JPH08268098A - トランスファケース用クラッチ組立体 - Google Patents

トランスファケース用クラッチ組立体

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JPH08268098A
JPH08268098A JP8015145A JP1514596A JPH08268098A JP H08268098 A JPH08268098 A JP H08268098A JP 8015145 A JP8015145 A JP 8015145A JP 1514596 A JP1514596 A JP 1514596A JP H08268098 A JPH08268098 A JP H08268098A
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clutch
assembly
conical
transfer case
drive
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JP8015145A
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David R Weilant
デービッド・アール・ワイラント
Jack F Engle
ジャック・エフ・エングル
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Borg Warner Automotive Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 四輪駆動車両用のトランスファケースにおい
てトルク処理能力を増大したトランスファケースを提供
する。 【解決手段】 トランスファケース１６はディスクパッ
ククラッチ２１０、円錐クラッチ２４０及びロックアッ
プハブ又はカラーを有するクラッチ組立体を備える。三
つのすべてのクラッチ要素はトランスファケースの一次
軸１８と二次軸２０との間で機械的に並列に配置されて
いる。ディスクパッククラッチは複数のディスクと電磁
作動装置１４０とを有する。円錐クラッチはディスクパ
ックに隣接して配置されかつ電磁作動装置によって動作
される。円錐クラッチは円錐の駆動部材２５６を備え
る。円錐の被駆動部材２４４が駆動チエーンにトルクを
与え、その被駆動部材は二次の軸にトルクを与える。好
ましくは、被駆動円錐部材がチエーン駆動スプロケット
２４６と一体的に形成されている。円錐駆動部材には、
歯車歯又はスプラインを有する軸方向に移動可能なロッ
クアップハブ又はクラッチカラーがスプライン接続され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、並列のクラッチ及
びロックアップ特性を有するトランスファケースに関
し、詳細には、トランスファケース内に使用されるクラ
ッチ組立体に関する。
【０００２】
【従来の技術】ほとんどどのフルタイム又はパートタイ
ム四輪駆動車両、すなわち乗用車、トラック又はスポー
ツ万能車両は、駆動トルクの一部を補助ドライブライン
及び駆動輪に連続的に又は選択的に送るためにトランス
ファケースを利用している。トラック及び四輪駆動輪車
両の人気が上昇し、トランスファケースの機械的形状に
対してますます注目されるようになってきた。
【０００３】開発領域の一つはトランスファケース内の
トルクの分配の制御及び制御に影響する無数の計算パラ
メータに関する。トルクの分配は、トランスファケース
の大きさ、トルクスロープット、クラッチの大きさ、所
望の動作モード、クラッチの動力消費、車両の動力伝達
要件、所望の効率及び他の多くの物理的及び機能的考察
のような問題を含んでいる。
【０００４】トルク分配及びトルクスロープット（ｔｏ
ｒｑｕｅ ｔｈｏｕｒｇｈｐｕｔ）が分析されるときの
更に別の考察は、補助ドライブラインのトルクが調整さ
れるべきか又はトランスファケースが二つのドライブラ
インの間で事実上５０対５０の又は他の予め選択された
トルク分割を達成するようにトランスファケースが確実
に又は直接設けられているかである。もし後者が必要な
ものであるなら、直結によって高いトルクスロープット
が達成されるが、このような形状はドライブラインを滑
らかに連結することに問題を生じる。明らかに、このよ
うな連結は車両が停止しているとき又はそれに近いとき
に起きるが、走行中（ｏｎ−ｔｈｅ−ｆｌｙ）の連結動
作はより望ましく、現在のマーケットでは事実上必要で
ある。
【０００５】このような問題は、直結駆動連結を行う小
さな、すなわち従来の大きさのトランスファケースにお
いて、高いトルクスロープットを与えるために、減少さ
れる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ディ
スクパッククラッチと、円錐クラッチと、一次のトラン
スファケースの出力軸と二次の出力軸との間で機械的に
並列に配置されたロックアップ機構とを有するトランス
ファケースを提供することである。本発明の他の目的
は、四輪駆動車両用のトランスファケースにおいてトル
ク処理能力を増大したトランスファケースを提供するこ
とである。
【０００７】本発明の更に他の目的は、一次のトランス
ファケース軸と二次の出力部とを直結するためのロック
アップ機構を有するトランスファケースを提供すること
である。本発明の別の目的は、円錐クラッチを有し、そ
の要素の一つがチエーン駆動スプロケットと一体的に形
成されているトランスファケースを提供することであ
る。
【０００８】本発明の更に別の目的は、ロックアップハ
ブを有し、その要素の一つがチエーン駆動スプロケット
と一体的に形成されているトランスファケースを提供す
ることである。本発明の更に別の目的は、一次のトラン
スファケース出力軸及び関連する一次のドライブライン
と二次の出力軸及び関連する二次のドライブラインとの
間でトルクの分配を調節できるディスクパック及び円錐
クラッチ組立体を提供することである。
【０００９】本発明の更に別の目的は、普通の操作者に
よって制御されるディスクパック及び円錐駆動組立体を
提供することである。本発明の更に別の目的は、普通の
操作者によって制御される遊星歯車減速組立体及びロッ
クアップハブ組立体を提供することである。
【００１０】本発明の更に他の目的は、直結駆動（高速
歯車）、減速駆動（低速歯車）及び中立を有する遊星歯
車減速組立体を有するトランスファケースを提供するこ
とである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明のトランスファケ
ースは、入力部材と、出力部材と、前記入力部材と前記
出力部材との間に動作するように配置されたディスクパ
ッククラッチと、前記入力部材と前記出力部材との間に
動作するように配置された円錐クラッチと、前記入力部
材から前記出力部材へのトルク伝達を調整するために前
記ディスクパッククラッチ及び前記円錐クラッチに作用
する手段と、前記入力部材と前記出力部材との間に動作
するように配置されたロックアップクラッチと、前記入
力部材と前記出力部材とを選択的に確実に接続するため
に前記ロックアップクラッチに作用する手段と、を有し
て構成されている。上記クラッチ組立体において、前記
円錐クラッチが、前記入力部材によって駆動されかつ截
頭円錐形の第１のクラッチ面を有する第１のクラッチ部
材を備え、前記出力部材が前記第１の截頭円錐形のクラ
ッチ面と連動する関係で配置された截頭円錐形の第２の
クラッチ面を有していてもよい。また、前記ディスクパ
ッククラッチ及び円錐クラッチに作用する前記手段が、
作用プレートであり、前記ロックアップクラッチに作用
する手段がシフトフォークであってもよい。更に、前記
ディスクパッククラッチ及び円錐クラッチに作用する前
記手段が、電磁コイルと、複数対のカム作用リセスを限
定する二つの隣接する円形部材とを備え、前記対のリセ
スの各々がボールを受けていていてもよい。更に、前記
クラッチ組立体がトランスファケース内に配置され、前
記トランスファケースが入力軸と、減速出力部を有する
遊星歯車組立体と、前記入力軸又は前記減速出力部と係
合可能なクラッチカラーとを備えていてもよい。
【００１２】トランスファケースは、ディスクパックク
ラッチ、円錐クラッチ及びロックアップハブ又はカラー
を有するクラッチ組立体を備えている。三つのクラッチ
要素の全ては、トランスファケースの一次出力軸と二次
出力軸との間で機械的に平行に配置されている。ディス
クパッククラッチは複数の差し挟まれたディスクと、電
磁作動装置とを備え、その電磁作動装置は、ディスクパ
ックを圧縮してトルクをトランスファケースの一次出力
軸からチエーン駆動スプロケットのような中間部材に伝
達し、そこからチエーンに、そして最後に二次出力軸に
伝達するように作用する。円錐クラッチはディスクパッ
クに隣接して配置されかつ電磁作動装置によって作動さ
れる。円錐クラッチは、トランスファケースの一次出力
軸によって駆動される円錐の駆動部材を備え、円錐の被
駆動部材は駆動チエーンにトルクを与え、その駆動チエ
ーンは二次出力軸にトルクを与える。好ましくは、円錐
被駆動部材はチエーン駆動スプロケットと一体的に形成
される。
【００１３】円錐の駆動部材には歯車歯又はスプライン
を有していて軸方向に移動可能なロックアップハブ又は
クラッチカラーがスプライン接続され、そのスプライン
はチエーン駆動スプロケットの相補の歯車歯又はスプラ
インとかみ合っている。好ましくは、第２の作動装置が
ロックアップハブを移動させる。二つのクラッチによっ
て与えられる平行なトルク通路は、トランスファケース
及びロックアップハブのトルクスロープット能力を増加
し、動作されたとき、トランスファケースのトルクスロ
ープット能力を増大すると共に電磁作動装置、関連する
ディスクパック及び円錐クラッチの二重動作を許容す
る。
【００１４】遊星歯車減速組立体は、トランスファケー
ス内に配置されてもよい。副軸入力軸は遊星組立体を駆
動し、クラッチカラーは入力軸、遊星キャリアからの減
速出力部をトランスファケースの一次出力軸に接続する
か、若しくはどちらもそれに接続しない（中立にする）
ために、第２の作動装置は、適当なカム装置を介して利
用され、独立であるが普通に歯車比を選択しまつロック
アップハブを作動する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例について説明する。図１において、本発明を取り入
れている車両駆動装置は全体を参照番号１０で示されて
いる。車両駆動装置１０は、出力部を有する内燃エンジ
ン１２のような原動機を備え、その出力部は変速機１４
に連結されている。変速機１４は、本発明によるトラン
スファケース組立体１６に連結されている出力部を備え
ている。トランスファケース組立体１６は後部すなわち
一次出力軸１８と前部すなわち二次出力軸２０とを備え
ている。トランスファケース組立体１６の主すなわち一
次出力軸１８は後部駆動軸２２を駆動し、その後部駆動
軸は動力を後部差動装置２４に供給する。自在継ぎ手２
６が、後部駆動軸２２を一次出力軸１８及び後部差動装
置２４に連結するために、必要により及び従来の慣習に
したがって利用される。後部差動装置２４の出力部は後
部駆動車軸２８を介して対の後部車輪組立体（タイヤと
ホイールから成る組立体）３０に連結されている。示さ
れた後輪駆動装置において、後部駆動軸２２、後部差動
装置２４、自在継ぎ手２６、後部駆動車軸２８及び後部
車輪組立体３０は一次（フルタイム）ドライブライン３
２を構成する。
【００１６】同様に、トランスファケース組立体１６の
二次すなわち前部出力軸２０は前部駆動軸３４を駆動
し、その前部出力軸２０は動力を前部差動装置３６に供
給する。適当な自在継ぎ手３８が、二次の出力軸２０を
前部駆動軸３４及び前部差動装置３６に連結するため
に、必要により及び従来の慣習にしたがって利用され
る。前部差動装置３６は、動力を一対の前部車軸４０を
介して一対の前部車輪（タイヤとホイールから成る組立
体）４２に供給する。一対の鎖錠ハブ４４が前部車軸４
０をそれぞれの前部車輪組立体４２に選択的に連結す
る。鎖錠ハブ４４は、手動式すなわち運転者により操作
される形式でも、或いは自動式すなわち装置により動作
される形式でもよい。もし鎖錠ハブ４４が自動であるな
ら、遠隔作動される電気アクチュエータ、空気アクチュ
エータ又は液圧アクチュエータ（図示せず）を含むこと
が好ましい。示された前輪駆動装置において、前部駆動
軸３４、前部差動装置３６、自在継ぎ手３８、前部駆動
車軸４０、前部車輪組立体４２及び鎖錠ハブ４４は二次
（パートタイム）ドライブライン４６を構成する。
【００１７】示された一次（フルタイム）ドライブライ
ンすなわち後輪駆動レイアウトが、本発明によるトラン
スファケース組立体１６のより典型的な応用例と考えら
れるが、一次（フルタイム）駆動輪が車両の前部に配置
されかつ二次（パートタイム）駆動輪が後部に配置され
た車両に適用されるトランスファケース組立体１６も本
発明の範囲内である。
【００１８】図２及び図３において、トランスファケー
ス組立体１６は複数の部分、特に、軸及び固定具用の種
々の開口及び軸シール、軸受け用の種々の取り付け面及
び溝、シール保持溝を有する鋳造ハウジング５０並びに
図２及び図３から容易に分かる他の内部構成要素を含
む。ハウジング５０は、貫通する段付きの穴５４を限定
するスタブ（ｓｔｕｂ）入力軸５２を受けていて、その
段付きの穴５４は、図１に示された変速機１４の相補の
出力軸（図示せず）を受けかつ係合するための、複数の
雌スプライン、歯車歯又はその他の適当な構造物が形成
されている第１の直径の部分を備えている。入力軸５２
はボール軸受け組立体５８のような摩耗防止軸受けによ
り部分的に支持されている。
【００１９】入力軸５２の段付き穴５４の大きな直径の
部分は、カップ形の軸シール６４及びローラ軸受け６６
を受けている。ローラ軸受け６６は一次出力軸１８の減
径部分６８を受けて回転可能に支持している。弾性のす
なわちエラストマの軸シール７４が入力軸５２の内端に
隣接してかつ段付き穴５４と一次出力軸１８の減径部分
６８との間に配置されている。一次出力軸１８の反対端
は、ボール軸受け組立体７６のような摩耗防止軸受け内
に回転可能に支持されている。一次出力軸１８のその端
部は好ましくはねじが設けられ、相補のねじ付き部材７
８を受け、そのねじ付き部材は図１に示される自在継ぎ
手２６のような関連するドライブライン要素に固定され
或いはその要素の一部を形成している。ねじ付き部材す
なわちフランジ７８とハウジング５０との間に配置され
た軸シール８２はそれらの間を適当にシールする。
【００２０】トランスファケース組立体１６のハウジン
グ５０は、二次すなわち前部出力軸２０を受け、その出
力軸は固定具すなわち継ぎ手８６と一体に形成されても
或いはそれを含んでもよく、その継ぎ手は自在継ぎ手又
は同様のドライブラインの構成要素の一部を形成する。
【００２１】トランスファケース組立体１６は遊星歯車
減速組立体１００が組み込まれている。遊星歯車減速組
立体１００は中央に配置された太陽歯車１０２を備え、
その太陽歯車は好ましくは入力軸５２に一体的に形成さ
れている。太陽歯車１０２は複数の雌インボリュートス
プライン又は歯１０４が形成されている。太陽歯車１０
２は、また、周囲に配置された歯車歯１０６を備え、そ
の歯車歯１０６は複数の遊星歯車すなわちピニオン歯車
１１２に形成された相補の歯車歯１０８と係合し、その
ピニオン歯車の一つが図２及び図３に示されている。ピ
ニオン歯車１１２の各々はスタブ軸１１６に支持された
対のローラ軸受け１１４に回転自在に支持され、そのス
タブ軸はキャリア１１８に取り付けられて保持されてい
る。キャリア１１８は複数の雌インボリュートスプライ
ンすなわち歯車歯１２２を備え、その歯車歯１２２は入
力軸５２の雌インボリュートスプラインすなわち歯車歯
１０４に隣接しているが軸方向に片寄って配置されてい
る。ピニオン歯車１１２の歯車歯１０８と対を成す歯車
歯１２６をリング歯車１２４がハウジング５０内にスナ
ップリング１２８によってピニオン歯車１１２と連動す
るように整合されて固定されている。
【００２２】一次出力軸１８の回りに同心的に配置され
た滑りクラッチカラー１３０は雌インボリュートスプラ
インすなわち歯車歯１３２を備え、その歯車歯１３２は
一次出力軸１８の外部に配置された相補の雄スプライン
すなわち歯車歯１３４と常時かみ合いかつ駆動係合して
いる。クラッチカラー１３０の一部は雄スプラインすな
わち歯車歯１３６を備え、その歯車歯は遊星歯車組立体
１００のキャリア１１８の雌インボリュートスプライン
すなわち歯車歯１２２及び入力軸５２の雌インボリュー
トスプラインすなわち歯車歯１０４と相補になっていて
軸方向に整合され、それと選択的に係合される。
【００２３】クラッチカラー１３０の軸方向移動はこの
ように行われ、スプラインすなわち歯車歯１０４及び１
３６が係合されるようにクラッチカラー１３０が図２及
び図３に示される位置の左の位置にあるとき、一次出力
軸１８を入力軸５２に選択的に連結しかつそこから直結
駆動する（高速歯車）。スプラインすなわち歯車歯１２
２及び１３６が係合されるようにクラッチカラー１３０
が図２及び図３に示される位置の右の位置にあるとき、
一次出力軸１８は遊星歯車減速組立体１００の歯車比で
確立される減速（低速歯車）で遊星歯車組立体１００の
キャリア１１８によって駆動される。クラッチカラー１
３０が図２及び図３に示される位置にあると、入力軸５
２と出力軸１８との間で駆動接続は行われず、トランス
ファケース組立体１６は中立になっている。
【００２４】クラッチカラー１３０の軸方向移動及び直
結駆動、減速駆動又は中立のいずれかの選択は電磁アク
チュエータ組立体１４０によって行われる。電磁アクチ
ュエータ組立体１４０は軸１４４を漸増的に（ｉｎｃｒ
ｅｍｅｎｔａｌｌｙ）回転する電気、空気又は液圧駆動
モータ１４２を備えている。軸１４４はエネルギ蓄積平
坦コイルばね１４６を駆動し、そのコイルばねはカム組
立体１４８を駆動する。カムフォロアピン１５２はカム
組立体１４８の通路内に着座し、軸１４４及びカム１４
８が回転すると、ピン１５２はシフトフォーク１５４を
円筒形軸受け１５６に沿って２方向に移動する。分かる
ように、平坦コイルばね１４６は駆動モータ１４２（及
び軸１４４）とシフトフォーク１５４との間で弾性のエ
ネルギ蓄積相互接続部を与え、それによって、シフトモ
ータ１４２は所望の位置に達するが、シフトフォーク１
５４及びクラッチカラー１３０は、クラッチカラー１３
０に作用する力がばね１４６に蓄積されたエネルギが駆
動モータ１４２によって命令されたシフトを完了する点
に低下するまで、対応する所望の位置に移動しない。
【００２５】仮想線で示されたジェロータ（ｇｅｒｏｔ
ｏｒ）ポンプＰが一次出力軸１８の回りに配置されかつ
冷却潤滑剤の圧力流を一次出力軸１８内に同心に配置さ
れた軸方向穴１５８に供給する。穴１５８は複数の半径
方向ポート（図示せず）と連通し、その半径方向ポート
は冷却潤滑剤をトランスファケース組立体１６内の種々
の要素に従来の方法で供給する。
【００２６】図２、図３及び図４において、トランスフ
ァケース組立体１６は電磁的に動作されるディスクパッ
ク及び円錐クラッチ組立体１６０を備えている。ディス
クパック及び円錐クラッチ組立体１６０は出力軸１８の
回りに配置されていて、好ましくは円形の駆動部材１６
４を有する単一の作動装置すなわちアクチュエータ組立
体１６２を備え、その駆動部材は、出力軸１８の雄スプ
ラインすなわち歯車歯１６６及び円形の駆動部材の相補
の雌インボリュートスプラインすなわち歯車歯１６８を
介して出力軸１８に連結されている。円形の駆動部材１
６４の一面は、図４に示されるような螺旋環体（ｈｅｌ
ｉｃａｌ ｔｏｒｕｓ）の楕円断面形状をした複数の円
周方向に隔てられたリセス１７０を備えている。複数の
リセス１７０の各々は同じ複数の負荷伝達ボール１７２
の一つを受けている。
【００２７】円形の駆動部材１６４に隣接して配置され
た円形の被駆動部材１７４は、対向する面に配置された
同様の複数のリセス１７６を備え、そのリセス１７６は
リセス１７０と同じ形状をしている。リセス１７０及び
１７６の斜めの側壁は傾斜部すなわちカムとして機能
し、かつボール１７２と協働して円形の駆動及び被駆動
部材１６４及び１７４を駆動してそれらの間の相対回転
に応答して両部材を引き離す。リセス１７０及び１７６
並びに負荷伝達ボール１７２は他の同様の機械的要素と
置き換えられ、それらの機械的要素は円形の部材間の相
対回転に応答してそれらの部材を軸方向に移動させる。
例えば、相補に形成された円錐の螺旋内に配置された傾
斜したローラが利用できる。
【００２８】円形の駆動部材１６４は半径方向外側に伸
びる作用プレート１７８に固定され或いはそれと一体に
形成されている。圧縮ばね１８０が円形の駆動部材１６
４に隣接して出力軸１８の回りに同心的に配置されてい
る。圧縮ばね１８０は複数のベレビル（Ｂｅｌｌｅｖｉ
ｌｌｅ）ばね又は波形ワッシャを有し得る。圧縮ばね１
８０は円形の駆動部材１６４及び作用プレート１７８を
偏倚しまたそれらに復帰力をあたえてそれらを図２及び
図３において右に押圧する。作用プレート１７８の背後
にすなわち右側に円形の平らなワッシャ１８２がほぼ整
合して配置されている。平らなワッシャ１８２に隣接し
てクラッチアーマチュア１８４が配置されている。クラ
ッチアーマチュアは周囲に配置された雄スプライン又は
歯車歯１８６を備え、その歯車歯は相補になっている複
数の雌インボリュートスプライン又は歯車歯１８８と係
合し、その歯車歯１８８はベル形クラッチハウジング１
９２の円筒状部分の内面に沿って軸方向に伸びている。
【００２９】平らなワッシャ１８２及び作用プレート１
７８の反対側でアーマチュア１８４の面に隣接して円形
のコイルハウジング１９４が配置されている。コイルハ
ウジング１９４は、相補に形成された静止取り付け環状
体１９６の上に、回転自在に受けられている。コイルハ
ウジング１９４は、スプライン付き相互接続部１９８又
は摩擦嵌めのような他の固定方法により円形の被駆動部
材１７４に連結されてそれと共に回転する。取り付け環
状体１９６は、複数の適当な固定具２０２によってトラ
ンスファケース組立体１６のハウジング５０に固定さ
れ、その固定具の一つが図２及び図３に示されている。
取り付け環状体１９６は電磁コイル２０４を受け、その
電磁コイルは導体２０６を介して電源に接続されてい
る。
【００３０】作用プレート１７８に隣接してディスクパ
ック組立体２１０がクラッチハウジング１９２内に収容
されている。ディスクパック組立体２１０は複数の相互
に差し挟まれた摩擦板又はディスク２１２を備えてい
る。第１の複数の小径のディスク２１２（Ａ）は中間カ
ラー２１４に受けられ、ディスク２１２（Ａ）の雌スプ
ライン２１６及び中間カラー２１４の雄スプライン２１
８を介して、中間カラーによって回転駆動される。中間
カラー２１４は主出力軸１８にスプライン付き相互接続
装置２２０によって回転駆動される。第２の複数の大径
のディスク２１２（Ｂ）は、第１の複数のディスク２１
２（Ａ）の間に差し挟まれかつ外周にスプライン２２２
を備え、そのスプラインはクラッチハウジング１９２の
円筒状部分の内面に形成された雌スプライン又は歯車歯
１８８と係合しかつそれと共に回転する。作用プレート
１７８の雌インボリュートスプライン又は歯車歯２２４
は、作用プレートを中間カラー２１４の雄スプライン２
１８に連結し、その中間カラー２１４は主出力軸１８に
連結されている。
【００３１】クラッチハウジング１９２は主出力軸１８
の回りに同心的に配置されかつクラッチハウジング１９
２の半径方向に伸びている端壁の穴の回りの複数の雌イ
ンボリュートスプラインすなわち歯車歯２３２を備えて
いる。
【００３２】図３及び図５において、円錐クラッチ及び
ロックアップ組立体２４０が、クラッチハウジング１９
２の端壁２３４に隣接して主出力軸１８の回りに同心的
に配置されている。クラッチハウジング１９２の雌イン
ボリュートスプライン２３２は、チエーン駆動スプロケ
ット２４４の端面に隣接する相補に形成された雄スプラ
インすなわち歯車歯２４２と係合する。円錐クラッチ及
びロックアップ組立体２４０の被駆動部材でもあるチエ
ーン駆動スプロケット２４４は、一次すなわち主出力軸
１８の回りで回転自在に配置されかつ外周にチエーン駆
動歯２４６を備え、そのチエーン駆動歯は駆動チエーン
２４８と係合する。駆動チエーン２４８は二次出力軸２
０に連結された被駆動チエーンスプロケット９６に動力
を伝達する。
【００３２】複数の雌インボリュートスプラインすなわ
ち歯車歯２５０は、チエーン駆動スプロケット２４４の
一端に隣接して配置されている。チエーン駆動スプロケ
ット２４４は、出力軸１８の軸線に対して約８°と１４
°との間の小さな鋭角で方向決めされた内側の截頭円錐
表面２５２を備えている。角度１２．５°が好ましいこ
とが分かった。小さい角度は良好な機械的な利点を与え
るが、トルク伝達の制御が困難になる問題がある。大き
な角度は制御し易いが機械的な利点が減少し、したがっ
て与えられたトルクを伝達するために大きな係合力が必
要である。
【００３４】円錐クラッチ及びロックアップ組立体２４
０は円錐クラッチ駆動部材２５４を備えている。円錐ク
ラッチ駆動部材２５４は、同心の通路に配置された複数
の雌インボリュートスプラインすなわち歯車歯２５６を
備え、その歯車歯は一次出力軸１８に適当な位置で形成
された相補の形状の歯車歯すなわち雄スプライン２５８
に受けられている。雄スプライン２５８は、限られた軸
方向距離にわたって伸びかつ一次出力軸１８に肩部すな
わちストッパ２６２を形成し、そのストッパにクラッチ
駆動部材２５４が当接している。クラッチ駆動部材２５
４は、一次出力軸１８の軸線に対してチエーン駆動スプ
ロケット２４４の内側の截頭円錐表面２５２と同じ角度
で向けられた外側の截頭円錐表面２６４を有している。
截頭円錐表面２５２及び２６４は、クラッチ面すなわち
摩擦面として機能しかつそれらの間でトルク通路を与
え、そのトルク通路はディスクパック組立体２１０を介
したトルク通路と機械的に並列である。
【００３５】複数の潤滑流路すなわち潤滑溝２６６がク
ラッチ駆動部材２５４の外側の截頭円錐表面２６４に形
成されている。流路２６６は、円錐クラッチ及びロック
アップ組立体２４０の表面２５２及び２６４に沿ってか
つそれらの間でジェロータ（ｇｅｒｏｔｏｒ）ポンプＰ
によって供給される潤滑流体の通路を与える。流路２６
６は好ましくは断面形状が概してＬ形であり、「Ｌ」の
短い脚部は半径方向に向けられかつ「Ｌ」の長い脚部は
円錐クラッチ駆動部材２５４の軸線に平行に向けられ
る。
【００３６】円錐クラッチ駆動部材２５４は円筒状の突
起２６８を限定し、その突起は外周面に複数の雄スプラ
インすなわち歯車歯２７２を有している。雄スプライン
２７２はスナップリング２７６を受ける周辺溝２７４を
限定している。スナップリング２７６は、クラッチハブ
又はカラー２７８を円錐クラッチ駆動部材２５４の円筒
状突起２６８に保持している。クラッチカラー２７８
は、複数の雌インボリュートスプラインすなわち歯車歯
２８３を限定し、その歯車歯は円錐クラッチ駆動部材２
５４の円筒状突起２６８に配置された雄スプラインと相
補になっていてそれと係合する。スナップリング２７６
は、クラッチカラー２７８を円錐クラッチクラッチ部材
２５４に保持すると同時に、それらの間で限られた軸方
向移動を許容する。
【００３７】クラッチカラー２７８は、更に、外周に雄
スプラインすなわち歯車歯２８４を備え、その歯車歯
は、チエーン駆動スプロケット２４４の雌インボリュー
トスプラインすなわち歯車歯２５０と係合するように相
補的に配置されかつ形成されている。クラッチカラー２
７８が図３に示されるように右に軸方向に移動すると、
円錐クラッチ駆動部材２５４がチエーン駆動スプロケッ
ト２４４と直結され、それによって一次出力軸１８を二
次出力軸２０に直接確実に連結してそれらの間でトルク
を伝達し、かつ円錐クラッチ及びロックアップ組立体２
４０の截頭円錐表面２５２及び２６４とディスクパック
組立体２１０のディスク２１２Ａ及び２１２Ｂとの間で
トルク伝達通路を効果的にバイパスする。
【００３８】クラッチカラー２７８の二方向の軸方向移
動は、シフトカラー２８２の二方向の軸方向移動によっ
て達成される。シフトカラー２８２はクラッチカラー２
７８の回りに配置されかつスナップリング２８６によっ
てそこに保持されている。圧縮ばね２８８はシフトカラ
ー２８２とクラッチカラー２７８との間を弾性的に接続
している。すなわち、シフトカラー２８２は関連する機
構（後述する）によって確実に平進移動されるが、歯車
歯すなわちスプライン２５０及び２８４の係合並びにク
ラッチカラー２７８の対応する平進移動は、歯車歯すな
わちスプライン２５０及び２８４が適切に整合するま
で、瞬間的に遅らされる。
【００３９】シフトカラー２８２は周辺溝２９２を限定
し、その周辺溝はシフトフォーク２９４（図２に示され
ている）を受ける。シフトフォーク２９４は、円筒状軸
受け１５６に滑り可能に受けられている。シフトフォー
ク２９４の軸方向の平進移動は、カムフォロアピン２９
６の対応する軸方向平進移動によって達成され、そのカ
ムフォロアピンはカム組立体２９８の適当に形成された
カム通路内に受けられている。カム組立体２９８は軸１
４４に固定されている。容易に理解できるように、駆動
モータ１４２及び軸１４４が回転すると、シフトフォー
ク２９４は軸方向に適当に平進移動する。カム組立体１
４８及び２９８のカム通路の配置及び形状により、遊星
歯車組立体１００のギヤレンジ（ｇｅａｒ ｒａｎｇ
ｅ）及びクラッチカラー２７８の係合又は離脱が同時に
又は連続的に選択できる。
【００４０】他の実施例の説明 図２、図３及び図６において、別の実施例の円錐クラッ
チ組立体３００が示されている。別の実施例の円錐クラ
ッチ及びロックアップ組立体３００は、クラッチハウジ
ング１９２の端壁２３４に隣接して一次出力軸１８の回
りに配置されている。クラッチハウジング１９２の雌イ
ンボリュートスプライン２３２は、チエーン駆動スプロ
ケット３０４の端面に隣接していて相補に形成された雄
スプラインすなわち歯車歯３０２と係合する。別の実施
例の円錐クラッチ組立体３００の被駆動部材でもあるチ
エーン駆動スプロケット３０４は、一次出力軸１８の回
りに回転自在に配置されている。チエーン駆動スプロケ
ット３０４の周辺には、駆動チエーン２４８と係合する
複数のチエーン駆動歯３０６が配置されている。駆動チ
エーン２４８は、動力を被駆動スプロケット９６及び二
次出力軸２０に伝達する。
【００４１】複数の半径方向に整列されかつ軸方向に伸
びるラグ（ｌｕｇ）が歯車歯３０２と反対側でチエーン
駆動スプロケット３０４の端部の周囲に配置されてい
る。チエーン駆動スプロケット３０４は内側の截頭円錐
表面３１２を備え、その截頭円錐表面は全ての点でチエ
ーン駆動スプロケット２４４の内側の截頭円錐表面２５
２と同じである。
【００４２】別の実施例の円錐クラッチ組立体３００
は、円錐クラッチ駆動部材３１４を備えている円錐クラ
ッチ駆動部材３１４は、同心の通路に配置された複数の
雌インボリュートスプラインすなわち歯車歯３１６を備
え、その歯車歯は、適当な軸方向位置において一次出力
軸１８に形成された相補の形状の雄スプラインすなわち
歯車歯２５８に受けられている。前述のように、雄スプ
ライン２５８の終端部は肩部すなわちストッパ２６２を
限定し、そのストッパに円錐クラッチ駆動部材３１４が
当接している。円錐クラッチ駆動部材３１４は、一次出
力軸１８の軸線に関してチエーン駆動スプロケット３０
４の内側の截頭円錐表面３１２と同じ角度で方向決めさ
れた外側の截頭円錐表面３１８を備えている。截頭円錐
表面３１２及び３１８は、クラッチ面すなわち摩擦面と
して機能しかつそれらの間でトルク通路を与え、そのト
ルク通路はディスクパック組立体２１０を介したトルク
通路と機械的に並列になっている。複数の「Ｌ」形の潤
滑流路すなわち溝３２０が円錐クラッチ駆動部材３１４
の外側の截頭円錐表面３１８に形成され、前述のように
潤滑流体の通路を与える。
【００４３】円錐クラッチ駆動部材３１４は、更に、外
側表面に複数の雄スプラインすなわち歯車歯３２４を有
する円形又は円筒状の突起３２２を限定している。雄ス
プライン３２４は、スナップリング３２８を受ける周辺
溝３２６を限定している。スナップリング３２８は、ク
ラッチカラー３３２を円錐クラッチ駆動部材３１４の円
筒状突起３２２に保持する。クラッチカラー３３２は、
中央の貫通開口を有しかつ複数の雌インボリュートスプ
ラインすなわち歯車歯３３４を限定し、その歯車歯は、
円錐クラッチ駆動部材３１４の円筒状区域すなわち突起
３２２に配置された雄スプラインと相補になっていてそ
れと係合する。スナップリング３２８は、クラッチカラ
ー３３２が円錐クラッチ駆動部材３１４の円筒状突起３
２２上で限られた軸方向平進移動を行えかつ円筒状突起
に保持されるように、配置されている。クラッチカラー
３３２は、更に、周囲に雄スプライン又はラグ３３６を
備え、そのラグは、チエーン駆動スプロケット３０４の
ラグ３０８に対して相補を成すように配置されかつ形成
されている。クラッチカラー３３２が図３において右に
平進移動すると、円錐クラッチ駆動部材３１４はチエー
ン駆動スプロケット３０４に直結され或いはロックさ
れ、それによって一次出力軸１８と二次出力軸２０とを
直結する。
【００４４】クラッチカラー３３２の軸方向平進移動
は、シフトカラー３３８の対応する軸方向平進移動を介
して達成される。シフトカラー３３８は、クラッチカラ
ー３３２の回りに配置されかつスナップリング（図示せ
ず）によってそこに保持されている。圧縮ばね３４４は
シフトカラー３３８とクラッチカラー３３２とを弾性的
に接続する。シフトカラー３３８はシフトフォーク２９
４を受ける周辺溝３４６を限定する。
【００４５】トランスファケース組立体１６の動作につ
いて以下で説明する。典型的に、遊星歯車組立体１００
のクラッチカラー１３０の位置は最初に調整され、駆動
モータ１４２の適当な動作によって高速範囲（直結駆
動）、中立又は低速範囲（減速駆動）のいずれかを与え
る。上述のように、この動作ステップは、直結駆動を行
うためにクラッチカラー１３０のスプライン１３２と入
力軸５２の雌スプライン１０４との係合、減速駆動を行
うためにクラッチカラー１３０のスプライン１３６とキ
ャリア１１８のスプライン１２２との係合、又は前述の
スプラインの係合が行われない中立位置の選択を意図し
ている。
【００４６】前述の歯車選択に関連して、電磁的に動作
されるディスクパック及び円錐クラッチ組立体１６０が
動作すると、一次出力軸１８及び関連する一次ドライブ
ライン３２から二次出力軸２０及び関連する二次ドライ
ブライン４６にトルクが選択的に伝達される。電気エネ
ルギが導体２０６を介して電磁コイル２０４に供給さ
れ、アナログ値（ａｎａｌｏｇ ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）
で或いはパルス幅調整（ＰＷＭ）又は他の調整技術のよ
うなデューティサイクル操作技術（ｄｕｔｙ ｃｙｃｌ
ｅ ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）
を介して調整されて、一次出力軸１８と二次出力軸２０
との間のトルク伝達の大きさを対応して制御する。
【００４７】電磁コイル２０４によって発生される磁界
により円形のコイルハウジング１９４に生起される抵抗
が増加すると、円形の駆動部材１６４と円形の被駆動部
材１７４との間に相対回転が発生し、ボール１７２が駆
動部材１６４と被駆動部材１７４とを引き離し、作用プ
レート１７８はディスクパック及び円錐クラッチ組立体
１６０に圧縮力を作用し始める。クラッチ力の作用の観
点からすると、ディスクパック組立体２１０並びに円錐
クラッチ及びロックアップ組立体２４０は積層されたす
なわち直列の配置になっており、円形の部材１６４と１
７４との間に配置されたボール１７２によって発生され
る圧縮力は作用プレート１７８によってディスクパック
組立体２１０に加えられ、そこから円錐クラッチ及びロ
ックアップ組立体２４０に加えられる。反対の（引っ込
み）力は、ディスクパック組立体２１０及び作用プレー
ト１７８を介して円錐クラッチ及びロックアップ組立体
２４０から円形の駆動部材１６４及び円形の被駆動部材
１７４に逆方向に伝達される。
【００４８】しかしながら、ディスクパック組立体２１
０及び円錐クラッチ及びロックアップ組立体２４０を介
した一次出力軸１８と二次出力軸２０との間のトルクの
伝達は、並列に行われる。すなわち、ディスクパック組
立体２１０並びに円錐クラッチ及びロックアップ組立体
２４０は、一次出力軸１８と二次出力軸２０との間で、
機械的に並列であるが独立のトルク伝達通路を与える。
【００４９】二つのクラッチ組立体２１０及び２４０を
介した並列のトルク伝達通路により、おおよそ３５０ポ
ンド・フィートに値する従来技術のトランスファケース
は、本発明の使用により、例えば約５００ポンド・フィ
ートに増加され得る。この実質的なトルクスロープット
の増加はトランスファケース組立体１６の大きさを増加
することなく達成される。
【００５０】一次出力軸１８と二次出力軸２０との間
で、トルク伝達の調整が必要でなく或いは調整しないの
が好ましくかつ二つの軸及び関連するドライブライン間
で確実な直結駆動が必要な駆動状態が、起こり得る。こ
のような境遇において、シフト駆動モータ１４２が動作
されてシフトフォーク２９４を図で見て左に平進移動し
てクラッチカラー２７８をチエーン駆動スプロケット２
４４と確実に係合させ、それによって駆動チエーン２４
８を介して一次出力軸１８を二次出力軸２０に確実にか
つ直接連結する。上述のように、カムフォロア１４８及
び２９８の所与の適当な形状、シフト駆動モータ１４２
により、遊星歯車組立体１００を介した直結駆動又は減
速駆動のいずれかと組み合わたクラッチカラー２７８及
びチエーン駆動スプロケット２４４を介して、そのよう
な直結駆動を容易に選択できる。この直結（非調整又は
ロックアップ）駆動モードにおいて、ディスクパック及
び円錐クラッチ組立体１６０への駆動エネルギがなくな
り、それによってエネルギを節約しかつ構成要素を弛緩
しその摩耗を減少する。
【００５１】上記開示は本発明を実施するために本発明
者によって発明されたベストモードである。しかしなが
ら、改良、変形を組み込んだ装置はトランスファケース
組立体の技術分野に属する当業者にとって容易につくる
ことができる。前述の開示が当業者に本発明を実施でき
るようすることを意図する限り、それによって限定され
るべきでないが、上記のような改良、変形は本発明の範
囲内であることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関連するトランスファケースを組み込
んでいる車両のドライブラインの概略図である。
【図２】本発明によるクラッチ組立体を組み込んでいる
トランスファケースの断面図である。
【図３】本発明によるクラッチ組立体を組み込んでいる
トランスファケースの一部の拡大断面図である。
【図４】図３の線４−４に沿って切断した本発明による
クラッチ組立体内に組み込まれているクラッチボール及
び関連するリセスの平坦形状の展開図である。
【図５】本発明によるクラッチ組立体の円錐クラッチ及
びロックアップ組立体の展開斜視図である。
【図６】本発明によるクラッチ組立体の円錐クラッチ及
びロックアップ組立体の別の実施例の展開斜視図であ
る。
【符号の説明】
１６ トランスファケース組立体 １８ 一次出力
軸 ２０ 二次出力軸 ２２ 駆動軸 １００ 遊星歯車組立体 １１８ キャリ
ア １３０ クラッチカラー １４０ 電磁ア
クチュエータ組立体 １６０ ディスクパック及び円錐クラッチ組立体 １６２ アクチュエータ組立体 １６４ 駆動部
材 １７０ リセス １７２ ボール １７４ 被駆動部材 １７６ リセス １７８ 作用プレート ２０４ 電磁コ
イル ２１０ ディスクパック組立体 ２４４ スプロ
ケット ２４０ 円錐クラッチ及びロックアップ組立体 ２５０ 歯車歯 ２５２ 截頭円
錐表面 ２５８ スプライン ２６４ 截頭円
錐表面 ２６６ 潤滑溝 ２８８ 圧縮ば
ね ２９４ シフトフォーク
フロントページの続き (72)発明者 ジャック・エフ・エングル アメリカ合衆国インディアナ州47304，マ ンアシー，ウエスト・ローン・ビーチ 9601

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入力部材（１８）と、 出力部材（２４４）と、 前記入力部材（１８）と前記出力部材（２４４）との間
    に動作するように配置されたディスクパッククラッチ
    （２１０）と、 前記入力部材（１８）と前記出力部材（２４４）との間
    に動作するように配置された円錐クラッチ（２５２、２
    ６４）と、 前記入力部材（１８）から前記出力部材（２４４）への
    トルク伝達を調整するために前記ディスクパッククラッ
    チ（２１０）及び前記円錐クラッチ（２５２、２６４）
    に作用する手段（１７８）と、 前記入力部材（１８）と前記出力部材（２４４）との間
    に動作するように配置されたロックアップクラッチ（２
    ５０、２８４）と、 前記入力部材（１８）と前記出力部材（２４４）とを選
    択的に確実に接続するために前記ロックアップクラッチ
    （２５０、２８４）に作用する手段（２９４）と、を組
    み合わせて備えるクラッチ組立体。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のクラッチ組立体におい
    て、前記出力部材がチエーン駆動スプロケット（２４
    ４）であるクラッチ組立体。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載のクラッチ組立体におい
    て、前記円錐クラッチが、前記入力部材（１８）によっ
    て駆動されかつ截頭円錐形の第１のクラッチ面（２６
    ４）を有する第１のクラッチ部材（２５４）を備え、前
    記出力部材（２４４）が前記第１の截頭円錐形のクラッ
    チ面（２６４）と連動する関係で配置された截頭円錐形
    の第２のクラッチ面（２５２）を有するクラッチ組立
    体。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載のクラッチ組立体におい
    て、前記ディスクパッククラッチ及び円錐クラッチに作
    用する前記手段が作用プレート（１７８）であり、前記
    ロックアップクラッチに作用する手段がシフトフォーク
    （２９４）であるクラッチ組立体。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載のクラッチ組立体におい
    て、前記ディスクパッククラッチ及び円錐クラッチに作
    用する前記手段が、電磁コイル（２０４）と、複数対の
    カム作用リセス（１７０、１７６）を限定する二つの隣
    接する円形部材（１６４、１７４）とを備え、前記対の
    リセスの各々がボール（１７２）を受けているクラッチ
    組立体。
  6. 【請求項６】 請求項１に記載のクラッチ組立体におい
    て、前記クラッチ組立体がトランスファケース（１６）
    内に配置され、前記トランスファケース（１６）が入力
    軸（５２）と、減速出力部（１１８）を有する遊星歯車
    組立体（１００）と、前記入力軸（５２）又は前記減速
    出力部（１１８）と係合可能なクラッチカラー（１３
    ０）とを備えるクラッチ組立体。
  7. 【請求項７】 請求項１に記載のクラッチ組立体におい
    て、前記出力部材がチエーン駆動スプロケット（２４
    ４）であり、更にそれに配置されたチエーン（２４８）
    及び第２の出力部材（２０）を駆動する被駆動チエーン
    スプロケット（９６）を備えるクラッチ組立体。
  8. 【請求項８】 請求項１に記載のクラッチ組立体におい
    て、更に、アクチュエータ（１４２）と前記ロックアッ
    プクラッチ（２５０、２８４）に作用する前記手段（２
    ９４）との間に作動するように配置された弾性部材（２
    ８８）を備えるクラッチ組立体。
  9. 【請求項９】 請求項１に記載のクラッチ組立体におい
    て、前記円錐クラッチ（２５２）及び前記ロックアップ
    クラッチ（２５０）の一部が前記出力部材（２４４）に
    配置されているクラッチ組立体。
  10. 【請求項１０】 請求項１に記載のクラッチ組立体にお
    いて、前記円錐クラッチ部材（２５２、２６４）の一方
    は少なくとも一つの螺旋流路（２６６）が形成されてい
    るクラッチ組立体。
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