(57)【要約】  前輪駆動車用のディファレンシャル・システム。ディファレンシャル・システムは、ディファレンシャル・キャリア（２４）、アクチュエータ・ハウジング（４４）、中間シャフト（３２）、クラッチ・パック（４２）、及びピストン（４０）を備える。ディファレンシャル・キャリア（２４）は、右車軸及び左車軸を駆動するように構成されたディファレンシャル・アセンブリ（１６）を収容している。アクチュエータ・ハウジング（４４）は、ディファレンシャル・キャリア（２４）と共に回転するように構成されている。中間シャフト（３２）は、アクチュエータ・ハウジング（４４）を通って延在する。クラッチ・パック（４２）は、アクチュエータ・ハウジング（４４）に係合する第１の組のクラッチ板（４６）と、中間シャフト（３２）に係合する第２の組のクラッチ板（４８）とを備える。ピストン（４０）は第１の組及び第２の組のクラッチ板（４６、４８）を圧縮する。これにより、ディファレンシャル・キャリア（２４）が中間シャフト（３２）に摩擦結合され、ディファレンシャルのロック又は調節が行われる。
2009543985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のパワートレインのトルクを制御するためのディファレンシャル・システムであって、
ディファレンシャル・アセンブリ（１６）と連通するディファレンシャル・キャリア（２４）と、
前記ディファレンシャル・キャリア（２４）と共に回転するように構成されたアクチュエータ・ハウジング（４４）と、
前記アクチュエータ・ハウジング（４４）を通って延在し、第１の車輪（２０）と連結される第１の中間シャフト（３２）と
前記ディファレンシャル・アセンブリ（１６）と連通し、第２の車輪（１８）と連結される第２の中間シャフト（３０）と
前記ディファレンシャル・キャリア（２４）を前記第１の中間シャフト（３２）に摩擦結合するためのクラッチ・パック（４２）であって、前記アクチュエータ・ハウジング（４４）に係合する第１の組のクラッチ板（４６）と前記第１の中間シャフト（３２）に係合する第２の組のクラッチ板（４８）とを備えるクラッチ・パック（４２）と、
前記第１及び第２の組のクラッチ板（４６、４８）を圧縮することで、前記ディファレンシャル・キャリア（２４）を前記第１の中間シャフト（３２）に摩擦結合させるピストン（４０）と
を有するディファレンシャル・システム。
【請求項２】
前記ピストン（４０）と連通したスラスト・ベアリング（５２）であって、ピン（５６）を前記クラッチ・パック（４２）に押し込んで前記第１及び第２の組のクラッチ板（４６、４８）を圧縮するように構成されたスラスト・ベアリング（５２）を更に有する請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ピストン（４０）を作動させるように構成された液圧回路（５８）を更に有する請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記液圧回路（５８）によって圧力が解除されたときに前記ピストン（４０）を後退させるように構成されたスプリング（５４）を更に有する請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記液圧回路（５８）が、前記ピストン（４０）を操作するためにアキュムレータ（６６）と少なくとも１つの液圧弁（７０）とを有し、前記アキュムレータ（６６）が前記少なくとも１つの液圧弁（７０）に一定の圧力を提供するように構成される請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記液圧回路（５８）が、前記ピストン（４０）に可変圧力を提供するように構成された２次弁（６８）を有する請求項３に記載のシステム。
【請求項７】
前記液圧回路（５８）が、ソレノイド電流に基づいて可変圧力を前記２次弁（６８）に供給するように構成されたソレノイドを備えた１次弁（７０）を有する請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記液圧回路（５８）が、電子的なフィードバック・ループを作成するために前記ピストン（４０）を駆動する圧力を検出するように構成された圧力センサ（７４）を有する請求項３に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１の組のクラッチ板（４６）が前記アクチュエータ・ハウジング（４４）にスプライン係合され、前記第２の組のクラッチ板（４８）が前記第１の中間シャフト（３２）にスプライン係合される請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前輪駆動車用のディファレンシャル・システムであって、
ディファレンシャル・アセンブリ（１６）と連通するディファレンシャル・キャリア（２４）と、
前記ディファレンシャル・キャリア（２４）と共に回転するように構成されたアクチュエータ・ハウジング（４４）と、
前記アクチュエータ・ハウジング（４４）を通って延在し、第１の前輪（２０）と連結される第１の中間シャフト（３２）と
前記ディファレンシャル・アセンブリ（１６）と連通し、第２の前輪（１８）と連結される第２の中間シャフト（３０）と
前記ディファレンシャル・キャリア（２４）を前記第１の中間シャフト（３２）に摩擦結合するように構成されたクラッチ・パック（４２）であって、前記アクチュエータ・ハウジング（４４）に係合する第１の組のクラッチ板（４６）と前記第１の中間シャフト（３２）に係合する第２の組のクラッチ板（４８）とを備えるクラッチ・パック（４２）と、
液圧回路（５８）によって作動され、スラスト・ベアリング（５２）を介して前記クラッチ・パック（４２）内のピン（５６）に結合されるピストン（４０）であって、前記ピン（５２）が前記液圧回路（５８）による前記ピストン（４０）の作動に応答して前記第１及び第２の組のクラッチ板（４６、４８）を圧縮し、前記ディファレンシャル・キャリア（２４）を前記第１の中間シャフト（３２）に摩擦結合させるように構成されている、ピストン（４０）と、
前記液圧回路（５８）が前記ピストン（４０）に対する圧力を軽減したときに前記ピストン（４０）を後退させて前記クラッチ板（４６、４８）を解放するように構成されたスプリング（５４）と
を有するディファレンシャル・システム。
【請求項１１】
前記液圧回路（５８）が、前記ピストン（４０）を操作するためにアキュムレータ（６６）と少なくとも１つの液圧弁（７０）とを有し、前記アキュムレータ（６６）が前記少なくとも１つの液圧弁（７０）に一定の圧力を提供するように構成される請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記液圧回路（５８）が、前記ピストン（４０）に可変圧力を提供するように構成された２次弁（６８）を有する請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記液圧回路（５８）が、ソレノイド電流に基づいて可変圧力を前記２次弁（６８）に提供するように構成されたソレノイドを備えた１次弁（７０）を有する請求項１３に記載のシステム。
【請求項１４】
前記液圧回路（５８）が、電子的なフィードバック・ループを生成するために前記ピストン（４０）を駆動する圧力を検出するように構成された圧力センサ（７４）を有する請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
前記第１の組のクラッチ板（４６）が前記アクチュエータ・ハウジング（４４）にスプライン係合され、前記第２の組のクラッチ板（４８）が前記第１の中間シャフト（３２）にスプライン係合される請求項１０に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に前輪駆動車用途に適合されたリミテッド・スリップ・ディファレンシャル・アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の後輪駆動車は、ディファレンシャルを介して左右の車軸に連結されたプロペラ・シャフトから車輪に駆動トルクを伝達する。四輪駆動車はトランスアクスルによって駆動されるディファレンシャルを介して前輪駆動軸と連結する。また、四輪駆動車及び所謂全輪駆動車は前軸と後軸の駆動にもディファレンシャルを使用する。ディファレンシャルにより、左右の駆動軸の間で車輪の回転速度に差を発生させることができる。初期の最も基本的な構造のディファレンシャルはオープン・ディファレンシャルとして公知であり、２本の車軸の間に一定のトルクを発生させるが、アクスル・シャフト間の相対的な回転速度を制御する動作はしない。オープン・ディファレンシャルの周知の問題点は、駆動車輪の一方が低い摩擦係数（μ）で路面と接地し、もう一方がより高い摩擦係数μを有する場合に発生する。このような場合、μが低い接触面で発生する牽引力が低いため、一方の車軸で大きなトルクが発生するのが妨げられる。２本のアクスル・シャフト間のトルクは比較的一定であるため、その位置から車両を牽引するだけの総牽引力を発生させることはほとんどできない。駆動状態において、特にμが低い、所謂μスプリット走行状態でも、同様の問題点が発生する。
【０００３】
オープン・ディファレンシャルにおける上記の制限は周知であり、このような問題点に対処するために数多くの設計手法が採用されている。１つの手法はロッキング・ディファレンシャルとして公知である。こうしたシステムは、通常、機械式又は油圧式とするか、或いは他の方策により２本のアクスル・シャフトを連結させ、回転速度をほぼ一定に保つようにしている。従って、このような作動状態では、２本の車軸が相互にトルクを制限し合うことはない。機械式のロッキング・ディファレンシャルは、通常、２本の車軸間で速度差が検出されるとこの２本の車軸をロックするクラッチ・パック又は摩擦材の接合界面を使用する。それ以外のシステムでは、車軸の間に流体クラッチを設け、一定の速度結合を提供する。
【０００４】
前輪駆動車の使用例にリミテッド・スリップ・ディファレンシャル又はロッキング・タイプのディファレンシャルを提供することは、特に厳しいパッケージ制限をもたらす。エンジン、トランスミッション、トランスアクスル・アクスル・シャフト、サスペンション、及びステアリングといった要素すべてが車両の前部エンジンルーム内にあることで、更にパワートレイン要素のためのパッケージ空間がほとんどなくなる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る液圧作動式の電子リミテッド・スリップ・ディファレンシャルは、特に前輪駆動の使用例に適合し、車両のトランスアクスルのオープン・ディファレンシャルに直結させることができる。ディファレンシャルから自在型又は恒速型の撓みトルク・カップリング継ぎ手を介して前輪駆動シャフトの一方まで、中心中間シャフトがユニットを貫通する。クラッチ・パックを圧縮して、ディファレンシャル・キャリアと車軸の１つを中間シャフトを介して結合又は分離することにより、２本の前輪駆動シャフトの間にロック状態又は調節状態をもたらすことができる。
【０００６】
本発明の上記及び他の様態及び利点は、添付の図面を参照しながら本発明の以下の詳細な説明を読めば明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
リミテッド・スリップ・ディファレンシャル・アセンブリの作動システムを図１及び図２に示す。作動システムは全体を参照番号１０で示す。
【０００８】
ディファレンシャル・アセンブリ１６は、代表的なディファレンシャル・アセンブリの基本的な要素を備え、その基本的な要素には、車両のトランスミッション出力によってギヤ又はチェーン・ドライブ（図示せず）を介して駆動されるディファレンシャル・キャリア２４が含まれる。一対の遊星歯車２６は、キャリアに取り付けられた共通のディファレンシャル・シャフトを中心に回転可能である。遊星歯車２６は一対のサイド・ギヤ２８と噛み合っており、この一対のサイド・ギヤ２８は、関連する自動車の左側車輪及び右側車輪１８、２０のために、中間シャフト３０、３２を介して一対の車軸３１、３３にスプライン係合或いは連結されている。ディファレンシャル・アセンブリ１６の前述構成要素は、所謂オープン・ディファレンシャルの一般的な構成要素である。前輪駆動車では、遊星歯車セットであるディファレンシャルを使用することもできる。
【０００９】
静止摩擦が小さい特定の条件下では、ディファレンシャル・アセンブリ１６をロック又は調節して、２本の車軸３１、３３の間のスリップ速度を一定にする又は制限することが望ましい場合がある。したがって、作動システム１０は、ピストン４０とクラッチ・パック４２を備える。ピストン４０は液圧式に作動され、回転はしない。一方、ディファレンシャル・キャリア２４及び中間シャフト３２は、固定ピストン４０と関連してそれぞれ回転する。通常の動作条件下では、ディファレンシャル・キャリア２４と中間シャフト３２は異なる速度で回転することができる。アクチュエータ・ハウジング４４は、ディファレンシャル・キャリア２４に結合されており、ディファレンシャル・キャリア２４と共に回転する。クラッチ・パック４２は、２組のクラッチ板４６、４８を備えている。第１の組のクラッチ板４６はスプライン連結でアクチュエータ・ハウジング４４と係合しおり、そのため、ディファレンシャル・キャリア２４と共に回転する。第２の組のクラッチ板４８は、シャフト部５０とスプライン連結で係合しており、シャフト部５０は中間シャフト３２に結合され中間シャフト３２と共に回転する。通常、クラッチ・パック４２での有効摩擦表面積を最大にするために、第１の組のクラッチ板４６と第２の組のクラッチ板４８は交互に配置されている。
【００１０】
車軸３１と車軸３３との間のスリップ速度を一定にする又は制限するために、作動システム１０では、ディファレンシャル・キャリア２４と中間シャフト３２との速度差をクラッチ・パック４２により摩擦的にロック又は制限する。中間シャフト３２とディファレンシャル・キャリア２４との間をロック又は調節するために、ピストン４０は液圧式に作動され、伸張してスラスト・ベアリング５２に力を加える。スラスト・ベアリング５２がピン５６に対して作用し、ピン５６が第１の組のクラッチ板４６と第２の組のクラッチ板４８とを圧縮すると、中間シャフト３２とディファレンシャル・キャリア２４との間のスリップ速度が摩擦的にロック又は制限される。オープン・ディファレンシャル・モードで再度動作するために、液圧は軽減され、スプリング５４が作動してピン５６にかかっている圧力を軽減し、ピストン４０がクラッチ板４６及び４８の独立した回転を可能にする。更に、ピストン４０がスラスト・ベアリング５２を介してクラッチ・パック４２に直接作用するようにピン５６及びスプリング５４を排除可能であることが容易に予想される。
【００１１】
液圧回路５８は、ピストン４０の作動制御のために使用される。液圧ポンプ６０は液圧システムの圧力を発生させる。この圧力はチェック弁６４を介して圧力調整スイッチ６２に加えられる。液圧システムの圧力が最低圧力を下回った場合は、圧力調整スイッチ６２がモーター５９を起動する。これにより、液圧ポンプ６０が駆動され、液圧システムの圧力が上昇して最低圧力を上回る。更に、液圧ポンプ６０からのフローは、圧力アキュムレータ６６にも供給される。圧力アキュムレータ６６は、流体の過渡的な要求（例えばピストン４０の駆動時）に対してシステムの圧力を一定に維持する。圧力アキュムレータ６６は、１次弁７０及び２次弁６８と流体連通している。２次弁６８は、作動されるとフロー・チャンバー７２に液圧を加え、ピストン４０を順方向に駆動して、クラッチ・パック４２のクラッチ板４６、４８を圧縮する。１次弁７０は、ピストン４０に加える圧力を制御するために、弁６８に信号レベルの圧力を供給する。
【００１２】
電子制御装置６９は、１次弁７０のソレノイドと電気的に連通している。電子制御装置６９がソレノイドに流す電流の大きさによって、２次弁６８に付加される圧力の大きさが制御される。このように、１次弁７０からの圧力により、１次弁７０からの圧力と２次弁６８の出力（即ちピストン側）に連通している液圧フィードバック・ループとの間に力平衡がもたらされるように、２次弁６８をスプール弁とすることができる。したがって、この力平衡によってスプール弁実装内のスプールのバランスを保ち、ピストン４０に提供される液圧が制御される。更に、圧力センサ７４は、電子制御装置６９と電気的に連通している。圧力センサ７４は、２次弁６８とピストン４０のチャンバー７２との間の液圧ライン７１と流体連通している。したがって、圧力センサ７４は、ピストン４０を駆動する圧力に基づいて電気信号を生成し、電子制御装置６９への電子的なフィードバック・ループを形成する。電子制御装置６９ではこの電子的なフィードバック・ループを使用して、可変圧力制御ループを形成する１次弁７０のソレノイドに流す電流を調節することができる。ピストン４０への圧力が可変的に調節可能である場合、ピストン４０は調節可能な作動圧力をクラッチ・パック４２に付加することで、クラッチ板４６、４８の摩擦係合を可変制御することが可能であり、従って、ディファレンシャル・キャリア２４と中間シャフト３２との間のロック又は調節も可変制御可能となる。
【００１３】
システムはまた、図３に示すように、単一弁の設計で実装することもできる。この場合、圧力アキュムレータ６６は、弁８０と流体連通している。弁８０は作動させられるとフロー・チャンバー７２に液圧を加え、これにより、ピストン４０は順方向に駆動され、クラッチ・パック４２のクラッチ板が圧縮される。
【００１４】
電子制御装置６９は、弁８０のソレノイドと電気的に連通している。電子制御装置６９がソレノイドに流す電流の大きさによって、弁８０を通して付加される圧力の大きさが制御され、その結果、ピストン４０に提供される液圧が制御される。更に、圧力センサ７４は電子制御装置６９と電気的に連通している。圧力センサ７４は、弁８０とピストン４０のチャンバー７２との間の液圧ライン７１と流体連通している。したがって、圧力センサ７４は、ピストン４０を駆動する圧力に基づいて電気信号を生成し、電子制御装置６９への電子的なフィードバック・ループを形成する。電子制御装置６９ではこの電子的なフィードバック・ループを使用してソレノイドに流す電流を調節することができる。前述したように、ピストン４０により調節可能な作動圧力をクラッチ・パック４２に付加することで、クラッチ板の摩擦係合を可変制御することが可能であり、従って、ディファレンシャル・キャリア２４と中間シャフト３２との間のロック又は調節も可変制御可能となる。
【００１５】
当業者には容易に理解されるように、上記の説明は本発明の原理の実装を例示することを意図している。本明細書は、本発明の範囲又は適用を制限するものではなく、添付の特許請求の範囲に定義するように、本発明の精神から逸脱することなく本発明の改修、変形、及び変更を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るディファレンシャルをロック又は調節するための作動システムの概略図を示す。
【図２】図１の作動システムの一実施形態の断面図を示す。
【図３】別の実施形態に係る作動システムの概略図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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