JPH07144551A - トランスファケース - Google Patents

トランスファケース

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JPH07144551A
JPH07144551A JP6180143A JP18014394A JPH07144551A JP H07144551 A JPH07144551 A JP H07144551A JP 6180143 A JP6180143 A JP 6180143A JP 18014394 A JP18014394 A JP 18014394A JP H07144551 A JPH07144551 A JP H07144551A
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JP
Japan
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shift sleeve
shift
input shaft
transfer case
speed
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JP6180143A
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English (en)
Inventor
Dan J Showalter
ダン・ジェイ・ショーウォルター
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BorgWarner Inc
Original Assignee
Borg Warner Automotive Inc
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速動作と低速動作との間で前後に自動的に
シフトされる、またどちらの速度レンジでも任意の動作
状態に合うように調整される出力部を有する２速トラン
スファケースを提供する。 【構成】 ２速トランスファケース（１０）は、シフト
スリーブ（２２）を主入力軸（３２）に接続しているば
ね偏倚ドグクラッチ（４０）と、トルクをシフトスリー
ブ（２２）から出力部（６７、７０）の一つに伝達する
ための電磁摩擦クラッチ（４２）とを備えている。この
装置により、ダイナミックアップシフト及びダイナミッ
クダウンシフトが可能であり、また出力部間でのトルク
の分割の調節が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は全体としてトランスファ
ケースに関し、更に詳細には、低速レンジ及び高速レン
ジ運転を行うように変速歯車セットを備える２速トラン
スファケースに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、自動車の四輪に動力を送るため
の手動及び自動変速機の両者と作動的に関連付けられ
た、トランスファケースのような動力伝達機構に基本的
に二つの形式がある。車両の全四輪が駆動されるフルタ
イムすなわち全輪駆動式、二輪が通常駆動されまた他の
二輪が選択的に駆動されるパートタイム式とがある。
【０００３】多くの自動車のトランスファケース、特に
パートタイム式のトランスファケースは、二輪駆動運転
モード及び四輪駆動運転モードと関連して低速レンジ及
び高速レンジで動作するために変速歯車セット又はその
他が設けられている。これらのトランスファケースは、
シフトスリーブ等を、通常直結駆動を与える高速レンジ
位置と通常減速駆動を与える低速レンジ位置との間で前
後に移動するためのシフト機構を備えている。例えば、
トランスファケース用のセレクタプレートに対して１９
９３年１１月３日にランドルフ・シー・ウイリア（Ｒａ
ｎｄｏｌｐｈＣ． Ｗｉｌｌｉａｍｓ）に許可された米
国特許第５，１５９，８４７を参照されたい。この特別
のトランスファケースのシフト機構は車両が停止されて
いなければ動作され得ない。しかしながら、機械式同期
装置が２速トランスファケースに組み込まれ、車両が動
いている間にダイナミックシフトを許容している。
【０００４】しかしながら、トランスファケースは車両
の変速機の出力軸に回転するように固定され、それ故ト
ランスファケースの入力軸に影響された比較的高い回転
慣性力を有する。機械式同期装置の限られたトルク容量
に関連したこの高い影響された慣性モーメントにより、
低い車両速度を変えるようにダイナミックシフトが制限
される。
【０００５】他方、多くのトランスファケース、特にフ
ルタイム式のトランスファケースは、出力部が異なる速
度で回転できる差動装置が設けられている。これらの差
動動作する（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｄ）トランス
ファケースは、入力トルクを、差動装置の物理的特性に
したがって自動車の前輪及び後輪用のそれぞれの出力部
の間で入力トルクを分割する。しかしながら、二つの出
力部間でのトルクの分割はある動作条件に合うように調
整される。１９８８年１月１２日にマーク・ジェー・フ
ォゲルベルグ（Ｍａｒｋ Ｊ． Ｆｏｇｅｌｂｅｒｇ）
に与えられた米国特許第４，７１８，３０３号は、この
ような差動動作するトランスファケースを示し、そのト
ランスファケースは、車両の前駆動車軸と後駆動車軸と
の間のトルクの分割を調整するように二つの出力部に動
作する電磁摩擦クラッチを有している。この調整可能な
クラッチにより、トランスファケースは四輪駆動性能を
損なうことなく車両の状態を容易にかつ簡単に変えるこ
とができる。また、四輪駆動車両におけるトルクの伝達
を制御する装置に対して１９９１年２月５日に、アラン
・エル・ミラー（Ａｌａｎ Ｌ． Ｍｉｌｌｅｒ）に与
えられた米国特許第４，９８９，６８６号を参照された
い。
【０００６】他の形式のトランスファケースは、パート
タイム式の一部類と考えられている要求応答すなわちオ
ンデマンド（ｏｎ ｄｅｍａｎｄ）式である。この形式
において、二輪が通常駆動され、他の二輪は通常駆動さ
れる車輪が滑る場合のような外的刺激に応答して自動的
に駆動される。これらのオンデマンド式トランスファケ
ースは、慣習的に、差動装置の二つの要素を接続する粘
性継ぎ手のような摩擦式クラッチを備え、その差動装置
は二つの出力部が摩擦クラッチの物理的特性にしたがっ
て所定の速度差になるのを許容する。
【０００７】これらのオンデマンド式トランスファケー
スの二つの出力部間のトルク分割は、１９９２年６月２
４日に出願された米国特許出願連続番号第９０３，６９
６号及び１９９３年６月３０日に出願された米国特許出
願連続番号第１００，５６０号に記載されているような
電磁摩擦クラッチを使用することによって調整され、上
記二つの出願は参考としてこの明細書に組み入れられて
いる。
【０００８】オンデマンド式高速レンジ作動装置に対し
てダイナミックアップシフトを許容するように、電磁摩
擦クラッチが米国特許出願連続番号第１００，５６０号
のトランスファケースに組み込まれている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高速
動作と低速動作との間で前後に自動的にシフトされる、
またどちらの速度レンジでも任意の動作状態に合うよう
に調整される出力部を有する２速トランスファケースを
提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本願の一つの発明は、変
速歯車セット、主入力軸、変速歯車セットの異なる歯車
を主入力軸に接続するためにシフトスリーブ及び自動車
の前部及び後部駆動車軸を駆動するための二つの出力部
を有するトランスファケースにおいて、二つの出力部間
のトルクの分割を調節しまた変速歯車セットの異なる歯
車との係合の間のシフトスリーブのダイナミックシフト
を助けるように、シフトスリーブと二つの出力部の一つ
との間のドライブパスに配置された調整可能な摩擦クラ
ッチを備えて構成されている。
【００１１】本願の他の発明は、二つの出力部に駆動的
に接続される主入力軸と、主入力軸に低速入力及び高速
入力を与える変速歯車セットを駆動する入力軸と、シフ
トスリーブが低速入力部と駆動的に係合する低速レンジ
位置と、シフトスリーブが高速入力部と駆動的に係合す
る高速レンジ位置との間でシフトするために、歯車セッ
トの歯車及び主入力軸に関して滑り可能でまた回転可能
に取り付けられているシフトスリーブと、主入力軸及び
シフトスリーブに関して滑り可能に取り付けられまたト
ルクをシフトスリーブから主入力軸に伝達するようにな
っているロックアップハブと、トルクをシフトスリーブ
から主入力軸に伝達するためにシフトスリーブが低速位
置又は高速位置にあるときロックアップハブがシフトス
リーブ及び主入力軸を駆動的に接続する所定の軸方向位
置にロックアップハブを偏倚するためのばね手段と、シ
フトスリーブと二つの出力部との間でトルクを伝達する
関係で配置された調整可能な摩擦クラッチであって、二
つの出力部をトルク偏倚すると共に低速位置と高速位置
との間でのシフトスリーブのダイナミックシフトを助け
るように配置されている調整可能な摩擦クラッチと、を
備えて構成されている。
【００１２】本願の別の発明は、主入力軸と、主入力軸
用の低速入力部及び同軸の高速入力部を備える変速歯車
セットを駆動する入力副軸と、シフトスリーブが低速入
力部と駆動的に係合する低速レンジ位置と、シフトスリ
ーブが高速入力部と駆動的に係合する高速レンジ位置と
の間でシフトするために、主入力軸に滑り可能にまた回
転可能に取り付けられたシフトスリーブと、トルクをシ
フトスリーブから主入力軸に伝達するために主入力軸に
滑り可能にまた回転不能に取り付けられたロックアップ
ハブと、トルクをシフトスリーブから主入力軸に伝達す
るためにシフトスリーブが低速位置又は高速位置にある
ときロックアップハブがシフトスリーブと駆動的に係合
している主入力軸の所定の軸方向位置に、ロックアップ
ハブを偏倚しているばね手段と、 主入力軸及び二つの
出力部に接続される入力部を有する差動歯車セットと、
シフトスリーブと二つの出力部の一つとの間でトルクを
伝達する関係で配置された電磁摩擦クラッチであって、
二つの出力部をトルク偏倚すると共にロックアップハブ
及びばね偏倚手段と関連して低速位置と高速位置との間
でのシフトスリーブのダイナミックシフトを許容するよ
うに配置されている調整可能な摩擦クラッチと、を備え
て構成されている。
【００１３】
【作用】本発明の２速トランスファケースの特徴は、２
速トランスファケースが両方向のダイナミックシフトを
許容すると共にトランスファケースの二つの出力部をい
ずれの速度レンジでも調整するように調整可能な摩擦ク
ラッチを組み込んでいる、ことである。
【００１４】本発明の他の特徴は、２速トランスファケ
ースが、アップシフト及びダウンシフトの両者で同期す
ると共に両速度レンジにおいて差動装置の二つの出力部
を調整するように差動動作する２速トランスファケース
に調整可能な摩擦クラッチを組み込んでいることであ
る。
【００１５】本発明の他の特徴は、２速トランスファケ
ースが、アップシフト及びダウンシフトの両者で同期す
ると共に差動動作されないトランスファケースにおいて
偏倚機能を行うように調整可能な摩擦クラッチを組み込
んでいる、ことである。
【００１６】基本的に、本発明は、入力シフトスリーブ
と出力部の一つとの間に調整可能なクラッチを配置しま
たシフトスリーブと２速トランスファケースの主出力軸
との間にばねで遅延されるロックアップハブを配置する
ことを含む。この配置により、入力シフトスリーブと一
つ出力部との間に加えられる摩擦トルクは、シフトスリ
ーブ及び主入力軸をそれらが係合される前に同期するこ
とを許容する。装置はダイナミックアップシフトを許容
するだけでなくダウンシフト及び両速度運転における二
つの出力部間のトルク分割の調整を許容する。シフトス
リーブ及び調整可能な摩擦クラッチの関連する部品の比
較的低い慣性及び抵抗により、シフトスリーブが「クラ
ッシュ（ｃｌａｓｈ）」シフト動作するのを許容し、多
くの場合、車両の運転者に不愉快な騒音又は感触を与え
ることなくアップシフト及びダウンシフト中に変速歯車
セットと係合する。しかしながら、もしクラッシュシフ
ト動作が不愉快なら、シフトスリーブの速度と選択され
る変速歯車の速度とを等しくするために小さな同期装置
が使用されてもよい。
【００１７】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図において、図１はトランスファケース１０の例
を示し、そのトランスファケースは互いに適当に固定さ
れた前及び後ハウジング部分１４及び１６によって形成
されたハウジング組立体１２を備えている。前ハウジン
グ部分１４は変速機出力軸（図示せず）を受け、その出
力軸は内側にスプラインが付けられた管状の入力短軸す
なわち入力副軸１８に駆動接続されている。変速機出力
軸は自動車の内燃エンジンのような動力源によって駆動
される。
【００１８】入力副軸１８は全体が２０で示される変速
ユニットの一部である。変速ユニットは、遊星歯車セッ
トと、図１に示される「高速レンジ」直結駆動位置及び
図５に示される「低速レンジ」減速駆動位置を有するレ
ンジシフトスリーブ２２とを備えている。遊星歯車セッ
トは、入力副軸１８に一体的に形成された入力太陽歯車
２４を有している。太陽歯車２４は複数の遊星歯車２６
（１個のみ示されている）とかみ合っており、その遊星
歯車は遊星キャリア２８にそれぞれ軸受けされている。
遊星歯車２６はハウジング１２に回転しないように固定
されたリング歯車３０とかみ合っている。
【００１９】シフトスリーブ２２は主入力軸３２の端部
に滑り可能に取り付けられている。シフトスリーブ２２
は一端に外側歯３４を有し、その外側歯はシフトスリー
ブ２２が図１に示される高速レンジ位置にあるとき入力
副軸１８の内側歯３６と係合し、それによって入力副軸
１８からシフトスリーブ２２に直結の１：１速度比駆動
を確立する。
【００２０】代わりに、これらの外側歯３４は、シフト
スリーブが図５に示される低速レンジ位置にあるとき遊
星キャリア２８の内側歯３８と係合し、それによって入
力短軸すなわち副軸１８から遊星歯車２６及び遊星キャ
リア２８を介してシフトスリーブに減速駆動を確立す
る。
【００２１】トランスファケース１０は、更にシフトス
リーブ２２を主入力軸３２に駆動接続するためのポジテ
ィブクラッチすなわちドグクラッチ４０と、トルクをシ
フトスリーブ２２からトランスファケース１０の出力部
の一つに後述するように伝達するための電磁摩擦クラッ
チ４２とを備えている。
【００２２】ドグクラッチ４０は内側にスプラインが付
けられたロックアップハブ４４を備え、そのロックアッ
プハブは主入力軸３２の外側スプラインに滑り可能に取
り付けられかつレンジシフトスリーブ２２の拡大部分の
内側に配置されている。ロックアップハブ４４は軸方向
に隔てられた二つの組の歯４６及び４８を有し、それら
の歯はレンジシフトスリーブ２２の内側の歯５０と係合
可能である。ロックアップハブ４４は二つのコイルばね
５２によって主入力軸３２に軸方向に配置され、そのコ
イルばねはロックアップハブ４４の両端に係合して主入
力軸３２によって支持されているそれぞれの保持リング
５４に対して反作用する。
【００２３】滑り可能に取り付けられたロックアップハ
ブ４４及びコイルばね５２は遅れ機構を提供し、その遅
れ機構はシフトスリーブ２２と主入力軸３２との間の駆
動接続を遅らせる。この時間遅れ機構は電磁摩擦クラッ
チと協働して、シフトスリーブ２２が高速レンジ位置と
低速レンジ位置との間で前後にダイナミックシフトする
ことを許容する。これは以下で詳細に説明される。
【００２４】電磁摩擦クラッチ４２は、レンジシフトス
リーブ２２と差動歯車セット５６との間に物理的に配置
されている。示されている例示の差動歯車セット５６
は、主入力軸３２の端部にスプラインによって取り付け
られた差動ケース又はキャリア組立体５８を備えてい
る。キャリア組立体５８は複数の傘ピニオン歯車６０を
支持し、それらの傘ピニオン歯車は差動ケース組立体５
８の一部を形成する半径方向ピンにそれぞれ軸受けされ
ている。傘ピニオン歯車すなわち傘歯車６０は、傘歯車
６０の両側に配置された二つの側歯車６２及び６４とか
み合っている。側歯車６２及び６４は主入力軸３２に関
してまたお互いに相対的に回転するように取り付けられ
ている。
【００２５】側歯車６２はスプロケット６６の一体の部
分を形成し、そのスプロケットはトランスファケース１
０の下部分のオフセット出力軸６７をチエーン６８を介
して駆動する。オフセット副軸すなわち出力軸６７は、
通常、前車軸差動装置（図示せず）を介して四輪駆動車
両の前車軸を駆動する。側歯車６４は、後部車軸差動装
置（図示せず）を介して後車軸を駆動するように、スプ
ラインによって同心の出力軸７０に駆動接続されてい
る。差動歯車装置すなわち差動装置５６は公知の方法で
動作して、主入力軸３２から受けたトルクをそれぞれの
側歯車６２及び６４を介して出力軸６７と７０との間で
分割する。差動装置５６は、出力軸６７及び７０がそれ
ぞれ自身の差動装置を通常備える車軸組立体を駆動して
側部間の速度変化に調和するので、通例中央又は中間軸
差動装置と呼ばれる。
【００２６】前述のように、トランスファケース１０は
電磁摩擦クラッチ４２を備え、そのクラッチはトルクを
シフトスリーブ２２からトランスファケース１０の出力
部の一つに伝達する。したがって、電磁摩擦クラッチ４
２は中央差動装置５６を通るトルクの伝達を調整するた
めの偏倚クラッチとして作用する。すなわち、電磁摩擦
クラッチ４２はそれぞれの出力軸６７及び７０に送られ
るトルクを条件的に又は作動的に付加し又は差し引く。
クラッチ４２は、ロックアップハブ４４及びコイルばね
５２を有する遅れ機構と協働して、上述のようにシフト
スリーブ２２のダイナミックシフトを可能にしている。
【００２７】好ましい実施例において、電磁摩擦クラッ
チ４２は静止磁気コイル７２を備え、その磁気コイルは
ハウジング１６内に適当に配置されかつ軟鉄のロータ７
４によって部分的に囲まれている。電導体すなわちケー
ブル（図示せず）がクラッチ電流を磁気コイル７２に与
え、磁束を発生させる。ロータ７４は適当にスロットが
形成された端面が形成され、延長スリーブ７８上で回転
する内側リング７６に取り付けられていて、その延長ス
リーブは主入力軸３２に軸受けされかつ一端において側
歯車６２及びスプロケット６６に駆動接続されている。
【００２８】ロータ７４はボールランプ（ｂａｌｌ ｒ
ａｍｐ）継ぎ手（ボール及びそのボールと係合する傾斜
面を有する継ぎ手）を介して延長スリーブ７８に連結さ
れ、その継ぎ手は内側リング７６、延長スリーブ７８に
スプライン接続されている隣接する継ぎ手リング８０及
び一連の緩く移動可能な係止ボール８２を備えている。
係止ボール８２は、ロータ７４の内側リング７６及び延
長スリーブ７８にスプライン接続されたリング継ぎ手す
なわち継ぎ手リング８０の両者に設けられた一連の円錐
形のリセスすなわちランプ８３（図２）内に収容されて
いる。この継ぎ手の重要な設計上の特徴は、ボールラン
プ設計の幾何学形状が継ぎ手を自己係止とならないよう
にする、ことである。これは、継ぎ手ユニットが別の制
御入力を付加しないと自己係合しないようにするために
及び制御入力を除去したとき又は減少したとき確実な解
放又は調整能力を確保するために、必要である。
【００２９】リング継ぎ手すなわち継ぎ手リング８０を
ロータ７４の内側リング７６に向かって軸方向に偏倚す
るために、一つ又はそれ以上の弾性ばね８１が設けられ
る。このようなばねは継ぎ手リング８０の端面と内側ク
ラッチプレートカラー８４との間に配置され、そのクラ
ッチプレートカラーは延長スリーブ７８の端部にスプラ
イン接続されかつスナップリングによって適所に保持さ
れている。内側クラッチプレートカラーすなわち内側リ
ング８４は電磁摩擦クラッチ４２の摩擦クラッチ部分の
一部を形成している。この構造は、電磁コイル７２が附
勢されていないとき摩擦クラッチに顕著な圧縮力が加え
られないように、ロータ７４を自動的に位置決めする。
【００３０】図１において、電磁摩擦クラッチ４２は、
更に、適当にスロットが形成されたアーマチュアすなわ
ち摩擦ディスク８５を備えている。摩擦ディスク８５
は、クラッチハウジング８６の相補の内側スプラインと
駆動関係になっている外側スプラインを有している。ク
ラッチハウジング８６は端壁を備え、その端壁は主入力
軸３２上で回転する第２の延長スリーブ８８にスプライ
ン接続されている。延長スリーブ８８は主入力軸３２に
軸方向に固定され、かみ合うスプラインによってシフト
スリーブ２２に滑り可能で回転不能に接続されている。
【００３１】摩擦ディスク８５はクラッチハウジング８
６に関して相対的に移動可能であり、またロータ７４の
スロット付き端面と摩擦係合するように配置されてい
る。環状の圧力板９０は摩擦ディスク８５に隣接し、ス
プラインによって摩擦クラッチの内側リング８４に接続
されている。圧力板９０とクラッチハウジング８６の端
壁との間には一組の相互に差し挟まれた摩擦プレートす
なわちディスク９２及び９４が配置され、それらのディ
スクは内側リング８４及びクラッチハウジング８６にそ
れぞれスプライン接続されている。
【００３２】トルク分割調整 動作において、シフトスリーブ２２は図１に示されるよ
うに高速レンジ位置に又は図５に示されるように低速レ
ンジ位置にあってもよく、また磁気コイル７２は電磁摩
擦クラッチによって駆動接続が行われないように最初は
附勢されていなくてよい。このように、駆動車軸の各々
へのトルク分割は遊星歯車セット５６の歯車の幾何学的
形状によって決定され、それは、示された傘歯車差動装
置の場合５０−５０である。静止の磁気コイル７２にク
ラッチ電流を流すと磁束が発生し、その磁束により摩擦
ディスクすなわちアーマチュア８５はロータ７４のスロ
ット付き端面に向かって吸引され、それによってロータ
７４と摩擦ディスク８５との間で摩擦駆動接続が確立さ
れる。摩擦ディスク８５は延長スリーブ８８を介して主
入力軸３２に作動的に接続されている。その結果、ロー
タ７４及びそのロータに取り付けられた内側の継ぎ手リ
ングすなわち内側リング７６は主入力軸３２と同じ回転
速度で回転する。他方、継ぎ手リング８０は延長スリー
ブ７８、スプロケット６６及び駆動チエーン６８を介し
て出力副軸すなわちオフセット出力軸６７に作動的に接
続されている。その結果、継ぎ手リング８０はオフセッ
ト出力軸６７及び一体の側歯車及びスプロケット６２、
６６と同じ回転速度で回転する。主入力軸３２とオフセ
ット出力軸６７との間に相対運動が存在すると、そのよ
うな運動によりボール８２は円錐形のリセス８３を登
る。このように、継ぎ手機構は、摩擦プレートすなわち
摩擦ディスク９２及び９４を圧縮力又は楔作用により共
に圧縮する方法で、継ぎ手リング８０及び圧力板９０を
一体として軸方向に強制的に押す。共に押されたとき、
摩擦プレート９２及び９４は運動力をシフトスリーブ２
２に係止されている主入力軸３２と一体の側歯車及びス
プロケット６２、６６に駆動接続されているオフセット
出力軸６７との間で伝達する。このように、摩擦クラッ
チは二つの側歯車６２、６４及びそれぞれの出力軸６
７、７０のゆっくりした回転に対してトルクを加え、ま
た速く回転し或いは走行する側歯車及び出力軸からトル
クを取り出す。クラッチ電流を調節することにより、出
力軸６７、７０の相対回転は調整され得る。すなわち、
トルクの下で離脱するように設計された継ぎ手機構によ
り、初期の連結にトルクが追加的に加えられ、摩擦プレ
ート９２及び９４を係合させておくための必要な軸方向
力を発生する。このトルクは電磁摩擦クラッチ４２によ
って加えられる。
【００３３】電磁摩擦クラッチの磁気コイル７２に供給
されるクラッチ電流のレベルはクラッチ４２の偏倚トル
クを制御する。すなわち、トルク偏倚の精密な制御は種
々のパラメータに応答して磁気コイル７２へのクラッチ
電流を増加し或いは減少することによって達成される。
もし望むなら、所定のレベルのクラッチ電流が磁気コイ
ル７２に連続的に供給され得る。したがって、電磁摩擦
クラッチ４２によって首尾一貫したトルク偏倚が加えら
れ得る。代わりに、電磁摩擦クラッチ４２は車輪の相対
滑りにも応答できる。車輪の相対滑りに応答してトルク
偏倚を制御する制御装置の詳細は、１９９１年２月５日
に発行されまた本出願人と同じ出願人に譲渡された米国
特許第４，９８９，６８６号に示されている。
【００３４】ダイナミックシフト動作 電磁摩擦クラッチ４２は遅れ機構と協働し、その遅れ機
構は、高速レンジと低速レンジとの間での前後へのトラ
ンスファケース１０のダイナミックシフト動作を許容す
るためにロックアップハブ４４及びコイルばね５２を備
えている。
【００３５】トランスファケース１０が高速レンジで動
作され、レンジシフトスリーブ２２が左に移動されて入
力副軸１８の内側歯３６とロックアップハブ４４の外側
歯４６とを図１に示されるようい係合していると仮定す
る。
【００３６】高速レンジから低速レンジにシフトすると
き次のダイナミックダウンシフトのシーケンスが行われ
る。車両の運転者は、電気的にシフトされるトランスフ
ァケースの場合には電気スイッチで低速レンジを選択
し、また機械的にシフトされるトランスファケースの場
合にはシフトレバーを低速レンジ位置に移動を開始す
る。それに応答して、シフト制御作動部（ｏｐｅｒａｔ
ｉｏｎ）９５はシフトロッド９６及びウォームギヤ９８
を回転し、そのウォームギヤはヨーク１００及びレンジ
シフトスリーブ２２を図１で見て右に平行移動させる。
レンジシフトスリーブ２２は、その後入力副軸１８の高
速レンジ歯３６から離脱し、それと同時に又はそれと近
い時期にレンジシフトスリーブ２２はロックアップハブ
４４の歯４６から離脱する。この離脱された位置すなわ
ち中立位置は図３に示されている。
【００３７】上記シーケンスは、係合する歯３６及び４
８における摩擦力がヨーク１００のウォームギヤ９８の
力より小さくなければ、行われず、その摩擦力は、シフ
トスリーブ２２が図１に示される係合位置から図３に示
される中立位置に右に移動できるようにエンジンによっ
て入力副軸１８を介してトランスファケースに加えられ
るトルクに起因する。もし摩擦力が大きいと、状態は車
両の運転者がスロットルを解放することによって容易に
修正され、それによりエンジンによってトランスファケ
ースに加えられるトルクを解放し或いは少なくとも減少
する。特に電気的にシフトされるトランスファケースの
場合に、シフト機構にスロットル位置センサを組み込む
ことも可能であり、そのスロットル位置センサは、シフ
ト動作のシーケンスを、スロットルが動作されずエンジ
ンがアイドル状態にあるスロットルの「ティップアウト
（ｔｉｐ ｏｕｔ）」位置のような所定のスロットル位
置でのみ、開始することを許容する。
【００３８】いずれにせよ、レンジシフトスリーブ２２
が図３に示される中立位置に達すると、レンジシフトス
リーブ２２の右への移動は続けられ、シフトスリーブ２
２の歯３４を遊星キャリア２８の内側歯３８と係合す
る。
【００３９】シフトスリーブ２２の慣性が比較的小さく
また関連するクラッチ部品がほとんどの場合不愉快とな
らないクラッシュ係合（ｃｌａｓｈ ｅｎｇａｇｅｍｅ
ｎｔ）を許容するので、歯３４及び３８の面取りされた
端部の係合により、二つの部材はほぼ瞬時に加速されて
同期速度になる。代わりに、小さな同期装置がトランス
ファケース内に組み込まれて、これら二つの部材の歯が
係合する前にレンジシフトスリーブ２２の速度を遊星キ
ャリア２８と等しくさせてもよい。
【００４０】レンジシフトスリーブ２２を中立位置を越
えて引き続き移動すると、シフトスリーブ２２の面取り
された内側歯５０はロックアップハブ４４の第２の組の
外側歯４８の面取りされた端部と接触する（二つの間で
相対回転がある状態で）。シフトスリーブ２２とロック
アップハブ４４との間の相対回転速度により、歯４８及
び５０の係合が阻止されまたロックアップハブ４４は右
側のコイルばね５２の偏倚に抗して軸方向に移動され
る。ロックアップハブ４４の軸方向移動は、歯３４が歯
３８と係合して図４に示されるように低速レンジ動作に
対してシフトスリーブ２２を遊星キャリア２８に駆動接
続するまで、続く。レンジシフトスリーブ２２と遊星キ
ャリア２８との間の駆動接続が完了すると、電磁摩擦ク
ラッチ４２が連結され、その結果、遊星キャリア２８の
速度を一体のスプロケット６６によって側歯車６２に駆
動接続されているオフセット出力軸６７の速度と等しく
するように全クラッチ容量が利用される。等しくなる
と、レンジシフトスリーブ２２の速度は主入力軸３２の
速度と等しく又はそれに非常に近い値になり、その入力
軸は差動装置５８の側歯車６２及び６４と駆動接続され
ている。この同期により、右手のばね５２は遅れ移動ロ
ックアップハブ４４を左に移動させてレンジシフトスリ
ーブ２２とかみ合い係合させ、図５に示されるようなダ
ウンシフトを完了する。
【００４１】低速レンジから高速レンジへのシフト動作
であるダイナミックアップシフトは、上述と同じである
が逆のシーケンスで行われる。
【００４２】シフトスリーブ２２と出力軸６７との間の
駆動通路に電磁摩擦クラッチを配置することにより、前
述の米国特許第４，７１８，２０２号及び第４，９８
９，６８６号及び継続中の米国特許出願継続番号第９０
３，６９６号及び１００，５６０号に記されているよう
な偏倚機能の全てに対して、電磁摩擦クラッチを使用で
きるようにしている。
【００４３】電磁摩擦クラッチ４２の比較的大きなトル
ク容量により、従来の機械的同期装置では不可能であっ
た状態の下で速度レンジ間のダイナミックシフト動作を
可能にしている。ダイナミック速度レンジシフトは、ト
ランスファケースが自動変速機と共に使用されるとき自
動変速機を中立にすることなく、行われ得る。トランス
ファケースが手動変速機と共に使用されるとき、ダイナ
ミック速度レンジシフトはエンジンクラッチを離脱する
ことなくまた確かに手動変速機を中立にシフトすること
なく可能である。
【００４４】トランスファケース１０が電気的にシフト
されるとき、上限はエンジンのオーバースピードを排除
するためにシフト速度に設けられるべきである。トラン
スファケースが機械的にシフトされるなら、このような
制限はエンジンのオーバースピードを排除するためにま
た手動変速機の場合にはクラッチのオーバースピードを
排除するために必要である。
【００４５】本発明は差動動作する（ｄｉｆｆｅｒｅｎ
ｔｉａｔｅｄ）２速トランスファケースに関連して記載
されてきたが、本発明は差動動作されない２速トランス
ファケースにも適用可能である。更に、本発明は制御の
観点から好ましい電磁摩擦クラッチに関連して記載され
てきた。しかしながら、他のいかなる形式の調整可能な
摩擦クラッチ、例えば、記載されたように制御され得る
液圧作動摩擦クラッチを使用することも可能である。換
言すれば、本発明は説明を目的として記載されてきてお
り、使用された用語は限定的意味を有するのではなく、
説明的意味を有するものである。
【００４６】本発明の多くの改良、変形が上記開示に基
づいて可能であることは明白である。したがって、特許
請求の範囲に記載された範囲内で上記以外に本発明を実
施することは可能である。
【００４７】
【発明の効果】本発明によれば、従来の機械的同期装置
では不可能であった状態の下で速度レンジ間のダイナミ
ックシフト動作を可能にしている。ダイナミック速度レ
ンジシフトは、トランスファケースが自動変速機と共に
使用されるとき自動変速機を中立にすることなく、行わ
れ得る。トランスファケースが手動変速機と共に使用さ
れるとき、ダイナミック速度レンジシフトはエンジンク
ラッチを離脱することなくまた確かに手動変速機を中立
にシフトすることなく可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による２速トランスファケースの全体の
断面図であって、シフトスリーブが高速位置にある状態
を示す図である。
【図２】図１に示される２速トランスファケースの電磁
摩擦クラッチに組み込まれている一つのボール及び関連
する継ぎ手リングのリセスの断面図である。
【図３】２速トランスファケースの部分断面図であっ
て、シフトスリーブが中立位置にある状態を示す図であ
る。
【図４】２速トランスファケースの部分断面図であっ
て、ロックアップハブが係合される前にシフトスリーブ
が低速位置にある状態を示す図である。
【図５】２速トランスファケースの部分断面図であっ
て、ロックアップハブが係合されてシフトスリーブが低
速位置にある状態を示す図である。
【符号の説明】
１０ トランスファケース １２ ハウジン
グ組立体 １８ 入力副軸 ２０ 変速ユニ
ット ２２ シフトスリーブ ２４ 太陽歯車 ２６ 遊星歯車 ２８ 遊星キャ
リア ３０ リング歯車 ３２ 主入力軸 ３４ 歯 ３６、３８ 歯 ４０ ドグクラッチ ４２ 電磁摩擦
クラッチ ４４ ロックアップハブ ４６、４８、５
０ 歯 ５２ コイルばね ５６ 差動歯車
セット ６７、７０ 出力軸

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 変速歯車セット（２０）、主入力軸（３
    ２）、変速歯車セットの異なる歯車を主入力軸に接続す
    るためにシフトスリーブ（２２）及び自動車の前部及び
    後部駆動車軸を駆動するための二つの出力部（６７、７
    ０）を有するトランスファケースにおいて、 二つの出力部間のトルクの分割を調節しまた変速歯車セ
    ットの異なる歯車との係合の間のシフトスリーブのダイ
    ナミックシフトを助けるように、シフトスリーブ（２
    ２）と二つの出力部（６７、７０）の一つとの間のドラ
    イブパスに配置された調整可能な摩擦クラッチ（４２）
    を備えていることを特徴とするトランスファケース。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のトランスファケースに
    おいて、シフトスリーブ（２２）が、シフトスリーブ
    （２２）の主入力軸（３２）への接続を実質的な同期速
    度が達成されるまで遅らせる係合遅れロックアップハブ
    （４４）によって、主入力軸（３２）に接続されるトラ
    ンスファケース。
  3. 【請求項３】 二つの出力部（６７、７０）に駆動的に
    接続される主入力軸（３２）と、 主入力軸に低速入力及び高速入力を与える変速歯車セッ
    ト（２０）を駆動する入力軸（１８）と、 シフトスリーブ（２２）が低速入力部（３８）と駆動的
    に係合する低速レンジ位置と、シフトスリーブが高速入
    力部（３６）と駆動的に係合する高速レンジ位置との間
    でシフトするために、歯車セット（２０）の歯車及び主
    入力軸（３２）に関して滑り可能でまた回転可能に取り
    付けられているシフトスリーブ（２２）と、 主入力軸（３２）及びシフトスリーブ（２２）に関して
    滑り可能に取り付けられまたトルクをシフトスリーブか
    ら主入力軸に伝達するようになっているロックアップハ
    ブ（４４）と、 トルクをシフトスリーブから主入力軸に伝達するために
    シフトスリーブが低速位置又は高速位置にあるときロッ
    クアップハブがシフトスリーブ及び主入力軸を駆動的に
    接続する所定の軸方向位置にロックアップハブ（４４）
    を偏倚するためのばね手段（５２）と、 シフトスリーブ（２２）と二つの出力部（６７、７０）
    との間でトルクを伝達する関係で配置された調整可能な
    摩擦クラッチであって、二つの出力部（６７、７０）を
    トルク偏倚すると共に低速位置と高速位置との間でのシ
    フトスリーブ（２２）のダイナミックシフトを助けるよ
    うに配置されている調整可能な摩擦クラッチと、を備え
    たダイナミックシフト２速トランスファケース。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載のダイナミックシフト２
    速トランスファケースにおいて、変速歯車セットの選択
    された入力部及びシフトスリーブが調整可能な摩擦クラ
    ッチ（４４）の動作によって実質的な同期速度に達成す
    るまで、シフトスリーブが一つのレンジ位置から他のレ
    ンジ位置にシフトされるときばね手段（５２）がロック
    アップハブ（４４）の駆動接続を遅らせるダイナミック
    シフト２速トランスファケース。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載のダイナミックシフト２
    速トランスファケースにおいて、調整可能な摩擦クラッ
    チが電磁摩擦クラッチであるダイナミックシフト２速ト
    ランスファケース。
  6. 【請求項６】 主入力軸（３２）と、 主入力軸用の低速入力部（３８）及び同軸の高速入力部
    （３６）を備える変速歯車セット（２０）を駆動する入
    力副軸（１８）と、 シフトスリーブ（２２）が低速入力部（３８）と駆動的
    に係合する低速レンジ位置と、シフトスリーブが高速入
    力部（３６）と駆動的に係合する高速レンジ位置との間
    でシフトするために、主入力軸に滑り可能にまた回転可
    能に取り付けられたシフトスリーブ（２２）と、 トルクをシフトスリーブ（２２）から主入力軸（３２）
    に伝達するために主入力軸（３２）に滑り可能にまた回
    転不能に取り付けられたロックアップハブ（４４）と、 トルクをシフトスリーブ（２２）から主入力軸（３２）
    に伝達するためにシフトスリーブ（２２）が低速位置又
    は高速位置にあるときロックアップハブ（４４）がシフ
    トスリーブ（２２）と駆動的に係合している主入力軸
    （３２）の所定の軸方向位置に、ロックアップハブ（４
    ４）を偏倚しているばね手段（５２）と、 主入力軸及び二つの出力部（６２、６４）に接続される
    入力部（５８）を有する差動歯車セット（５６）と、 シフトスリーブ（２２）と二つの出力部（６７、７０）
    の一つとの間でトルクを伝達する関係で配置された電磁
    摩擦クラッチであって、二つの出力部（６７、７０）を
    トルク偏倚すると共にロックアップハブ（４４）及びば
    ね偏倚手段（５２）と関連して低速位置と高速位置との
    間でのシフトスリーブ（２２）のダイナミックシフトを
    許容するように配置されている調整可能な摩擦クラッチ
    と、を備えたダイナミックシフト２速トランスファケー
    ス。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載のダイナミックシフト２
    速トランスファケースにおいて、差動歯車セット（５
    ６）が、それぞれ二つの出力部の部分である二つの側歯
    車（６２、６４）を有する傘歯車差動装置であるダイナ
    ミックシフト２速トランスファケース。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載のダイナミックシフト２
    速トランスファケースにおいて、変速歯車セットが主入
    力軸（３２）と同軸に配置されている遊星歯車セットで
    あるダイナミックシフト２速トランスファケース。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載のダイナミックシフト２
    速トランスファケースにおいて、ロックアップハブ（４
    ４）が、高速位置にあるときシフトスリーブ（２２）と
    駆動的に係合する第１の組の歯（４６）と、低速位置に
    あるときシフトスリーブと駆動的に係合する第２の組の
    歯（４８）とを有するダイナミックシフト２速トランス
    ファケース。
  10. 【請求項１０】 請求項９に記載のダイナミックシフト
    ２速トランスファケースにおいて、シフトスリーブ（２
    ２）がシフトスリーブの第１の組及び第２の組の歯と係
    合する一組の歯（５０）を有するダイナミックシフト２
    速トランスファケース。
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