JP7316933B2 - 一体化される切断式のツインクラッチシステムおよびデュアルアクションピストン - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
[0001]本出願は、２０１６年９月２２日に出願された米国仮特許出願第６２／３９８，１６４号の優先権を主張するものである。

[0002]本開示は、全輪駆動自動車のセカンダリアクスルのためのツインクラッチシステム、およびデュアルアクションピストンを備える油圧トルクアクチュエータに関する。

[0003]油圧トルク作用は、一般に、全輪駆動が１つの選択肢である前輪駆動自動車または後輪駆動自動車のセカンダリアクスルにおいて利用される。これは、恒久的なアクティブオンデマンドシステム（ＡＯＤ：ａｃｔｉｖｅ ｏｎ ｄｅｍａｎｄ）、さらには全輪駆動機能の不必要時にリングギヤおよびピニオンが停止されるような切断式のシステム、の両方のためのものとなり得る。左側ホイールおよび右側ホイールの独立したトルク制御が提供されるような側方設置型（ｓｉｄｅ ｍｏｕｎｔｅｄ）のツインクラッチアクスルでは、左側および右側に設置される各クラッチが通常は独立ピストンからなるアクチュエータを有し、ここでは圧力調整が推進力（ｔｈｒｕｓｔ ｆｏｒｃｅ）およびひいてはトルクの設定を決定する。

[0004]本開示の一実施形態によると、セカンダリ駆動ユニットを介して駆動源に選択的に接続される左側および右側セカンダリ駆動ホイールを有する全輪駆動自動車のためのセカンダリ駆動ユニットが提供され、セカンダリ駆動ユニットが、駆動源に動作可能に結合されるメインシャフトを収容する。セカンダリ駆動ユニットが、セカンダリ駆動ユニット（ＳＤＵ：ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｄｒｉｖｅ ｕｎｉｔ）ハウジングであって、メインシャフトを受けるための第１のセクションを画定し、ツインクラッチ組立体を包囲するための第２のセクションを画定する、セカンダリ駆動ユニットハウジングと、メインシャフトと同心である左側出力シャフトであって、左側セカンダリ駆動ホイールにトルクを伝達するためのものである、左側出力シャフトと、左側出力シャフトと同軸である右側出力シャフトであって、右側セカンダリ駆動ホイールにトルクを伝達するためのものである、右側出力シャフトと、を有する。ツインクラッチ組立体が、メインシャフトに接続されたクラッチハウジングと、左側出力シャフトおよびクラッチハウジングを選択的に接続するための左側クラッチと、右側出力シャフトおよびクラッチハウジングを選択的に接続するための右側クラッチと、クラッチハウジングの内壁から延在する剛体中央プレートであって、剛体中央プレートが左側クラッチおよび右側クラッチを分離する、剛体中央プレートとを有する。

[0005]いくつかの実施形態では、ＳＤＵハウジングの第２のセクションがＳＤＵハウジングの第１のセクションの一方側に全体として位置する。いくつかの実施形態では、右側出力シャフトが左側出力シャフトによって稼働（ｐｉｌｏｔ）および支持される。

[0006]いくつかの実施形態では、右側クラッチが、クラッチハウジングに一体化され、右側出力シャフトによって担持される右側摩擦ディスクのセットと交互配置された右側分離プレート（ｓｅｐａｒａｔｏｒ ｐｌａｔｅ）のセットを有することができる。左側クラッチが、クラッチハウジングに一体化され、左側出力シャフトによって担持される左側摩擦ディスクのセットと交互配置された左側分離プレートのセットを有することができる。左側分離プレートのセットおよび右側分離プレートのセットが中央プレートによって分離され、左側摩擦ディスクのセットおよび右側摩擦ディスクのセットが中央プレートによって分離される。

[0007]いくつかの実施形態では、右側クラッチまたは左側クラッチの一方がデュアルアクションピストン組立体をさらに有する。デュアルアクションピストン組立体が、デュアルアクションピストンと、ＳＤＵハウジングの第１の内向きの壁の中に画定された、デュアルアクションピストンを受けるためのキャビティと、ＳＤＵハウジングの中に画定された、デュアルアクションピストン組立体を始動させるために流体を通過させるための第１および第２のポートとを有する。デュアルアクションピストンおよび第１の内向きの壁の中のキャビティが、第１および第２のポートを通して流体を受け取るための第１および第２のチャンバを画定し、第１のチャンバが第２のチャンバの容積より小さい容積を有する。

[0008]いくつかの実施形態では、デュアルアクションピストン組立体を始動させるために流体が第１のポートを介して受け取られるとき、デュアルアクションピストン組立体により流体が第２のポートおよび第２のチャンバの中に引き入れられる。

[0009]いくつかの実施形態では、デュアルアクションピストンが略Ｈ形状の断面を有する。いくつかの実施形態では、デュアルアクションピストンが略階段状の断面を有する。
[0010]いくつかの実施形態では、右側クラッチまたは左側クラッチのもう一方が非デュアルアクション（ｎｏｎ－ｄｕａｌ ａｃｔｉｏｎ）ピストン組立体をさらに有し、非デュアルアクションピストン組立体が、非デュアルアクションピストンと、ＳＤＵハウジングの第２の内向きの壁の中に画定された、非デュアルアクションピストンを受けるためのキャビティと、ＳＤＵハウジングの中に画定された、非デュアルアクションピストン組立体を始動させるために流体を通過させるための第３のポートとを有し、非デュアルアクションピストンおよび第２の内向きの壁の中のキャビティが、第３のポートを介して流体を受け取るための第３のチャンバを画定する。

[0011]いくつかの実施形態では、デュアルアクションピストン組立体の第１のチャンバの容積が非デュアルアクションピストン組立体の第３のチャンバの容積より小さい。いくつかの実施形態では、デュアルアクションピストン組立体の第１および第２のチャンバが、非デュアルアクションピストン組立体の第３のチャンバと実質的に等しい圧力印加面積（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｐｐｌｙ ａｒｅａ）を有する。

[0012]本開示の一実施形態によると、自動車駆動ユニットのクラッチのためのピストン組立体が提供される。ピストン組立体がデュアルアクションピストン組立体を有し、デュアルアクションピストン組立体が、デュアルアクションピストンと、駆動ユニットのハウジングの第１の内向きの壁の中に画定された、デュアルアクションピストンを受けるためのキャビティと、駆動ユニットのハウジングの中に画定された、デュアルアクションピストン組立体を始動させるために流体を通過させるための第１および第２のポートとを有し、デュアルアクションピストンおよび第１の内向きの壁の中のキャビティが、第１および第２のポートを通して流体を受け取るための第１および第２のチャンバを画定し、第１のチャンバが第２のチャンバの容積より小さい容積を有する。

[0013]いくつかの実施形態では、デュアルアクションピストン組立体を始動させるために流体が第１のポートを介して受け取られるとき、デュアルアクションピストン組立体により流体が第２のポートおよび第２のチャンバの中に引き入れられる。

[0014]いくつかの実施形態では、デュアルアクションピストンが略Ｈ形状の断面を有する。いくつかの実施形態では、デュアルアクションピストンが略階段状の断面を有する。
[0015]いくつかの実施形態では、ピストン組立体が非デュアルアクションピストン組立体をさらに有する。非デュアルアクションピストン組立体が、非デュアルアクションピストンと、駆動ユニットのハウジングの第２の内向きの壁の中に画定された、非デュアルアクションピストンを受けるためのキャビティと、駆動ユニットのハウジングの中に画定された、非デュアルアクションピストン組立体を始動させるために流体を通過させるための第３のポートとを有し、非デュアルアクションピストンおよび第２の内向きの壁の中のキャビティが、第３のポートを介して流体を受け取るための第３のチャンバを画定する。

[0016]いくつかの実施形態では、デュアルアクションピストン組立体の第１のチャンバの容積が非デュアルアクションピストン組立体の第３のチャンバの容積より小さい。
[0017]いくつかの実施形態では、デュアルアクションピストン組立体の第１および第２のチャンバが、非デュアルアクションピストン組立体の第３のチャンバと実質的に等しい圧力印加面積を有する。

[0018]次に、本出願の例示の実施形態を示す添付図面を例として参照する。

[0019]本開示の実施形態による、後方アクスルツインクラッチシステム（ｒｅａｒ ａｘｌｅ ｔｗｉｎ ｃｌｕｔｃｈ ｓｙｓｔｅｍ）を有する自動車ドライブトレインを示す図である。 [0020]従来技術で知られている後方駆動ユニットおよびツインクラッチシステムの一部分を示す断面図である。 [0021]本開示の一実施形態による後方駆動ユニットおよびツインクラッチシステムの一部分を示す断面図である。 [0022]本開示の別の実施形態による後方駆動ユニットおよびツインクラッチシステムの一部分を示す断面図である。 [0023]図４に示される油圧制御システムおよびデュアルアクションピストンの動作を示す図である。 [0024]油圧制御システムを示す概略図である。 [0025]本開示の一実施形態によるデュアルアクションピストン内の圧力を示すグラフである。 [0026]本開示の一実施形態による自動車ドライブライン構成要素の同期反応時間を示すグラフである。 [0027]図３に示されるデュアルアクションピストン組立体のための油圧制御システムの動作のステージを示す図である。 図３に示されるデュアルアクションピストン組立体のための油圧制御システムの動作のステージを示す図である。

[0028]同様の構成要素を示すために異なる図において同様の参照符号が使用され得る。
[0029]本開示は、全輪駆動もサポートする前輪または後輪駆動自動車のセカンダリアクスルのためのツインクラッチシステムを対象とする。また、デュアルアクションピストンと、ツインクラッチシステムを作動させるための方法とが提供される。前輪駆動自動車の後方アクスルを参照して説明されて示されるが、ツインクラッチシステムおよびデュアルアクションピストンは任意のセカンダリアクスルのために使用され得る。

[0030]図１は、自動車の第１のセットのまたはメインセットのホイール１２および自動車の第２のセットのまたはセカンダリセットのホイール１４にトルクを伝達するための例示の自動車ドライブトレイン組立体１０を示す。ドライブトレイン組立体１０は、メインドライブラインまたは前方ドライブライン１６およびセカンダリドライブラインまたは後方ドライブライン１８を有する。前方ドライブライン１６は、構成要素の中でもとりわけ、エンジン２０、トランスミッション２２、および動力取出装置ユニット２４（ＰＴＵ：ｐｏｗｅｒ ｔａｋｅ ｏｆｆ ｕｎｉｔ）を有する。ＰＴＵ２４は、プロペラシャフト２８を通して、セカンダリ駆動ユニットまで、また具体的には後方ホイール１４を駆動するための後方駆動ユニット３０（ＲＤＵ：ｒｅａｒ ｄｒｉｖｅ ｕｎｉｔ）まで、トルクを伝達するための出力装置２６を有する。ＲＤＵ３０は、本開示によるツインクラッチ組立体を有する。制御装置（図示せず）が前方ドライブライン１６および後方ドライブライン１８内の構成要素に繋がっており、さらには車両の全体に位置する１つまたは複数のセンサに繋がっている。制御装置はさらに、本明細書で説明されるピストンおよびツインクラッチ組立体を始動させるための油圧システムを制御するように構成される。

[0031]図２は、後方駆動ユニット２０２のための従来技術で知られているツインクラッチ組立体２００を示す。トルクがピニオンギヤ２０４からリングギヤ２０６まで伝えられ（ｆｌｏｗ）、さらに、左側クラッチハウジング２０８および右側クラッチハウジング２１０が直接接続されているため、それらへ直接伝えられる。左側ピストン２１２および右側ピストン２１４は、左側クラッチプレート２１６および右側クラッチプレート２１８に対しての印加圧力（ａｐｐｌｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）を制御し、それにより左側および右側出力トルクを独立して制御する。左側ピストン２１２および右側ピストン２１４は、左側出力シャフト２２０および右側出力シャフト２２２とそれぞれのクラッチハウジング２０８、２１０とを切断することを目的としてクリアランスの大きさをクラッチプレート２１６、２１８を分離するのに十分なものとするように、作られ得る。この例では、ＰＴＵ内などの、システムの前方側も切断される場合に、ピニオンギヤ２０４およびリングギヤ２０６、さらにはプロペラシャフト２８が回転を停止することになる。ドライブラインを接続することが必要となる場合、ピストン２１２および／または２１４が、システムを円滑に接続するのに十分なトルクを、制御する形で、調整することになる。

[0032]別個の左側クラッチおよび右側クラッチには、２つのクラッチハウジングを有するということ、別個の出力シャフトがそれぞれの軸受支持体を備えるということ、ならびに幅および可能性として重量が増大するということの観点から、いくつかの問題がある。加えて、切断状態中の寄生損失を低減するためにおよびシステムの切断状態中の抵抗力（ｄｒａｇ）を低減するために、クラッチプレートの間に十分なクリアランスが必要となる。しかし、クラッチが完全に開けられてから、クリアランスが閉じられてトルク制御が開始されるまでの反応時間が、迅速に反応する動的なＡＷＤシステムにおいて所望されるよりも長くなる可能性がある。

[0033]本開示の一実施形態によるＲＤＵ３０およびツインクラッチ組立体３０１が図３に示される。組立体３０１は、ＲＤＵ３０のハウジング３０２内に収容され、セカンダリアクスルのための駆動源の一方側に位置する。具体的には、ＲＤＵハウジング３０２は、駆動源を受ける第１のコンパートメントまたはセクション３０４を画定する。ＲＤＵハウジング３０２は、ツインクラッチ組立体３０１を収容する第２のコンパートメントまたはセクション３０５を画定する。一実施形態では、駆動源が、自動車のプロペラシャフト２８およびＰＴＵ２４に動作可能に結合されるピニオンギヤ３０６およびピニオンシャフト３０７である。ピニオンギヤ３０６は、セクション３０４内で受けられるメインシャフト３０９を有するリングギヤ３０８に結合される。図３に示される実施形態では、第２のセクション３０５および組立体３０１がＲＤＵハウジング３０２の第１のセクション３０４の右側に位置する。他の実施形態（図示せず）では、対称バーションつまり鏡像バージョンの組立体３０１および第２のセクション３０５が、駆動源および第１のセクション３０４の左側に位置する。駆動源の各側に別個の右側および左側クラッチ組立体を有する図２のツインクラッチ組立体２００とは対照的に、本開示によるツインクラッチ組立体３０１は駆動源の一方側に位置する。

[0034]ツインクラッチ組立体３０１は、共通のクラッチハウジング３１０、左側クラッチ３１２、および右側クラッチ３１４を有する。クラッチハウジング３１０は、メインシャフト３０９に接続される。右側出力シャフト３１６は、左側出力シャフト３１８によって稼働および支持される。他の実施形態では、左側出力シャフト３１８が右側出力シャフト３１６によって稼働および支持される。左側出力シャフト３１８はメインシャフト３１０内で同心であり、その中で結合される。図３では延在していないが、左側出力シャフト３１８がツインクラッチ組立体３０１からメインシャフト３０９を通って左側後方ホイールまで延在する。クラッチ組立体３０１がＡＷＤを実現するように接続される場合、右側出力シャフト３１６が右側後方ホイールにトルクを伝達し、左側出力シャフト３１８が左側後方ホイールにトルクを伝達する。左側クラッチプレートと右側クラッチプレートとの間で必要となるスリップ量に応じて、軸受またはブシュ３２０を用いて一緒に稼働される右側出力シャフト３１６および左側出力シャフト３１８によって差動が実行される。一実施形態では、右側出力シャフト３１６および左側出力シャフト３１８が「Ｌ」形焼結軸受を用いて一緒に稼働される。

[0035]各クラッチ３１２、３１４は、それぞれのセットの左側および右側分離プレート、セットの左側および右側摩擦ディスク、およびクラッチを始動させるための少なくとも２つのピストン組立体を有する。具体的には、左側および右側クラッチ組立体の各々が、クラッチハウジング３１０に一体化されるそれぞれのセットの左側分離プレート３２４および右側分離プレート３２６を有する。一実施形態では、クラッチハウジング３１０が、左側分離プレート３２４のセットおよび右側分離プレート３２６のセットにスプライン結合される。左側出力シャフト３１８は左側クラッチ３１２のための摩擦ディスク３２８のセットを担持し、右側出力シャフト３１６は右側クラッチ３１４のための摩擦ディスク３３０のセットを担持する。左側クラッチ３１２および右側クラッチ３１４は、それぞれの対の左側油圧ピストン組立体３３４および右側油圧ピストン組立体３３６によって作動される。したがって、独立したトルク付勢が可能となる。

[0036]ツインクラッチ組立体３０１は、左側分離プレート３２４のセットおよび右側分離プレート３２６のセットを分離する中央プレート３４０を有し、それにより独立する左側および右側のトルク制御をサポートする。中央プレート３４０は、ピストン３３４、３３６からのスラスト荷重を支持するのに十分なスティフネスを有する。具体的には、中央プレート３４０がクラッチ組立体３１０のいずれかの側からの作動力に逆らうように反応するのに十分なスティフネスを有し、それにより組立体３０１のもう一方側においてプレート３４０が撓んでクラッチプレートを圧縮することが回避される。一実施形態では、中央プレート３４０がクラッチハウジング３１０に堅固に固定される。一実施形態では、左側ピストン組立体３３４が外側の作動プレート（ａｐｐｌｙ ｐｌａｔｅ）３４２を介して左側クラッチ３１２を作動させる。外側の作動プレート３４２は、窓またはアパーチャ（図示せず）を通してクラッチハウジング３１０の側部に対合することができ、それにより内部のクラッチプレートに圧力を加えることができる。右側ピストン組立体３３６は、後で説明するようにクラッチプレートのうちの１つのクラッチプレートを通して右側クラッチ３１４を作動させる。

[0037]二輪駆動（２ＷＤ）モードの場合、摩擦ディスク３２８、３３０および分離プレート３２４、３２６が離間され、それによりリングギヤ３０８と左側出力シャフト３１６および右側出力シャフト３１８との間を切断する。この状態を変更して接続されたＡＷＤ駆動モードに戻す場合、リングギヤ３０８が後方ホイール１４とほぼ同じ相対速度に同期される。自動車の上記同じ相対速度に合わせて、リングギヤ３０８、ピニオンシャフト３０７、およびプロペラシャフト２８をスピンさせるために、慣性トルクに打ち勝つためのトルクが発生される。これは、左側クラッチ３１２および右側クラッチ３１４のいずれか一方を同時にまたは連続する形で係合させることにより達成され得る。同期のスピードは、左側クラッチ３１２および右側クラッチ３１４の一方または両方によりクリアランスギャップが塞がれるときの速さと、クラッチ３１２、３１４内にトルクを発生させるアクチュエータのトルク反応（ｔｏｒｑｕｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）とによって決定される。ドライブライン構成要素が同期されてＰＴＵ２４が接続されると、トルク調整が行われ得る。

[0038]内蔵クラッチ組立体３０１はより小さい全体サイズを有し、アクチュエータシステムを組立体３０１の近くに配置するのを可能にし、それにより左側および右側油圧ピストン組立体の両方までの全体の流体ポーティングを短くする。したがって、より迅速に反応するＡＷＤシステムが達成され得る。一実施形態では、両方のクラッチ３１２、３１４が必要なトルクに応じて同期プロセスを開始するのに利用され得る。一実施形態（図示せず）では、左側油圧ピストン組立体３３４および右側油圧ピストン組立体３３６は、対称な幾何形状およびキャビティサイズを有し、したがって各ピストンが同様の反応または性能を示すことになる。他の実施形態では、ドライブラインを同期させるためのトルクレベルが左側クラッチ３１２および右側クラッチ３１４のキャパシティと比較して相対的に小さいことから、クラッチのうちの１つクラッチのみがドライブラインを同期させるのに使用される。

[0039]図３に示されるように、同期・ＡＷＤ接続反応時間をさらに向上させるために、右側油圧ピストン組立体３３６が本開示の一実施形態によるデュアルアクションピストンとして構成される。ドライブラインを同期させるのに１つのクラッチのみが必要となり得ることから、デュアルアクションピストン組立体３３６が、「非同期側」の左側クラッチ３１２よりも先に右側クラッチ３１４すなわち「同期側クラッチ」に係合されるように構成される。デュアルアクションピストン組立体３３６は、ＲＤＵハウジング３０２の第１の内向きの壁３５０内に画定された第１のキャビティ内で受けられるかまたはその中に設置されるデュアルアクションピストン３４９を有する。デュアルアクションピストン３４９および第１のキャビティは、ピストン組立体３３６を作動させるために流体を受け取るための２つのチャンバＣＨ１およびＣＨ２を画定する。図３に示される実施形態では、２つのチャンバＣＨ１およびＣＨ２がデュアルアクションピストン組立体３３６のためのキャビティ内で線形的に離間され、略「Ｈ」形状の断面を有するピストン３４９によって画定される。非デュアルアクション左側ピストン組立体３３４は、ＲＤＵハウジング３０２の第２の内向きの壁３５２内に画定された第２のキャビティ内で受けられるかまたはその中に設置されるピストン３５１を有する。ピストン３５２および第２のキャビティは、ピストン組立体３３４を作動させるために流体を受け取るための第３のチャンバＣＨ３を画定する。ピストン３４９、３５１をそれらの後退位置まで戻すための付勢手段（図３には図示せず）が提供される。また、軸受（図３には図示せず）がピストン組立体３３４、３３６と作動プレート３４２および右側分離プレート３２６との間に配置され得る。

[0040]デュアルアクションピストン組立体３３６の一実施形態では、チャンバＣＨ１の全体の容積がＣＨ２の容積より小さく、また左側ピストン組立体３３４のためのチャンバＣＨ３の容積より小さい。その結果、後で説明するように、両方のピストン組立体の充填速度が同じ場合、右側ピストン３４９がより速く動く。ドライブラインを同期させるための反応トルクが相対的に小さことから、結果として高速の反応時間では一方のクラッチのみおよびデュアルアクションピストン組立体３３６の部分的なピストンの表面積のみが使用され得る。ピストン組立体３３６が、チャンバＣＨ２が充填されているときに同時に迅速にクリアランスに打ち勝って右側クラッチ３１４を同期させることにより、二重の機能を果たす。ピストン組立体３３６、３３４のためのチャンバＣＨ２およびＣＨ３は、主トルク制御中に左側ピストン３５１および右側ピストン３４９が等しい力で押すことになるように、等しくなるようにサイズ決定されてよい。

[0041]本開示の別の実施形態によるＲＤＵ４００およびツインクラッチ組立体４０１が図４に示される。組立体４０１は図３に示される組立体３０１に類似するが、異なる構成のＲＤＵハウジング４０２、および右側クラッチ４１５のための異なる実施形態のデュアルアクションピストン組立体４１２を有する。左側クラッチ４１３のための異なる実施形態の非デュアルアクションピストン組立体４１４も提供される。

[0042]デュアルアクションピストン組立体４１２は、ＲＤＵハウジング４０１の第１の内向きの壁３５０内に画定された第１のキャビティ内で受けられるかまたはその中に設置されるデュアルアクションピストン４１６を有する。デュアルアクションピストン４１６および第１のキャビティは、デュアルアクションピストン組立体４１２を作動させるために流体を受け取るための２つのチャンバＣ１およびＣ２を画定する。図４に示される実施形態では、２つのチャンバＣ１およびＣ２がキャビティ内で互い違いになっており、つまり軸方向および径方向において離間され、階段状の断面を有するピストン４１６によって画定される。非デュアルアクション左側ピストン組立体４１４は、ＲＤＵハウジング４０２の第２の内向きの壁３５２内に画定された第２のキャビティ内で受けられるかまたはその中に設置されるピストン４１８を有する。ピストン４１６および第２のキャビティは、ピストン組立体４１４を作動させるために流体を受けるためのチャンバＣ３を画定する。ツインクラッチ組立体４０１は、ピストン４１６、４１８をそれらの後退位置または切断位置まで戻すための付勢手段を有する。例示の付勢手段が図４に示され、ここでは、右側ばね４２２および左側ばね４２０がピストン４１６、４１８およびＲＤＵハウジング４０２の一部分に係合される。また、軸受がピストン組立体４１２、４１２と作動プレート３４２および右側分離プレート３２６との間に配置され得る。

[0043]この実施形態では、チャンバＣ１の容積がＣ２の容積より小さく、結果として高速の反応時間では同期のために一方のクラッチのみおよびデュアルアクションピストン組立体４１２の部分的なピストンの表面積のみが使用され得る。まとめると、チャンバＣ１およびＣ２がチャンバＣ３を備える非デュアルアクション左側ピストン組立体４１４と等しい圧力印加面積を有し、その結果、主トルク制御中に左側ピストン４１８および右側ピストン４１６が等しい力で押すようになる。

[0044]各ピストン組立体３３４、３３６、４１２、４１４のためのチャンバのサイズおよび幾何形状は多様であってよく、チャンバサイズの比、オリフィスサイズ、ポーティングの直径、弁のクリアランス、およびポンプ流量が、ピストンストローク反応を最大にするように構成される。図３および図４では右側クラッチのためのデュアルアクションピストン組立体が示されているが、他の実施形態では、左側ピストン組立体が同期側のデュアルアクションピストンとして構成されてもよく、右側ピストン組立体が非同期側の非デュアルアクションピストンであってもよい。他の実施形態では、左側および右側ピストン組立体が同期側のデュアルアクションピストンとして構成されてもよい。また、本開示によるデュアルアクションピストン組立体が、図２に示される組立体などの、他の切断式のクラッチシステムでも使用されることが認識されよう。

[0045]まず、ピストン組立体４１２、４１４、油圧制御システム５１０、ならびに図５および図６の油圧概略図（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｃｈｅｍａｔｉｃ）の説明図を参照して、ツインクラッチ組立体４０１の動作を説明する。切断状態から始めると、制御装置（図示せず）が油圧制御システム５１０内の電気モータ５１２を始動させる。制御装置は自動車制御装置の一部であってよいかまたはスタンドアローンのシステムであってよい。モータ５１２は、電気ポンプ５１４をスピンさせて液圧を発生させる。一実施形態では、モータ５１２が一定の速度で動作し、それによりポンプ５１４が一定の流量を提供することになる。ポンプ５１４は、リザーバ５１６からの油圧油を一方向チェック弁ＣＶ１を通してリニアソレノイド弁ＬＳＶ１の中まで押し込み、リニアソレノイド弁ＬＳＶ１がさらに制御装置により電子的に制御される。油圧油は、弁ＬＳＶ１から専用ポートＰ１を通って右側ピストン組立体４１２またはデュアルアクションピストン組立体４１２のチャンバＣ１の中まで流れる。チャンバＣ１が圧力下で流体で充填され、その結果、ピストン組立体４１４のためのチャンバＣ３と比較してより小さいキャビティが充填されることから、ピストン４１６がより迅速に移動するようになる。ピストン４１６により右側クラッチ４１５の外側分離プレートに対して加えられる力がドライブライン構成要素を同期させるのに十分な大きさとなる。言い換えると、ドライブラインを同期させるための反応トルクが相対的に小さいことから、このステージでは、右側クラッチ４１５のみおよびデュアルアクションピストン組立体４１２の部分的なピストンの表面積のみが使用される。これにより、ＡＷＤ動作のためのドライブライン構成要素を同期させて最終的に連動させるための反応時間がより早くなる。

[0046]デュアルアクションピストン４１６が右側分離プレート３２６の方に向かって移動し（図４の左側）、チャンバＣ２内に負圧または真空が発生し、それによりチャンバＣ２がリザーバ５１６から一方向チェック弁ＣＶ２および入口ポートＰ２を通して流体を引き入れるときに充填される。第２の入口ポートＰ３ ＩＮがチャンバＣ２に提供されるが、このポートはより小さいオリフィスを有するように構成される。したがって、チャンバＣ１が充填されると、限定される量の流体がポートＰ３ ＩＮを通ってチャンバＣ２の中まで流れる。ピストンキャビティ比Ｃ１対Ｃ２、オリフィスサイズ、ポーティングの直径、弁のクリアランス、およびポンプ流量が、ピストンストローク反応を確実に最大にするように構成される。チャンバＣ１およびＣ２ならびにピストン４１６は以下のように構成される：ピストン４１６がその全ストロークを移動して右側クラッチ４１５の接触点またはキスポイント（クラッチクリアランスが塞がれる）に到達するときにチャンバＣ１およびＣ２の両方が充填されて等しい圧力となる。キスポイントでは、等しい圧力がポートＰ１およびＰ３ ＩＮをそれぞれ通してチャンバＣ１、Ｃ２に供給される。Ｐ３ ＩＮのオリフィスは、制限されるが、トルク調整のためにチャンバＣ２内で圧力制御を可能にするのに十分となるようにサイズ決定される。一方向チェック弁ＣＶ３により、ポートＰ３ ＥＸを通して、ＬＳＶ１のドレンポートまで、チャンバＣ２からの圧力除去が実現される。ＬＳＶ１のドレンポートを通して、チャンバＣ１からの圧力除去が実現される。

[0047]図７は、このプロセス中のチャンバＣ１およびＣ２内の圧力を示すグラフである。グラフの上側の線７１０がチャンバＣ１の主ピストン圧力を示す。チャンバＣ２のためのセカンダリピストン圧力がグラフの破線の下側の線７１２によって示され、これが、初期状態においてチャンバＣ２内で発生する負圧を示す。時間ｔは、デュアルアクションピストン４１６が右側クラッチ４１５に係合されて摩擦ディスク３３０と分離プレート３２６との間のクリアランスを塞ぐつまりそのクリアランスに打つ勝つときの時間を示す。右側クラッチ４１５内のクラッチプレートの間のクリアランスに迅速に打ち勝つことつまりそのクリアランスを塞ぐことを目的として、チャンバＣ１内の圧力は初期状態でより大きい。右側クラッチ４１５がキスポイントの近くにあるときに圧力が低減される。このステージの後、ドライブライン構成要素が同期され、ポートＰ１およびＰ３ ＩＮを通してチャンバＣ１およびＣ２内の圧力を制御することによりトルク調整が達成される。

[0048]一実施形態では、右側クラッチ４１５がドライブライン構成要素を同期させるのに十分なトルクを提供すると、制御装置がリニアソレノイド弁ＬＳＶ２の制御を介して左側ピストン組立体４１４を始動させる。具体的には、ポンプ５１４は、リザーバ５１６からの油圧油を一方向チェック弁ＣＶ４を通してＬＳＶ２の中まで押し込む。油圧油は、弁ＬＳＶ２から専用ポートＰ４を通って左側ピストン組立体または非デュアルアクションピストン組立体４１４のチャンバＣ３の中まで流れる。弁ＬＳＶ１のドレンポートを通して、チャンバＣ３からの圧力除去が実現される。左側ピストン組立体４１４および右側ピストン組立体４１２の両方がそのスタンバイ状態にあるとき、つまりキスポイント位置にあるとき、かつドライブライン構成要素が同期されてＰＴＵが接続されると、トルク調整が行われ得る。一実施形態では、塞がれている左側クラッチ４１３のクリアランスの間での連動がいくらか重複すること、プロペラシャフト２８が同期されること、およびＰＴＵ２４が接続されることが、システム全体の反応を向上させるために実現され得る。図８は、一実施形態における例示の時系列および上記のような重複を示す。示されるように、プロペラシャフト２８の回転の同期時間は、右側クラッチ４１５がキスポイントに到達した後でスタートすることができ、これが左側クラッチ４１３の作動と重複してよい。ＰＴＵの連動も、そのクリアランスポイントまで、プロペラシャフト２８の回転のための同期、および左側クラッチ４１３の作動と重複してよい。

[0049]ツインクラッチ組立体４０１を切断状態に戻すために、制御装置がリニアソレノイド弁ＬＳＶ１およびＬＳＶ２を動作させてポートＰ１、Ｐ３ ＥＸ、およびＰ４をそれぞれ通してチャンバＣ１、Ｃ２、およびＣ３から流体を排出させるかまたは抜き取る。左側ピストン４１８および右側ピストン４１６は、後退して開位置または切断位置に戻る。一実施形態では、図４に示されるように、左側ピストン４１８および右側ピストン４１６が、ばね４２０、４２２などの付勢手段により付勢されて開位置または切断位置に戻る。

[0050]デュアルアクションピストン組立体の構成およびツインクラッチ組立体の所望される性能に応じて、代替の同期・連動シーケンスが実施され得る。図９および図１０のピストン組立体３３４、３３６および油圧制御システム９１０の説明図を参照して、図３のクラッチ組立体３０１の実施形態の動作を説明する。やはり、適用原理（ａｐｐｌｙ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ）が２つのステージで達成される。第１のステージはキスポイントまでの右側クラッチ３１４の移動および同期であり、第２のステージは充填されたそれぞれのチャンバを使用することによるトルク調整である。図９が切断状態からの開始ポイントを示し、図１０がキスポイントにおけるピストン組立体３３４、３３６および油圧制御システム９１０の状態を示す。

[0051]切断状態から始まる図９では具体的には、制御装置が電気モータ９１２を始動させ、油圧制御システム９１０内のリニアソレノイド弁ＬＳＶ１、ＬＳＶ２を制御する。モータ９１２は、電気ポンプ９１４をスピンさせて液圧を発生させる。ポンプ９１４は、リザーバ９１６からの油圧油を弁ＬＳＶ１およびＬＳＶ２ならびにポートＰ１およびＰ３を通して押し込み、チャンバＣＨ１およびＣＨ３を充填する。このプロセス中、チャンバＣＨ２のためのポートＰ２Ａがピストン３４９によって閉塞される。デュアルアクションピストン３４９が右側分離プレート３２６の方に向かって移動すると（図９の左側）、チャンバＣＨ２内に負圧または真空が発生し、それによりチャンバＣＨ２がリザーバ９１６から一方向チェック弁ＣＶ１およびポートＰ２Ｂを通して流体を引き入れるときに充填される。この実施形態では３つのすべてのチャンバＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３が充填されるが、ＣＨ１のサイズがＣＨ３のサイズより小さいことから、右側ピストン３５１が左側ピストン３４９より迅速に移動する。したがって、右側ピストン３４９が右側クラッチ３１４をキスポイントまで移動させて同期を開始する。

[0052]図１０に示されるように、右側ピストン３４９がそのストロークを完了すると、ポートＰ２Ａが開けられ、チャンバＣＨ２が完全に充填される。また、ポートＰ２Ａが開くと、チャンバＣＨ１内の軸方向弁９２０がポートＰ１を閉じ、ポートＰ４が開けられる。その結果、キスポイントにおいて、チャンバＣＨ１からの流体が流れ出てリザーバ９１６の中に戻る。一方向チェック弁ＣＶ１は、ポートＰ５を通って流体がチャンバＣＨ２の外へ戻るのを防止する。したがって、トルク調整中、チャンバＣＨ１内の流体がＰ４を通してリザーバ９１６まで排出され、その結果、主トルク制御中に左側ピストン組立体３３４および右側ピストン組立体３３６により等しい力で押すことになる。

[0053]左側または右側ピストン組立体のいずれかがデュアルアクションピストンであってよく、初期状態ではもう一方より迅速に移動させられ、ここでは右側および左側の両方に等しい供給圧力が与えられる。したがって、追加の可動部品を一切用いず、より迅速に同期（開位置からキスポイントまたはスタンバイモードまで）を引き起こすことができる。ピストンを制御するのに用いられる２つのキャビティを追加することにより、１つのピストン組立体が二重の役割を有するようになる。また、デュアルアクションピストン組立体３３６は、ピストンの移動により、圧力下でチャンバＣＨ１を充填し、真空下でチャンバＣＨ２を充填し、その結果、ピストン３４９が左方向に移動するときは両方のチャンバが充填される。チャンバＣＨ２およびＣＨ３はサイズが等しく、比較的同等の速度で充填されるように制御および構成されることから、それにより主トルク制御のための主ピストン圧力が同時に利用可能となる。

[0054]ツインクラッチ組立体３０１を切断状態に戻すために、制御装置がリニアソレノイド弁ＬＳＶ１およびＬＳＶ２を動作させてポートＰ２ＡおよびＰ３をそれぞれ通してチャンバＣＨ２およびＣＨ３から流体を排出させるかまたは抜き取る。左側ピストン３５１および右側ピストン３４９は、後退して開位置または切断位置に戻る。一実施形態では、左側ピストン３５１および右側ピストン３４９が、ばねなどの付勢手段により付勢されて開位置または切断位置に戻る。

[0055]説明的な形で本発明を説明してきた。使用した用語が、限定的ではなく説明のための単語の性質を有することを意図されることを理解されたい。上記の教示に照らして、本発明の多くの修正形態および変形形態が可能である。したがって、添付の特許請求の範囲内で、本発明が具体的に説明される形以外でも実施され得ることを理解されたい。本明細書および列挙される特許請求の範囲で説明される主題は、テクノロジのすべての適切な変更にまでその範囲が及んでそれらを包含することを意図される。

Claims (9)

1. セカンダリ駆動ユニット（３０）を介して駆動源（３０６，３０７）に選択的に接続される左側および右側セカンダリ駆動ホイール（１２，１４）を有する全輪駆動自動車のためのセカンダリ駆動ユニットであって、
   前記セカンダリ駆動ユニットが、前記駆動源に動作可能に結合されるメインシャフト（３０９）を収容し、
   前記セカンダリ駆動ユニットが、
   セカンダリ駆動ユニット（ＳＤＵ）ハウジング（３０２）であって、前記メインシャフトを受けるための第１のセクション（３０４）を画定し、ツインクラッチ組立体（３０１，４０１）を包囲するための第２のセクション（３０５）を画定する、セカンダリ駆動ユニット（ＳＤＵ）ハウジングと、
   前記メインシャフト（３０９）と同心である左側出力シャフト（３１８）であって、前記左側セカンダリ駆動ホイールにトルクを伝達するためのものである、左側出力シャフトと、
   前記左側出力シャフトと同軸である右側出力シャフト（３１６）であって、前記右側セカンダリ駆動ホイールにトルクを伝達するためのものである、右側出力シャフトと
   を備え、
   前記ツインクラッチ組立体が、
   前記メインシャフトに接続されたクラッチハウジング（３１０）と、
   前記左側出力シャフト（３１８）および前記クラッチハウジング（３１０）を選択的に接続するための左側クラッチ（３１２，４１３）と、
   前記右側出力シャフト（３１６）および前記クラッチハウジング（３１０）を選択的に接続するための、前記左側クラッチ（３１２，４１３）とは独立にトルクを制御できるように構成された右側クラッチ（３１４，４１５）と、
   前記クラッチハウジング（３１０）の内壁から延在する剛体中央プレート（３４０）であって、前記左側クラッチ（３１２，４１３）および前記右側クラッチ（３１４，４１５）を分離する、剛体中央プレートと
   を有し、
   前記剛体中央プレート（３４０）は前記左側クラッチ（３１２，４１３）と右側クラッチ（３１４，４１５）との間で前記クラッチハウジング（３１０）に固定されており、前記剛体中央プレートは前記ツインクラッチ組立体（３０１，４０１）のいずれかの側からの作動力に逆らうように反応するのに十分なスティフネスを有し、それにより前記ツインクラッチ組立体（３０１，４０１）のもう一方側において前記剛体中央プレートが撓んでクラッチ（３１２，４１３，３１４，４１５）を圧縮することが回避され、
   前記右側クラッチ（３１４，４１５）または前記左側クラッチ（３１２，４１３）の一方が、デュアルアクションピストン組立体（４１２）をさらに備え、
   前記デュアルアクションピストン組立体（４１２）が、
   デュアルアクションピストン（３４９，４１６）と、
   前記セカンダリ駆動ユニット（ＳＤＵ）ハウジング（３０２）の第１の内向きの壁（３５０）の中に画定された、前記デュアルアクションピストン（３４９，４１６）を受けるためのキャビティと、
   前記セカンダリ駆動ユニット（ＳＤＵ）ハウジング（３０２）の中に画定された、前記デュアルアクションピストン組立体（４１２）を始動させるために流体を通過させるための第１および第２のポート（Ｐ１，Ｐ２）と
   を備え、
   前記デュアルアクションピストン（３４９，４１６）および前記第１の内向きの壁の中の前記キャビティが、前記第１および第２のポートを通して流体を受け取るための第１および第２のチャンバ（ＣＨ１，ＣＨ２）を画定し、
   前記第１のチャンバ（ＣＨ１）が前記第２のチャンバ（ＣＨ２）の容積より小さい容積を有する、
   セカンダリ駆動ユニット。
2. 前記セカンダリ駆動ユニット（ＳＤＵ）ハウジングの前記第２のセクションが前記セカンダリ駆動ユニット（ＳＤＵ）ハウジングの前記第１のセクションの一方側に全体として位置する、請求項１に記載のセカンダリ駆動ユニット。
3. 前記右側クラッチが、前記クラッチハウジングに一体化され、前記右側出力シャフトによって担持される右側摩擦ディスクのセットと交互配置された右側分離プレートのセットを備え、前記左側クラッチが、前記クラッチハウジングに一体化され、前記左側出力シャフトによって担持される左側摩擦ディスクのセットと交互配置された左側分離プレートのセットを備え、前記左側分離プレートのセットおよび前記右側分離プレートのセットが前記剛体中央プレートによって分離され、前記左側摩擦ディスクのセットおよび前記右側摩擦ディスクのセットが前記剛体中央プレートによって分離される、
   請求項１に記載のセカンダリ駆動ユニット。
4. 前記デュアルアクションピストン組立体を始動させるために流体が前記第１のポートを介して受け取られるとき、前記デュアルアクションピストン組立体により流体が前記第２のポートおよび前記第２のチャンバの中に引き入れられる、
   請求項１に記載のセカンダリ駆動ユニット。
5. 前記デュアルアクションピストンが略Ｈ形状の断面を有する、
   請求項１に記載のセカンダリ駆動ユニット。
6. 前記デュアルアクションピストンが略階段状の断面を有する、
   請求項１に記載のセカンダリ駆動ユニット。
7. 前記右側クラッチまたは前記左側クラッチのもう一方が非デュアルアクションピストン組立体をさらに備え、前記非デュアルアクションピストン組立体が、
   非デュアルアクションピストンと、
   前記セカンダリ駆動ユニット（ＳＤＵ）ハウジングの第２の内向きの壁の中に画定された、前記非デュアルアクションピストンを受けるためのキャビティと、
   前記セカンダリ駆動ユニット（ＳＤＵ）ハウジングの中に画定された、前記非デュアルアクションピストン組立体を始動させるために流体を通過させるための第３のポートと
   を備え、
   前記非デュアルアクションピストンおよび前記第２の内向きの壁の中の前記キャビティが、前記第３のポートを介して流体を受け取るための第３のチャンバを画定する、
   請求項１に記載のセカンダリ駆動ユニット。
8. 前記デュアルアクションピストン組立体の前記第１のチャンバの容積が前記非デュアルアクションピストン組立体の前記第３のチャンバの容積より小さい、
   請求項７に記載のセカンダリ駆動ユニット。
9. 前記デュアルアクションピストン組立体の前記第１および前記第２のチャンバが、前記非デュアルアクションピストン組立体の前記第３のチャンバと実質的に等しい圧力印加面積を有する、
   請求項７に記載のセカンダリ駆動ユニット。
   
   

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