(57)【要約】【課題】双方向電動機と、油圧回路と、多板摩擦クラッチパックとを備える電気油圧式クラッチを提供すること。【解決手段】この双方向電動機は、歯車減速アセンブリを介してボールねじを駆動する。電動機出力部上の電気式ブレーキは、その回転を抑制するために電圧が加えられることができる。代替的には、バックドライブ防止ラップスプリングアセンブリが、この電動機出力部上で利用されることができる。このボールねじ出力部は油圧回路のマスターピストンを双方向に平行移動させ、これにより、隣接した摩擦クラッチパックに配置された環状のスレーブピストンを前進および後退させる。したがって、この電動機の作動は、作動油を移動させ、この摩擦クラッチパックを押し付けるかまたは緩め、それによってトルクを伝達または抑制する。【選択図】図１
2008151340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力部材および同軸に配置された出力部材と、
ロータを有する双方向電動機と、
前記電動機の前記ロータの回転を選択的に抑制するための電気式ブレーキと、
前記電動機によって駆動される入力部、および出力部を有する歯車列と、
前記出力部によって駆動され、作動油を移動させる第１のピストンを駆動するボールねじと、
前記作動油によって平進移動され、側面および前記側面の上に配置されたガスケットを有する第２のピストンと、
前記入力部材と前記出力部材との間に動作可能に配置され、前記第２のピストンによって作動させられる摩擦クラッチパックと、
を組み合わせて備える電気油圧式クラッチアセンブリ。
【請求項２】
前記ピストンが環形であり、前記ガスケットが内壁および外壁、ならびに前記ピストンの前記側面に固定される中間領域を画成する、請求項１に記載の電気油圧式クラッチアセンブリ。
【請求項３】
前記ブレーキが、電磁コイルと、前記ロータに動作可能に連結されたディスクとを有する、請求項１に記載の電気油圧式クラッチアセンブリ。
【請求項４】
前記第１のピストンによって生成される作動油の圧力を表す信号を供給するための圧力検出器をさらに備える、請求項１に記載の電気油圧式クラッチアセンブリ。
【請求項５】
前記電動機を双方向に駆動するようになされた出力部を有するマイクロプロセッサをさらに備える、請求項１に記載の電気油圧式クラッチアセンブリ。
【請求項６】
前記摩擦クラッチパックが、前記入力部材に連結された第１の複数のクラッチ板と、前記第１の複数のクラッチ板と交互に配置され、前記出力部材に連結された第２の複数のクラッチ板と、を有する、請求項１に記載の電気油圧式クラッチアセンブリ。
【請求項７】
円形作動板およびスラスト軸受をさらに備え、両者が前記第２のピストンと前記摩擦クラッチパックとの間に配置されている、請求項１に記載の電気油圧式クラッチアセンブリ。
【請求項８】
入力部材および同軸に配置された出力部材と、
出力部を有する電動機と、
前記電動機の前記出力部に選択的に連結される電気式ブレーキと、
マスターピストンと、
前記電動機の前記出力部によって動作可能に駆動され、前記マスターピストンを駆動する回転運動から直線運動への変換機と、
前記入力部材と前記出力部材との間に動作可能に配置された摩擦クラッチパックと、
前記マスターピストンと流体連通し、前記摩擦クラッチパックに作用する環状のスレーブピストンと、
を組み合わせて備える電気油圧式クラッチアセンブリ。
【請求項９】
前記ブレーキが、電磁コイルと、前記出力部とともに回転するブレーキディスクとを有する、請求項８に記載の電気油圧式クラッチアセンブリ。
【請求項１０】
前記スレーブピストンがそこに固定される環状ガスケットを有する、請求項８に記載の電気油圧式クラッチアセンブリ。
【請求項１１】
前記マスターピストンによって生成される作動油の圧力を表す信号を供給するための圧力検出器をさらに備える、請求項８に記載の電気油圧式クラッチアセンブリ。
【請求項１２】
前記電動機を双方向に駆動するための出力部を有するマイクロプロセッサをさらに備える、請求項８に記載の電気油圧式クラッチアセンブリ。
【請求項１３】
前記摩擦クラッチパックが、前記入力部材に連結された第１の複数のクラッチ板と、前記第１の複数のクラッチ板と交互に配置され前記出力部材に連結された第２の複数のクラッチ板とを有する、請求項８に記載の電気油圧式クラッチアセンブリ。
【請求項１４】
円形作動板およびスラスト軸受をさらに備え、両者が前記スレーブピストンと前記摩擦クラッチパックとの間に配置されている、請求項８に記載の電気油圧式クラッチアセンブリ。
【請求項１５】
自動車用駆動系のための電気油圧式クラッチアセンブリであって、
双方向に回転する出力部を有する電動機と、
前記出力部の回転を選択的に抑制するために前記回転する出力部に関連する手段と、
前記電動機の前記回転する出力部によって駆動される入力部、および出力部を有する歯車列と、
前記歯車列の前記出力部によって駆動されるボールねじアセンブリと、
前記ボールねじアセンブリによって双方向に平行移動される第１のピストンと、
前記第１のピストンと流体連通し、一端部にガスケットを有する第２のピストンと、
入力部および出力部を有し前記第２のピストンによって作動される摩擦クラッチパックと、
を組み合わせて備える電気油圧式クラッチアセンブリ。
【請求項１６】
前記回転する出力部の回転を選択的に抑制するための手段が、前記回転する出力部とともに回転するブレーキディスクを有するブレーキを有する、請求項１５に記載の電気油圧式クラッチアセンブリ。
【請求項１７】
前記抑制する手段が、円筒形通路の内側に配置されかつ駆動ハブと被駆動小歯車の間で延びるラップスプリングを有し、前記駆動ハブおよび前記被駆動小歯車が制限された相対的回転を調整するカップリングを有する、請求項１５に記載の電気油圧式クラッチアセンブリ。
【請求項１９】
前記第１のピストンによって生成される作動油の圧力を表す信号を供給するための圧力検出器をさらに備える、請求項１５に記載の電気油圧式クラッチアセンブリ。
【請求項２０】
前記電動機を双方向に駆動するようになされた出力部を有するマイクロプロセッサをさらに備える、請求項１５に記載の電気油圧式クラッチアセンブリ。
【請求項２１】
前記摩擦クラッチパックが入力部材に連結された第１の複数のクラッチ板と、前記第１の複数のクラッチ板と交互に配置され、出力部材に連結された第２の複数のクラッチ板とを備える、請求項１５に記載の電気油圧式クラッチアセンブリ。
【請求項２２】
前記摩擦クラッチパックの前記出力部が自動車用駆動系の差動装置に駆動トルクを供給する、請求項１５に記載の電気油圧式クラッチアセンブリ。
【請求項２３】
円形作動板およびスラスト軸受をさらに備え、両者が前記第２のピストンと前記摩擦クラッチパックとの間に配置されている、請求項１５に記載の電気油圧式クラッチアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に電気油圧式クラッチに関し、より具体的には、電動機と、作動油回路と、多板摩擦クラッチパックとを有する電気油圧式クラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁コイルによって作動させられ、または付勢されるクラッチは、定置の使用および自動車の両方の分野で回転伝動システムの中で極めて通例の構成部品である。概して、この種の電磁クラッチは、エネルギー伝達のオンオフまたはエネルギー伝達の調節を行うかどうかによって特徴付けられることができる。前者の場合、補助的な同期装置または対の板、すなわち駆動および被駆動のクラッチを有することができる噛合クラッチが利用され、一方、後者の場合、複数の交互に配置された摩擦板またはディスクを有する摩擦クラッチパックが利用される。どちらの場合でも、クラッチの構成部品を平行移動させるかまたは押し付ける電磁オペレータは、励磁によりクラッチを作動させ、消磁によりクラッチを解除させるかまたは緩める。
【０００３】
かなり工業技術界の注目を受ける電磁クラッチのデザインおよび操作上の特徴の１つが電力消費である。低消費電力を有するクラッチを設計し利用することが、特に自動車の分野では望ましい。低消費電力は、それ自体望ましいが、コイルによって生成される熱をまた低減し、したがってより低い消費電力により、コイルを冷却するための必要性を低下させることができ、コイルの耐用年数を改善することができ、したがって全体的にみれば望ましいデザインの目的である。
【０００４】
概して、別のデザイン考慮事項が制御として特徴付けられることができる。自動車用駆動系クラッチが、双方円滑に、好ましくは気づかれないほどで係合し、また制御信号に比例して正確に調節を行う、すなわち電気的駆動信号の大きさ（クラッチ係合の所望の割合を表す）と実際のクラッチ係合とがより密に対応することが望ましい。
【０００５】
本発明はこれらデザインの目的を対象とする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明の目的は、電気油圧式に作動される摩擦クラッチを提供することである。
【０００７】
本発明の別の目的は、多板摩擦クラッチアセンブリを有する電気油圧式クラッチを提供することである。
本発明の別の目的は、電動機および逆駆動防止アセンブリを有する電気油圧式クラッチを提供することである。
【０００８】
本発明の別の目的は、トランスファーケース、後軸および他の自動車用駆動系構成部品の中で使用するための電気油圧式クラッチを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
電気油圧式クラッチは、双方向回転可能電動機と、油圧回路と、多板摩擦クラッチパックとを備える。この電動機は複数歯車減速アセンブリを介してボールねじを駆動する。このボールねじの出力は油圧回路のマスターピストンを平行移動させ、これにより、摩擦クラッチパックに隣接して配置された環状スレーブピストンとを順に前進および後退させる。したがって、電動機の作動により、作動油を移動させ、摩擦クラッチパックを押し付けるかまたは緩める。一実施形態では、電動機と歯車減速アセンブリの間に配置されたバックドライブ防止アセンブリが、２個のハブの間に配置され、円筒形開口またはハウジングの内側に含まれるラップスプリングを有する。別の実施形態では、電気式ブレーキが、電動機の出力軸の周りに配置され、電動機および歯車減速アセンブリの回転を抑制するために選択的に電圧を加えられることができる。
【００１０】
本発明の別の目的は、電動機および電気式ブレーキを有する電気油圧式クラッチを提供することである。
本発明の別の目的および利点は、代替および好ましい実施形態、ならびに同じ参照符号が同一の構成部品、要素または特徴を参照する添付図面の以下の説明を参照することによって明白となろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
ここで図１を参照すると、本発明を組み込む四輪駆動車両の駆動系が概略的に示され、参照符号１０によって示される。四輪駆動車両の駆動系１０は、トランスアクスル１４に連結されトランスアクスル１４を直接駆動する内燃ガスエンジンまたはディーゼルエンジン、あるいはハイブリッド動力装置など原動機１２を備える。トランスアクスル１４の出力部はかさ歯車または曲がりばかさ歯車セット１６を駆動し、このかさ歯車または曲がりばかさ歯車セット１６は一次または前部駆動系２０に駆動力を提供し、この一次または前部駆動系２０は、前部または一次プロペラシャフト２２と、前部または一次差動装置アセンブリ２４と、１対の前部活軸２６と、それぞれ１対の前部または一次タイヤおよび車輪アセンブリ２８とを有する。前部または一次差動装置２４は通例のものであることが理解されよう。
【００１２】
かさ歯車または曲がりばかさ歯車セット１６はまた、二次または後部駆動系３０に駆動力を提供し、この二次または後部駆動系３０は、適当な自在継手３４を有する二次プロペラシャフト３２と、後部または二次差動装置アセンブリ３６と、１対の二次または後部活軸３８と、それぞれ１対の二次または後部タイヤおよび車輪アセンブリ４０とを有する。
【００１３】
上述の説明は、一次駆動系２０が車両の前部に配置され、同様に二次駆動系３０が車両の後部に配置される車両に関し、この種の車両は通例前輪駆動車両または適応前輪駆動車両と呼ばれる。本明細書の中で利用される呼称「一次」および「二次」は、駆動トルクを常時供給する駆動系および補完または断続的なトルクをそれぞれ供給する駆動系を参照する。本明細書中で開示され請求される本発明は、一次駆動系２０が車両の後部に配置され、二次駆動系３０および二次差動装置アセンブリ３６に付随する構成部品が車両の前部に配置される車両で容易に利用されることができるけれど、これら呼称（一次および二次）は本明細書の中で前部および後部よりむしろ使用されている。
【００１４】
したがって、一次駆動系２０が車両の前部に配置される図１の説明は、限定的ではなくむしろ例示的であるものと理解されるべきであり、示した構成部品および構成部品の全体配置は一次後輪駆動車両に同様に適し、ともに使用可能である。
【００１５】
車両駆動系１０には、コントローラまたはマイクロプロセッサ５０が付随し、このコントローラまたはマイクロプロセッサ５０は、複数の検出器から信号を受け、二次差動装置アセンブリ３６の前に動作可能に配置された代替または好ましい実施形態の電気油圧式クラッチアセンブリ７０、３００に制御、すなわち作動信号を供給する。具体的には、ホール効果または可変リラクタンス型検出器など第１の検出器５２が、左側一次（前部）タイヤおよび車輪アセンブリ２８の回転速度を感知し、マイクロプロセッサ５０に適切な信号を供給する。同様に、第２のホール効果または可変リラクタンス型検出器５４が、右側一次（前部）タイヤおよび車輪アセンブリ２８の回転速度を感知し、マイクロプロセッサ５０に信号を供給する。第３のホール効果または可変リラクタンス型検出器５６が、左側二次（後部）タイヤおよび車輪アセンブリ４０の回転速度を感知し、マイクロプロセッサ５０に信号を供給する。最後に、右側二次（後部）タイヤおよび車輪アセンブリ４０に付随する第４のホール効果または可変リラクタンス型検出器５８が、その速度を感知し、マイクロプロセッサ５０に信号を供給する。速度検出器５２、５４、５６、５８は独立した、すなわち専用の検出器であってよく、あるいはアンチロックブレーキ装置（ＡＢＳ）または他のトラクション制御、あるいは車両安定システムのために車両に取り付けられた検出器であってもよいことが理解されよう。適切な通例の係数ホイールまたはトーンホイールは、図１には示さないが、速度検出器５２、５４、５６、５８のそれぞれに関連することがまた理解されよう。
【００１６】
コントローラまたはマイクロプロセッサ５０はまた、他の検出器またはＣＡＮバスからの車両の運転変数および状態に関する情報を受けることができる。例えば、エンジン速度検出器６２が、エンジン１２の速度に関する実時間の信号をマイクロプロセッサ５０に供給するために利用されることができる。さらに、スロットル位置検出器６４が加速ペダルの動作の角度または程度に関する実時間の信号をマイクロプロセッサ５０に供給するように含まれることができる。さらに、かじ取り角検出器６６が、ステアリングコラムの角度位置、ステアリングラックの横方向位置、または前部タイヤおよび車輪アセンブリ２８の角度位置に関する実時間のデータをマイクロプロセッサ５０に供給するために利用されることができる。コントローラまたはマイクロプロセッサ５０はソフトウエアを備え、そのソフトウエアは、検出器５２、５４、５６、５８、および任意選択の検出器６２、６４、６６からの信号を受け、条件付け、車両の安定性を改善し、車両の制御を維持し、かつ／またはスキッドまたは他の異常運転状態を補正または補償するために修正処置を決定し、かつ代替および好ましい実施形態の電気油圧式クラッチアセンブリ７０、３００に出力信号を供給する。
【００１７】
次に図２を参照すると、代替実施形態の電気油圧式クラッチアセンブリ７０は、中に様々な構成部品を受ける様々の穴、ポート、スロット、側面、および通路などを有する好ましくは金属製のハウジング７２を有する。第１のエンドプレート７４が、様々な軸を受けるために特に形成され、ハウジング７２の一方の端部側面にしっかりと取り付けられ、そこに複数の締付け具（図示せず）によって固定されている。第２のエンドプレート７６が、ハウジング７２の他方の端部側面に複数の締付け具７８によって固定されている。ハウジング７２の適当な大きさの領域の内側には、双方向の小型電動機８０が配置されている。電動機８０は、適当な軸受８４で支承された出力軸８２を有し、直径方向のベーンを有する駆動ハブ８６を有している。出力軸８２上に自由に回転可能に配置された被駆動小歯車８８は、２軸方向に延びるラグ９０を有する。ラグ９０は、ベーン付駆動ハブ８６の両側または両面と係合し、したがってベーン付駆動ハブ８６と小歯車８８との間の制限された角度の（約１５０°から１６０°）相対的回転が可能になる。ラップスプリング９２が、ベーン付駆動ハブ８６およびラグ９０と小歯車８８との間の周りに巻きつけられ、ベーン付駆動ハブ８６およびラグ９０と小歯車８８との間で延びている。
【００１８】
ラップスプリング９２は、比較的近くに取り付く円筒形開口または通路９４の内側で受けられ、この通路９４は、ハウジング７２の中に形成されることができ、または固定カラーまたは同様な構成部品の穴または通路であってもよい。ラップスプリング９２、関連する駆動ハブ８６および小歯車８８は、ラグ９０が係合すると電動機８０によって小歯車８８の双方向駆動を調整するように協働し、このようにしてベーン付駆動ハブ８６によって小歯車８８の直接駆動を実現する。しかしながら、電動機８０への電力供給が終了され、力が電動機８０をバックドライブするようになると、ラップスプリング９２は小歯車８８の回転によって巻き戻される。ラップスプリング９２は、巻き戻され広がると、開口または通路９４の表面または壁と係合し、したがって小歯車８８の逆回転をさらに抑制する。
【００１９】
小歯車８８は平歯車９６と常時噛み合っている。第１の平歯車９６は、第１の軸９８の上で支承され、より小さい直径の第２の小歯車１００に結合されるかまたは一体に成形され、この小歯車１００は第２の平歯車１０２と常時噛み合っている。同様に、第２の平歯車１０２は、第２のスタブ軸１０４上に回転可能に支承されている。第２の平歯車１０２は、第３の小歯車１０６と連結され、または好ましくは一体に形成される。第３の小歯車１０６は、駆動軸１１０に固定されている第３の平歯車１０８と常時噛み合い、第３の平歯車１０８を駆動する。
【００２０】
駆動軸１１０はころ軸受アセンブリ１１２など１対の減摩軸受によって支承されることが好ましい。駆動軸１１０はボールねじ部１１４を有する。駆動軸１１０とボールねじ部１１４との間には、弾性止め金具として機能する複数の皿ばねまたは座金１１６が取り付けられている。ボールねじ部１１４の周りには、玉循環ナット１２２が配置されている。玉循環ナット１２２は複数の玉またはころ軸受１２４を有し、これら玉またはころ軸受１２４はボールねじ１１４に相補的に構成された溝の周りを再循環し、したがって、ボールねじ１１４とナット１２２の間の低摩擦相互結合を実現する。軸１１０が電動機８０の出力軸８４の双方向回転に応答して双方向に回転すると、玉循環ナット１２２は左右に平行移動する。したがって、ボールねじ１１４および玉循環ナット１２２は回転運動から直線運動への変換機として機能する。
【００２１】
玉循環ナット１２２はマスターピストン１３０に連結され、このマスターピストン１３０は細長いシリンダ１３２内を軸方向に平行移動し、このシリンダ１３２はまた親ねじ部１１４を収容できる。マスターピストン１３０は１対の０リングシール１３４を有し、この０リングシール１３４はマスターピストン１３０の各端部近くに適切に構成された円周方向溝１３６内に受けられている。マスターピストン１３０は、その完全に前進または伸びた位置で図２に示されている。マスターピストン１３０は、ボールねじ１１４の回転によって後退すると、流体リザーバ１４０と連通しているポート１３８を通過する。流体リザーバ１４０は、ピストン１３０が後退したときシリンダ１３２が作動油で完全に満されることができるように、実質的に作動油１４２で一杯に満たされていることが好ましい。可撓性のシール１４４が作動油１４２の容積の変化を調整し、金属製プレートまたは蓋１４６が可撓性のシール１４４を固定しその周りで流体密封シールを維持する。細長いシリンダ１３２は第１の流体通路１５０へと狭くなり、この第１の流体通路１５０は、作動油１４２が電気油圧式クラッチアセンブリ７０の被駆動構成部品へ通じかつそこに流れるようにする。
【００２２】
次に図３を参照すると、電気油圧式クラッチアセンブリ７０は、好ましくは１セットの外側または雄型スプラインあるいは歯１７２およびより小さい直径のねじ付領域１７４を有する入力軸１７０を備える。外側または雄型スプラインあるいは歯１７２は、フランジ１８０の円筒形領域１７８の内部に形成され相補的に構成された雌型スプラインまたは歯１７６によって係合される。フランジ１８０は複数の貫通開口１８２を有することが好ましく、この貫通開口１８２は、図１に示す自在継手３４など電気油圧式クラッチアセンブリ７０の駆動構成部品に付随するねじ付締め具または他の構成部品（図示せず）を受けることができる。着脱ナット１８４および１個または複数個の平座金１８６は、入力軸１７０上にフランジ１８０を確実に保持するために利用されることができる。円すいころ軸受アセンブリ１８８は、電気油圧式クラッチアセンブリ７０のハウジング７２の内側で入力軸１７０を回転可能に支承する。
【００２３】
電気油圧式クラッチアセンブリ７０はまた、多板摩擦クラッチパックアセンブリ１９０を備える。摩擦クラッチパックアセンブリ１９０を駆動するのは、入力軸１７０に配置された複数の雄型または外側スプラインあるいは歯１９２であり、この入力軸１７０は、第１の複数のより小さい直径の摩擦クラッチ板またはディスク１９６上に相補的に構成された雌型スプライン１９４と係合する。第１の複数の摩擦クラッチ板またはディスク１９６は、第２の複数のより大きい直径の摩擦クラッチ板またはディスク１９８と交互に配置されている。摩擦クラッチ板またはディスク１９６、１９８は、慣行的実務による適したクラッチペーパーまたは摩擦材料を有する。第２の複数のより大きい直径の摩擦クラッチ板またはディスク１９８のそれぞれは雄型または外側スプライン２０２を有し、この雄型または外側スプライン２０２は、出力軸２１０の円筒形部２０６の内側に形成されかつ相補的に構成された雌型または内側スプライン２０４と係合し、雌型または内側スプライン２０４を駆動する。出力軸２１０は、ころ軸受アセンブリ２１２によって入力軸１７０の一部の内側から回転可能に隔てられ安定化されている。スラスト軸受アセンブリ２１４がまた入力軸１７０と出力軸２１０の間に配置され、この出力軸２１０は円すいころ軸受アセンブリ２１６によってさらに支承されている。適当なオイルシール２１８が異物の進入を防止し、ハウジング７２と入力軸１７０および出力軸２１０との流体密封シールを維持する。
【００２４】
出力軸２１０は内側または雌型スプラインあるいは歯２２２を有することが好ましく、この内側または雌型スプラインあるいは歯２２２は、電気油圧式クラッチアセンブリ７０からトルクを受ける後部差動装置アセンブリ３６の内側に配置された軸（図示せず）に適切に構成された雄型スプラインまたは歯に相補的であり、この雄型スプラインまたは歯と係合する。
【００２５】
図２に示す第１の流体通路１５０は、環状スレーブピストン２３０を受ける環状シリンダ２２８と連通する。適当な環状溝内に配置された第１の外側０リング２３２および第２の内側０リング２３４が、シリンダ２２８の側壁と環状スレーブピストン２３０の側壁との間の流体密封シールを形成する。位置決めピン２３８は、環状スレーブピストン２３０に相補的に構成された盲穴２４２内に着座し、環状シリンダ２２８内の環状ピストン２３０の回転を抑制する。環状ピストン２３０は、環状ピストン２３０と円形作動板２４６の間の相対回転を可能にするスラスト軸受２４４と係合する。円形作動板２４６は、環状ピストン２３０によって生成された軸方向の運動および力を、摩擦クラッチパックアセンブリ１９０に伝達する。作動板２４６は、入力軸１７０の雄型スプライン１９２と相補的でありかつ雄型スプライン１９２と係合する雌型または内側スプライン２４８を有する。したがって作動板２４６は入力軸１７０とともに回転する。
【００２６】
第２の流体通路２５２が、シリンダ２２８と流体圧力検出器または変換機２５４との間を連通する。流体圧力検出器または変換機２５４は圧電装置であることが好ましく、この圧電装置は、単一または複数の導体電線２５６でマイクロプロセッサ５０にシリンダ２２８内の実時間の作動油圧力に関する信号を供給する。電気エネルギーは、図１および図２で示すように単一または複数の導体電線２５８を通って電動機８０に供給される。
【００２７】
次に図１、２、３を参照して代替実施形態の電気油圧式クラッチアセンブリ７０の操作を説明する。知られているように、信号は車輪速度検出器５２、５４、５６、５８、および他の検出器６２、６４、６６によってマイクロプロセッサ５０に供給されることが好ましい。マイクロプロセッサ５０は、電線２５８で電動機８０に作動油１４２の圧力を上昇または低下させるために２方向のうち一方にそれを回転させるよう命令する信号を供給し、これにより摩擦クラッチパックアセンブリ１９０を介してトルクを伝達させる。マイクロプロセッサ５０からの命令がトルク処理能力を増加させる場合、電動機８０は、玉循環ナット１２２を前進させ、細長いシリンダ１３２内でマスターピストン１３０を前進させる方向に回転する。マスターピストン１３０が平進移動すると、作動油１４２は移動させられ、その圧力は増加し、環状スレーブピストン２３０は平行移動し、摩擦クラッチパックアセンブリ１９０を押し付ける。摩擦クラッチパックアセンブリ１９０を通って伝達されるトルクを低減させるマイクロプロセッサ５０からの命令は、反対の作用をもたらす。
【００２８】
上述のように、ラップスプリング９２は、マスターピストン１３０および親ねじ部１１４に作用する液圧による電動機８０のバックドライブを抑制する。これは、やはり上述のように、ラップスプリング９２を巻き戻す方向およびマスターピストン１３０の後退に対応する方向の両方に駆動されるとき、ラップスプリング９２の展開および円筒形開口または通路９４の表面との接地または接触によって実現される。バックドライブの防止、したがって作動油１４２の所与の圧力の保持、および摩擦クラッチパックアセンブリ１９０を介する対応するトルク伝達により、所望の位置および流体圧力をもたらした後で電動機８０の電源が切られることが可能になり、これによって電力が節約される。この点で、圧力変換機２５４がマイクロプロセッサ５０にトルク処理能力のレベルに対応する作動油１４２の現状の実際の圧力に関する情報を供給することに留意されたい。この種の情報は、所望のトルク処理能力を実現するために電動機８０に伝達される電気エネルギーを実時間で調整するためにマイクロプロセッサ５０によって利用されることができる。
【００２９】
最後に、ハウジング７２の構成および構成部品の配置が電気油圧式クラッチアセンブリ７０の内側の様々な構成部品に受動的な給油または潤滑システムをもたらすことに留意されたい。したがって、ポンプなど特定の潤滑手段の必要性が回避されるだけでなく、このアセンブリはまた改善された耐久性および耐用年数を示す。
【００３０】
図４を次に参照すると、好ましい実施形態の電気油圧式クラッチアセンブリ３００は、様々な構成部品を受けて支持する様々な開口部、通路、スロット、側面、およびポートなどを有する好ましくは鋳造の金属製のハウジング３０２を備える。同様に、エンドプレート３０４は、様々な軸を受け、他の構成部品に対する隙間を形成し、ハウジング３０２の１つの端部側面をしっかりと密封するように特に構成されており、かつ複数の締め具（図示せず）によってそこに固定されている。ハウジング３０２には、双方向小型電動機３０６が任意の適した手段によって固定されている。電動機３０６は、１個または複数個の玉軸受アセンブリ３１０によって支承されることができる出力軸３０８を有する。
【００３１】
出力軸３０８の周りおよびハウジング３０２の内側には、電気式ブレーキアセンブリ３２０が配置されている。電気式ブレーキアセンブリ３２０は、電磁コイル３２４を含みかつ部分的に取り囲む固定環状ハウジング３２２を有する。電磁コイル３２４は、単一または複数の導体電線３２６を介して電気が供給される。固定カップ形ハウジング部材３２８が、環状ハウジング３２２の開口端部を半径方向に横切りかつその外側の一部に沿って、軸方向に延びる。ハウジング部材３２８は、電磁コイル３２４からの磁束を集中させるために磁気的に活性な材料から作製されることができ、不連続の弓形磁束配向スロット３３２を有することができる。摩擦材料からできた環状ディスクまたは座金３３４がハウジング部材３２８の前部表面に隣接する。摩擦材料のディスク３３４は、ハウジング部材３２８の前部表面またはブレーキロータ３３８のフランジ３３６の隣接した平坦な表面のいずれかに固定されることができる。ブレーキロータのフランジ３３６は、磁気吸引力、したがって電磁コイル３２４とブレーキロータ３３８の間の力の生成を改善するために、ハウジング部材３２８の中の弓形スロット３３２と協働する不連続の弓形磁束配向スロット３４２を有することが好ましい。ブレーキロータ３３８は、軸方向に摺動可能におよび回転可能に電動機３０６の出力軸３０８に、例えば相互係合スプラインまたは半月キー３４４のセットによって確実に連結される。
【００３２】
電気は、電磁コイル３２４に供給されると磁束を発生し、その磁束はブレーキロータ３３８を引き付け、それを固定ハウジング部材３２８の方に移動させ、出力軸３０８と静止ハウジング部材３２８との間に引きずりを引き起こし、それによって出力軸３０８の回転を抑制する。エンドプレート３０４によって取り付けられ支持されたころ軸受アセンブリ３４８が、電動機３０６の出力軸３０８の端末部を回転可能に支承する。
【００３３】
３個の歯車を有する歯車列３５０が、電動機３０６の回転速度を低下させ、そのトルクを増加させる。歯車列３５０は、電動機３０６の出力軸３０８に固定された第１の小歯車３５２を有し、中間減速歯車３６０の歯３５６と係合する歯３５４を有する。中間減速歯車３６０は、ハウジング３０２およびエンドプレート３０４の適当な盲穴内に受けられるスタブ軸３６２上で回転可能に支承されている。中間アイドラ歯車３６０のより小さい直径部は、被駆動歯車３７０の歯３６６と噛み合う歯３６４を有する。被駆動歯車３７０は、ナット３７４によって駆動軸３７２に固定されている。駆動軸３７２は、ハウジング３０２の内側に受けられた玉軸受アセンブリ３７６上で支承されることが好ましい。駆動軸３７２は進路ねじ山３７８を有し、この進路ねじ山３７８上に玉循環ナット３８０が受けられている。玉循環ナット３８０は、細長いシリンダ３８４の内側に受け入れられた中空マスターピストン３８２に固定されている。マスターピストン３８２の円周方向溝内に着座した１対の０リングシール３８６が、ピストン３８２とシリンダ３８４の壁との間の流体密封シールを形成する。慣行的実務によると、駆動軸３７２が双方向に回転すると、玉循環ナット３８０およびマスターピストン３８２はシリンダ３８４の内側で左右に平行移動する。
【００３４】
歯車３７０と反対側の細長いシリンダ３８４の端部には、油圧回路の被駆動構成部品と連通する流体通路３８８がある。油など多量の適当な作動油３９４を有する流体リザーバ３９２と連通する流体通路３９０がピストン３８２が完全に後退されたときにシリンダ３８４の内側と流体連通している。弾性ダイアフラムおよびシール３９６は、作動油３９４に適合するエラストマー系材料から作製されることが好ましく、流体密封シールを維持しながらリザーバ３９２の内側で作動油３９４の膨張、収縮および消費を可能にしている。弾性的ダイアフラムおよびシール３９６は、１個または複数個のねじ付締め具３９９（図５に示す）またはクランプなど適切で容易に取外し可能な締付け手段によって、ハウジング３０２に固定されたカバー３９８と協働している。
【００３５】
次に図５において、好ましい実施形態の電磁クラッチ３００は、スリーブまたはクイル４０６によって肩部４０４に対してその軸方向位置が維持される玉軸受アセンブリ４０２によってハウジング３０２内で受けられ支承される入力軸４００を備える。スリーブまたはクイル４０６は、入力部フランジ４１０の管状延長部４０８によってその軸方向位置に維持されている。入力部フランジ４１０は、複数の相互係合雄型および雌型スプラインまたは歯４１２によって入力軸４００に回転連結される。この入力部フランジは、座金４１４と、入力軸４００の相補的ねじ部４１８に受けられたねじ付ナット４１６とによって、入力軸４００に配置され固定される。入力部フランジ４１０は、二次プロペラシャフト３２（図１に示す）からの駆動を受けるために適した特徴または取付け点を有し、または自在継手３４の一部を形成することができる。入力部フランジ４１０の管状延長部４０８の外側円形表面とハウジング３０２との間には、異物または汚染物のクラッチアセンブリ３００内部への通過を抑制し、クラッチアセンブリ３００の内部からの潤滑流体の流出を防止する流体密封シール４２０がある。円形保護フランジ４２２がまた、フランジ４１０の外側円筒形表面の上および周りに着座されている。好ましくは、保護フランジ４２２は金属または他の頑丈な材料から作製され、シール４２０の保護を行う。ころ軸受アセンブリ４２４が、入力部フランジ４１０の管状延長部４０８とハウジング３０２との間に配置され、入力軸４００を自由に回転可能に支承する。
【００３６】
入力軸４００は、複数の雄型または外側スプラインあるいは歯４２８が周りに配置された拡大直径部４２６を有する。調節可能な摩擦クラッチパック４３０が、電気油圧式クラッチアセンブリ３００のトルク処理能力を制御する。摩擦クラッチパック４３０は、内側または雌型スプラインまたは歯４３４を有する第１の複数のより小さい直径のクラッチディスクまたは板４３２を有し、そのクラッチディスクまたは歯は、入力軸４００の拡大直径部４２６上の雄型スプラインまた歯４２８と相補的になっている。第２の複数のより大きな直径のクラッチディスクまたは板４３６が第１の複数のより小さな直径のクラッチディスクまたは板４３２と交互に配置されている。より大きな直径のクラッチディスクまたは板４３６は、雄型または外側スプラインあるいは歯４３８を有し、そのスプライン又は歯は、クラッチディスク４３６上の雄型スプラインまたは歯４３８に相補的な内側または雌型スプラインあるいは歯４４２を有する外部ベル形出力部ハウジング４４０に、それらを連結している。摩擦クラッチディスクまたは板４３２、４３６のそれぞれの少なくとも１つの側面には、摩擦材料からできた薄いディスク４４４が固定されている。ベル形ハウジング４４０は、ころ軸受アセンブリ４４８によって入力軸４００の拡大直径領域４２６の内側で支承された内部環状領域４４６を有する。ベル形ハウジング４４０の最も内側の領域は、差動装置アセンブリ３６または他の被駆動構成部品など差動装置の駆動軸（図示せず）を受け係合する内側または雌型スプラインあるいは歯４５２を有する貫通路４５０を画成する。カウンタボア４５１が通路４５０と同軸に整合しており、そのカウンタボアは差動装置または他の被駆動構成部品の駆動軸の適当な大きさの端末部を受けるころ軸受アセンブリ４５６を受けている。スラスト軸受４５８が、入力軸４００の反対側の半径方向側面とベル形ハウジング４４０の内部環状領域４４６との間に備わっている。
【００３７】
概して、環状の油圧スレーブシリンダ４６０が摩擦クラッチパックアセンブリ４３０の構成部品と軸方向に整列されている。環状の油圧スレーブシリンダ４６０は、図４に示す作動油通路３８８と連通する。環状の油圧スレーブシリンダ４６０内には、環状のピストン４６２が配置されている。環状のピストン４６２は、原位置で成形された可撓性ピストンシ−ル４６４を有する。概して、ピストンシール４６４は、環状ピストン４６２の内外径または縁部で厚みが増やされた領域および環状ピストン４６２の中間領域で厚みが減らされた領域を有する断面で「Ｉ」形を画成する。油圧スレーブシリンダ４６０の内側の圧力が増加すると、ピストンシール４６４の内側および外側の領域は、シリンダ４６０の壁に向かい押圧され、したがってそれに対する流体シールを改善する。可撓性のピストンシール４６４は、作動油３９４と適合するゴム、合成エラストマーまたは他の頑丈な可撓性の耐磨耗材料から作製されることが好ましい。
【００３８】
シール４６４と反対側の環状ピストン４６２の端部には、スラストころ軸受４６８がある。スラスト軸受４６８に隣接して、入力軸４００の拡大直径領域４２６上のスプライン４２８に相補的でありかつスプライン４２８と係合するスプライン４７４を有する円形作動板４７２がある。したがって、作動板４７２は入力軸４００とともに回転する。作動板４７２の反対側の摩擦クラッチパック４３０の端部に隣接して、入力軸４００の拡大直径部４２６に固定され、ともに回転する円形の停止板４７６がある。したがって、停止板４７６は板または表面として機能し、これら板または表面に対して摩擦クラッチパックアセンブリ４３０のクラッチ板４３２、４３６は、スレーブピストン４６２が図５の右側に平行移動すると押し付けられる。
【００３９】
好ましい実施形態の電気油圧式クラッチアセンブリ３００の操作は、電気式ブレーキアセンブリ３２０を除いて別の実施形態のクラッチアセンブリ７０の操作と本質的に同一である。ブレーキアセンブリに電圧が加えられないと仮定すると、双方向電動機３０６は、スレーブピストン４６２を前進または後退させ、摩擦クラッチパックアセンブリ４３０を係合させるかまたは摩擦クラッチパックアセンブリ４３０を緩めるように電気的に回転されることができる。所望の位置およびトルク処理能力がもたらされると、電動機３０６への電気エネルギーの供給は終了され、電気はブレーキアセンブリ３２０に供給される。電動機３０６の出力軸３０８の回転を阻止することによって、電気油圧式クラッチアセンブリ３００の圧力およびトルク処理能力は維持される。
【００４０】
電気油圧式クラッチアセンブリ３００への電力が、完全に、すなわち電動機３０６およびブレーキアセンブリ３２０の両方で取り除かれまたは終了すると、ブレーキ３２０は解放され、圧力およびトルク処理能力が緩和されてなくなるかまたは生成されないことが理解されよう。したがって、クラッチアセンブリ３００のフェイルセイフ態様はトルク伝達が存在しないことである。別の実施形態のクラッチアセンブリ７０の圧力検出器２５４など構成部品が、好ましい実施形態のクラッチアセンブリ３００で組み立てられ利用されることができることがまた理解されよう。
【００４１】
上述の開示は、本発明を実施するために本発明者によって発明された最良の態様である。しかしながら、修正形態および変更形態を組み込む装置が当電気油圧式クラッチアセンブリの分野技術者には明らかであることが明白である。上述開示は、本発明を実行するために本発明者によって意図された最良の態様を提示し当関連分野のすべての技術者が本発明を実施することが可能になるように意図されるが、それによって限定されるべきものと解釈されるべきではなく、この上述の明らかな変形形態を含むものであり本請求項の精神および範囲によってのみ制限されるものと解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】後部差動装置と連結して利用される本発明による電気油圧式クラッチアセンブリを有する四輪駆動自動車の駆動系の概略図である。
【図２】図１の線２−２に沿った本発明による代替実施形態の電気油圧式クラッチアセンブリの全断面図である。
【図３】図１の線３−３に沿った本発明による代替実施形態の電気油圧式クラッチアセンブリの全断面図である。
【図４】図１の線２−２に沿った本発明による好ましい実施形態の電気油圧式クラッチアセンブリの全断面図である。
【図５】図１の線３−３に沿った本発明による好ましい実施形態の電気油圧式クラッチアセンブリの全断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
７０、３００  電気油圧式クラッチアセンブリ
１７０、４００  入力軸  
２１０、出力軸
８０、３０６  電動機  
３２０  電気式ブレーキ
３５０        歯車列
１１４、ボールねじ    
３７８  進路ねじ
１３０、３８２  マスターピストン        
２３０、４６２  スレーブピストン
１９０、摩擦クラッチパック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2008151340.tif 000006
【図５】
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【外国語明細書】
2008151340000001.pdf