JP5755831B2 - トランスファーケース装置 - Google Patents

Description

本発明は、トランスファーケース装置に関し、当該トランスファーケース装置は、第１の出力シャフトと、第２の出力シャフトと、当該出力シャフト間のトルクの分配のためのクラッチと、当該クラッチが非係合のときの当該第２の出力シャフトのシャットダウン（遮断）のためのシャットダウンデバイスと、を有する。

このようなトランスファーケース装置は、周知でありかつ例えば原動機付き車両（以下自動車と称する）において使用されており、第１の出力シャフトに接続されている自動車のアクスル、例えばリアアクスルを常時駆動させかつ必要な場合は第２の出力シャフトを介して駆動トルクを追加的に第２の自動車アクスル、例えばフロントアクスルに伝達する。第１の出力シャフトに常時駆動されている第１の自動車アクスルは、主アクスルと称され、補助的に駆動可能な第２の自動車アクスルは補助アクスルと称される。

第２の出力シャフトを介した補助アクスルへの駆動トルクの伝達は、トランスファーケースのクラッチの少なくとも部分的な係合によって生起する。対照的に、クラッチが非係合にされると、第２の出力シャフトには駆動トルクが負荷されず、結果として補助アクスルにも駆動トルクが負荷されない。不要な慣性モーメント及び抵抗ロスの生成を防止するために、第２の出力シャフトは、クラッチ非係合状態において、補助アクスルに接続されている自動車のホイールによって回転させられる。シャットダウンデバイスが設けられ、それによって、クラッチが非係合にされた場合に第２の出力シャフトがシャットダウンされ得、自動車のホイールから切り離されることが知られている。

公知のトランスファーケースは、通常すなわちそれらが第２の出力シャフトのシャットダウンのためのシャットダウンデバイスを有しているまたはいないに拘らず、トランスファーケースのクラッチ及び／または他のコンポーネント、例えばベアリングの潤滑のための潤滑デバイスを有し、当該潤滑デバイスは、トランスファーケースの油溜から当該クラッチ及び／または他のコンポーネントに潤滑油を搬送するポンプを有する。

通常は、ポンプは電動ポンプまたは第１の出力シャフトによって駆動されるポンプ、例えば継続的に潤滑油を搬送するジェロータポンプ（gerotor pomp）である。

このようなポンプは、トランスファーケースの効率の悪化をもたらすので、無ポンプ潤滑デバイスが開発され、それらは、クラッチの出力と第２の出力シャフトとの間のチェーンドライブまたはギア結合を使用して、トランスミッション油溜からトランスファーケースのクラッチ及び／またはベアリングへ潤滑油を搬送する。

しかし、このような無ポンプ潤滑デバイスが、シャットダウンデバイスと共にトランスファーケース装置内に設けられた場合、第２の出力シャフトがシャットダウンされたときに潤滑油搬送が行われないという問題が発生する。このことは、トランスファーケースのクラッチ及び／またはベアリングの潤滑を損ない、少なくとも長期間においてのトランスファーケースのダメージに帰結し得る。

本発明の基本的な目的は、冒頭に述べた様なトランスファーケース装置を提供することであり、その信頼性のある機能は永続的に保証される。

請求項１の特徴を有するトランスファーケース装置が提供され、当該目的が達成される。

本発明に従ったトランスファーケース装置は、第１の出力シャフトと、第２の出力シャフトと、当該出力シャフト間のトルクを分配するクラッチと、当該クラッチが非係合状態になったときに当該第２の出力シャフトをシャットダウンするシャットダウンデバイスと、当該トランスファーケース装置の当該クラッチ及び／またはその他のコンポーネント、例えばベアリングを潤滑する潤滑デバイスとを含み、当該潤滑デバイスは、油搬送デバイスを有するかまたは潤滑油の搬送手段を有する。コントローラがさらに設けられて、当該第２の出力シャフトがシャットダウンされている場合に当該油搬送デバイスを時々作動させる。

本発明に従って提供されるコントローラが、第２の出力シャフトがシャットダウンされている際に時々油搬送デバイスを作動させるので、第２の出力シャフトがシャットダウンされていても、例えば自動車が主アクスルを介してのみ駆動されていても、当該クラッチ及び／または他のトランスミッションコンポーネントの理想的な潤滑に十分な量の潤滑油の搬送が保証される。油の搬送が、通常どんな場合も第２の駆動シャフトの駆動によって提供されるので、クラッチまたは他のトランスミッションコンポーネントの十分な潤滑が常時保証され、トランスファーケースの長期間の信頼性のある機能の要件が提供される。

本発明に従ったコントローラが、シャットダウンした第２の出力シャフトによる継続的な油搬送を提供せず、油搬送デバイスを時々作動させるので、例えば当該油搬送が当該第２の出力シャフトの回転に基づいている場合に発生し得る油搬送に伴う攪拌ロス及び望まれない慣性モーメントが更に最小化され、最終的に、当該トランスファーケース装置のより良い効率に寄与する。

本発明の有利な実施例は、従属請求項、詳細な説明及び図面から理解されるであろう。

第１の実施例によれば、コントローラは、第２の出力シャフトのシャットダウン時に、油搬送デバイスを間欠的に動作させすなわち油搬送デバイスのオン及びオフを繰り返す。これに関連して、当該油搬送デバイスのスイッチオン及びオフは、規則的または不規則な時間間隔で行われ得、当該油搬送デバイスの作動または非作動は、固定的な所与のパターンに従い得るかまたは需要に基づいた態様において実行され得る。

例えば、抵抗ロス及び／または慣性モーメントの様な油搬送デバイスの動作に付随して生じるロスが不利な効果を有さず、むしろ有利な効果を有するので、油搬送デバイスは、特に、例えば、エンジンブレーキまたはフットブレーキによる自動車のブレーキにおいて作動され得る。さらに、油搬送デバイスの動作はトランスファーケース及び／または補助アクスルの軸差動装置の加熱に寄与し、それはトランスミッションの効率において有利な効果を有する。

油搬送デバイスは、電動ポンプまたは第２の出力シャフトによって駆動されるポンプ、例えばジェロータポンプ、を含み得る。代替例として、油搬送デバイスは、クラッチの出力と第２の出力シャフトとの間に接続されたチェーンドライブまたはギア結合によって形成され得る。

電動ポンプの場合、油搬送デバイスの動作は、ポンプに直接出力されるコントローラの動作信号によって生起され得る。

対照的に、油搬送デバイスが、第２の出力シャフトによってまたはチェーンドライブもしくはギア結合によって駆動されるポンプによって形成されていた場合、当該油搬送デバイスの動作は、クラッチの少なくとも部分的な係合によって生起されるのが好ましい。いくらかの駆動トルクは、当該クラッチの少なくとも部分的な係合によって第１の出力シャフトから第２の出力シャフトへ分配され、それによって当該第２の出力シャフトが回転し、当該油搬送デバイスが動作する。従って、換言すれば、それ自体がシャットダウンされる当該第２の出力シャフトは、油搬送のために一時的に回転する。

特に、油搬送デバイスが、第２の出力シャフトによってまたはチェーンドライブもしくはギア結合によって駆動するポンプによって形成されている場合であって、コントローラが、トランスファーケース装置の設けられた自動車の減速中または惰走状態中に油搬送デバイスを作動させる様に作られている場合に有利であることが分かる。何となれば、第２の出力シャフトの事前のシャットダウンの加速が生起され得、この態様において特別に燃料が節約されて最終的により良い燃料効率が達成されるからである。

油搬送デバイスは、潤滑油をトランスファーケースの油溜からクラッチよりも上または他のコンポーネントよりも上であるトランスファーケースの領域内に搬送されるように好ましく形成される。

更に、潤滑デバイスは、油搬送デバイスによって搬送された潤滑油を収集する油リザーバを含み得、特に、油リザーバ内の油の液面は、当該油リザーバからクラッチまたは他のコンポーネントに通じている供給ラインの出口開口部よりも上にある。このような油リザーバは、いわばバッファまたは中間貯蔵部として機能し、十分な潤滑油が２つの油搬送処理動作の間にクラッチまたはその他のトランスミッションコンポーネントの潤滑に使用可能であることを保証する。油リザーバ内の、当該供給ラインの出口開口部の上にある油液面の位置は、重力によってすなわち追加的なポンピング効果無しに、当該油が当該油リザーバから当該クラッチまたはその他のトランスミッションコンポーネントへ流出することのみを可能とする。

油搬送動作の長さ及び２つの順次的な油搬送動作の間の時間間隔は、油リザーバ及び／または供給ラインに適合するのが好ましく、信頼性のある潤滑に対して十分に高い油液面は、油リザーバにおいて常時保証される。代替例または追加例として、油リザーバは、油液面センサを有し得、当該センサは、当該油リザーバ内の油の液面を検知して、油液面が重大な低位限界よりも下に下がり、当該油搬送デバイスの動作が要求された場合に、対応する信号をコントローラに伝送する。

さらなる実施例によれば、第２の出力シャフトが、自動車のホイールへの駆動トルクの伝達の役割を果たしかつシャットダウンデバイスが、ホイールと第２の出力シャフトとの間に接続される。従って、第２の出力シャフトは、シャットダウンデバイスによってホイールから切り離され得、トランスファーケースのクラッチの非係合時に第２の出力シャフトがホイールによって回転させられることを防止する。

この関係において、シャットダウンデバイスは、ホイールのハブに直接的に設けられ得る。このことは、第２の出力シャフトだけでなく、むしろそれに接続されていてホイールを駆動する自動車のアクスルすなわち補助アクスルが、ホイールの回転に対して切り離され得る利点を有している。従って、シャットダウンデバイスは、第２の出力シャフトだけではなく補助アクスルのシャットダウンも生起する。ホイールのハブに設けられているシャットダウンデバイスに関しては、例えばブレーキ力アシストユニットのための負圧ポンプあるいはスロットルの吸入制限による負圧によって、または電磁的にも駆動可能である噛合クラッチ（dog clutch）を議論することができる。

代替例として、シャットダウンデバイスは軸差動装置、特にホイールを駆動する自動車のアクスルの、換言すれば補助アクスルの軸差動装置の１つの出力または両方の出力に設けられ得、従ってこの場合、シャットダウンデバイスは、補助アクスルと第２の出力シャフトとの間に接続され、第２の出力シャフトだけがシャットダウンされ得、補助アクスルは走行している自動車のホイールによって回転する。例えば、この種のシャットダウンデバイスは、電気モータで駆動する摩擦クラッチかまたは１つもしくは２つのドッグクラッチである。

本発明の更なる目的は、請求項１１の特徴を有するトランスファーケース装置のクラッチ及び／またはその他のコンポーネントの潤滑方法である。上述した利点は、本発明に従った方法によって達成され得る。当該方法の有利な実施例は、上述された本発明に従ったトランスファーケース装置の実施例に由来する。

本発明は、有利な実施例及び添付の図面を参照して、単に例示の目的で以下に記載される。

本発明に従ったトランスファーケース装置の略図である。

エンジン１０及びトランスファーケース１２を有する自動車のトランスファーケース装置が、図１に示されている。トランスファーケース１２は、ドライブシャフト１４を含み、当該ドライブシャフト１４は、エンジン１０によって駆動されかつトランスファーケース１２の第１の出力シャフト１６に堅固に接続されている。ドライブシャフト１４と第１の出力シャフト１６との組み合わせは、主シャフトとも称される。トランスファーケース１２は、更に、オフロードギア（ハイ／ローギア）のスイッチングために、第１のドライブシャフト１４に設けられる減速トランスミッション（図示せず）を選択的に有する。

第１の出力シャフト１６は、軸差動装置１８を介して、第１の自動車アクスル２０と接続されている。第１の自動車アクスル２０は、第１の出力シャフト１６によって常時駆動されているので、第１の自動車アクスル２０は、主アクスルとも称される。主アクスル２０は、自動車ホイール２２を駆動する役目を果たす。

トランスファーケース１２は、さらに、第２の出力シャフト２４を有し、第２の出力シャフト２４は、軸差動装置２６を介して、補助アクスルと称される第２の自動車軸２８と接続され、それは自動車ホイール３０を駆動する役目を果たす。

本発明の実施例において、主アクスル２０は自動車のリアアクスルとして示され、自動車ホイール２２は、それに対応してリアホイールとして示されており、補助アクスル２８はフロントアクスルでありかつ自動車ホイール３０は自動車のフロントホイールである。しかし、通常は、主アクスル２０はフロントアクスルであり得、補助アクスル２８はリアアクスルであり得る。

第１の出力シャフト１６と第２の出力シャフト２４との間におけるエンジン１０の駆動トルクの分配のために、トランスファーケース１２はクラッチ３２を有し、クラッチ３２は、入力側において第１の出力シャフト１６と、出力側において第２の出力シャフト２４と接続されている。クラッチ３２は摩擦クラッチ、例えばマルチディスククラッチであり、特に、湿式マルチディスククラッチである。

クラッチ３２の駆動すなわち係合状態または非係合状態への駆動は、コントローラ３４によって制御される。第２の出力シャフト２４を介してフロントホイール３０へ伝達されるまたはされ得る駆動トルクの割合は、クラッチ３２の係合の度合いによって設定される。

チェーンドライブ３６は、クラッチ３２の出力側と第２の出力シャフト２４との間に接続されており、ギア結合がチェーンドライブ３６の代わりに設けられることも可能である。チェーンドライブは、クラッチ３２から第２の出力シャフト２４へのトルクの伝達の役目を果たすだけではなく、むしろトランスファーケース１２の下部領域内に設けられている油溜３８からトランスファーケース１２のクラッチ３２よりも上にある領域内に追加的に潤滑油を搬送する。従って、チェーンドライブ３６は、トルク伝達デバイスに加えて油搬送デバイス４０も形成する。

潤滑油は、チェーンドライブ３６によって上方に搬送され、クラッチ３２及びトランスファーケース１２のベアリングの様な他のコンポーネントを潤滑し、油リザーバ４２内に収集される。上方に搬送された潤滑油は油リザーバ４２内に貯蔵され、油リザーバ４２内の油の液面は、油リザーバ４２からクラッチ３２またはトランスファーケース１２の他のコンポーネントへ通じている供給ライン（図示せず）の出口開口部よりも上にあるので、当該潤滑油は、重力の故に、クラッチ３２または他のトランスミッションコンポーネントへ流れ得る。

油リザーバ４２が、必ずしも設けられる必要がないことに注目すべきである。むしろ、チェーンドライブ３６によって上方に搬送された潤滑油が、クラッチ３２またはトランスファーケース１２の他のコンポーネントへ直接的にも供給される。

第２の出力シャフト２４が回転している場合すなわちクラッチ３２が少なくとも部分的に係合している場合、及び／または第２の出力シャフト２４が自動車の走行時にフロントホイール３０によって駆動されている場合にのみ、チェーンドライブ３６が油搬送デバイス４０として作用していることは容易に理解される。対照的に、第２の出力シャフト２４が固定されている場合には、油搬送は発生しない。

クラッチ３２の非係合状態においてすなわち自動車の駆動が主アクスル２０を介してのみ行われている場合に、補助アクスル２８及び第２の出力シャフト２４が、回転中のフロントホイール３０によって動作状態にされるのを防いで不要な慣性モーメントが生成されるのを防ぐため、シャットダウンデバイスが、補助アクスル２８及び第２の出力シャフト２４のシャットダウンのために設けられる。当該シャットダウンデバイスは、フロントホイール３０のハブに設けられる噛合クラッチ４４によって形成され、それによってフロントホイール３０は、実質的に回転的に補助アクスル２８から切り離される。

代替例として、シャットダウンデバイスは、補助アクスル２８の軸差動装置２６に設けられ得る。この場合、第２の出力シャフト２４だけが実質的に回転的にフロントホイール３０から切り離され、補助アクスル２８は、フロントホイール３０と常時共に回転するであろう。

第２の出力シャフト２４がシャットダウンされている場合に、油溜３８から油リザーバ４２内への潤滑油の搬送が無いことはすでに言及されている。従って、主アクスル２０を介してのみの自動車の駆動において、クラッチ３２または他のトランスミッションコンポーネントの潤滑のための十分な潤滑油が、油リザーバ４２内において使用不可能であるという危険が通常存在する。

クラッチ３２及び他のトランスミッションコンポーネントの潤滑に十分な量の潤滑油が、常時油リザーバ４２内に貯蔵されるようにするため、また、クラッチ３２及び他のトランスミッションコンポーネントの十分な潤滑を油リザーバ４２無しに保証するため、コントローラ３４は、第２の出力シャフト２４の通常のシャットダウンにおいて、油搬送が時々行われることを保証する。この点において、コントローラ３４は、クラッチ３２の少なくとも部分的な係合を時々命令し、それによってチェーンドライブ３５が駆動されて、油搬送が動作される。

これに関して、クラッチ３２の時々の係合、それによる油搬送動作の長さまたは２つの順次的な油搬送動作の時間間隔は、所与の規則的なもしくは不規則なパターンに従うかまたは油リザーバ４２内の油の液面に関する需要に基づいた態様において実行され得、当該液面は、適当な油液面センサによって検知されるかまたはマップもしくは計算モデルを参照して画定されて、コントローラ３４に伝送される。さらに、クラッチ３２は、自動車が、例えばフットブレーキまたはエンジンブレーキによってブレーキされた場合に常時係合され得る。

最後に、潤滑油を油溜３８から油リザーバ４２内へ搬送する油搬送デバイス４０が、クラッチ３２と第２の出力シャフト２４との間に接続されているチェーンドライブまたは対応するギア結合で必ずしもある必要はなく、むしろ油搬送デバイス４０は、別個の油ポンプであり得る。このような油ポンプは、例えばジェロータポンプであり得、当該ジェロータポンプは第２の出力シャフト２４によって駆動されかつ第２の出力シャフト２４のシャットダウンの際に時々のクラッチ３２の少なくとも部分的な係合によって、チェーンドライブ３６に従って動作可能である。しかし、代替例として、油ポンプは電動ポンプであり得、当該電動ポンプは、出力シャフト２４がシャットダウンされている際に、コントローラ３４または他の適切なコントローラによって、時々作動させられる。

１０ エンジン
１２ トランスファーケース
１４ ドライブシャフト
１６ 第１の出力シャフト
１８ 軸差動装置
２０ 第１の自動車アクスル／主アクスル
２２ 自動車ホイール
２４ 第２の出力シャフト
２６ 軸差動装置
２８ 第２の自動車アクスル／補助アクスル
３０ 自動車ホイール
３２ クラッチ
３４ コントローラ
３６ チェーンドライブ
３８ 油溜
４０ 油搬送デバイス
４２ 油リザーバ
４４ 噛合クラッチ

Claims (7)

1. トランスファーケース（１２）と、
   第１の出力シャフト（１６）と、
   第２の出力シャフト（２４）と、
   前記第１及び第２の出力シャフト（１６、２４）間のトルク分配のためのクラッチ（３２）と、
   前記クラッチ（３２）が非係合の際に前記第２の出力シャフト（２４）をシャットダウンする噛合クラッチ（４４）と、
   潤滑油を搬送する油搬送デバイス（４０）を有して前記クラッチ（３２）及び／または前記トランスファーケースの装置の他のコンポーネントを潤滑する潤滑デバイス（３８，４０，４２）と、
   前記油搬送デバイス（４０）を時々作動させるコントローラ（３４）と、を含むトランスファーケース装置であって、
   前記油搬送デバイス（４０）は、前記トランスファーケース（１２）の下部領域内に設けられている油溜（３８）から前記トランスファーケースの前記クラッチ（３２）よりも上部にある領域内に潤滑油を搬送する、前記第２の出力シャフト（２４）によって駆動されるジェロータポンプ並びに前記クラッチ（３２）の出力側と前記第２の出力シャフト（２４）とに接続されるチェーンドライブ（３６）、を含み、
   前記コントローラ（３４）は、前記第２の出力シャフト（２４）がシャットダウンしている場合に、前記油搬送デバイス（４０）を間欠的に作動させオン及びオフを繰り返し、
   前記油搬送デバイス（４０）の前記作動は、前記クラッチ（３２）の係合によって行われ、
   前記潤滑デバイスは前記油搬送デバイス（４０）によって搬送された潤滑油を収集する油リザーバ（４２）を含み、前記油リザーバは、その内部の油の液面が当該油リザーバから前記クラッチ（３２）または他のコンポーネントに通じている供給ラインの出口開口部よりも上にあるように形成されていることを特徴とする装置。
2. 請求項１に記載のトランスファーケース装置であって、前記第２の出力シャフト（２４）は、前記自動車のホイール（３０）へトルクを伝達し、前記噛合クラッチ（４４）が、前記ホイール（３０）と前記第２の出力シャフト（２４）との間に接続されていることを特徴とする装置。
3. 請求項１又は２に記載のトランスファーケース装置であって、前記噛合クラッチ（４４）が、前記ホイール（３０）のハブに設けられていることを特徴とする装置。
4. 請求項１〜３の少なくとも１に記載のトランスファーケース装置であって、前記噛合クラッチが、前記ホイール（３０）を駆動する自動車アクスル（２８）の軸差動装置（２６）の１つの出力または両方の出力に設けられていることを特徴とする装置。
5. 請求項１〜４の少なくとも１に記載のトランスファーケース装置であって、前記コントローラ（３４）が、前記トランスファーケース装置が設けられている自動車の減速中または惰走状態の間に前記油搬送デバイス（４０）を作動させるように形成されていることを特徴とする装置。
6. トランスファーケース（１２）と、
   第１の出力シャフト（１６）と、
   第２の出力シャフト（２４）と、
   前記第１及び第２の出力シャフト（１６、２４）間のトルク分配のためのクラッチ（３２）と、
   前記クラッチ（３２）が非係合の際に前記第２の出力シャフト（２４）をシャットダウンする噛合クラッチ（４４）と、
   潤滑油を搬送する油搬送デバイス（４０）を有して前記クラッチ（３２）及び／または前記トランスファーケースの装置の他のコンポーネントを潤滑する潤滑デバイス（３８，４０，４２）と、
   前記油搬送デバイス（４０）を時々作動させるコントローラ（３４）と、を含むトランスファーケース装置の前記クラッチ（３２）及び／または他のコンポーネントを潤滑する方法であって、
   前記油搬送デバイス（４０）は、前記トランスファーケース（１２）の下部領域内に設けられている油溜（３８）から前記トランスファーケースの前記クラッチ（３２）よりも上部にある領域内に潤滑油を搬送する、前記第２の出力シャフト（２４）によって駆動されるジェロータポンプ並びに前記クラッチ（３２）の出力側と前記第２の出力シャフト（２４）とに接続されるチェーンドライブ（３６）、を含むように設けられ、
   前記クラッチ（３２）が非係合にされた際に噛合クラッチ（４４）によって前記第２の出力シャフト（２４）がシャットダウンされ、
   前記コントローラ（３４）は、前記第２の出力シャフト（２４）がシャットダウンしている場合に、前記クラッチ（３２）を係合させ、駆動トルクを第１の出力シャフト（１６）から第２の出力シャフト（２４）へ分配し、それによって前記ジェロータポンプ及びチェーンドライブを間欠的に作動させ、油溜から潤滑油を前記トランスファーケースの装置の他のコンポーネントへ潤滑させ、
   前記油リザーバに潤滑油の一部を収集し、油リザーバ内の油の液面が、当該油リザーバからクラッチまたは他のコンポーネントに通じている供給ラインの出口開口部よりも上にあるようになし、潤滑油を前記クラッチまたはその他のトランスミッションコンポーネントの潤滑に使用可能とすることを保証することを特徴とする方法。
7. 請求項６に記載の方法であって、前記油搬送デバイス（４０）が、前記トランスファーケース装置が設けられている自動車の減速または惰走状態の間に作動させられることを特徴とする方法。

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