JP7284802B2 - ディスコネクタ装置｛ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔｏｒ ａｐｐａｒａｔｕｓ｝ - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関（Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅ、ＩＣＥ）自動車、ハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ、ＨＥＶ）、電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ、Ｂａｔｔｅｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ、ＥＶ）などのような車両の４輪駆動のためのディスコネクタ装置に関する。
一般に、ディスコネクタ装置は、ディファレンシャルアセンブリに取り付けられ、ディファレンシャルシャフトを走行状況に応じて分離または連結して２輪駆動（２ＷＤ）と４輪駆動（４ＷＤ）に転換することで、不要な動力損失の最小化が可能な装置である。
従来のディスコネクタ装置は、主として油圧モータまたは空気圧モータなどのような制御システムを用いてスリーブを移動することで、モータまたはエンジンなどの入力部と車輪などの出力部の動力を遮断し、４輪駆動（Ｆｏｕｒ Ｗｈｅｅｌ Ｄｒｉｖｅ、４ＷＤ）から２輪駆動（Ｔｗｏ Ｗｈｅｅｌ Ｄｒｉｖｅ、２ＷＤ）に変換させた。
図１は、従来のディスコネクタ装置を示す図である。図１を参照すれば、従来のディスコネクタ装置２００は、ディファレンシャルアセンブリ１００と連結される。ディファレンシャルアセンブリ１００のディファレンシャルケース１０１の内部にディファレンシャルギアセットが取り付けられる。ディファレンシャルギアセットは、２個の第１、第２サイドギア１１１、１１２、および第１、第２サイドギア１１１、１１２と噛み合う２個のピニオンギア１２１、１２２を含む。
従来のディスコネクタ装置２００は、ディファレンシャルケース１０１の内部に備えられ、図２上で右側に位置する第１サイドギア１１１と連結されるディファレンシャルシャフト２１０、右側車輪と連結されるハブ２２０、モータ２３０と連結され、モータ２３０の作動により回転するボールスクリューシャフト２４０、ボールスクリューシャフト２４０に結合された状態で、ボールスクリューシャフト２４０の作動時にボールスクリューシャフト２４０に沿って移動可能なナット２５０、およびナット２５０の作動によりガイドレール２６０に沿って移動可能なものであって、スリーブ２７０を移動させてディファレンシャルシャフト２１０とハブ２２０の連結または解除がなされるようにするフォーク２８０を含む。
従来のディスコネクタ装置２００は、位置センサを含むモータ２３０の駆動により、ボールスクリューシャフト２４０が回転する。ボールスクリューシャフト２４０の回転によりボールスクリューシャフト２４０に沿って移動するナット２５０とともにフォーク２８０が移動する。フォーク２８０が移動することにより、フォーク２８０およびフォーク２８０により連結されるスリーブ２７０が移動して、ディファレンシャルシャフト２１０とハブ２２０を噛み合わせて動力を連結するか、またはディファレンシャルシャフト２１０とハブ２２０の噛み合いを解除させて動力を遮断する。具体的に、モータ２３０の駆動によりボールスクリューシャフト２４０が一側方向に回転すれば、スリーブ２７０がディファレンシャルシャフト２１０方向に移動して、ディファレンシャルシャフト２１０とハブ２２０の噛み合いがなされ、これにより、右側車輪に動力が伝達される。その逆に、モータ２３０の駆動によりボールスクリューシャフト２４０が他側方向に回転すれば、スリーブ２７０がハブ２２０方向に移動して、ディファレンシャルシャフト２１０とハブ２２０の連結が解除される。
ところで、従来のディスコネクタ装置は、モータからボールスクリューシャフト、フォーク、およびスリーブを経て分離されていたディファレンシャルシャフトとハブを連結する複雑な構造により、全長が過度に増加し、組み立て空間が広く、重量が重く、車両取付性に不利であるだけでなく、モータ駆動のための電気消耗量（２０Ａ）が過多であり、ＢＬＤＣモータのストローク精密制御などにより制御システムの駆動が複雑であって製作費用が上昇し、４輪駆動車両の補助駆動輪がディスコネクティングされた２輪駆動の場合、入力部が回転停止して最終減速ギアが停止し、ディファレンシャルシャフトとハブが分離された状態で車両の高速直進走行時、左側サイドギアの回転に応じたピニオンギアが高速回転する高差動により騒音および振動が発生する致命的な問題があった。
これに対し、本発明は、入力トルクを伝達するディファレンシャルケース、差動を担当するディファレンシャルギアセット、ディファレンシャルギアセットのピニオンギアを支持するサポートリング、ディファレンシャルケースとサポートリングを結合解除するクラッチリング、クラッチリングを弾性支持する弾性部材、マグネチックコイルと伝導体回転板との間の非接触渦電流ブレーキ力を活用してボールランプの作動を制御するアクチュエータを構成することで、ディファレンシャルケースとサポートリングを分離した高差動未発生構造のメカニズムと非接触渦電流適用の新しいコンセプトとして、コンパクトで且つ騒音に有利なディスコネクタ装置を提示しようとする。
前述した問題を解決するために、本発明は、非接触渦電流適用の新しいコンセプトのアクチュエータを用い、ディファレンシャルケースとサポートリングを分離した高差動未発生構造のコンパクトなサイズで搭載性および騒音を改善できるようにしたディスコネクタ装置を提供する。
前述した目的を成し遂げるために、本発明は、ディファレンシャルケースの内部に備えられるものであって、内部に取り付けられるピニオンギアを支持するサポートリング；一側端部が前記ディファレンシャルケースを貫通してディファレンシャルケースの内部に備えられて、前記サポートリングと結合または解除の作動をするクラッチリング；前記クラッチリングの他側端部を加圧して前記サポートリングとクラッチリングの結合がなされるようにするアクチュエータ；および前記ディファレンシャルケースの外側に位置する前記クラッチリングの露出部位に結合されて、一側端部はディファレンシャルケースに接触し、他側端部はアクチュエータに接触する弾性部材；を含み、前記アクチュエータは、第１ボールランプ；前記第１ボールランプと前記クラッチリングとの間に位置する第２ボールランプ；前記第１ボールランプと第２ボールランプとの間に介在されるボール；前記第１ボールランプの外周を囲むように構成される伝導体回転板；および前記伝導体回転板の外周に沿って少なくとも一つ以上備えられるものであって、電源印加時に電磁場を発生する電磁気装置；を含むディスコネクタ装置を提供する。
なお、前記電磁気装置は、電源印加時に発生する電磁場により回転する前記伝導体回転板に渦電流を誘導して前記ボールを作動させ、前記ボールの作動により前記第２ボールランプが前記クラッチリングを前記サポートリング方向に押し、前記クラッチリングのドッグ部と前記サポートリングのドッグ部との結合がなされるようにする。
また、前記第２ボールランプは、一面は前記クラッチリングと連結され、他面は前記第１ボールランプに向かい、前記弾性部材により前記クラッチリングに向かう面が弾性支持されて、前記クラッチリングの他側端部を前記サポートリング方向に加圧する。
なお、前記ボールは、前記第１ボールランプに備えられる第１溝と、前記第１溝に対応して前記第２ボールランプに備えられる第２溝との間に挿入され、前記第１溝および第２溝は、前記ボールに符合する。
また、前記クラッチリングは、一側端部に第１ドッグ部および第２ドッグ部が備えられる。
なお、前記第１ドッグ部は、前記サポートリングに備えられる第３ドッグ部と結合され、前記第２ドッグ部は、前記ディファレンシャルケースに備えられる第４ドッグ部と結合される。
また、前記伝導体回転板は、アルミニウムまたは銅である。
なお、前記ボールは、スチールボールである。
また、前記電磁気装置は、前記伝導体回転板の外周に結合されるコア；および前記伝導体回転板の外周に位置するものであって、前記コアの内部を貫通してコアの外側を囲む構造のマグネチックコイル；を含む。
なお、前記マグネチックコイルおよびコアは、変速機ハウジングに固定され、前記ディファレンシャルケースの回転に独立している。
また、前記ディファレンシャルケースの一側に延長部が備えられ、前記アクチュエータは、前記延長部の外側に取り付けられる。
なお、前記サポートリングの内部に中心軸が備えられ、前記中心軸の両側にピニオンギアが回転可能に結合され、両側のピニオンギアを間に置いて両側に両側のピニオンギアと噛み合うサイドギアが備えられる。
また、前記ディファレンシャルケースの側端部は脱付着可能なカバーにより構成され、前記カバーにドライブギアが取り付けられる。
本発明は、ディファレンシャルケースとサポートリングを分離した高差動未発生構造と非接触渦電流コンセプトのアクチュエータの一体化適用により、騒音に優れるとともに、コンパクトなサイズで搭載性を向上させることができる。
また、本発明は、ディスコネクタ装置が結合が解除され、車両が２輪駆動（２ＷＤ）モード走行時に惰力走行する補助駆動輪の場合、サイドギアを支持するサポートリングがともに回転することで高差動の発生を防止することができる。
なお、本発明は、マグネチックコイルを用いることで電流消費が小さく、ボールランプによる力の増幅でマグネチックコイルのサイズを縮小することができるため電流消耗を最小化することができる。
また、本発明は、伝導体回転板と電磁場が非接触回転運動をすることで摩擦が発生しないため部品摩耗および騒音を防止することができ、さらには特殊コーティング工程を要しないため費用を節減することができる。
なお、本発明は、従来の高電流ＢＬＤＣモータ、ボールスクリューシャフト、フォークなどの高価のアクチュエータを安価な低電流マグネチックコイルとボールランプに代替して原価を節減することができる。
また、本発明は、ディファレンシャルアセンブリとディスコネクタ装置を一体化することで全長を大幅に縮小することができ、これにより、重量およびパッケージング搭載性を大幅に向上させることができる。
なお、本発明は、ハブ、スリーブなどの大型部品を削除し、それを支持していたベアリング類を削除することができるため、製作費用を節減することができる。
また、本発明は、ディファレンシャルアセンブリとディスコネクタ装置の一体化により、組み立て工程を単純化することができる。
以下では、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して詳しく説明する。先ず、各図面の構成要素に参照符号を付する際、同一の構成要素に対しては、他の図面上に示す際にも可能な限り同一の符号を付するようにしていることに留意しなければならない。また、本発明を説明するにおいて、関連の公知の構成または機能に関する具体的な説明が本発明の要旨を不要に濁す恐れがあると判断される場合には、その詳細な説明は省略する。また、以下では本発明の好ましい実施形態について説明するが、本発明の技術的思想はこれに限定または制限されるものではなく、当業者により変形されて多様に実施可能であることはいうまでもない。
図２は、本発明の好ましい一実施形態によるディスコネクタ装置を示す図である。
本発明のディスコネクタ装置４００は、４輪駆動（４ＷＤ）車両において、前輪または後輪が主駆動輪であり、他の一つの駆動輪が補助駆動輪として構成されている場合、主駆動輪の動力のみで走行時、補助駆動輪減速機の惰力走行による回転抵抗（ｄｒａｇ）とモータの逆起電力を防止することで燃費の向上が可能な動力伝達遮断装置を提供する。
図２に示すように、本発明のディスコネクタ装置４００は、ディファレンシャルアセンブリ３００に結合される。本発明は、ディファレンシャルピニオンギア３２０を支持するサポートリング４１０、サポートリング４１０と結合または解除の作動をするクラッチリング４２０、クラッチリング４２０を加圧してサポートリング４１０とクラッチリング４２０の結合がなされるようにするアクチュエータ、およびクラッチリング４２０に結合されてアクチュエータを弾性支持する弾性部材４３０を含む。
具体的に、ディファレンシャルアセンブリ３００を構成するディファレンシャルケース３１０は、延長部３１１を含む。延長部３１１は、ディファレンシャルケース３１０の一側アクチュエータ方向に延びる。
ディファレンシャルケース３１０は、分離可能な構造で構成されることができる。例えば、ディファレンシャルケース３１０のドライブギア３４０側の側端部は、ボルトなどのような結合部材により脱付着可能なカバー３１０ａにより構成されることができる。カバー３１０ａの外側にドライブギア３４０が取り付けられることができる。カバー３１０ａは、第２サイドギア３３２を支持することができる。
ディファレンシャルケース３１０の内部に、第１、第２サイドギア３３１、３３２、および第１、第２ピニオンギア３２１、３２２などのようなディファレンシャルギアセットが備えられる。一例として、第１サイドギア３３１は、図２上で右側に位置することができる。一例として、第２サイドギア３３２は、図２上で左側に位置することができる。
第１サイドギア３３１は、第２サイドギア３３２に向かう一側端部にギア歯が備えられる。第１サイドギア３３１の他側端部は、延長部３１１の内部を通して、一部分が外側に露出されることができる。両側に構成される第１、第２サイドギア３３１、３３２は、ドライブシャフト（図示せず）により左右両側の補助駆動輪（図示せず）と連結されることができる。
延長部３１１に支持部材４６０が備えられることができる。支持部材４６０は、アクチュエータの第１ボールランプ４４１を支持することができる。支持部材４６０は、スラスト軸受であってもよい。支持部材４６０は、アクチュエータの第１ボールランプ４４１の一面側に位置することができる。延長部３１１は、ベアリングにより回転可能に支持されることができる。
サポートリング４１０は、ディファレンシャルケース３１０の内部に備えられる。サポートリング４１０は、ディファレンシャルケース３１０の内部で第１、第２ピニオンギア３２１、３２２を支持する。一例として、サポートリング４１０は、ディファレンシャルケース３１０の内部で作動可能となるように、ディファレンシャルケース３１０とは分離された構造で構成される。サポートリング４１０の内部に中心軸４１１が備えられる。中心軸４１１の両側に第１、第２ピニオンギア３２１、３２２が回転可能に結合される。第１、第２ピニオンギア３２１、３２２は、第１、第２サイドギア３３１、３３２の間に位置する。
クラッチリング４２０は、一側端部がディファレンシャルケース３１０を貫通してディファレンシャルケース３１０の内部に備えられる。クラッチリング４２０は、サポートリング４１０と結合または解除されることができる。
クラッチリング４２０は、ディファレンシャルケース３１０およびサポートリング４１０のドッグ部に同時結合できるように２個のドッグ部を有する。具体的に、クラッチリング４２０は、第１ドッグ部４２１および第２ドッグ部４２２を含む。第１ドッグ部４２１および第２ドッグ部４２２は、ディファレンシャルケース３１０の内部に位置するクラッチリング４２０の一側端部に備えられる。
具体的に、第１ドッグ部４２１は、サポートリング４１０の側面に対向するクラッチリング４２０の先端に構成されることができる。第２ドッグ部４２２は、第１ドッグ部４２１と直角をなすクラッチリング４２０の外周面部位に構成されることができる。
第１ドッグ部４２１は、サポートリング４１０に備えられる第３ドッグ部４１３と対応結合される。第３ドッグ部４１３は、第１ドッグ部４２１に対向するサポートリング４１０の側面に備えられることができる。
第２ドッグ部４２２は、ディファレンシャルケース３１０に備えられる第４ドッグ部３１４と対応結合される。第４ドッグ部３１４は、第２ドッグ部４２２に対向するディファレンシャルケース３１０の内周面に備えられることができる。
このように直角をなす第１ドッグ部４２１と第２ドッグ部４２２の２個のドッグ部が第３ドッグ部４１３と第４ドッグ部３１４に結合されるため、堅固な結合がなされることができる。
弾性部材４３０は、ディファレンシャルケース３１０の外側に位置する。一例として、弾性部材４３０は、リターンスプリングであってもよい。弾性部材４３０は、クラッチリング４２０の露出部位４２３に結合される。弾性部材４３０は、一側端部はディファレンシャルケース３１０に接触し、他側端部はアクチュエータの第２ボールランプ４４２に接触する。
一例として、アクチュエータは、マグネチックコイル４４５と伝導体回転板４４４との間の非接触渦電流（Ｃ）ブレーキ力を活用してボールランプが作動する構造で構成されることができる。
具体的に、アクチュエータは、クラッチリング４２０の他側端部を加圧してサポートリング４１０とクラッチリング４２０の結合がなされるようにする。
アクチュエータは、第１ボールランプ４４１、第１ボールランプ４４１とクラッチリング４２０との間に位置する第２ボールランプ４４２、第１ボールランプ４４１と第２ボールランプ４４２との間に介在されるボール４４３、第１ボールランプ４４１の外周を囲むように構成される伝導体回転板４４４、および伝導体回転板４４４の外周に沿って備えられる電磁気装置を含む。
具体的に、第１ボールランプ４４１は、中心が延長部３１１の外側に取り付けられる。第１ボールランプ４４１は、第２ボールランプ４４２に対向して備えられる。一例として、第１ボールランプ４４１は、第２ボールランプ４４２よりも大きい外径を有する円板状に構成されることができる。
一例として、第２ボールランプ４４２は、第１ボールランプ４４１よりも小さい外径を有する円板状に構成されることができる。第２ボールランプ４４２は、クラッチリング４２０に向かう一面がボルト４５０または溶接などのような結合方式によりクラッチリング４２０の他側端部と結合されることができる。
第２ボールランプ４４２は、中心が延長部３１１の外側に取り付けられる。第２ボールランプ４４２は、クラッチリング４２０に向かう面が弾性部材４３０により弾性支持される。第２ボールランプ４４２は、クラッチリング４２０に向かう面がクラッチリング４２０の他側端部をサポートリング４１０方向に加圧する。
ボール４４３は、第１ボールランプ４４１と第２ボールランプ４４２との間に介在される。一例として、ボール４４３は、スチール（ｓｔｅｅｌ）ボールであってもよい。具体的に、第１ボールランプ４４１に第１溝４４１ａが備えられる。第２ボールランプ４４２に、第１溝４４１ａに対応する第２溝４４２ａが備えられる。第１溝４４１ａおよび第２溝４４２ａの外形は、ボール４４３に符合する外形に構成される。ボール４４３は、第１溝４４１ａと第２溝４４２ａとの間に挿入される。
図３は、図２のＡ－Ａ線断面図であって、伝導体回転板に一つのマグネチックコイルが取り付けられた状態を示す図であり、図４は、図２のＡ－Ａ線断面図であって、伝導体回転板に多数のマグネチックコイルが取り付けられた状態を示す図である。
伝導体回転板４４４は、第１ボールランプ４４１の外周を囲む構造で構成されるものであって、外周に電磁気装置が備えられる。伝導体回転板４４４は、アルミニウムまたは銅などのような卑金属で構成されることができる。電磁気装置は、伝導体回転板４４４の外側に沿って少なくとも一つ以上備えられることができる。
一例として、伝導体回転板４４４は、第１ボールランプ４４１に溶接、圧入などの方式で連結されることができる。一例として、伝導体回転板４４４は、マグネチックコイル４４５と直接摩擦なしに非接触で一定のエアギャップ（Ｇ）を有するように、シム（ＳＨＩＭ）４７０などのような要素で調整することができる。シム（ＳＨＩＭ）４７０などを用いてアクチュエータを構成する伝導体回転板４４４およびマグネチックコイル４４５の加工組み立て時の誤差を調節することができる。
具体的に、電磁気装置は、電源印加時に発生する電磁場（Ｍ）により回転する伝導体回転板４４４に渦電流（Ｃ）を誘導することができる。かかる渦電流（Ｃ）により、伝導体回転板４４４と直結された第１ボールランプ４４１に渦電流ブレーキ力が作用してボール４４３が作動し、ボール４４３の作動により、第２ボールランプ４４２がクラッチリング４２０方向に押されることになる。クラッチリング４２０が第２ボールランプ４４２により押されて、第１ドッグ部４２１はサポートリング４１０の第３ドッグ部４１３に結合され、第２ドッグ部４２２はディファレンシャルケース３１０の第４ドッグ部３１４に正確に結合されることができる。
電磁気装置は、コア４４６およびマグネチックコイル４４５を含む。一例として、マグネチックコイル４４５およびコア４４６は、変速機ハウジング（図示せず）に固定されることができる。変速機ハウジング（図示せず）の内部にディスコネクタ装置４００が内蔵されることができる。コア４４６は、伝導体回転板４４４の外周に位置することができる。
図３のように、コア４４６は、伝導体回転板４４４の外周に一つで構成されることができる。図４のように、コア４４６は、伝導体回転板４４４の外周に３個またはそれ以上で構成されることができる。マグネチックコイル４４５は、コア４４６の内側を貫通してコア４４６の外周に巻かれる構造で構成されることができる。
次に、２輪駆動時の本発明によるディスコネクタ装置の作動を説明する。
図２のように、２輪駆動（２ＷＤ）時、マグネチックコイル４４５に電源印加前の初期状態で、クラッチリング４２０は、ドッグ部結合が解除される方向に位置する。これにより、２輪駆動（２ＷＤ）モードのノーマルオープンタイプ（Ｎｏｒｍａｌ Ｏｐｅｎ ｔｙｐｅ）で作動することができる。
具体的に、２輪駆動（２ＷＤ）状態では、弾性部材４３０の弾性力に押されて第２ボールランプ４４２が第１ボールランプ４４１側に位置しているため、クラッチリング４２０の第１ドッグ部４２１とサポートリング４１０の第３ドッグ部４１３とは噛み合い解除状態であり、クラッチリング４２０の第２ドッグ部４２２とディファレンシャルケース３１０の第４ドッグ部３１４とも噛み合い解除状態である。この際、減速機のモータ（図示せず）などのような動力源の動力は作動を止めた状態であって、動力源の動力がドライブギア３４０に伝達されない。
この状態で両側の補助駆動輪（図示せず）の惰力走行時、両側の補助駆動輪の回転力は、ドライブシャフト（図示せず）を経て両側の第１、第２サイドギア３３１、３３２に伝達され、第１、第２サイドギア３３１、３３２が回転することになる。
第１、第２サイドギア３３１、３３２は第１、第２ピニオンギア３２１、３２２と噛み合い状態であって、第１、第２サイドギア３３１、３３２が回転することにより、サポートリング４１０も第１、第２サイドギア３３１、３３２とともに回転することになる。
この際、サポートリング４１０は、ディファレンシャルケース３１０とは分離された構造であるため、サポートリング４１０のみが回転し、ディファレンシャルケース３１０は回転しない。これにより、補助駆動輪は惰力走行をし、主駆動輪のみで走行をする２輪駆動走行がなされることができる。
このように両側の補助駆動輪（図示せず）の惰力走行時、両側の補助駆動輪の回転力が第１、第２サイドギア３３１、３３２と第１、第２ピニオンギア３２１、３２２を経てサポートリング４１０までにのみ伝達され、ディファレンシャルケース３１０は回転しない状態で、ディファレンシャルケース３１０の内部でサポートリング４１０が回転するため、高差動の発生を防止することができる。
次に、４輪駆動時の本発明によるディスコネクタ装置の作動を説明する。
図２のように、車両が駆動してディファレンシャルケース３１０とともに連結された伝導体回転板４４４が回転する際、マグネチックコイル４４５に電源が印加される。
４輪駆動（４ＷＤ）時にマグネチックコイル４４５に電源が印加され、これにより、電磁場（Ｍ）が発生する。発生した電磁場（Ｍ）により回転する伝導体回転板４４４に渦電流（Ｃ）が発生する。
渦電流（Ｃ）により、回転方向とは反対方向に回転抵抗力が発生する。かかる回転抵抗力は、渦電流ブレーキ原理を利用したものであって、回転抵抗力は、伝導体回転板４４４と連結された第１ボールランプ４４１と第２ボールランプ４４２との間に速度差を形成して作動する。この際、スチールボール４４３の作用により、クラッチリング４２０およびサポートリング４１０のドッグ部結合がなされることができる。
第２ボールランプ４４２は、ボルト４５０または溶接によりクラッチリング４２０と一体で組み立てられ、初期には弾性部材４３０によりドッグ解除方向に位置し、クラッチリング４２０およびディファレンシャルケース３１０のドッグ部結合により、ディファレンシャルケース３１０と同期的に回転することができる。
具体的に、伝導体回転板４４４に渦電流（Ｃ）が発生し、発生した渦電流（Ｃ）により回転方向とは反対方向に回転抵抗力が発生することにより、スチールボール４４３が第２ボールランプ４４２を軸方向に押す。第２ボールランプ４４２は、弾性部材４３０とともにクラッチリング４２０をサポートリング４１０方向に押す。
第２ボールランプ４４２によりクラッチリング４２０が押されて、クラッチリング４２０の第１ドッグ部４２１はサポートリング４１０の第３ドッグ部４１３に結合され、クラッチリング４２０の第２ドッグ部４２２はディファレンシャルケース３１０の第４ドッグ部３１４に結合される。これにより、４輪駆動（４ＷＤ）モードで作動することができる。
４輪駆動（４ＷＤ）時、減速機のモータなどのような動力源の動力がドライブギア３４０に伝達される。クラッチリング４２０およびサポートリング４１０はドッグ部結合状態であるため、動力源の動力はドライブギア３４０を経てディファレンシャルケース３１０に伝達され、ディファレンシャルケース３１０が回転することになる。ドライブギア３４０はディファレンシャルケース３１０とボルトなどのような結合部材により連結されており、動力源の動力をディファレンシャルケース３１０に伝達することができる。
ディファレンシャルケース３１０が回転することにより、ディファレンシャルケース３１０内部のサポートリング４１０が回転する。４輪駆動（４ＷＤ）時、クラッチリング４２０の第１ドッグ部４２１はサポートリング４１０の第３ドッグ部４１３と結合状態であり、クラッチリング４２０の第２ドッグ部４２２はディファレンシャルケース３１０の第４ドッグ部３１４と結合状態であるため、動力源の動力は、ドライブギア３４０、ディファレンシャルケース３１０、クラッチリング４２０を経てサポートリング４１０に伝達されることができる。
サポートリング４１０が回転することにより、動力は第１、第２ピニオンギア３２１、３２２と噛み合っている第１、第２サイドギア３３１、３３２に伝達され、第１、第２サイドギア３３１、３３２が回転することになる。
第１、第２サイドギア３３１、３３２が回転するにことにより、動力は両側の第１、第２サイドギア３３１、３３２と連結されたドライブシャフト（図示せず）を経て両側の補助駆動輪に伝達されることで、両側の補助駆動輪が回転することができる。これにより、主駆動輪はいうまでもなく、補助駆動輪に動力源の動力が伝達されて、４輪駆動走行がなされることができる。
一方、マグネチックコイル４４５の電源が解除されれば、回転抵抗力は無くなることになる。これにより、圧縮されていた弾性部材４３０が本来の状態に伸びる。弾性部材４３０の伸びにより、クラッチリング４２０を加圧していた第２ボールランプ４４２が本来の位置である第１ボールランプ４４１方向に移動することで、クラッチリング４２０の加圧力は無くなることになる。
クラッチリング４２０の加圧力が無くなることで、クラッチリング４２０の第１ドッグ部４２１とサポートリング４１０の第３ドッグ部４１３との結合が解除され、クラッチリング４２０の第２ドッグ部４２２とディファレンシャルケース３１０の第４ドッグ部３１４との結合が解除される。
クラッチリング４２０の第１ドッグ部４２１および第２ドッグ部４２２はフラット（ｆｌａｔ）な面に形成されるため、サポートリング４１０の第３ドッグ部４１３とディファレンシャルケース３１０の第４ドッグ部３１４との結合時、ドッグ部間の適正応答性により迅速に当接することができ、適正な力（ｆｏｒｃｅ）を与えて結合させることで、精密制御が不要であって、制御システムも単純に実現することができる。
また、本発明において、第２ボールランプのストロークに応じた磁気力の補正および駆動中のクラッチリングとサポートリングの抜けを防止するために、変位測定が可能なセンサを取り付ける必要がある。このために図面には具体的に図示していないが、クラッチリングとサポートリングの結合が正しくなされたか否かを確認できる、変位測定が可能なストロークセンサを構成することができる。ストロークセンサは、フェイルセーフ（ｆａｉｌ ｓａｆｅ）次元のオン／オフ位置だけを確認するオン／オフタイプのセンサであってもよい。
一方、図３のように渦電流（Ｃ）の発生のために伝導体回転板４４４の回転位置別の電磁場（Ｍ）の変化が必要な場合、伝導体回転板４４４の円周方向の一部分にのみマグネチックコイル４４５を巻くことができる。
図４のようにアプリケーション（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）の必要渦電流ブレーキ力が大きい場合、円周方向にマグネチックコイル４４５を複数で置いて回転抵抗力（ブレーキ力）を増大させることができる。
前述したように、本発明は、ディファレンシャルケースとサポートリングを分離した高差動未発生構造と非接触渦電流コンセプトのアクチュエータの一体化適用により、騒音に優れるとともに、コンパクトなサイズで搭載性を向上させることができる。また、本発明は、ディスコネクタ装置が結合が解除され、車両が２輪駆動（２ＷＤ）モード走行時に惰力走行する補助駆動輪の場合、サイドギアを支持するサポートリングがともに回転することで高差動の発生を防止することができる。また、本発明は、マグネチックコイルを用いることで電流消費が小さく、ボールランプによる力の増幅でマグネチックコイルのサイズを縮小することができるため電流消耗を最小化することができる。また、本発明は、伝導体回転板と電磁場が非接触回転運動をすることで摩擦が発生しないため部品摩耗および騒音を防止することができ、さらには特殊コーティング工程を要しないため費用を節減することができる。また、本発明は、従来の高電流ＢＬＤＣモータ、ボールスクリューシャフト、フォークなどの高価のアクチュエータを安価な低電流マグネチックコイルとボールランプに代替して原価を節減することができる。また、本発明は、ディファレンシャルアセンブリとディスコネクタ装置を一体化することで全長を大幅に縮小することができ、これにより、重量およびパッケージング搭載性を大幅に向上させることができる。また、本発明は、ハブ、スリーブなどの大型部品を削除し、それを支持していたベアリング類を削除することができるため、製作費用を節減することができる。また、本発明は、ディファレンシャルアセンブリとディスコネクタ装置の一体化により、組み立て工程を単純化することができる。
以上の説明は本発明の技術思想を例示的に説明したものにすぎず、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲内で様々な修正、変更、および置換が可能である。よって、本発明に開示された実施形態および添付された図面は本発明の技術思想を限定するためのものではなく説明するためのものであって、このような実施形態および添付された図面により本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は下記の請求範囲により解釈しなければならず、それと同等な範囲内にある全ての技術思想は本発明の権利範囲に含まれるものと解釈しなければならない。
３００ ・・・ディファレンシャルアセンブリ
３１０ ・・・ディファレンシャルケース
３１０ａ ・・・カバー
３１１ ・・・延長部
３１４ ・・・第４ドッグ部
３２１ ・・・第１ピニオンギア
３２２ ・・・第２ピニオンギア
３３１ ・・・第１サイドギア
３３２ ・・・第２サイドギア
３４０ ・・・ドライブギア
４００ ・・・ディスコネクタ装置
４１０ ・・・サポートリング
４１１ ・・・中心軸
４１３ ・・・第３ドッグ部
４２０ ・・・クラッチリング
４２１ ・・・第１ドッグ部
４２２ ・・・第２ドッグ部
４２３ ・・・露出部位
４３０ ・・・弾性部材
４４１ ・・・第１ボールランプ
４４１ａ ・・・第１溝
４４２ ・・・第２ボールランプ
４４２ａ ・・・第２溝
４４３ ・・・ボール
４４４ ・・・伝導体回転板
４４５ ・・・マグネチックコイル
４４６ ・・・コア
４５０ ・・・ボルト
４６０ ・・・支持部材
４７０ ・・・シム
Ｃ ・・・渦電流
Ｇ ・・・エアギャップ
Ｍ ・・・電磁場
３１０ ・・・ディファレンシャルケース
３１０ａ ・・・カバー
３１１ ・・・延長部
３１４ ・・・第４ドッグ部
３２１ ・・・第１ピニオンギア
３２２ ・・・第２ピニオンギア
３３１ ・・・第１サイドギア
３３２ ・・・第２サイドギア
３４０ ・・・ドライブギア
４００ ・・・ディスコネクタ装置
４１０ ・・・サポートリング
４１１ ・・・中心軸
４１３ ・・・第３ドッグ部
４２０ ・・・クラッチリング
４２１ ・・・第１ドッグ部
４２２ ・・・第２ドッグ部
４２３ ・・・露出部位
４３０ ・・・弾性部材
４４１ ・・・第１ボールランプ
４４１ａ ・・・第１溝
４４２ ・・・第２ボールランプ
４４２ａ ・・・第２溝
４４３ ・・・ボール
４４４ ・・・伝導体回転板
４４５ ・・・マグネチックコイル
４４６ ・・・コア
４５０ ・・・ボルト
４６０ ・・・支持部材
４７０ ・・・シム
Ｃ ・・・渦電流
Ｇ ・・・エアギャップ
Ｍ ・・・電磁場
Claims (13)
- ディファレンシャルケースの内部に備えられるものであって、内部に取り付けられるピニオンギアを支持するサポートリング；
一側端部が前記ディファレンシャルケースを貫通してディファレンシャルケースの内部に備えられて、前記サポートリングと結合または解除の作動をするクラッチリング；
前記クラッチリングの他側端部を加圧して前記サポートリングとクラッチリングの結合がなされるようにするアクチュエータ；および
前記ディファレンシャルケースの外側に位置する前記クラッチリングの露出部位に結合されて、一側端部はディファレンシャルケースに接触し、他側端部はアクチュエータに接触する弾性部材；
を含み、
前記アクチュエータは、
第１ボールランプ；
前記第１ボールランプと前記クラッチリングとの間に位置する第２ボールランプ；
前記第１ボールランプと第２ボールランプとの間に介在されるボール；
前記第１ボールランプの外周を囲むように構成される伝導体回転板；および
前記伝導体回転板の外周に沿って少なくとも一つ以上備えられるものであって、電源印加時に電磁場を発生する電磁気装置；
を含む、ディスコネクタ装置。 - 前記電磁気装置は、
電源印加時に発生する電磁場により回転する前記伝導体回転板に渦電流を誘導して前記ボールを作動させ、前記ボールの作動により前記第２ボールランプが前記クラッチリングを前記サポートリング方向に押し、前記クラッチリングのドッグ部と前記サポートリングのドッグ部との結合がなされるようにすることを特徴とする、請求項１に記載のディスコネクタ装置。 - 前記第２ボールランプは、
一面は前記クラッチリングと連結され、他面は前記第１ボールランプに向かい、前記弾性部材により前記クラッチリングに向かう面が弾性支持されて、前記クラッチリングの他側端部を前記サポートリング方向に加圧することを特徴とする、請求項１に記載のディスコネクタ装置。 - 前記ボールは、
前記第１ボールランプに備えられる第１溝と、前記第１溝に対応して前記第２ボールランプに備えられる第２溝との間に挿入され、
前記第１溝および第２溝は、前記ボールに符合することを特徴とする、請求項１に記載のディスコネクタ装置。 - 前記クラッチリングは、
一側端部に第１ドッグ部および第２ドッグ部が備えられることを特徴とする、請求項１に記載のディスコネクタ装置。 - 前記第１ドッグ部は、前記サポートリングに備えられる第３ドッグ部と結合され、
前記第２ドッグ部は、前記ディファレンシャルケースに備えられる第４ドッグ部と結合されることを特徴とする、請求項５に記載のディスコネクタ装置。 - 前記伝導体回転板は、
アルミニウムまたは銅であることを特徴とする、請求項１に記載のディスコネクタ装置。 - 前記ボールは、
スチールボールであることを特徴とする、請求項１に記載のディスコネクタ装置。 - 前記電磁気装置は、
前記伝導体回転板の外周に結合されるコア；および
前記伝導体回転板の外周に位置するものであって、前記コアの内部を貫通してコアの外側を囲む構造のマグネチックコイル；
を含む、請求項１に記載のディスコネクタ装置。 - 前記マグネチックコイルおよびコアは、
変速機ハウジングに固定され、前記ディファレンシャルケースの回転に独立していることを特徴とする、請求項９に記載のディスコネクタ装置。 - 前記ディファレンシャルケースの一側に延長部が備えられ、前記アクチュエータは、前記延長部の外側に取り付けられることを特徴とする、請求項１に記載のディスコネクタ装置。
- 前記サポートリングの内部に中心軸が備えられ、前記中心軸の両側にピニオンギアが回転可能に結合され、両側のピニオンギアを間に置いて両側に両側のピニオンギアと噛み合うサイドギアが備えられることを特徴とする、請求項１に記載のディスコネクタ装置。
- 前記ディファレンシャルケースの側端部は脱付着可能なカバーにより構成され、前記カバーにドライブギアが取り付けられることを特徴とする、請求項１に記載のディスコネクタ装置。
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