JP5046129B2 - リミテッド・スリップ・デファレンシャルと、これに用いられる係合感知機構 - Google Patents

Description

本発明は、駆動力（トラクション）調整用のディファレンシャルに関し、より具体的には、機械入力又は電子入力信号のような何らかの種類の入力に応じて、ディファレンシャル作用を遅らせたり、可能ならさらに防止させる（“ロックさせる”）タイプのディファレンシャルに関する。

さらに、本発明は、駆動力調整用のディファレンシャル内の状態変化、例えば、アンロック（非ロック）状態とロック状態間の変化を感知するのに利用できるタイプの係合感知機構及びシステムに関する。

本発明に関するタイプの駆動力調整用のディファレンシャルは、典型的に、歯車室を定めた歯車ケースを含み、この中に、少なくとも一つの入力ピニオンギア（小歯車）と、一対の出力サイドギア（横歯車）を含む、ディファレンシャル歯車（差動歯車）セットを設けている。以下、本発明は、かさ歯車（ベベルギア）型のディファレンシャルについて説明するが、当該技術分野の当業者であれば、本発明はこれに限定されず、他の歯車タイプ、例えば、はすば歯車（ヘリカルギア）や遊星歯車を有するディファレンシャルについても利用できることを理解するであろう。典型的に、サイドギアの少なくとも一つと歯車ケース近くの表面の間にクラッチパックを設けて、歯車ケースと一つのサイドギアの間で相対的な回転を制限するように、クラッチパック又はロッキング機構を操作可能にしている。上述したタイプのディファレンシャルのほとんどでは、クラッチパック又はロッキング機構の係合（ディファレンシャルを遅らせる）は、幾つかの様々な仕方のいずれかによって行われている。

一つの仕方として、本発明の譲受人に譲受けられて、本明細書に参考文献として包含されている特許文献１に示されて、説明されているタイプの“ロッキングディファレンシャル（ロックデフ）”があるが、このクラッチパックは通常、非係合である。車輪の一つが他の車輪に対してスピンアウトし始めると、速度感知機構がこれら車輪間の速度差を感知して、カムとランプ機構によって、クラッチパックをロックさせている。本発明に包含される特許文献では、速度感知機構はフライ‐ウェイト機構を含み、この出力が機械的な“入力”を構成して、これに応じてディファレンシャル歯車をロックさせている。

同様に本発明の譲受人に譲受けられて、本明細書に参考文献として包含されている特許文献２には、ディファレンシャルを遅らせる他の仕方が示されている。この特許文献２には、外部の電子入力信号に応じてクラッチパック上のローディングを変化させることができ、これによってクラッチパック内のスリップの量を変化させる“リミテッド・スリップ・デファレンシャル (LSD: limited slip differential)”が示されて、説明されている。従って、一方のサイドギアから他方へ伝わるバイアストルクの量も、外部の電子入力信号の変化に応じて変化する。当該技術分野における当業者には公知なように、リミテッド・スリップ・デファレンシャルでは、典型的に、自動車が最適な駆動力状態でない状態に遭遇した時は常に、二つのサイドギア間に幾らかの量の“スリップ”又は速度差が存在する。本発明に包含される特許文献では、ディファレンシャルへの“入力”は電子入力信号だが、ディファレンシャル内には、ボールランプアクチュエーターのプレートの一つの軸方向移動である他の“入力”があり、この軸方向移動が、当該技術分野の当業者には今や一般に公知なように、クラッチパック上のローディングを変化させる。

さらに同様に本発明の譲受人に譲受けられて、本明細書に参考文献として包含されている特許文献３には、“ロッキングディファレンシャル”に対する他の仕方が示されている。本発明に包含される特許文献では、摩擦型のクラッチパックはないが、替わりに機械的ロッキング機構を設けたロッキングディファレンシャルが示されて、説明されている。特許文献３のディファレンシャルでは、ボールランプアクチュエーターが設けられているが、これは電子入力信号に応じて、一連のピンを、ディファレンシャルのサイドギアの対応する開口部内に移動させて、これによってディファレンシャルの歯車ケースに対してサイドギアをロックさせている。本発明の目的上、ロック状態やアンロック状態を達成するための、サイドギアに向かったり、離れるようなピンの移動は、ディファレンシャル内の歯車ケースに対する出力歯車の回転を制限させる手段に関する“入力”としても考えることができる。

従って、上述したリミテッド・スリップ及びロッキングディファレンシャルのタイプの考察から理解できるように、当該技術分野の当業者には、多くの様々な機構が公知であり、これらは通常、ディファレンシャル歯車ケースと出力サイドギアの一つの間で相対的な回転を制限させたり（遅らせる）、ロックさせるために用いられている。しかし、注目すべきこととして、ほとんどの従来技術で公知のリミテッド・スリップ及びロッキングディファレンシャル構成と、特に本発明の譲受人によって商業化されているものは、共通して、ディファレンシャル内でスリップ制限又はロッキング機能を達成する機構の操作に合せて、軸方向に移動する何らかの種類の部材を設けていた。

より近年、何らかの種類の安定性、駆動力又は安全用のシステムをドライブトレイン内に組付けた自動車（特に、乗用車と軽トラック）の割合が増えている。このようなシステムの例として、トラクション制御システム（ＴＣＳ）、アンチスキッドブレーキシステム（ＡＢＳ）、及び横滑り防止機構（ＥＳＰ）が含まれる。大抵の場合、そして望ましくは、このようなシステムは、何らかの種類のトラクション調整装置を含み、また好ましくは、電子作動型のリミテッド・スリップ又はロッキングディファレンシャルを含んでいる。これらタイプのシステムを最も効率的かつ安全に操作するためには、ディファレンシャルから何らかの種類のフィードバック信号をシステムの制御ロジックが受取るようにして、これによって、制御ロジックが、任意の瞬間で、ディファレンシャルが作動（ロック）状態又は非作動（アンロック）状態にあるかを理解可能にすることが重要である。

しかし、ロッキングディファレンシャル内でロック状態（又はアンロック状態）の発生を感知したり、リミテッド・スリップ・デファレンシャル内でクラッチ係合の増大（又はクラッチ係合の減少）を感知することは、ディファレンシャルの歯車ケース内で部材の軸方向移動のような何かを感知することを含むが、この部材は、典型的に、静止外側ハウジング内で回転する。回転するディファレンシャルケース上にセンサを取付ける外観上明らかな仕方の一つでは、センサをケースの外部に固定して、スリップリングを用いて、ディファレンシャルから車載型マイクロプロセッサまで発生した電子信号を送るものがある。しかし、このような構成は、典型的に適当でない。即ち、大抵のディファレンシャルの装着では、駆動軸アセンブリプラントでは、ケースの外径側でリングギアをスライド可能にして、リングギアをケースフランジに対してボルト固定しなくてはならないため、ディファレンシャルケース（又は、ここから径方向外側に延びるもの）の外部（又は外径）には何も取付けることができないからである。

また、当該技術分野の当業者は、リミテッド・スリップ又はロッキングディファレンシャル内の“状態変化”を感知するための機構の開発中に、感知システムが、かなり過酷な環境に耐えて、効率的に操作可能になることを求められるという障害に出会っている。例えば、この感知機構と全体的なシステムは、予測可能な広い温度範囲（例えば、約摂氏−４０度から約摂氏１９０度まで）で操作可能になることが求められている。また、この感知機構は、石油化学ベースの潤滑油内に浸される際、ディファレンシャルの現在の状態を示す、感知システムの“出力”信号の精度に悪影響を及ぼすことなく、操作可能になることが求められている。
米国再発行特許第２８，００４号明細書 米国特許第５，０１９，０２１号明細書 米国特許第６，５５１，２０９号明細書

従って、本発明は、上記従来技術の問題点を克服できる、改良したディファレンシャル歯車機構と、これに用いられる改良した感知機構及びアセンブリを提供することを目的とする。

さらに、本発明は、基礎となるディファレンシャル機構の再構成を実質的に行わず、かつディファレンシャル歯車機構の全体的な収容の大きさを実質的に増大させないように上記目的を達成できる、改良したディファレンシャル歯車機構と、これに用いられる改良した感知システムを提供することを目的とする。

さらに、本発明は、何らかの種類のさらなる“目標”部材を必要とせずに、ディファレンシャル機構で既に必要とされている一部である部材のディファレンシャル内の軸方向移動を用いて、ディファレンシャルの状態変化の発生を感知できる、改良したディファレンシャル歯車機構と、この感知システムを提供することを目的とする。

本発明の上記及び他の目的を達成するために、本発明は、改良したディファレンシャル歯車機構を提供するが、これは、回転軸と歯車室を定めた歯車ケースを含み、この歯車室内に、少なくとも一つの入力歯車と第一及び第二の出力歯車を含むディファレンシャル歯車を設ける。この機構は、歯車ケースに対して第一出力歯車の回転を制限するように操作可能な手段と、この回転制限手段を作動させるための作動手段を含み、さらに、入力に応じて、回転制限手段を非作動状態から作動状態に移動させるように作動手段を操作可能にする。回転制限手段は、歯車ケースの軸方向端部に向かって配置されて、回転制限手段の非作動状態に対応する第一位置と、作動状態に対応する第二位置との間で、回転軸の方向に移動可能な部材を含む。

上記改良したディファレンシャル歯車機構では、歯車ケースの軸方向端部の近くにセンサアセンブリを設けて、回転制限手段と作動手段の間に軸方向にセンサエレメントと壁状部材を設けたことを特徴とする。壁状部材は、センサエレメントと移動可能部材の間で軸方向に配置された非強磁性部を含み、これによって、第一及び第二位置の間の移動可能部材の移動が、センサエレメントと移動可能部材をつなぐ電磁束の対応する変化となるようにする。

本発明の他の特徴では、軸と室を定めたケースを含む機構を提供し、この機構は、機構を作動させるための作動手段を含み、入力に応じて非作動状態から作動状態に機構を移動させるように作動手段を操作可能にする。この機構は、ケースの軸方向端部に向かって配置されて、機構の非作動状態に対応する第一位置と、作動状態に対応する第二位置の間で軸方向に移動可能な、軸方向移動可能部材を含む。

この改良された機構では、ケースの軸方向端部の近くにセンサアセンブリを設けて、機構と作動手段の間に軸方向にセンサエレメントと壁状部材を含むことを特徴とする。壁状部材は、センサエレメントと軸方向移動可能部材の間に軸方向に非強磁性部を含み、これによって、第一及び第二位置の間の軸方向移動可能部材の移動が、センサエレメントと軸方向移動可能部材をつなぐ電磁束の対応する変化となるようにする。このセンサエレメントは、ケースの軸方向端部の近くに電磁コイルを設けて、軸に関して略同心状に配置する。

以下、図を参照するが、図１には、スリップ制限ディファレンシャルの軸方向断面図が示されており、より特徴的には、本発明を含むロッキングディファレンシャルが示されているが、添付した図は、本発明を制限することを意図したものではない。本発明に関する一般的なタイプと、図１に示した特定のタイプのディファレンシャルの特徴的な構造と操作は、上記本発明に包含される特許文献を参照することでより明瞭になるだろう。特に、図１に示したロッキングディファレンシャルの全体的な構造と機能は、上記本発明に包含される特許文献３に示されて、説明されているものとかなり類似する。

但し、上述したように、本発明の有用性はロッキングディファレンシャルだけに限定されず、リミテッド・スリップ・デファレンシャルに用いる時にも有用だが、少なくとも、ディファレンシャルケース内に軸方向に移動する何らかの種類の部材をディファレンシャル内に含み、この部材の移動がスリップ状態とスリップ制限状態の間の変化を示すようにする。さらに、本発明の有用性は、添付した特許請求の範囲で特に限定されない限り、ディファレンシャルの特定の構造に限定されない。さらに、本発明は、注目すべき、一つの特徴として、関連する機構の状態変化を効果的に感知するために用いることができる感知（センサ）アセンブリ及びシステムを含み、機構は、内部に部材を配置して、この部材の移動を、関連する機構の操作状態又は状況の変化に相当させる。

図１に示したディファレンシャル歯車機構（ロッキングディファレンシャル）は、符号１３で概略的に示しているように、歯車室を内部に定めた歯車ケース１１を有している。この実施形態では、例示的にのみ示すが、歯車ケース１１は、単一で、一体の歯車ケースを構成して、ディファレンシャル内の全部品を歯車ケース１１の“窓（図示せず）”を介して装着しているが、このことは、当該技術分野における当業者には公知である。しかし、本発明は、歯車ケース１１の任意の特定の構造や、窓の任意の特定の構造、さらには、このような窓の存在自体にも限定されないことを理解されたい。ディファレンシャルへのトルク入力は、典型的に、入力リングギア（図示せず）を用いて行われるが、これは、複数のボルト（図示せず）のような任意の適当な手段によって、歯車ケース１１のフランジ１５(一部のみ示している)に取付けることができる。

歯車室１３内にはディファレンシャル歯車セットを設けるが、これは、ピニオン軸１９上に回転可能に取付けられた一対の入力ピニオンギア１７を含む。典型的に、ピニオン軸１９は、ロッキングピン２１のような任意の適当な手段によって、歯車ケースに関して固定される。ピニオンギア１７は、ディファレンシャル歯車セットの入力歯車を構成し、一対のサイドギア２３及び２５と噛合うように係合する。サイドギア２３及び２５は、直線上の雌ネジ（スプライン）２７及び２９のセットを定めて、夫々、一対の駆動軸（図示せず）の雄ネジと噛合うようにスプライン係合させる。歯車ケース１１は環状のハブ部３１及び３３を有し、この上に、外側のディファレンシャルハウジング（図示せず）に関してディファレンシャル機構を回転支持するために用いられる一対の軸受けセット（図示せず）を取付けることがある。

当該技術分野の当業者には公知なように、通常の自動車の直進操作では、左右のサイドギア２３及び２５の間にディファレンシャルは生じず、ピニオンギア１７はピニオン軸１９に関して回転しない。そして、歯車ケース１１、ピニオンギア１７、及びサイドギア２３及び２５は全て一体で、回転軸Ａ（図１及び２にのみ示している）に関して回転する。

本発明のロッキングディファレンシャルは、複数のモードで操作できることを理解されたい。ディファレンシャルは、手動操作されてもよく、例えば、運転手がロックモードを手動で選択すると、ディファレンシャルは、自動車が移動し始めるほとんど直後にロックモードに操作されるようにしてもよい。又は、ロッキングディファレンシャルは、“自動モード”で操作されてもよく、この場合、例示的にのみ示すと、車載型マイクロプロセッサが初期のホイールスリップのような操作状態を感知すると、適当な電子入力信号（“入力”）をロッキングディファレンシャルに送って、歯車ケース１１に関してサイドギア２５をロックさせて、さらなる差動（ディファレンシャル）を防ぐようにしてもよい。

ロッキングディファレンシャルの操作が自動モードの場合、自動車が旋回したり、タイヤの大きさにわずかな相違があるような何らかの操作状況下では、サイドギア２３及び２５の間に幾らかの量のディファレンシャル作用を生じさせてもよいことを理解されたい。しかし、本発明では、ロッキングディファレンシャルは、クラッチパックや、ディファレンシャル作用を単に遅らせたり制限させる他の同様の機構を含んでいてもよく、また含んでいなくてもよく、替わりに、図１に示したような非作動状態と、別に示してはいないが、作動された、ロック状態との間で、選択を提供してもよい。

図１と合せて、図２を参照すると、本発明のロッキングディファレンシャルは、符号３５で概略的に示しているように回転制限機構を含む。この回転制限機構３５は、上記本明細書に包含されている特許文献３を参照することで、より明瞭に理解できよう。但し、ディファレンシャル技術分野における当業者であれば、本発明は、添付した特許請求の範囲で特に限定されない限り、回転制限機構３５の任意の特定の構造や操作モードに限定されないことを理解するであろう。ここでは機構３５については、背景技術と例示についてだけ、簡単に説明する。歯車ケース１１は端部壁３７を含み、これに二列のボアを定める。（図１に示している）ボアの第一の列は複数のピンボア３９を含むが、これらは端部壁３７の全軸方向の大きさにわたって軸方向に延びる。各ピンボア３９内には、軸方向に移動可能な、略円筒形状のピン部材４１が設けられる（これはまた、後の記載と、添付した特許請求の範囲では、“ロック部材”としても参照される）。また、（図２に示している）ボアの第二の列は複数のスプリングボア４３を含み、これらは端部壁３７の図２の左端から、端部壁３７の軸方向の厚さにわたって部分的に延び、各スプリングボア４３内にコイル状の圧縮ばね４５を設ける。

各圧縮ばね４５の左端は、符号４９で概略的に示している、ボールランプアクチュエーターの内側のランププレート４７（図３も参照されたい）に対して着座する。ボールランプアクチュエーター４９は外側のランププレート５１も含み、ボールランプアクチュエーター技術分野の当業者には公知な仕方で、内側のランププレート４７と外側のランププレート５１の間に複数のカム部材（ボール）５３を設ける。ボールランプアクチュエーター４９は、回転制限機構３５の一部として考えることも可能である。

歯車ケース１１の軸方向外側には（ボールランプアクチュエーター４９から図１及び２の左へ）、符号５５で概略的に示している電磁作動装置が設けられており、これは、好ましくは環状の電磁コイル５７を含み、環状のサポート部材５９から径方向外側に配置して、支持させている。このサポート部材５９は環状のハブ部３１の大きな直径部を囲み、電磁作動装置５５は静止させて（つまり、図示していない外側のディファレンシャルハウジングに関して固定する）、この内部で、これに関して歯車ケース１１を自由回転させる。電磁作動装置５５の幾つかの特徴については、上記本明細書に包含されている特許文献の一つ又は複数により詳しく示されている。

電磁コイル５７の作用は、一対の電線６１（図２参照）を用いてコイル５７に伝えられる電子入力信号に応じて起こるが、以下、参照番号“６１”は、電線自体か、電子入力信号を示すために用いられる。

図２及び３を主に参照すると、電磁コイル５７のすぐ近くに環状の駆動プレート（壁状部材）６３が配置されているが、これは、スプラインのような任意の適当な手段によって、外側のランププレート５１に対して回転しないように固定されている。駆動プレート６３と外側のランププレート５１間の結合については、本発明の感知機構の説明と合せて、以下において詳述される。従って、当該技術分野における当業者には公知なように、また上記本明細書に包含されている特許文献に示されて、説明されているように、コイル５７が印加されると、この結果として磁束が駆動プレート６３を通って、コイルハウジング６５上の近くの摩擦面と摩擦係合させるようにプレートを引っ張る。コイルハウジング６５は、好ましくは、外側のディファレンシャルハウジングに対して回転しないように取付けられ、これは図示されていないが、図２に“接地”のシンボルとして符号６６で示されている。この結果、歯車ケース１１に対して、環状の駆動プレート６３と、そして外側ランププレート５１の回転を遅らせる。しかし、内側ランププレート４７は、複数の耳６７（図３参照）のような手段を用いて、歯車ケース１１と共に回転するように取付けられるため、ランプ作用は、圧縮ばね４５の付勢力とは逆に、内側ランププレート４７の右側の軸方向移動（図１〜３参照）となる。再度、図１を主に参照すると、サイドギア２３の“外側”の表面（つまり、端部壁３７と面する側）には、複数の開口部６９が定められており、これら開口部６９は、ピンボア３９の列と合うか、相当するように列状に配置されている。従って、ピンボア３９と開口部６９の列を周状に並べて（図１に示した位置）、電磁コイル５７を作用させると、内側のランププレート４７を図１の右側に移動させて、ピン部材４１を開口部６９と係合するように移動させることで、歯車ケース１１に対してサイドギア２３をロック可能になる（作動又は“ロック”状態）。

以上の説明の多くは、特に上記本明細書に包含されている特許文献から既知である。以下、添付した全ての図を互いに参照しながら、本発明の重要な特徴について説明する。上述したように、本発明の目的の一つは、機構内でロック状態又はアンロック状態が生じることを、この機構の一部を構成する部材の軸方向移動を利用して、感知可能（つまり、機構の状態変化を感知可能）にすることである。

この実施形態では、例示的にのみ示すが、“軸方向に移動可能の部材”は、ボールランプアクチュエーター４９の内側のランププレート４７を含む。本発明の特徴の一つに従うと、内側のランププレート４７自身は、添付した特許請求の範囲の目的上、“軸方向に移動可能の部材”として機能し、以下において後述する、感知機構によって感知される目標として機能する追加の構造を設けることを必要としない。

ここで、主に図２、３及び４を参照して、本発明の感知機構について説明する。本発明の好適な実施形態では、コイルハウジング６５は“二つのキャビティ”を有するタイプであって、（つまり、コイルハウジング６５は、電磁コイル５７（“作動”コイル）用のキャビティを定めるだけでなく、感知コイル７１を中に配置させるキャビティも定める）、この機能については後述する。感知コイル７１は、単に電磁コイルを構成していてもよく、又は、磁性で付勢されるコイルを構成していてもよい。いずれの場合でも、感知コイル７１（これはまた、以下において、特許請求の範囲では“センサエレメント”としても参照される）は、好ましくは、“近接”感知（センサ）装置を提供するが、この用語は、センサ分野では知られている。電磁作動装置の技術分野における当業者には公知なように、コイルハウジング６５は強磁性部材を含み、これは、ボールランプアクチュエーター４９の作動の目的上、電磁“回路”の一部を構成する環状の駆動プレート６３と同様である。内側のランププレート４７は、好ましくは、強磁性部材を含み、この理由は以下において明瞭にされる。

しかし、本発明の重要な特徴では、図３と４に最良に示しているように、感知コイル７１のすぐそばの、駆動プレート６３の径方向“内側”の部位は、環状の窓部材（壁状部材）７３に換えられている。本発明の目的上、部材７３に関して説明するために用語“窓”が用いられているが、窓部材７３は強磁性ではなく、このため、電磁回路（又は磁束“経路”）は、窓部材７３内に“含まれる”ことはなく、替わりに、磁束ラインＦ（図４参照）が通り抜ける。反対に、電磁技術分野では公知なように、コイル５７の作動に起因する磁束ラインは、駆動プレート６３内に含まれて、この際、磁束のラインはここを垂直に通ることがある。この実施形態では、例示的にのみ示すが、環状の窓部材７３は、アルミニウム部材を含み、これによって、環状の駆動プレート６３から外側のランププレート５１までトルクを伝えるように、窓部材が構造的に一体で、耐久性があるようにする。当該技術分野の当業者には公知なように、アルミニウムの窓部材７３は、空気と比べて、磁束密度をわずかに増大させる。

同時に、図４から良好に理解できるように、感知コイル７１と、内側のランププレート４７、この実施形態での軸方向移動可能部材との間に、軸方向に環状の窓部材７３を配置する。感知コイル７１上に感知電流が及ぼされると、この結果、図４に示すような電磁束経路Ｆとなる。この電磁束経路Ｆはコイルハウジング６５を通り、感知コイル７１を囲み、窓部材７３を通り、近くの空気の隙間を横切って、内側のランププレート４７の一部を通る。回転制限機構３５と電磁作動装置５５の操作に関する、前の簡単な説明から解るように、内側のランププレート４７は、機構３５の非作動状態に相当する第一状態（図２参照）と、機構３５の作動状態に相当する第二状態（図４で移動する内側のランププレート４７に向かう位置）の間で、軸方向に移動する（図４の矢印参照）。

本発明の重要な特徴に従うと、内側のランププレート４７の軸方向の位置が変わるにつれて、電磁束経路長さも変化するが、窓部材７３によって影響を受けない。内側のランププレート４７が、感知コイル７１から離れるように又は近付くように移動する結果としての磁束経路長さの変化は、夫々、磁束経路Ｆの磁束密度（又はインダクタンス）の減少又は増大になる。磁束密度（又はインダクタンス）の変化は、外部の制御回路によって感知されたり、監視されることが可能であって、この外部の制御回路は、感知した磁束密度（又はインダクタンス）を、感知コイル７１とランププレート４７の間の軸方向の分離の変化に相当する値に“変える（コンバート）”ことができる。

ここで図５を参照すると、電圧対時間のグラフが示されているが、これは、本発明の感知機構の一実施形態に利用される重要な関係を示している。本発明の形成中、複数の様々な近接タイプの感知構成が評価されたが、これには、パルスインダクション（ＰＩ）センサとして公知なものも含む。ＰＩセンサ構成では、感知コイル７１は、既知の電流にチャージされる（図５の“定電流パルス”参照）。この既知の電流は、磁場を形成して、図４に示すように磁束経路Ｆを誘導する。この磁束経路Ｆは、物質内にエネルギーを蓄える（エネルギー＝１/２・ＬＩ^２）。既知のコイル電流は、突然に終了して、磁束経路Ｆを終わらせ（遅らせ）、エネルギーを消す。磁束経路Ｆが変化するにつれて、この変化が、渦電流を内側のランププレート４７内に流すが、強磁性ランププレート４７の内部抵抗のため、渦電流はゆっくり衰える。

上記渦電流がランププレート４７内に流れる際、渦電流は磁場も形成し、これが次に感知コイル７１内に電流を戻すように誘導して、この結果、バック‐ＥＭＦ（逆起電力）となる。この結果の電圧（バック‐ＥＭＦからの）が感知コイル７１を横切って測定されると、図５に示すように、指数関数的に衰える割合又は曲線を有する、負の電圧スパイク（図５の“スパイク”参照）となる。負のスパイクの衰える割合はインダクタンスの関数であって、これは次に、感知コイル７１から内側のランププレート４７に向かう空気の隙間の距離に直接的に関係する。しかし、感知技術分野における当業者ならば、本発明は、添付した特許請求の範囲で特に記載されない限り、上述した、又は他の特定の感知コンセプトに限定されないことを理解するであろう。

従来、様々な感知システムが利用可能で、公知であり、本発明は、パルスインダクションセンサに限定されない。調整した“タンク”振動回路と、これによって調整した周波数振動器からのインダクターとキャパシターを用いて、振動の周波数を測定することで距離を決定するようにできる。このコンセプトが任意の金属をロックするのに用いることができるように、周波数が高過ぎる場合、アルミニウムを通して“解る”ことがない。これには、調整された振動器の前端の回路を含む。他の従来公知の磁性近接センサやＬＶＤＴ構成を同様に用いることもできる。本発明の形成中、この特定の環境では、パルスインダクションセンサは比較的にシンプルで、効果的であることが解った。

本発明の特定の分野では、上述した感知コンセプトは、好適な実施形態を含むが、この理由の一部は、操作温度の広い範囲（約摂氏‐４０度から約摂氏１９０度）で、かつ、様々な石油化学ベースの潤滑油（例えば、歯車オイル等）に浸される際、効果的であることが解ったためである。また、温度変化や様々なオイルは、ランププレート４７の状態変化（軸方向移動）を正確に感知する能力上、悪影響を及ぼさないことが解った。

ここで図６を主に参照すると、符号８１で概略的に示しているように、電子制御回路の一部が例示されているが、これは、図５に示されて、説明された感知コンセプトを実施するために用いることができる。図６に示した回路では、パルストレイン（図５で定電流パルスとして示されている）が制御回路８１への入力である。制御回路８１の“出力”は、感知コイル７１からの内側のランププレート４７の距離を示すアナログ信号９１である。

以上、本発明について詳細に説明したが、この明細書を読み、理解することで、当該技術分野における当業者なら、様々な変更や修正が明らかになるであろう。このような修正や変更の全ては、添付した特許請求の範囲内に含まれる限り、本発明に含まれることを理解されたい。

非作動、アンロック状態での、本発明の技術思想に従って形成されたロッキングディファレンシャルの軸方向断面図である。 図１と同様だが、図１とは異なる平面での、要部を拡大した軸方向断面図である。 図１及び２に示したディファレンシャル歯車機構の要部の分解斜視図である。 本発明の重要な特徴の一つを示すため、図２と同様に、要部を拡大し、幾分概略的な軸方向断面図である。 本発明の感知機構を用いた、一実施形態における、重要な関係を例示した、電圧対時間のグラフである。 本発明の係合感知機構に用いることができる、制御回路の実施形態の一部を概略的に示した、電気回路である。

Claims (9)

1. 回転軸（Ａ）と歯車室（１３）を定めた歯車ケース（１１）を含むディファレンシャル歯車機構であって、少なくとも一つの入力歯車（１７）と第一（２３）及び第二（２５）の出力歯車を含むディファレンシャル歯車を前記歯車室内に配置して、前記歯車ケース（１１）に対する前記第一出力歯車（２３）の回転を制限するように操作可能な手段（３５）と、この回転制限手段（３５）を作動させるための作動手段（５５）を含み、この作動手段（５５）は、入力（６１）に応じて、前記回転制限手段を、非作動状態（図１）から作動状態（図４）に移動させるように操作可能であって、さらに前記回転制限手段（３５）は部材（４７）を含み、この部材（４７）は前記歯車ケース（１１）の軸方向端部に向かって配置されて、かつ前記回転制限手段（３５）の前記非作動状態に対応する第一位置（図１）と、前記作動状態に対応する第二位置（図４）の間で、前記回転軸（Ａ）の方向で移動可能であり、さらに、
   （ａ）前記歯車ケース（１１）の前記軸方向端部近くにセンサアセンブリを配置して、このセンサアセンブリは、前記回転制限手段（３５）と前記作動手段（５５）の間に軸方向にセンサエレメント（７１）と壁状部材（６３、７３）を含み、
   （ｂ）前記壁状部材（６３、７３）は、前記センサエレメント（７１）と前記移動可能部材（４７）の間に軸方向に配置された非強磁性部（７３）を含み、これによって前記第一（図１）及び前記第二（図４）の位置の間での前記移動可能部材の移動が、前記センサエレメント（７１）と前記移動可能部材（４７）をつなぐ電磁束（Ｆ）に対応して変化をもたらすようにしたことを特徴とするディファレンシャル歯車機構。
2. 前記歯車ケース（１１）に対する前記第一出力歯車（２３）の回転を制限するために操作可能な前記手段は、前記歯車ケース（１１）の前記軸方向端部（３７）に定められた開口部（３９）内に配置される複数のロック部材（４１）を含み、前記第一出力歯車（２３）に定められた対応する開口部（６９）と係合するように、アンロック位置（図１）からロック位置まで軸方向に移動可能にしたことを特徴とする請求項１に記載のディファレンシャル歯車機構。
3. 前記作動手段（５５）は、前記歯車ケース（１１）の前記軸方向端部（３７）近くに配置されて、前記回転軸（Ａ）と略同心状に配置された第一電磁コイル（５７）を含むことを特徴とする請求項１に記載のディファレンシャル歯車機構。
4. 前記壁状部材は、前記第一電磁コイル（５７）と前記回転制限手段（３５）の間に軸方向に配置された強磁性部（６３）を含み、前記センサエレメント（７１）を前記第一電磁コイル（５７）から径方向内側に配置したことを特徴とする請求項３に記載のディファレンシャル歯車機構。
5. 前記センサエレメントは、前記回転軸（Ａ）と略同心状に配置された第二電磁コイル（７１）を含むことを特徴とする請求項４に記載のディファレンシャル歯車機構。
6. 前記第一（５７）及び第二（７１）の電磁コイルを共通の、強磁性コイルハウジング（６５）内に配置して、このコイルハウジング（６５）を外側のディファレンシャルハウジング（６６）に対して固定したことを特徴とする請求項５に記載のディファレンシャル歯車機構。
7. 軸（Ａ）と室を定めたケース（１１）を含む機構であって、この機構を作動させるための作動手段（５５）を含み、この作動手段（５５）は、入力（６１）に応じて、前記機構を非作動状態（図１）から作動状態（図４）まで移動させるように操作可能であって、前記機構は軸方向移動可能部材（４７）を含み、この部材（４７）は、前記ケース（１１）の軸方向端部（３７）に向かって配置されて、かつ前記機構の前記非作動状態に対応する第一位置（図１）と、前記作動状態に対応する第二位置（図４）の間で、前記軸（Ａ）の方向で移動可能であり、さらに、
   （ａ）前記ケース（１１）の前記軸方向端部（３７）近くにセンサアセンブリを配置して、このセンサアセンブリは、前記機構と前記作動手段（５５）の間で軸方向に配置されたセンサエレメント（７１）と壁状部材（６３、７３）を含み、
   （ｂ）前記壁状部材（６３、７３）は、前記センサエレメント（７１）と前記軸方向移動可能部材（４７）の間に軸方向に配置された非強磁性部（７３）を含み、これによって前記第一（図１）及び前記第二（図４）の位置の間の前記軸方向移動可能部材（４７）の移動が、前記センサエレメント（７１）と前記軸方向移動可能部材（４７）をつなぐ電磁束（Ｆ）に対応して変化をもたらすようにし、
   （ｃ）前記センサエレメントは、前記ケース（１１）の前記軸方向端部（３７）近くに配置されて、前記軸（Ａ）と略同心状に配置された電磁コイル（７１）を含むことを特徴とする機構。
8. 前記作動手段（５５）は、前記ケース（１１）の前記軸方向端部（３７）近くに配置されて、前記軸（Ａ）と略同心状に配置された第一電磁コイル（５７）を含み、前記センサエレメントは、第二電磁コイル（７１）を含むことを特徴とする請求項７に記載の機構。
9. 前記壁状部材は、前記第一電磁コイル（５７）と前記機構の間に軸方向に配置された強磁性部（６３）を含み、前記第二電磁コイル（７１）を前記第一電磁コイル（５７）から径方向内側に配置したことを特徴とする請求項８に記載の機構。

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