特開 2023-71633 ディファレンシャルシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023071633

(43)【公開日】2023-05-23

(54)【発明の名称】ディファレンシャルシステム

(51)【国際特許分類】

   F16H 48/08 20060101AFI20230516BHJP

   F16D 27/118 20060101ALI20230516BHJP

   B60K 23/08 20060101ALN20230516BHJP

【ＦＩ】

F16H48/08

F16D27/118

B60K23/08 C

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022180427

(22)【出願日】2022-11-10

(31)【優先権主張番号】202111354019.2

(32)【優先日】2021-11-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(71)【出願人】

【識別番号】511268454

【氏名又は名称】ジン－ジン エレクトリック テクノロジーズ カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山 尚一

(74)【代理人】

【識別番号】100129425

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 護晃

(74)【代理人】

【識別番号】100168642

【弁理士】

【氏名又は名称】関谷 充司

(74)【代理人】

【識別番号】100217076

【弁理士】

【氏名又は名称】宅間 邦俊

(74)【代理人】

【識別番号】100218604

【弁理士】

【氏名又は名称】池本 理絵

(72)【発明者】

【氏名】ヤン・カオ

(72)【発明者】

【氏名】ピン・ユー

(72)【発明者】

【氏名】ジャンウェン・リー

(72)【発明者】

【氏名】グゥオシァン・リュウ

(72)【発明者】

【氏名】フェイ・ワン

【テーマコード（参考）】

3D036

3J027

【Ｆターム（参考）】

3D036GA14

3D036GD02

3D036GD08

3D036GF10

3D036GH05

3D036GH06

3D036GH07

3D036GJ01

3J027FA34

3J027FA36

3J027FB04

3J027HA01

3J027HB07

3J027HC07

3J027HC19

3J027HC21

3J027HC29

3J027HE05

3J027HF44

(57)【要約】      （修正有）

【課題】伝達効率が高く、構造がコンパクトなディファレンシャルシステムの提供。
【解決手段】ディファレンシャル外殻と、ディファレンシャル内殻とを含み、ディファレンシャル外殻は、ディファレンシャルの前段伝動構造と伝動接続するためのものであり、ディファレンシャル断接機構は、断接クラッチと、第１端面歯と、第２端面歯とを含み、第１端面歯がディファレンシャル外殻とディファレンシャル内殻との間に設けられてディファレンシャル外殻と可動接続され、第１端面歯をディファレンシャル外殻に対して軸方向に移動させるとともに同期に回転させるようになっており、第２端面歯がディファレンシャル内殻と固定接続されており、断接クラッチは、第１端面歯と接続され、第１端面歯を第２端面歯に対して軸方向に移動させるように駆動し、第１端面歯と第２端面歯との噛合又は分離を制御するためのものである。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ディファレンシャルシステムであって、
ディファレンシャルと、ディファレンシャル断接機構とを含み、
前記ディファレンシャルは、ディファレンシャル外殻と、ディファレンシャル内殻とを含み、前記ディファレンシャル外殻は、前記ディファレンシャルの前段伝動構造と伝動接続するためのものであり、
前記ディファレンシャル断接機構は、断接クラッチと、第１端面歯と、第２端面歯とを含み、前記第１端面歯が前記ディファレンシャル外殻と前記ディファレンシャル内殻との間に設けられて前記ディファレンシャル外殻と可動接続され、前記第１端面歯を前記ディファレンシャル外殻に対して軸方向に移動させるとともに同期に回転させるようになっており、前記第２端面歯が前記ディファレンシャル内殻と固定接続されており、
前記断接クラッチは、前記第１端面歯と接続され、前記第１端面歯を前記第２端面歯に対して軸方向に移動させるように駆動し、前記第１端面歯と前記第２端面歯との噛合又は分離を制御するためのものである、ことを特徴とするディファレンシャルシステム。

【請求項2】

前記ディファレンシャル断接機構は、可動プレートスリーブ及びピンポストをさらに含み、
前記可動プレートスリーブが前記ディファレンシャル外殻に隙間をもって外装され、前記可動プレートスリーブが前記断接クラッチと固定接続されており、前記ピンポストは、一端が前記ディファレンシャル外殻における貫通孔を通って前記第１端面歯と固定接続され、他端が前記可動プレートスリーブと固定接続されており、前記断接クラッチは、前記可動プレートスリーブ及び前記ピンポストを介して、前記第１端面歯を軸方向に移動させるように駆動する、ことを特徴とする請求項１に記載のディファレンシャルシステム。

【請求項3】

前記断接クラッチの可動部品が前記可動プレートスリーブに外装され、前記断接クラッチの可動部品と前記可動プレートスリーブとの間にベアリングが設けられており、前記断接クラッチの固定部品は、外部構造と固定接続される、ことを特徴とする請求項２に記載のディファレンシャルシステム。

【請求項4】

前記第１端面歯の外周に第１雄スプラインが設けられ、前記ディファレンシャル外殻の内壁には、前記第１雄スプラインと合わせる第１雌スプラインが設けられており、前記第１雄スプラインが前記第１雌スプラインと噛合接続されるとともに、前記第１端面歯が前記ディファレンシャル外殻に対して軸方向に移動可能になっている、ことを特徴とする請求項１に記載のディファレンシャルシステム。

【請求項5】

前記ディファレンシャルシステムは、ディファレンシャルロック機構をさらに含み、前記ディファレンシャル断接機構が前記ディファレンシャルの一側の第１出力アクスルシャフトに外装され、前記ディファレンシャルロック機構が前記ディファレンシャルの他側の第２出力アクスルシャフトに外装されており、
前記ディファレンシャルロック機構は、ロッククラッチと、第３端面歯と、第４端面歯とを含み、前記第３端面歯が軸方向のみに移動可能に前記第２出力アクスルシャフトに外装されており、前記第４端面歯が前記ディファレンシャル外殻又は前記ディファレンシャル内殻と固定接続されており、前記ロッククラッチは、前記第２出力アクスルシャフトに外装され、前記第３端面歯を軸方向に移動させるように駆動するためのものであり、前記第３端面歯と前記第４端面歯とが噛み合うことで、前記第２出力アクスルシャフトを前記ディファレンシャル外殻又は前記ディファレンシャル内殻とロックさせ、前記第１出力アクスルシャフトと前記第２出力アクスルシャフトとの同じ回転速度を実現するようになっている、ことを特徴とする請求項１に記載のディファレンシャルシステム。

【請求項6】

前記ロッククラッチの可動部品が前記第３端面歯に外装され、前記ロッククラッチの可動部品と前記第３端面歯との間にベアリングが設けられており、前記ロッククラッチの固定部品は、外部構造と固定接続される、ことを特徴とする請求項５に記載のディファレンシャルシステム。

【請求項7】

前記第２出力アクスルシャフトに第２雄スプラインが設けられ、前記第３端面歯には、前記第２雄スプラインと合わせる第２雌スプラインが設けられており、前記第２雄スプラインが前記第２雌スプラインと噛合接続されるとともに、前記第３端面歯が前記第２出力アクスルシャフトに対して軸方向に移動可能になっている、ことを特徴とする請求項５に記載のディファレンシャルシステム。

【請求項8】

前記ディファレンシャル外殻と前記ディファレンシャル内殻とは、ベアリング又は潤滑リングを介して支持及び位置決めされており、
前記ディファレンシャル外殻は、ベアリングを介して外部構造と固定接続される、ことを特徴とする請求項１に記載のディファレンシャルシステム。

【請求項9】

前記ディファレンシャルは、４つの遊星歯車と、キャリアとをさらに含み、
前記キャリアは、４つの前記遊星歯車の頂端に設けられ、前記遊星歯車の位置を規制するためのものである、ことを特徴とする請求項１に記載のディファレンシャルシステム。

【請求項10】

前記断接クラッチ及び前記ロッククラッチは、ともに自己保持型電磁クラッチであり、前記自己保持型電磁クラッチは、それぞれ弾性部品又は磁性鋼を利用して自己保持し、分離状態及び接合状態を保持する時には、通電する必要がない、ことを特徴とする請求項１～請求項９のいずれか１つに記載のディファレンシャルシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ディファレンシャル（差動装置）の技術分野に属し、特に、ディファレンシャルシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

自動車のディファレンシャルは、左右（又は前後）の駆動輪を異なる回転速度で回転させることを実現できる機構であり、その役割は、自動車が旋回走行したり、不整地を走行したりするときに、左右の車輪を異なる回転速度で転動させることであり、即ち、両側の駆動車輪が純粋な転動運動をするのを保証することである。

【0003】

自動車が異なる複雑な道路状況の走行中に、ディファレンシャルの動力の切断又は接合を必要とする可能性があり、例えば、自動車が四輪駆動と二輪駆動との間で切り替える場合、前／後のディファレンシャルの動力を切断又は接合する必要がある。しかし、従来の自動車では、ディファレンシャルの動力の切断又は接合には摩擦の方式が多く採用されているが、摩擦式ディファレンシャル動力系は、トルクの伝達効率が高くないとともに、体積が大きく、車内に配置するのが不便である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記課題に対して、本発明は、上記問題を解消し、又は、上記問題を少なくとも部分的に解決するために、ディファレンシャルシステムを開示している。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記目的を達成するために、本発明には、以下の技術案が用いられている。

【0006】

本発明には、ディファレンシャルシステムが提供されており、前記ディファレンシャルシステムは、ディファレンシャルと、ディファレンシャル断接機構とを含み、
前記ディファレンシャルは、ディファレンシャル外殻と、ディファレンシャル内殻とを含み、前記ディファレンシャル外殻は、前記ディファレンシャルの前段伝動構造と伝動接続するためのものであり、
前記ディファレンシャル断接機構は、断接クラッチと、第１端面歯と、第２端面歯とを含み、前記第１端面歯が前記ディファレンシャル外殻と前記ディファレンシャル内殻との間に設けられて前記ディファレンシャル外殻と可動接続され、前記第１端面歯を前記ディファレンシャル外殻に対して軸方向に移動させるとともに同期に回転させるようになっており、前記第２端面歯が前記ディファレンシャル内殻と固定接続されており、
前記断接クラッチは、前記第１端面歯と接続され、前記第１端面歯を前記第２端面歯に対して軸方向に移動させるように駆動し、前記第１端面歯と前記第２端面歯との噛合又は分離を制御するためのものである。

【0007】

さらに、前記ディファレンシャル断接機構は、可動プレートスリーブ及びピンポストをさらに含み、
前記可動プレートスリーブが前記ディファレンシャル外殻に隙間をもって外装され、前記可動プレートスリーブが前記断接クラッチと固定接続されており、前記ピンポストは、一端が前記ディファレンシャル外殻における貫通孔を通って前記第１端面歯と固定接続され、他端が前記可動プレートスリーブと固定接続されており、前記断接クラッチは、前記可動プレートスリーブ及び前記ピンポストを介して、前記第１端面歯を軸方向に移動させるように駆動する。

【0008】

さらに、前記断接クラッチの可動部品が前記可動プレートスリーブに外装され、前記断接クラッチの可動部品と前記可動プレートスリーブとの間にベアリングが設けられており、前記断接クラッチの固定部品は、外部構造と固定接続される。

【0009】

さらに、前記第１端面歯の外周に第１雄スプラインが設けられ、前記ディファレンシャル外殻の内壁には、前記第１雄スプラインと合わせる第１雌スプラインが設けられており、前記第１雄スプラインが前記第１雌スプラインと噛合接続されるとともに、前記第１端面歯が前記ディファレンシャル外殻に対して軸方向に移動可能になっている。

【0010】

さらに、前記ディファレンシャルシステムは、ディファレンシャルロック機構をさらに含み、前記ディファレンシャル断接機構が前記ディファレンシャルの一側の第１出力アクスルシャフトに外装され、前記ディファレンシャルロック機構が前記ディファレンシャルの他側の第２出力アクスルシャフトに外装されており、
前記ディファレンシャルロック機構は、ロッククラッチと、第３端面歯と、第４端面歯とを含み、前記第３端面歯が軸方向のみに移動可能に前記第２出力アクスルシャフトに外装されており、前記第４端面歯が前記ディファレンシャル外殻又は前記ディファレンシャル内殻と固定接続されており、前記ロッククラッチは、前記第２出力アクスルシャフトに外装され、前記第３端面歯を軸方向に移動させるように駆動するためのものであり、前記第３端面歯と前記第４端面歯とが噛み合うことで、前記第２出力アクスルシャフトを前記ディファレンシャル外殻又は前記ディファレンシャル内殻とロックさせ、前記第１出力アクスルシャフトと前記第２出力アクスルシャフトとの同じ回転速度を実現するようになっている。

【0011】

さらに、前記ロッククラッチの可動部品が前記第３端面歯に外装され、前記ロッククラッチの可動部品と前記第３端面歯との間にベアリングが設けられており、前記ロッククラッチの固定部品は、外部構造と固定接続される。

【0012】

さらに、前記第２出力アクスルシャフトに第２雄スプラインが設けられ、前記第３端面歯には、前記第２雄スプラインと合わせる第２雌スプラインが設けられており、前記第２雄スプラインが前記第２雌スプラインと噛合接続されるとともに、前記第３端面歯が前記第２出力アクスルシャフトに対して軸方向に移動可能になっている。

【0013】

さらに、前記ディファレンシャル外殻と前記ディファレンシャル内殻とは、ベアリング又は潤滑リングを介して支持及び位置決めされており、
前記ディファレンシャル外殻は、ベアリングを介して外部構造と固定接続される。

【0014】

さらに、前記ディファレンシャルは、４つの遊星歯車と、キャリアとをさらに含み、
前記キャリアは、４つの前記遊星歯車の頂端に設けられ、前記遊星歯車の位置を規制するためのものである。

【0015】

さらに、前記断接クラッチ及び前記ロッククラッチは、ともに自己保持型電磁クラッチであり、前記自己保持型電磁クラッチは、それぞれ弾性部品又は磁性鋼を利用して自己保持し、分離状態及び接合状態を保持する時には、通電する必要がない。

【発明の効果】

【0016】

本発明の利点及び有益な効果は、以下の通りである。

【0017】

本発明のディファレンシャルシステムにおいて、ディファレンシャル外殻は、ディファレンシャルの前段伝動構造と伝動接続するためのものであり、断接クラッチによって第１端面歯と第２端面歯との分離又は噛合を駆動し、さらに、ディファレンシャル外殻とディファレンシャル内殻との間の動力伝送の遮断又は接続を実現し、当該ディファレンシャルシステムは、ディファレンシャルの動力の切断又は接合を迅速に実現することができ、トルクの伝達効率が高く、使用寿命が長く、構造がコンパクトであり、車内に配置し易いなどの利点を有する。

【0018】

以下の好ましい実施形態の詳細な説明を読むことにより、様々な他の利点及びメリットが当業者にとって明らかになる。図面は、好ましい実施形態を例示するためのものに過ぎず、本発明を制限するものとして解釈されるべきではない。また、図面全体において、同じ部品には同じ参照符号が付されている。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施例１におけるディファレンシャルシステムの軸方向断面図

【図2】本発明の実施例１におけるディファレンシャルシステムの分解構造図

【図3】本発明の実施例１における双安定電磁クラッチの分解構造図

【発明を実施するための形態】

【0020】

本発明の目的、技術案及び利点が更に明白になるように、以下、本発明の具体的な実施例及び対応する図面と併せて、本発明の技術案を明確且つ完全に説明する。明らかなことに、記載された実施例は、本発明の一部の実施例に過ぎず、すべての実施例ではない。本発明の実施例に基づいて創造的な努力をすることなく当業者によって得られる他のすべての実施例は、本発明の保護範囲内に含まれる。

【0021】

以下、図面を参照して、本発明の各実施例による技術案を詳しく説明する。

【0022】

［実施例１］

【0023】

本実施例には、ディファレンシャルと、ディファレンシャル断接機構とを含むディファレンシャルシステムが提供されている。

【0024】

図１～図２に示すように、ディファレンシャルは、ディファレンシャル外殻（アウタハウジング）１と、ディファレンシャル内殻（インナーハウジング）２とを含み、ディファレンシャル内殻２がディファレンシャル外殻１内に設けられており、ディファレンシャル外殻１がディファレンシャル内殻２に対して回転可能である。ディファレンシャル外殻１とディファレンシャル内殻２との組立を容易にするために、ディファレンシャル外殻１は、別体構造設計を採用し、ディファレンシャル前外殻１－１とディファレンシャル後外殻１－２とからなるとともに、ディファレンシャル前外殻１－１とディファレンシャル後外殻１－２とが軸方向に沿って固定接続され、例えばボルトを介して固定接続されている。

【0025】

また、ディファレンシャル外殻は、ベアリングを介して外部構造と固定接続されて、ディファレンシャル外殻の位置制限が実現されるとともに、ディファレンシャル外殻が外部構造に対して相対的に回転可能になる。そのうち、外部構造は、減速機ケーシング又は減速ボックスであってもよい。

【0026】

ディファレンシャル外殻１は、ディファレンシャルの前段伝動構造と伝動接続され、ディファレンシャルの前段伝動構造によって、車両動力系の動力をディファレンシャルに伝達することが実現される。そのうち、本実施例のディファレンシャル外殻１に大歯車３が設けられており、大歯車３がディファレンシャルの前段伝動構造と伝動接続されることにより、大歯車３を介して動力伝達が行われる。

【0027】

さらに、大歯車３は、固定ボルト４を介してディファレンシャル外殻１に固定されており、ディファレンシャルの構造を簡素化するために、固定ボルト４によって、ディファレンシャル前外殻１－１と、ディファレンシャル後外殻１－２と、大歯車３との三者の固定接続を実現してもよい。他の実施例において、大歯車３は、ディファレンシャル外殻１と一体鋳造されてもよく、又は、大歯車３は、例えばフランジ接続のような他の構造形式でディファレンシャル外殻１に固定されてもよい。

【0028】

ディファレンシャルの両側には、第１出力アクスルシャフト（第１出力ハーフシャフト）５及び第２出力アクスルシャフト（第２出力ハーフシャフト）６がそれぞれ接続されている。第１出力アクスルシャフト５は、一端がディファレンシャル外殻１を通ってディファレンシャル内殻２と伝動接続され、他端が車両の車輪と接続されている。第２出力アクスルシャフト６は、一端がディファレンシャル外殻１を通ってディファレンシャル内殻２と伝動接続され、他端が車両の車輪と接続されている。ディファレンシャルは、第１出力アクスルシャフト５及び第２出力アクスルシャフト６を介して車輪に動力を伝達する。

【0029】

具体的に、図１～図２に示すように、ディファレンシャル断接機構が第１出力アクスルシャフト５に外装されており、ディファレンシャル断接機構は、断接クラッチ４０と、第１端面歯７と、第２端面歯８とを含み、第１端面歯７がディファレンシャル外殻１とディファレンシャル内殻２との間に設けられてディファレンシャル外殻１と可動接続され、第１端面歯７をディファレンシャル外殻１に対して軸方向に相対移動させながら、同期回転を保持させることができるようになっている。第２端面歯８がディファレンシャル内殻２と固定接続されており、本実施例の第２端面歯８は、ディファレンシャル内殻２と一体鋳造成形されているが、勿論、他の実施例では、第２端面歯８は、ボルト又はネジを介してディファレンシャル内殻２に固定されてもよい。

【0030】

断接クラッチ４０は、第１出力アクスルシャフト５に外装されて第１端面歯７と接続され、第１端面歯７を第２端面歯８に対して軸方向に移動させるように駆動し、第１端面歯７と第２端面歯８との噛合又は分離を制御するためのものである。

【0031】

本実施例によるディファレンシャルシステムの作動原理は、以下の通りである。断接クラッチが第１端面歯を第２端面歯と噛み合わせるように駆動すると、ディファレンシャル外殻とディファレンシャル内殻とが伝動接続され、ディファレンシャル外殻がディファレンシャル内殻へ動力を伝達して、ディファレンシャルを回転駆動し、ディファレンシャルがさらに動力を第１出力アクスルシャフト及び第２出力アクスルシャフトに伝達し、このとき、車両動力系が車輪に動力を提供する。一方、断接クラッチが第１端面歯を第２端面歯と分離させるように駆動すると、ディファレンシャル外殻とディファレンシャル内殻との間に伝動接続が存在しなくなり、ディファレンシャル外殻がディファレンシャル内殻へ動力を伝達せず、ディファレンシャルの動力が切断され、このとき、車両動力系が車輪に動力を提供しない。

【0032】

以上をまとめて、本実施例によるディファレンシャルシステムにおいて、ディファレンシャル外殻がディファレンシャルの前段伝動構造と伝動接続され、断接クラッチによって第１端面歯と第２端面歯との分離又は噛合を駆動し、さらに、ディファレンシャル外殻とディファレンシャル内殻との間の動力伝送の遮断又は接続を実現する。当該ディファレンシャルシステムは、ディファレンシャルの動力の切断又は接合を迅速に実現することができ、トルクの伝達効率が高く、使用寿命が長く、構造がコンパクトであり、車内に配置し易いなどの利点を有する。

【0033】

本実施例において、図１～図２に示すように、ディファレンシャル断接機構は、可動プレートスリーブ９及びピンポスト１０をさらに含む。

【0034】

具体的に、ディファレンシャル外殻１が両側へ延びており、可動プレートスリーブ９がディファレンシャル前外殻１－１に隙間をもって外装され、可動プレートスリーブ９が断接クラッチ４０と固定接続されており、ピンポスト１０は、一端がディファレンシャル前外殻１－１における貫通孔を通って第１端面歯７と固定接続され、他端が可動プレートスリーブ９と固定接続されており、そして、貫通孔とピンポスト１０とが隙間ばめとされることで、ピンポスト１０が貫通孔内を軸方向に移動可能になり、さらに、可動プレートスリーブ９がディファレンシャル外殻１に対して軸方向に移動するように限定される。このように、断接クラッチ４０は、可動プレートスリーブ９及びピンポスト１０を介して第１端面歯７を軸方向に移動させるように駆動し、さらに第１端面歯７と第２端面歯８との噛合又は分離を制御する。そのうち、ピンポスト１０の数量及び位置は、設計ニーズに応じて調整可能である。

【0035】

さらに、図１に示すように、断接クラッチ４０の可動部品が可動プレートスリーブ９に外装されており、可動プレートスリーブ９と断接クラッチ４０との間が相対回転可能になるように、断接クラッチ４０の可動部品と可動プレートスリーブ９との間にベアリングが設けられており、断接クラッチ４０の固定部品は、外部構造と固定接続され、断接クラッチ４０の可動部品は、断接クラッチ４０の固定部品に対して軸方向に移動可能であり、断接クラッチ４０の分離及び接合により、第１端面歯７を軸方向に移動させるように駆動することが実現される。そのうち、外部構造は、減速機ケーシング又は減速ボックスであってもよい。

【0036】

本実施例において、第１端面歯がディファレンシャル外殻に対して軸方向に移動しながら、同期回転を保持することを実現するために、第１端面歯の外周に第１雄スプラインが設けられ、ディファレンシャル外殻の内壁には、第１雄スプラインと合わせる第１雌スプラインが設けられており、第１雄スプラインと第１雌スプラインとは、噛合接続されるとともに隙間をもって設けられることで、第１端面歯がディファレンシャル外殻に対してのみ軸方向に移動可能であり、他の相対運動はない。第１端面歯と第２端面歯とが噛み合っている場合、第１雄スプライン及び第１雌スプラインによって、ディファレンシャル外殻とディファレンシャル内殻との間のモーメント伝達が実現される。

【0037】

本実施例において、ディファレンシャルにロック機能を持たせ、第１出力アクスルシャフトと第２出力アクスルシャフトとの同じ回転速度での回転を実現するために、ディファレンシャルシステムは、ディファレンシャルロック機構をさらに含む。

【0038】

具体的に、図１に示すように、ディファレンシャルロック機構が第２出力アクスルシャフト６に外装されており、ディファレンシャルロック機構は、ロッククラッチ５０と、第３端面歯１１と、第４端面歯１２とを含み、第３端面歯１１が軸方向のみに移動可能に第２出力アクスルシャフト６に外装されており、第４端面歯１２がディファレンシャル後外殻１－２と固定接続されている。そのうち、本実施例の第４端面歯１２は、ディファレンシャル後外殻１－２と一体鋳造されているが、勿論、他の実施例において、第４端面歯１２は、ボルト又はネジを介してディファレンシャル後外殻１－２に固定されてもよい。また、ロッククラッチ５０も、第２出力アクスルシャフト６に外装され、第３端面歯１１を軸方向に移動させるように駆動するためのものであり、第３端面歯１１と第４端面歯１２とが噛み合うことで、さらに第２出力アクスルシャフト６をディファレンシャル外殻１とロックさせ、第１出力アクスルシャフト５と第２出力アクスルシャフト６との同じ回転速度を実現するようになっている。

【0039】

断接クラッチが第１端面歯を第２端面歯と噛み合わせるように駆動する場合、ディファレンシャルは、動力を第１出力アクスルシャフト及び第２出力アクスルシャフトに伝達し、ロッククラッチが第３端面歯を第４端面歯と分離させるように駆動する場合、第１出力アクスルシャフトと第２出力アクスルシャフトは、同じ出力モーメント、異なる回転速度の出力を実現し、さらに２つの車輪の差動回転を実現することができる。ロッククラッチが第３端面歯を第４端面歯と噛み合わせるように駆動する場合、第１出力アクスルシャフトと、第２出力アクスルシャフトと、ディファレンシャル外殻との三者は、同じ回転速度で回転し、ディファレンシャルの差動作用が失われる。例えば、１つの駆動輪がスリップした場合、第１出力シャフトと第２出力シャフトとが同じ回転速度であれば、すべてのトルクがもう１つの駆動輪に移転することで、自動車は、苦境から抜け出すのに十分な走行動力を得られる。

【0040】

断接クラッチが第１端面歯を第２端面歯と分離させるように駆動する場合、ディファレンシャル外殻とディファレンシャル内殻との間の伝動接続が切断され、ディファレンシャルは、動力を第１出力アクスルシャフト及び第２出力アクスルシャフトに伝達することができなくなるが、ロッククラッチが第３端面歯を第４端面歯と噛み合わせるように駆動すると、ディファレンシャル外殻の動力は、第４端面歯と第３端面歯との噛み合いによって第２出力アクスルシャフトに伝達可能であり、第２出力アクスルシャフトのみが回転駆動され、このとき、すべてのトルクは、第２出力アクスルシャフトに対応する駆動輪に移転され、且つ第１出力アクスルシャフトと第２出力アクスルシャフトとは、異なる回転速度で回転可能であり、即ち、２つの車輪は、差動回転可能である。例えば、第１出力アクスルシャフトに対応する駆動輪がスリップして駆動力を提供できない場合、第２出力アクスルシャフトのみを回転駆動して、車両が苦境から抜け出すことを実現可能であり、そして、このとき、第１出力アクスルシャフトと第２出力アクスルシャフトとが差動回転可能であり、第１出力アクスルシャフトに対応する駆動輪と地面との摺動摩擦が減少され、さらにタイヤ摩耗と動力消費が減少される。

【0041】

図１に示すように、ロッククラッチ５０の可動部品が第３端面歯１１に外装されており、第３端面歯１１がロッククラッチ５０の可動部品に対して相対回転可能になるように、ロッククラッチ５０の可動部品と第３端面歯１１との間にベアリングが設けられている。ロッククラッチ５０の可動部品が断接クラッチ４０の固定部品に対して軸方向に移動可能であるため、断接クラッチ４０の分離及び接合により、第３端面歯１１を軸方向に移動させるように駆動することが実現され、ロッククラッチ５０の固定部品は、外部構造と固定接続される。そのうち、外部構造は、減速機ケーシング又は減速ボックスであってもよい。

【0042】

本実施例において、第３端面歯が第２出力アクスルシャフトにて軸方向のみに移動可能であることを実現するために、第２出力アクスルシャフトに第２雄スプラインが設けられ、第３端面歯には、第２雄スプラインと合わせる第２雌スプラインが設けられており、第２雄スプラインと第２雌スプラインとは、噛合接続されるとともに隙間ばめとされることで、第３端面歯が第２出力アクスルシャフトに対してのみ軸方向に移動可能であり、他の相対運動はない。第３端面歯と第４端面歯とが噛み合っている場合、第２雄スプライン及び第２雌スプラインによって、ディファレンシャル外殻と第２出力アクスルシャフトとの間のモーメント伝達が実現される。

【0043】

本実施例において、図１～図２に示すように、ディファレンシャル外殻１とディファレンシャル内殻２との間に潤滑リング１３が設けられており、潤滑リング１３によって両者の支持及び位置決めが実現され、さらにディファレンシャル外殻１とディファレンシャル内殻２との相対回転が実現される。

【0044】

本実施例において、図１～図２に示すように、ディファレンシャルは、４つの遊星歯車１４と、キャリア１５とをさらに含み、そのうち、２つの遊星歯車１４は、同じ長ピン軸の両端にそれぞれ外装され、他の２つの遊星歯車１４は、２つの短ピン軸１６にそれぞれ外装されている。

【0045】

具体的に、キャリア１５は、４つの遊星歯車１４の頂端に設けられ、長ピン軸は、キャリア１５を通っており、キャリア１５は、遊星歯車１４の位置を規制して、ディファレンシャルの構造をより安定させるためのものである。そして、４つの遊星歯車１４の設計により、ディファレンシャルの耐荷重強度が増加され、ディファレンシャルの使用寿命が延長される。

【0046】

本実施例において、断接クラッチ及びロッククラッチは、ともに双安定電磁クラッチを用いている。当該双安定電磁クラッチは、固定部品と、可動部品と、弾性部品とを含む。固定部品は、電磁クラッチの軸方向で位置が固定されるように保持され、可動部品は、電磁クラッチの軸方向に沿って移動可能であることで、電磁クラッチは、接合位置と分離位置との間で切り替えることができるようになっている。

【0047】

具体的に、図１～図３に示すように、固定部品は、ヨーク１７と、鉄心１８と、電磁コイル１９とを含み、そのうち、複数の鉄心１８は、ヨーク１７の円周方向に沿ってヨーク１７の同じ側面に配設されており、複数の電磁コイル１９は、それぞれ複数の鉄心１８に外装されており、且つ電磁コイル１９の通電時に電磁力を発生することができる。

【0048】

可動部品は、アーマチュアディスク２０及び導磁ディスク２１を含む。そのうち、導磁ディスク２１は、アーマチュアディスク２０におけるヨーク１７から離れた側に固定されており、ヨーク１７と、アーマチュアディスク２０と、導磁ディスク２１との三者は、電磁クラッチの軸方向に沿って対応して設けられる関係を形成している。アーマチュアディスク２０に複数の磁性鋼２２が設けられており、そして、鉄心１８と磁性鋼２２とが正確に接合され易くなるように、複数の磁性鋼２２の軸線は、それぞれ複数の鉄心１８の軸線と同じ直線上にある。

【0049】

本実施例において、ヨークとアーマチュアディスクとの間の接合の安定性を保証するために、ヨーク及びアーマチュアディスクの寸法に応じて、８つの鉄心及び８つの磁性鋼が設けられている。他の実施例において、異なる設計要求に応じて、鉄心及び磁性鋼の設置数量及び位置を調整可能である。また、本実施例のヨーク及び導磁ディスクは、いずれも一体型構造設計を採用しており、即ち、ヨーク及び導磁ディスクは、いずれも円環構造設計を採用しているが、勿論、異なる使用環境に応じて、ヨーク及び／又は導磁ディスクを非円環構造形式に設計してもよい。

【0050】

弾性部品は、アーマチュアディスク２０とヨーク１７との間の位置関係を調整するためのものである。そのうち、本実施例において、弾性部品がアーマチュアディスク２０とヨーク１７との間に設けられるとともに、弾性部品が圧縮状態の付勢力を有しているため、アーマチュアディスク２０とヨーク１７とを自然状態での分離位置に保持することができる。

【0051】

本実施例において、鉄心が独立して設けられているため、電磁コイルから生じる磁気誘導強度を磁性鋼に対してより集中的、且つ密集的にすることができ、その結果、より高い電気エネルギー変換率が得られる。このとき、同極同士が反発し合い、異極同士が引き合うという原理に基づいて、電磁コイルを順方向通電と逆方向通電の間で切り替えるように制御することにより、大きな差値のある電磁力を形成することができ、さらに弾性部品と協働すれば、アーマチュアディスクとヨークとの間の位置関係の調整が実現される。

【0052】

電磁コイルが順方向通電されると、電磁コイルから生じる電磁力によって、鉄心と磁性鋼との間の接合力が増加されることで、アーマチュアディスクは、弾性部品の付勢力に抗して、ヨークとの接合位置に移動するように駆動される。

【0053】

電磁コイルが逆方向通電されると、電磁コイルから生じる電磁力によって、鉄心と磁性鋼との間の接合力が低減されることで、アーマチュアディスクが弾性部品の付勢力の作用でヨークから離れる方向に移動することにより、アーマチュアディスクは、ヨークと分離した位置まで押し出される。

【0054】

好ましくは、本実施例において、隣接する２つの電磁コイルが１組とされ、且つ同じ組内の２つの電磁コイルは、磁極が同じとなる巻線を１組構成するように巻回され、即ち、コンシクエントポール（consequent-pole）型巻線を構成し、それと対応する２つの磁性鋼は、磁極が同じとなる起磁力組を１組構成するように設けられる。このとき、同じ組内にある２つの電磁コイルは、通電後にＵ字型の磁路をヨークと形成し、そして、対応する磁気鋼及び導磁ディスクを介して、閉じた環状磁路を形成し、このように、磁気漏れ現象の発生を効果的に回避し、電磁利用率を向上させ、磁気鋼及び電磁コイルの利用率を向上させることができる。

【0055】

本実施例における双安定電磁クラッチの作動原理は、以下の通りである。

【0056】

電磁コイルが非通電状態にある場合、電磁コイルが鉄心に電磁力を発生せず、弾性部品の付勢力が鉄心と磁性鋼との間の自然接合力よりも大きいため、アーマチュアディスクとヨークとは、弾性部品の付勢力の作用で、自然に分離した位置にあり、即ち、アーマチュアディスクとヨークとの間に大きなエアギャップが保持される。

【0057】

電磁コイルが順方向通電されている場合、電磁コイルが鉄心に順方向の電磁力を発生し、鉄心と磁性鋼との間の接合力を弾性部品の付勢力よりも大きくなるように上昇させるため、アーマチュアディスクは、ヨークとの接合位置に移動され、即ち、アーマチュアディスクとヨークとの間に小さなエアギャップが形成される。このとき、電磁コイルへの通電を切断し、電磁コイルから生じる電磁力を排除した後でも、鉄心と磁性鋼との間に形成された接合力が依然として弾性部品の付勢力よりも大きい状態に保持されることで、アーマチュアディスクがヨークとの接合位置に保持され、電磁コイルが電気エネルギーを消費しない状態になる。

【0058】

電磁コイルが逆方向通電されている場合、電磁コイルが鉄心に逆方向の電磁力を発生し、鉄心と磁性鋼との間の接合力を弾性部品の付勢力より小さくなるように低減させるため、アーマチュアディスクは、弾性部品の付勢力の作用で、ヨークとの分離位置に移動され、即ち、アーマチュアディスクとヨークとの間により大きな寸法のエアギャップが形成される。

【0059】

以上をまとめて、本実施例の双安定電磁クラッチは、分離状態と接合状態とのいずれでも、通電する必要も、いかなる他の形式のエネルギーを消費する必要もなく、エネルギー消費がなく、発熱もなく、使用寿命が長いという利点を有し、電源喪失によるクラッチの突然の切断などのリスクが効果的に防止されることで、システム全体の安全性及び信頼性が向上される。同時に、本実施例の双安定電磁クラッチにおいて、隣接する２つの電磁コイルを１組とし、磁極が同じとなる巻線を１組構成するように同じ組内の２つの電磁コイルを巻回し、磁極が同じとなる起磁力組を１組構成するように、対応する２つの磁性鋼を設けることで、同じ組内の２つの電磁コイルによって、閉じた磁路回路が構成され、磁気漏れ現象が効果的に回避され、磁性鋼及び電磁コイルの利用率が向上され、電磁クラッチの軽量化及びコンパクト化の設計が達成される。

【0060】

本実施例において、図１～図３に示すように、ヨーク１７にガイドピン２３がさらに設けられ、アーマチュアディスク２０には、軸方向に沿ってガイドピン２３に対応するガイド孔２４が設けられている。このとき、アーマチュアディスク２０とヨーク１７とが軸方向で対応した設置を形成した場合、ガイドピン２３の端部がガイド孔２４にちょうど挿入され、且つガイドピン２３がガイド孔２４内を軸方向に移動可能である。このとき、ガイドピン２３とガイド孔２４との間の協働により、アーマチュアディスク２０とヨーク１７とは、相対的に回転することなく、軸方向のみに相対移動を形成することができるため、当該双安定電磁クラッチの分離及び接合の過程において、電磁コイル１９と磁性鋼２２との位置が一対一の対応関係を保持することが保証され、さらに当該双安定電磁クラッチの分離と接合との間での切り替えの正確性と信頼性が保証される。

【0061】

さらに、図３に示すように、本実施例のガイドピン２３に位置規制フランジ２５がさらに設けられている。位置規制フランジ２５は、ガイドピン２３の外周に設けられており、その外径寸法がガイド孔２４の孔径寸法よりも大きい。このとき、双安定電磁クラッチが接合状態にある場合、ガイドピン２３がガイド孔２４に入り込むとともに、位置規制フランジ２５とアーマチュアディスク２０とが直接接触を形成することにより、鉄心１８と磁性鋼２２とが接合位置に保持される。このように、位置規制フランジ２５とアーマチュアディスク２０との直接接触を利用して位置決め鉄心１８と磁性鋼２２との間のギャップ距離を形成できるだけでなく、鉄心１８と磁性鋼２２との長時間の直接接触による摩耗を回避することもできるため、鉄心１８及び磁性鋼２２に対する保護が向上され、双安定電磁クラッチの使用寿命が延ばされる。

【0062】

そのうち、本実施例において、ガイドピンに強磁性材料が用いられており、図３に示すように、ガイドピン２３に誘導コイル２６が設けられており、隣接する２つのガイドピン２３に巻回された２つの誘導コイル２６が１組とされ、同じ組内の２つの誘導コイル２６は、磁極が同じとなる巻線を１組構成するように巻回されている。

【0063】

このとき、同じ組内の２つのガイドピンは、ガイド孔を通って、導磁ディスクに設けられた誘導ブロックと軸方向エアギャップを形成し、即ち、同じ組内の２つのガイドピンは、同じ誘導ブロックに対応しており、そのうち、双安定電磁クラッチが分離位置にある場合、ガイドピンと誘導ブロックとの間のエアギャップが大きいのに対して、双安定電磁クラッチが接合位置にある場合、ガイドピンと誘導ブロックとの間のエアギャップが小さい。

【0064】

ガイドピンと誘導ブロックとの間の軸方向エアギャップが誘導コイルの誘導係数に影響するため、軸方向エアギャップの大きさが異なると、対応する誘導コイルから出力される電流信号も異なる。そのため、誘導コイルに１つの入力電流信号を与えた後に、誘導コイルから出力される電流信号によって、ガイドピンと誘導ブロックとの間のエアギャップの大きさを特定し、さらにヨークに対するアーマチュアディスクの位置を判断すれば、双安定電磁クラッチの状態が判断される。

【0065】

本実施例において、誘導コイル及び誘導ブロックが双安定電磁クラッチの構造に基づいて設計されるため、電磁クラッチの体積を増加させないとともに電磁クラッチの対称性に影響を与えることなく、電磁クラッチの状態の監視を実現でき、統合化の度合いが高く、構造が簡単であり、製造コストが低いという利点を有する。

【0066】

なお、本実施例において、ガイドピンには位置規制フランジが設けられているため、位置規制フランジによって、ガイドピンに巻回された誘導コイルに対して軸方向位置の位置規制を行い、誘導コイルの軸方向での位置移動の発生を防止することができる。

【0067】

また、図３を参照して、導磁ディスク２１と誘導ブロック２７との間に磁気シールドスリーブ２８がさらに設けられている。磁気シールドスリーブ２８によって、導磁ディスク２１上の磁路を遮蔽する役割が果たされることで、誘導コイル２６から生じる誘導磁路と電磁コイル１９から生じる電磁磁路とは、互いに独立して、互いに干渉しないようになる。そのうち、磁気シールドスリーブ２８は、磁気シールドアルミニウムスリーブであることが好ましい。

【0068】

本実施例において、断接クラッチの弾性部品として圧縮スプリングが用いられ、且つ圧縮スプリングがガイドピンに外装されており、具体的に、スプリングが誘導コイルの外側に外装され、スプリングの一端がヨークと直接に固定接続されている。弾性部品としてスプリングを用いることで、双安定電磁クラッチ内部の空間体積を十分に活用し、その構造をよりコンパクトにすることができる。ロッククラッチの弾性部品には、同様に圧縮スプリングが用いられ、スプリングは、ヨーク及びアーマチュアディスクと同軸に設けられており、スプリングの一端がアーマチュアディスクと接続され、他端がヨークと接続されている。

【0069】

本実施例において、図１及び図３に示すように、アーマチュアディスク２０における導磁ディスク２１に近い側には、位置決めフランジ２９がさらに設けられ、且つ導磁ディスク２１が位置決めフランジ２９に外装されている。これにより、導磁ディスク２１とアーマチュアディスク２０との位置決め及び接続が実現されるとともに、導磁ディスク２１とアーマチュアディスク２０とが同じ軸方向直線上にあることを保証される。

【0070】

図３に示すように、本実施例のアーマチュアディスク２０には磁性鋼溝３０が設けられ、且つ磁性鋼２２が磁性鋼溝３０内に固定されている。具体的に、磁性鋼２２がポッティング又は射出方式で磁性鋼溝３０内に固定されている。これにより、アーマチュアディスクの厚さ寸法が低減され、さらにクラッチ全体の寸法が低減され、小型化設計が達成される。

【0071】

なお、異なる設計要求に応じて、磁性鋼の頂端面は、例えば長方形、正方形、三角形又は円形などの異なる形状を採用することが可能である。

【0072】

また、本実施例において、各電磁コイル間は、並列接続、直列接続、組分け直列接続、組分け並列接続又はハイブリッド接続のいずれかの方式で接続することが可能であり、即ち、各電磁コイルは、直列接続又は組分け直列接続の方式で接続されてもよく、並列接続又は組分け並列接続の方式で接続されてもよく、また、直並列接続の方式で接続し、例えば複数の電磁コイルを１組として選択して直列に接続してから、直列に接続されたいくつかの組の電磁コイルを並列に接続するといったように、ハイブリッド接続の方式で接続されてもよい。

【0073】

［実施例２］

【0074】

本実施例は、断接クラッチ及びロッククラッチがともに自己保持型電磁クラッチである点で、実施例１と異なっており、その構造及び機能については、具体的に、「ディファレンシャルのロック構造」（中国特許出願番号：２０２１１０４８０２１１．Ｘ）という特許出願に記載の自己保持型電磁クラッチを参照されたい。自己保持型電磁クラッチは、それぞれ弾性部品又は磁性鋼を利用して自己保持し、分離状態及び接合状態を保持する時には、通電する必要がなく、エネルギー消費が小さく、発熱が少なく、使用寿命が長いなどの利点を有する。

【0075】

［実施例３］

【0076】

本実施例は、第４端面歯がディファレンシャル内殻と固定接続されており、ロッククラッチが第３端面歯を第４端面歯と噛み合わせるように駆動することで、第２出力シャフトをディファレンシャル内殻とロックさせ、ディファレンシャル内殻と、第１出力シャフトと、第２出力シャフトとの同じ回転速度を実現するという点で、実施例１と異なっている。

【0077】

本実施例において、断接クラッチが第１端面歯を第２端面歯と噛み合わせるように駆動する場合にのみ、第１出力シャフトと第２出力シャフトが駆動力を得ることができ、即ち、断接クラッチによってディファレンシャルの動力の完全切断を実現でき、ディファレンシャルシステムの制御性が向上される。

【0078】

［実施例４］

【0079】

本実施例は、ディファレンシャル外殻とディファレンシャル内殻とがベアリングを介して支持及び位置決めされるという点で、実施例１と異なっている。

【0080】

上記したのは、あくまでも本発明の具体的な実施形態であり、本発明の上記教示の下で、当業者は、上記実施例に基づいて他の改良又は変形を行うことが可能である。当業者であれば、上記具体的な記載は本発明の目的をより良く解釈するためのものであり、本発明の保護範囲は特許請求の範囲の保護範囲に基づくものであることが理解されるべきである。

【符号の説明】

【0081】

１…ディファレンシャル外殻、１－１…ディファレンシャル前外殻、１－２…ディファレンシャル後外殻、２…ディファレンシャル内殻、３…大歯車、４…固定ボルト、５…第１出力アクスルシャフト、６…第２出力アクスルシャフト、７…第１端面歯、８…第２端面歯、９…可動プレートスリーブ、１０…ピンポスト、１１…第３端面歯、１２…第４端面歯、１３…潤滑リング、１４…遊星歯車、１５…キャリア、１６…短ピン軸、１７…ヨーク、１８…鉄心、１９…電磁コイル、２０…アーマチュアディスク、２１…導磁ディスク、２２…磁性鋼、２３…ガイドピン、２４…ガイド孔、２５…位置規制フランジ、２６…誘導コイル、２７…誘導ブロック、２８…磁気シールドスリーブ、２９…位置決めフランジ、３０…磁性鋼溝、４０…断接クラッチ、５０…ロッククラッチ。

【図1】

【図2】

【図3】

【外国語明細書】