(57)【要約】  リングギアと、ピニオンギアおよび／またはピニオンギアに付随するギアネストと、の間に係合される切断組立体を有する、車両のための改善された差動装置が提供され、切断組立体が、差動装置のリングギアとピニオンギアとの間のトルクのねじれ荷重を遮断することができる。切断組立体が、好適にはリングギアとピニオンギアとの間に配置されるギアネストから切断することにより、リングギアとピニオンギアを選択的に接続および切断する。リングギアおよびピニオンギアの切断により、リングギア、差動装置ハウジング、軸受、およびギアボックスの残りの部分が、車両のホイールのスピン中に、スピンを停止することが可能となる。差動ピニオンギアがギアネストに機械的に接続され、その結果、トルクが差動装置ギアネストから差動ピニオンギアに伝達され得、さらには差動サイドギアに伝達され得る。スプラインリングが差動装置ハウジングの内部で支持され、リングギアおよびギアネストをロックする機械的接続部を画定し、それによりそれらの間でトルクを伝達し、機械的接続部は、リングギアおよびギアネストをアンロックし、そのようなねじれ荷重を遮断するように切断され、リングギアから独立したサイドギアおよびピニオンギアの回転を可能にし得る。【選択図】図１
2021522448.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のための差動装置であって、前記差動装置が、
外側ハウジングと、
回転可能に駆動されるように、前記外側ハウジングによって回転可能に支持される回転可能なリングギアと、
前記リングギアに駆動可能に接続され得る複数のピニオンギアを備えるピニオンギア組立体と、
前記外側ハウジング内に回転可能に配置されて前記ピニオンギアに噛合する複数のサイドギアであって、その結果、前記サイドギアおよび前記ピニオンギアが一体に回転する、複数のサイドギアと、
前記リングギアおよび前記ピニオンギア組立体のそれぞれの表面の間で動作可能に接続される切断組立体であって、その結果、前記リングギア、前記ピニオンギア、および前記サイドギアが、接続時、一体に回転することになり、前記切断組立体が、前記ピニオンギア組立体から前記リングギアを動作可能に切断するように作動可能であり、それにより前記リングギアと前記ピニオンギアとの間でのトルクトランスミッションを遮断し、ホイールの回転中に前記ピニオンギアによる前記リングギアの回転が始動するのを防止する、切断組立体と
を備える差動装置。
【請求項２】
前記外側ハウジング上で回転可能に支持される差動装置ハウジングおよび差動装置カバーを有し、前記リングギアが前記差動装置ハウジングおよび前記差動装置カバーのうちの少なくとも１つと共に回転し、前記ピニオンギア組立体からの前記リングギアの前記切断により、前記サイドギアのスピン中に、前記リングギア、前記差動装置ハウジング、および前記差動装置カバーがスピンを停止することが可能となる、請求項１に記載の差動装置。
【請求項３】
前記差動装置ハウジングおよび前記差動装置カバーがそれぞれの軸受によって前記外側ハウジング上で支持され、前記軸受がまた、前記サイドギアのスピン中にスピンを停止することが可能である、請求項２に記載の差動装置。
【請求項４】
前記ピニオンギア組立体が前記ピニオンギアと共に移動可能であるギアネストを有し、前記切断組立体が前記ギアネストに接続されたり前記ギアネストから切断されたりし、それにより前記トルクトランスミッションを連絡および遮断する、請求項１に記載の差動装置。
【請求項５】
前記切断組立体が、前記トルクトランスミッションをそれぞれ連絡および遮断することを目的として前記リングギアおよび前記ギアネストに係合されるようにならびに前記リングギアおよび前記ギアネストとの係合状態から外されるように移動可能であるスプライン部材を有する、請求項４に記載の差動装置。
【請求項６】
前記スプライン部材が前記リングギアに摺動可能に係合され、接続位置と切断位置との間で移動可能であり、前記スプライン部材が前記接続位置にあるときに前記ピニオンギア組立体に係合され、前記切断位置にあるときに前記ピニオンギア組立体から脱着する、請求項５に記載の差動装置。
【請求項７】
前記スプライン部材がアクチュエータにより移動可能である、請求項６に記載の差動装置。
【請求項８】
前記切断組立体が、前記トルクトランスミッションをそれぞれ連絡および遮断することを目的として前記リングギアおよび前記ピニオンギア組立体に係合されるようにならびに前記リングギアおよび前記ピニオンギア組立体との係合状態から外されるように移動可能であるスプライン部材を有する、請求項１に記載の差動装置。
【請求項９】
前記スプライン部材が前記リングギアに回転不可に係合され、接続位置と切断位置との間で移動可能であり、前記スプライン部材が前記接続位置にあるときに前記ピニオンギア組立体に係合されてそれにより前記トルクトランスミッションを連絡し、前記切断位置にあるときに前記ピニオンギア組立体から脱着してそれにより前記トルクトランスミッションを遮断し、前記切断組立体が前記スプライン部材を移動させるためのアクチュエータをさらに有する、請求項８に記載の差動装置。
【請求項１０】
前記切断組立体が、前記接続位置および前記切断位置の一方まで前記スプライン部材を通常は付勢している付勢部材を有し、前記アクチュエータが前記接続位置および前記切断位置のもう一方まで前記スプライン部材を移動させる、請求項９に記載の差動装置。
【請求項１１】
車両のための差動装置であって、前記差動装置が、
外側ハウジングと、
それぞれの軸受により、前記外側ハウジング上で軸方向において互いに隣り合う形で回転可能に支持される差動装置ハウジングおよび差動装置カバーと、
回転可能に駆動されるように、前記差動装置ハウジングおよび前記差動装置カバーによって回転可能に支持される回転可能なリングギアであって、前記リングギアが前記差動装置ハウジングおよび前記差動装置カバーと共に回転する、回転可能なリングギアと、
前記リングギアに駆動可能に接続され得る複数のピニオンギアを備えるピニオンギア組立体と、
前記外側ハウジング内に回転可能に配置されて前記ピニオンギアに噛合する複数のサイドギアであって、その結果、前記サイドギアおよび前記ピニオンギアが一体に回転し、それにより駆動シャフトを差動的に回転させ、ホイールを差動的に回転させるのを可能にする、複数のサイドギアと、
前記リングギアおよび前記ピニオンギア組立体を選択的に一体に接続および切断するようにアクチュエータによって作動させられてそれにより前記リングギアと前記ピニオンギア組立体との間でのトルクトランスミッションを選択的に連絡および遮断する、前記リングギアと前記ピニオンギア組立体との間で動作可能に接続される切断組立体であって、前記リングギアと前記ピニオンギア組立体との間での前記トルクトランスミッションの遮断により、ホイールの回転中に、前記ピニオンギアおよび前記サイドギアによる、前記リングギア、前記差動装置ハウジング、前記差動装置カバー、および前記軸受の回転が始動するのを防止する、切断組立体と
を備える差動装置。
【請求項１２】
前記ピニオンギア組立体が前記ピニオンギアと共に移動可能であるギアネストを有し、前記切断組立体が前記ギアリングを前記ギアネストに接続したり前記ギアリングを前記ギアネストから切断したりし、それにより前記アクチュエータに反応して前記トルクトランスミッションを連絡および遮断する、請求項１１に記載の差動装置。
【請求項１３】
前記切断組立体が、前記トルクトランスミッションをそれぞれ連絡および遮断することを目的として前記アクチュエータにより前記リングギアおよび前記ギアネストに係合されるようにならびに前記リングギアおよび前記ギアネストとの係合状態から外されるように移動可能であるスプライン部材を有する、請求項１２に記載の差動装置。
【請求項１４】
前記スプライン部材が前記リングギアに回転不可に係合され、接続位置と切断位置との間で軸方向に移動可能であり、前記スプライン部材が前記接続位置にあるときに前記ピニオンギア組立体に係合され、前記切断位置にあるときに前記ピニオンギア組立体から脱着する、請求項１３に記載の差動装置。
【請求項１５】
前記切断組立体が、前記トルクトランスミッションをそれぞれ連絡および遮断することを目的として前記リングギアおよび前記ピニオンギア組立体に係合されるようにならびに前記リングギアおよび前記ピニオンギア組立体との係合状態から外されるように移動可能であるスプライン部材を有する、請求項１１に記載の差動装置。
【請求項１６】
前記切断組立体が、前記アクチュエータにより前記スプライン部材を前記切断位置まで移動させるような形で、前記接続位置まで前記スプライン部材を通常は付勢しているか、または前記アクチュエータにより前記スプライン部材を前記接続位置まで移動させるような形で、前記切断位置まで前記スプライン部材を通常は付勢している、付勢部材を有する、請求項１５に記載の差動装置。
【請求項１７】
前記ピニオンギア組立体が径方向および軸方向において前記差動装置ハウジングおよび前記差動装置カバーによって支持されるギアネストを有し、前記ギアネストが前記差動装置ハウジングおよび前記差動装置カバーの両方を基準として自由にスピンすることができ、前記切断組立体が起動時に前記ギアリングを前記ギアネストに接続したり前記ギアリングを前記ギアネストから切断したりし、それにより前記トルクトランスミッションを連絡および遮断する、請求項１１に記載の差動装置。
【請求項１８】
前記切断組立体が、前記トルクトランスミッションをそれぞれ連絡および遮断することを目的として前記リングギアおよび前記ギアネストに係合されるようにならびに前記リングギアおよび前記ギアネストとの係合状態から外されるように移動可能であるスプライン部材を有する、請求項１７に記載の差動装置。
【請求項１９】
前記アクチュエータが、前記外側ハウジング上で動かないように支持される駆動ユニットと、前記スプライン部材を移動させるように軸方向に変位可能である駆動部材とを有する、請求項１８に記載の差動装置。
【請求項２０】
前記切断組立体が、前記リングギアおよび前記ギアネストに係合させるようにまたは前記リングギアおよび前記ギアネストとの係合状態から外すように前記スプライン部材を通常は付勢している付勢部材を有し、前記アクチュエータが前記付勢部材に逆らって前記スプライン部材を変位させる、請求項１９に記載の差動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
[0001]本出願は、参照によりその開示の全体が本明細書に組み込まれている、２０１８年４月１６日に出願した米国仮特許出願第６２／６５８，２２９号の優先権を主張するものである。
【０００２】
[0002]本発明は、自動車の動力伝達ライン内で使用されるための差動装置切断（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ）組立体に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]別の被駆動ホイールを基準として１つの非駆動ホイールが相対的に回転するのを防止するためのデファレンシャルロックを車両が有することは一般に知られている。これは、通常、差動装置ケースまたは差動装置ハウジングに対して１つの差動サイドギアをロックしてそれにより差動装置ケースまたは差動装置ハウジングを基準として差動サイドギアを回転させるのを防止することにより、達成される。差動装置ハウジングに対して差動装置組立体のサイドギアをロックおよびアンロックするための液圧的にまたは電気的に作動させられるクラッチを提供することも知られている。このようなデザインの例が、参照によりその開示の全体が本明細書に組み込まれているＤＥ１０２０１３１０９８３５Ｂ４に開示されている。しかし、このようなデザインは、リングギアとサイドギアとの間で伝達されるねじれ荷重に対処するための十分に高いロバスト性を差動装置ケースまたは差動装置ハウジングが有する必要があることを理由として、望ましくないものである可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
[0004]サイドギアに加えられる軸方向のまたは径方向の所要荷重に依然として対処しながら差動装置ハウジングをより小さくするのを可能にする、またはさらには差動装置ハウジングを排除するのを可能にする、差動装置ハウジングに加えられる荷重を取り除くことが所望される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[0005]本発明は、固定の外側ハウジング内に配置される回転可能なリングギアを有する、車両のための改善された差動装置に関し、ここでは、上記リングギアが、リングギアの回転を有効にするために、駆動シャフト、モータ、ギアトレイン、または車両の他の駆動構成要素に係合される。リングギアが、軸受のセットにより、固定のハウジング上で、軸方向および径方向の両方において、回転可能に支持され、ここでは、リングギアが好適には差動装置ハウジングおよび差動装置カバーによって支持され得、差動装置ハウジングおよび差動装置カバーが、固定のハウジングを基礎として固定される軸受のセットにより回転可能に支持される。任意選択で、リングギアが、軸受により、固定のハウジングの上で直接に支持され得る。好適な実施形態では、リングギアが、上記駆動シャフトまたは他の駆動構成要素の始動する回転に反応して、固定のハウジングを基準として、差動装置ハウジングおよび差動装置カバーと共に回転する。リングギアが、相互接続されるピニオンギアのセットを選択的に駆動する。
【０００６】
[0006]差動装置が差動サイドギアを有し、差動サイドギアが、好適には差動装置ハウジングおよび差動装置カバーにより、固定のハウジングに上で支持され、上記リングギアの回転により選択的に駆動され、それによりそれぞれの車両アクスルの差動駆動を実現し、それにより、車両アクスルに取り付けられる車両ホイールを駆動する。サイドギアがピニオンギアに噛合係合され、ピニオンギアが上記リングギアによって駆動され、それにより、当技術分野で知られるようにホイールとサイドギアとの間で接続される、出力シャフト、ハーフシャフト、リンクシャフトなどの、任意の組合せにまでトルクを到達させる。
【０００７】
[0007]本発明の差動装置がリングギアとピニオンギアとの間に係合される切断組立体を有し、切断組立体が、リングギアをこの車両差動装置の差動ピニオンギアに接続したりそこから切断したりすることができる。好適には、ピニオンギアが差動装置ギアネスト（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｇｅａｒ  ｎｅｓｔ）を通してリングギアに係合され、ここでは、切断組立体がリングギアおよびピニオンギアを選択的に接続および切断する。リングギアおよびピニオンギアの切断により、車両のホイールのスピン中にリングギア、差動装置ハウジング、軸受、およびギアボックスの残りの部分がスピンを停止することが可能となる。
【０００８】
[0008]より詳細には差動ピニオンギアが差動装置ギアネストに機械的に接続され、その結果、トルクが差動装置ギアネストから差動ピニオンギアにまたさらには差動サイドギアに伝達され得る。差動装置ギアネストが軸受により固定のハウジング上で径方向および軸方向において支持され、好適には、径方向および軸方向の両方において、差動装置ハウジングおよび差動装置カバーによって支持され、差動装置ハウジングおよび差動装置カバーが軸受によって支持され、ギアネストが差動装置ハウジングおよび差動装置カバーの両方を基準として自由にスピンすることができる。本発明の差動装置では、切断組立体が、好適には、差動装置ハウジングの内部で径方向に誘導されるものであってリングギアに回転可能にロックされるための機械的接続部を画定するスプラインリングを有する。スプラインリングがさらに、差動装置ハウジングから独立してギアネストにトルクを伝達するためにギアネストに接続され、またギアネストおよびピニオンギアからリングギアを着脱自在に切断するためにギアネストから切断され得る。スプラインリングが径方向においてリングギアとギアネストとの間に配置され、一方でスプラインリングが軸方向において二者択一的にリングギアとギアネストとの間に配置され、それにより本明細書で説明される機能を果たす。さらに、切断組立体が、スプラインリングの代わりに、リングギアとピニオンギアとの間でのトルク伝達を選択的に連絡および遮断するドッグクラッチまたはクラッチプレートなどの他の構造を組み込んでもよい。
【０００９】
[0009]アクチュエータが提供され、アクチュエータが、起動時、スプラインリングを軸方向に移動させ、スプラインリングと差動装置ギアネストとの間でクラッチを係合または脱着させ、その結果、係合時に上記リングギアおよびギアネストが一体に回転し、それによりリングギアからスプラインリングを通して差動装置ギアネストまでトルクを移動させるのを可能にする。この場合、ギアネストがピニオンギアおよびピニオンギアに係合されるサイドギアの回転を有効にし、それによりリングギアとホイールとの間でトルクを伝達する。
【００１０】
[0010]一実施形態では、アクチュエータが停止されると、戻しばねがスプラインリングに作用し、それによりスプラインリングを軸方向に移動させ、それにより通常はスプラインリングと差動装置ギアネストとの間でクラッチを脱着させ、それにより差動装置ギアネストがリングギアを基準として自由にスピンすることが可能となる。このようにして、スプラインリングがギアネストおよびピニオンギアに係合されることにより、ねじれ荷重がリングギアとピニオンギアとの間に発生する。この本発明のデザインでは、差動装置ハウジングを通したねじれ荷重が取り除かれる。その理由は、これらの構成要素を通して、つまり、リングギア、スプラインリング、およびギアネスト／ピニオンギア組立体の、３つの構成要素を通して、荷重が提供されるからである。この３つの部片からなる差動装置のデザインにより、差動装置ハウジングからねじれ荷重が取り除かれ、それにより差動装置ハウジングをより小さくすること、および／または差動装置ハウジングを通してトルクを伝達する従来技術のデザインとは異なる材料で差動装置ハウジングを作ることが可能となる。
【００１１】
[0011]代替形態では、ばねが通常、スプラインリングを接続位置または閉位置まで付勢することができ、その結果、通常、リングギアの回転中にリングギアがギアネストを駆動し、アクチュエータが作動させられ、軸方向においてリングギアを変位させてリングギアをギアネストから切断する。アクチュエータが停止されると、スプラインリングが軸方向に摺動して駆動ギアおよびギアネストに再び係合されて再接続される。
【００１２】
[0012]上述の実施形態では、アクチュエータが本質的に単安定（ｍｏｎｏ−ｓｔａｂｌｅ）であり、ここでは、アクチュエータが作動されるか起動状態であるときに、スプラインリングが第１の位置から第２の位置まで変位させられるが、アクチュエータが停止されると、スプラインリングが自動で第１の位置に戻る。したがって、スプラインリングを第２の位置に留めるためにはアクチュエータが静止している必要があり、ここでは、スプラインリングが好適にはリングギアとギアネストとの間で係合され、それによりトルク伝達を連絡する。
【００１３】
[0013]別の実施形態では、アクチュエータが双安定（ｂｉ−ｓｔａｂｌｅ）であってよく、ここでは、アクチュエータが起動時にスプラインリングを第１の位置と第２の位置との間で移動させるが、アクチュエータが停止されると、スプラインリングが第１または第２の位置に留まる。これは、切断組立体を係合状態または脱着状態で維持するのにエネルギーの投入が必要ない、ということを意味する。この第２の実施形態のアクチュエータを用いる場合、複数の位置の間でスプラインリングを移動させることが必要である場合にのみアクチュエータが励磁または起動される。この第２の実施形態では、アクチュエータが、好適には、スプラインリングを基準として移動可能であるカムリングを有し、スプラインリングとカムリングとの間での相対動作中にスプラインリングがカムリングの輪郭に従って動いてそれにより軸方向に移動する。スプラインリングが所望の位置にきて切断組立体を接続するかまたは切断組立体を切断すると、アクチュエータがオフにされ、ここでは、スプラインリングを新しい位置まで移動させることを目的としてアクチュエータが再びオンにされるまで、つまり起動されるまで、スプラインリングがさらなるエネルギーの投入を一切用いずにその位置に無期限に留まることになる。このようにして、アクチュエータが切断組立体を動作させるために断続的に作動される。
【００１４】
[0014]以下の明細書を読んで添付図面を精査することにより、本発明の他の対象および目的、ならびにその変形形態が明らかとなる。
[0015]添付図面と併せて考察する形で以下の詳細な説明を参照することによって、より良好に理解されることを理由として、本発明の利点が容易に認識される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】[0016]開位置にある、本発明の第１の実施形態による差動装置切断組立体を示す側断面図である。
【図２】[0017]閉位置にある、本発明の第１の実施形態による差動装置切断組立体を示す側断面図である。
【図３】[0018]開位置にある、本発明の第２の実施形態による差動装置切断組立体を示す側断面図である。
【図４】[0019]閉位置にある、本発明の第２の実施形態による差動装置切断組立体を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
[0020]単に、便宜のためにおよび参照のために、以下の説明では特定の専門用語が使用されるが、これらの専門用語は限定であることを意図されない。例えば、「上方に」、「下方に」、「右側に」、および「左側に」という単語は参照する図面内での方向を意味する。「内側」および「外側」という単語は、それぞれ、構成の幾何学的中心および構成の指定の部品に向かう方向およびそこから離れる方向を意味する。上記専門用語は、実際に言及される単語、その派生語、および類義語を包含する。
【００１７】
[0021]複数の図を通して同様の参照符号が同様のまたは対応する部品を示している図を参照すると、図１および２で、本発明の好適な第１の実施形態による差動装置切断組立体が概して１０のところに示されており、ここでは、切断組立体１０が車両ギアボックス１１の中に設けられ、この実施形態では、通常、切断されており、つまり開状態である。ギアボックス１１は、以下の説明から理解され得るように車両アクスルと称されもよい。図３および４が、これらの図面に示される修正構成と実質的に同じ構成要素を有する切断組立体１０の代替の第２の実施形態を示しており、ここでは、切断組立体１０が図３の切断状態つまり開状態で維持され得るかまたは図４の接続状態または閉状態で維持され得る。本発明の意図は、車両ギアボックス１１の差動ギアからリングギア１２を切断するのを可能にすることであり、それにより、車両のホイールをスピンさせながら、リングギア１２、差動装置ハウジング１４、軸受１８、およびギアボックスの残りの部分のスピンを停止させることが可能となる。
【００１８】
[0022]具体的には、図１を参照すると、リングギア１２が、軸方向および径方向の両方において、差動装置ハウジング１４および差動装置カバー１６によって支持される。差動装置ハウジング１４および差動装置カバー１６が、固定のハウジング１９を基礎として固定される軸受１８のセットによって回転可能に支持され、固定のハウジング１９が車両上で動かないように支持される。代替形態では、この本発明のデザインが、リングギア１２を固定のハウジング１９上の軸受により直接に支持することも可能にし、それにより差動装置ハウジング１４または差動装置カバー１６の一方または両方を排除するのを可能にする、ことが理解されよう。リングギア１２が、車両の駆動シャフトまたはドライブトレインに係合されてそれらによって駆動されるように構成され、車両の駆動シャフトまたは車両のドライブトレインがさらに車両のエンジンまたはモータによって駆動される。差動サイドギア２０が固定のハウジング１９によって支持され、好適には差動装置ハウジング１４および差動装置カバー１６によって支持され、ここでは、サイドギア２０がピニオンギア組立体２１に噛合係合され、特には差動ピニオンギア２２のセットに噛合係合され、当技術分野で知られているような、出力シャフト、ハーフシャフト、リンクシャフトなど任意の種類であってよいシャフト２３の任意の組合せまでトルクを到達させるように動作する。こうすることで、これらのシャフト２３が、シャフト２３に接続される車両ホイールと共に回転して車両ホイールを選択的に駆動する。
【００１９】
[0023]差動ピニオンギア２２が差動装置ギアネスト２４に機械的に接続され、その結果、トルクが差動装置ギアネスト２４から差動ピニオンギア２２まで伝達され得、さらには差動サイドギア２０まで伝達され得る。差動装置ギアネスト２４が径方向および軸方向の両方において差動装置ハウジング１４および差動装置カバー１６によって支持され、したがってこれらの両方を基準として自由にスピンすることができる。ギアネスト２４が、リングギア、メインハウジング、または軸受などの、他の構成要素によって支持され得る。スプラインリング２６が差動装置ハウジング１４の内部で径方向に誘導されるものであってリングギア１２に回転可能にロックされるための機械的接続部２６Ａを有する。代替形態では、特には差動装置ハウジング１４および／または差動装置カバー１６が排除される場合、スプラインリング２６がギアネスト２４に機械的に接続され得、リングギア１６に摺動可能に係合されたりリングギア１６から脱着されたりされ得る、ことが理解されよう。
【００２０】
[0024]動作中、アクチュエータ２８が起動されると、アクチュエータ２８がスプラインリング２６を軸方向に移動させ、図２で見ることができるように、スプラインリング２６と差動装置ギアネスト２４との間にクラッチ３０を係合させ、それによりリングギア１２からスプラインリング２６を通して差動装置ギアネスト２４までトルクを移動させるのを可能にする。アクチュエータ２８が停止されると、戻しばね３２がスプラインリング２６を軸方向に移動させることになり、スプラインリング２６と差動装置ギアネスト２４との間でクラッチ３０を脱着させ、それによりリングギア１２を基準として差動装置ギアネスト２４を自由にスピンさせるのを可能にする。この実施形態では、スプラインリング２６が、通常、戻しばね３２により、図１に示される切断状態または開状態となるように付勢されている。そこから、アクチュエータ２８が起動されるかまたは動作させられて、スプラインリング２６を図２の接続状態または閉状態にするように軸方向に駆動する。
【００２１】
[0025]この３つの部片からなる差動装置のデザインにより、差動装置ハウジング１４からねじれ荷重が取り除かれ、それにより差動装置ハウジング１４をより小さくすること、および／または組立体１０に加えられる軸方向のおよび径方向の所要荷重に依然として対処することができる別の材料で差動装置ハウジング１４を作ることが可能となるか、あるいはハウジング１４を完全に排除することが可能となる。
【００２２】
[0026]より詳細には、改善されたギアボックス１１が車両の上に設けられ、固定の外側ハウジング１９内に配置される回転可能なリングギア１２を有し、内部コンパートメントを画定し、内部コンパートメントの中に上述の構成要素が収容される。ギアボックスまたはアクスル１１が車両ドライブトレインの駆動シャフトおよびエンジンまたはモータに動作可能に接続され、ここでは、リングギア１２がドライブトレインによって回転可能に駆動される。外側ハウジング１９が、軸受１８を支持する一対の軸受シート１８Ａを画定する。好適には、リングギア１２が、軸方向および径方向の両方において、差動装置ハウジング１４および差動装置カバー１６によって回転可能に支持され、差動装置ハウジング１４および差動装置カバー１６の各々がそれぞれの端部フランジ３６および３７を有し、端部フランジ３６および３７が軸受１８によりハウジング１９上で回転可能に支持される。このようにして、リングギア１２、差動装置ハウジング１４、および差動装置カバー１６が、内部ハウジングコンパートメント内で一体に回転する。上で述べたように、別法としてリングギア１２が固定のハウジング１９上の軸受により直接に支持されてもよく、それにより差動装置ハウジング１４または差動装置カバー１６の一方または両方を排除することが可能となる。
【００２３】
[0027]ハウジング端部フランジ３６およびカバー端部フランジ３７が開状態になり、それによりサイドギア２０のシャフト２３がそこからから軸方向に延伸してホイールを駆動させる。シャフト２３およびサイドギア２０がホイールに接続されていることにより、ホイールが回転するとシャフト２３およびサイドギア２０も回転することになる。
【００２４】
[0028]さらに、サイドギア２０が、サイドギア２０と上記リングギア１２との間で動作可能に接続されるピニオンギア２２により、上記リングギア１２の回転によって選択的に駆動される。ピニオンギア２２がピニオン組立体２１内のピニオンシャフト３８により回転可能に一体に接続され、ここでは、ピニオンシャフト３８がそれらの端部上でピニオンギア２２を回転可能に支持し、サイドギア２０の周りでのピニオンギア２２の移動時にピニオンギア２２と共に回転する。ピニオン組立体２１が、コネクタピン３９によりピニオンシャフト３８に接続されるギアネスト２４をさらに有し、その結果、ピニオンギア２２、ピニオンシャフト３８、およびギアネスト２４のすべてが、サイドギア２０と同じシャフト軸の周りで一体に移動する。サイドギア２０がピニオンギア２２に噛合係合され、リングギア１２がギアネスト２４に係合可能であり、その結果、トルクが、リングギア１２から、ギアネスト２４、ピニオンギア２２、さらには駆動ギア２０を通して、伝達され得、それによりシャフト２３を駆動する。
【００２５】
[0029]しかし、上で述べたように、ホイールの回転時にリングギア１２が常に回転する必要があるということにしないようにするために、リングギア１２およびサイドギア２０を切り離すことが望ましい。したがって、本発明のギアボックス１１が、リングギア１２とピニオンギア組立体２１との間にまた好適にはリングギア１２とギアネスト２４との間に設けられる切断組立体１０を有し、ここでは、切断組立体１０が、リングギア１２を差動ピニオンギア２２に接続したり差動ピニオンギア２２から切断したりするために選択的に動作させられる。切断することにより、車両のホイールのスピン中に、リングギア１２、差動装置ハウジング１４、軸受１８、およびギアボックスの残りの部分がスピンを停止することが可能となる。
【００２６】
[0030]より詳細には、差動装置ギアネスト２４が、径方向および軸方向の両方において、差動装置ハウジング１４および差動装置カバー１６によって支持され、ピニオンギア２２と共にサイドギア２０の周りでギアネスト２４が移動するときに、差動装置１４および差動装置カバー１６の両方を基準として自由にスピンすることができる。ギアネスト２４が、上で参照した他の構造によって支持され得る。ギアネスト２４およびリングギア１２を接続するために、切断組立体１０が、差動装置ハウジング１４の内部で径方向に誘導されるものであって差動装置ハウジング１４の内部で軸方向に摺動可能であるスプラインリング２６を有する。スプラインリング２６が外側表面を有し、外側表面が、リングギア１２の内部表面上の相補的なコネクタ成形部に係合される径方向コネクタ突出部４１を好適には有し、それによりスプラインリング２６をリングギア１２に回転可能にロックする機械的接続部を画定する。コネクタ突出部４１が、係合時に図１および２の開位置と閉位置との間でのスプラインリング２６の軸方向の変位を可能にしながらリングギア１２およびスプラインリング２６の相対的な回転をロックするスプライン歯または他の同様の構造として形成され得る。
【００２７】
[0031]さらに、スプラインリング２６の軸方向の摺動中、スプラインリング２６がギアネスト１２に着脱自在に接続されたりギアネスト１２から切断されたりし、それによりリングギア１２をギアネスト２４およびピニオンギア２２に着脱自在に接続する。具体的には、切断組立体１０が、スプラインリング２６の内径すなわち内部表面上のクラッチ歯のセットまたは他の同様のロック成形部４２と、ギアネスト２４の外径すなわち外側表面上の相補的なロック成形部４３とによって好適には画定される着脱自在なクラッチ３０を備える。代替形態では、特には差動装置ハウジング１４および／または差動装置カバー１６が排除される場合には、スプラインリング２６がギアネスト２４に機械的に接続され得、リングギア１６に摺動可能に係合されたりリングギア１６から脱着されたりされ得、それによりトルクトランスミッションを連絡および遮断する、ことが理解されよう。
【００２８】
[0032]ばね３２が通常、スプラインリング２６を図１の開位置まで付勢しており、ここでは、ロック成形部４２および４３が分離されて脱着され、その結果、リングギア１２がギアネスト２４から回転可能に切断される。しかし、スプラインリング２６がアクチュエータ２８により軸方向において駆動され得、それにより、アクチュエータ２８の動作および起動時の図２で見ることができるように、クラッチ３０のロック成形部４２よび４３を係合させる。リングギア１２およびハウジング側壁１４Ａが、スプラインリング２６の運動中にスプラインリング２６の外側ショルダ２６Ｂの軸方向の摺動を可能にするために分離される反対側の表面１２Ａおよび１４Ｂを本質的に画定する。アクチュエータ２８が起動されると、リングギア１２がギアネスト２４に回転可能に接続され、それによりリングギア１２からスプラインリング２６を通して差動装置ギアネスト２４までトルクを伝達する。アクチュエータ２８が停止されると、ばね３２がスプラインリング２６を図１の開状態の切断位置まで戻し、ここでは、クラッチ３０が脱着され、それによりリングギア１２を基準として差動装置ギアネスト２４が自由にスピンするのを可能にする。このようして、差動装置ハウジング１４からねじれ荷重が取り除かれる。
【００２９】
[0033]スプラインリング２６を駆動するために、アクチュエータ２８が、外側ハウジング１９上で動かないように支持される駆動ユニット４４を有する。駆動ユニット４４が、図１および２の位置の間で軸方向に変位可能である摺動リングまたはプッシャ４５を有する。好適には、アクチュエータ２８が電磁アクチュエータ２８であり、ここでは、プッシャ４５が電磁力を使用して駆動ユニット４４によって軸方向に駆動される。モータ、ウォームギア、カム、ボールランプ、液圧ピストンまたは空気圧ピストン、または他の適切なアクチュエータなどの、他の種類のアクチュエータも適し得ることが理解されよう。プッシャ４５がさらに、カラー４６を軸方向に駆動することができ、それにより径方向プレート４７を駆動する。スペーサ４８がプッシャ４５の径方向位置および軸方向位置を制御するために設けられ得る。スプラインリング２６が好適には、差動装置ハウジング１４内の相補的な窓を通って軸方向に突出する１つまたは複数の駆動アーム４９を有し、その結果、駆動アーム４９が径方向プレート４７に接触することができ、中間カラー４６を介してプッシャ４５によって駆動され得る。駆動アーム４９が好適には差動装置ハウジング１４の窓に接触せず、それによりスプラインリング２６の軸方向の移動を可能にする。
【００３０】
[0034]リングギア１２の回転中に、プッシャ４５、カラー４６、およびプレート４７が軸方向に移動することができるが好適にはスプラインリング２６と一体に回転せず、対して駆動ユニット４４が静止状態を維持する。スプラインリング２６が回転することができ、またプレート４７に沿って摺動することができる。スプラインリング２６を選択的に変位させるのに他の種類の駆動ユニット４４が使用されてもよいことが理解されよう。駆動ユニット４４が停止されると、ばね３２が、スプラインリング２６、プレート４７、カラー４６、およびプッシャ４５を図１の位置に戻すように付勢しており、それによりスプラインの接続を開状態にし、駆動ユニット４４が起動されると、これらの構成要素が逆に動いて図２に示されるようにスプラインの接続を閉状態にする。
【００３１】
[0035]このシステムは本質的に単安定である。その理由は、アクチュエータ２８が起動されてスプラインリング２６を図２の第２の位置まで移動させない限り、スプラインリング２６が通常は図１の第１の位置に留まる、からである。アクチュエータ２８が停止されると、ばね３２の付勢により、スプラインリング２６が第１の位置（図１）に戻る。また、図１の通常の位置は好適には開状態の切断位置であり、図２の起動位置が閉状態の接続位置である。スプラインリング２６の構成が、通常の位置を閉位置にするようにかつ起動位置を開位置にするようにアクチュエータ２８と共に動作するように図３および４の等価の構成要素と同様に構成されるように修正されてもよいことが理解されよう。
【００３２】
[0036]アクチュエータ２８の空間要求を軽減するために、駆動ユニット４４が好適には、差動装置ハウジング１４の側壁１４Ａと軸受１８との間で軸方向において画定されてハウジング端部フランジ３６の径方向外側にある環状ポケット５０内に配置される。これにより駆動ユニット４４が、プッシャ４５、カラー４６、およびスペーサ４８の径方向内側に嵌合されることが可能となり、それによりこの領域内でのギアボックス１１の径方向サイズが縮小される。したがって、これらの構成要素が、外側ハウジング１９の径方向壁セクション１９Ａおよび環状壁セクション１９Ｂによって囲まれ、それによりアクチュエータコンパートメント５１を画定する。
【００３３】
[0037]スプラインリング２６が径方向においてリングギア１２とギアネスト２４との間に配置されているとき、スプラインリングが、二者択一的に、軸方向において、修正されたリングギアとギアネストとの間に配置され得、それにより本明細書で説明される機能を果たす。さらに、切断組立体が、スプラインリングの代わりに、リングギアとピニオンギアとの間でのトルク伝達を選択的に連絡および遮断するドッグクラッチまたはクラッチプレートなどの他の構造を組み込んでもよい。これらの代替のデザインでは、差動装置ハウジングを通したトルクトランスミッションが行われない。
【００３４】
[0038]図３および４に示される別の実施形態では、共通の参照符号によって示される共通の部品を使用するギアボックス１１−１が示されており、ここでは、修正される部品が識別子「−１」を用いて示される。この修正されたギアボックス１１−１では、切断組立体１０−１が双安定であり、ここでは、スプラインリング２６−１が、アクチュエータ２８−１の動作時に、図３の切断位置または開位置まであるいは図４の接続位置または閉位置まで移動させられ、アクチュエータ２８−１の非起動時にその位置に留まる。この双安定のデザインでは、通常、ばね３２がスプラインリング２６−１をアクチュエータ２８−１の方に付勢しており、アクチュエータ２８−１の非起動時に、スプラインリング２６−１が、リングギア１２とギアネスト２４との間でのトルクトランスミッションを連絡するための図４の接続位置または閉位置に留まるか、あるいはトルクトランスミッションを遮断するための図３の切断状態の開位置に留まる。アクチュエータ２８−１が、スプラインリング２６を一方の位置からもう一方の位置まで軸方向に変位させるように断続的に動作させられ得、ここでは、アクチュエータ２８−１が再び起動されるまで、スプラインリング２６−１がその位置に留まる。
【００３５】
[0039]より詳細には、改善されたギアボックス１１−１がギアボックス１１と実質的に同じ形で動作し、ここでは、回転可能なリングギア１２が固定の外側ハウジング１９内に配置される。リングギア１２が、軸方向および径方向の両方において、差動装置ハウジング１４および差動装置カバー１６によって回転可能に支持され、ここでは、リングギア１２、差動装置ハウジング１４、および差動装置カバー１６が、外側ハウジングの内部コンパートメントの中で一体に回転する。上で述べたように、リングギア１２が軸受のセットにより外側ハウジング１９の上で直接に支持されてもよい。
【００３６】
[0040]サイドギア２０が、サイドギア２０と上記のリングギア１２との間に動作可能に接続されるピニオンギア２２により、上記リングギア１２の回転によって選択的に駆動される。ピニオンギア２２がピニオンギア組立体２１内で回転可能に一体に接続され、ここでは、ピニオンギア２２がサイドギア２０の周りを移動する。ピニオン組立体２１がギアネスト２４をさらに有し、ここでは、サイドギア２０がピニオンギア２２に噛合係合され、リングギア１２がギアネスト２４に係合可能であり、その結果、トルクが、ギアネスト２４、ピニオンギア２２、さらには駆動ギア２０を通して、伝達され得、それによりシャフト２３を駆動する。
【００３７】
[0041]切断組立体１０−１がリングギア１２とピニオンギア２２との間に設けられ、好適にはリングギア１２とギアネスト２４との間に設けられ、ここでは、切断組立体１０−１が選択的にまたは断続的に動作させられ、それによりリングギア１２を差動ピニオンギア２４に接続したりリングギア１２を差動ピニオンギア２４から切断したりする。切断組立体１０−１が、スプラインリング２６と同様の、差動装置ハウジング１４の内部で軸方向において誘導されて差動装置ハウジング１４の内部で軸方向に摺動することができる修正されたスプラインリング２６−１を有する。スプラインリング２６−１が外側表面を有し、外側表面が、リングギア１２の内部表面上の相補的なコネクタ成形部に係合される径方向コネクタ突出部４１−１を好適には有し、それによりスプラインリング２６−１をリングギア１２に回転可能にロックする機械的接続部を画定する。コネクタ突出部４１−１が、係合時に図３および４の開位置と閉位置との間でのスプラインリング２６の軸方向の変位を可能にしながらリングギア１２およびスプラインリング２６−１の相対的な回転をロックするスプライン歯または他の同様の構造として形成され得る。
【００３８】
[0042]さらに、スプラインリング２６−１の軸方向の摺動中、スプラインリング２６−１がギアネスト１２に着脱自在に接続されたりギアネスト１２から切断されたりし、それによりリングギア１２をギアネスト２４およびピニオンギア２２に着脱自在に接続する。具体的には、切断組立体１０−１が、リングギア２６−１の内部表面上のクラッチ歯のセットまたは他の同様のロック成形部４２−１と、ギアネスト２４の対向する外側表面上の相補的なロック成形部４３とによって好適には画定される着脱自在なクラッチ３０−１を備える。代替形態では、特には差動装置ハウジング１４および／または差動装置カバー１６が排除される場合には、スプラインリング２６がギアネスト２４に機械的に接続され得、リングギア１６に摺動可能に係合されたりリングギア１６から脱着されたりされ得る、ことが理解されよう。
【００３９】
[0043]ばね３２が通常、図４の閉位置で概して見ることができるようにアクチュエータ２８−１の方に向かわせるようにおよびアクチュエータ２８−１に接触させる形でスプラインリング２６を付勢し、ここでは、ロック成形部４２−１および４３が係合され、その結果、リングギア１２がギアネスト２４に回転可能に接続される。しかし、アクチュエータ２８−１がアクチュエータポケット５１内に設けられ、アクチュエータ２８−１が動作させられて起動されるとき、スプラインリング２６−１がアクチュエータ２８−１によって軸方向に駆動され得、図３および４で見ることができるように、クラッチ３０−１のロック成形部４２−１および４３を脱着または係合させる。アクチュエータ２８−１がこのような形で起動されると、スプラインリング２６−１が図３および４の位置のいずれかまで移動し、アクチュエータ２８−１の停止時にその位置に留まる。図３の位置にある場合、リングギア１２がギアネスト２４から回転可能に切断され、それによりリングギア１２からスプラインリング２６−１を通した差動装置ギアネスト２４までのトルクの伝達が止められ、それによりリングギア１２がスピンを停止することが可能となる。アクチュエータ２８−１が起動されると、スプラインリング２６−１が図４の閉状態の接続位置に戻る。この代替のデザインでもやはり、差動装置ハウジング１４からねじれ荷重が取り除かれる。
【００４０】
[0044]さらにスプラインリング２６−１の運動に関して、リングギア１２およびハウジング側壁１４Ａが、分離される反対側の表面１２Ａおよび１４Ｂを本質的に画定し、それによりスプラインリング２６−１の運動中にそれらの間でスプラインリング２６−１の外側スプラインショルダ２６Ｂ−１が摺動することが可能となる。図３に見られるようにスプラインリング２６−１がさらに左側に移動するのを可能にするために、上述のロック成形部４２および上述のスプラインショルダ２６Ｂを基準として、ロック成形部４２−１の軸方向位置およびスプラインショルダ２６Ｂ−１の軸方向長さが修正される。上で述べたように、この修正されたスプライン構成は、通常の閉状態の接続状態および起動時の開状態の切断状態を実現するために、図１および２のデザインでも使用され得る。
【００４１】
[0045]スプラインリング２６−１を駆動するために、アクチュエータ２８−１が、外側ハウジング１９上で動かないように支持される駆動ユニット４４−１を有する。駆動ユニット４４−１が、円周方向に離間される山部５６および谷部５７を画定する軸方向を向く輪郭またはカムプロフィールを有するように形成される環状カムリング５５に動作可能に係合されるパイロットクラッチを有する。カムリング５５が駆動ユニット４４−１を基準としてスプラインリング２６−１と共に回転することができるが、アクチュエータ２８−１の断続的な動作中に駆動ユニット４４−１により着脱自在にクランプされ得、つまり円周方向において拘束され得る。スプラインリング２６−１が好適には、差動装置ハウジング１４内の相補的な窓を通って軸方向に突出してばね３２の付勢によりカムリング５５に軸方向において接触する１つまたは複数の駆動アーム４９−１を有する。カムリング５５がクランプされると、つまり拘束されると、駆動アーム４９−１が起伏のあるカム面に沿って円周方向に摺動し、それにより、駆動アーム４９−１が山部５６および谷部５７に従って動くとき、つまり山部５６および谷部５７の上で上昇するときにスプラインリング２６−１が軸方向において往復動するようになる。駆動ユニット４４−１が停止されると、カムリング５５が再びスプラインリング２６−１と共に回転することができ、駆動アーム４９−１を山部５６に接触させるときの図３の開位置で、または駆動アーム４９−１を谷部５７に位置合わせするときの図４の閉位置で、スプラインリング２６−１を保持する。したがって、駆動ユニット４４−１が起動されるごとに、カムリング５５が円周方向において位置をシフトし、山部５６または谷部５７をスプラインリング２６−１に位置合わせし、アクチュエータ２８−１が停止されると、スプラインリング２６−１が山部５６または谷部５７に付随する軸方向位置に留まる。このアクチュエータ２８−１の１つの形態が、参照によりその開示の全体が本明細書に組み込まれている公告されたＰＣＴ出願ＷＯ／２０１８／１５６５７６Ａ１に開示されている。
【００４２】
[0046]この第２の実施形態では、切断組立体１０−１の双安定の動作が実現される。
[0047]本発明を例示的に説明してきたが、使用した専門用語が限定的ではなく本質的に説明のための単語であることを意図される、ことを理解されたい。上記の教示に照らして本発明の多くの修正形態および変形形態が可能である。したがって、添付の特許請求の範囲内において本発明が具体的に説明される手法以外の手法でも実施され得ることを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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