JP2022187960A - ディスコネクタ装置｛ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔｏｒ ａｐｐａｒａｔｕｓ｝ - Google Patents
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Abstract
【課題】非接触作動により、構造が単純であり、耐久性および騒音に有利であり、且つ搭載性に優れたディスコネクタ装置を提供する。【解決手段】ディファレンシャルケースの内部に取り付けられるピニオンギアを支持するサポートリング、前記ディファレンシャルケースの内部で前記サポートリングに結合または解除の作動をするクラッチリング、前記クラッチリング反対側の前記ディファレンシャルケースの外側に備えられるアーマチュアを含み、前記クラッチリングとアプリケーションロッドにより連結される前記アーマチュアを電磁気力により引っ張って前記クラッチリングとサポートリングの結合がなされるようにするアクチュエータおよび前記ディファレンシャルケース内部の前記アプリケーションロッド部位に結合されて、一側端部は前記ディファレンシャルケースに接触し、他側端部は前記クラッチリングに接触して前記クラッチリングを弾性支持する弾性部材を含む。【選択図】図３
Description
本発明は、内燃機関（Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅ、ＩＣＥ）自動車、ハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ、ＨＥＶ）、電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ、Ｂａｔｔｅｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ、ＥＶ）などのような車両の４輪駆動のためのディスコネクタ装置に関する。
一般に、ディスコネクタ装置は、ディファレンシャルアセンブリに取り付けられ、ディファレンシャルシャフトを走行状況に応じて分離または連結して２輪駆動（２ＷＤ）と４輪駆動（４ＷＤ）に転換することで、不要な動力損失の最小化が可能な装置である。
従来のディスコネクタ装置は、主として油圧モータまたは空気圧モータなどのような制御システムを用いてスリーブを移動することで、モータまたはエンジンなどの入力部と車輪などの出力部の動力を遮断し、４輪駆動（Ｆｏｕｒ Ｗｈｅｅｌ Ｄｒｉｖｅ、４ＷＤ）から２輪駆動（Ｔｗｏ Ｗｈｅｅｌ Ｄｒｉｖｅ、２ＷＤ）に変換させた。
図１は、従来のディスコネクタ装置を示す図である。図１を参照すれば、従来のディスコネクタ装置２００は、ディファレンシャルアセンブリ１００と連結される。ディファレンシャルアセンブリ１００のディファレンシャルケース１０１の内部にディファレンシャルギアセットが取り付けられる。ディファレンシャルギアセットは、２個の第１、第２サイドギア１１１、１１２、および第１、第２サイドギア１１１、１１２と噛み合う２個のピニオンギア１２１、１２２を含む。
従来のディスコネクタ装置２００は、ディファレンシャルケース１０１の内部に備えられ、図２上で右側に位置する第１サイドギア１１１と連結されるディファレンシャルシャフト２１０、右側車輪と連結されるハブ２２０、モータ２３０と連結され、モータ２３０の作動により回転するボールスクリューシャフト２４０、ボールスクリューシャフト２４０に結合された状態で、ボールスクリューシャフト２４０の作動時にボールスクリューシャフト２４０に沿って移動可能なナット２５０、およびナット２５０の作動によりガイドレール２６０に沿って移動可能なものであって、スリーブ２７０を移動させてディファレンシャルシャフト２１０とハブ２２０の連結または解除がなされるようにするフォーク２８０を含む。
従来のディスコネクタ装置２００は、位置センサを含むモータ２３０の駆動により、ボールスクリューシャフト２４０が回転する。ボールスクリューシャフト２４０の回転によりボールスクリューシャフト２４０に沿って移動するナット２５０とともにフォーク２８０が移動する。フォーク２８０が移動することにより、フォーク２８０およびフォーク２８０により連結されるスリーブ２７０が移動して、ディファレンシャルシャフト２１０とハブ２２０を噛み合わせて動力を連結するか、またはディファレンシャルシャフト２１０とハブ２２０の噛み合いを解除させて動力を遮断する。具体的に、モータ２３０の駆動によりボールスクリューシャフト２４０が一側方向に回転すれば、スリーブ２７０がディファレンシャルシャフト２１０方向に移動して、ディファレンシャルシャフト２１０とハブ２２０の噛み合いがなされ、これにより、右側車輪に動力が伝達される。その逆に、モータ２３０の駆動によりボールスクリューシャフト２４０が他側方向に回転すれば、スリーブ２７０がハブ２２０方向に移動して、ディファレンシャルシャフト２１０とハブ２２０の連結が解除される。
ところで、従来のディスコネクタ装置は、モータからボールスクリューシャフト、フォーク、およびスリーブを経て分離されていたディファレンシャルシャフトとハブを連結する複雑な構造により、全長が過度に増加し、組み立て空間が広く、重量が重く、車両取付性に不利であるだけでなく、モータ駆動のための電気消耗量（２０Ａ）が過多であり、ＢＬＤＣモータのストローク精密制御などにより制御システムの駆動が複雑であって製作費用が上昇し、４輪駆動車両の補助駆動輪がディスコネクティングされた２輪駆動の場合、入力部が回転停止して最終減速ギアが停止し、ディファレンシャルシャフトとハブが分離された状態で車両の高速直進走行時、左側サイドギアの回転に応じたピニオンギアが高速回転する高差動（ｈｉｇｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）により騒音および振動が発生する致命的な問題があった。
これに対し、本発明は、入力トルクを伝達するディファレンシャルケース、差動を担当するディファレンシャルギアセット、ディファレンシャルギアセットのピニオンギアを支持するサポートリング、サポートリングと結合または解除の作動をするクラッチリング、クラッチリングを弾性支持する弾性部材、クラッチリングとアプリケーションロッドにより連結されたアーマチュアがマグネチックコイルと非接触で作動してディスコネクティングするアクチュエータを構成することで、非接触作動により、構造が単純であり、耐久性および騒音に有利であり、且つ、搭載性に優れたディスコネクタ装置を提示しようとする。
前述した問題を解決するために、本発明は、クラッチリングと直結されたアプリケーションロッドと連結されたアーマチュアがマグネチックコイルと非接触で作動し、ディスコネクティングによりクラッチリングとサポートリングが結合または解除できるようにしたディスコネクタ装置を提供する。
前述した目的を成し遂げるために、本発明は、ディファレンシャルケースの内部に備えられるものであって、内部に取り付けられるピニオンギアを支持するサポートリング；前記ディファレンシャルケースの内部で前記サポートリングに結合または解除の作動をするクラッチリング；前記クラッチリング反対側の前記ディファレンシャルケースの外側に備えられるアーマチュアを含み、前記クラッチリングとアプリケーションロッドにより連結される前記アーマチュアを電磁気力により引っ張って前記クラッチリングとサポートリングの結合がなされるようにするアクチュエータ；および前記ディファレンシャルケース内部の前記アプリケーションロッド部位に結合されて、一側端部は前記ディファレンシャルケースに接触し、他側端部は前記クラッチリングに接触して前記クラッチリングを弾性支持する弾性部材；を含む、ディスコネクタ装置を提供する。
また、前記アクチュエータは、前記アーマチュアと対向して構成されるコア；および前記コアの内部に収容された状態で、電源印加時に電磁気力を発生して前記アーマチュアを引っ張るマグネチックコイル；を含む。
なお、前記コアおよびマグネチックコイルは、前記アーマチュアと非接触構造で構成される。
また、前記マグネチックコイルおよびコアは、変速機ハウジングに固定され、前記ディファレンシャルケースの回転に独立している。
なお、前記ディファレンシャルケースの一側から前記アクチュエータ方向に延びる延長部にブッシングが結合され、前記ブッシングに前記アーマチュアおよびコアの中心部位が結合される。
また、前記ブッシングは、非磁性体である。
なお、前記クラッチリングとサポートリングの互いに向き合う面に結合または解除が可能なドッグ部が備えられる。
また、前記クラッチリングの外径と前記ディファレンシャルケースの内径とは、スプライン構造で連結される。
なお、前記アプリケーションロッドは、一側端部はクラッチリングに連結され、他側端部は前記ディファレンシャルケースを貫通して前記アーマチュアと連結される。
また、前記アーマチュアは、磁性体である。
なお、前記サポートリングの内部に中心軸が備えられ、前記中心軸の両側にピニオンギアが回転可能に結合され、両側のピニオンギアを間に置いて両側に両側のピニオンギアと噛み合うサイドギアが備えられる。
また、前記ディファレンシャルケースの側端部は脱付着可能なカバーにより構成され、前記カバーにドライブギアが取り付けられる。
本発明は、クラッチリングと直結されたアプリケーションロッドと連結されたアーマチュアがマグネチックコイルと非接触で作動し、ディスコネクティングによりクラッチリングとサポートリングが結合または解除されることができる。
また、本発明は、ディスコネクタ装置が結合解除され、車両が２輪駆動（２ＷＤ）モード走行時に惰力走行する補助駆動輪の場合、ピニオンギアを支持するサポートリングとともに回転することで高差動の発生を防止することができる。
なお、本発明は、マグネチックコイルを用いることで電流消費が小さい。
また、本発明は、アーマチュアが非接触回転運動をすることで、耐摩耗および騒音に有利であり、アーマチュアおよびマグネチックコイルの間の電磁気作用が多い面積を有する構造に実現されることで、作用力および応答性に優れる。
なお、本発明は、従来の高電流ＢＬＤＣモータ、ボールスクリューシャフト、フォークなどの高価のアクチュエータを安価な低電流マグネチックコイルに代替し、スラスト軸受を削除することができるため、原価を節減することができる。
また、本発明は、ディファレンシャルアセンブリとディスコネクタ装置を一体化することで全長を大幅に縮小することができ、これにより、重量およびパッケージング搭載性を大幅に向上させることができる。
なお、本発明は、ハブ、スリーブなどの大型部品を削除し、それを支持していたベアリング類を削除することができ、アーマチュアとマグネチックコイルが非接触で構成されることでスラスト軸受の削除が可能であって部品数を縮小することができる。
また、本発明は、ディファレンシャルアセンブリとディスコネクタ装置の一体化により、組み立て工程を単純化することができる。
以下では、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して詳しく説明する。先ず、各図面の構成要素に参照符号を付する際、同一の構成要素に対しては、他の図面上に示す際にも可能な限り同一の符号を付するようにしていることに留意しなければならない。また、本発明を説明するにおいて、関連の公知の構成または機能に関する具体的な説明が本発明の要旨を不要に濁す恐れがあると判断される場合には、その詳細な説明は省略する。また、以下では本発明の好ましい実施形態について説明するが、本発明の技術的思想はこれに限定または制限されるものではなく、当業者により変形されて多様に実施可能であることはいうまでもない。
本発明のディスコネクタ装置は、４輪駆動（４ＷＤ）車両において、前輪または後輪が主駆動輪であり、他の一つの輪（後輪または前輪）が補助駆動輪として構成されている場合、主駆動輪の動力のみで走行時、補助駆動輪減速機の惰力走行による回転抵抗（ｄｒａｇ）とモータの逆起電力を防止し、燃費を向上させるために動力伝達を遮断する装置である。
図２は、本発明の好ましい一実施形態によるディスコネクタ装置の側面図であり、図３は、図２のＡ－Ａ線断面図であり、図４は、本発明の好ましい一実施形態によるディファレンシャルケースの内部にクラッチリングおよびサポートリングが組み立てられた状態を示す図であり、図５は、本発明の好ましい一実施形態によるクラッチリングの拡大図である。
図２～５に示すように、本発明のディスコネクタ装置４００は、ディファレンシャルアセンブリ３００に結合される。本発明は、第１、第２ピニオンギア３２１、３２２を支持するサポートリング３１２、サポートリング３１２と結合または解除の作動をするクラッチリング４２０、電磁気力によりクラッチリング４２０とアプリケーションロッド４５０により連結されたアーマチュア４４４を引っ張ってクラッチリング４２０とサポートリング３１２の結合がなされるようにするアクチュエータ、およびクラッチリング４２０を弾性支持する弾性部材４３０を含む。
具体的に、ディファレンシャルアセンブリ３００を構成するディファレンシャルケース３１０は、延長部３１１を含む。延長部３１１は、ディファレンシャルケース３１０の一側アクチュエータ方向に延びる。ディファレンシャルケース３１０は、分離可能な構造で構成されることができる。例えば、ディファレンシャルケース３１０のドライブギア３４０側の側端部は、ボルトなどのような結合部材により脱付着可能なカバー３１０ａにより構成されることができる。カバー３１０ａの外側にドライブギア３４０が取り付けられることができる。カバー３１０ａは、第２サイドギア３３２を支持することができる。
ディファレンシャルケース３１０の内部に、第１、第２サイドギア３３１、３３２、および第１、第２ピニオンギア３２１、３２２などのようなディファレンシャルギアセットが備えられる。一例として、第１サイドギア３３１は、図２上で右側に位置することができる。一例として、第２サイドギア３３２は、図２上で左側に位置することができる。
第１サイドギア３３１は、第２サイドギア３３２に向かう一側端部にギア歯が備えられる。第１サイドギア３３１の他側端部は、延長部３１１の内部を通して、一部分が外側に露出されることができる。両側に構成される第１、第２サイドギア３３１、３３２は、ドライブシャフト（図示せず）により左右両側の補助駆動輪（図示せず）と連結されることができる。
サポートリング３１２は、ディファレンシャルケース３１０の内部に備えられる。サポートリング３１２は、ディファレンシャルケース３１０の内部で第１、第２ピニオンギア３２１、３２２を支持する。一例として、サポートリング３１２は、ディファレンシャルケース３１０の内部で作動可能となるように、ディファレンシャルケース３１０とは分離された構造で構成される。サポートリング３１２の内部に中心軸３１２ｂが備えられる。中心軸３１２ｂの両側に第１、第２ピニオンギア３２１、３２２が回転可能に結合される。第１、第２ピニオンギア３２１、３２２は、第１、第２サイドギア３３１、３３２の間に位置する。
クラッチリング４２０は、ディファレンシャルケース３１０の内部に備えられる。クラッチリング４２０は、サポートリング３１２と結合または解除されることができる。クラッチリング４２０は、第２サイドギア３３２側に位置する。
クラッチリング４２０の外径部位とそれに対応するディファレンシャルケース３１０の内径部位とは、スプライン（Ｓ）構造で連結されることができる。クラッチリング４２０は、ディファレンシャルケース３１０とスプライン（Ｓ）構造で連結された状態で、アクチュエータの作動時にサポートリング３１２方向に移動することができる。
クラッチリング４２０は、第１ドッグ部４２１を含む。第１ドッグ部４２１は、サポートリング３１２に向かうクラッチリング４２０の側面に備えられる。
サポートリング３１２の側面に第２ドッグ部３１２ａが備えられる。サポートリング３１２の第２ドッグ部３１２ａにクラッチリング４２０の第１ドッグ部４２１が対応結合される。
一例として、クラッチリング４２０に第１ドッグ部４２１以外の他のドッグ部をさらに構成し、それに対応するディファレンシャルケース３１０に備えられるドッグ部と結合されるようにすることができる。
弾性部材４３０は、ディファレンシャルケース３１０の内部に位置する。一例として、弾性部材４３０は、リターンスプリングであってもよい。弾性部材４３０は、ディファレンシャルケース３１０内部のアプリケーションロッド４５０部位に結合される。弾性部材４３０は、一側端部はディファレンシャルケース３１０に接触し、他側端部はクラッチリング４２０に接触する。
アクチュエータは、アーマチュア４４４、アーマチュア４４４に対向して備えられるコア４４６、およびコア４４６の内部に備えられるマグネチックコイル４４５を含む。
延長部３１１は、ディファレンシャルケース３１０の外径よりも小さい外径を有する。ディファレンシャルケース３１０の延長部３１１にブッシング４６０が取り付けられることができる。アーマチュア４４４およびコア４４６の中心部位は、ブッシング４６０に取り付けられる。ブッシング４６０により、マグネチックコイル４４５およびアーマチュア４４４の間のセンタリングがなされることができる。ブッシング４６０は、アーマチュア４４４の軸方向に移動をガイドするガイドの役割をすることができる。
一例として、ブッシング４６０は、非磁性体からなることができる。ブッシング４６０を非磁性体にすることで、マグネチックコイル４４５に電気印加時に発生する電磁気力の漏れを防止することができる。
コア４４６およびマグネチックコイル４４５は、変速機ハウジング（図示せず）に固定されることができる。コア４４６およびマグネチックコイル４４５は、ディファレンシャルケース３１０の回転に独立する構造で構成されることができる。具体的に、クラッチリング４２０およびサポートリング３１２のドッグ部結合がなされた状態でディファレンシャルケース３１０が回転すれば、クラッチリング４２０、サポートリング３１２、およびアーマチュア４４４もディファレンシャルケース３１０とともに回転する反面、マグネチックコイル４４５およびコア４４６は減速機ハウジング（図示せず）の内部に固定されていて回転しない。一例として、変速機ハウジング（図示せず）の内部にディスコネクティング装置４００が内蔵されることができる。
コア４４６およびマグネチックコイル４４５は、アーマチュア４４４と一定間隔のエアギャップ（Ｇ）を置いて非接触構造で構成される。
コア４４６およびアーマチュア４４４の互いに対向する面の少なくとも一部分は、傾斜面４４４ａ、４４６ａで構成されることができる。かかる構造により、コア４４６およびアーマチュア４４４の組み立て時、他の部品との干渉を避けて組み立ての便宜性を提供することができる。
一例として、アーマチュア４４４は、強磁性体からなることがができる。アーマチュア４４４は、強磁性体からなっており、マグネチックコイル４４５の電源印加時に発生する電磁気力により容易に引っ張られることができる。
アーマチュア４４４は、クラッチリング４２０の反対側のディファレンシャルケース３１０の外側に備えられる。アプリケーションロッド４５０は、一側端部はクラッチリング４２０に連結され、他側端部はディファレンシャルケース３１０を貫通してアーマチュア４４４と連結される。一例として、アプリケーションロッド４５０が結合されるディファレンシャルケース３１０部位にブッシングなどのような組み立て部材を結合した後、組み立て部材の内部にアプリケーションロッド４５０を結合することで、アプリケーションロッド４５０に結合されるアーマチュア４４４が定位置に正確に組み立てられるようにすることが好ましい。
クラッチリング４２０は、弾性部材４３０により弾性支持された状態で、アプリケーションロッド４５０に沿って安定的に移動することができる。
次に、２輪駆動時の本発明によるディスコネクタ装置の作動を説明する。
図２、３のように、２輪駆動（２ＷＤ）時、マグネチックコイル４４５に電源印加前の初期状態で、クラッチリング４２０は、弾性部材４３０の弾性力により押され、ドッグ部結合が解除される方向に位置する。これにより、２輪駆動（２ＷＤ）モードのノーマルオープンタイプ（Ｎｏｒｍａｌ Ｏｐｅｎ ｔｙｐｅ）で作動することができる。
具体的に、２輪駆動（２ＷＤ）状態では、弾性部材４３０の弾性力に押されてクラッチリング４２０がドッグ部解除方向に位置するため、クラッチリング４２０の第１ドッグ部４２１とサポートリング３１２の第２ドッグ部３１２ａとは噛み合い解除状態となる。この際、減速機のモータ（図示せず）などのような動力源の動力は作動を止めた状態であって、動力源の動力がドライブギア３４０に伝達されない。
この状態で両側の補助駆動輪（図示せず）の惰力走行時、両側の補助駆動輪の回転力は、ドライブシャフト（図示せず）を経て両側の第１、第２サイドギア３３１、３３２に伝達され、第１、第２サイドギア３３１、３３２が回転することになる。
第１、第２サイドギア３３１、３３２は第１、第２ピニオンギア３２１、３２２と噛み合い状態であって、第１、第２サイドギア３３１、３３２が回転することにより、サポートリング３１２も第１、第２サイドギア３３１、３３２とともに回転することになる。
この際、サポートリング３１２は、ディファレンシャルケース３１０とは分離された構造であるため、サポートリング３１２のみが回転し、ディファレンシャルケース３１０は回転しない。これにより、補助駆動輪は惰力走行をし、主駆動輪のみで走行をする２輪駆動走行がなされることができる。
このように両側の補助駆動輪（図示せず）の惰力走行時、両側の補助駆動輪の回転力が第１、第２サイドギア３３１、３３２と第１、第２ピニオンギア３２１、３２２を経てサポートリング３１２までにのみ伝達され、ディファレンシャルケース３１０は回転しない状態で、ディファレンシャルケース３１０の内部でサポートリング３１２が回転するため、高差動の発生を防止することができる。
次に、４輪駆動時の本発明によるディスコネクタ装置の作動を説明する。
図２、３のように、４輪駆動（４ＷＤ）時にマグネチックコイル４４５に電源が印加される。マグネチックコイル４４５に電源印加されることで、電磁場が発生する。
電磁場が発生することにより、強磁性体であるアーマチュア４４４は、マグネチックコイル４４５方向に移動する。アーマチュア４４４は、電磁気力により、必要なストローク（Ｓｔｒｏｋｅ）だけマグネチックコイル４４５方向に引っ張られる。
マグネチックコイル４４５とクラッチリング４２０の位置を互いに反対側に置き、これらの連結のためにアプリケーションロッド４５０を追加して非接触作動とノーマルオープンタイプ（Ｎｏｒｍａｌ Ｏｐｅｎ ｔｙｐｅ）を実現することができる。
クラッチリング４２０は、マグネチックコイル４４５の作動に応じて動くアーマチュア４４４とアプリケーションロッド４５０により連結組み立てられ、初期には弾性部材４３０によりドッグ部解除方向に位置しており、マグネチックコイル４４５に電源印加時にディファレンシャルケース３１０と同期的に（ｓｙｎｃｈｒｏ）回転することができる。
具体的に、マグネチックコイル４４５側にアーマチュア４４４が引っ張られることにより、アーマチュア４４４とアプリケーションロッド４５０により連結されているクラッチリング４２０も引っ張られて、クラッチリング４２０とサポートリング３１２とのドッグ部結合がなされる。
クラッチリング４２０は、アプリケーションロッド４５０に沿って移動して、第１ドッグ部４２１がサポートリング３１２の第２ドッグ部３１２ａに対応結合される。これにより、４輪駆動（４ＷＤ）モードで作動することができる。
４輪駆動（４ＷＤ）時、減速機のモータなどのような動力源の動力がドライブギア３４０に伝達される。クラッチリング４２０およびサポートリング３１２はドッグ部結合状態であるため、動力源の動力はドライブギア３４０を経てディファレンシャルケース３１０に伝達され、ディファレンシャルケース３１０が回転することになる。ドライブギア３４０はディファレンシャルケース３１０とボルトなどのような結合部材により連結されており、動力源の動力をディファレンシャルケース３１０に伝達することができる。
ディファレンシャルケース３１０が回転することにより、ディファレンシャルケース３１０内部のサポートリング３１２が回転する。４輪駆動（４ＷＤ）時、クラッチリング４２０およびサポートリング３１２がドッグ部結合状態であり、クラッチリング４２０はディファレンシャルケース３１０とスプライン（Ｓ）構造で連結されているため、動力源の動力は、ドライブギア３４０、ディファレンシャルケース３１０、クラッチリング４２０を経てサポートリング３１２に伝達されることができる。
サポートリング３１２が回転することにより、動力は第１、第２ピニオンギア３２１、３２２と噛み合っている第１、第２サイドギア３３１、３３２に伝達され、第１、第２サイドギア３３１、３３２が回転することになる。
第１、第２サイドギア３３１、３３２が回転することにより、動力は両側の第１、第２サイドギア３３１、３３２と連結されたドライブシャフト（図示せず）を経て両側の補助駆動輪に伝達されることで、両側の補助駆動輪が回転することができる。これにより、主駆動輪はいうまでもなく、補助駆動輪に動力源の動力が伝達されて、４輪駆動走行がなされることができる。
一方、マグネチックコイル４４５に印加した電源を解除すれば、弾性部材４３０の弾性力により、アーマチュア４４４およびクラッチリング４２０が本来の位置に戻ることができる。
具体的に、マグネチックコイル４４５に印加されていた電源が解除されれば、電磁気力が無くなって、アーマチュア４４４が初期状態のようにマグネチックコイル４４５から遠くなり、かかるアーマチュア４４４の作動に連動して弾性部材４３０を加圧していたクラッチリング４２０の力が無くなることで、圧縮されていた弾性部材４３０が伸びる。
弾性部材４３０が伸びることで、クラッチリング４２０とサポートリング３１２の結合状態が解除される。すなわち、サポートリング３１２の第２ドッグ部３１２ａに結合されていたクラッチリング４２０の第１ドッグ部４２１が第２ドッグ部３１２ａから離れて結合が解除される。
クラッチリング４２０が本来の状態に戻ることで、クラッチリング４２０とアプリケーションロッド４５０により連結されているアーマチュア４４４もクラッチリング４２０とともに本来の状態に戻る。
このようにマグネチックコイル４４５の電源解除時、弾性部材４３０によりアーマチュア４４４およびクラッチリング４２０が本来の位置に戻ることで、２輪駆動（２ＷＤ）モードで作動することができる。
従来のディスコネクタ装置は、ドッグ部の作動メカニズムの精密制御が必要であったが、本発明は、クラッチリングの第１ドッグ部がフラット（ｆｌａｔ）な面に形成されるため、サポートリングの第２ドッグ部と結合時、ドッグ部間の適正応答性により迅速に当接することができ、適正な力（ｆｏｒｃｅ）を与えて結合させることで、精密制御が不要であって、制御システムも単純に実現することができる。
また、本発明において、アーマチュアのストロークに応じた磁気力の補正および駆動中のクラッチリングとサポートリングの抜けを防止するために、変位測定が可能なセンサを取り付ける必要がある。このために、図面には具体的に図示していないが、クラッチリングとサポートリングの結合が正しくなされたか否かを確認できる、変位測定が可能なストロークセンサを構成することができる。ストロークセンサは、フェイルセーフ（ｆａｉｌ ｓａｆｅ）次元のオン／オフ位置だけを確認するオン／オフタイプのセンサであってもよい。
前述したように、本発明は、クラッチリングと直結されたアプリケーションロッドと連結されたアーマチュアがマグネチックコイルと非接触で作動し、ディスコネクティングによりクラッチリングとサポートリングが結合されることができる。また、本発明は、ディスコネクタ装置が結合が解除され、車両が２輪駆動（２ＷＤ）モード走行時に惰力走行する補助駆動輪の場合、ピニオンギアを支持するサポートリングがともに回転して高差動の発生を防止することができる。また、本発明は、マグネチックコイルを用いることで、電流消費がモータに比べて非常に小さい。また、本発明は、アーマチュアが非接触回転運動をすることで、耐摩耗および騒音に有利であり、マグネチックコイル間の電磁気作用が多い面積を有する構造に実現されることで、作用力および応答性に優れる。また、本発明は、従来の高電流ＢＬＤＣモータ、ボールスクリューシャフト、フォークなどの高価のアクチュエータを安価な低電流マグネチックコイルに代替し、スラスト軸受を削除することができるため、原価を節減することができる。また、本発明は、ディファレンシャルアセンブリとディスコネクタ装置を一体化することで全長を大幅に縮小することができ、これにより、重量およびパッケージング搭載性を大幅に向上させることができる。また、本発明は、ハブ、スリーブなどの大型部品を削除し、それを支持していたベアリング類を削除することができ、アーマチュアとマグネチックコイルが非接触で構成されることでスラスト軸受の削除が可能であって部品数を縮小することができる。また、本発明は、ディファレンシャルアセンブリとディスコネクタ装置の一体化により、組み立て工程を単純化することができる。
以上の説明は本発明の技術思想を例示的に説明したものにすぎず、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲内で様々な修正、変更、および置換が可能である。よって、本発明に開示された実施形態および添付された図面は本発明の技術思想を限定するためのものではなく説明するためのものであって、このような実施形態および添付された図面により本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は下記の請求範囲により解釈しなければならず、それと同等な範囲内にある全ての技術思想は本発明の権利範囲に含まれるものと解釈しなければならない。
３００ ・・・ディファレンシャルアセンブリ
３１０ ・・・ディファレンシャルケース
３１０ａ ・・・カバー
３１１ ・・・延長部
３１２ ・・・サポートリング
３１２ａ ・・・第２ドッグ部
３１２ｂ ・・・中心軸
３２１ ・・・第１ピニオンギア
３２２ ・・・第２ピニオンギア
３３１ ・・・第１サイドギア
３３２ ・・・第２サイドギア
３４０ ・・・ドライブギア
４００ ・・・ディスコネクタ装置
４２０ ・・・クラッチリング
４２１ ・・・第１ドッグ部
４３０ ・・・弾性部材
４４４ ・・・アーマチュア
４４４ａ ・・・傾斜面
４４５ ・・・マグネチックコイル
４４６ ・・・コア
４４６ａ ・・・傾斜面
４５０ ・・・アプリケーションロッド
４６０ ・・・ブッシング
Ｇ ・・・エアギャップ
Ｓ ・・・スプライン
３１０ ・・・ディファレンシャルケース
３１０ａ ・・・カバー
３１１ ・・・延長部
３１２ ・・・サポートリング
３１２ａ ・・・第２ドッグ部
３１２ｂ ・・・中心軸
３２１ ・・・第１ピニオンギア
３２２ ・・・第２ピニオンギア
３３１ ・・・第１サイドギア
３３２ ・・・第２サイドギア
３４０ ・・・ドライブギア
４００ ・・・ディスコネクタ装置
４２０ ・・・クラッチリング
４２１ ・・・第１ドッグ部
４３０ ・・・弾性部材
４４４ ・・・アーマチュア
４４４ａ ・・・傾斜面
４４５ ・・・マグネチックコイル
４４６ ・・・コア
４４６ａ ・・・傾斜面
４５０ ・・・アプリケーションロッド
４６０ ・・・ブッシング
Ｇ ・・・エアギャップ
Ｓ ・・・スプライン
Claims (12)
- ディファレンシャルケースの内部に備えられるものであって、内部に取り付けられるピニオンギアを支持するサポートリング；
前記ディファレンシャルケースの内部で前記サポートリングに結合または解除の作動をするクラッチリング；
前記クラッチリング反対側の前記ディファレンシャルケースの外側に備えられるアーマチュアを含み、前記クラッチリングとアプリケーションロッドにより連結される前記アーマチュアを電磁気力により引っ張って前記クラッチリングとサポートリングの結合がなされるようにするアクチュエータ；および
前記ディファレンシャルケース内部の前記アプリケーションロッド部位に結合されて、一側端部は前記ディファレンシャルケースに接触し、他側端部は前記クラッチリングに接触して前記クラッチリングを弾性支持する弾性部材；
を含む、ディスコネクタ装置。 - 前記アクチュエータは、
前記アーマチュアと対向して構成されるコア；および
前記コアの内部に収容された状態で、電源印加時に電磁気力を発生して前記アーマチュアを引っ張るマグネチックコイル；
を含む、請求項１に記載のディスコネクタ装置。 - 前記コアおよびマグネチックコイルは、
前記アーマチュアと非接触構造で構成されることを特徴とする、請求項２に記載のディスコネクタ装置。 - 前記マグネチックコイルおよびコアは、
変速機ハウジングに固定され、前記ディファレンシャルケースの回転に独立していることを特徴とする、請求項２に記載のディスコネクタ装置。 - 前記ディファレンシャルケースの一側から前記アクチュエータ方向に延びる延長部にブッシングが結合され、前記ブッシングに前記アーマチュアおよびコアの中心部位が結合されることを特徴とする、請求項２に記載のディスコネクタ装置。
- 前記ブッシングは、
非磁性体であることを特徴とする、請求項５に記載のディスコネクタ装置。 - 前記クラッチリングとサポートリングの互いに向き合う面に結合または解除が可能なドッグ部が備えられることを特徴とする、請求項１に記載のディスコネクタ装置。
- 前記クラッチリングの外径と前記ディファレンシャルケースの内径とは、スプライン構造で連結されることを特徴とする、請求項１に記載のディスコネクタ装置。
- 前記アプリケーションロッドは、
一側端部はクラッチリングに連結され、他側端部は前記ディファレンシャルケースを貫通して前記アーマチュアと連結されることを特徴とする、請求項１に記載のディスコネクタ装置。 - 前記アーマチュアは、
磁性体であることを特徴とする、請求項１に記載のディスコネクタ装置。 - 前記サポートリングの内部に中心軸が備えられ、前記中心軸の両側にピニオンギアが回転可能に結合され、両側のピニオンギアを間に置いて両側に両側のピニオンギアと噛み合うサイドギアが備えられることを特徴とする、請求項１に記載のディスコネクタ装置。
- 前記ディファレンシャルケースの側端部は脱付着可能なカバーにより構成され、前記カバーにドライブギアが取り付けられることを特徴とする、請求項１に記載のディスコネクタ装置。
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