特許 6493944 スピニングコンポーネントの変位を決定するための無線システム

(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】6493944

(24)【登録日】2019年3月15日

(45)【発行日】2019年4月3日

(54)【発明の名称】スピニングコンポーネントの変位を決定するための無線システム

(51)【国際特許分類】

   G01B 21/00 20060101AFI20190325BHJP

   G01B 7/00 20060101ALI20190325BHJP

   G08C 17/00 20060101ALI20190325BHJP

   G08C 19/00 20060101ALI20190325BHJP

【ＦＩ】

   G01B21/00 C

   G01B7/00 101H

   G08C17/00 B

   G08C19/00 S

【請求項の数】15

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2018-504914(P2018-504914)

(86)(22)【出願日】2016年8月5日

(65)【公表番号】特表2018-526631(P2018-526631A)

(43)【公表日】2018年9月13日

(86)【国際出願番号】US2016045704

(87)【国際公開番号】WO2017027347

(87)【国際公開日】20170216

【審査請求日】2018年3月2日

(31)【優先権主張番号】62/311,087

(32)【優先日】2016年3月21日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】62/202,233

(32)【優先日】2015年8月7日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】508151105

【氏名又は名称】デーナ、オータモウティヴ、システィムズ、グループ、エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】デイビス、ジャスティン、エス．

(72)【発明者】

【氏名】クリーチ、マイケル、ズィー．

(72)【発明者】

【氏名】ミッツェル、アナ、エム．

(72)【発明者】

【氏名】メッツガー、セス、エー．

【審査官】 眞岩 久恵

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０１０２２５６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ ２１／００−２１／３２

Ｇ０１Ｂ ７／００−７／３４

Ｇ０８Ｃ １７／００

Ｇ０８Ｃ １９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

差動アセンブリのスピニングコンポーネントの変位を決定するための無線システムであって、
差動ケースと、
前記差動アセンブリと、
前記差動ケースに回転不能に搭載された少なくとも１つのセンサアセンブリと
を備え、
前記差動ケースは、中空内部空間を有し、
前記差動アセンブリは、アクチュエータを有し、
前記少なくとも１つのセンサアセンブリは、少なくとも１つのセンサを有し、
前記アクチュエータは、コイルと、差動ギア機構と選択的に係合された前記スピニングコンポーネントとを含む電磁石を含み、
前記少なくとも１つのセンサは、プリント回路基板と、送信機と、電源とに通信可能に連結され、
前記差動ケースは、前記差動ギア機構を収容し、
前記少なくとも１つのセンサアセンブリの一部分は、前記差動ケース内で軸方向および径方向に延在し、
前記少なくとも１つのセンサは、前記差動ケースの前記中空内部空間において、前記差動アセンブリの前記スピニングコンポーネントに軸方向に隣接して位置決めされ、
前記少なくとも１つのセンサは、前記スピニングコンポーネントの軸方向変位を直接感知し、
前記少なくとも１つのセンサアセンブリは、前記スピニングコンポーネントの前記軸方向変位を表す信号を生成し、
前記送信機は、前記差動ケースの外に位置決めされた受信機に無線連結される、
無線システム。

【請求項2】

前記電源は充電式電源である、
請求項１に記載の無線システム。

【請求項3】

前記電源はバッテリである、
請求項１または２に記載の無線システム。

【請求項4】

前記電源はエネルギー生成システムをさらに含む、
請求項１から３のいずれか一項に記載の無線システム。

【請求項5】

前記エネルギー生成システムはシェーカー型システムである、
請求項４に記載の無線システム。

【請求項6】

前記エネルギー生成システムは前記差動ケース上に位置決めされる、
請求項５に記載の無線システム。

【請求項7】

前記エネルギー生成システムは、前記電源に接続され、かつ、前記少なくとも１つのセンサアセンブリに隣接する前記差動ケース上に搭載された少なくとも１つのコイルと、前記差動ケースから径方向外側に位置決めされた固定筐体に接続された少なくとも１つの磁石とを含む、
請求項４から６のいずれか一項に記載の無線システム。

【請求項8】

前記差動ケースは、中に一体的に形成された少なくとも１つの磁路特徴部を有する、
請求項７に記載の無線システム。

【請求項9】

前記少なくとも１つの磁路特徴部は、前記差動ケース内に一体的に形成された溝を含み、
前記溝は、前記差動ケースの外面と同一平面上の上面を含むコイルを含む、
請求項８に記載の無線システム。

【請求項10】

前記少なくとも１つのセンサは、前記少なくとも１つのセンサから径方向内側の前記スピニングコンポーネントに取り付けられたセンサ要素を含むホール効果センサである、
請求項１から９のいずれか一項に記載の無線システム。

【請求項11】

前記少なくとも１つのセンサは、前記少なくとも１つのセンサアセンブリから軸方向に離れて前記スピニングコンポーネントに向かって延在する圧力センサである、
請求項１から１０のいずれか一項に記載の無線システム。

【請求項12】

前記少なくとも１つのセンサアセンブリと通信するコントローラをさらに備える、
請求項１から１１のいずれか一項に記載の無線システム。

【請求項13】

第１端および第２端を有する付勢部材をさらに備え、
前記第１端は前記差動ギア機構に接続され、前記第２端は前記スピニングコンポーネントに接続される、
請求項１から１２のいずれか一項に記載の無線システム。

【請求項14】

前記付勢部材はばねである、
請求項１３に記載の無線システム。

【請求項15】

前記送信機は無線周波数送信を用いる、
請求項１から１４のいずれか一項に記載の無線システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照 本出願は、２０１５年８月７日に出願された米国仮出願第６２／２０２，２３３号および２０１６年３月２１日に出願された米国仮出願第６２／３１１，０８７号の利益を主張する。それらの出願の全体の開示が、ここに参照により組み込まれている。

【0002】

本開示は、スピニングコンポーネントの変位を決定するための無線システムに関し、より具体的には、ロッキングディファレンシャルにおけるギアの変位を決定するための無線システムに関する。

【背景技術】

【0003】

スピニングコンポーネントまたは回転コンポーネントの位置または状態を感知することが有益である場合、自動車は複数のシステムを含む。例えば、スピニングコンポーネントはロッキングディファレンシャル、車軸連結解除システムおよびパワーテイクオフユニットにおいて用いられる。スピニングコンポーネントの位置または状態を感知することは困難であり得る。特にロッキングディファレンシャルにおいて、スピニングギアは、他のギアと係合および係合解除するように動かされ得る。係合の影響を測定することによりギアが係合される場合、当該ギア間の距離は間接的に測定され得る。しかしながら、いくつかの機構において、係合の影響を間接的に測定する必要がある条件は、必ずしも満たされていない可能性がある。故に、ギアが係合されているかどうかを判断するための唯一の決定的な方法は、移動／スピニングギアが移動した距離を測定することである。

【0004】

スピニングコンポーネントの位置を感知するための現在の方法は、スピニングコンポーネントの周囲に強固に搭載されたセンサを用いており、当該センサは、スピニングコンポーネントの動きを非スピニングコンポーネントの動きに変換する。スピニングコンポーネントから非スピニングコンポーネントへの変換は、大きなエラーおよびコストをもたらす。例えば、スピニングコンポーネントの何らかの振れは、小さな軸方向移動として現れるので、測定された信号にはノイズが追加され、エラーが増える。これらの変換感知システムは、当該システムにさらなるノイズおよびコストを各々が加え得るいくつかの追加コンポーネントも有する。加えて、スピニングコンポーネントと非スピニングコンポーネントとの間に接触があると、さらなる摩耗が生じ、システムの耐用期間が減り、システムのコストが増える。

【0005】

潜在的な解決法は、スピニングコンポーネントをセンサに埋め込んで、センサが当該コンポーネントに沿ってスピンするのを可能にすることである。しかしながら、センサへの電力供給およびセンサ外への信号の送信において困難が生じる。有線センサシステムは機能しない。なぜなら、ワイヤがスピニングコンポーネントの周囲に迅速に巻き付いてしまうからである。

【0006】

従って、スピニングコンポーネントの変位を直接感知する無線システムを有することが望ましいであろう。

【発明の概要】

【0007】

中空内部空間を有する差動ケースと、コイルを含む電磁石を含むアクチュエータを有する差動アセンブリと、差動ギア機構と選択的に係合されたスピニングコンポーネントと、プリント回路基板、送信機および電源に通信可能に連結された少なくとも１つのセンサを含む、差動ケースに回転不能に搭載された少なくとも１つのセンサアセンブリとを含む、差動アセンブリのスピニングコンポーネントの変位を決定するための無線システム。差動ケースは、差動ギア機構を収容する。センサアセンブリの一部分は、差動ケース内で軸方向および径方向に延在し、少なくとも１つのセンサは、差動ケースの中空内部空間内に、かつ、差動アセンブリのスピニングコンポーネントに軸方向に隣接して配置される。少なくとも１つのセンサは、スピニングコンポーネントの軸方向変位を直接感知するように構成される。センサアセンブリは、スピニングコンポーネントの軸方向変位を表す信号を生成するように構成される。送信機は、差動ケース外に位置決めされた受信機に信号を無線送信することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

本実施形態の上記および他の利点は、添付の図面に照らして考慮された場合、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。

【図1】ロッキングディファレンシャルにおける無線システムの好ましい実施形態の断面図である。

【図2】係合解除状態にあるロッキングディファレンシャルにおける無線システムの別の好ましい実施形態の断面図である。

【図3】係合状態にあるロッキングディファレンシャルにおける、図２の無線システムの断面図である。

【図4】ロッキングディファレンシャルにおける無線システムの別の好ましい実施形態の断面図である。

【図5】ロッキングディファレンシャルにおける無線システムの別の好ましい実施形態の斜視図である。

【図6】図５の無線システムのエネルギー生成システムの詳細図である。

【図7A】シェーカー型エネルギー生成システムの概略図である。

【図7B】シェーカー型エネルギー生成システムの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

そうでないと明示的に特定されている場合を除いて、実施形態は、様々な代替的な向きおよびステップの順序を想定し得ることが理解されるべきである。添付の図面に示され、かつ、以下の明細書において説明される特定のデバイスおよびプロセスは、添付の特許請求の範囲において定義される本発明の概念の例示的な実施形態に過ぎないことも理解されるべきである。よって、特定の寸法、方向または他の物理的特性は、実施形態に関連する。

【0010】

ここで、図１を参照すると、スピニングコンポーネントのための無線システム１０の一実施形態が示されている。車両のロッキング差動アセンブリ１２内でのロッキングギアの軸方向位置を決定するための無線システム１０は、ロッキング差動アセンブリ１２内に示されている。しかしながら、無線システム１０は、パワーテイクオフユニット、車軸連結解除システム等を含むがそれらに限定されない他のシステムにおいても用いられ得る。

【0011】

図１に示されるように、差動アセンブリ１２は、差動ケース１４を含む。差動ケース１４は、差動筐体（不図示）に配置され、差動筐体内で回転するように搭載される。差動ケース１４は中空内部空間１４ａを含む。

【0012】

差動スパイダシャフト１６が差動ケース１４内に配置される。スパイダシャフト１６は、差動ケース１４の中空内部空間１４ａにわたって延在する。一実施形態において、スパイダシャフト１６の端部１６ａが、差動ケース１４のアパーチャ１４ｂ内に固定される。

【0013】

差動アセンブリ１２は、第１差動サイドギア１８と、第２差動サイドギア（不図示）と、第１差動ピニオンギア２４と、第２差動ピニオンギア（不図示）とを有する差動ギア機構を含む。第１差動サイドギア１８は、差動ケース１４内のスパイダシャフト１６の端部１６ａ上に搭載される。差動ケース１４は、差動ギア機構を収容する。図１に示されるように、スパイダシャフト１６は、第１差動サイドギア１８におけるアパーチャ１８ａを通って延在し得る。

【0014】

第１差動サイドギア１８は、円周方向周囲に一組の歯２０を有する。差動サイドギアの歯２０は、第１差動ピニオンギア２４上の一組の歯２２と選択的に噛み合わされて係合している。差動サイドギアの歯２０は、第２差動ピニオンギア（不図示）上の歯とも噛み合わされる。差動サイドギアの歯２０は、第１差動サイドギア１８の第１側面１８ａ上にある。第１側面１８ａは、差動ケース１４の内側に面する。

【0015】

第１差動サイドギア１８は、第１側面１８ａと反対の第２側面１８ｂを有する。第２側面は外側に面する。第１差動サイドギア１８の第２側面１８ｂは、第１差動サイドギア１８へと延在する、軸方向に延在するポケット１８ｃを有する。ポケット１８ｃは、付勢部材２６の第１端部２６ａを中に受け入れる。付勢部材２６は、ばね、コイルばねまたは波状ばねであり得るが、それらに限定されない。

【0016】

第１差動サイドギア１８の第２側面１８ｂは、一組の歯２８も有する。歯２８は、付勢部材２６の径方向上方に配置される。

【0017】

付勢部材２６の第２端２６ｂは、スピニングコンポーネントまたはカムリング３０と接触している。一実施形態において、カムリング３０は、径方向内側内部３０ａと、径方向外側内部３０ｂと、径方向外側外部３０ｃとを有する。径方向外側内部３０ｂおよび径方向外側外部３０ｃは概して、互いに軸方向に位置合わせされる。付勢部材２６は、カムリング３０の径方向内側内部３０ａと接触している。

【0018】

また、カムリング３０は、一組の歯３２を上に有する。歯３２は、径方向内側内部３０ａ上に配置される。より具体的には、歯３２は、カムリング３０上の付勢部材２６の接触点２６ｃの径方向上方に配置される。

【0019】

カムリング３０の径方向内側内部３０ａおよび径方向外側内部３０ｂは、両方とも差動ケース１４内に配置される。径方向外側外部３０ｃは、差動ケース１４外に配置され、差動ケース１４における軸方向開口１４ｃを通って延在する。径方向外側外部３０ｃ、径方向外側内部３０ｂおよび径方向内側内部３０ａは、１つの部品かつ一体であって一体的に形成され得るか、または互いに接続された個々の部品によるものであり得る。

【0020】

カムリング３０の径方向外側外部３０ｃは、軸方向に移動可能なブッシュ３４と接触している。好ましくは、ブッシュ３４は連続するリング形状の構造である。ブッシュ３４は、プラスチックなどであるがそれに限定されない非磁性体で構成され得る。一実施形態において、ブッシュ３４は、カムリング３０の径方向外側外部３０ｃから径方向内側および軸方向外側に配置される。

【0021】

ブッシュ３４は、軸方向に移動可能な滑動継ぎ輪３６と接触している。滑動継ぎ輪３６は、スチールを含むがそれに限定されない、磁力の影響を受けやすい金属材料で構成される。滑動継ぎ輪３６は、アクチュエータ４６の電磁石３８の径方向内側に配置される。

【0022】

電磁石３８は、コイル４０およびコイル筐体４２を含む。コイル筐体４２は、中空であり、コイル４０を包囲する。一実施形態において、コイル４０は、コイル筐体４２内のポッティング材料に収納された複数の銅巻線を含む。コイル４０の巻線は、電源（不図示）に接続される。

【0023】

コイル筐体４２は、１つの部品または互いに接続されたいくつかの部品であり得る。コイル筐体４２および電磁石３８は、差動ケース１４上に配置され得る。コイル筐体４２は、回転差動ケース１４に対して固定され得る。ブッシュ４４は、コイル筐体４２と差動ケース１４との間に配置されて、それら２つの間の相対的な回転を容易にし得る。

【0024】

滑動継ぎ輪３６は、コイル筐体４２から径方向内側に配置され、それと直接接触している。滑動継ぎ輪３６は、コイル筐体４２に対して相補的な形状を有し得る。

【0025】

センサアセンブリ５０が差動ケース１４内に配置される。より具体的には、センサアセンブリ５０は、差動ケース１４を通って延在するアパーチャ１４ｄ内に配置され得る。一実施形態において、図１に示されるように、アパーチャ１４ｄは、差動ケースの外壁を通って延在する、径方向に延在するアパーチャ１４ｄである。

【0026】

センサアセンブリ５０は、プリント回路基板（ＰＣＢ）５２と、電源５４と、送信機５６と、少なくとも１つのセンサ５８とを含み得る。送信機５６は、アンテナおよび他の追加のコンポーネントを含み得る。一実施形態において、ＰＣＢ５２はマイクロコントローラを含み得る。ＰＣＢ５２、電源５４、送信機５６および少なくとも１つのセンサ５８は、図１に示されるように単一の筐体６４内に配置され得るか、または差動ケース１４の中または上の個々の分離した筐体内に配置され得る。

【0027】

図１に示されるように、センサ５８はホール効果センサであり得る。加えて、センサ５８は、抵抗スライドまたは小型の線形可変差動変圧器を含むがそれらに限定されない、圧力センサまたは線形位置センサであり得る。一実施形態において、センサアセンブリ５０は、ホール効果センサおよび圧力センサを含み得る。

【0028】

好ましくは、センサアセンブリ５０は、差動ケース１４の中空内部１４ａへと径方向に延在する内部５０ａを有する。好ましくは、センサ５８は、筐体６４内に、またはカムリング３０に軸方向に隣接して、差動ケースの中空内部内で筐体６４外に、位置決めされる。好ましくは、内部５０ａは、カムリング３０の径方向外側内部３０ｂに隣接して配置される。内部５０ａは、第１差動サイドギア１８とカムリング３０との間で軸方向に配置され得、差動ピニオンギア２４の外側で径方向に配置され得る。

【0029】

センサアセンブリ５０は、好ましくは非回転式の態様で、差動ケース１４に固定される。差動ケース１４は回転可能である。差動ケースが回転する場合、センサアセンブリ５０は差動ケース１４と共に回転する。しかしながら、センサアセンブリ５０は、差動ケース１４とセンサアセンブリ５０との間に相対的な回転が起こらないように搭載される。さらに、センサアセンブリ５０は、差動ケース１４に対して相対的な移動がないようにするために、差動ケース１４内で軸方向および径方向に固定される。

【0030】

一実施形態において、図２に示されるように、センサアセンブリ５０は、側面５０ｂから延在する圧力センサ５８を含む。圧力センサ５８は、エラストマまたはばねなどの付勢部材６６を含み得る。

【0031】

圧力センサ５８は、カムリング３０の径方向外側内部３０ｂと接触しているように設計される。圧力センサ５８は、カムリング３０と絶えず接触してい得るか、または閉鎖可能な間隙によりカムリング３０から分離され得る。いずれの場合においても、付勢部材６６がカムリング３０により軸方向で移動させられたかまたは圧縮された量は、圧力センサ５８により感知される。付勢部材６６は、カムリング３０の線形的な平行移動を吸収し、比例する力を圧力センサ５８上に生成する。一実施形態において、圧力センサ５８は、ＳＰ３７ ４５０ｋＰａ圧力センサまたは同様のものである。これが圧力センサの一実施形態であるが、他の実施形態は、他のサイズおよび能力の圧力センサを含み得る。

【0032】

感知された変位は、例えばＰＣＢ５２、送信機５６、およびセンサアセンブリ５０内の他の電子コンポーネントを通じて、信号に変換され得る。次に、信号は、送信機５６によりセンサアセンブリ５０から送受信機７０および／またはコントローラに無線送信され得る。一実施形態において、信号は、無線周波数送信または他の周波数を通じて送信され得る。

【0033】

一実施形態において、センサアセンブリ５０は、その上または中に配置されたホール効果センサ５８を含み得る。図１に示されるように、センサ５８は、センサアセンブリ５０内に配置される。より具体的には、ホール効果センサ５８は、センサアセンブリ５０の内部５０ａの径方向の最も内側の部分に配置され得る。センサアセンブリ５０の内部５０ａは、それらの間に間隙７４が存在するように、差動ピニオンギア２４から径方向外側に配置され得る。

【0034】

感知要素７６が、カムリング３０の径方向外側内部３０ｂの上または中に配置される。感知要素７６の位置、形状およびサイズの一実施形態が、図１に示されている。しかしながら、他の場所、形状および／またはサイズが可能である。

【0035】

感知要素７６は磁石であり得る。図１に示されるように、磁石７６は、カムリング３０の径方向外側内部３０ｂの内側側面３０ｄ上に配置され得る。磁石７６は、カムリング３０上の一組の歯３２から径方向外側、かつ、付勢部材２６から径方向外側に配置される。磁石７６をカムリング３０の径方向外面上に配置することも可能である。さらに、窪み内などカムリング３０内に、またはカムリング３０内に完全に収納されるように、磁石７６を配置することが可能である。

【0036】

図１は、実質的に水平な向きの磁石７６を示す。つまり、磁石７６は、ディファレンシャルの回転軸Ａに対して水平である。磁石７６は、回転軸Ａに対して実質的に垂直な向きにも向けられ得る。また、磁石７６は、４５度の角度などの角度で、回転軸Ａに対して向けられ得る。

【0037】

無線システム１０は、受信機／復調器８０も含み得る。図１において、受信機／復調器８０は、コイル筐体４２上に配置されているものとして示される。より具体的には、受信機／復調器８０は、磁石７６と、センサアセンブリ５０と、受信機／復調器８０との間に間隙が存在するように、カムリング３０または差動ケース１４からある距離のところに配置される。受信機／復調器８０は、差動筐体上または車両内の他の箇所にも配置され得る。代替的に、受信機／復調器８０は、車両用のタイヤ充填システムなどの他の既存の車両電子機器に統合され得る。

【0038】

感知ステップ、信号生成、プリント回路基板５２によるあらゆる動作、および信号送信は、センサアセンブリ５０内に配置された電源５４により電力供給され得る。電源５４は充電式電源であり得る。一実施形態において、電源５４はバッテリである。より具体的には、電源５４は、車両の耐用期間中は交換の必要がないバッテリである。

【0039】

電源５４からの電力消費は、車両の電源が切られている場合、または特定のシステムが非アクティブである場合など、それが必要でない場合にはセンサアセンブリ５０がスリープモードに入るのを可能とすることにより制御され得る。

【0040】

コントローラ（不図示）は、センサアセンブリ５０および／または電源５４に「スリープ」になるよう信号で伝え得る。一実施形態において、無線コントローラが、受信機／復調器８０の一部であり、および／またはセンサアセンブリ５０と通信し、センサアセンブリ５０および／または電源５４にスリープするよう信号で伝え得る。車両が再度オンにされたか、または無線システム１０が起動された場合、コントローラは、センサアセンブリ５０および／または電源５４に再度オンになるよう信号で伝え得る。

【0041】

コントローラおよび／または送受信機７０は、差動筐体上または車両内の他の箇所に配置され得る。代替的に、コントローラおよび／または送受信機７０は、車両のタイヤ充填システムなどの他の既存の車両電子機器に統合され得る。

【0042】

無線システム１０は、ディファレンシャルが係合されているかまたは係合解除されているかを示す信号が、正確かつ瞬間的に決定されてコントローラに伝えられることを可能にする。コントローラは、センサアセンブリ５０に通信可能に連結される。コントローラは、センサ５８により生成された信号を受信し、受信した信号を処理してスピニングコンポーネントの軸方向変位を決定する。より具体的には、無線システム１０は、カムリング３０の位置を決定して、カムリング３０が差動サイドギア１８と係合されているか、または係合解除されているかを判断する。

【0043】

差動アセンブリ１２は２つの動作モードを有する。第１動作モードでは、図２に示されるように、差動アセンブリ１２はロックされていない。カムリング３０の歯３２および差動サイドギア１８は、互いに係合されていない。代わりに、カムリング３０の歯と差動サイドギア１８との間には間隙がある。このモードにより、差動サイドギアおよびピニオンギアが互いに対して回転することが可能になる。

【0044】

第２動作モードは、電気がコイル４０に送られると始まり、コイルワイヤが磁束を生じさせる。コイル４０中の電流がコイル筐体４２を磁化させる。図３に示されるように、コイル４０の磁束とコイル筐体４２の磁気との和は、カムリング３０と差動サイドギア１８との間の付勢部材２６からのばね力と、滑動継ぎ輪３６の摩擦力との和よりも大きく、これが、滑動継ぎ輪３６を移動させる。

【0045】

コイル４０が励磁される数ミリ秒内で、磁束が、滑動継ぎ輪３６を内側軸方向に移動させる。滑動継ぎ輪３６は、ブッシュ３４を軸方向に移動させ、その結果として、カムリング３０を内側軸方向において軸方向に移動させる。カムリング３０は、差動サイドギア１８へと軸方向に移動することで、カムリングの歯３２をマッチングサイドギアの歯２８と係合させる。

【0046】

センサアセンブリ５０が圧力センサ５８を含む一実施形態において、カムリング３０が移動すると、それが付勢部材２６を圧縮し、センサ５８への圧力が増す。センサ５８は、カムリング３０の新しい軸方向位置を処理し、送受信機７０に伝達する。

【0047】

センサアセンブリがホール効果センサ５８を含む一実施形態において、カムリング３０の内側への軸方向移動により、磁石７６が同じ方向に動かされる。サイドギアの歯２８およびカムリングの歯３２が、完全な係合など、係合されている場合、磁石７６は、少なくともセンサ５８の径方向下側など、径方向に隣接して配置されている。センサアセンブリ５０と磁石７６との間には、それら２つが互いに物理的に接触していないように、径方向の間隙が存在する。感知された磁石７６は、例えばプリント回路基板５２および／またはセンサアセンブリ５０内の他の電子コンポーネントを通じて、信号に変換され得る。次に、信号は、センサアセンブリ５０から受信機／復調器８０に無線送信され得る。信号は、例えば無線周波数送信もしくは他の周波数を通じて、または誘導結合を通じて、送信され得る。

【0048】

感知ステップ、信号生成、プリント回路基板５２によるあらゆる動作、および信号送信は、センサアセンブリ５０内に配置された電源５４により電力供給され得る。

【0049】

上述の無線システム１０は、差動アセンブリ１２が係合されているかまたは係合解除されているかを示す信号が、正確かつ瞬間的に決定されてコントローラに信号で伝えられることを可能にする。より具体的には、無線システム１０は、カムリング３０の軸方向変位を決定して、カムリング３０が差動サイドギア１８と係合しているかまたは係合解除しているかを判断する。

【0050】

差動アセンブリ１２が係合位置にあることがもはや望まれない場合、当該電気はコイル４０から除去される。付勢部材２６は、差動サイドギア１８から離れるようにカムリング３０を付勢し、故にそれら２つを分離する。

【0051】

一実施形態において、図４に示されるように、電源５４は、上述のシステムがあるセンサアセンブリ５０用のエネルギー生成システム１１０を含み得る。エネルギー生成システム１１０は、常に使用され得るか、選択的に用いられ得るか、または上述の無線システム１０なしに完全に単独で用いられ得る。例えば、無線システム１０は、車両が動いていないか、またはディファレンシャルが回転していない場合に用いられ得る電源５４を含み得るが、エネルギー生成システム１１０は、他のあらゆるときに用いられ得る。エネルギー生成システム１１０は、センサアセンブリ５０内の電源５４、センサアセンブリ５０外のバッテリ、および／またはセンサアセンブリ５０内に、または隣接して配置されたコンデンサに接続され得る。

【0052】

一実施形態において、図４に示されるように、エネルギー生成システム１１０は、差動ケース１４の中または上に配置された金属ワイヤコイルなどのコイル１１２を含む。コイル１１２は、差動ケース１４に対して固定され得、差動ケース１４と共に回転する。コイル１１２は、センサアセンブリ５０の電源５４に電子的に接続される。好ましくは、コイル１１２は、エネルギー効率が良く、比較的短くて安価な電気接続部が形成され得るように、センサアセンブリ５０に隣接して、センサアセンブリ５０上に、またはセンサアセンブリ５０内に配置される。

【0053】

エネルギー生成システム１１０は、固定筐体１１６の中または上に配置された磁石１１４も含む。固定筐体１１６は、差動ケース１１４から径方向外側である。好ましくは、コイル１１２および磁石１１４は、他方に近接して配置される。一実施形態において、コイル１１２および磁石１１４は互いに、径方向に配置され、かつ、軸方向に位置合わせされるが、径方向または軸方向のいずれかに互いにずらされ得もする。

【0054】

差動ケース１４が選択的に筐体１１６内で回転するとき、コイル１１２は、磁石１１４により回転する。磁石１１４によるコイル１１２の回転により、コイル１１２内に電流が生成される。当該電流は、必要な場合に電源５４の維持または電源５４の効果的な交換を補助するために、電源５４に提供され得る。

【0055】

図４は、１つのコイル１１２および磁石１１４を含むエネルギー生成システム１１０を示す。しかしながら、エネルギー生成システム１１０は、複数のコイルおよび／または磁石を含み得る。追加のコイル／磁石は、無線システム１０全体の電力生成ニーズに応じて用いられ得る。単なる例として、一実施形態は、上述のように配置された単一の磁石１１４と、さらに、上述のように配置された、複数の離間されたコイルとを含み得る。１つまたは複数のコイル１１２は、磁束がコイル１１２を通過してコイル１１２中に行き渡る場合、電気を生成し得る。

【0056】

別の実施形態において、エネルギー生成システム１１０は、スパイダシャフト１６または他の構造の周りを回転する小型のおもりおよび磁石を含み得る。おもりおよび磁石は、互いに接続され、好ましくは、互いに直接取り付けられる。おもりは差動ケース１４に接続される。差動ケース１４の選択的な回転が、おもりに回転を与える。動いているおもりの慣性力が、磁石に、コイル１１２に隣接して、またはコイル１１２の直上もしくは周りを通らせる。故に、磁石はコイル１１２内に電流を生成する。当該電流は、必要な場合にバッテリ５４の維持またはバッテリ５４の効果的な交換を補助するために、電源またはバッテリ５４に提供され得る。１つよりも多くのおもり／磁石システムが、システムに必要な電力を生成するために用いられ得ることが理解され得る。

【0057】

一実施形態において、図５および６に示されるように、差動ケース１４は、磁路を提供するために差動ケース１４内に一体的に形成された磁路特徴部２１０を含み得る。磁路特徴部２１０は、１つの部品かつ差動ケース１４との一体品として一体的に形成され得、および／または別個に取り付けられ得る。磁路特徴部２１０は、スチールを含むがそれに限定されない導電性材料で構成され得る。

【0058】

図５および６は磁路特徴部２１０の一実施形態を示しているが、磁路特徴部２１０は様々な形状およびサイズのものであり得、差動ケース１４に対する磁路特徴部２１０の位置は異なり得る。図５および６は、電磁石３８に隣接して配置された磁路特徴部２１０がある差動ケース１４の一部分を示す。本実施形態において、図５に示されるように、センサアセンブリ５０は、差動ケース１４における、カムリング３０からの軸方向開口１４ｅ内に配置される。差動ケース１４の磁路特徴部２１０は、電磁石３８とセンサアセンブリ５０との間に配置される。

【0059】

磁路特徴部２１０は、コイル２１２が配置された曲線状の溝２１０ａを含み得る。溝２１０ａは、一定の深さおよび幅がある円または楕円として示されているが、他の形状および寸法も許容され得る。コイル２１２は、図６に示されるようにコイル２１２の上面が差動ケース１４の外面と面一であるように、溝２１０ａ内に配置され得る。図６において、磁路は、差動ケース１４における矢印により示される。

【0060】

別の実施形態において、エネルギー生成システムは、システム内で生成される慣性力を用いて、物質を動かしたり、電気を生じさせたりし得る。本実施形態において、エネルギー生成システム３１０は、図７Ａ、７Ｂに示されるように、シェーカー型エネルギー生成システムである。シェーカー型エネルギー生成システム３１０は、磁石３１２を少なくとも部分的に囲むワイヤ製のコイル３１４内で例えば軸方向などに選択的に移動する磁石３１２を含む。コイル３１４は、必要な場合に電源５４の維持または電源５４の効果的な交換を補助するために、電源５４に接続される。ばねを含むがそれに限定されない付勢部材３１８が、磁石３１２を定位置に選択的に配置するために用いられ得る。

【0061】

図７Ｂに示されるように、付勢部材３１８は、磁石３１２を収容する筐体３２０内に配置される。付勢部材３１８は磁石３１２の一方の側に配置され得るが、他の場所および配置も許容され得る。図７Ｂに示されるように、磁石３１８は、付勢部材３１８を収容する筐体３２０の部分と比べてより大きい、筐体３２０の径部分３２０ａにおける滑動を可能とされる。

【0062】

エネルギー生成システム３１０は、差動ケース１４を予め定められた量だけ加速および／または減速させるために、磁石３１２が付勢部材３１８を圧縮し、コイル３１４内の磁石３１２の移動により電流が生成されるように、差動ケース１４に接続される。

【0063】

エネルギー生成システム３１０は、差動ケース１４上に、部分的に差動ケース１４の外壁内に、完全に差動ケース１４の外壁内に、または差動ケース１４内に、配置され得る。

【0064】

無線システム１０の電力ニーズに基づいて任意の数のシェーカー型エネルギー生成システム３１０が用いられ得ることが理解され得る。

【0065】

特許法の規定に従って、本発明は、その好ましい実施形態を表すとみなされるものについて説明されてきた。しかしながら、当該実施形態は、その思想または範囲を逸脱することなく、具体的に図示され、説明されているものとは異なる方法で実施され得ることに留意すべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】