(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】
(24)【登録日】2024-01-04
(45)【発行日】2024-01-15
(54)【発明の名称】差動装置切断組立体
(51)【国際特許分類】
F16H 48/08 20060101AFI20240105BHJP
F16H 48/34 20120101ALI20240105BHJP
【FI】
F16H48/08
F16H48/34
(21)【出願番号】P 2020557147
(86)(22)【出願日】2019-04-16
(86)【国際出願番号】 US2019027670
(87)【国際公開番号】W WO2019204300
(87)【国際公開日】2019-10-24
【審査請求日】2022-03-10
(32)【優先日】2018-04-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】518392026
【氏名又は名称】リナマー・コーポレーション
(74)【代理人】
【識別番号】100118902
【氏名又は名称】山本 修
(74)【代理人】
【識別番号】100106208
【氏名又は名称】宮前 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100196508
【氏名又は名称】松尾 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100101373
【氏名又は名称】竹内 茂雄
(72)【発明者】
【氏名】スウィンガー,エバン
【審査官】増岡 亘
(56)【参考文献】
【文献】特表2017-515065(JP,A)
【文献】独国特許出願公開第102013109835(DE,A1)
【文献】特開平9-286254(JP,A)
【文献】特開昭61-175125(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2016/0361998(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F16H 48/08
F16H 48/34
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両のための差動装置であって、前記差動装置が、
外側ハウジングと、
回転可能に駆動されるように、前記外側ハウジングによって回転可能に支持される回転可能なリングギアと、
前記リングギアに駆動可能に接続され得る複数のピニオンギアを備え
、前記ピニオンギアと機械的に接続されるギアネストを含む、ピニオンギア組立体と、
前記外側ハウジング内に回転可能に配置されて前記ピニオンギアに噛合する複数のサイドギアであって、その結果、前記サイドギアおよび前記ピニオンギアが一体に回転する、複数のサイドギアと、
前記外側ハウジング上で回転可能に支持される差動装置ハウジングおよび差動装置カバーであって、前記リングギアが前記差動装置ハウジングおよび前記差動装置カバーのうちの少なくとも1つと共に回転する、差動装置ハウジングおよび差動装置カバーと、
スプライン部材を含む切断組立体であって、前記スプライン部材の外表面に径方向コネクタ突出部を有し、前記径方向コネクタ突出部は、前記リングギアの内面に相補的なコネクタ成形部と係合するようになっており、前記スプライン部材は前記スプライン部材の内面にロック成形部を有し、前記ロック成形部は、前記ギアネストの外面に相補的にロック成形部と係合するようになっており、前記切断組立体は接続位置と切断位置との間で前記スプライン部材を選択的に移動するようになっており、また前記接続位置および前記切断位置の一方の方へ前記スプライン部材を付勢する、前記スプライン部材と前記差動装置カバーとの間に作動可能に結合している付勢部材を有する、前記切断組立体とを備え、
前記スプライン部材が前記接続位置にあるときに、前記スプライン部材の前記径方向コネクタ突出部は前記リングギアの前記相補的なコネクタ成形部と作動的に係合し、前記スプライン部材の前記ロック成形部は、前記ピニオンギア組立体の前記ギアネストの前記相補的なロック成形部に作動的に係合し、その結果、前記リングギア、前記ピニオンギア、および前記サイドギアが、接続時、一体に回転することになり、
前記スプライン部材が前記切断位置にあるときに、前記スプライン部材が前記リングギアと係合した状態で前記スプライン部材は前記ギアネストから切断され、その結果、前記サイドギアは前記リングギアから独立して回転し、前記ピニオンギア組立体の前記ギアネストからの前記リングギアの切断により、前記サイドギアのスピン中に、前記リングギア、前記差動装置ハウジング、および前記差動装置カバーがスピンを停止することが可能となり、
前記スプライン部材が前記接続位置から切断位置へ動くことにより、前記切断組立体が、前記ピニオンギア組立体から前記リングギアを
選択的に動作可能に切断するように
なっており、それにより前記リングギアと前記ピニオンギアとの間でのトルクトランスミッションを遮断し、ホイールの回転中に前記ピニオンギアによる前記リングギアの回転が始動するのを防止する
、
差動装置。
【請求項2】
前記差動装置ハウジングおよび前記差動装置カバーがそれぞれの軸受によって前記外側ハウジング上で支持され、前記軸受がまた、前記サイドギアのスピン中にスピンを停止することが可能である、請求項
1に記載の差動装置。
【請求項3】
前記ピニオンギア組立体が前記ピニオンギアと共に移動可能である
前記ギアネストを有し、前記切断組立体が前記ギアネストに接続されたり前記ギアネストから切断されたりし、それにより前記トルクトランスミッションを連絡および遮断する、請求項1に記載の差動装置。
【請求項4】
前記スプライン部材がアクチュエータにより移動可能である、請求項
3に記載の差動装置。
【請求項5】
前記スプライン部材が前記リングギアに回転不可に係合され、接続位置と切断位置との間で移動可能であり、前記スプライン部材が前記接続位置にあるときに前記ピニオンギア組立体に係合されてそれにより前記トルクトランスミッションを連絡し、前記切断位置にあるときに前記ピニオンギア組立体から脱着してそれにより前記トルクトランスミッションを遮断し、前記切断組立体が前記スプライン部材を移動させるためのアクチュエータをさらに有する、請求項
1に記載の差動装置。
【請求項6】
前記切断組立体が、前記接続位置および前記切断位置の一方まで前記スプライン部材を通常は付勢している前記付勢部材を有し、前記アクチュエータが前記接続位置および前記切断位置のもう一方まで前記スプライン部材を移動させる、請求項
5に記載の差動装置。
【請求項7】
前記ピニオンギア組立体が径方向および軸方向において前記差動装置ハウジングおよび前記差動装置カバーによって支持される
前記ギアネストを有し、前記ギアネストが前記差動装置ハウジングおよび前記差動装置カバーの両方を基準として自由にスピンすることができ、前記切断組立体が起動時に前記リング
ギアを前記ギアネストに接続したり前記リング
ギアを前記ギアネストから切断したりし、それにより前記トルクトランスミッションを連絡および遮断する、請求項
1に記載の差動装置。
【請求項8】
前記切断組立体が、前記トルクトランスミッション
を連絡および遮断することを目的として前記リングギアおよび前記ギアネスト
の一方に係合されるようにならびに前記リングギアおよび前記ギアネストとの係合状態から外されるように移動可能である
前記スプライン部材を有する、請求項
7に記載の差動装置。
【請求項9】
前記アクチュエータが、前記外側ハウジング上で動かないように支持される駆動ユニットと、前記スプライン部材を移動させるように軸方向に変位可能である駆動部材とを有する、請求項
6に記載の差動装置。
【請求項10】
前記切断組立体が、前記リングギアおよび前記ギアネストに係合させるようにまたは前記リングギアおよび前記ギアネストとの係合状態から外すように前記スプライン部材を通常は付勢している
前記付勢部材を有し、前記アクチュエータが前記付勢部材に逆らって前記スプライン部材を変位させる、請求項
9に記載の差動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
[0001]本出願は、参照によりその開示の全体が本明細書に組み込まれている、2018年4月16日に出願した米国仮特許出願第62/658,229号の優先権を主張するものである。
【0002】
[0002]本発明は、自動車の動力伝達ライン内で使用されるための差動装置切断(differential disconnect)組立体に関する。
【背景技術】
【0003】
[0003]別の被駆動ホイールを基準として1つの非駆動ホイールが相対的に回転するのを防止するためのデファレンシャルロックを車両が有することは一般に知られている。これは、通常、差動装置ケースまたは差動装置ハウジングに対して1つの差動サイドギアをロックしてそれにより差動装置ケースまたは差動装置ハウジングを基準として差動サイドギアを回転させるのを防止することにより、達成される。差動装置ハウジングに対して差動装置組立体のサイドギアをロックおよびアンロックするための液圧的にまたは電気的に作動させられるクラッチを提供することも知られている。このようなデザインの例が、参照によりその開示の全体が本明細書に組み込まれているDE102013109835B4に開示されている。しかし、このようなデザインは、リングギアとサイドギアとの間で伝達されるねじれ荷重に対処するための十分に高いロバスト性を差動装置ケースまたは差動装置ハウジングが有する必要があることを理由として、望ましくないものである可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
[0004]サイドギアに加えられる軸方向のまたは径方向の所要荷重に依然として対処しながら差動装置ハウジングをより小さくするのを可能にする、またはさらには差動装置ハウジングを排除するのを可能にする、差動装置ハウジングに加えられる荷重を取り除くことが所望される。
【課題を解決するための手段】
【0005】
[0005]本発明は、固定の外側ハウジング内に配置される回転可能なリングギアを有する、車両のための改善された差動装置に関し、ここでは、上記リングギアが、リングギアの回転を有効にするために、駆動シャフト、モータ、ギアトレイン、または車両の他の駆動構成要素に係合される。リングギアが、軸受のセットにより、固定のハウジング上で、軸方向および径方向の両方において、回転可能に支持され、ここでは、リングギアが好適には差動装置ハウジングおよび差動装置カバーによって支持され得、差動装置ハウジングおよび差動装置カバーが、固定のハウジングを基礎として固定される軸受のセットにより回転可能に支持される。任意選択で、リングギアが、軸受により、固定のハウジングの上で直接に支持され得る。好適な実施形態では、リングギアが、上記駆動シャフトまたは他の駆動構成要素の始動する回転に反応して、固定のハウジングを基準として、差動装置ハウジングおよび差動装置カバーと共に回転する。リングギアが、相互接続されるピニオンギアのセットを選択的に駆動する。
【0006】
[0006]差動装置が差動サイドギアを有し、差動サイドギアが、好適には差動装置ハウジングおよび差動装置カバーにより、固定のハウジングに上で支持され、上記リングギアの回転により選択的に駆動され、それによりそれぞれの車両アクスルの差動駆動を実現し、それにより、車両アクスルに取り付けられる車両ホイールを駆動する。サイドギアがピニオンギアに噛合係合され、ピニオンギアが上記リングギアによって駆動され、それにより、当技術分野で知られるようにホイールとサイドギアとの間で接続される、出力シャフト、ハーフシャフト、リンクシャフトなどの、任意の組合せにまでトルクを到達させる。
【0007】
[0007]本発明の差動装置がリングギアとピニオンギアとの間に係合される切断組立体を有し、切断組立体が、リングギアをこの車両差動装置の差動ピニオンギアに接続したりそこから切断したりすることができる。好適には、ピニオンギアが差動装置ギアネスト(differential gear nest)を通してリングギアに係合され、ここでは、切断組立体がリングギアおよびピニオンギアを選択的に接続および切断する。リングギアおよびピニオンギアの切断により、車両のホイールのスピン中にリングギア、差動装置ハウジング、軸受、およびギアボックスの残りの部分がスピンを停止することが可能となる。
【0008】
[0008]より詳細には差動ピニオンギアが差動装置ギアネストに機械的に接続され、その結果、トルクが差動装置ギアネストから差動ピニオンギアにまたさらには差動サイドギアに伝達され得る。差動装置ギアネストが軸受により固定のハウジング上で径方向および軸方向において支持され、好適には、径方向および軸方向の両方において、差動装置ハウジングおよび差動装置カバーによって支持され、差動装置ハウジングおよび差動装置カバーが軸受によって支持され、ギアネストが差動装置ハウジングおよび差動装置カバーの両方を基準として自由にスピンすることができる。本発明の差動装置では、切断組立体が、好適には、差動装置ハウジングの内部で径方向に誘導されるものであってリングギアに回転可能にロックされるための機械的接続部を画定するスプラインリングを有する。スプラインリングがさらに、差動装置ハウジングから独立してギアネストにトルクを伝達するためにギアネストに接続され、またギアネストおよびピニオンギアからリングギアを着脱自在に切断するためにギアネストから切断され得る。スプラインリングが径方向においてリングギアとギアネストとの間に配置され、一方でスプラインリングが軸方向において二者択一的にリングギアとギアネストとの間に配置され、それにより本明細書で説明される機能を果たす。さらに、切断組立体が、スプラインリングの代わりに、リングギアとピニオンギアとの間でのトルク伝達を選択的に連絡および遮断するドッグクラッチまたはクラッチプレートなどの他の構造を組み込んでもよい。
【0009】
[0009]アクチュエータが提供され、アクチュエータが、起動時、スプラインリングを軸方向に移動させ、スプラインリングと差動装置ギアネストとの間でクラッチを係合または脱着させ、その結果、係合時に上記リングギアおよびギアネストが一体に回転し、それによりリングギアからスプラインリングを通して差動装置ギアネストまでトルクを移動させるのを可能にする。この場合、ギアネストがピニオンギアおよびピニオンギアに係合されるサイドギアの回転を有効にし、それによりリングギアとホイールとの間でトルクを伝達する。
【0010】
[0010]一実施形態では、アクチュエータが停止されると、戻しばねがスプラインリングに作用し、それによりスプラインリングを軸方向に移動させ、それにより通常はスプラインリングと差動装置ギアネストとの間でクラッチを脱着させ、それにより差動装置ギアネストがリングギアを基準として自由にスピンすることが可能となる。このようにして、スプラインリングがギアネストおよびピニオンギアに係合されることにより、ねじれ荷重がリングギアとピニオンギアとの間に発生する。この本発明のデザインでは、差動装置ハウジングを通したねじれ荷重が取り除かれる。その理由は、これらの構成要素を通して、つまり、リングギア、スプラインリング、およびギアネスト/ピニオンギア組立体の、3つの構成要素を通して、荷重が提供されるからである。この3つの部片からなる差動装置のデザインにより、差動装置ハウジングからねじれ荷重が取り除かれ、それにより差動装置ハウジングをより小さくすること、および/または差動装置ハウジングを通してトルクを伝達する従来技術のデザインとは異なる材料で差動装置ハウジングを作ることが可能となる。
【0011】
[0011]代替形態では、ばねが通常、スプラインリングを接続位置または閉位置まで付勢することができ、その結果、通常、リングギアの回転中にリングギアがギアネストを駆動し、アクチュエータが作動させられ、軸方向においてリングギアを変位させてリングギアをギアネストから切断する。アクチュエータが停止されると、スプラインリングが軸方向に摺動して駆動ギアおよびギアネストに再び係合されて再接続される。
【0012】
[0012]上述の実施形態では、アクチュエータが本質的に単安定(mono-stable)であり、ここでは、アクチュエータが作動されるか起動状態であるときに、スプラインリングが第1の位置から第2の位置まで変位させられるが、アクチュエータが停止されると、スプラインリングが自動で第1の位置に戻る。したがって、スプラインリングを第2の位置に留めるためにはアクチュエータが静止している必要があり、ここでは、スプラインリングが好適にはリングギアとギアネストとの間で係合され、それによりトルク伝達を連絡する。
【0013】
[0013]別の実施形態では、アクチュエータが双安定(bi-stable)であってよく、ここでは、アクチュエータが起動時にスプラインリングを第1の位置と第2の位置との間で移動させるが、アクチュエータが停止されると、スプラインリングが第1または第2の位置に留まる。これは、切断組立体を係合状態または脱着状態で維持するのにエネルギーの投入が必要ない、ということを意味する。この第2の実施形態のアクチュエータを用いる場合、複数の位置の間でスプラインリングを移動させることが必要である場合にのみアクチュエータが励磁または起動される。この第2の実施形態では、アクチュエータが、好適には、スプラインリングを基準として移動可能であるカムリングを有し、スプラインリングとカムリングとの間での相対動作中にスプラインリングがカムリングの輪郭に従って動いてそれにより軸方向に移動する。スプラインリングが所望の位置にきて切断組立体を接続するかまたは切断組立体を切断すると、アクチュエータがオフにされ、ここでは、スプラインリングを新しい位置まで移動させることを目的としてアクチュエータが再びオンにされるまで、つまり起動されるまで、スプラインリングがさらなるエネルギーの投入を一切用いずにその位置に無期限に留まることになる。このようにして、アクチュエータが切断組立体を動作させるために断続的に作動される。
【0014】
[0014]以下の明細書を読んで添付図面を精査することにより、本発明の他の対象および目的、ならびにその変形形態が明らかとなる。
[0015]添付図面と併せて考察する形で以下の詳細な説明を参照することによって、より良好に理解されることを理由として、本発明の利点が容易に認識される。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【
図1】[0016]開位置にある、本発明の第1の実施形態による差動装置切断組立体を示す側断面図である。
【
図2】[0017]閉位置にある、本発明の第1の実施形態による差動装置切断組立体を示す側断面図である。
【
図3】[0018]開位置にある、本発明の第2の実施形態による差動装置切断組立体を示す側断面図である。
【
図4】[0019]閉位置にある、本発明の第2の実施形態による差動装置切断組立体を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
[0020]単に、便宜のためにおよび参照のために、以下の説明では特定の専門用語が使用されるが、これらの専門用語は限定であることを意図されない。例えば、「上方に」、「下方に」、「右側に」、および「左側に」という単語は参照する図面内での方向を意味する。「内側」および「外側」という単語は、それぞれ、構成の幾何学的中心および構成の指定の部品に向かう方向およびそこから離れる方向を意味する。上記専門用語は、実際に言及される単語、その派生語、および類義語を包含する。
【0017】
[0021]複数の図を通して同様の参照符号が同様のまたは対応する部品を示している図を参照すると、
図1および2で、本発明の好適な第1の実施形態による差動装置切断組立体が概して10のところに示されており、ここでは、切断組立体10が車両ギアボックス11の中に設けられ、この実施形態では、通常、切断されており、つまり開状態である。ギアボックス11は、以下の説明から理解され得るように車両アクスルと称されもよい。
図3および4が、これらの図面に示される修正構成と実質的に同じ構成要素を有する切断組立体10の代替の第2の実施形態を示しており、ここでは、切断組立体10が
図3の切断状態つまり開状態で維持され得るかまたは
図4の接続状態または閉状態で維持され得る。本発明の意図は、車両ギアボックス11の差動ギアからリングギア12を切断するのを可能にすることであり、それにより、車両のホイールをスピンさせながら、リングギア12、差動装置ハウジング14、軸受18、およびギアボックスの残りの部分のスピンを停止させることが可能となる。
【0018】
[0022]具体的には、
図1を参照すると、リングギア12が、軸方向および径方向の両方において、差動装置ハウジング14および差動装置カバー16によって支持される。差動装置ハウジング14および差動装置カバー16が、固定のハウジング19を基礎として固定される軸受18のセットによって回転可能に支持され、固定のハウジング19が車両上で動かないように支持される。代替形態では、この本発明のデザインが、リングギア12を固定のハウジング19上の軸受により直接に支持することも可能にし、それにより差動装置ハウジング14または差動装置カバー16の一方または両方を排除するのを可能にする、ことが理解されよう。リングギア12が、車両の駆動シャフトまたはドライブトレインに係合されてそれらによって駆動されるように構成され、車両の駆動シャフトまたは車両のドライブトレインがさらに車両のエンジンまたはモータによって駆動される。差動サイドギア20が固定のハウジング19によって支持され、好適には差動装置ハウジング14および差動装置カバー16によって支持され、ここでは、サイドギア20がピニオンギア組立体21に噛合係合され、特には差動ピニオンギア22のセットに噛合係合され、当技術分野で知られているような、出力シャフト、ハーフシャフト、リンクシャフトなど任意の種類であってよいシャフト23の任意の組合せまでトルクを到達させるように動作する。こうすることで、これらのシャフト23が、シャフト23に接続される車両ホイールと共に回転して車両ホイールを選択的に駆動する。
【0019】
[0023]差動ピニオンギア22が差動装置ギアネスト24に機械的に接続され、その結果、トルクが差動装置ギアネスト24から差動ピニオンギア22まで伝達され得、さらには差動サイドギア20まで伝達され得る。差動装置ギアネスト24が径方向および軸方向の両方において差動装置ハウジング14および差動装置カバー16によって支持され、したがってこれらの両方を基準として自由にスピンすることができる。ギアネスト24が、リングギア、メインハウジング、または軸受などの、他の構成要素によって支持され得る。スプラインリング26が差動装置ハウジング14の内部で径方向に誘導されるものであってリングギア12に回転可能にロックされるための機械的接続部26Aを有する。代替形態では、特には差動装置ハウジング14および/または差動装置カバー16が排除される場合、スプラインリング26がギアネスト24に機械的に接続され得、リングギア16に摺動可能に係合されたりリングギア16から脱着されたりされ得る、ことが理解されよう。
【0020】
[0024]動作中、アクチュエータ28が起動されると、アクチュエータ28がスプラインリング26を軸方向に移動させ、
図2で見ることができるように、スプラインリング26と差動装置ギアネスト24との間にクラッチ30を係合させ、それによりリングギア12からスプラインリング26を通して差動装置ギアネスト24までトルクを移動させるのを可能にする。アクチュエータ28が停止されると、戻しばね32がスプラインリング26を軸方向に移動させることになり、スプラインリング26と差動装置ギアネスト24との間でクラッチ30を脱着させ、それによりリングギア12を基準として差動装置ギアネスト24を自由にスピンさせるのを可能にする。この実施形態では、スプラインリング26が、通常、戻しばね32により、
図1に示される切断状態または開状態となるように付勢されている。そこから、アクチュエータ28が起動されるかまたは動作させられて、スプラインリング26を
図2の接続状態または閉状態にするように軸方向に駆動する。
【0021】
[0025]この3つの部片からなる差動装置のデザインにより、差動装置ハウジング14からねじれ荷重が取り除かれ、それにより差動装置ハウジング14をより小さくすること、および/または組立体10に加えられる軸方向のおよび径方向の所要荷重に依然として対処することができる別の材料で差動装置ハウジング14を作ることが可能となるか、あるいはハウジング14を完全に排除することが可能となる。
【0022】
[0026]より詳細には、改善されたギアボックス11が車両の上に設けられ、固定の外側ハウジング19内に配置される回転可能なリングギア12を有し、内部コンパートメントを画定し、内部コンパートメントの中に上述の構成要素が収容される。ギアボックスまたはアクスル11が車両ドライブトレインの駆動シャフトおよびエンジンまたはモータに動作可能に接続され、ここでは、リングギア12がドライブトレインによって回転可能に駆動される。外側ハウジング19が、軸受18を支持する一対の軸受シート18Aを画定する。好適には、リングギア12が、軸方向および径方向の両方において、差動装置ハウジング14および差動装置カバー16によって回転可能に支持され、差動装置ハウジング14および差動装置カバー16の各々がそれぞれの端部フランジ36および37を有し、端部フランジ36および37が軸受18によりハウジング19上で回転可能に支持される。このようにして、リングギア12、差動装置ハウジング14、および差動装置カバー16が、内部ハウジングコンパートメント内で一体に回転する。上で述べたように、別法としてリングギア12が固定のハウジング19上の軸受により直接に支持されてもよく、それにより差動装置ハウジング14または差動装置カバー16の一方または両方を排除することが可能となる。
【0023】
[0027]ハウジング端部フランジ36およびカバー端部フランジ37が開状態になり、それによりサイドギア20のシャフト23がそこからから軸方向に延伸してホイールを駆動させる。シャフト23およびサイドギア20がホイールに接続されていることにより、ホイールが回転するとシャフト23およびサイドギア20も回転することになる。
【0024】
[0028]さらに、サイドギア20が、サイドギア20と上記リングギア12との間で動作可能に接続されるピニオンギア22により、上記リングギア12の回転によって選択的に駆動される。ピニオンギア22がピニオン組立体21内のピニオンシャフト38により回転可能に一体に接続され、ここでは、ピニオンシャフト38がそれらの端部上でピニオンギア22を回転可能に支持し、サイドギア20の周りでのピニオンギア22の移動時にピニオンギア22と共に回転する。ピニオン組立体21が、コネクタピン39によりピニオンシャフト38に接続されるギアネスト24をさらに有し、その結果、ピニオンギア22、ピニオンシャフト38、およびギアネスト24のすべてが、サイドギア20と同じシャフト軸の周りで一体に移動する。サイドギア20がピニオンギア22に噛合係合され、リングギア12がギアネスト24に係合可能であり、その結果、トルクが、リングギア12から、ギアネスト24、ピニオンギア22、さらには駆動ギア20を通して、伝達され得、それによりシャフト23を駆動する。
【0025】
[0029]しかし、上で述べたように、ホイールの回転時にリングギア12が常に回転する必要があるということにしないようにするために、リングギア12およびサイドギア20を切り離すことが望ましい。したがって、本発明のギアボックス11が、リングギア12とピニオンギア組立体21との間にまた好適にはリングギア12とギアネスト24との間に設けられる切断組立体10を有し、ここでは、切断組立体10が、リングギア12を差動ピニオンギア22に接続したり差動ピニオンギア22から切断したりするために選択的に動作させられる。切断することにより、車両のホイールのスピン中に、リングギア12、差動装置ハウジング14、軸受18、およびギアボックスの残りの部分がスピンを停止することが可能となる。
【0026】
[0030]より詳細には、差動装置ギアネスト24が、径方向および軸方向の両方において、差動装置ハウジング14および差動装置カバー16によって支持され、ピニオンギア22と共にサイドギア20の周りでギアネスト24が移動するときに、差動装置14および差動装置カバー16の両方を基準として自由にスピンすることができる。ギアネスト24が、上で参照した他の構造によって支持され得る。ギアネスト24およびリングギア12を接続するために、切断組立体10が、差動装置ハウジング14の内部で径方向に誘導されるものであって差動装置ハウジング14の内部で軸方向に摺動可能であるスプラインリング26を有する。スプラインリング26が外側表面を有し、外側表面が、リングギア12の内部表面上の相補的なコネクタ成形部に係合される径方向コネクタ突出部41を好適には有し、それによりスプラインリング26をリングギア12に回転可能にロックする機械的接続部を画定する。コネクタ突出部41が、係合時に
図1および2の開位置と閉位置との間でのスプラインリング26の軸方向の変位を可能にしながらリングギア12およびスプラインリング26の相対的な回転をロックするスプライン歯または他の同様の構造として形成され得る。
【0027】
[0031]さらに、スプラインリング26の軸方向の摺動中、スプラインリング26がギアネスト12に着脱自在に接続されたりギアネスト12から切断されたりし、それによりリングギア12をギアネスト24およびピニオンギア22に着脱自在に接続する。具体的には、切断組立体10が、スプラインリング26の内径すなわち内部表面上のクラッチ歯のセットまたは他の同様のロック成形部42と、ギアネスト24の外径すなわち外側表面上の相補的なロック成形部43とによって好適には画定される着脱自在なクラッチ30を備える。代替形態では、特には差動装置ハウジング14および/または差動装置カバー16が排除される場合には、スプラインリング26がギアネスト24に機械的に接続され得、リングギア16に摺動可能に係合されたりリングギア16から脱着されたりされ得、それによりトルクトランスミッションを連絡および遮断する、ことが理解されよう。
【0028】
[0032]ばね32が通常、スプラインリング26を
図1の開位置まで付勢しており、ここでは、ロック成形部42および43が分離されて脱着され、その結果、リングギア12がギアネスト24から回転可能に切断される。しかし、スプラインリング26がアクチュエータ28により軸方向において駆動され得、それにより、アクチュエータ28の動作および起動時の
図2で見ることができるように、クラッチ30のロック成形部42よび43を係合させる。リングギア12およびハウジング側壁14Aが、スプラインリング26の運動中にスプラインリング26の外側ショルダ26Bの軸方向の摺動を可能にするために分離される反対側の表面12Aおよび14Bを本質的に画定する。アクチュエータ28が起動されると、リングギア12がギアネスト24に回転可能に接続され、それによりリングギア12からスプラインリング26を通して差動装置ギアネスト24までトルクを伝達する。アクチュエータ28が停止されると、ばね32がスプラインリング26を
図1の開状態の切断位置まで戻し、ここでは、クラッチ30が脱着され、それによりリングギア12を基準として差動装置ギアネスト24が自由にスピンするのを可能にする。このようして、差動装置ハウジング14からねじれ荷重が取り除かれる。
【0029】
[0033]スプラインリング26を駆動するために、アクチュエータ28が、外側ハウジング19上で動かないように支持される駆動ユニット44を有する。駆動ユニット44が、
図1および2の位置の間で軸方向に変位可能である摺動リングまたはプッシャ45を有する。好適には、アクチュエータ28が電磁アクチュエータ28であり、ここでは、プッシャ45が電磁力を使用して駆動ユニット44によって軸方向に駆動される。モータ、ウォームギア、カム、ボールランプ、液圧ピストンまたは空気圧ピストン、または他の適切なアクチュエータなどの、他の種類のアクチュエータも適し得ることが理解されよう。プッシャ45がさらに、カラー46を軸方向に駆動することができ、それにより径方向プレート47を駆動する。スペーサ48がプッシャ45の径方向位置および軸方向位置を制御するために設けられ得る。スプラインリング26が好適には、差動装置ハウジング14内の相補的な窓を通って軸方向に突出する1つまたは複数の駆動アーム49を有し、その結果、駆動アーム49が径方向プレート47に接触することができ、中間カラー46を介してプッシャ45によって駆動され得る。駆動アーム49が好適には差動装置ハウジング14の窓に接触せず、それによりスプラインリング26の軸方向の移動を可能にする。
【0030】
[0034]リングギア12の回転中に、プッシャ45、カラー46、およびプレート47が軸方向に移動することができるが好適にはスプラインリング26と一体に回転せず、対して駆動ユニット44が静止状態を維持する。スプラインリング26が回転することができ、またプレート47に沿って摺動することができる。スプラインリング26を選択的に変位させるのに他の種類の駆動ユニット44が使用されてもよいことが理解されよう。駆動ユニット44が停止されると、ばね32が、スプラインリング26、プレート47、カラー46、およびプッシャ45を
図1の位置に戻すように付勢しており、それによりスプラインの接続を開状態にし、駆動ユニット44が起動されると、これらの構成要素が逆に動いて
図2に示されるようにスプラインの接続を閉状態にする。
【0031】
[0035]このシステムは本質的に単安定である。その理由は、アクチュエータ28が起動されてスプラインリング26を
図2の第2の位置まで移動させない限り、スプラインリング26が通常は
図1の第1の位置に留まる、からである。アクチュエータ28が停止されると、ばね32の付勢により、スプラインリング26が第1の位置(
図1)に戻る。また、
図1の通常の位置は好適には開状態の切断位置であり、
図2の起動位置が閉状態の接続位置である。スプラインリング26の構成が、通常の位置を閉位置にするようにかつ起動位置を開位置にするようにアクチュエータ28と共に動作するように
図3および4の等価の構成要素と同様に構成されるように修正されてもよいことが理解されよう。
【0032】
[0036]アクチュエータ28の空間要求を軽減するために、駆動ユニット44が好適には、差動装置ハウジング14の側壁14Aと軸受18との間で軸方向において画定されてハウジング端部フランジ36の径方向外側にある環状ポケット50内に配置される。これにより駆動ユニット44が、プッシャ45、カラー46、およびスペーサ48の径方向内側に嵌合されることが可能となり、それによりこの領域内でのギアボックス11の径方向サイズが縮小される。したがって、これらの構成要素が、外側ハウジング19の径方向壁セクション19Aおよび環状壁セクション19Bによって囲まれ、それによりアクチュエータコンパートメント51を画定する。
【0033】
[0037]スプラインリング26が径方向においてリングギア12とギアネスト24との間に配置されているとき、スプラインリングが、二者択一的に、軸方向において、修正されたリングギアとギアネストとの間に配置され得、それにより本明細書で説明される機能を果たす。さらに、切断組立体が、スプラインリングの代わりに、リングギアとピニオンギアとの間でのトルク伝達を選択的に連絡および遮断するドッグクラッチまたはクラッチプレートなどの他の構造を組み込んでもよい。これらの代替のデザインでは、差動装置ハウジングを通したトルクトランスミッションが行われない。
【0034】
[0038]
図3および4に示される別の実施形態では、共通の参照符号によって示される共通の部品を使用するギアボックス11-1が示されており、ここでは、修正される部品が識別子「-1」を用いて示される。この修正されたギアボックス11-1では、切断組立体10-1が双安定であり、ここでは、スプラインリング26-1が、アクチュエータ28-1の動作時に、
図3の切断位置または開位置まであるいは
図4の接続位置または閉位置まで移動させられ、アクチュエータ28-1の非起動時にその位置に留まる。この双安定のデザインでは、通常、ばね32がスプラインリング26-1をアクチュエータ28-1の方に付勢しており、アクチュエータ28-1の非起動時に、スプラインリング26-1が、リングギア12とギアネスト24との間でのトルクトランスミッションを連絡するための
図4の接続位置または閉位置に留まるか、あるいはトルクトランスミッションを遮断するための
図3の切断状態の開位置に留まる。アクチュエータ28-1が、スプラインリング26を一方の位置からもう一方の位置まで軸方向に変位させるように断続的に動作させられ得、ここでは、アクチュエータ28-1が再び起動されるまで、スプラインリング26-1がその位置に留まる。
【0035】
[0039]より詳細には、改善されたギアボックス11-1がギアボックス11と実質的に同じ形で動作し、ここでは、回転可能なリングギア12が固定の外側ハウジング19内に配置される。リングギア12が、軸方向および径方向の両方において、差動装置ハウジング14および差動装置カバー16によって回転可能に支持され、ここでは、リングギア12、差動装置ハウジング14、および差動装置カバー16が、外側ハウジングの内部コンパートメントの中で一体に回転する。上で述べたように、リングギア12が軸受のセットにより外側ハウジング19の上で直接に支持されてもよい。
【0036】
[0040]サイドギア20が、サイドギア20と上記のリングギア12との間に動作可能に接続されるピニオンギア22により、上記リングギア12の回転によって選択的に駆動される。ピニオンギア22がピニオンギア組立体21内で回転可能に一体に接続され、ここでは、ピニオンギア22がサイドギア20の周りを移動する。ピニオン組立体21がギアネスト24をさらに有し、ここでは、サイドギア20がピニオンギア22に噛合係合され、リングギア12がギアネスト24に係合可能であり、その結果、トルクが、ギアネスト24、ピニオンギア22、さらには駆動ギア20を通して、伝達され得、それによりシャフト23を駆動する。
【0037】
[0041]切断組立体10-1がリングギア12とピニオンギア22との間に設けられ、好適にはリングギア12とギアネスト24との間に設けられ、ここでは、切断組立体10-1が選択的にまたは断続的に動作させられ、それによりリングギア12を差動ピニオンギア24に接続したりリングギア12を差動ピニオンギア24から切断したりする。切断組立体10-1が、スプラインリング26と同様の、差動装置ハウジング14の内部で軸方向において誘導されて差動装置ハウジング14の内部で軸方向に摺動することができる修正されたスプラインリング26-1を有する。スプラインリング26-1が外側表面を有し、外側表面が、リングギア12の内部表面上の相補的なコネクタ成形部に係合される径方向コネクタ突出部41-1を好適には有し、それによりスプラインリング26-1をリングギア12に回転可能にロックする機械的接続部を画定する。コネクタ突出部41-1が、係合時に
図3および4の開位置と閉位置との間でのスプラインリング26の軸方向の変位を可能にしながらリングギア12およびスプラインリング26-1の相対的な回転をロックするスプライン歯または他の同様の構造として形成され得る。
【0038】
[0042]さらに、スプラインリング26-1の軸方向の摺動中、スプラインリング26-1がギアネスト12に着脱自在に接続されたりギアネスト12から切断されたりし、それによりリングギア12をギアネスト24およびピニオンギア22に着脱自在に接続する。具体的には、切断組立体10-1が、リングギア26-1の内部表面上のクラッチ歯のセットまたは他の同様のロック成形部42-1と、ギアネスト24の対向する外側表面上の相補的なロック成形部43とによって好適には画定される着脱自在なクラッチ30-1を備える。代替形態では、特には差動装置ハウジング14および/または差動装置カバー16が排除される場合には、スプラインリング26がギアネスト24に機械的に接続され得、リングギア16に摺動可能に係合されたりリングギア16から脱着されたりされ得る、ことが理解されよう。
【0039】
[0043]ばね32が通常、
図4の閉位置で概して見ることができるようにアクチュエータ28-1の方に向かわせるようにおよびアクチュエータ28-1に接触させる形でスプラインリング26を付勢し、ここでは、ロック成形部42-1および43が係合され、その結果、リングギア12がギアネスト24に回転可能に接続される。しかし、アクチュエータ28-1がアクチュエータポケット51内に設けられ、アクチュエータ28-1が動作させられて起動されるとき、スプラインリング26-1がアクチュエータ28-1によって軸方向に駆動され得、
図3および4で見ることができるように、クラッチ30-1のロック成形部42-1および43を脱着または係合させる。アクチュエータ28-1がこのような形で起動されると、スプラインリング26-1が
図3および4の位置のいずれかまで移動し、アクチュエータ28-1の停止時にその位置に留まる。
図3の位置にある場合、リングギア12がギアネスト24から回転可能に切断され、それによりリングギア12からスプラインリング26-1を通した差動装置ギアネスト24までのトルクの伝達が止められ、それによりリングギア12がスピンを停止することが可能となる。アクチュエータ28-1が起動されると、スプラインリング26-1が
図4の閉状態の接続位置に戻る。この代替のデザインでもやはり、差動装置ハウジング14からねじれ荷重が取り除かれる。
【0040】
[0044]さらにスプラインリング26-1の運動に関して、リングギア12およびハウジング側壁14Aが、分離される反対側の表面12Aおよび14Bを本質的に画定し、それによりスプラインリング26-1の運動中にそれらの間でスプラインリング26-1の外側スプラインショルダ26B-1が摺動することが可能となる。
図3に見られるようにスプラインリング26-1がさらに左側に移動するのを可能にするために、上述のロック成形部42および上述のスプラインショルダ26Bを基準として、ロック成形部42-1の軸方向位置およびスプラインショルダ26B-1の軸方向長さが修正される。上で述べたように、この修正されたスプライン構成は、通常の閉状態の接続状態および起動時の開状態の切断状態を実現するために、
図1および2のデザインでも使用され得る。
【0041】
[0045]スプラインリング26-1を駆動するために、アクチュエータ28-1が、外側ハウジング19上で動かないように支持される駆動ユニット44-1を有する。駆動ユニット44-1が、円周方向に離間される山部56および谷部57を画定する軸方向を向く輪郭またはカムプロフィールを有するように形成される環状カムリング55に動作可能に係合されるパイロットクラッチを有する。カムリング55が駆動ユニット44-1を基準としてスプラインリング26-1と共に回転することができるが、アクチュエータ28-1の断続的な動作中に駆動ユニット44-1により着脱自在にクランプされ得、つまり円周方向において拘束され得る。スプラインリング26-1が好適には、差動装置ハウジング14内の相補的な窓を通って軸方向に突出してばね32の付勢によりカムリング55に軸方向において接触する1つまたは複数の駆動アーム49-1を有する。カムリング55がクランプされると、つまり拘束されると、駆動アーム49-1が起伏のあるカム面に沿って円周方向に摺動し、それにより、駆動アーム49-1が山部56および谷部57に従って動くとき、つまり山部56および谷部57の上で上昇するときにスプラインリング26-1が軸方向において往復動するようになる。駆動ユニット44-1が停止されると、カムリング55が再びスプラインリング26-1と共に回転することができ、駆動アーム49-1を山部56に接触させるときの
図3の開位置で、または駆動アーム49-1を谷部57に位置合わせするときの
図4の閉位置で、スプラインリング26-1を保持する。したがって、駆動ユニット44-1が起動されるごとに、カムリング55が円周方向において位置をシフトし、山部56または谷部57をスプラインリング26-1に位置合わせし、アクチュエータ28-1が停止されると、スプラインリング26-1が山部56または谷部57に付随する軸方向位置に留まる。このアクチュエータ28-1の1つの形態が、参照によりその開示の全体が本明細書に組み込まれている公告されたPCT出願WO/2018/156576A1に開示されている。
【0042】
[0046]この第2の実施形態では、切断組立体10-1の双安定の動作が実現される。
[0047]本発明を例示的に説明してきたが、使用した専門用語が限定的ではなく本質的に説明のための単語であることを意図される、ことを理解されたい。上記の教示に照らして本発明の多くの修正形態および変形形態が可能である。したがって、添付の特許請求の範囲内において本発明が具体的に説明される手法以外の手法でも実施され得ることを理解されたい。