(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルク比例完全ロッキング差動歯車であって、
固定された中空の差動歯車ハウジングと、
所定の軸線の周りを回転できるように前記ハウジング内に回転可能に取り付けられ、前記所定の軸線と同一直線上で一列に配置された第１のボアが両側の端部に各々形成された、筒状の担体と、
前記担体の前記第１のボア内に各々が回転可能に取り付けられた一対の環状のサイドギヤであって、各々が、前記ハウジングに形成された対応する開口部を貫通して延び一列に配置される一対の出力シャフトの各端部と、スプラインにより連結できるようになっており、かつ、一方の該サイドギヤは、軸線方向に延びる環状のハブ部であって、前記担体の対応する前記第１ボアの壁面から離れた外周面を有し、それによって、環状の空間を画定するハブ部を備えている、一対の環状のサイドギヤと、
前記担体内に形成された対応する第２のボア内に回転可能に取り付けられ、トルクを前記担体から前記両サイドギヤに伝達する、数対のはすばピニオン歯車と、
前記環状の空間の中に同心に配置され、係合解除状態から係合状態へと作動して、前記サイドギヤの第１のサイドギヤを前記担体にロックする、環状の連結手段であって、
間隔をおいて同心に配置された一対の環状の連結部材であって、一方の該連結部材は、弾力性を有し、半径方向に延びるスリットを備えており、他方の該連結部材は、前記環状の空間の対応する前記壁面と回転できないように連結されており、該両連結部材は係合解除状態と係合状態との間で互いに回転することができる連結部材と、
前記両連結部材の間に配置された、ボールと傾斜面とからなる手段であって、該両連結部材が係合位置に向けて回転させられたときに、前記の弾力性を有し前記スリットを備えた連結部材を、半径方向に変形させて、前記環状の空間の隣接する前記壁面にロックさせて係合させるように作動する、ボールと傾斜面とからなる手段とを備えた連結手段と、
前記ハウジングの外部に配置され、前記連結手段を前記係合解除状態と前記係合状態との間で作動させることができる操作手段であって、前記スリットに対し第１，第２の位置の間を動くことのできる操作ピンを備えた操作手段と
を有している、トルク比例完全ロッキング差動歯車。
【請求項２】
前記操作ピンは、前記第１の位置と前記第２の位置との間を、前記担体の回転軸と平行な方向に直線状に動くことができる、請求項１に記載のトルク比例完全ロッキング差動歯車。
【請求項３】
前記操作ピンを前記第１の位置の方へ片寄せさせ、それによって、通常時は前記連結手段を係合解除状態とするばね手段を有している、請求項２に記載のトルク比例完全ロッキング差動歯車。
【請求項４】
前記操作手段は、
前記担体に対して軸線方向にスライド変位できるように同心に取り付けられ、前記操作ピンを、前記第１の位置と前記第２の位置との間で前記連結手段に対して軸線方向に変位させるように保持する環状のトリガリングと、
前記ハウジング内に設けられた開口部の中を直線状に動くように取り付けられ、前記トリガリングに隣接する端部を有するシフト部材と、
前記シフト部材を前記トリガリングに回転可能に連結する手段と
を有している、請求項３に記載のトルク比例完全ロッキング差動歯車。
【請求項５】
前記シフト部材が取り付けられている前記ハウジングの前記開口部をシールするシール手段を有している、請求項４に記載のトルク比例完全ロッキング差動歯車。
【請求項６】
前記操作ピンを前記第１の位置と前記第２の位置との間で動かすために、前記シフト部材を直線状に動かす操作手段を有している、請求項５に記載のトルク比例完全ロッキング差動歯車。
【請求項７】
前記操作手段は、電気ソレノイドを有している、請求項６に記載のトルク比例完全ロッキング差動歯車。
【請求項８】
前記操作手段は、電動機作動式のねじ手段を有している、請求項６に記載のトルク比例完全ロッキング差動歯車。
【請求項９】
前記操作手段は、空気作動式の駆動手段を有している、請求項６に記載のトルク比例完全ロッキング差動歯車。
【請求項１０】
前記操作手段は、油圧作動式の駆動手段を有している、請求項６に記載のトルク比例完全ロッキング差動歯車。
【請求項１１】
前記操作手段は、手動操作可能なケーブルを有している、請求項６に記載のトルク比例完全ロッキング差動歯車。
【請求項１２】
前記操作手段は、前記両出力シャフトの瞬間速度に応答した自動操作が可能な手段を有している、請求項６に記載のトルク比例完全ロッキング差動歯車。
【請求項１３】
前記一方の連結部材は内側の前記連結部材であり、さらに、前記トリガリングは、前記担体に対する回転運動が固定され、それによって前記操作ピンを前記スリットと対向した位置に維持している、請求項６に記載のトルク比例完全ロッキング差動歯車。
【請求項１４】
前記操作ピンおよび前記トリガピンは、ばねによって前記連結手段の方へ片寄せさせられている、請求項１３に記載のトルク比例完全ロッキング差動歯車。
【請求項１５】
前記一方の連結部材は、外側の前記連結部材である、請求項６に記載のトルク比例完全ロッキング差動歯車。
【請求項１６】
前記操作手段は、前記両出力シャフトの相対的なトルク値に応答した自動操作が可能な手段を有している、請求項６に記載のトルク比例完全ロッキング差動歯車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、自動的に動作させることも、あるいは車両の運転者によって動作させすることもできるロッキング手段を備えたはすばピニオンタイプのトルク比例差動歯車に関する。
（背景技術）
はすば歯車タイプのトルク比例差動歯車は、マイヤーズの第３７０６２３９号、ディセットの第４６２５５８５号、第４３６５５２４号、第４６２５５８５号、第４６７７８７６号、および第４７５１８５３号など従来の特許によって示されているように従来技術で公知である。この種の差動歯車を長年にわたって使用することにより、たとえば、一方の駆動輪のスピンアウト状態が起こったときに、駆動される車軸同士を互いに完全にロックするように自動的に動作させることも、あるいは車両の運転者によって動作させることもできるロッキング手段が必要であることが明らかになっている。これは、１つのサイドギヤをケースにロックするか、あるいは一方の車軸をケースにロックする（手動ロッキングシステムで一般に行われている）ことによって行うことができる。
【０００２】
シャフト連結分野では、環状空間内の、間隔を置いて同心に配置された一対の環状連結部材の間に配置された軌道およびローラ手段を備えた渦巻き型一方向クラッチを設けることも公知である。このような連結クラッチ手段は、ケルの特許第４３４１２９４号および第５６３８９３１号によって提示されている。
【０００３】
本発明は、それぞれ、自動的に、あるいは運転者によって、完全ロック状態とロック解除状態との間で動作させられる改良された完全ロッキングトルク応答差動歯車を提供するために開発された発明である。
（発明の開示）
したがって、本発明の主要な目的は、所与のサイドギヤを差動歯車のロータリケーシングにロックしロック解除する自動的にあるいは手動で動作させることのできる連結手段を備えた完全ロッキングトルク応答差動歯車を提供することである。
【０００４】
本発明のより具体的な目的によれば、所与の第１のサイドギヤの軸線方向に延びる管状のハブ部と、この一方のサイドギヤが回転可能に取り付けられた担体の筒状内壁部との間に環状連結部が同心に配置される。内部で担体が回転する差動歯車ハウジング上に取り付けられた回転不能の操作手段は、連結手段をそれぞれロック係合状態とロック係合解除状態との間で動作させる働きをする。この操作手段は、連結手段をそれぞれ係合解除しかつ係合するように担体に対して第１の位置と第２の位置との間で軸線方向に変位できる操作トリガピンを備えている。ばね手段は、トリガピンを第１の位置の方へ偏らせ、これにより、連結手段は通常、係合解除状態である。
【０００５】
本発明の好ましい実施態様によれば、連結手段は、通常は半径方向内側に係合状態の方へ偏らされ、一方のサイドギヤのハブ部の外周に摩擦係合する半径方向スリット状の内側環状部材を備えている。この場合、トリガピンは通常、軸線方向に、内側および外側連結部材の互いに隣接する表面間に含まれるキー状開口部にトリガピンの端部を挿入させる方向に偏らされ、それによって、連結部材の相対的な角変位を防止する。連結ローラは、内側連結部材が、それに連結されたサイドギヤ上で自由に回転する遊動状態である。トリガピンが軸線方向に逆方向に変位させられ、キー状開口部からピンが引き出されると、連結部材が比較的わずかに角変位させられ、それによってローラが、それに連結された連結ランプに乗り、分割された内側連結部材が半径方向内側に圧縮され、それに連結されたサイドギヤと固定係合し、それによってサイドギヤをハウジングにロックする。本発明の第２の実施態様によれば、外側連結部材は分割され、半径方向外側に弾性的に偏らされ、ハウジングに形成されているボアの壁と摩擦係合する。前述のように、トリガピンは軸線方向に連結部材間のキー穴内に偏らされ、それによって、連結部材がロック解除位置からロック位置に相対的に角変位するのを防止する。
【０００６】
本発明の他の目的および利点は、添付の図面を考慮しながら、以下の明細書を検討したときに明らかになろう。
（詳細な説明）
まず特に図１から５を参照するとわかるように、本発明の完全ロッキングトルク応答差動歯車２は、回転軸１０の周りで回転できるように差動歯車ハウジング８内に軸受６によって回転可能に支持されている概ね筒状の担体４を備えている。当技術分野で公知のように、担体４は、区画されており、担体本体４ｂにボルト止めまたは溶接されたカバー部４ａを備えている。担体は、担体本体のフランジ部４ｃにボルト止めされた駆動ピニオン１２およびリングギヤ１４によって回転可能に駆動される。担体４の両端部には、互いに位置合わせされた一対のサイドギヤ１６および１８が回転可能に支持されている。当技術分野で公知のように、サイドギヤ１６および１８は、それぞれはすば歯車２０および２２上の対応するねじれ歯とかみ合うねじれ歯を有している。はすば歯車２０および２２は、長手方向に変位され、互いに隣接する端部でかみ合い係合しており、はすば歯車の遠い端部は、それに連結されたサイドギヤ１６および１８に連結されている。はすば歯車２０を含むボアの端部にはそれぞれ、ダミー部材が設けられている。サイドギヤは、それぞれ同一直線上に位置合わせされた出力シャフトまたは車軸２４および２６にスプラインにより接続されている。
【０００７】
本発明の特徴によれば、サイドギヤ１８は、サイドギヤ１６から離れる逆方向に延びている軸線方向に延びているハブ部１８ａを備えており、担体端部４ａは、ハブ部１８ａとボア３０の壁表面との間に環状空間を形成する特大のボア３０を含んでいる。以下に図６および７に関連して詳しく説明する環状連結手段３４がこの環状空間内に取り付けられている。連結手段３４は、トリガピン３６を備えた操作手段によってサイドギヤ１８のハブ部１８ａに対して係合状態と係合解除状態との間で動作することができる。トリガピン３６は、カバー部４ａの段状部４ｄ上で軸線方向に変位できるように取り付けられた環状トリガ部材３８の半径方向内側に向けられたアーム部３８ａによって保持されている。半径方向内側に向けられたアーム部３８ａは、図５に最も良く示されているように、カバー部に含まれる半径方向スロット４０内に延びている。
【０００８】
図１、３、および４を参照するとわかるように、差動歯車ハウジング８は、ボルト手段４４によって主ハウジング本体８ｂにボルト止めされたカバー部８ａを備えている。操作シャフト５４をスライド可能に収容するブッシング５２および環状シール手段５３（図１９）を有する操作ブロック４８がハウジングカバー８ａに溶接されている。シャフト５４は、その右側端部に、筒状ソレノイド手段５８の一端に形成されたカウンタボアとソレノイドカバー部材５８ａに形成された凹部とによって形成されたチャンバ５６内に延びている縮小端部５４ａを備えている。チャンバ５６内の縮小シャフト部５４ａの周りにらせん圧縮ばね５９が同心に配置されており、シャフト５２を図１の左側に偏らせている。
【０００９】
図１０から１２に示されているように、縮小端部５４ａ上の操作シャフト５４の他方の端部には、環状弾性スリット保持クリップ５５（図１７および１８）によってフォーク部材６０が取り付けられている。フォーク部材６０は、制御シャフト５４の縮小端部５４ｂを受容するスルーボア６２を含む第１の部分６０ａを有している。フォーク部材は、図８に示されているように、半径方向内側に、トリガリング３８の外周に含まれる円形溝６４内に延びている内側に向けられた突起部６０ｄおよび６０ｅを端部に備える、間隔を置いて配置された一対の脚部６０ｂおよび６０ｃを備えている。操作シャフト５４の縮小部５４ｂに形成された溝５７に保持クリップ５５が取り付けられている。
【００１０】
再び図１を参照するとわかるように、ソレノイド５８は、オン／オフ・スイッチ６８を含む導体６６を備えた直列回路を介し、かつ第２の導体７０によって１２Ｖ電池の両極に電気的に接続された従来のらせんソレノイドコイル５８ａを備えている。位置検知スイッチ７６の常開スイッチ接点７６ａを含む分岐回路導体７４と、照明ランプ７８とがオン／オフ・スイッチ６８に並列に接続されている。位置検知スイッチ７６は、操作ブロック４８の左突起部４８ａに含まれる対応するスルーボア７８内に取り付けられている。したがって、可動スイッチ操作子８０は、以下に詳しく説明するように、ソレノイド５８が作動させられたときに操作フォーク６０の中央部６０ａと係合できるように位置決めされている。位置スイッチ８０は、ニュージャージー州イーストハノーバーのＣｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ．またはマルタのバレッタのＫｅｔｅｋ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社によって生産されている種類のスイッチである。
【００１１】
次に図６および７を参照するとわかるように、連結手段３４は、カバー部４ａに対して回転できないようにキー８４によって固定された環状外側部材８２を備えている。図６Ａに示されているように、スリット８８を形成するように半径方向に切り欠かれた弾性の環状内側部材８６が、外側連結部材８２内に同心に配置されている。前述のＫｅｒｒ特許第４３４１２９４号および第５６３８９３１号に記載されているように、筒状ローラ部材９０が配置されている同心に間隔を置いて配置された連結部材の互いに隣接する表面間に一方向ランプ（傾斜）手段８５が設けられている。半径方向に切り欠かれた弾性の環状内側部材８６は通常、半径方向内側に弾性的に偏らされ、それに連結されたサイドギヤ１８のハブ部１８ａの外面と摩擦係合する。外側および内側連結部材の互いに向かい合う面の間に形成された半径方向の溝またはキー溝９２（図６Ａ）にトリガ部材３６の端部が挿入されると、弾性の内側連結部材８６が外側連結部材８２に対して角変位することを妨げられ、各ローラがそれぞれの傾斜手段８５において遊動し、サイドギヤ１８のハブ部１８ａが内側連結部材内に自由に回転する。操作ピン３６がキー溝９２が取り外されると、内側連結部材とサイドギヤハブ部１８ａとの間のわずかな摩擦係合のために内側連結部材８６が外側連結部材に対してわずかに角変位させられる。図７Ａに示されているように、ローラ９０が、それに連結された傾斜手段８５に乗り、分割された内側連結部材を半径方向内側に圧縮してハブ部１８ａと密に非すべり係合し、それによってサイドギヤ１８およびそれに連結された車軸２６をハウジング４にロックする。
【００１２】
トリガピン３８とハウジング端部４ａに含まれる半径方向スロット４０の壁とが協働することによって、トリガピン３６が常に、キー溝９２の真向かいに維持されることに留意されたい。
（動作）
動作時には、差動歯車が、図１に示されている通常動作状態であり、出力車軸２４および２６が、車両の駆動シャフト１３により、駆動ピニオン１２、リングギヤ１４、担体４、一対のはすば歯車２０および２２、ならびにそれぞれシャフト２４および２６にスプラインにより接続されているサイドギヤ１６および１８を介して同じ回転速度で駆動されるものとすると、ソノレイド５８は非作動状態であり、操作シャフト５４、フォーク６０、トリガリング３８、操作ピン３６は左側に図の位置の方へ変位させられている。操作ピン３６が図６Ａの挿入位置にあるので、内側連結部材８６は、サイドギヤ１８のハブ部１８ａに対して係合解除状態である。したがって、差動歯車は、その通常トルク比例モードでは自由に動作することができる。表示灯７８は非作動のモードである。
【００１３】
次に、サイドギヤ１８（したがって、出力車軸２６）を担体４に完全にロックする必要があるものと仮定すると、運転者は、手動でスイッチ６８を閉じてソレノイド５８を作動させ、それによって強磁性操作シャフト５４をばね５９の偏よせ力に対抗して右側に変位させる。フォーク６０およびトリガピン３８が同様に右側にシフトされ、操作ピン３６がチャンバ９２から引き出され、それによって、図７Ａに示されているように、内側連結部材８６が外側連結部材８２に対して角変位させられ、ローラ９０がそのランプ８５に乗り、内側連結部材８６が、サイドギヤ１８のハブ部１８ａに対して半径方向内側に固定係合状態の方へ圧縮される。したがって、サイドギヤ１８は、ハウジング４にロックされ、駆動シャフト１３および駆動ピニオン１２によってハウジングと同時に駆動される。操作シャフト５４が右側にシフトされ操作ピンがキー溝９２から完全に係合解除されると、位置検知スイッチ７６がフォーク中央部６０ａによって作動させられ、スイッチ接点７６ａを閉じ、それによって表示灯７８を点灯させる。
【００１４】
通常の動作を再開するときは、スイッチ６８が開かれ、操作シャフト５４がばね５９によって左側に変位させられ、操作ピン３６がキー溝９２に入り、内側連結部材８６を図６Ａのロック解除位置に角変位させる。操作シャフトが左側に変位させられると、スイッチ７６が開き、表示灯７８が非作動状態になる。
【００１５】
必要に応じて、たとえば、それぞれ出力車軸２４および２６に連結された速度送信手段によって生成された信号Ｓ1およびＳ2に応答して、自動スイッチ操作手段９２により、ソレノイド操作スイッチ６８を自動的に動作させることができる。
【００１６】
次に図２１を参照するとわかるように、カプラ操作子ピン１３６を挿入位置と引出し位置との間で動作させる図１のソレノイド手段５８の代わりに、図２２の空気圧ダイアフラム作動式制御手段１５８ａや、図２３の電動機駆動式ねじ操作手段１５８ｂや、図２４のピストンシリンダ制御手段１５８や、図２５のレバーケーブル操作手段１５８ｄなど、他のカプラ操作手段１５８を使用することもできる。カプラ操作手段１５８は、それぞれ出力シャフト速度センサ１６０および１６２によって生成される速度応答信号によって自動的に動作することもできる。これらのカプラ操作手段のそれぞれにおいて、操作子１５４は、ハウジング１０８に含まれる対応する開口部に含まれるシール手段１５３を貫通して延びている。
（代替実施形態）
図２６および２７に示されているように、連結手段は、外側連結部材１８２がスリット１８８によって半径方向に切り欠かれている種類の手段でもよく、内側連結部材１８６は、一体的であり、それに連結されたサイドギヤ１１８のハブ部１１８ａの外面にキー１８４によって固定されている。この実施形態では、弾性の外側連結部材１８２は基本的に、半径方向外側に、カバー部１０４ａに対する通常係合状態の方に偏らされており、動作ピンはキー溝１９２と係合する方に偏らされている。この実施形態では、サイドギヤ１１８を担体１０４にロックする場合、操作ピン１３６が操作手段によって偏よせばねの力に対抗してキー溝から軸線方向に引き出される。外側連結部材１８２が内側連結部材１８６に対して角変位させられ、それによって、ローラ１９０がそれに連結された傾斜部に乗り、スリット付き外側連結部材を半径方向に膨張させハウジング１０４と摩擦固定係合させる。
【００１７】
特許法の規定に従って、本発明の好ましい形態および実施形態を図示し説明したが、当業者には、上述の本発明の概念から逸脱せずに様々な変更を加えられることが明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図３の線１−１に沿った本発明の完全トルク比例ロッキング差動歯車のソレノイドによって作動させられる第１の実施形態の長手方向断面図である。
【図２】  図１の線２−２に沿った断面図である。
【図３】  図１のハウジングカバー部材のそれぞれ平面図および長手方向断面図である。
【図４】  図１のハウジングカバー部材のそれぞれ平面図および長手方向断面図である。
【図５】  図１のケーシング端部の右端面図である。
【図６】  係合解除状態時の図１のカプラ手段のそれぞれ断面図および詳細図である。
【図６Ａ】  係合解除状態時の図１のカプラ手段のそれぞれ断面図および詳細図である。
【図７】  係合状態時の図１のカプラ手段のそれぞれ断面図および詳細図である。
【図７Ａ】  係合状態時の図１のカプラ手段のそれぞれ断面図および詳細図である。
【図８】  図１のトリガリングの正面図である。
【図９】  図８の線９−９に沿った断面図である。
【図１０】  トリガリング操作フォークのそれぞれ正面図および斜視図である。
【図１１】  トリガリング操作フォークのそれぞれ正面図および斜視図である。
【図１２】  図１０の線１２−１２に沿った断面図である。
【図１３】  図１のフォーク操作シャフトのそれぞれ側面図および詳細図である。
【図１３Ａ】  図１のフォーク操作シャフトのそれぞれ側面図および詳細図である。
【図１４】  図１のカバーブロック部材のそれぞれ平面図および左側面図である。
【図１５】  図１のカバーブロック部材のそれぞれ平面図および左側面図である。
【図１６】  図１４の線１６−１６に沿った断面図である。
【図１７】  図１の保持クリップの平面図である。
【図１８】  図１７の線１８−１８に沿った断面図である。
【図１９】  図１のシャフトシール手段の断面図である。
【図２０】  図１の位置検知スイッチの斜視図である。
【図２１】  本発明の完全ロッキングトルク比例差動歯車の第２の実施形態の長手方向断面図である。
【図２２】  図１および２１のカプラ手段を動作させるための、それぞれ空気圧手段、電気手段、油圧手段、ケーブル手段の概略図である。
【図２３】  図１および２１のカプラ手段を動作させるための、それぞれ空気圧手段、電気手段、油圧手段、ケーブル手段の概略図である。
【図２４】  図１および２１のカプラ手段を動作させるための、それぞれ空気圧手段、電気手段、油圧手段、ケーブル手段の概略図である。
【図２５】  図１および２１のカプラ手段を動作させるための、それぞれ空気圧手段、電気手段、油圧手段、ケーブル手段の概略図である。
【図２６】  連結手段がそれぞれ係合状態および係合解除状態である、図６および７の連結手段の第２の実施形態を概略的に示す図である。
【図２７】  連結手段がそれぞれ係合状態および係合解除状態である、図６および７の連結手段の第２の実施形態を概略的に示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図６Ａ】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１３Ａ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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