(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のトランスファ・ケース内に回転可能に支えられた出力軸を持つ前記トランスファ・ケース用の電子式シフト・アクチュエータにおいて、
前記出力軸を囲む中空のモータ軸を備え、前記出力軸に対して同軸に取付けた回転電動機と、
前記トランスファ・ケースが、第１のモードで作動する第１の軸線方向位置と、前記トランスファ・ケースが第２のモードで作動する第２の軸線方向位置との間で軸線方向に可動であり、前記出力軸を囲む、中空のスリーブと、
前記モータ軸の回転運動を、前記第１及び第２の軸線方向位置の間の前記スリーブの選択的軸線方向運動に変換する変換手段と、
を包含する電子式シフト・アクチュエータ。
【請求項２】
前記スリーブの回転を制御するための手段をさらに備えた請求項１の電子式シフト・アクチュエータ。
【請求項３】
前記トランスファ・ケース内の前記スリーブの回転を制御するための手段をさらに備えた請求項１の電子式シフト・アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、、一般に車両変速機ことにシフティング（ｓｈｉｆｔｉｎｇ）又はクラッチ係合を行う電子式アクチュエータを備えた４輪駆動用のトランスファ・ケース（ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｃａｓｅ）のような車両変速機に関する。
【０００２】
【発明の背景】
車両用の４輪駆動（４ＷＤ）システムは、このようなシステムが荒れもようの天候又は公道外条件で普通の２ＷＤシステムに勝る向上した牽引能力を持つことによってますますイ気が高まっている。このような４ＷＤシステムは一般に、主変速機に対し一体にし又は別個にすることのできるトルク・トランスファ・ケースを備えている。トルク・トランスファ・ケースは、主変速機の出力に連結した入力軸と、車両後部車輪を駆動するように連結した後部出力軸と、車両前部車輪を駆動するように連結した前部出力軸と、入力軸を前後の各出力軸に駆動作用を生ずるように連結する手段とを備える。
【０００３】
「パートターム」システム（ｐａｒｔ  ｔｉｍｅ  ｓｙｓｔｅｍ）として知られている１形式の４ＷＤシステムでは、４ＷＤモードにあるときはトランスファ・ケースの前後の出力軸間が直接駆動連結の状態にある。この直接ライブ連結ではトランスファ・ケースは、車両の旋回時に生ずる互いに異なる前後の車輪速度に適合することができない。従って４ＷＤモードは一般に、比較的低摩擦の路面条件時たとえば湿った又は雪で覆われた舗装により増大した牽引能力を必要とするときのような「パートターム」基準だけで使われる。これ等の条件のもとで車両を旋回するときは、比較的低摩擦の路面でわずかだけ早く回転する前車輪と路面との間に限定した量の滑りが生ずる。さもなければ乾いた舗装のような比較的高摩擦の表面上のこのような車両の旋回によりいわゆる「前車輪飛び上がり」（ｆｒｏｎｔ  ｗｈｅｅｌ  ｈｏｐ）を招く。
【０００４】
トランスファ・ケースは又一般に、車両を２ＷＤモード又は「パートターム」（ｐａｒｔ  ｔｉｍｅ）４ＷＤモードのいずれのモードで操作するかを選択するように車両操縦者が操作することのできるシフト手段を備えている。又このようなシフト手段により操縦者は「高速範囲」（ｈｉｇｈ  ｒａｎｇｅ）４ＷＤモードと「低速範囲」（ｌｏｗ  ｒａｎｇｅ）４ＷＤモードとの間で選定できることが多い。従来このようなシフト手段は、操縦者作動のシフト・レバーを種々の作動モードの間でトランスファ・ケース内の内部シフト・スリーブを軸線方向にシフトするように（シフト・オークを介して）連結した全機械式構造を備えていた。比較的近年では「パートターム」４ＷＤトランスファ・ケースは前記のシフト操作を行うのに電子式アクチュエータを設けている。
【０００５】
若干の車両は、全部の駆動条件で恒久的に係合する「フルタイム」４ＷＤシステムを設けてある。「全輪駆動」（４ＷＤ）（ａｌｌ  ｗｈｅｅｌ  ｄｒｉｖｅ）システムとして知られているこの種のシステムでは、トランスファ・ケースは一般に車両の前後の差動装置間で、トルクを駆動する車軸間差動装置を設けてある。車軸間差動装置は、車両の旋回時に互いに異なる前後の車輪速度に適応して、このシステムを全作動条件で恒久的に係合した状態に保持することができる。又前後輪間の過度の滑りを防ぐように、トランスファ・ケースは、その前後の出力軸間に所定の滑りを検知すると、車軸間差動装置をロックするように作用する選択係合クラッチ手段を備えている。
【０００６】
【発明の概要】
本発明は、４ＷＤトランスファ・ケースのような車両変速機に使う電子式アクチュエータに係わる。好適とする１実施例ではトランスファ・ケースは、２組の各別の電子式シフト・アクチュエータすなわち、高速範囲、中立及び低速範囲の間でトランスファ・ケースのシフトを行うのに利用するレンジ・シフト・アクチュエータ（ｒａｎｇｅ  ｓｈｉｆｔ  ａｃｔｕａｔｏｒ）と、２ＷＤ自動モード（すなわち、「即時応答」４ＷＤ）及び「パートターム」４ＷＤ作動モードの間のクラッチの係合を制御するのに利用するクラッチ・アクチュエータとを備えている。
【０００７】
レンジ・シフト・アクチュエータは、トランスファ・ケースの後部出力軸に対して同軸に取付けた回転電動機を備えている。この回転電動機は、トランスファ・ケースの出力軸を囲む電動機の中空軸を備えている。さらに軸線方向に移動可能で回転しない中空のレンジ・シフト・スリーブは、出力軸を囲み、トランスファ・ケースが高速範囲モードで作動する第１の軸線方向位置から中立位置を経てこのトランスファ・ケースが低速範囲モードで作動する第２の軸線方向位置に可動である。レンジ・シフト・スリーブを軸線方向にシフトするのに、電動機の中空軸の回転運動をレンジ・シフト・スリーブの選択的軸線方向運動に変える手段（たとえば直線ねじ）を設けてある。とくに好適な実施例では電動機の中空軸に、レンジ・シフト・スリーブに設けた第２の軸線方向に延びるねじ部分にねじ込むようにした軸線方向に延びる第１のねじ部分を設けてある。すなわち電動機の中空軸の回転運動は、レンジ・シフト・スリーブの軸線方向運動に変換される。
【０００８】
本発明の好適とする実施例では、電動機に回転停止部材が設けられ、この電動機が一方向に１回転し回転停止部材に係合すると、、低速範囲シフト位置を定め、又この回転電動機が反対方向に１回転し回転停止部材に係合すると、高速範囲シフト位置を定める。又シフト・スリーブが若干の一時的抵抗に出会う場合に、シフトを行おうとするときは、シフト・スリーブにばね付勢のから動き連結部を持つ二重スリーブ構造を設ける。
【０００９】
クラッチ・アクチュエータは、クラッチを付勢するのに必要な所要トルクがレンジ・シフトを行うのに必要なトルクより実質的に大きいから、クラッチ・アクチュエータは付加的な歯車減速機を備え、クラッチ・アクチュエータによりクラッチを完全に係合させるのに十分な軸線方向の力を生ずることができる。
【００１０】
前記したアクチュエータの特定の利点は、所望のシフトを行い（レンジ・シフト・アクチュエータを介し）又は所望量のクラッチ係合をセットすると（クラッチ・アクチュエータを介して）、直線ねじ構造の固有の摩擦特性によりアクチュエータが逆転駆動されないようにするから、それぞれ設定位置を保持するようにアクチュエータにもはや電流を供給する必要がない。すなわち電動機故障又は停電の場合に、前もって設定したアクチュエータ位置が保持される。
【００１１】
本発明クラッチ・アクチュエータの別の利点は、このシステムを「オン・デマンド」（ｏｎ  ｄｅｍａｎｄ）４ＷＤモードで作動するときに得られる精密制御に係わる
【００１２】
本発明の前記した又その他の利点は添付図面による以下の詳細な説明から当業者には明らかである。
【００１３】
【実施例】
図１には、本発明の電子式アクチュエータを設けたトランスファ・ケースを利用する車両４輪駆動システムを示してある。図１に示すようにトランスファ・ケース１０は、駆動エンジン１４（鎖線で示してある）に結合した主変速機１２（同様に鎖線で示してある）の後部に取付けてある。後述のように主変速機１２には、トランスファ・ケース１０の入力軸に結合した出力軸を設けてある。トランスファ・ケース１０は、後部差動装置に連結した後部駆動軸２０に部分１６で連結した後部出力軸を備えている。差動制限式（ｌｉｍｉｔｅｄ  ｓｌｉｐ  ｔｙｐｅ）でよい後部差動装置１８は、後部駆動軸２０からのトルクを後車輪２１，２２間に分割する。
【００１４】
トランスファ・ケース１０には、前部差動装置２４に連結した前部駆動軸２５に部分２３で連結した前部出力軸を設けてある。同様に差動制限式でよい前部差動装置２５は、前部駆動軸２５から受けるトルクを前車軸２６，２７間に分割する。各前車軸２６，２７は、それぞれ自動ハブ・ロック３０，３１により車両前車輪２８，２９に連結してある。自動ハブ・ロックは真空圧により作動する。
【００１５】
又図１には、ブロック３２により示したマイクロプロセッサ−ベース電子制御装置（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ−ｂａｓｅｄ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｃｏｎｔｒｏｌ）への若干の電気結線（破線で示す）を図示してある。トランスファ・ケースは、車両操縦者が制御スイッチ３３，３４を介して選定する種々の作動モードで作動することができる。各制御スイッチ３３，３４は典型的には、操縦者の適宜に手の届く位置で車両内部に位置させてある。高速範囲（ｈｉｇｈ  ｒａｎｇｅ）中立（ｎｅｕｔｒａｌ）及び低速範囲（ｌｏｗ  ｒａｎｇｅ）の間でトランスファ・ケースをシフトするには、一方の制御スイッチ３３を使うが、第２のスイッチ３４により操縦者は３つの互いに異なる作動モードすなわち２輪駆動（２ＷＤ）、「オン・デマンド」（ｏｎ  ｄｅｍａｎｄ）４輪駆動（ＡＵＴＯ）及び「パートタイム」（ｐａｒｔ  ｔｉｍｅ）４輪駆動（４ＷＤ）の間で選定することができる。各制御スイッチは、３個の各別の状態ランプを備えその場の作動モードを操縦者に目視の指示を与えるようにしてある。又レンジ・シフトのようなコード変更を行うときは、各ランプはレンジ・シフトが完了するまで点灯する。トランスファ・ケースを後述のようにして制御するように接続するほかに、この制御装置は又、「オン・デマンド」又は「パートタイム」の作動モードを選定したときに各自動ハブ・ロック３０，３１に発生作動信号を送る。
【００１６】
トランスファ・ケース及び各自動ハブ・ロック３０，３１の所望の制御を行うように、電子制御装置３２は複数の入力信号を受け取るように接続してある。電子制御装置３２は、各別の速度センサ３５，３６からの個別の前車輪速度を表わす信号と、後部差動装置１８或はトランスファ・ケース１０内に位置する単一の後部の速度センサ３７から平均の後車輪速度（車両路面速度）を表わす信号とを受ける。各速度センサ３５，３６，３７はＡＢＳ（ａｎｔｉ−ｂｒａｋｅ  ｓｙｓｔｅｍ）制御装置の一部であり、又はこれ等のセンサは単にトランスファ・ケースを制御するのに使うためだけに設けてもよい。後述のように「ＡＵＴＯ」モードでは車両路面速度に協働して各後車輪の許容スリップしきい値を定めるように機能する前部かじ取り角を定めることができる。若干の場合に２個の前部の速度センサ３５，３６は、代りにトランスファ・ケース内に位置させた単一の前部の速度センサを使いこの場合所望によりかじ取り角情報を別の源（たとえばかじ取り装置）から得てもよい。
【００１７】
電子制御装置３２は又、主変速機１２が中立モードにあるときに、電子制御装置に知らせる状態信号を主変速機１２から受け取る。後述のようにこのシステムでは、主変速機１２が中立モードにあるときは、高低速の範囲の４ＷＤと中立モードとの間のシフトだけしかできない。電子制御装置３２はさらに、ブレーキ・ペダル３８を作動したときを指示するブレーキ状態信号を受ける。電子制御装置３２は又本システムが高速又は低速の４ＷＤモードのいずれかで作動しているときを指示するようにＡＢＳ制御装置３９に状態信号を供給する構成にしてもよい。
【００１８】
図２には図１のトランスファ・ケース１０の内部部品を線図的に示してある。トランスファ・ケース１０は、本発明により構成した電気式シフト・アクチュエータである電気式レンジ・シフト・アクチュエータ４１及び電気式クラッチ・アクチュエータ４２を設けてある。図２に示すようにトランスファ・ケース１０は、車両の主変速機１２（図１に示してある）の出力軸に結合した入力軸４３と後部駆動軸２０に連結する後部出力軸４４と前部駆動軸２５に連結する前部出力軸４５とを備えている。
【００１９】
入力軸４３は、トランスファ・ケースのハウジング４６の前端部に回転可能に支えられ、低速歯車作動範囲を得るのに使う遊星範囲減速装置４８の一部を形成する太陽歯車４７を協働させてある。遊星歯車装置４８は、ハウジング４６に対して固定したリング・ギヤ４９と、遊星歯車支持具５２により円周方向に互いに間隔を置いて各別に回転可能に支えた複数個の遊星歯車５１とを備えている。後部出力軸４４は、前方にハウジング４６内に延び、その前端部に軸線方向に可動なレンジ・シフト・スリーブ５３を支えている。レンジ・シフト・スリーブ５３は、入力軸４３に連結した内歯スプライン５５又は遊星歯車支持具５２に連結した内歯スプライン５６のいずれかにかみあう外歯スプライン５４を持つ。図２の軸線Ａ−Ａの上方に示すように入力軸４３に連結するときは、入力軸４３と後部出力軸４４との間は直接駆動連結の状態になり高速範囲を規定する。軸線Ａ−Ａの下方に示すように遊星歯支持具５２に連結するときは、遊星歯車装置４８は所定の歯車減速装置を導入し、低速範囲を規定する。入力軸スプライン５５及び支持具スプラインすなわち内歯スプライン５６の間の中間位置（図示してない）に位置させるときは、トランスファ・ケースは中立モードになる。
【００２０】
本発明は、シフト・スリーブ５３を低速範囲、中立及び高速範囲の各位置の間でシフトスリーブ５３を軸線方向に移動させるのに利用する特殊設計の電気式レンジ・シフト・アクチュエータの使用に係わる。図２ではアクチュエータ４１は、後部出力軸４４を同軸に囲むブロックにより表わしてある。図３ないし５についてなお詳しく後述するように、レンジ・シフト・アクチュエータ４１は、後部出力軸４４のまわりに同軸に取付けた回転電動機と、電動機の中空の軸の回転運動をレンジ・シフト・スリーブ５３の選択的軸線方向運動に変える直線ねじのような手段とを利用する。アクチュエータ４１は、電子制御装置３２から制御信号を受け又若干の場合にフィードバック情報を制御装置に送るように結合する。
【００２１】
第１の駆動スプロケット６２は、後部出力軸４４の中央部分に回転可能に支えられ、駆動チェーン６３により、第２の駆動スプロケット６４を駆動するように駆動チェーン６３により連結してある。駆動スプロケット６４は、トランスファ・ケースのハウジング４６ないに回転可能に支えられ、前部出力軸４５を駆動するように連結してある。多板４ＷＤクラッチ６５は、前部出力軸に入力されトルクを制御するように設けられ第１群のクラッチ板６７を備えている。各クラッチ板６７は、軸線方向に可動であるが第１の駆動スプロケット６２と一緒に回転するように取付けてある。第２群のクラッチ板６８は、後部出力軸と一緒に回転するように取付けてあるが、又軸線方向に可動である。クラッチの付勢作用は、電気式クラッチ・アクチュエータ４２により制御されるクラッチ作動スリーブ６６により加えられる。電気式クラッチ・アクチュエータ４２は電子制御装置３２から作動信号を受けるように接続してある。
【００２２】
電気式クラッチ・アクチュエータ４２は、作動原理がレンジ・シフト・アクチュエータ４１と同様であり回転電動機を備え、回転運動を軸線方向運動に変える直線ねじのような手段を使う。しかし後述のように多板４ＷＤクラッチ６５を付勢するのに必要な所要トルクはレンジ・シフト・スリーブ５３を動かすのに必要なトルクより実質的に大きいから、付加的歯車減速装置を設けてある。
【００２３】
作動的には４ＷＤ低速範囲モードへのシフトを除いて全部の作動モード間で直接のシフトができる。このレンジ・モードは、車両を停止するときに４ＷＤ高速範囲モードからしかシフトできない。電子式及び機械式のハードウエアにより、任意の又全部のモード間の直接のシフトができるから、モード変更の可能性を制限するのに必要な変更は、ソフトウエアの変更により適合できる。次の各項目は、種々の作動モードにおける駆動システムの作動を要約するものである。
【００２４】
２ＷＤ−このモードでは前部の自動ハブ・ロック３０，３１は係合をはずされ、多板４ＷＤクラッチ６５は完全に係合がはずれる。駆動トルクはすべて後車輪に向けてある。操縦者が任意の車両速度で図１に示した制御スイッチ３４を介し２ＷＤを選定すると、電子制御装置３２は、係合はずれ信号を多板４ＷＤクラッチ６５に送り、電気式クラッチ・アクチュエータ４２により・アクチュエータ・スリーブすなクラッチ作動スリーブ６６を後退させ多板４ＷＤクラッチ６５の係合をはずす。この直後に電子制御装置３２は、係合はずれ信号を前部の自動ハブ・ロック３０，３１に送る。駆動システムは、操縦者が異なる作動モードを選定するまでこの状態に留まる。電子制御装置３２は、後車軸応力レベルの制限により高速範囲の２ＷＤを許容するだけである。しかし後車軸応力レベルが十分であれば、低速範囲２ＷＤが得られる。
【００２５】
高速範囲４ＷＤ−このモードでは、制御スイッチ３３は、高速位置にあり、自動ハブ・ロック３０，３１を係合させ、多板４ＷＤクラッチを完全に係合させる。前後の駆動軸は互いに固定され（すなわち車軸間差動作用が生じない）、前後の各車輪に利用できる牽引作用に基づいてこれ等の車輪にトルクが配分される。高速範囲４ＷＤモードを、任意の車両速度で操縦者が２ＷＤモードから選定すると、電子制御装置３２は、電気式クラッチ・アクチュエータ４２に係合信号を送り、クラッチ作動スリーブ６６を十分に前進させ、多板４ＷＤクラッチ６５を係合させる。多板４ＷＤクラッチ６５の全係合と前部の車軸及び車輪の同期化との後に、電子制御装置３２は前部の自動ハブ・ロック３０，３１に係合信号を送る。次いで駆動システムは、操縦者が異なる作動モードを選定するまでこの状態に留まる。
【００２６】
低速範囲４ＷＤ−このモードは、制御スイッチ３３が低速位置にあることを除いて高速範囲４ＷＤモードと同様である。しかしこの低速範囲モードに入る順序は異なる。この低速範囲モードは、駆動システムが高速範囲４ＷＤモードにあるときにしか選択できない。低速範囲４ＷＤを選定すると、電子制御装置３２は、車両が停止主変速機１２が中立モードにあるかどうかを調べる。これ等の両条件になっていると、電子制御装置３２はシフト信号をレンジ・シフト・アクチュエータ４１に送りレンジ・シフト・スリーブ５３をシフトする。
【００２７】
中立モード−このモードでは、制御スイッチ３３［従ってレンジ・シフト・スリーブ５３］は中立位置にあり、前部の自動ハブ・ロック３０，３１は係合がはずれ、４ＷＤクラッチは完全に係合がはずれる。前部又は後部の駆動軸にトルクが向けられないから、主変速機１２は逆転駆動することができない。レンジ・シフト用の制御スイッチ３３を初めに２ＷＤモードから中立モードにセットするときは、電子制御装置３２は車両が６マイル／時間のような所定速度より低い速度で走行するかどうか、又主変速機１２が中立モードにあるかどうか、又ブレーキが係合しているかどうかを調べる。これ等の条件にすべて合っていれば、電子制御装置は、シフト信号を生じ、レンジ・シフト・スリーブ５３をその中立位置に動かす。
【００２８】
ＡＵＴＯ（「オン・デマンド」４ＷＤ）−２ＷＤの場合と同様に、このモードは高速範囲に利用できるだけである。しかし、後車軸応力限度が十分であれば、低速範囲を使ってもよい。ＡＵＴＯモードでは、自動ハブ・ロック３０，３１は係合し、多板４ＷＤクラッチ６５は後述のように「レディ」（ｒｅａｄｙ）位置にある。車両が２ＷＤモードにあり、ＡＵＴＯモードを任意の車両速度で選定すると、電子制御装置は、多板４ＷＤクラッチ６５に係合信号を送る。この場合多板４ＷＤクラッチは、トランスファ・ケースの前部出力を前車輪に同期させるのに十分なだけ係合し、次いで電子制御装置は、係合信号を送り、前部の自動ハブ・ロックを作動する。自動ハブ・ロックが係合すると、電子制御装置は４輪駆動クラッチの係合をはずす。次いで電子制御装置は後車輪の滑りを連続的に監視する。電子制御装置が過度の後車輪滑りを検知するときは、多板４ＷＤクラッチは自動的に係合し、所要レベルのトルクを必要な時限にわたり前車軸に伝える。後車輪スリップがもはや存在しないと、多板４ＷＤクラッチは係合がはずれ、後車輪スリップを検出するま係合がはずれたままになる。ＡＵＴＯモードにあり、車両速度が所定量（たとえば６マイル／ｈｒ）以上である間にブレーキをかけた場合に全ＡＢＳ併用性を生ずるには多板４ＷＤクラッチ６５の係合をすぐにはずす。
【００２９】
通常、ＡＵＴＯモードにおいて電子制御装置は、車両の旋回時のように正常な牽引条件中に生ずる互いにわずかに異なる前後車輪速度に適応するように、前後の出力軸間の所定の滑りを許容する。この所定の滑りは、車両路面速度及びかじ取り角の関数である。しかし前後の車輪間の滑りが所定量を越えると、電子制御装置３２は信号を電気式クラッチ・アクチュエータ４２に送り、クラッチ作動スリーブ６６を選択的に前進させ、この多板４ＷＤクラッチに入力軸４３及び前部出力軸４５の間を駆動作用を伴って連結し、過度の滑り条件をなくすのに十分な付勢作用を生ずる。電子制御装置は次いで電気式クラッチ・アクチュエータ４２を選択的に後退させ、これと同時に滑りを監視する。滑りがふたたび生ずると、電子制御装置はクラッチ作動スリーブ６５をふたたび前進させる。制御スイッチ３４がＡＵＴＯモードに留まるかぎりは、電子制御装置３２は、後車輪の滑りを監視し、必要に応じてトルクを多板４ＷＤクラッチ６５を介して前車輪に送り続け滑りをなくす。
【００３０】
図４について図２に示したトランスファ・ケースの構造を、レンジ・シフト・アクチュエータ４１及び電気式クラッチ・アクチュエータ４２の構造及び作用にとくに留意して以下に説明する。図２に使用した参照数字は同様な部品を示すのに図３で使う。
【００３１】
レンジ・シフト・アクチュエータ４１は、トランスファ・ケース１０のハウジング４６に対して固定され、積層固定子板７２を取付けた多部品外部電動機ハウジング７１を持つ同軸に取付けた回転電動機７０を備えている。図５に示すように積層固定子板７２には、巻線７４を個別に巻付けた円周方向に互いに間隔を置いて半径方向内方に延びる複数の極７３を設けてある。
【００３２】
電動機の中空軸７５は、ころ軸受７６により電動機ハウジング７１に対し回転可能に支えられている。中空軸７５の半径方向外方部分は、積層固定子板７２の内周辺からエアギャップＧ１により間隔を置いた半径方向外周辺を持つ複数の積層固定子板７７を取付けてある。電動機の中空軸７５の内部部分には、めねじ７８を形成してある。めねじ７８は、レンジ・シフト・スリーブ５３のおねじ７９にかみあい、歯車減速機として機能する直線ねじ構造を形成する。所望の軸を作ると、この直線ねじ構造の固有摩擦特性によりレンジ・シフト・スリーブ５３が電動機の中空軸７５を後方に駆動しないようにするから、レンジ・シフト・スリーブ５３の設定位置を保持するのにアクチュエータ電動機にもはや電流を供給する必要がない。すなわち電動機故障又は停電の場合に前回のシフトスリーブ位置が保持される。
【００３３】
レンジ・シフト・スリーブ５３は、図３及び４にアセンブリとして示され、電動機のめねじ７８にはまるおねじ７９を設けた外部スリーブ８１と、スプライン付きの連結部８４により、後部出力軸４４に支えた内部スリーブ８３とを備えている。連結部８４により軸に沿うシフト・スリーブ・アセンブリすなわちレンジ・シフト・スリーブ５３の制限した軸線方向運動ができる。直線状の内部スリーブ８３の前端部は外歯シフト・スプライン５４を設けてある。本発明の１特長によれば、外部スリーブ８１は、から動きばね連結部８５により、内部スリーブ８３に連結してある。から動きばね連結部８５は、各スリーブ８１，８３を通常伸長位置に保持するように作用するつる巻形圧縮ばね８６を備えている。前記伸長位置では内部スリーブ８３に設けた半径方向外部肩部８７が外部スリーブ８１の前部に形成した半径方向内部肩部８８に係合する。
【００３４】
回転電動機７０は、３相多極可変リラクタンス直流電動機であり、電子制御装置３２により作動される。次々の巻線に直流電流を交互に加え回転下に所定の回転を生じさせる。一方向の電動機の回転により、協働する電動機の中空軸７５によってレンジ・シフト・スリーブ５３を図４に軸線Ａ−Ａの上方に示した高速範囲位置に前方（図４の左方）に前進させる。この位置では内部スリーブ８３の外歯スプライン５４は、入力軸４３に形成した内歯スプライン５５と組合う。反対方向の回転によりレンジ・シフト・スリーブ５３を軸線Ａ−Ａの下方に示した低速範囲位置に後方に動かす。この位置では外歯スプライン５４は遊星歯車支持具５２に形成したスプライン５６に組合う。トランスファ・ケースを中立位置にシフトしようとする例では、電子制御装置は回転電動機７０を作動し、電動機の中空軸７５に支えたトーン・ホイール（ｔｏｎｅ  ｗｈｅｅｌ）９０の回転を監視するように結合した速度センサ８９を介して受けるフィードバック情報を利用することにより、レンジ・シフト・スリーブ５３を正常距離の半分だけシフトさせる。
【００３５】
前記したようにばね付勢のから動きばね連結部８５は、レンジ・シフト・スリーブ５３内に設けてある。このようなから動きばね連結部は、レンジ・シフト・スリーブ５３が前方又は後方にシフトを行おうとするときに若干の一時的抵抗を受ける例では有利なことが分っている。この場合、内部スリーブ８３は静止したままになり、又は部分的にシフトするだけであるから、から動きばね連結部により電動機の中空軸７５をその所望の位置に回転させると共に、外部スリーブ８１をばね８６の付勢力に逆って動かす。この場合出会う抵抗に打勝つときは、ばね８６は内部スリーブ８１を選定した位置に動かす。
【００３６】
シフタ・スリーブ（ｓｈｉｆｔｅｒ  ｓｌｅｅｖｅ）の運動をこのスリーブが所望の高速又は低速の範囲位置にあるときに確実に停止するようにするには、レンジ・シフト・スリーブ５３の前方及び後方への運動を共に制限するように若干の形式の停止部材を設けることが望ましい。このことは軸線方向の停止部材を設けることによって行われるが、又電動機の作動を制御することにより行ってもよい。たとえばリゾルバ（ｒｅｓｏｌｖｅｒ）をフィードバック装置として使い、電動機の中空軸７５（従ってシフタ・スリーブ）の正確な位置を電子式制御装置に信号を送り、又は電動機の中空軸の回転を制限するように物理的停止部材を設けてもよい。
【００３７】
図４及び５に示した本発明の実施例では物理的回転停止部材を使う。とくにアクチュエータ及びトランスファ・ケースは、電動機の中空軸の２回転によりレンジ・シフト・スリーブ５３を高速範囲位置及び低速範囲位置の間でシフトするのに必要な精密な量の軸線方向運動を生ずるように構成してある。この機能を行うのに使う特定な構造は、図５に示され、電動機の中空軸７５の外部部分から軸線方向に延びる停止ピン９１と、電動機のハウジング７１及び電動機の中空軸７５の間に形成したギャップ内に回転可能に支えられ半径方向舌状片９２ａ，９２ｂを持つ停止環９２と、電動機ハウジングに設けられ各舌状片９２ａ，９２ｂに係合するようにしたハウジング舌状片停止部材９３とを備えている。
【００３８】
１つの位置から別の位置に動くと、電動機の中空軸７５の回転により停止ピン９１を、この停止ピンが停止環９２の一方の舌状片９２ａに係合するのに先だって中空軸７５と共にほぼ１回転だけ動かす。さらに同じ方向に回転すると停止環９２を停止ピン９１及び中空軸７５と共に動かす。中空軸７５が２回目の回転の終りに近づくと、他方の舌状片９２ｂがハウジング停止部材９３に係合することにより、出力軸がもはや回転しないようにする。この場合電子制御装置は、電動機が止まったことを検知し、もはやこの電動機への給電を遮断する。反対方向へのシフトは同様にして行われる。図６に示すように軸線方向に延びる各端部舌状片９４ａ，９４ｂを持つ弾性戻り止めクリップ９４は、電動機ハウジングに取付けられ、停止ピン９１を中立位置に位置させるように作用する。
【００３９】
電気式クラッチ・アクチュエータ４２は、電動機が一層大きいトルク能力を持ち又電気式クラッチ・アクチュエータ４２にクラッチを完全に係合させるのに十分な軸線方向力を生じさせるように付加的歯車減速作用（直線ねじにより生ずる歯車減速作用のほかに）を加えることを除いてレンジ・シフト・アクチュエータ４１と同様な同軸の回転電動機構造を利用する。図７に示すように電動機１００は、トランスファ・ケース・ハウジングに対して固定され積層固定子板１０２の積層配列を支える多重部品の電動機ハウジング１０１を備えている。積層固定子板１０２には、巻線１０４を個別に巻付けた円周方向に互いに間隔を置いて半径方向内方に延びる複数の極１０３を設けてある。電動機ハウジング１０１は、電動機の中空軸１０６を回転可能に支えるころ軸受１０５を取付けてある。中空軸１０６の外部部分には、積層固定子板１０２の内周縁部からエアギャップＧ２により間隔を置いた外周縁部を持つ積層回転子板１０７の積層配列を取付けてある。
【００４０】
電動機の中空軸１０６の回転運動は、歯車減速機１０８により回転可能なおねじ付きスリーブ１０７に伝わる。とくに電動機の中空軸１０６の内端部には、電動機ハウジング１０１により一層小さい直径のピニオン歯車１１２と共に回転するように支えた一層大きい直径のピニオン歯車１１１にかみあう外歯歯車歯１０９を設けてある。一層小さい直径のピニオン歯車１１２は、回転可能なおねじ付きのスリーブ１０７の外歯付き部分１１３にかみあうようにしてある。回転可能なおねじ付きのスリーブ１０７の円筒形内面は、後部出力軸４４の隣接外面からわずかに間隔を置いてスラスト軸受１１４に係合する後端部を持つ。回転可能なおねじ付きのスリーブ１０７には、軸線方向に移動の自在なクラッチ作動スリーブ６６に形成しためねじ１１６にはまるおねじ１１５を形成してある。クラッチ作動スリーブ６６は、電動機ハウジング１０１に対するスプライン連結部１１７により回転しないように拘束され、スラスト軸受１１９によりクラッチ押圧板１１８に結合した前端部を備えている。押圧板１１８はクラッチパックに四形ばね１２１を介して軸線方向の力を加える。
【００４１】
作動時にはクラッチの係合をはずす（２ＷＤに対し）には、電動機を作動して、前方位置の下方に示した最も後方の位置にクラッチ作動スリーブ６６を軸線方向にシフトする。前記位置ではクラッチの有効保持トルクは、クラッチが「鎖錠」（ｌｅｔｋｅｄ）状態にあるような値である。ＡＵＴＯモードではスリーブは、クラッチの部分的係合の生ずる直前に「レディ」（ｒｅａｄｙ）位置に動かされる。或はＡＵＴＯモードはクラッチを、若干のトルクがこのモードにあるときに前車輪につねに伝わるような「わずかな付勢作用」（ｓｌｉｇｈｔ  ｂｉａｓ）位置に位置さえることができる。前記各位置の全部で電動機１００から電力を除いても、クラッチ作動スリーブ６６はその位置を保持する。その理由は、直線ねじ構造の内部摩擦特性によりクラッチ作動スリーブ６６が電動機軸を逆転駆動しないようにするからである。このようにして又、クラッチ係合状態（又は係合はずれ状態）が電動機故障又は停電の場合に確実に保持される。
【００４２】
図８には、本発明により構成したレンジ・シフト手段を設けた「全輪駆動」（ａｌｌ  ｗｈｅｅｌ  ｄｒｉｖｅ）用のトランスファ・ケース１２０を示してある。とくにトランスファ・ケース１２０は、図２の遊星歯車アセンブリ４８と同様な遊星歯車アセンブリ１２１と、図２及び３に示したレンジ・シフト・アクチュエータ４１と同様なレンジ・シフト・アクチュエータ１２２とを備えている。トランスファ・ケースの残りの構造とその協働する作動とは米国特許第４，８６０，６１２号及び同第４，９３７，７５０号の各明細書になお詳しく記載してある。これ等は共に本説明に参照してある。
【００４３】
図３及び８に例示したトランスファ・ケースは、本発明の制御装置機能及び回転アクチュエータを利用することのできる２例のトランスファ・ケースである。たとえばアクチュエータは他の車両変速機に使うことができる。
【００４４】
以上本発明のトランスファ・ケース及び駆動システムを好適な実施例を表わすと考えられるものを例示し述べた。しかしトランスファ・ケース及び駆動システムは本発明の精神を逸脱しないで種々の変化変型を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電子制御トランスファ・ケースを備えた４輪駆動システムの平面図である。
【図２】図１の電子制御トランスファ・ケースの内部部品の線図的配置図である。
【図３】図１の電子制御トランスファ・ケースの縦断面図である。
【図４】レンジ・シフト・アクチュエータを示す図３の部分の拡大縦断面図である。
【図５】レンジ・シフト作動電動機に設けた回転停止部材を示す図３及び４の５−５線に沿う断面図である。
【図６】図５の５ａ−５ａ線に沿う断面図である。
【図７】電気式クラッチ・アクチュエータを示す図３の部分の拡大縦断面図である。
【図８】全輪駆動システムと協働して本発明レンジ・シフト・アクチュエータを利用することのできるトランスファ・ケースの第２の例を示す線図的配置図である。
【符号の説明】
１０    トランスファ・ケース
１２    主変速機
４１    レンジ・シフト・アクチュエータ
４２    電気式クラッチ・アクチュエータ
４３    変速機軸（入力軸）
４４    後部出力軸
４６    ハウジング
５３    レンジ・シフト・スリーブ（スリーブ手段）
６５    多板４ＷＤクラッチ
７０    回転電動機
７５    中空の出力軸
７８    めねじ
７９    おねじ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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