(57)【要約】【課題】構成要素を容易に小型化することのできるトルク分配装置を提案する。【解決手段】本発明に係るトルク分配装置は，少なくとも１本の出力軸に対して伝達される出力トルク比を可変とするものであり，コンピュータの制御下で複数の遊星歯車機構により一方の軸に対して他方の軸を増速又は減速させる。本発明は，特に自動車用として好適である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力部材と，２つの出力部材と，入力部材及び出力部材の間に配置され，トルクを入力部材から出力部材に分配可能な遊星差動モジュールとを有するトルク分配ユニットであって，該ユニットが歯車モジュールと制御モジュールとを更に具え，歯車モジュールが並行して配置された遊星歯車列を具えると共に共通の遊星キャリアを有し，歯車モジュールが遊星差動モジュールの遊星キャリアに作動接続され，制御モジュールが歯車モジュールの遊星キャリアの速度を増減させて遊星差動モジュールから出力部材の一方に対し，他方に対するよりも大きなトルクを伝達可能としたトルク分配ユニットにおいて，前記遊星差動モジュール，歯車モジュール及び制御モジュールが共通の回転軸線を有し，かつ，歯車モジュールを真中にして軸線方向に直列配置されていることを特徴とするトルク分配ユニット。
【請求項２】
請求項１記載のトルク分配ユニットであって，遊星差動モジュールが，入力部材に接続された内歯車と，出力部材の一方に接続された太陽歯車と，出力部材の他方に接続された遊星キャリアとを具え，該遊星キャリアが前記内歯車及び太陽歯車の間で直列作動する二重遊星歯車を有し，歯車モジュールが，並行して配置され，かつ，共通回転するように接続された太陽歯車を有する２つの遊星歯車列を具え，歯車モジュールにおける一方の内歯車が遊星差動モジュールの遊星キャリアに接続され，歯車モジュールにおける他方の内歯車が出力部材の一方に接続されていることを特徴とするトルク分配ユニット。
【請求項３】
請求項２記載のトルク分配ユニットであって，出力部材の一方が軸であり，該軸に対して歯車モジュールの太陽歯車が同軸であることを特徴とするトルク分配ユニット。
【請求項４】
請求項３記載のトルク分配ユニットであって，遊星差動モジュールの太陽歯車が，歯車モジュールの太陽歯車と同軸であることを特徴とするトルク分配ユニット。
【請求項５】
請求項３又は４記載のトルク分配ユニットであって，出力部材の他方が軸であり，出力部材が互いに同軸であることを特徴とするトルク分配ユニット。
【請求項６】
請求項５記載のトルク分配ユニットであって，出力部材が互いに逆向きに配置されていることを特徴とするトルク分配ユニット。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載のトルク分配ユニットであって，制御モジュールが接続分離可能な２つのブレーキを有し，遊星差動モジュールが，入力部材に接続された内歯車と，歯車モジュールにおけるキャリア，二重遊星歯車及び遊星キャリアに接続された太陽歯車とを具え，前記の各ブレーキが歯車モジュールの遊星キャリア及び制御モジュール列の遊星キャリアに接続され，前記ブレーキが直接モード及び間接モードで作動可能であり，直接モードでは一方のブレーキが歯車モジュールのキャリアを減速するよう接続され，間接モードでは他方のブレーキが前記遊星制御モジュール列を介して歯車モジュールのキャリアを増速するよう接続されることを特徴とするトルク分配ユニット。
【請求項８】
請求項７記載のトルク分配ユニットであって，前記遊星制御モジュール列の遊星キャリアが，歯車モジュールの遊星キャリアに対して半径方向外側に配置されていることを特徴とするトルク分配ユニット。
【請求項９】
請求項７又は８記載のトルク分配ユニットであって，前記ブレーキが相互に半径方向に配置されていることを特徴とするトルク分配ユニット。
【請求項１０】
請求項９記載のトルク分配ユニットであって，前記ブレーキが相互間に共通の接地要素を有することを特徴とするトルク分配ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はトルク分配装置に関し，特に，自動車の車輪間でトルクを分配するために適用されるトルク分配装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
トルク分配技術は，通常は，２本の駆動軸の一方に向けられる駆動トルクの比を増加させるために自動車に用いられる。自動車の車輪への左右の駆動トルクを変化させる装置は，欧州特許出願公開０５７５１２１号公報（特許文献１）に記載されている。この種の装置は，通常は，制御装置を有する遊星歯車列を具え，その制御装置により特定の歯車列要素の速度を増減させて一方の駆動軸に対し，他方の駆動軸よりも大きなトルクを伝達する。
【特許文献１】欧州特許出願公開０５７５１２１号公報
【０００３】
制御可能なトルク分配装置は自動車に使用されており，例えばヨーレート，ヨー加速度，コーナリング時における車両スリップ角の時間微分値等に関連する制御アルゴリズムに基づいて駆動トルクを配分することによりトラクション及びヨー安定性に影響を及ぼしている。
【０００４】
車両用途において，一つの重要な要件は，構成要素を実用上妥当な限度内で小型化することにより車両設計者に対して最大限の自由度を与えることである。さらに，長さ／幅比，重量，製造・及び組立の複雑性，回転部品の慣性，並びに冷却等にも考慮を払う必要がある。
【発明の開示】
【０００５】
本発明の第１の観点によれば，次の構成のトルク分配装置が提供される。すなわち，このトルク分配装置は，入力部材と，２つの出力部材と，これらの間に配置された遊星差動モジュールとを有し，該遊星差動モジュールが，前記入力部材に接続可能な内歯車と，前記出力部材の一方に接続可能な太陽歯車と，前記出力部材の他方に接続可能な遊星キャリアとを具え，該遊星キャリアが，前記内歯車及び太陽歯車の間で直列的に作動する二重遊星歯車を有し，
前記ユニットが歯車モジュール及び制御モジュールを具え，該歯車モジュールが，共通回転するように結合された太陽歯車を有し，かつ，互いに並行して配置された２個の遊星歯車列を具え，歯車モジュールにおける一方の内歯車が差動モジュールの遊星キャリアに接続され，歯車モジュールにおける他方の内歯車が前記出力部材の一方に接続可能とされ，
前記制御モジュールが，歯車モジュールにおけるキャリアの速度を変更することにより前記差動モジュールを，使用時に一方の出力部材に対して他方の出力部材より大きなトルクを分配するようにバイアス作動させるものである。
【０００６】
本明細書において，「制御」モジュールは，「アクチュエータ」モジュールへの言及を含むものである。
【０００７】
第１の観点の変形例によれば，歯車モジュールは共通回転するように結合された内歯車を有し，一方の太陽歯車が差動モジュールの遊星キャリアに接続され，他方の太陽歯車が前記出力部材の一方に接続可能とされた構成とすることができる。
【０００８】
好適には，制御モジュールにより歯車モジュールのキャリアの速度を増加及び減少可能とする。制御モジュールは，歯車モジュールのキャリアを減速させるように作動するブレーキを具えることができる。制御モジュールは，ブレーキに接続された太陽歯車と，歯車モジュールの遊星キャリアに接続された内歯車と，前記入力部材に接続可能な遊星キャリアとを有する遊星歯車列を具えることができる。このような配置において，単一のブレーキを使用して，歯車モジュールにおける遊星キャリアを増速させることが可能である。
【０００９】
好適には，前記出力部材の一方が軸であり，前記歯車モジュールの太陽歯車が出力軸と同軸である。前記作動モジュールの太陽歯車を，歯車モジュールの太陽歯車と同軸に配置することができる。
【００１０】
好適な実施形態において，前記出力部材の他方が軸であり，前記出力部材は同軸逆向きに配置されている。
【００１１】
制御モジュールは，好適には，前記入力部材及び出力部材の一方に対する駆動接続を有する遊星歯車列を含む。
【００１２】
好適な実施形態において，制御モジュールは，独立作動可能な２個のブレーキと，遊星制御モジュール列とを具え，該ブレーキが直接モード及び間接モードで作動可能であり，直接モードでは一方のブレーキが接続されて前記歯車モジュールのキャリアを減速させ，間接モードでは他方のブレーキが接続されて前記歯車モジュールのキャリアを前記遊星制御モジュールを介して増速させる。
【００１３】
第１実施形態において，制御モジュールは，前記入力部材に接続可能な内歯車と，前記歯車モジュールのキャリアに接続された太陽歯車と，二重遊星歯車と，遊星キャリアとを具え，前記ブレーキは，各々が歯車モジュールの遊星キャリア及び制御モジュール列の遊星キャリアに接続されている。
【００１４】
第２実施形態において，制御モジュールは，前記入力部材に接続可能な遊星キャリアと，前記ブレーキの一方及び歯車モジュールの遊星キャリアに接続された太陽歯車と，前記ブレーキの他方に接続された内歯車とを具える。
【００１５】
第３実施形態において，制御モジュールは，前記入力部材に接続可能な遊星キャリアと，前記ブレーキの一方に接続された太陽歯車と，前記ブレーキの他方及び歯車モジュールの遊星キャリアに接続された内歯車とを具える。
【００１６】
第４実施形態において，制御モジュールは，歯車モジュールの遊星キャリア及び前記ブレーキの一方に接続された内歯車と，前記ブレーキの他方に接続された太陽歯車と，前記出力部材の一方に接続可能な遊星キャリアとを具える。
【００１７】
第５実施形態において，制御モジュールは，歯車モジュールの遊星キャリア及び前記ブレーキの一方に接続された太陽歯車と，前記ブレーキの他方に接続された内歯車と，前記出力部材の一方に接続可能な遊星キャリアとを具える。
【００１８】
第６実施形態において，制御モジュールは，ブレーキ及び遊星制御モジュール列を具え，該遊星制御モジュール列が，前記入力部材に接続可能なキャリアと，前記はぐる間モジュールのキャリアに接続された内歯車と，前記ブレーキに接続された太陽歯車とを具え，前記ブレーキが直接モード及び間接モードで作動可能であり，直接モードでは該ブレーキが接続されて前記歯車モジュールのキャリアを減速させ，間接モードでは該ブレーキが接続されて前記歯車モジュールのキャリアを，前記遊星制御モジュール列を介して増速させる。
【００１９】
第７実施形態においては第２歯車モジュールが設けられており，該第２歯車モジュールは，太陽歯車が共通回転するように結合された２個の遊星歯車列が互いに並行して配置されており，第２歯車モジュールの一方の内歯車が前記入力部材に接続可能であり，第２歯車モジュールの他方の内歯車が前記出力部材の一方に接続可能であり，制御モジュールが，前記歯車モジュールの遊星キャリアの一方又は他方を直接的に減速させるように作動可能なブレーキを具える。
【００２０】
好適な実施形態において，ブレーキは独立作動可能な２個のディジタルクラッチを介して接続可能であり，一方のクラッチは前記遊星制御モジュール列のキャリアに対して作動的に入力側に配置され，他方のクラッチは前記遊星制御モジュール列の内歯車と前記歯車モジュールのキャリアとの間の接続におけるブレーキ側に配置されている。ユニットは更に２個のトルク制限クラッチを含むことができ，各トルク制限クラッチは対応するディジタルクラッチと直列接続されている。この好適な実施形態において，前記遊星制御モジュール列の遊星キャリアは，前記歯車モジュールの遊星キャリアの半径方向外側に配置することができる。
【００２１】
本発明によれば，変速機は作動モジュール，歯車モジュール及び制御モジュールが共通の回転軸線を有し，これらのモジュールは，歯車モジュールが最央部に位置するように軸線方向に直列配置する。好適には，モジュールは直近で隣接する遊星歯車を有する。
【００２２】
本発明の第１の観点は，太陽歯車が一体的に回転するように結合された歯車モジュールを有する変速機に関するものである。
【００２３】
本発明の第２の観点においては，内歯車が一体的に回転するように結合され，一方の太陽歯車が差動モジュールの遊星キャリアに接続され，他方の太陽歯車が前記出力部材の一方に接続可能とされている。制御モジュールは，上述した実施形態の何れにおいても，歯車モジュールの遊星キャリアに作用する。
【００２４】
本発明の第３の観点においては，歯車モジュールの遊星歯車が一体的に回転可能に結合され，一方の太陽歯車が差動モジュールの遊星キャリアに接続され，他方の太陽歯車が前記出力部材の一方に接続可能とされている。制御モジュールは，上述した実施形態の何れにおいても，歯車モジュールの遊星キャリアに作用する。
【００２５】
本発明の第４の観点においては，各々が太陽歯車，遊星歯車，遊星キャリア及び内歯車を具える３個の遊星歯車列を有する歯車モジュールを具えるトルク分配ユニットが提供される。太陽歯車群及び内歯車群の一方の構成要素が，共通回転するように結合されている。太陽歯車群及び内歯車群の他方の構成要素が，それぞれ第１入力部材，第２入力部材及び第１制御要素を構成する。遊星キャリアが結合されて，第２制御要素を構成する。第１及び第２制御要素は，速度制御装置を有する制御モジュールに接続可能とされている。第１入力部材及び第２入力部材は，差動歯車機構の出力に接続可能とされている。
【００２６】
本発明の第５の観点において，第４の観点に係る歯車モジュールが一体的に回転するように結合された遊星歯車を有し，太陽歯車がそれぞれ第１入力部材，第２入力部材及び第１制御要素を構成し，内歯車が省略された構成とすることができる。
【００２７】
好適には，互いに並行して配置された複数の遊星歯車列を，直近で隣接させて配置する。
【００２８】
制御モジュールは，第１及び第２のブレーキ，又は第１及び第２の制御要素に対して交互に接続可能な単一のブレーキ，又は増速及び減速機能を有する回転可能な装置，例えばモータ，好適には電気モータ，を具えることができる。好適な実施形態においては，モータが第１及び第２の制御要素間に作用して相対速度をオンデマンドで増加させ，又は減少させる。
【００２９】
ブレーキを第１及び第２の制御要素に対して同時に作用させて変速機をロックし，これによりパーキングブレーキ又はエマージェンシーブレーキを提供することができる。
【００３０】
遊星歯車装置は，好適には，前記歯車モジュールと共通の回転軸線を有する遊星差動装置である。遊星歯車装置は，好適には，前記回転軸線上で逆向きに配置された出力軸を有する。
【００３１】
前記ブレーキ又は各ブレーキは，好適には前記軸線の周りに配置され，前記軸線上で回転可能な少なくとも１つの部材を含む。２個のブレーキを前記軸線に沿って軸線方向に順次に配置することができ，また，前記軸線の周りで一方を他方の内部に配置することもできる。後者の場合，ブレーキは，両者間に共通の接地要素を有することができる。
【００３２】
ディジタルクラッチは，好適には前記ブレーキ又は各ブレーキに対して直列に配置する。ディジタルクラッチとは，２つの作動状態，すなわち係合状態及び釈放状態を有するクラッチを意味する。この種のクラッチは，単一のブレーキを制御要素の一方又は他方に対して交互に接続するために，又は忍院ブレーキに対する駆動力を遮断して内部ドラグ又はその磨耗を回避するために使用することができる。
【００３３】
本発明の第６の観点によれば，駆動車軸からのトルクを通常は駆動されない車軸に対してオンデマンドで伝達する変速機が提供され，この変速機は，駆動車軸に接続するための入力部材と，被動車軸にオンデマンド接続するための出力部材と，２個の遊星歯車列が並行して配置され，かつ，共通軸線を中心として回転可能な歯車モジュールとを具え，該歯車モジュールは，太陽歯車が一体的に回転するように結合され，各内歯車が前記入力部材及び出力部材に接続可能であり，共通の遊星キャリアがその速度を変更可能な制御モジュールに対して接続可能とされている。
【００３４】
好適な実施形態において，制御モジュールは遊星キャリアをオンデマンドで減速させることにより後車軸を過速度状態とするブレーキを含む。したがって，前輪駆動車両の後車軸は，オンデマンドのトルク入力を受けて過速度状態となる。この後輪駆動特性を，主として前輪駆動特性を有する車両に付与することができる。
【００３５】
本発明の第７の観点によれば，変速機は入力部材および出力部材を具え，出力部材に対する駆動トルクがトルク分配モジュールを経由して与えられ，該トルク分配モジュールが，並行して配置された２個の遊星歯車列を具え，各遊星歯車列の太陽歯車が一体的に回転するように結合され，一方の内歯車が入力部材に接続され，他方の内歯車が出力部材に接続され，遊星歯車列の遊星キャリアが共通であり，さらに，変速機は遊星キャリアのためのブレーキを含み，該ブレーキを締結することにより入力部材及び出力部材間の駆動接続を許容する。
【００３６】
このような構成の変速機は，任意の動力源からトルクユーザに対して，オンデマンドで可変トルクを分配することが可能である。
【００３７】
代替的な実施形態において，入力部材がそれぞれのトルク分配モジュールを介して２個の出力部材を駆動し，各トルク分配モジュールが，並行して配置された２個の遊星歯車列を具え，各歯車列の太陽歯車が一体的に回転するように結合され，各歯車列の一方の内歯車が入力部材に接続され，各歯車列の他方の内歯車が対応する出力部材に接続され，各歯車列の共通遊星キャリアが対応するブレーキに接続され，そのブレーキの締結により入力部材及び出力部材間の駆動接続を許容する。
【００３８】
このような構成の変速機は，車軸の対向する車輪に対して，通常の作動歯車装置を使用することなく，駆動トルクを供給することが可能である。
【００３９】
本発明の第８の観点によれば，２個の入力部材間で，典型的には車両の非駆動車軸側で，トルクを伝達するための変速機が提供され，この変速機は，歯車モジュール及び制御モジュールを具え，該歯車モジュールは，並行して配置された２個の遊星歯車列を具え，その内歯車が共通回転するように結合され，各遊星歯車列の一方の太陽歯車が対応する入力部材に接続され，遊星キャリアが結合され，制御モジュールは，前記結合された内歯車に接続された内歯車と，第１ブレーキに接続された太陽歯車と，第２ブレーキ及び歯車モジュールの遊星キャリアに接続された遊星キャリアとを有する遊星歯車列を具え，第１ブレーキを締結することにより駆動トルクを一方の入力部材から他方の入力部材に伝達し，第２ブレーキを締結することにより駆動トルクを前記他方の入力部材から前記一方の入力部材に伝達する構成とされている。
【００４０】
好適には入力部材が駆動軸であり，かつ，同軸である。遊星歯車列は，好適には苦同軸と同軸である。
【００４１】
第８の観点に係る第１の代替案において，歯車モジュールの内歯車が制御モジュールの遊星キャリアに接続され，歯車モジュールの遊星キャリアが制御モジュールの内歯車に接続され，ブレーキが制御モジュールの太陽歯車を介して，及び歯車モジュールの遊星キャリアに対して直接的に作用可能である。
【００４２】
第２の代替案において，歯車モジュールの内歯車がそれぞれ対応する入力部材に接続され，歯車モジュールの太陽歯車が一体的に回転するように接続され，制御モジュールの内歯車が歯車モジュールの遊星キャリア及び第１ブレーキに接続され，制御モジュールの太陽歯車が第２ブレーキに接続され，制御モジュールの遊星キャリアが歯車モジュールの共通太陽歯車に接続されている。
【００４３】
第３の代替案において，歯車モジュール及び制御モジュールの太陽歯車が一体的に回転するように接続され，内歯車がそれぞれ第１入力部材，第２入力部材及び第１ブレーキに接続され，歯車モジュール及び制御モジュールの遊星キャリアが第２ブレーキに接続されている。
【００４４】
第８の観点及びその代替案を，制御モジュールが遊星歯車列を含むものとして記述したが，この遊星歯車列を歯車モジュールの一部として統合し，制御モジュールがブレーキ及び所要の駆動接続のみを有する構成とすることも可能である。
【００４５】
本発明の第９の観点によれば，上述した観点に係る複数の変速機を縦列接続し，各変速機が入力部材と２個の出力部材とを有し，複数の出力部材が次段の変速機の入力部材となる構成とする。
【００４６】
このような配置は，トルク入力に応じて，個別的なトルク分配比で複数の出力を許容するものであり，例えば，全輪駆動車両，船舶や工作機械等の推進システム，並びに入力トルクを複数部分間においてオンデマンドで分配し，又はフルタイムユーザに分配する任意の装置に適している。
【００４７】
全ての実施形態において，制御モジュール（アクチュエータモジュール）の適用は，車両及び他のセンサからの信号に基づいて外部コンピュータにより決定される。これらのセンサは，例えば車両における操舵角，ヨーレート，車輪の制動及び車輪速度に関する情報や，例えば車両位置（ＧＰＳ）及び路面摩擦等の外部情報を検出するものである。したがって，使用時にコンピュータは，車両の車輪が相対的な増速や減速を必要とするか否かを判断し，トルク分配装置に制御信号を伝達することにより，予定されたアルゴリズムに基づいて車両を応答させ，アルゴリズムを影響因子に応じて連続的に変化させることもできる。使用条件に応じて必要とされる数種のアルゴリズムを準備しておくことも可能である。トルク入力値は，制御モジュールの調速装置におけるトルクセンサから得ることもでき，この場合には出力部材がフィードバック用のトルクセンサを有することができる。
【００４８】
制御モジュールには，各種のブレーキが適している。数枚のディスク状部材を回転軸線上で交互に配置した湿式多板ブレーキが，好適な解決策である。他の好適な配置は，磁気レオロジー流体型のブレーキを使用することであり，この場合には相対回転可能な部材間の作動流体を固くさせてこれら部材間に駆動力を発生させることが可能である。この種のブレーキは電源への接続を必要とし，したがって油圧的，空圧的又は機械的構成に内在する複雑化を回避するものである。
【００４９】
ブレーキアセンブリ又は他の変速装置を変速機の回転軸線周りに装着し，軸線方向に延在する少なくとも１つの接続部，例えば接続スリーブを介して変速機に作用させるのが便宜である。ブレーキアセンブリ又は他の変速装置は端末側に装着するのが好適である。その理由は，動力及び制御接続のために外周部及び一方の環状端面に対するアクセスが容易となるからである。
【００５０】
２個のブレーキを使用する場合，これらのブレーキは一方を他方に内蔵し，又は互いに並行して配置することができる。何れの場合にも，ブレーキ間に共通の接地要素を設けるのが好適である。１個のブレーキと２個のディジタルクラッチを使用する場合には，クラッチを内蔵配置又は並行配置することができ，また，ブレーキの円筒ハウジングに内蔵することも可能である。
【００５１】
本発明の第１０の観点によれば，磁気レオロジー流体型のブレーキが提供され，該ブレーキは，駆動要素及び接地要素を交互に配置した円筒形のマルチプレートパックを具え，駆動要素が半径方向内側から駆動可能であり，更に，磁界を発生させるための発生手段が半径方向外側に配置され，磁気レオロジー流体がプレート間に配置され，前記発生手段により励起されたときにプレート間に駆動力を生じさせるものである。
【００５２】
このような構成は，変速機の駆動軸線周りに位置決めするに適したコンパクトなブレーキを提供する。この種のブレーキのトルク容量は，要素の寸法を増加させ，又は要素を軸線方向に連続させて追加することにより，容易に高めることができる。
【００５３】
好適な実施形態において，前記要素は環状であってデュアルクラッチを有する円筒形状の内部スペースを限定し，このクラッチは前記ブレーキに接続された共通出力部材と，対応する駆動部材に交互に接続可能な２個の入力部材とを有する。
【００５４】
この配置は，ブレーキを変速機の２個の回転可能要素の一方に対してオンデマンドで接続し，かつ変調するコンパクトな装置を提供するものであり，本明細書で記述されるトルク分配変速機に特に適している。
【００５５】
クラッチは，隣接するラップスプリングクラッチで構成するのが好適であり，各々が共通出力部材をオンデマンドで駆動するために係合可能な接地要素を有している。好適な実施形態において，共通出力部材は対称的なラップスプリングクラッチの相互間に配置され，駆動要素は環状であり，同軸的に一側に配置される。
【００５６】
接地要素は，ラップスプリングの自由要素の回転を後述する態様で抑制させるべく，電磁的手段によって係合させるのが好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
以下，本発明を図示の実施形態について更に詳述する。
【００５８】
図１を参照すると，入力軸１１に設けたかさ歯車１２は，全体を一点鎖線１４で表した遊星差動歯車装置における内歯車１３を駆動する。遊星作動歯車装置１４は互いに対向する出力軸１５，１６を有し，その出力軸は車軸の駆動軸で構成することができる。図示のとおり，内歯車１３は二重遊星歯車１７を介して太陽歯車１８を駆動し，太陽歯車１８は一方の出力軸１６に接続されている。また，遊星キャリア１９は他方の出力軸１５に接続されている。
【００５９】
全体を破線２１で表したトルク分配ユニットは，出力軸１６の周りで並行して配置された３個の遊星歯車列を具える。
【００６０】
各遊星歯車列は内歯車，遊星歯車，遊星キャリア及び太陽歯車を具え，これら構成要素の相互接続関係は次のとおりである。
【００６１】
出力軸１６は内歯車３１を駆動し，遊星キャリア１９は内歯車４１を駆動する。太陽歯車３２，４２，５２は，破線６０で示すように，共通回転可能に接続されている。単一の遊星キャリア３３が設けられ，第１ブレーキ６１に接続されている。第３の内歯車５１は，第２ブレーキ６２に接続されている。
【００６２】
使用に当たり，ブレーキ６１，６２を交互に締結して一方の出力軸を他方の出力軸に対して増速させ，または減速させる。
【００６３】
図２は図１と同一の歯車機構を示すものであるが，本例では単一のブレーキ６３がディジタルクラッチ６４，６５を介してそれぞれ内歯車５１又は遊星キャリア３３に接続可能とされている。これらのディジタルクラッチは，例えば，所要に応じて電気的コイルを励起することにより作動させるラップスプリングクラッチで構成することができるが，それ以外の適当な装置を使用することも可能である。ブレーキ６１，６２，６３としては，任意形式のものを適宜に使用可能であり，例えば，作動媒体が磁気レオロジー流体である多板式ディスクブレーキを使用することができる。
【００６４】
図２に示すように，ブレーキ及びディジタルクラッチ要素はブレーキモジュール６６として構成することができ，このような構成は，製造や，差動モジュール１４及び遊星歯車モジュール６７に対する組付けに好適である。
【００６５】
図２に示す実施例の作動は，対応する要素５１，５３を接地するために該当するディジタルクラッチを締結する必要がある点を除き，図１の場合と同じである。
【００６６】
図３は本発明の他の実施例を示し，本例では遊星歯車モジュール１６７が，互いに共通回転するように接続された内歯車を具える。図１及び２の実施例と共通する特徴は同一の参照数字で表し，対応する部分は１００を追加した参照数字で表す。
【００６７】
図３の実施例は，前記同様に，差動モジュール１４とブレーキモジュール６６とを含んでいる。
【００６８】
歯車モジュール１６７は，図１及び２に示すものと類似しているが，内部接続が相違している。特に，３個の内歯車１３１，１４１，１５１がユニットとして接続され，ディジタルクラッチ６４，６５がそれぞれ共通遊星キャリア３３及び第３の太陽歯車１５２に接続されている。
【００６９】
一方の駆動軸１６が第２の太陽歯車１４２に接続され，他方の駆動軸１５が（差動遊星キャリア１９を介して）第１の太陽歯車１３２に接続されている。
【００７０】
その作動は前記同様である。すなわち，ブレーキ６３が一方又は他方のクラッチ６４，６５に接続されると，一方の出力軸が他方の出力軸に対して増速又は減速される。
【００７１】
図４は，四輪駆動車の中央に配置された作動歯車装置や，車軸のホイール間での作動に好適な配置を示す。ここでも共通の特徴は共通の参照数字で表し，図示の配置は太陽歯車が共通回転可能に接続されている点において図２の配置と密接に対応している。対応する部分は２００を追加した参照数字で表す。
【００７２】
入力軸２１１は，遊星歯車モジュール６７が接続された差動歯車モジュール２１４と，ブレーキ６３及びディジタルクラッチ６４，６５を具えるブレーキモジュール６６とを駆動する。
【００７３】
図示のとおり，歯車モジュールは図２におけるものと同一であり，外部及び内部接続において異なるところがない。一方の出力軸１６（例えば，後車軸）が，モジュール６６，６７を同軸的に貫通する。他方の出力（例えば，前車軸用）は，２箇所２１７ａ，２１７ｂの一方から取り出し可能である。その一方の位置２１７ａにおいて，出力歯車２２０は，入力軸２１１の周りで支承され，中央の内歯車４１から差動モジュール２１４のケーシング２２０を介して駆動される。入力軸２１１が差動内歯車に接続されているため，差動遊星キャリアを介しての出力は不可能とされている。歯車及び駆動軸間の適切な接続により，歯車２２０からのトルクが所望の箇所まで伝達される。
【００７４】
しかし，駆動出力が第１内歯車３１の外部であるため，駆動出力は，遊星歯車モジュール６７の外側に沿う好適な任意位置から取り出すことが可能である。代替的な出力取り出し位置２１７ｂを図示する。
【００７５】
本実施例の作動は，前記同様である。
【００７６】
図５に示す配置は図４に対応しているが，図３に示すような共通の内歯車配置を有している。共通部分は同一の参照数字で表し，対応する部分は３００を追加した参照数字で表す。
【００７７】
ブレーキモジュール６６及び歯車モジュール１６７は，図３に関して記述したとおりであり，同一の内部及び外部接続を有する。内歯車は，一体回転するように接続されている。
【００７８】
図示のとおり，差動モジュール３１４は太陽歯車が入力軸３１１に接続され，キャリアが歯車モジュール１６７の第１太陽歯車に接続されている。一方の出力軸１６は，差動内歯車から駆動される。他方の出力軸２１７ａは，図３におけると同様に差動遊星キャリアから駆動する必要があり，そのために，図４の実施例と同様に差動ケーシング２００及び出力歯車２２０を経て，更には駆動位置２１７ａから適当な歯車及び軸接続を経て駆動されるものである。
【００７９】
図示は省略するが，代替的な駆動位置，例えば図４に示す駆動位置２１７ｂについて同一の可能性があることは言うまでもない。
【００８０】
図６及び７は本発明に係る二つの代替的な実施例を示し，ここでは遊星歯車モジュールに内歯車が設けられていない。図６の配置は幾つかの点で図３の配置に類似しており，共通部分は同一の参照数字で表し，対応する部分は４００を追加した参照数字で表す。
【００８１】
図６において，差動モジュール１４及びブレーキモジュール６６は，それぞれ図３に示したものと同一である。遊星歯車モジュール４６７は若干簡略化されており，内歯車が設けられていない３個の遊星歯車列を並行して配置した構成とされている。これら３個の遊星歯車列は，一方のディジタルクラッチ６５に接続された共通の遊星キャリア３３を有し，他方のディジタルクラッチ６４は第３の太陽歯車４５２に接続されている。
【００８２】
図６の配置は，遊星歯車が共通回転するよう接続されている点で，図３の配置とは相違している。歯車モジュールに対する入力は，図３の場合と同様に，出力軸１６から中央の太陽歯車４４２に，そして出力軸１５からは内側の太陽歯車４３２に与えられる。
【００８３】
本例においても，一方又は他方のディジタルクラッチ６４，６５を介してブレーキを締結することにより，出力軸１５，１６の増速又は減速を行う。
【００８４】
図７の実施例は，図５の車両中央位置に適用した図６の実施例に対応するものである。共通部分は同一の参照数字で表し，対応する部分は５００を追加した参照数字で表す。図６の実施例におけると同様，歯車モジュール５６７には内歯車が設けられていないが，遊星歯車は共通回転するように接続されている。ブレーキモジュール６６及び差動モジュール３１４は，ぞれぞれ図５に示したものと同一である。
【００８５】
図７の実施例の作動は，中央位置である点を除き，図６の場合と同一である。前述したように，出力位置２１７ａを適用することも可能である。
【００８６】
図８に示す変速機は，図１に示した配置の現実的な実施例である。同一の部分は，同一の参照数字で表されている。
【００８７】
図８に示す変速機ケーシング１０内には入力軸１１と２本の出力軸１５，１６が支承されており，各軸には被動フランジ７１が，例えばスプライン等により一体回転可能に固定されている。入力かさ歯車１２が出力かさ歯車７２を駆動し，出力かさ歯車７２は遊星差動歯車装置１４の内歯車１３に対して一体回転可能に結合されている。
【００８８】
一方のディジタルクラッチがブレーキを歯車モジュール６７における共通の遊星キャリア３３に結合し，他方のディジタルクラッチがブレーキを隣接する遊星歯車列の内歯車に結合する。入力側において，中央の内歯車４１は出力軸１５により駆動され，差動歯車装置１４に隣接する内歯車３１は出力軸１６により駆動される。
【００８９】
所要に応じて適当な軸受（ころ軸受，玉軸受，滑り軸受）が設けられ，隣接する要素間の結合は典型的にはスプライン結合とする。図示のとおり，ケーシング１０は３つの構成部品１０ａ，１０ｂ，１０ｃで構成されており，したがってモジュール１４，６７，６６を個別的に組み込み，又は検査することが可能である。
【００９０】
図８に示すとおり，本発明に係るトルク分配ユニットはコンパクトに構成することができ，車軸における一方又は他方の駆動軸の周りに容易に配置することが可能である。このユニットは自己完結型であり，適当な動力供給のためにブレーキモジュール６６に対して外部から容易にアクセス可能である。このモジュールは，個別的なブレーキの流体的，電気的，空圧的又は機械的な作動を組み合わせたものであり，変速機の外部にブレーキモジュールを配置することにより，適当な制御機構を容易に接続可能とする。
【００９１】
図９は，図２〜図８に示した変速機に好適に適用可能なブレーキを示す線図的な半裁断面図である。一点鎖線８０で表した中心線は，実際には出力軸１６の中心線である。
【００９２】
変速機ケーシング１０は４つの内向きリブ８１を有し，これらのリブ間で３枚のディスクが組立体８２として玉軸受８３上を回動する。ディスク及びリブの間のスペースに磁気レオロジー流体８４が収められ，電磁コイル８５がディスクの外周を包囲している。使用に当たり，コイル８５を励磁すると流体８４が固くなり，リブがディスク組立体８２に対してブレーキとして作用する。
【００９３】
ディスク組立体８２は内向きの環状部８６を有し，この環状部は２個のディジタルクラッチ６４，６５の一方を介して変速機歯車モジュールの制御素子に接続可能とされている。例えば，図８に示すように，クラッチ６４の入力部材８７は第３の内歯車５１に接続され，クラッチ６５の入力部材８８は遊星キャリア３３に接続されている。
【００９４】
各ディジタルクラッチは，所要に応じて適当な電磁コイルにより締結されて入力部材８７，８８の一方又は他方を環状部８６に接続するラップスプリングクラッチで構成されている。このようなクラッチ６４，６５の利点は，非締結状態においてディスク組立体８２がケーシングに関して相対的に固定され，したがって規制的な抗力を最小化すると共に，磁気レオロジー流体の不要なせん断を回避できることである。
【００９５】
ラップスプリングクラッチの作動を図１０及び１１に線図的に示す。
【００９６】
釈放状態（図１０）において，駆動軸９０は回転軸線９２の周方向に突出するコイルスプリング９１を有する。回転軸線９２周りに回動可能な被動軸９３がスプリング９１内に突出するが，両者は半径方向には離間している。
【００９７】
スプリング９１はその遊端において軸線方向に突出する突部９４を有し，この突部９４は被動軸９３の周りで回動可能なカラー９５の開口内に係合し，同カラーに対して軸線方向に可動とされている。
【００９８】
突部９４の末端側には相対的に静止した電磁石９６が配置され，カラー９５と電磁石９６との間にはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等よりなる低摩擦リング９７が任意的に配置される。
【００９９】
図１０に示すように，駆動軸９０は被動軸９３に対して矢印９８で示すとおり自由に回動可能であり，トルクは伝達されない。
【０１００】
図１１は，電磁石が励磁されてカラー９５を吸引する閉鎖状態を示す。その結果，スプリング９１が締め付けられ，矢印９９で示すように駆動力が伝達される。
【０１０１】
図１０及び１１に示す空隙は本発明の動作原理を明示する目的で誇張されており，実際にはコイルスプリングは半径方向の空隙が小さく，ほぼ瞬時に被動軸と係合するものである。
【０１０２】
図９のレイアウトは，２つのディジタルクラッチを同一径として互いに並行して配置した構成を示すものである。その代わりに，図２〜７に示すように，クラッチを異なる直径とし，典型的には一方を他方に内蔵させる構成とすることも可能である。言うまでもなく，図９のブレーキ内におけるディスクの枚数は所望の負荷に適合するよう選択することができ，これは磁気レオロジー流体の体積，所要の空隙及びコイルの最大磁界強度についても同様である。これら全てのパラメータは，適切な計算や実験により，経験的に設定することが可能である。
【０１０３】
図１２は本発明の他の実施例を示し，この実施例は，一対の車輪が常時駆動され，他の対の車輪が必要時にのみ駆動される車両に好適である。
【０１０４】
前輪駆動車両は，差動装置５０１，互いに対抗する半軸５０２，５０３及びクラウンホイール／ピニオンを入力側に具える後車軸５００を有している。
【０１０５】
２列型の遊星変速機５０５は，後車軸５００に接続された出力部材５０６と，前車軸／エンジンに接続された入力部材５０７と，所要に応じてブレーキ５０９に接続可能な共通キャリア５０８とを有する。ブレーキ５０９は，典型的には図９に示す磁気レオロジー流体型のものであり，したがってディジタルクラッチ５１０が入力側に配置されてブレーキ不要時におけるドラグを最小化する。
【０１０６】
変速機５０５は，共通の太陽歯車５１１と，共通キャリア５０８の周りで自由回転可能な遊星歯車と，それぞれ入力部材５０７及び出力部材５０６に接続された内歯車５１２，５１３とを具える。出力部材５０６は，図示のとおり変速機を同軸的に貫通する。
【０１０７】
使用に当たり，ブレーキ５０９の釈放状態では変速機がトルク伝達を行えず，したがって後輪は駆動されない。すなわち，半軸及び変速機の要素がフリーホイール状態となり，車両は前輪のみにより駆動される。
【０１０８】
しかし，ブレーキ５０９が係合するとキャリアが減速又は停止し，これに伴って後車軸を増速する。すなわち，過速度状態を採択して車両に所要に応じて後輪駆動特性を与え，必要であればオーバーステア特性を促進することが可能である。ブレーキを変調することにより，出力トルクをオンデマンドで変更することができる（これは，本明細書に記載した他の実施例においても同様である。）
【０１０９】
ブレーキ５０９の入力側でディジタルクラッチ５１０の上流側にはトルク制限クラッチ５０４が含まれており，このトルク制限クラッチは，ディジタルクラッチが非常に急激な係合特性を有する場合に，変速機における急激な衝撃を回避するものである。トルク制限クラッチは，例えば，その瞬時負荷能力を制限するベルビルワッシャで構成することができる。
【０１１０】
本実施例は，前車軸又は後車軸に対するオンデマンド駆動装置として，常時２輪駆動車において４輪駆動状態を得るため，又は単なるオンデマンド型のパワーテークオフ装置として好適である。
【０１１１】
図１３は本発明の他の実施例を，中心線６００に関する半裁断面で示すものである。
【０１１２】
本実施例は，差動モジュール６０１と，歯車モジュール６０２と，アクチュエータ（制御）モジュール６０３とを具える。入力部材６０４がトルク源（内燃機関等）に接続され，変速機は互いに対向する出力軸６０５，６０６を有する。
【０１１３】
差動モジュール６０１は，内歯車６０７と，太陽歯車６０８と，遊星キャリア６０９と，２重遊星歯車６１０，６１１とを有する遊星歯車列を具える。
【０１１４】
歯車モジュール６０２は，共通の太陽歯車６１８及び遊星キャリア６１９と，それぞれの遊星歯車６１２，６１３及び内歯車６１４，６１５とを有する２つの遊星歯車装置を並行に配置した構成とされている。
【０１１５】
アクチュエータモジュールは，２個のディジタルクラッチ６２１，６２２と，ブレーキ６２３とを含み，いずれも前述した形式のものである。各ディジタルクラッチ６２１，６２２は，図１２に関連して説明した形式のトルク制限クラッチに直列接続しており，トルク及び速度センサ６２６がブレーキ６２３の入力側に配置されている。
【０１１６】
遊星歯車装置が各ディジタルクラッチに関連するトルク伝達経路の間にも配置されており，これは通常の内歯車６２７と，太陽歯車６２８と，遊星歯車６２９と，遊星キャリア６２９とを具えている。
【０１１７】
使用に当たってはトルクを前車軸及び後車軸に分配することができ，本発明の装置はそのトルク比を変更することが可能である。すなわち，例えば前後のトルク分配比を，良好な加速性能を得るために４０：６０とすることができ，安定したコーナリング性能を得るために６０：４０とすることも可能である。
【０１１８】
図１３の変速機の接続関係は次のとおりである。入力部材６０４が差動内歯車６０７を駆動して一方のディジタルクラッチ６２１に入力を与える。第１出力部材６０５が差動遊星キャリア６０９を介して歯車モジュールの一方の内歯車６１５に接続されている。他方の内歯車６１４は出力軸６０６に接続され，この出力軸は差動太陽歯車６０８にも接続されている。歯車モジュールの遊星キャリア６１９は第２のディジタルクラッチ６２２への入力を与え，内歯車６２７にも接続されている。最後に，ディジタルクラッチ６２１の出力部材は，遊星キャリア６３０，遊星歯車６２９及び太陽歯車６２８を介してブレーキ６２３に接続されている。
【０１１９】
作動に当たり，入力部材６０４からの駆動トルクは，出力軸６０５，６０６に対して差動モジュール６０１により，これらの軸の回転に対する抵抗に比例して直接的に分配され，その抵抗は車両の場合には路面抵抗である。
【０１２０】
ディジタルクラッチ６２２が係合され，ブレーキ６２３により抵抗が及ぼされると，キャリア６１９が出力軸６０６に対して減速され，その結果として共通太陽歯車６１８の周りを回動する。歯車モジュール６０２における遊星歯車の不等比により速度分配が行われ，この速度分配が内歯車６１５からの接続に基づいて差動キャリアに作用する。その結果，遊星歯車がトルクを出力軸６０６から出力軸６０５に分配する。
【０１２１】
ディジタルクラッチ６２２が釈放され，ディジタルクラッチ６２１が係合する場合には，ブレーキ６２３がアクチュエータモジュール６０３の遊星歯車を介して抗力を及ぼし，その結果としてキャリア６１９の速度を増加させ，トルクを出力軸６０５から出力軸６０６に分配する。
【０１２２】
言うまでもなく，ブレーキ６２３は外部コンピュータの制御下にあり，オンデマンドでロックし又は変調することによりキャリア６１９に適切な速度変化を与え，又はトルクを一方の出力軸から他方の出力軸に徐々に分配することができる。
【０１２３】
駐車用のロック状態を達成するためにはディジタルクラッチ６２１，６２２の両者を係合し，かつ，ブレーキ６２３をロックする。
【０１２４】
次表は，図１３の変速機により得られる状態を例示的に列挙するものである。
【０１２５】
【表１】
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【０１２６】
図１４は，図１３に対応する変速機の代替的な実施例を示し，共通の部分は同一の参照数字で表す。すなわち，差動モジュール６０１及び歯車モジュール６０２は，いずれも図１３の実施例におけるものと同一であり，同一の接続関係を有している。
【０１２７】
アクチュエータモジュール６４０は，ディジタルクラッチ６２１，６２２と，トルク制限クラッチ６２４，６２５と，ブレーキ６２３とを具える。
【０１２８】
歯車モジュール６５０は，歯車モジュール６０２と実質的に同一である。すなわち，歯車モジュール６５０の場合，一方の内歯車６５４に対する入力は，出力軸６０６から与えられる。他方のうち歯車６５５に対する入力は，入力軸６０４から与えられる。第２の内歯車における太陽歯車６５８は一体的に回転するよう固定されており，キャリア６５９はディジタルクラッチ６２１に対する入力を与える。
【０１２９】
前記同様に，一方又は他方のディジタルクラッチを係合すると，ブレーキ６２３の変調に基づいて得られる制動トルクに応じて，出力軸６０５，６０６に対するトルク分配比が変化する。
【０１３０】
当業者であれば理解できるように，図１４の配置は，アクチュエータモジュール６４０に対する動力供給を，第２歯車モジュール６５０への入力部と交差して行う必要があり，例えば電気的な動力供給のためには適切なスリップリング等を必要とする点で若干不利である。
【０１３１】
図１５〜２１は，本発明の各種実施例を示す線図的な半裁断面図である。共通の部分は同一の参照数字で表す。
【０１３２】
図１５に示す変速機は，回転軸線７００と，差動歯車モジュール７１０と，トルク分配歯車モジュール７２０と，アクチュエータ（制御）モジュール７３０とを有する。
【０１３３】
差動歯車モジュール７１０は，入力部材７１１と，２つの出力部材７１２，７１３とを具える。モジュール７１０は，内歯車７１０と，二重遊星歯車７１５，７１６と，太陽歯車７１７と，遊星キャリア７１８とを具える。図示のとおり，入力部材７１１は内歯車を駆動し，出力部材７２１，７１３は太陽歯車７１７及び遊星キャリア７１８により駆動される。
【０１３４】
トルク分配歯車モジュール７２０は，並行して配置され，それぞれ太陽歯車７２７，７２９が共通回転するよう結合された２つの遊星歯車列と，共通の遊星キャリア７２３とを具える。さらに，図示のとおり，遊星歯車７２６，７２８と，各々が差動遊星キャリア７１８及び出力軸７１３に接続された内歯車７２４，７２５とが含まれている。制御モジュール７３０は遊星キャリア７２３に作用してその減速又は増速を生じさせ，前述したように差動歯車モジュール７１０からのトルク分配比を変更する。
【０１３５】
図１６の実施例は図１５に類似しているが，内歯車７２４，７２５が共通回転するよう結合されている。したがって，接続関係は，トルク分配歯車モジュールの太陽歯車７２９，７２７の各々が差動遊星キャリア７１８及び出力軸７１３に接続されている点で相違している。本例においても，アクチュエータモジュール７３０が遊星キャリア７２３の速度を変更するよう作動する。
【０１３６】
図１７においては，トルク分配歯車モジュール７２０の遊星歯車７２６，７２８が結合され，内歯車７２４，７２５は設けられていない。接続関係は，図１６におけると同様である。
【０１３７】
図１８においては，遊星歯車７２６，７２８が結合され，太陽歯車７２７，７２９は設けられていない。接続関係は，図１５におけると同様である。
【０１３８】
図１５〜１８の実施例は，利用できる設置スペースや，意図する用途において想定される速度及びトルクに応じて，個別的に適当であり得る各種の歯車配列を示すものである。
【０１３９】
図１９〜２１は，太陽歯車を共通とした分配モジュール７２０に適用されるアクチュエータモジュール７３０の各種実施例を示すものである。これらのアクチュエータモジュールが，内歯車を共通とした変形例（図１６）や，遊星歯車を共通とした変形例（図１７，１８）にも適用し得ることは，言うまでもない。
【０１４０】
図１９は，図１５に対応しており，適当なアクチュエータモジュール７３０を例示するものである。遊星キャリア７２３は，交互に作動可能な２つのブレーキ７３１，７３２の一方を介して接地可能，すなわち，典型的には変速機ケーシングに対して固定可能である。一方のブレーキ７３１は遊星キャリア７２３に対して直接的に作用し，他方のブレーキ７３２は遊星アクチュエータ列７４０を介して作用する。この遊星アクチュエータ列７４０は，入力部材７１１に接続された遊星キャリア７４１と，遊星キャリア７２３に接続された内歯車７４２と，第２ブレーキ７３２に接続された太陽歯車７４３とを具える。遊星アクチュエータ列７４０の効果は，ブレーキ７３２の締結時に遊星キャリア７２３を増速させることである。
【０１４１】
図２０は，図１８のモジュール７１０，７２０のブレーキ７３１，７３２に対する異なる接続態様を示すものである。特に，ブレーキ７３２が内歯車７４２に接続され，キャリア７４１が入力部材７１１に接続されている。本例においても，遊星アクチュエータ列７４０がブレーキ７３２の締結時に遊星キャリア７２３を増速させる効果を奏するものである。
【０１４２】
図２１は，二重遊星歯車装置を介してモジュール７１０，７２０をブレーキ７３２に接続する態様を示すものである。この場合，内歯車７４２は入力部材７１１に接続され，遊星キャリア７４１はブレーキ７３２に接続されている。
【０１４３】
図２１の配置は，遊星アクチュエータ列７４０に追加的な遊星歯車を設けると共に，より複雑な遊星キャリア７４１を使用することにより，作動の対称性を高めたものである。二重遊星を使用することにより，ブレーキ７３２はキャリア７２３に対してブレーキ７３１と実質的に同一の速度比をもって作用する。
【０１４４】
図２２〜２７は，図２０の線図的な表示を具体化した実施例に相当するものである。対応する部分は同一の参照数字で表されている。
【０１４５】
図２２の端面図は変速機が略円筒形であることを示し，図２３の縦断面図は回転軸線７００上で互いに半径方向内外に配置された同軸ブレーキ７３１，７３２を使用して構成部品をコンパクトなユニットに効率的にまとめることが可能であることを示す。
【０１４６】
図２３は，変速機の構成部品の回転軸線を適切に配置してコンパクトな装置を実現できることを示す。歯車モジュールの遊星歯車７２７，７２９は，代表的な胸壁部により結合されている。差動モジュール７１０，歯車モジュール７２０及びアクチュエータモジュール７３０における遊星キャリアの中心軸線は，順次に減少する半径位置に配置されている。差動モジュール７１０に隣接する内歯車７２４は，アクチュエータモジュール７３０に隣接する内歯車７２５よりも半径が大きく，これにより環状のスペーサ素子を形成している。
【０１４７】
ブレーキ７３１，７３２は互いに半径方向内外に配置され，図示のとおり，共通の中間設置要素を有する。この装置の全ての構成要素は略円筒形のケーシングに納められ，各モジュール７１０，７２０，７３０，７４０は，装置全体の組立に先立って個別的に組み立て，かつ検査することが可能である。
【０１４８】
図２４は，差動モジュール７１０における横断面図であり，内歯車７１４と太陽歯車７１７との間における二重遊星歯車７１５，７１６を示すものである。出力軸７１２は太陽歯車７１７とスプライン結合しており，入力軸７１１は内歯車７１４に接続している。二重遊星キャリア７１８は，制御モジュール７３０に隣接する歯車モジュール７２０の内歯車７２５に接続している。
【０１４９】
図２５は，歯車モジュール７２０の第１遊星歯車機構における横断面図であり，内歯車７２４，太陽歯車７２９及び遊星歯車７２６を示すものである。遊星キャリア７２３は，第２遊星歯車機構と共通である。
【０１５０】
図２６は図２５に対応して歯車モジュールの第２遊星歯車機構における横断面図であり，この遊星歯車機構は内歯車７２５，太陽歯車７２７，遊星歯車７２８及び共通遊星キャリア７２３を具えている。
【０１５１】
図２７は制御モジュール７３０の遊星歯車列７４０における横断面図であり，この遊星歯車列は内歯車７４２，太陽歯車７４３，遊星歯車７４４及び遊星キャリア７４１を具えている。
【０１５２】
接続関係は，図２０の線図に示すとおりである。
【０１５３】
図２８は，アクチュエータモジュールに対する入力を，入力部材７１１からではなく，出力軸の一方７１３から行う本発明の更に他の実施例を示す。すなわち，アクチュエータモジュールの遊星歯車機構は，遊星キャリア７２３に接続された内歯車７４２と，出力軸７１３に接続された遊星キャリア７４１とをゆする。ブレーキ７３１が太陽歯車７４３に接続され，ブレーキ７３２が内歯車７４２に作用する。
【０１５４】
図２９は，図２８の配置における代替的な接続態様を示すものである。本例では，ブレーキ７３２が遊星キャリア７２３に接続されている。ブレーキ７３１は，内歯車７４２がブレーキ７３１に接続された差動歯車機構を介して作用し，遊星キャリア７４１は出力軸７１３により駆動され，態様歯車７４３は遊星キャリア７２３にも接続されている。
【０１５５】
図２９は，図２８の配置における他の代替的な接続態様を示すものである。本例では，差動遊星キャリア７１８が歯車モジュール７２０の第１太陽歯車を駆動する。第２太陽歯車は，出力部材７１３に接続されている。歯車モジュール７２０の内歯車は，制御モジュール７３０における遊星歯車列の内歯車７４２に駆動接続されている。制御モジュール７３０の遊星キャリア７４１は，歯車モジュール７２０の遊星キャリア及びブレーキ７３２に接続されている。制御モジュールの太陽歯車７４３は，図示のとおり，他方のブレーキ７３１に接続されている。
【０１５６】
図２８〜３０の実施例は，意図する用途の環境下で利用可能なパッケージに応じて使用し得る代替案である。
【０１５７】
図３１〜３４は，２本の出力軸８０１，８０２の間でトルクを変更可能な非駆動型の実施例を示す線図的な半裁断面図である。出力軸８０１，８０２はトルク分配歯車モジュール８１０を介して接続されており，アクチュエータモジュール８２０の制御下におかれる。出力軸は，共通の回転軸線８００を有する。
【０１５８】
歯車モジュール８１０は，互いに結合された内歯車８１１，８１２と，各出力軸８０１，８０２に接続された太陽歯車８１３，８１４とを有する２つの遊星歯車列を具える。共通の遊星キャリア８１５に対して２個のブレーキ８２７，８２８の一方を，アクチュエータモジュール８２０の遊星歯車列８２１を介して作用させることが可能である。
【０１５９】
図示のとおり，遊星歯車列８２１の内歯車８２２は共通の内歯車８１１，８１２に接続され，太陽歯車８２３は一方のブレーキ８２７に接続されている。他方のブレーキ８２８は遊星キャリア８２４に接続され，この遊星キャリアは共通の遊星キャリア８１５に接続されている。
【０１６０】
作動に当たり，トルクは，各出力軸の出力端における摩擦，例えば道路車両においては各タイヤと路面との間の摩擦により発生可能である。ブレーキ８２７，８２８の一方又は他方を締結することにより，出力軸間のトルク比を変更することが可能である。すなわち，ブレーキ８２７を締結するとキャリア８１５が増速され，一方の出力軸から他方の出力軸にトルクを分配する。また，ブレーキ８２８を締結するとキャリア８１５が減速され，逆向きのトルク分配が行われる。
【０１６１】
図３２は図３１に対応するものであり，アクチュエータモジュール８２０における作動歯車機構の代替的な配置を示すものである。同一の部分は，同一の参照数字で表されている。接続関係は，共通の内歯車８１１，８１２が遊星キャリア８２４を駆動し，共通の遊星キャリア８１５が内歯車８２２を駆動するように変更されている。作動は図３１について説明したと同様であり，ブレーキ８２８が遊星キャリア８１５を減速させ，ブレーキ８２７が遊星キャリア８１５を増速させるものである。
【０１６２】
図３３に示す第３実施例は，歯車モジュール８１０の遊星歯車８１７，８１８が互いに結合され，出力軸８０１，８０２がそれぞれ内歯車８１１，８１２に接続され，太陽歯車８１３，８１４が共通回転するように接続されている。したがって，アクチュエータモジュール８２０に対する入力は，遊星キャリア８１５及び共通の太陽歯車８１３，８１４を介して与えられるものである。
【０１６３】
アクチュエータモジュールにおいて，遊星歯車機構は，内歯車８２２が遊星キャリア８１５から駆動され，遊星キャリア８１４が共通の太陽歯車８１３，８１４から駆動される。ブレーキ８２８，８２７は，それぞれ遊星キャリア８１５及び太陽歯車８２３に接続されている。作動は前記同様であり，ブレーキ８２８が減速機能を発揮すると共にブレーキ８２７が増速機能を発揮するものである。
【０１６４】
図３４に示す他の実施例でも，出力軸８０１，８０２が，それぞれ内歯車８１１，８１２を駆動する。図示目的のため，歯車モジュール８１０における遊星歯車列は，図２３〜２５の実施例におけるアクチュエータモジュールの一部として示されており，それ故に３つの歯車列が軸線方向に整列している。
【０１６５】
これらの歯車列においては，共通の遊星キャリア８１５，８２４がブレーキ８２８に接続されている。太陽歯車８１４，８２３が互いに一体回転するように結合され，第３の内歯車がブレーキ８２７に接続されている。作動は，前記同様である。
【０１６６】
図３５の配置は，回転軸線に関する半裁断面で示すように，入力部材９０１と２つの出力部材９０２，９０３とを有する。
【０１６７】
差動モジュール９１０は，二重遊星９１１，９１２と，入力部材９０１により駆動される内歯車９１３と，一方に出力部材９０３により駆動される太陽歯車９１４と，他方の出力部材９０２により駆動される遊星キャリア９１５とを有する。
【０１６８】
トルク分配モジュール９２０は，共通の太陽歯車９２１，９２２と，差動遊星キャリア９１５から駆動される一方の内歯車９１５と，同軸の出力軸９０３から駆動される他方の内歯車９２４とを有する２つの遊星歯車機構が直列に配置されている。共通のキャリア９２５を差動モジュール９３０に対する単一の入力部とし，差動モジュール９３０は本例では単一のブレーキ９３１を有する。
【０１６９】
図３５の実施例は，遊星キャリア９２５による減速が可能であり（前述した配置の一つ，又は後述する図３６の配置を使用すれば増速も可能である。），四輪駆動車の中央差動装置として，前車軸及び後車軸の間でトルク分配比を通常の固定値から変化させるために使用することが可能である。その変化方向は図示例では一方向的であり，その理由は，ブレーキ９３１が遊星キャリア９２５を減速させるためにのみ作用可能だからである。
【０１７０】
図３６に示す実施例も，図３５の場合と同様に，トルク比を一方向的に変化させるものである。しかし，本例では，遊星歯車列９４０をアクチュエータモジュール９３０内に設け，内歯車９４１を介して遊星キャリア９２５に作用させる。遊星歯車列９４０の遊星キャリア９４２に対する入力は入力部材９１０から与えられ，太陽歯車９４３はブレーキ９３１に接続されている。
【０１７１】
図３７は，例えば被動前車軸から，常時は駆動されない後車軸又は動力取出装置（ＰＴＯ）に対してトルク分配を行う釈放可能な駆動装置を示す線図的な半裁断面図である。
【０１７２】
入力軸９５０及び出力軸９５１は，２つの遊星歯車列が直列配置された歯車モジュール９５３を介して，オンデマンドで接続可能である。太陽歯車９５４，９５５が一体回転可能に接続され，内歯車９５６，９５７がそれぞれ対応する入力軸９５０及び出力軸９５１に接続されている。共通の遊星キャリア９５８が単一のブレーキ９５９を駆動する。作動に当たっては，ブレーキ９５９がトルクを後車軸９５２に作用させて後車軸を過速度状態とすることにより，常時は前輪駆動の車両に後輪駆動特性を与えるものである。
【０１７３】
図３８は，差動歯車機構が含まれず，ブレーキ作用に基づいて駆動力伝達を行う変速機の半裁断面図である。
【０１７４】
図３８の変速機は回転軸線９００に関して対称的であり，入力歯車９６１と，２本の出力軸９６２，９６３と，これらの間に鏡像的に配置された歯車モジュール９６４，９６５とを具える。この種の配置においては，前述した実施例における歯車モジュールの共通的特徴を盛り込むことも可能である。
【０１７５】
各歯車モジュール９６４，９６５は，太陽歯車９６６を共通回転可能に接続した状態で並行配置された２つの遊星歯車列を具える。各内歯車９６７，９６８が，それぞれ入力歯車９６１及び対応する出力軸９６２，９６３に接続している。各モジュールは，対応するブレーキ９７０に接続された共通の遊星キャリア９６９も有している。
【０１７６】
図３９は，本発明の実施例を組み合わせて複合的出力を取り出す態様を示すものである。すなわち，複数の変速機モジュール９８０を，１個のモジュールの出力が次のモジュールの入力となるように縦列接続したものである。例えば，３個のモジュールを接続することにより，１個の入力部９８１から４個の出力部に動力を伝達し，５個のモジュールを接続することにより８個の出力部に動力を伝達し，等々である。このようなシステムは，例えば多数のプロペラやスラスタを単一の動力源から駆動する必要のある船舶用変速機として有用であり得る。
【０１７７】
本明細書において，ディジタルクラッチは，制御モジュール又はアクチュエータモジュールに２個の調速装置が設けられている実施例の場合には任意的な構成要素である。これらの実施例において設けられたディジタルクラッチは，動力を絶対的に遮断し，エネルギ損失や調速装置自体の劣化を防止するものである。すなわち，典型的には，ブレーキにおけるドラグ磨耗やアイドル磨耗を回避するものである。用語「ディジタルクラッチ」とは，駆動力をオンデマンドで伝達し又は遮断するに適した任意の装置を含むものであるが，上述した実施例との関連では熱容量をほとんど持たないクラッチを示すものとして特に用いられている。この種のクラッチは物理的にコンパクトである。いずれの場合にも，ディジタルクラッチは，円滑な係合を保障する何らかの衝撃緩和手段を含むものとすることができる。
【０１７８】
単一の調速装置を設けた実施例（例えば，図２を参照。）の場合には，ディジタルクラッチ又はその均等物は必須の構成要素である。その理由は，駆動力伝達の遮断に加え，トルク分配が指令されたときにクラッチがトルク伝達経路の一部を構成するからである。
【０１７９】
本発明の特定の実施例では，ブレーキのみを使用して歯車モジュールの構成要素をオンデマンドで減速している（図１２）。他の実施例では，２つの差動経路を有する１個のブレーキ，又は２個のブレーキを使用している；これらの実施例は，歯車モジュールの減速又は増速を行うものである。前述したとおり，他の減速又は増速手段，例えば油圧モータ，空圧モータ又は電気モータを使用することも可能である。例えば，電気モータによりアクチュエータモジュールから歯車モジュールの遊星キャリアに対する単一の出力を与え（例えば，図１５〜１８の実施例参照），そのモータをトルク分配不要時には中立速度で回転させることができる。トルク分配が必要とされるときには，制御コンピュータからの入力信号に応じてモータを減速又は増速させることができる。モータの出力部にディジタルクラッチを配置して，不要時にモータを切り離すことが可能であることは，言うまでもない。
【０１８０】
当業者であれば理解できるように，特定の車両用途において，複数のブレーキをロックして変速機をロック状態とすることができ，これはパーキングブレーキや坂道ホールドとして有用である。複数のブレーキのロックは，通常のブレーキ系統が故障した場合の非常ブレーキを提供するものである。
【０１８１】
本明細書は，用語「ブレーキ」を２個の部材間で抑制されたトルクを伝達可能な任意の装置を意味している。他の多くの装置，例えば単板又は多板クラッチをブレーキとして使用することも可能である。
【０１８２】
差動歯車装置の設けられた実施例において，差動比は５０：５０以外とすることができる。不等比は遊星歯車機構を使用して容易に達成することができ，機械や自動車以外の用途において有用であり得る。しかし，例示したほぼ全ての実施例は自動車の駆動系統に適用可能であり，特に，駆動軸トルクを前後又は左右で分配するすることを意図したものである。遊星差動歯車装置が一般的に図示されているが，特定の実施例，特に二重遊星歯車機構を使用しない実施例においては，通常のかさ歯車式差動装置で置換することも可能である。
【０１８３】
適当な任意の入力装置，例えば軸線方向又は半径方向の駆動を行う入力装置を使用することが可能である。
【０１８４】
本明細書において，特定実施例では車輪間でのトルク分配を行い，他の特定実施例では車軸間でトルク分配を行っている。一般論として，上述した変速機は，必要な数の入力部／出力部が設けられる場合には，何れの位置に対しても好適である。
【０１８５】
上述した変速機は，典型的には自動車用である。しかし，自動車以外の用途にも適用可能であり，入力部／出力部は所要の方向に向けて配置することもできる。さらに，多くの場合には上述した配置を出力部が入力部となるように反転することが可能である。
【０１８６】
当業者であれば，意図する用途に応じて遊星歯車列の最適速度比を選択することが可能であり，好適実施例は図示された歯車要素の特定寸法又は特定寸法比に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１８７】
【図１】トルク分配装置の第１実施例を示す略線図である。
【図２】トルク分配装置の第２実施例を示す略線図である。
【図３】トルク分配装置の第３実施例を示す略線図である。
【図４】トルク分配装置の第４実施例を示す略線図である。
【図５】トルク分配装置の第５実施例を示す略線図である。
【図６】トルク分配装置の第６実施例を示す略線図である。
【図７】トルク分配装置の第７実施例を示す略線図である。
【図８】図１に示す本発明の原理を具現した変速機の縦断面図である。
【図９】磁気レオロジー流体を用いるブレーキパックの線図的な説明図である。
【図１０】ラップスプリングクラッチの作動説明図である。
【図１１】同ラップスプリングクラッチの作動説明図である。
【図１２】車軸用のオンデマンド駆動装置の線図的な説明図である。
【図１３】２列の歯車モジュールを有する他の実施例の半裁略線図である。
【図１４】同じく，２列の歯車モジュールを有する他の実施例の半裁略線図である。
【図１５】２列の歯車モジュールを有する包括的実施例の半裁略線図である。
【図１６】同じく，２列の歯車モジュールを有する包括的実施例の半裁略線図である。
【図１７】同じく，２列の歯車モジュールを有する包括的実施例の半裁略線図である。
【図１８】同じく，２列の歯車モジュールを有する包括的実施例の半裁略線図である。
【図１９】代替的な制御モジュールを示す半裁略線図である。
【図２０】同じく，代替的な制御モジュールを示す半裁略線図である。
【図２１】同じく，代替的な制御モジュールを示す半裁略線図である。
【図２２】図２０のレイアウトを適用した変速機の端面図である。
【図２３】同じく，図２０のレイアウトを適用した変速機の縦断面図である。
【図２４】同じく，図２０のレイアウトを適用した変速機の断面図である。
【図２５】同じく，図２０のレイアウトを適用した変速機の断面図である。
【図２６】同じく，図２０のレイアウトを適用した変速機の断面図である。
【図２７】同じく，図２０のレイアウトを適用した変速機の断面図である。
【図２８】変速機の駆動側から入力される制御モジュールの半裁略線図的である。
【図２９】同じく，変速機の駆動側から入力される制御モジュールの半裁略線図である。
【図３０】同じく，変速機の駆動側から入力される制御モジュールの半裁略線図である。
【図３１】非駆動時の実施例における制御モジュールの半裁略線図的である。
【図３２】同じく，非駆動時の実施例における制御モジュールの半裁略線図である。
【図３３】同じく，非駆動時の実施例における制御モジュールの半裁略線図である。
【図３４】同じく，非駆動時の実施例における制御モジュールの半裁略線図である。
【図３５】駆動時の実施例における一方向的な分配装置の半裁略線図である。
【図３６】同じく，駆動時の実施例における一方向的な分配装置の半裁略線図である。
【図３７】インライン・オンデマンド駆動装置の略線図的である。
【図３８】２つの出力部材を有するオンデマンド型実施例の略線図である。
【図３９】単一の入力部材から制御可能な複数の出力を取り出すための複数の分配装置の接続図である。
【符号の説明】
【０１８８】
１１  入力軸
１２  かさ歯車
１３  内歯車
１４  星差動歯車装置
１５  出力軸
１６  出力軸
１７  二重遊星歯車
１８  太陽歯車
１９  遊星キャリア
２１  トルク分配ユニット
３１  内歯車
３２  太陽歯車
３３  遊星キャリア
４１  内歯車
４２  太陽歯車
５１  内歯車
５２  太陽歯車
６１  ブレーキ
６２  ブレーキ
【図１】
2008508482.tif 000004
【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】
2008508482.tif 000013
【図１１】
2008508482.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
2008508482.tif 000016
【図１４】
2008508482.tif 000017
【図１５】
2008508482.tif 000018
【図１６】
2008508482.tif 000019
【図１７】
2008508482.tif 000020
【図１８】
2008508482.tif 000021
【図１９】
2008508482.tif 000022
【図２０】
2008508482.tif 000023
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
2008508482.tif 000030
【図２８】
2008508482.tif 000031
【図２９】
2008508482.tif 000032
【図３０】
2008508482.tif 000033
【図３１】
2008508482.tif 000034
【図３２】
2008508482.tif 000035
【図３３】
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【図３４】
2008508482.tif 000037
【図３５】
2008508482.tif 000038
【図３６】
2008508482.tif 000039
【図３７】
2008508482.tif 000040
【図３８】
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【図３９】
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【国際調査報告】
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