JP2007517732A - 四輪駆動システム - Google Patents

Abstract

第一回転可能要素と第二回転可能要素との間に位置するスリッパクラッチまたはローラークラッチを有するトルクオンディマンド（ＴＯＤ）四輪駆動システム。前記クラッチは、第一軸スロットを持つ第一管状要素と第二軸スロットを持つ第二管状要素とを有する。制御ピンは、第一スロット及び第二スロットを通じて伸長し、第一スロットと第二スロット内で軸移動可能である。第一スロットまたは第二スロットの一方は、一定の周囲幅Ｗを持ち、第一スロットまたは第二スロットの他方は、軸長さ方向に少なくとも第一位置および第二位置を持ち、前記第一および第二位置が異なった周囲幅を持つ。制御ピンのスロットに沿った軸移動によって、２ＷＤと４ＷＤ／ＴＯＤモードのクラッチ変更を行う。

Description

本発明は四輪駆動システムに関するものである。

本発明は、第一回転可能要素と第二回転可能要素との間に位置するスリッパクラッチまたはローラークラッチを有する、「トルクオンディマンド」四輪駆動システムを提供する。前記クラッチは、第一軸スロットを持つ第一管状要素と第二軸スロットを持つ第二管状要素とを有する。制御ピンは、第一スロットと第二スロットを通して伸長し、第一スロットと第二スロット内で軸移動可能である。第一スロットまたは第二スロットの一方は、一定の周囲幅Ｗを持ち、第一スロットまたは第二スロットの他方は、その軸長さに沿って少なくとも第一部および第二部を持ち、前記第一部および第二部が異なった周囲幅を持つ。制御ピンのスロットに沿った軸移動によって、２ＷＤと４ＷＤ／ＴＯＤモードのクラッチ変更を行う。

トルクオンディマンド（ＴＯＤ）四輪駆動システムは、後輪のスリップ時に前輪に対して自動的にトルクを与える。オーバーランニングクラッチ（一方向クラッチ）は、ＴＯＤを低コストで実現する手段を提供可能である。この種のシステムは米国特許第６６０２１５９号に説明され、ＴＯＤまたはフルロック四輪駆動（４ＷＤ）を提供している。このシステムにおいて、前軸は常時回転し、車両に寄生抗力を加え、燃料消費を増加させる。前軸を停止可能なモード、即ち二輪駆動（２ＷＤ）機能を設けることが好ましい。ＴＯＤを提供するためにオーバーランニングクラッチを用いた現行システムにおいて他に好ましくない機能としては、クラッチコントロールにドラグブレーキを利用する必要があり、これが燃料消費を増加させることである。
米国特許第６６０２１５９号

図１を参照すると、ＴＯＤモードを設けた従来の四輪駆動制御装置８が図示されている。制御装置８は、後輪にトルクを送るスルーシャフト１と、チェーン２を介して前輪を駆動可能にするスプロケット３と、シャフト１上に装着する内輪４、スポルケッと３と内輪４との間に位置するスリッパ５と、スリッパ５に差し込まれる駆動リング６Ａによってスリッパ５上にドラッグトルクを発生可能なブレーキ６とを有する。内輪４は、その外周付近に軸方向に配置した複数のリセス９を有し、スリッパ５は、その内周付近に軸方向に配置した複数のリセス１０を有し、前記内輪のリセス９と位置合わせをして、ローラー７をその内部に設置するポケットを形成する。スリッパ５は、軸切れ目１１のために周囲が非連続的である。スリッパ５は、通常スプロケット（ｓｐｒｏｃｋｅｔ）３の孔中に非固定的に設置される。車輪のスリップが無い状態において、前輪に対する駆動率は後輪に対するものとは異なり、その結果スプロケット３がシャフト１よりも速く回転する。スプロケット３中のスリッパ５の摩擦力は、スプロケット３に対してスリッパ５を回転させる傾向にあるが、ドラッグブレーキ６の摩擦力がスリッパドラグより大きく、この相対回転を妨げる。後輪がスリップする場合、スプロケット３は、車両速度が減速するために、シャフト１より低速で回転する傾向にある。その時スリッパドラッグは、ブレーキ６からのドラッグと同方向にあるので、スプロケット３に対してスリッパ５を回転させる。その相対回転によってローラー７が、内輪３とスリッパ５のリセス９，１０の側部を登り上がる。スリッパ５は、ローラー７がリセス９，１０を登ると、直径が広がり、スリッパ５をスプロケット３中にロックし、したがって前輪にトルクを送る。ドラグブレーキトルクが、逆回転にリバースし、同一の機能が逆回転で起こる。ドラグブレーキトルクを取り除くことでスリッパ５が無条件でロックする。ドラグブレーキから大きなドラグが必要であり、燃料消費を増加させる。

本発明は、添付の図面を参照に説明され、全体を通じて同要素は同符号で示される。特定の用語、例えば「上」、「底」、「右」、「左」、「表」、「前方」、「前進」、「裏」、「後」、「後方」は、関連する表現を明確にする目的でのみ以下の説明に利用され、限定を意図していない。

図２と図３を参照すると、本発明の第一実施形態のスリッパクラッチアセンブリ２０が図示されている。スリッパクラッチアッセンブリ２０は、通常内輪４に回転可能に固定された内管２２とスリッパ５に回転可能に固定された外管２４とを含む。内管２２は、軸スロット２６を有し、外管２４は、軸スロット３０を有し、内管軸スロット２６に重ねる。ピン２８は、軸スロット２６と３０とを通して伸長し、アクチュエータープレート２９によってシャフト１の軸に沿って移動可能である。内管軸スロット２６は、均一の幅Ｗを有する。図３に示すように、外管スロット３０は、可変の幅を有する。即ち、外管スロット３０は、内管スロット２６の幅Ｗと殆ど同じの第一部３２と、両円周方向において内管スロット２６より広い第二部３４と、一方の円周方向において内管スロット２６よりも広い第三部３６と、他方（反対）の円周方向において内管スロット２６よりも広い第四部３８とを有する。

ピン２８が、外管スロット３０の第一部３２中に位置すると、内輪４とスリッパ５のリセス９，１０は、ローラー７がリセス９，１０の側部を登り上がることができず、従ってスリッパ５がロックしないように配置される。これによりトルクが前輪に伝達されるのを防ぎ、二輪駆動モードを提供する。スロット３０の第二部３４は、内輪４とスリッパ５の両方向の相対回転を許容して、スリッパ５を無条件でロックするように完全自由性を与える。ピン２８がスロット３０の第三部３６に位置すると、前記システムは、前進ＴＯＤモードを提供し、スプロケット３がシャフト１を前方向にオーバーランするとロックが回避され、スプロケット３がシャフトより遅くなるとロックされる。第四スプロケット部３８は、リバースＴＯＤ位置を提供し、開放方向およびロック方向が前方ＴＯＤモード時の方向と逆になる。好ましい作動モードを選択するアクチュエータープレート２９の軸運動を提供するために様々な機構が利用可能である。

図４を参照すると、アクチュエータープレート２９を軸移動する例となる機構４０が図示されている。この機構４０は、トランスファーケースのモードを選択するセクタープレート４２を回転するギアモータを含有する。ハイローシフトフォーク４４は、スリッパクラッチコントロールフォーク４６とセクタープレート４２によって移動する。スリッパクラッチコントロールフォーク４６は、アクチュエータープレート２９を移動する。スプリング搭載ソレノイド４８は、セクタープレートフォロア４７の支点４９を移動する。トランスファーケースがＴＯＤモードの場合、ソレノイド４８が作動してＴＯＤリバースモードに移動しない限り、前進モードである。

図５を参照すると、本発明の第二実施形態のローラークラッチアセンブリ５０が図示されている。ローラークラッチアッセンブリ５０は、スプロケット３に圧入される外輪５２を含有する。外輪５２は、前記実施形態で説明したリセス１０に似た内周上の複数の軸リセスで形成される。外輪５２はまた、部位３２，３４，３６，３８を有する図３の外管スロット３０の構成に似た様々な構成を有した軸スロット５４を含有する。ローラー７は、外輪リセスとシャフト１との間に位置する。ローラー７は、ケージ５６によって位置付けられる。ケージ５６は、内管スロット２６に似た構成を持つ軸スロット５７を有する内管５８に回転可能に固定される。ケージ５６の外輪５２、即ちローラー７に対する回転位置は、実際のアクチュエーター２９によって制御されるピン２８の軸位置によって決定される。二輪駆動の作動のために、ケージ５６が外輪５２に対する相対位置を維持し、ローラー７が外輪リセスに中心を持つように、ピン２８がスロット部３２に保持される。あるモードにおいてロックが好ましい場合、図２の配置と機能上同様にローラー７がリセスの側部を登り上がり、シャフト１をロックし、外輪スロット位置３４，３６，３８が、外輪５２とケージ５６との間の相対回転を自由化するように、ピン２８がスロット５２，５６に沿って軸移動する。

図６を参照すると、本発明の第三実施形態の自給スリッパ／クラッチアセンブリ６０が図示されている。スリッパクラッチアッセンブリ６０は、内輪４とスリッパ５を含有する。内輪４は、スリッパ５上のスプライン６４と軸との位置合わせ可能であって、係合が可能なスプライン６２を含有する。スプラインの説明をしたが、他の連動機構も利用が可能である。スプライン６２，６４が軸の位置合わせをする場合、内輪４とスリッパ５との間に相対回転が起こらないようにスプラン６２，６４は夫々係合し合う。このようにして、リセス９，１０は位置を維持し、アッセンブリ６０のロックが回避される。これによって二輪駆動モードが提供される。ウエイブスプリング６５，６６のスタックは、係合するスプライン６２，６４を保持する。軸アクチュエータープレート６７は、位置調整され、スリッパ５及びウエイブスプリング６５，６６と接触する。シフトフォーク６８又は類似部材は、スリッパ５とウエイブスプリング６５，６６に対してアクチュエータープレート６７を移動するのに利用され、四輪駆動とＴＯＤモードを行う。アクチュエータープレート６７の右方向への初期移動は、スタック中の弱いウエイブスプリング６５が崩れた時に、スプライス６２，６４の離脱を起こす。スプライン６２，６４が軸の係合が一度離脱すると、内輪４とスリッパ５は夫々両方向に回転自在である。これによって無条件での完全ロック作動を提供する。シフトフォーク６８、即ちアクチュエータープレート６７の更なる移動は、硬めのウエイブスプリング６６が崩れると、より大きな力へと発展する。より大きな力は、スリッパ摩擦よりも大きなドラッグトルクを起こし、システムを図１に説明した装置の機能に似たＴＯＤモードにおく。カップ６９は、スプロケット３を固定された軸位置に保持する。

図７を参照すると、本発明の第四実施形態の自給スリッパクラッチアセンブリ７０が図示されている。クラッチアッセンブリ７０は、図６に似ており、内輪４とスリッパ５とを含有し、相互係合機能７２、例えばスプラインをこれらの間に有する。軸アクチュエータープレート７３は、様々な作用モードを成就するために、前述の実施形態のようにスリッパ５に対して移動する。スリッパ５がスプロケット３に対して回転する時に、スリッパ５とスプロケット３との間の磨耗を低減させるために、一対の円錐平軸受７５が、スリッパ５とスプロケット３のテーパー面７８との間に位置し、スプロケット３が回転するスリッパ５から遠ざける助けをする。平軸受７５は、スプリング７６と７７でロードされ、平軸受７５がスリッパ５が広がりクラッチをロックすると、後退して遠ざけることが可能である。平軸受７５は、クラッチのロックアクションを妨げるものではない。平軸受に代わって、ボールベアリングが利用可能である。スペーサ７９はまたローラー７を位置づけるために設けることが可能である。図７はまたウエイブスプリング７４がカップ６９に位置される図６の装置の代わりとなる構成を示している。

図８と９を参照すると、本発明の第五実施形態の自給スリッパクラッチアセンブリ８０が図示されている。クラッチアッセンブリ８０は、図２に似ており、内輪４とスリッパ５とを含有する。独立したチューブを設ける代わりに、内輪４とスリッパ５とには軸伸長フランジ８２，８４が夫々設けられている。夫々のフランジ８２，８４は、そこに伸長するピン２８を持つスロット８３，８５を夫々含有する。アクチュエータープレート２９は、スロット内のピン２８を移動するために軸移動可能である。図９を参照すると、スリッパスロット８５は、スロット２６のように一定幅Ｗを有するが、内輪スロット８３は、スリッパスロット幅Ｗと殆ど同じ幅を持つ第一部８６と円周両方向に広がる幅を持つ第二部８７とを含む。

アクチュエータープレート２９は、２つのアクチュエーター位置を移動可能である。ピン２８が右位置にあり、内輪スロット位置８６にある場合、内輪４とスリッパ５は、クラッチがロックすることを防ぎ、二輪駆動作用をさせるように密接配置される。ピン２８が図示されるように内輪スロット部８７と並べて左位置に移動される場合、クラッチが何れの方向にもロックできる自由性が存在する。この位置によって、完全ロックまたはＴＯＤが可能となる。完全ロックとＴＯＤを変更するために、ドラッグバンド８８が、アクチュエータープレート２９の第二位置付近のディスク部材８９辺りに設けられる。ドラッグバンド８８が係合すると、アクチュエータープレート２９が、クラッチをＴＯＤモードで作用させるために、ピン２８を通じてピン２８とスロット８５によってスリッパ５にドラッグバンドトルクを与える。ローラークラッチアッセンブリ８０はまた、上述の実施形態に説明されたものと同様、円錐軸受７５を含む。図５に示されたものと同様のローラークラッチはまた、内輪スロット８３に似たスロットを有するケージとスロット８５に似たスロットを有する輪を提供する本実施形態の機能を融合することも可能である。

ＴＯＤ作用を提供するドラッグブレーキを有する両方向スリッパクラッチ原理を説明するメインシャフトの軸直角平面の断面図である。 本発明の第一実施形態のスリッパクラッチアセンブリのメインシャフトの軸を含む平面の断面図である。 図２の３−３線の放射状内側図である。 図２のスリッパクラッチアセンブリのモード選択装置の概略図である。 本発明の第二実施形態のローラークラッチアセンブリのメインシャフトの軸を含む平面の断面図である。 本発明の第三実施形態の自給式スリッパクラッチのメインシャフトの軸を含む平面の断面図である。 本発明の第四実施形態の自給式スリッパクラッチのメインシャフトの軸を含む平面の断面図である。 本発明の第五実施形態の自給式スリッパクラッチのメインシャフトの軸を含む平面の断面図である。 図８における装置のスロットプロファイルを示すメインシャフトへの線上の放射図である。

Claims (20)

1. 四輪駆動システムであって、両方向クラッチと、アクチュエータープレートと、一次アクチュエイティングシステムと、逆アクチュエイティングシステムと、を備え、前記両方向クラッチが、第一管状部材及び第二管状部材を持ち、夫々がローラーを含有するポケットを形成する複数の機能を有し、前記管状部材の夫々の相対回転方向が前記アクチュエータープレートの軸移動によって制御され、前記アクチュエータープレートが前記一次アクチュエイティングシステムと前記逆アクチュエイティング装置の組み合わせによって移動されるシステム。
2. 一方の前記管状部材がローラークラッチ輪であり、他方の管状部材がローラーケージである請求項１に記載のシステム。
3. 前記アクチュエータープレートが、前記輪と前記ケージに回転可能に固定された、対応する二つのスロットと係合するピンを有する請求項２に記載のシステム。
4. 一方の前記管状部材がスリッパクラッチスリッパであり、他方の二管状部材が逆輪である請求項１に記載のシステム。
5. 前記アクチュエータープレートが、前記スリッパと前記逆輪に回転可能に固定された、対応する二つのスロットと係合するピンを有する請求項４に記載のシステム。
6. トルクオンディマンド四輪駆動システムであって、ドラッグブレーキと、スリッパクラッチであって、スリッパと、逆輪とを備え、前記スリッパが、前記逆輪と係合可能な機能を持ち、前記係合機能が、軸スプリングによって係合状態を維持する、スリッパクラッチとを備え、前記ドラッグブレーキが軸駆動し、前記ドラッグブレーキの稼動によって前記係合機能が離脱するシステム。
7. スリッパクラッチアッセンブリであって、回転可能要素の孔中に位置するスリッパであって、前記スリッパにはスリッパが前記孔内で回転する第一定位があり、前記スリッパが前記回転可能要素と係合し回転するする第二定位とがあり、前記回転可能要素がテーパー状対向端部を持つスリッパと、スリッパと回転要素との間に位置する一対の軸受であって、前記スリッパが前記第一定位にある時、前記軸受によって前記スリッパが前記回転可能要素から離間するように維持し、前記第二定位にある時、軸受が軸方向に移動し、前記スリッパが前記回転可能要素と係合するように、夫々の軸受が前記各テーパー状端部に対して軸方向に偏った軸受とを有した、軸受とを備えるクラッチアッセンブリ。
8. 前記スリッパクラッチが四輪駆動用「トルクオンディマンド」作用を提供する請求項７に記載のクラッチアッセンブリ。
9. トルクオンディマンド四輪駆動システムであって、第一回転要素と第二回転要素との間に位置するスリッパクラッチであって、第一軸スロットを持つスリッパと、第二軸スロットを持つ逆輪と、前記第一スロットと前記第二スロットに伸長し、前記第一スロットと前記第二スロット内で軸移動可能な制御ピンであって、前記第一スロットと前記第二スロットの何れか一方が、一定の円周幅Ｗを有し、前記第一スロットと前記第二スロットの他方が、その軸長に沿った少なくとも第一部と第二部とを有し、前記第一部と前記第二部が異なった円周幅を持ち制御ピンとを有するスリッパクラッチを備えるシステム。
10. 前記第一位置が一定円周幅Ｗと同じ円周幅を有し、前記第二部が一定円周幅Ｗより大きな円周幅を有する請求項９に記載のシステム。
11. 前記第二位置は、両円周方向における一定円周幅Ｗよりも広い請求項１０に記載のシステム。
12. 前記第二スロットは更に、軸長に沿って第三部および第四部を含有し、前記第三部が一方円周方向において一定円周幅Ｗより広く、前記第四部が逆円周方向において一定円周幅Ｗよりも広い請求項１１に記載のシステム。
13. 前記第一軸スロットが、一定円周幅Ｗを持ち、前記第二軸スロットが、その軸長に沿った少なくとも第一部と第二部とを有し、前記第一部と前記第二部が異なった円周幅を持つ請求項９に記載のシステム。
14. 前記第二軸スロットが、一定円周幅Ｗを有し、前記第一軸スロットが、その軸長に沿った少なくとも第一部と第二部と有し、前記第一部と前記第二部が異なった円周幅を持つ請求項９に記載のシステム。
15. トルクオンディマンド四輪駆動システムであって、第一回転要素と第二回転要素との間に位置するローラークラッチであって、第一軸スロットを持つ輪と、第二軸スロットを持ち、前記輪との回転接触時に複数ローラーを受けるように構成したケージと、前記第一スロットと前記第二スロットに伸長し、前記第一スロットと前記第二スロット内で軸移動可能な制御ピンであって、前記第一スロットと前記第二スロットの何れか一方が、一定の円周幅Ｗを有し、前記第一スロットと前記第二スロットの他方が、その軸長に沿った少なくとも第一部と第二部とを有し、前記第一部と前記第二部が異なった円周幅を持つ、制御ピンとを有する、ローラークラッチを備えるシステム。
16. 前記第一部が、一定円周幅Ｗと同じ円周幅を持ち、前記第二部が、一定円周幅Ｗより大きな円周幅を持つ請求項１５に記載のシステム。
17. 前記第二部は、両円周方向における一定円周幅Ｗよりも広い請求項１６に記載のシステム。
18. 前記第二スロットは更に、軸長に沿って第三部および第四部を含有し、前記第三部が一方円周方向において一定円周幅Ｗより広く、前記第四部が逆円周方向において一定円周幅Ｗよりも広い請求項１７に記載のシステム。
19. 前記第一軸スロットが、一定円周幅Ｗを持ち、前記第二軸スロットが、その軸長に沿った少なくとも第一部と第二部とを有し、前記第一部と前記第二部が異なった円周幅を持つ請求項１５に記載のシステム。
20. 前記第二軸スロットが、一定円周幅Ｗを有し、前記第一軸スロットが、その軸長に沿った少なくとも第一部と第二部とを有し、前記第一部と前記第二部が異なった円周幅を持つ請求項１５に記載のシステム。

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