JP2015212579A - ドライブライン切断デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】回転するシャフトの連結及び連結解除に伴う騒音、振動、不快な触覚フィードバックといった課題を改善する。
【解決手段】少なくともいくつかの実施形態では、動力伝達ユニット等のドライブライン構成部品のための切断アセンブリは、入力シャフト、入力シャフトによって選択的に回転させられる切断シャフト、切断シャフトに連結された出力シャフトを含んでよい。第１のギヤは切断シャフトに連結され、第２のギヤは、切断シャフトが回転した場合に出力シャフトが回転するよう、出力シャフト及び第１のギヤに連結される。接続用特徴部分は、入力シャフトと切断シャフトとが連結される係合位置と、入力シャフトが切断シャフトに対して回転する係合解除位置との間で可動である。この接続用特徴部分は、ギヤと共に回転するようにギヤによって支持された第１の部分と、入力シャフトと共に回転するよう入力シャフトによって支持された、第１の部分に対して可動である第２の部分とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は一般に車両のドライブラインに関し、より具体的には１つ又は複数のドライブライン構成部品のための切断デバイスに関する。

前輪駆動ベースの全車輪駆動システムにおいて、動力伝達ユニットが一般に利用されている。動力伝達ユニットは、特定の車両動作条件の間、前輪のみに動力が伝達されるようにするための、切断デバイスを含んでよい。この切断デバイスは、後輪をアクティブに駆動する必要がない場合に、動力伝達ユニットと車両の後輪との間のリンケージ及びシャフトの連結を解除する。この切断デバイスは、同一直線上の複数のシャフトの整列された部分を連結するシフトカラーと、上記シフトカラーを係合位置と係合解除位置との間で移動させるためにシフトカラーに連結されたカムデバイスとを含む。係合位置ではシフトカラーは上記シャフトを連結して共回転させ、係合解除位置では上記シャフトは連結されず、互いに独立して回転できる。回転するシャフトの連結及び連結解除は、システム内で生成される騒音、振動、不快な触覚フィードバックを含むがこれらに限定されない、多数の課題を提示する。

少なくともいくつかの実装形態では、ドライブライン構成部品のための切断デバイスは、軸の周りで回転する入力シャフト、入力シャフトによって選択的に回転させられる切断シャフト、切断シャフトに連結された出力シャフトを含んでよい。第１のギヤは、切断シャフトと共に回転するために切断シャフトに連結され、第２のギヤは、切断シャフトが回転した場合に出力シャフトが回転するよう、出力シャフト及び第１のギヤに連結される。接続用特徴部分は、入力シャフトと切断シャフトとが共回転するよう連結される係合位置と、入力シャフトが切断シャフトに対して回転する係合解除位置との間で可動である。この接続用特徴部分は、ギヤと共に回転するようにギヤによって支持された第１の部分と、入力シャフトと共に回転するよう入力シャフトによって支持された、第１の部分に対して可動である第２の部分とを含む。

少なくともいくつかの実装形態では、車両用のドライブライン構成部品は、軸の周りで回転する入力シャフト、入力シャフトによって選択的に回転させられる切断シャフト、切断シャフトが回転した場合に回転するように切断シャフトに連結された出力シャフトを含む。切断デバイスは、出力シャフトを選択的に回転させるために、入力シャフトと切断シャフトとを選択的に連結する。この切断デバイスは、入力シャフト及び切断シャフトが連結される係合位置と、入力シャフトが切断シャフトに対して回転する係合解除位置との間で可動である、接続用特徴部分を含む。切断デバイスは、係合位置及び係合解除位置のうちの少なくとも一方からもう一方の係合位置又は係合解除位置へと接続用特徴部分を移動させる駆動装置を含む。切断デバイスは、係合位置又は係合解除位置のうちの少なくとも一方に接続用特徴部分を着脱可能に保持する、保持用特徴部分を含む。

少なくともいくつかの実装形態では、ドライブライン構成部品のための切断アセンブリは、軸の周りで回転する入力シャフト、入力シャフトによって選択的に回転させられる切断シャフト、出力シャフト、出力シャフトに連結された出力シャフトギヤ、切断シャフトが回転した場合に出力シャフトが回転するように切断シャフト及び出力シャフトに連結された切断シャフトギヤを含む。切断シャフトギヤは、切断シャフトを回転させるための軸首となる軸受のための軸受表面を備える。

添付の図面を参照して、好ましい実施形態及び最良の態様に関して以下に詳細に説明する。

図１は、入力シャフト、出力シャフト、入力シャフトと出力シャフトとを選択的に連結する切断シャフトを示す、動力伝達ユニット（ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｕｎｉｔ：ＰＴＵ）の一部の斜視図である。 図２は、ハウジング、入力シャフト、出力シャフト、切断デバイスを含むＰＴＵの断面図である。 図３は、切断位置にある切断デバイスを示す部分切断図である。 図４は、切断デバイスの構成要素の分解立体斜視図である。 図５は、入力シャフト、切断シャフト、切断シャフトに連結されたギヤを示す断面斜視図である。 図６は、カラーの斜視図である。 図７は、プランジャ及びカムの斜視図である。 図８は、プランジャ及びカムの斜視図である。 図９は、従動子の斜視図である。 図１０は、従動子の斜視図である。 図１１は、リテーナの斜視図である。 図１２は、リテーナの斜視図である。 図１３は、接続位置にある切断デバイスを示す部分切断図である。 図１４は、ロック解除位置にある従動子の一部及びリテーナの一部の部分拡大平面図である。 図１５は、ロック解除位置にある従動子の一部及びリテーナの一部の部分拡大斜視図である。 図１６は、ロック位置にある従動子の一部及びリテーナの一部の部分拡大平面図である。 図１７は、ロック位置にある従動子の一部及びリテーナの一部の部分拡大斜視図である。 図１８は、ロック解除位置にあるプランジャ、従動子、リテーナの斜視図であり、リテーナの一部は、従動子とカムとの係合を図示するために切り取られている。 図１９は、ロック位置とロック解除位置との間の位置にある構成部品を示す、図１８と同様の図である。 図２０は、ロック位置にある構成部品を示す、図１８と同様の図である。 図２１は、図１〜３に示すものと同様の切断デバイスを備えるＰＴＵの断面図である。

図面を更に詳細に参照すると、図１〜３は、入力シャフト１２と出力シャフト１４とを選択的に連結して出力シャフト１４を選択的に駆動する切断デバイス１１を含む、車両のドライブラインのための動力伝達ユニット１０（ＰＴＵ）を示す。出力シャフト１４が回転駆動されていない場合、車両は、第１の複数の車輪がアクティブに駆動される第１のモードで動作し、出力シャフト１４が駆動される場合、車両は、動力が更なる車輪に供給される第２のモードで作用する。４つの車輪を有する車両における少なくとも１つの実装形態では、上記第１の動作モードは２車輪駆動の車両動作を含み、第２の動作モードは全車輪駆動の車両動作を含む。従って切断デバイス１１により、第１のモードと第２のモードとで車両を選択的に動作させることができる。図示及び説明はここではＰＴＵに関して行われているが、この切断デバイスの複数の特徴部分は、サイドシャフトタイプ又はその他の車両のドライブライン構成部品等のために、他の切断デバイスにおいて別個に又は様々な組み合わせで使用してよい。

図２、３に示すように、ＰＴＵ１０はハウジング１３を含んでよく、入力シャフト１２はこのハウジング１３内へと延伸し、出力シャフト１４はこのハウジング１３から延伸する。ハウジング１３は本体１５と、この本体に接続されたカバー１７とを含んでよい。入力シャフト１２は、軸１９の周りでハウジング１３に対して回転してよく、出力シャフト１４は、異なる軸２１の周りでハウジング１３に対して回転してよい。

切断デバイス１１は、切断シャフト１６、接続用特徴部分１８、アクチュエータ２０を含んでよい。切断シャフト１６は出力シャフト１４に連結され、接続用特徴部分１８によって入力シャフト１２に選択的に連結される。アクチュエータ２０は、接続位置（図１３）と切断位置（図２、３）との間で接続用特徴部分１８を駆動する。接続位置では、切断シャフト１６は入力シャフト１２に連結され、従って出力シャフト１４は入力シャフトに連結される。切断位置では、切断シャフト１６は入力シャフト１２に連結されず、従って出力シャフト１４は入力シャフト１２に連結されない。このようにして入力シャフト１２は出力シャフト１４に選択的に連結され、これにより入力シャフト１２は出力シャフト１４を選択的に駆動して、車両動作の第１のモードと第２のモードとを達成する。

図２、３、５、１３に示すように、少なくともいくつかの実装形態では、切断シャフト１６は管状であってよく、入力シャフト１２を覆うように受承され、入力シャフト１２の一部の外周を、入力シャフト１２と同軸の状態で取り囲む。切断シャフト１６及びＰＴＵハウジング１３の両端に隣接して、並びに切断シャフト１６と入力シャフト１２との間に適切な軸受を設けてよく、これにより、これらの構成部品が連結されていない場合に、切断シャフト１６に対して入力シャフト１２を回転させることができる。少なくともいくつかの実装形態では、入力シャフト１２と切断シャフト１６との間の軸受は、針状ころ軸受２２を含んでよい。針状ころ軸受２２は、入力シャフト１２を回転させるために十分に支持して軸首となることができ、これにより、入力シャフト１２の軸方向端部におけるボール軸受の支持を省略でき、入力シャフト１２の軸方向長さを削減でき、よりコンパクトなアセンブリを提供できる。切断シャフト１６は、出力シャフト１４に連結された第２のギヤ２６と噛合する第１のギヤ２４に連結され（図１）、これにより切断シャフト１６と出力シャフト１４とは共に回転する。

図１〜５に示すように、第１のギヤ２４は環状であってよく、また切断シャフト１６の一部の外周を、切断シャフト１６と同軸の状態で取り囲んでよい。第１のギヤ２４は、溶接、ボルト留め、ねじ留め又は圧入等によって切断シャフト１６に固定してよいが、その他の接続も用いてよい。第１のギヤ２４に形成された歯２７は第２のギヤ２６の歯２９と噛合し（図１）、これにより第２のギヤ２６及び出力シャフト１４は、第１のギヤ２４及び切断シャフト１６によって駆動される。第１のギヤ２４はまた、切断シャフト１６とＰＴＵハウジング１３との間に設けられた１つ又は複数の軸受３０のための軸受表面２８も含んでよい。

図２〜５に示すように、図示した実装形態では、軸受表面２８は、第１のギヤ２４の本体３２から軸方向に延伸するフランジとして、第１のギヤ２４と一体として形成されるか、そうでない場合は第１のギヤ２４に直接支持される。フランジ２８は入力シャフト１２から径方向に離間してよく、フランジ２８と入力シャフト１２との間の環状空間３４を画定する入力シャフト１２と軸方向に重なってよい。図示した実装形態では、フランジ２８は本体３２から歯２７と反対方向に延伸し、フランジ２８は切断シャフト１６の軸方向端部を画定してよい。このようにして、軸受３０を切断シャフト１６の端部に近接して設けることができ、また入力シャフト１２と切断シャフト１６とを選択的に連結する接続用特徴部分１８を第１のギヤ２４に隣接して設けることができ、これによってよりコンパクトな、軸方向長さが短いＰＴＵ及び切断アセンブリを実現できる。また図示した実装形態では、軸受３０はフランジ２８と入力シャフト１２との間に位置せず、フランジ２８とＰＴＵハウジング１３との間に設けられる。これにより軸受３０の内側レース３５がフランジ２８上に配置され、外側レース３７がハウジング１３に隣接して配置される。少なくともいくつかの実装形態では、接続用特徴部分１８の少なくとも一部分及び／又はアクチュエータ２０の少なくとも一部分は、フランジ２８と入力シャフト１２との間の空間３４内に受承され、フランジ２８及び軸受３０がこれに軸方向に重なる。

出力シャフト１４を選択的に駆動するために、接続用特徴部分１８は、第１のギヤ２４と共に回転するように第１のギヤ２４によって支持された第１の部分と、入力シャフト１２と共に回転するように入力シャフト１２によって支持された、第１の部分に対して可動である第２の部分とを含んでよい。図示した実装形態では、選択的接続用特徴部分１８は噛合クラッチ機構を含む。噛合クラッチ機構の第１の部分は、上記の第１のギヤ２４が支持する噛合歯３８を含んでよく、少なくともいくつかの実装形態では、噛合歯３８はギヤ２４に直接形成され、これは即ち、この噛合歯３８が、ギヤ２４の他の特徴部分と同一の材料で形成された特徴部分であることを意味する。あるいは噛合歯３８は、第１のギヤ２４に固定される、又は第１のギヤ２４によって支持される、又は切断シャフト１６と共に回転するように切断シャフト１６に連結される、別個の構成部品で形成することもできる。

図２〜４、６、１３に示すように、噛合クラッチ機構の第２の部分は、入力シャフト１２と共に回転するように入力シャフト１２によって支持される、入力シャフト１２に対して軸方向に可動であるカラー４０を含んでよい。少なくともいくつかの実装形態では、入力シャフト１２及びカラー４０は互いに対応する駆動特徴部分を含み、これは入力シャフト１２に沿ってカラー４０を軸方向に往復運動させることができ、かつこれらの構成部品を回転可能に連結するように径方向に重なっている。図示した実装形態では、互いに対応する駆動特徴部分は、カラー４０上に、軸方向に配向され径方向内側に延伸するタブ４２を含み、入力シャフト１２上に、軸方向に配向され径方向外向きに延伸するタブ４４を含む。タブ４２、４４の代わりに、又はタブ４２、４４に加えて、必要に応じてスプライン又は他の接続用特徴部分を使用できる。カラー４０は、第１のギヤ２４の噛合歯３８と係合するよう配設された噛合歯４６を含んでよい。噛合歯３８、４６は、それぞれ第１のギヤ２４及びカラー４０から軸方向に延伸してよく、また周方向に並べて設けてよい。噛合歯３８、４６が噛合している場合、（入力シャフト１２に回転可能に連結された）カラー４０と（切断シャフト１６に回転可能に連結された）第１のギヤ２４とは回転可能に連結され、従って入力シャフト１２と切断シャフト１６とが回転可能に連結される。噛合歯３８、４６は、カラー４０及び第１のギヤ２４の、軸方向に対面する対向する表面に形成されているものとして図示されているが、軸方向に重なり径方向に対面する表面又は歯といった、その他の配置も可能である。

アクチュエータ２０は、入力シャフト１２に対して噛合クラッチのカラー４０を移動させる駆動装置を含んでよい。図２〜４、７、８、１３に示すような少なくともいくつかの実装形態では、この駆動装置は、コイル５０等の磁場生成器と、生成された磁場に曝露された場合に可動であるプランジャ５２等の磁気応答部材とを含む。コイル５０は、電流がコイル５０に供給された場合に磁場を生成するのに適したいずれの構成のものであってよい。コイル５０の代わりに、又はコイル５０に加えて、必要に応じてプランジャ５２を移動させるための異なる駆動機構を設けてよい。駆動装置は、モータ、空気圧若しくは液圧式駆動装置、又はその他のいずれの適切な設備を含んでよい。図示した実施形態に示すようなコイル５０はコンパクトなものであってよく、またこれにより、切断デバイスを有さないＰＴＵに対してサイズの増大を最小としたまま、本体１５及びハウジング１３のカバー１７内に切断デバイス１１を含めることができる。コイル５０に必要なものを、ハウジング１３を容易に通過させることができるワイヤ５４等の電力源のみとすることができる。上述のようにモータ及びその他の機械的デバイスを使用できるが、これらの実装形態において、いずれの外部モータ又は機械的入力もハウジングを通過させる必要はない。

プランジャ５２は、生成された磁場に対して応答し、生成された磁場によって駆動／移動される。図示した実装形態では、プランジャ５２はコイル５０に対して軸方向に移動し、またプランジャ５２は、入力シャフト１２に対して軸方向に移動するよう入力シャフト１２の周りに受承された環状の本体５５と、上記本体によって支持された磁気応答部材５６とを含む。当然のことながら、プランジャ５２全体を適切な磁気応答性を有する材料で形成してよいが、これは図示した２つの部分からなる本体に比べて高価となり得る。プランジャ５２がカラー４０に向かって移動することによってカラー４０の移動が引き起こされるよう、プランジャ５２の軸方向端面５８をカラー４０の隣接する表面に係合させてよい。

ばね６０又はその他の付勢部材は、変形しながら必要に応じてカラー４０を推進して、プランジャ５２と係合させてよい。ばね６０は、後述のようにプランジャ５２をカラー４０から引き出した場合に、第１のギヤ２４からのカラー４０の連結解除運動を支援できる。ばね６０の位置を保持し、ばね６０を補助するために、入力シャフト１２に形成された溝内に保持用リング６２を受承させてよい。

少なくともいくつかの実装形態では、車両動作の第１及び第２のモードにそれぞれ対応する切断デバイス１１の切断位置及び接続位置のうちの一方又は両方に、切断デバイス１１をラッチする、保持する、ロックする、又はその他の方法で維持することが望ましいものとなり得る。これは、車両における電力の損失等による上記車両動作モード間の意図しない切り替えを回避するために実施できる。更にこれにより、入力シャフト１２と切断シャフト１６との間を連結又は連結解除することが望まれる時間全体に亘ってコイル５０を駆動する（これはエネルギを消耗し、熱を生成し、場合によってはアクチュエータの寿命を短縮してしまう）必要を回避できる。これを実施するために、保持用特徴部分６４を設けてよい。

図示した実装形態では、保持用特徴部分６４は図２〜４、１３〜２０に示すように、カム６６、従動子６８、リテーナ７０を含む。カム６６は、プランジャ５２と共に移動するようにプランジャ５２によって支持でき、またプランジャ５２に接続するか、又はプランジャ５２と単一の部品として形成してよい。カム６６は、１つ又は複数の山７４及び谷７６を含む、軸方向に可変であるカム表面７２を含んでいてよい。これらカム表面７２は軸方向に対面してよく、プランジャ５２の面上にカラー４０に対して反対側に設けてよい。

図９、１０に最もよく示されているように、従動子６８は、カム表面に概ね対向しかつ対面している係合表面７８を含んでよい。係合表面７８もまた、１つ又は複数の山８０及び谷８２によって軸方向に可変である。図示した例では、従動子６８の山８０及び谷８２は、カム表面７２の山７４及び谷７６に対して周方向又は回転方向にずれている（即ち係合表面７８とカム表面７２とはずれている）。このようにして、カム６６が従動子６８に対して軸方向に移動すると、以下に更に詳細に記載するように従動子６８が回転する。ばね８３は変形しながら従動子６８を付勢してカム６６と係合させてよく、また以下に更に詳細に記載するように、プランジャ５２をカラー４０に圧入してよく、かつカラーを第１のギヤ２４と係合させてよい。従動子６８は、従動子６８の特定の位置においてリテーナに対する従動子６８の移動を制限又は防止するためにリテーナに係合するよう適合された、１つ又は複数の保持用特徴部分を含んでよい。図示した実装形態では、従動子６８の保持用特徴部分は、径方向外側に延伸しかつ軸方向に配向された１つ又は複数の隆起部８４を含む。

図１１、１２に最もよく示されているように、リテーナ７０は環状であってよく、従動子６８の少なくとも一部に隣接しかつ従動子６８の少なくとも一部を取り囲むように配設してよく、また必要な場合に従動子６８上の隆起部８４と協働して従動子６８の移動を阻害又は防止する１つ又は複数の停止表面８６を含んでよい。リテーナ７０の停止表面８６は、隆起部８４に径方向に重なりかつ隆起部８４に選択的に係合する、径方向内側に延伸する突出部８８を含むか、又は上記突出部８８によって画定される。

更に詳細には、停止表面８６は軸方向に変動して、リテーナ７０に対する従動子６８の軸方向移動を制御する。リテーナ７０の複数の部分は、従動子６８をカム６６と係合させることができるようにするために、かつプランジャ５２を前方位置に移動させてカラーの噛合歯４６とギヤの噛合歯３８とを係合させるために、十分な軸方向クリアランスを含んでよい。このクリアランスは、隣接する突出部８８間の間隙９０又は十分な軸方向深さを有する陥凹若しくはスロットといった１つ又は複数の空所によって設けることができる。停止表面８６はまた、その引き出し位置に向かってプランジャ５２を十分に移動させる又はプランジャ５２が十分に移動することで、カラーの噛合歯４６をギヤの噛合歯３８から係合解除させることができるよう、ばね８３に対して従動子６８を十分に保持できるような十分な軸方向寸法を有してよい。換言すると、リテーナ７０は、ばね８３の力をカム６６から分離でき、これによってプランジャ５２がその引き出し位置に向かって移動して、入力シャフト１２と切断シャフト１６とを連結解除できる。突出部８８は更に、隣接する停止表面８６から軸方向に延伸し、かつ従動子６８の保持用特徴部分と係合した場合に従動子６８の回転を防止するよう適合された、ラッチ９２又は受け表面を含んでよい。

少なくともいくつかの実装形態では、切断デバイス１１は切断位置又は接続位置へと付勢される。図示した例では、ばね８３又はその他の付勢部材は従動子６８に作用し、変形しながら従動子６８を付勢してカム６６と係合させ、プランジャ５２をその前方位置へと付勢する。この位置では、カラーの噛合歯４６はギヤの噛合歯３８と係合し、入力シャフト１２と出力シャフト１４とは切断シャフト１６を介して連結される。これにより、ばね８３に追加される、プランジャ５２をその引き出し位置へと変位させるために十分な強さの力が存在しない場合、プランジャ５２はその前方位置にあるままとなる。ばね８３をハウジング内に保持し、かつばね８３の一端が係合する表面を提供するために、ハウジング１３に形成された溝内にばねリテーナ９６を支持してよい。

可能な多数の実施形態のうちの１つを示しただけである図面に示す切断デバイス１１の動作について、これより説明する。図１３〜１５に示すように接続位置にある切断デバイス１１を起点とするが、この接続位置では、プランジャ５２が前進してカラーの噛合歯４６をギヤの噛合歯３８と係合させ、電力をコイル５０に供給すると、コイル５０は、プランジャ５２を従動子６８の方向に引き出し位置へと駆動する磁場を生成する。これにより、従動子６８に作用するばね８３を圧縮し、カラーの噛合歯４６が第１のギヤの噛合歯３８と係合していない状態となるように、カラー４０に作用するばね６０によってカラー４０を第１のギヤ２４から離れる方向に移動させる。この位置では、切断シャフト１６は入力シャフト１２に連結されず、従って出力シャフト１４は回転駆動されない。

引き出し位置へのプランジャ５２の移動中、カム表面７２は従動子６８と係合し、従動子６８を軸方向に変位させる。従動子６８の軸方向変位はばね８３を圧縮し、隆起部８４を間隙９０内で軸方向に、リテーナ停止表面８６を越えるように移動させる（図１４、１５、１８、１９）。カム６６はまた、カム表面７２と各構成部品上の係合表面７８とのずれによって従動子６８を回転させ、従動子６８の回転は隆起部８４及び停止表面８６に重なる。上述のように１つ又は複数の隆起部８４が１つ又は複数のラッチ９２と係合することによって、従動子６８の回転を制限できる。これにより、従動子６８をリテーナ７０から連結解除し得る従動子６８の意図しない回転を防止する。コイル５０への給電が停止すると、磁場は生成されなくなり、ばね８３は従動子６８をプランジャ５２に向けて変位させようとし、この運動は、従動子の隆起部８４がリテーナ停止表面８６と係合することによって制限又は防止される。このようにして、ばね８３の力はプランジャ５２から分離され、その他のばね６０はカラー４０を、図２、３に示すようにギヤから係合解除された状態に維持する。コイル５０への電力が失われた場合でさえ、切断アセンブリは、従動子６８がリテーナ７０と確実に係合することによってこの位置を維持してよい。

切断デバイス１１を接続位置に戻すために、従動子６８をリテーナ７０から係合解除する。これを実施するために、コイル５０に再びエネルギ供給して、プランジャ５２をその引き出し位置へと（例えば更に従動子６８の方向に）変位させる磁場を生成できる。これにより従動子６８はばね８３に対して軸方向に変位して更にばね８３を圧縮し、これにより隆起部８４はラッチ９２から軸方向に離れる。従動子６８の軸方向移動はまた、カム表面７２と係合表面７８とのずれによる従動子６８の回転も引き起こし、これにより隆起部８４はラッチ９２を通り越す。従動子６８の回転を支援するために、リテーナの突出部８８はラッチ９２に隣接するランプ９８又は傾斜表面を含んでよく、隆起部８４とランプ９８との係合は、従動子６８を回転させ、隆起部８４をリテーナ７０内の間隙９０に向けて移動させようとする。隆起部８４が間隙９０と周方向に整列し、かつコイル５０にエネルギが供給されていない場合、従動子６８はばね８３の力によってリテーナ７０に対して軸方向に移動でき、これによって従動子６８はプランジャ５２と係合してプランジャ５２を変位させる。そしてプランジャ５２はカラー４０と係合してカラー４０を変位させ、これによってカラーの噛合歯４６がギヤの噛合歯３８と係合し、切断シャフト１６が入力シャフト１２に連結して、出力シャフト１４が駆動される。

従ってリテーナ７０は切断デバイス１１をその切断位置に保持し、従動子６８とリテーナ７０との係合が存在しなくなると、切断デバイス１１はその接続位置へと付勢される。これら両方の位置は、駆動装置への電力が失われて、車両動作の第１のモードと第２のモードとの間での意図しない又は命令されていない変化が阻害又は防止される場合に維持できる。

ここでは磁場生成器に関して説明を行ったが、上述の切断デバイス１１の特徴部分の多くを異なる駆動機構と共に使用することもできる。更にここでは第１のギヤ２４について、出力シャフトのギヤ２６と噛合する歯２７、カラーの噛合歯４６と噛合する噛合歯３８、及び軸受表面２８を有し、かつこれらが全て同一の材料で一体形成されているものとして説明を行ったが、これら構成部品を別個に形成して、所望に応じて接続するか又は独立したまま残すこともできる。更にここではコイル５０について、プランジャ５２を一方向のみに駆動して上述の２つの位置を達成するものとして説明を行ったが、コイル５０又は異なる駆動手段はプランジャ５２を上記両方の位置へと及び上記両方の位置の間でアクティブに駆動することもできる。上述の配置は、構成部品を移動させるためのスイッチとして作用する単動式コイル５０を設けることにより、アセンブリのコスト及び全体のサイズを削減できる。即ちコイル５０に瞬間的にエネルギ供給することによって所望の位置変更を引き起こすことができ、いずれの有意な長さの時間にわたってコイル５０にエネルギ供給する必要はない。更に、プランジャ５２を２つの異なる方向に移動させるために２つのコイルを設ける必要はなくこれによりコストが削減され、またアセンブリ全体のサイズを削減できる。図示したもの等の少なくともいくつかの実装形態では、便利なことに、切断アセンブリは標準的なＰＴＵハウジングに容易に適合させることができ、（直径が大きい軸受並びに／又は入力シャフト及びプランジャ５２を径方向に取り囲むよう配置されたコイル５０により）僅かに大きいカバーを使用することができる。

図２１は、ＰＴＵ１００及び切断デバイス１０２の代替例を示す。このアセンブリの説明及び理解を容易にするために、上述のＰＴＵ１０及び切断デバイス１１におけるものと同様の構成部品に対しては同一の参照番号を付す。図示したように、この実装形態は、切断シャフト１６と共に回転するよう切断シャフト１６に連結されたギヤ１０４を含む。このギヤ１０４は、上述のギヤ２４と同様に形成してよく、出力シャフトのギヤ、噛合歯３８及び軸受表面２８と係合するための歯２７を含んでよく、これによって軸受３０を入力シャフト１２から径方向に離間した状態で支持する。カラー１０６は、ギヤの噛合歯３８に対応する噛合歯４６を含んでよく、対向するばね１０８、１１０はカラー１０６に作用してよい。

第１のばね１０８はカラー１０６をギヤ１０４から離れる方向に付勢し、第２のばね１１０はカラー１０６をギヤ１０４に向けて付勢して、ギヤ１０４と係合させる。第１のばね１０８は、入力シャフト１２と、切断シャフト１６及びギヤ１０４のうちの一方又は両方との間に設けられた環状間隙１１２内に受承してよく、その一端は、噛合歯４６から離間したカラー１０６の表面に作用してよい。第２のばね１１０はハウジング１１４内に保持できる。ハウジング１１４は、カラー１０６の端部と係合する側壁１１８の端部から内側に延伸する第１のフランジ１１６と、第１のフランジ１１６から離間した第２のフランジ１２０とを有してよい。第２のフランジ１２０は側壁１１８から外側に延伸してよく、駆動機構１２２によって係合可能な表面を提供できる。

駆動機構１２２はハウジング１１４を選択的に変位させることができ、これによってカラー１０６をギヤ１０４に対して移動させて、切断デバイス１０２の接続位置及び切断位置を提供できる。第２のばね１１０によってハウジング１１４がカラー１０６の方向に付勢されると、カラー１０６はギヤ１０４と係合し、切断デバイス１０２は、出力シャフト１４が回転駆動される接続状態となる。駆動機構１２２が、第２のばね１１０の力に対してかつカラー１０６から離れるようにハウジング１１４を変位させる場合、第１のばね１０８はギヤ１０４から離れるようにカラー１０６を変位させ、そして切断デバイス１０２は、出力シャフト１４が回転駆動されていない切断状態となる。

駆動機構１２２はいずれの所望の機構を含んでよい。図示したようにカム１２４及び従動子１２６が設けられ、これらは上述のカム６６及び従動子６８と同様の機能を有してよい。モータ１３０によって駆動されるウォームギヤ１２８又はいずれの他のデバイスによって、カム１２４を回転させてよい。また、カム１２４を上述のように軸方向に移動することによって、従動子１２６を軸方向に移動させ、回転させることができる。第２のフランジ１２０に向かう従動子１２６の軸方向移動はハウジング１１４を第２のばね１１０に対して変位させ、切断デバイス１０２をその切断位置へと移動させることができる。この切断位置は、上述のリテーナ７０のような適切なロック若しくは保持機構によって保持でき、又はウォームギヤを駆動するモータが給電／起動されていない場合であっても、単にウォームギヤによってカム及び従動子を所定の位置に保持できる。上述の実装形態においてと同様に、切断デバイス１０２の接続位置は、（第２のばね１１０の移動が可能であるように従動子１２６が位置決めされている場合は）第２のばね１１０の力、又は必要に応じてその他の手段によって維持できる。切断デバイス１０２の機能は切断デバイス１１と同一又は同様であるため、これに関する説明はここでは繰り返さない。

特に上述の実例に関して本開示を図示及び説明してきたが、これら実例は、単に本開示を実施するための最良の態様を示すものである。後出の請求項において定義されるような本開示の精神及び範囲から逸脱することなく本開示を実施するにあたって、本明細書に記載の本開示の実例に対して様々な代替例を用いてよいことを、当業者は理解するべきである。例えば、図示及び説明はここではＰＴＵに関して行われているが、この切断デバイスの複数の特徴部分は、サイドシャフトタイプ又はその他の車両のドライブライン構成部品等のために、他の切断デバイスにおいて別個に又は様々な組み合わせで使用してよい。更なる非限定的な例として、接続用特徴部分（例えば噛合クラッチ歯）の部分及び／又は軸受表面の部分を含むギヤを、ＰＴＵ以外の構成部品のための切断デバイスに使用してよい。同様に、カム−カム従動子−リテーナの配置を、ＰＴＵ以外のデバイスに用いることができる。後続の請求項によって本開示の範囲を定義すること、そして上記範囲によって、これらの請求項の範囲内の方法及び装置並びにその均等物を包含することが意図されている。本開示の上記説明は、本明細書に記載の要素の全ての新規の自明でない組み合わせを含むものとして理解されるべきであり、また請求項は、本出願又は後願において、これらの要素のいずれの新規の自明でない組み合わせに対して提示されるものであり得る。更に、上述の実例は例示であり、いずれの単一の特徴又は要素も、本出願又は後願において請求され得る全ての可能な組み合わせにとって本質的なものではない。

請求項で使用される全ての用語は、本明細書でそうでないことが明示されていない限り、その最も広い合理的解釈及び当業者が通常理解する意味を提供することを意図したものである。特に「ある（ａ）」、「その／上記（ｔｈｅ）」等の単数を表す冠詞は、請求項にそうでないことを示す明らかな限定が記述されていない限り、指示要素のうちの１つ又は複数を指定するものとして理解されるべきものである。用語「シャフト（ｓｈａｆｔ）」は、管状又は中実である概ね円筒形の構成部品等の、いずれの特定の構造を適用することを意図したものではない。「シャフト」は他の形状を有してよく、厚さ又は幅等より長さが大きい必要はない。

本開示の形態は現時点で好ましい実施形態を構成しているが、これら以外の多数の形態も可能である。本明細書では、本開示の可能な均等物又は派生物の全てに言及することは意図されていない。本明細書で使用される用語は限定のためのものではなく、単なる説明のためのものであること、及び本発明の精神又は範囲から逸脱することなく様々な変更を実施してよいことを理解されたい。

１１ 切断デバイス
１２ 入力シャフト
１４ 出力シャフト
１６ 切断シャフト
１８ 接続用特徴部分
１９ 軸
２０ アクチュエータ
２４ 第１のギヤ
２６ 第２のギヤ、出力シャフトギヤ
２７ 第１のギヤの歯
２８ 軸受表面
２９ 第２のギヤの歯
３０ 軸受
３８ 第１のギヤの噛合歯
４０ カラー
４６ カラーの噛合歯
５０ コイル
５２ プランジャ
６４ 保持用特徴部分
６６ カム
６８ 従動子
７２ カム表面
７８ 係合表面
８６ 停止表面
１０４ 切断シャフトギヤ

Claims (17)

1. ドライブライン構成部品のための切断アセンブリであって：
   軸の周りで回転する入力シャフト；
   前記入力シャフトによって選択的に回転させられる切断シャフト；
   前記切断シャフトと共に回転するために前記切断シャフトに連結された第１のギヤ；
   出力シャフト；
   前記切断シャフトが回転した場合に前記出力シャフトが回転するよう、前記出力シャフト及び前記第１のギヤに連結された、第２のギヤ；並びに
   前記入力シャフトと前記切断シャフトとが共回転するよう連結される係合位置と、前記入力シャフトが前記切断シャフトに対して回転する係合解除位置との間で可動である、接続用特徴部分
   を備え、
   前記接続用特徴部分は、前記ギヤと共に回転するように前記ギヤによって支持された第１の部分と、前記入力シャフトと共に回転するよう前記入力シャフトによって支持された、前記第１の部分に対して可動である第２の部分とを含む、切断アセンブリ。
2. 前記接続用特徴部分の前記第１の部分は、前記第１のギヤに形成された噛合歯を含み、
   前記接続用特徴部分の前記第２の部分は、前記入力シャフトと前記切断シャフトとを連結する噛合クラッチを提供する、前記噛合歯に対応する噛合歯を有するカラーを含み、
   前記第１のギヤは、前記第２のギヤの歯と噛合する歯を含み、
   前記第１のギヤの前記噛合歯は、前記歯に対して軸方向に離間して対面する、請求項１に記載の切断アセンブリ。
3. 前記第１のギヤはまた、前記切断シャフトを回転させるための軸首となる軸受のための軸受表面を備え、
   前記軸受表面は、前記入力シャフトから径方向に離間しており、
   前記接続用特徴部分の前記第１の部分の少なくとも一部分は、前記軸受表面と前記入力シャフトとの間に径方向に配置される、請求項１に記載の切断アセンブリ。
4. 前記接続用特徴部分の前記第２の部分の少なくとも一部分は、前記入力シャフトと前記軸受表面との間に径方向に受承される、請求項３に記載の切断アセンブリ。
5. 車両用のドライブライン構成部品であって：
   軸の周りで回転する入力シャフト；
   前記入力シャフトによって選択的に回転させられる切断シャフト；
   前記切断シャフトが回転した場合に回転するよう前記切断シャフトに連結された、出力シャフト；
   前記入力シャフトと前記切断シャフトとを選択的に連結して前記出力シャフトを選択的に回転させる、切断デバイス
   を備え、
   前記切断デバイスは、前記入力シャフトと前記切断シャフトとが連結されている係合位置と、前記入力シャフトが前記切断シャフトに対して回転する係合解除位置との間で可動である、接続用特徴部分を含み、
   前記切断デバイスは、前記係合位置及び前記係合解除位置のうちの少なくとも一方からもう一方の前記係合位置又は前記係合解除位置へと前記接続用特徴部分を移動させるアクチュエータを含み、
   前記切断デバイスは、前記係合位置又は前記係合解除位置のうちの少なくとも一方に前記接続用特徴部分を着脱可能に保持する、保持用特徴部分を含む、ドライブライン構成部品。
6. 前記アクチュエータは、駆動装置、前記駆動装置によって駆動されるカム、前記カムの少なくともある程度の移動に応答する従動子を含み、
   前記保持用特徴部分は、前記従動子の移動を少なくとも阻害して前記接続用特徴部分を前記係合位置又は前記係合解除位置に保持するために、前記従動子に選択的に係合する、請求項５に記載のドライブライン構成部品。
7. ａ）前記保持用特徴部分が前記従動子と係合した場合に前記接続用特徴部分が前記係合解除位置へと移動できるよう、前記従動子を前記カムに向かって付勢し、かつ前記接続用特徴部分を前記係合位置へと付勢するために前記従動子に作用する、付勢部材；及び
   ｂ）前記保持用特徴部分が前記従動子と係合した場合に前記第２の付勢部材が前記接続用特徴部分を前記係合解除位置へと移動させるよう、変形しながら前記接続用特徴部分を前記係合解除位置へと付勢するために前記接続用特徴部分の少なくとも一部に作用する、第２の付勢部材
   のうちの少なくとも１つも含む、請求項６に記載のドライブライン構成部品。
8. 前記保持用特徴部分は停止表面を含み、
   前記従動子は、前記カムの方向への前記従動子の運動を制限するために、前記従動子の少なくとも１つの位置において前記停止表面と係合する、少なくとも１つの保持用特徴部分を含む、請求項６に記載のドライブライン構成部品。
9. 前記カムは、軸方向に変化するカム表面を含み
   前記従動子は、前記従動子の方向への前記カムの軸方向移動によって前記従動子が軸方向に変位され回転させられるように、前記カムの前記カム表面に対してずれている、軸方向に変化するカム表面を含む、請求項６に記載のドライブライン構成部品。
10. 前記保持用特徴部分は停止表面を含み、
    前記従動子は保持用特徴部分を含み、
    前記保持用特徴部分は、前記接続用特徴部分が前記係合解除位置にある場合に前記停止表面と重なり、
    前記保持用特徴部分は、前記接続用特徴部分が前記係合位置にある場合、前記停止表面に対して整列せずに回転し、前記停止表面と重ならない、請求項９に記載のドライブライン構成部品。
11. 前記駆動装置は、エネルギ供給された場合に磁場を生成するコイルと、生成された前記磁場によって少なくとも一方向に駆動されるプランジャとを含み、
    前記接続用特徴部分は、前記切断シャフトによって支持される第１の部分と、前記入力シャフトによって支持される第２の部分とを含み、
    前記接続用特徴部分の前記第２の部分は、前記接続用特徴部分を前記係合位置へと移動させるために、前記プランジャによって前記第１の部分に対して可動である、請求項６に記載のドライブライン構成部品。
12. 前記コイルにエネルギ供給すると、前記プランジャは第１の方向に移動することにより、前記係合位置から前記係合解除位置への前記接続用特徴部分の移動が引き起こされ、
    前記コイルにエネルギ供給すると、前記プランジャは前記第１の方向に移動することにより、前記係合解除位置から前記係合位置への前記接続用特徴部分の移動が引き起こされる、請求項１１に記載のドライブライン構成部品。
13. 前記接続用特徴部分は、前記切断シャフトと共に回転する第１の部分と、前記入力シャフトと共に回転する第２の部分とを含み、
    前記駆動装置は、第１の方向に駆動されると前記係合位置から前記係合解除位置への前記接続用特徴部分の移動を引き起こすプランジャを含み、
    前記プランジャは、前記第１の方向に駆動されると、前記係合解除位置から前記係合位置への前記接続用特徴部分の移動を引き起こす、請求項６に記載のドライブライン構成部品。
14. 前記接続用特徴部分は、前記アクチュエータによって前記係合解除位置へと駆動され、前記保持用特徴部分によって前記係合解除位置に着脱可能に保持され、
    前記接続用特徴部分は、前記係合位置へと付勢され、これにより前記接続用特徴部分は、前記アクチュエータによって印加される比較的強い力が存在しなくても、前記係合位置に保持される、請求項５に記載のドライブライン構成部品。
15. ドライブライン構成部品のための切断デバイスであって、
    軸の周りで回転する入力シャフト；
    前記入力シャフトによって選択的に回転させられる切断シャフト；
    出力シャフト；
    前記出力シャフトに連結された出力シャフトギヤ；
    前記切断シャフトが回転した場合に前記出力シャフトが回転するよう、前記切断シャフト及び前記出力シャフトギヤに連結された、切断シャフトギヤ
    を備え、
    前記切断シャフトギヤは、前記切断シャフトを回転させるための軸首となる軸受のための軸受表面を備える、切断デバイス。
16. 前記軸受表面は、前記入力シャフトから径方向に離間しており、
    前記軸受は、前記軸受表面と前記入力シャフトとの間に受承されない、請求項１５に記載の切断デバイス。
17. 前記入力シャフトと前記切断シャフトとが共回転するよう連結される係合位置と、前記入力シャフトが前記切断シャフトに対して回転する係合解除位置との間で可動である、接続用特徴部分も備え、
    前記接続用特徴部分は、前記ギヤと共に回転するように前記ギヤによって支持された第１の部分と、前記入力シャフトと共に回転するよう前記入力シャフトによって支持された、前記第１の部分に対して可動である第２の部分とを含み、
    前記接続用特徴部分の前記第２の部分の少なくとも一部分は、前記入力シャフトと前記軸受表面との間に径方向に受承される、請求項１５に記載の切断デバイス。

Images