(57)【要約】      （修正有）【課題】全輪駆動モータ車両の改良型トランスアクスル・ユニットを提供すること。【解決手段】トランスアクスル・ユニットは、差動装置アセンブリと、動力取出しユニットと、差動回転を選択的に制限するトルク結合デバイスとを有する。トルク結合デバイスは、差動装置ケースおよび出力アクスル軸の一方に選択的に摩擦係合／係合離脱する摩擦クラッチ・アセンブリと、流体圧クラッチ・アクチュエータとを含む。流体圧クラッチ・アクチュエータは、流体圧ポンプと、生成される流体圧を選択的に制御する変圧開放弁アセンブリとを含む。変圧開放弁アセンブリは、弁閉鎖部材と、弁閉鎖部材に対して相補的な弁座と、電磁アクチュエータであって、弁閉鎖部材に係合し、弁閉鎖部材を弁座に対して押し付ける可変電磁気力を生成し、供給された電流の大きさに基づいて、圧力開放弁アセンブリの開放圧力を選択的に変化させる電磁アクチュエータとを備える。【選択図】図１
2006335347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスアクスル・ユニットであって、
差動装置ケースに配設された差動装置機構と、前記差動装置ケースから外向きに延びる２つの対向する出力アクスル軸とを有する差動装置アセンブリと、
前記差動装置ケースに駆動結合された動力取出しユニットと、
前記差動装置機構の差動回転を選択的に制限するトルク結合デバイスとを備え、
前記トルク結合デバイスが、
前記差動装置ケースおよび前記出力アクスル軸の一方に選択的に摩擦係合／係合離脱する摩擦クラッチ・アセンブリであって、前記差動装置ケースに回転不可能に結合された少なくとも１つの第１摩擦部材と、前記出力軸の一方に回転不可能に結合された少なくとも１つの第２摩擦部材とを備え、前記摩擦部材が、相互に摩擦係合するアセンブリと、
前記摩擦クラッチ・アセンブリを選択的に摩擦ローディングする流体圧クラッチ・アクチュエータとを含み、前記アクチュエータが、
流体圧を生成して、前記摩擦クラッチ・アセンブリを摩擦ローディングする流体圧ポンプと、
前記流体圧ポンプと流体連通して、前記流体圧を選択的に制御する変圧開放弁アセンブリであって、弁閉鎖部材と、前記弁閉鎖部材に相補的な弁座と、電磁アクチュエータであって、前記弁閉鎖部材に係合し、前記弁閉鎖部材を前記弁座に対して押し付ける可変電磁気力を生成し、それによって、前記電磁アクチュエータに供給された電流の大きさに基づいて、前記圧力開放弁アセンブリの開放圧力を選択的に変化させる電磁アクチュエータとを含むアセンブリとを備えるユニット。
【請求項２】
前記動力取出しユニットが、前記差動装置アセンブリと前記トルク結合デバイスの間に取り付けられる、請求項１に記載のトランスアクスル・ユニット。
【請求項３】
前記差動装置ケースを中で回転可能に支持する差動装置ハウジングと、前記動力取出しユニットを中で支持する動力取出しハウジングとをさらに備え、前記動力取出しハウジングが、前記差動ハウジングに固定される、請求項２に記載のトランスアクスル・ユニット。
【請求項４】
前記トルク結合デバイスを、その中に回転可能に支持する結合ハウジングをさらに備え、前記結合ハウジングが前記動力取出しハウジングに固定される、請求項３に記載のトランスアクスル・ユニット。
【請求項５】
前記差動装置アセンブリおよび前記トルク結合デバイスが、実質的に同軸上に取り付けられる、請求項１に記載のトランスアクスル・ユニット。
【請求項６】
前記トルク結合デバイスが、前記出力アクスル軸の一方のまわりに取り付けられる、請求項１に記載のトランスアクスル・ユニット。
【請求項７】
前記少なくとも１つの第１部材と前記少なくとも１つの第２部材が、前記差動装置アセンブリの前記差動装置ケースに、実質的に同軸上に取り付けられる、請求項１に記載のトランスアクスル・ユニット。
【請求項８】
前記摩擦クラッチ・アセンブリが、前記少なくとも１つの第１部材と前記少なくとも１つの第２部材を収容するクラッチ・ケーシングを含み、前記クラッチ・ケーシングが、前記差動装置ケースを前記少なくとも１つの第１部材に回転不可能に結合する、請求項１に記載のトランスアクスル・ユニット。
【請求項９】
前記動力取出しユニットが、転送軸に回転不可能に取り付けられた第１転送歯車を含み、前記転送軸が、前記出力アクスル軸の一方のまわりに取り付けられて、前記差動装置ケースを前記クラッチ・ケーシングに回転不可能に結合させる、請求項８に記載のトランスアクスル・ユニット。
【請求項１０】
前記流体圧ポンプが、前記クラッチ・ケーシング内に配設されて、前記差動装置ケースと前記少なくとも１つの出力アクスル軸との間の相対的な回転に反応して前記流体圧を生成する、請求項８に記載のトランスアクスル・ユニット。
【請求項１１】
前記ポンプがジェロータ・ポンプである、請求項１０に記載のトランスアクスル・ユニット。
【請求項１２】
前記変圧開放弁アセンブリが、前記流体圧ポンプによって生成される最大流体圧を、最大開放圧力と最小開放圧力の間で選択的に設定するように適合される、請求項１に記載のトランスアクスル・ユニット。
【請求項１３】
前記最小開放圧力が、前記摩擦クラッチ・アセンブリの起動を防止するレベルである、請求項１２に記載のトランスアクスル・ユニット。
【請求項１４】
前記最大開放圧力が、前記摩擦クラッチ・アセンブリの完全な起動を可能にするレベルである、請求項１２に記載のトランスアクスル・ユニット。
【請求項１５】
前記流体圧ポンプによって生成される前記最大流体圧が、前記摩擦クラッチ・アセンブリの部分的起動を可能にするように、前記最小開放圧力と前記最大開放圧力の間で調整可能である、請求項１２に記載のトランスアクスル・ユニット。
【請求項１６】
前記電磁アクチュエータが、コイル巻線と、前記電流がそこに供給される時、前記コイル巻線によって生成された磁束に反応して、コイル巻線に対して相対的に軸方向に移動可能である電機子とを含み、前記電機子が前記弁閉鎖部材と係合し、前記弁閉鎖部材を、前記電流の前記大きさによって決定される軸力によって、前記弁座に対して押し付けて、前記弁閉鎖部材の前記開放圧力を選択的に設定する、請求項１に記載のトランスアクスル・ユニット。
【請求項１７】
前記コイル巻線が、前記差動装置ケースの回転軸と同軸である、請求項１６に記載のトランスアクスル・ユニット。
【請求項１８】
前記流体圧クラッチ・アクチュエータが、前記流体圧ポンプと前記摩擦クラッチ・アセンブリの間に配設された、また圧力チャンバを画定するピストン・アセンブリをさらに含み、前記変圧開放弁アセンブリが、前記圧力チャンバ内で達成可能な最大流体圧を選択的に制御する、請求項１に記載のトランスアクスル・ユニット。
【請求項１９】
前記変圧開放弁アセンブリが、前記流体圧ポンプによって生成される前記流体圧を、少なくとも１つの車両パラメータに反応して選択的に制御する、請求項１に記載のトランスアクスル・ユニット。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの車両パラメータが、車両速度、車輪速度差、車両振れレート、ステアリング角、エンジン・スロットル位置、車両横加速度、ブレーキ入力、路面凍結検出、水分検出、駆動系構成、アンチロック制動システム／トラクション制御システムの起動、および車両振れ安定制御システムの起動から成る一群から選択される、請求項１９に記載のトランスアクスル・ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ車両一般のトランスアクスル・ユニット、より詳しくは、一体型動力取出しユニット（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｐｏｗｅｒ  ｔａｋｅ−ｏｆｆ  ｕｎｉｔ）およびトルク結合デバイス（ｔｏｒｑｕｅ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）を備えたトランスアクスル・ユニット（ｔｒａｎｓａｘｌｅ  ｕｎｉｔ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近では、駆動トルクを４つの車輪全てにもたらす能力のある動力系を備える全輪駆動（ＡＷＤ）［ａｌｌ−ｗｈｅｅｌ−ｄｒｉｖｅ］モータ車両（ｍｏｔｏｒ  ｖｅｈｉｃｌｅ）への需要が著しく増加している。従来型のＡＷＤ車両に設けられる縦方向に延びるエンジンおよび伝達装置は、トランスファ・ケース（ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｃａｓｅ）の入力に動力を伝達し、そのトランスファ・ケースが今度はその動力を前輪駆動軸と後輪駆動軸に分配する。知られているように、牽引力が失われている間、自動的に動力を前輪駆動軸に転送して、「オン・デマンド」（ｏｎ−ｄｅｍａｎｄ）の全輪駆動モードを確立する転送クラッチが設けられたトランスファ・ケースもある。また標準状態で、所定のトルク分配率で両方の駆動軸に動力を伝達するように機能し、それによってフルタイムの全輪駆動モード（ｆｕｌｌ−ｔｉｍｅ  ａｌｌ  ｗｈｅｅｌ  ｄｒｉｖｅ  ｍｏｄｅ）を確立するインタアクスル差動装置（ｉｎｔｅｒａｘｌｅ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）が設けられたトランスファ・ケースもある。このようなＡＷＤ車両は通常、後輪駆動の構成に基づいており、そのため一般的にスポーツ用多目的車両およびトラックに限定される。
【０００３】
前輪駆動（ＦＷＤ）モータ車両の後輪に駆動トルクをもたらすために、前輪駆動トランスアクスル（ｔｒａｎｓａｘｌｅ）を、ＦＷＤトランスアクスルの出力によって駆動される、動力を後輪駆動軸に供給する動力取出しユニット（ＰＴＵ）を追加することによって修正しなければならない。さらに、車両の牽引／操作の能力を高めるために、ＦＷＤトランスアクスルに差動制限装置（ＬＳＤ）アセンブリを設けることが望ましい。しかしＬＳＤアセンブリ、特に摩擦クラッチによって制御されるＬＳＤアセンブリは、包装上の制約（ｐａｃｋａｇｉｎｇ  ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ）によって、ＦＷＤトランスアクスル・ユニットと一体化するのが困難である。
【０００４】
最近では、従来型ＦＷＤ車両のＦＷＤトランスアクスル内にＰＴＵを包装することに多大な開発努力が向けられている。全輪駆動モータ車両の知られているＦＷＤトランスアクスルでは、それらの性能とコストを高める可能性がある改良が行われやすい。このことを考慮すると、大きさがコンパクトで、既存の前輪駆動車両内に包装することが可能で、ＦＷＤトランスアクスル・ユニットの設計変更（ｒｅｄｅｓｉｇｎ）、ツーリング（ｔｏｏｌｉｎｇ）、および製造コストを最小限にし、そのようにして当分野技術を向上させる全輪駆動モータ車両の改良型ＦＷＤトランスアクスル・ユニットを開発することが求められる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、全輪駆動（ＡＷＤ）モータ車両の改良型トランスアクスル・ユニットを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によるトランスアクスル・ユニットは、差動装置ケースに配設される差動装置機構および差動装置ケースから外向きに延びる２つの対向する出力アクスル軸を有する差動装置アセンブリと、差動装置ケースに駆動結合された動力取出しユニットと、差動装置機構の差動回転を選択的に制限するトルク結合デバイスとを備える。トルク結合デバイスは、差動装置ケースおよび出力アクスル軸の一方に選択的に摩擦係合／係合離脱（ｆｒｉｃｔｉｏｎａｌｌｙ  ｅｎｇａｇｉｎｇ  ａｎｄ  ｄｉｓｅｎｇａｇｉｎｇ）する摩擦クラッチ・アセンブリと、摩擦クラッチ・アセンブリを選択的に摩擦ローディングする（ｆｒｉｃｔｉｏｎａｌｌｙ  ｌｏａｄｉｎｄ）流体圧クラッチ・アクチュエータ（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ  ｃｌｕｔｃｈ  ａｃｔｕａｔｏｒ）とを含む。
【０００７】
クラッチ・アセンブリは、差動装置ケースに回転不可能に結合された少なくとも１つの第１摩擦部材と、出力軸の一方に回転不可能に結合された少なくとも１つの第２摩擦部材とを備え、それによって摩擦部材同士が相互に摩擦係合することができるようになる。流体圧クラッチ・アクチュエータは、流体圧を生成して摩擦クラッチ・アセンブリを摩擦ローディングする流体圧ポンプと、流体圧ポンプと流体連通して、流体圧を選択的に制御する変圧開放弁アセンブリとを含む。変圧開放弁アセンブリは、弁閉鎖部材と、弁閉鎖部材に対して相補的な弁座と、弁閉鎖部材に係合する電磁アクチュエータであって、弁閉鎖部材を弁座に対して押し付ける可変電磁気力を生成し、それによって、電磁アクチュエータに供給された電流の大きさに基づいて、圧力開放弁アセンブリの開放圧力を選択的に変化させる電磁アクチュエータとを備える。
【０００８】
車両用トランスアクスル・ユニットのこのような構成は、前輪駆動（ＦＷＤ）動作の構築物を、容易に全輪駆動のものへと修正することを可能にし、ＦＷＤトランスアクスル・ユニットの設計変更、ツーリング、および製造コストを最小限に抑え、差動装置アセンブリに対する能動的制御を提供する。本発明の一体型動力取出しユニットおよびトルク結合デバイスは、トランスアクスル・ユニットに、それを大幅に修正せずに一体化することができる。さらに、トルク結合デバイスのトルク容量は、車両の様々な動作条件に適合するように電子的に能動制御することができる。
【０００９】
本発明の他の目的および利点は、以下の明細書を添付の図面に照らして検討し、観る時、明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の好ましい実施形態を次に添付図面を参照して記述する。
【００１１】
本発明は、一体型動力取出しユニット（ＰＴＵ）およびトルク結合デバイスを備えた前輪駆動トランスアクスル・ユニットであって、ローディングエンジンおよびトランスミッションを備えた全輪駆動モータ車両または４輪駆動モータ車両で使用し、フルタイムの４輪駆動動作モードを実現するように構成されたユニットを対象とする。本発明の前輪駆動トランスアクスル・ユニットの特殊な構成は、動力取出しユニットを多様な全輪駆動車両で使用することを可能にするコンパクトな包装もたらす。本発明の好ましい実施形態を、前輪駆動トランスアクスル・ユニットを参照して述べるが、本発明は、後輪駆動トランスアクスル・ユニットにも同等に適用できることを理解されたい。
【００１２】
図１は、本発明の好ましい実施形態による全輪駆動（ＡＷＤ）モータ車両または４輪駆動（４ＷＤ）モータ車両の駆動系１を図式的に画く。ＡＷＤ駆動系１は、１対の駆動前輪２ａおよび２ｂと、１対の駆動後輪４ａおよび４ｂと、２つの前輪２ａおよび２ｂの間に位置決めされた前輪駆動（ＦＷＤ）トランスアクスル・ユニット１０とを備える。ＦＷＤトランスアクスル・ユニット１０は、内燃焼エンジン、電気モータなどの原動機６に動作可能に連結される。
【００１３】
ＦＷＤトランスアクスル・ユニット１０は、動力伝達装置１２、終減速機、および前輪差動装置アセンブリ１４が組み合わされて単一ユニットになり、エンジン６に直接連結される駆動装備である。ＦＷＤトランスアクスルは一般に、前輪駆動モータ車両で使用される。動力伝達装置１２は、一般に当技術分野では、手動変速歯車システムまたは自動変速歯車システムと、それに関連する作動機械装置とを含む機械ユニットとして知られている。動力伝達装置１２からの出力は、終減速機を経て前輪差動装置アセンブリ１４に連結される。前輪差動装置アセンブリ１４は、右側前輪出力アクスル軸２０ａと左側前輪出力アクスル軸２０ｂとのそれぞれに駆動連結される。出力アクスル軸２０ａ、２０ｂは、等速ジョイントなどの適切な結合手段（図示せず）によって、それぞれ前輪２ａ、２ｂを駆動する。
【００１４】
図１から３で示すように、ＦＷＤトランスアクスル・ユニット１０は、一体型トルク結合デバイス１６および動力取出しユニット（ＰＴＵ）１８をさらに含む。一体型トルク結合デバイス１６は、前輪差動装置アセンブリ１４の、即ち出力アクスル軸２０ａと２０ｂの差動回転を選択的に限定するために設けられ、ＰＴＵ１８は、フルタイムＡＷＤシステムで使用するのに適合され、原動機６および動力伝達装置１２からの駆動トルクを、所定分配率で、プロペラ軸６、後輪差動装置アセンブリ７、および後輪アクスル軸８ａ、８ｂを介して後輪駆動アクスル５の後輪４に転送するよう動作可能である。
【００１５】
図面の図４は、本発明による差動装置アセンブリ１４、トルク結合デバイス１６、およびＰＴＵ１８の好ましい構成を詳しく示す。参照番号１７は、縦軸２１（図５に示す）のまわりで回転するように差動装置ハウジング１５内で、適切なローラ軸受（図示せず）によって支持される差動装置ケースを画定する。差動装置ケース１７は、動力伝達装置１２の出力軸（図示せず）に駆動結合された駆動歯車１３によって駆動される。差動装置アセンブリ１４が含む作動装置機構は、差動装置ケース１５に固定されたピニオン軸に回転可能に支持された１組のピニオン歯車３０を有する。ピニオン歯車３０は、出力軸２０ａと２０ｂの近接端部にそれぞれスプライン結合された（ｓｐｌｉｎｅｄ）１対の対向するサイド歯車３２ａおよび３２ｂと係合する。差動装置ハウジング１５は、トランスアクスル・ハウジング１１の不可分的部分であることが好ましい。
【００１６】
ＰＴＵ１８は、差動装置ケース１７の外側に配設される。ＰＴＵ１８は、図２から５で示すように、差動装置ハウジング１５の外側でＰＴＵハウジング２２の中に配設されることが好ましい。ＰＴＵハウジング２２は、ねじ式締具などの適切な手段によって差動装置ハウジング１５に固定される。図４および５でさらに示すように、ＰＴＵ１８は、縦軸２１（図５に示す）のまわりで回転するように前輪出力アクスル軸２０ａに支持された転送軸２４を含む。第１転送歯車２６は、転送軸２４にそれと一体的に形成される。転送軸２４は、作動装置ケース１５にその一方端部２４ａで、スプライン連結器などによって駆動結合され、そのようにして第１転送歯車２６を差動装置ケース１５に回転不可能に結合する。
【００１７】
第１転送歯車２６は、２つの歯車の斜歯歯車装置の一部であり、斜歯歯車装置はさらに、第２転送歯車２８と、第１転送歯車２６および第２転送歯車２８の両方と噛み合う第３転送歯車３０とを含む。第３転送歯車３０を、第１遊び軸（ｉｄｌｅｒ  ｓｈａｆｔ）３４と一体的に形成されるように示すが、第１遊び軸３４は、ＰＴＵハウジング２２内の１対の横方向に離隔された軸受アセンブリ３２によって回転可能に支持される。第２転送歯車２８は、スプライン連結器によって第２遊び軸３６に固定されるが、第２遊び軸３６は、ＰＴＵハウジング２２内の１対の横方向に離隔された軸受アセンブリ３７によって回転可能に支持される。第１傘歯車３８も、スプライン連結器によって第２遊び軸３６に固定される。
【００１８】
第１傘歯車３８は、２つの構成要素の傘歯車装置の一部であるが、傘歯車装置は、第１傘歯車３８と噛み合い、かつＰＴＵ１８の出力軸４２の一方端部に形成される第２傘歯車４０も含む。ＰＴＵ出力軸４２は、ＰＴＵハウジング２２に対して相対的に回転するように、１対の横方向に離隔された軸受アセンブリ４４によって支持され、弾性のあるリップシール・アセンブリ４６によって、それに対して相対的に密閉される。継鉄４８が、スプライン連結器４９によって出力軸４２の他方端部に固定され、ロック・ナット５０内でそれに保持される。
【００１９】
図２から５で示すように、トルク結合デバイス１６が、差動装置ケース１７の外側に配設される。トルク結合デバイス１６は、差動装置ハウジング１５の外側で、結合ハウジング５２の中に配設されることが好ましい。結合ハウジング５２は、ねじ式締具などの適切な手段によって、ＰＴＵハウジング２２に固定される。したがって、ＰＴＵハウジング２２は、差動装置ハウジング１５と結合ハウジング５２の間に取り付けられる。出力アクスル軸２０ａは、結合ハウジング５２内で、縦軸２１のまわりを回転するように、減摩軸受５３によって支持される。言い換えれば、トルク結合デバイス１６は、差動装置アセンブリ１４に共軸に取り付けられる。一体型トルク結合デバイス１６とＰＴＵ１８のそうした構成は、ＦＷＤトランスアクスル・ユニットの設計変更、ツーリング、および製造コストを最小限に抑える。
【００２０】
図５で詳しくさらに示すように、選択的に動作可能な、流体圧起動トルク結合デバイス１６は、差動装置ケース１７および出力アクスル軸２０ａに選択的に摩擦係合／係合離脱する流体圧起動摩擦クラッチ・アセンブリ（ｈｙｄｒａｕｌｉｃａｌｌｙ  ａｃｔｕａｔｅｄ  ｆｒｉｃｔｉｏｎ  ｃｌｕｔｃｈ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）５４の形態の差動制限デバイス（ｌｉｍｉｔｅｄ  ｓｌｉｐ  ｄｅｖｉｃｅ）と、摩擦クラッチ・アセンブリ５４を選択的に摩擦ローディングする流体圧クラッチ・アクチュエータ（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ  ｃｌｕｔｃｈ  ａｃｔｕａｔｏｒ）５６とを含む。流体圧クラッチ・アクチュエータは、流体圧を生成して摩擦クラッチ・アセンブリを摩擦ローディングする流体圧ポンプと、流体圧ポンプと流体連通して流体圧（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）を選択的に制御する変圧開放弁アセンブリとを含む。
【００２１】
流体圧起動摩擦クラッチ・アセンブリ５４は、クラッチ・ケーシング５８内に配設されて、出力アクスル軸２０ａをクラッチ・ケーシング５８に選択的に摩擦結合させる。クラッチ・ケーシング５８は、結合ハウジング５２内で減摩軸受アセンブリ５７によって回転可能に支持される。さらに、クラッチ・ケーシング５８は、クラッチ・ケーシング５８のフランジ部分５９（図６に示す）と、転送軸２４の第２端部２４ｂとの間のスプライン連結器によって、ＰＴＵ１８の転送軸２４に駆動結合され、そのようにしてクラッチ・ケーシング５８を、ＰＣＴ１８の転送軸２４を介して差動装置ケース１７に駆動連結させる。
【００２２】
摩擦クラッチ・アセンブリ５４は、クラッチ・ケーシング５８（したがって、転送軸２４により差動装置ケース１７）に回転不可能に結合された少なくとも１つの第１摩擦部材と、出力アクスル軸２０ａに回転不可能に結合された少なくとも１つの第２摩擦部材とを備える。本発明の好ましい実施形態によれば、摩擦クラッチ・アセンブリ５４は、摩擦クラッチ・パック６０を含む流体圧起動マルチプレート・クラッチ・アセンブリである。図６で詳しくさらに示すように、従来技術でよく知られている摩擦クラッチ・パック６０は、出力アクスル軸２０ａのまわりに取り付けられた交互の第１摩擦プレート（または部材）６０ａと第２摩擦プレート（または部材）６０ｂのセットを含む。従来は、第１摩擦プレート６０ａの外側周囲には突起物が設けられ、これらがクラッチ・ケーシング５８に形成された対応する溝に回転不可能に係合する。同様に、第２摩擦プレート６０ｂの内側周囲にも突起物が設けられ、これらがスプライン・カラー６１に形成された対応する溝に回転不可能に係合する。スプライン・カラー６１は、出力アクスル軸２０ａのまわりに取り付けられ、スプライン連結器によってそれに駆動結合される。同時に、外側摩擦プレート６０ａと第２摩擦プレート６０ｂは両方とも軸方向に滑動可能である。第１クラッチ・プレート６０ａは、第２クラッチ・プレート６０ｂに摩擦係合して、クラッチ・ケーシング５８と出力アクスル軸２０ａの間でトルク結合構成を形成する。
【００２３】
さらに、流体圧クラッチ・アクチュエータ５６は、クラッチ・アセンブリ５４を選択的に起動する。流体圧クラッチ・アクチュエータ５６は、加圧作動液をもたらす速度感知容積移送式流体圧ポンプ６２と、クラッチ・パック６０を軸方向にローディングするピストン・アセンブリ６４と、ポンプ６２および続いて、クラッチ・パック６０の吐出圧力を選択的に制御する変圧開放弁アセンブリ６６とを含むことが好ましい。
【００２４】
変圧開放弁アセンブリ６６は、電磁（好ましくはソレノイド）アクチュエータによって操作されるが、これは結合制御モジュール９０（ＣＣＭ）（図１に示す）によって電子的に制御され、その制御は、車両速度、車輪速度差、車両振れレート、車両横加速度、ステアリング角、エンジン・スロットル位置、ブレーキ入力、路面凍結検出、水分検出、車両駆動系構成、車両振れ安定制御システム、およびアンチロック制動システム／トラクション制御システム（ＡＢＳ／ＴＣＳ）などの１つまたは複数の、制御入力９２としての車両パラメータに基づく。活動化されると、変圧開放弁アセンブリ６６は、最小圧力から最大圧力までの可変範囲で、ポンプ６２の吐出圧力を連続的に調節する能力があり、それによって、摩擦クラッチ・アセンブリ５４を介して転送されたトルクを、最小トルク値から最大トルク値までの範囲で、選択的、可変的に制御する。したがって、トルク結合デバイス１６によって、モータ車両の右前輪２ａと左前輪２ｂの速度差を選択的、可変的に制御することができる。
【００２５】
クラッチ・ケーシング５８内に配設された速度感知容積形流体圧ポンプ（ｓｐｅｅｄ  ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｈｙｄｒａｕｌｉｃ  ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ｐｕｍｐ）６２は、出力アクスル軸２０ａと差動装置ケース１７の間、または出力アクスル軸２０ａと２０ｂの間で相対的な回転が起こる時、クラッチ・パック６０を起動させる。ポンプ６２によって生成される流体圧は、出力アクスル軸２０ａと差動装置ケース１７の回転速度の差に実質的に比例することを理解されたい。加圧作動液をもたらして、クラッチ・パック６０を起動させるのに使用する容積移送式流体圧ポンプ６２は、双方向ジェロータ・ポンプ（ｂｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ｇｅｒｏｔｏｒ  ｐｕｍｐ）であることが好ましい。図６に示すように、ジェロータ・ポンプ６２は、外側環部材６２ａ、外側ロータ６２ｂ、および内側ロータ６２ｃを含む。内側ロータ６２ｃは、出力アクスル軸２０ａに駆動結合［即ちキー溝結合またはスプライン結合（ｋｅｙｅｄ  ｏｒ  ｓｐｌｉｎｅｄ）］され、外側環部材６２ａは、クラッチ・ケーシング５８に固定（即ちキー溝結合またはスプライン結合）される。内側ロータ６２ｃは、軸線２１のまわりで出力アクスル軸２０ａに対して相対的に同心に回転する複数の外部歯を有する。外側ロータ６２ｂは、複数の内部歯を含み、また、外側環部材６２ａに形成された円形内部穴内で回転可能に支持される外側円周縁表面を有する。内側ロータ６２ｃが有する歯は、外側ロータ６２ｂよりも１つ少ないことが好ましく、内側ロータ６２ｃと外側環部材６２ａの間で相対的な回転が起こると、それは外側ロータ６２ｂの偏心回転を引き起こし、外側ロータ６２ｂは、外側環部材６２ａ内で、内側ロータ６２ｃに対して偏心に自由に回転することができ、そのようにして容積縮小流体ポケット（ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ  ｖｏｌｕｍｅ  ｆｌｕｉｄ  ｐｏｃｋｅｔ）と容積拡大流体ポケット（ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ  ｖｏｌｕｍｅ  ｆｌｕｉｄ  ｐｏｃｋｅｔ）の連続をもたらし、それによって液圧が作り出される。したがって、出力アクスル軸２０ａと差動装置ケース１７の間で相対的な運動が起こると、ジェロータ・ポンプ６２の内側ロータ６２ｃは、流体圧液圧を生成する。しかし、出力アクスル軸２０ａと差動装置ケース１５の間の相対的な回転に反応して流体圧を生成する他の任意の適切なタイプの流体圧ポンプも、本発明の範囲内であることを理解されたい。
【００２６】
ピストン・アセンブリ６４は、ピストン・ハウジング６４ｂ内に配設された流体圧起動ピストン６４ａを含むが、クラッチ・パック６０を圧縮し、出力アクスル軸２０ａと２０ｂの速度差を阻止する働きをする。ピストン６４ａを起動し、クラッチ・パック６０と係合するための加圧作動液は、ジェロータ・ポンプ６２によってもたらされる。このような構成では、出力アクスル軸２０ａと２０ｂの速度差が存在すると、作動液は、吸込流路を通ってポンプ６２内に引き込まれる。ジェロータ・ポンプ６２は、加圧液を、ピストン６４ａとピストン・ハウジング６４ｂの間に画定されたピストン圧力チャンバ６４ｃの中に送り込んで、クラッチ・パック６０を起動する。速度差が拡大するにつれて、圧力も増大する。ピストン圧力チャンバ６４ｃの加圧液は、ピストン６４ａに軸力を作り出して、クラッチ・パック６０にクラッチ圧縮係合力を掛け、それによって、出力アクスル軸２０ａと２０ｂの間の、クラッチ・ケーシング５８を介したトルク転送分配ができる。言い換えれば、加圧液がピストン圧力チャンバ６４ｃ内に供給されると、ピストン６４ａは、クラッチ・パック６０にクラッチ圧縮係合力を及ぼし、それによって出力アクスル軸２０ａと差動装置ケース１７の、したがって続いて出力アクスル軸２０ａと２０ｂの速度差異を制限するようになる。トルク転送の量は漸進的で、連続的に可変であり、ピストン６４ａによってクラッチ・パック６０に及ぼされるクラッチ係合力の大きさに比例するが、クラッチ係合力は、ピスト圧力チャンバ６４ｃ内の液圧の関数である。さらに、流体圧ポンプ６２によってピストン圧力チャンバ６４ｃ内に配送された時の、その中の液圧の大きさは、主として、出力アクスル軸２０ａと差動装置ケース１７の、あるいは出力アクスル軸２０ａと２０ｂの速度差の関数である。
【００２７】
上述のように、ピストン圧力チャンバ６４ｃ内の液圧、続いてトルク結合デバイス１６の出力トルク分配を制御するために、流体圧クラッチ・アクチュエータ５６に、変圧開放弁アセンブリ６６が設けられる。図７で詳しく示すように、本発明による変圧開放弁アセンブリ６６は、クラッチ・ケーシング５８内に配設された電磁弁アセンブリの形態であり、電磁アクチュエータ７０によって制御される圧力開放逆止弁６８を備えるが、電磁アクチュエータ７０は、ソレノイドなどの当技術分野でよく知られている任意の適切な電磁デバイスでよい。別法として、変圧開放弁アセンブリ６６は、２つまたは複数の圧力開放逆止弁を含むこともできる。
【００２８】
逆止弁６８は、ピストン圧力チャンバ６４ｃと流体連通する流体開放流路７２と、流路７２と開連通する実質的に円錐状の弁座７４と、流体開放流路７２を密閉するように弁座７４で着座するように適合された球状弁閉鎖部材７６とを備える。弁閉鎖部材７６は、円錐状などの、球状以外の任意の適切な形態でよいことを理解されたい。弁座７４は、クラッチ・ケーシング５８に形成される。弁閉鎖部材７６は、弁閉鎖部材７６（図７で示すように）が弁座７４に係合する時の閉鎖位置と、弁閉鎖部材７６が弁座７４から軸方向に離隔される時の開放位置との間で移動可能である。
【００２９】
電磁アクチュエータ７０は、実質的に環状のコイル・ハウジング７８と、コイル・ハウジング７８のまわりに巻き付けられたコイル巻線８０と、軸線２１の方向に軸方向に移動可能な実質的に環状の電機子８２とを含む。電機子８２は、コイル巻線８０と同軸上であり、コイル・ハウジング７８から径方向に離隔され、そのようにして空気ギャップ８４を画定する。コイル・ハウジング７８は、コイル・ハウジング・ブッシング７９を介してクラッチ・ケーシング５８によって、軸線２１と実質的に同軸上に支持されて、クラッチ・ケーシング５８に対して相対的に回転する。同時に、コイル・ハウジング７８は、結合ハウジング５２に対して相対的に回転不可能である。コイル・ハウジング７８は、従来型の強磁性材料などの、一体成形の磁気透過性材料で形成されることが好ましい。別法として、コイル・ハウジング７８を、磁気透過性材料の複数の薄層で形成することもできる。コイル・ハウジング・ブッシング７９は、当業者によく知られている任意の適切な非磁性材料から作られる。コイル・ハウジング７８を結合ハウジング５２に回転不可能に固定するために、回転防止ピン８５を使用して、コイル・ハウジング７８を、結合ハウジング５２に固定された回転防止プレート８６に回転不可能に結合させる。
【００３０】
環状電機子８２は、軸線２１の方向に軸方向に移動するように、電機子ブッシング８８内で支持される。電機子ブッシング８８は、プレス嵌め、接着結合などの任意の適切な手段によって、クラッチ・ケーシング５８に回転不可能に取り付けられる。電機子ブッシング８８は、当業者によく知られている任意の適切な非磁性材料から作られることが好ましい。
【００３１】
図６および７に示す例示的な実施形態では、電機子８２は、電磁アクチュエータ７０のコイル巻線８０の外側に配設される。別法として、電機子５２をコイル巻線８０内に配設することもできる。
【００３２】
弁閉鎖部材７６は、アクチュエータ・プレート８９によって弁座７４に対して押し付けられ、適所で保持される。アクチュエータ・プレート８９は、電磁アクチュエータ７０の、そのコイル巻線８０の外側に配設された電機子８２と係合するように適合される。アクチュエータ・プレート８９は、約１５°の環状弧の形状であること、当業者によく知られている任意の適切な非磁性材料から作られることが好ましい。さらに、アクチュエータ・プレート８９は、ねじ式連結子、接着結合などの当技術分野で知られている任意の適切な手段によって電機子８２に締め付けられる。
【００３３】
電流がコイル巻線８０に加わると、磁束が電機子８２を通過するようになる。この磁束は軸力を作り出し、これが電機子８２をコイル巻線８０に対して相対的に軸方向に変位させる。電機子８２はアクチュエータ・プレート８９を移動させ、これが、コイル巻線８０に加えられた電流の関数である所定の軸保持力で、弁部材７６を弁座７４に押し付ける。加圧作動液が圧力開放弁６８を通過するのは、ジェロータ・ポンプ６２によって生成された流体圧が、コイル巻線８０によって生成された磁束によって電機子８２に及ぼされる軸保持力よりも大きな反力になって、それによって弁閉鎖部材７６を弁座７４の外に押し出してからであることが当業者には理解されよう。したがって、このような構成は、コイル巻線８０に加えられた電流の関数である開放圧力を有する開放弁を作り出し、流体圧システムに所定の圧力限界をもたらす。したがって、変圧開放弁アセンブリ６６は、コイル巻線８０に加えられた電流の大きさに基づいて、圧力開放弁６８の開放圧力を選択的に設定し、続いて、ピストン圧力チャンバ６４ｃ内の圧力の大きさを画定する。
【００３４】
ソレノイド・アクチュエータ７０のコイル巻線８０に最大電流が加えられると、圧力開放逆止弁６８の保持力は最大であり、したがって圧力開放逆止弁６８によって最大開放圧力がもたらされる。この構成では、ピストン圧力チャンバ６４ｃ内で達成可能な最大圧力は、流体圧クラッチ・パック６０を完全に起動させるのに充分であり、それが差動装置アセンブリ１４に差動制限機能（ｌｉｍｉｔｅｄ  ｓｌｉｐ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）をもたらし、その差動制限特徴（ｌｉｍｉｔｅｄ  ｓｌｉｐ  ｆｅａｔｕｒｅ）は完全に「オン」状態である。
【００３５】
圧力開放弁６８の圧力限界、即ち圧力開放弁６８の開放圧力は、電磁アクチュエータ７０のコイル巻線８０に加えられた電流を制御することによって調整することができる。
【００３６】
コイル巻線８０に加えられる電流が小さいほど、開放弁６８に小さな軸保持力が及ぼされ、したがってより小さな開放圧力が開放弁６８によってもたらされる。これは、ピストン圧力チャンバ６４ｃ内で達成可能なシステム最大圧力を低下させる調整機構になる。
【００３７】
ソレノイド・アクチュエータ７０のコイル巻線８０に最小電流が加えられると、圧力開放弁６８の保持力はその最小であり、したがって最小開放圧力が開放弁６８によってもたらされる。この構成では、差動制限機能は完全に「オフ」の状態であるが、それは、ピストン圧力チャンバ６４ｃで得られる最大圧力が、クラッチ・パック６０と係合するほど充分に大きくはなく、差動装置アセンブリ１４の差動制限の機能を、差動能力を損なわずに本質的に無効にするからである。
【００３８】
差動装置アセンブリ１４の「オン」と「オフ」の状態の間で、開放弁６８の開放圧力を、ソレノイド・アクチュエータ７０のコイル巻線８０に加わる電流を調整することによって、任意の値に設定することができる。これは、差動装置アセンブリ１４に可変の最大圧力限界をもたらし、それによって、差動装置アセンブリ１４に利用可能な差動制限の量を制限し、車両の様々な動作条件に適合するように最適化することができる。これによって、流体圧を動的に制御して牽引力を高める機会がもたらされる。例えば、開放圧力を低値に設定する場合、制御システムを使用して、車輪速度または速度差を感知し、流体圧を増加させることができる。利用できる圧力増加は、速度差の関数であることができる。これは、完全な「オン」状態と「オフ」状態の間で、最適量の差動制限となる。
【００３９】
電機子８２は、任意の適切な断面形状を有することができることが、当業者には理解されよう。図７の例示的な実施形態で示すように、電機子８２は、磁気抵抗電気モータで使用されるものと同様に、全体としてＵ字形状の断面を有し、両磁極がコイル巻線８０に面する。さらに、電機子８２とコイル・ハウジング７８の幾何学的相互配置は、弁閉鎖部材７６が閉鎖位置から開放位置に移動する時、電磁アクチュエータ７０によって実質的に一定の軸力がそれに掛かるように維持するものである。これは、電機子８２とコイル・ハウジング７８（したがってコイル巻線８０）の間に適切な「オフセット」を維持することによって達成される。「オフセット」という用語は、図７で示すように、ここでは電機子８２とコイル・ハウジング７８の間のずれの大きさ、あるいはコイル・ハウジング７８の外向面８１と電機子８２の外向面８３との距離ｋと規定する。
【００４０】
図８が表すグラフは、一定量の電流がコイル巻線８０に供給される時の、「オフセット」距離ｋの関数として、電磁アクチュエータ７０によって弁閉鎖部材（ｖａｌｖｅ  ｃｌｏｓｕｒｅ  ｍｅｍｂｅｒ）７６に掛かる軸力（ａｘｉａｌ  ｆｏｒｃｅ）を示す。このグラフは曲線Ｆの形態であり、それは実質的に「平坦な」セクションＦｃを有し、そこでは「オフセット」距離ｋに対して軸力はほとんど変化しない。しかし、このセクションＦｃ以外の動作では、軸力が急激に変化する。したがって開放弁アセンブリ６６の電磁アクチュエータ７０が「平坦な」セクションＦｃで作動される間は、電磁アクチュエータ７０によって弁閉鎖部材７６に掛かる軸力は、弁閉鎖部材７６がその閉鎖位置から開放位置に移動する時、実質的に一定であり、コイル巻線８０に加えられた電流の関数である。一方この「平坦な」セクションＦｃ以外の動作では、軸力は、電流と「オフセット」の距離ｋとの両方の関数となり、これによって変圧開放弁の制御がはるかに困難になって、弁の「オフセット」について閉回路フィードバックが必要になる。他のより従来型のソレノイド磁極設計（ｓｏｌｅｎｏｉｄ  ｐｏｌｅ  ｄｅｓｉｇｎ）は、軸力対「オフセット」距離の曲線に、この「平坦な」セクションをもたらさない。
【００４１】
上述の理由から、本発明の好ましい実施形態による電磁アクチュエータ７０は、軸力対「オフセット」距離の曲線の「平坦な」セクションＦｃ内で、コイル・ハウジング７８と電機子８２間に「オフセット」距離ｋをもたらすように配置され、それによって、電磁アクチュエータ７０によって弁閉鎖部材７６に掛かる軸力が、閉鎖部材７６がその閉鎖位置から開放位置に移動する時、実質的に一定であり、またコイル巻線８０に加えられた電流だけの関数となることを保証するようになる。
【００４２】
したがって、本発明によるトランスアクスル・ユニットは、新規な構成のＦＷＤトランスアクスル・ユニットであって、差動制限装置アセンブリと、一体型ＰＴＵと、差動制限能力とオープンな差動装置能力の両方を可能にする変圧開放弁を活動化させる電磁アクチュエータが設けられた電子制御トルク結合デバイスとを含むユニットを表す。本発明によるＦＷＤトランスアクスル・ユニットは、前輪駆動（ＦＷＤ）の動力系構築物を全輪駆動のものに容易に修正することを可能にし、ＦＷＤトランスアクスル・ユニットの設計変更、ツーリング、および製造コストを最小限に抑え、差動装置アセンブリの能動的制御を実現する。本発明の一体型動力取出しユニットおよびトルク結合デバイスは、トランスアクスル・ユニットに、それを大幅に修正せずに一体化することができる。さらに、トルク結合デバイスのトルク容量は、車両の様々な動作条件に適合するように電子的に能動制御することができる。
【００４３】
本発明の好ましい実施形態についての以上の記述は、特許法の規定に従って、例示する目的でここに提示した。この記述は、網羅的であるためのものでも、ここに開示したまさにその形態に限定するためのものでもない。上記の教示に鑑みて、修正形態または変化形態が明らかに可能である。以上に開示した実施形態は、本発明の原理およびその実際的適用を最もうまく示し、それによって当業者が、本明細書で述べる原理を追随する限り、様々な実施形態で、企図される特定の使用に合うように様々な修正を行って本発明を最もうまく利用するのを可能にするように選択したものである。したがって、上述の発明には、本発明の意図および範囲から逸脱せずに変更を行うことができる。本発明の範囲を、それに添付した請求項によって規定することもここに意図する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の好ましい実施形態による全輪駆動車両の駆動系を示す系統図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態による前輪駆動トランスアクスル・ユニットの斜視図である。
【図３】本発明の好ましい実施形態による一体型トルク結合デバイおよび動力取出しユニットの斜視図である。
【図４】差動装置アセンブリと、一体型トルク結合デバイスおよび動力取出しユニットとを示す、本発明の好ましい実施形態による前輪駆動トランスアクスル・ユニットの部分斜視図である。
【図５】本発明の好ましい実施形態による一体型トルク結合デバイスおよび動力取出しユニットの断面図である。
【図６】発明の好ましい実施形態による、トルク結合デバイスの拡大断面図である。
【図７】本発明の好ましい実施形態による変圧開放弁アセンブリの部分拡大断面図である。
【図８】コイル・ハウジングと電機子の「オフセット」の関数として、電磁アクチュエータによって、図６に示す変圧開放弁アセンブリの弁閉鎖部材に掛かる軸力を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４５】
２ａ、２ｂ  駆動前輪
４ａ、４ｂ  駆動後輪
５  後輪駆動アクスル
６  エンジン
７  差動装置アセンブリ
８ａ、８ｂ  後輪アクスル軸
１０  ＦＷＤトランスアクスル・ユニット
１１  トランスアクスル・ハウジング
１２  動力伝達装置
１３  駆動歯車
１４  前輪差動装置アセンブリ
１５  差動装置ハウジング
１５  差動装置ケース
１６  トルク結合デバイス
１７  差動装置ケース
１８  動力取出しユニットＰＴＵ
２０ａ、２０ｂ  前輪出力アクスル軸
２１  軸線
２２  ＰＴＵハウジング
２４  転送軸
２４ａ、２４ｂ  転送軸の端部
２６、２８、３０  転送歯車
３０  ピニオン歯車
３２  軸受アセンブリ
３２ａ、３２ｂ  サイド歯車
３４、３６  遊び軸
３７  軸受アセンブリ
３８、４０  傘歯車
４２  ＰＴＵ出力軸
４４  軸受アセンブリ
４６  リップシール・アセンブリ
４８  継鉄
４９  スプライン連結器
５０  ロック・ナット
５２  結合ハウジング
５３  減摩軸受
５４  摩擦クラッチ・アセンブリ
５６  流体圧クラッチ・アクチュエータ
５７  減摩軸受アセンブリ
５８  クラッチ・ケーシング
５９  クラッチ・ケーシングのフランジ部分
６０  摩擦クラッチ・パック
６０ａ、６０ｂ  摩擦プレート
６１  スプライン・カラー
６２  ジェロータ・ポンプ
６２ａ  外側環部材
６２ｂ  外側ロータ
６２ｃ  内側ロータ
６４  ピストン・アセンブリ
６４ａ  流体圧起動ピストン
６４ｂ  ピストン・ハウジング
６４ｃ  ピストン圧力チャンバ
６６  変圧開放弁アセンブリ
６８  圧力開放逆止弁
７０  電磁アクチュエータ
７２  流体開放流路
７４  弁座
７６  弁閉鎖部材
７８  コイル・ハウジング
７９  コイル・ハウジング・ブッシング
８０  コイル巻線
８１  コイル・ハウジングの外向面
８２  電機子
８３  電機子８２の外向面
８４  空気ギャップ
８５  回転防止ピン
８６  転防止プレート
８８  電機子ブッシング
８９  アクチュエータ・プレート
９０  結合制御モジュール（ＣＣＭ）
９２  制御入力
【図１】
2006335347.tif 000003
【図２】
2006335347.tif 000004
【図３】
2006335347.tif 000005
【図４】
2006335347.tif 000006
【図５】
2006335347.tif 000007
【図６】
2006335347.tif 000008
【図７】
2006335347.tif 000009
【図８】
2006335347.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成18年9月11日(2006.9.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2006335347.tif 000011
【図２】
2006335347.tif 000012
【図３】
2006335347.tif 000013
【図４】
2006335347.tif 000014
【図５】
2006335347.tif 000015
【図６】
2006335347.tif 000016
【図７】
2006335347.tif 000017
【図８】
2006335347.tif 000018