JP6522675B2 - トルクカップリングユニット - Google Patents

Description

［関連出願の相互参照］ 本出願は、２０１３年６月１４日に出願された米国特許仮出願第６１／８３４，９４５号からの優先権を主張し、上記出願の開示内容全体を参照によりここに組み込む。

本発明は、自動車用のディファレンシャルおよび連結されたトルクカップリングユニットに関し、より具体的には、後輪駆動ディファレンシャルおよびトルクカップリングユニットに関する。

全輪駆動車は、常用の主動力伝達経路と、一時的な補助動力伝達経路とを有してよく、補助動力伝達経路は、車の加速時または牽引力の乏しい条件下において付加的な牽引力を提供する。トルクカップリングは、補助動力伝達経路において、主動力伝達経路からのトルクの流れを制限し、主動力伝達経路と補助動力伝達経路との間の速度差を可能にするために使用されてよい。補助動力伝達経路が付加的な牽引力を提供していない場合、それは回転し続け、摩擦および回転損失（オイル撹拌）を克服するのにエネルギーが失われる。そのどちらも燃費を低減させるように作用する。燃費を向上させるためには、補助動力伝達経路との接続を自動的に切って、エネルギー損失を取り除くことが望ましい。

トルクカップリングユニットが組み込まれている動力伝達経路の効率を増大し、付加的な牽引力を動力伝達経路に与えるために選択的に係合されてよいディファレンシャルおよびトルクカップリングユニットを開発することは有利であろう。

本発明によりここに提供される、トルクカップリングユニットが組み込まれた動力伝達経路の効率を増大し、付加的な牽引力を動力伝達経路に与えるために選択的に係合されてよいディファレンシャルおよびトルクカップリングユニットが驚くべきことに見出された。

１つの実施例において本発明は、ディファレンシャルアセンブリとともに使用するためのトルクカップリングユニットに向けられている。トルクカップリングユニットは、第１部材、第２部材、クラッチアセンブリ、および、クラッチアクチュエータを備える。第１部材は、ディファレンシャルアセンブリのサイドギアと駆動係合している。第２部材は、出力シャフトと駆動係合している。クラッチアセンブリは第１部分と第２部分とを有する。第１部分は第１部材と駆動係合され、第２部分は第２部材と駆動係合される。クラッチアクチュエータアセンブリは、クラッチアセンブリに隣接して配置される。クラッチアクチュエータアセンブリは、ローラーランプアセンブリ（roller and ramp assembly）を有する。クラッチアクチュエータアセンブリの一部分の回転に応答して、ローラーランプアセンブリの一部分が軸方向の態様に駆動されてクラッチアセンブリに力を加える。これにより、クラッチアセンブリの第１部分を、クラッチアセンブリの第２部分に少なくとも可変的に摩擦により係合させる。

別の実施例において本発明は、ディファレンシャルアセンブリとともに使用するためのトルクカップリングユニットに向けられている。トルクカップリングユニットは、クラッチカン（clutch can）、クラッチドラム、クラッチアセンブリ、および、クラッチアクチュエータを備える。クラッチカンは、ディファレンシャルアセンブリのサイドギアと駆動係合している。クラッチドラムは、出力シャフトと駆動係合している。クラッチアセンブリは、複数の第１プレートおよび複数の第２プレートを有し、複数の第１プレートはクラッチカンと駆動係合され、複数の第２プレートはクラッチドラムと駆動係合される。クラッチアクチュエータアセンブリは、クラッチアセンブリに隣接して配置される。クラッチアクチュエータアセンブリは、アクチュエータ、ギアセット、および、ローラーランプアセンブリを有する。ギアセットは、アクチュエータおよびローラーランプアセンブリと駆動係合している。アクチュエータの一部分の回転に応答して、ローラーランプアセンブリの一部分が軸方向の態様に駆動されてクラッチアセンブリに力を加える。これにより、複数の第１プレートを、複数の第２プレートに少なくとも可変的に摩擦により係合させる。

さらに別の実施例において本発明は、ディファレンシャルアセンブリとともに使用するためのトルクカップリングユニットに向けられている。トルクカップリングユニットは、クラッチカン、クラッチドラム、クラッチアセンブリ、クラッチアクチュエータ、第１ベアリング、および、第２ベアリングを備える。クラッチカンは、ディファレンシャルアセンブリのサイドギアと駆動係合している。クラッチドラムは、出力シャフトと駆動係合している。クラッチアセンブリは、複数の第１プレートおよび複数の第２プレートを有し、複数の第１プレートはクラッチカンと駆動係合され、複数の第２プレートはクラッチドラムと駆動係合される。クラッチアクチュエータアセンブリは、クラッチアセンブリに隣接して配置される。クラッチアクチュエータアセンブリは、アクチュエータ、ギアセット、および、ローラーランプアセンブリを有する。ギアセットは、アクチュエータおよびローラーランプアセンブリと駆動係合している。第１ベアリングは、クラッチカンとクラッチドラムとの間に配置される。第２ベアリングは、クラッチアセンブリとローラーランプアセンブリとの間に配置される。アクチュエータの一部分の回転に応答して、ローラーランプアセンブリとクラッチアセンブリとの間の相対的な回転を可能としながら、ローラーランプアセンブリの一部分が軸方向の態様に駆動されて、第２ベアリングを介してクラッチアセンブリに力を加える。これにより、複数の第１プレートを、複数の第２プレートに少なくとも可変的に摩擦により係合させる。

添付の図面を考慮して読めば、好ましい実施例の以下の詳細な記載から、本発明の様々な側面が当該分野の当業者にとって明らかとなるであろう。

ディファレンシャルおよびトルクカップリングユニットの１つの実施例の概略図である。

ディファレンシャルおよびトルクカップリングユニットの別の実施例の概略図である。

ディファレンシャルおよびトルクカップリングユニットのさらに別の実施例の概略図である。

発明は、そうでないと明示的に特定されている場合を除き、様々な代替的な方向性およびステップの連続を仮定してよいことが理解されるべきである。添付の図面に示され、以下の明細書にて記載される特定のデバイスおよびプロセスは、本発明における発明の概念の単なる例示的な実施例にすぎないこともまた理解されるべきである。従って、開示される実施例に関連した特定の大きさ、方向、方向性、または、その他の物理的な特性は、そうでないと明示的に述べられていない限り、限定であるとみなされるべきではない。

図１は、ディファレンシャル１０およびトルクカップリングユニット１２を示す。ディファレンシャル１０はピニオンシャフト１４と駆動係合している。ピニオンシャフト１４は、複数のベアリング１６中に回転可能に取り付けられ、これに限定するものではないが、内燃エンジンのような回転動力源に駆動係合される。ディファレンシャル１０およびトルクカップリングユニット１２は、それぞれ第１出力シャフト１８および中間シャフト２０に駆動係合される。

ピニオンシャフト１４は、これに取り付けられ、ピニオンシャフト１４とともに回転するピニオンギア２２を含む。ピニオンギア２２は、ディファレンシャル１０のリングギア２４とかみ合わされる。ピニオンギア２２は複数の歯（不図示）の第１の組を有し、リングギア２４は複数の歯（不図示）の第２の組を有する。複数の歯の２つの組は互いに対して相補的であり、互いにかみ合わされて、ピニオンギア２２からリングギア２４へと回転駆動を与える。

ディファレンシャル１０は、リングギア２４、ディファレンシャルケース２６、一組のピニオンギア２８、および、一組のサイドギア３０、３２を含む。リングギア２４はディファレンシャルケース２６と駆動係合される。さらに、リングギア２４は、ディファレンシャルケース２６と一体的に形成されてよいことが理解される。あるいは、複数の締結具によってそこに固定されてよい。リングギア２４とディファレンシャルケース２６との接続により、ピニオンギア２２によってリングギア２４が駆動された場合に、ディファレンシャルケース２６の回転をもたらすことが認識されるであろう。

ディファレンシャルケース２６は、一組のディファレンシャルピニオンギア２８を収容する。ディファレンシャルピニオンギア２８は、ディファレンシャルケース２６に固定されたスパイダーシャフト３４に回転可能に支持される。より具体的には、一組のディファレンシャルピニオンギア２８は、互いに対向するようにスパイダーシャフト３４に配置される。しかしながら、一組のディファレンシャルピニオンギア２８は、その他の配置を取ってもよいことが理解される。複数のディファレンシャルピニオンギア２８は、一組のサイドギア３０、３２を係合させる。一組のサイドギア３０、３２は、シャフト１８、２０の軸と一致する軸の周りに回転するように構成された第１サイドギア３０および第２サイドギア３２を備える。ディファレンシャルケース２６は、ディファレンシャルハウジング３６（部分的に図示）内で回転するように取り付けられる。ディファレンシャルケース２６は、ディファレンシャルハウジング３６内での回転を容易にするために、複数のベアリング３８に取り付けられる。

第１出力シャフト１８および中間シャフト２０は、それぞれ第１サイドギア３０および第２サイドギア３２から延びるように図１に示される。中間シャフト２０は、第１端部４０および第２端部４２を有する。第１端部４０は、外面（不図示）上に、第１サイドギア３０の中央開口（不図示）内に適合する一組のスプライン（不図示）を有する。中央開口は、相補的な複数の内歯スプライン（不図示）によって規定される。こうして第１出力シャフト１８は、第１サイドギア３０とともに回転する。中間シャフト２０は、ディファレンシャルハウジング３６内で回転するように、従来のベアリングまたはローラーベアリングであってよい複数のベアリング４４に取り付けられる。

中間シャフト２０の第２端部４２は、クラッチカン４８に接続される。従って、クラッチカン４８は、中間シャフト２０とともに回転する。クラッチカン４８と中間シャフト２０とは、互いに一体的に形成された単一物であってよく、あるいは別々に形成されてもよい。別々に形成される場合は、中間シャフト２０は、複数の締結具、スプライン、または同様なものによってクラッチカン４８に接続されてよい。

示されている実施例においては、クラッチカン４８は中空で円筒形状の部材である。クラッチカン４８の外面５０は、そこに固定される複数の第１クラッチプレート５２をそこに配置させる。複数の第１クラッチプレート５２は、クラッチカン４８に取り付けられ、動作中にそこから離れることができない。しかし、複数の第１クラッチプレート５２は、クラッチカン４８の外面５０に沿って軸方向に動くことは可能とされている。

クラッチカン４８の内部５４は、第２出力シャフト５６およびクラッチドラム５８の一部分を収容する。クラッチドラム５８の少なくとも一部分は、クラッチカン４８内において回転するように、少なくとも１つのクラッチカンベアリング５９に取り付けられる。より具体的には、クラッチカンベアリング５９は、クラッチカン４８の内側面６０とクラッチドラム５８の内部面６２との間に配置される。クラッチドラム５８は、クラッチカンベアリング５９から外に配置される第２ベアリング６４にも取り付けられる。クラッチカンベアリング５９および第２ベアリング６４は、クラッチドラム５８の回転を容易にする。第２出力シャフト５６は、外面（不図示）上に、クラッチドラム５８の中央開口（不図示）内に適合する一組のスプライン（不図示）を有する。中央開口は、相補的な複数の内歯スプライン（不図示）によって規定される。従って第２出力シャフト５６はクラッチドラム５８とともに回転する。

クラッチドラム５８は、中空で円筒形状の部材である。クラッチドラム５８は、上記のように、第２出力シャフト５６と駆動係合される。クラッチドラム５８は、クラッチドラム５８の内側面６８に配置される、複数の第２クラッチプレート６６を収容する。複数の第２クラッチプレート６６は内側面６８に固定される。複数の第２クラッチプレート６６は、内側面６８に取り付けられ、動作中にそこから離れない。しかし、複数の第２クラッチプレート６６は、内側面６８に沿って軸方向に動くことは可能とされている。複数の第２クラッチプレート６６は、複数の第１クラッチプレート５２と交互に配置される。交互に配置された複数のクラッチプレート５２、６６が一緒になってクラッチパック７０を形成する。

クラッチアクチュエータアセンブリ７６は、クラッチパック７０に隣接して配置される。クラッチアクチュエータアセンブリ７６は、アクチュエータ７８、ギアセット８０、および、ローラーランプアセンブリ８２を備える。アクチュエータ７８はギアセット８０と駆動係合しており、ギアセット８０はローラーランプアセンブリ８２と駆動係合している。

アクチュエータ７８は、小型で容易に制御可能なので、可逆電動モータのようなものであってよい。油圧式または空圧式のように、その他任意の適切なタイプのアクチュエータが使用されてよく、これらも発明の範囲内に入ることが認識されるであろう。

アクチュエータ７８は、一組の減速ギアであってよいギアセット８０を駆動する。記載される実施例においては、アクチュエータ７８の第１ギア８４が、ギアセット８０の第２ギア８６を駆動する。第２ギア８６は、ギアセット８０の第３ギア８８を駆動する。複数のギア８４、８６、８８により、アクチュエータ７８と第３ギア８８との間において所望されるトルクおよび速度の低減を実現する。示される以外のその他のギアの数および方向性が可能であり、様々な速度およびトルクをもたらす。

第３ギア８８は、ローラーランプアセンブリ８２の作動リング９０と駆動係合している。より具体的には、作動リング９０は、第３ギア８８上の複数の歯と係合する一組の歯（不図示）を、半径方向の外面に有する。作動リング９０の複数の歯は、作動リング９０の周りに円周方向に延びている。作動リング９０の複数の歯は、作動リング９０の周囲全体を覆うのでもよいし、あるいは周囲の一部分を覆うのでもよい。第３ギア８８の回転が、作動リング９０の複数の歯を回転させるので作動リング９０を回転させる。

ローラーランプアセンブリ８２はまた、プレッシャープレート９２および複数のローラー９４を備える。複数のローラー９４は、プレッシャープレート９２と作動リング９０との間に配置される。あるいは、作動リングおよびプレッシャープレートの反対側に備えられた共働するカム面を含むカムディスクアクチュエータ（不図示）が、ローラーランプアセンブリ８２の代わりに使用されてもよい。

プレッシャープレート９２は、クラッチパック７０に荷重を与えるために第１軸スラストベアリング９６に軸方向の力を加える。プレッシャープレート９２は、第１軸スラストベアリング９６に隣接して回転不可能に取り付けられるが、軸方向に動くことができる。プレッシャープレート９２の環状の半径方向面９８は、作動リング９０に面しており、軸方向の深さが変化し周方向に延びる一組の溝（不図示）を有するように形成される。周方向に延びる一組の溝は、作動リング９０の対向する環状面１００上の複数の相補的な溝（不図示）に面する。対向する環状面１００における周方向に延びる一組の溝の深さは、環状の半径方向面９８における周方向に延びる一組の溝から、円周の反対方向に変化する。第２軸スラストベアリング１０２が作動リング９０に隣接して取り付けられ、ローラーランプアセンブリ８２が係合された場合に、作動リング９０が回転することを可能とさせる。

複数のローラー９４は複数の球体または複数の細長いローラーの一方である。複数のローラー９４の数は、対向する環状面１００および環状の半径方向面９８のそれぞれに形成される周方向に延びる複数の溝の数に対応する。複数のローラー９４は、プレッシャープレート９２と作動リング９０との間において、周方向に延びる複数の溝のそれぞれの対に１つ配置される。

アクチュエータ７８が作動リング９０を移動させて、プレッシャープレート９２に対して角度を持たせると、プレッシャープレート９２は軸方向に駆動されることが理解される。その結果、プレッシャープレート９２は、クラッチパック７０に摩擦による荷重を与える。プレッシャープレート９２の軸方向の動きは、第１軸スラストベアリング９６を介してクラッチパック７０に伝達される。第１軸スラストベアリング９６は、プレッシャープレート９２とクラッチパック７０との間に設けられて、相対的な回転を可能にさせ、それらの間の摩擦を低減する。

複数のクラッチプレート５２、６６間の粘性抵抗トルクを最小限にするべく、複数の第２クラッチプレート６６が等間隔になることを確実にするために、複数の第２クラッチプレート６６のそれぞれの間に複数の波状バネ（不図示）が配置されてよい。複数の波状バネはまた、複数の軸スラストベアリング１００、１０２、および、ローラーランプアセンブリ８２の配置を確実にするための予圧を生じる。ローラーランプアセンブリ８２の作動に応じた複数のクラッチプレート５２、６６の圧縮により、複数のクラッチプレート５２、６６が一緒に回転させられる。クラッチパック７０を介してクラッチカン４８をクラッチドラム５８へ接続することにより、第２出力シャフト５６を回転させ、そこへ駆動を供給し、且つこれにより、第２出力シャフト５６と駆動係合している接続された車輪（不図示）へ駆動を供給する。

さらに、ベアリング１０４が、作動リング９０とハウジング１０６との間に配置される。ハウジング１０６は固定され、ローラーランプアセンブリ８２を部分的に包囲する。第２軸スラストベアリング１０２に加えてベアリング１０４により、ハウジング１０６に対して作動リング９０が回転することを可能とさせる。

アクチュエータ７８、よって、ディファレンシャル１０およびトルクカップリングユニット１２の動作は、電子制御ユニット１０８（概略的に示されている）によって制御される。これに限定されるものではないが、車輪速度のような少なくとも１つの車両パラメータに従った複数の条件の評価に基づいて、電子制御ユニット１０８はアクチュエータ７８を用いてローラーランプアセンブリ８２をある程度係合するように配置し、クラッチパック７０を介して中間シャフト２０から第２出力シャフト５６への可変的なトルク伝達を生じさせる。従ってディファレンシャル１０にはリミテッドスリップ機能が備えられる。アクチュエータ７８が作動されていない場合、ディファレンシャル１０は、リミテッドスリップ機能の無いオープンモードで動作する。オープンモードにおいては、ピニオンシャフト１４が駆動解放され、トルクはディファレンシャル１０を介して複数の出力シャフト１８、５６へと分配されない。

図２は、発明の他の実施例に従ったトルクカップリングユニット２１２を示す。図２に示される実施例は、図１に示されるトルクカップリングユニット１２と同様な複数の構成要素を含む。トルクカップリングユニット２１２における類似した構造的機構は、以下に記載する機構を除いて、同じ参照番号およびプライム符号（'）のシンボルを含む。

図２に示されるトルクカップリングユニット２１２の実施例は、図１に示されるクラッチアクチュエータアセンブリ７６と同様に動作されるクラッチアクチュエータアセンブリ２１４を使用することを除いて、トルクカップリングユニット１２と同様である。

クラッチアクチュエータアセンブリ２１４は、クラッチパック７０'に隣接して配置される。クラッチアクチュエータアセンブリ２１４は、アクチュエータ２１６、ギアセット２１８、および、ローラーランプアセンブリ２２０を備える。アクチュエータ２１６はギアセット２１８と駆動係合しており、ギアセット２１８はローラーランプアセンブリ２２０と駆動係合している。

アクチュエータ２１６は、小型で容易に制御可能なので、可逆電動モータのようなものであってよい。油圧式または空圧式のように、その他任意の適切なタイプのアクチュエータが使用されてよく、これらも発明の範囲内に入ることが認識されるであろう。

アクチュエータ２１６は、一組の減速ギアであってよいギアセット２１８を駆動する。記載される実施例においては、アクチュエータ２１６の第１ギア２２２が、ギアセット２１８の第２ギア２２４を駆動する。第２ギア２２４は、ギアセット２１８の第３ギア２２６を駆動する。複数のギア２２２、２２４、２２６により、アクチュエータ２１６と第３ギア２２６との間において所望されるトルクおよび速度の低減を実現する。示される以外のその他のギアの数および方向性が可能であり、様々な速度およびトルクをもたらす。

第３ギア２２６は、ローラーランプアセンブリ２２０の作動リング２２８と駆動係合している。より具体的には、作動リング２２８は、第３ギア２２６上の複数の歯と係合する一組の歯（不図示）を、半径方向の外面に有する。作動リング２２８の複数の歯は、作動リング２２８の周りに円周方向に延びている。作動リング２２８の複数の歯は、作動リング２２８の周囲全体を覆うのでもよいし、あるいは周囲の一部分を覆うのでもよい。第３ギア２２６の回転が、作動リング２２８の複数の歯を回転させるので作動リング２２８を回転させる。

ローラーランプアセンブリ２２０はまた、プレッシャープレート２３０および複数のローラー２３２を備える。複数のローラー２３２は、プレッシャープレート２３０と作動リング２２８との間に配置される。あるいは、作動リングおよびプレッシャープレートの反対側に備えられた共働するカム面を含むカムディスクアクチュエータ（不図示）が、ローラーランプアセンブリ２２０の代わりに使用されてもよい。

プレッシャープレート２３０は、クラッチパック７０'に荷重を与えるために作動リング２２８によって第１軸スラストベアリング２３４に加えられる軸方向の力に抵抗する。プレッシャープレート２３０は回転不可能に取り付けられ、作動リング２２８から離間される。プレッシャープレート２３０は、トルクカップリングユニット２１２と連結されたハウジング（不図示）の一部分を形成してよい。プレッシャープレート２３０の環状の半径方向面２３６は、作動リング２２８に面しており、軸方向の深さが変化し周方向に延びる一組の溝（不図示）を有するように形成される。周方向に延びる一組の溝は、作動リング２２８の対向する環状面２３８上の複数の相補的な溝（不図示）に面する。対向する環状面２３８における周方向に延びる一組の溝の深さは、環状の半径方向面２３６における周方向に延びる一組の溝から、円周の反対方向に変化する。作動リング２２８に隣接して取り付けられる第１軸スラストベアリング２３４は、ローラーランプアセンブリ２２０が係合された場合に、作動リング２２８が回転することを可能とさせる。

複数のローラー２３２は複数の球体または複数の細長いローラーの一方である。複数のローラー２３２の数は、対向する環状面２３８および環状の半径方向面２３６のそれぞれに形成される周方向に延びる複数の溝の数に対応する。複数のローラー２３２は、プレッシャープレート２３０と作動リング２２８との間において、周方向に延びる複数の溝のそれぞれの対に１つ配置される。

アクチュエータ２１６が作動リング２２８を移動させて、プレッシャープレート２３０に対して角度を持たせると、作動リング２２８は軸方向に駆動されることが理解される。その結果、作動リング２２８は、クラッチパック７０'に摩擦による荷重を与える。作動リング２２８の軸方向の動きは、第１軸スラストベアリング２３４を介してクラッチパック７０'に伝達される。第１軸スラストベアリング２３４は、作動リング２２８とクラッチパック７０'との間に設けられて、相対的な回転を可能にさせ、それらの間の摩擦を低減する。

さらに、ベアリング２４０が、作動リング２２８とプレッシャープレート２３０との間に配置される。第１軸スラストベアリング２３４に加えてベアリング２４０により、プレッシャープレート２３０に対して作動リング２２８が回転することを可能とさせる。

アクチュエータ２１６、よって、ディファレンシャル１０'およびトルクカップリングユニット２１２の動作は、電子制御ユニット１０８'（概略的に示されている）によって制御される。これに限定されるものではないが、車輪速度のような少なくとも１つの車両パラメータに従った複数の条件の評価に基づいて、電子制御ユニット１０８'はアクチュエータ２１６を用いてローラーランプアセンブリ２２０をある程度係合するように配置し、クラッチパック７０'を介して中間シャフト２０'から第２出力シャフト５６'への可変的なトルク伝達を生じさせる。従ってディファレンシャル１０'にはリミテッドスリップ機能が備えられる。アクチュエータ２１６が作動されていない場合、ディファレンシャル１０'は、リミテッドスリップ機能の無いオープンモードで動作する。オープンモードにおいては、ピニオンシャフト１４'が駆動解放され、トルクはディファレンシャル１０'を介して複数の出力シャフト１８'、５６'へと分配されない。

図１と比較した上記の記載に基づくと、図２に示される発明の実施例においては、ベアリングが取り除かれていることが理解される。ベアリングを取り除くことによって、回転部品の数が低減されるので、燃費が改善する。また、ベアリングを取り除くことによって組立のコストも低減される。

図３は、発明の他の実施例に従ったトルクカップリングユニット３１２を示す。図３に示される実施例は、図１に示されるトルクカップリングユニット１２と同様な複数の構成要素を含む。トルクカップリングユニット３１２における類似した構造的機構は、以下に記載する機構を除いて、同じ参照番号およびダブルプライム符号（"）のシンボルを含む。

図３は、ディファレンシャル１０"およびトルクカップリングユニット３１２を示す。ディファレンシャル１０"はピニオンシャフト１４"と駆動係合している。ピニオンシャフト１４"は、複数のベアリング１６"中に回転可能に取り付けられ、これに限定するものではないが、内燃エンジンのような回転動力源に駆動係合される。ディファレンシャル１０"およびトルクカップリングユニット３１２は、それぞれ第１出力シャフト１８"および中間シャフト３１４に駆動係合される。

ディファレンシャルケース２６"は、一組のディファレンシャルピニオンギア２８"を収容する。ディファレンシャルピニオンギア２８"は、ディファレンシャルケース２６"に固定されたスパイダーシャフト３４"に回転可能に支持される。より具体的には、一組のディファレンシャルピニオンギア２８"は、互いに対向するようにスパイダーシャフト３４"に配置される。しかしながら、一組のディファレンシャルピニオンギア２８"は、その他の配置を取ってもよいことが理解される。複数のディファレンシャルピニオンギア２８"は、一組のサイドギア３０"、３２"を係合させる。一組のサイドギア３０"、３２"は、シャフト１８"、３１４の軸と一致する軸の周りに回転するように構成された第１サイドギア３０"および第２サイドギア３２"を備える。ディファレンシャルケース２６"は、ディファレンシャルハウジング３６"（部分的に図示）内で回転するように取り付けられる。ディファレンシャルケース２６"は、ディファレンシャルハウジング３６"内での回転を容易にするために、複数のベアリング３８"に取り付けられる。

第１出力シャフト１８"および中間シャフト３１４は、それぞれ第１サイドギア３０"および第２サイドギア３２"から延びるように図３に示されている。中間シャフト３１４は、第１端部３１６および第２端部３１８を有する。第１端部３１６は、外面（不図示）上に、第１サイドギア３０"の中央開口（不図示）内に適合する一組のスプライン（不図示）を有する。中央開口は、相補的な複数の内歯スプライン（不図示）によって規定される。こうして第１出力シャフト１８"は、第１サイドギア３０"とともに回転する。中間シャフト３１４は、ディファレンシャルハウジング３６"内で回転するように、従来のまたはローラーベアリングであってよい複数のベアリング４４"に取り付けられる。

中間シャフト３１４の第２端部３１８は、クラッチドラム３２０に接続される。従って、クラッチドラム３２０は、中間シャフト３１４とともに回転する。クラッチドラム３２０と中間シャフト３１４とは、互いに一体的に形成された単一物であってよく、あるいは別々に形成されてもよい。別々に形成される場合は、中間シャフト３１４は、複数の締結具、スプライン、または同様なものによってクラッチドラム３２０に接続されてよい。

クラッチドラム３２０は、クラッチドラム３２０の内側面３２４に配置される、複数の第１クラッチプレート３２２を収容する。複数の第１クラッチプレート３２２は内側面３２４に固定される。複数の第１クラッチプレート３２２は、内側面３２４に取り付けられ、動作中にそこから離れない。しかし、複数の第１クラッチプレート３２２は、内側面３２４に沿って軸方向に動くことは可能とされている。複数の第１クラッチプレート３２２は、クラッチカン３３０に固定された複数の第２クラッチプレート３２６と交互に配置される。交互に配置された複数のクラッチプレート３２２、３２６が一緒になってクラッチパック３２８を形成する。クラッチドラム３２０内の支持部３３２が、軸方向の態様で延び、第２出力シャフトベアリング３３４を受ける。

第１軸スラストベアリング３３６は、ハウジング（不図示）の一部分とクラッチドラム３２０との間に設けられて、相対的な回転を可能にさせ、それらの間の摩擦を低減する。ハウジングは、ディファレンシャルハウジング３６"または固定された他のハウジングの一部分であってよい。

クラッチカン３３０は中空で円筒形状の部材であり、少なくとも部分的にクラッチドラム３２０内に配置される。クラッチカン３３０の外面３３８には、複数の第２クラッチプレート３２６が配置され、固定される。複数の第２クラッチプレート３２６は、クラッチカン３３０に取り付けられ、動作中にそこから離れることができない。しかし、複数の第２クラッチプレート３２６は、クラッチカン３３０の外面３３８に沿って軸方向に動くことは可能とされている。

クラッチカン３３０の内部３４０は、第２出力シャフト３４２を収容する。第２出力シャフト３４２は、クラッチカン３３０内において回転するように、第２出力シャフトベアリング３３４に取り付けられる。より具体的には、第２出力シャフトベアリング３３４は、支持部３３２の内側面３４４と第２出力シャフト３４２の外面３４６との間に配置される。第２出力シャフト３４２は、第２出力シャフトベアリング３３４から外に配置される第２ベアリング３４８にも取り付けられる。第２出力シャフトベアリング３３４および第２ベアリング３４８は、第２出力シャフト３４２およびクラッチカン３３０の回転を容易にする。第２出力シャフト３４２は、外面（不図示）上に、クラッチカン３３０の中央開口（不図示）内に適合する一組のスプライン（不図示）を有する。中央開口は、相補的な複数の内歯スプライン（不図示）によって規定される。従って第２出力シャフト３４２はクラッチカン３３０とともに回転する。

クラッチアクチュエータアセンブリ３５０は、クラッチパック３２８に隣接して配置される。クラッチアクチュエータアセンブリ３５０は、アクチュエータ３５２、ギアセット３５４、および、ローラーランプアセンブリ３５６を備える。アクチュエータ３５２はギアセット３５４と駆動係合しており、ギアセット３５４はローラーランプアセンブリ３５６と駆動係合している。

アクチュエータ３５２は、小型で容易に制御可能なので、可逆電動モータのようなものであってよい。油圧式または空圧式のように、その他任意の適切なタイプのアクチュエータが使用されてよく、これらも発明の範囲内に入ることが認識されるであろう。

アクチュエータ３５２は、一組の減速ギアであってよいギアセット３５４を駆動する。記載される実施例においては、アクチュエータ３５２の第１ギア３５８が、ギアセット３５４の第２ギア３６０を駆動する。第２ギア３６０は、ギアセット３５４の第３ギア３６２を駆動する。複数のギア３５８、３６０、３６２により、アクチュエータ３５２と第３ギア３６２との間において所望されるトルクおよび速度の低減を実現する。示される以外のその他のギアの数および方向性が可能であり、様々な速度およびトルクをもたらす。

第３ギア３６２は、ローラーランプアセンブリ３５６の作動リング３６４と駆動係合している。より具体的には、作動リング３６４は、第３ギア３６２上の複数の歯と係合する一組の歯（不図示）を、半径方向の外面に有する。作動リング３６４の複数の歯は、作動リング３６４の周りに円周方向に延びている。作動リング３６４の複数の歯は、作動リング３６４の周囲全体を覆うのでもよいし、あるいは周囲の一部分を覆うのでもよい。第３ギア３６２の回転が、作動リング３６４の複数の歯を回転させるので作動リング３６４を回転させる。

ローラーランプアセンブリ３５６はまた、プレッシャープレート３６６および複数のローラー３６８を備える。複数のローラー３６８は、プレッシャープレート３６６と作動リング３６４との間に配置される。あるいは、作動リングおよびプレッシャープレートの反対側に備えられた共働するカム面を含むカムディスクアクチュエータ（不図示）が、ローラーランプアセンブリ３５６の代わりに使用されてもよい。

プレッシャープレート３６６は、クラッチパック７０"に荷重を与えるために作動リング３６４によって第２軸スラストベアリング３７０に加えられる軸方向の力に抵抗する。プレッシャープレート３６６は回転不可能に取り付けられ、作動リング３６４から離間される。プレッシャープレート３６６は、トルクカップリングユニット３１２と連結されたハウジング（不図示）の一部分を形成してよい。プレッシャープレート３６６の環状の半径方向面３７２は、作動リング３６４に面しており、軸方向の深さが変化し周方向に延びる一組の溝（不図示）を有するように形成される。周方向に延びる一組の溝は、作動リング３６４の対向する環状面３７４上の複数の相補的な溝（不図示）に面する。対向する環状面３７４における周方向に延びる一組の溝の深さは、環状の半径方向面３７２における周方向に延びる一組の溝から、円周の反対方向に変化する。作動リング３６４に隣接して取り付けられる第２軸スラストベアリング３７０は、ローラーランプアセンブリ３５６が係合された場合に、作動リング３６４が回転することを可能とさせる。

複数のローラー３６８は複数の球体または複数の細長いローラーの一方である。複数のローラー３６８の数は、対向する環状面３７４および環状の半径方向面３７２のそれぞれに形成される周方向に延びる複数の溝の数に対応する。複数のローラー３６８は、プレッシャープレート３６６と作動リング３６４との間において、周方向に延びる複数の溝のそれぞれの対に１つ配置される。

アクチュエータ３５２が作動リング３６４を移動させて、プレッシャープレート３６６に対して角度を持たせると、作動リング３６４は軸方向に駆動されることが理解される。その結果、作動リング３６４は、クラッチパック７０"に摩擦による荷重を与える。作動リング３６４の軸方向の動きは、第２軸スラストベアリング３７０を介してクラッチパック７０"に伝達される。第２軸スラストベアリング３７０は、作動リング３６４とクラッチパック７０"との間に設けられて、相対的な回転を可能にさせ、それらの間の摩擦を低減する。

さらに、ベアリング３７６が、作動リング３６４とプレッシャープレート３６６との間に配置される。第２軸スラストベアリング３７０に加えてベアリング３７６により、プレッシャープレート３６６に対して作動リング３６４が回転することを可能とさせる。

アクチュエータ３５２、よって、ディファレンシャル１０"およびトルクカップリングユニット３１２の動作は、電子制御ユニット１０８"（概略的に示されている）によって制御される。これに限定されるものではないが、車輪速度のような少なくとも１つの車両パラメータに従った複数の条件の評価に基づいて、電子制御ユニット１０８"はアクチュエータ３５２を用いてローラーランプアセンブリ３５６をある程度係合するように配置し、クラッチパック７０"を介して中間シャフト３１４から第２出力シャフト３４２への可変的なトルク伝達を生じさせる。従ってディファレンシャル１０"にはリミテッドスリップ機能が備えられる。アクチュエータ３５２が作動されていない場合、ディファレンシャル１０"は、リミテッドスリップ機能の無いオープンモードで動作する。オープンモードにおいては、ピニオンシャフト１４"が駆動解放され、トルクはディファレンシャル１０"を介して複数の出力シャフト１８"、３４２へと分配されない。

複数のクラッチプレート３２２、３２６間の粘性抵抗トルクを最小限にするべく、複数の第１クラッチプレート３２２が等間隔になることを確実にするために、複数の第１クラッチプレート３２２のそれぞれの間に複数の波状バネ（不図示）が配置されてよい。複数の波状バネはまた、複数の軸スラストベアリング３３６、３７０、および、ローラーランプアセンブリ３５６の配置を確実にするための予圧を生じる。ローラーランプアセンブリ３５６の作動に応じた複数のクラッチプレート３２２、３２６の圧縮により、複数のクラッチプレート３２２、３２６が一緒に回転させられる。クラッチパック３２８を介してクラッチドラム３２０をクラッチカン３３０へ接続することにより、第２出力シャフト３４２を回転させ、そこへ駆動を供給し、且つこれにより、第２出力シャフト３４２と駆動係合している接続された車輪（不図示）へ駆動を供給する。

図１と比較した上記の記載に基づくと、図３に示される発明の実施例においては、ベアリングが取り除かれていることが理解される。ベアリングを取り除くことによって、回転部品の数が低減されるので、燃費が改善するまた、ベアリングを取り除くことによって組立のコストも低減される。

特許法の規定に従って、その好ましい実施例を表すと考えられるように本発明を記載してきた。しかしながら、発明は、その範囲または精神から逸脱することなく、具体的に示され、記載されたものとは別なように実施され得ることに留意されるべきである。
［項目１］
ディファレンシャルアセンブリとともに使用するためのトルクカップリングユニットであって、
前記ディファレンシャルアセンブリのサイドギアと駆動係合している第１部材と、
出力シャフトと駆動係合している第２部材と、
前記第１部材と駆動係合される第１部分、および、前記第２部材と駆動係合される第２部分を有するクラッチアセンブリと、
前記クラッチアセンブリに隣接して配置され、ローラーランプアセンブリを有するクラッチアクチュエータアセンブリと、
を備え、
前記クラッチアクチュエータアセンブリの一部分の回転に応答して、前記ローラーランプアセンブリの一部分が軸方向に駆動されて前記クラッチアセンブリに力を加え、前記クラッチアセンブリの前記第１部分を前記クラッチアセンブリの前記第２部分に少なくとも可変的に摩擦により係合させるトルクカップリングユニット。
［項目２］
前記第１部材はクラッチカンを有し、前記第２部材はクラッチドラムであり、前記クラッチカンは少なくとも部分的に前記クラッチドラム内に配置される項目１に記載のトルクカップリングユニット。
［項目３］
前記クラッチカンと前記クラッチドラムとの間に配置される第１ベアリングをさらに備える項目２に記載のトルクカップリングユニット。
［項目４］
前記クラッチドラムに隣接して配置される第２ベアリングをさらに備え、前記第２ベアリングは前記クラッチドラムを回転可能に支持する項目２または項目３に記載のトルクカップリングユニット。
［項目５］
前記クラッチアセンブリと前記ローラーランプアセンブリとの間に配置される第３ベアリングをさらに備え、前記第３ベアリングは、前記ローラーランプアセンブリと前記クラッチアセンブリとの間の相対的な回転を可能としながら、前記ローラーランプアセンブリから前記クラッチアセンブリへの力の伝達を促進する項目２から項目４のいずれか１項に記載のトルクカップリングユニット。
［項目６］
前記ローラーランプアセンブリから半径方向内側に向かって配置される第４ベアリングをさらに備え、前記第４ベアリングは、前記ローラーランプアセンブリを回転可能に支持する項目２から項目５のいずれか１項に記載のトルクカップリングユニット。
［項目７］
前記第４ベアリングおよび前記クラッチアクチュエータアセンブリは、前記出力シャフトから半径方向に配列される項目６に記載のトルクカップリングユニット。
［項目８］
前記クラッチアクチュエータアセンブリは、アクチュエータおよびギアセットをさらに有し、前記ギアセットは、前記アクチュエータおよび前記ローラーランプアセンブリと駆動係合している項目１から項目７のいずれか１項に記載のトルクカップリングユニット。
［項目９］
前記ギアセットは、前記アクチュエータと前記ローラーランプアセンブリとの間の速度を低減させる項目８に記載のトルクカップリングユニット。
［項目１０］
前記ローラーランプアセンブリは、作動リング、プレッシャープレート、および、複数のローラーを有し、
前記作動リングは、第１ベアリングに対して配置され、前記ギアセットを介して前記アクチュエータに駆動係合し、
前記プレッシャープレートは、第２ベアリングに対して回転不可能に配置され、
前記複数のローラーは、前記作動リングと前記プレッシャープレートとの間に配置される項目８または項目９に記載のトルクカップリングユニット。
［項目１１］
前記ローラーランプアセンブリは、作動リング、プレッシャープレート、および、複数のローラーを有し、
前記作動リングは、第１ベアリングに対して配置され、前記ギアセットを介して前記アクチュエータに駆動係合し、
前記プレッシャープレートは、前記トルクカップリングユニットのハウジングに対して回転不可能に配置され、
前記複数のローラーは、前記作動リングと前記プレッシャープレートとの間に配置される項目８または項目９に記載のトルクカップリングユニット。
［項目１２］
前記出力シャフトは、少なくとも部分的に、前記クラッチドラムおよび前記クラッチカン内に配置される項目２から項目７のいずれか１項に記載のトルクカップリングユニット。
［項目１３］
前記第１部材は、前記サイドギアおよび前記クラッチカンと駆動係合している中間シャフトをさらに有し、前記中間シャフトは、ディファレンシャルハウジング内において回転するように取り付けられる項目２から項目７および項目１２のいずれか１項に記載のトルクカップリングユニット。
［項目１４］
前記クラッチカンは、前記出力シャフトを支持するための支持部においてベアリングを受ける項目２から項目７および項目１２から項目１３のいずれか１項に記載のトルクカップリングユニット。
［項目１５］
ディファレンシャルアセンブリとともに使用するためのトルクカップリングユニットであって、
前記ディファレンシャルアセンブリのサイドギアと駆動係合しているクラッチカンと、
出力シャフトと駆動係合しているクラッチドラムと、
前記クラッチカンと駆動係合される複数の第１プレート、および、前記クラッチドラムと駆動係合される複数の第２プレートを有するクラッチアセンブリと、
前記クラッチアセンブリに隣接して配置され、アクチュエータ、ギアセット、およびローラーランプアセンブリを有するクラッチアクチュエータアセンブリと、
を備え、
前記ギアセットは、前記アクチュエータおよび前記ローラーランプアセンブリと駆動係合しており、
前記アクチュエータの一部分の回転に応答して、前記ローラーランプアセンブリの一部分が軸方向に駆動されて前記クラッチアセンブリに力を加え、前記複数の第１プレートを前記複数の第２プレートに少なくとも可変的に摩擦により係合させるトルクカップリングユニット。
［項目１６］
前記クラッチカンと前記クラッチドラムとの間に配置される第１ベアリングをさらに備える項目１５に記載のトルクカップリングユニット。
［項目１７］
第４ベアリングおよび前記クラッチアクチュエータアセンブリは、前記出力シャフトから半径方向に配列される項目１５または項目１６に記載のトルクカップリングユニット。
［項目１８］
前記出力シャフトは、少なくとも部分的に、前記クラッチドラムおよび前記クラッチカン内に配置される項目１５から項目１７のいずれか１項に記載のトルクカップリングユニット。
［項目１９］
前記クラッチカンは、前記出力シャフトを支持するための支持部においてベアリングを受ける項目１５から項目１８のいずれか１項に記載のトルクカップリングユニット。
［項目２０］
ディファレンシャルアセンブリとともに使用するためのトルクカップリングユニットであって、
前記ディファレンシャルアセンブリのサイドギアと駆動係合しているクラッチカンと、
出力シャフトと駆動係合しているクラッチドラムと、
前記クラッチカンと駆動係合される複数の第１プレート、および、前記クラッチドラムと駆動係合される複数の第２プレートを有するクラッチアセンブリと、
前記クラッチアセンブリに隣接して配置され、アクチュエータ、ギアセット、およびローラーランプアセンブリを有するクラッチアクチュエータアセンブリと、
前記クラッチカンと前記クラッチドラムとの間に配置される第１ベアリングと、
前記クラッチアセンブリと前記ローラーランプアセンブリとの間に配置される第２ベアリングと、
を備え、
前記ギアセットは、前記アクチュエータおよび前記ローラーランプアセンブリと駆動係合しており、
前記アクチュエータの一部分の回転に応答して、前記ローラーランプアセンブリと前記クラッチアセンブリとの間の相対的な回転を可能としながら、前記ローラーランプアセンブリの一部分が軸方向に駆動されて、前記第２ベアリングを介して前記クラッチアセンブリに力を加え、前記複数の第１プレートを前記複数の第２プレートに少なくとも可変的に摩擦により係合させるトルクカップリングユニット。

Claims (2)

1. ディファレンシャルアセンブリとともに使用するためのトルクカップリングユニットであって、
   前記ディファレンシャルアセンブリのサイドギアと駆動係合しているクラッチカンと、
   出力シャフトと駆動係合しているクラッチドラムと、
   前記クラッチカンと駆動係合される第１部分、および、前記クラッチドラムと駆動係合される第２部分を有するクラッチアセンブリと、
   前記クラッチアセンブリに隣接して配置され、ローラーランプアセンブリを有するクラッチアクチュエータアセンブリと、
   を備え、
   前記ローラーランプアセンブリが、作動リングと、前記トルクカップリングユニットのハウジングの一部分を形成する回転不可能な径方向に沿った径方向面と、前記作動リングと前記クラッチアセンブリとの間に配置されたスラストベアリングとを備え、前記径方向面が前記作動リングに面し、前記径方向面と前記作動リングとの間に前記ローラーランプアセンブリの複数のローラーが配置され、前記作動リングが、前記ハウジングに対して、間に設けられたベアリングによって回転可能であり、前記クラッチアクチュエータアセンブリの一部分の回転に応答して、前記径方向面が、加えられる軸方向の力に抵抗して、前記作動リングが前記スラストベアリングを軸方向に駆動して前記クラッチアセンブリの前記第１部分又は前記第２部分と直接接触することを可能にし、前記クラッチアセンブリの前記第１部分を前記クラッチアセンブリの前記第２部分に少なくとも可変的に摩擦により係合させ、
   前記クラッチカンは少なくとも部分的に前記クラッチドラム内に配置され、前記クラッチカンは支持部をさらに有し、前記支持部は前記出力シャフトを支持するために第１ベアリングを受ける
   トルクカップリングユニット。
2. ディファレンシャルアセンブリとともに使用するためのトルクカップリングユニットであって、
   前記ディファレンシャルアセンブリのサイドギアと駆動係合している第１部材と、
   出力シャフトと駆動係合している第２部材と、
   前記第１部材と駆動係合される第１部分、および、前記第２部材と駆動係合される第２部分を有するクラッチアセンブリと、
   前記クラッチアセンブリに隣接して配置され、ローラーランプアセンブリを有するクラッチアクチュエータアセンブリと、
   を備え、
   前記ローラーランプアセンブリが、作動リングと、前記トルクカップリングユニットのハウジングの一部分を形成する回転不可能な径方向に沿った径方向面と、前記作動リングと前記クラッチアセンブリとの間に配置されたスラストベアリングとを備え、前記径方向面が前記作動リングに面し、前記径方向面と前記作動リングとの間に前記ローラーランプアセンブリの複数のローラーが配置され、前記作動リングが、前記ハウジングに対して、間に設けられたベアリングによって回転可能であり、前記クラッチアクチュエータアセンブリの一部分の回転に応答して、前記径方向面が、加えられる軸方向の力に抵抗して、前記作動リングが前記スラストベアリングを軸方向に駆動して前記クラッチアセンブリの前記第１部分又は前記第２部分と直接接触することを可能にし、前記クラッチアセンブリの前記第１部分を前記クラッチアセンブリの前記第２部分に少なくとも可変的に摩擦により係合させ、
   前記第１部材は少なくとも部分的に前記第２部材内に配置され、前記第１部材は支持部をさらに有し、前記支持部は前記出力シャフトを支持するために第１ベアリングを受ける
   トルクカップリングユニット。

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