JP2003207025A - ２段階の傾斜角を備えた係合機構 - Google Patents
２段階の傾斜角を備えた係合機構Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 改良された摩擦クラッチの電気機械式係合シ
ステムを提供すること。 【構成】 車両用の係合機構は、ハウジングを含む。ま
た、係合機構は、一方の側でハウジングを係合している
第１のボール傾斜面ディスクを含む。第１のボール傾斜
面ディスクは、ハウジングと係合している側に第１傾斜
面を含む。また、第１のボール傾斜面ディスクは、ハウ
ジングとは相対する側に所定の角を有す第２傾斜面を含
む。更に、係合機構は、ハウジングとは相対する側に、
第１のボール傾斜面ディスクに隣接し、回転可能に駆動
されるボール傾斜面ディスクを含む。また、係合機構
は、第１のボール傾斜面ディスクと第２のボール傾斜面
ディスクとの間に配置されるばね要素を含む。係合機構
は、車両の動力伝達システムの摩擦クラッチパックの係
合に使用される。
ステムを提供すること。 【構成】 車両用の係合機構は、ハウジングを含む。ま
た、係合機構は、一方の側でハウジングを係合している
第１のボール傾斜面ディスクを含む。第１のボール傾斜
面ディスクは、ハウジングと係合している側に第１傾斜
面を含む。また、第１のボール傾斜面ディスクは、ハウ
ジングとは相対する側に所定の角を有す第２傾斜面を含
む。更に、係合機構は、ハウジングとは相対する側に、
第１のボール傾斜面ディスクに隣接し、回転可能に駆動
されるボール傾斜面ディスクを含む。また、係合機構
は、第１のボール傾斜面ディスクと第２のボール傾斜面
ディスクとの間に配置されるばね要素を含む。係合機構
は、車両の動力伝達システムの摩擦クラッチパックの係
合に使用される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に自動車用係
合システムに関し、より詳細には、車両の動力伝達装置
のトルク制御を行う摩擦クラッチと組み合わせて用いる
電気機械式係合システムに関する。
合システムに関し、より詳細には、車両の動力伝達装置
のトルク制御を行う摩擦クラッチと組み合わせて用いる
電気機械式係合システムに関する。
【０００２】
【従来技術】自動車のトルク分配システムは多年にわた
り知られている。トルク分配システムは、自動車の前側
車軸か後側車軸のどちらか一方で、または前後車軸間で
用いられる。一般的に、トルク分配システムは、固定割
合で、或いはオンデマンド方式で、常時車輪へトルクを
伝達する。トルク分配システムには、複数のプレートを
含む摩擦クラッチを係合させる幾つかの型式の係合シス
テムがある。電気式、油圧式そして機械式或いは電気機
械式システム等の多くの型式が、摩擦クラッチを係合す
るために設計されてきている。より一般的な既存の設計
の１つは、回転運動を軸方向の変位へ変換するボール傾
斜面機構の利用である。ボール傾斜面機構の回転からト
ルク負荷を取り出して、そのトルクを軸力に変換し、こ
の軸力を摩擦クラッチに与えることによって、この軸方
向の変位が作りだされる。これらの摩擦クラッチは、そ
の後、トルク分配システムにより種々の様態で車両のプ
ロペラシャフトまたは横軸にトルクを分配する。
り知られている。トルク分配システムは、自動車の前側
車軸か後側車軸のどちらか一方で、または前後車軸間で
用いられる。一般的に、トルク分配システムは、固定割
合で、或いはオンデマンド方式で、常時車輪へトルクを
伝達する。トルク分配システムには、複数のプレートを
含む摩擦クラッチを係合させる幾つかの型式の係合シス
テムがある。電気式、油圧式そして機械式或いは電気機
械式システム等の多くの型式が、摩擦クラッチを係合す
るために設計されてきている。より一般的な既存の設計
の１つは、回転運動を軸方向の変位へ変換するボール傾
斜面機構の利用である。ボール傾斜面機構の回転からト
ルク負荷を取り出して、そのトルクを軸力に変換し、こ
の軸力を摩擦クラッチに与えることによって、この軸方
向の変位が作りだされる。これらの摩擦クラッチは、そ
の後、トルク分配システムにより種々の様態で車両のプ
ロペラシャフトまたは横軸にトルクを分配する。
【０００３】ボール傾斜面機構の先行技術には、多くの
異なる設計の変形形態がある。一般に、ボール傾斜面機
構の傾斜角は、所望の軸移動を達成するために必要な回
転角を決めるだけでなく、トルクに対する力の換算比を
決める。これらの先行技術のシステムにおいて、クラッ
チパックを係合させるための所望の軸移動は、組立公
差、クラッチパックの沈み及び摩耗の総和と、開放状態
時の所望のクラッチパックの間隙とにより決まる。更
に、これらの先行技術のシステムは、ボール傾斜面機構
中における所望のボール数と、利用可能な回転角を定め
るボール円の所定の周長とを有し、これらは、ボール傾
斜面機構の傾斜角と組み合わされて利用可能な軸ストロ
ークを決める。
異なる設計の変形形態がある。一般に、ボール傾斜面機
構の傾斜角は、所望の軸移動を達成するために必要な回
転角を決めるだけでなく、トルクに対する力の換算比を
決める。これらの先行技術のシステムにおいて、クラッ
チパックを係合させるための所望の軸移動は、組立公
差、クラッチパックの沈み及び摩耗の総和と、開放状態
時の所望のクラッチパックの間隙とにより決まる。更
に、これらの先行技術のシステムは、ボール傾斜面機構
中における所望のボール数と、利用可能な回転角を定め
るボール円の所定の周長とを有し、これらは、ボール傾
斜面機構の傾斜角と組み合わされて利用可能な軸ストロ
ークを決める。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先行技
術のボール傾斜面機構は多くの欠点を有する。その欠点
の１つは、所望の係合トルクを制限するためには小さい
傾斜角が必要とされるが、しかしながら、同時に、最大
の数のボールを用いて最大の係合移動距離を与えるため
には、急勾配の傾斜角が必要となる、ということであ
る。これら２つの要求は互いに相反しており、すべての
従来のボール傾斜面機構では、公差を最小にするために
クラッチパックにシムを配置し、所要係合移動距離のた
めに高い係合トルクを用いるようにするという、妥協し
た設計を行っている。先行技術の装置の別の問題は、係
合中にボール傾斜面機構を作動させるために必要な所要
の軸力は、一定ではないということである。ボール傾斜
面機構システムが損失を低減するために、公差間隙又は
クラッチパックの間隙等のあらゆる間隙を取り除いてい
る間、その軸力は小さいかまたは低い傾向にある。その
後、クラッチパックが実際に係合し始めると、その軸力
は次第に増加する。一定の傾斜角であれば、係合中にこ
の軸力の変化に遭遇することはないであろう。係合中の
一定でない軸力にうち勝つための他の試みとして、漸次
変化する角を持つ傾斜面等が試されてきたが、しかしな
がら、この漸次変化する角を持つ傾斜面は、ボール位置
がクラッチの係合配列に対して完全に決められている場
合にのみ作動することができる。更に、累積公差とクラ
ッチパックの摩耗は、係合中のボールの動作位置と、従
って漸次変化する傾斜角の機能とに影響される。これは
係合と、クラッチパックを必要に応じて係合させるため
に必要な時間とに関する問題を引き起こす。
術のボール傾斜面機構は多くの欠点を有する。その欠点
の１つは、所望の係合トルクを制限するためには小さい
傾斜角が必要とされるが、しかしながら、同時に、最大
の数のボールを用いて最大の係合移動距離を与えるため
には、急勾配の傾斜角が必要となる、ということであ
る。これら２つの要求は互いに相反しており、すべての
従来のボール傾斜面機構では、公差を最小にするために
クラッチパックにシムを配置し、所要係合移動距離のた
めに高い係合トルクを用いるようにするという、妥協し
た設計を行っている。先行技術の装置の別の問題は、係
合中にボール傾斜面機構を作動させるために必要な所要
の軸力は、一定ではないということである。ボール傾斜
面機構システムが損失を低減するために、公差間隙又は
クラッチパックの間隙等のあらゆる間隙を取り除いてい
る間、その軸力は小さいかまたは低い傾向にある。その
後、クラッチパックが実際に係合し始めると、その軸力
は次第に増加する。一定の傾斜角であれば、係合中にこ
の軸力の変化に遭遇することはないであろう。係合中の
一定でない軸力にうち勝つための他の試みとして、漸次
変化する角を持つ傾斜面等が試されてきたが、しかしな
がら、この漸次変化する角を持つ傾斜面は、ボール位置
がクラッチの係合配列に対して完全に決められている場
合にのみ作動することができる。更に、累積公差とクラ
ッチパックの摩耗は、係合中のボールの動作位置と、従
って漸次変化する傾斜角の機能とに影響される。これは
係合と、クラッチパックを必要に応じて係合させるため
に必要な時間とに関する問題を引き起こす。
【０００５】従って、本技術分野では、ボール傾斜面機
構に関し、クラッチパックの係合作動中に一定の軸力を
付与し、同時に、実際にクラッチの係合が発生するまで
の遅延時間を低減させることに対する要求がある。更
に、本技術分野では、クラッチパックに対して作用する
軸荷重の量をより正確に制御し、これにより路面車両状
態に対しより確定的な応答レートを保証することに対す
る要求がある。
構に関し、クラッチパックの係合作動中に一定の軸力を
付与し、同時に、実際にクラッチの係合が発生するまで
の遅延時間を低減させることに対する要求がある。更
に、本技術分野では、クラッチパックに対して作用する
軸荷重の量をより正確に制御し、これにより路面車両状
態に対しより確定的な応答レートを保証することに対す
る要求がある。
【０００６】本発明の１つの目的は、改良された摩擦ク
ラッチの電気機械式係合システムを提供することにあ
る。本発明の他の目的は、電気機械式係合システムの２
段階式傾斜面機構を提供することにある。本発明の他の
目的は、クラッチパック係合の異なる段階の間に、高傾
斜角から小傾斜角へ自動的に切り替える係合機構を提供
することにある。本発明の他の目的は、係合力及び係合
ストロークを最大にすることにより、所望の回転角及び
必要トルクを最小にする係合機構を提供することにあ
る。
ラッチの電気機械式係合システムを提供することにあ
る。本発明の他の目的は、電気機械式係合システムの２
段階式傾斜面機構を提供することにある。本発明の他の
目的は、クラッチパック係合の異なる段階の間に、高傾
斜角から小傾斜角へ自動的に切り替える係合機構を提供
することにある。本発明の他の目的は、係合力及び係合
ストロークを最大にすることにより、所望の回転角及び
必要トルクを最小にする係合機構を提供することにあ
る。
【０００７】
【発明の概要】前述の目的を達成するために、自動車の
ハウジング内で用いるための係合機構が開示されてい
る。本係合機構は、一方の側でハウジングに係合する第
１のボール傾斜面ディスクを含む。更に、本係合機構
は、ハウジングとは反対の側に、第１のボール傾斜面デ
ィスクと隣接する第２のボール傾斜面ディスクを含む。
また、本係合機構は、第１のボール傾斜面ディスクと第
２のボール傾斜面ディスクとの間に配置されるばねを含
む。第１の傾斜面ディスクは、ハウジングと係合する側
にある第１の傾斜面と、第１の傾斜面と反対側の側にあ
る第２の傾斜面とを含む。第２のボール傾斜面ディスク
は、第１のボール傾斜面ディスクと隣接する側に１つの
傾斜面を含む。
ハウジング内で用いるための係合機構が開示されてい
る。本係合機構は、一方の側でハウジングに係合する第
１のボール傾斜面ディスクを含む。更に、本係合機構
は、ハウジングとは反対の側に、第１のボール傾斜面デ
ィスクと隣接する第２のボール傾斜面ディスクを含む。
また、本係合機構は、第１のボール傾斜面ディスクと第
２のボール傾斜面ディスクとの間に配置されるばねを含
む。第１の傾斜面ディスクは、ハウジングと係合する側
にある第１の傾斜面と、第１の傾斜面と反対側の側にあ
る第２の傾斜面とを含む。第２のボール傾斜面ディスク
は、第１のボール傾斜面ディスクと隣接する側に１つの
傾斜面を含む。
【０００８】本発明の１つの利点は、新規且つ改良され
た摩擦クラッチの電気機械式係合システムである。本発
明の他の利点は、摩擦クラッチを用いた２段階式傾斜面
機構である。本発明の他の利点は、自己調整機構を有す
る係合機構である。本発明の他の利点は、低い係合力に
対しては低い角度の係合比を与え、一旦クラッチが高い
係合力を必要とすると高い比を与える係合機構である。
本発明の他の利点は、係合機構が、係合力及び係合スト
ロークを最大にすることにより、所望の回転角及び必要
トルクを最小にする点にある。本発明の他の利点は、ク
ラッチパック係合の異なる段階により、機構が、高い傾
斜角から小さい傾斜角までを自動的に切り替える点にあ
る。本発明の他の目的、特徴、及び利点は、添付図面を
参照して以下の説明及び請求範囲から明らかになるであ
ろう。
た摩擦クラッチの電気機械式係合システムである。本発
明の他の利点は、摩擦クラッチを用いた２段階式傾斜面
機構である。本発明の他の利点は、自己調整機構を有す
る係合機構である。本発明の他の利点は、低い係合力に
対しては低い角度の係合比を与え、一旦クラッチが高い
係合力を必要とすると高い比を与える係合機構である。
本発明の他の利点は、係合機構が、係合力及び係合スト
ロークを最大にすることにより、所望の回転角及び必要
トルクを最小にする点にある。本発明の他の利点は、ク
ラッチパック係合の異なる段階により、機構が、高い傾
斜角から小さい傾斜角までを自動的に切り替える点にあ
る。本発明の他の目的、特徴、及び利点は、添付図面を
参照して以下の説明及び請求範囲から明らかになるであ
ろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】図を参照すると、摩擦クラッチの
電気機械式係合システムを用いた２段階式傾斜面機構８
０（図４）が示されている。２段階式傾斜面機構８０
は、自動車の前側車軸又は後側車軸のどちらにも用いる
ことができる。この機構は、全輪駆動、前輪駆動、又は
後輪駆動等の任意の型式の動力伝達装置に用いることが
できる。
電気機械式係合システムを用いた２段階式傾斜面機構８
０（図４）が示されている。２段階式傾斜面機構８０
は、自動車の前側車軸又は後側車軸のどちらにも用いる
ことができる。この機構は、全輪駆動、前輪駆動、又は
後輪駆動等の任意の型式の動力伝達装置に用いることが
できる。
【００１０】図１は、基本的には前輪駆動車である全輪
駆動すなわち四輪駆動自動車１２を概略的に示すが、本
発明は、基本的に後輪駆動される車両に対しても同様に
用いることができる。図１に示すように、自動車１２
は、常時前側車軸１５により駆動される。自動車１２
は、自動変速装置又は手動変速装置のどちらかである変
速装置又はギアボックス１８を介して、エンジン１６か
ら伝達される動力によって駆動される。ギアボックスか
らの動力は、動力伝達組立体の動力取出装置２０に入
り、最終的に前側差動装置３０に入る。動力要求時に
は、動力は、プロペラシャフト、すなわち駆動軸２４を
介して後側車軸モジュール２２に伝達される。車両の後
側車輪への分配に関して、後側車軸モジュール２２で
は、動力は左側の後側横軸２６及び右側の後側横軸２８
に分配される。前側差動装置又は前側車軸モジュール３
０は、左側の前側横軸３２と右側の前側横軸３４との間
にトルクを分配する。全輪駆動車において、動力は後側
車軸モジュール２２及び前側差動装置３０へ伝達され、
前側車軸１５は主駆動車軸であり、後側車軸１４は必要
時だけ動力を受け取る。本発明の１つの実施形態は、全
輪駆動車であり、トルクは、道路に対してどちらの車輪
がスリップ状態にあるか又は非スリップ状態にあるかに
応じて、独立的に第２の車軸の各々の車輪に伝達され
る。本発明の車軸モジュール２２は、全輪駆動ユニット
の前側又は後側車軸のどちらかにでも、または前側及び
後側車軸の両方にでも用いることができる。プロペラシ
ャフト２４の一端はピニオンギアを含む。ピニオンギア
は、車軸モジュール２２のハウジング４０によって回転
自在に支持され、横軸２６、２８及び各々の車輪を回転
させるのに必要な動力を与えるようになっている。
駆動すなわち四輪駆動自動車１２を概略的に示すが、本
発明は、基本的に後輪駆動される車両に対しても同様に
用いることができる。図１に示すように、自動車１２
は、常時前側車軸１５により駆動される。自動車１２
は、自動変速装置又は手動変速装置のどちらかである変
速装置又はギアボックス１８を介して、エンジン１６か
ら伝達される動力によって駆動される。ギアボックスか
らの動力は、動力伝達組立体の動力取出装置２０に入
り、最終的に前側差動装置３０に入る。動力要求時に
は、動力は、プロペラシャフト、すなわち駆動軸２４を
介して後側車軸モジュール２２に伝達される。車両の後
側車輪への分配に関して、後側車軸モジュール２２で
は、動力は左側の後側横軸２６及び右側の後側横軸２８
に分配される。前側差動装置又は前側車軸モジュール３
０は、左側の前側横軸３２と右側の前側横軸３４との間
にトルクを分配する。全輪駆動車において、動力は後側
車軸モジュール２２及び前側差動装置３０へ伝達され、
前側車軸１５は主駆動車軸であり、後側車軸１４は必要
時だけ動力を受け取る。本発明の１つの実施形態は、全
輪駆動車であり、トルクは、道路に対してどちらの車輪
がスリップ状態にあるか又は非スリップ状態にあるかに
応じて、独立的に第２の車軸の各々の車輪に伝達され
る。本発明の車軸モジュール２２は、全輪駆動ユニット
の前側又は後側車軸のどちらかにでも、または前側及び
後側車軸の両方にでも用いることができる。プロペラシ
ャフト２４の一端はピニオンギアを含む。ピニオンギア
は、車軸モジュール２２のハウジング４０によって回転
自在に支持され、横軸２６、２８及び各々の車輪を回転
させるのに必要な動力を与えるようになっている。
【００１１】図２は、係合システムの先行技術を示す。
係合システムの先行技術４２は、システムの一方の端部
に互いに隣り合って配置されている複数の摩擦ディスク
４４を含む。摩擦ディスク４４に一方の側で係合するの
は圧力リング４６である。次いで、圧力リング４６は摩
擦ディスク４４が圧力リング４６に接触する側とは反対
の端部でスラストレースリング４８により係合される。
スラストレース４８に隣接しているのは、ハウジング内
に回転状に取り付けられ、その一方の側に複数のボール
傾斜面を備えたエキスパンダ及び圧力ディスク５０であ
る。そのボール傾斜面内に係合し、ボール傾斜面内に配
置されるのは、複数のエキスパンダボール５２である。
また、エキスパンダ及び圧力ディスク５０とは反対側で
エキスパンダボール５２に係合するのは、同様に一方の
側に複数のボール傾斜面を有すエキスパンダディスク５
４である。エキスパンダボール５２は、エキスパンダデ
ィスク５４と圧力ディスク５０の双方と接触するととも
に、各々の側面のボール傾斜面内に配置されている。エ
キスパンダディスク５４は、複数の歯５６を有す所定の
外周半径面を有する。また、ボール傾斜面係合機構４２
は、エキスパンダディスク５４の外周上の歯５６と係合
する減速ギア６０を有する電気モータ５８を含む。電気
モータ５８は制御装置又はコンピュータシステムに接続
される。制御装置は、適切な電力をモータ５８へ送り、
減速ギア６０を係合させ、従ってエキスパンダディスク
５４へ回転トルクを供給する。エキスパンダディスク５
４が回転させられると、エキスパンダボール５２は、圧
力ディスク５０上でボール傾斜面と相互に作用し、回転
トルクに基づく軸力を発生する。この軸力は、圧力リン
グ４６に伝達することができ、従って軸力を摩擦ディス
ク４４へ伝達し、摩擦ディスク４４を相互に押しつけ、
そして入力トルクと、車両の差動装置の軸又は車軸の軸
との間でトルクが伝達可能となる。
係合システムの先行技術４２は、システムの一方の端部
に互いに隣り合って配置されている複数の摩擦ディスク
４４を含む。摩擦ディスク４４に一方の側で係合するの
は圧力リング４６である。次いで、圧力リング４６は摩
擦ディスク４４が圧力リング４６に接触する側とは反対
の端部でスラストレースリング４８により係合される。
スラストレース４８に隣接しているのは、ハウジング内
に回転状に取り付けられ、その一方の側に複数のボール
傾斜面を備えたエキスパンダ及び圧力ディスク５０であ
る。そのボール傾斜面内に係合し、ボール傾斜面内に配
置されるのは、複数のエキスパンダボール５２である。
また、エキスパンダ及び圧力ディスク５０とは反対側で
エキスパンダボール５２に係合するのは、同様に一方の
側に複数のボール傾斜面を有すエキスパンダディスク５
４である。エキスパンダボール５２は、エキスパンダデ
ィスク５４と圧力ディスク５０の双方と接触するととも
に、各々の側面のボール傾斜面内に配置されている。エ
キスパンダディスク５４は、複数の歯５６を有す所定の
外周半径面を有する。また、ボール傾斜面係合機構４２
は、エキスパンダディスク５４の外周上の歯５６と係合
する減速ギア６０を有する電気モータ５８を含む。電気
モータ５８は制御装置又はコンピュータシステムに接続
される。制御装置は、適切な電力をモータ５８へ送り、
減速ギア６０を係合させ、従ってエキスパンダディスク
５４へ回転トルクを供給する。エキスパンダディスク５
４が回転させられると、エキスパンダボール５２は、圧
力ディスク５０上でボール傾斜面と相互に作用し、回転
トルクに基づく軸力を発生する。この軸力は、圧力リン
グ４６に伝達することができ、従って軸力を摩擦ディス
ク４４へ伝達し、摩擦ディスク４４を相互に押しつけ、
そして入力トルクと、車両の差動装置の軸又は車軸の軸
との間でトルクが伝達可能となる。
【００１２】図３は、回転トルクを軸方向の変位に変換
し、従って軸力を複数の摩擦プレート又は摩擦ディスク
を有する摩擦クラッチへ供給するボール傾斜面機構６２
の別の先行技術を示す。図３のボール傾斜面機構６２
は、第１のディスク６４と、第２のディスク６６を含
む。第１のディスクは、ハウジング６８又は他の面に回
転自在に取り付けられている。第１のディスク６４と第
２のディスク６６の各々は、その一方の面に互いに向き
合う傾斜面７０を含む。各々の傾斜面７０は、半径方向
の軸に対して所定の角を有する。エキスパンダボール７
２は、第１のディスク６４と第２のディスク６６の傾斜
面７０内に配置されている。エキスパンダボール７２
は、傾斜面７０の各々に沿って回転することができ、ボ
ール傾斜面機構６２へ供給される回転トルクに対する反
作用として軸力を発生する。複数の歯７４は、第２のデ
ィスク６６の外側表面上にあり、モータのギア装置又は
歯７６、又はモータに連結されている減速ギアと互いに
作用し合う。従って、ギア装置７６により回転方向に加
えられる任意の量のトルクは、所定の軸移動又はボール
傾斜面ディスク６４、６６の分離をもたらすことがで
き、即ちクラッチパックの係合と自動車の種々の車輪へ
のトルク伝達を可能にする。また、ボール傾斜面機構６
２の先行技術は、第１のディスク６４と第２のディスク
６６の間に結合され、軸方向に整列した複数のばね７８
を含む。これらのばね７８は、ボール傾斜面機構６２
を、ディスク６４、６６が最も狭い幅である平衡位置に
まで縮めるために使用される。ディスク６４、６６が最
も狭い幅である時、摩擦クラッチパックの係合は無く、
よって車軸モジュールを通したトルク伝達も無い。
し、従って軸力を複数の摩擦プレート又は摩擦ディスク
を有する摩擦クラッチへ供給するボール傾斜面機構６２
の別の先行技術を示す。図３のボール傾斜面機構６２
は、第１のディスク６４と、第２のディスク６６を含
む。第１のディスクは、ハウジング６８又は他の面に回
転自在に取り付けられている。第１のディスク６４と第
２のディスク６６の各々は、その一方の面に互いに向き
合う傾斜面７０を含む。各々の傾斜面７０は、半径方向
の軸に対して所定の角を有する。エキスパンダボール７
２は、第１のディスク６４と第２のディスク６６の傾斜
面７０内に配置されている。エキスパンダボール７２
は、傾斜面７０の各々に沿って回転することができ、ボ
ール傾斜面機構６２へ供給される回転トルクに対する反
作用として軸力を発生する。複数の歯７４は、第２のデ
ィスク６６の外側表面上にあり、モータのギア装置又は
歯７６、又はモータに連結されている減速ギアと互いに
作用し合う。従って、ギア装置７６により回転方向に加
えられる任意の量のトルクは、所定の軸移動又はボール
傾斜面ディスク６４、６６の分離をもたらすことがで
き、即ちクラッチパックの係合と自動車の種々の車輪へ
のトルク伝達を可能にする。また、ボール傾斜面機構６
２の先行技術は、第１のディスク６４と第２のディスク
６６の間に結合され、軸方向に整列した複数のばね７８
を含む。これらのばね７８は、ボール傾斜面機構６２
を、ディスク６４、６６が最も狭い幅である平衡位置に
まで縮めるために使用される。ディスク６４、６６が最
も狭い幅である時、摩擦クラッチパックの係合は無く、
よって車軸モジュールを通したトルク伝達も無い。
【００１３】図４及び図６は、本発明の２段階式傾斜面
機構８０を示す。２段階式傾斜面機構８０は、摩擦クラ
ッチを作動させるための電気式、機械式、又はその組み
合わせ等の如何なる係合システムにおいても用いること
ができる。一般的に、摩擦クラッチは、全輪駆動方式又
は４輪駆動方式の動力伝達システムに用いられる。これ
らのシステムは、自動車１２が遭遇する道路状況によっ
て特定の車軸又は車輪にトルクを送る。２段階式傾斜面
機構８０は、ハウジング４０を含む。ハウジング４０
は、その内側表面上に複数の傾斜面８２を含む。ハウジ
ング４０の内側表面にある複数の傾斜面８２は、断面に
おいて、鋸歯状の外観を有する。第１のボール傾斜面デ
ィスク８４は、ハウジング４０の内側表面においてハウ
ジング４０に係合する。第１のボール傾斜面ディスク８
４は、その外側表面に複数の第１傾斜面８６を含む。第
１のボール傾斜面ディスク８４の第１傾斜面８６は、ハ
ウジング４０の複数の傾斜面８２と係合する。概して、
第１のボール傾斜面ディスク８４の複数の第１傾斜面８
６は、回転と軸移動との低い比を与える高い又は大きい
傾斜角を有しており、従って、２段階式傾斜面機構８０
は素早く係合できる。１つの実施形態において、第１傾
斜面８６の高い又は大きい角ベータ（β）は、半径方向
の軸に対して２°又はそれよりも大きい。第１のボール
傾斜面ディスク８４の第１傾斜面８６の高い角ベータ
は、固定されたハウジング４０の内側表面の傾斜面８２
とかみ合い且つ相互に作用する。従って、ハウジング４
０は、ベータの逆の角を有しており、よって互いに係合
することができる。またこれにより、ハウジング４０の
複数の傾斜面８２に対し、複数の第１傾斜面８６が滑動
することができ、ハウジング４０からの第１のボール傾
斜面ディスク８４の軸方向の変位が生じる。
機構８０を示す。２段階式傾斜面機構８０は、摩擦クラ
ッチを作動させるための電気式、機械式、又はその組み
合わせ等の如何なる係合システムにおいても用いること
ができる。一般的に、摩擦クラッチは、全輪駆動方式又
は４輪駆動方式の動力伝達システムに用いられる。これ
らのシステムは、自動車１２が遭遇する道路状況によっ
て特定の車軸又は車輪にトルクを送る。２段階式傾斜面
機構８０は、ハウジング４０を含む。ハウジング４０
は、その内側表面上に複数の傾斜面８２を含む。ハウジ
ング４０の内側表面にある複数の傾斜面８２は、断面に
おいて、鋸歯状の外観を有する。第１のボール傾斜面デ
ィスク８４は、ハウジング４０の内側表面においてハウ
ジング４０に係合する。第１のボール傾斜面ディスク８
４は、その外側表面に複数の第１傾斜面８６を含む。第
１のボール傾斜面ディスク８４の第１傾斜面８６は、ハ
ウジング４０の複数の傾斜面８２と係合する。概して、
第１のボール傾斜面ディスク８４の複数の第１傾斜面８
６は、回転と軸移動との低い比を与える高い又は大きい
傾斜角を有しており、従って、２段階式傾斜面機構８０
は素早く係合できる。１つの実施形態において、第１傾
斜面８６の高い又は大きい角ベータ（β）は、半径方向
の軸に対して２°又はそれよりも大きい。第１のボール
傾斜面ディスク８４の第１傾斜面８６の高い角ベータ
は、固定されたハウジング４０の内側表面の傾斜面８２
とかみ合い且つ相互に作用する。従って、ハウジング４
０は、ベータの逆の角を有しており、よって互いに係合
することができる。またこれにより、ハウジング４０の
複数の傾斜面８２に対し、複数の第１傾斜面８６が滑動
することができ、ハウジング４０からの第１のボール傾
斜面ディスク８４の軸方向の変位が生じる。
【００１４】また、第１のボール傾斜面ディスク８４
は、複数の第１傾斜面８６と反対の側に複数の第２傾斜
面８８を含む。複数の第２傾斜面８８は、半径方向の軸
に対して小さい角アルファ（α）を用いて、低い駆動ト
ルクで高い係合力をもたらす。１つの実施形態におい
て、小さい角アルファ（α）は２°未満である。また、
第１のボール傾斜面ディスク８４は、その内側表面に複
数のポケット９０を含む。
は、複数の第１傾斜面８６と反対の側に複数の第２傾斜
面８８を含む。複数の第２傾斜面８８は、半径方向の軸
に対して小さい角アルファ（α）を用いて、低い駆動ト
ルクで高い係合力をもたらす。１つの実施形態におい
て、小さい角アルファ（α）は２°未満である。また、
第１のボール傾斜面ディスク８４は、その内側表面に複
数のポケット９０を含む。
【００１５】２段階式傾斜面機構８０は、第１のボール
傾斜面ディスク８４に隣接する第２のボール傾斜面ディ
スク９２を含む。第２のボール傾斜面ディスク９２は、
第１のボール傾斜面ディスク８４に向いた面に複数の傾
斜面９４を含む。また、第２のボール傾斜面ディスク９
２は、その内側表面上に複数のポケット９６を含む。こ
のポケット９６は、第１のボール傾斜面ディスク８４に
配置されているポケット９０に隣接し且つ向かい合って
いる。１つの実施形態において、第２のボール傾斜面デ
ィスク９２のボール傾斜面９４は、所定の角を有する。
第２のボール傾斜面ディスク９２は、その外周上に電気
モータ又は減速ギア１００と係合する複数の歯９８を含
む。第２のボール傾斜面ディスク９２には、ギア装置１
００によって回転トルクが付与され、よって所定の方向
へ第２のボール傾斜面ディスク９２を回転させる。複数
のエキスパンダボール１０２は、第２のボール傾斜面デ
ィスク９２の傾斜面９４内と、第１のボール傾斜面ディ
スク８４の第２傾斜面８８内の両方に同時に配置されて
いる。１つの実施形態において、６つのエキスパンダボ
ール１０２が、２段階式傾斜面機構８０に使用される
が、しかし、摩擦クラッチ及び傾斜面機構の要求及び設
計上の要件によって、任意の数のボール１０２を使用す
ることができる。作動中、ボール１０２は、第１のボー
ル傾斜面ディスク８４の第２傾斜面８８と、第２のボー
ル傾斜面ディスク９２の傾斜面９４とに沿って回転す
る。ボールが回転している間、ボールは第１のボール傾
斜面ディスク８４の第２傾斜面８８で求められた角アル
ファに遭遇し且つ作用し、よって２段階式傾斜面機構８
０の第２のボール傾斜面ディスク９２の軸方向の変位又
は軸移動を引き起こす力を発生させる。
傾斜面ディスク８４に隣接する第２のボール傾斜面ディ
スク９２を含む。第２のボール傾斜面ディスク９２は、
第１のボール傾斜面ディスク８４に向いた面に複数の傾
斜面９４を含む。また、第２のボール傾斜面ディスク９
２は、その内側表面上に複数のポケット９６を含む。こ
のポケット９６は、第１のボール傾斜面ディスク８４に
配置されているポケット９０に隣接し且つ向かい合って
いる。１つの実施形態において、第２のボール傾斜面デ
ィスク９２のボール傾斜面９４は、所定の角を有する。
第２のボール傾斜面ディスク９２は、その外周上に電気
モータ又は減速ギア１００と係合する複数の歯９８を含
む。第２のボール傾斜面ディスク９２には、ギア装置１
００によって回転トルクが付与され、よって所定の方向
へ第２のボール傾斜面ディスク９２を回転させる。複数
のエキスパンダボール１０２は、第２のボール傾斜面デ
ィスク９２の傾斜面９４内と、第１のボール傾斜面ディ
スク８４の第２傾斜面８８内の両方に同時に配置されて
いる。１つの実施形態において、６つのエキスパンダボ
ール１０２が、２段階式傾斜面機構８０に使用される
が、しかし、摩擦クラッチ及び傾斜面機構の要求及び設
計上の要件によって、任意の数のボール１０２を使用す
ることができる。作動中、ボール１０２は、第１のボー
ル傾斜面ディスク８４の第２傾斜面８８と、第２のボー
ル傾斜面ディスク９２の傾斜面９４とに沿って回転す
る。ボールが回転している間、ボールは第１のボール傾
斜面ディスク８４の第２傾斜面８８で求められた角アル
ファに遭遇し且つ作用し、よって２段階式傾斜面機構８
０の第２のボール傾斜面ディスク９２の軸方向の変位又
は軸移動を引き起こす力を発生させる。
【００１６】ばね要素１０４は、第１のボール傾斜面デ
ィスク８４と第２のボール傾斜面ディスク９２の間に配
置されている。ばね１０４は、第１のボール傾斜面ディ
スク８４と第２のボール傾斜面ディスク９２の両方のポ
ケット９０、９６内に同時に配置される。ポケット９
０、９６は、全体として互いに隣接し、且つ向かい合っ
ている。ばね要素１０４は、軸荷重を決め、また何時シ
ステムが第１のボール傾斜面ディスク８４の第１傾斜面
８６の角ベータ（β）から第２傾斜面の角アルファ
（α）に切り替わるかを決める。第１傾斜面８６の摩擦
抵抗が、ばね要素１０４のばね荷重（Ｆｓｐｒｉｎｇ）
を越えると、第１傾斜面８６は、ハウジング４０に対す
る移動を止め、第２傾斜面８８が作用し始める。ばね要
素１０４は、ディスク８４、９２の半径方向の軸に沿っ
て配置されていることに留意されたい。従って、ばね要
素１０４を使用することにより、２段階式傾斜面機構８
０は、低係合力の時は低い角の係合比を与え、クラッチ
パック１０６又は他の圧縮される装置が高係合力を必要
とするようになると直ちに、高い角の係合比を与える自
動調整機構となる。２段階式傾斜面機構８０は、第１の
ボール傾斜面ディスク８４の第１傾斜面８６の高い傾斜
角（β）、即ち低い軸力であるが大きい軸ストロークの
状態から、第１のボール傾斜面ディスク８４の第２傾斜
面８８のより小さい傾斜角（α）、即ち摩擦クラッチの
電気機械式係合システムのクラッチパック１０６の係合
を確かにする必要がある異なる段階の間の高い係合力ま
で、自動的に切り替えることができる。この２つの段階
は、自動的に作動されるのであるが、２段階式機構の係
合力と係合ストロークとを最大にすることにより、第２
のボール傾斜面ディスク９２の所望の回転角度と、電気
モータ１００により発生される必要トルクとを最小にで
きる。
ィスク８４と第２のボール傾斜面ディスク９２の間に配
置されている。ばね１０４は、第１のボール傾斜面ディ
スク８４と第２のボール傾斜面ディスク９２の両方のポ
ケット９０、９６内に同時に配置される。ポケット９
０、９６は、全体として互いに隣接し、且つ向かい合っ
ている。ばね要素１０４は、軸荷重を決め、また何時シ
ステムが第１のボール傾斜面ディスク８４の第１傾斜面
８６の角ベータ（β）から第２傾斜面の角アルファ
（α）に切り替わるかを決める。第１傾斜面８６の摩擦
抵抗が、ばね要素１０４のばね荷重（Ｆｓｐｒｉｎｇ）
を越えると、第１傾斜面８６は、ハウジング４０に対す
る移動を止め、第２傾斜面８８が作用し始める。ばね要
素１０４は、ディスク８４、９２の半径方向の軸に沿っ
て配置されていることに留意されたい。従って、ばね要
素１０４を使用することにより、２段階式傾斜面機構８
０は、低係合力の時は低い角の係合比を与え、クラッチ
パック１０６又は他の圧縮される装置が高係合力を必要
とするようになると直ちに、高い角の係合比を与える自
動調整機構となる。２段階式傾斜面機構８０は、第１の
ボール傾斜面ディスク８４の第１傾斜面８６の高い傾斜
角（β）、即ち低い軸力であるが大きい軸ストロークの
状態から、第１のボール傾斜面ディスク８４の第２傾斜
面８８のより小さい傾斜角（α）、即ち摩擦クラッチの
電気機械式係合システムのクラッチパック１０６の係合
を確かにする必要がある異なる段階の間の高い係合力ま
で、自動的に切り替えることができる。この２つの段階
は、自動的に作動されるのであるが、２段階式機構の係
合力と係合ストロークとを最大にすることにより、第２
のボール傾斜面ディスク９２の所望の回転角度と、電気
モータ１００により発生される必要トルクとを最小にで
きる。
【００１７】第１のボール傾斜面ディスク８４の第１傾
斜面８８の摩擦力は、角ベータと、ハウジング４０に対
する第１のボール傾斜面ディスク８４の回転により生じ
る軸力との関数である。従って、角ベータとばね要素１
０４のばね荷重（Ｆｓｐｒｉ ｎｇ）との関係は、２段階
式傾斜面機構８０の２つの作動段階からの移行を決める
ことができる。その結果、段階１から段階２への移行
は、軸荷重に依存するが、軸移動には依存しない。これ
によって、システムは、ボール傾斜面機構及びクラッチ
パックの従来技術で見られた組立公差及び摩耗状態の影
響を受けない。第１のボール傾斜面ディスク８４の第１
傾斜面８８は高い角ベータ（β）を有するので、低い力
で大きな変位をもたらすことができる。また、第１のボ
ール傾斜面ディスク８４の第２傾斜面８８の低い角アル
ファ（α）により、高い係合力がもたらされ、最小の駆
動トルクで最大の係合力を与える。これによって、本係
合システムではより小さいモータを使用することがで
き、従ってシステムの重量と複雑さを低減することがで
きる。また、第１のボール傾斜面ディスク８４の第１傾
斜面８８は、固定ハウジング４０に対して直接的に角ベ
ータを形成するようにすることができる。それはボール
傾斜面機構８０が適切に働くために必要な第１のボール
傾斜面ディスク８４の回転方向の一様性をもたらすもの
であることに留意されたい。また、ディスク８４及び９
２の逆駆動時の衝撃の減衰を与えるために、第１のボー
ル傾斜面ディスク８４と固定ハウジング４０との間の面
が、油が充填たされたポケットを有し、よって２段階式
傾斜面機構８０が平衡又は最小の幅位置に戻される時に
液体減衰効果を与えるように設計される点に留意された
い。また、駆動モータ１００は、完全に係合解除される
ボール傾斜面機構８０、従ってパートタイム、即ちオン
デマンドのトルク伝達システムとして使用することを可
能にするため、逆方向に駆動することができる点にも留
意されたい。
斜面８８の摩擦力は、角ベータと、ハウジング４０に対
する第１のボール傾斜面ディスク８４の回転により生じ
る軸力との関数である。従って、角ベータとばね要素１
０４のばね荷重（Ｆｓｐｒｉ ｎｇ）との関係は、２段階
式傾斜面機構８０の２つの作動段階からの移行を決める
ことができる。その結果、段階１から段階２への移行
は、軸荷重に依存するが、軸移動には依存しない。これ
によって、システムは、ボール傾斜面機構及びクラッチ
パックの従来技術で見られた組立公差及び摩耗状態の影
響を受けない。第１のボール傾斜面ディスク８４の第１
傾斜面８８は高い角ベータ（β）を有するので、低い力
で大きな変位をもたらすことができる。また、第１のボ
ール傾斜面ディスク８４の第２傾斜面８８の低い角アル
ファ（α）により、高い係合力がもたらされ、最小の駆
動トルクで最大の係合力を与える。これによって、本係
合システムではより小さいモータを使用することがで
き、従ってシステムの重量と複雑さを低減することがで
きる。また、第１のボール傾斜面ディスク８４の第１傾
斜面８８は、固定ハウジング４０に対して直接的に角ベ
ータを形成するようにすることができる。それはボール
傾斜面機構８０が適切に働くために必要な第１のボール
傾斜面ディスク８４の回転方向の一様性をもたらすもの
であることに留意されたい。また、ディスク８４及び９
２の逆駆動時の衝撃の減衰を与えるために、第１のボー
ル傾斜面ディスク８４と固定ハウジング４０との間の面
が、油が充填たされたポケットを有し、よって２段階式
傾斜面機構８０が平衡又は最小の幅位置に戻される時に
液体減衰効果を与えるように設計される点に留意された
い。また、駆動モータ１００は、完全に係合解除される
ボール傾斜面機構８０、従ってパートタイム、即ちオン
デマンドのトルク伝達システムとして使用することを可
能にするため、逆方向に駆動することができる点にも留
意されたい。
【００１８】図５は、度で示す回転角に対し、ミリメー
タで示す軸移動を比較したグラフを示す。最も下の線で
表されたグラフは、小さい角（θ１）を用いる傾斜面の
先行技術を示し、回転角については、小さい量の軸移動
を与えるために、より大きな回転度が必要である。より
大きな傾斜面の角（θ２）を有すボール傾斜面システム
の他の例では、（θ１）で用いられた同じ回転角の量で
ボール傾斜面機構の軸移動が増加している。本発明のボ
ール傾斜面機構を示すラインは、最初の角ベータ（β）
を含む。この線は、小さい回転角が、２段階式傾斜面機
構８０の最初の大きな軸移動をもたらすように使用され
ていることを示している。この最初の大きな軸移動の
後、より小さな角（α）を有する第２の傾斜面８８が係
合され、よって、装置の回転度合いが増し、各々につい
てより小さな軸移動を与える。これはクラッチパック係
合の正確な制御と、従って自動車の車輪へのトルク伝達
においてより厳密な制御を可能にする。低い回転角での
最初の高い軸移動は、動力伝達装置システム内のクラッ
チパック間隙（Ｃ）及び累積公差（Ｄ）の作用を打ち消
すことにより、ボール傾斜面機構の先行技術が内在する
問題を解決する。これらの要因を打ち消すことで、第２
傾斜角（α）は、クラッチパック１０６を通して必要な
トルクをより正確に伝達して、より正確な動力伝達制御
及び駆動に到達することができる。
タで示す軸移動を比較したグラフを示す。最も下の線で
表されたグラフは、小さい角（θ１）を用いる傾斜面の
先行技術を示し、回転角については、小さい量の軸移動
を与えるために、より大きな回転度が必要である。より
大きな傾斜面の角（θ２）を有すボール傾斜面システム
の他の例では、（θ１）で用いられた同じ回転角の量で
ボール傾斜面機構の軸移動が増加している。本発明のボ
ール傾斜面機構を示すラインは、最初の角ベータ（β）
を含む。この線は、小さい回転角が、２段階式傾斜面機
構８０の最初の大きな軸移動をもたらすように使用され
ていることを示している。この最初の大きな軸移動の
後、より小さな角（α）を有する第２の傾斜面８８が係
合され、よって、装置の回転度合いが増し、各々につい
てより小さな軸移動を与える。これはクラッチパック係
合の正確な制御と、従って自動車の車輪へのトルク伝達
においてより厳密な制御を可能にする。低い回転角での
最初の高い軸移動は、動力伝達装置システム内のクラッ
チパック間隙（Ｃ）及び累積公差（Ｄ）の作用を打ち消
すことにより、ボール傾斜面機構の先行技術が内在する
問題を解決する。これらの要因を打ち消すことで、第２
傾斜角（α）は、クラッチパック１０６を通して必要な
トルクをより正確に伝達して、より正確な動力伝達制御
及び駆動に到達することができる。
【００１９】図６は、本発明の車軸モジュール２２を示
す。車軸モジュール２２は、ハウジング４０を含む。差
動装置キャリア１０８又は他のタイプのキャリアは、ハ
ウジング４０内に回転可能に支持されている。差動装置
ギアセット１１０は、差動装置キャリア１０８内に回転
可能に支持されている。少なくとも１つのクラッチパッ
ク１０６が、差動装置キャリア１０８内に配置され、そ
の一方の側で差動装置ギアセット１１０と接触し、他方
の側でスラストリング１１２と接触する。２段階式ボー
ル傾斜面機構８０は、ハウジング４０と差動装置キャリ
ア１０８との間に配置される。ハウジング４０は、その
内側表面に複数の傾斜面８２を有する。第１の傾斜面デ
ィスク８４は、傾斜面８２でハウジング４０と係合して
いる。第１のボール傾斜面ディスク８４は、ハウジング
４０の傾斜面８２と係合する外側表面に複数の第１の傾
斜面８６を有する。第２のボール傾斜面ディスク９２
は、直接的に第１のボール傾斜面ディスク８４に隣接し
ている。第２のボール傾斜面ディスク９２は、内部表面
が係合するスラストベアリング１１４を有する。スラス
トディスク１１６は、第２のボール傾斜面ディスク９２
に面する側でスラストベアリング１１４と係合する。ピ
ンすなわちロッド１１８は、スラストディスク１１６の
上述の側とは反対の側で、スラストディスク１１６と係
合する。ピンすなわちロッド１１８は、差動装置キャリ
ア１０８を貫通して開口穴１２０内に配置され、差動装
置キャリア１０８内のクラッチパック１０６に接触する
圧力リング１１２と係合する。一般的に、差動装置キャ
リア１０８は、開放型の差動装置として作動し、前輪車
軸又は後輪車軸のいずれかの各々の横軸へトルクを等分
に分配する。
す。車軸モジュール２２は、ハウジング４０を含む。差
動装置キャリア１０８又は他のタイプのキャリアは、ハ
ウジング４０内に回転可能に支持されている。差動装置
ギアセット１１０は、差動装置キャリア１０８内に回転
可能に支持されている。少なくとも１つのクラッチパッ
ク１０６が、差動装置キャリア１０８内に配置され、そ
の一方の側で差動装置ギアセット１１０と接触し、他方
の側でスラストリング１１２と接触する。２段階式ボー
ル傾斜面機構８０は、ハウジング４０と差動装置キャリ
ア１０８との間に配置される。ハウジング４０は、その
内側表面に複数の傾斜面８２を有する。第１の傾斜面デ
ィスク８４は、傾斜面８２でハウジング４０と係合して
いる。第１のボール傾斜面ディスク８４は、ハウジング
４０の傾斜面８２と係合する外側表面に複数の第１の傾
斜面８６を有する。第２のボール傾斜面ディスク９２
は、直接的に第１のボール傾斜面ディスク８４に隣接し
ている。第２のボール傾斜面ディスク９２は、内部表面
が係合するスラストベアリング１１４を有する。スラス
トディスク１１６は、第２のボール傾斜面ディスク９２
に面する側でスラストベアリング１１４と係合する。ピ
ンすなわちロッド１１８は、スラストディスク１１６の
上述の側とは反対の側で、スラストディスク１１６と係
合する。ピンすなわちロッド１１８は、差動装置キャリ
ア１０８を貫通して開口穴１２０内に配置され、差動装
置キャリア１０８内のクラッチパック１０６に接触する
圧力リング１１２と係合する。一般的に、差動装置キャ
リア１０８は、開放型の差動装置として作動し、前輪車
軸又は後輪車軸のいずれかの各々の横軸へトルクを等分
に分配する。
【００２０】作動中、車両の主駆動車軸上でスリップ状
態が発生すると、ボール傾斜面機構８０が作動する。モ
ータは、第２のボール傾斜面ディスク９２に回転トルク
を付与する。第２のボール傾斜面ディスク９２は、所定
の方向へ、２段階式ボール傾斜面機構８０の第１の段階
を係合させることができる最初の低いトルクで回転す
る。第１の段階は、ハウジング４０に対して回転する第
１のボール傾斜面ディスク８４を含む。これは、最初の
回転トルクが低く且つばね要素１０４の所定のばね荷重
（Ｆｓｐｒｉｎｇ）にうち勝つことができないために生
じる。従って、第１のボール傾斜面ディスク８４は、第
１傾斜面８６とハウジング４０の傾斜面８２との間の摩
擦力がばね要素１０４のばね荷重にうち勝つまで、ハウ
ジング４０に対して回転することができ、その摩擦力が
ばね荷重にうち勝つ時、第１傾斜面８６はハウジング４
０に対して回転を停止する。第１のボール傾斜面ディス
ク８４がハウジング４０に対して回転を停止すると、第
２の段階に移行し、第２のボール傾斜面ディスク９２
は、現在は停止している第１のボール傾斜面ディスク８
４に対して回転し始める。この第１のボール傾斜面ディ
スク８４に対する第２のボール傾斜面ディスク９２の回
転は、第１のボール傾斜面ディスク８４の第２傾斜面８
８と、第２のボール傾斜面ディスク９２の傾斜面９４と
の間で発生する。これらの傾斜面８８の各々に設計され
た小さい角（α）を用いて、エキスパンダボール１０２
は傾斜面８８、９４に沿って回転し、従ってボール傾斜
面ディスク８４、９２を軸方向に互いに離れさせる。こ
の軸力はスラストリング１１６へ伝達され、スラストリ
ング１１６は、この軸力をピン１１８へ、次いで圧力プ
レート１１２へと伝達する。軸力は、次にクラッチパッ
ク摩擦プレートを互いに圧縮し、差動装置キャリア１０
８の入力トルクを自動車の横軸２６、２８への出力トル
クとするトルク伝達を与える。スリップ事象が把握され
ると、電気モータ１００は、逆方向に作動し、２段階式
ボール傾斜面機構８０を最小の幅になるように閉じる。
また、駆動モータは、システムを完全に係合解除するよ
う逆方向動作で作動することができるが、しかしながら
また、その中に配置されるばね要素１０４等の他の如何
なる方式の機械的手段でも、そのような逆作動を実現で
きる点に留意されたい。上述の例は、開放式の差動装置
を有する１つの差動装置のギアセットについて述べられ
ているが、しかしまた、任意のボール傾斜面機構を用い
た２つの電気機構をもつ他の如何なる方式をも使用可能
である点に留意されたい。更に、他の開放式の差動装置
もまた、本発明から利益を得ることができ、プラネタリ
ータイプの差動装置その他の全ての公知の車軸モジュー
ル等もまた、動力伝達システムの摩擦クラッチ係合シス
テムを形成するために、この２段階式ボール傾斜面機構
８０を利用することができる。
態が発生すると、ボール傾斜面機構８０が作動する。モ
ータは、第２のボール傾斜面ディスク９２に回転トルク
を付与する。第２のボール傾斜面ディスク９２は、所定
の方向へ、２段階式ボール傾斜面機構８０の第１の段階
を係合させることができる最初の低いトルクで回転す
る。第１の段階は、ハウジング４０に対して回転する第
１のボール傾斜面ディスク８４を含む。これは、最初の
回転トルクが低く且つばね要素１０４の所定のばね荷重
（Ｆｓｐｒｉｎｇ）にうち勝つことができないために生
じる。従って、第１のボール傾斜面ディスク８４は、第
１傾斜面８６とハウジング４０の傾斜面８２との間の摩
擦力がばね要素１０４のばね荷重にうち勝つまで、ハウ
ジング４０に対して回転することができ、その摩擦力が
ばね荷重にうち勝つ時、第１傾斜面８６はハウジング４
０に対して回転を停止する。第１のボール傾斜面ディス
ク８４がハウジング４０に対して回転を停止すると、第
２の段階に移行し、第２のボール傾斜面ディスク９２
は、現在は停止している第１のボール傾斜面ディスク８
４に対して回転し始める。この第１のボール傾斜面ディ
スク８４に対する第２のボール傾斜面ディスク９２の回
転は、第１のボール傾斜面ディスク８４の第２傾斜面８
８と、第２のボール傾斜面ディスク９２の傾斜面９４と
の間で発生する。これらの傾斜面８８の各々に設計され
た小さい角（α）を用いて、エキスパンダボール１０２
は傾斜面８８、９４に沿って回転し、従ってボール傾斜
面ディスク８４、９２を軸方向に互いに離れさせる。こ
の軸力はスラストリング１１６へ伝達され、スラストリ
ング１１６は、この軸力をピン１１８へ、次いで圧力プ
レート１１２へと伝達する。軸力は、次にクラッチパッ
ク摩擦プレートを互いに圧縮し、差動装置キャリア１０
８の入力トルクを自動車の横軸２６、２８への出力トル
クとするトルク伝達を与える。スリップ事象が把握され
ると、電気モータ１００は、逆方向に作動し、２段階式
ボール傾斜面機構８０を最小の幅になるように閉じる。
また、駆動モータは、システムを完全に係合解除するよ
う逆方向動作で作動することができるが、しかしながら
また、その中に配置されるばね要素１０４等の他の如何
なる方式の機械的手段でも、そのような逆作動を実現で
きる点に留意されたい。上述の例は、開放式の差動装置
を有する１つの差動装置のギアセットについて述べられ
ているが、しかしまた、任意のボール傾斜面機構を用い
た２つの電気機構をもつ他の如何なる方式をも使用可能
である点に留意されたい。更に、他の開放式の差動装置
もまた、本発明から利益を得ることができ、プラネタリ
ータイプの差動装置その他の全ての公知の車軸モジュー
ル等もまた、動力伝達システムの摩擦クラッチ係合シス
テムを形成するために、この２段階式ボール傾斜面機構
８０を利用することができる。
【００２１】本発明は例示的に説明されているが、使用
した用語は、限定的ではなく本質的に説明のための用語
であることを理解されたい。前述の教示に鑑みて、本発
明は多くの変更及び変形が可能である。従って、本発明
は、請求項の範囲内で詳細に説明した以外の方法で実施
できる。
した用語は、限定的ではなく本質的に説明のための用語
であることを理解されたい。前述の教示に鑑みて、本発
明は多くの変更及び変形が可能である。従って、本発明
は、請求項の範囲内で詳細に説明した以外の方法で実施
できる。
【図１】車両の概略図である。
【図２】係合システムの先行技術の分解図である。
【図３】ボール傾斜面係合機構の先行技術を示す断面図
である。
である。
【図４】本発明のボール傾斜面係合機構の断面図であ
る。
る。
【図５】回転角と軸移動との関係をプロットしたグラフ
である。
である。
【図６】本発明の車軸モジュールの部分断面図である。
４０ ハウジング
８０ ２段階式傾斜面機構
８２ 傾斜面
８４ 第１のボール傾斜面ディスク
８６ 第１傾斜面
８８ 第２傾斜面
９０、９６ ポケット
９２ 第２のボール傾斜面ディスク
９４ （第２のボール傾斜面ディスクの）傾斜面
１０２ エキスパンダボール
１０４ ばね要素
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 3J027 FA34 FA36 FB02 HA01 HA03
HB07 HC22 HC23 HC27 HD04
HE01 HE05 HF02 HF45 HG03
HH01 HK09 HK28
3J056 AA60 BA04 BA06 BB26 BB36
BD14 BE06 CC33 CC36 CC37
CC39 DA04 GA01 GA12
Claims (20)
- 【請求項１】 ハウジング内で使用する係合機構であっ
て、 ハウジングに係合する側に第１の傾斜面を有し、前記第
１の傾斜面とは反対の側に第２の傾斜面を有する第１の
傾斜面ディスクと、 前記第１の傾斜面ディスクに隣接し、一方の側に前記第
１のディスクの前記第２の傾斜面と向かい合う第１の傾
斜面を有する第２の傾斜面ディスクとを含むことを特徴
とする係合機構。 - 【請求項２】 前記第１の傾斜面ディスクと前記第２の
傾斜面ディスクとの間に、複数のボールが配置されてい
ることを特徴とする請求項１に記載の係合機構。 - 【請求項３】 前記第２の傾斜面ディスクは、回転駆動
されることを特徴とする請求項１に記載の係合機構。 - 【請求項４】 前記第１の傾斜面ディスクと前記第２の
傾斜面ディスクとの間に、更にばねを含むことを特徴と
する請求項２に記載の係合機構。 - 【請求項５】 前記第１の傾斜面ディスクの前記第１の
傾斜面は、回転係合と軸方向移動との比が低くなるよう
にする大きな角度を有することを特徴とする請求項４に
記載の係合機構。 - 【請求項６】 前記第１の傾斜面ディスクの前記第２の
傾斜面と、第２の傾斜面ディスクの前記第１の傾斜面と
は、小さい角度を有することを特徴とする請求項５に記
載の係合機構。 - 【請求項７】 前記ばねは所定の荷重を有し、この荷重
は、前記機構が前記第１の傾斜面ディスクの前記第１の
傾斜面から前記第１の傾斜面ディスクの前記第２の傾斜
面へ切り替わる軸荷重を決めることを特徴とする請求項
６に記載の係合機構。 - 【請求項８】 前記第１の傾斜面ディスクとハウジング
の間に流体が満たされていることを特徴とする請求項１
に記載の係合機構。 - 【請求項９】 車両用の係合機構であって、 ハウジングと、 一方の側で前記ハウジングに係合する第１のボール傾斜
面ディスクと、 前記ハウジングとは反対の側で前記第１のボール傾斜面
ディスクに隣接する第２のボール傾斜面ディスクと、 前記第１のボール傾斜面ディスクと前記第２のボール傾
斜面ディスクとの間に配置されるばねとを含むことを特
徴とする係合機構。 - 【請求項１０】 前記第１のボール傾斜面ディスクは、
前記ハウジングに係合する側に複数の第１の傾斜面を有
し、前記第２のボール傾斜面ディスクに係合する側に複
数の第２の傾斜面を有することを特徴とする請求項９に
記載の係合機構。 - 【請求項１１】 前記第２のボール傾斜面ディスクは、
前記第１のボール傾斜面ディスクに係合する側に複数の
傾斜面を有することを特徴とする請求項１０に記載の係
合機構。 - 【請求項１２】 前記第１のボール傾斜面ディスクは、
前記第２のボール傾斜面ディスクに係合する側に少なく
とも１つのポケットを有し、前記第２のボール傾斜面デ
ィスクは、前記第１のボール傾斜面ディスクに係合する
側に少なくとも１つのポケットを有することを特徴とす
る請求項１１に記載の係合機構。 - 【請求項１３】 前記ばねは、前記第１及び第２のボー
ル傾斜面ディスクの前記ポケットに配置されることを特
徴とする請求項１２に記載の係合機構。 - 【請求項１４】 前記第１のボール傾斜面ディスクの前
記複数の第２の傾斜面の１つに接触し且つ前記第２のボ
ール傾斜面ディスクの前記複数の傾斜面の１つに接触す
る複数のボールを更に含むことを特徴とする請求項１２
に記載の係合機構。 - 【請求項１５】 前記第１のボール傾斜面ディスクの前
記第１の傾斜面は、半径方向の軸線に対して大きい角を
有することを特徴とする請求項９に記載の係合機構。 - 【請求項１６】 前記第１のボール傾斜面ディスクの前
記第２の傾斜面は、半径方向の軸線に対して小さい角を
有することを特徴とする請求項１５に記載の係合機構。 - 【請求項１７】 前記ハウジングは、前記第１のボール
傾斜面ディスクの前記第１の傾斜面と相互に作用する複
数の傾斜面を有することを特徴とする請求項１０に記載
の係合機構。 - 【請求項１８】 前記大きな角は、２°より大きいこと
を特徴とする請求項１５に記載の係合機構。 - 【請求項１９】 前記小さな角は、２°より小さいこと
を特徴とする請求項１６に記載の係合機構。 - 【請求項２０】 車両用車軸モジュールであって、 ハウジングと、 前記ハウジング内に回転可能に支持されるキャリアと、 前記キャリア内に配置される少なくとも１つのクラッチ
パックと、 一方の側で前記ハウジングに係合しており、前記ハウジ
ングに係合する側に第１の傾斜面を、前記ハウジングと
は反対の側に第２の傾斜面を有する第１のボール傾斜面
ディスクと、 前記第２の傾斜面を有する側で前記第１のボール傾斜面
ディスクに隣接する第２のボール傾斜面ディスクと、 前記第１のボール傾斜面ディスクと前記第２のボール傾
斜面ディスクとの間に配置されるボールと、 前記第１のボール傾斜面ディスクと前記第２のボール傾
斜面ディスクとに接触するばねとを含むことを特徴とす
る車軸モジュール。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US10/036,616 US6571928B1 (en) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | Engagement mechanism with two stage ramp angle |
| US10/036616 | 2001-12-21 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003207025A true JP2003207025A (ja) | 2003-07-25 |
| JP2003207025A5 JP2003207025A5 (ja) | 2006-02-02 |
| JP3975160B2 JP3975160B2 (ja) | 2007-09-12 |
Family
ID=21889620
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002360409A Expired - Fee Related JP3975160B2 (ja) | 2001-12-21 | 2002-12-12 | ２段階の傾斜角を備えた係合機構 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6571928B1 (ja) |
| JP (1) | JP3975160B2 (ja) |
| DE (1) | DE10252974A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007510400A (ja) * | 2003-10-31 | 2007-04-19 | マグナ・シユタイル・フアールツオイクテヒニク・アクチエンゲゼルシヤフト・ウント・コンパニー・コマンデイトゲゼルシヤフト | 電気サーボモータを持つ操作器及び電気サーボモータを持つ制御可能な摩擦クラッチ |
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|---|---|---|---|---|
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| DE60301837T2 (de) * | 2002-08-30 | 2006-06-29 | Toyoda Koki K.K., Kariya | Elektromagnetische Kupplung |
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| US20040112702A1 (en) * | 2002-12-16 | 2004-06-17 | Stevenson Paul D. | Transmission torque-transmitting mechanism having a ball ramp electric motor apply mechanism |
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| DE20314141U1 (de) * | 2003-09-10 | 2005-01-27 | Gkn Automotive Gmbh | Axialverstellvorrichtung |
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- 2001-12-21 US US10/036,616 patent/US6571928B1/en not_active Expired - Fee Related
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2002
- 2002-11-14 DE DE10252974A patent/DE10252974A1/de not_active Withdrawn
- 2002-12-12 JP JP2002360409A patent/JP3975160B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
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