(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルおよびコイル筐体を含む電磁石と、
前記コイル筐体と滑動継ぎ輪との間に配置される回転自在で軸方向に滑動自在な滑動リングであって、径方向外面、径方向内面、第１端および第２端を含む前記滑動リングと、
第１部分および第２部分を含む前記滑動継ぎ輪であって、前記第１部分は前記滑動リングより径方向内側に直に配置され、前記第１部分は第１のセットの複数の軸方向延在歯を画定し、前記第２部分は前記第１部分より径方向内側に配置される、前記滑動継ぎ輪と、
前記滑動継ぎ輪の前記第１のセットの複数の軸方向延在歯との選択的な係合のための、第２のセットの複数の軸方向延在歯を含む出力ギアと、
前記滑動継ぎ輪の前記第２部分の端と平行に隣接し、前記滑動継ぎ輪より径方向内側に直に配置される出力シャフトに一端が固定され、前記滑動継ぎ輪を前記出力ギアに向けて軸方向に移動させる戻しバネと、
を備える電磁接続／切断システム。
【請求項２】
前記電磁石は永久磁石を含み、
前記永久磁石は、前記滑動継ぎ輪の前記第１のセットの複数の軸方向延在歯を前記出力ギアの前記第２のセットの複数の軸方向延在歯から分離する永久磁束を有し、
前記電磁石は、前記コイルを励磁してコイル磁束を生成して前記永久磁石の永久磁束を増やし、前記コイルを励磁して反対方向のコイル磁束を生成して前記永久磁石の永久磁束を相殺する、請求項１に記載の電磁接続／切断システム。
【請求項３】
前記コイル筐体は３つの部品からなる筐体である、請求項１または２に記載の電磁接続／切断システム。
【請求項４】
前記コイル筐体の１つの部品はＵ字形状断面である、請求項３に記載の電磁接続／切断システム。
【請求項５】
前記コイル筐体の１つの部品は第１部分および第２部分を含み、前記第１部分は前記第２部分より厚い、請求項３または４に記載の電磁接続／切断システム。
【請求項６】
前記滑動リングの前記第２端は、前記コイル筐体の側面上の相補的なＬ字形状に合うＬ字形状である、請求項１から５の何れか一項に記載の電磁接続／切断システム。
【請求項７】
アームが前記滑動リングの前記径方向内面から径方向内側に延び、前記滑動継ぎ輪の前記第１部分は前記アームと平行に径方向外側に延びる、請求項１から６の何れか一項に記載の電磁接続／切断システム。
【請求項８】
ブッシュが前記滑動リングと前記滑動継ぎ輪との間に配置される、請求項１から７の何れか一項に記載の電磁接続／切断システム。
【請求項９】
前記出力ギアは、前記滑動リングより径方向内側に配置され、かつ、出力シャフトより径方向外側に配置される、請求項１から８の何れか一項に記載の電磁接続／切断システム。
【請求項１０】
前記コイル筐体は２つの部品からなる筐体である、請求項１に記載の電磁接続／切断システム。
【請求項１１】
前記コイル筐体の１つの部品はＪ字形状断面である、請求項１０に記載の電磁接続／切断システム。
【請求項１２】
前記コイル筐体の１つの部品はＬ字形状断面である、請求項１０または１１に記載の電磁接続／切断システム。
【請求項１３】
前記滑動リングは、前記コイル筐体の１つの部品と相補的な形状を有する、請求項１０から１２の何れか一項に記載の電磁接続／切断システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年７月２日に出願された米国仮出願第６２/１８７，８５７号明細書の恩恵を主張する。これら特許出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
車両用電磁接続／切断システムを説明する。より具体的には、車両に適用される駆動系を係合および係合解除するための、装置および電磁石の利用を説明する。
【背景技術】
【０００３】
典型的な車両用接続／切断駆動系システムは、性能、操作および機動性における向上を提供すべく、トルク接続を通じて副車軸にトルクをかける。これらのシステムは、副車軸および駆動系の残りが続けて回転することを必要とし、それが車両の全体的効率を低減し、燃費を低減する。
【０００４】
副車軸の切断が利用可能であり、これによって、副車軸およびプロップシャフトの回転を止めることができる。これらの切断システムは、車両効率を向上させるが、反応が遅くなり得る。それらシステムは、シャフトを係合／係合解除すべく継ぎ輪を滑動させることになるバネを圧縮する目的で、典型的には、電気モータ、ギア減速およびボールスクリュを利用する。これらのシステムでは約２秒の反応時間が一般的であるが、殆どの操作イベント中で有効とするには長すぎる。
【０００５】
電流システムもまた、シャフトを係合する、および、係合解除することの両方のための、および／または、係合または係合解除したままとするための、動力を必要とする。後者の状況は、システムへの一定の動力を必要とし得る。これは、全体的なシステム効率を低下させる。勿論、動力が失われると、システムはその最終モードのままとなる。これは、ある用途では受け入れられるが、他の用途では好ましくない。
【０００６】
車両効率を維持して、複数の車両操作イベントの対処をするのに適切なレベルとなるまでの反応時間を減少させることが、システムにとって望ましいであろう。動力不足の場合に所望される動作モードへと自動的に切り替わることも、システムにとって望ましいであろう。
【発明の概要】
【０００７】
電磁石を備える電磁接続／切断システムは、コイルおよびコイル筐体を含む。システムはまた、コイル筐体と滑動継ぎ輪との間に配置される、回転自在であって軸方向に滑動自在な滑動リングも含む。滑動リングは、径方向外面および径方向内面を有する。滑動継ぎ輪は、第１部分および第２部分を有する。第１部分は、滑動リングより径方向内側に配置され、第１のセットの複数の軸方向延在歯を画定する。第２部分は、第１部分より径方向内側に配置される。戻しバネが、滑動継ぎ輪に隣接して配置される。滑動継ぎ輪との選択的な係合のための第２のセットの複数の軸方向延在歯を有する出力ギアも含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】システムの一実施形態の部分的断面斜視図である。
【図２】１つの動作モードでの、図１における実施形態の部分的概略側面図である。
【図３】第２の動作モードでの、図１における実施形態の部分的概略側面図である。
【図４】システムの別の実施形態の部分的概略側面図である。
【図５】１つの動作モードでの、システムの別の実施形態の部分的概略側面図である。
【図６】第２の動作モードでの、図５における実施形態の部分的概略側面図である。
【図７】システムの別の実施形態の部分的概略側面図である。
【図８】システムの別の実施形態の部分的概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、そうでないことが明確に特定されている場合を除き、様々な代替的方向および段階の順番を想定し得ることが理解されるであろう。添付の図面で図示され、以下の明細書で説明される特定の組立体、物品および特徴は、本発明概念の単に例示的な実施形態であることも理解されるであろう。従って、開示される実施形態に関する特定の寸法、方向または他の物理的特徴は、そうでないことが明確に述べられない限り、限定するものであると見なされるべきではない。また、そうでないかもしれないが、様々な実施形態における類似する複数の要素が、本出願のこの節内での類似する参照番号で共通して参照され得る。
【００１０】
ここで、図１に目を向けると、電磁接続／切断システム１０が示されている。システム１０は、コイル１４およびコイル筐体１６を含んでいる電磁石１２を含む。コイル筐体１６は中空であり、コイル１４を包囲する。コイル１４は、コイル筐体１６内で複数の巻線を含む。複数の巻線は、電源（図示せず）に接続される。
【００１１】
コイル筐体１６は、１つの部品、または、互いに接続された幾つかの部品であってもよい。図２において図示されるように、コイル筐体１６は、動かない３つの部品からなる筐体である。コイル筐体１６の第１部品１８は、略Ｕ字形状断面を有する。筐体の第１部品は、３つの脚２０、２２、２４を有する。３つの脚２０、２２、２４は、単一物であって互いに一体である。第１部品１８の２つの脚２０、２２は、略Ｌ字形状断面の切欠きを有する１つの脚２０の第１端２６と共に、コイル１４の２つの側面を完全に包囲する。コイル筐体１６の第２部品２８はコイル１４の第３の側面を包囲し、コイル筐体１６の第３部品３０はコイル１４の最後の側面を包囲する。
【００１２】
コイル筐体１６の第２部品２８は、第１部分３２および第２部分３４を有する。第１および第２部分３２、３４は、単一物であって互いに一体である。第１部分３２は、第２部分３４より厚く、滑動リング３６とコイル１４との間に配置される。第２部分３４は、コイル筐体１６の第１部品１８の脚２４とコイル１４との間に配置される。
【００１３】
コイル筐体１６の第３部品３０は、略矩形状断面を有し、第１端３８および第２端４０を有する。第１端３８は、コイル筐体１６の第１部品１８の脚２０のＬ字形状の第１端２６に隣接する。第３部品３０の第２端４０は、コイル筐体１６の第２部品２８の第１部分３２の外側端に隣接する、内方延在突出部４２を有する。３つの筐体部品１８、２８、３０は互いに、コイル１４を実質的に包囲する。
【００１４】
滑動リング３６は、コイル筐体１６の第１および第２部品１８、２８と滑動継ぎ輪４４との間に配置される。より具体的には、滑動リング３６は、コイル筐体１６より径方向内側に配置され、それと直接接触する。滑動リング３６は、スチールのような、磁力の影響を受けやすい金属材料で構成される。
【００１５】
滑動リング３６は、径方向外面４６、径方向内面４８、第１端５０および第２端５２を有する。外面４６は、コイル筐体１６の第１および第２部品１８、２８に直接接触する。滑動リング３６は、コイル筐体１６の第２部品２８に対して相補的な形状を有する。より具体的には、滑動リング３６の第２端５２は、コイル筐体１６の第２部品２８の側の相補的なＬ字形状に合うべく、わずかにＬ字形状であってもよい。
【００１６】
アーム５４は、滑動リング３６の内面４８から径方向内側に延びる。内方延在アーム５４の第１側面５６は、第１ブッシュ５８に軸方向に隣接して配置される。内方延在アーム５４の第２側面６０は、滑動継ぎ輪４４に隣接する。滑動リング３６は、選択的な軸方向の移動に適合する。
【００１７】
第１ブッシュ５８は、滑動リング３６と滑動継ぎ輪４４との間に配置される。第１ブッシュ５８は、第１端６２、第２端６４、内面６６および外面６８を有する、連続するリング形状構造である。ブッシュ５８の第１端６２は、滑動リング３６の内面４８に隣接する。ブッシュ５８の第２端６４は、滑動継ぎ輪４４と直接軸方向に接している。ブッシュ５８の内面６６は、滑動継ぎ輪４４と直接径方向に接している。ブッシュ５８の外面６８は、滑動リング３６の内方延在アーム５４の第１側面５６と直接径方向に接している。第１ブッシュ５８は、これに限定されないが、プラスチックのような非磁性体で構成される。
【００１８】
滑動継ぎ輪４４は、滑動リング３６より径方向内側に直に配置され、出力シャフト７４より径方向外側に直に配置される。滑動継ぎ輪４４は、第１部分７０および第２部分７２を有する。第１および第２部分７０、７２は、単一物であって互いに一体である。より具体的には、第１部分７０は、滑動リング３６より径方向内側に直に配置され、滑動リング３６の径方向内方延在アーム５４と平行に、径方向外側に延びる。滑動継ぎ輪４４の第１部分７０の内面７６は、第１のセットの複数の軸方向延在歯７８を有する。
【００１９】
第２部分７２は、第１部分７０より径方向内側に配置され、出力シャフト７４と平行に、外側方向に延びる。第２部分７２は、第１のセットの複数の軸方向延在スプライン８６を画定する。複数のスプライン８６は、滑動継ぎ輪４４と一体的に形成され、単一物であり、出力シャフト７４に沿う軸方向の動きを許容する。
【００２０】
図１および図２においても図示されるように、戻しバネ溝８８は、滑動継ぎ輪４４の第１部分７０より径方向内側に配置される。戻しバネ溝８８は、その中で戻しバネ９０を受け入れる。戻しバネ９０の第１端９２は、戻しバネ溝８８の端に隣接する。戻しバネ９０の第２端９４は、スナップリング９６に隣接する。
【００２１】
スナップリング９６は、出力シャフト７４および出力ギア８２へと延びるスナップリング溝９８内に配置される。スナップリング９６によって、戻しバネ９０のための止め部が提供される。
【００２２】
出力ギア８２は、滑動リング３６より径方向内側に配置され、出力シャフト７４より径方向外側に配置される。出力ギア８２の外面８４は、滑動継ぎ輪４４上の第１のセットの複数の軸方向延在歯７８を係合すべく、第２のセットの複数の軸方向延在歯１０２を画定する。複数の歯のセット７８、１０２の係合は、滑動継ぎ輪４４を出力ギア８２で回転方向に動けなくする。
【００２３】
第２ブッシュ１０４は、連続するリング形状構造であり、第１端１０６、第２端１０８、内面１１０および外面１１２を有する。第２ブッシュ１０４の第２端１０８および内面１１０は共に、出力ギア８２の外面８４に直接接触する。第２ブッシュ１０４の外面１１２は、第２スナップリング１１４に隣接する。第２ブッシュ１０４は、これに限定されないが、プラスチックのような非磁性体で構成される。第２スナップリング１１４は、出力ギア８２の径方向外面８４上に配置された第２スナップリング溝１１６内に収容される。
【００２４】
軸受１１８は、出力ギア８２の内面１２０上に配置され、出力ギア８２内での出力シャフト７４の回転を許容する。
【００２５】
システムは、２つの動作モードを有する。図２において図示されるような第１の動作モードでは、滑動継ぎ輪４４および出力ギア８２は接続されておらず、すなわち、一緒に回転していない。第２の動作モードに関しては、図３に示されるように、一緒に回転すべく接続されることが所望される。第２の動作モードが開始される場合、コイル１４に電気が送られる。複数のコイル状線材によって、磁束が発生する。コイル１４が励磁されて数ミリ秒内で、磁束が、磁性滑動リング３６の軸方向の移動に寄与する。滑動リング３６は第１ブッシュ５８を軸方向に移動させ、そして、第１ブッシュ５８は滑動継ぎ輪４４を軸方向に移動させる。これによって、滑動継ぎ輪４４を押し付け、出力ギア８２と係合させる。
【００２６】
第１の動作モードでは、滑動継ぎ輪４４上の第１のセットの複数の歯７８は、出力ギア８２上の第２のセットの複数の歯１０２と係合されていない。間隙によって、２セットの複数の歯７８、１０２が分離する。しかしながら、第２の動作モードが係合されると、滑動継ぎ輪４４が移動され、２セットの複数の歯７８、１０２を分離する間隙が埋まる。約数ミリ秒という僅かな時間で、その間隙が埋まり、滑動継ぎ輪４４上の第１のセットの複数の歯７８は、出力ギア８２上の第２のセットの複数の歯１０２と係合する。２セットの複数の歯７８、１０２の係合の際、第２の動作モード用に図３で図示されるように、滑動継ぎ輪４４は出力ギア８２に回転方向で固定される。滑動継ぎ輪４４からの回転は、出力ギア８２を通じて出力シャフト７４へと伝達される。
【００２７】
その複数の構成部品がもはや係合しないことを所望される場合、コイル１４への電気は遮られる。戻しバネ９０は滑動継ぎ輪４４を押し、これによって、強制的に滑動継ぎ輪４４を出力ギア８２から軸方向に離させる。戻しバネ９０のバイアスによって、２セットの複数の歯７８、１０２が分離する。戻しバネ９０によって、システム１０は、複数の構成部品が係合されていない位置をデフォルトにできる。滑動継ぎ輪４４が出力ギア８２と係合されていない場合、システム１０は、図２において図示されるような第１の動作モードに戻される。
【００２８】
図４に図示されるようなシステム８１０の別の実施形態においては、システムは、コイル８３４およびコイル筐体８３６を含む。コイル筐体８３６は、動かない２つの部品からなる筐体である。コイル筐体８３６の第１部品８４０は略Ｊ字形状断面を有し、コイル筐体８３６の第２部品８４２は略Ｌ字形状断面を有する。Ｊ字形状筐体８４０の脚８４４、８４６はＬ字形状筐体８４２に面し、Ｌ字形状筐体８４２の脚８４８はコイル８３４を実質的に包囲すべくＪ字形状筐体８４０に面する。
【００２９】
Ｊ字形状コイル筐体８４０は、カバー筐体８３０より径方向内側に直に配置され、カバー筐体８３０に接触する。コイル筐体８３６は、車軸出力シャフト８０２より径方向外側に配置される。より具体的には、コイル筐体８３６は軸方向延在壁外面８１８より径方向外側に配置される。径方向の距離８５０によって、コイル筐体８３６は軸方向延在壁外面８１８から分離する。
【００３０】
滑動リング８５２は、コイル筐体８３６と軸方向延在壁外面８１８との間に配置される。より具体的には、滑動リング８５２は、コイル筐体８３６より径方向内側に配置され、それと直接接触する。
【００３１】
滑動リング８５２は、外面８５４、内面８５６、第１端８５８および第２端８６０を有する。外面８５４は、コイル筐体８３６の第２部品８４２に直接接触する。内面８５６は、軸方向延在壁外面８１８に面し、滑動継ぎ輪８７４に直接接触する。滑動リング８５２の第１端８５８は、コイル筐体８３６の第１部品８４０の脚８４６に隣接して配置される。滑動リング８５２は、車軸出力シャフト８０２と共に回転できる。滑動リング８５２は、選択的な軸方向の移動にも適合される。
【００３２】
滑動継ぎ輪８７４は、第１部分８７６および第２部分８７８を有する。第１および第２部分８７６、８７８は、単一物であって互いに一体である。第１部分８７６は、滑動リング８５２より径方向内側に直に配置され、かつ、車軸出力シャフト８０２より径方向外側に直に配置される。滑動継ぎ輪８７４の第１部分８７６は、滑動リング８５２によって画定された内面８５６の内側で軸方向に滑動する。
【００３３】
第１部分８７６の内面８８０は、第１のセットの軸方向延在スプライン８８２を有する。第１のセットの軸方向延在スプライン８８２は、車軸出力シャフト８０２の軸方向延在壁外面８１８上に配置された第２のセットの軸方向延在スプライン８８４と係合される。スプライン８８２、８８４の係合は、滑動継ぎ輪８７４を、車軸出力シャフト８０２に対して回転方向に動けなくする。しかし、当該係合は、滑動継ぎ輪８７４が車軸出力シャフト８０２に沿って選択的に軸方向に移動することを可能にさせる。
【００３４】
滑動継ぎ輪８７４の第２部分８７８は、車軸出力シャフト８０２から離れるように外側径方向に延びる。第２部分８７８は、第１のセットの複数の軸方向延在歯８８６を画定する。複数の歯８８６は、滑動継ぎ輪８７４と一体的に形成され、単一物である。
【００３５】
戻しバネ８９０は、滑動継ぎ輪８７４の第１部分８７６の端と平行に隣接する。戻しバネ８９０の第２端は固定される。例えば、戻しバネ８９０の第２端は、車軸出力シャフト８０２の拡径部に対して固定されてもよい。戻しバネ８９０は、径方向の距離間隙８５０内に配置される。
【００３６】
シャフト９０２は、車軸出力シャフト８０２との回転を目的として、車軸出力シャフト８０２と選択的に接続される。シャフト９０２は、車軸出力シャフト８０２の中空内部８１４の内側に配置される第１雄型端部９０４を有する。スリーブ８０６は、車軸出力シャフト８０２の中空内部８１４とシャフト９０２の雄型部９０４との間に配置されてもよい。スリーブ８０６は、２つのシャフト８０２、９０２が一緒に回転しない場合に、それらの間での回転を容易にする。
【００３７】
シャフト９０２は、雄型端部９０４と単一物であって、雄型端部９０４と軸方向に直接隣接する第１拡径部９０８を有する。出力ギア８１６は、シャフト９０２の雄型端部９０４より径方向外側に配置される。
【００３８】
図４に示されるように、システム８１０は、２つの動作モードを有する。第１の動作モード（図示せず）では、滑動継ぎ輪８７４および出力ギア８１６は接続されておらず、すなわち、一緒に回転していない。第２の動作モードに関しては、図４に示されるように、一緒に回転すべく接続されることが所望される。第２の動作モードが開始される場合、戻しバネ８９０からのバネ力は滑動リング８５２に適用され、これによって、滑動リング８５２を軸方向に移動させる。滑動リング８５２は軸方向に移動し、そして、滑動継ぎ輪８７４を軸方向に移動させる。これによって、滑動継ぎ輪８７４を押し付け、出力ギア８１６と係合させる。
【００３９】
第１の動作モードでは、滑動継ぎ輪８７４上の第１のセットの複数の歯８８６は、出力ギア８１６上の第２のセットの複数の歯９２２と係合されていない。間隙によって、２セットの複数の歯８８６、９２２が分離する。しかしながら、第２の動作モードが係合されると、滑動継ぎ輪８７４が移動され、２セットの複数の歯８８６、９２２を分離する間隙が埋まる。約数ミリ秒という僅かな時間で、その間隙が埋まり、滑動継ぎ輪８７４上の第１のセットの複数の歯８８６は、出力ギア８１６上の第２のセットの複数の歯９２２と係合する。２セットの複数の歯８８６、９２２の係合の際、滑動継ぎ輪８７４は出力ギア８１６に回転方向で固定される。滑動継ぎ輪８７４からの回転は、出力ギア８１６を通じてシャフト９０２へと伝達される。
【００４０】
その複数の構成部品がもはや係合しないことを所望される場合、コイル８３４に電気が送られる。複数のコイル状線材によって、磁束が発生する。磁束は、磁性滑動リング８５２の軸方向の動きに寄与する。滑動リング８５２は軸方向に移動し、そして、滑動継ぎ輪８７４を出力ギア８１６から離れるように軸方向に移動させる。これによって、２セットの複数の歯８８６、９２２を係合解除させる。滑動継ぎ輪８７４が出力ギア８１６と係合されていない場合、システム８１０は第１の動作モードに戻される。
【００４１】
図４において説明されるようなシステム８１０の別の実施形態においては、永久磁石がコイル（図示せず）に付加されてもよい。磁石の永久磁束は、励磁されたコイルによって生成される流束を増やす。更に、コイル内での電流によって、コイル筐体は磁化される。永久磁束、コイル流束およびコイル筐体磁気を組み合わせた和は、戻しバネ力の和より大きい。この組み合わせた磁気は戻しバネを圧縮（係合解除）状態にしておくには十分強力であり、これによって、システムが第１の動作モードのままとなることを可能にする。
【００４２】
図５に図示されるようなシステムの別の実施形態においては、コイル筐体２３６は、動かない２つの部品からなる筐体である。コイル筐体２３６の第１部品２４０は略Ｊ字形状断面を有し、コイル筐体２３６の第２部品２４２は略Ｌ字形状断面を有する。Ｊ字形状筐体２４０の脚２４４、２４６はＬ字形状筐体２４２に面し、Ｌ字形状筐体２４２の脚２４８はコイル２３４を実質的に包囲すべくＪ字形状筐体２４０に面する。
【００４３】
Ｊ字形状コイル筐体２４０は、カバー筐体２３０より径方向内側に直に配置され、カバー筐体２３０に接触する。コイル筐体２４０は、車軸出力シャフト２０２より径方向外側に配置される。より具体的には、コイル筐体２４０は軸方向延在壁外面２１８より径方向外側に配置される。径方向の距離２５０によって、コイル筐体２３６は軸方向延在壁外面２１８から分離する。
【００４４】
滑動リング２５２は、コイル筐体２３６と軸方向延在壁外面２１８との間に配置される。より具体的には、滑動リング２５２はコイル筐体２３６より径方向内側に配置され、それと直接接触する。
【００４５】
滑動リング２５２は、外面２５４、内面２５６、第１端２５８および第２端２６０を有する。外面２５４は、コイル筐体２３６の第１部品２４０に直接接触する。滑動リング２５２は、コイル筐体２３６の第２部品２４２と相補的な形状を有する。より具体的には、滑動リング２５２の第２端２６０は、コイル筐体２３６の第２部品２４２上の相補的な先細り面２６２に合せるべく、先細りにされてもよい。
【００４６】
内面２５６は、軸方向延在壁外面２１８と面する。車軸出力シャフト２０２は、滑動リング２５２の内面２５６を通って延びる。滑動リング２５２の第１端２５８は、軸受２２６に軸方向に隣接して配置される。滑動リング２５２は、車軸出力シャフト２０２と共に回転できる。滑動リング２５２は、選択的な軸方向の移動にも適合される。滑動リング２５２は、ブッシュ２６４に軸方向に隣接する。
【００４７】
ブッシュ２６４は、連続するリング形状構造であって、第１端２６６、第２端２６８、内面２７０および外面２７２を有する。ブッシュ２６４の第１端２６６は、滑動リング２５２の第２端２６０と直接軸方向に接している。ブッシュ２６４の第２端２６８は、滑動継ぎ輪２７４に直接軸方向に接して配置される。ブッシュ２６４の内面２７０は、滑動継ぎ輪２７４と直接径方向に接している。ブッシュ２６４は全体で、滑動継ぎ輪２７４を取り巻く。ブッシュ２６４の外面２７２は、Ｌ字形状筐体２４２より径方向内側に直に配置される。ブッシュ２６４は、これに限定されないが、プラスチックのような非磁性体で構成される。
【００４８】
ブッシュ２６４は、車軸出力シャフト２０２と共に回転し得るか、又は、車軸出力シャフト２０２と共に回転するのを防止すべく固定され得る。以下で説明されるシステムに支障をきたすならば、車軸出力シャフト２０２と共に回転するのを防止すべくブッシュ２６４を固定するのが望ましいかもしれない。図示される実施形態において、ブッシュ２６４は、車軸出力シャフト２０２と共に回転し得る。
【００４９】
滑動継ぎ輪２７４は、第１部分２７６および第２部分２７８を有する。第１および第２部分２７６、２７８は、単一物であって互いに一体である。第１部分２７６は、滑動リング２５２より径方向内側に直に配置され、かつ、車軸出力シャフト２０２より径方向外側に直に配置される。滑動継ぎ輪２７４の第１部分２７６は、滑動リング２５２によって画定された内面２５６の内側で軸方向に滑動する。
【００５０】
第１部分２７６の内面２８０は、第１のセットの軸方向延在スプライン２８２を有する。第１のセットの軸方向延在スプライン２８２は、車軸出力シャフト２０２の軸方向延在壁２１６の外面２１８上に配置された第２のセットの軸方向延在スプライン２８４と係合される。スプライン２８２、２８４の係合は、滑動継ぎ輪２７４を、車軸出力シャフト２０２に対して回転方向に動けなくする。しかし、当該係合は、滑動継ぎ輪２７４が車軸出力シャフト２０２に沿って選択的に軸方向に移動することを可能にさせる。
【００５１】
滑動継ぎ輪２７４の第２部分２７８は、車軸出力シャフト２０２から離れるように外側径方向に延びる。第２部分２７８は、第１のセットの複数の軸方向延在歯２８６を画定する。複数の歯２８６は、滑動継ぎ輪２７４と一体的に形成され、単一物である。
【００５２】
戻しバネ溝２８８は、第２部分２７８における径方向内側に配置され、車軸出力シャフト２０２に隣接する。戻しバネ溝２８８は、その中で戻しバネ２９０を受け入れる。バネ２９０の第１端２９２は、溝２８８の端に隣接する。バネ２９０の第２端２９４は、スナップリング２９６に隣接する。
【００５３】
スナップリング２９６は、車軸出力シャフト２０２内へと延びる第２スナップリング溝３００の中にも配置される。スナップリング２９６は、バネ２９０用の止め部を提供することによって、滑動継ぎ輪２９４を保持する。
【００５４】
シャフト３０２は、車軸出力シャフト２０２との回転を目的として、車軸出力シャフト２０２に選択的に接続される。シャフト３０２は、車軸出力シャフト２０２の中空内部２１４の内側に配置される第１雄型端部３０４を有する。スリーブ３０６は、車軸出力シャフト２０２の中空内部２１４とシャフト３０２の雄型部３０４との間に配置されてもよい。スリーブ３０６は、２つのシャフト２０２、３０２が一緒に回転しない場合に、それらの間での回転を容易にする。
【００５５】
シャフト３０２は、雄型端部３０４と単一物であって、雄型端部３０４と軸方向に直接隣接する第１拡径部３０８を有する。拡径部３０８の外面３１０は、１セットの軸方向延在スプライン３１２と、スプラインセット３１２を通って延びる径方向溝３１４とを有する。
【００５６】
出力ギア３１６は、シャフト３０２の拡径部３０８より径方向外側に配置される。より具体的には、出力ギア３１６の径方向内面３１８は、複数のシャフトスプライン３１２とかみ合う１セットのスプライン３２０を画定する。スプライン３１２、３２０は、出力ギア３１６をシャフト３０２に対して回転方向で固定する。第２のセットの径方向延在歯３２２は、出力ギア３１６の側面３２４に沿って延びる。
【００５７】
溝３２６は、複数の出力ギアスプライン３２０の中へと径方向に延びる。スナップリング３２８は、出力ギア３１６およびシャフト３０２を軸方向に固定すべく、出力ギア溝３２６およびシャフト溝３１４の中に配置される。
【００５８】
軸受３３２の内レース３３０は、出力ギア３１６の外面３３４上に配置される。軸受３３２の外レース３３６は、筐体２３０に直接接触して配置される。軸受３３２は、動かない筐体２３０に対して、出力ギア３１６の回転を容易にする。
【００５９】
システムは、２つの動作モードを有する。図５において図示されるような第１の動作モードでは、滑動継ぎ輪２７４および出力ギア３１６は接続されておらず、すなわち、一緒に回転していない。第２の動作モードに関しては、図６に示されるように、一緒に回転すべく接続されることが所望される。第２の動作モードが開始される場合、コイル２３４に電気が送られる。複数のコイル状線材によって、磁束が発生する。コイル２３４が励磁される数ミリ秒内で、磁束が、磁性滑動リング２５２の軸方向の移動に寄与する。滑動リング２５２はブッシュ２６４を軸方向に移動させ、そして、ブッシュ２６４は滑動継ぎ輪２７４を軸方向に移動させる。これによって、滑動継ぎ輪２７４を押し付け、出力ギア３１６と係合させる。
【００６０】
第１の動作モードでは、滑動継ぎ輪２７４上の第１のセットの複数の歯２８６は、出力ギア３１６上の第２のセットの複数の歯３２２と係合されていない。間隙によって、２セットの複数の歯２８６、３２２が分離する。しかしながら、第２の動作モードが係合されると、滑動継ぎ輪２７４が移動され、２セットの複数の歯２８６、３２２を分離する間隙が埋まる。約数ミリ秒という僅かな時間で、その間隙が埋まり、滑動継ぎ輪２７４上の第１のセットの複数の歯２８６は、出力ギア３１６上の第２のセットの複数の歯３２２と係合する。２セットの複数の歯２８６、３２２の係合の際、図６において図示されるように、滑動継ぎ輪２７４は出力ギア３１６に回転方向で固定される。滑動継ぎ輪２７４からの回転は、出力ギア３１６を通じてシャフト３０２へと伝達される。
【００６１】
その複数の構成部品がもはや係合しないことを所望される場合、コイル２３４への電気は遮られる。戻しバネ２９０は滑動継ぎ輪２７４を押し、これによって、強制的に滑動継ぎ輪２７４を出力ギア３１６から軸方向に離させる。戻しバネ２９０のバイアスによって、２セットの複数の歯２８６、３２２が分離する。戻しバネ２９０によって、システム２１０は、複数の構成部品が係合されていない位置をデフォルトにできる。滑動継ぎ輪２７４が出力ギア３１６と係合されていない場合、システム２１０は図５において図示されるような第１の動作モードに戻される。
【００６２】
別の実施形態において、上述のシステム１０、２１０は、コイル１４、２３４の一側面上に配置された永久磁石（図示せず）を含んでもよい。永久磁石の永久磁束は、励磁されたコイル１４、２３４によって生成される流束を増やす。更に、コイル１４、２３４内での電流によって、コイル筐体１６、２４０は磁化される。永久磁束、コイル流束および筐体磁気の和は、戻しバネ９０、２９０力および滑動リング３６、２５２の摩擦力の和より大きく、これによって、滑動リング３６、２５２が移動される。
【００６３】
永久磁石および／またはコイル筐体１６、２４０からの永久磁束は、滑動継ぎ輪４４、２７４の第１のセットの複数の歯７８、２８６を出力ギア８２、３１６上の第２のセットの複数の歯１０２、３２２と係合させておくには、十分強力である。従って、もしコイル１４、２３４への動力が失われたとしても、出力シャフト７４、２０２は係合位置のままとなるであろう。更に、システム１０、２１０は、係合位置のままとするための動力を必要としない。電力を引き続けることなく係合位置で動作できるという理由でこれは有利であり、これによって、システムがより効率的になる。
【００６４】
その複数の構成部品がもはや係合しないことを所望される場合、反対方向の流束を生成すべく、コイル１４、２３４に電流が提供される。その流束によって、永久磁石からの流束が相殺され、および／または、コイル筐体１６、２４０を消磁化するであろう。戻しバネ９０、２９０は滑動継ぎ輪４４、２７４を押し、これによって、強制的に滑動継ぎ輪４４、２７４を出力ギア８２、３１６から軸方向に離させる。戻しバネ９０、２９０のバイアスによって、２セットの複数の歯７８および１０２と、２８６および３２２とがそれぞれ分離する。
【００６５】
システムは、係合解除位置のままとするための動力を必要としない。電力を引き続けることなく係合解除位置で動作できるという理由でこれは有利であり、これによってシステムがより効率的になる。
【００６６】
本明細書で説明され、図示されたシステムの一実施形態は車軸接続／切断システム用であるということが理解され得る。しかしながら、本明細書で説明された装置は、車軸だけに限定されない。代わりに、当該装置は、これに限定されないが、動力取出ユニットを含む、他の装置、機器および方法に適用され得る。
【００６７】
図７は、本明細書で説明されるシステムを利用する動力取出ユニットの一実施形態を図示している。コイル４３４とコイル筐体４３６とが提供される。コイル筐体４３６はまた、その中に永久磁石５３８を収容する。滑動リング４５２は、筐体４３６の径方向内側にある。滑動継ぎ輪４７４は、滑動リング４５２の径方向内側にある。滑動継ぎ輪４７４は、一方の端部上に複数の歯４８６を有する。滑動継ぎ輪４７４の他方の端部は、複数のシャフトスプラインと係合する複数のスプライン４８２を有する。複数の歯４８６は、出力ギア５１６上の複数の歯５２２と相補的であって、選択的に係合する。出力ギア５１６は、当該ギア５１６が筐体に対して回転できるようにすべく、軸受５３２上に取り付けられる。この動力取出ユニットは、上述の車軸システムと同様に機能する。
【００６８】
図８は、本明細書で説明されるシステムをまた利用する動力取出ユニットの、別の実施形態を図示している。コイル６３４とコイル筐体６３６とが提供される。コイル筐体６３６はまた、その中に永久磁石６３８を収容する。滑動リング６５２は、筐体６３６の径方向内側である。滑動継ぎ輪６７４は、滑動リング６５２の径方向内側である。滑動継ぎ輪６７４は、一方の端部上で複数の歯６８６を有する。滑動継ぎ輪６７４の他方の端部は、複数のシャフトスプラインと係合する複数のスプライン６８２を有する。複数の歯６８６は、出力ギア７１６上の複数の歯７２２と相補的であって、選択的に係合する。戻しバネ６９０は滑動継ぎ輪６７４を押し、これによって、強制的に滑動継ぎ輪６７４を出力ギア７１６から離れさせる。この動力取出ユニットは、上述の車軸システムと同様に機能する。
【００６９】
前述の詳細な説明から、本来の範囲および主旨から逸脱せずに、様々な変更、追加、および、他の代替的な実施形態が可能であることは明らかであろう。本発明の複数の原理の最善の例示を提供し、かつ、それによって当業者に、様々な実施形態における本発明、および、予期される特定の利用に適するように様々な変更を加えた本発明を利用可能にするための、その実際の用途を提供すべく、本明細書で議論された複数の実施形態が選択され、説明された。理解されるべきであるが、全てのそのような変更および変形は本発明の範囲内である。
【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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【図８】
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