(57)【要約】      （修正有）【課題】単一のアクチュエータ組立体によって二段歯車減速組立体及び調整クラッチを制御するトランスファーケースを提供する。【解決手段】切換え組立体は、シフトレール２０４と、中間らせんトラック及び両端に滞留領域を有するカムとを回転させるアクチュエータを含む。らせんカム２３６Ａ，Ｂと一緒に作動する空動き組立体は、カムフォロアが２つの滞留領域の１つにあるときに摩擦クラッチパックを選択的に締結及び解除する。この切換え組立体は、第１の速度レンジにおける全クラッチ締結から、第１の速度レンジにおけるクラッチ解除、第１速度レンジの選択解除及び中立の選択、中立の選択解除及び第２速度レンジの選択を介して、それから摩擦クラッチパックの締結を増大して、第２の速度域における完全締結に至るまで順次作動する。【選択図】図２
2004249974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ツインクラッチ制御装置組立体であって、
第１の被駆動部材を一対の駆動部材の１つに選択的に係合する第１のクラッチと、
前記第１の被駆動部材と第２の被駆動部材との間の係合を調整する第２のクラッチと、
少なくとも１つのカムフォロアを有する回転可能シフトレールと、
前記シフトレールを双方向に回転させる駆動装置と、
前記第１のクラッチを移動させるようになっているシフトフォークであって、前記カムフォロアと隣接して配置され、作動可能ならせん領域及び作動不能な滞留領域を有する少なくとも１つのカムを画定するシフトフォークと、
圧縮力を発生して前記第２のクラッチに加えるようになっているカムアクチュエータと、
前記シフトレールに駆動されて、前記カムフォロアが前記カムの前記作動不能滞留領域にあるときには前記カムアクチュエータを起動し、前記カムフォロアが前記作動可能らせん領域にあるときには前記アクチュエータを開放するようになっている組立体と、
を組み合わせて備えるツインクラッチ制御装置組立体。
【請求項２】
減速出力部を有する減速組立体をさらに備え、前記減速出力部が前記１組の駆動部材の１つである、請求項１に記載のツインクラッチ制御装置組立体。
【請求項３】
前記クラッチの前記第１の被駆動部材によって駆動される入力部を有する中間車軸差動装置をさらに含む、請求項１に記載のツインクラッチ制御装置組立体。
【請求項４】
マイクロプロセッサと、前記シフトレールの角度位置を示す信号を前記マイクロプロセッサに供給するセンサとをさらに含む、請求項１に記載のツインクラッチ制御装置組立体。
【請求項５】
前記第２のクラッチが摩擦パッククラッチ組立体である、請求項１に記載のツインクラッチ制御装置組立体。
【請求項６】
前記組立体が、前記シフトレール上の突起によって係合される間隔を空けた肩部を有する歯車と、前記歯車によって係合されて前記カムアクチュエータを駆動するセクタプレートとを含む、請求項１に記載のツインクラッチ制御装置組立体。
【請求項７】
前記駆動装置が、電気モータを含む、請求項１に記載のツインクラッチ制御装置組立体。
【請求項８】
空動き切換え組立体であって、
２つの駆動部材の１つからの第１の出力部を選択的に駆動する第１のクラッチと、
少なくとも１つのカムフォロアが配置されたシフトレールと、
前記シフトレールを双方向に回転させるモータと、
前記シフトレールに配置されて、少なくとも１つのカムを前記カムフォロアと協働関係に画定するシフトフォークであって、前記カムが一対の滞留領域と中間らせん領域とを画定するシフトフォークと、
前記第１の出力部と第２の出力部との間で係合を調整する第２のクラッチと、
前記シフトレールの突起と前記シフトレールに配置された駆動部材とを含み、かつ前記突起によって係合可能な一対の隔てられた肩部を有する空動き機構と、
前記駆動部材に連結されて前記第２のクラッチを起動するようになっているアクチュエータとを組み合わせて具備し、
前記突起が前記一対の肩部の間を移動する間に、前記第１のクラッチが、前記２つの駆動部材の間を移動して、前記フォロアが前記カムの前記滞留領域の１つと係合する間に、前記第２のクラッチが起動される、空動き切換え組立体。
【請求項９】
前記第１のクラッチの第１の出力部に連結された入力部と、前記第２のクラッチの前記第１の出力部に連結された第１の出力部、及び前記第２のクラッチの前記第２の出力部に連結された第２の出力部とを有する中間車軸差動装置をさらに含む、請求項８に記載の空動き切換え組立体。
【請求項１０】
前記２つの駆動部材の一方に連結された入力部と、前記２つの駆動部材の他方に連結された出力部とを有する遊星歯車減速組立体をさらに含む、請求項８に記載の空動き切換え組立体。
【請求項１１】
前記第２のクラッチが摩擦クラッチパック組立体である、請求項８に記載の空動き切換え組立体。
【請求項１２】
前記駆動部材が、平歯車であり、前記アクチュエータが前記平歯車と噛み合う歯車歯を有するセクタプレートを含む、請求項８に記載の空動き切換え組立体。
【請求項１３】
前記アクチュエータが、位置合わせされた円弧状凹部と前記凹部に配置された荷重伝達ボールとを有する一対の対向部材を含む、請求項８に記載の空動き切換え組立体。
【請求項１４】
前記シフトレールの角度位置を示す信号を提供するセンサ手段をさらに含む、請求項８に記載の空動き切換え組立体。
【請求項１５】
自動車用のトランスファケースであって、
入力軸と、
前記入力軸によって駆動され、第１の直接駆動出力と第２の減速出力とを提供するように構成された減速組立体と、
第１の車両駆動系を駆動するようになっている第１の出力部材と、
第２の車両駆動系を駆動するようになっている第２の出力部材と、
前記第１の出力部材を前記減速組立体の前記出力の１つと選択的に係合する第１のクラッチと、
前記第１の出力部材と前記第２の出力部材との間の係合を調整する第２のクラッチと、
少なくとも１つのカムフォロアを有する回転シフトレールと、
前記シフトレールを双方向に回転させる駆動組立体と、
第１のクラッチを並進させるようになっているシフトフォークであって、前記カムフォロアと隣接して配置されて、らせん領域及び滞留領域を有する少なくとも１つのカムを画定するシフトフォークと、
圧縮力を発生して、前記第２のクラッチに加えるようになっているクラッチアクチュエータと、
前記シフトレールによって駆動されて、前記カムフォロアが前記カムの滞留領域にあるときは前記クラッチアクチュエータを起動し、前記カムフォロアが前記カムのらせん領域にあるときには前記クラッチアクチュエータを開放するようになっている手段と、
を組み合わせて具備するトランスファケース。
【請求項１６】
前記減速組立体が、複数の遊星歯車を支持するキャリヤを有する遊星歯車装置であり、前記キャリヤが前記第２の減速出力部を提供する、請求項１５に記載のトランスファケース。
【請求項１７】
前記シフトレールに連結されて、前記シフトレールの角度位置を示すデータを供給する、位置センサをさらに含み、請求項１５に記載のトランスファケース。
【請求項１８】
前記駆動組立体が電気モータである、請求項１５に記載のトランスファケース。
【請求項１９】
前記クラッチアクチュエータが、複数の対向する円弧状凹部と、前記凹部内の同数の荷重伝達ボールとを有する１組の部材を含む、請求項１５の記載のトランスファケース。
【請求項２０】
前記シフトレールで駆動される前記手段が、前記シフトレールに固定された駆動部材と、
前記駆動部材及び歯によって係合される一対の間隔を空けた形部を有する歯車と、
前記クラッチアクチュエータに連結され、かつ前記歯車の前記歯と噛み合う歯を有するセクタプレートとを含む、請求項１５に記載のトランスファケース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体的にはトランスファケース用の切換え組立体に関し、より具体的には、２段歯車減速組立体及び調整クラッチの両方の選択及び操作を順に行うトランスファケース用の単一アクチュエータ式切換え組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
４輪駆動車両、特にピックアップトラック及びスポーツユーティリティビークル（ＳＵＶ）の大多数においては、運転者による入力及び自動、適応駆動システムに応答して二次車両駆動系に駆動トルクを供給するのにトランスファケースが使用される。そのようなトランスファケースは、（１）一次側と二次側駆動系の間の速度差を許容する中央差動装置すなわちセンターデフ、（２）トランスファケースがそのような装備を有する場合には、上記のセンターデフの差動を禁止するか、あるいは、トランスファケースに中央差動装置すなわちセンターデフがない場合には一次駆動系から二次駆動系に駆動トルクを供給するクラッチ、（３）高速又は直接駆動作動モードに加えて締結されると低速又は減速作動モードを提供する、減速組立体、通常は遊星歯車機構を含むことができる。
【０００３】
調整クラッチ及び減速組立体の両方とも、運転者の要求又は上述の自動、適応式駆動装置（ａｄａｐｔｉｖｅ  ｄｒｉｖｅ  ｓｙｓｔｅｍ）の命令に応じて、それらを選択して連結するには、作動装置又は何らかのタイプのアクチュエータが必要である。
【０００４】
さまざまな減速組立体のアクチュエータが、本願の譲受人が共同所有する、米国特許第５，８７８，６２４号及び同６，１７３，６２４号に開示されている。米国特許第５，４０７，０２４号は、レンジ選択アクチュエータ及びボールランプ摩擦パッククラッチ式作動装置の両方を開示している。
【０００５】
米国特許第５，３３０，０３０号及び同第５，３６３，９３８号に開示されているような、その他のトランスファケースは、速度レンジ選択及びクラッチ連結の両方を行うのに単一のアクチュエータを使用している。後者の２つの特許においては、電気アクチュエータが、速度レンジ選択及び摩擦クラッチパックの起動の両方を提供する。しかしながら、クラッチパックの操作力は、カムと第二種のてこ装置によって発生され、このことは電気アクチュエータが大きな操作エネルギーを発生することを要求する。そのようなエネルギーの発生は、アクチュエータの寸法及びその電力消費の両方が、大きくなることを意味している。このことは、単一アクチュエータ式トランスファケースの改善が、望ましくかつ可能であることを示すものである。
【特許文献１】米国特許第５，８７８，６２４号
【特許文献２】米国特許第６，１７３，６２４号
【特許文献３】米国特許第５，４０７，０２４号
【特許文献４】米国特許第５，３３０，０３０号
【特許文献５】米国特許第５，３６３，９３８号
【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、両方が単一のアクチュエータ組立体によって制御される、２段歯車減速組立体及び調整クラッチを有するトランスファケースを提供することである。
【０００７】
本発明のさらなる目的は、クラッチ締結、クラッチ解除及び所望速度レンジ及び中立の選択を順に実行する単一アクチュエータ式切換え機構を備える調整クラッチを有する２速トランスファケースを提供することである。
【０００８】
本発明のさらなる目的は、２段歯車減速組立体と、中間車軸差動装置すなわちセンターデフと、速度レンジの選択及び調整クラッチの締結を順に制御する単一アクチュエータを備える調整クラッチとを有するトランスファケースを提供することである。
【０００９】
本発明のさらなる目的及び利点は、以下の好ましい実施形態の説明と添付の図面を参照すれば明らかになるであろう。これらの図面では、同一の参照番号は同一の構成要素、要素又は特徴を示す。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、ツインクラッチ制御装置組立体であって、第１の被駆動部材を一対の駆動部材の１つに選択的に係合する第１のクラッチと、前記第１の被駆動部材と第２の被駆動部材との間の係合を調整する第２のクラッチと、少なくとも１つのカムフォロアを有する回転可能シフトレールと、前記シフトレールを双方向に回転させる駆動装置と、前記第１のクラッチを移動させるようになっているシフトフォークであって、前記カムフォロアと隣接して配置され、作動可能ならせん領域及び作動不能な滞留領域を有する少なくとも１つのカムを画定するシフトフォークと、圧縮力を発生して前記第２のクラッチに加えるようになっているカムアクチュエータと、前記シフトレールに駆動されて、前記カムフォロアが前記カムの前記作動不能滞留領域にあるときには前記カムアクチュエータを起動し、前記カムフォロアが前記作動可能らせん領域にあるときには前記アクチュエータを開放するようになっている組立体と、
を組み合わせて備える。
【００１１】
２速トランスファケース用の切換え組立体は、歯車又は速度レンジ選択機構と、駆動トルクを一次トランスファケース出力部から二次トランスファケース出力部に選択的に伝達する調整摩擦クラッチパックとの両方を駆動するのに、単一のアクチュエータを使用する。この切換え組立体は、中間らせんトラック及び静止領域を両端に有するシフトレール及びカムを回転させるアクチュエータを含む。らせんカムと一緒に作動するロストモーションすなわち空動き組立体が、カムフォロアが２つの静止領域の１つに入っているときに、摩擦クラッチパックを選択的に締結、及び解除する。したがって、切換え組立体は、第１速レンジにおける完全なクラッチ締結から、第１速レンジにおけるクラッチ解除、第１速レンジの選択解除及び中立の選択、中立の選択解除及び第２速レンジの選択、さらにそれから締結の増強を介して、第２速レンジでの摩擦クラッチパックの全締結までの順次操作を行う。望ましい場合には、トランスファケースは中間車軸差動装置を含んでもよい。
【発明の実施の形態】
【００１２】
図１を参照すると、本発明を利用する４輪車両ドライブトレインを、模式的に示し、参照番号１０をつけてある。この４輪車両ドライブトレイン１０は、トランスミッション１４に連結されてそれを直接駆動する原動機１２（ｐｒｉｍｅ  ｍｏｖｅｒ）を含む。トランスミッション１４の出力は、トランスファケース組立体１６を直接駆動し、これが、一次すなわち後プロペラ軸２２、一次すなわち後差動装置２４、一対の一次すなわち後活車軸２６及びそれぞれの組の一次すなわち後タイヤ及びホイール組立体２８を備える、一次すなわち後駆動系２０に原動力を供給する。
【００１３】
トランスファケース組立体１６は、二次すなわち前プロペラ軸３２、二次すなわち前差動装置３４、一対の二次すなわち前活車軸３６及びそれぞれの組の二次すなわち前タイヤ及びホイール組立体３８を含む、二次すなわち前駆動系３０に原動力を選択的に供給する。前タイヤ及びホイール組立体３８は、前車軸３６のそれぞれの１つに直接的に連結するか、又は、望ましい場合には、１組の手動又は遠隔操作で動作可能なロッキングハブ４２を、それぞれの前車軸３６とそれぞれの１つのタイヤ及びホイール組立体３８との間に、作動可能に配置して、選択的にそれを連結することができる。最後に、一次駆動系２０及び二次駆動系３０の両方が、適切配置された適当な自在継ぎ手４４を含み、これが従来方式で作用して、さまざまな軸と構成要素との間の静的及び動的なオフセット及び不整合を許容する。
【００１４】
ホイール速度センサ４８が後タイヤ及びホイール組立体２８のそれぞれを検出できるように配置されている。好ましくは、ホイール速度センサ４８は、たとえば、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）又はその他の車両制御又はトラクション向上システムに使用されるのと同じセンサとすることができる。代替案としては、一次すなわち後プロペラ軸２２の回転を検知するように配置された単一センサを使用してもよい。センサ４８からの信号は、ライン５２を通ってマイクロプロセッサ５６に供給される。同様に、それぞれのホイール速度センサ５８は、前タイヤ及びホイール組立体３８を検出できるように配置され、ライン６２を通ってマイクロプロセッサ５６に信号を供給する。センサ５８も同様に、アンチロックブレーキシステム又はその他の牽引制御装置の一部とするか、又はそれと共有にすることができる。
【００１５】
通常、運転者選択スイッチ６４が利用可能であり、通常、車室（図示せず）内の車両運転者の届く範囲に配置される。スイッチ６４を調整することによって、２輪ハイギア、自動、すなわちオンデマンド又は適応運転、４輪ハイギア又は４輪ローギアなどのさまざまな作動モードを、特定の車両及びトランスファケース組立体１６の構成に応じて、選択することができる。一次駆動系２０と二次駆動系３０との間の測定されたホイール速度差に応答して、増分的又は減分的に二次駆動系３０にトルクを配分する装置の１つが、米国特許第５，４０７，０２４号に開示されている。
【００１６】
次に図２及び３を参照すると、トランスファケース組立体１６は、容易に理解されるように、さまざまな鋳造又は加工表面、平坦部、開口、フランジ及びトランスファケース組立体１６のさまざまな内部構成要素を受け入れるための穴を有する、複数片からなる金属ハウジング７０を含む。トランスファケース組立体１６は、入力軸７２を含み、この入力軸７２はその内側表面に、変速機１４（図１に示す）の出力軸（図示せず）上に配置された相補的に構成された雄スプラインによって係合可能な、複数の雌スプライン又は歯車歯７４を有する。入力軸７２は、球軸受け組立体７６などの転がり軸受けによって回転可能に支持されている。オイルシール７８が、入力軸７２とハウジング７０との間の、適当な液密シールを提供する。
【００１７】
トランスファケース組立体１６はまた、静止リングギア８２を有する遊星歯車減速組立体８０を含み、この静止リングギア８２は、スナップリング８４又はその他の保持装置によってトランスファケース内部に保持されている。遊星歯車キャリヤ８６は、リングギア８４とほぼ位置合わせされて、複数のピニオンギア９２を回転自由に支持しかつ保持する同数の固定短軸８８を含み、かつ支持する。ピニオンギア９２のそれぞれは、太陽歯車９４の歯と噛み合い、この太陽歯車は、入力軸７２と一体に形成されるか、又は、たとえば、スプラインによってそこに接続された別個の構成要素とすることができる。遊星歯車組立体８０のキャリヤ８６には、周辺スプライン又は歯車歯９８を有する円形ディスク９６が固定されている。このように、遊星歯車減速組立体８０は、キャリヤ８６及び円形ディスク９６に対して減速出力部を供給する。
【００１８】
遊星歯車減速組立体８０に隣接して、シンクロナイザすなわち同期組立体１００がある。この同期組立体１００は、遊星歯車組立体８０及びディスク９６の減速出力部とともに、一対の相互係合スプライン１０４を介して入力軸７２によって駆動される駆動カラー１０２からの直接入力を受ける。同期組立体１００は、従来形であり、中央駆動部材１０８間に配置された斜めの摩擦面又はクラッチ面１０６を含む。環状のクラッチカラー１１０は、中央駆動部材１０８上の複数の相補的に構成された雄スプライン又は歯車歯１１４と常時係合する複数の雌すなわち内側スプライン又は歯車歯１１２を含む。環状のクラッチカラー１１０が、図３に示す位置にあるときには、スプライン又は歯車歯１１２は、入力軸と７２に連結されたドライブカラー１０２に相補的に構成された雄スプライン又は歯車歯１１６と係合する。環状のクラッチカラー１１０が、最左端位置に移動すると、雌スプライン又は歯車歯１１４が、ディスク９６上の雄スプライン又は歯車歯９８と係合する。この位置において、ローギア又は減速駆動が達成される。環状のクラッチカラー１１０は、前述の左及び右位置の中間にある中立位置に移動することができ、ここではトランスファケース組立体１６のその他の構成要素は駆動されない。環状のクラッチカラー１１０はまた、中間車軸差動装置組立体１２０の構成要素と係合する雌又は内側スプラインすなわち歯車歯１１８を含む。
【００１９】
中間車軸差動装置組立体１２０は、その周囲に配置された、雄スプライン又は歯車歯１２４を有する、全体的に従来形式の円筒状ハウジング１２２を含む。したがって、環状のシフトカラー１１０は、スプライン又は歯車歯１１８及び１２４の係合によって、中間車軸差動装置組立体１２０のハウジング１２２と、常時係合している。この中間車軸差動装置組立体１２０は、複数のベベル形駆動歯車１２６を含み、この駆動歯車は短軸１２８と一体に形成されるか、又はその上に配置されており、この短軸は差動装置組立体１２０のハウジング１２２内に形成された半径方向に適切に延びる穴１３２内に、回転自由に収容される。
【００２０】
複数の駆動歯車１２６と図３に示すように左側で係合するのは、第１のベベル形出力歯車１３８であり、この歯車は一次出力軸１４０にスプライン接続されており、したがってそれと一緒に回転する。第１のベベル形出力歯車１３８と対称に、ベベル形駆動歯車１２６の右側には第２のベベル形出力歯車１４２が配置されており、この第２のベベル形出力歯車は、チェーン駆動歯１４６を有するチェーン駆動スプロケット１４４の一部の上に形成されている。チェーン駆動スプロケット１４４は、一次出力軸１４０上に回転自由に配置されている。
【００２１】
チェーン駆動スプロケット１４４も、調整摩擦クラッチパック組立体１５０の出力に連結されて、それと一緒に回転する。調整摩擦クラッチパック組立体１５０は、入力ハブ又はカラー１５２を含み、このカラーは一次出力軸１４０にスプライン接続されており、それと一緒に回転する。第１の複数のクラッチプレート１５４Ａは、入力ハブ又はカラー１５２にスプライン接続され、それによって駆動され、ベルハウジング１５６にスプライン接続されて相互連結されている第２の複数の摩擦クラッチプレート１５４Ｂと交互に配置されている。摩擦クラッチプレート１５４Ａ及び１５４Ｂは、その隣接面上に適切なクラッチ表面材料（図示せず）を含む。ベル形ハウジング１５６は、相互係合スプライン１５８及び中間カラー１６２を介してチェーン駆動スプロケット１４４に回転的に連結されている。したがって、ベル形ハウジング１５６は、チェーン駆動スプロケット１４４と一緒に回転し、摩擦クラッチパック１５０の作動によって、一次出力軸１４０及びチェーン駆動スプロケット１４４の速度を同期駆動させて、中間車軸差動装置組立体１２０の作動を禁止する。
【００２２】
調整摩擦クラッチパック組立体１５０も、交互に配置されたクラッチプレート１５４Ａ及び１５４Ｂに隣接して配置された作用板１６４を含む。作用板１６４に隣接して、ボールランプアクチュエータ組立体１７０がある。ボールランプアクチュエータ組立体１７０は、複数の位置合わせされた円弧状テーパ付きの凹部を画定する、第１の固定円形部材１７２を含み、その凹部の各々は荷重伝達ボール１７４を収容する。第１の円形部材１７２と対向する関係で、第１の円形部材１７２内のものと鏡像である同数の円弧状テーパ付き凹部１７８を有する、第２の回転円形部材１７６が配置されている。作用板１６４と第２の円形部材１７６との間には、第２の円形部材１７６と作用板１６４との間では軸力を伝達するが、作用板１６４を自由に回転させる、スラストベアリング１８２がある。第２の円形部材１７６の中央位置からの回転によって、荷重伝達ボール１７４が、凹部１７８の浅い領域に移動し、それによって第２の円形部材１７６を図３に示すように左に移動する。相補的凹部内のテーパローラベアリングなどの類似の機械装置、又は相対回転時に軸運動をもたらす対向カムなどの装置で、ボール１７６と凹部１７８を代替することができる。皿ばね（Ｂｅｌｌｅｖｉｌｌｅ）ばね又はウエーブワッシャのような複数のばね１８４が、クラッチカラー又はハブ１５２と第２の円形部材１７６との間に配置されて、第２の円形部材１７６を図３に示すように右に移動させる付勢力又は復元力を与える。
【００２３】
一次出力軸１４０の右端は、好ましくは、球軸受け組立体１８６のような転がり軸受けによって支持され、オイルシール１８８が、ねじ付きナット１９４によって一次出力軸１４０に固定された出力フランジ１９２と、トランスファケース組立体１６のハウジング７０との間に適当なシールを提供する。
【００２４】
次に図３、４及び７を参照して、ロストモーションシフト組立体すなわち空動き切換え組立体２００について説明する。空動き切換え組立体２００は、双方向電気駆動モータ２０２を含み、このモータは、直接駆動もしくはウォームギアを介する駆動、又はマイクロプロセッサ５６に対して双方向に回転するシフトレール２０４のための類似の速度回転機構を含む。切換え組立体２００は、位置検出組立体２０６を含み、この検出組立体はパルス計数装置であるか、又は接触トラックを含み、ホール効果センサ又は、シフトレール２０４の角度位置に関するリアルタイム情報を提供することのできるその他の検出装置であってもよい。駆動モータ２０２と反対側の双方向回転シフトレール２０４の端部は、トランスファケース組立体１６のハウジング７０に形成された適当な皿穴２０８内に収容される。
【００２５】
突起又は自由回転カムローラすなわちフォロア２１２が、半径方向のピン２１４に装着されており、このピンはシフトレール２０４に固定して収容されている。平歯車２１６が、カムフォロア２１２に隣接してシフトレール上に回転自由に配置されて、約２００°離れた、１組の軸方向に延びる段部すなわち肩部２１８Ａ及び２１８Ｂを有する。平歯車２１６は、シフトレール２０４上に、スナップリング２２０によって位置決めされて、このスナップリングは、シフトレール２０４に形成された適当な溝内に収容される。平歯車２１６の周辺まわりに歯車歯２２２があり、この歯車歯は、第２の円形部材１７６から半径方向に延びているセクタプレート２２６上の歯車歯２２４と常時噛み合っている。平歯車２１６、セクタプレート２２６及びかみ合う歯２２４及び２２６は、たとえば、チェーンと１組のスプロケット（図示せず）などの類似の機械装置によって置き換えることができることが理解されるであろう。
【００２６】
次に図３及び４を参照すると、シフトレール２０４の上には、シフトフォーク組立体２３０が配置されている。シフトフォーク組立体２３０は、シフトレール２０４を回転自由に収容する軸方向穴２３２を画定する。シフトフォーク組立体２３０は、１組のカムフォロア２３４Ａと２３４Ｂの間のシフトレール２０４上に配置され、このカムフォロアは同様に構成された複合カム２３６Ａ及び２３６Ｂにそれぞれ係合する。複合カム２３６Ａ及び２３６Ｂの両方は、両移動端に隣接する平坦領域すなわち滞留領域と、図５に模式的に示すような中間らせん領域とを含む。したがって、シフトレール２０４の回転時に、カムフォロア２３４Ａ及び２３４Ｂがそれぞれカム２３６Ａ及び２３６Ｂの滞留領域を横断する間に、シフトフォーク組立体２３０が、移動の一方の限界から軸方向に移動することがない。複合カム２３６Ａ及び２３６Ｂの中間の、らせん領域において、シフトフォーク組立体２３０が軸方向に移動される。次いで、複合カム２３６Ａ及び２３６Ｂの第２又は残りの滞留部分において、シフトレール２０４が回転するときに、シフトフォーク組立体２３０にはそれ以上の軸方向移動は与えられない。シフトフォーク組立体２３０は、環状のクラッチカラー１１０の周辺チャネル又は溝２３９と係合するヨーク又はフォーク２３８を含む。
【００２７】
次に図２を参照すると、チェーン駆動スプロケット１４４及び具体的には歯１４６が、連続チェーン２４０と係合して駆動し、この連続チェーン２４０が、被駆動チェーンスプロケット２４４上の歯車歯２４２と係合して駆動する。被駆動チェーンスプロケット２４４は、相互係合スプライン、締り嵌め、又はその他の確実な連結手段によって、二次出力軸２４６へ固定される。二次出力軸２４６は、フランジ２４８又は、図１に示すようにプロペラ軸３２に連結された自在継ぎ手４４の一部でもよい、その他の構成要素を含む。球軸受け組立体２５０などの転がり軸受け組立体が、二次出力軸２４６の一端を支持する。ハウジング７０と二次出力軸２４６との間に配置されたオイルシール２５２が、その間の適切な液密なシールを提供する。ジェロータ（ｇｅｒｏｔｏｒ）ポンプ２５４は、二次出力軸２４６によって駆動され、冷却及び潤滑液を、一次出力軸１４０に沿って配置された、トランスファケース１６のさまざまな構成要素に供給する。
【００２８】
次にすべての図、特に図５を参照して、本発明による空動き切換え組立体２００の作動、及びトランスファケース組立体１６の説明をする。開始点として、また純粋に参照の目的で、組立体２００は、図６及び７に示す位置において作動を開始すると仮定する。図６及び７に示す位置は、環状のシフトカラー１１０、シフトレール２０４及びシフトフォーク組立体２３０の中立位置を表す。シフトレール２０４が、図６及び７に示すように、中立位置から反時計回りに回転すると、カムフォロア２３４Ａ及び２３４Ｂは、それぞれカム２３６Ａ及び２３６Ｂのらせん領域にあり、シフトフォーク組立体２３０及び環状のシフトカラー１１０を右に、図２に示す位置に移動させ、入力軸７２から中間車軸差動装置組立体１２０への高速駆動すなわち直結駆動を接続又は提供する。高速すなわち直結駆動の接続は、同期組立体１００によって促進される。シフトレール２０４が回転を続けると、カムフォロア２３４Ａ及び２３４Ｂが、図５で示すように、カム２３６Ａ及び２３６Ｂの滞留領域で作動しているので、シフトフォーク組立体２３０のさらなる移動は発生しない。
【００２９】
しかしながら、カムフォロア２３４Ａ及び２３４Ｂが、カム２３６Ａ及び２３６Ｂのらせん領域から滞留領域に移動すると同時に、カムローラ又はフォロア２１２が歯車２１６の段部すなわち肩部２１８Ａに接触又は係合し、セクタプレート２２６及び歯車歯２２４及び２２２を介して第２の円形部材１７６に連結された歯車２１６を回転させ始める。第２の円形部材１７６が回転すると、それは、荷重伝達ボール１７４が凹部１７８の浅い領域に移動するので、その円形部材は軸方向に移動を始める。第２の円形部材１７６の摩擦クラッチパックの方向への軸方向移動は、摩擦クラッチパック組立体１５０のプレート１５４Ａ及び１５４Ｂの摩擦接続を開始し、一次出力軸１４０及び二次出力軸２４６の速度を同期させ始める。また、上述のように、このような摩擦接続は、中間車軸差動装置組立体１２０による差動を、徐々に禁止する。シフトレール２０４の反時計回りの移動の限界において、摩擦クラッチパック組立体１５０は、完全に接続されて、トルクを伝達し、中間車軸差動装置組立体１２０による差動をその最大レベルに禁止する。シフトレール２０４の時計方向の回転は、まず最初に摩擦クラッチパック組立体１５０によって達成された摩擦接続を開放し、これはさらに複数のばね１８４の作用によって補助される。
【００３０】
シフトレール２０４が時計方向に回転を続けると、カムフォロア２３４Ａ及び２３４Ｂが、カム２３６Ａ及び２３６Ｂのらせん領域に入り、シフトフォーク組立体２３０及び環状のクラッチカラー１１０を左に移動させ始める。環状カラー１１０は、中立位置に移動し、ここで電気モータ２０２、シフトレール２０４、シフトフォーク組立体２３０及び環状のクラッチカラー１１０を停止させることができる。次いで、トランスファケース組立体１６が、その中立位置になる。
【００３１】
シフトレール２０４の回転が継続する場合には、シフトフォーク２３０は、環状のシフトカラー１１０をその最左端位置に移動させ、そこで環状シフトカラーは、円形ディスク９６と連結し、これが遊星歯車組立体８０の中間車軸差動装置すなわちセンターデフ組立体１２０に対する減速出力を供給する。そのようなシフトはもちろん、やはりシンクロナイザ組立体１００の作用によって促進される。シフトレール２０４が回転し続けると、カムフォロア２３４Ａ及び２３４Ｂは、カム２３６Ａ及び２３６Ｂのらせん領域を横断し終えて、カムフォロア２３４Ａ及び２３４Ｂが図５に示す滞留領域に入る。
【００３２】
環状クラッチ１１０のそれ以上の移動は、シフトフォーク２０４の回転が続いても、起こらない。そのようなシフトフォーク２０４の回転が継続すると、カムフォロア２１２は、歯車２１６上の段部又は肩部２１８Ｂと係合させて、歯車２１６、セクタプレート２２６及び第２の円形部材１７６が回転し始め、摩擦クラッチパック組立体１５０の圧縮とそれを介してのトルク伝達を再開する。シフトレール２０４の回転が続くと、摩擦クラッチパック組立体１５０が圧縮され、最終的にはそれを介して最大のトルク伝達、一次出力軸１４０と二次出力軸２４６の同期、及び中間車軸差動装置１２０による差動の禁止をもたらす。摩擦クラッチパック組立体１５０の再起動は、シフトレール２０４の反時計回りの回転によって達成することができる。そのような回転が継続する場合には、環状のシフトカラー１１０は、直ちに中立位置に復帰することになる。
【００３３】
前述の説明は、空動き切換え組立体２００の連続的な作動を説明しているが、電気駆動モータ２０２は、短い又は長い時間間隔で、又は増分的に作動させることができること、及び図５に示して上述した作動順序は、運転者の命令又は、たとえば、車輪速度センサ４８及び５８によって供給される検知された車両作動状態、もしくは、たとえば、運転者選択スイッチ６４などからのマイクロプロセッサ５６への、その他の信号に応答して、いずれの方向にでも小さな増分又は大きな増分で発生させることができることを理解すべきである。たとえば、ローギアの選択は、通常は駆動装置の制御下にあるが、摩擦クラッチパック組立体１５０の作動の程度は、それに供給される入力に基づくマイクロプロセッサ５６の作動により自動的に行われる。摩擦クラッチパック組立体１５０は、上述のように調整組立体であること、したがって電気モータ２０２を選択的に起動してシフトレール２０４、歯車２１６、セクタプレート２２６及び二次円形部材１７６を、所定の位置に移動させて、摩擦クラッチパック組立体１５０を介して所望のレベルのトルクを伝達することができることを理解すべきである。
【００３４】
前述の開示は、本発明を実施するために本発明者が考案した最良の形態である。しかしながら、切換え組立体及びその作動方法の技術における当業者には修正形態及び変更形態を組み入れた製品及び方法が明らかであろう。前述の開示は、本発明を実施するための、本発明者が考案する最良の形態を示し、当業者であればこの発明を実施できるようにすることを意図しているが、それによって限定されると考えるべきではなく、前述の明らかな変更形態を含むものであり、添付の請求項の趣旨と範囲によってのみ限定されるものと考えるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明を組み込んだ４輪駆動自動車のドライブ組立体の模式図である。
【図２】本発明による空動き切換えアクチュエータを有するトランスファケースの全断面の側面図である。
【図３】本発明による空動き切換えアクチュエータを有するトランスファケースの全断面の拡大分解図である。
【図４】本発明による空動き切換え組立体のシフトフォーク及びカム組立体の斜視図である。
【図５】本発明による空動き切換え組立体におけるクラッチ連結及び軸回転を示すグラフである。
【図６】図２の線６−６に沿った、本発明による空動き切換え組立体の部分の拡大断面図である。
【図７】図２の線７−７に沿った、本発明による空動き切換え組立体の拡大、分解全断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  ４輪車両ドライブトレイン        １４  トランスミッション
１６  トランスファケース組立体        ２０  後駆動系
２２  一次すなわち後プロペラ軸        ２４  後差動装置
２６  ライブ一次すなわち後クスル      ２８  ホイール組立体
３４  二次すなわち前差動装置          ４８  ホイール速度センサ
５６  マイクロプロセッサ              ７０  金属ハウジング
７２  入力軸                          ７８  オイルシール
８０  遊星歯車減速組立体              ８４  リングギア
８６  キャリヤ                        ８８  短軸
９６  円形ディスク                    １００  シンクロナイザ組立体
１０８  中央駆動部材                  １１０  環状のクラッチカラー
１２０  中間車軸差動装置組立体        １２６  ベベル形駆動ギア
１４０  一次出力軸                    １５０  調整摩擦クラッチパック組立体
１５４Ａ、Ｂ  摩擦クラッチプレート    １６４  作用板
１７６  円形部材                      １８２  スラスト軸受け
１９２  出力フランジ                  ２００  空動き切換え組立体
２０２  双方向電気駆動モータ          ２０４  シフトレール
２３０  シフトフォーク組立体          ２３４Ａ、Ｂ  カムフォロア
２３６Ａ、Ｂ  カム                    ２４６  二次出力軸
２５０  球軸受け組立体
【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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