(57)【要約】【課題】  噛み合わせを容易にするとともに、歯間のクリアランスまたはラッシュを低減して騒音および振動を減少させる。【解決手段】  本発明は、第１のクラッチリングと第２のクラッチリングとを有するかみあいクラッチを含む。かみあいクラッチは、第１のクラッチリングに接続された第１の複数の歯をさらに含む。第１の複数の歯は、第１の歯群と第２の歯群を含む。第１の歯群は、第２の歯群よりも歯たけが高い。千鳥歯歯たけを有する構造は、歯のラッシュの少ない大きな有効係合領域を与える。【選択図】      図６
2006046663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のクラッチリングと、
第２のクラッチリングと、
第１のクラッチリングに接続される第１の複数の歯とを含み、
第１の複数の歯は、第１の歯群と第２の歯群とを有し、
第１の歯群は第２の歯群よりも歯たけが高いことを特徴とするかみあいクラッチ。
【請求項２】
第１のクラッチリングと接続されるように構成される第２のクラッチリングに接続される第２の複数の歯をさらに含み、
第２の複数の歯は、第３の歯群と第４の歯群とを有し、
第３の歯群は第４の歯群よりも歯たけが高いことを特徴とする、請求項１記載のかみあいクラッチ。
【請求項３】
第２の歯群の歯はそれぞれ、第１の歯群の各２つの歯の間に設けられることを特徴とする、請求項１記載のかみあいクラッチ。
【請求項４】
前記第１の歯群の歯は、予め定めるエッジ処理部高さのエッジ処理部を有するエッジを含むことを特徴とすることを特徴とする、請求項１記載のかみあいクラッチ。
【請求項５】
エッジ処理部はべべルであることを特徴とする、請求項４記載のかみあいクラッチ。
【請求項６】
エッジ処理部は丸め部であることを特徴とする、請求項４記載のかみあいクラッチ。
【請求項７】
第１の歯群は、少なくともエッジ処理部高さの２倍量分だけ第２の歯群よりも歯たけが高いことを特徴とする、請求項４記載のかみあいクラッチ。
【請求項８】
第１の歯群の上面は第２の歯群の上面と平行であることを特徴とする、請求項１記載のかみあいクラッチ。
【請求項９】
第１のクラッチリングは、第２のクラッチリングとの、時計まわり方向および反時計まわり方向のいずれか一方方向の相対運動によって、第２のクラッチリングと係合することを特徴とする、請求項１記載のかみあいクラッチ。
【請求項１０】
歯たけの高い少なくとも２つの第１歯と、歯たけの低い少なくとも２つの第１歯とを有し、歯たけの低い第１歯がそれぞれ、歯たけの高い第１歯の各対の間に設けられる、第１のクラッチリングと、
歯たけの高い少なくとも２つの第２歯と、歯たけの低い少なくとも２つの第２歯とを有し、歯たけの低い第２歯がそれぞれ、歯たけの高い第２歯の各対の間に設けられる、第２のクラッチリングとを含むことを特徴とするかみあいクラッチ。
【請求項１１】
歯たけの高い第１歯、歯たけの低い第１歯、歯たけの高い第２歯および歯たけの低い第２歯のそれぞれは、予め定めるエッジ処理部高さのエッジ処理部を有するエッジを含むことを特徴とする、請求項１０記載のかみあいクラッチ。
【請求項１２】
エッジ処理部はべべルであることを特徴とする、請求項１１記載のかみあいクラッチ。
【請求項１３】
エッジ処理部は丸め部であることを特徴とする、請求項１１記載のかみあいクラッチ。
【請求項１４】
歯たけの高い少なくとも２つの第１歯は、少なくともエッジ処理部高さの２倍量分だけ、歯たけの低い少なくとも２つの第１歯よりも、歯たけが高いことを特徴とする、請求項１１記載のかみあいクラッチ。
【請求項１５】
歯たけの高い少なくとも２つの第２歯は、少なくともエッジ処理部高さの２倍量分だけ、歯たけの低い少なくとも２つの第２歯よりも、歯たけが高いことを特徴とする、請求項１１記載のかみあいクラッチ。
【請求項１６】
歯たけの高い少なくとも２つの第１歯の上面は、歯たけの低い少なくとも２つの第１歯の上面と平行であることを特徴とする、請求項１０記載のかみあいクラッチ。
【請求項１７】
歯たけの高い少なくとも２つの第２歯の上面は、歯たけの低い少なくとも２つの第２歯の上面と平行であることを特徴とする、請求項１０記載のかみあいクラッチ。
【請求項１８】
第１のクラッチリングは、第２のクラッチリングとの、時計まわり方向および反時計まわり方向のいずれか一方方向の相対運動によって、第２のクラッチリングと係合することを特徴とする、請求項１０記載のかみあいクラッチ。
【請求項１９】
歯たけの高い少なくとも２つの第１歯と、歯たけの低い少なくとも２つの第１歯とを有する第１のクラッチリングを準備し、
歯たけの高い少なくとも２つの第２歯と、歯たけの低い少なくとも２つの第２歯とを有する第２のクラッチリングを準備し、
第１のクラッチリングと第２のクラッチリングとをともに移動させ、
第１のクラッチリングおよび第２のクラッチリングのいずれか一方またはそれらの組合せを、歯たけの高い少なくとも２つの第１歯の側面が、歯たけの高い少なくとも２つの第２歯の側面に接触するまで回転させることを特徴とするかみあいクラッチの係合方法。
【請求項２０】
第１のクラッチリングおよび第２のクラッチリングのいずれか一方を回転させ、それらの間の相対運動が、時計まわり方向および反時計まわり方向のいずれか一方方向であることを特徴とする、請求項１９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用動力伝達機構に関し、さらに詳しくは千鳥歯歯たけを有するかみあいクラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１、図２および図３を参照して、従来のかみあいクラッチの一部が示され、全体は参照符号１０で示されている。かみあいクラッチ１０は、第１のクラッチリング１２と第２のクラッチリング１４とを有する。第１の複数の歯１６が第１のクラッチリング１２に配置され、第２の複数の歯１８が第２のクラッチリング１４に配置される。かみあいクラッチ１０が係合するとき、第１の複数の歯１６と第２の複数の歯１８とは、第１のクラッチリング１２と第２のクラッチリング１４とが接続され、もはや互いに相関させて回転できないようにともに歯合する。典型的な摩擦クラッチ（図示せず）とは異なり、かみあいクラッチ１０は、係合の際にすべらない。
【０００３】
ほとんどの場合、第１のクラッチリング１２は、第２のクラッチリング１４と回転が一致しておらず、第１のクラッチリング１２または第２のクラッチリング１４は、第１の複数の歯１６と第２の複数の歯１８とを整列させるために、互いに相関させて回転させることが必要である。さらに詳しくは、第１のクラッチリング１２は、第１の複数の歯１６間に空間２０を有する。第１のクラッチリング１２と同様に、第２のクラッチリング１４もまた第２の複数の歯１８間に空間２２を有する。図３に示されるように、かみあいクラッチ１０の整列と係合とは第１の複数の歯１６が第２のクラッチリング１４の空間２２内に移動することを必要とする。同様に、第２の複数の歯１８は第１のクラッチリング１２の空間２０内に移動する必要がある。かみあいクラッチ１０の整列と係合とを容易にするために、空間２０，２２は複数の歯１６，１８よりも大きい。歯１６，１８のそれぞれに対して空間２０，２２が大きくなるにつれて、クラッチ１０を係合させることが容易になる。しかしながら、クラッチ１０の歯間の相対的に大きな空間は、概して大きな騒音および振動をもたらす。
【０００４】
図２に参照されるように、クラッチリング１２，１４の形状は極座標で論じられることが理解されるであろう。そのようなものとして、複数の歯１６，１８の各歯は、クラッチリング１２，１４に、周方向に所定量の間隔を有することができる。さらに詳しくは、各歯は、たとえば約２８度の周方向間隔（参照符号２４で示す）を有することができ、一方で各歯間の空間２０，２２（参照符号２６で示す）は約３２度の周方向間隔を有することができる。この構成によれば、図２に示されるように各歯間に４度のクリアランスまたはラッシュ（lash）を有する６つの歯を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、より多くのラッシュが存在すると、少ないラッシュを有する同様のかみあいクラッチと比べて、かみあいクラッチ１０を噛み合せることが容易になる。しかしながら、より多くのラッシュによって、動きを生じる歯間の多くの間隔とその間での騒々しさとのために、騒音および振動がかみあいクラッチ１０に生じる。騒音および振動を低減するために、歯間のラッシュを減らさなければならない。しかしながら、かみあいクラッチ１０の各クラッチリング１２，１４が互いに相関させて回転し続け、かみあいクラッチ１０が係合するまで騒音および振動を生成し続けるであろうので、ラッシュの減少はかみあいクラッチ１が係合することができないことに起因して、さらなる騒音および振動をも生成することがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、噛み合わせを容易にするとともに、歯間のクリアランスまたはラッシュを低減して騒音および振動を減少させるかみあいクラッチを提供することである。
【０００７】
本発明は、第１のクラッチリングと第２のクラッチリングとを有するかみあいクラッチを含む。かみあいクラッチは、第１のクラッチリングに接続される第１の複数の歯をさらに含む。第１の複数の歯は、第１の歯群と第２の歯群とを含む。第１の歯群は第２の歯群よりも歯たけが高い。
【０００８】
さらに詳しくは、本発明は、
第１のクラッチリングと、
第２のクラッチリングと、
第１のクラッチリングに接続される第１の複数の歯とを含み、
第１の複数の歯は、第１の歯群と第２の歯群とを有し、
第１の歯群は第２の歯群よりも歯たけが高いことを特徴とするかみあいクラッチである。
【０００９】
本発明において，第１のクラッチリングと接続されるように構成される第２のクラッチリングに接続される第２の複数の歯をさらに含み、
第２の複数の歯は、第３の歯群と第４の歯群とを有し、
第３の歯群は第４の歯群よりも歯たけが高いことを特徴とする。
【００１０】
本発明において、第２の歯群の歯はそれぞれ、第１の歯群の各２つの歯の間に設けられることを特徴とする。
【００１１】
本発明において、第１の歯群の歯は、予め定めるエッジ処理部高さのエッジ処理部を有するエッジを含むことを特徴とすることを特徴とする。
【００１２】
本発明において、エッジ処理部はべべルであることを特徴とする。
本発明において、エッジ処理部は丸め部であることを特徴とする。
【００１３】
本発明において、第１の歯群は、少なくともエッジ処理部高さの２倍量分だけ第２の歯群よりも歯たけが高いことを特徴とする。
【００１４】
本発明において、第１の歯群の上面は第２の歯群の上面と平行であることを特徴とする。
【００１５】
本発明において、第１のクラッチリングは、第２のクラッチリングとの、時計まわり方向および反時計まわり方向のいずれか一方方向の相対運動によって、第２のクラッチリングと係合することを特徴とする。
【００１６】
本発明は、
歯たけの高い少なくとも２つの第１歯と、歯たけの低い少なくとも２つの第１歯とを有し、歯たけの低い第１歯がそれぞれ、歯たけの高い第１歯の各対の間に設けられる、第１のクラッチリングと、
歯たけの高い少なくとも２つの第２歯と、歯たけの低い少なくとも２つの第２歯とを有し、歯たけの低い第２歯がそれぞれ、歯たけの高い第２歯の各対の間に設けられる、第２のクラッチリングとを含むことを特徴とするかみあいクラッチである。
【００１７】
本発明において、歯たけの高い第１歯、歯たけの低い第１歯、歯たけの高い第２歯および歯たけの低い第２歯のそれぞれは、予め定めるエッジ処理部高さのエッジ処理部を有するエッジを含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明において、エッジ処理部はべべルであることを特徴とする。
本発明において、エッジ処理部は丸め部であることを特徴とする。
【００１９】
本発明において、歯たけの高い少なくとも２つの第１歯は、少なくともエッジ処理部高さの２倍量分だけ、歯たけの低い少なくとも２つの第１歯よりも、歯たけが高いことを特徴とする。
【００２０】
本発明において、歯たけの高い少なくとも２つの第２歯は、少なくともエッジ処理部高さの２倍量分だけ、歯たけの低い少なくとも２つの第２歯よりも、歯たけが高いことを特徴とする。
【００２１】
本発明において、歯たけの高い少なくとも２つの第１歯の上面は、歯たけの低い少なくとも２つの第１歯の上面と平行であることを特徴とする。
【００２２】
本発明において、歯たけの高い少なくとも２つの第２歯の上面は、歯たけの低い少なくとも２つの第２歯の上面と平行であることを特徴とする。
【００２３】
本発明において、第１のクラッチリングは、第２のクラッチリングとの、時計まわり方向および反時計まわり方向のいずれか一方方向の相対運動によって、第２のクラッチリングと係合することを特徴とする。
【００２４】
本発明は、
歯たけの高い少なくとも２つの第１歯と、歯たけの低い少なくとも２つの第１歯とを有する第１のクラッチリングを準備し、
歯たけの高い少なくとも２つの第２歯と、歯たけの低い少なくとも２つの第２歯とを有する第２のクラッチリングを準備し、
第１のクラッチリングと第２のクラッチリングとをともに移動させ、
第１のクラッチリングおよび第２のクラッチリングのいずれか一方またはそれらの組合せを、歯たけの高い少なくとも２つの第１歯の側面が、歯たけの高い少なくとも２つの第２歯の側面に接触するまで回転させることを特徴とするかみあいクラッチの係合方法である。
【００２５】
本発明において、第１のクラッチリングおよび第２のクラッチリングのいずれか一方を回転させ、それらの間の相対運動が、時計まわり方向および反時計まわり方向のいずれか一方方向であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、上述のように構成することによって、噛み合わせを容易にするとともに、歯間のクリアランスまたはラッシュを低減して騒音および振動を減少させるかみあいクラッチを提供することができる。
【００２７】
本発明の適用のさらなる分野は、以下に与えられる詳細説明から明らかになるであろう。本発明の実施形態を示しているが、詳細説明および特定の実施例は説明の目的のためのみに意図されており、本発明の範囲を限定するために意図されていないということは、理解されるべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明は、詳細説明、添付の特許請求の範囲および添付の図面から充分に理解されるであろう。
【００２９】
種々の実施形態の以下の説明は、事実上、単なる例示に過ぎず、本発明、その適用または使用を限定することを何ら意図するものではない。
【００３０】
図４を参照して、車両１０２の底面から見た典型的な二段変速全輪駆動システム１００が示される。車両１０２は、エンジン１０４と、変速機１０６と、センタディファレンシャル１０８および動力取出しユニット（ＰＴＵ）１１０を有することができる駆動系とを含む。ＰＴＵ入力軸１１２は、センタディファレンシャル１０８をＰＴＵ１１０に接続することができる。左半分シャフト１１４は、センタディファレンシャル１０８に回転可能に連結可能であり、前輪対１１８の左前輪１１６に駆動トルクを与える。右半分シャフト１２０は、ＰＴＵ１１０を介してセンタディファレンシャル１０８に回転可能に連結可能であり、右前輪１２２に駆動トルクを与える。右前輪１２２と左前輪１１６との両方は、前輪対１１８を形成する。
【００３１】
駆動トルクは、ＰＴＵ１１０から、第１のシャフト部分１２６と第２のシャフト部分１２８とをそれぞれ有することができるプロペラシャフト１２４を介して、駆動ユニット１３０に分配可能である。駆動ユニット１３０は、車両１０２の後車軸１３２に直接装着可能である。後車軸１３２は、ディファレンシャル１３４と、ディファレンシャル１３４に連結され、回転トルクを後輪対１４０の左後輪１３８に伝達する左後車軸シャフト１３６を含むことができる。後車軸１３２は、ディファレンシャル１３４に連結可能であり、駆動トルクを右後輪１４４に伝達する右後車軸シャフト１４２をも含むことができる。右後輪１４４と左後輪１３８との両方は、組合せて後輪対１４０を形成する。車両１０２およびＰＴＵ１１０およびセンタディファレンシャルのさらなる詳細を含む動力伝達機構の種々の構成のさらに詳細な説明は、２００４年３月１０日付け提出の米国特許出願「二段変速全輪駆動システム」（米国特許出願番号１０／７９７，７１７）に開示されており、これは、本明細書に充分に記載されているかのように参照によって本明細書に組込まれる。
【００３２】
図５を参照して、第１のコネクタハーフ１４６は、プロペラシャフト１２４に連結され、第２のコネクタハーフ１４８に連結可能であり、該第２のコネクタハーフ１４８は、駆動ユニット１３０に関連して、プロペラシャフト１２４から駆動ユニット１３０への駆動トルクの伝達を容易にする。駆動ユニット１３０は、後車軸１３２のハウジングに接続可能であるハウジング１５０（図７で最もよく見える）を含むことができる。シャフトユニット１５２は、ハウジング１５０に連結可能である。駆動トルクは、駆動ユニット１３０を経て後車軸１３２を介して、後輪対１４０（図４に図示）に伝達可能である。シャフトユニット１５２は、たとえば車両１０２によって一般的に提供される電源から動作可能である電気アクチュエータを含むことができる。典型的なシャフトユニットは、マサチューセッツ州ボストンのJoseph Pollak Corporationから商業的に入手可能である。シャフトユニット１５２は、シフトフォーク１５４（図６でさらに詳細に記載）を平行移動させるリニアアクチュエータ（図示せず）を含むことができる。シフトユニット１５２の移動はリニアアクチュエータに限定されず、ソレノイドオペレータ、真空ダイヤフラム、油圧オペレータ、ケーブルまたは類似の適切な装置を用いて達成可能である。
【００３３】
図６を参照して、駆動ユニット１３０は、プラネットキャリア１５６を含むことができる。プラネットキャリア１５６は、複数のピン１５８を含み、各ピンは複数の遊星歯車１６０のうちの１つを軸受１６２で支持する。プラネットキャリア１５６は、リング歯車１６４内で回転可能である。第１のクラッチリング１６６は、複数の固定具（図示せず）によって接続され、またはプラネットキャリア１５６に適切に接続されてもよい。
【００３４】
シフトカラー１６８は、リング歯車１６４を噛み合って係合させることが可能であり、リング歯車内でシフト方向Ａまたはシフト方向Ｂのいずれかに平行移動可能である。第２のクラッチリング１７０は、シフトカラー１６８の内面に、たとえば溶接または他の適切な固定技術によって固定的に接続可能である。第３のクラッチリング１７２は、第２のコネクタハーフ１４８に関する回転に対して固定的に連結可能である。太陽歯車軸１７４は、第２のコネクタハーフ１４８に関する回転に対して固定的に連結可能であり、第３のクラッチリング１７２、シフトカラー１６８、第２のクラッチリング１７０、第１のクラッチリング１６６、リング歯車１６４およびプラネットキャリア１５６のそれぞれを通って配置可能である。ここで、太陽歯車軸１７４の太陽歯車１７６は、複数の遊星歯車１６０と噛み合って係合する。シフトフォーク１５４は、一対の爪１７８を有することができ、該爪１７８は、シフトカラー１６８の環状溝１８０に、シフトフォーク１５４のシフトユニット１５２による変位がシフトカラー１６８を、図６に示されるように、シフト方向Ａまたはシフト方向Ｂのいずれかに平行移動させるように配置可能である。
【００３５】
シフトフォーク１５４は、シフト方向Ａに変位して、シフトカラー１６８および第２のクラッチリング１７０を、第２のクラッチリング１７０の複数のクラッチ歯１８２が第１のクラッチリング１６６の複数のクラッチ歯１８４を係合させる位置に平行移動することができる。シフト方向Ａにおける変位は、リング歯車１６４をプラネットキャリア１５６にロックして、ハイレンジ、すなわち相対的に高い速度比における第２のコネクタハーフ１４８とプラネットキャリア１５６との間のトルク伝達を容易にする。したがって、シフト方向Ａにおける変位は、プラネットキャリア１５６、リング歯車１６４および太陽歯車軸１７４のそれぞれの、相互間での相対運動のない回転をもたらす。
【００３６】
シフトフォーク１５４は、シフト方向Ｂに変位して、シフトカラー１６８および第２のクラッチリング１７０を、第２のクラッチリング１７０の反対側の複数のクラッチ歯１８６が第３のクラッチリング１７２の複数のクラッチ歯１８８を係合させる位置に平行移動することもできる。この位置において、リング歯車１６４は、遊星歯車１６０が減速およびトルク増加動作を行うことを可能にする静止状態でロックされ、駆動トルクがローレンジ、すなわち相対的に低い速度比における第２のコネクタハーフ１４８とプラネットキャリア１５６との間で伝達される。種々の代替実施形態において、第１のクラッチリング１６６が、第２のクラッチリング１７０を省略して、第３のクラッチリング１７２と接続してもよいことは理解されるであろう。さらに、第１のクラッチリング１６６および第３のクラッチリング１７２またはその組合せは、２つの部材の接続および切断を必要とする無数の応用例が適用され、その一例が図１２に示される。
【００３７】
図７を参照して、後車軸１３２（図５）は入力ピニオン１９０を含むことができ、該入力ピニオン１９０はスプライン入力軸１９２を有することができ、該スプライン入力軸１９２は駆動トルクをディファレンシャル１３４（図５）に当該技術において周知の方法で伝達する。簡潔には、入力ピニオン１９０は、駆動トルクをディファレンシャル１３４のリング歯車（図示せず）に伝達することができ、ディファレンシャル１３４を後車軸１３２のハウジング内で回転させる。歯車装置（図示せず）は、一対のサイド歯車（図示せず）と複数のピニオン（図示せず）とを含むことができ、駆動トルクを左右の車軸シャフト１３６，１４２（図５）に伝達するのに使用することができる。ナットまたはボルトなどの固定具１９４は、プラネットキャリア１５６（図６）を入力軸１９２に固定的ではあるが着脱可能に連結するのに使用することができる。入力軸１９２は、プラネットキャリア１５６のあわせ内側スプライン部１９６を噛み合って係合させることが可能である。ハウジング１５０は、ハウジングフランジ１９８を含むことができる。車軸２００は、ディファレンシャルフランジ２０４を含むことができるディファレンシャルハウジング２０２内で回転可能に接続される。ハウジングフランジ１９８およびディファレンシャルフランジ２０４は、複数の固定具２０６を用いてともに固定的ではあるが着脱可能に連結される。ハウジング１５０は、ディファレンシャルフランジ２０４のあわせ部２１０を摺動可能に係合させるパイロット部２０８も含むことができ、駆動ユニット１３０の種々の構成および後車軸１３２を参照符号Ｃで示される共通の中心線に関して整列させることを可能にする。
【００３８】
太陽歯車軸１７４は、軸受対２１２によって共通の中心線Ｃに沿ってハウジング１５０内で回転可能に支持可能である。軸シール２１４は、太陽歯車軸１７４とハウジング１５０との間の接合部を封止するのに使用可能である。太陽歯車軸１７４上の太陽歯車１７６は、複数の遊星歯車１６０と噛み合って係合する。遊星歯車１６０は、順に、リング歯車１６４の内側の歯付き表面（図６）と回転可能に係合する。リング歯車１６４は、第１の軸受２１６および第２の軸受２１８によってプラネットキャリア１５６の外周に回転可能に支持される。複数の固定具２２０は、第３のクラッチリング１７２をハウジング１５０の一部に連結するのに使用可能である。
【００３９】
図７は、ハイレンジすなわち高速モード運転時の駆動ユニット１３０の構成を共通の中心線Ｃよりも下の部分で示し、ローレンジ、すなわち低速モード運転時の構成を共通の中心線Ｃよりも上の部分で示す。ハイレンジ運転状態では、シフトカラー１６８は、第２のクラッチリング１７０と第１のクラッチリング１６０とがともに係合するように移動する。この状態において、第２のクラッチリング１７０の複数のクラッチ歯１８２は、第１のクラッチリング１６６の複数のクラッチ歯１８４と係合し、太陽歯車軸１７４を介して受取った駆動トルクが遊星歯車１６０を介してリング歯車１６４に伝達され、シフトカラー１６８からプラネットキャリア１５６に伝達される。これによって、プラネットキャリア１５６は駆動トルクを入力ピニオン１９０を介してディファレンシャル１３４にハイレンジで伝達する。
【００４０】
図７の共通の中心線Ｃの上側に示されるローレンジ、すなわち低速モード運転において、シフトカラー１６８は図７に示されるように左に変位し、第２のクラッチリング１７０のクラッチ歯１８６を第３のクラッチリング１７２の各クラッチ歯１８８と係合させる。第３のクラッチリング１７２はハウジング１５０に固定的に係合するので、これによってリング歯車１６４は、シフトカラー１６８を介してハウジング１５０に接地され、回転できない。したがって、太陽歯車軸１７４からの駆動トルクは、太陽歯車１７６を介して遊星歯車１６０に伝達され、直接プラネットキャリア１５６にローレンジで伝達されて、プラネットキャリア１５６が太陽歯車１７６に対して所定の速度比、たとえば、限定されるものではないが１：３の比で駆動される。
【００４１】
図８〜図１２を参照して、第１のクラッチリング１６６と第２のクラッチリング１７０との位置は、２つのクラッチリング１６６，１７０の噛み合いの進展が見られるように示される。図８〜図１２において、第１のクラッチリング１６６および第２のクラッチリング１７０の一部だけが示されており、第１のクラッチリング１６６および第２のクラッチリング１７０に対してそれぞれ３つの歯だけが示されていることは理解されるであろう。さらに、第１のクラッチリング１６６および第２のクラッチリング１７０の一方または両方が、対向するクラッチリングに向かって、電気アクチュエータ、ばねまたは他の適切な装置のいずれかによって付勢されてもよい。図８に見られるように、第１のクラッチリング１６６は第２のクラッチリング１７０とずれており、第１のクラッチリング１６６または第２のクラッチリング１７０が対向するクラッチリングに対して回転するまで、かみあいクラッチ２２２の係合は生じ得ない。図９に示されるように、第１のクラッチリング１６６または第２のクラッチリング１７０が他方のクラッチリングに対して回転し続ける。また、図１２に示されるように、第１のクラッチリング１６６が第２のクラッチリング１７０と噛み合うまでクラッチが回転し続けることは理解されるであろう。さらに、第１のクラッチリング１６６および第２のクラッチリング１７０は、かみあいクラッチ２２２を時計まわり方向または反時計まわり方向に係合させるように、互いに相関させて回転させることができる。
【００４２】
かみあいクラッチ２２２の噛み合いを容易にするために、第１のクラッチリング１６６および第２のクラッチリング１７０は、参照符号２２４によって大略的に示される千鳥歯歯たけを有する構造を有する。第１のクラッチリング１６６は、第１のバッキング２３０に接続される複数の第１歯２２６および複数の第２歯２２８を含むことができる。各第２歯２２８はその間に位置する第１歯２２６よりも歯たけが低い。第２のクラッチリング１７０は、第２のバッキング２３６に接続された複数の第３歯２３２および第４歯２３４を有することができる。第１のクラッチリング１６６と同様に、各第４歯２３４はその間に位置する第３歯２３２よりも歯たけが低い。
【００４３】
第１のバッキング２３０に形成される第１のクラッチリング空間２３８は、第１のクラッチリング１６６の歯２２６，２２８間に設けられる。同様に、第２のバッキング２３６に形成される第２のクラッチリング空間２４０は、第２のクラッチリング１７０の歯２３２，２３４間に設けられる。図８〜図１２に示されるような第１のクラッチリング１６６および第２のクラッチリング１７０に関して、歯２２６，２２８，２３２，２３４が、図６および図１３に示されるような他の完全なクラッチリング１６６，１７０の単なる典型的な一部として示されることは理解されるであろう。
【００４４】
図８〜図１２をさらに参照して、第１のクラッチリング１６６は、第２のクラッチリング１７０に対して移動して、２つのリング１６６，１７０と係合することができる。図８において、第１歯２２６のうちの１つの端面２２６ａは、第３歯２３２のうちの１つの端面２３２ａと接触する。この位置において、かみあいクラッチ２２２は、係合することができない。したがって、第１のクラッチリング１６６および第２のクラッチリング１７０は、互いに相関させて回転し続けなければならない。図９において、第３歯２３２のうちの１つは、第１歯２２６のうちの１つを越えて回転し続ける。かみあいクラッチ２２２は、この位置で係合しようとしてもよいが、たいていの場合、第１のクラッチリング１６６または第２のクラッチリング１７０への回転力は、クラッチリング１６６，１７０が回転し続けるように係合を妨げるであろう。
【００４５】
図１０を参照して、第１のクラッチリング１６６は、第２のクラッチリング１７０に対して移動し続ける。第３歯２３２のうちの１つの端面２３２ａは、第２歯２２８のうちの１つの端面２２８ａと接触する。さらに、第４歯２３４のうちの１つの端面２３４ａは、第１歯２２６のうちの１つの端面２２６ａと接触する。この例において、かみあいクラッチ２２２は係合することは未だにできず、第１のクラッチリング１６６は第２のクラッチリング１７０に対して回転し続ける。
【００４６】
図１１を参照して、第３歯２３２のうちの１つが第２歯２２８のうちの１つを過ぎて前進し、第３歯２３２のうちの１つの側面２３２ｂが第１歯２２６のうちの１つの側面２２６ｂと接触する。この例において、第１のクラッチリング１６６が、第１歯２２６のうちの１つと第３歯２３２のうちの１つとの間の干渉のために、もはや第２のクラッチリング１７０に対して移動することができないことは理解されるであろう。さらに、クラッチリング１６６，１７０のうちの一方または両方は、対向するクラッチリングに向かって付勢され、このことは、２つのリング１６６，１７０を図１２に示されるような係合状態にするのをさらに助ける。
【００４７】
図１２において、かみあいクラッチ２２２は係合する。たとえば、第１の部材２４２は第１のクラッチリング１６６に接続され、第２の部材２４４は第２のクラッチリング１７０に接続される。第１の部材２４２から伝達された回転力は、かみあいクラッチ２２２を介して第２の部材２４４に伝達されるであろう。
【００４８】
図１３を参照して、第１のクラッチリング１６６は、図８に示されるような第１のクラッチリング１６６の一部と同様に構成されてもよく、第１のクラッチリング１６６の歯は、千鳥歯歯たけを有する構造２２４を有する。このようなものとして、参照符号２４６によって示される歯のたけが高くなると、参照符号２５０で示されるその間の空間をあけて、参照符号２４８によって示される歯のたけが低くなる。第１のクラッチリング１６６の円形の性質のためにそれを極座標で記述することは理解されるであろう。そのために、歯２４６，２４８は全クラッチリング円の約２８度の周方向間隔をそれぞれ包含することができ、その間の空間２５０は参照符号２５０ａによって示されるクラッチリング円の約３２度の周方向間隔を有することができる。さらに、歯たけの高い歯２４６と歯たけの低い歯２４８との両方は、円弧状である。さらに詳しくは、歯たけの高い歯２４６は、上面２４６ｃで接触する２つの湾曲した側面２４６ａと２つの真直ぐな側面２４６ｂとを有する。同様に、歯たけの低い歯２４８は、上面２４８ｃで交わる２つの湾曲した側面２４８ａと２つの真直ぐな側面２４８ｂとを有する。
【００４９】
第１のクラッチリング１６６が図２に示されるような従来のクラッチリングと同様に構成された場合、空間２５０は、対向するクラッチリングが嵌まり込む係合溝を提供するであろう。図２の従来のクラッチの例では、係合溝は約３２度であった。しかしながら、本発明において、係合溝は有効に拡大され、係合溝は与えられた実施例において参照符号２５０ｂによって示されるように９２度に拡大される。
【００５０】
それぞれの対向するクラッチリングの歯たけの高い歯２４６（たとえば第１のクラッチリング１６６および第２のクラッチリング１７０の歯たけの高い歯２２６，２３２）が接触し、相互を過ぎて回転し続けるので、拡大された係合溝２５０ｂは動作可能である。また、第１のクラッチリング１６６または第２のクラッチリング１７０は対向するクラッチリングに近接して前進し、したがって第１のクラッチリング１６６および第２のクラッチリング１７０間の距離を近づける。この点において、歯たけの高い歯２４６は、歯に直に隣接する空間において噛み合い、または回転し続けて次の歯たけの低い歯２４８（たとえば図８における第１のクラッチリング１６６の歯２２８のうちの１つ）と接触することができる。
【００５１】
一旦歯たけの高い歯２４６が対向するクラッチリングの歯たけの低い歯２４８を越えて前進すると、歯たけの高い歯２４６は、対向するクラッチリングの次の歯たけの高い歯２４６の側面に遭遇するであろう。第１のクラッチリング１６６および第２のクラッチリング１７０は相互に向かって付勢されるので、歯間の干渉がかみあいクラッチ２２２を係合させる。歯たけの高い歯２４６は、それに接触した対向する歯たけの高い歯を越えてもはや回転できないので、かみあいクラッチ２２２は係合する。したがって、対向するクラッチリングは第１のクラッチリングの回転速度まで加速し、したがってかみあいクラッチは図１２に示されるように噛み合う。一方、従来のかみあいクラッチ１０（図１）では、歯は係合溝２６（図２）に入り、または係合溝２６を外れ、次の係合溝２６が回転して下に来るまで待機しなければならない。
【００５２】
先に説明したように、係合溝は歯の係合溝への係合を促すために、歯よりも大きい。たとえば、係合溝２６（図２）は、円形のクラッチリングの３２度を占めることができ、歯は２８度を占めることができる。この例によれば、歯と係合溝との間の全間隔は４度である。この４度の広い間隔はラッシュまたはクリアランスと呼ばれる。本発明において、クラッチリングの歯は、従来のかみあいクラッチ１０で必要とされたような手法で係合溝に入る必要がないので、ラッシュおよびクリアランスを低減することができる。クリアランスまたはラッシュの低減は、歯と大きな係合溝との間の間隔のために騒音および振動の発生を改善する。さらに、第１のクラッチリングが係合前に第１の歯たけの高い歯および歯たけの低い歯の対を越えて回転することだけを必要とするので、騒音および振動はさらに低減される。一方、従来のかみあいクラッチ１０は、歯が係合溝に入り、噛み合うまで、回転し続けなければならない。
【００５３】
図１４を参照して、第１のクラッチリング１６６または第２のクラッチリング１７０のいずれからの典型的な歯が示され、参照符号２５２ａによって示される。歯２５２ａは、参照符号２５４によって示されるエッジ処理部を有する。エッジ処理部２５４は、面取り部または所定の半径への丸め部を含むことができる。エッジ処理が面取り、丸め、べべリングまたは他の適切なエッジ処理を含む場合、エッジ処理部２５４は参照符号２５６によって示されるエッジ処理部高さを有する。エッジ処理部高さは参照符号２５８によって示されるエッジ処理部２５４の開始から歯２５２の上面２６０までの距離で定義されることは理解されるであろう。その点を考慮すると、歯たけの高い歯２５２ａ（たとえば図８の第１歯２２６のうちの１つ）と歯たけの低い歯２５２ｂ（たとえば図８の歯２２８のうちの１つ）との間の高さの差２６２は、エッジ処理部高さ２５６の約２倍以上である（すなわち高さの差２６２≧エッジ処理部高さ２５６の約２倍）。図１５において、エッジ処理部２５４は、種々の形状の典型的なクラッチ歯２６４について示される。そのため、エッジ処理部２５４は、種々の角度２６６での面取り、丸めエッジ２６８および種々の形状のべべリングを含むことができる。
【００５４】
本発明の説明は、事実上、単なる例示に過ぎず、したがって、本発明の要旨から逸脱しない変形例は本発明の範囲内のものである。このような変形例は本発明の精神および範囲からの逸脱とはみなされない。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】従来のかみあいクラッチの従来の第１のクラッチリングおよび従来の第２のクラッチリングの斜視図である。
【図２】複数のクラッチ歯とその間の空間を示す図１の第１のクラッチリングの正面図である。
【図３】ともに噛み合うように配置された図１の第１のクラッチリングおよび第２のクラッチリングの側面図である。
【図４】本発明の教示に従って構成された二段変速全輪駆動システムを有する車両の底面の部分平面図である。
【図５】本発明の教示に従って構成されたリアディファレンシャルに直接装着された駆動ユニットを示す図４の後車軸アセンブリの斜視図である。
【図６】図５の駆動ユニット分解図である。
【図７】ハイレンジ構造およびローレンジ構造を示す図６の駆動ユニットの断面図である。
【図８】かみあいクラッチのそれぞれの側の回転、接続および係合の経過をさらに示す、本発明の教示に従って構成されたかみあいクラッチの第１のクラッチリングおよび第２のクラッチリングの側面図である。
【図９】かみあいクラッチのそれぞれの側の回転、接続および係合の経過をさらに示す、本発明の教示に従って構成されたかみあいクラッチの第１のクラッチリングおよび第２のクラッチリングの側面図である。
【図１０】かみあいクラッチのそれぞれの側の回転、接続および係合の経過をさらに示す、本発明の教示に従って構成されたかみあいクラッチの第１のクラッチリングおよび第２のクラッチリングの側面図である。
【図１１】かみあいクラッチのそれぞれの側の回転、接続および係合の経過をさらに示す、本発明の教示に従って構成されたかみあいクラッチの第１のクラッチリングおよび第２のクラッチリングの側面図である。
【図１２】かみあいクラッチのそれぞれの側の回転、接続および係合の経過をさらに示す、本発明の教示に従って構成されたかみあいクラッチの第１のクラッチリングおよび第２のクラッチリングの側面図である。
【図１３】本発明の教示に従って構成された第１のクラッチリングの簡略化された正面図である。
【図１４】エッジ処理部を示す本発明の教示に従って構成されたクラッチ歯の正面図である。
【図１５】種々の代替エッジ処理部を示す図１４のクラッチ歯の正面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１５２  シャフトユニット
１５４  シフトフォーク
１５６  プラネットキャリア
１５８  ピン
１６０  遊星歯車
１６２  軸受
１６４  リング歯車
１６６  第１のクラッチリング
１６８  シフトカラー
１７０  第２のクラッチリング
１７２  第３のクラッチリング
１７４  太陽歯車軸
１７６  太陽歯車
１７８  爪
１８０  環状溝
１８２，１８４，１８６，１８８  クラッチ歯
【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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【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１４】
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【図１５】
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