JP2020519818A - 差動センサ装置および使用方法 - Google Patents

Abstract

車軸アセンブリは、差動ケースと、差動ケースの中に配置される内側面および外側面を有するサイドギアと、を備える。サイドギアの外側面が第１の複数のロッキング歯を画定する。ロッキングギアが内側面および外側面を有し、内側面が、第１の複数のロッキング歯と選択的に係合される第２の複数のロッキング歯を含む。付勢部材がサイドギアとロッキングギアとの間で軸方向に配置される。電磁石コイルがロッキングギアに隣接して配置される。第１の誘導センサがロッキングギアの位置を感知する。

Description

［関連出願］ 本出願は、２０１７年５月９日に出願された米国特許仮出願第６２／５０３，６６７号の利益を主張し、この内容は参照によって本明細書に完全に組み込むものとする。

本開示は、車軸アセンブリおよびトルク伝達センサ装置に関する。車両のドライブトレインにおける車軸アセンブリは、差動装置を用いてトルクを動力源から車両車輪に伝達することで知られる。差動装置は、車両をターンして運転するときに外側駆動輪を内側駆動輪よりも速い速度で回転させることができ、差動装置は、接続された車両車輪の間に動力を分配する。

リミテッドスリップディファレンシャル装置またはロッキングディファレンシャル装置を利用して、優れたトラクションを有する車両に、より強い駆動力をもたらすことができる。差動装置の回転部品および非回転部品、ならびにそれらによって作り出される摩耗により、差動装置のロッキングギアの確実な位置決めは困難である。

従来の設計の課題および欠点を鑑みて、本開示はコストを下げ、軽量化し、複雑さを軽減した非接触型のセンサ装置を提供する。

本開示は、差動ケースを含む車軸アセンブリを提供する。内側面および外側面を有するサイドギアが差動ケースの中に配置される。サイドギアの外側面が第１の複数のロッキング歯を画定する。車軸アセンブリはさらに、内側面および外側面を有するロッキングギアを備え、内側面が第２の複数のロッキング歯を含む。ロッキングギアの第２の複数のロッキング歯は、サイドギアの第１の複数のロッキング歯と選択的に係合される。さらに、付勢部材が、サイドギアとロッキングギアとの間に軸方向に配置される。車軸アセンブリはさらに、ロッキングギアに隣接して配置される電磁石コイルと、ロッキングギアの位置を感知する第１の誘導センサと、を備える。

添付図面は本明細書の一部として明細書に組み込まれる。本明細書に記載される図面は、本開示の主題の実施形態を示し、本開示の選択された原理および教示を示すが、本開示のあらゆる可能な実装を示してはいない。図面は、決して本開示の範囲を限定することを意図するものではない。

本開示の主題の一実施形態に係る差動機構の一部の断面を示す。

図１に係るアンロック状態にある差動機構の一部の断面を示す。

図１に係るロック状態にある差動機構の一部の断面を示す。

本開示の主題の一実施形態に係る車軸アセンブリの一部を示す。

図１に係る差動機構の一部を示す。

本開示の主題の一実施形態に係る横断センサを有する差動機構の一部の断面を示す。

本発明は、それと反対に明白に指定した場合を除いて、様々な代替的な向きおよび段階の順序を想定してもよいことを理解されたい。添付図面に示され、以下の明細書に記載される特定の装置、アセンブリ、システムおよび方法は、本明細書に定義される発明概念の単なる例示的な実施形態であることをさらに理解されたい。したがって、開示された様々な実施形態に関する特定の寸法、方向、または他の物理的特性は、明示的に別段の定めがある場合を除き、限定的なものとして考えてはならない。また、開示された様々な実施形態に関する特定の寸法、方向、または他の物理的特性が存在しない可能性もあるが、本明細書に記載される様々な実施形態における類似の要素は、一般に本出願のセクション中の同一の参照番号で表すことができる。

ロッキングディファレンシャルは、自動車用品、航空宇宙用装置、工業用自動化装置など様々な業界全般にわたって様々な用途で、および計測用途で使用される。一実施形態では、本明細書に開示される主題は、全輪駆動車両の運転で使用することができる。

図４で示されるように、一実施形態では、車軸アセンブリ１は差動キャリア１０を含むことができる。一実施形態では、差動キャリア１０は一体型の金属製ハウジングであってもよい。差動キャリア１０は、外面１２および内面１４を含む。差動キャリアの内面１４は中空内部１６を画定する。差動キャリア１０はさらに、第１の車軸フランジ２０および第２の車軸フランジ２２を含む。第１の車軸フランジ２０および第２の車軸フランジ２２は、差動キャリア１０に接して互いに向かい合って配置される。車軸管（図示せず）は、車軸ハーフシャフト（図示せず）を収容するために第１の車軸フランジ２０および第２の車軸フランジ２２と連結することができる。

差動キャリア１０は、差動キャリアが配置される車両の構造部材（図示せず）と連結される。差動キャリア１０は適切な位置に固定され、回転しない。

図１〜図４で示されるように、車軸アセンブリ１は、差動ケース２４を含む差動機構を備え、差動ケース２４は差動キャリアの中空内部１６の中に配置される。差動ケース２４は、回転するために一組のベアリング（図示せず）を介して差動キャリア１０の中に取り付けられる。差動ケースの第１のフランジ２６および第２のフランジ２８は、第１の差動ベアリングブロック３０および第２の差動ベアリングブロック３２の中に配置することができる。第１のベアリングストラップ３４および第２のベアリングストラップ３６は、差動ケースの第１のフランジ２６および第２のフランジ２８上に配置することができる。第１のベアリングストラップ３４および第２のベアリングストラップ３６は、例えば機械的締結具３８によって第１の差動ベアリングブロック３０および第２の差動ベアリングブロック３２に接続される。図４で示されるように、機械的締結具３８は、第１のベアリングストラップ３４および第２のベアリングストラップ３６を通り抜け、第１の差動ベアリングブロック３０および第２の差動ベアリングブロック３２に延在するボルトを含んでもよい。

図４で示されるように、リングギア４０は差動ケース２４と連結することができる。一実施形態では、リングギア４０は差動ケース２４と一体的に形成されてもよい。別の実施形態では、図１および図４で示されるように、差動ケース２４はリングギアフランジ４２を含むことができる。リングギアフランジ４２は複数の締結具開口部（図示せず）を画定することができ、複数の締結具開口部は、リングギアフランジの周りで円周方向に配置され、リングギアフランジを貫通して形成される。ボルトなどの機械的締結具４４は、複数の締結具開口部を貫通し、リングギア４０の第１の側面に配置されて、差動ケース２４とリングギア４０とを連結することができる。

リングギア４０は、リングギア４０の第２の側面４８に複数の歯（図示せず）を含む。リングギア歯は、第２の側面４８の周りで円周方向に連続的に延在する。リングギア歯は、ピニオンギアの一連の歯（図示せず）と噛み合う。ピニオンギアはドライブシャフト（図示せず）と連結される。ドライブシャフトは、トランスミッション、エンジン、および／またはトランスファーケースなどの回転力源からトルクを受ける。

図１で示されるように、一実施形態では、ピニオンシャフト５０が差動ケース２４の中に配置される。一実施形態では、追加のピニオンシャフト５０Ａは、ピニオンシャフト５０に対して９０度で、ピニオンシャフトを横断して配置することができる。ピニオンシャフト５０、５０Ａはスパイダーシャフトとも呼ぶことができる。ピニオンシャフト５０は差動ケース２４に接続される。一実施形態では、ピニオンシャフト５０は、差動ケース２４に固定されるように差動ケース２４内に延在することができる。したがって、ピニオンシャフト５０は差動ケース２４と共に回転する。

第１の差動ピニオンギア５２はピニオンシャフト５０の一端に配置され、第２の差動ピニオンギア５４はピニオンシャフト５０の他端に配置される。第１の差動ピニオンギア５２および第２の差動ピニオンギア５４の各々は、第１の差動ピニオンギア５２および第２の差動ピニオンギア５４の周りで円周方向に延在する複数の歯５６、５８を含む。上記のように、追加のピニオンシャフト５０Ａが設けられる場合、追加の差動ピニオンを追加のピニオンシャフトに配置してもよい。図１で示されるように、第３の差動ピニオンギア５２Ａは、追加のピニオンシャフト５０Ａに配置される。

第１の差動ピニオンギア５２および第２の差動ピニオンギア５４の歯５６、５８は、第１のディファレンシャルサイドギア６４および第２のディファレンシャルサイドギア６６の歯６０、６２と噛み合う。ディファレンシャルサイドギア歯６０、６２は、第１のディファレンシャルサイドギア６４および第２のディファレンシャルサイドギア６６の周りで円周方向に延在する。

第１のディファレンシャルサイドギア６４および第２のディファレンシャルサイドギア６６はそれぞれ、中空内部部分６８、７０を含む。中空内部部分６８、７０の各々は、径方向に延在するスプライン７２、７４を含むことができる。第１のディファレンシャルサイドギア６４のスプライン７２は、第１の車軸ハーフシャフト（図示せず）のスプラインと係合して回転をシャフトに伝達することができる。第２のディファレンシャルサイドギア６６のスプライン７４は、第２の車軸ハーフシャフト（図示せず）のスプラインと係合して回転をシャフトに伝達することができる。第１の車軸ハーフシャフトおよび第２の車軸ハーフシャフトは、差動ケース２４から延在し、差動キャリアの第１の車軸フランジ２０および第２の車軸フランジ２２を通って車輪端部（図示せず）まで延在する。

図１〜図３、および図５で示されるように、第２のディファレンシャルサイドギア６６は、軸方向外側面７８に配置される一連のロッキング歯７６を含むことができる。一実施形態では、ロッキング歯７６は、第２のディファレンシャルサイドギア６６と一体的に形成される。ロッキング歯７６は軸方向外側面７８の周りで円周方向に延在する。

図１〜図５で示されるように、アクチュエータアセンブリ８０は、差動ケースの第２のフランジ２８に取り付けることができる。アクチュエータアセンブリ８０は、差動キャリア１０に対する回転方向に反して固定されるように差動キャリア１０と連結される。一実施形態では、アクチュエータアセンブリ８０は、少なくとも１つの径方向延在ピン８２を含む。径方向延在ピン８２は、差動キャリア１０に固定的に接続される穴付きフランジ８４の中に受け入れられる。穴付きフランジ８４の中に径方向延在ピン８２を受け入れることによって、アクチュエータアセンブリ８０は差動ケース２４と共に回転しなくなる。

一実施形態では、アクチュエータアセンブリ８０はソレノイドアクチュエータを含む。アクチュエータアセンブリ８０は、ハウジング８８と、電磁石コイル９０と、アーマチュア９２とを含むことができる。一実施形態において、ハウジング８８は、ハウジング８８の内径がスリーブ８９と連結するような環状の形状を有することができる。スリーブ８９は、スリーブ８９が差動ケース２４に対して回転できるように、差動ケースのフランジ２８と連結することができる。

電磁石コイル９０は、樹脂の中で成形、または固めることができ、ハウジング８８の中に配置することができる。電磁石コイル９０は中空内部を含むリング形状を有することができる。電磁石コイル９０は、電磁石コイル９０に選択的に電気を供給することができるバッテリなどの動力源（図示せず）と電気的に接続するが、これに限定されない。動力源はさらに、いつ電気を電磁石コイル９０に供給するかを決定するコントローラ（図示せず）と接続することができる。一実施形態では、コントローラはアクチュエータハウジング８８の内側部に取り付けることができる。別の実施形態では、コントローラはアクチュエータハウジング８８の径方向外面に取り付けることができる。さらに別の実施形態では、コントローラは、アクチュエータハウジング８８の外側面に取り付けることができる。

図１〜図３を参照すると、一実施形態では、アーマチュア９２は、電磁石コイル９０から径方向内側に配置される全体的に中空な円筒を含むことができる。幾つかの実施形態では、アーマチュア９２の少なくとも一部は、電磁石コイル９０で連続的に径方向に囲まれる。アーマチュア９２は強磁性体材料を含む。 環状スペーサ９４は、アーマチュア９２に軸方向に隣接してアーマチュアの内側側面に配置される。環状スペーサ９４は高分子材料から成ってもよい。

電気が電磁石コイル９０に適用されると、電磁石コイル９０は、ハウジング８８およびアーマチュア９２を通って延伸する磁束を生成する。磁束はアーマチュア９２に延伸し、アーマチュア９２を軸方向に移動させる。一実施形態では、アーマチュア９２は回転しない。

一実施形態では、図１〜図３で示されるように、センサプレート１２４は、スペーサ９４の内側側面に軸方向に隣接して配置することができる。センサプレート１２４はさらに、スペーサ９４の周りで少なくとも部分的に径方向に配置することができる。一実施形態では、センサプレート１２４はロッキングギア９６の複数の脚部１００に隣接する。図５で示されるように、ロッキングギアの脚部１００は、ロッキングギア９６の全体的に円盤状の本体部１０２から軸方向外側に延在する。脚部１００は、本体部１０２の軸方向外側側面１０４に配置される。ロッキングギア本体部１０２は径方向外面１０６を含む。脚部１００の最も外側の径方向外面は、外面１０６と、脚部１００の最も外側の径方向外面とが同じ外径を有するように、外面１０６から延在することができる。

一実施形態では、脚部１００は、同じ長さの円弧によって互いに分離されるように、円周方向に配置することができる。脚部１００は、本体部１０２からその端部に向かって先細りしてよい。一実施形態では、ロッキングギア本体部１０２は、その全体を差動ケース２４の中に配置することができる。ロッキングギアの脚部１００は、そのほとんどを差動ケース２４の中に配置することができる。ただし、脚部１００の端部は、各脚部１００専用の差動ケース開口部１０８を通って軸方向に延在する。脚部１００の端部は差動ケース２４の外側に延在して、アーマチュア９２、スペーサ９４、またはセンサプレート９８に接触する。

複数の歯１１２は、ロッキングギア本体部１０２の軸方向内側側面１１０に配置される。歯１１２は、ロッキングギア本体部の内側側面１１０の周りで円周方向に延在する。ロッキングギア歯１１２は、第２のディファレンシャルサイドギアのロッキング歯７６を補完し、かつそのロッキング歯と選択的に噛み合う。

一実施形態では、ロッキングギア９６は、ロッキングギアの内側面に配置される環状溝１１８を画定する。ロッキングギアの環状溝１１８は、第２のディファレンシャルサイドギア６６の軸方向外側面７８の溝１２１と軸方向に並ぶことができる。付勢部材１２２は、ロッキングギアの環状溝１１８および第２のディファレンシャルサイドギアの溝１２１の中に少なくとも部分的に配置することができる。アクチュエータアセンブリ８０が非係合位置にあるとき、付勢部材１２２は、ロッキングギア９６を第２のディファレンシャルサイドギア６６から離して軸方向に偏向させる。付勢部材１２２は、ばね、複数のばね、１つまたは複数の皿型ワッシャー、もしくは１つまたは複数の波形ばねであってもよいが、これらに限定されない。

ロッキングギア９６が差動ケース２４の中に配置されると、ロッキングギア９６は差動ケース２４と共に回転することが理解できる。ロッキングギア９６は、一体型および単一で、金属など頑丈な材料から一体形成されるのが好ましい。ロッキングギア９６は導体材料から構成することができる。

一実施形態では、図１〜図３で示されるように、センサプレート１２４はロッキングギア９６と連結することができる。センサプレート１２４は、全体的に円盤状の形状を含み、径方向内面１２６と、径方向外面１２８と、軸方向内側面１３０と、軸方向外側面１３２とを有することができる。軸方向内側面１３０および軸方向外側面１３２は互いに平行であってもよく、互いに等間隔で配置されてもよい。図１〜図３で示される実施形態では、軸方向内側面１３０および軸方向外側面１３２は、軸方向内側面と軸方向外側面との間の実質的に一定のセンサプレート１２４の厚さを画定する。センサプレート１２４は、その軸方向寸法よりもかなり大きい径方向寸法を有することができる。つまり、センサプレート１２４の厚さは、径方向内面１２６と径方向外面１２８との間の距離よりもかなり薄くできる。

図１〜図３で示されるように、センサプレート１２４は、軸方向内側面１３０に対して軸方向に延在する、または軸方向内側面を横断するタブ１３４を含むことができる。タブ１３４の径方向内面は、センサプレートの径方向内面１２６と接触してもよい。タブ１３４は、径方向内面１２６の外周で互いに一定の間隔で配置することができる。一実施形態では、タブ１３４の一部は、ロッキングギア９６によって画定される径方向延在環状溝１３５の中に配置されてセンサプレート１２４をロッキングギア９６に摩擦係止することができる。一実施形態では、径方向延在環状溝１３５は、ロッキングギア脚部１００の径方向内側に配置することができる。

センサプレート１２４の少なくとも一部が差動ケース２４の実質的に外側に配置される。ただし、センサプレートのタブ１３４は、差動ケース２４の中に延在することができる。より詳細には、タブ１３４は、少なくとも部分的に差動ケース開口部１０８を通って延在することができる。別の実施形態（図示せず）では、センサプレート１２４は、機械的締結具など他の手段でロッキングギア９６と連結することができるが、機械的締結具に限定されない。したがって、幾つかの実施形態では、アーマチュア９２または環状スペーサ９４はセンサプレート１２４に直接接触することはできないが、代わりにアーマチュア９２または環状スペーサ９４はロッキングギア９６に直接接触することができる。

一実施形態では、センサプレート１２４の本体部１３６は実質的な連続平面を含むことができる。別の実施形態では、図５で示されるように、センサプレート本体部１３６は、センサプレート本体部を通って軸方向に延在する１つまたは複数の開口部を有することができる。この開口部によって、空気および潤滑剤などの流体は差動キャリア１０の中に流れることができる。一実施形態（図示せず）では、センサプレート１２４は、小径を有する複数の開口部を含むことができるが、それに対し比較的大きい径を備える開口部をほとんど有さない。センサプレート１２４はロッキングギア９６と連結され、ロッキングギア９６と軸方向に移動、およびロッキングギアと共に回転する。さらに、センサプレート１２４は導体材料を含むことができる。

アクチュエータアセンブリのハウジング８８は、内側面１３８と、外側面１４０と、径方向外面１４２とを含む。径方向外面１４２は曲線から成ってもよく、リング形状のハウジング８８の実質的に一定の外径を画定することができる。内側面１３８および外側面１４０は、内側面と外側面との間に実質的に一定の距離、または厚さを画定する。内側面１３８および外側面１４０は、互いに実質的に平行である。内側面１３８および外側面１４０は、差動ケース２４の回転軸１４４と実質的に横断して延在することができる。

同様に、センサプレート１２４の内側面１３０および外側面１３２は、差動ケース２４の回転軸１４４と実質的に横断して延在することができる。センサプレート１２４の内側面１３０および外側面１３２は、ハウジング８８の内側面１３８および外側面１４０に対して実質的に平行である。

一実施形態では、センサ１４８はハウジング８８の内側面１３８に配置することができる。別の実施形態では、センサ１４８はハウジング８８の内側面１３８における凹みに配置することができる。センサ１４８は内側面１３８に沿って径方向にどこにでも配置することができる。一実施形態では、センサ１４８は内側面１３８の径方向外側部分の近くに配置される。一実施形態では、１つ以上のセンサ１４８は内側面１３８の１つ以上の径方向位置に配置することができる。別の実施形態では、センサ１４８は内側面１３８に配置されるリングを含むことができる。

さらに別の実施形態では、図６で示されるように、センサ１４８はセンサプレート１２４を横断して配置することができる。例えば、センサ１４８はセンサプレート１２４から径方向外側に配置することができる。本実施形態では、センサ１４８は、センサプレート１２４の径方向外面１２８から一定距離で固定される。

横断センサ１４８は、本明細書で記載されるものと本質的に同じように機能する。一実施形態では、センサプレートの径方向外面１２８によって覆われる割合を横断センサ１４８が感知することによって、結果、マイクロコントローラは、その覆われた割合に基づいてセンサプレート１２４の位置を決定することができる。

さらに別の実施形態では、図６で示されるように、第１の横断センサ１４８はセンサプレート１２４の径方向上方に配置することができ、第２の横断センサ１４８Ａは、センサプレート１２４の径方向下方に配置することができる。

「ａｂｏｖｅ（上方）」および「ｂｅｌｏｗ（下方）」とは、第１の横断センサおよび第２の横断センサが互いに向かい合って径方向に固定されることを意味する。

別の実施形態（図示せず）では、第１のセンサ１４８は、センサプレートの内側面１３０に軸方向に隣接して配置することができ、第２のセンサ１４８はセンサプレートの外側面１３２に軸方向に隣接して配置することができる。したがって、第１のセンサ１４８および第２のセンサ１４８は、センサプレート１２４の両側に配置され、第１のセンサ１４８はセンサプレートの内側面１３０と向き合い、第２のセンサ１４８はセンサプレートの外側面１３２と向き合う。第２のセンサ１４８は第１のセンサと径方向に並ぶことができる。つまり、第１のセンサ１４８および第２のセンサ１４８は、差動回転軸１４４から同じ距離に配置してもよい。本実施形態では、第１のセンサ１４８および第２のセンサ１４８からのデータは、コントローラのマイクロプロセッサによって同時にまたは別々のいずれかで利用され得る。これらのデータが別々に利用される場合、これらのデータは比較されて、センサプレート１２４の位置のダブルチェックの機能が果たされる。これらのデータが同時に利用される場合、これらのデータは、センサプレート１２４と、第１のセンサ１４８および第２のセンサ１４８との間の距離のあらゆる変動を検出するために利用され得る。

上記のあらゆる実施形態では、センサ１４８は、誘導コイル１４９を含む誘導センサになり得る。センサの誘導コイル１４９は、（内側面が非導電である場合）１本のボビン巻きワイヤ、プリント回路基板（ＰＣＢ）のらせん状配線、または金属の印刷トレースを含むことができるが、これらに限定されない。一実施形態では、誘導コイル１４９は、実質的に平面的および実質的に剛性であってもよい。別の実施形態では、誘導コイル１４９は可撓性、非平面および／または曲線であってもよい。

幾つかの実施形態では、平面的および剛性である誘導コイル１４９は、基板に嵌め込む、または配置することができる。基板は、ハウジング８８、またはセンサ１４８が嵌め込まれるハウジング８８に取り付けられる材料になり得る。

幾つかの実施形態では、可撓性があり、非平面および曲線の誘導コイル１４９は、同様に基板に嵌め込む、または配置することができる。基板は、曲面に適合可能である可撓性材料であってもよい。一実施形態では、基板は可撓性の回路基板であってもよい。あるいは、誘導コイル１４９は、全体的にまたは部分的に曲線であるように湾曲または屈曲してもよい。次いで、誘導コイル１４９は、差動ケース２４または差動キャリア１０、もしくはそれらのいずれにも接続される構造体など、曲線形状に配置することができる。

様々な種類のセンサ１４８を使用することができる。幾つかの実行可能なセンサ１４８の概要は以下の通りであるが、これらの装置は、下記のこうした実際のセンサ１４８または動作に限定されない。

一実施形態では、センサ１４８は２線式センサであってもよい。電圧をセンサ１４８に供給し（例えば、およそ４ボルトから９ボルト）、消費電流が決定される。電流は、本システムの状態に応じて、例えば７ミリアンペアまたは１４ミリアンペアのいずれかでよい。例えば、一方の電流は差動機構のロック状態と関連付けることができ、もう一方の電流は差動機構のアンロック状態と関連付けることができる。

別の実施形態では、センサ１４８は３線式センサであってもよい。本実施形態は、およそ２５０ヘルツの一定の周波数信号を出力することができるが、別の周波数を利用することもできる。信号のデューティサイクルは、センサプレート１２４またはロッキングギア９６の位置によって変わる。信号はセンサプレート１２４またはロッキングギア９６の位置に対して連続的になり得るか、または、信号はセンサプレート１２４またはロッキングギア９６の特定の位置に基づいて固定値になり得るか、のいずれかである。例えば、センサプレート１２４またはロッキングギア９６がセンサ１４８に最も近くなると、信号は１０％になる場合があり、センサプレート１２４またはロッキングギア９６がセンサ１４８から最も遠くなると、信号は９０％になる場合がある。さらに、センサに最も近い位置と、センサから最も遠い位置との間のあらゆる特定位置に信号率を一定にできる。本センサ１４８のさらに別の実施形態では、センサに最も近い位置（アンロック）において特定量で、およびセンサから最も遠い位置（ロック）において異なる特定量で、他の信号を用いずに信号を一定にできる。

別の実施形態では、デジタル直列信号を利用することができる。例として、信号は、例えば所定のボーレート（例えば、例として９６００ボー）で出力される万能非同期受信機送信機（ＵＡＲＴ）型、またはＬＩＮ（ローカルインターコネクトネットワーク）バスなどであってもよい。

誘導コイル１４９は、導体材料が近くにあるとき高周波の交番磁界を生成する。高周波の交番磁界によって渦電流が導体材料の中に形成される。渦電流は、誘導コイル１４９の中の界に逆磁界を作り出す。誘導コイル１４９の渦電流の振幅は、導体材料の渦電流の距離に比例する。したがって、センサ１４８の中の測定された渦電流に基づいてセンサ１４８から導体材料までの距離の関係を知ることができる。この関係は、センサ１４８と連結されるマイクロコントローラ（図示せず）によって決定することができる。マイクロコントローラは、アクチュエータアセンブリのハウジング８８に、またはその中に配置されるのが好ましい。

一実施形態では、導体材料はセンサプレート１２４であってもよい。しかし別の実施形態では、センサ１４８はロッキングギア９６の位置を感知する。センサ１４８がロッキングギア９６の正確な位置を感知すること、センサ１４８がロッキングギア９６またはセンサプレート１２４を直接感知するか否か、を理解することができる。前述から理解できるように、差動機構がロック状態にあるか、またはアンロック状態にあるか否かを確実に判定することがさらに確実にわかるように、ロッキングギア９６および／またはセンサプレート１２４の位置を知ることができる。

図１および図２は、アンロック状態の差動機構を示す。アンロック状態では、ロッキングギア９６は第２のサイドギア６６と係合しない。さらに、電磁石コイル９０はアーマチュア９２を作動させるのに十分に励磁しない。さらに、付勢部材１２２はロッキングギア９６を軸方向外側位置に偏向させる。

差動機構をロックするのが好ましい場合がある状態を検出すると、電磁石コイル９０が導電性アーマチュア９２の中に磁束を作り出すのに十分な量の電力が電磁石コイル９０に供給される。差動機構のロックを正当化する様々な状態が存在し得る。これらの状態は１つまたは複数の車両センサ（図示せず）によってモニタできる。

アーマチュア９２の中の磁束により、アーマチュア９２は軸方向内側の方向に移動する。アーマチュア９２の中の磁束は、アーマチュア９２を付勢部材１２２の付勢力に逆らって移動させるのに十分である。つまり、アーマチュア９２の軸方向内側の移動により、ロッキングギア９６が軸方向内側の方向に移動する。上記のように、センサプレート１２４はロッキングギア９６と連結されるため、センサプレート１２４はさらに軸方向内側の方向に移動する。

図３は、ロック状態の差動機構を示す。ロック状態では、アーマチュア９２と、ロッキングギア９６と、センサプレート１２４と、が軸方向内側の方向に移動することによって、結果第２のサイドギアのロッキング歯７６およびロッキングギア歯１１２が互いに係合する。第２のサイドギアのロッキング歯７６およびロッキングギア歯１１２が完全に係合すると、差動機構がロックされる。ロック状態では、第２のサイドギア６６は差動ケース２４に対して逆方向回転でロックされる。これにより、第２のサイドギア６６は第１のサイドギア６４から独立して回転しないようになり、その代わりに、第１のサイドギア６４および第２のサイドギア６６は同時に回転できるだけとなる。差動機構のロック状態は、第１のサイドギア６４および第２のサイドギア６６の両方に、車軸ハーフシャフトの両方に、ならびに車輪端部の両方に動力を平等に分配する効果を有する。

ロックされた差動機構をもはや必要としない場合、電磁石コイル９０への電力は絶たれるか、または減少する。電磁石コイル９０への電力が絶たれるか、または減少することによって、付勢部材１２２はロッキングギア９６を第２のサイドギア６６から軸方向外側の方向に動かす。この結果、第２のサイドギア６６のロッキング歯７６およびロッキングギア９６の歯１１２が離れる。歯が離れると、第２のサイドギア６６は第１のサイドギア６４に対して回転が可能となる。

様々な実施形態を上記してきたが、様々な実施形態は例として示されたものであって、限定するものではないことを理解されたい。開示された主題はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の特定形態で実施することができることは当業者に明らかである。したがって、上記の実施形態はすべての点で限定的ではなく、例示的としてみなされるべきものである。

Claims (14)

1. 車軸アセンブリであって、
   差動ケースと、
   前記差動ケースの中に配置される内側面および外側面を有するサイドギアであって、前記外側面が第１の複数のロッキング歯を画定する、サイドギアと、
   内側面および外側面を有するロッキングギアであって、前記内側面が、前記第１の複数のロッキング歯と選択的に係合される第２の複数のロッキング歯を含む、ロッキングギアと、
   前記サイドギアと前記ロッキングギアとの間で軸方向に配置される付勢部材と、
   前記ロッキングギアに隣接して配置される電磁石コイルと、
   前記ロッキングギアの位置を感知する第１のセンサであって、前記第１のセンサが誘導センサである、第１のセンサとを備える、
   車軸アセンブリ。
2. 前記サイドギアの前記外側面の中に配置される第１の環状溝と、
   前記ロッキングギアの前記内側面の中に配置される第２の環状溝とをさらに備え、前記付勢部材が少なくとも部分的に前記第１の環状溝および前記第２の環状溝の中に配置される、
   請求項１に記載の車軸アセンブリ。
3. 前記差動ケースの中に配置される複数の開口部をさらに備え、前記ロッキングギアが前記複数の開口部を貫通して配置される複数の脚部を含む、
   請求項１または請求項２に記載の車軸アセンブリ。
4. 前記差動ケースが前記電磁石コイルに対して回転する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の車軸アセンブリ。
5. 前記電磁石コイルの周りに配置されるハウジングをさらに備え、前記第１のセンサが前記ハウジングに配置される、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の車軸アセンブリ。
6. 前記第１のセンサが前記差動ケースに配置される、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の車軸アセンブリ。
7. 前記第１のセンサがプリント回路基板のらせん状配線を含む、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の車軸アセンブリ。
8. 前記ロッキングギアと連結されるセンサプレートをさらに備え、前記第１のセンサが前記センサプレートの位置を感知する、
   請求項１から７のいずれか一項に記載の車軸アセンブリ。
9. 前記センサプレートが前記電磁石コイルの少なくとも径方向長さに延在する、
   請求項８に記載の車軸アセンブリ。
10. 前記センサプレートが前記差動ケースと前記電磁石コイルとの間で軸方向に配置される、
    請求項８または請求項９に記載の車軸アセンブリ。
11. 前記電磁石コイルの周りに配置されるハウジングであって、前記第１のセンサが前記ハウジングに配置される、ハウジングと、
    前記差動ケースに配置される第２のセンサであって、前記第２のセンサが誘導センサである第２のセンサとをさらに備える、
    請求項８から１０のいずれか一項に記載の車軸アセンブリ。
12. 前記電磁石コイルと電気的に接続するコントローラをさらに備える、
    請求項１から８のいずれか一項に記載の車軸アセンブリ。
13. 前記センサプレートが前記第１のセンサを覆う割合を感知するために、前記第１のセンサが前記センサプレートから径方向外側に配置される、
    請求項８から１１のいずれか一項に記載の車軸アセンブリ。
14. 前記センサプレートの径方向内側に配置される第２のセンサをさらに備え、前記第２のセンサが前記センサプレートを横断して配置され、前記第２のセンサが誘導センサである、
    請求項８から１１のいずれか一項または請求項１３に記載の車軸アセンブリ。