JP6429259B2 - 統合されたセンサーおよび付勢部材を有するアクチュエータアセンブリ - Google Patents

Description

［関連出願］ 本願は、２０１６年３月２８日に出願された米国仮特許出願第６２/３１４，０６５号の優先権および恩恵を主張する。上記の特許出願の内容は、本願の詳細な説明に参照によりここに明確に組み込まれる。

本開示は、アクチュエータアセンブリ容易の検知システムに関し、より詳しくは、自動車のロックギアセットに使用されるアクチュエータアセンブリに関する。

複数のロックギアセットは、係合状態と離脱状態との間で切り替わり得る。そのようなギアセットの例は、これに限定されないが、自動車に頻繁に見出されるような動力取出ユニットと、車軸切断または差動装置とを含み得る。

ロックギアセットの係合は、アクチュエータによってもたらされ得る。動力取出ユニット、車軸切断、または差動装置において、アクチュエータは、コントローラを介して自動車によって電力供給およびシグナリングされる。当分野において既知であるように、アクチュエータは、コントローラからの電流を機械力へと変換する。例えば、電流の流れにより、アクチュエータのプレッシャープレートを動かす磁場を作り出し、機械的構造を介してギアセットに係合するか、これから離脱される。

センサーは、アクチュエータの位置に関する情報をコントローラに中継して戻すべく使用され得る。位置センサーは、ロックギアセットの位置を示す信号を与える。位置センサーには、一般に２タイプがあり、機械的または磁気的近接である。先行技術の機械的位置センサーは、摩耗および搭載時の問題を有し得る。先行技術の磁気的近接センサーは、移動部品によるランアウトに基づいた精度の問題を有し得る。急速回転によって引き起こされる障害は、回転式構成要素の軸方向の移動を引き起こし得、センサーに関して「ノイズ」およびエラー動作をもたらすランアウトを生じる。

従って、移動部品からのランアウトにあまり影響を受けないセンサーシステムを有するアクチュエータアセンブリを提供することが望ましい。

アクチュエータ用の検知システムは、磁気保持プレート、プレッシャープレート、センサーターゲットおよびセンサーアセンブリを含む。磁気保持プレートは、半径方向内側表面、半径方向外側表面、内側表面に沿った隆起部、隆起部の内側表面に沿って配置される付勢部材および外側表面に配置され、開口部に垂直に延在するフランジを画定する環状の開口部を含む。プレッシャープレートは、半径方向の外側表面およびそれの中央に開口部を含む。プレッシャープレートの外側表面は、磁気保持プレートの隆起部の下に、隆起部と付勢部材との間に軸方向に配置される。センサーターゲットは、磁気保持プレートのフランジに取り付けられる。センサーアセンブリは、プレッシャープレートおよび磁気保持プレートから半径方向外側へ配置されるセンサーおよびセンサーハウジングを含む。

本開示の上記ならびに他の利点は、当業者が添付図面に照らして検討される場合、以下の詳細な説明から当業者には容易に明らかになるであろう。
ロックギアセットの好ましい実施形態の断面図である。 アクチュエータアセンブリおよび検知システムの好ましい実施形態の部分斜視図である。 ロックギアセット、検知システムおよびアクチュエータアセンブリの好ましい実施形態の部分切断図である。 回転式プレッシャープレートの好ましい実施形態の上面図である。 磁気保持プレートの好ましい実施形態の上面図である。 図５の磁気保持プレート上の付勢部材の詳細切断図である。 好ましい実施形態による磁気保持プレート上の回転式プレッシャープレートおよび付勢部材の概略断面図である。

複数の好ましい実施形態は、そうでないと明示的に特定されている場合を除き、様々な代替的な方向性およびステップの連続を仮定してよいことが理解されるべきである。また、添付図面に示され、以下の明細書に説明されている具体的な複数の装置および複数の工程は、複数の発明概念の例示的な実施形態に過ぎないことも理解すべきである。したがって、開示された複数の実施形態に関する具体的な寸法、方向、または、その他の物理的特性は、限定するものと見なされるべきではない。

ここで図１を参照すると、好ましい実施形態によるアクチュエータアセンブリ１０および差動装置アセンブリ２０が示される。アクチュエータアセンブリ１０は、ソレノイド１２および検知システム１４を含む。ソレノイド１２は、ハウジング１２ａ、電磁コイル１２ｂおよびアーマチャ１２ｃを含む。ソレノイド１２は、非回転式である。いくつかの実施形態において、コイル１２ｂは、複数のコイル状の線材を含み、好ましくは樹脂に成形される。

アーマチャ１２ｃは、線形移動可能であり、ソレノイド１２によって駆動される。いくつかの実施形態において、アーマチャ１２ｃは、電磁コイル１２ｂから半径方向内側へ配置される。ソレノイドコイル１２ｂは、アーマチャ１２ｃを順番に動かす磁束を発生させる。ハウジング１２ａは部分的に、磁気コア１２ｂを取り囲む。

磁気コア１２ｂおよびハウジング１２ａは、コイル状の線材の周りの部分的な磁気回路を形成する。アーマチャ１２ｃは、磁気コアの囲いを完成し、それにより磁気回路を完成する。電源およびコントローラ（図示せず）は、ソレノイド１２と接続され得る。その結果、複数のコイル状の線材は、コイル１２ｂを選択的に励起および非励起するべく動作するコントローラに連結され、ひいてはアーマチャ１２ｃを動かす。

検知システム１４は、図１に示されるように、回転式プレッシャープレート１６、磁気保持プレート１８およびセンサーアセンブリ３０を含む。

１つの実施形態において、図４に示されるように、プレッシャープレート１６は、一般に、半径方向内側表面３２、半径方向外側表面３４およびそれの中央に円形の開口部３６を有する平坦な円形プレートである。１つの実施形態において、プレッシャープレート１６は、これに限定されないが、ステンレス鋼を含む非磁気材料から構成される。開口部３６により、プレッシャープレート１６が差動装置アセンブリ２０または他のアセンブリに取り付けられ、それと共に回転することが可能となる。

いくつかの実施形態において、プレッシャープレート１６はまた、開口部３６に垂直に延在する内側表面３２に沿って配置されるタブ３８一式を含み得る。図４に示されるように、プレッシャープレート１６は５つのタブを含むが、タブの数は、開口部３６のサイズによって５つより大きいか、小さいかになり得る。複数のタブ３８は、プレッシャープレート１６を差動装置アセンブリ２０、ロックギアセット７０または他の回転式アセンブリに固定するべく使用される。

いくつかの実施形態において、プレッシャープレート１６は、油または潤滑流体がその中で動くことを可能にするべく内側表面３２と外側表面３４との間に半径方向に配置される追加の開口部４２、４４を含み得る。開口部４２、４４のサイズ、形状および数は、アクチュエータアセンブリ１０によって必要とされる油のレベルおよび粘性によって変化し得る。

検知システム１４はさらに、図５に示されるように、おおむね円形の半径方向内側表面４６、半径方向外側表面４８、付勢部材５０、フランジ５２およびタブ部分５４一式を有する磁気保持プレート１８を含む。磁気保持プレート１８は、それの中央におおむね円形の開口部５６を有する。

磁気保持プレート１８の内側表面４６は、内側表面４６に沿って軸方向の制止部を作り出す隆起部５８、６０一式を含む。図５に示されるように、内側表面４６は２つの隆起部５８、６０を含むが、追加の隆起部が、磁気保持プレート１８のサイズによって加えられ得る。

タブ部分５４一式が内側表面４６に沿って配置され、開口部５６に垂直に延在する複数のタブ５４を含み、検知システム１４の軸方向に並進する間において、磁気保持プレート１８がそのアライメントを維持することを可能にする。

フランジ５２は、磁気保持プレート１８の外側表面４８に沿って配置され、タブ部分５４一式とは反対方向にて磁気保持プレート１８の外側表面４８に垂直に延在する。いくつかの実施形態において、図２−５に示されるように、フランジ５２は、隆起部６０の外側表面４８に沿って配置されるが、磁気保持プレート１８の外側表面４８に沿ったフランジ５２の配置は、変化し得る。

付勢部材５０は、隆起部５８、６０の磁気保持プレート１８の内側表面４６に沿って配置される。１つの実施形態にて、図６−７に示されるように、付勢部材５０は、内側表面４６に沿って延在し、磁気保持プレート１８の内側表面４６と隆起部５８、６０との間にギャップ６２ｂを作るスプリングまたは弾性部分６２を含む。図６−７に示されるように、磁気保持プレート１８は、１つの付勢部材５０を含むが、追加の付勢部材４６が、付勢部材５０によって提供される必要がある力の量によって隆起部５８、６０の内側表面４６に沿って対称的に加えられ得る。

図３に示されるように、プレッシャープレート１６は、磁気保持プレート１８の内部に配置される。プレッシャープレート１６は、磁気保持プレート１８の内側表面４６とかみ合い、それにより、プレッシャープレート１６の外側表面３４が、磁気保持プレート１８の隆起部５８、６０下に摺動して、図３に示されるように隆起部５８、６０によっておおむね軸方向に保持される。従って、開口部５６のサイズは、プレッシャープレート１６がその中に嵌合するのに十分でなければならない。

図７に示されるように、検知システム１４が組み立てられた場合、プレッシャープレート１６は、隆起部５８、６０と付勢部材５０のスプリング部分６２との間に軸方向に配置される。スプリング部分６２は、プレッシャープレート１６を隆起部５８、６０の方へ軸方向に付勢する軸方向付勢力を提供し、隆起部５８、６０はプレッシャープレート１６が磁気保持プレート１８から軸方向に移動されるのを防止する。従って、隆起部５８、６０および付勢部材５０は、検知システム１４内のプレッシャープレート１６の移動を軸方向に限定する。

１つの実施形態において、図６に示されるように、付勢部材５０のスプリング部６２は、隆起外側部６２ｃを有するおおむねＵ字形の構成を有する。付勢部材５０は、磁気保持プレート１８の内側表面４６の円形の開口部５６に沿っておおむね延在する。スプリング部６２ｂは、磁気保持プレート１８の隆起部５８、６０下にプレッシャープレート１６を付勢する力を今まで通りに維持しながら、スプリング部分６２が、プレッシャープレート１６の軸方向の動きと共にわずかに上下に移動することが可能にするスプリングとしての機能を果たす。これにより、プレッシャープレート１６が隆起部５８、６０内で移動しなければならない軸方向のクリアランス空間量を限定する。クリアランス空間を限定することにより、プレッシャープレート１６は、センサーアセンブリ３０とアライメント状態のままである。図６−７に示されるように、スプリング付勢部材５０は、付勢部材の１つの例であり、付勢部材の他の例および構造が可能とされることは、理解されるべきである。

図１に示されるように、検知システム１４はさらに、アクチュエータアセンブリ１０の係合を検知するためのセンサーアセンブリ３０を含む。センサーアセンブリ３０は、アクチュエータアセンブリ１０の静止部分上へと取り付けられ得る。センサーアセンブリ３０は、センサー６４およびセンサーハウジング６６を含む。いくつかの実施形態において、センサー６４は、これに限定されないが、ホールセンサーを含む磁気位置センサーである。センサー６４は、センサーハウジング６６内部に配置される。

いくつかの実施形態において、センサーアセンブリ３０は、アクチュエータアセンブリ、回転式プレッシャープレート１６および磁気保持プレート１８から半径方向外側へ配置され、それにより、センサーアセンブリ３０は、センサーターゲット６８の存在を検出することができる。

１つの実施形態において、図６に示されるように、フランジ５２は、磁気保持プレート１８の外側表面４８から垂直に延在する。フランジ５２は、図２に示されるように、センサーターゲット６８がその中に挿入されるか、それに取り付けられ得る１または複数の開口部５２ａを有することができる。なお、フランジ５２は、磁気保持プレート１８をセンサーアセンブリ３０に取り付けるための１または複数の開口部５２ｂを有することができる。センサーターゲット６８は、図２に示されるように、これに限定されないが、クリップなどの機械的手段または接着剤を含む適切なやり方で取り付けられ得る。１つの実施形態において、センサー６４は、ホールセンサーであり、センサーターゲット６８は磁石であり、ホールセンサー６４は、センサー６４とセンサーターゲット６８との間の磁束の強度変化を検出することができる。センサー６４は、センサーターゲット６８とアライメントするように、すなわち、センサー６４がセンサーターゲット６８の位置を検出できるように、センサーアセンブリ３０に配置される。

いくつかの実施形態において、アクチュエータアセンブリ１０は、磁気保持プレート１８が、図３に示されるようにこれに移動可能に取り付けられるアクチュエータハウジング１０ａを含む。磁気保持プレート１８は、それの外側表面４８上に開口部５２ｃを有し得、アクチュエータハウジング１０ａの一部がその中に配置されるフランジ５２に隣接する。アクチュエータハウジング１０ａは、磁気保持プレート１８の半径方向の移動を限定する。

ソレノイド１２に電源が供給され、起動された場合、プレッシャープレート１６は軸方向に回転し移動する。軸方向に移動することにより、プレッシャープレート１６は次に力をロックギアセット７０に加える。

また、プレッシャープレート１６は、磁気保持プレート１８を駆動する。磁気保持プレート１８は、プレッシャープレート１６に取り付けられ、それによりプレッシャープレート１６がロックギアセット７０を係合状態へと移動する場合、磁気保持プレート１８と磁気保持プレート１８に取り付けられるセンサーターゲット６８は、軸方向に移動する。センサーターゲット６８の位置は、センサー６４によって検出され、そのようにして、ロックギアセット７０の位置に対応する。

１つの実施形態において、センサーターゲット６８は磁石であり、センサー６４はホールセンサーであり、センサーターゲット６８の位置が変わるにつれて、センサー６４とセンサーターゲット６８との間の磁束は強度が変化する。このセンサー６４によるこの磁束変化は、それによって結果ロックギアセット７０の位置に対応する。

プレッシャープレート１６は、それが回転する速度に起因して回転する検知システム１４と軸方向にアライメントがずれてプレッシャープレート１６を移動させるランアウトを経験する場合がある。付勢部材５０および隆起部５８、６０は、プレッシャープレート１６が、隆起部５８、６０と、磁気保持プレート１８の付勢側部６２との間に残るように付勢する力を作り出すことによって、プレッシャープレート１６を検知システム１４とアライメントして保持する。ランアウトに起因するプレッシャープレート１６の軸方向の動きを限定することによって、プレッシャープレート１６のランアウトによる軸方向の動きの結果としてセンサー６４によって検出される「ノイズ」が低減され、センサーターゲット６８の移動に基づきロックギアセット７０の位置を検出する検知システム１４の精度を向上させる。

１つの実施形態において、ロックギアセット７０は、図１に示されるように差動装置アセンブリ２０に取り付けられる。アクチュエータアセンブリ１０は、差動装置アセンブリ２０をオープンまたはロック状態に置くべく使用される。差動装置アセンブリ２０は、多種多様な構成要素と共に利用され得、本明細書に説明される特定の用途に具体的に限定されることは意図されない。アクチュエータアセンブリ１０は、差動制限装置を含むべベルギア設計などの多くのタイプの差動装置と共に使用され得る。

差動装置アセンブリ２０は、自動車の右および左の車軸８８、９０に対して動力源によって生成される駆動力を分配するために使用され得る。差動装置アセンブリ２０は、軸周りに回転する駆動力を受ける差動装置ケーシング７２、差動装置ケーシング７２に収容される差動装置ギアセット７４、差動装置ギアセット７４の差動装置の動きをロックする差動装置ギアセット７４と係合するクラッチ７６およびクラッチ７６を起動するためのアクチュエータアセンブリ１０を含む。

１つの実施形態において、図１に示されるように、差動装置ギアセット７４は、複数のピニオンギア７８、複数のピニオンシャフト８０および一対のサイドギア８２から一般に成るベベルギアタイプである。しかしながら、ヘリカルギアタイプまたはその他などの他のタイプのギアが差動装置ギアセット７４に適用され得る。複数のピニオンシャフト８０は、差動装置ケーシング７２に固定され、複数のピニオンギア７８を回転自在に支持する。

差動装置アセンブリ２０は、車軸ハウジング（図示せず）に回転自在に取り付けられ得る。複数のサイドギア８２および複数のピニオンギア７８は、差動装置ケーシング７２に配置される。

クラッチ７６は、差動装置ケーシング７２の内部に部分的に配置され、差動装置ケーシング７２の外部の検知システム１４のプレッシャープレート１６部分に接続される。ソレノイド１２は、差動装置ケーシング７２の外部に配置される。１つの実施形態において、ソレノイド１２は、クラッチ７６と軸方向に隣接して、車軸８８、９０から半径方向外側へ配置される。 クラッチ７６は、複数のサイドギア８２のうちの１つを差動装置ケーシング７２に選択的にロックすることができる。１つの実施形態において、複数のサイドギア８２はそれぞれ、複数のピニオンギア７８の複数のギア歯と係合する複数のギア歯と、車軸８８、９０と駆動係合する複数のスプライン内部ボアとを有し、それによって複数のピニオンギア７８からの駆動力を車軸８８、９０に伝達する。図１に示されるように、１つのサイドギアの複数の歯は、クラッチ７６を形成するべく可動部材８４上の複数の歯と選択的に係合可能である。可動部材８４は、アクチュエータアセンブリ１０の起動時に軸方向に動くことができる。

ソレノイド１２は、電流を機械力へと変換し、差動装置アセンブリ２０のサイドギア８２に係合し得る線形移動可能な可動部材８４を駆動する。磁束がコントローラによる制御下で生成される場合、磁束は軸方向にアーマチャ１２ｃを駆動する。アーマチャ１２ｃは、サイドギア８２と係合し得る可動部材８４を作動させる。同様に、差動装置アセンブリ２０を離脱またはロックするべく、コイル１２ｂへの電流が中断されて、磁場が存在しなくなる。リターンスプリング８６は、クラッチ７６が離脱された場合、サイドギア８２から離れる方向に可動部材８４を促すべく可動部材８４とサイドギア８２との間に配置される。

特許法令の条項に従って、本発明は、その好ましい実施形態を表すと見なされるものに関して説明されている。しかしながら、本発明は、その思想または範囲を逸脱することなく、具体的に図示および説明された方法とは異なる方法で実施され得ることに注意するべきである。

Claims (16)

1. 半径方向の内側表面を画定する環状の開口部、半径方向の外側表面、前記内側表面に沿った隆起部、前記隆起部のある内側表面に沿って配置される付勢部材、および前記外側表面に配置され、前記開口部に垂直に延在するフランジを含む磁気保持プレートと、
   半径方向の外側表面およびそれの中央に開口部を有する非磁気のプレッシャープレートであって、前記磁気保持プレートに対して相対的に回転し得る前記プレッシャープレートと、
   前記磁気保持プレートの前記フランジに取り付けられるセンサーターゲットと、
   前記プレッシャープレートおよび前記磁気保持プレートから半径方向外側へ配置されるセンサーおよびセンサーハウジングを含むセンサーアセンブリと
   を備えるアクチュエータ用の検知システムにおいて、
   前記プレッシャープレートの前記外側表面は、前記磁気保持プレートの前記隆起部の下に、前記隆起部と前記付勢部材との間に軸方向に配置される、
   検知システム。
2. 前記付勢部材は、スプリング部およびギャップ部を含み、前記プレッシャープレートの前記外側表面は、前記ギャップ部に配置される、
   請求項１に記載の検知システム。
3. 前記スプリング部は、Ｕ字形である、請求項２に記載の検知システム。
4. 前記付勢部材は、隆起外側部をさらに備える、請求項２に記載の検知システム。
5. 前記センサーターゲットは磁石であり、前記センサーはホールセンサーである、請求項１から４のいずれか一項に記載の検知システム。
6. 前記センサーアセンブリは、前記磁気保持プレートの前記フランジから半径方向外側へ配置される、請求項４に記載の検知システム。
7. 前記プレッシャープレートは、平坦で円形のプレートである、請求項１から６のいずれか一項に記載の検知システム。
8. 前記フランジは、前記隆起部の前記外側表面に配置される、請求項１から７のいずれか一項に記載の検知システム。
9. 請求項１に記載の検知システムと、
   検知システムに選択的に接続される可動部材と、
   ハウジング、コイル、および線形移動可能なアーマチャを含むソレノイドと
   を備えるアクチュエータアセンブリにおいて、
   前記ソレノイドは、センサーから半径方向内側へ配置され、前記線形移動可能なアーマチャは、前記可動部材に駆動接続される、
   アクチュエータアセンブリ。
10. 前記プレッシャープレートは、ロックギアセットに選択的に係合する、請求項９に記載のアクチュエータアセンブリ。
11. 前記磁気保持プレートは、前記アクチュエータアセンブリ内に軸方向に移動可能である、請求項９または１０に記載のアクチュエータアセンブリ。
12. アクチュエータハウジングをさらに備え、磁気保持プレートは、前記アクチュエータハウジングに移動可能に取り付けられる、請求項９から１１のいずれか一項に記載のアクチュエータアセンブリ。
13. 請求項９に記載の前記アクチュエータアセンブリと、
    差動装置ギアセットと、
    前記可動部材を含み、前記差動装置ギアセットおよび前記可動部材に選択的に係合するクラッチと、
    前記差動装置ギアセットを収容すると共に、前記クラッチを部分的に収容する差動装置ケーシングと
    を備える差動装置アセンブリにおいて、
    前記差動装置アセンブリは、自動車の複数の車軸に駆動接続される、
    差動装置アセンブリ。
14. 前記アクチュエータアセンブリは、前記差動装置ケーシングの外側にある、
    請求項１３に記載の差動装置アセンブリ。
15. 検知システムは、前記差動装置ギアセットに軸方向に隣接すると共に前記複数の車軸から半径方向外側へ配置される、
    請求項１３または１４に記載の差動装置アセンブリ。
16. 前記自動車の前記複数の車軸は、前記プレッシャープレートの前記開口部と、前記磁気保持プレートの前記開口部との内部に配置される、
    請求項１３から１５のいずれか一項に記載の差動装置アセンブリ。

Images