(57)【要約】  車両差動装置（１０）用のカム部材（１４）は、高耐久性合金から作られるカム面（１４ａ）と、高密度磁性合金から作られるクラッチ面（１４ｂ）とを含む。カム面（１４ａ）及びクラッチ面（１４ｂ）は、単一部品か機械的に一体に結合される分離した部品として形成される。一態様では、高耐久性合金及び高密度磁性合金の両方は、粉末合金である。結果として、カム部材（１４）は、通常、単一の構成要素に組み入れることが困難であった最適化された特徴を持った異なる表面（１４ａ，１４ｂ）を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高耐久性合金から作られたカム面（１４ａ）と、
高密度磁性合金から作られたクラッチ面（１４ｂ）と、を備えた車両差動装置（１０）用のカム部材。
【請求項２】
前記高耐久性合金は、焼結焼入れ性粉末合金であることを特徴とする請求項１に記載のカム部材。
【請求項３】
前記高耐久性合金は、高炭素合金であることを特徴とする請求項１に記載のカム部材。
【請求項４】
前記高耐久性合金は、０．７％〜０．９％の炭素含有量を有することを特徴とする請求項３に記載のカム部材。
【請求項５】
前記高密度磁性合金は、粉末合金であることを特徴とする請求項１に記載のカム部材。
【請求項６】
前記高密度磁性合金は、０．２％以下の炭素含有量を有することを特徴とする請求項１に記載のカム部材。
【請求項７】
前記カム面及び前記クラッチ面は、一体に機械的に結合される分離部品として形成されることを特徴とする請求項１に記載のカム部材。
【請求項８】
ディファレンシャルケース（１２）と、
ロッキング機構及び少なくとも１つのサイドギヤを含むギヤ機構（１３）と、
カム面（１４ａ）及びクラッチ面（１４ｂ）を有するカム部材（１４）と、
前記カム面に隣接して配置された電磁石（１６）と、を備えた車両差動装置（１０）において、
前記ロッキング機構は、差動装置をロックするために前記サイドギヤに係合可能であり、
前記カム面は、前記ディファレンシャルケースを軸方向に移動させて、前記カム部材と前記ディファレンシャルケースとの間の相対回転時に前記ロッキング機構をロックするために、前記ディファレンシャルケースに係合可能であり、
前記カム部材の前記カム面は、高耐久性合金から作られ、前記クラッチ面は、高密度磁性合金から作られることを特徴とする車両差動装置。
【請求項９】
前記高耐久性合金及び前記高密度磁性合金の両方は、粉末合金であることを特徴とする請求項８に記載の車両差動装置。
【請求項１０】
前記カム面の前記高耐久性合金は、焼結焼入れ性の高炭素粉末合金であることを特徴する請求項８に記載の車両差動装置。
【請求項１１】
前記高耐久性合金は、０．７％〜０．９％の炭素含有量を有することを特徴とする請求項８に記載の車両差動装置。
【請求項１２】
前記高密度磁性合金は、０．２％以下の炭素含有量を有することを特徴とする請求項８に記載の車両差動装置。
【請求項１３】
前記カム部材の前記カム面及び前記クラッチ面は、一体に機械的に結合される分離部品として形成されることを特徴とする請求項８に記載の車両差動装置。
【請求項１４】
第１ハーフ及び第２ハーフを有するダイキャビティ（２０）を設け、
高耐久性合金を前記第１ハーフにセットしてカム面を形成し、
高密度磁性合金を前記第２ハーフにセットしてクラッチ面（２４）を形成し、
前記カム面と前記クラッチ面とを機械的に結合してカム部材を形成することを特徴とする車両差動装置用のカム部材（１４）の製造方法。
【請求項１５】
機械的に結合するステップは、前記ダイキャビティ（２６）を閉じて、前記第１ハーフと前記第２ハーフとを結合して、単一ユニットとして前記カム部材を形成すること特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
さらに、前記第１ハーフと前記第２ハーフとの間に分離プレート（２０）をセットし、
前記ダイキャビティ（２６）を閉じるステップの後に前記分離プレートを取外すことを特徴する請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
さらに、前記第１ハーフと前記第２ハーフとを結合して圧縮し、
前記カム部材を焼結して、前記カム部材を単一ユニット（２８）として形成することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記高耐久性合金及び前記高密度磁性合金は、粉末合金であることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記カム面及び前記クラッチ面上に係合面（３０）を設けるステップを含み、前記機械的に結合するステップは、前記カム面と前記クラッチ面の前記係合面を係合することを含むを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本教示は、電子作動式ロッキングディファレンシャルに関し、具体的には、そのような差動装置において、複合部品として作られるコンポーネントに関する。
【背景技術】
【０００２】
本教示は、概して、ギヤハウジングと、ハウジング内に配置された少なくとも１つの入力ピニオンギヤ及び出力サイドギヤを有するディファレンシャルギヤセットとを一般的に含む車両のリミテッドスリップ及びロッキングディファレンシャルを含む。サイドギヤの一方と隣接するギヤハウジングの表面との間にクラッチが配置されて、クラッチが噛合わされたとき、サイドギヤとギヤケースとの間の回転を減速又は阻止するようにすることができる。
【０００３】
作動機構は、クラッチを付勢して、クラッチを係合状態にする。電気信号（例えば、マイクロプロセッサによって生成された信号）に応じてクラッチを係合させる電子的作動機構は、一般に、電磁コイルを含む。電子作動式ディファレンシャルの一種は、カム部材とディファレンシャルケースとの間の相対運動を引起すために、電磁的に作動されるクラッチを用いる。この相対運動は、ロッキングカラー(locking collar)をサイドギヤに噛合わせる軸方向運動を生じさせて、差動装置をロックする。
【０００４】
いくつかのディファレンシャルシステムでは、カム部材自体は、電磁クラッチに係合するクラッチ面と、ディファレンシャルケース又は他の部品上の対応するカム面に係合するカム面とを有したカムプレートである。クラッチ面は、良好なロック及びアンロック性能をもたらすために高い牽引力、低保磁力等の優れた磁気ヒステリシス特性を有するべきであり、一方、カム面は、摩耗及び衝撃に耐えるための高耐久性を有するべきである。
【発明の概要】
【０００５】
本教示の一態様に従った車両差動装置用のカム部材は、高耐久性合金から作られるカム面と、高密度磁性合金から作られるクラッチ面とを含む。カム面及びクラッチ面は、単一部品か機械的に結合される分離した部品のどちらか一方で形成される。本教示の一態様において、高耐久性合金及び高密度磁性合金の両方は、粉末合金である。
【０００６】
本教示の別の態様は、上記のカム部材の製造方法が記載されている。結果として、カム部材は、通常、単一の構成要素に組み入れることが困難であった最適化された特徴を持った異なる表面を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本教示の一態様に従ったカム部材を組み込んだ車両用差動装置の分解図である。
【図２】他の視点からクラッチ部を示した図１に示された車両用差動装置の分解図である。
【図３】図１及び図２に示されるカム部材の側面図である。
【図４】本教示の一態様に従った図３のカム部材を作るのに使用される製造過程を示すフロー図である。
【図５】本教示の他の態様に従ったカム部材の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１及び図２は、本教示の態様を示す車両差動装置１０の係合部の分解図である。差動装置１０は、ギヤ機構１３を収納するディファレンシャルケース１２と、カム部材１４とを含む。カム部材１４は、ディファレンシャルケース１２に対向するカム面１４ａと、この反対側にクラッチ面１４ｂを有する。通常、車両が直進中、カム部材１４は、ディファレンシャルケース１２と共に回転することができる。カム面１４は、カム部材１４とディファレンシャルケース１２との間に相対回転があるとき、立ち上がる(ramp)、すなわち、ディファレンシャルケース１２又は他の係合部材に係合するように構成される。相対回転は、ディファレンシャルケース１２を軸方向に移動させることができ、差動装置１０内のサイドギヤ１３ａを介してロッキング機構をロックする。
【０００９】
また、差動装置１０は、カム面１４ｂに隣接して配置された電磁石１６を含む。電磁石１６は、電磁石１６を信号源（図示せず）につなぐコネクタ１８を含む。電磁石１６は、電気信号に応じて励磁及び非励磁とすることができる。電磁石１６が電気信号に応じて励磁したとき、カム部材１４のカム面１４ｂを電磁石１６に向かって引き付ける磁場を生成することができ、ディファレンシャルケース１２に対してカム部材１４の回転を減速する磁気抵抗を生じる。これは、カム部材１４とディファレンシャルケース１２との間に相対回転を生じさせる。相対回転は、カム面１４ａをディファレンシャルケース１２に対して立ち上がらせて、サイドギヤ１３ａをロッキング位置に押圧する軸方向運動を生じ、その結果、差動装置１０をロックする。
【００１０】
カム面１４ａ及びクラッチ面１４ｂは、そのような異なる機能を果たすので、本教示に一態様に従ったカム部材１４は、図３に示されるように、異なる材料からなるカム面１４ａ及びクラッチ面１４ｂを有することができる。より具体的には、カム面１４ａは、高耐久性で選ばれた材料からなり、クラッチ面１４ｂは、優れた磁気ヒステリシス特性で選ばれた材料からなる。クラッチ面及びカム面の両方に対して望ましい特性は、単一材料で見つけるのは困難である。低炭素合金は、優れた磁気ヒステリシス、低保磁力及び高牽引力を有しているが、低い耐久性を有する傾向がある。カムプレート内の全体の炭素含有量を増加すること、及び／又は、表面の炭素含有量を増加するためにカムプレートを熱処理することは、カム面の硬さを向上させることができるが、これらの変化は、同時にカムプレートの磁気特性を損なう。
【００１１】
本教示の一態様に従ったカム部材は、いずれの表面の性能も損なうことなく、優れた磁気特性を備えたクラッチ面と、高耐久性を備えたカム面とを有する。
【００１２】
カム部材１４を２つの異なる材料から形成するために、カム部材１４は、粉末金属から作られる。本教示の一態様では、カム部材１４の一部であるカム面１４ａは、例えば、ＦＬＮ２−４４０８又はＦＬＣ−４９０８等の高炭素合金等の耐久性のある焼結焼入れ性粉末合金(a durable sinter-hardenable powdered metal alloy)から作られている。一態様では、合金中の炭素の割合は、約０．８％であり、例えば、炭素含有量が０．７％〜０．９％の範囲内である。クラッチ面１４ｂの部分は、高密度磁性合金から作られている。一態様では、高密度磁性合金は、炭素をほとんどあるいは全く含まず、例えば、炭素含有量が０．２％以下である。カム面１４ａに焼結焼入れ性合金(a sinter-hardenable alloy)を用いることは、それを炭素がリッチな環境に置くことによってカム部材１４を焼入れする必要性をなくすことができ、これにより、焼入れ処理中にクラッチ面１４ｂが浸炭されて、クラッチ面１４ｂの磁気性能を低下させる問題を回避することができる。
【００１３】
図４は、本教示の別の態様に従ったカム部材１４の製造方法を示すフロー図である。ブロック２０では、この方法は、２つのダイキャビティと、それらの間に分離プレートとを備えたダイを提供することを含む。ブロック２２では、一方のダイキャビティは、カム面１４ａ用の高耐久性合金で満たされる。ブロック２４では、他方のダイキャビティは、クラッチ面１４ｂ用の高密度磁性合金で満たされる。ブロック２６では、ダイがその後閉じて、分離プレートが取り外される。ブロック２８では、カム部材１４は、圧縮されて、焼結されて単一の一体部品としてカム部材１４を形成する。結果としてカム部材１４は、各面の異なる冶金特性にもかかわらず、カム面１４ａ及びクラッチ面１４ｂの両方に比較的最適な性能要件を有することを示すことができる。
【００１４】
図５は、本教示の別の態様に従って構成されたカム部材１４を示している。この態様では、カム面１４ａ及びクラッチ面１４ｂは、２つの分離した部品として形成される。カム面１４ａ及びクラッチ面１４ｂは、例えば、スプライン３０、タブ、締まりばめ又は他の構造等の係合面を介して機械的に一体に結合される。機械的な結合は、電磁石１６が励磁されたとき、トルクをクラッチ面１４ｂからカム面１４ａへ伝達することができる。
【００１５】
図５のカム部材１４は、粉末冶金によって形成される必要はなく、あらゆる他の製造方法によって形成できることを本開示を踏まえて理解されであろう。カム面１４ａ及びクラッチ面１４ｂは、機械的に結合されて、図３の実施形態のように一体に接合させる必要がないので、あらゆる適切な製造方法を用いて、カム面１４ａ及びクラッチ面１４ｂを製造することができる。
【００１６】
結果として、複合カム部材１４を形成する２つの異なる材料は、異なる要求のために比較的最適化された異なる表面を有することができる。その結果、本教示は、例えば、粉末金属技術及びシンターハードニング熱処理(sinter hardening heat treatment)等の費用効率が高い製造方法を提供することができる。
【００１７】
上記教示が事実上単なる実施例であり、本教示の用途又は使用に限定することを目的としないことが理解されるであろう。特定の実施例が明細書に記載され、かつ、図面に示されているが、請求項に定義された本教示の技術的範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能であり、並びに、均等物が構成要素を代替させることができることを当業者によって理解されるであろう。当業者は、上述の一つの実施例の特徴、構成要素、及び／又は、機能が必要に応じて他の実施例に組み込まれた本開示から理解されるように、様々な実施例間の機能の混合及び整合、構成要素、及び／又は、特徴は、ここに明確に意図されている。さらに、多くの改良は、その必須の技術的範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料を本開示の教示に適応させることができる。本教示は、本開示の教示を実施するために現在考えられた最良の形態として、図面によって示され、明細書に記載される特定の実施例に限定されないことを意図されるが、本開示の技術的範囲は、前述の説明及び添付された特許請求の範囲内にあらゆる実施形態を含むであろう。
【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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【国際調査報告】
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