JP2009511323A

JP2009511323A - ２カップリング総輪駆動システム用の多重化液圧制御

Info

Publication number: JP2009511323A
Application number: JP2008534687A
Authority: JP
Inventors: ブルーダー，デヴィッド・イー
Original assignee: ボーグワーナー・インコーポレーテッド
Priority date: 2005-10-06
Filing date: 2006-10-05
Publication date: 2009-03-19
Also published as: US20090138166A1; WO2007044478A1; DE112006002547T5

Abstract

本発明は、２つ以上のカップリングを作動させる単一の作動ユニットの組み込みに関する。クラッチ作動装置は、第１バルブ（３２）に接続される第１カップリング（３６）と、第２バルブ（３４）に接続される第２カップリング（３８）と、第１バルブ（３２）および第２バルブ（３４）に操作可能に接続されるアクチュエータ（２４）とを有する。第１バルブ（３２）および第２バルブ（３４）は、第１カップリング（３６）および第２カップリング（３８）への流体の流れを制御する。このクラッチ作動装置は、また、第１バルブ（３２）および第２バルブ（３４）に操作可能に接続される細長シリンダ（３１）をも含む。この細長シリンダ（３１）内にピストン（３０）が摺動自在に配備され、このピストン（３０）が、第１および第２バルブ（３２、３４）に付与される圧力の量を制御する。クラッチ作動装置は、さらに、ピストン（３１）に連結されるボールスクリュー（２８）と、そのボールスクリュー（２８）に操作可能に連結されるモータ（２６）とを有し、そのモータ（２６）が、ボールスクリュー（２８）を回転してピストン（３０）を細長シリンダ（３１）内において移動させる。

Description

関連出願の相互参照

本出願は、２００５年１０月６日に出願された米国仮特許出願第６０／７２４，３３１号明細書の利益を主張する。

本発明は、リミテッドスリップディファレンシャルおよび総輪駆動能力を有する車両に用いる液圧カップリングの制御に関する。

総輪駆動能力を用いる自動車が一般的に知られている。総輪駆動能力は、特に、道路が雨や雪で滑りやすい状態の場合の運転時に、車両の安定性、制御性並びに操作性を改善する。総輪駆動は、また、砂利道や泥濘路のような非舗装面における車両性能をも同様に改善することができる。

総輪駆動能力の車両への組み込みはいくつかの方法で実現できるが、その方法の１つに液圧カップリングの使用が含まれる。液圧カップリングは、本質的に液圧流体によって作動するクラッチパック組立品であり、動力を、種々の運転条件によって決められるとおりに第２車輪の組に伝達することを可能にする。例えば、基本的に前輪駆動の車両は、必要に応じて動力の一部をエンジンから後輪に伝達するカップリングの使用を組み込むことができる。液圧カップリングは、また、前輪または後輪用のリミテッドスリップディファレンシャル（ＬＳＤ）として機能させるために用いることもできる。例えば、液圧カップリングを後輪用のＬＳＤとして使用している場合は、カップリングが、右側後輪および左側後輪に供給される動力を均衡させることができる。また、カップリングを完全係合させて右側および左側後輪を一緒に回転させ、あたかも車両が後部のソリッドアクスルを有するかのように、両後輪を動かすことも可能である。

２つの液圧カップリングの使用を組み込むと、車両の操作性および安定性の改善に一層大きな効果を得ることができる。１つのカップリングは、第２車輪の組への動力の伝達に使用でき、もう１つのカップリングは、その同じ車輪の組に対する右側車輪と左側車輪との間における動力配分の均衡化に用いることができる。本質的に、２つの液圧カップリングを１組の車輪に使用することは可能である。しかし、多重クラッチを使用する設計は組み込みの問題に直面する。トランスミッション、トランスファケース、ディファレンシャル組立品等に用いられるクラッチは、すべて車両内部におけるスペースを占有し、種々の用途に使用されるクラッチを作動させるための構成要素も同様にスペースを占有する。寸法および車両重量の低減に関する基準の高まりによって、クラッチ組立品の作動に用いられる構成要素の数を低減する必要性がある。

本発明は、２つ以上のカップリングを作動させる単一の作動ユニットの組み込みに関する。クラッチ作動装置は、第１バルブに接続される第１カップリングと、第２バルブに接続される第２カップリングと、第１バルブおよび第２バルブに操作可能に接続されるアクチュエータとを有する。第１バルブおよび第２バルブは、第１カップリングおよび第２カップリングへの流体の流れを制御する。

クラッチ作動装置は、また、第１および第２バルブに操作可能に接続される細長シリンダをも含む。この細長シリンダ内にピストンが摺動自在に配備され、このピストンが、第１および第２バルブに付与される圧力の量を制御する。クラッチ作動装置は、さらに、ピストンに連結されるボールスクリューと、そのボールスクリューに操作可能に連結されるモータとを有し、そのモータが、ボールスクリューを回転してピストンを細長シリンダ内において移動させる。

本発明のさらなる適用分野は以下に記載する詳細説明から明らかになるであろう。以下の詳細説明および特定の例は、本発明の好ましい実施態様を示しているが、あくまで例示のためのものであり、本発明の範囲を限定するものでないことが理解されるべきである。

本発明は以下の詳細説明および添付の図面からより完全に理解されるであろう。

好ましい実施態様に関する以下の説明は、本質的にあくまで例示であり、本発明、その用途、または使用を決して限定するものではない。

まず、図１を参照すると、本発明の使用を組み込んだ車両が符号１０として示されている。車両１０はトランスミッション１４に連結される原動機１２を有する。トランスミッション１４は、動力を、第１車輪の組１６とドライブシャフト１８とに供給する。ドライブシャフト１８は２カップリングの総輪駆動（ａｌｌ−ｗｈｅｅｌｄｒｉｖｅ：ＡＷＤ）装置２０に連結される。２カップリングＡＷＤ装置２０は第２車輪の組２２に連結される。図１に示す車両１０は、第１車輪の組１６を前輪とし、第２車輪の組２２を後輪として示しているが、第１車輪の組１６を後輪とし、第２車輪の組２２を前輪とすることもできる。

図面を全体的に参照すると、本発明の２カップリングＡＷＤ装置２０は、電気モータ２６と、ボールスクリュー２８と、細長シリンダ３１の内部に配置される移動ピストン３０とを有するアクチュエータ２４を含む。アクチュエータ２４は、流体を第１バルブ３２および第２バルブ３４を通して導くために用いられる。第１バルブ３２は第１カップリング３６に接続され、第２バルブ３４は第２カップリング３８に接続される。第１バルブ３２および第２バルブ３４の間には圧力変換器４０が配置される。アクチュエータ２４は、図示されていない車両の電子制御ユニット（ＥＣＵ）によって制御され、流体を第１カップリング３６または第２カップリング３８のいずれかに導く。ＥＣＵは第１バルブ３２および第２バルブ３４をも制御する。

流体の動きは次のように実現される。すなわち、ＥＣＵがアクチュエータ２４を作動させて、流れを、車両の運転状態に応じて第１バルブ３２または第２バルブ３４のいずれかを通して導く。運転状態がある所定の値に達すると、モータ２６がボールスクリュー２８を作動させ、続いて、ボールスクリュー２８が細長シリンダ３１内の移動ピストン３０を動かし、第１カップリング３６または第２カップリング３８のどちらかの作動が必要であるか否かに応じて、流体を、第１バルブ３２または第２バルブ３４のいずれかを通して導く。第１バルブ３２を通して導かれる流体は第１カップリング３６を作動させ、第２バルブを通して導かれる流体は第２カップリング３８を作動させる。第１カップリング３６は、第１車輪の組１６と第２車輪の組２２との間における原動機１２からの動力の配分の制御に用いられ、第２カップリング３８は、第２車輪２２のそれぞれの間における動力の配分制御に用いられる。

運転の間、ＥＣＵは、アクチュエータ２４に指令して、第１バルブ３２および第２バルブ３４に対する制御を２０〜１００ｍｓごとに変更する。これによって、車両の運転者に、第１カップリング３６および第２カップリング３８による動力伝達を無段階のものと感じさせる。

図３〜８に示すように、第１カップリング３６および第２カップリング３８はハウジング４２に取り付けられる。ハウジング４２には、この実施形態においては液圧アクチュエータ２４として示されるアクチュエータも搭載される。アクチュエータ２４は、第１カップリング３６および第２カップリング３８を作動させるために用いられる。上記のように、アクチュエータ２４は、電気モータ２６と、ボールスクリュー２８と、移動ピストン３０と、細長シリンダ３１とを有し、圧力変換器４０と関連して動作する。アクチュエータ２４は、図示されていない車両の電子制御ユニット（ＥＣＵ）によって制御される。

この実施形態においては、第１カップリング３６の内部に第１クラッチパックおよび第１液圧ピストンがあり、第２カップリング３８の内部に第２クラッチパックおよび第２液圧ピストンがある。本発明の第１カップリング３６および第２カップリング３８はクラッチパックおよび液圧ピストンの使用に限定されないことに留意するべきである。第１クラッチパックおよび第２クラッチパックは、第１および第２液圧ピストンと共に、２つのカップリングを制御する１つのアクチュエータという概念を実際化するのに必須ではない。別の実施形態においては、第１クラッチパックおよび第２クラッチパックが、第１および第２液圧ピストンと共に、２つの回転部材を同期させるために用いられる任意の装置と交換可能である。

第１カップリング３６はアクチュエータ２４に接続されるが、このアクチュエータ２４は、ハウジング４２上の同じ部分に取り付けられ、直接第１カップリング３６に連結される。第２カップリング３８は流体流路４４を経由してアクチュエータ２４に接続される。

第１カップリング３６は、自動車１０において、第１車輪の組１６と第２車輪の組２２との間に供給される動力の量を均衡させるために用いられる。第１カップリング３６が完全係合位置にあるときは、等しい量の動力が主要車輪１６および第２車輪２２の双方に伝達される。第１カップリング３６が完全に切り離された位置にあるときは、エンジンからの動力は主要車輪１６のみに伝達される。第１カップリング３６は、また、エンジンから第２車輪２２への動力を、完全係合位置および完全に切り離された位置の間の任意の量において均衡させかつ配分するようにも操作される。

第２カップリング３８は、１組の第２車輪２２の間における動力配分を制御するために用いられ、本質的に、制御されるリミテッドスリップディファレンシャル（ＬＳＤ）として作動する。第２カップリング３８の操作範囲は完全係合状態から完全開放位置までに及ぶ。完全係合状態においては、第２車輪２２は、同じ速度で回転してエンジン１２から等しい量の動力を受け取り、ソリッドアクスルを有する車輪と同様に動作する。完全開放位置においては、第２車輪２２は、異なる速度で自由に回転し、オープンディファレンシャルを有する１組の車輪と同様に動作する。第２カップリング２８は、また、第２車輪２２の間の動力分割の量を、完全開放位置と完全係合位置との間の任意の範囲に均衡させるようにも用いられる。

２カップリングＡＷＤ装置２０の制御範囲は、さらに、第１カップリング３６を完全にまたは部分的に係合させた後、第２カップリング３８を操作しながら、第１バルブ３２を閉じた状態に保持する能力を含む。この制御範囲は、また、第２カップリング３８を完全にまたは部分的に係合させた後、第１カップリング３６を操作しながら、第２バルブ３４を閉じた状態に保持する能力をも含む。

この２カップリングＡＷＤ装置２０は、トランスミッション、トランスファケース、あるいは、組み込み上の制限または他の関心事から２つのカップリングを１つのアクチュエータを用いて制御することが必要な他の装置に組み込み得る点に留意するべきである。このシステムは、また、一般的に２つのカップリングの制御にも用いることができる。この場合、アクチュエータ２４、第１バルブ３２および第２バルブ３４を用いて、１つのカップリングまたは同時に２つのカップリングを係合させる圧力を付与するように流体を導くことができる。

以上の本発明に関する説明は本質的にあくまで例示であり、従って、本発明の趣旨から逸脱しない変形態は本発明の範囲内であることが想定されている。このような変形態は本発明の趣旨および範囲から逸脱したものと見做されるべきではない。

本発明を組み込んだ車両のパワートレインの概略図である。本発明の各要素を示すフロー図である。本発明による２カップリング総輪駆動ユニットの斜視図である。本発明による、液圧流体配管によって接続された２つのカップリングの斜視図である。本発明による２カップリング総輪駆動ユニットの側面斜視図である。本発明による２カップリング総輪駆動ユニットの前面斜視図である。本発明による、２つの別個のカップリングの操作用に用いられる２つのバルブの使用を組み込んだ液圧アクチュエータ組立品の拡大図である。本発明による、２つの別個のカップリングの操作用に用いられる２つのバルブの使用を組み込んだ液圧アクチュエータ組立品の底面図である。

Claims

第１バルブに接続される第１カップリングと、
第２バルブに接続される第２カップリングと、
前記第１バルブおよび前記第２バルブに作動可能に接続されるアクチュエータと、
を含むクラッチ作動装置であって、前記第１バルブおよび前記第２バルブが、前記第１カップリングおよび前記第２カップリングへの流体の流れを制御するクラッチ作動装置。
前記アクチュエータが、
前記第１および第２バルブに作動可能に接続される細長シリンダと、
前記細長シリンダ内に摺動自在に配備されるピストンであって、前記第１および第２バルブに付与される圧力の量を制御するピストンと、
をさらに含む請求項１に記載のクラッチ作動装置。
前記ピストンに連結されるボールスクリューと、
前記ボールスクリューに作動可能に連結されるモータであって、前記ボールスクリューを回転して前記ピストンを前記細長シリンダ内において移動させるモータと、
をさらに含む請求項２に記載のクラッチ作動装置。
前記第１カップリングが第１クラッチパックおよび第１液圧ピストンを含み、前記第２カップリングが第２クラッチパックおよび第２液圧ピストンを含む、請求項１に記載のクラッチ作動装置。
前記第１カップリングが第１車輪の組に作動的に関連付けられ、前記第２カップリングが第２車輪の組に作動的に関連付けられる、請求項１に記載のクラッチ作動装置。
少なくとも１つの運転モードをさらに含み、前記運転モードにおいては、前記第１カップリングが完全係合され、前記第１カップリングを前記完全係合位置に維持するように前記第１バルブが閉じられ、かつ、前記アクチュエータが、前記第２バルブを操作して、前記第２車輪の組に動力を選択的に配分するように前記第２カップリングを係合させかつ切り離す、請求項１に記載のクラッチ作動装置。
少なくとも１つの運転モードをさらに含み、前記運転モードにおいては、前記第２カップリングが完全係合され、前記第２カップリングを前記完全係合位置に維持するように前記第２バルブが閉じられ、かつ、前記アクチュエータが、前記第１バルブを操作して、前記第１車輪の組と前記第２車輪の組との間に動力を選択的に配分するように前記第１カップリングを係合させかつ切り離す、請求項１に記載のクラッチ作動装置。
第１車輪の組および第２車輪の組に作動的に関連付けられる第１カップリングと、
前記第２車輪の組に作動的に関連付けられる第２カップリングと、
前記第１カップリングに作動的に関連付けられる第１バルブと、
前記第２カップリングに作動的に関連付けられる第２バルブと、
前記第１バルブを通して流体を前記第１カップリングに導き、かつ、前記第２バルブを通して流体を前記第２カップリングに導くアクチュエータと、
を含む車両用の２カップリング総輪駆動システムであって、
前記アクチュエータが、前記第１バルブを通して流体を移動させて前記第１カップリングを係合し、それによって動力を前記第１車輪の組から前記第２車輪の組に伝達し、あるいは、前記アクチュエータが、前記第２バルブを通して流体を移動させて前記第２カップリングを係合し、動力を前記第２車輪の組の間に配分する、２カップリング総輪駆動システム。
前記第１カップリングが第１クラッチパックおよび第１液圧ピストンから構成される、請求項８に記載の２カップリング総輪駆動システム。
前記第１クラッチパックを係合させるために前記第１液圧ピストンの背後に圧力を形成するように、前記第１バルブを通して流体が移送される、請求項９に記載の２カップリング総輪駆動システム。
前記第２カップリングが第２クラッチパックおよび第２液圧ピストンから構成される、請求項８に記載の２カップリング総輪駆動システム。
前記第２クラッチパックを係合させるために前記第２液圧ピストンの背後に圧力を形成するように、前記第２バルブを通して流体が移送される、請求項１１に記載の２カップリング総輪駆動システム。
前記アクチュエータが、さらに、モータと、ボールスクリューと、移動ピストンとから構成される、請求項８に記載の２カップリング総輪駆動システム。
前記第１カップリングが完全係合されるときに、動力が、前記第１車輪の組と前記第２車輪の組との間に等分に分配される、請求項８に記載の２カップリング総輪駆動システム。
前記第１カップリングが部分的に係合されるときに、動力が、前記第１車輪の組と前記第２車輪の組との間に不均等に分配される、請求項８に記載の２カップリング総輪駆動システム。
前記第２カップリングが完全係合されるときに、動力が、前記第２車輪の組の間に等分に分配される、請求項８に記載の２カップリング総輪駆動システム。
前記第２カップリングが部分的に係合されるときに、動力が、前記第２車輪の組の間に不均等に分配される、請求項８に記載の２カップリング総輪駆動システム。
少なくとも１つの運転モードをさらに含み、前記運転モードにおいては、前記第１カップリングが完全係合され、前記第１カップリングを前記完全係合位置に維持するように前記第１バルブが閉じられ、かつ、前記アクチュエータが前記第２バルブを操作して前記第２車輪の組に動力を選択的に配分する、請求項８に記載の２カップリング総輪駆動システム。
少なくとも１つの運転モードをさらに含み、前記運転モードにおいては、前記第２カップリングが完全係合され、前記第２カップリングを前記完全係合位置に維持するように前記第２バルブが閉じられ、かつ、前記アクチュエータが前記第１バルブを操作して前記第１車輪の組と前記第２車輪の組との間に動力を選択的に配分する、請求項８に記載の２カップリング総輪駆動システム。
自動車における動力の配分を均衡させる方法であり、
第１車輪の組を設け、
第２車輪の組を設け、
前記第１車輪の組および前記第２車輪の組に操作的に関連付けられる第１カップリングを設け、
前記第２車輪の組に操作的に関連付けられる第２カップリングを設け、
前記第１カップリングに操作的に関連付けられる第１バルブを設け、
前記第２カップリングに操作的に関連付けられる第２バルブを設け、
前記第１バルブおよび前記第２バルブに操作的に関連付けられる液圧アクチュエータを設け、
前記第１バルブおよび前記第２バルブを前記液圧アクチュエータによって制御し、
前記第１バルブを通して流体を導いて、前記第１カップリングを前記液圧アクチュエータによって作動させ、
前記第２バルブを通して流体を導いて、前記第２カップリングを前記液圧アクチュエータによって作動させ、
前記第１カップリングを選択的に係合して、前記第１車輪と前記第２車輪との間に動力を分配し、
前記第２カップリングを選択的に係合して、前記第２車輪の間に動力を分配するステップ、
を含む動力配分の均衡化方法であって、
前記液圧アクチュエータが、前記第１バルブを通して流体を導いて前記第１カップリングを係合させるか、あるいは、前記第２バルブを通して流体を導いて前記第２カップリングを係合させる、動力配分の均衡化方法。
前記第１カップリングを完全係合させることによって、前記第１車輪の組と前記第２車輪の組との間に動力を均等に配分するステップをさらに含む、請求項２０に記載の動力配分の均衡化方法。
前記第２カップリングを完全係合させることによって、前記第２車輪の組の間に動力を等分に分配するステップをさらに含む、請求項２０に記載の動力配分の均衡化方法。
前記第１カップリングを完全係合させ、
前記アクチュエータによって、前記第２車輪の組の間において動力を選択的に均衡させるように前記第２カップリングを選択的に作動させるステップ、
をさらに含む、請求項２０に記載の動力配分の均衡化方法。
前記第２カップリングを完全係合させ、
前記アクチュエータによって、動力を前記第１車輪から前記第２車輪に選択的に配分するように前記第１カップリングを選択的に作動させるステップと、
をさらに含む、請求項２０に記載の動力配分の均衡化方法。
前記第１カップリングを選択的に作動させて、動力を前記第１車輪から前記第２車輪に配分し、
前記第２カップリングを作動させて、前記第２車輪の組の間に動力を分配するステップと、
をさらに含む、請求項２０に記載の動力配分の均衡化方法。
前記アクチュエータに、モータと、ピストンに連結されるボールスクリューと、細長シリンダとを装備すること、
をさらに含む、請求項２０に記載の動力配分の均衡化方法。
前記ボールスクリューを前記モータによって回転させ、
前記ボールスクリューが回転するときに、前記ピストンを前記細長シリンダ内において移動させて、流体を前記第１バルブまたは前記第２バルブを通して強制的に送り込み、
前記ピストンが前記細長シリンダ内を移動するときに、前記第１バルブまたは前記第２バルブを通して流体を供給するステップと、
をさらに含む、請求項２６に記載の動力配分の均衡化方法。