JP2019138337A - 車両用動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スプリングの付勢力を大きくすることなく、動力伝達時に断接スリーブとリングギヤとの噛合が解かれるのを抑制する車両用動力伝達装置を提供する。【解決手段】スプリング７８により第２噛合位置に付勢された第２断接スリーブ６２を第２噛合位置に移動させることで、入力軸３４から第２断接スリーブ６２を介して第３リングギヤ５２への動力伝達を行う車両用動力伝達装置１００であって、入力軸３４の外周面に形成された第２外周スプライン歯３４ｂの第１スプライン歯面１３０ａには、第２断接スリーブ６２の第１端面６２ｍに当接して第２断接スリーブ６２の第２噛合位置から第２非噛合位置への移動を抑える第１段部１３０ｂ２が設けられている。これにより、スプリング７８の付勢力を大きくすることなく第２断接スリーブ６２と第３リングギヤ５２との噛合が解かれるのが抑制される。【選択図】図７

Description

本発明は、車両用動力伝達装置に関し、特に、スプライン嵌合を用いた動力伝達装置に関する。

内周側に第１断接歯を有するリングギヤと、そのリングギヤと共通の回転軸線まわりに回転可能な軸状の回転体と、リングギヤの第１断接歯に噛合可能な第２断接歯を有し、回転体に対して相対回転不能且つ前記回転軸線方向に移動可能にスプライン嵌合された円筒状の断接スリーブと、を備えた車両用動力伝達装置が知られている。例えば、特許文献１に記載の車両用動力伝達装置がそれである。特許文献１に記載の車両用動力伝達装置では、断接スリーブの第２断接歯がリングギヤの第１断接歯に噛み合わない非噛合位置から第２断接歯が第１断接歯に噛み合う噛合位置に向かって、スプリングによって断接スリーブに付勢力が与えられている。この付勢力により断接スリーブは噛合位置に移動させられ、回転体から断接スリーブを介してリングギヤへの動力伝達が行われる。

特開２０１５−１９３３６８号公報

ところで、断接スリーブの回転軸線とリングギヤの回転軸線との間にずれが生じると、断絶スリーブには、動力伝達時に噛合位置から非噛合位置に向かう力が加えられ、断接スリーブとリングギヤとの噛合が解かれてしまうおそれがある。ここで、スプリングの付勢力を大きくすることによって断接スリーブとリングギヤとの噛合が解かれにくくすることが考えられるが、この場合には断接スリーブが非噛合位置から噛合位置に移動する際の衝突音が大きくなってしまう。

本発明は、以上の事情を背景としてなされたものであり、その目的とするところは、スプリングの付勢力を大きくすることなく、動力伝達時に断接スリーブとリングギヤとの噛合が解かれるのを抑制する車両用動力伝達装置を提供することにある。

本発明の要旨とするところは、内周側に第１断接歯を有し、回転可能に支持されたリングギヤと、前記リングギヤと共通の回転軸線まわりに回転可能に支持された軸状の回転体と、前記第１断接歯に噛合可能な第２断接歯を有し、前記回転体に対して相対回転不能且つ前記回転軸線方向に移動可能にスプライン嵌合がされた円筒状の断接スリーブと、前記第２断接歯が前記第１断接歯に噛み合わない非噛合位置から前記第２断接歯が前記第１断接歯に噛み合う噛合位置に向かって前記断接スリーブに付勢力を与えるスプリングと、を備え、前記スプリングによる前記付勢力により前記断接スリーブを前記噛合位置に移動させて前記回転体と前記リングギヤとの間で動力伝達を行う車両用動力伝達装置であって、前記回転体に形成された前記スプライン嵌合のスプライン歯面には、前記動力伝達時に前記断接スリーブに当接して前記断接スリーブの前記噛合位置から前記非噛合位置への移動を抑える段部が設けられていることにある。

本発明の車両用動力伝達装置によれば、前記回転体に形成された前記スプライン嵌合のスプライン歯面には、前記動力伝達時に前記断接スリーブに当接して前記断接スリーブの前記噛合位置から前記非噛合位置への移動を抑える段部が設けられている。このように、前記回転体に形成された前記スプライン嵌合のスプライン歯面に設けられた段部が前記断接スリーブに当接することで、前記動力伝達時に前記断接スリーブの前記噛合位置から前記非噛合位置への移動が抑えられ、スプリングの付勢力を大きくすることなく断接スリーブとリングギヤとの噛合が解かれるのが抑制される。

本発明の一実施例である車両用動力伝達装置を搭載した４輪駆動車両の駆動系統の概略構成を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具体的構成の断面図である。 図２に示すクラッチ切換装置のラチェット機構の作動原理を説明する模式図である。 図２の入力軸および断接スリーブの拡大断面図である 図４の入力軸および断接スリーブのV-V視断面図である。 図２の入力軸に設けられた第２外周スプライン歯の形状を示す斜視図である。 図６に示すVII-VII視断面図における入力軸およびその入力軸にスプライン嵌合された断接スリーブの車両前進走行時における嵌合状態を説明する模式図である。 本発明の他の実施例である車両用動力伝達装置の入力軸に設けられた第２外周スプライン歯の形状を示す斜視図である。 図８に示すIX-IX視断面図における入力軸およびその入力軸にスプライン嵌合された断接スリーブの車両前進走行時における嵌合状態を説明する模式図である。 本発明のさらに他の実施例である入力軸およびその入力軸にスプライン嵌合された断接スリーブの車両前進走行時における嵌合状態を説明する模式図である。

本発明の一実施形態において、前記段部は、前記断接スリーブの前記回転軸線方向の前記スプリング側の端面に前記当接する。このように、前記断接スリーブの前記回転軸線方向の端面が、前記回転体のスプライン歯面に設けられた前記段部に当接する構造であるため、断絶スリーブに設けられたスプライン歯の形状を複雑なものとする必要がない。

以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において、図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明の一実施例である車両用動力伝達装置１００を搭載した４輪駆動車両１０の駆動系統の概略構成を説明する骨子図である。

４輪駆動車両１０は、エンジン１２を駆動源とし、エンジン１２の動力を主駆動輪に対応する左右の前輪１４（前輪１４は、左前輪１４Ｌおよび右前輪１４Ｒからなる）に伝達する第１の動力伝達経路と、エンジン１２の動力を副駆動輪に対応する左右の後輪１６（後輪１６は、左後輪１６Ｌおよび右後輪１６Ｒからなる）に伝達する第２の動力伝達経路と、を有するＦＦベースの４輪駆動装置を備える。４輪駆動車両１０の２輪駆動状態では、エンジン１２から自動変速機１８を介して伝達された動力が前輪用動力分配ユニット２０および左右の車軸２２Ｌ、車軸２２Ｒを介して左右の前輪１４へ伝達される。２輪駆動状態では、例えばトランスファ２６に設けられた第１クラッチ２４が解放され、プロペラシャフト２８や後輪用動力分配ユニット３０等へは動力が伝達されない。４輪駆動車両１０の４輪駆動状態では、上記の２輪駆動状態に加えて、第１クラッチ２４および第２クラッチ３２が共に係合されることにより、プロペラシャフト２８から後輪用動力分配ユニット３０を経て左右の後輪１６へエンジン１２からの動力が伝達される。

自動変速機１８は、例えば遊星歯車式の有段変速機や常時噛合型平行軸式の有段変速機、或いはベルト式無段変速機などで構成されている。前輪用動力分配ユニット２０は、車幅方向と略平行な第１回転軸線Ｃ１まわりに回転可能に設けられている。前輪用動力分配ユニット２０は、自動変速機１８の出力歯車１８ａと噛み合う第１リングギヤ２０ｒと、第１リングギヤ２０ｒに固定されたデフケース２０ｂと、を備える差動歯車機構で、前輪１４の左右の車軸２２Ｌ、車軸２２Ｒの差動回転を許容しつつ、第１リングギヤ２０ｒに伝達された動力を左右の車軸２２Ｌ、車軸２２Ｒへ伝達する。デフケース２０ｂには、トランスファ２６に設けられた入力軸３４の軸端に形成された第１外周スプライン歯３４ａと嵌合する内周スプライン歯２０ａが形成されており、エンジン１２からデフケース２０ｂを介して左右の前輪１４へ伝達する動力の一部が、入力軸３４を介してトランスファ２６に入力される。なお、入力軸３４は、本発明における「回転体」に相当し、第１回転軸線Ｃ１は、本発明における「回転軸線」に相当する。

左右の後輪１６へ動力を分配する後輪用動力分配ユニット３０は、プロペラシャフト２８から動力が伝達される円筒状の回転部材４０と、第２クラッチ３２と、差動歯車装置４２と、を備える。プロペラシャフト２８の一端部には、カップリング３６を介してドライブピニオン３８が連結されるようになっており、回転部材４０に設けられた第２リングギヤ４０ａがドライブピニオン３８と噛み合わされている。カップリング３６は、例えば湿式多板クラッチで構成される電子制御カップリングであり、カップリング３６の伝達トルクを制御することにより、前後輪のトルク配分を例えば１００：０〜５０：５０の間で連続的に変更することができる。

第２クラッチ３２は、回転部材４０と差動歯車装置４２のデフケース４２ａとの間を断接するための噛合クラッチである。第２クラッチ３２は、回転部材４０に形成されたクラッチ歯４０ｂと、デフケース４２ａに形成されたクラッチ歯４２ｂと、それらのクラッチ歯４０ｂおよびクラッチ歯４２ｂと噛合可能な内周歯４４ａが形成されて第２回転軸線Ｃ２方向に移動可能に設けられている第１断接スリーブ４４と、を有する。第１断接スリーブ４４が第２アクチュエータ４６によって第２回転軸線Ｃ２方向へ往復移動させられることによって回転部材４０と差動歯車装置４２との間が断接される。第１断接スリーブ４４は、内周歯４４ａがクラッチ歯４０ｂおよびクラッチ歯４２ｂの両方に噛み合う第１噛合位置と、一方のクラッチ歯４０ｂとの噛合が解除される第１非噛合位置と、の間を往復移動させられる。第２アクチュエータ４６は、例えば励磁電流が供給されることにより吸引力を発生する電磁コイルや流体圧シリンダなどで、その励磁電流や流体圧等が電子制御装置１１０（図１参照）により制御されることによって第１断接スリーブ４４が第２回転軸線Ｃ２方向へ移動させられる。電子制御装置１１０は、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔとも呼ばれ、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、および入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵがＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、４輪駆動車両１０の各種装置を制御する。また、第２クラッチ３２は、第１断接スリーブ４４の内周歯４４ａを回転部材４０のクラッチ歯４０ｂに噛み合わせるのに先立って回転部材４０の回転とデフケース４２ａの回転とを同期させる同期機構４８を備える。差動歯車装置４２は、第２クラッチ３２を介して入力されるエンジン１２からの動力を、後輪１６の左右の車軸４２Ｌ、車軸４２Ｒに差動回転を許容しつつ伝達する。

トランスファ２６は、エンジン１２からデフケース２０ｂを介して動力の一部が入力される円筒状の入力軸３４と、プロペラシャフト２８の他端部に連結されたドリブンピニオン５０と噛み合う円筒状の第３リングギヤ５２と、入力軸３４と第３リングギヤ５２との間を断接する第１クラッチ２４と、これらを収容する非回転部材であるユニットケース５４と、を備える。第１クラッチ２４が係合して入力軸３４と第３リングギヤ５２との間が接続されると、エンジン１２から左右の前輪１４に伝達される動力の一部が、プロペラシャフト２８を介して左右の後輪１６へ出力されるようになる。

図２は、図１の４輪駆動車両１０に設けられたトランスファ２６の具体的構成の断面図である。非回転部材であるユニットケース５４は、第３リングギヤ５２、入力軸３４、第１クラッチ２４等のトランスファ２６の構成部品の大部分を覆うケース部材５４ａと、ケース部材５４ａの第１回転軸線Ｃ１方向における右前輪１４Ｒ側の開口部を塞ぐカバー部材５４ｂと、を備える。それらケース部材５４ａとカバー部材５４ｂとが図示しないボルト等の締結部材によって一体的に締結されている。ケース部材５４ａは、必要に応じて複数の部材にて構成される。

円筒状の第３リングギヤ５２は、例えば斜歯傘歯車やハイポイドギヤなどであり、第３リングギヤ５２の内周部には円筒形状の円筒部５２ａが一体に設けられている。円筒部５２ａには、第３リングギヤ５２の背面５２ｂから右前輪１４Ｒ側に略円筒状に突き出す軸部５２ｃが設けられており、軸部５２ｃが軸受５６を介してケース部材５４ａによって支持されている。また、第３リングギヤ５２の円筒部５２ａには、内周側へ突き出すように内周断接歯５２ｄが一体に設けられている。なお、第３リングギヤ５２は、本発明における「リングギヤ」に相当し、内周断接歯５２ｄは、本発明における「第１断接歯」に相当する。

円筒状の入力軸３４は、第３リングギヤ５２の円筒部５２ａの内側を挿通しており、両端部において一対の第１軸受５８および第２軸受６０を介して第１回転軸線Ｃ１まわりに回転可能にユニットケース５４によって支持されている。すなわち、入力軸３４および第３リングギヤ５２は、第１回転軸線Ｃ１を共通の回転軸線とし、且つ相対回転可能にユニットケース５４によって支持されるように配設されている。また、入力軸３４は、左前輪１４Ｌ側の端部の外周面に形成された第１外周スプライン歯３４ａ、第１回転軸線Ｃ１方向の中央部の外周面に形成された第２外周スプライン歯３４ｂ、および右前輪１４Ｒ側の端部の外周面に形成された第３外周スプライン歯３４ｃを、それぞれ一体に備える。

第１クラッチ２４は、入力軸３４と第３リングギヤ５２との間を断接するための噛合クラッチであり、内周スプライン歯６２ａおよび外周断接歯６２ｂが設けられた円筒形状の第２断接スリーブ６２を備える。なお、第２断接スリーブ６２は、本発明における「断接スリーブ」に相当し、外周断接歯６２ｂは、本発明における「第２断接歯」に相当する。第１クラッチ２４は、第２断接スリーブ６２がクラッチ切換装置７２によって第１回転軸線Ｃ１方向へ往復移動させられることにより断接される。第２断接スリーブ６２は、円筒状の第３リングギヤ５２の内周側において、第３リングギヤ５２と入力軸３４との間の環状空間内に配設されており、第２断接スリーブ６２の内周スプライン歯６２ａは、入力軸３４の第２外周スプライン歯３４ｂに対し、第１回転軸線Ｃ１まわりに相対回転不能且つ第１回転軸線Ｃ１方向に移動可能に常時噛み合わされている。第２断接スリーブ６２の外周断接歯６２ｂは、第２断接スリーブ６２が第１回転軸線Ｃ１方向へ移動させられることにより、第３リングギヤ５２の内周断接歯５２ｄと噛み合い可能なように、外周側へ突き出すように設けられている。そして、第２断接スリーブ６２が第１回転軸線Ｃ１方向へ往復移動させられることにより、外周断接歯６２ｂが第３リングギヤ５２の内周断接歯５２ｄと噛み合わされて第３リングギヤ５２と入力軸３４とが相対回転不能に連結される第２噛合位置（コネクト位置）と、外周断接歯６２ｂと内周断接歯５２ｄとの噛合が解放されて第３リングギヤ５２と入力軸３４との相対回転が許容される第２非噛合位置（ディスコネクト位置）と、へ移動させられる。すなわち、第２噛合位置は、第２断接スリーブ６２の外周断接歯６２ｂが第３リングギヤ５２の内周断接歯５２ｄに噛み合う第２断接スリーブ６２の位置であり、第２非噛合位置は、第２断接スリーブ６２の外周断接歯６２ｂが第３リングギヤ５２の内周断接歯５２ｄに噛み合わない第２断接スリーブ６２の位置である。第２噛合位置では、左右の前輪１４に伝達される動力の一部が、プロペラシャフト２８を介して左右の後輪１６へ出力される。なお、第２噛合位置が、本発明における「噛合位置」に相当し、第２非噛合位置が、本発明における「非噛合位置」に相当する。

クラッチ切換装置７２は、第１アクチュエータ６４、補助クラッチ６６、ボールカム６８、ラチェット機構７４、およびスプリング７８を備える。第１アクチュエータ６４は、電子制御装置１１０から駆動信号Ｓｅとして励磁電流が供給されることにより、駆動信号Ｓｅに応じた吸着力を発生する電磁コイルで、締結ボルトによってカバー部材５４ｂに一体的に固設されている。円盤状の可動片８２を吸着することにより補助クラッチ６６に吸着力に応じた回転制動トルクを付与する。補助クラッチ６６は、第１摩擦板９２および第２摩擦板９４を備える。第１摩擦板９２は、円盤状であり、ユニットケース５４のカバー部材５４ｂに形成された内周スプライン歯５４ｃに対して、第１回転軸線Ｃ１まわりに回転不能且つ第１回転軸線Ｃ１方向に移動可能に係合されている。第２摩擦板９４は、円盤状であり、第１摩擦板９２と可動片８２との間でそれらと相対回転可能に配設され、ボールカム６８の第２ケージ８８に形成された外周スプライン歯８８ｂに対して、第１回転軸線Ｃ１まわりに相対回転不能且つ第１回転軸線Ｃ１方向に移動可能に係合されている。したがって、第１アクチュエータ６４により可動片８２が吸着されることによって、補助クラッチ６６を介してボールカム６８の第２ケージ８８に駆動信号Ｓｅに応じた回転制動トルクが付与される。

ボールカム６８は、第１アクチュエータ６４により補助クラッチ６６を介して環状の第２ケージ８８に回転制動トルクが付与されると、入力軸３４と一体的に回転させられる第１ケージ７０および回転制動トルクが付与された第２ケージ８８の相対回転に応じて、第１回転軸線Ｃ１方向における左前輪１４Ｌ方向（図２における左方向）に向かう推力を発生させる回転カム機構である。ラチェット機構７４は、ボールカム６８により発生させられた推力によって第２断接スリーブ６２を移動させ、且つ第２断接スリーブ６２の移動位置を保持する。スプリング７８は、入力軸３４に固定された環状のストッパ７６と第２断接スリーブ６２との間に配設されており、第２非噛合位置から第２噛合位置へ向かう方向、すなわち第２断接スリーブ６２を第１回転軸線Ｃ１方向において右前輪１４Ｒ側へ向かう方向への付勢力を第２断接スリーブ６２に与える。

ラチェット機構７４は、ボールカム６８の第２ケージ８８と第２断接スリーブ６２との間に配設されている。ラチェット機構７４は、いずれも環状である第１ピストン７０ａ、第２ピストン８４、およびホルダー８６を備える。第１アクチュエータ６４である電磁コイルがＯＮ（励磁）とされて可動片８２が吸着されることにより、第１ピストン７０ａは、ボールカム６８を介して所定のストロークで第１回転軸線Ｃ１方向において左前輪１４Ｌ側へ移動させられる。第１ピストン７０ａは、ボールカム６８の第１ケージ７０に一体に設けられている。第１ケージ７０の内周面には、入力軸３４の第３外周スプライン歯３４ｃに対し相対回転不能且つ第１回転軸線Ｃ１方向に移動可能に噛み合う内周スプライン歯７０ｃが設けられている。第１ピストン７０ａが第１回転軸線Ｃ１方向において左前輪１４Ｌ側へ移動させられると、第２ピストン８４は、第１ピストン７０ａによりスプリング７８の付勢力に抗して左前輪１４Ｌ側へ移動させられる。ホルダー８６は、第２ピストン８４が掛け止められる掛止歯８６ａ（図３参照）を有する。第２ピストン８４は、入力軸３４に対して第１回転軸線Ｃ１まわりに相対回転可能に配設されており、ホルダー８６は、入力軸３４に対して第１回転軸線Ｃ１まわりに相対回転不能かつ第１回転軸線Ｃ１方向に移動不能に配設されている。ラチェット機構７４は、第１ピストン７０ａがベース位置（図２において第１回転軸線Ｃ１よりも下側に示した位置）とベース位置よりも第１回転軸線Ｃ１方向における左前輪１４Ｌ側の切換位置（図２において第１回転軸線Ｃ１よりも上側に示した位置）とを往復移動すると、第２ピストン８４によって第２断接スリーブ６２を前述の第２非噛合位置へスプリング７８の付勢力に抗して移動させる。また、第２ピストン８４がホルダー８６の掛止歯８６ａの先端に掛け止められることにより、第２断接スリーブ６２が第２非噛合位置に位置決めされて保持される。この状態において、第１ピストン７０ａが再びベース位置と切換位置との間を往復移動すると、第２ピストン８４がホルダー８６の掛止歯８６ａから離脱させられ、ラチェット機構７４はスプリング７８の付勢力に従って第２断接スリーブ６２が第２噛合位置へ移動することを許容する。このように、ラチェット機構７４は、第１ピストン７０ａの往復移動に伴って第２断接スリーブ６２を第２噛合位置と第２非噛合位置との間で交互に移動させる間欠移動機構として機能する。

ボールカム６８は、第２ピストン８４と第２軸受６０との間に、第１回転軸線Ｃ１方向において重なるように配設された環状の一対の第１ケージ７０および第２ケージ８８を備える。第１ケージ７０と第２ケージ８８との間には球状転動体９０が配設されている。第１ケージ７０および第２ケージ８８の対向面であって周方向の複数箇所（例えば、等角度間隔で３箇所）には、周方向で深さが変化する凹溝状の一対のカム面７０ｂ、カム面８８ａが互いに対向するように設けられており、カム面７０ｂとカム面８８ａとの間に挟まれるように複数個（例えば、３個）の球状転動体９０が挟持されている。第１ケージ７０はリターンスプリング（圧縮コイルスプリング）によって第２ケージ８８に接近する方向へ付勢されている。第１アクチュエータ６４がＯＮ（励磁）にされて第１ケージ７０と第２ケージ８８とが相対回転させられると、カム面７０ｂ、カム面８８ａの深さ寸法の変化によって第１ケージ７０および第２ケージ８８が第１回転軸線Ｃ１方向に一定ストロークだけ互いに離間させられる。第２ケージ８８は、第２軸受６０によって移動が規制されているため、実質的に第１ケージ７０が第２ケージ８８に対して離間させられ、第１ケージ７０の第１ピストン７０ａがベース位置から切換位置まで左前輪１４Ｌ方向へ移動させられる。第１ケージ７０はリターンスプリング（圧縮コイルスプリング）によって第２ケージ８８に接近する方向へ付勢されている。そのため、第１アクチュエータ６４がＯＦＦ（非励磁）にされて第２ケージ８８が第１回転軸線Ｃ１まわりに回転自在になると、第１ケージ７０および第２ケージ８８は相対回転しなくなり、第１ピストン７０ａはリターンスプリングの付勢力等に従って切換位置からベース位置へ戻される。すなわち、第１アクチュエータ６４のＯＮ−ＯＦＦにより、第１ピストン７０ａは、ボールカム６８の作用でカム面７０ｂ、カム面８８ａの深さ寸法によって定まる一定の移動ストロークＳＴ（図３参照）だけ左前輪１４Ｌ方向へ往復移動させられる。

第１ピストン７０ａがベース位置から切換位置へ１回往復移動させられると、図２における第１回転軸線Ｃ１よりも上側に示すように、第２断接スリーブ６２がラチェット機構７４を介して第２噛合位置から第２非噛合位置へスプリング７８の付勢力に抗して移動させられる。この第２非噛合位置では、第２断接スリーブ６２の外周断接歯６２ｂと第３リングギヤ５２の内周断接歯５２ｄとの噛合が解放され、第１クラッチ２４が解放状態になって動力伝達が遮断される。一方、第１ピストン７０ａがベース位置から切換位置へ２回往復移動、すなわち第２断接スリーブ６２が第２非噛合位置へ移動させられた状態でさらに第１ピストン７０ａが１回往復移動させられると、図２における第１回転軸線Ｃ１よりも下側に示すように、第２ピストン８４がホルダー８６の掛止歯８６ａから離脱させられ、第２断接スリーブ６２がスプリング７８の付勢力に従って第２非噛合位置から第２噛合位置へ移動させられる。第２噛合位置では、第２断接スリーブ６２の外周断接歯６２ｂと第３リングギヤ５２の内周断接歯５２ｄとが噛み合わされ、第１クラッチ２４が噛合状態になって動力伝達が許容される。

図３は、図２に示すクラッチ切換装置７２のラチェット機構７４の作動原理を説明する模式図である。図３は、環状の第１ピストン７０ａ、環状の第２ピストン８４、および環状のホルダー８６をそれぞれ外周側から見た展開図で、図３の左右方向が第１回転軸線Ｃ１まわりの周方向、図３の上方向が左前輪１４Ｌ方向である。第１ピストン７０ａは、内周スプライン歯７０ｃを介して入力軸３４に対して相対回転不能且つ第１回転軸線Ｃ１方向に移動可能に配設されている。第２ピストン８４は、入力軸３４に対して相対回転可能且つ第１回転軸線Ｃ１方向に移動可能に配設されている。ホルダー８６は入力軸３４に対して位置が固定されて配設されている。したがって、第１ピストン７０ａは、ホルダー８６に対して相対回転不能且つ第１回転軸線Ｃ１方向に移動可能である。第２ピストン８４には、ホルダー８６側に向かって突設された突起８４ａが形成されており、ホルダー８６には、その突起８４ａの先端に当接させられる鋸歯状の掛止歯８６ａが周方向に連続して周期的に形成されている。第１ピストン７０ａには、ホルダー８６の掛止歯８６ａと同様の鋸歯形状を成して第２ピストン８４の突起８４ａを受け止める受止歯７０ｄが、掛止歯８６ａと同じ周期であるが周方向に位相がずれた状態で周方向に連続して周期的に形成されている。なお、上記第１ピストン７０ａの受止歯７０ｄおよびホルダー８６の掛止歯８６ａの先端の斜面には、突起８４ａの滑りを止めて当接状態を維持するストッパ７０ｅおよびストッパ８６ｂがそれぞれ設けられている。

図３の（ａ）および（ｅ）は、第２断接スリーブ６２が第２噛合位置に保持されている状態、すなわち第２ピストン８４の突起８４ａがホルダー８６の掛止歯８６ａから離脱させられた状態であり、第１ピストン７０ａがベース位置に保持されている。図３の（ｂ）は、第１アクチュエータ６４のＯＮによるボールカム６８のカム動作により、第１ピストン７０ａがベース位置から移動ストロークＳＴだけ図３における上方（左前輪１４Ｌ方向）の切換位置まで移動させられた状態である。この過程では、第１ピストン７０ａにより第２ピストン８４が移動させられてホルダー８６から図３における上方へ離されるとともに、第２ピストン８４が第１ピストン７０ａの斜面を滑り落ちて受止歯７０ｄの側面に当接させられる。図３の（ｂ）に示されている一点鎖線は、上記移動ストロークＳＴを説明するために図３の（ａ）の第１ピストン７０ａのベース位置を示したものである。

図３の（ｃ）は、第１アクチュエータ６４のＯＦＦによるボールカム６８の逆動作により、第１ピストン７０ａが切換位置からベース位置まで戻された状態である。この過程では、第２ピストン８４の突起８４ａがホルダー８６の掛止歯８６ａの先端斜面に当接させられ、且つストッパ８６ｂの側面に当接して掛止されることにより、第２断接スリーブ６２が第２非噛合位置に保持される。

図３の（ｄ）は、再び第１アクチュエータ６４のＯＮによるボールカム６８のカム動作により、第１ピストン７０ａがベース位置から切換位置まで移動させられた状態である。この過程では、第１ピストン７０ａにより第２ピストン８４が移動させられてホルダー８６から図３における上方へ離されるとともに、第２ピストン８４が第１ピストン７０ａの受止歯７０ｄの斜面を滑り落ちてストッパ７０ｅの側面に当接させられる。その後、第１アクチュエータ６４のＯＦＦによるボールカム６８の逆動作により、図３の（ｅ）に示すように、第１ピストン７０ａが切換位置からベース位置まで戻される。この過程では、第２ピストン８４の突起８４ａがホルダー８６のストッパ８６ｂを乗り越えて周方向へ滑り落ちることにより、掛止歯８６ａから離脱させられ、第２断接スリーブ６２がスプリング７８の付勢力に従って第２噛合位置まで移動することが許容される。これにより、第３リングギヤ５２の内周断接歯５２ｄと第２断接スリーブ６２の外周断接歯６２ｂとが噛み合わされる。

図４は、図２の入力軸３４および第２断接スリーブ６２の拡大断面図である。図５は、図４の入力軸３４および第２断接スリーブ６２のV-V視断面図である。なお、図４は、図５の入力軸３４および第２断接スリーブ６２のIV-IV視断面図である。図４および図５の第１回転軸線Ｃ１よりも上側は、第２断接スリーブ６２が第２非噛合位置にある状態を示し、下側は第２断接スリーブ６２が第２噛合位置にある状態を示す。第２断接スリーブ６２の内周スプライン歯６２ａの第１回転軸線Ｃ１方向の両端の端面のうち、スプリング７８側の端面が第１端面６２ｍであり、ラチェット機構７４側の端面が第２端面６２ｎである。それら第１端面６２ｍと第２端面６２ｎとの間の長さは、長さＬ１である。入力軸３４に形成された第２外周スプライン歯３４ｂのそれぞれは、第１回転軸線Ｃ１の周方向において一方の歯面である第１スプライン歯面１３０ａおよび他方の歯面である第２スプライン歯面１３２ａを有し、第１回転軸線Ｃ１の周方向に周期的に設けられている。第２断接スリーブ６２に形成された内周スプライン歯６２ａのそれぞれは、第１回転軸線Ｃ１の周方向において第１スプライン歯面１３０ａに対向する第１側面６２ｓおよび第２スプライン歯面１３２ａに対向する第２側面６２ｔを有し、第２外周スプライン歯３４ｂに嵌合するように第１回転軸線Ｃ１の周方向に周期的に形成されている。本実施例の場合は、第２外周スプライン歯３４ｂおよび内周スプライン歯６２ａはともに８個である。

図６は、図２の入力軸３４に設けられた第２外周スプライン歯３４ｂの形状を示す斜視図である。図６では、８個ある第２外周スプライン歯３４ｂのうちの１個を代表させて示している。入力軸３４の第２外周スプライン歯３４ｂは、スプライン小径面１３６ａから第１回転軸線Ｃ１の径方向の外方のスプライン大径面１３６ｂへ向けて突き出ている。第２外周スプライン歯３４ｂの第１スプライン歯面１３０ａには、第２噛合位置にある第２断接スリーブ６２の第１側面６２ｓに対向した位置を含むように凹部１３０ｂが設けられている。例えば、凹部１３０ｂは、第１回転軸線Ｃ１方向の長さが長さＬ２（Ｌ２＞Ｌ１）、第１回転軸線Ｃ１方向の周方向の深さが深さｄ２であって、スプライン小径面１３６ａからスプライン大径面１３６ｂにわたる幅で形成されている。凹部１３０ｂには、第２噛合位置にある第２断接スリーブ６２の第１側面６２ｓに対向する凹部底部１３０ｂ１と、凹部１３０ｂの段状の側壁部分であって第１回転軸線Ｃ１方向のスプリング７８側にある第１段部１３０ｂ２と、凹部１３０ｂの段状の側壁部分であって第１回転軸線Ｃ１方向のラチェット機構７４側にある第２段部１３０ｂ３と、がある。第１段部１３０ｂ２と第２段部１３０ｂ３との間の第１回転軸線Ｃ１方向の長さは、前述のように長さＬ２である。なお、第１スプライン歯面１３０ａは、本発明における「スプライン歯面」に相当し、第１段部１３０ｂ２は、本発明における「段部」に相当する。

図７は、図６に示すVII-VII視断面図における入力軸３４およびその入力軸３４にスプライン嵌合された第２断接スリーブ６２の車両前進走行時における第２噛合位置での嵌合状態を説明する模式図である。図７は、図６でのスプライン小径面１３６ａとスプライン大径面１３６ｂとの間にある第１回転軸線Ｃ１を中心とする円柱面における入力軸３４および第２断接スリーブ６２の断面を矢印VIIの方向から見た展開図であって、入力軸３４の第２外周スプライン歯３４ｂおよび第２断接スリーブ６２の内周スプライン歯６２ａの相対的な位置関係がそれぞれ２個ずつ代表として示されている。図７の左右方向が第１回転軸線Ｃ１まわりの周方向であって、右方向が車両前進走行時の入力軸３４の回転方向であり、左方向が車両後進走行時の入力軸３４の回転方向である。また、図７の上方向がラチェット機構７４側、下方向がスプリング７８側である。なお、図７に示されている一点鎖線は、第２断接スリーブ６２の第２非噛合位置における内周スプライン歯６２ａの位置を示したものである。

本実施例では、車両前進走行時において入力軸３４は右方向に回転し、入力軸３４の第２外周スプライン歯３４ｂが第２断接スリーブ６２の内周スプライン歯６２ａを押し付けて回転することにより、入力軸３４から第２断接スリーブ６２を介して第３リングギヤ５２に動力が伝達される。具体的には、第２外周スプライン歯３４ｂの凹部底部１３０ｂ１が内周スプライン歯６２ａの第１側面６２ｓに当接する。したがって、内周スプライン歯６２ａの一部は、第２外周スプライン歯３４ｂの第１スプライン歯面１３０ａに設けられた凹部１３０ｂの中に位置することとなる。

前述したように、第３リングギヤ５２は、その軸部５２ｃが軸受５６を介してユニットケース５４によって支持されており、入力軸３４は、その両端部において一対の第１軸受５８および第２軸受６０を介してユニットケース５４によって支持されている。第２断接スリーブ６２は入力軸３４に常時噛み合わされてスプライン嵌合されているため、第２断接スリーブ６２の回転軸線は、入力軸３４と同じ第１回転軸線Ｃ１である。一方、第３リングギヤ５２は、例えば斜歯傘歯車やハイポイドギヤなどであるため、入力軸３４から第３リングギヤ５２への動力伝達時には、第３リングギヤ５２はその回転軸線が第１回転軸線Ｃ１から外れさせられる力をドリブンピニオン５０から受ける。このようなことから、第２断接スリーブ６２の回転軸線と第３リングギヤ５２の回転軸線との間にずれが生じると、第２断接スリーブ６２の外周断接歯６２ｂは、第３リングギヤ５２の内周断接歯５２ｄから離れる方向の力を受け、第２断接スリーブ６２には第２噛合位置から第２非噛合位置に向かう力が加わる。第２断接スリーブ６２が第２噛合位置から第２非噛合位置に移動しようとすると、第２断接スリーブ６２の第１回転軸線Ｃ１方向のスプリング７８側の端面である第１端面６２ｍが、第２外周スプライン歯３４ｂの第１段部１３０ｂ２に当接する。これにより、第２断接スリーブ６２の第２噛合位置から第２非噛合位置への移動が抑えられる。このように、第１段部１３０ｂ２は、第２断接スリーブ６２が第２噛合位置から第２非噛合位置へ移動するのを抑えるストッパ構造として機能する。

本発明の車両用動力伝達装置１００によれば、第２断接スリーブ６２に対してスプライン嵌合された入力軸３４の第２外周スプライン歯３４ｂの第１スプライン歯面１３０ａには、動力伝達時に第２断接スリーブ６２の第１端面６２ｍに当接し、第２断接スリーブ６２の第２噛合位置から第２非噛合位置への移動を抑える第１段部１３０ｂ２が設けられている。このように、第２外周スプライン歯３４ｂの第１スプライン歯面１３０ａに設けられた第１段部１３０ｂ２が第２断接スリーブ６２に当接することで、動力伝達時に第２断接スリーブ６２の第２噛合位置から第２非噛合位置への移動が抑えられ、スプリング７８の付勢力を大きくすることなく第２断接スリーブ６２と第３リングギヤ５２との噛合が解かれるのが抑制される。なお、入力軸３４の第２外周スプライン歯３４ｂの第１スプライン歯面１３０ａには凹部１３０ｂが設けられているが、第２断接スリーブ６２と入力軸３４との間の回転軸線のずれを抑制する調心は、スプライン大径面１３６ｂでなされる。そのため、第２断接スリーブ６２を介して入力軸３４から第３リングギヤ５２へ動力伝達している状態から動力伝達していない状態へのシフト、すなわち第２断接スリーブ６２の第２噛合位置から第２非噛合位置への移動の際のスライド性に対する影響は少ない。

本発明の車両用動力伝達装置１００によれば、第１段部１３０ｂ２は、第２断接スリーブ６２の第１回転軸線Ｃ１方向のスプリング７８側の端面である第１端面６２ｍに当接するように設けられている。このように、第２断接スリーブ６２の第１端面６２ｍが、入力軸３４の第２外周スプライン歯３４ｂの第１スプライン歯面１３０ａに設けられた第１段部１３０ｂ２に当接する構造であるため、第２断接スリーブ６２に設けられた内周スプライン歯６２ａの形状を複雑なものとする必要がない。

図８は、本発明の他の実施例である車両用動力伝達装置２００の入力軸２３４に設けられた第２外周スプライン歯３４ｂ２の形状を示す斜視図である。本実施例に係る車両用動力伝達装置２００の構成は、前述の実施例１に係る車両用動力伝達装置１００の構成と略同じであるが、本実施例では、入力軸２３４に設けられた第２外周スプライン歯３４ｂ２の形状が、前述の実施例１の第２外周スプライン歯３４ｂの形状と異なる。そのため、異なる部分を中心に説明することとし、前述の実施例１と共通する部分には同一の符号を付して説明を適宜省略する。なお、入力軸２３４は、本発明における「回転体」に相当する。

入力軸２３４の第２外周スプライン歯３４ｂ２の第１スプライン歯面１３０ａには、凹部底部１３０ｂ１が設けられている。前述の実施例１とは異なり、凹部底部１３０ｂ１は、第２外周スプライン歯３４ｂ２のラチェット機構７４側の端部まで伸びている。したがって、本実施例では、前述の実施例１にあった第２段部１３０ｂ３は形成されていない。

図９は、図８に示すIX-IX視断面図における入力軸２３４およびその入力軸２３４にスプライン嵌合された第２断接スリーブ２６２の車両前進走行時における第２噛合位置での嵌合状態を説明する模式図であり、前述の実施例１における図７に対応するものである。第２断接スリーブ２６２は、前述の実施例１に係る第２断接スリーブ６２の構成と同じである。なお、第２断接スリーブ２６２は、本発明における「断接スリーブ」に相当する。

本実施例では、車両前進走行時において入力軸２３４は右方向に回転し、入力軸２３４の第２外周スプライン歯３４ｂ２の凹部底部１３０ｂ１が、第２断接スリーブ２６２の内周スプライン歯６２ａの第１側面６２ｓに当接する。したがって、内周スプライン歯６２ａの一部は、第２外周スプライン歯３４ｂ２の第１スプライン歯面１３０ａに設けられた凹部１３０ｂの中に位置することとなる。これにより、第２断接スリーブ２６２が第２噛合位置から第２非噛合位置に移動しようとすると、第２断接スリーブ２６２の第１端面６２ｍが、第２外周スプライン歯３４ｂ２の第１段部１３０ｂ２に当接することで、第２断接スリーブ２６２の第２噛合位置から第２非噛合位置への移動が抑えられる。

本発明の車両用動力伝達装置２００によれば、前述の実施例１と同様に、第２外周スプライン歯３４ｂ２の第１スプライン歯面１３０ａに設けられた第１段部１３０ｂ２が第２断接スリーブ２６２に当接することで、動力伝達時に第２断接スリーブ２６２の第２噛合位置から第２非噛合位置への移動が抑えられ、スプリング７８の付勢力を大きくすることなく第２断接スリーブ２６２と第３リングギヤ５２との噛合が解かれるのが抑制される。

図１０は、本発明のさらに他の実施例である車両用動力伝達装置３００の入力軸３３４およびその入力軸３３４にスプライン嵌合された第２断接スリーブ３６２の車両前進走行時における第２噛合位置での嵌合状態を説明する模式図であり、前述の実施例２における図９に対応するものである。本実施例に係る車両用動力伝達装置３００の構成は、前述の実施例２に係る車両用動力伝達装置２００の構成と略同じであるが、本実施例では、入力軸３３４の第２外周スプライン歯３４ｂ２の第１スプライン歯面１３０ａに設けられた凹部１３０ｂの形状および第２断接スリーブ３６２の内周スプライン歯６２ａ２の形状が、前述の実施例２と異なる。そのため、異なる部分を中心に説明することとし、前述の実施例２と共通する部分には同一の符号を付して説明を適宜省略する。なお、入力軸３３４は、本発明における「回転体」に相当し、第２断接スリーブ３６２は、本発明における「断接スリーブ」に相当する。

第２断接スリーブ３６２の内周スプライン歯６２ａ２のうち、入力軸３３４の第２外周スプライン歯３４ｂ２の第１スプライン歯面１３０ａに対向する面は、ラチェット機構７４側の第１側面６２ｓ１とスプリング７８側の第１側面６２ｓ２に分かれている。第２断接スリーブ３６２の第１側面６２ｓ１と第１側面６２ｓ２との間には、第２外周スプライン歯３４ｂの第１段部１３０ｂ２に対向するように、段差面６２ｏが設けられている。第２断接スリーブ３６２が第２噛合位置にあるとき、第２外周スプライン歯３４ｂ２の凹部底部１３０ｂ１が第２断接スリーブ３６２の第１側面６２ｓ１に当接すると共に、第２断接スリーブ３６２の第１側面６２ｓ２の一部が第２外周スプライン歯３４ｂ２の第１スプライン歯面１３０ａのうち凹部１３０ｂが形成されていない部分に当接する。これにより、第２断接スリーブ３６２が第２噛合位置から第２非噛合位置に移動しようとすると、第２断接スリーブ３６２の段差面６２ｏが、第２外周スプライン歯３４ｂの第１段部１３０ｂ２に当接することで、第２断接スリーブ３６２の第２噛合位置から第２非噛合位置への移動が抑えられる。このように、前述の実施例１、実施例２では、第２外周スプライン歯３４ｂの回転軸線Ｃ１方向のスプリング７８側の第１端面６２ｍが第１段部１３０ｂ２に当接することで第２断接スリーブ３６２の第２噛合位置から第２非噛合位置への移動が抑えられていたが、本実施例では、第１端面６２ｍではなく、段差面６２ｏが第１段部１３０ｂ２に当接することで第２断接スリーブ３６２の第２噛合位置から第２非噛合位置への移動が抑えられる。

本発明の車両用動力伝達装置３００によれば、第２外周スプライン歯３４ｂの第１スプライン歯面１３０ａに設けられた第１段部１３０ｂ２が第２断接スリーブ３６２の段差面６２ｏに当接することで、動力伝達時に第２断接スリーブ３６２の第２噛合位置から第２非噛合位置への移動が抑えられ、スプリング７８の付勢力を大きくすることなく第２断接スリーブ３６２と第３リングギヤ５２との噛合が解かれるのが抑制される。

以上、本発明の実施例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。

前述の実施例１、実施例２、実施例３では、入力軸３４、２３４、３３４の内部を車軸２２Ｒが挿通していたため、入力軸３４、２３４、３３４は内部に中空部の有る軸状（円筒状）であったが、これに限らない。入力軸３４、２３４、３３４はその内部を挿通するものがなければ、内部に中空部の無い軸状のものでも良い。

前述の実施例１、実施例２、実施例３では、車両前進走行時において、第２断接スリーブ６２、２６２、３６２の回転軸線と第３リングギヤ５２の回転軸線との間にずれが生じると、第２断接スリーブ６２、２６２、３６２に第２噛合位置から第２非噛合位置に向かう力が加わる場合であったが、車両後進走行時において、第２断接スリーブ６２、２６２、３６２に第２噛合位置から第２非噛合位置に向かう力が加わる場合にも本発明は適用できる。この場合、例えば前述の実施例１における入力軸３４の第２外周スプライン歯３４ｂの第２スプライン歯面１３２ａのうち、第２噛合位置にある第２断接スリーブ６２の第２側面６２ｔに対向した位置を含むように凹部が設けられており、これにより第２断接スリーブ６２の第２噛合位置から前記第２非噛合位置への移動を抑える段部が設けられていれば良い。

前述の実施例１、実施例２、実施例３では、本発明の車両用動力伝達装置１００、２００、３００は、４輪駆動車両１０のトランスファ２６に設けられた第１クラッチ２４に適用されたが、これに限らない。例えば、２輪駆動状態と４輪駆動状態とに切り換えることができる４輪駆動車両の他、常時４輪駆動状態の４輪駆動車両、常時２輪駆動状態の２輪駆動車両など、種々の車両に適用され得る。また、ディファレンシャル装置の差動ロック用クラッチ、動力伝達を断接するクラッチなどの車両の動力伝達経路等に配設される種々のクラッチに本発明は適用できる。

なお、上述したのはあくまでも本発明の実施例であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において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。

１０：４輪駆動車両
３４、２３４、３３４：入力軸（回転体）
３４ｂ、３４ｂ２：第２外周スプライン歯
５２：第３リングギヤ（リングギヤ）
５２ｄ：内周断接歯（第１断接歯）
６２、２６２、３６２：第２断接スリーブ（断接スリーブ）
６２ｂ：外周断接歯（第２断接歯）
６２ｍ：第１端面
６２ｎ：第２端面
７８：スプリング
１００、２００、３００：車両用動力伝達装置
１３０ａ：第１スプライン歯面（スプライン歯面）
１３０ｂ：凹部
１３０ｂ１：凹部底部
１３０ｂ２：第１段部（段部）
１３２ａ：第２スプライン歯面
Ｃ１：第１回転軸線（回転軸線）

Claims (1)

1. 内周側に第１断接歯を有し、回転可能に支持されたリングギヤと、前記リングギヤと共通の回転軸線まわりに回転可能に支持された軸状の回転体と、前記第１断接歯に噛合可能な第２断接歯を有し、前記回転体に対して相対回転不能且つ前記回転軸線方向に移動可能にスプライン嵌合がされた円筒状の断接スリーブと、前記第２断接歯が前記第１断接歯に噛み合わない非噛合位置から前記第２断接歯が前記第１断接歯に噛み合う噛合位置に向かって前記断接スリーブに付勢力を与えるスプリングと、を備え、前記スプリングによる前記付勢力により前記断接スリーブを前記噛合位置に移動させて前記回転体と前記リングギヤとの間で動力伝達を行う車両用動力伝達装置であって、
   前記回転体に形成された前記スプライン嵌合のスプライン歯面には、前記動力伝達時に前記断接スリーブに当接して前記断接スリーブの前記噛合位置から前記非噛合位置への移動を抑える段部が設けられている
   ことを特徴とする車両用動力伝達装置。

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