考えられている機構はカム作動式着脱機構と呼ばれ
る。運転者は、前輪駆動ライン部分をトランスミッショ
ンから選択的に着脱し、これと対応してカム機構が駆動
ライン部分を前輪から着脱する。更に詳細には、駆動ラ
イン部分がトランスミッションで係合して駆動ラインを
回転させたとき、クラッチリングを収容したプラスチッ
ク製ケージをカム機構が軸線方向に強制的に移動する。
ホイールハブとスプライン係合したクラッチリングをカ
ムの作動により押圧し、駆動ラインに設けられたスプラ
インと係合させる。クラッチリングのスプラインが駆動
ラインのスプラインと整合したとき、クラッチリングを
ばねの作用で移動し、駆動ラインと係合させ、駆動ライ
ンとホイールハブとを相互係止する。逆の作動では、即
ち、トランスミッションが駆動ラインから外れている状
態で、カム作用をなくし、戻しばねがクラッチリングを
駆動ラインから強制的に外す。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の対象となる問
題点は、クラッチリングと駆動ラインとの間の回転数の
差が大き過ぎるためにクラッチリングと駆動ラインとの
係合に抵抗がある場合に生じる。回転数の差が大き過ぎ
るということは、本明細書中では、クラッチリング及び
駆動ラインの相対回転中のスプラインの整合時間が短過
ぎ、クラッチリングをばねで押圧して移動することによ
って係合させることができないということを意味する。
このような大き過ぎる回転数の差は、車輛の高速運転中
に生じる。

【０００５】四輪駆動係合は、低速（４８．２７km／時
（３０ mph）又はそれ以下）運転中に行われると考えら
れ、運転者がこれよりも高い速度で係合を行おうと試み
たり、長時間に亘ってこの速度を維持しようとする場合
がある。このような場合には、前輪駆動ラインが回転
し、カム機構のカム作用によりケージを押圧し、次いで
クラッチリングを駆動ラインと係合させる。しかしなが
ら、高過ぎる速度が維持される限り、クラッチリングと
駆動ラインとの係合が阻止され、カムフォロワー及びケ
ージは摩擦回転係合状態にあり続ける。このような大き
過ぎる摩擦係合は高過ぎる熱を発生させたりプラスチッ
ク製ケージを破損したりする。

【０００６】プラスチック製ケージは、クラッチリング
機構の注意深く製造された重要な構成要素である。これ
は、必要な機能を実行し、構成要素を低価格で容易に組
み立てることができるようにする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の好ましい実施例
では、プラスチック製ケージを低価格で組み立てること
及びその性能が維持される。高過ぎる熱の問題点を解決
するため、カムフォロワーと係合するケージの面に耐熱
性ベアリングリングを嵌め込む。このベアリングリング
は、プラスチック製ケージを保護し、プラスチック製ケ
ージを連続的に使用できるようにする適当な性質を持つ
ように特別に設計でき、これによって、従来のケージの
高い性能及び低い価格を保持できる。

【０００８】即ち本発明のクラッチ機構は、二輪駆動と
四輪駆動との間で切換可能な車輛のクラッチ機構であっ
て、クラッチリングの作動が、クラッチリングケージを
押圧して軸線方向に移動させるカムフォロワーを持つ回
転カム機構によって行われ、クラッチリングケージ及び
カムフォロワーは、クラッチリングが係合するまで互い
に独立して回転駆動される、クラッチ機構において、ク
ラッチリング制御部材は、軸線方向に突出したフィンガ
を持つプラスチックリングを含み、前記フィンガは、前
記プラスチックリングの一方の側から突出しており且つ
ケージを画成し、クラッチリング及びばねがケージ内に
配置されており、カムフォロワーがプラスチックリング
の逆の側に向かって押圧されており、プラスチックリン
グの性質から区別される高い耐熱性及び低摩擦の性質を
持つベアリングリングが前記プラスチックリングと前記
カムフォロワーとの間に配置されており、前記カムフォ
ロワーと前記ケージとの間の回転数の差によって発生し
た摩擦及び／又は熱からケージを保護する、ことを特徴
とするものである。

【０００９】また前記ベアリングリングは、前記プラス
チックリングの一方の側に嵌め込まれており、ユニット
としてそこに固定されており、前記ベアリングリングの
露呈された表面が前記プラスチックリングの一方の側か
ら突出しており、前記プラスチックリングを前記カムフ
ォロワーから離間してもよい。

【００１０】また前記ベアリングリングは、低摩擦耐熱
性金属材料製であってもよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１及び図２は、ホイールハブ１
６を車輛の駆動ライン（駆動アクスル２０）に着脱する
ためのオートマチッククラッチ機構を示す。運転者が駆
動ラインをトランスミッションに連結することによって
駆動アクスル２０を回転させると、ホイールハブが車輛
の駆動ラインに自動的に連結される。クラッチ機構はカ
ム作動式であり、駆動アクスル２０を回転させることに
よってカムの作動が開始される。基本的には、車輛の非
回転スピンドル１１に固定された固定カム部材１０が駆
動アクスル２０を取り囲んでいる。回転自在のカム１２
が固定カム１０を取り囲んでいる。このカム１２は、回
転するように構成されているが、回転に対する抵抗が制
動部材であるガーターばね２２によって与えられる。カ
ムフォロワー１４は、固定カムと係合した後、回転自在
のカム１２と係合し、これにより固定カム１０から離間
される（図２参照）。カムフォロワー１４は、内ギヤ２
４のスプライン２６とスプライン係合した歯１５を有す
る。内ギヤは、アクスル２０の端部に固定されており、
アクスル２０の部分であると考えることができる。

【００１２】カムフォロワー１４は、内ギヤ２４上で軸
線方向に移動自在である。クラッチリング３０は、ハブ
１６とスプライン係合している（即ち、クラッチリング
３０のスプライン３０' が、ハブ１６のスプライン１
６' にスプライン嵌着し、従って、ハブ１６に対して軸
線方向に移動自在であるがハブ１６に対して回転しな
い）。クラッチリング３０は軸線方向に移動自在であ
り、内ギヤ２４と係合した状態又は内ギヤ２４との係合
を解除した状態のいずれかをとる。クラッチリング３０
を軸線方向に移動して内ギヤ２４と係合させると、クラ
ッチリング３０の歯３２、３４が内ギヤ２４のスプライ
ン２７、２８と係合する。クラッチリング３０を軸線方
向に移動して内ギヤ２４と係合した状態を解除すると、
クラッチリング３０の歯３２がスプライン２６と２７と
の間の空間に位置決めされ、歯３４がスプライン２７と
２８との間の空間に位置決めされる。軸線方向に突出し
たフィンガ４１を持つケージ４０がクラッチリング３０
を取り囲み、ばね４２を収容する。このばねは、クラッ
チリング３０をケージ内で外方に押圧し、フィンガチッ
プ４１' と接触させる。戻しばね４４は、ケージ４０及
びクラッチリング３０を押圧し、クラッチリング３０が
内ギヤ２４と係合した状態を解除する所定位置まで軸線
方向に移動する。

【００１３】駆動ラインを賦勢し、アクスル２０及びか
くして内ギヤ２４に回転力を与えると、内ギヤ２４に連
結されたカムフォロワー１４が回転し、固定カム２０に
よってケージ４０に向かって軸線方向に強制的に移動さ
れる。即ち、カムフォロワーに固定カム１０の傾斜面を
強制的に登らせここで回転自在のカム１２と係合する。
カムフォロワー１４の軸線方向移動により、カムフォロ
ワー１４をケージ４０と強制的に衝合させる。カムフォ
ロワー１４が軸線方向に移動し続けると、カムフォロワ
ー１４はケージ４０を軸線方向に移動し、及びかくして
クラッチリング３０を内ギヤ２４と係合させる。カム機
構の作動は、米国特許第４，３２７，８２１号に更に詳
細に説明されている。

【００１４】上文中に述べたように、カムフォロワー１
４は内ギヤ２４に連結され、ケージ４０はクラッチリン
グ３０に連結され、及びかくして車輛のハブ１６に連結
される。内ギヤ２４の回転がハブ１６の回転と異なる場
合には、カムフォロワー１４はケージ４０と異なる速度
で回転し、及びかくして摩擦接触する。この摩擦移動又
は接触により、ケージ４０のベアリング面（カムフォロ
ワー１４と接触している）の摩耗が生じる。上文中に説
明したように、このような摩耗は、代表的な状態では問
題とならないが、車輛が高速で、例えば４８．２７km／
時（３０ mph）を越える速度で走っているときに連結係
合が試みられる状況では更に深刻な問題を引き起こす。
この摩耗をなくすため、及びケージ４０を過剰の熱の発
生から保護するため、カムフォロワー１４と衝合するケ
ージのベアリング面として低摩擦耐熱リングを設ける。

【００１５】図３の分解図及び図４の組み立て図は、ケ
ージ端部５０の凹所５２に円形の低摩擦リング４８が取
り付けられたケージ４０を示す。低摩擦リング４８は、
タブ５４をケージ４０のスロット５６に嵌着することに
よってケージ４０に固定的に取り付けられている。低摩
擦リング４８は適当な厚さを有し、ケージ４０の端部５
０を越えて突出する。これは、図１、図２、及び図４を
見ることによってわかる。

【００１６】内ギヤ２４を車輛のハブ１６と大幅に異な
る速度で回転させるような状態が存在する場合には、カ
ムフォロワー１４（図５参照）と接触した低摩擦リング
４８（図４参照）がベアリング面を提供し、ケージ４０
を摩耗及び／又は熱から保護する。ケージ４０は、優れ
た耐久性を備えたプラスチック材料でできているが、低
摩擦リング４８のコーティングが施こされた金属材料程
の耐摩耗性はなく、カムフォロワーとの過剰な回転係合
中の過剰の熱により損傷してしまう。

【００１７】トルクがアクスル２０に加わえられたと
き、カムフォロワー１４がカム作用によりケージ４０に
押し付けられる。これにより、ケージ４０を軸線方向に
強制的に移動し、ばね４２を圧縮し、クラッチリング３
０を押圧して内ギヤ２４と係合させる（図２参照）。ク
ラッチリング３０のスプラインは、代表的には、内ギヤ
２４のスプラインと整合しておらず（図２参照）、通常
の作動では、クラッチリング３０が内ギヤ２４と異なる
速度で回転しているため、クラッチリングの歯が迅速に
移動して内ギヤの歯と整合し、内ギヤ２４と係合する。
車輛が高速で作動している場合には、このような係合を
行おうと試みたとき、構成要素の相対的回転速度により
係合を行うことができない。これは、係合を行うことが
できる前に整合位置を繰り返し通り越してしまうためで
ある。このため、ケージ４０がカムフォロワー１４に対
して回転され、各構成要素の係合面間の摩擦摺動が長期
間に亘る。ケージの端部５０を越えて突出した低摩擦リ
ング４８はカムフォロワー１４と衝合し、その摩擦特性
により、カムフォロワー１４と低摩擦係合し、熱による
損傷に対する抵抗が高い。低摩擦リング４８は、カムフ
ォロワー１４とケージ４０の低摩擦リング４８との間の
摺動摩擦係合により発生した熱からプラスチック製のケ
ージ４０を保護する。

【００１８】本発明の真の精神及び範囲から逸脱するこ
となく、変形及び変更を行うことができるということは
当業者には理解されよう。従って、本発明は、説明し図
示した実施例に限定されず、添付の特許請求の範囲から
決定される。

【図面の簡単な説明】

【図１】切断状態のクラッチ機構の断面図である。

【図２】連結状態に押圧された図１のクラッチ機構の断
面図である。

【図３】図１及び図２のクラッチ機構のケージ及びリン
グの分解図である。

【図４】ケージ及びリングの組み立てた状態の図であ
る。

【図５】図１及び図２のクラッチ機構のカムフォロワー
の斜視図である。

【符号の説明】

１０ 固定カム部材 １１ 非回転スピンドル １２ 回転自在のカム １４ カムフォロワー １５ 歯 １６ ホイールハブ １６' スプライン ２０ 駆動アクスル ２２ ガーター ２４ 内ギヤ ２６ スプライン ２７、２８ スプライン ３０ クラッチリング ３０' スプライン ３２、３４ 歯 ４０ ケージ ４１ フィンガ ４１' フィンガチップ ４２ ばね ４４ 戻しばね

フロントページの続き (72)発明者 ランディ・シー・カラムベラス アメリカ合衆国オレゴン州97222，ミルウ ォーキー，サウスイースト・ボス・レーン 12760 (72)発明者 エリックス・グラウディンズ アメリカ合衆国ワシントン州98103，シア トル，ノース，バーク・アベニュー 9059

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二輪駆動と四輪駆動との間で切換可能な
   車輛のクラッチ機構であって、クラッチリングの作動
   が、クラッチリングケージを押圧して軸線方向に移動さ
   せるカムフォロワーを持つ回転カム機構によって行わ
   れ、クラッチリングケージ及びカムフォロワーは、クラ
   ッチリングが係合するまで互いに独立して回転駆動され
   る、クラッチ機構において、 クラッチリング制御部材は、軸線方向に突出したフィン
   ガを持つプラスチックリングを含み、前記フィンガは、
   前記プラスチックリングの一方の側から突出しており且
   つケージを画成し、クラッチリング及びばねがケージ内
   に配置されており、カムフォロワーがプラスチックリン
   グの逆の側に向かって押圧されており、プラスチックリ
   ングの性質から区別される高い耐熱性及び低摩擦の性質
   を持つベアリングリングが前記プラスチックリングと前
   記カムフォロワーとの間に配置されており、前記カムフ
   ォロワーと前記ケージとの間の回転数の差によって発生
   した摩擦及び／又は熱からケージを保護する、ことを特
   徴とするクラッチ機構。
2. 【請求項２】 前記ベアリングリングは、前記プラスチ
   ックリングの一方の側に嵌め込まれており、ユニットと
   してそこに固定されており、前記ベアリングリングの露
   呈された表面が前記プラスチックリングの一方の側から
   突出しており、前記プラスチックリングを前記カムフォ
   ロワーから離間する、請求項１に記載の機構。
3. 【請求項３】 前記ベアリングリングは、低摩擦耐熱性
   金属材料製である、請求項２に記載の機構。