JP4143177B2 - トランスファーケース等用の磁気−流動学的作動装置を持つクラッチ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、全体として、伝動システムで使用するための調整クラッチ(modulating clutch )に関し、更に詳細には、磁気−流動学的パイロット作動装置(magneto−rheological pilot operator)を持つ駆動ラインクラッチに関する。
【0002】
【従来の技術】
四輪駆動車輛の駆動システムの性能上の利点はよく認識されている。雨にぬかるんだ道や氷雪に覆われたハイウェイを走行する際の車輛の安定性が改善されるということ、砂利道や凸凹の多い道での取り扱い及び制御が改善されるということ、オフロード状況で牽引力を簡単に維持できるということは、全て、既に知られた利点である。車重が増大すること及び駆動ラインの摩擦が増大することと関連した四輪駆動システムの望ましからぬ特性に付随して燃費が低下する。このような駆動ラインの摩擦の増大は、被駆動構成要素の数が増えることによるのであり、フルタイム式のシステムで特に顕著である。
【0003】
前後のプロペラ軸(prop shaft)間を直接的に連結したこのようなフルタイム四輪駆動システムが、初期の四輪駆動ライン形体の一つを代表する。この構成の大きな欠点は、従来の後差動装置によって処理される問題点が含まれる。車輛がコーナーを曲がるとき、前輪は、後輪よりも平均半径及び長さが大きい行路を通る。従って、前駆動ラインは、旋回中に更に迅速に回転しなければならない。前駆動ラインと後駆動ラインとの間の駆動装置が共通であるためにこれを行うことができない場合には、駆動軸に蓄えられたトルク即ちワインドアップトルク(wind−up torque)が、タイヤに作用する摩擦力を越えるまで駆動軸を反対方向にワインドアップが起こり、タイヤが一時的に摩擦接触を失うと駆動ラインがワインドアップを解除し、車輛が浮き上がる。このような作動状態は、設計者にとって受け入れられるものではないし、ドライバーにとって不安定である。二つの駆動ラインが僅かに異なる速度で(従来の車輛の左右の後車軸が回転速度の差を受け入れるのができるのと全く同様に)回転できるように従来の差動装置組立体を二つの駆動ライン間に設置することによって、ワインドアップの問題点が解決された。
【0004】
更に、四輪駆動車輛の前プロペラ軸と後プロペラ軸との間に差動装置組立体を配置した場合、従来の後車軸の差動装置と同様の問題点が生じる。即ち、一方のタイヤの牽引力が失われて空転すると、牽引力が加えられている他方のタイヤに動力が伝わらないのである。四輪駆動車輛では、この問題点は、例えば、米国特許第4,718,303号に開示された装置によって解決された。この特許では、四つの車輪の全てに動力が確実に送られるようにするため、電磁クラッチ組立体がセンタ差動装置組立体のエレメントを徐々に係止する。
【0005】
次に、差動装置をなくし、トルクを必要に応じて主駆動ラインから副駆動ラインに伝達するのに電磁クラッチを使用する。例えば、米国特許第5,407,024号を参照されたい。車輛状態センサの高性能の配列及びこれに付随したコンピューターソフトウェアの高度化により、電磁クラッチの構造及び作動でも改善が可能であるということがわかった。本発明は、作動速度を高め、調整制御を改善するこのような装置に関する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、磁気−流動学的パイロット作動装置を持つクラッチを提供することである。
【0007】
本発明の別の目的は、磁気−流動学的パイロット作動装置を持つ多ディスクパッククラッチを提供することである。
【0008】
本発明の更に別の目的は、磁気−流動学的パイロット作動装置及びボール傾斜部作動装置を持つ多ディスクパッククラッチを提供することである。
【0009】
本発明の他の目的は、磁気−流動学的パイロット作動装置及びボール傾斜部作動装置を持つ、車輛の駆動ラインで使用するための多ディスクパッククラッチを提供することである。
【0010】
本発明の更に他の目的は、磁気−流動学的パイロット作動装置及びボール傾斜部作動装置を持つ、自動車の駆動ラインに配置されたトランスファーケースで使用するための多ディスクパッククラッチを提供することである。
【0011】
本発明のこの他の目的及び利点は、好ましい実施例の以下の説明、及び同じ構成要素、エレメント、又は特徴に同じ参照番号を附した添付図面を参照することによって更に明らかになるであろう。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本願の一つの発明は、自動車の駆動ラインに配置するためのクラッチにおいて、入力部材と、出力部材と、前記入力部材と前記出力部材とを選択的に連結するためのクラッチ組立体と、クラッチ作動装置組立体とを有し、このクラッチ作動装置組立体は、一対の隣接した部材であって、これらの隣接した部材のうちの一方が、前記入力部材にこの入力部材とともに回転するように連結されており、前記隣接した部材の各々は、向き合った関係で配置された複数の凹所を構成する面を有し、同数の複数の転動部材が前記凹所に配置されている、一対の隣接した部材と、定置の電磁コイルと、環体を有し且つ前記隣接した部材のうちの他方の部材にこの部材とともに回転するように連結されたロータ組立体と、前記ロータ組立体と隣接しており且つ前記出力部材にこの部材とともに回転するように連結されており、前記ロータ組立体の前記環体を受け入れるための環状チャンバ含むアーマチュア組立体と、前記環状チャンバをシールするため、前記アーマチュア組立体と前記ロータ組立体との間に配置されたシールと、前記環状チャンバ内に配置された磁気−流動学的流体とを含んで構成されている。
【0013】
本願の他の発明は、自動車の主駆動ライン及び副駆動ラインにトルクを提供するためのトランスファーケースにおいて、駆動ラインと、主駆動ラインに連結された入力部材と、副駆動ラインに連結された出力部材と、前記入力部材と前記出力部材との間でトルクを選択的に伝達するためのクラッチ組立体であって、前記入力部材に連結された複数の第1のクラッチディスクを含み、これらの第1のクラッチディスクが、前記出力部材に連結された複数の第2のクラッチディスクと交互に配置されたクラッチ組立体と、クラッチ作動装置組立体であって、カム面を構成する一対の隣接した部材であって、一方が前記入力部材とともに回転するよう配置された隣接した部材及び相対回転時に前記隣接した部材を離間するための協働カム装置と、電磁コイルと、前記隣接した部材のうちの他方とともに回転するように配置されたロータ組立体と、前記ロータ組立体と隣接しており且つ前記出力部材にこの部材とともに回転するように連結されたアーマチュア組立体とを含むクラッチ作動装置組立体と、前記ロータ組立体と前記アーマチュア組立体との間に動作可能に配置されており、前記電磁コイルと連動するように隣接した磁気−流動学的組立体であって、前記ロータ組立体及び前記アーマチュア組立体のうちの一方が環状チャンバを構成し、前記ロータ組立体及び前記アーマチュア組立体のうちの他方が前記チャンバ内に突出した環状部材を構成し、磁気−流動学的流体が前記環状チャンバ内に配置されており、前記磁気−流動学的流体を前記環状チャンバ内に維持するためのシールを更に有する、磁気−流動学的組立体とを備えて構成されている。
【0014】
多ディスククラッチパックは、関連したボール傾斜部作動装置の作動を制御するパイロット磁気−流動学的作動装置を含む。ボール傾斜部作動装置は、クラッチパックを圧縮し、トルクを入力部材と出力部材との間で選択的に伝達する。パイロット作動装置は、パイロットクラッチのチャンバ内に収容された磁気−流動学的流体の近くに配置された磁気コイルを含む。磁気コイルを付勢すると磁束が発生し、この磁束は、クラッチ部材を比例的に連結する磁気−流動学的流体を通って移動し、抗力を発生し、ボール傾斜部作動装置の部材間に相対的回転をもたらす。ボール傾斜部作動装置の隣接した部材間のこのような相対的回転により、クラッチパックが選択的に圧縮され、トルクが入力部材から出力部材に伝達される。多ディスククラッチ及び磁気−流動学的作動装置は、自動車のトランスファーケース等の駆動ライン及び駆動ライン構成要素に適用される。
【0015】
【発明の実施の形態】
次に図1を参照すると、この図には四輪駆動車輛の動力伝達装置即ちドライブトレイン(drive train )が概略に示してあり、参照番号10が附してある。四輪駆動車輛のドライブトレイン10は原動機12を含み、この原動機は、トランスミッション14に連結されており且つこのトランスミッションを直接駆動する。トランスミッション14は、オートマチック型又はマニュアル型のいずれかである。トランスミッション14の出力が、原動力を主駆動ライン即ち後駆動ライン20に提供するトランスファーケース組立体16を直接駆動する。駆動ラインは、主プロペラ軸即ち後プロペラ軸22、主差動装置即ち後差動装置24、動力を伝える一対の主車軸即ち後車軸26、及び主タイヤ−ホイール組立体即ち後タイヤ−ホイール組立体28の夫々の対を含む。
【0016】
トランスファーケース組立体16は、更に、原動力を副駆動ライン即ち前駆動ラインに選択的に提供する。この駆動ラインは、副プロペラ軸即ち前プロペラ軸32、副差動装置組立体即ち前差動装置組立体34、動力を伝える一対の副車軸即ち前車軸36、及び副タイヤ−ホイール組立体即ち前タイヤ−ホイール組立体38の夫々の対を含む。前タイヤ−ホイール組立体38は、対をなした前車軸36の夫々に直接的に連結されてもよく、所望であれば、手動で又は遠隔操作で付勢できる一対の係止ハブ42を、対をなした前車軸36と夫々のタイヤ−ホイール組立体38との間に動作可能に配置し、これらを選択的に連結してもよい。最後に、主駆動ライン20及び副駆動ライン30は、両方とも、適当に配置されたユニバーサルジョイント44を含んでもよい。これらのジョイントは、様々な軸と構成要素との間の静的及び動的なずれや不整合を許容するように従来の方法で機能する。
【0017】
以上の説明及び以下の説明は、後駆動ライン20が主駆動ラインとして機能する、即ちこの駆動ラインが実質的に常時係合し且つ作動し、これと対応して、前駆動ライン30が副駆動ラインとして機能する、即ちパートタイムで、即ち副次的即ち補助的に係合し且つ作動する車輛に関する。このような車輛は、一般的には後輪駆動車輛と呼ばれる。
【0018】
これらの「主」及び「副」という表示は、本明細書中では、本願に開示し且つ特許請求する発明が、主駆動ライン20が車輛の前側に配置されており且つ副駆動ライン30が車輛の後側に配置されているトランスミッション及びトランスファーケースで容易に使用できる限り、「前」及び「後」に代えて使用される。かくして、これらの「主」及び「副」という表示は、個々の駆動ラインの機能をそれらの特定の位置よりも広範に且つ適正に特徴付けるものである。
【0019】
次に、図1及び図2を参照すると、本発明を取り入れたトランスファーケース組立体16は、多部品ハウジング組立体50を含み、このハウジング組立体は、平らなシール面、軸や軸受け用の開口部、及びトランスファーケース16の様々な構成要素又は組立体を受け入れるための様々な凹所、肩部、フランジ、座ぐり等を有する。入力軸52は、雌スプライン即ち内スプライン又はギヤ歯54又は図1に示すトランスミッション14の出力を入力軸52に駆動可能に連結する他の適当な構造を含む。入力軸52は、ボールベアリング組立体56等の減摩軸受け即ち転がり軸受けによって一端が回転自在に支持されており且つローラーベアリング組立体58等の内部減摩軸受け即ち転がり軸受けによって他端が回転自在に支持されている。ローラーベアリング組立体58は、段付き出力軸60の一部の上側に配置されている。入力軸52とハウジング組立体50との間に位置決めされた適当なオイルシール62は、これらの間に適当な流体密封シールを提供する。出力軸60の反対側の端部は、ボールベアリング組立体64等の減摩軸受け即ち転がり軸受けによって支持されており、ユニバーサルジョイント44に連結できるか或いは主プロペラ軸22等の関連した駆動ライン構成要素に固定できるフランジ等の構造(図示せず)が設けられている。出力軸60とハウジング組立体50との間に配置された適当なオイルシール66は、これらの間に適当な流体密封シールを形成する。
【0020】
次に図2を参照すると、トランスファーケース組立体16は、入力軸52を中心として配置された2速遊星歯車駆動組立体70を含む。遊星歯車駆動組立体70は、複数の雄ギヤ歯即ち外ギヤ歯74を持つ太陽ギヤ72を含む。この太陽ギヤは、太陽ギヤ72よりも軸線方向長さが大きい入力軸52に設けられた相補的な複数の雄スプライン即ちギヤ歯78と係合する複数の内スプライン即ちギヤ歯76を更に含む。かくして、太陽ギヤ72は入力軸52に連結され、入力軸とともに回転する。内ギヤ歯即ち雌ギヤ歯84を持つリングギヤ82が太陽ギヤ72及びその歯74と半径方向に整合する。リングギヤ82は、ハウジング組立体50の部分に形成された突出部即ちリップ86等の任意の適当な保持構造によってハウジング組立体50内に保持される。複数のピニオンギヤ88が、同数の複数のローラーベアリング90等の減摩軸受け即ち転がり軸受けに回転自在に受けられている。これらのベアリングは、同数の複数のスタブ軸92によって支持されており且つ配置されている。複数のスタブ軸92は、遊星キャリヤ94内に取り付けられており且つこれに固定されている。遊星キャリヤ94は、入力軸52に設けられた雄スプライン即ちギヤ歯78と全体に隣接して配置された複数の雌スプライン即ち内スプライン即ちギヤ歯96を含む。遊星歯車組立体70は、米国特許第4,440,042号に更に詳細に説明されている。同特許に触れたことにより、その特許に開示されている内容は本明細書中に組入れたものとする。
【0021】
遊星駆動組立体70は、入力軸52の雄スプライン即ちギヤ歯78と軸線方向に整合しており且つ全ての点に関して相補的な細長い雌スプライン即ち内スプライン即ちギヤ歯102を構成するドッグクラッチ即ちクラッチカラー100を更に含む。クラッチカラー100及びその内スプライン即ちギヤ歯102は、段付き出力軸60に設けられた相補的な複数の雄スプライン即ち外スプライン即ちギヤ歯104に摺動自在に受け入れられている。かくして、クラッチカラー100は出力軸60とともに回転するが、この軸に沿って両方向に並進できる。クラッチカラー100は、更に雄スプライン即ち外スプライン即ちギヤ歯106をその一端に有し、これらは、全ての点に関し、遊星キャリヤ94に設けられた雌スプライン即ちギヤ歯96と相補的である。クラッチカラー100の反対端には周方向に延びるフランジ108が形成されている。
【0022】
クラッチカラー100は、三つの位置及び作動モードをとることができる。図2では、クラッチカラー100はその中央位置即ちニュートラル位置で示してある。中央位置即ちニュートラル位置では、入力軸52は出力軸60から連結が外されており、これらの間で動力の伝達が行われない。クラッチカラー100を図2に示す位置から左方に移動すると、直接駆動が得られ、駆動カラー100の内スプライン即ちギヤ歯102が入力軸52の外スプライン即ちギヤ歯78と係合し、これによって入力軸52を出力軸60に直接連結し、これらの軸間を直接駆動し即ち高速駆動する。駆動カラー100を図2に示す位置から右方に移動すると、カラー100に設けられた外スプライン即ちギヤ歯106が遊星歯車組立体70のキャリヤ94に設けられた内スプライン即ちギヤ歯96と係合することによって遊星歯車組立体70と係合し、これによって、減速が得られる。このように係合した場合、遊星歯車組立体70が付勢され、入力軸52と出力軸60との間で、代表的には3:1乃至4:1の範囲で減速が行われる。
【0023】
駆動カラー100の位置は、シフト制御電動モータ110によって指令される。シフト制御モータ110は、ブッシュ又はベアリング114によってハウジング組立体50内に回転自在に支持された駆動軸112を回転する。
【0024】
駆動軸112は、螺旋ばね組立体120の一端に連結されたL字形アーム116で終端する。ばね組立体120は、駆動軸112に巻き付けてある。ばね組立体120の他端は、ばね組立体120を円筒形カム124に連結する全体に軸線方向に延びる延長部122に連結されている。ばね120は、シフトモータ110がクラッチカラー100の位置に拘わらずその最終指令位置に到達できるように、シフト制御モータ110によって指令された移動とクラッチカラー100との間の差を吸収する弾性連結体として、駆動軸112と円筒形カム124との間で機能する。
【0025】
円筒形カム124は、円筒形カム124を中心として斜め方向に延びる螺旋状カム路即ち軌道126を構成する。螺旋状軌道126は、ピン−カム従動体組立体128を受け入れる。この組立体は、シフトフォーク組立体130に連結されており、これを並進する。シフトフォーク組立体130は、支承通孔132を有し、これにより、フォーク組立体130は固定軸134に受け入れられ且つこの軸上で両方向に並進するように支持されている。シフトフォーク組立体130は、クラッチカラー100のフランジ108と係合する半円形のヨーク136を含む。駆動軸112を回転することによってカム従動体組立体128を上文中に説明した三つの位置のうちの一つの位置に軸線方向に再位置決めする。ばね組立体120は、クラッチカラー100の内スプライン即ちギヤ歯102が入力軸52の外スプライン即ちギヤ歯78と瞬間的に係合しない場合やクラッチカラー100の外スプライン即ちギヤ歯106がキャリヤ94のスプライン即ちギヤ歯96と瞬間的に係合しない場合に、クラッチカラー100の指令された再位置決めに対する滑らかで迅速な応答を可能にする。入力軸52又はキャリヤ94の回転により上述のクラッチ歯を係合できる場合には、ばね組立体120に蓄えられたエネルギにより円筒形カム124をその必要な位置まで回転し、かくしてシフトを完了する。
【0026】
トランスファーケース組立体16を高速及び低速の二つの範囲で作動できるクラッチカラー100の駆動機構を含む遊星歯車組立体70は随意であり、本発明はこれらの構成要素なしで、及びこれらの構成要素によって提供される二つの速度範囲なしで十分に機能的であるということは理解されよう。
【0027】
次に図3、図4、及び図5を参照すると、トランスファーケース組立体16は、本発明を組み込んだ電磁作動式ディスクパック型クラッチ組立体140を更に含む。クラッチ組立体140は、出力軸60の周囲に配置されており且つスプライン相互連結部144を通して出力軸60に連結された円形駆動部材142を含む。円形駆動部材142は、周方向に間隔が隔てられた複数の凹所146を含む。これらの凹所は、図3に示すように、螺旋状トーラス(helical torus)の斜め断面形状を有する(一つの凹所146は傾斜方向の異なる二つの傾斜面で画成され、各傾斜面は、コイルばねのコイルの外周面により画成される面の一部で形成され、コイルばねの軸線に垂直な面に対しては傾斜している。)。各凹所146は、同様の複数の負荷伝達ボール50のうちの一つを受け入れる。
【0028】
円形被駆動部材152が円形駆動部材142と隣接して配置されており、凹所146と同様の形状を構成する同様の複数の向き合った凹所156を含む。凹所146及び156の斜めの側壁は、傾斜部即ちカムとして機能し、円形部材間の相対的回転に応じてボール150と協働し、円形部材142及び152を離すように駆動する。凹所146及び156及び負荷伝達ボール150は、円形部材142及び152をこれらの部材間の相対的な回転に応じて軸線方向に移動する他の等価の機械的エレメントに代えることができるということは理解されよう。例えば、相補的形体の円錐つる巻き線をなして配置されたテーパローラーを使用できる。
【0029】
円形被駆動部材152は半径方向外方に延びており、例えば締まり嵌め又は溶接によって軟鉄製ロータ組立体160に固定されている。ロータ組立体160は全体にU字形状断面を有し、突出中央環体166と隣接して配置された不連続のバナナ形状スロット164を持つ二つの円形の領域を構成する半径方向表面部分162を含む。ロータ組立体160は、間隔が隔てられた二つの環状側壁168を更に含む。これらの側壁は半径方向部分162から延びており、電磁コイル174を収容したハウジング172を部分的に取り囲んでいる。ハウジング172は、ねじ山を備えた複数のファスナ組立体176によってトランスファーケース組立体16のハウジング組立体50に取り付けられている。一本又は二本の導体ケーブル178(図2に示す)が電気エネルギを電磁コイル174に提供する。
【0030】
図4、図6、及び図7に示すように、アーマチュア組立体180がロータ組立体160と隣接して配置されている。アーマチュア組立体180もまた全体にU字形状の部材を構成する。この部材は、ロータ組立体160の突出中央環体166の大部分を受け入れる環状チャンバ182を構成する。エラストマー製の環状シール部材184は、突出する中央環体166の末端部分を受け入れる円形のチャンネル186を有する。環状シール部材184は、チャンバ182内にぴったりと受け入れられており、複数の短い突出部即ちニブ188をその内周及び外周に備えている。これらのニブは、アーマチュア組立体180の側壁を貫通した半径方向に整合した対をなした通路190内に受け入れられる。環状シール部材184とは反対側のチャンバ182の端部には、エラストマー製の一対の環状の蝶ネクタイ形シール192が設けられている。これらのシール192は、チャンバ182の壁と突出する中央環体166の表面との間をシールする。蝶ネクタイ形シール192は、浅い相補的形体の周方向チャンネル194でアーマチュア組立体180内に保持されている。
【0031】
エラストマー製のシール184及び192は、磁気−流動学的流体(magneto−rheological fluid )198で充填されたチャンバ182を完全にシールする。磁気−流動学的流体198は、好ましくは、例えばペンシルバニア州エリーのロード社(Load Corporation)が製造している高粘度の磁気−流動学的流体である。アーマチュア組立体180の一端には、半径方向内方及び外方に延びる周方向フランジ202が設けられている。このフランジは、ロータ組立体160及びバナナ形状スロット164と協働し、電磁コイル174からの磁束を、チャンバ182内に、特定的には磁気−流動学的流体198に差し向け、集中する。アーマチュア組立体180の他端は、複数の外スプライン即ち雄スプライン206を含む周囲フランジ即ちウェブ204を含む。
【0032】
ケーブル178を通して電気エネルギを電磁コイル174に提供することによって磁束を発生する。この磁束は、ロータ組立体160及びアーマチュア組立体180を通って磁気−流動学的流体198に差し向けられる。磁束は磁気−流動学的流体198の粘度を上昇し、ロータ組立体160とアーマチュア組立体180との間の抗力を増大する。出力軸60がアーマチュア組立体180と異なる速度で回転しているとき、この摩擦抗力によって生じた摩擦トルクは、出力軸60から円形駆動部材142及び負荷伝達ボール150を通して円形被駆動部材152に伝達される。結果的に得られた摩擦トルクによりボール150が凹所146及び156の傾斜部に乗り上げ、円形駆動部材142を軸線方向に移動する。
【0033】
円形駆動部材142の軸線方向移動により、複数の雌スプライン即ち内部スプライン214を含む作用プレート212が並進する。好ましくはナイロン又は他の非鉄非磁性材料でできた平らなワッシャ216がアーマチュア組立体180と作用プレート212との間に配置されており、これらの間の摩擦及び電磁結合を減少する。圧縮ばね218が復元力を提供する。この復元力により、円形駆動部材142を円形被駆動部材152に向かって押圧し、負荷伝達ボール150を円形凹所146及び156内の中央位置に戻し、電磁クラッチ組立体140の消勢時の構成要素間の隙間を最大にし且つ摩擦を最小にする。
【0034】
凹所146及び156、及びボール150の設計上の重要な配慮は、これらの幾何学的設計形状であり、圧縮ばね218の設計及びクラッチ組立体140の隙間により、これが自動的に係合しないものにする。電磁クラッチ組立体140は、自動係合型であってはならず、調整入力信号に直接的に応答し、調整動作及びトルク伝達を行うことができなければならない。
【0035】
作用プレート212は、交互に配置した複数の摩擦プレート即ちディスク222A及び222Bを含むディスクパッククラッチ組立体220に作用する。複数の小径の第1ディスク222Aは、雌スプライン即ち内スプライン224を含み、スプライン224は、クラッチハブ228の周囲に配置された相補的形体の外スプライン即ち雄スプライン226と係合する。作用プレート212に設けられた内スプライン214は、クラッチハブ228の外スプライン226とも係合する。クラッチハブ228は、一組の雌スプライン即ち内スプライン232を含み、これは、出力軸60に設けられた一組の相補的な雄スプライン即ち外スプライン234と係合する。かくして、複数の第1ディスク222A、作用プレート212、及びクラッチハブ228は、全て、出力軸60とともに回転する。複数の大径の第2摩擦プレート即ちディスク222Bは、複数の第1ディスク222Aと交互に配置されており、雄スプライン即ち外スプライン236を有する。このスプラインは、環状クラッチハウジング240の内周面に配置された相補的形状の雌スプライン即ち内スプライン238と係合する。クラッチハウジング240の雌スプライン即ち内スプライン238は、アーマチュア組立体180のウェブ204に設けられた雄スプライン206とも係合する。
【0036】
環状クラッチハウジング240は、出力軸60を中心として自由に回転するように配置されており、駆動スプロケット244に設けられた複数の突出部即ちラグ246によって、チェーン駆動スプロケット244に回転可能に連結されている。ラグ246は、環状ハウジング240に形成された相補的形体の凹所即ち穴248内に延びる。駆動スプロケット244もまた出力軸60に自由に回転できるように配置されている。駆動チェーン250は、チェーン駆動スプロケット244の歯の上に受け入れられており、被駆動チェーンスプロケット252と係合し、このスプロケットに回転エネルギを伝達する。被駆動チェーンスプロケット252は、相互係合スプライン組256によって副出力軸254に連結されている。副出力軸254は、ボールベアリング組立体258等の一対の減摩軸受け即ち転がり軸受けによって回転自在に支持されており、適当に配置されたオイルシール262を含む。副出力軸254は、ユニバーサルジョイントの一部又は他の駆動軸構成要素であるのがよいフランジ264を含むのがよい。
【0037】
トランスファーケース組立体16は、出力軸60の周りに遊星歯車組立体70とチェーン駆動スプロケット250との間に配置されたゲローターポンプ(gerotor pump)270を更に有する。ゲローターポンプ270は、ハウジング組立体50の最も下の領域にあるサンプ(図示せず)から流体潤滑剤及びクーラントを引き出し、圧力を加え、出力軸60の半径方向に差し向けられた複数の通路272を通して軸線方向通路274に提供する。軸線方向通路274は、半径方向に差し向けられた複数の潤滑剤通路276と連通している。これによって、流体潤滑剤及びクーラントをトランスファーケース組立体16の様々なベアリング及び構成要素に提供する。
【0038】
最後に、トランスファーケース組立体16は、出力軸60の周囲に配置されており且つこれに固定されたトーンホイール282に関して検出関係で配置されたホール効果センサ280等の速度検出装置即ち速度監視装置を含む。ホール効果センサ280は、出力軸60の回転速度を表す信号をライン284に提供する。同様に、第2ホール効果センサ288が、副出力軸254の周囲に配置されており且つこれに固定されたトーンホイール290に関して検出関係で配置されている。第2ホール効果センサ288は、副出力軸254の速度を表す信号をライン292に提供する。適当な電子式スケーリング−演算装置(electronic scaling and computational devices)が二つのホール効果センサ280及び288を使用し、例えば電磁クラッチ組立体140の係合をコンピュータープログラム及びソフトウェアを具体化した所定の関係に従って制御する。
【0039】
本発明によるトランスファーケース組立体16は、磁気−流動学的流体198及び電磁ディスクパッククラッチ組立体140の関連した構成要素を使用することによって正確な比例制御を行うことができるため、主出力軸60及び関連した主駆動ラインから副出力軸254及び関連した副駆動ライン30までの改良された比例制御即ち調整(比例)制御を行うということは理解されよう。磁気−流動学的流体198は、優れた再現性及び比例制御を発揮する。即ち、電磁コイル174への電気入力と粘度の変化との間の比例的対応が非常に優れている。電気エネルギと流体の粘度との間のこのような正確な対応により、ディスクパッククラッチ組立体140の比例性が改良され、及びかくして主出力軸60及び関連した主駆動ラインと副出力軸254及び関連した副駆動ライン30との間のトルク伝達の制御が全体として改善される。
【0040】
以上の開示は本発明者が本発明を実施する上で考案した最良の態様である。しかしながら、変形及び変更を施した装置が、トルク伝達クラッチの技術分野の当業者に取って明白であるということは明らかである。以上の開示は、本発明を実施する上で本発明者が考えた最良の態様を提供し、本発明が属する分野の当業者が本発明を実施できるようにするものであるが、本発明はこれによって限定されるものではなく、上文中で明らかな変形を含み、以下の特許請求の範囲の精神及び範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【図1】自動車の駆動ライン及び本発明を組み込んだトランスファーケースの概略平面図である。
【図2】本発明を組み込んだ自動車の駆動ラインのトランスファーケースの断面図である。
【図3】図4の3−3線に沿った本発明によるボール傾斜部作動装置の構成要素の平面図である。
【図4】ディスクパッククラッチ及び本発明による磁気−流動学的作動装置の部分断面図である。
【図5】本発明による磁気−流動学的作動装置のロータ組立体の拡大部分斜視図である。
【図6】本発明による磁気−流動学的作動装置のロータ−アーマチュア組立体の拡大部分断面図である。
【図7】図6の7−7線に沿った本発明による磁気−流動学的作動装置のアーマチュア組立体の部分断面図である。
【符号の説明】
20 主駆動ライン 30 副駆動ライン
52 入力軸 60 段付き出力軸
140 電磁作動式ディスクパック型クラッチ組立体
142 円形駆動部材 144 スプライン相互連結部
146 凹所 150 転動部材
152 円形被駆動部材 156 凹所
160 ロータ組立体 166 環体
174 電磁コイル 180 アーマチュア組立体
182 環状チャンバ 184 シール
192 シール 198 磁気−流動学的流体
212 作用プレート 222B 第1クラッチディスク
222A 第2クラッチディスク 244 駆動スプロケット
Claims (11)
- 自動車の駆動ラインに配置するためのクラッチにおいて、
入力部材(60)と、
出力部材(244)と、
前記入力部材(60)と前記出力部材(244)とを選択的に連結するためのクラッチ組立体(140)と、
クラッチ作動装置組立体とを有し、このクラッチ作動装置組立体は、
一対の隣接した部材(142、152)であって、これらの隣接した部材(142、152)のうちの一方が、前記入力部材(60)にこの入力部材とともに回転するように連結されており、前記隣接した部材(142、152)の各々は、向き合った関係で配置された複数の凹所(146、156)を構成する面を有し、同数の複数の転動部材(150)が前記凹所(146、156)に配置されている、一対の隣接した部材(142、152)と、
定置の電磁コイル(174)と、
前記隣接した部材(142、152)のうちの他方の部材にこの部材とともに回転するように連結されたロータ組立体(160)であって、前記ロータ組立体(160)は円形の板と、前記円形の板から1方向に延びる第1環体(166)と、前記円形の板から反対の方向に延びる1対の間隔が隔てられた第2環体(168)とを有し、前記1対の第2環体(168)は、前記電磁コイル(174)を少なくとも部分的に取り囲んでいる、ロータ組立体(160)と、
前記ロータ組立体(160)と隣接しており且つ前記出力部材(244)にこの部材とともに回転するように連結されており、前記ロータ組立体(160)の前記第1環体(166)を受け入れるための環状チャンバ(182)含むアーマチュア組立体(180)と、
前記環状チャンバ(182)をシールするため、前記アーマチュア組立体(180)と前記ロータ組立体(160)との間に配置されたシール(184、192)と、
前記環状チャンバ(182)内に配置された磁気−流動学的流体(198)とを含む駆動ラインクラッチ。 - 前記クラッチ組立体(140)は、前記入力部材(60)に連結された複数の第1クラッチディスク(222B)を含み、これらの第1クラッチディスクは、前記出力部材(244)に連結された複数の第2クラッチディスク(222A)と交互に配置されている、請求項1に記載の駆動ラインクラッチ。
- 前記クラッチ組立体(140)と前記隣接した部材(142、152)のうちの前記一方の部材との間に配置され、前記入力部材(60)にこの部材とともに回転するように連結された作用プレート(212)を更に有する、請求項1に記載の駆動ラインクラッチ。
- 前記環体(166)と同軸に前記ロータ組立体(160)に配置された、湾曲した不連続のスロット(164)を更に有する、請求項1に記載の駆動ラインクラッチ。
- 前記シール(184、192)は、前記アーマチュア組立体(180)に取り付けられたエラストマー製の可撓性シールである、請求項1に記載の駆動ラインクラッチ。
- 前記入力部材(60)を駆動する入力部(52)を有するトランスファーケース組立体(16)を更に有し、前記入力部材(60)は、第1出力部及び前記出力部材(244)によって駆動される第2出力部(254)を提供する、請求項1に記載の駆動ラインクラッチ。
- 前記出力部材(244)と前記第2出力部材(254)とを駆動的に連結する駆動チェーン(250)を更に有する、請求項6に記載の駆動ラインクラッチ。
- 前記入力部(52)によって駆動される減速組立体(70)を更に有し、この減速組立体は、前記入力部材(60)を駆動する出力部(100)を有する、請求項6に記載の駆動ラインクラッチ。
- 前記入力部材(60)と関連した第1の速度センサ(280)及び前記第2出力部材(254)と関連した第2の速度センサ(288)を更に有する、請求項6に記載の駆動ラインクラッチ。
- 前記アーマチュア組立体(180)は、磁束を前記環状チャンバ(182)内に差し向けるための、前記環状部材(182)と隣接した半径方向フランジ(202)を含む、請求項1に記載の駆動ラインクラッチ。
- 自動車の主駆動ライン(20)及び副駆動ライン(30)にトルクを提供するためのトランスファーケースにおいて、
主駆動ライン(20)に連結された入力部材(60)と、
副駆動ライン(30)に連結された出力部材(244)と、
前記入力部材(60)と前記出力部材(244)との間でトルクを選択的に伝達するためのクラッチ組立体(140)であって、前記入力部材(60)に連結された複数の第1のクラッチディスク(222B)を含み、これらの第1のクラッチディスクが、前記出力部材(244)に連結された複数の第2のクラッチディスク(222A)と交互に配置されたクラッチ組立体と、
クラッチ作動装置組立体であって、カム面(146、156)を構成する一対の隣接した部材(142、152)であって一方が前記入力部材(60)とともに回転するよう配置された隣接した部材及び相対回転時に前記隣接した部材(142、152)を離間するための協働するカム装置(150)と、電磁コイル(174)と、前記隣接した部材(142、152)のうちの他方とともに回転するように配置されたロータ組立体(160)であって、前記ロータ組立体(160)は円形の板と、前記円形の板から延びる1対の間隔が隔てられた第2環体(168)とを有し、前記1対の第2環体(168)は、前記電磁コイル(174)を少なくとも部分的に取り囲んでいる、ロータ組立体(160)と、前記ロータ組立体(160)と隣接しており且つ前記出力部材(244)にこの部材とともに回転するように連結されたアーマチュア組立体とを含むクラッチ作動装置組立体と、
前記ロータ組立体(160)と前記アーマチュア組立体(180)との間に動作可能に配置されており、前記電磁コイル(174)と連動するように隣接した磁気−流動学的組立体であって、前記ロータ組立体(160)及び前記アーマチュア組立体(180)のうちの一方が環状チャンバ(182)の少なくとも2つの壁を構成し、前記ロータ組立体(160)及び前記アーマチュア組立体(180)のうちの他方が前記チャンバ(182)内に突出した第1環状部材(166)を構成し、磁気−流動学的流体(198)が前記環状チャンバ(182)内に配置されており、前記磁気−流動学的流体(198)を前記環状チャンバ(182)内に維持するためのシール(184、192)を更に有する、磁気−流動学的組立体とを備えるトランスファーケース。
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