(57)【要約】車輪（４）にトルクを伝達する２つのアクスル・シャフト（１８）にエンジントルクを伝達するアクスル・センタ（Ｃ）が、アクスル・シャフトに伝達されるトルクが通るトルク継手（５０）を有する。この継手は、磁性粒子クラッチ（５６）と共通軸（Ｘ）周りに組織化された遊星セット（５４）とを有する。遊星セットは、この継手を通ってトルクを伝達するのに２つの経路：機械的経路及びクラッチ経路が該継手において存在し、伝達されるトルク量は、単に、磁性粒子クラッチを流れる電流に依存するように、一体に結合される。トルクが本アクスル・センタに伝達されるところには１つのトルク継手が配置されてもよく、或いは、各アクスル・シャフト用の２つのトルク継手が各アクスル・シャフトに配置され、接続されてもよい。
2005521591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の両側に設けられた車輪と、
各車輪へ延び、各車輪と連結されたアクスル・シャフトと、
車輪を回転させるトルクを生成するモータと、
前記モータと前記アクスル・シャフトとの間に設けられ、前記モータにより生成されたトルクを前記アクスル・シャフト及び車輪に伝達することが可能な改良されたアクスル・センタとを有する自動車において、
前記アクスル・センタは、少なくとも１つのトルク継手を有し、
前記モータからのトルクは、前記少なくとも１つのトルク継手を通じて前記アクスル・シャフトの少なくとも１つに伝達され、
前記継手は、入力トルク部材及び出力トルク部材を有し、
前記モータからのトルクは前記入力トルク部材へ伝達され、
トルクは、前記出力トルク部材を通じて、前記アクスル・シャフトの少なくとも１つに伝達され、
前記継手は、更に、遊星セット及びクラッチを有し、
前記遊星セット及びクラッチは、前記入力トルク部材と前記出力トルク部材の間でトルクが伝達される際にトルクが伝達される経路として機械的経路及びクラッチ経路が存在すると共に、前記機械的経路に対して前記クラッチ経路を通るトルク量を前記クラッチによって変更できるように、接続される、ことを特徴とする組み合わせ。
【請求項２】
請求項１記載の組み合わせであって、
前記クラッチ及び遊星セットは、共通の軸周りに組織化され、
前記クラッチは、磁性粒子クラッチである、ことを特徴とする組み合わせ。
【請求項３】
請求項２記載の組み合わせであって、
前記クラッチは、異なる角速度で回転可能な第一のクラッチ部材及び第二のクラッチ部材を有し、
前記クラッチは、前記２つのクラッチ部材が異なる角速度で回転するときに、該２つのクラッチ部材間でトルクを伝達させる能力を有し、
前記第一のクラッチ部材は、前記２つのトルク部材に接続され、
前記遊星セットは、１つの軸の周りに組織化された第一、第二、第三、及び第四の要素を有し、
前記第一の要素は、前記第一のクラッチ部材及び前記２つのトルク部材の一方に接続され、
前記第二の要素は、前記第二のクラッチ部材に接続され、
前記第三の要素は、前記２つのトルク部材の他方に接続され、
前記第四の要素は、前記第一の要素、前記第二の要素、及び前記第三の要素の間に接続される、ことを特徴とする組み合わせ。
【請求項４】
請求項３記載の組み合わせであって、
前記第二の要素は、前記軸周りに回転する太陽要素であり、
前記第一の要素は、前記軸周りに配置されたリング要素であり、
前記第四の要素は、前記太陽要素と前記リング要素の間に配置され、該太陽要素及び該リング要素と係合した遊星要素であり、
前記第三の要素は、前記軸周りに回転するキャリア要素であり、
前記遊星要素は前記キャリア要素上を回転する、ことを特徴とする組み合わせ。
【請求項５】
請求項１記載の組み合わせであって、
前記アクスル・センタは、更に、
前記トルク継手の前記出力部材に接続されたピニオンと、
前記ピニオンと係合したリングギアと、
前記リングギアに取り付けられ、該リングギアと共に回転可能なキャリアと、
前記キャリアによって搭載され、前記リングギアの軸に対して略垂直な方向を向いた横方向シャフトと、
前記横方向シャフトの上の第一のベベルギアと、
前記第一のベベルギアと係合し、前記アクスル・シャフトに接続された第二のベベルギアとを有する、ことを特徴とする組み合わせ。
【請求項６】
請求項１記載の組み合わせであって、
前記アクスル・センタは、２つのトルク継手を有し、
前記トルク継手の出力部材は前記アクスル・シャフトに接続される、ことを特徴とする組み合わせ。
【請求項７】
請求項６記載の組み合わせであって、
前記アクスル・センタは、更に、
前記モータによりトルクが伝達されるピニオンと、
前記２つのトルク継手の入力部材間に延びる伝達シャフトと、
前記伝達シャフトの周りに配置され、該伝達シャフトに取り付けられ、前記ピニオンと係合したリングギアとを有する、ことを特徴とする組み合わせ。
【請求項８】
第一の軸周りに回転可能なピニオンと、
ディファレンシャル集合体と、
トルク継手とを有し、
前記ディファレンシャル集合体は、前記第一の軸と所定の角度を為す第二の軸周りに回転可能なリングギアを有し、
前記トルク継手は、
トルク発生源に接続されるように設計された入力トルク部材と、
前記ピニオンに接続された出力トルク部材と、
第一の軸周りに回転する第一及び第二のクラッチ部材を備えたクラッチと、
前記第一の軸周りに組織化された遊星ギアセットとを有し、
前記クラッチは、前記２つのクラッチ部材が異なる角速度で回転するとき、該２つのクラッチ部材間でトルクを伝達させることができ、
前記第一のクラッチ部材は、前記２つのトルク部材の一方に接続され、
前記遊星ギアセットは、第一、第二、第三、及び第四の要素を有し、
前記第一の要素は、前記第一のクラッチ部材及び前記２つのトルク部材の一方に接続され、
前記第二の要素は、前記第二のクラッチ部材に接続され、
前記第三の要素は、前記２つのトルク部材の他方に接続され、
前記第四の要素は、前記第一の要素と前記第二の要素の間、及び、前記第二の要素と前記第三の要素の間、に接続される、ことを特徴とするアクスル・センタ。
【請求項９】
請求項８記載のアクスル・センタであって、
前記クラッチは磁性粒子クラッチである、ことを特徴とするアクスル・センタ。
【請求項１０】
請求項９記載のアクスル・センタであって、
前記トルク継手の遊星セットの第二の要素は、前記第一の軸周りに回転する太陽要素であり、
前記第一の要素は、前記第一の軸周りに配置されたリング要素であり、
前記第四の要素は、前記太陽要素と前記リング要素の間に配置され、該太陽要素及び該リング要素と係合した遊星要素であり、
前記第三の要素は、前記第一の軸周りで回転するキャリア要素であり、
前記遊星要素は、前記キャリア要素上で回転する、ことを特徴とするアクスル・センタ。
【請求項１１】
トルク発生源に接続されるように設計され、第一の軸周りに回転可能なピニオンと、
前記第一の軸と所定の角度を為す第二の軸周りに回転可能な伝達シャフトと、
前記伝達シャフトによって搭載され、前記ピニオンと係合したリングギアと、
前記伝達シャフトの各端に設けられたトルク継手とを有し、
前記トルク継手の各々は、
前記伝達シャフトに接続された入力トルク部材と、
トルクを出力する出力トルク部材と、
前記第二の軸周りに回転する第一及び第二のクラッチ部材を備えたクラッチと、
前記第二の軸周りに組織化された遊星ギアセットとを有し、
前記クラッチは、前記２つのクラッチ部材が異なる角速度で回転するとき、該２つのクラッチ部材間でトルクを伝達させることができ、
前記第一のクラッチ部材は、前記２つのトルク部材の一方に接続され、
前記遊星ギアセットは、第一、第二、第三、及び第四の要素を有し、
前記第一の要素は、前記第一のクラッチ部材及び前記２つのトルク部材の一方に接続され、
前記第二の要素は、前記第二のクラッチ部材に接続され、
前記第三の要素は、前記２つのトルク部材の他方に接続され、
前記第四の要素は、前記第一の要素と前記第二の要素の間、及び、前記第二の要素と前記第三の要素の間、に接続される、ことを特徴とするアクスル・センタ。
【請求項１２】
請求項１１記載のアクスル・センタであって、
前記クラッチは磁性粒子クラッチである、ことを特徴とするアクスル・センタ。
【請求項１３】
請求項１２記載のアクスル・センタであって、
前記トルク継手の遊星セットの第二の要素は、前記軸周りに回転する太陽要素であり、
前記第一の要素は、前記軸周りに配置されたリング要素であり、
前記第四の要素は、前記太陽要素と前記リング要素の間に配置され、該太陽要素及び該リング要素と係合した遊星要素であり、
前記第三の要素は、前記軸周りで回転するキャリア要素であり、
前記遊星要素は、前記キャリア要素上で回転する、ことを特徴とするアクスル・センタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、自動車用アクスル・センタに係り、特に、それらを通って伝達されるトルクを変え、制御する能力を備えたアクスル・センタに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車において、車輪はいわゆる「アクスル」上に配置される。いずれのアクスルの車輪も、一般的に、車両を横切って一直線に揃えられる。あるアクスルの車輪が車両を駆動するとき、それらは個別のアクスル・シャフトに連結される。アクスル・シャフトは、アクスル・センタを通じて、車両のトランスミッションに連結される。通常、アクスル・センタは、そのアクスルの両車輪にトルクを伝達しつつ、車両が旋回できるように一方の車輪が他方の車輪と異なる速度で回転できるようにするディファレンシャルを含む。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、通常のディファレンシャルは、アクスル上の両車輪間でのトルク配分については何らの制御も行わない。
【０００４】
全輪駆動車においても、同様の問題が存在する。そのような車両においては、フロント・アクスルの車輪とリア・アクスルの車輪との間にどのようにトルクを配分するかについてしばしばほとんど制御がなされないまま、これら２つのアクスルにトルクが伝達されている。確かに、より洗練された車両は、フロント・アクスルとリア・アクスルの間のトルク分配を制御するクラッチを有するが、これらクラッチは複雑で、比較的大きく且つ重く、更に、複雑な制御を必要とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、車輪を駆動するためのトルクが通るトルク継手を含むアクスル・センタにある。この継手は、本継手を通るトルクが２つの経路：機械的経路及びクラッチ経路を通って伝達されるように結合された遊星セットとクラッチとを含む。本アクスル・センタは、そのピストン・シャフトに接続された単一の継手を有してもよく、或いは、２つの継手を有し、トルクがアクスル・センタからアクスル・シャフトを通って車輪に伝達される場所それぞれに１ずつ配置されてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
（実施例）
ここで図面を参照すると、自動車Ａ（図１）は、その車両のフロントに配置された主輪セット２と、車両のリアに配置された従輪セット４とを含む。また、自動車Ａは、モータ６も有する。モータ６は、トルクを伝達する。トルクは、トランスミッション８を通じて発展する。トランスミッション８は、そのトルクを修正する能力を有する。トランスミッション８は、トランスファー・ケース又はパワ・テイクオフ・ユニット（ＰＴＯ）１０を通じてトルクを両車輪セット２及び４に伝達する。
【０００７】
トランスファー・ケース又はＰＴＯ１０は、事実上、トランスミッション８からのトルクを分離する。トルクのうち主輪２へ伝達される部分は、ディファレンシャル１２を通り、それからアクスル・シャフト１４を通って車輪２へ伝達される。トルクのうち従輪４へ伝達される部分は、ドライブシャフト１６を通ってアクスル・センタＣへ伝達され、そこからアクスル・シャフト１８を通って従輪４へ伝達される。アクスル・センタＣは、車輪２と車輪４との間のトルク配分を制御し、実際には、車輪２と車輪４との間でトルクを変える能力を有する。
【０００８】
アクスル・センタＣは、ハウジング２０を有する（図２）。ハウジング２０は、１組の転がり軸受２２を含む。転がり軸受２２においては、ディファレンシャル・キャリア２４が、軸Ｙ周りに回転する。キャリア２４は、横方向シャフト２６を支持する。横方向シャフト２６上では、ベベルギア（かさ歯車）２８が回転する。ベベルギア２８は、より多くのベベルギア３０と係合する。ベベルギア３０は、キャリア２４において、それ自体が互いに独立して回転する能力を有する。ギア３０は、ハウジング２０から延びる出力軸３２に接続される。出力軸３２は、等速（ＣＶ）ジョイントを通じてアクスル・シャフト１８に接続されてもよく、或いは、出力軸３２自体がアクスル・シャフト１８の両端であってもよい。キャリア２４は、取り付けられたリングギア３４を有する。リングギア３４は、ピニオン・シャフト３８の一端に配置されたピニオン３６と歯合する。ピニオン・シャフト３８は、転がり軸受４２を含むピニオン・キャリア４０内で回転する。ピニオン・シャフト３８は、その他端に、軸受４２を越えたところに位置するスプラインと、該スプラインを越えたところに位置するネジ山４４とを有する。
【０００９】
ハウジング２０及びピニオン・キャリア４０は、それらの中身と共に、従来のものと何ら変わりない自動車用ディファレンシャルを構成する。実際、キャリア２４、横方向シャフト２６、ベベルギア２８及び３０、及びリングギア６４は、典型的なディファレンシャル集合体を構成する。
【００１０】
しかし、アクスル・センタＣは、より具体的には、トルク・バイアス継手５０を有する。トルク・バイアス継手５０は、従輪４に伝達されるトルクを調整することによって主輪２と従輪４との間にトルクを分配する。継手５０は、ハウジング５２を有する（図３）。ハウジング５２は、ピニオン・キャリア４０及びディファレンシャル・ハウジング２０にしっかりと固定される。また、継手５０は、ハウジング５２内に配置された遊星歯車セット５４と磁気粒子クラッチ５６とを有する。ハウジング５２内において、遊星歯車セット５４及び磁気粒子クラッチ５６は、軸Ｘ周りに組織化される。軸Ｘは、ピニオン・シャフト３８の回転軸と一致し、軸Ｙに対してある角度をもって配置される。継手５０は、ドライブシャフト１６とピニオン・シャフト３８との間に２つのトルク伝達経路を提供する。一方は遊星歯車セット５４を通る完全に機械的な経路であり、他方はクラッチ５６及び遊星歯車セット５４の双方を通るクラッチ経路である。トルクのほとんどは機械的通路を通るため、それは高トルク経路である。クラッチ経路は、低トルク経路として役に立つ。
【００１１】
遊星歯車セット５４は、太陽歯車６２を有する（図３）。太陽歯車６２は、太陽歯車６２内からクラッチ５６内に延びるスタブ・シャフト６４を有する。また、遊星歯車セット５４は、太陽歯車６２の周りに配置されたリングギア６６を有する。リングギア６６は、クラッチ５６を越えたところに配置されたエンド・フランジ６８を通じてピニオン・シャフト３８に結合される。このため、エンド・フランジ６８とピニオン・シャフト３８とは、合わせスプラインを通じて係合し、ピニオン・シャフト３８の端のネジ山４４と螺合するナット７０（図２）によって互いに固定される。次いで、エンド・フランジ６８及びリングギア６６は、小ネジ７２によって接続される。小ネジ７２は、エンド・フランジ６８からクラッチ５６を通って延び、リングギア６６の端と螺合する。リングギア６６は、その一端において内側に回転し、ネジ７２を受け入れる。加えて、遊星セット５４は、太陽歯車６２とリングギア６６の間で配置されて、これら双方と係合する遊星歯車７４を有する。最後に、この遊星セットは、遊星歯車７４が回転するスピンドル７８を備えたキャリア７６を有する。加えて、キャリア７６は、ハウジング５２に嵌め込まれた転がり軸受８１上で回転するスタブ・シャフト８０を有する。シャフト８０は、トランスミッション８に向けてハウジング５２外へ突き出ており、その端にはネジ山８２が設けられる。
【００１２】
スタブ・シャフト８０は、合わせスプラインを通じて別のエンド・フランジ８４と結合される。このフランジ８４は、ヤジ山８２と螺合するナット８６によってシャフト８０に固定される。エンド・フランジ８４は、トルク入力部材を構成し、エンド・フランジ６８はトルク出力部材を構成する。
【００１３】
磁気粒子クラッチ５６は、電磁石９０を有する（図３）。電磁石９０は、ピニオン・シャフト３８上のエンド・フランジ６８と遊星歯車セット５４のリングギア６６との間に捕らえられ、小ネジ７２によって双方に固定される。結果として、ピニオン・シャフト３８、エンド・フランジ６８、リングギア６６、及び電磁石９０のすべては、軸Ｘ周りに一体となって回転する。電磁石９０は、円筒面９２を有する。円筒面９２は、軸Ｘに向けて内側を向いていると共に、コイル９４を有する。コイル９４には、ハウジング５２上のブラシ群９６と電磁石９０と共に回転するスリップリング群９８とを通じて電流が供給される。
【００１４】
電磁石９０及びそのコイル９４に加えて、クラッチ５６は、アーマチュア１００を有する（図３）。アーマチュア１００は、電磁石９０内に配置され、スリーブ１０２を有する。スリーブ１０２は、遊星歯車セット５６の太陽歯車６２上のスタブ・シャフト６４と嵌合し、合わせスプラインを通じてスタブ・シャフト６４に結合される。また、アーマチュア１００は、軸Ｘから外側を向いて、電磁石９０上の円筒面９２に向いた円筒面１０４を有する。円筒面９２及び１０４の間には小さい隙間ｇが存在する。アーマチュア７０の両端には環状のくぼみ１０６が開いている。環状くぼみ１０６は、アーマチュア１００上に電磁石９０を支持する転がり軸受１０８を含む。
【００１５】
軸受１０８は、アーマチュア１００のスリーブ１０２周りに嵌合し、そして電磁石９０は軸受１０８周りに嵌合する。リングギア６６、電磁石９０、エンド・フランジ６８、及びピニオン・シャフト３８が軸Ｘ周りに一体となって回転すると共に、これとは別に太陽歯車４２及びそのスタブ・シャフト６４とアーマチュア１００とが同様に一体となって軸Ｘ周りを回転するように、配置が為される。別のユニットとして回転するのまわりで焦げ跡ユニットとして回転し、普段、これら２つの回転ユニットは、わずかに異なる角速度で回転する。クラッチ５６が噛み合ったとき、スタブ・シャフト６４及び太陽歯車６２は、これら２つのユニットが一緒に回転するのに必要な反応トルクを提供する。
【００１６】
クラッチ５６は、磁化させることが可能な鉄物質の微粒子を含む。これら微粒子は、隙間ｇ内に存在する。軸受１０８は、シール１１０によりこれら磁性粒子から隔離される。コイル９４に電流が印加されると、これら粒子は磁化され、電磁石９０をアーマチュア１００と接続させるため、両者の間でトルクの伝達が可能となるが、両者の間では損失（漏れ）も発生し得る。伝達されるトルク量は、単に、コイル９４に流された電流量に依存し、損失や温度の大きさからは全く独立している。実際、トルクと電流の間の関係は、直交座標系上にプロットすると、線形に非常に近づく（図４）。
【００１７】
電磁石９０のコイル９４を通る電流量は、加減抵抗器（レオスタット）などの手動操作機器によって制御されてもよい。また、その電流量は、車速、スロットル位置、前後左右加速度、ステアリングホイール位置などの様々な運転状態を監視するセンサからの信号を導き、監視された状態下で最良に車両Ａを操作することを可能にする大きさの電流を流すマイクロプロセッサによって制御されてもよい。
【００１８】
車両Ａの操作において、モータ６により生成されたトルクは、トルクを変え得るトランスミッション８を通じて、トランスファー・ケース又はＰＴＯ１０に伝達される。トランスファー・ケース又はＰＴＯ１０は、伝達されたトルクの一部を主輪２へ伝達し、残りを従輪４へ伝達する。実際には、トルクは、一切の損失無しに主輪２へ伝達され、トルクは、トランスファー・ケース又はＰＴＯ１０からディファレンシャル１２へ伝達され、そこからアクスル・シャフト１４を通じて車輪２へ伝達される。従輪４へ伝達されるトルクは、トランスファー・ケース又はＰＴＯ１０から、ドライブシャフト１６及びアクスル・センタＣを順に通って、従輪４にトルクを提供するアクスル・シャフト１４に伝達される。主輪２へ伝達されるトルクと従輪４へ伝達されるトルクとを合わせると、本システムにおける全トルク（当然、摩擦により失われるトルクなどのあらゆるシステム損失を引いた）と等しい。この全トルクは、アクスル・センタＣのトルク継手５０によって主輪２と従輪４とに分配され、その分配は継手５０のクラッチ５６のコイル９４を通る電流量に依存する。この電流が大きくなるほど、従輪４に伝達されるトルクの割合が高くなる。
【００１９】
継手５０の作動を考えると、ドライブシャフト１６は、トルクを継手５０にその入力エンド・フランジ８４において伝達する。継手５０中において、トルクは２つの経路に分割され、その後、出力エンド・フランジ６８及びピニオン・シャフト３８におけるトルクが入力エンド・フランジ８４におけるトルクと基本的に等しくなるように再結合する。一方の経路：機械的経路において、トルクは、エンド・フランジ８４からキャリア７６にされ、スピンドル７８においてキャリア７６から遊星歯車７４に伝達され、そして、遊星歯車７４からリングギア６６に伝達される。トルクは、リングギア６６から出力エンド・フランジ６８に伝達され、そこからピニオン・シャフト３８及びピニオン３６に伝達される。他方の経路：クラッチ経路において、トルクは、同様に、キャリア７６のスピンドル７８において、入力エンド・フランジ８４から遊星歯車７４に伝達される。遊星歯車７４は、トルクを太陽歯車６２に伝達する。太陽歯車は、そのスタブ・シャフト６４を通じて、トルクをクラッチ５６のアーマチュア１００に伝達する。クラッチ経路内のトルクは、アーマチュア１００と電磁石９０の間の隙間ｇ内の磁性粒子を通って出力エンド・フランジ６８に伝達され、そこで機械的経路のトルクと合成される。太陽歯車６２は、遊星セット５４の低トルク要素を表しており、クラッチ経路は太陽歯車６２を利用する。したがって、機械的経路がトルクのほとんどを伝達する。
【００２０】
２つの経路間でのトルクの分割は、リングギア６６と太陽歯車６２の間のギヤ比Ｕに依存する：
Ｕ＝リングギア６６の歯数／太陽歯車６２の歯数
比Ｕが高くなるほど、機械的経路を通って伝達されるトルク量が少なくなる。この関係は、継手５０の出力トルク（すなわち、エンド・フランジ６８及び同様にエンド・フランジ８４におけるトルク）のクラッチ５６のトルクに対する直交座標系におけるプロットにより実証できる（図５）。
【００２１】
２つのプロット（図４及び５）を参照すると、クラッチ５６のコイル９４の電流が減少すると、クラッチ経路を通って伝達されるトルクが減少し、そして、出力エンド・フランジ６８を通ってピニオン３６に伝達される全トルクが減少する。したがって、トランスファー・ケース又はＰＴＯ１０から従輪４に伝達されるトルク量が少なくなり、当然、主駆動輪２に伝達されるトルク量が多くなる。逆に、クラッチ５６のコイル９４中の電流が増えると、クラッチ５６がより多くのトルクを伝達し、これはクラッチ経路のより多くのトルクに変換され、これに比例して、出力エンド・フランジ６８及びピニオンの３６におけるトルク及び同様に入力エンド・フランジ８４におけるトルクがより大きくなる。入力エンド・フランジ８４によるトルク需要が大きくなるほど、主駆動輪２向けのトルクが少なくなる。したがって、磁性粒子クラッチ５６のコイル９４を通る電流量は、全トルクのうちトルク継手５０を通って伝達される割合（これは、当然、従輪４へ伝達されるトルクを反映する）を決定する。トランスファー・ケース１０からの残りのトルクは、主輪２に伝達される。要するに、磁性粒子クラッチ５６のコイル９４の電流が、主輪２と従輪４の間でのトルクの分割を制御し、その電流はクラッチ５６に対する唯一の主制御パラメータである。これは、プレートに係る圧力、クラッチにおける損失量、及び、温度などの他の変数がクラッチと通じて伝達されるトルク量を制御する従来のプレート型クラッチとは対照的である。さらに、トルクと電流の間の関係は、ほぼ線形であり、良好な制御が可能となる。
【００２２】
入力エンド・フランジ８４が出力エンド・フランジ６８よりわずかに速く回転する通常の運転条件下においてクラッチ５６は幾分かの損失を経験するが、角速度の差は重要ではなく、非常に小さいパワ損失が生じるに過ぎない。当然、損失が低いとき、遊星セット５４の太陽歯車６２及びリングギア６６とキャリア７６とはすべてが基本的に同じ速度で、実際にはほぼ一体となって、回転する。
【００２３】
改良されたアクスル・センタＤ（図６）は、同様に、トルクをドライブシャフト１６からアクスル・シャフト１８へ伝達し、次にアクスル・シャフト１８はトルクを車輪４へ伝達する。
【００２４】
しかし、アクスル・センタＤは、継手５０に非常に類似した２つのトルク継手１２０を有する。但し、これら２つのトルク継手１２０は、ピニオン・シャフト３８の代わりに、アクスル・シャフト１８に直接結合される。結果として、各アクスル・シャフト１８に伝達されたトルクは、トルク継手１２０によって独立に制御され、この制御は、単に、継手１２０の電磁石９０のコイル９４を流れる電流に依存する。
【００２５】
より具体的には、アクスル・センタＤは、主ハウジング又は中央ハウジング１２２を有する（図６）。ハウジング１２２は、ピニオン・キャリア４０を有する。ピニオン・キャリア４０の中ではピニオン・シャフト３８が回転する。ピニオン・シャフト３８は、駆動フランジ１２４を有する。駆動フランジ１２４は、合わせスプラインに沿って、ピニオン・シャフト３８と係合し、シャフト３８上のネジ山４４と螺合するナット１２６によって所定の位置に固定される。トランスファー・ケース又はＰＴＯ１０から延びるドライブシャフト１６は、ドライブフランジ１２４において、ピニオン・シャフト３８に結合される。ピニオン３６は、ハウジング１２２内で回転する。
【００２６】
また、ハウジング１２２は、ピニオン３６と歯合するリングギア１３２を搭載した伝達シャフト１３０を含むため、ドライブシャフト１６は伝達シャフト１３０をこれら２つのシャフト１６及び１３０の間に一切損失無しに回転させる。伝達シャフト１３０は、その両端に、ネジ山１３４を有する。ここで、シャフト１３０は、入力エンド・フランジ１３６と嵌合する。入力エンド・フランジ１３６は、合わせスプラインを通じてシャフト１３０と係合し、ネジ山１３４と係合するナット１３８によって保持される。シャフト１３０上の入力エンド・フランジ１３６は、ハウジング１２２に嵌め込まれた転がり軸受１４０上で回転する。リングギア１３２は、ハウジング１２２の一側面に位置し、ハウジング１２２の該側面のエンド・フランジ１３６において伝達シャフト１３０に結合される。
【００２７】
トルク継手１２０は、ハウジング１２２の両側面に配置される。伝達シャフト１３０からのトルクは、入力エンド・フランジ１３６においてトルク継手１２０へ伝達される。実際には、各入力エンド・フランジ１３６が、トルクの伝達先であるトルク継手１２０の一部：継手１２０の入力トルク部材、を構成する。加えて、各トルク継手１２０は、主ハウジング１２２及び出力エンド・フランジ１４４に取り付けられたハウジング１４２を有する。継手１２０は、出力エンド・フランジ１４４を通じて、アクスル・シャフト１８の一方に接続される。その他の点では、各トルク継手１２０は、アクスル・センタＣのトルク継手５０と基本的に同じである。実際、各継手１２０のエンド・フランジ１３６は基本的に継手５０のエンド・フランジ６８と同じであり、各継手１２０のエンド・フランジ１４４は基本的に継手５０のエンド・フランジ８４と同じである。したがって、各継手１２０は、そのハウジング１４２内に遊星セット５４及び磁性粒子クラッチ５６を有する。なるほど、各継手１２０の遊星セット５４及びクラッチ５６は、継手５０における対応物とは位置が逆であるため、トルクは、継手１２０のクラッチ５６が配置された端から継手１２０に入力され、継手１２０の遊星セット５４が配置された端から出力される。
【００２８】
アクスル・センタＤは、普段トルクを従輪４に伝達する全輪駆動車に使われてもよく、或いは、二輪駆動車に使われてもよい。いずれのタイプの車両においても、２つのトルク継手１２０は、一体として、車輪４に対するディファレンシャルとして機能し、車輪４の一方が他方と異なる速度で回転することを可能にする。さらに、トルク継手１２０は、２つの車輪４間にトルクを分配し、この分配は２つの継手１２０のクラッチ５６のコイル９４中の電流に依存する。電流が等しいとき、車輪４の一方が他方と異なる速度で回転できるにもかかわらず、継手１２０は等しいトルクを伝達する。他方で、一方の継手１２０の電流を他方の継手１２０の電流より高めることにより、高電流側の継手１２０を通じて駆動される車輪４により多くのトルクを伝達することができる。これにより、アクスル・センタＤは、オーバーステア及びアンダーステアを補償することができる。
【００２９】
遊星セット５４とクラッチ５６の間の連結には他の連結方法も利用可能であり、実際、異なる遊星セットが適切である。一例として、２つの遊星歯車と２つの太陽歯車を有し、リングギアを持たない連結が挙げられる（図８）。一般的に言えば、クラッチ経路のトルクは遊星セット５４の低トルク要素を通すことが好ましい。また、継手５０は、そのエンド・フランジ６８が改良されてトルク入力部材となり、エンド・フランジ８４が改良されてトルク出力部材となるように、修正されてもよい。同じことは、反転することによって、継手１２０にも当てはまる。また、クラッチ５６のブラシ９６及びステップリング９８は、摩耗を減らすために、より小さい直径で配置されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に従って構成され、本発明を具現化するアクスル・センタを備えた自動車の概略図である。
【図２】本発明に従って構成されたアクスル・センタの断面図である。
【図３】図２のアクスル・センタの一部を構成するトルク継手の拡大断面図である。
【図４】トルク継手のクラッチを通じて伝達されるトルクとクラッチの電流との間の関係を示すグラフである。
【図５】アクスル・センタの継手を通じて伝達されるトルクと継手のクラッチを通じて伝達されるトルクとの間の関係を示すグラフである。
【図６】改良されたアクスル・センタの断面図である。
【図７】２つのアクスル・センタ用の継手の運動学的な図である。
【図８】改良された継手の運動学的な図である。
【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７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年1月20日(2004.1.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の両側に設けられた車輪と、
各車輪へ延び、各車輪と連結されたアクスル・シャフトと、
車輪を回転させるトルクを生成するモータとを有する自動車用のアクスル・センタであって、
前記アクスル・センタは、
前記モータと前記アクスル・シャフトとの間に設けられ、
前記モータからのトルクを前記アクスル・シャフトの少なくとも１つに伝達する少なくとも１つのトルク継手を有し、
前記継手は、入力トルク部材及び出力トルク部材を有し、
前記モータからのトルクは前記入力トルク部材へ伝達され、
トルクは、前記出力トルク部材を通じて、前記アクスル・シャフトの少なくとも１つに伝達され、
前記継手は、更に、遊星セット及び磁性粒子クラッチを有し、
前記遊星セット及び磁性粒子クラッチは、前記入力トルク部材と前記出力トルク部材の間でトルクが同時に伝達される際にトルクが伝達される経路として機械的経路及びクラッチ経路が存在するように接続され、
前記入力トルク部材に伝達されたトルクはすべて、基本的に、前記機械的経路及び前記クラッチ経路を通じて前記出力トルク部材へ伝達され、
前記機械的経路は前記クラッチ及び該クラッチを含む前記クラッチ経路をバイパスし、
前記機械的経路を通って伝達されるトルク量に対して前記クラッチ経路を通って伝達されるトルク量は前記クラッチによって変更可能であるが、前記機械的経路を通って伝達されるトルクよりは少なく、
前記クラッチを通って伝達されるトルク量は、前記入力トルク部材と前記出力トルク部材の間で伝達されるトルクを制御する、ことを特徴とするアクスル・センタ。
【請求項２】
請求項１記載のアクスル・センタであって、
前記クラッチ及び遊星セットは、共通の軸周りに組織化される、ことを特徴とするアクスル・センタ。
【請求項３】
請求項２記載のアクスル・センタであって、
前記クラッチは、異なる角速度で回転可能な第一のクラッチ部材及び第二のクラッチ部材を有し、
前記クラッチは、前記２つのクラッチ部材が異なる角速度で回転するときに、該２つのクラッチ部材間でトルクを伝達させる能力を有し、
前記第一のクラッチ部材は、前記２つのトルク部材の一方に接続され、
前記遊星セットは、前記共通軸周りに組織化された第一、第二、第三、及び第四の要素を有し、
前記第一の要素は、前記第一のクラッチ部材及び前記２つのトルク部材の一方に接続され、
前記第二の要素は、前記第二のクラッチ部材に接続され、
前記第三の要素は、前記２つのトルク部材の他方に接続され、
前記第四の要素は、前記第一の要素と前記第二の要素の間、及び、前記第二の要素と前記第三の要素の間、に接続される、ことを特徴とするアクスル・センタ。
【請求項４】
請求項３記載のアクスル・センタであって、
前記第二の要素は、前記軸周りに回転する太陽要素であり、
前記第一の要素は、前記軸周りに配置されたリング要素であり、
前記第四の要素は、前記太陽要素と前記リング要素の間に配置され、該太陽要素及び該リング要素と係合した遊星要素であり、
前記第三の要素は、前記軸周りに回転するキャリア要素であり、
前記遊星要素は前記キャリア要素上を回転する、ことを特徴とするアクスル・センタ。
【請求項５】
請求項１記載のアクスル・センタであって、
前記アクスル・センタは、更に、
前記トルク継手の前記出力部材に接続されたピニオンと、
前記ピニオンと係合したリングギアと、
前記リングギアに取り付けられ、該リングギアと共に回転可能なディファレンシャル・キャリアと、
前記ディファレンシャル・キャリアによって搭載され、前記リングギアの軸に対して略垂直な方向を向いた横方向シャフトと、
前記横方向シャフトの上に設けられた第一のベベルギアと、
前記第一のベベルギアと係合し、前記アクスル・シャフトに接続された第二のベベルギアとを有する、ことを特徴とするアクスル・センタ。
【請求項６】
請求項１記載のアクスル・センタであって、
前記アクスル・センタは、２つのトルク継手を有し、
前記トルク継手の出力部材は前記アクスル・シャフトに接続される、ことを特徴とするアクスル・センタ。
【請求項７】
請求項６記載のアクスル・センタであって、
前記アクスル・センタは、更に、
前記モータによりトルクが伝達されるピニオンと、
前記２つのトルク継手の入力部材間に延びる伝達シャフトと、
前記伝達シャフトの周りに配置され、該伝達シャフトに取り付けられ、前記ピニオンと係合したリングギアとを有する、ことを特徴とするアクスル・センタ。
【国際調査報告】
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