特許 6320512 ドッグクラッチを含む油圧システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6320512

(24)【登録日】2018年4月13日

(45)【発行日】2018年5月9日

(54)【発明の名称】ドッグクラッチを含む油圧システム

(51)【国際特許分類】

   F16D 48/02 20060101AFI20180423BHJP

   F16D 11/10 20060101ALI20180423BHJP

   F16D 25/12 20060101ALI20180423BHJP

【ＦＩ】

   F16D48/02 610

   F16D11/10 A

   F16D25/12 B

【請求項の数】7

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-505763(P2016-505763)

(86)(22)【出願日】2014年3月26日

(65)【公表番号】特表2016-514818(P2016-514818A)

(43)【公表日】2016年5月23日

(86)【国際出願番号】EP2014056022

(87)【国際公開番号】WO2014161751

(87)【国際公開日】20141009

【審査請求日】2017年3月16日

(31)【優先権主張番号】1350415-4

(32)【優先日】2013年4月3日

(33)【優先権主張国】SE

(73)【特許権者】

【識別番号】593118656

【氏名又は名称】ボルグワーナー スウェーデン エービー

(74)【代理人】

【識別番号】100116872

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 和子

(72)【発明者】

【氏名】セヴェリンソン ラーシュ

【審査官】 日下部 由泰

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−２２５６６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３５３６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２７９７６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２８２６４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１４４９３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平１−１３３５５２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／００８７４０８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｄ ２５／００−３９／００，４８／００−４８／１２

Ｆ１６Ｄ １１／００−２３／１４

Ｂ６０Ｋ ２３／００−２３／０８

Ｆ１６Ｂ １５／００−１５／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ドッグクラッチ（２３‐２５）を含む油圧システムであって、
油圧作動式のドッグクラッチアクチュエータは、ドッグクラッチ（２３‐２５）を選択的に接続モードまたは非接続モードにするように配置され、
クラッチアクチュエータは、ピストン（２７）を有し、ピストン（２７）は、２つのクラッチモードに対応する、２つの端部位置の間を、油圧によって往復移動でき、
加圧作動油は、電気モータ（３）によって動かされるポンプ（４）を備える油圧パワーシステムによってクラッチアクチュエータに供給され、
ピストン（２７）に作用する油圧を、その端部位置のいずれかのピストンによる近づきの際に減少させる手段が、クラッチアクチュエータに設けられ、油圧信号が油圧パワーシステムに送られるようになっている、油圧システム。

【請求項2】

請求項１に記載の油圧システムであって、ピストン（２７）がクラッチアクチュエータのそのシリンダスリーブ（３９）と共に２つの作業コンパートメントを形成し、２つの作業コンパートメントは、それぞれ入口ポート（４１，４２）を含み、ピストン（２７）には、２つのオーバーフロー孔（３７）が設けられ、２つのオーバーフロー孔（３７）は、ピストン（２７）がその端部位置の１つにあるまたは近い時に、作業コンパートメントの１つと接触するようにそれぞれ配置される、油圧システム。

【請求項3】

請求項２に記載の油圧システムであって、クラッチアクチュエータは、ドッグクラッチ（２３‐２５）の近くに配置され、ドッグクラッチは、ドッグクラッチへの車軸（２１）周りに、車軸を囲む筒状のピストン（２７）と同軸である、油圧システム。

【請求項4】

請求項３に記載の油圧システムであって、作業コンパートメントは、ピストン（２７）、シリンダ（３９）、ピストン（２７）上の中央シール（３６）およびシリンダスリーブ（３９）の２つの内部シール（４３，４４）によって形成され、シリンダスリーブの２つの内部シール（４３，４４）は、入口ポート（４１，４２）の軸方向外側で入口ポート（４１，４２）の近くに位置する、油圧システム。

【請求項5】

請求項３に記載の油圧システムであって、ピストン（２７）は、車軸（２１）の軸方向溝（２６’）の長手方向の作動細片（２６）によって、ドッグクラッチ（２３‐２５）のクラッチリング（２５）に接続される、油圧システム。

【請求項6】

請求項３に記載の油圧システムであって、弾性位置決め装置（５０）は、ピストン（２７）に取り付けられ、車軸（２１）の２つの周方向溝（５４）のいずれかと位置決め係合するための弾性手段（５２，５３）を有する、油圧システム。

【請求項7】

請求項３に記載の油圧システムであって、ピストンシール、すなわち中央ピストンシール（３６）および内部シリンダシール（４３，４４）は、Ｏリング４５および充填ＰＦＴＥのパッキングリング４６をそれぞれ備える、油圧システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ドッグクラッチを含む油圧システムに関し、油圧作動式のドッグクラッチアクチュエータは、ドッグクラッチを選択的に接続モードまたは非接続モードにするように配置される。クラッチアクチュエータは、ピストンを有し、ピストンは、２つのクラッチモードに対応する、２つの端部位置の間を、油圧によって往復移動できる。加圧作動油は、電気モータによって動かされるポンプを備える油圧パワーシステムによってクラッチアクチュエータに供給される。

【背景技術】

【0002】

当技術分野でよく知られているように、ＡＷＤ（全輪駆動）車には、自動車エンジンから全ての車両ホイールに駆動トルクを配分する少なくとも１つの油圧ディスクカップリングを設けることができる。特に、そのようなカップリングは、前車軸と後車軸のホイールとの間の駆動ラインに設けることができ、ほとんどの場合、後車軸ディファレンシャルの近くである。

【0003】

時には、ＡＷＤ車をＦＷＤ（前輪駆動）モードで使用することが望ましい場合がある。この場合、カップリングは非接続である、すなわち、そのディスクは互いに分離されている。

【0004】

非接続モードのカップリングで自動車を運転することにより、自動車の回転マスは減少し、燃料消費がより少なくなる。

【0005】

実際の場合、１つまたは２つのベベルギアトランスミッションを含む可能性のある、自動車のプロペラシャフトは、一端に油圧ディスクカップリングを、他端にシンプルな接続／非接続クラッチ（例えばかみ合いクラッチ）を、有する。非接続モードでは、これらのカップリングは、所望の効果を得るために非接続でなければならない。

【0006】

本発明は、上記に示したような油圧作動式のドッグクラッチアクチュエータを有する、ドッグクラッチを含む油圧システムに関する。

【0007】

ＡＷＤ油圧ディスクカップリングのポンプアクチュエータシステムが、特許文献１に開示されている。そのようなシステムでは、カップリングピストンへの作動油の供給は、ポンプの回転速度によって支配される。同様のシステムを、ドッグクラッチアクチュエータの動作に利用することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】国際公開ＷＯ２０１１／０４３７２２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

非接続／接続機能が適切に行われ、所望通りにそれぞれのモードに達するようになっていることは、非常に重要である。従って、それぞれのモードに達したという確認信号の形でチェックを得る必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

これは本発明に従って達成され、その端部位置のいずれかのピストンによる近づきの際にピストンに作用する油圧を減少させる手段が、クラッチアクチュエータに設けられ、油圧信号が油圧パワーシステムに送られるようになっている。

【0011】

この油圧低下は、油圧システムでモータへの減少した電流レベルにつながる。

【0012】

クラッチアクチュエータの設計は、望ましくは、ピストンがそのシリンダスリーブと共に２つの作業コンパートメントを形成し、２つの作業コンパートメントは、それぞれ入口ポートを含み、ピストンには、２つのオーバーフロー孔が設けられ、２つのオーバーフロー孔は、ピストンがその端部位置の１つにあるまたは近い時に、作業コンパートメントの１つと接触するようにそれぞれ配置される。

【0013】

クラッチアクチュエータは、望ましくはドッグクラッチの近くに配置され、ドッグクラッチは、ドッグクラッチへの車軸周りに車軸を囲む筒状ピストンと同軸である。

【0014】

作業コンパートメントは、ピストン、シリンダ、ピストン上の中央シールおよびシリンダスリーブの２つの内部シールによって形成され、シリンダスリーブの２つの内部シールは、入口ポートの軸方向外側で近くに位置する。

【0015】

望ましくは、ピストンは、車軸の軸方向溝の長手方向の作動細片によって、ドッグクラッチのクラッチリングに接続される。

【0016】

弾性位置決め装置は、ピストンに取り付けられることができ、車軸の２つの周方向溝のいずれかと位置決め係合するための弾性手段を有することができる。これによって、ピストンは、その２つの端部位置のいずれかに確実に保持される。また、弾性手段とそれぞれの溝との間の係合は、ピストンに力を加え、その適切な端部位置と想定し、所望の信号が送られるようになっている。

【0017】

本発明は、添付図面を参照して以下でさらに詳しく説明される。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明によるクラッチの油圧スキームを示す。

【図2】本発明によるクラッチおよびクラッチアクチュエータの等角図である（クラッチアクチュエータハウジングを含まない）。

【図3】接続モードにあるクラッチの図５‐８の左からの断面図である。

【図4】非接続モードにあるクラッチの図５‐８の左からの断面図である。

【図5】接続モードにあるクラッチ（クラッチアクチュエータを含む）を通る縦断面である。

【図6】接続モードにあるクラッチ（クラッチアクチュエータを含む）を通る縦断面である。

【図7】非接続モードにあるクラッチ（クラッチアクチュエータを含む）を通る対応する縦断面である。

【図8】非接続モードにあるクラッチ（クラッチアクチュエータを含む）を通る対応する縦断面である。

【図9】図５の重要部分の拡大である。

【図10】図７の重要部分の拡大である。

【図11】クラッチのピストンシール構造の断面略図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

ＡＷＤ（全輪駆動）車の駆動システムは、当技術分野でよく知られている。典型的な例は、特許文献１に示されている。そのようなシステムは、エンジン、ディファレンシャル付きの前車軸、中間シャフトまたはカルダンシャフト、およびディファレンシャル付きの後車軸を有する。走行状態に従ってトルクを前車軸だけでなく後車軸にも配分するために、電子制御式湿式ディスクカップリングが、駆動ラインで後車軸に、しばしば中間シャフトに、あるいはリアディファレンシャルの近くに、配置される。この湿式ディスクカップリングは、例えば国際公開ＷＯ２０１２／１２５０９６号に記述されている。

【0020】

単に可能な例として、ＡＷＤ車の後車軸アーキテクチャの２つの実施形態が、図１および２に示されている。

【0021】

車両をＡＷＤモードで運転する時のカップリングの機能は、別のところ（例えば言及した特許文献１）で記述される。

【0022】

ＡＷＤ車をＦＷＤ（前輪駆動）モードで運転することが望ましいとき、ディスクカップリングは非接続である、すなわち、それのディスクはトルクを伝達しないように離間している。カップリングは、非接続モードにあると言うことができる。この離間効果を高めるために、それのディスクを潤滑および冷却するために通常カップリングに提供されるオイルを、カップリングから除去できる。中間推進シャフトの回転マスの加速を低減させるために、またベアリングおよびそのシーリングにおけるドラッグトルクを除去するために、クラッチを、望ましくは前車軸ディファレンシャルの近くに、設けることができ、中間シャフト１を自動車のＦＷＤモードで停止状態にする。

【0023】

本発明は、そのようなクラッチに関係し、それは油圧制御される接続／非接続ドッグクラッチである。

【0024】

図１は、本発明によるクラッチを制御する油圧スキームを示す。

【0025】

クラッチは、シリンダ２に収納されるピストン１によって作動される。ピストン１は、図の左または右に、ピストンの両側に加えられる油圧に応じて、移動する。

【0026】

電気モータ３は、ドライブシャフト５を介してポンプ４を駆動する。圧力オーバーフローバルブ６は、システムの油圧によって、およびばね８によって、制御される。

【0027】

モータ３に、回転用の正または負電流をいずれの方向にも供給することができる。回転方向に応じて、‐同じくポンプ４‐圧力下の作動油は、油圧システムによってピストン１のいずれかの側へ供給される。これから説明する。

【0028】

油圧アクチュエータシステム用の作動油が、リザーバ８に含まれている。モータ３が第１の方向に回転すると、オイルは、一方向バルブ１０が備わっている油圧ライン９を通ってポンプ４に吸い込まれ、そこからピストン１の左側へ油圧ライン１１を通って吐出される。モータ３が第２の方向に回転すると、オイルは、一方向バルブ１３が備わっている油圧ライン１２を通ってポンプ４に吸い込まれ、そこからピストン１の右側へ油圧ライン１４を通って吐出される。

【0029】

ばね７の力と圧力オーバーフローバルブ６に作用する油圧とのバランスに応じて、ピストン１の両側の油圧流れは、一方向バルブ１６が備わっている油圧ライン１５を通るように進路変更され、オーバーフローバルブ６を通ってリザーバ８に戻る。その結果として、シリンダ２に吐出される油圧は、ばね７によって支配される。

【0030】

図２は、本発明によるクラッチおよびクラッチアクチュエータの等角図である。クラッチは、クラッチが配置される車両の駆動部材に接続されるフランジ構成部２０と、車軸２１と、の間に配置される。クラッチの目的は、２つの部材２０および２１を、相互に明らかに接続または非接続することである。クラッチアクチュエータは、図２でそのハウジングがなく、それは、オイル吐出孔２２が見えることを意味する。

【0031】

図３および４は、それぞれ、接続モードおよび非接続モードにある機械的ドッグクラッチ自体を通る断面図である。ドッグクラッチの主要部分は、フランジ構成部２１の外リング２３、車軸２１上の内リング２４、および２つの他のリング２３，２４の間のクラッチリング２５である。示されているように、リングには噛み合い歯が設けられている。

【0032】

図３では、クラッチリング２５は、２つのリング２３，２４の間に配置され、車軸２１がフランジ構成部２０に接続されるようになっているが、図４では、クラッチリング２５（図４では見えない）は、２つのリング２３，２４と非係合状態にされ、車軸２１がフランジ構成部２０から切り離されるようになっている。

【0033】

ドッグクラッチの機械的および油圧作動および動作を、図５‐１０に特に関連してこれから説明する。明確さのために、符号がこれらの図に、それぞれの図が示しているものの適切な理解に必要な範囲でのみ設けられている。

【0034】

２つのリング２３，２４との係合状態および非係合状態へのクラッチリング２５の移動は、図６および８に示されているように、長手方向の作動細片２６によって、行われる。図４に示されているように、細片２６の数は３であり得る。それぞれの細片２６は、一端でクラッチリング２５に接続され、他端でクラッチアクチュエータのピストン２７に接続され、車軸２１の軸方向溝２６’に配置される。

【0035】

特に図５に関し、クラッチアクチュエータは、ハウジング２８に入っており、回転不能になるようにフランジ２９によって車両の固定部に接続可能である。ベアリング３０，３１は、それぞれ、フランジ構成部２０と車軸２１との間に、車軸２１とクラッチアクチュエータハウジング２８との間に、設けられることができる。シーリング３２は、車軸２１とクラッチアクチュエータハウジング２８との間に設けられることができる。

【0036】

図５および６は、接続モードにあるクラッチを示している。クラッチリング２５は、外リング２３および内リング２４と係合状態の右側位置にある。ピストン２７は、作動細片２６によってそれに接続され、その右側位置にある。

【0037】

図７および８は、非接続モードにあるクラッチを示している。クラッチリング２５は、２つのリング２３，２４と非係合状態の左側位置にある。ピストン２７も、左側位置にある。

【0038】

クラッチアクチュエータの構造を、これから図９および１０に関して説明する。ここに示されているのは、車軸２１、クラッチアクチュエータピストン２７、およびクラッチアクチュエータハウジング２８である。図９は接続モードを示し、図１０は非接続モードを示している。

【0039】

筒状ピストン２７は、ばねリング３５によって作動細片２６（図９および１０では見えない）に取り付けられている。それには、中央シールリング３６、およびそれの両側にオーバーフロー孔３７が、説明される目的で設けられている。

【0040】

支持スリーブ３８およびシリンダスリーブ３９は、ハウジング２８に配置され、シール４０によってそれに対してシールされている。シリンダスリーブ３９には、作動油の入口のための２つの入口ポート４１および４２が設けられ、作動油は、ピストン２７を図９に示されている接続モードにまたは図１０に示されている非接続モードにするように作動させる。ピストンシール３６は、ピストン２７の往復運動の際に常に２つの入口ポート４１，４２の間にある。

【0041】

シリンダスリーブ３９は、それぞれの入口ポート４１，４２の外側にあり、それぞれの入口ポート４１，４２には、ピストン２７と係合する内部シール４３，４４が提供される。ピストン２７の直径は、ピストンシール２７の両側でいくらか減少し、供給される油圧が作用するアクティブピストン領域および従って加圧作業コンパートメントを作り出す。

【0042】

図９に関し、ピストン２７は、示されている接続モードに達するために、入口ポート４１を介して供給される圧力によって右に移動する。この移動中、左オーバーフロー孔３７は、ピストンがその示されている端部位置に達する時に、シール４３を通過するまで、作業コンパートメントと連通せず、端部位置にはクラッチが接続されている。アクチュエータのハウジングにおよびこれによって間接的にオイルリザーバにつながるオーバーフロー孔３７が、作業コンパートメントと連通するようになる時、作業コンパートメントの圧力は、降下する。低下した圧力レベルは、モータ３への減少した電流レベルにつながり、接続モードに適切に達したという、およびドッグクラッチが歯に歯が対する状況でブロックされていないという、信号または表示を提供する。

【0043】

同様の論理が、非接続モードおよび右側オーバーフロー孔３７と共にシール４４に適用される。

【0044】

ピストンシール３６，４３および４４の構造は、図１１に示されている。ここに示されているのは、右オーバーフロー孔３７との協働を示すために、特に図１０の位置にあるピストンシール４４である。シリンダスリーブ３９の周方向溝に配置されるピストンシールは、Ｏリング４５および充填ＰＦＴＥのパッキングリング４６を備えることができる。シール構造で使用される時に、ＰＦＴＥには、その機械的強度、安定性、および耐摩耗性を改善するために、フィラー材料が提供されることが多い。パッキングリング４６は、示されているように、ピストン２７と接触する平面を有することができ、面取りした角部を有することができる。オーバーフロー孔３７も、保護のために、その上部開口部で面取りまたは丸くすることができる。

【0045】

再び図１０に関し、位置決め装置５０が、ロックリング５１によってピストン２７に取り付けられている。図の左に向かって位置決め装置５０はスリーブ状であることができるが、右に向かって長手方向にばねリング５３によって内側へ弾性的に付勢されるフィンガー５２に入り込まれるまたは分けられることができる。フィンガー５２には、車軸２１の周方向溝５４との相互作用のためのノブが内側に設けられ、左のものは、ピストン２７を接続モードの位置に保つためのものであり、右のものは、非接続モードのためのものである。また、ノブとそれぞれの溝５４との間の相互作用は、それぞれのオーバーフロー孔３７が開いている時に、ピストン２７をその端部位置まで最後のミリメートル移動させるのを補助する。

【0046】

添付の「特許請求の範囲」の範囲内で変更が可能である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】