JP6588692B2 - メカニカルポンプなしのトランスファケース内の潤滑 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１３年８月２７日に出願された米国特許仮出願第６１／８７０，４８２号明細書の利益を主張する。

本発明は、自動車用のトランスファケースに関する。特に、本発明の分野は、長手方向に装着されたエンジンを有する通常の後輪駆動を有する車両用の特定の用途を有するオンデマンド四輪駆動車における選択的な自動車用のトランスファケースに関する。

全輪駆動車両として選択的に係合可能な大部分の後輪駆動車両は、トランスファケースを有する。トランスファケースは、典型的に、車両変速機の出力に接続される一次シャフトを有する。一次シャフトは、典型的に、チェーンと係合するスプロケットを回転可能に装着している。チェーンは、典型的に、二次シャフトと接続される他のスプロケットと係合する。二次シャフトは、トランスファケース内に回転可能に装着される。二次シャフトは、前部差動装置と捩れ可能に接続される前部駆動シャフトと捩れ可能に接続されて、車両の前輪に動力を供給する。車両の前輪に選択的に係合する機能を提供するために、典型的に、一次シャフトのスプロケットと一次シャフトと選択的に係合させて、一次シャフトへのトルクを二次シャフトに伝達し、これによって、車両の前輪に選択的に係合するためにクラッチ機構がある。理想的な舗装状態が存在する場合、典型的に、クラッチは係合しないので車両は後輪にのみ係合する。クラッチの係合を自動制御するために、車輪のスリップ状態を認識する制御器が典型的に提供される。ある実施形態では、クラッチはまた、運転者の要求の結果として係合されることができる。

米国特許第７，７５３，１７３号明細書

大部分のトランスファケースは、その関連の摩擦パック内のクラッチ用の潤滑を提供するためにあるタイプの潤滑油ポンプを有する。このポンプの動作は、車両ドライブトレインからの取出しによって動力供給されることによって機械的に車両エンジンに負荷をもたらすか、あるいは間接的に寄生電気負荷を発生することによりエンジンに対する負荷となる。トランスファケースを提供することが望ましく、この場合、クラッチの摩擦パック用に必要な潤滑は、トランスファケースの動作から大きく又は全体的に受動的に提供することができる。このようなトランスファケースの例は、Ｇｒａｔｚｅｒらへの（特許文献１）に提供されている。Ｇｒａｔｚｅｒらに代わるトランスファケースを提供することが望ましい。

上記の要求を満たすために、かつ他の利点を提供するために、本発明の構想が提案される。本発明は、クラッチ機構を介して二次シャフトと選択的に係合可能である一次シャフトを有するトランスファケースを提供する。クラッチ機構は摩擦パックを含む。クラッチ機構のハブは、一次シャフトに接続され、クラッチハウジングは、一次シャフトに回転式に装着された一次スプロケットと捩れ可能に固定される。摩擦パックに重なり合う一次シャフトに軸方向に沿って飛散した油を送るためにリザーバシステムが設けられる。リザーバシステムは、静止通路を介してハブの摩擦パックの半径方向内側の潤滑通路と接続される集合流体容器を有する。

本発明は、詳細な説明及び添付図面からより完全に理解されるであろう。

本発明による好ましい実施形態のトランスファケースの断面図である。 図１に示したトランスファケースの背面立面図である。 前部カバープレートを取り除いた図１及び図２に示したトランスファケースの前部斜視図である。 図１〜図３に仮想で示したトランスファケースの部分を有する背面斜視図である。 図１〜図４に示したトランスファケースのハブと一次シャフトの間に延びる潤滑経路を示す部分断面図である。 本発明による好ましい実施形態の代わりのトランスファケースの背面斜視図である。 図６に示したトランスファケースの拡大した部分側面断面図である。 説明のために前部カバーの大部分を取り除いた図６に示したトランスファケースの側面断面斜視図である。 図６に示したトランスファケースの他の側面断面部分斜視図である。

１つ又は複数の好ましい実施形態の次の説明は、本質的に単に例示的なものに過ぎず、本発明、その適用、又は用途を限定するようには決して意図されない。

図１〜図５を参照すると、本発明によるトランスファケース７が設けられる。トランスファケース７はハウジング１０を有する。ハウジング１０は、本体１４にボルト止め可能に接続される前部カバープレート１２を有する。一次シャフト１６は、トランスファケースハウジング１０内に回転可能に装着される。一次シャフト１６は、車両の変速機の出力シャフト（図示せず）と接続するように適合された前端１８を有する。典型的に、車両は、エンジンが長手方向に装着された後輪駆動車両であろう。車両用のドライブトレインは、前部車軸によって共有されるべく動力を後部車軸から選択的に方向転換して、車両に全輪駆動能力を設けることできるように構成される。一次シャフトは、前部軸受２０によって前部カバープレート１２に装着される。主車軸１６の後方部分は、後部軸受２２によってハウジング本体１４内に回転可能に装着される。一次シャフトの後端２４は、座金３０を捕捉するナット２８によってヨーク２６と接続される。ヨーク２６は、車両の後部差動装置及び車軸（図示せず）に延びる駆動ラインと接続される。

より低い高さで、トランスファケース７はまた、二次シャフト３４を回転可能に装着する。二次シャフト３４は、その内径にスプライン歯３６を有するように構成され、二次シャフト３４が、直接に又は自在型継手を介して、車両の前輪用の差動装置と捩れ可能に接続される前部駆動ラインのシャフト（図示せず）に動力供給することを可能にする。二次シャフトの外側は、一連のスプロケット歯３９が設けられた接続されるスプロケット３８である。スプロケット歯３９は、マルチリンクのチェーンが典型的に設けられる可撓性の捩れ力伝達部材又はベルト４０（概略的に図示）に係合する。ベルト４０は、係合輪又は一次スプロケット４４に設けられたスプロケット歯４２と係合する。一次スプロケット４４は、ニードル軸受４６によって一次シャフト１６に回転可能に装着される。他の実施形態では（図示せず）、一次スプロケットは、代わりに、二次シャフトと直接又は間接にギヤ接続するギヤであることができる。

一次シャフト１６が二次シャフト３４に選択的に捩れ可能に係合することを可能にするために、クラッチ５０が設けられる。クラッチ５０はクラッチハウジング５２を含む。クラッチハウジング５２は、一次シャフトのスプロケット４４と固定可能に捩れ可能に接続される。クラッチハウジング５２は、一連の半径方向折り目５４を有し、これらの折り目は、摩擦ディスク５６の対応して形成された半径方向縁部と係合する半径方向内側に突出する歯を提供する。摩擦ディスク５６は、対応する摩擦プレート５８と交じり合う。摩擦プレート５８は、それらの内径に沿ってギヤ歯タイプの形状を有し、摩擦プレート５８と、半径方向外側の対応する折り目を有するハブ６２とを捩れ可能に接続することを可能にする。ハブ６２は、溶接、スプライン又は締まり嵌め構成によって一次シャフト１６と捩れ可能に貼り付けられる。バッキングプレート６４も設けられる。バッキングプレート６４、ならびに摩擦プレート５８及び摩擦ディスク５６は、クラッチハウジング５２とクラッチハブ６２との選択的な接続を可能にするために摩擦パックを形成し、これによって、スプロケット４４と一次シャフト１６とを接合する。

ハブ６２は、複数の一連の軸方向に延びる潤滑通路７０を有する。軸方向通路７０は、摩擦パックに潤滑油を送る半径方向外側に突出する潤滑穴通路７２と交差する。摩擦パックに選択的に係合するために、ピストン７４が設けられる。ピストン７４は、半径方向内側のシール７６及び半径方向外側のシール７８を有する。ピストン７４の軸方向背後に、通路（図示せず）によって加圧流体源（図示せず）と接続される加圧可能なチャンバ７９がある。作動されると、ピストン７４は、バッキングプレート６４に隣接する軸受８２に係合して、この摩擦パックに係合し、これによって、ハブ６２及び一次シャフト１６と、スプロケット４４、ベルト４０及び二次シャフト３４とを捩れ可能に接続して、車両の前輪に捩れ可能に動力を供給する。

前輪が係合するとき、潤滑油をクラッチパックに送る必要がある。潤滑油はまた、クーラントとして添加してもよい。潤滑油はまた、ベルト４０及びスプロケット４４にまた二次シャフト３４に送られる。

チェーンが移動するとき、潤滑油が飛散される。油の多くは、一次スプロケット４４に概ね隣接する入口９２を有する収集バッフル９０を含むリザーバシステム内に飛散される。潤滑油の運動量により、潤滑油は、一次シャフト１６の上方に軸方向に、かつピストン７４、クラッチ５０及びその関連の摩擦パックに軸方向に上方に重なり合って輸送される。次に、潤滑油は、集合流体容器９６に収集される。流体容器９６は、ハウジングの本体１４に形成される。流体容器９６は静止しており、油内に捕捉された空気の除去を可能にするエアブリードを有する。油の収集により圧力水頭が発生され、これが静止ハウジングの垂直通路９８に入る。垂直通路９８は後部軸受２２と交差して、当該軸受を潤滑する。静止ハウジングの概ね軸方向の通路１００は、垂直通路９８を交差する。したがって、油の流れは摩擦パックのさらに半径方向内側にある。軸方向通路１００は、リザーバによって供給された圧力水頭の下で、油が概ね前方方向に流れて、ハブに設けられた軸方向に延びる潤滑通路７０内に軸方向に移動するのを可能にする。本発明によって提供される潤滑の性能を強化する１つの要因は、潤滑油が通路９８を通して垂直に内側方向に輸送されているとき、潤滑油が通過しなければならない回転部材がないことである。軸方向の潤滑通路７０に入る油は、次に回転によって、潤滑穴７２を通して半径方向外側で付勢されて、摩擦パックを潤滑する。

潤滑通路１００の半径方向内側に、内側潤滑通路１０１がある。内側潤滑通路１０１は、ディスク状の空間１０３と交差する。ディスク状の空間１０３には、シール１１２が隣接し、このシールによって、潤滑油がピストンに７４に向かって押圧されることが防止される。一次シャフト２４は、ハブの半径方向内側に延びる歯１１８と相互作用する一連の半径方向外側に延びる歯１１６によって、ハブ６２にスプライン結合される。歯１１６又は１１８の１つ以上が、ハブの境界面と一次シャフトとの間に延びる潤滑通路１１４を提供するために取り除かれ、潤滑油がハブの後部からハブの前部に流れ、これによって、一次スプロケット４４を一次シャフトに回転式に装着するニードル軸受４６に到達することを可能にする。

図６〜図９を参照すると、本発明による代わりの好ましい実施形態のトランスファケース２０７が設けられる。トランスファケース２０７は、前部カバー２１２と本体２１４とを有するハウジング２１０を有する。トランスファケース２０７は、前部軸受２２０によって前部カバープレート２１２に回転式に装着された一次シャフト２１６を有する。一次シャフト２１６に、ハブ２６２がスプライン接続され、このハブは、前述したように一次シャフト２１６に接続され、同様に、軸方向に延びる潤滑通路を有し、前述したように通路１１４と同様の潤滑通路を有する一次シャフト２１６と連結される。

一次スプロケット２４４は、ニードル軸受２４６によって一次シャフト２１６に回転可能に装着される。一次スプロケット２４４は、クラッチハウジング２５２と固定可能に接続される。クラッチハウジング２５２は、ピストン２７４によって選択的に係合することができる摩擦パックによって、前述したように一次シャフト２１６及びハブ２６２と選択的に係合することができる。前部プレートカバー２１２は、それに接続されたバッフル２１５を有する。バッフル２１５は、一次スプロケット２４４と二次スプロケット２３８との間でトルクを伝達するチェーン２４０に概ね隣接して配置される。トランスファケース２０７はまた、下方の緩み調整装置２６３を有し、この装置は、そこから延びる２つの潤滑油保持器２３５を有する。潤滑油保持器２３５は、チェーン２４０が下方の二次スプロケット２３８から一次スプロケット２４４に移動するときに、潤滑油をチェーン２４０内に保持するのを補助するように機能する。通常の使用の潤滑油は、ハウジング２１０の底部に貯められる。クラッチハウジング２５２はまた、一連の軸方向に離間した穴２５３を有し、クラッチハウジングを越える摩擦パック内の潤滑油の漏出を可能にする。穴２５３は、典型的に、クラッチハウジングの半径方向折り目２５４の頂部に存在する。

チェーン２４０が回転するとき、油がチェーン２４０から漏出し、バッフル装置２１５によって方向転換され、リザーバシステム２２９の隣接する入口の油も穴２５３から漏出し、リザーバシステム２２９に達する。集合流体容器２６１は、ハウジング２１０によって、クラッチハウジング２５２に露出された側面の反対側のハウジングの側面２３１に形成される。流体容器２６１用のカバーは、プレート２３３によって設けられる。流体容器２６１は、垂直に横たわる静止流体通路２７１によって遮断される。静止通路２７１は、一次シャフト２１６の底部半部に隣接する領域に潤滑油を運んで、後部軸受２２２及び軸方向ニードル軸受２７３を潤滑する。軸方向ニードル軸受２７３は、スラスト座金２７５と２７７に隣接しており、これらにより、ハウジングが、クラッチハウジング２５２及びハブ２６２によって行われるクラッチの係合によって引き起こされる軸方向力を吸収することが可能である。潤滑通路２７１は、概ね軸方向の潤滑通路２８１によって交差され、次に、潤滑通路２８１が、圧力下で、集合容器２６１に確立された油圧ヘッドから概ね前述したようなハブ及びニードル軸受２４６に油を運ぶ。トランスファケース２０７の重要な特徴の１つは、ハブが摩擦パック２５９によってクラッチハウジング２５２と係合するかどうかにかかわらず、油がトランスファケースを循環することである。

本発明の説明は、本質的に例示的なものに過ぎず、したがって、本発明の主旨から逸脱しない変形形態は本発明の範囲内に含まれるように意図される。このような変形形態は、本発明の精神と範囲からの逸脱とは見なされない。

７ トランスファケース
１０ ハウジング
１２ 前部カバープレート
１４ 本体
１６ 一次シャフト
１８ 前端
２０ 前部軸受
２２ 後部軸受
２４ 後端
２６ ヨーク
２８ ナット
３０ 座金
３４ 二次シャフト
３６ スプライン歯
３８ スプロケット
３９ スプロケット歯
４０ ベルト
４２ スプロケット歯
４４ 一次スプロケット
４６ ニードル軸受
５０ クラッチ
５２ クラッチハウジング
５４ 半径方向折り目
５６ 摩擦ディスク
５８ 摩擦プレート
６２ ハブ
６４ バッキングプレート
７０ 潤滑通路
７２ 潤滑穴通路
７４ ピストン
７６ 半径方向内側のシール
７８ 半径方向外側のシール
７９ チャンバ
８２ 軸受
９０ 収集バッフル
９２ 入口
９６ 集合流体容器
９８ 垂直通路
１００ 通路
１０１ 内側潤滑通路
１０３ 空間
１１２ シール
１１４ 潤滑通路
１１６ 半径方向外側に延びる歯
１１８ 半径方向内側に延びる歯
２０７ トランスファケース
２１０ ハウジング
２１２ 前部カバー
２１４ 本体
２１５ バッフル
２１６ 一次シャフト
２２０ 前部軸受
２２２ 後部軸受
２２９ リザーバシステム
２３１ ハウジングの側面
２３３ プレート
２３５ 潤滑油保持器
２３８ 二次スプロケット
２４０ チェーン
２４４ 一次スプロケット
２４６ ニードル軸受
２５２ クラッチハウジング
２５３ 軸方向に離間した穴
２５４ 半径方向折り目
２５９ 摩擦パック
２６１ 集合流体容器
２６２ ハブ
２６３ 緩み調整装置
２７１ 静止流体通路
２７３ 軸方向ニードル軸受
２７４ ピストン
２７５、２７７ スラスト座金
２８１ 潤滑通路

Claims (14)

1. 車両トランスファケースであって、
   ハウジングと、
   前記ハウジング内に回転可能に装着された一次シャフトと、
   前記一次シャフトによって選択的に駆動される二次シャフトであって、前記ハウジングによって回転可能に装着される二次シャフトと、
   前記一次シャフトと捩れ可能に固定されたハブと、
   摩擦パックを介して前記ハブと選択的に捩れ可能に接続され、潤滑油の径方向の漏出を許容する一連の穴を有するクラッチハウジングと、
   前記クラッチハウジングに対して捩れ可能に固定されかつ前記二次シャフトと、可撓性の捩れ力部材を介して、捩れ可能に接続された係合輪と、
   前記クラッチハウジングを前記ハブと選択的に接続させるための摩擦パック係合装置と、
   前記可撓性の捩れ力部材及び前記クラッチハウジングの動作の結果により活性化された、飛散される潤滑油を捕捉するために前記ハウジングに対して固定されたリザーバシステムであって、前記係合輪に隣接する部分を有し、前記摩擦パックに重なり合う軸方向に前記潤滑油を導いて、前記潤滑油を集合流体容器に送り、かつ前記リザーバシステムから前記一次シャフトに前記摩擦パックの半径方向内側に潤滑油を輸送するための前記ハウジングに形成された静止通路を有するリザーバシステムと、 を備える車両トランスファケース。
2. 前記ハブが前記摩擦パックの下に潤滑油通路を有する請求項１に記載のトランスファケース。
3. 前記ハブの潤滑油通路が、前記摩擦パックと係合する前記ハブの表面と交差する半径方向の穴と交差する請求項１又は２に記載のトランスファケース。
4. 前記ハウジングの前記静止通路がまた、前記ハウジングと前記一次シャフトとを装着する軸受と交差する請求項１〜３のいずれか一項に記載のトランスファケース。
5. 前記摩擦パック係合装置が、油圧作動されるピストンを含む請求項１〜４のいずれか一項に記載のトランスファケース。
6. 前記集合流体容器がエアブリードを有する請求項１〜５のいずれか一項に記載のトランスファケース。
7. 前記集合流体容器からの前記静止通路が、前記摩擦パック係合装置の半径方向内側に延びる請求項１〜６のいずれか一項に記載のトランスファケース。
8. 前記リザーバシステムが、前記リザーバシステムの前記集合流体容器に潤滑油を偏向させるために、前記ハウジングによって形成されたバッフルを含む請求項１〜７のいずれか一項に記載のトランスファケース。
9. 前記リザーバシステムの前記集合流体容器が、前記係合輪に露出されたハウジングの内側と反対側の前記ハウジングの外側に前記ハウジングによって形成される請求項１〜８のいずれか一項に記載のトランスファケース。
10. 前記集合流体容器が、前記係合輪に露出された前記ハウジングの内側と反対側の前記ハウジングの外側に形成され、かつ前記集合流体容器が、前記ハウジングに接続されたプレートとさらに境を接し、そして、前記ハウジングの前記外側側面に露出される請求項１〜９のいずれか一項に記載のトランスファケース。
11. 前記トランスファケースが、前記捩れ力伝達部材が前記二次シャフトと前記一次シャフトとの間で移動するときに前記捩れ力伝達部材内に潤滑油を保持するためのライナを有する請求項１〜１０のいずれか一項に記載のトランスファケース。
12. 潤滑油用の通路を設けて、前記係合輪を前記一次シャフトに装着する軸受を潤滑するために、前記一次シャフトと前記ハブとの間に形成された潤滑油通路をさらに有する請求項１〜１１のいずれか一項に記載のトランスファケース。
13. 通常は後輪駆動車両用の車両トランスファケースであって、
    後部本体と前部面プレートとを有するハウジングと、
    前記ハウジングにベアリングによって回転可能に装着された一次シャフトと、
    車両の前部差動装置に動力を供給するための二次シャフトであって、前記一次シャフトによって選択的に駆動され、かつ前記ハウジング内に回転可能に装着される二次シャフトと、
    前記一次シャフトと捩れ可能に貼り付けられたハブであって、概ね半径方向の潤滑穴によって交差された軸方向に延びる潤滑通路を有するハブと、
    摩擦パックを介して前記ハブと選択的に捩れ可能に接続されたクラッチハウジングであって、潤滑油の半径方向の漏出を可能にするために一連の穴を有するクラッチハウジングと、
    前記一次シャフトに回転可能に装着されかつ捩れ可能に前記クラッチハウジングと固定された一次スプロケットであって、チェーンと係合する一次スプロケットと、
    前記摩擦パックに係合して、前記クラッチハウジングと前記ハブとを接続するための油圧作動のピストンと、
    前記チェーン及びクラッチハウジングの動作の結果により活性化された、飛散される潤滑油を捕捉するために前記ハウジングに対して固定されたリザーバシステムであって、前記ハウジングによって形成され、かつ前記摩擦パック及び前記油圧作動のピストンに軸方向に重なり合う集合流体容器に潤滑油を送る前記チェーンに隣接する前記ハウジングによって形成されたバッフルを有し、前記集合流体容器から前記軸方向に延びる潤滑油通路に前記摩擦パックの半径方向内側に潤滑油を送るための前記ハウジングに形成された静止通路を有し、前記静止通路が概ね垂直の部分と、交差する水平の部分とを有し、前記静止通路も、前記一次シャフトを装着する前記ベアリングの一方に露出されるリザーバシステムと、
    を備える車両トランスファケース。
14. 通常は後輪駆動車両用の車両トランスファケースであって、
    後部本体と前部面プレートとを有するハウジングと、
    前記ハウジングに回転可能に装着された一次シャフトと、
    車両の前部差動装置に動力を供給するための二次シャフトであって、前記一次シャフトによって選択的に駆動され、かつ前記ハウジング内に回転可能に装着される二次シャフトと、
    前記一次シャフトと捩れ可能に貼り付けられたハブであって、前記ハブは概ね半径方向の潤滑穴によって交差された軸方向に延びる潤滑通路を有し、前記一次シャフトにスプライン結合され、かつ潤滑油が前記ハブの後端から前記ハブの前端に流れることを可能にするために、前記ハブと前記一次シャフトとの間に内側の潤滑通路を有するハブと、
    摩擦パックを介して前記ハブと選択的に捩れ可能に接続されたクラッチハウジングであって、潤滑油の半径方向の漏出を可能にするために一連の穴を有するクラッチハウジングと、
    前記一次シャフトに回転可能に装着されかつ捩れ可能に前記クラッチハウジングと固定された一次スプロケットであって、前記一次スプロケットが、前記一次スプロケットと前記二次シャフトとを捩れ可能に接続するチェーンと係合し、前記一次スプロケットが軸受に回転可能に装着され、前記軸受が前記ハブと前記一次シャフトとの間に流れる潤滑油によって潤滑される一次スプロケットと、
    前記摩擦パックに係合して、前記クラッチハウジングと前記ハブとを接続するための油圧作動のピストンと、
    前記チェーン及びクラッチハウジングの動作の結果により活性化された、飛散される潤滑油を捕捉するために前記ハウジングに対して固定されたリザーバシステムであって、前記リザーバシステムが、前記ハウジングによって形成されかつ前記摩擦パック及び前記油圧作動のピストンに軸方向に重なり合う集合流体容器に潤滑油を送る前記チェーンに隣接する前記ハウジングによって形成されたバッフルを有し、前記集合流体容器が、前記一次スプロケットに露出された前記ハウジングの内側と概ね反対側の前記ハウジングの外側にあるリザーバシステムと、
    前記集合流体容器から前記ハブの軸方向に延びる潤滑油通路に前記摩擦パックの半径方向内側に潤滑油を送るための前記ハウジングに形成された静止通路であって、概ね水平の部分を交差する概ね垂直に傾斜した部分を有し、同様に、前記一次シャフトを前記ハウジング内に装着する後部軸受に露出される静止通路と、
    を備える車両トランスファケース。

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