(57)【要約】トルク継手（１４）は、車両（Ａ）の主駆動輪（２）を動力装置（６）に直接接続させつつ、車両（Ａ）の従駆動輪（４）を可変トルク継手（１４）を通じて車両（Ａ）の動力装置（６）へ間接的に接続する。継手（１４）は、従輪（４）へ依然としてトルクを伝達しながら、主輪（２）と従輪（４）の角速度の変動を補償する。継手（１４）は、軸Ｘ周りに配置された磁性粒子クラッチ（３８）と、同じ軸（Ｘ）周りに配置された遊星ギアセット（３６）とを有する。継手（１４）は、トルクが伝達される２つの経路を有する。一方は機械的経路であり、他方はクラッチ経路である。トルクのほとんどは機械的経路を通じて伝達され、クラッチ経路は滑りを受け入れ、従輪（４）に伝達されるトルクの割合を制御する。この制御は、クラッチ（３８）を通って流れる電流の大きさのみによって決まる。
2005511996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主輪、従輪、エンジン、及び前記主駆動輪へ直接接続されたトランスミッションとを備えた車両において、前記トランスミッションを前記従駆動輪と間接的に接続させるトルク継手であって、
前記トランスミッションに接続された入力トルク部と、
前記従駆動輪に接続された出力トルク部と、
異なる角速度で回転可能な第一及び第二のクラッチ部を備えたクラッチと、
軸周りに配置された第一、第二、第三、及び第四の要素を含む遊星セットとを有し、
前記クラッチは、前記クラッチ部が異なる角速度で回転するとき、前記クラッチ部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は前記トルク部の一方に接続され、
前記第一の要素は前記第一のクラッチ部及び前記トルク部の一方に接続され、
前記第二の要素は前記第二のクラッチ部に接続され、
前記第三の要素は前記トルク部の他方に接続され、
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、ことを特徴とするトルク継手。
【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、
クラッチ部は前記遊星セットの軸と同軸上の共通軸周りに回転する、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、
前記入力及び出力トルク部は同じ軸周りでも回転する、ことを特徴とする組み合わせ。
【請求項５】
請求項４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素子であり、
前記第一の要素は前記軸周りに配置されたリング素子であり、
前記第四の要素は前記太陽素子と前記リング素子の間に配置され、該太陽素子及び該リング素子と係合した遊星素子であり、
前記第三の要素は前記軸周りに回転するキャリア素子であり、
前記遊星素子は前記キャリア素子上で回転する、ことを特徴とする組み合わせ。
【請求項６】
請求項４記載の組み合わせであって、
前記第一の要素は前記軸周りに回転する太陽素子であり、
前記第三の要素も前記軸周りに回転する太陽素子であり、
前記第四の要素は前記２つの太陽素子と係合した遊星素子であり、
前記第二の要素はキャリア素子であり、
前記第四の要素は前記キャリア素子周りに回転する、ことを特徴とする組み合わせ。
【請求項７】
トルク継手であって、
トルク源に接続可能な入力トルク部と、
トルクを伝達する出力トルク部と、
共通軸周りに回転する第一及び第二のクラッチ部を備えたクラッチと、
同じ軸周りに配置され、該軸周りに配置された第一、第二、第三、及び第四の要素を有する遊星ギアセットとを有し、
前記クラッチは、前記クラッチ部が異なる角速度で回転するときに、前記クラッチ部間でトルクを伝達することができ、
前記第一のクラッチ部は前記トルク部の一方に接続され、
前記第一の要素は前記第一のクラッチ部及び前記トルク部の一方に接続され、
前記第二の要素は前記第二のクラッチ部に接続され、
前記第三の要素は前記トルク部の他方に接続され、
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、ことを特徴とするトルク継手。
【請求項８】
請求項７記載のトルク継手であって、
前記クラッチ部は対向した面を有し、
前記クラッチは、更に、前記対向した面と前記クラッチ部の一方の電気コイルとの間に磁性粒子を有し、
前記トルク部間で伝達されるトルクは、前記コイルを流れる電流によって決まる、ことを特徴とするトルク継手。
【請求項９】
請求項８記載のトルク継手であって、
前記クラッチ部の一方は、前記クラッチ部の他方の内部に配置される、ことを特徴とするトルク継手。
【請求項１０】
請求項９記載のトルク継手であって、
前記第一のクラッチ部は前記第二のクラッチ部を囲む、ことを特徴とするトルク継手。
【請求項１１】
請求項９記載のトルク継手であって、
前記第二のクラッチ部は前記第一のクラッチ部を囲む、ことを特徴とするトルク継手。
【請求項１２】
請求項８記載のトルク継手と組み合わせて、
動力装置と、
該動力装置に直接接続された第一の車輪と、
請求項８記載のトルク継手を通じて前記動力装置に間接的に接続された第二の車輪とを有する車両。
【請求項１３】
請求項８記載のトルク継手と組み合わせて、
動力装置と、
車両を横断する軸に略沿って揃えられた車輪と、
前記揃えられた車輪の各々と前記動力装置との間をそれぞれ接続する請求項８記載の継手とを有し、
前記継手は、トルクが、前記揃えられた車輪の各々へその車輪用の前記トルク継手を通って伝達されるように、前記揃えられた車輪の各々と前記動力装置との間に接続された、車両。
【請求項１４】
請求項８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素子であり、
前記第一の要素は前記軸周りに配置されたリング素子であり、
前記第四の要素は前記太陽素子と前記リング素子の間に配置され、該太陽素子及び該リング素子と係合した遊星素子であり、
前記第三の要素は前記軸周りに回転するキャリア素子であり、
前記遊星素子は前記キャリア素子上で回転する、ことを特徴とする組み合わせ。
【請求項１５】
請求項８記載の組み合わせであって、
前記第一の要素は前記軸周りに回転する太陽素子であり、
前記第三の要素も前記軸周りに回転する太陽素子であり、
前記第四の要素は前記２つの太陽素子と係合した遊星素子であり、
前記第二の要素はキャリア素子であり、
前記第四の要素は前記キャリア素子周りに回転する、ことを特徴とする組み合わせ。
【請求項１６】
トルク継手であって、
内側クラッチ部及び外側クラッチ部を備えた磁性粒子クラッチと、
遊星ギアセットとを有し、
前記内側クラッチ部及び前記外側クラッチ部は、軸周りに配置されると共に、わずかに離間して対向した面を備え、
前記磁性粒子クラッチは、前記面の間のスペースに磁性粒子を有し、
前記磁性粒子クラッチは、前記内側クラッチ部及び前記外側クラッチ部の一方にコイルを有し、
すべては前記クラッチによって伝達されるトルクは、前記コイルを流れる電流によって決まるようにされ、
前記遊星ギアセットは、同じ軸周りに配置され、前記クラッチ部に一方に接続された太陽ギアと、該太陽ギアを囲むと共に前記クラッチ部の他方に接続されたリングギアと、前記太陽ギアと前記リングギアの間に配置され、該太陽ギア及び該リングギアと係合する郵政ギアと、前記軸周りに回転可能なキャリアとを有し、
前記キャリアはスピンドルを備え、
前記遊星ギアは、前記スピンドル周りに回転する、ことを特徴とするトルク継手。
【請求項１７】
請求項１６記載のトルク継手であって、
トルク入力部及びトルク出力部を更に有し、
前記トルク入力部及び前記トルク出力部のうち、一方は前記リングギアに接続され、他方は前記キャリアに接続される、ことを特徴とするトルク継手。
【請求項１８】
トルク継手であって、
内側クラッチ部及び外側クラッチ部を備えた磁性粒子クラッチと、
遊星ギアセットとを有し、
前記内側クラッチ部及び前記外側クラッチ部は、軸周りに配置されると共に、わずかに離間して対向した面を備え、
前記磁性粒子クラッチは、前記面の間のスペースに磁性粒子を有し、
前記磁性粒子クラッチは、前記内側クラッチ部及び前記外側クラッチ部の一方にコイルを有し、
すべては前記クラッチによって伝達されるトルクは、前記コイルを流れる電流によって決まるようにされ、
前記遊星ギアセットは、同じ軸周りに配置され、前記内側クラッチ部に接続された第一の太陽ギアと、第二の太陽ギアと、該第一及び第二の太陽ギア係合し、互いに連結された遊星ギアと、前記軸周りに回転可能なキャリアとを有し、
前記キャリアはスピンドルを備え、
前記遊星ギアは、前記スピンドル周りに回転し、
前記キャリアは、前記外側クラッチ部に接続される、ことを特徴とするトルク継手。
【請求項１９】
請求項１８記載のトルク継手であって、
トルク入力部及びトルク出力部を更に有し、
前記トルク入力部及び前記トルク出力部のうち、一方は前記クラッチ部の一方及び前記第一の太陽ギアに接続され、他方は前記第二の太陽ギアに接続される、ことを特徴とするトルク継手。
【請求項２０】
主輪と、従輪と、前記主輪に直接接続された動力装置とを備えた車両において、前記動力装置と前記従輪とを接続し、前記主輪と前記従輪の間でトルクを配分するトルク継手であって、
クラッチと、
遊星セットとを有し、
前記クラッチ及び前記遊星セットは、前記動力装置と前記従輪の間で伝達されるトルクが通る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、
前記クラッチ経路を通って伝達されるトルク量が、前記機械的経路を通って伝達される量との関係において、前記クラッチにより可変であり、
前記主輪と前記従輪の間でのトルク配分は前記クラッチによって制御される、ことを特徴とするトルク継手。
【請求項２１】
請求項２０記載の組み合わせであって、
前記クラッチは、電気コイルを含む磁性粒子クラッチであり、
前記クラッチ経路を通って伝達されるトルクの割合は、前記コイルを流れる電流によって決まる、ことを特徴とするトルク継手。
【請求項２２】
トルク継手であって、
磁性粒子クラッチを有し、
前記磁性粒子クラッチは、コイルと、遊星セットとを含み、
前記コイル及び前記遊星セットは、前記継手を通って伝達されるトルクが通る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、
前記クラッチ経路を通って伝達されるトルク量が、前記機械的経路を通って伝達される量との関係において、前記クラッチにより可変であり、前記コイルを流れる電流によって決まる、ことを特徴とするトルク継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、トルク伝達に係り、特に、車両の車輪にトルクを分配するトルク継手（ｔｏｒｑｕｅ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ）及び該継手を備えた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車、スポーツ・ユーティリティ・ビークル、バン、軽トラックなどのほとんどの軽車両は車輪を４つ持つ。しかし、通常の車両では、車両を推進するエンジンは２輪にしかつなげられていない。かつての車両では、後輪駆動が一般的であったが、最近では、前輪駆動が一般的である。確かに、かつての車両の中には例えばアーミー・ジープ（Ａｒｍｙ  Ｊｅｅｐ）のように４輪駆動車もあった。しかし、その種の車両は２輪のみに動力が伝達された状態で運転されることが多かった。より多くのトラクションが必要な場合、エンジンは、手動操作のトランスファー・ケースを通じて、残りの２輪につなげられた。後輪及び前輪は、エンジンから伝達されたトルクを固定比で分け合っていた。
【０００３】
近年、自動車メーカは、より最新式の車両の一部にいわゆる「全輪駆動」を搭載している。この種の典型的な車両においては、エンジン・トルクが前輪と後輪に分けられ、標準的に、４輪すべてで車両を駆動する。エンジンは、そのパワーをトランスミッションを通じて伝達する。トランスミッションは、主駆動輪として機能する２輪に直接接続される。残りの２輪は、従駆動輪として機能し、主輪と従輪の間のわずかな速度変動を調整するトルク継手を通じてトランスミッションに接続される。主駆動輪とトランスミッションの間にはディファレンシャルが置かれる。しかし、主輪とトランスミッションの間が滑らないという意味でその接続は直接的である。継手と従輪の間には別のディファレンシャルが存在する。しかし、継手が従輪とトランスミッションの間の滑りを許容するため、その意味でこの接続は間接的である。トルク継手は、トルクを主従輪間に分ける。
【０００４】
さらに、全輪駆動車両の中には、変動する道路状況及び作動状況により良く適応するために主従輪間のトルクを変える能力を備えた継手を有するものもある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この種の車両では、従輪に伝達される全トルクがトルク継手のクラッチを通るため、その結果として、継手は大きく重い。これとは別に、そのようなクラッチは複雑でもあり、しばしば多数のプレートとこれらプレートをまとめて可変な力で押す複雑な機構とを含む。実際、このようなクラッチを通じて伝達されるトルクは、プレートに掛けられた力だけでなく、プレート間の滑り及び温度にも依存する。これはクラッチの制御を難しくする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、クラッチと遊星セットとを有するトルク継手であって、クラッチ及び遊星セットが継手を通る２つのトルク伝達経路、一方が機械的経路で他方がクラッチ経路、が存在するように接続されるトルク継手に関する。クラッチ経路のクラッチは、継手における滑りに適応し、各経路において伝達されるトルク量を制御する。クラッチ経路を通って伝達されるトルクに対する機械的経路を通って伝達されるトルクの割合は、遊星セットのデザイン及びその比によって決定される。また、本発明は、主輪と、従輪と、動力装置とを有する車両であって、動力装置が、主輪に直接接続されると共に、従輪にはトルク継手を通って接続される車両に関する。トルク継手のクラッチを通って伝達されるトルク量は、主従輪間のトルク配分を制御する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
対応する参照文字は、添付図面全体を通じて、対応する部品を示す。
【実施例】
【０００８】
添付図面を参照すると、自動車（乗用車）、スポーツ・ユーティリティ・ビークル、バン、又はトラックなどの車両Ａ（図１）が、前輪である主駆動輪２と、後輪である従駆動輪４とを有する。また、車両Ａは、トランスミッション８に結合されたエンジン６も有する。エンジン６は縦置きでも横置きでもよく、トランスミッション８はオートマでもマニュアルでもよい。エンジン６及びトランスミッション８は、トランスミッション出力シャフト１０を通じてトルクを伝達する動力装置を構成する。トランスミッション出力シャフト１０は、基本的には、トランスミッション８のメインシャフトである。トランスミッション８のシャフト１０は、主ディファレンシャル１２を通じて、主駆動輪２に接続される。この接続は、出力シャフト１０と主駆動輪２の間に滑りが発生しないという意味で、直接的である。また、トランスミッション８のシャフト１０は、ドライブシャフト１８、トルク継手１４、及び従ディファレンシャル１６を通じて、従駆動輪４に接続される。この接続は、継手１４が従輪４とトランスミッション・シャフト１０の間及び従輪４と主輪２の間にある程度の滑りを許容するため、間接的である。この滑りは、主輪２と従輪４の間のわずかな速度変動を受け入れる。これら変動は、例えば、タイヤサイズの違いやカーブを走行中に生じ得る。トルク継手１４は、主ディファレンシャル１２又はその近くに配置され、車両Ａ内を縦に延びるドライブシャフト１８を通じて、トランスミッション８のシャフト１０に接続される、ことが好ましい。
【０００９】
別の車両Ｂ（図２）は、基本的には車両Ａと同じ構成要素を有するが、組み付けられ方が異なる。車両Ｂにおいては、主駆動輪２及び主ディファレンシャル１２が車両Ｂのリア側にあり、従駆動輪４及び従ディファレンシャル１６が車両Ｂのフロント側にある。車両Ｂのフロント側にあるエンジン６及びトランスミッション８は縦に置かれる。トランスミッション８のシャフト１０及び主ディファレンシャル１２は、主ドライブシャフト２２を通じて、接続される。トルク継手１４は、チェーン２４を通じて、シャフト１０に接続され、継手１４は、従ドライブシャフト２６を通じて、従ディファレンシャル１６に接続される。
【００１０】
車両Ａ及びＢの各々は、車両Ａ又はＢが作動している状況を反映した電気信号を生成する様々なセンサを持ち、これら信号はそれらを評価し、トルク継手１４を制御する車載マイクロプロセッサに送られる。実際、この信号により、トルク継手１４はトランスミッション８のシャフト１０に伝達されたトルクを主駆動輪２と従駆動輪４の間で分配し、車両Ａ又はＢがセンサによって監視された運転状況に最も良く対応できるようにする。監視される運転状況は、例えば、車輪２及び４の各輪の角速度、縦方向加速度、横方向加速度、トランスミッション８のシャフト１０に伝達されたトルク、エンジン６のスロットルの位置、及び、ステアリング・ギアの位置（舵角）などである。
【００１１】
トルク継手１４は、車両Ａ又はＢがその時運転されている状況に最も良く沿うように、トランスミッション８に伝達されたトルクを主駆動輪２と従駆動輪４の間に配分する。トルク継手１４は、トランスミッション８のシャフト１０に接続された入力部又は入力軸３２と、従ディファレンシャル１６に接続された出力部又は出力軸３４とを有する（図３）。２つの軸３２及び３４は、共通の軸Ｘ周りに回転する。また、継手１４は、軸Ｘ周りに配置され、入力軸３２及び出力軸３４の双方に接続された、遊星ギアセット３６を含む。最後に、継手１４は、同じく軸Ｘ周りに配置された磁粉クラッチ３８を有する。クラッチ３８は、滑りが発生した場合に入力軸３２から遊星ギアセット３６へトルクが伝達されるように、入力軸３２を遊星ギアセット３６へ結合させる。継手１４は、入力軸３２と出力軸３４の間に２つのトルク伝達経路を提供する（図４）。一方は遊星ギアセット３６を通る完全に機械的な経路であり、他方は、クラッチ３８と遊星ギアセット３６の双方を通るクラッチ経路である。ほとんどのトルクは機械的経路を通るため、機械的経路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機能する。
【００１２】
遊星ギアセット３６は、クラッチ３８内に延びるスタブシャフト４４を備えた太陽ギア４２を有する（図３）。また、遊星ギアセット３６は、リングギア４６も有する。入力軸３２は、フランジ４８及び小ネジ５０を通じて、リングギア４６に結合される。小ネジ５０は、クラッチ３８を貫き、入力軸３２及びリングギア４６をクラッチ３８に結合させる。加えて、遊星ギアセット３６は、太陽ギア４２とリングギア４６の間に配置され、双方と係合した、遊星ギア５２を有する。最後に、遊星ギアセット３６は、スピンドル５６を含むキャリア５４を有する。遊星ギア５２はスピンドル５６上で回転する。キャリア５４は、出力軸３４に直接接続される。ギア４２、４６、及び５２及びキャリア５４は、遊星ギアセット３６の要素を構成する。
【００１３】
磁粉クラッチ３８は、入力軸３２上のフランジ４８と遊星ギアセット３６のリングギア４６の間に嵌められ、双方に小ネジ５０で固定された電磁石６０を有する（図３）。結果として、入力軸３２、そのフランジ４８、リングギア４６、及び電磁石６０は、すべて一体となって、軸Ｘ周りに回転する。電磁石６０は、軸Ｘに向けて内側を向いた円筒面６２と、コイル６４とを有する。コイル６４には、一連の固定ブラシ６６及び電磁石６０と共に回転する一連のスリップリング６８を通じて、電流が供給される。
【００１４】
電磁石６０及びそのコイル６４に加えて、クラッチ３８は、電機子７０を有する。電機子７０は、電磁石６０内に配置され、遊星ギアセット３６のスタブシャフト４４上にフィットするスリーブ７２を有する。また、電機子７０は、軸Ｘとは逆の電磁石６０の円筒面６２の方に向けて外側を向いた円筒面７４を有する。円筒面６２と円筒面７４の間にはわずかな隙間ｇが存在する。電機子７０の両端からは環状空洞７６が外へ開いている。この環状空洞７６は、電磁石６０を電機子７０上に支持する転がり軸受７８を収容する。
【００１５】
軸受７８は、電機子７０のスリーブ７２周りにフィットする。軸受７８の周りには電磁石がフィットする。入力軸３２、リングギア４６、及び電磁石６０が１つのユニットとして軸Ｘ周りに回転し、同様に、スタブシャフト４４、太陽ギア４２、及び電機子７０が別の一ユニットとなって軸Ｘ周りに回転する、ように構成される。普段、これら２つのユニットは、わずかに異なる角速度で回転する。この角速度の差は、アクスル又はタイヤのデザインによってもたらされる。クラッチ３８が係合すると、スタブシャフト４４及び太陽ギア４２は、必要な反応トルクを提供し、上記２つのユニットを共に回転させる。
【００１６】
クラッチ３８は磁化することが可能なフェラス物質（ｆｅｒｒｏｕｓ  ｓｕｂｓｔａｎｃｅ）の微粒子８０を含む。これらは、隙間ｇに存在する。軸受７８は、シール８２によって磁性粒子８０から隔離される。コイル６４に電流が流されると、粒子８０は磁化され、電磁石６０を電機子７０に接続する。これにより、電磁石６０と電機子７０の間でトルクが伝達できるようになり、さらに電磁石６０と電機子７０の間で滑ることが可能となる。伝達されるトルク量は、単にコイル６４によって導かれる電流量によって決められ、滑りの大きさや温度から完全に独立している。実際、トルクと電流の関係は、直交座標系にプロットすると、かなり直線に近づく（図５）。車両Ａ又はＢの運転状態を反映した信号をセンサがフィードする先であるマイクロプロセッサは、クラッチ３８のコイル６４に供給される電流量を制御する。ただし、この電流量は、加減抵抗器などの手動操作装置によっても制御されてもよい。
【００１７】
車両Ａ又はＢの運転中、エンジン６（図１）が発生するトルクは、該トルクを変える能力を有するトランスミッション８を通じて伝達されるため、トランスミッション８のシャフト１０に伝達されるトルクは、エンジン６によって伝達されるそれとは異なり得る。トランスミッション・シャフト１０におけるトルクの一部は、主ディファレンシャル１０を通じて主駆動輪２に伝達される。この伝達には、車輪２とトランスミッション・シャフト１０の間に一切の滑りを伴わない。残りのトルクは、従輪４に伝達される。この伝達には、トランスミッション・シャフト１０と従輪４との間にいくらかの滑りを伴い、この滑りはトルク継手１４の内部で生じる。主輪２および従輪４に伝達されるトルクの総量は、基本的に、トランスミッション８のシャフト１０におけるトルクと等しい。しかし、そのトルクの主輪２と従輪４の間での配分は等しくなくてもよく、ほとんどの運転状況下では等しくない。主輪２と従輪４の間のトルク配分は、トルク継手１４のクラッチ３８のコイル６４を通過する電流量によって決まる。コイル６４を通る電流が大きくなると、従輪４に伝達されるトルクの割合が高くなる（図５）。
【００１８】
トルク継手１４の入力軸３２に連結されたトランスミッション８のシャフト１０は、入力軸３２を回転させ、入力軸３２にトルクを伝達する。継手１４内では、トルクは２つの経路に分岐し、その後再結合するため、少なくともクラッチ３８で生じる滑りが最小限のとき、継手１４の出力軸３４におけるトルクは、基本的に、入力３２におけるトルクと等しい。一方の経路（機械的経路）では、トルクは入力軸３２及びそのフランジ４８から遊星ギア５２を通って遊星ギアセット３６のリングギア４６に伝達され、その後遊星キャリア５４に伝達され、最後に出力軸３４に伝達される。他方の経路（クラッチ経路）では、トルクは入力軸３２及びそのフランジ４８からクラッチ３８の電磁石６０に伝達され、その後電磁石６０と電機子８０の間の隙間ｇ内の磁性粒子８０を通り、その後スタブシャフト４４を通って遊星セット３６の太陽ギア４２へ伝達され、その後遊星ギア５２を通り、最後にキャリア５４を通って出力軸３４へ伝達される。遊星ギアセット３６とクラッチ３８の間は、機械的経路がクラッチ経路より多くのトルクを伝達するように連結される。
【００１９】
上記２つの経路間でのトルクの分割は、リングギア４６と太陽ギア４２の間のギア比Ｕ：
Ｕ＝（リングギア４６上の歯数）／（太陽ギア４２上の歯数）
によって決まる。比Ｕが高くなるほど、クラッチ経路を通って伝達されるトルク量が少なくなる。逆に言えば、機械的経路を通って伝達されるトルクが多くなる。この関係、すなわちクラッチ３８におけるトルクに対する出力軸３４におけるトルク、は継手１４の出力トルクを直交座標系にプロットすることによって実証することができる（図６）。
【００２０】
ここで２つのプロット図（図５及び６）を参照すると、クラッチ３８のコイル６４において電流が減少すると、出力軸３４を通って従輪４に伝達される総トルクが減少する。出力軸３４におけるトルクは、入力軸３２におけるトルクを略等しいため、主駆動輪２へ伝達されるトルク量が比較的大きいまま、トランスミッション８のシャフト１０から継手１４の入力軸３２に転送されるトルク量が比較的少なくなる。逆に言えば、クラッチ３８のコイル６４を流れる電流が増えると、クラッチ３８はより多くのトルクを伝達する。このトルクはクラッチ経路におけるより多くのトルクへと変換され、さらに出力軸３４及び入力軸３２における比敵的に大きいトルクをもたらす。入力軸３２からより大きいトルクが要求されても、主駆動輪２へのトルクは少ないままである。したがって、磁性粒子クラッチ３８のコイル６４を通る電流量は、トルク継手１４を通って導かれるトランスミッション・シャフト１０における総トルクのうち従輪４に伝達されるトルク量を決定する。トランスミッション・シャフト１０からの残りのトルクは、主輪２へ向かう。要するに、時性粒子クラッチ３８のコイル６４に流れる電流が、主輪２と従輪４の間のトルクの分割を制御すると共に、該電流がクラッチ３８についての唯一の制御パラメータである。これは、プレートに掛けられる圧力、クラッチにおける滑り量、及び温度などの他の変数がクラッチを通じて伝達されるトルク量を制御する従来のプレートタイプのクラッチとは対照的である。さらに、本発明におけるトルクと電流の関係は線形に近いため、主駆動輪２と従駆動輪４の間のトルクの割当を良好に制御することができる。
【００２１】
クラッチ３８は、典型的な運転状況下で、幾分滑る。その際、入力軸３２は出力軸３４より若干速く回転するが、角速度の差はわずかであり、非常にわずかな出力の損失しかもたらさない。
【００２２】
トルク継手１４を通って伝達されるトルクのほとんどは、機械的経路を通り、クラッチ経路は相対的にほとんど通らない。ゆえに、クラッチ３８を比較的コンパクト且つ軽量にすることができる。さらに、コイル６４及びコイル６４を通過する電流は、継手１４を通って伝達されるトルクを制御する。これは、プレートチアプのクラッチで用いられるピストン、ボールランプ（ｂａｌｌ  ｒａｍｐ）、及び他の装置より複雑さが大幅に低減している。
【００２３】
車両Ａ又はＢにおけるセンサは、車両が経験する運転状況を常に監視し、これら運転状況を反映した信号をマイクロプロセッサに送信する。次いで、マイクロプロセッサは、主輪２へ伝達されるトルク及び従輪４へ伝達されるトルクがこれら運転状況に最も良く適合するように、クラッチ３８のコイル６４を通る電流量を制御する。
【００２４】
改良型トルク継手８６（図７）は、継手１４（図４）と同じ運動学的原理に依拠するが、幾分異なる構成を有する。改良型継手８６では、入力軸３２がクラッチ３８の電機子７０上のスリーブ７２と、遊星セット３６の太陽ギア４２とを通って延びる。入力軸３２とスリーブ７２とが嵌め合いスプラインを通じて係合すると、太陽ギア４２は入力軸３２周りで自由に回転できる。太陽ギア４２を過ぎて、入力軸３２は、フランジ８８を通じてリングギア４６に接続される。他方、太陽ギア４２は、別のフランジ９０に連結され、電磁石６０を貫いてフランジ９０と螺合する小ネジ９２を用いてクラッチ３８の電磁石６０に固定される。出力軸３４は、ドラム９４に連結される。ドラム９４内では遊星セット３６が回転する。ドラム９４は遊星セット３６のキャリア５４に接続される。
【００２５】
別の改良型継手１００（図８）は、基本的には同じクラッチを利用するが、ただし、継手１４及び８６用のセット３６とは幾分異なる運動学的原理で作動する遊星セット１０２に依拠する。遊星セット１０２は、２つの太陽ギア１０４及び１０６を有する。これら２つの太陽ギア１０４及び１０６が軸Ｘ周りに回転している間、太陽ギア１０４は入力軸３２に接続され、太陽ギア１０６は出力軸３４に接続され、互いに離れている。太陽ギア１０４及び１０６は、スピンドル１１４を備えたキャリア１１２に連結された遊星ギア１０８及び１１０と噛み合う。実際、遊星ギア１０８及び１１０は、ペアで設けられ、各ペアは、キャリア１１２の１つのスピンドル１１４の周囲に配置された１つの遊星ギア１０８と１つの遊星ギア１１０とを有する。１組の遊星ギア１０８及び１１０は、これらが一体となって同じ角速度でそれらのスピンドル１１４周りに回転するように、結合される。キャリア１１２は、クラッチ２８の電磁石に取り付けられ、クラッチ３８の電機子７０は太陽ギア１０４と当然入力軸３２にも取り付けられる。ギア１０４、１０６、１０８、及び１１０、及び、キャリア１１２は、すべて、遊星セット１０２の要素を構成する。
【００２６】
継手１００の作動中、継手１００内で入力軸３２に掛けられるトルクは、機械的経路とクラッチ経路とに分離され、その後再結合されるため、出力軸３４におけるトルクは、基本的に、入力軸３２に掛かるトルクと同じである。機械的経路において、トルクは、太陽ギア１０４から遊星ギア１０８及びギア１０８に結合された遊星ギア１１０に伝達され、さらにギア１１０に接続された太陽ギア１０６及び出力軸３４に伝達される。クラッチ経路において、トルクは、入力軸３２から磁性粒子クラッチ３８の電機子７０に伝達され、さらにクラッチの電磁石６０に伝達される。電磁石６０は、キャリア１１２と通じて遊星ギア１０８及び１１０に連結されているため、キャリア１１２及び遊星ギア１０８及び１１０を軸Ｘ周りに回転させ、よってトルクをクラッチ３８の電磁石６０から太陽ギア１０６へ伝達する。太陽ギア１０６は遊星ギア１１０と係合しているため、当然、このトルクは太陽ギア１０６が接続された出力軸３４にも伝達される。
【００２７】
車両Ａ及びＢにおいて、１つのトルク継手１４が主輪２と従輪４の間でトルクを配分するが、複数の継手１４、更に言えば複数の継手８６又は１００、を用いて更に別の車両Ｃの４つの車輪（２、４）のすべての間でトルクを配分してもよい（図９）。車両Ｃにおいて、各輪（２、４）は、自身のアクスルシャフト１２０を有し、各アクスルシャフトは別々のトルク継手１４の出力軸３４に接続されている。車両Ｃのフロントにおける２つのトルク継手１４は、共通の横軸１２２に接続された入力軸３２を有する。これは、車両のリアでも同様であり、２つのリア継手１４の入力軸３２が別の横軸１２４に接続されている。横軸１２２及び１２４はいずれも、ディファレンシャル１２又は１４や継手１４を間に介在せずに、トランスミッションのシャフト１０に接続される。車両Ｃの運転中、トランスミッション８のシャフト１０に伝達されるトルクは、トランスミッション・シャフト１０と横軸１２２又は１２４のいずれかとの間に一切滑りを伴わずに、横軸１２２及び１２４に伝達される。４つの継手１４は、個々の車輪（２、４）に伝達されるトルクを制御するため、トランスミッション・シャフト１０におけるトルクは、これら４つの継手１４についてクラッチ３８の電磁石６０に流れる電流を変えることによって、４つの車輪（２、４）の間に配分される。例えば、車輪４のうちの一方が滑り始めた場合、その車輪における継手１４についてクラッチ３８を流れる電流を低減して、より良いトラクションを有する残りの車輪（２、４）により多くのトルクが伝達されるようにすることができる。
【００２８】
他の変形例も可能であり、それらは遊星セット３６又は１０２を異なる結合で採用してもよく、或いは、異なる遊星セットを採用してもよい。結合や遊星セットにかかわらず、本構成はトルクを機械的回路とクラッチ経路とに分離させ、トルクのほとんどに機械的経路を通らせるべきである。同様に、軸３２から伝達されたトルクが軸３４に掛けられるように、入力軸３２と出力軸３４とを逆にすることもできる。さらに、遊星セット３６、１０２は、ギアリングに依拠する必要はなく、代わりに、摩擦面を用いてトラクション装置又はドライブとしてもよい。実際、継手１４、８６、１００は、車両の従輪４へのトルク伝達に制限される必要はない。これら継手は、自動車以外の機械にも用途を持つ。また、自動車においても、異なる場所で用いられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に従って組み立てられ本発明を具現化したトルク継手が備えられた前輪駆動車両の概略図である。
【図２】上記トルク継手が備えられた後輪駆動車両の概略図である。
【図３】上記トルク継手の縦断面図である。
【図４】上記継手の運動学的説明図である。
【図５】上記継手のクラッチによって伝達されるトルクを該継手の磁気クラッチを流れる電流の関数として示したグラフである。
【図６】上記継手を通って伝達されるトルクをそのクラッチを通って伝達されるトルクの関数として示したグラフである。
【図７】改良型トルク継手の縦断面図である。
【図８】別の改良型トルク継手の運動学的説明図である。
【図９】本発明に係るトルク継手が各輪に配置された自動車の概略図である。
【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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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年9月12日(2003.9.12)
【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】
トルク継手であって、
前記継手に掛けられたトルクが通る第一のトルク部と、
前記継手から伝達されるトルクが通る第二のトルク部と、
異なる角速度で回転可能な第一及び第二のクラッチ部と電気コイルとを備えた磁性粒子クラッチと、
遊星ギアセットとを有し、
前記クラッチは、前記クラッチ部が異なる角速度で回転するとき、前記クラッチ部間でトルクを伝達でき、
前記クラッチを通って伝達されるトルク量は前記コイルを流れる電流によって決まり、
前記第一のクラッチ部は前記トルク部の一方に接続され、
前記遊星ギアセットは、
同じ軸周りに配置され、
前記入力部と前記出力部の間でトルクが２つの経路で伝達されるように、クラッチに連結され、
前記２つの経路の一方は前記クラッチを含むクラッチ経路であり、他方は前記クラッチを含まない機械的経路であり、
前記遊星ギアは、前記軸周りに配置された第一、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及び前記トルク部の一方に接続され、
前記第二の要素は、前記クラッチを通って伝達されるトルクのすべてが前記第二の要素を通るようにガ前記第二のクラッチ部に接続され、
前記第三の要素は、前記トルク部の他方に接続され、
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、
前記遊星ギアセットの前記要素は、前記入力部と前記出力部の間で伝達されるトルクのほとんどが前記機械的経路を通るように構成される、ことを特徴とするトルク継手。
【請求項２】
請求項１記載のトルク継手であって、
前記クラッチ部は、前記遊星セットが周りに配置された軸周りに回転し、
前記第二の遊星要素は、太陽ギアであり、
前記第一の遊星要素は、前記太陽ギアを囲むリングギアであり、
前記第四の遊星要素は、前記太陽ギアと前記リングギアの間に配置され、該太陽ギア及び該リングギアと係合する遊星ギアであり、
前記第三の遊星要素は、前記軸周りに回転するキャリアであり、
前記キャリアは、前記遊星ギアが周りを回転する軸を提供する、ことを特徴とするトルク継手。
【請求項３】
請求項１記載のトルク継手であって、
前記クラッチの前記電気コイルに流れる電流を変えて、前記クラッチ及び前記継手を通って伝達されるトルク量を制御する手段を更に有する、ことを特徴とするトルク継手。
【請求項４】
請求項１記載の組み合わせであって、
前記第一の要素は前記軸周りに回転する太陽素子であり、
前記第三の要素も前記軸周りに回転する太陽素子であり、
前記第四の要素は前記２つの太陽素子と係合した遊星素子であり、
前記第二の要素はキャリア素子であり、
前記第四の要素は前記キャリア素子周りに回転する、ことを特徴とする組み合わせ。
【請求項５】
請求項１記載のトルク継手と車両の組み合わせであって、
前記車両は、
動力装置と、
前記動力装置に直接接続された第一の車輪と、
請求項１記載のトルク継手を通じて前記動力装置に間接的に接続された第二の車輪とを有する、ことを特徴とする組み合わせ。
【請求項６】
請求項１記載のトルク継手と車両の組み合わせであって、
前記車両は、
動力装置と、
前記車両を横断するアクスルに略沿って揃えられた車輪と、
請求項１記載の個々の継手とを有し、
前記個々の継手は、トルクが前記揃えられた車輪の各々へその車輪用の前記個々のトルク継手を通って伝達されるように、前記揃えられた車輪の各々と前記動力装置の間を接続する、ことを特徴とする組み合わせ。
【請求項７】
請求項１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素子であり、
前記第一の要素は前記軸周りに配置されたリング素子であり、
前記第四の要素は前記太陽素子と前記リング素子の間に配置され、該太陽素子及び該リング素子と係合した遊星素子であり、
前記第三の要素は前記軸周りに回転するキャリア素子であり、
前記遊星素子は前記キャリア素子上で回転する、ことを特徴とする組み合わせ。
【請求項８】
請求項１記載の組み合わせであって、
前記第一の要素は前記軸周りに回転する太陽素子であり、
前記第三の要素も前記軸周りに回転する太陽素子であり、
前記第四の要素は前記２つの太陽素子と係合した遊星素子であり、
前記第二の要素はキャリア素子であり、
前記第四の要素は前記キャリア素子周りに回転する、ことを特徴とする組み合わせ。
【国際調査報告】
2005511996.tif 000012
2005511996.tif 000013