(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁コイル（５０）と、
差動装置（１０）の作動を制御するように構成された制御システム（５６）と、を備え、かつ、
車両のダッシュボードの下に取付けるように構成されるモジュール（５８）と、
前記モジュール（５８）に電気的に接続する回路（７８）と、を含み、
前記回路（７８）は、第１及び第２電源の少なくとも１つに電気的に接続されて、前記差動装置（１０）のラッチ電力を供給するように構成されたラッチスイッチ（６４）と、
前記ラッチスイッチ（６４）に電気的に接続されて、前記差動装置（１０）のラッチ電力を供給するように構成されたラッチ部品（８４）と、を備えた電子制御式ロッキングデファレンシャルにおいて、
前記回路（７８）は、前記制御システム（５６）への電力供給がオフされたとき、動作されず、前記制御システム（５６）への電力供給がオンされたとき、「スタンバイ」モードであり、前記ラッチスイッチ（６４）が作動されると、電流が前記回路（７８）を介して流れて前記ラッチ部品（８４）を作動させて、前記差動装置（１０）が作動され、
前記モジュール（５８）は、前記モジュール（５８）がダッシュボードの下に取付けられたとき、車両の室内に面するフロントパネル（６０）及びリアパネル（６２）を含み、
前記モジュール（５８）の前記フロントパネル（６０）は、手動で押されて瞬間的に前記差動装置（１０）を作動／非作動として前記差動装置（１０）のラッチ電力を供給するように構成される「オン／オフ」スイッチ（６４）と、少なくとも、前記差動装置（１０）がロックされるのをセンサが検知したとき、前記差動装置（１０）がロックされたのを前記センサが検知しないとき、及び、前記制御システム（５６）が、外部故障または前記差動装置（１０）の前記電磁コイル（５０）の断線を検出したときを表示するように構成される複数のＬＥＤ（６６）と、少なくとも、前記差動装置（１０）の移動量及び前記電磁コイル（５０）に印加される可変電圧量を表示する複数のディスプレー（６８，７０）とを含んでいることを特徴とする電子制御式ロッキングデファレンシャル。
【請求項２】
電磁コイル（５０）と、
差動装置（１０）の作動を制御するように構成された制御システム（５６）と、を備え、かつ、
車両のダッシュボードの下に取付けるように構成されるモジュール（５８）と、
前記モジュール（５８）に電気的に接続する回路（７８）と、を含み、
前記回路（７８）は、第１及び第２電源の少なくとも１つに電気的に接続されて、前記差動装置（１０）のラッチ電力を供給するように構成されたラッチスイッチ（６４）と、
前記ラッチスイッチ（６４）に電気的に接続されて、前記差動装置（１０）のラッチ電力を供給するように構成されたラッチ部品（８４）と、を備えた電子制御式ロッキングデファレンシャルにおいて、
前記回路（７８）は、前記制御システム（５６）への電力供給がオフされたとき、動作されず、前記制御システム（５６）への電力供給がオンされたとき、「スタンバイ」モードであり、前記ラッチスイッチ（６４）が作動されると、電流が前記回路（７８）を介して流れて前記ラッチ部品（８４）を作動させて、前記差動装置（１０）が作動され、
前記モジュール（５８）は、前記モジュール（５８）がダッシュボードの下に取付けられたとき、車両の室内に面するフロントパネル（６０）及びリアパネル（６２）を含み、
前記モジュール（５８）の前記リアパネル（６２）は、前記差動装置（１０）に対して特定レベルの電圧を保持し、様々なレベルの電位に調整されるように構成されるポテンショメータ（７２）と、前記制御システム（５６）と車両との間でインターフェースとして機能するように構成されてそれぞれが車両の特定の電気的作動を感知するように設計された複数のピンを有するコネクタ（７４）とを含んでいることを特徴とする電子制御式ロッキングデファレンシャル。
【請求項３】
電磁コイル（５０）と、
差動装置（１０）の作動を制御するように構成された制御システム（５６）と、を備え、かつ、
車両のダッシュボードの下に取付けるように構成されるモジュール（５８）と、
前記モジュール（５８）に電気的に接続する回路（７８）と、を含み、
前記回路（７８）は、第１及び第２電源の少なくとも１つに電気的に接続されて、前記差動装置（１０）のラッチ電力を供給するように構成されたラッチスイッチ（６４）と、
前記ラッチスイッチ（６４）に電気的に接続されて、前記差動装置（１０）のラッチ電力を供給するように構成されたラッチ部品（８４）と、を備えた電子制御式ロッキングデファレンシャルにおいて、
前記回路（７８）は、前記制御システム（５６）への電力供給がオフされたとき、動作されず、前記制御システム（５６）への電力供給がオンされたとき、「スタンバイ」モードであり、前記ラッチスイッチ（６４）が作動されると、電流が前記回路（７８）を介して流れて前記ラッチ部品（８４）を作動させて、前記差動装置（１０）が作動され、
前記ラッチ部品（８４）は、第１スイッチ（８６）と、第２スイッチ（９６）と、コイル（１３０）とを含む二極双投制御リレー（８４）を含み、前記ラッチスイッチ（６４）が作動されると、電流が前記回路（７８）を介して流れて、前記リレー（８４）を作動させ、前記第２スイッチ（９６）が閉じて、前記差動装置（１０）が作動されることを特徴とする電子制御式ロッキングデファレンシャル。
【請求項４】
電磁コイル（５０）と、
差動装置（１０）の作動を制御するように構成された制御システム（５６）と、を備え、かつ、
車両のダッシュボードの下に取付けるように構成されるモジュール（５８）と、
前記モジュール（５８）に電気的に接続する回路（７８）と、を含み、
前記回路（７８）は、第１及び第２電源の少なくとも１つに電気的に接続されて、前記差動装置（１０）のラッチ電力を供給するように構成されたラッチスイッチ（６４）と、
前記ラッチスイッチ（６４）に電気的に接続されて、前記差動装置（１０）のラッチ電力を供給するように構成されたラッチ部品（８４）と、を備えた電子制御式ロッキングデファレンシャルにおいて、
前記回路（７８）は、前記制御システム（５６）への電力供給がオフされたとき、動作されず、前記制御システム（５６）への電力供給がオンされたとき、「スタンバイ」モードであり、前記ラッチスイッチ（６４）が作動されると、電流が前記回路（７８）を介して流れて前記ラッチ部品（８４）を作動させて、前記差動装置（１０）が作動され、
前記制御システム（５６）は，リレー（８４）に電流を導通して、逆バイアス電圧のスパイクをダンプするように構成される少なくとも１つの直列のダイオード（１２８）を含んでいることを特徴とする電子制御式ロッキングデファレンシャル。
【請求項５】
前記第１スイッチ（８６）は、大電流のための一組の接点（８７）を含み、前記第２スイッチ（９６）は、弱電流のための一組の接点（９７）を含み、前記コイル（１３０）は、電流が変化したとき、前記回路（７８）内に逆起電力を発生させるように構成されることを特徴とする請求項３に記載の電子制御式ロッキングデファレンシャル。
【請求項６】
前記ラッチスイッチ（６４）は、「オン」スイッチ（１００）及び「オフ」スイッチ（８８）を含み、前記「オン」スイッチ（１００）が作動されると、電流が前記回路（７８）を介して流れて、前記リレー（８４）を作動させ、前記第２スイッチ（９６）が閉じて、前記差動装置（１０）が作動されることを特徴とする請求項５に記載の電子制御式ロッキングデファレンシャル。
【請求項７】
更に、前記制御システム（５６）は，前記回路（７８）の中の電流の流れを低下させるように構成される少なくとも１つの抵抗（９０，９２，９８，１１０，１１２，１１６，１２４，１３４）を含んでいることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子制御式ロッキングデファレンシャル。
【請求項８】
更に、前記制御システム（５６）は，少なくとも１つの前記抵抗（９０，９２，９８，１１０，１１２，１１６，１２４，１３４）を横切って電流を伝達するように構成される少なくとも１つのトランジスタ（９４，１１４，１２２）を含んでいることを特徴とする請求項７に記載の電子制御式ロッキングデファレンシャル。
【請求項９】
電子制御式ロッキングデファレンシャルの作動を制御するように構成された制御システム（５６）であって、
車両のダッシュボードの下に取付けるように構成されるモジュール（５８）と、
前記モジュール（５８）に電気的に接続する回路（７８）と、を含み、
前記回路（７８）は、第１及び第２電源の少なくとも１つに電気的に接続されて、差動装置のラッチ電力を供給するように構成されたラッチスイッチ（６４）と、
前記ラッチスイッチ（６４）に電気的に接続されて、差動装置のラッチ電力を供給するように構成されたラッチ部品（８４）と、を備えており、
前記回路（７８）は、前記制御システム（５６）への電力供給がオフされたとき、動作されず、前記制御システム（５６）への電力供給がオンされたとき、「スタンバイ」モードであり、前記ラッチスイッチ（６４）が作動されると、電流が前記回路（７８）を介して流れて前記ラッチ部品（８４）を作動させて、差動装置が作動され、
前記モジュール（５８）は、前記モジュール（５８）がダッシュボードの下に取付けられるとき、車両の室内に面するフロントパネル（６０）及びリアパネル（６２）を含み、
前記モジュール（５８）の前記フロントパネル（６０）は、手動で押されて瞬間的に前記差動装置を作動／非作動として、差動装置のラッチ電力を供給するように構成される「オン／オフ」スイッチ（６４）と、少なくとも、差動装置がロックされるのをセンサが検知したときと、前記差動装置がロックされたのを前記センサが検知しないとき、及び、前記制御システム（５６）が、外部故障または差動装置の断線を検出したときを表示するように構成される複数のＬＥＤ（６６）と、少なくとも、差動装置の移動量及び前記差動装置に印加される可変電圧量を表示する複数のディスプレー（６８，７０）を含んでいることを特徴とする制御システム。
【請求項１０】
電子制御式ロッキングデファレンシャルの作動を制御するように構成された制御システム（５６）であって、
車両のダッシュボードの下に取付けるように構成されるモジュール（５８）と、
前記モジュール（５８）に電気的に接続する回路（７８）と、を含み、
前記回路（７８）は、第１及び第２電源の少なくとも１つに電気的に接続されて、差動装置のラッチ電力を供給するように構成されたラッチスイッチ（６４）と、
前記ラッチスイッチ（６４）に電気的に接続されて、差動装置のラッチ電力を供給するように構成されたラッチ部品（８４）と、を備えており、
前記回路（７８）は、前記制御システム（５６）への電力供給がオフされたとき、動作されず、前記制御システム（５６）への電力供給がオンされたとき、「スタンバイ」モードであり、前記ラッチスイッチ（６４）が作動されると、電流が前記回路（７８）を介して流れて前記ラッチ部品（８４）を作動させて、差動装置が作動され、
前記モジュール（５８）は、前記モジュール（５８）がダッシュボードの下に取付けられるとき、車両の室内に面するフロントパネル（６０）及びリアパネル（６２）を含み、
前記モジュール（５８）の前記リアパネル（６２）は、差動装置に対して特定レベルの電圧を保持し、様々なレベルの電位に調整されるように構成されるポテンショメータ（７２）と、前記制御システム（５６）と車両との間でインターフェースとして機能するように構成されて、それぞれが車両の特定の電気的作動を感知するように設計された複数のピンを有するコネクタ（７４）とを含んでいることを特徴とする制御システム。
【請求項１１】
電子制御式ロッキングデファレンシャルの作動を制御するように構成された制御システム（５６）であって、
車両のダッシュボードの下に取付けるように構成されるモジュール（５８）と、
前記モジュール（５８）に電気的に接続する回路（７８）と、を含み、
前記回路（７８）は、第１及び第２電源の少なくとも１つに電気的に接続されて、差動装置のラッチ電力を供給するように構成されたラッチスイッチ（６４）と、
前記ラッチスイッチ（６４）に電気的に接続されて、差動装置のラッチ電力を供給するように構成されたラッチ部品（８４）と、を備えており、
前記回路（７８）は、前記制御システム（５６）への電力供給がオフされたとき、動作されず、前記制御システム（５６）への電力供給がオンされたとき、「スタンバイ」モードであり、前記ラッチスイッチ（６４）が作動されると、電流が前記回路（７８）を介して流れて前記ラッチ部品（８４）を作動させて、差動装置が作動され、
前記ラッチ部品（８４）は、第１スイッチ（８６）と、第２スイッチ（９６）と、コイル（１３０）とを含む二極双投制御リレー（８４）を含み、前記ラッチスイッチ（６４）が作動されると、電流が前記回路（７８）を介して流れて、前記リレー（８４）を作動させ、前記第２スイッチ（９６）が閉じて、差動装置が作動されることを特徴とする制御システム。
【請求項１２】
電子制御式ロッキングデファレンシャルの作動を制御するように構成された制御システム（５６）であって、
車両のダッシュボードの下に取付けるように構成されるモジュール（５８）と、
前記モジュール（５８）に電気的に接続する回路（７８）と、を含み、
前記回路（７８）は、第１及び第２電源の少なくとも１つに電気的に接続されて、差動装置のラッチ電力を供給するように構成されたラッチスイッチ（６４）と、
前記ラッチスイッチ（６４）に電気的に接続されて、差動装置のラッチ電力を供給するように構成されたラッチ部品（８４）と、を備えており、
前記回路（７８）は、前記制御システム（５６）への電力供給がオフされたとき、動作されず、前記制御システム（５６）への電力供給がオンされたとき、「スタンバイ」モードであり、前記ラッチスイッチ（６４）が作動されると、電流が前記回路（７８）を介して流れて前記ラッチ部品（８４）を作動させて、差動装置が作動され、
前記制御システム（５６）は，リレー（８４）に電流を導通して、逆バイアス電圧のスパイクをダンプするように構成される少なくとも１つの直列のダイオード（１２８）を含んでいることを特徴とする制御システム。
【請求項１３】
前記第１スイッチ（８６）は、大電流のための一組の接点（８７）を含み、前記第２スイッチ（９６）は、弱電流のための一組の接点（９７）を含み、前記コイル（１３０）は、電流が変化したとき、前記回路（７８）内に逆起電力を発生させるように構成されることを特徴とする請求項１１に記載の制御システム。
【請求項１４】
前記ラッチスイッチ（６４）は、「オン」スイッチ（１００）及び「オフ」スイッチ（８８）を含み、前記「オン」スイッチ（１００）が作動されると、電流が前記回路（７８）を介して流れて、前記リレー（８４）を作動させ、前記第２スイッチ（９６）が閉じて、差動装置が作動されることを特徴とする請求項１３に記載の制御システム。
【請求項１５】
更に、前記制御システム（５６）は，前記回路（７８）の中の電流の流れを低下させるように構成される少なくとも１つの抵抗（９０，９２，９８，１１０，１１２，１１６，１２４，１３４）を含んでいることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の制御システム。
【請求項１６】
更に、前記制御システム（５６）は，少なくとも１つの前記抵抗（９０，９２，９８，１１０，１１２，１１６，１２４，１３４）を横切って電流を伝達するように構成される少なくとも１つのトランジスタ（９４，１１４，１２２）を含んでいることを特徴とする請求項１５に記載の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、電子制御式ロッキングデファレンシャルに関し、具体的に、差動装置の作動を制御するように構成されたアンダーダッシュシステムを有する電子制御式ロッキングデファレンシャルに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用途において、従来技術の電子制御式ロッキングデファレンシャルは、特に、四輪駆動車（４ＷＤ）のために設計され、そのように望まれるとき、手動で作動されて、差動装置をロック、又は、ロック解除することができる。運転者は、車両のダッシュボード、又は、コンソールに取付けられるスイッチ、又は、ボタンを手動で操作することにより、前輪、及び／又は、後輪の差動装置をロックできる。このタイプのトルク制御装置は、アフターマーケットで周知である。さらに具体的には、差動装置を含んでいるアフターマーケットシステムは、大きいプッシュボタン式スイッチを使用して設置でき、このプッシュボタン式スイッチは、ダッシュボード、ワイヤハーネス、リレー及びルーティングワイヤに取付けるように構成される。
【０００３】
しかしながら、４ＷＤ車両へのこのタイプの差動装置の設置は、一般的に、リレー、ルートワイヤを取付けるようにダッシュボードを貫通する穴の穴あけ加工、又は、中ぐり加工が必要であり、差動装置を作動及び非作動させるスイッチを設置する。いくつかの欠点は、この設置と関係がある。具体的に、この設置は、ダッシュボード及び複雑な配線の必要な改良により時間がかかり、複雑である。更に、不適切な穴あけ加工、又は、中ぐり加工はダッシュボードに損傷を与え、車室の美観に悪影響を与え、設置のコスト及び時間が増大する。
【０００４】
従って、従来技術において、４ＷＤ車両に制御、出力、牽引力及びオフロードの性能を与える電子動作ロッキングデファレンシャルが必要である。また、従来技術において、４ＷＤ車両のダッシュボードを穴あけ加工したり、中ぐり加工したりする必要がないそのような差動装置が必要である。また、従来技術において、制御部の設置に、時間がかからず、複雑でなく、及び、高価でなく、そして、ダッシュボードに損傷を与えないそのような差動装置が必要である。また、従来技術において、４ＷＤ機能が必要でないとき、作動を阻止するそのような差動装置が必要である。また、従来技術において、車両のバッテリーに長い寿命を与えるのを助けるそのような差動装置が必要である。具体的に、従来技術において、これらの機構を組込んだアフターマーケット用電子動作ロッキングデファレンシャルが必要である。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、電磁コイル及び差動装置の作動を制御するように構成される制御システムを含む電子制御式ロッキングデファレンシャルにおける従来技術の欠点を打開する。制御システムは、車両のダッシュボードの下に取付けられるように構成されるモジュールを有し、回路がモジュールと電気的に接続する。この回路は、第１、及び／又は、第２電源に電気的に接続されるラッチスイッチを有して、差動装置にラッチ電力を与えるように構成される。ラッチ部品は、ラッチスイッチに電気的に接続されて、差動装置にラッチ電力を与えるように構成される。回路は、制御システムへの電源供給がオフされたとき、動作せず、制御システムへの電源供給がオンされたとき、「スタンバイ」モードである。ラッチスイッチが作動すると、電流は、回路を介して流れて、ラッチ部品を作動させ、差動装置が作動される。
【０００６】
本発明の電子制御式ロッキングデファレンシャルは、４ＷＤ車両に制御、出力、牽引力及びオフロードの性能を与える。制御システムの設置は、４ＷＤ車両のダッシュボードを貫通する穴の穴あけ加工、又は、中ぐり加工するのを必要とせず、時間がかからず、複雑でなく、又は、高価でなく、そして、ダッシュボードを損傷させない。また、制御システムは、効率的なパッケージ内に様々な制御を統合し、従来技術のそのようなシステムに関連する差動装置のより安全と、より良い制御及びフィードバックを提供する。更に、差動装置のモーメンタリ「オン／オフ」ラッチ及びドロップアウト電力が制御される。更に、差動装置の作動は、車両の４ＷＤ機能が求められないとき、阻止される。このようにして、差動装置と、関連する部品と、車軸と、４ＷＤ車両の対応するタイヤの早期摩耗は、回避される。更に、４ＷＤ車両への電力供給がオフされたとき、差動装置がリセットすることにより、差動装置は、車両のバッテリーに長い寿命を与えることに役に立つ。制御システムは、アフターマーケット用電子動作ロッキングデファレンシャルシステムの一部とすることができ、同様にＯＥＭ用途に使用することができる。
【０００７】
本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付の図面に関連する以下の説明を読むことにより、容易に分かり、より良く理解される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、作動してロックモードにある差動装置を示した本発明の電子制御式ロッキングデファレンシャルの軸方向の断面図である。
【図２】図２は、作動せずアンロックモードにある差動装置を示した図１に示される差動装置の拡大した軸方向の部分断面図である。
【図３】図３は、図１及び図２に示す電子制御式ロッキングデファレンシャルを制御する本発明の制御システムのモジュールの部分斜視図である。
【図４】図４は、図１及び図２に示す電子制御式ロッキングデファレンシャルの制御システムの回路の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面において、同様の符号は、同様の構造に使用され、本発明のアンダーダッシュ制御システムを有する電子制御式ロッキングデファレンシャルの一実施形態は、全体として符号１０で示される。差動装置１０は、一般的に、４ＷＤ車両に用いることができ、あらゆる適当な車両にも使用できることを当業者により理解すべきである。本発明の制御システムは、あらゆる電子制御式ロッキングデファレンシャルに適用することができることを理解すべきである。以下に記載され、図１及び図２示される一実施形態は、一例に過ぎず、本発明の制御システムは、本実施形態とは異なる構造及び機能の電子制御式ロッキングデファレンシャルにも用いることができる。また、制御システムは、ＯＥＭにより、又は、アフターマーケットにおいて用いることができることを理解すべきである。後者の場合、制御システムは、４ＷＤ車両のダッシュボードの下に取付けられ、ワイヤハーネス、リレー及びルーティングワイヤを含むことができる設備キットの一部分でしかなく、従来技術において、一般的に知られている。当業者は、そのキット及び必要なツールだけを用いて４ＷＤ車両に差動装置を設置できるはずである。
【００１０】
図１及び図２に示すように、差動装置１０は、全体として符号１２で示されるギヤケースと、全体として符号１４で示されるエンドキャップを含み、エンドキャップ１４は、例えば、複数のボルト（図示せず）などのあらゆる適切な締結具によりギヤケース１２に締結できる。ギヤケース１２及びエンドキャップ１４は、全体として符号１６で示されるギヤチャンバーを形成するために互いに協働する。差動装置１０のトルク入力は、入力リングギヤ（図示せず）によるのが一般的であり、入力リングギヤは、一般に従来技術で周知のように、フランジ１８に取付けることができる。ギヤセットは、ギヤチャンバー１６内で支持され、少なくとも一対のピニオンギヤ２０を有している。ピニオンギヤ２０は、いずれかの適切な手段により、ギヤケース１２に対してしっかり固定されたピニオンシャフト２２の周囲に回転可能に取付けられている。ピニオンギヤ２０は、ギヤセットの入力ギヤであり、全体として符号２４，２６で示される左右一対のサイドギヤのそれぞれと噛合係合して配置される。サイドギヤ２４，２６は、左右一対のアクスルシャフト（図示せず）のそれぞれの外側スプラインとスプライン係合するように構成された内側ストレートスプライン２８，３０のセットを形成する。ギヤケース１２は、一般に従来技術で周知のように、アウターハウジング、又は、キャリアに対して差動装置１０を回転させるために回転支持する一対のベアリングセットをそれぞれ取付けることができる環状のハブ部を形成する。
【００１１】
全体として符号３６で示される回転防止機構は、略環状のカラー部材３８を有し、全体がギヤケース１２内に配置され、サイドギヤ２４（第１出力ギヤ）に連結して作動する。全体として符号４０で示されるアクチュエータは、主にギヤケース１２の外部に配置される。さらに具体的には、アクチュエータ４０は、サイドギヤ２６（第２出力ギヤ）に隣接するギヤケース１２の周りの一端に配置され、複数のランプ面４４を形成し、全体として符号４２で示される単一ランプ板を有している。ギヤケース１２は、複数の円筒状の開口部４６を形成し、各開口部４６内に細長い略円筒状の作動部材４８が摺動可能に配置されている。それぞれの作動部材４８に対して１つのランプ面４４がある。差動装置１０のロッキング機構は、カラー部材３８及び作動部材４８を含んでいる。また、アクチュエータ４０は、全体として符号５０で示される電磁コイルを有し、電磁コイル５０は、ランプ板４２上に要求制動トルクを働かせ、これにより、作動部材４８のランプアップを開始する。カラー部材３８は、波形バネ５２により非動作の「アンロック」モードに向けて付勢されている。電磁コイル５０は、一対の導線５４により励起される。
【００１２】
通常、車両の直進運転中は、左右のアクスルシャフト間、すなわち、サイドギヤ２４，２６間に差動は生じない。従って、ピニオンギヤ２０は、ピニオンシャフト２２に対して回転しない。結果として、ギヤケース１２、ピニオンギヤ２０及びサイドギヤ２４，２６の全ては、あたかもこれらが１つの固体ユニットであるかのように回転軸「Ａ」の周りを回転する。
【００１３】
差動装置１０は、手動で制御でき、車両の運転手は、手動で「ロック」モード（「アンロック」モードではなく）を選択して差動装置１０を作動させることができる。例えば、車両が停止しているとき、運転手は、車両のダッシュボード、又は、コンソールに取付けられた単純なモーメンタリ型の「オン／オフ」トルグスイッチ、又は、ロッカースイッチ、又は、プッシュボタン等のスイッチまたはボタンを手動で操作する。このようにして、電気回路（以下に記載されている）は閉じられ、それによって、回路及び差動装置１０が作動するのを運転手に表示するためにトルグスイッチ、又は、プッシュボタンやその近くに配置されたランプに電流を供給する。電流は、回路及び最終的に差動装置１０の電磁コイル５０へ流れる。そして差動装置１０は、例えば、車両が１速、又は、リバースのとき、「ロック」モードで作動する。このようにして、第１出力ギヤ２４は、ギヤケース１２に対して固定されて、更に、第１出力ギヤ２４とギヤケース１２との間のそれ以上の差動を阻止する。図１は、作動状態にある差動装置１０が、「ロック」モードである場合を示し、図２は、非作動状態にある差動装置１０が、「アンロック」モードにある場合を示す。
【００１４】
図３は、差動装置１０の作動を制御するように構成され、全体として符号５６で示される制御システムの一部を示している。さらに具体的に、この図は、ダッシュボードの下に取付けるように構成され、全体として符号５８で示されるモジュールの一実施形態を示している。特に、モジュール５８は、全体として符号６０で示されるフロントパネルと、全体として符号６２で示されるリアパネルとを含んでいる。モジュール５８を設置すると、フロントパネル６０は、４ＷＤ車両の室内に面している。車両のフロントシートの運転手、及び／又は、他の乗客は、フロントパネル６０が見え、フロント及びリアパネル６０，６２の両方に手動でアクセスする。モジュール５８の一実施形態において、丈夫なアルミニウムでモジュール５８を取囲んでいる。
【００１５】
フロントパネル６０は、ソフトタッチの「オン／オフ」またはラッチスイッチ６４を含み、このラッチスイッチ６４は、差動装置１０のラッチ電力を供給するために、手動で押され瞬時に差動装置１０を作動（「オン」）／非作動（「オフ」）させるように構成される。更に、フロントパネル６０は、全体として６６で示される複数のＬＥＤを含み、それぞれ、差動装置１０がロックされる（「ロック」）のをセンサが検出したとき、差動装置１０がロックされるのをセンサが検出しないとき（「アンロック」）、及び、制御システム５６が、外部故障（以下に記載されている）、又は、差動装置１０の電磁コイル５０の断線を検出したとき、ＬＥＤ６６を表示するように構成される。各々の場合において、対応するＬＥＤ６６が点灯される。フロントパネル６０は、更に、差動装置１０のロック機構（カラー部材３８及び作動部材４８）の移動量と、電磁コイル５０に印加される可変電圧量とのそれぞれを表示する一対のマルチセグメント式の棒グラフディスプレー６８，７０を含んでいる。図示のモジュール５８の一実施形態では、棒グラフディスプレー６８は、５つの区分を含み、１区分に付き１ボルトに目盛られている。棒グラフディスプレー７０は、７つの区分を含み、１区分に付き２ボルトに目盛られている。
【００１６】
リアパネル６２は、差動装置１０に対して特定レベルの電圧を保持し、様々なレベルの電位に調整するように構成されるポテンショメータ７２を含む。図示の実施形態では、ポテンショメータは、ダイヤル７２の形態となっている。更に、リアパネル６２は、制御システム５６と４ＷＤ車両との間でインターフェースとして機能するように構成される全体として符号７４で示される複数ピンコネクタを含んでいる。このようにして、車両の必要以上の配線は、取除かれる。モジュール５８の一実施形態においては、コネクタ７４は、「モレックスタイプ」のコネクタである。図示されたモジュール５８の一実施形態では、コネクタ７４は、それぞれが、又は、複数が特定の作動を感知するように設計された９本のピンで構成されている。例えば、ラベル付きピン「１」、「２」及び「３」は、差動装置１０のロック、又は、アンロック（「ロック」／「アンロック」）を検知するセンサとして集合的に働き、ラベル付きピン「４」及び「５」は、電磁コイル５０を検知するセンサとして集合的に働き、ラベル付きピン「６」は、４ＷＤ車両のバッテリーの正電荷を検知するセンサとして働き、ラベル付きピン「７」は、４ＷＤ車両のスイッチ付イグニッションの電力（後述）を検知するセンサとして働き、ラベル付きピン「８」は、バッテリーの負電荷を検知するセンサとして働き、ラベル付きピン「９」は、外部故障、又は、電磁コイル５０の断線（「故障」）を検知するセンサとして働くことができる。差動装置１０のロックを検知するために必要とされる差動装置１０のセンサは、「ホール効果」センサ、又は、単純なドライ接点スイッチとすることができる。更に、リアパネル６２は、以下においてさらに詳細に説明するように、制御システム５６の回路における電気的短絡の場合に制御システム５６の配線を内部保護するヒューズ７６を含んでいる。一実施形態においては、ヒューズは、鍬状のヒューズ７６である。
【００１７】
より具体的な外部故障、又は、電磁コイル５０の断線の検出に関して、故障入力は、ダイヤル７２によって制御されて、速度信号のようなあらゆる適切な直流源、圧力変換器、車両の変速機用のスイッチ、又は、車両の電子制御装置（ＥＣＵ）からのデジタル出力とすることができる。故障が検知されると、モジュール５８が「スタンバイ」モードに切替わり、「故障」ＬＥＤ６６が点灯される。一例として、直流の０〜５ボルトが、時速０〜５０マイルの４ＷＤ車両の速度に対応するように前もってセットし、そして、差動装置１０は、車両の速度が時速２０マイルを超えたとき、ロック解除するように前もってセットすることができる。これにより、差動装置１０が作動され、かつ、車両の速度が前もってセットされた速度を超えた場合、モジュール５８は、自動的にシャットオフし、車両の速度が時速２０マイル以下に戻るまで自動的には再作動しない。このようにして、例えば、約５ボルトまでの直流電流の外部故障入力を使用し、外部センサを使用して差動装置１０を遠隔的に停止する。また、例えば、故障入力が、車両のコンピュータからの信号であり、ＥＣＵが、差動装置１０を作動すべきでない原因を検知した場合、その後、「故障」ＬＥＤ６６は依然として点灯し続け、制御システム５６は、差動装置１０の作動を許可しない。当業者には、故障入力が、オプションであり、故障入力を失ってもモジュール５８の作動は影響を受けないであろうことを理解すべきである。
【００１８】
モジュール５８は、具体的には、ダッシュボードの下のあらゆる適切な位置で、一般的には、車両の室内のあらゆる適切な位置に配置することができ、また、適切な材料により被うことができることは、当業者によって理解されるべきである。また、フロントパネル６０は、差動装置１０を作動／非作動させるあらゆる適切なタイプの機構、及び、あらゆる適切な種類及び数の表示器、及び／又は、ディスプレーを含むことができることを理解すべきである。また、それぞれの棒グラフディスプレー６８，７０は、あらゆる適切な数の区分から成り、あらゆる適切な目盛りを形成できることを理解すべきである。また、表示器６６、及び／又は、ディスプレー６８，７０は、互いに及びフロントパネル６０との間にあらゆる適切な構造的関係を有することができることを理解すべきである。また、リアパネル６２は、差動装置１０に対する特定レベルの電圧を保持し、様々なレベルの電位を調整し、制御システム５６と４ＷＤ車両との間のインターフェースとして機能するように構成されるあらゆる適切な機構を含むことができることを理解すべきである。また、コネクタ７４は、あらゆる適切なタイプのコネクタとすることができ、それぞれが、又は、複数があらゆる適切な作動を感知するように設計されたあらゆる適切な数のピンから成ることを理解すべきである。また、ヒューズ７６は、あらゆる適切なタイプのヒューズとすることができることを理解すべきである。また、ダイヤル７２、コネクタ７４及びリアパネルの６２のヒューズは、互いに及びリアパネル６２との間にあらゆる適切な構造的関係を有することができることを理解すべきである。
【００１９】
図４は、モジュール５８と電気的に接続する制御システム５６の回路を全体として符号７８で示している。より具体的には、回路７８は、一般的には、コネクタ７４を示し、特に、「被試験ユニット」のスイッチラインとして差動装置１０の電磁コイル５０を示している。このようにして、差動装置１０は、制御システム５６に電気的に接続される。また、回路７８は、概略符号７９で示される４ＷＤ車両の１２ボルトバッテリーラインと、電源として車両のスイッチ型イグニッションからの概略符号８０で示される１２ボルトスイッチ付イグニッションラインを示している。また、回路７８は、概略符号８１で示されるアースラインと、概略符号８２で示される「被試験ユニット」のアースラインと、概略符号８３で示される故障ラインを示している。回路７８は、パルス幅変調（ＰＭＷ）出力を供給する。回路７８のハイサイドは、作動のためにダンピング及びスイッチングを制御する一方、回路７８のローサイドは、故障のためのドライビング及びスイッチングを制御する。図には、回路７８の各ラインに対して異なるパターンを示し、それぞれのラインは、以下に詳細に記載される。
【００２０】
「被試験ユニット」スイッチライン５０は、概略符号８４で示される二極双投制御リレー８４の形式のラッチ部品に電気的に接続される。より具体的には、「被試験ユニット」スイッチライン５０は、大電流のための一組の接点８７を含んでいるリレー８４の概略符号８６で示される第１スイッチに電気的に接続される。また、「被試験ユニット」スイッチライン５０は、概略符号８８で示されるセルフテストコイルインジケーター／「オフ」スイッチ及び抵抗９０に電気的に接続される。セルフテストコイルインジケーター／「オフ」スイッチ８８は、電磁コイル５０が存在するのを確かめ、制御システム５６は、電磁コイル５０が存在するのを確かめるために定期的検査を行うことができる。「被試験ユニット」スイッチライン５０は、最終的に「ロック」ＬＥＤ６６に接続する。
【００２１】
バッテリーライン７９は、ヒューズ７６及び抵抗９２に電気的に接続される。スイッチ型イグニッションライン８０は、トランジスタ９４及びリレー８４に電気的に接続される。より具体的には、スイッチ型イグニッションライン８０は、弱電流のための一組の接点９７を含んでいるリレー８４の概略符号９６で示される第２スイッチに電気的に接続される。また、スイッチ型イグニッションライン８０は、抵抗９８及び「オン」スイッチ１００に電気的に接続される。
【００２２】
アースライン８１は、「被試験ユニット」のアースライン８２に電気的に接続され、アースライン８２は、直列のダイオード１０２と、「被試験ユニット」スイッチライン５０と、更に、概略符号１０４で示されるアースラインに電気的に接続される。ダイオード１０２は、リレー８４に電流を導通させ、かつ、逆バイアス電圧のスパイクをダンプするように構成され、アースライン１０４は、コンデンサ１０６に電気的に接続される。
【００２３】
故障ライン８３は、アースライン１０４と、更に、概略符号１０８で示されるアースラインに電気的に接続されて、アースライン１０８は、フィルター調整する抵抗１１０に電気的に接続される。また、故障ライン８３は、抵抗１１２と、トランジスタ９４と、もう１つのトランジスタ１１４と、もう１つの抵抗１１６とに電気的に接続される。トランジスタ１１４は、概略符号１１８で示されるアースラインに電気的に接続される。アースライン１２０は、トランジスタ１２２と、アースライン１１８と、抵抗９８と、もう１つの抵抗１２４とに電気的に接続されて、抵抗１２４は、トランジスタ９４に電気的に接続される。トランジスタ９４は、抵抗１２４を横切って回路を介して流れる電流を伝達するように構成され、信号を反転させ、「故障」ＬＥＤ６６を切替える。トランジスタ１１４を切替えると、トランジスタ１１４は、抵抗１１２を横切ってアースへ電流を伝達して、トランジスタ１２２は、抵抗９８を横切って電流を伝達する。
【００２４】
また、アースライン１２０は、直列のダイオード１２８及び「ラッチ」コイル１３０に電気的に接続され、「ラッチ」コイル１３０は、リレー８４の一部であり、電流が変化したとき、回路７８内に逆起電力を発生させるように構成される。ダイオード１２８は、リレー８４に電流を導通させ、逆バイアス電圧のスパイクをダンプするようになっている。また、アースライン１２０は、リレー８４の第２スイッチ９６と、「オン」スイッチ１００と、セルフテストコイルインジケーター／「オフ」スイッチ８８と、テストダイオード１３２（抵抗９２に電気的に接続される）と、もう１つの抵抗１３４と、スタンバイダイオード１３６とに電気的に接続されて、スタンバイダイオード１３６は、スイッチ型イグニッションライン８０に電気的に接続される。抵抗９０，９２，１３４は、回路７８の中の電流の流れを低下させるように構成され、それぞれのＬＥＤ６６を保護する。アースライン１３８は、故障ダイオード１４０に電気的に接続されて、故障ダイオード１４０は、故障ライン８３と、結合ダイオード１４２とに電気的に接続されて、結合ダイオード１４２は、抵抗９０に電気的に接続される。ダイオード１３２，１３６，１４０，１４２は、対応するＬＥＤ６６に電気的に接続されるように構成される。
【００２５】
図示の回路７８の実施形態では、それぞれの抵抗９０，９２，１３４は、１．２ｋΩの抵抗とし、それぞれの抵抗９８，１１０は、１．０ｋΩの抵抗とし、それぞれの抵抗１１２，１１６，１２４は、４７０Ωの抵抗とすることができる。それぞれのダイオード１０２，１２８は、「１Ｎ４００４」のダイオードとすることができる。トランジスタ９４は、「ＮＴＥ１２３Ａ」のトランジスタとし、トランジスタ１１４は、「２Ｎ３９０４」のトランジスタとし、トランジスタ１２２は、「２ＳＤ６６９Ａ」のトランジスタとすることができる。コンデンサ１０６は、０．０１μＦの静電容量を有して、リレー８４は、「Ｗ９２Ｓ７０１２−１２」のリレーとすることができる。
【００２６】
回路７８は、あらゆる適切な手段により、差動装置１０、バッテリー及びスイッチ型イグニッションのそれぞれに電気的に接続できることは、当業者により理解されるべきである。また、第１及び第２スイッチ８６，９６は、互いにあらゆる適切な関係を有することができることを理解すべきである。抵抗９０，９２，９８，１１０，１１２，１１６，１２４，１３４は、抵抗のあらゆる適切なタイプの抵抗とすることができ、あらゆる適切な抵抗値を提供することができ、それぞれのダイオード１０２，１２８は、あらゆる適切なダイオードとすることができ、それぞれのトランジスタ９４，１１４，１２２は、あらゆる適切なタイプのトランジスタとすることができ、コンデンサ１０６は、あらゆる適切な静電容量を有することができ、リレー８４は、あらゆる適切なタイプのリレーとすることができることを理解すべきである。また、回路７８を通る電流の流れの経路は、回路７８のあらゆる適切なポイントで始めることができることを理解すべきである。
【００２７】
作動中、イグニッション、又は、キースイッチ電力をオフしたとき、差動装置１０の電磁コイル５０の検査を除いて、制御システム５６の全ての機能は、停止する。電磁コイル５０の検査をするために、スイッチ６４が押されて、差動装置１０を非作動にする。結果として、ループが、例えば、約１０ミリアンペアの電流で閉じて、電磁コイル５０が存在するのを確かめる。そして、棒グラフディスプレー６８，７０の少なくとも１つが、点灯され、又は、分離した試験灯が、点灯されて、その存在を示す。イグニッション、又は、キースイッチ電力をオンしたとき、モジュールは、「スタンバイ」モードになる。バックライトボタンが、特定の色で点灯されて、モジュール５８がそのモードであることを示すことができる。
【００２８】
モジュール５８が「スタンバイ」モードのとき、オン、すなわち、差動装置１０にラッチ電力を供給するため、フロントパネル６０のスイッチ６４が押される。結果として、４ＷＤ車両のバッテリーにより全電圧が制御システム５６に印加されて、モジュール５８は、「結合」モードである。そして、「ロック」ＬＥＤ６６が、点灯される（あるいはバックライトボタンが、異なる特定の色で点灯されてモジュール５８がこのモードになっていることを示すようにしてもよい）。棒グラフディスプレー６８は、差動装置１０のロック機構の移動量を示し、棒グラフディスプレー７０は、電磁コイル５０に印加する「全」電圧量を示している。コネクタ７４が差動装置１０のロックを検出すると、電圧は、ダイヤル７２により保持される差動装置１０に対する電圧の特定レベルに落ち、ダイヤル７２は、電位の様々なレベルに調整することができる。この電圧のレベルは、制御システム５６が使用される特定の差動装置に応じて変化すべきであり、例えば、バッテリーにより制御システム５６に印加される全電圧の約３分の１、すなわち、直流の約４ボルトの直流電流とすることができる。あるいは、ダイヤル７２によって保持される差動装置１０に対する特定レベルの電圧は、予めプログラムすることができる。いずれにしても、バッテリーからの電流は、減少する。そして、棒グラフディスプレー７０は、電磁コイル５０に印加される減少した「保持」電圧量を示す。モジュール５８が「スタンバイ」から「結合」モードに切替わることにより、電磁コイル５０に電圧を印加して差動装置１０を結合及びラッチして、「アンロック」及び「ロック」ＬＥＤ６６が互いに切替わる。
【００２９】
差動装置１０をオフにするために、スイッチ６４が再び押される。結果として、スイッチ型イグニッションライン８０は、モジュール５８をスタンバイモードにし、これによって、４ＷＤ車両を使用しないとき、差動装置１０の作動及びバッテリーの消費を防止する。そして、「アンロック」ＬＥＤ６６が点灯され、棒グラフディスプレー６８，７０は、ロック機構の移動もなく、電磁コイル５０に印加される電圧もないことを示す。ピンラベル「９」が電磁コイル５０の外部故障、又は、断線を検出すると、「故障」ＬＥＤ６６が点灯して、差動装置１０の作動は、故障、又は、断線が解消されなければ、許可されない。イグニッション電力が反復された場合、例えば、車両がオフされ、又は、解消するまで、その後でオンされると、車両がオフされたとき、モジュール５８は、差動装置１０への電源供給を落とし、差動装置１０は、差動装置１０が再作動しなければ、また、再作動するまで再び電力供給されない。制御システム５６は、ハイサイドドロップアウト回路７８を含んでいる。このようにして、何らかの直列スイッチは、何らかのイグニッション電力の中断がモジュール５８を自動的にシャットオフすることによる外部安全機構とすることができる。例えば、例示に過ぎず、限定するものではないが、変速機のリミットスイッチは、車両が１速、又は、リバースで作動しているのを検出したとき、モジュール５８を自動的にシャットオフするそのような機構として用いることができる。
【００３０】
制御システム５６のモジュール５８は、４ＷＤ車両のダッシュボードの下に取付けられているので、これにより、車両のダッシュボードの表面を貫通して穴あけ加工された穴が必要なく、「車両の設計及び製造」における当業者は、制御システム５６は、従来技術のそのようなシステムの上述の欠点を解消することを理解すべきである。また、制御システム５６は、安全機構を提供し、差動装置１０の状態を更新しつつ、差動装置１０を制御する。制御システム５６の作動は、差動装置１０のロックの検知をフィードバックして、消費電力を抑制する電子的なモーメンタリスイッチラッチリレーに基づいている。また、制御システム５６は、ＰＷＭ信号を組込んで、差動装置１０と、ハイ及びローサイドドロップアウト回路を作動及びホールドする。また、制御システム５６は、差動装置１０の予想外の作動を防ぎ、スイッチ型イグニッションライン８０上に外部安全入力を設けている。また、制御システム５６は、最大１２ボルト３０アンペアのスイッチング（最大１２ボルト１０アンペアのＰＷＭスイッチング）と、スイッチ型イグニッションハイサイド故障ドロップアウトと、直流故障入力（約１０ミリアンペア未満）と、可変直流ロックホールドレベルとを特徴とする。
【００３１】
差動装置１０は、４ＷＤ車両に制御、出力、牽引力及びオフロード性能を与える。また、制御システムの設置は、４ＷＤ車両のダッシュボードを貫通する穴の穴あけ加工、又は、中ぐり加工を必要とせず、時間がかからず、複雑でなく、又は、高価でなく、そして、ダッシュボードを損傷させない。制御システムは、効率的なパッケージ内に様々な制御を統合し、より安全、かつ、より良い制御と、従来技術のそのようなシステムに関する差動装置１０の状態のフィードバックとを提供する。更に、差動装置１０のモーメンタリ「オン／オフ」ラッチ及びドロップアウト電力が制御される。更に、差動装置１０の作動は、車両の４ＷＤ機能が要求されないとき、阻止される。このようにして、差動装置１０と、関連部品と、車軸と、４ＷＤ車両の対応するタイヤの早期摩耗は、避けられる。更に、４ＷＤ車両への電力供給がオフされたとき、差動装置１０をリセットすることにより、差動装置１０は、車両のバッテリー寿命を長くすることに役に立つ。制御システム５６は、アフターマーケット電子用動作ロッキングデファレンシャルシステムの一部とすることができ、同様に、ＯＥＭアプリケーションに使用することができる。
【００３２】
本発明は、一実例様態について説明されてきた。用いられた用語は、限定するというよりは、むしろ説明するためのものであると理解すべきである。本発明の多くの改良と変更は、上記の教示を考慮することにより可能である。従って、添付の特許請求の範囲の技術的範囲内において、本発明は、具体的に記載されたこと以外で実施することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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