(57)【要約】【課題】変速装置、ランスファ・ケースなどの自動車駆動系構成機器と共に使用するシンクロ装置を提供すること。【解決手段】変速装置及びトランスファ・ケースなどの自動車駆動系構成機器用シンクロ装置は、同期力を増幅しかつ異なって回転する要素の同期をとる１対の摩擦クラッチ・パックの１つに同期力を加える１対のボール・ランプ機構を含む。シンクロ装置は比較的に低い作動力を出す。各ボール・ランプ機構は、軸方向分離を制限する回転移動制限部を有する１対のボール・ランプ部材と、中間圧縮ばね組立体とを含む。ばね組立体及びボール・ランプ部材の移動制限部は、ボール・ランプ機構によって発生されかつ摩擦クラッチ・パックに加えられる力を制限して、摩擦クラッチ・パックの急激でかつ無制御動作及び回転要素の対応する急激同期を防止する。【選択図】図２
2004308907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車駆動系の構成機器用のシンクロ装置であって、
第１の駆動部材（９６）と、
第２の駆動部材（５２）と、
出力部材（６０）と、
前記出力部材を駆動しかつ前記第１の駆動部材及び前記第２の駆動部材の一方に選択的に係合するクラッチ・カラー（１３２）と、
１対のボール・ランプ機構であって、各々が複数の対向する傾斜付き凹部（１６８、１８８）をそれぞれ形成する１対の隣接部材（１６４、１８４）及び前記凹部に配置された同様に複数の負荷伝達部材（１７２）を含み、前記対の隣接部材の一方が前記出力部材と共に回転するように配置された対のボール・ランプ機構と、
前記対のボール・ランプ機構間に動作可能に配置された圧縮ばね（１８２）と、
第１組及び第２組の交いに差し挟まれたクラッチ板（２０２）及びクラッチ板（２０６）をそれぞれ含む１対の摩擦クラッチ・パック（２００）であって、各前記摩擦クラッチ・パックの各組のクラッチ板の一方が前記駆動部材の一方と共に回転するように配置され、また、各前記摩擦クラッチ・パックの各組のクラッチ板の他方が前記出力部材と共に回転するように配置されたクラッチ・パックと、
前記クラッチ・カラーに関連されていて、前記対の隣接部材の他方を隣接する方の前記摩擦クラッチ・パックに向けて選択的に移動させる内側カラー（１５０）と、
を備えるシンクロ装置。
【請求項２】
前記圧縮ばね（１８２）は皿ワッシャである、請求項１に記載のシンクロ装置。
【請求項３】
前記皿ワッシャ（１８２）は、前記出力部材（６０）の軸に平行でかつそこからずれて配置された軸を有する複数の圧縮ばねを備えたディスクである、請求項１に記載のシンクロ装置。
【請求項４】
前記クラッチ・カラー（１３２）と前記内側カラー（１５０）との間に動作可能に配置された移動止め（１５６）を更に含む、請求項１に記載のシンクロ装置。
【請求項５】
前記対のボール・ランプ機構の各々の前記対の隣接部材（１６４、１８４）間の相対回転を制限するための手段（１７８、１９２）を更に含む、請求項１に記載のシンクロ装置。
【請求項６】
前記クラッチ・カラー（１３２）に動作可能に係合するシフトフォーク（１３４）と、該シフトフォーク及び前記クラッチ・カラーを双方向に移動するためのアクチュエータ（２１８）とを更に含む、請求項１に記載のシンクロ装置。
【請求項７】
前記出力部材（６０）及び前記クラッチ・カラー（１３２）にある複数の相互係合スプラインを更に含む、請求項１に記載のシンクロ装置。
【請求項８】
前記クラッチ・カラー（１３２）、前記第１の駆動部材（９６）、及び前記第２の駆動部材（５２）にある相互係合スプライン（１００、１２６、１４８）を更に含む、請求項１に記載のシンクロ装置。
【請求項９】
前記第１の駆動部材（９６）は遊星歯車減速組立体（８０）の減速出力部であり、前記出力部材（６０）はトランスファ・ケース（１６）の一次出力軸である、請求項１に記載のシンクロ装置。
【請求項１０】
前記対の摩擦クラッチ・パック（２００）はそれぞれの前記ボール・ランプ機構に隣接して配置される、請求項１に記載のシンクロ装置。
【請求項１１】
自動車トランスファ・ケース（１６）用のシンクロ装置であって、
第１の駆動部材（９６）を有する遊星歯車減速組立体（８０）と、
第２の駆動部材（１２２）を有する入力軸（５２）と、
一次出力軸（６０）と、
前記一次出力軸に回転するように自在に連結されかつ前記第１の駆動部材及び第２の駆動部材の一方に被駆動係合するように移動可能であるクラッチ・カラー（１３２）と、
前記クラッチ・カラー内に配置されかつ共に回転できるように該クラッチ・カラーに連結されたシフト・カラー（１５０）と、
１対の相対回転自在で内側及び外側の隣接部材（１６４、１８４）をそれぞれ含む１対のボール・ランプ機構であって、前記内側及び外側の隣接部材の各々は複数の負荷伝達部材（１７２）を受ける複数の傾斜付き凹部（１６８、１８８）を形成し、各前記内側の隣接部材は前記シフト・カラーと共に回転するように連結されたボール・ランプ機構と、
前記対のボール・ランプ機構の前記内側の隣接部材間に配置された圧縮ばね（１８２）と、
前記ボール・ランプ機構の前記外側の隣接部材の各々一つに隣接して配置された１対の摩擦クラッチ・パック（２００）であって、各前記摩擦クラッチ・パックは各前記ボール・ランプ機構の前記内側の隣接部材（１６４）と共に回転するように配置された第１の複数のクラッチディスク（２０６）と及び第２複数差込クラッチディスク（２０２）とを含み、前記第２の複数のクラッチディスクの一方（２０２Ａ）が前記第１の駆動部材（９６）と共に回転するように配置され、また、前記第２の複数のクラッチディスクの他方（２０２Ｂ）が前記第２の入力部材（１２２）と共に回転するように配置された対の摩擦クラッチ・パックと、を備え、
前記クラッチ・カラー及び前記内側カラーの移動が前記対をなす隣接クラッチ部材の一方間に相対回転、前記摩擦クラッチ・パックの一方の圧縮、前記駆動部材の一方と前記出力部材との間の同期を生じさせるシンクロ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に変速装置、トランスファ・ケースなどの自動車駆動系の構成機器用のシンクロ装置に関し、更に詳しくはボール・ランプ式アクチュエータ機構を備えた構成機器用シンクロ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一方の回転部材を、異なる速度で回転している他方の部材に接続することが、自動車駆動系の構成機器においてしばしば必要となる。このような事態においては、円滑な係合を達成するように係合前に２つの回転部材の速度を同期或いは一致させることが一般に望ましい。変速装置及びトランスファ・ケースの同期は、７０年間にわたって存在してきた。最もしばしば遭遇するシンクロ装置は、車両、トラックに利用される手動変速装置に見出される。
【０００３】
自動車動伝動装置の製品の複雑化に伴って、より新しい装置が、係合されるべき回転部材の速度を監視するセンサを利用し、一方の部材を他方の部材に同期させるために一方の部材の速度をしばしば制動によって調節する。いくつかの伝動装置においては、エンジン及び変速装置の速度を調節できる電子制御器が、いかなる機械的シンクロ装置も使用せずに回転部材の同期を達成する。
【０００４】
このような特殊な装置にもかかわらず、例えば、トランスファ・ケースにおいてはシンクロ装置の要請がいぜんとしてある。トランスファ・ケースのシンクロ装置に対する頻繁な要求は、迅速動作である。すなわち、同期は１秒以下に通常は達成されなければならず、このような同期は比較的に低い付加力によって動作しなければならない。多くの場合、これら２つの要求は相互に排他的である。迅速動作シンクロ装置はより大きい伝達力及びエネルギ要件を伴う大型装置を必要とする。小型装置は、少ないエネルギを要求するが、通常は小さい力を発生し、同期を達成するのに長時間かかる。
【０００５】
したがって、応答時間が短く、低動作力及び低動力消費を発揮するシンクロ装置が望ましい。
【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、変速装置、ランスファ・ケースなどの自動車駆動系の構成機器と共に使用するシンクロ装置を提供することにある。
本発明の更に別の目的は、ボール・ランプ式アクチュエータ機構及び摩擦クラッチ・パックを備えたシンクロ装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の更に別の目的は、比較的に低い作動力を有するシンクロ装置を提供することにある。
本発明の更に別の目的は、回転及び力制限構成機器を備えた１対のボール・ランプ機構を有する自動車駆動系の構成機器用のシンクロ装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の更に別の目的は、ボール・ランプ部材の相対回転を制限するストッパを有する１対のボール・ランプ機構を備えた自動車駆動系の構成機器用のシンクロ装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の別の目的及び利点は、同じ参照番号が同じ構成機器、要素又は特徴に言及した好適実施例及び添付図面の下記の記載を参照することによって明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、自動車駆動系の構成機器用のシンクロ装置であって、
第１の駆動部材と、
第２の駆動部材と、
出力部材と、
前記出力部材を駆動しかつ前記第１の駆動部材及び前記第２の駆動部材の一方に選択的に係合するクラッチ・カラーと、
１対のボール・ランプ機構であって、各々が複数の対向する傾斜付き凹部をそれぞれ形成する１対の隣接部材及び前記凹部に配置された同様に複数の負荷伝達部材を含み、前記対の隣接部材の一方が前記出力部材と共に回転するように配置された対のボール・ランプ機構と、
前記対のボール・ランプ機構間に動作可能に配置された圧縮ばねと、
第１組及び第２組の交いに差し挟まれたクラッチ板及びクラッチ板をそれぞれ含む１対の摩擦クラッチ・パックであって、各前記摩擦クラッチ・パックの各組のクラッチ板の一方が前記駆動部材の一方と共に回転するように配置され、また、各前記摩擦クラッチ・パックの各組のクラッチ板の他方が前記出力部材と共に回転するように配置されたクラッチ・パックと、
前記クラッチ・カラーに関連されていて、前記対の隣接部材の他方を隣接する方の前記摩擦クラッチ・パックに向けて選択的に移動させる内側カラーと、
を備えるシンクロ装置が提供される。
【００１１】
変速装置及びトランスファ・ケースなどの自動車駆動系の構成機器用のシンクロ装置は、同期力を増幅しかつさまざまに回転する要素の同期をとる１対の摩擦クラッチ・パックの１つに同期力を加える１対のボール・ランプ機構を含む。シンクロ装置は比較的に低い作動力で動作することを示している。各ボール・ランプ機構は、軸方向分離を制限する回転移動制限部を有する１対のボール・ランプ部材と、中間圧縮ばね組立体とを含む。ばね組立体及びボール・ランプ部材の移動制限部は、ボール・ランプ機構によって発生されかつ摩擦クラッチ・パックに加えられる力を制限して、摩擦クラッチ・パックの急激でかつ無制御の動作及び回転要素の対応する急激な同期を防止する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１において、四輪車両のドライブトレインすなわち駆動装置が参照番号１０によって概略図示されている。四輪車両の駆動装置１０は、変速装置１４に連結されかつそれを直接駆動する原動機１２を含む。変速装置１４は自動又は手動形式のいずれかである。変速装置１４の出力は、一次すなわち後駆動系２０に動力を供給するトランスファ・ケース組立体１６を直接駆動する。トランスファ・ケース組立体１６は、一次すなわち後支持軸２２、一次すなわち後差動装置２４、１対の一次すなわち後活軸２６、１対の一次すなわち後タイヤ及び車輪組立体２８を備えている。
【００１３】
トランスファ・ケース組立体１６は、動力を二次すなわち前駆動系３０に選択的に供給する。前駆動系３０は、二次すなわち前支持軸３２、二次すなわち前差動装置３４、１対の二次すなわち前活軸３６、１対の二次すなわち前タイヤ及び車輪組立体３８を備えている。前タイヤ及び車輪組立体３８は、１対の前軸３６の各々に直接連結されるか、必要に応じて、１対の手動又は遠隔操作可能係止ハブ４２が１対の前軸３６と各タイヤ及び車輪組立体３８との間に動作可能に配置されてそれらを選択的に接続してもよい。最後に、一次駆動系２０及び二次駆動系３０は、種々の軸と構成機器との間の静的及び動的ずれ及び不整合を許すように従来の仕方で働く適切に配置されたユニバーサルジョイント４４を含んでいてもよい。車両運転手が便利に手の届く範囲に好ましくは配置された制御コンソール４６は、後述するように、トランスファ・ケース組立体１６の動作モードの選択を容易にするスイッチもしくは複数の個々のスイッチ又は押しボタン４８を含む。
【００１４】
前述し、後述することは車両に関係する。そこでは、後駆動系２０が一次駆動系として機能する。すなわち、後駆動系２０は係合され、ほぼ常に動作する。それに対応して前駆動系３０は二次駆動系として機能する。すなわち、前駆動系３０は係合され、一時期のみ又は二次的もしくは補助的に動作する。このような車両は広く後輪駆動車両と呼ばれている。
【００１５】
ここに開示され、請求された発明が、一次駆動系２０が車両の前に配置され、二次駆動系３０が車両の後に配置されるような変速装置及びトランスファ・ケースに容易に適用される限りにおいては、ここでは、「前」及び「後」よりはむしろ用語「一次」及び「二次」が使用される。このような用語「一次」及び「二次」は、個々の駆動系の特別な配置よりはむしろ個々の駆動系の機能を広くかつ適切に特徴付ける。
【００１６】
図１及び図２において、本発明を組み込んだトランスファ・ケース組立体１６は、その様々な構成機器及び組立体を受けるように、平坦で円形の密封面、軸及び軸受用開口、様々な凹部、肩、フランジ、皿穴等を有する多数部品の鋳造金属ハウジング組立体５０を含む。入力軸５２は、雌もしくは内スプラインもしくは歯車歯５４或いは変速装置１４（図１に示す）の出力を入力軸５２に駆動可能に連結するその他の適切な構造体を含む。入力軸５２は、球軸受組立体５６などの転がり軸受によって外側から回転自在に支持され、また、コロ軸受組立体５８などの転がり軸受によって内側から回転自在に支持される。コロ軸受組立体５８は、一次出力軸６０の縮径部分に配置される。入力軸５２とハウジング組立体との間に定置されたオイルシール６２は、それらの間を適切に流体密封する。
【００１７】
出力軸６０の反対端は、球軸受組立体６４などの転がり軸受によって支持される。エンドキャップ又はシール６６は、一次出力軸６０の軸方向通路６８の一端を閉じる。ジェロータ・ポンプ７０は、一次出力軸６０の複数の半径方向ポートを介してトランスファ・ケース組立体１６の構成機器に分配される軸方向通路へ潤滑冷却流体を流すように通常は利用される。ハウジング５０とフランジ７４などの出力部品との間に定置されたオイルシール７２は、ハウジング５０と一次出力軸６０との間にシールを達成する。
【００１８】
図２及び図３において、トランスファ・ケース組立体１６は遊星歯車減速組立体８０を含む。遊星歯車減速組立体８０は、相互係合スプライン８４によって入力軸５２に連結されるか又は一体に形成されたカラーでもよい太陽歯車８２を含む。太陽歯車８２は、複数のピニオン又は遊星歯車８８に常時噛み合う歯車歯８６を含む。遊星歯車８８は、固定の短軸９４によって支持されたコロ軸受９２に回転自在に配置されるか、又は必用に応じてピニオン８８が短軸８４に直接に回転自在に支持されてもよい。短軸９４は、ベル形延長部９８及び雄すなわち外スプライン又は歯車歯１００を含む遊星歯車キャリヤ９６内に保持固定される。遊星歯車キャリヤ９６は、一方の側において入力軸５２の肩に係合するディスク１０２によって支持され、また、他方の側においてスペーサ１０６によって軸方向に定置される。
【００１９】
複数のピニオン又は遊星歯車８８は、例えば、スナップ・リング１１６によってハウジング５０内に固定された固定リング歯車１１４の歯車歯１１２と常時噛み合っている。
入力軸５２は、細長いスリーブ又はクイル１２２を含む。スリーブ又はクイル１２２は、１対のコロ軸受組立体５８によって回転自在に支持される。入力軸５２のスリーブ又はクイル１２２は、遊星歯車キャリヤ９６の雄スプライン又は歯車歯１００から離間されかつ軸方向に整合された雄スプライン又は歯車歯１２６を含む。
【００２０】
図３及び図４において、トランスファ・ケース組立体１６はシンクロ装置組立体１３０を含む。シンクロ装置組立体１３０は外側の環状シフト・カラー１３２を含み、そのシフト・カラーは、円周方向のチャンネル又は溝１３６内で受けられるシフトフォーク１３４の対応する双方向運動によって中心位置から双方向に移動される。外側の環状シフト・カラー１３２は、一次出力軸６０の環状部材１４４に形成された雄すなわち外スプライン又は歯車歯１４２と相補的に常時係合する内すなわち雌スプライン又は歯車歯１３８を含む。外側の環状シフト・カラー１３２は、遊星歯車キャリヤ９６の雄スプライン１００及び入力軸・スリーブ又はクイル１２２と相補的に軸方向に整合される内すなわち雌スプライン又は歯車歯１４８を含む。外すなわち雄スプライン又は歯車歯１５２を有する内側の移動止めカラー１５０は、環状シフト・カラー１３２内に受けられ、それと共に回転する。内側の移動止めカラー１５０は、収縮自在の円周方向ばね１５６を受けることができる円周方向チャンネル１５４を含む。ばね１５６は、その弛緩状態では外側の環状シフト・カラー１３２内の浅い傾斜壁付きの円周方向凹部１５８内にある。円周方向チャンネルすなわち溝１５４、収縮自在の円周方向ばね１５６、及び傾斜壁付きの円周方向凹部１５８は、協働して、移動止めカラー１５０と環状シフト・カラー１３２との間で移動止め作用を与え、その移動止め作用は、環状シフト・カラー１３２が図３に示す位置から外れる位置に動かされかつ図３に示す中心位置への移動止めカラー１５０の復帰を助けるとき、移動止めカラーの動きに抵抗を与える。
【００２１】
図３、図４、図５において、軸方向に延びる内すなわち雌スプライン又は歯車歯１６２の領域が移動止めカラー１５０の内面中央に配置される。スプライン又は歯車歯１６２は、移動止めカラー１５０に相補的でかつ雌スプライン又は歯車歯１６２に係合されるスプライン１６６Ａ及び１６６Ｂを含む第１すなわち内側で左側の円形ボール・ランプ部材１６４Ａ及び内側で右側の円形ボール・ランプ部材１６４Ｂに係合する。円形部材１６４Ａ及び１６４Ｂは、複数の負荷伝達ボール１７２Ａ及び１７２Ｂを受ける複数の傾斜壁付き傾斜路付き凹部１６８Ａ及び１６８Ｂを含む。好ましくは、傾斜路付き凹部１６８Ａ及び１６８Ｂは、約９０°−１００°にわたる角度範囲（円周方向にみて）にある。円形部材１６４Ａ及び１６４Ｂは、入力軸のスリーブ又はクイル１２２に回転自在に配置されたカラー又はハブ１８０の相補形状の雄すなわち外スプライン又は歯車歯１７８に係合する内もしくは雌スプライン又は歯車歯１７４Ａ及び１７４Ｂを含む。スプライン又は歯車歯１７８は、３つのスプライン又は歯車歯１７８が１２０°間隔（スプラインの中心間間隔）で離間されてカラー又はハブ１８０に存在する点で非標準的である。一次出力軸６０、環状シフト・カラー１３２、移動止めカラー１５０、第１すなわち内側クラッチ部材１６４Ａ、１６４Ｂ、カラー又はハブ１８０がすべて一緒に回転することは、明らかであろう。
【００２２】
圧縮ばね１８２は、第１すなわち内側の、左側及び右側の円形ボール・ランプ部材１６４Ａ及び１６４Ｂの隣接面間に動作可能に配置される。圧縮ばね１８２は、一次出力軸６０の中心線に平行でかつそこから等間隔に離間した軸にそって配置された複数の小圧縮ばねを有する皿ワッシャ、波打ちワッシャ、又はディスクでもよい。
【００２３】
シンクロ装置組立体１３０は、第２すなわち外側の、左側及び右側の円形ボール・ランプ部材１８４Ａ及び１８４Ｂを含む。各部材は対応する複数の傾斜壁付きの傾斜路付き凹部１８８Ａ及び１８８Ｂを有する。好ましくは、傾斜路付き凹部１８８Ａ、１８８Ｂは、約９０°−１００°の角度にわたって延びている。図５に示すように、１２０°間隔で離間された３つの雄すなわち外スプライン１７８は、対応する数、すなわち、各対の第２の円形部材１８４Ａ及び１８４Ｂの３つの離間したスプライン１９２と係合する。したがって、第２の円形部材１８４Ａ及び１８４Ｂは、カラー又はハブ１８０に関して制限された移動範囲内で自由に回転する。このような移動範囲は、８０°−９０°程度の角度である。したがって、対応する円形部材１８４Ａ及び１８４Ｂに関して円形部材１６４Ａ及び１６４Ｂの相対回転及び軸方向移動は制限される。
【００２４】
傾斜路付き凹部１６８Ａ、１６８Ｂ、１８８Ａ、１８８Ｂを有する円形部材１６４Ａ、１６４Ｂ、１８４Ａ、１８４Ｂの及び負荷伝達ボール１７２Ａ、１７２Ｂは、この実施形態のボール・ランプ式アクチュエータを構成する。傾斜路付き凹部１６８Ａ、１６８Ｂ、１８８Ａ、１８８Ｂ及び負荷伝達ボール１７２Ａ、１７２Ｂは、それらの相対回転に応答して円形部材１６４Ａ、１６４Ｂ、１８４Ａ、１８４Ｂの軸方向移動を起こすその他の類似機械要素に置き換えられることは、明らかであろう。例えば、相補形状の円錐弦巻ばねに配置されたテーパ付きローラが利用されてもよい。
【００２５】
各第２すなわち外側の円形部材１８４Ａ及び１８４Ｂは、対応する平坦ワッシャ１９４Ａ及び１９４Ｂを捕捉及び係合するそれぞれの肩部１９２Ａ及び１９２Ｂを含む。各平坦ワッシャ１９４Ａ及び１９４Ｂの反対面は、内側の移動止めカラー１５０の内スプライン又は歯車歯１６２に係合する。このようにして、移動止めカラー１５０が図３に示す位置から左又は右に動いたとき、雌すなわち内スプライン又は歯車歯１６２は、平坦ワッシャ１９４Ａ又は１９４Ｂの一方に係合し、それを移動止めカラー１５０の移動方向に対応した方向に移動し、それに対応して第２すなわち外側の円形部材１８４Ａ又は１８４Ｂの一方を対応した左右摩擦クラッチ２００Ａ又は２００Ｂと係合させる。
【００２６】
左側及び右側の摩擦クラッチ２００Ａ及び２００Ｂは、第１の複数の大クラッチ板すなわちディスク２０２Ａ及び２０２Ｂを含む。左側の大摩擦板すなわちディスク２０２Ａは、遊星歯車キャリヤ９６のベル形部分９８の相補形状スプライン又は歯車歯２０４Ａに係合する。左側にある第２の複数の小摩擦板すなわちディスク２０６Ａは、カラー又はハブ１８０のスプライン１７８に係合する。それに対応して、右側にある第１組の大摩擦板すなわち２０２Ｂは、入力軸５２の細長いクイル又はスリーブ１２２にある複数の相補的の内すなわち雌スプライン又は歯車歯２０４Ｂに係合する。右側にある複数の差し込まれた小径摩擦板すなわちディスク２０２Ｂは、カラー又はハブ１８０のスプライン１７８にも係合する。
【００２７】
再び図２において、シフトフォーク１３４はシフト・オペレータ組立体２１０の一部である。シフトフォーク１３４は、各端において１対の同一カム２１２Ａを有する円筒体２１２から半径方向に延びる。カム２１２Ａは、双方向回転可能シフト軸すなわちシフトレール２１６に固定された１対の離間したカム・フォロワ２１４によって係合される。シフトレール２１６は電動機駆動機構２１８によって双方向に回転され、その駆動機構は、外側の細長いシフトカラー１３２を軸方向双方に動かすように、シフトレール２１６を選択的に双方向に回転する。
【００２８】
図２及び図６において、トランスファ・ケース組立体１６は、一次出力軸６０から二次駆動系３０まで選択的トルク伝達を行う電磁作動ディスクパック式クラッチ組立体２２０を含む。ディスクパックク式ラッチ組立体２２０は、一次出力軸６０の周りに配置され、例えば、スプライン相互結合を介して一次出力軸６０に連結された円形駆動部材２２２を含む。円形の駆動部材２２２は、らせん円環体の傾斜部分の形状をした複数の円周方向に離間した凹部２２６を含む。各凹部２２６は、同数の負荷伝達ボール２２８の１つを受ける。
【００２９】
円形の被駆動部材２３２は、円形の駆動部材２２２に隣接して配置され、凹部２２６と同じ形状を形成する同数の対向する凹部２３４を含む。凹部２２６及び２３４の傾斜側壁は、傾斜部又はカムとして機能し、また、円形の部材２２２及び２３２をそれらの相対回転に応答して離れさせるようにボール２２８と協働する。凹部２２６、２３４及び負荷伝達ボール２２８は、円形の部材２２２及び２３２をそれらの相対回転に応答して軸方向に移動させるその他の類似の機械要素と置き換えられることは、明らかであろう。例えば、相補的に形成された円錐らせん体に配置されたテーパ付きローラが用いられてもよい。
【００３０】
円形の被駆動部材２３２は、半径方向外方に延び、軟鉄の回転子２３６に固定される。電機子２４２は、回転子２３６の面に隣接して配置される。回転子２３６は、三面で電磁コイル２４４を包囲する。
【００３１】
電磁コイル２４４は、電導体２４６を介して好ましくはパルス幅変調（ＰＷＭ）制御器から電気エネルギを供給される。パルス幅変調構成は、電磁クラッチ組立体２２０の電磁コイル２４４への平均電流を増加又は減少し、したがってディスクパック式クラッチ組立体２２０のトルク・スループットを、後に詳述するように、駆動信号のオンタイム（デューティ・サイクル）を増加又は減少することによって、増加又は減少する。その他の変調制御技術は、電磁ディスクパック式クラッチ組立体２２０の係合・非係合を達成するように利用されてもよいことは、明らかであろう。
【００３２】
電磁コイル２４４へ電気エネルギを供給すると、回転子２３６に対して電機子２４２を磁気的に吸引する。この磁気的な吸引により、の電機子２４２が回転子２３６に摩擦接触する。一次出力軸６０が電機子２４２とは異なる速度で回転しているとき、この摩擦接触により、一次出力軸６０から円形の駆動部材２２２及び負荷伝達ボール２２８を介して円形の被駆動部材２３２まで摩擦トルクが伝達される。この発生した摩擦トルクは、ボール２２８を凹部２２６及び２３４の傾斜部に乗り上げさせ、円形の駆動部材２２２を軸方向に移動させる。円形の駆動部材２２２の軸方向移動により作用板２４８がディスクパック・クラッチ組立体２５０に向けて軸方向に移動される。皿ワッシャすなわちベレビルワッシャの積層からなる圧縮ばね２５２は、円形の駆動部材２２２を円形の被駆動部材２３２に向けて偏倚させかつ負荷伝達ボール２２８を円形の凹部２２６及び２３４の中心位置に戻す回復力を与えて、電磁クラッチ組立体２２０が作動されないとき、その組立体２２０の構成機器間に最大の間隙及び最少の摩擦を与える。凹部２２６、２３４及びボール２２８の重要な設計上の配慮は、それらの設計及び圧縮ばね２５２の外形、ディスクパック組立体２５０の間隙が、電磁クラッチ組立体２２０が自動的に係止しないことを保証することである。電磁クラッチ組立体２２０は自動的に係合してはならないが、変調制御入力に直接応答して制御された比例係合及びトルク伝達ができなければならない。
【００３３】
ディスクパック・クラッチ組立体２５０は、第１の複数の小摩擦板すなわちディスク２５４を含む。第１の複数のディスク２５４は、一次出力軸６０と共に回転するようにそれに連結されたクラッチ・ハブ２５６に相互係合スプラインによって連結される。第２の複数の大摩擦板すなわちディスク２５８は、一次出力軸６０と共に回転するようにそれに連結され、環状ハウジング２６０と共に回転するようにそれに相互係合スプラインによって連結され、第１の複数の摩擦ディスク２５４と交互に配置される。
【００３４】
環状ハウジング２６０は、一次出力軸６０の周りで同心に配置され、複数の相互係合スプライン又はラグ及び凹部２６４によってチェーン駆動スプロケット２６２に連結されている。チェーン駆動スプロケット２６２は一次出力軸６０に回転自在に配置され、ジャーナル又はニードル軸受組立体２６６によって支持される。クラッチ組立体２２０が係合されたとき、それはトルクを一次出力軸６０からチェーン駆動スプロケット２６２まで伝達する。駆動チェーン２６８は、チェーン駆動スプロケット２６２に受けられ、被駆動チェーン・スプロケット２７０に係合し、エネルギをそこに伝送する。被駆動チェーン・スプロケット２７０は、相互係合スプライン２７４によってトランスファ・ケース組立体１６の前すなわち二次出力軸２７２に連結される。二次出力軸２７２は、１対のコロ軸受組立体２７６によって回転自在に支持され、また、オイルシール２７８は二次出力軸２７２とハウジング５０との間に流体緊密シールを与える。
【００３５】
動作時、本発明にもとづくシンクロ装置組立体１３０は、比較的低い係合力を利用しながら、迅速に同期を行う。このようにして、関連したシフト・オペレータはより軽く、小さくなり、また、多くの従来設計よりも動力消費が少ない。シフトが命令されたとき、シフトフォーク１３４は外側の環状シフト・カラー１３２を図２、図３、図４に示す位置から右又は左に動かし始める。次の説明においては、外側の環状シフト・カラー１３２が図２、図３、図４に示すように左に動かされつつあって遊星歯車減速組立体８０のキャリヤ９６から減速出力に係合すると仮定する。環状シフト・カラー１３２を右に移動すると、入力軸５２からの直結駆動で係合するが、しかし、シンクロ装置組立体１３０の作用は本質的に同じである。
【００３６】
外側の環状シフト・カラー１３２が左に動くとき、圧縮ばね１５６は傾斜側壁１５８によって内側の移動止めカラー１５０の円周方向チャンネル１５４に移動される。移動止めカラー１５０も同様に左に動き始め、雌すなわち内スプライン又は歯車歯１６２が平坦ワッシャ１９４Ａを移動させ、次いでそれが第２すなわち外側の、左側の円形ボール・ランプ部材１８４Ａを左側の摩擦クラッチ・パック２００Ａとの摩擦係合を増大するように、移動させる。このように発生された抗力は、外側の円形ボール・ランプ部材１８４Ａと内側の円形ボール・ランプ部材１６４Ａとの間に相対回転を引き起こし、負荷伝達ボール１７２Ａは円形部材１６４Ａ及び１８４Ａを軸方向に分離させる。
【００３７】
内側及び外側の円形部材１６４Ａ及び１８４Ａの両相対回転、したがってそれらの軸方向分離は、スプライン１７８、１９２の協働作用によって制限される。内側及び外側の円形部材１６４Ａ、１８４Ａの軸方向分離は摩擦クラッチ・パック２００Ａを圧縮し、遊星歯車キャリヤ９６を一次出力軸６０と同期するように駆動し始める。摩擦クラッチ・パック組立体２００Ａに加えられた圧縮力は、圧縮ばね１８２によって発生された圧縮力によって制御されかつ制限され、実際には圧縮ばね１８２によって発生された力よりは大きくない。円形部材の相互接触は圧縮ばね１８２によって制御又は制限された力を超えた力が摩擦クラッチ・パック２００Ａ及び２００Ｂに加えられることを許しかつ急激な許容できないシンクロ装置動作を与えることを許すので、隣接する第１すなわち内側の円形部材１６４Ａ及び１６４Ｂが互いに接触することが許されないことを理解されたい。
【００３８】
この点に関して、圧縮ばね１８２のばね定数の選定が摩擦クラッチ・パック２００Ａ及び２００Ｂに加えられる力、したがってシンクロ装置組立体１３０によって達成された同期の相対速度を制御することを理解されたい。すなわち、高い又は硬いばね定数はより多くの力が摩擦クラッチ・パック２００Ａ及び２００Ｂに加えられることを許し、その結果より速い同期を生じ、また、低い又は柔らかいばね定数は同期の遅い速度を達成する。
【００３９】
遊星歯車キャリヤ９６の速度が一次出力軸６０の速度と一致したとき、外側の環状シフト・カラー１３２は更に左に進められて、雌すなわち内スプライン又は歯車歯１４８が遊星歯車キャリヤ９６の雄スプライン又は歯車歯１００に係合されてもよい。この状態においては、駆動トルクは、直接に遊星歯車キャリヤ９６から外側の環状シフト・カラー１３２を介し、相互係合スプライン１３８及び１４２を介し、一次出力軸６０まで伝達される。
【００４０】
上述した開示は、本発明を実施するために本発明によって考案された最良モードである。しかし、修正及び変更を組み入れた装置は機械的シンクロ装置の技術分野における当業者にとっては自明である。上述した開示が本発明を実施するために発明者によって意図された最良モードを与え、かつ、関連技術における当業者が本発明を実施できるように意図される限りにおいては、それは制限されると解されるべきではなく、上述した自明な変更を含み、特許請求の範囲によってのみ制限されると解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明を組み込んだトランスファ・ケースを有する自動車駆動系の概略図である。
【図２】本発明にもとづくシンクロ装置を組み込んだ自動車トランスファ・ケースの全体断面図である。
【図３】本発明にもとづくシンクロ装置の拡大部分断面図である。
【図４】本発明にもとづくシンクロ装置組立体の拡大部分断面図である。
【図５】図４の５−５線から見た本発明にもとづくシンクロ装置の一部の全体断面図である。
【図６】図２の６−６線から見たトランスファ・ケース電磁クラッチにおけるボール傾斜路アクチュエータの一方の傾斜付き凹部及び負荷伝達ボールの平坦パターン展開図である。
【符号の説明】
【００４２】
１６：トランスファ・ケース            ５２：第２の駆動部材
６０：出力部材                        ８０：遊星歯車減速組立体
９６：第１の駆動部材                  １００、１２６、１４８：スプライン
１２２：第２の駆動部材                １３２：クラッチ・カラー
１３４：シフトフォーク              １５０：シフト・カラー
１５６：移動止め                      １６４、１８４：円形部材
１６８、１８８：傾斜付き凹部          １７２：負荷伝達部材
１７８、１９２：スプライン            １８２：圧縮ばね
２００：摩擦クラッチ・パック          ２０２、２０６：クラッチ板
２１８：アクチュエータ
２２０：電磁作動ディスクパック式クラッチ組立体
【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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