(57)【要約】自動車のトルク伝達を制御するシステムは、伝達ケース（２０）、前車軸間差動ユニット（２２）および後車軸間差動ユニット（２４）を含む。伝達ケースは、前後の車輪対間で自動的にトルクを伝達するよう作動する。前車軸間差動ユニットは、前輪対の車輪間で自動的にトルクを伝達するよう作動する。後車軸間差動ユニットは、後車輪対の車輪間で自動的にトルクを伝達するよう作動する。極端な操作状態では、システムはほぼ全てのトルクを１つの牽引車輪に提供するよう作動する。
2004500267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の動力装置が生成した駆動トルクを第１車輪対および第２車輪対に伝達する方法であって、
第１駆動軸対を介して第１車輪対に相互接続された第１差動ユニットを含む第１車軸アセンブリを提供するステップと、
第２駆動軸対を介して第２車輪対に相互接続された第２差動ユニットを含む第２車軸アセンブリを提供するステップと、
それぞれ第１推進シャフトおよび第２推進シャフトを介して、前記第１および第２車軸アセンブリに相互接続された伝達ケースを提供するステップと、
第１推進シャフトと第２推進シャフトとの間の第１所定速度差、および第１駆動軸対間の第２所定速度差に応答して、動力装置が生成したほぼ全ての駆動トルクを、第１車輪対の選択された車輪に自動的に伝達するステップとを含む方法。
【請求項２】
第１車輪対が前輪対である、請求項１に記載の自動車の動力装置が生成した駆動トルクを伝達する方法。
【請求項３】
第１車輪対が後輪対である、請求項１に記載の自動車の動力装置が生成した駆動トルクを伝達する方法。
【請求項４】
第１車輪対が、左前輪および右前輪を含む前輪対であり、第２車輪対が左後輪および右後輪を含む後輪対であり、そして、動力装置が生成したほぼ全ての駆動トルクを選択された車輪に自動的に伝達するステップは、
第１推進シャフトと第２推進シャフトとの第１所定速度差、および第１駆動軸対間の第２所定速度差に応答して、動力装置が生成したほぼ全ての駆動トルクを左前輪に自動的に伝達するステップと、
第１推進シャフトと第２推進シャフトとの間の第１所定速度差、および第１駆動軸対間の第２所定速度差に応答して、動力装置が生成したほぼ全ての駆動トルクを右前輪に自動的に伝達するステップと、
第１推進シャフトと第２推進シャフトとの間の第１所定速度差と、第２駆動軸対間の第３所定速度差に応答して、動力装置が生成したほぼ全ての駆動トルクを左後輪に自動的に伝達するステップと、
第１推進シャフトと第２推進シャフトとの第１所定速度差、および第２駆動軸対間の第２所定速度差に応答して、動力装置が生成したほぼ全ての駆動トルクを右前輪に自動的に伝達するステップとを含む、請求項１に記載の自動車の動力装置が生成した駆動トルクを伝達する方法。
【請求項５】
動力装置が生成したほぼ全ての駆動トルクを右前輪に自動的に伝達するステップが、第１比率で駆動トルクを伝達するステップを含み、
動力装置が生成したほぼ全ての駆動トルクを右後輪に自動的に伝達するステップが、第２比率で駆動トルクを伝達するステップを含み、
前記第２比率が前記第１比率より積極的である、請求項４に記載の自動車の動力装置が生成した駆動トルクを伝達する方法。
【請求項６】
さらに、動力装置が生成したほぼ全ての駆動トルクを第１および第２車輪対のうちの選択された２つの車輪に自動的に伝達するステップを含む、請求項１に記載の自動車の動力装置が生成した駆動トルクを伝達する方法。
【請求項７】
前車輪対および後車輪対を有する自動車における駆動トルクを伝達する方法であって、
前駆動軸対を介して前輪対に相互接続された前差動ユニットを含む前車軸アセンブリを提供するステップと、
後駆動軸対を介して後輪対に相互接続された後差動ユニットを含む後車軸アセンブリを提供するステップと、
それぞれ前推進シャフトおよび後推進シャフトを介して前記前後車軸アセンブリに相互接続された伝達ケースを提供するステップと、
前記前駆動軸対間の第１所定速度差に応答して、その間で自動的に駆動トルクを伝達するステップと、
前記後駆動軸対間の第２所定速度差に応答して、その間で自動的に駆動トルクを伝達するステップと、
前記前後推進シャフト間の第３所定速度差に応答して、その間で自動的に駆動トルクを伝達するステップとを含む方法。
【請求項８】
前記前駆動軸対間の第１所定速度差に応答して、その間で自動的に駆動トルクを伝達するステップが、第１比率で駆動トルクを伝達するステップを含み、
前記後駆動軸対間の第２所定速度差に応答して、その間で駆動トルクを伝達するステップが、第２比率で駆動トルクを伝達するステップを含み、
前記第２比率が前記第１比率より積極的である、請求項７に記載の自動車の駆動トルクを伝達する方法。
【請求項９】
さらに、ほぼ全ての駆動トルクを、前記第１および第２車輪対のうち選択された車輪に向けるステップを含む、請求項７に記載の自動車の駆動トルクを伝達する方法。
【請求項１０】
前輪対および後輪対を有する自動車において、駆動トルクを前後の車輪対に伝達するシステムであって、
前駆動軸対を通して前輪対に相互接続された前差動ユニットを含む前車軸アセンブリを備え、前記前差動装置が、前駆動軸対間で駆動トルクを自動的に伝達するよう作動し、さらに、
後駆動軸対を介して後輪対に相互接続された後差動ユニットを含む後車軸アセンブリを備え、前記後差動装置が、後駆動軸対間で駆動トルクを自動的に伝達するよう差動し、さらに、
それぞれ前推進シャフトおよび後推進シャフトを介して前記前後車軸アセンブリに相互接続された伝達ケースを備え、前記伝達ケースが、前記前後推進シャフト間で自動的に駆動トルクを伝達するトルク伝達機構を含むシステム。
【請求項１１】
前記前差動ユニットよび前記後差動ユニットが、それぞれ第１および第２液体継手を含む、請求項１０に記載の駆動トルクを伝達する方法。
【請求項１２】
前記前差動ユニットが、前記前駆動軸対間の速度差に応答して、その間で駆動トルクを伝達するよう作動する、請求項１０に記載の駆動トルクを伝達するシステム。
【請求項１３】
前記後差動ユニットが、前記後駆動軸対間の速度差に応答して、その間で駆動トルクを伝達するよう作動する、請求項１０に記載の駆動トルクを伝達するシステム。
【請求項１４】
前記伝達機構が、前記前後推進シャフト間の速度差に応答して、その間の駆動トルクの伝達を自動的に増加させる、請求項１０に記載の駆動トルクを伝達する方法。
【請求項１５】
前記前差動ユニットが、前記前駆動軸対間の第１速度差に応答して、その間で駆動トルクを伝達するよう作動し、後差動ユニットが、前記後駆動軸対間の第２速度差に応答して、その間で駆動トルクを伝達するよう作動し、前記第２比率が前記第２比率より積極的である、請求項１０に記載の駆動トルクを伝達するシステム。
【請求項１６】
前記伝達機構が、前記前後推進シャフト間の第３速度差に応答して、その間で第３比率で駆動トルクを自動的に伝達するよう作動し、前記第３比率が前記第２比率より積極的である、請求項１５に記載の駆動トルクを伝達するシステム。
【請求項１７】
前記前差動ユニットが、第１比率で前記前輪対間で駆動トルクを伝達するよう作動し、前記後差動ユニットが、第２比率で後輪対間で駆動トルクを伝達するよう作動し、前記第２比率が前記第１比率より積極的である、請求項１０に記載の駆動トルクを伝達するシステム。
【請求項１８】
前記伝達ケースが、前記推進シャフトを作動状態で相互接続する第３液体継手を含む、請求項１０に記載の駆動トルクを伝達するシステム。
【請求項１９】
前輪対および後輪対を有する自動車で、駆動トルクを前後の車輪対に伝達するシステムであって、
前駆動軸対を介して前輪対に相互接続された前差動ユニットを含む前車軸アセンブリと、
後駆動軸対を介して後輪対相互接続された後差動ユニットを含む後車軸アセンブリと、
それぞれ前推進シャフトおよび後推進シャフトを通して前記前後車軸アセンブリに相互接続された伝達ケースとを備え、
前記前差動ユニットが、前記前駆動軸対間の第１所定速度差に応答して、その間で自動的に駆動トルクを伝達するよう作動し、
前記後差動ユニットが、前記後駆動軸対間の第２所定速度差に応答して、その間で自動的に駆動トルクを伝達するよう作動し、
前記伝達ケースが、前記前後推進シャフト間の第３所定速度差に応答して、その間で自動的に駆動トルクを伝達するトルク伝達機構を含むシステム。
【請求項２０】
前記前後差動ユニットが、それぞれ第１および第２液体継手を含む、請求項１９に記載の駆動トルクを伝達するシステム。
【請求項２１】
前記伝達ケースの前記トルク伝達機構が第３液体継手を含む、請求項２０に記載の駆動トルクを伝達するシステム。
【請求項２２】
前記前差動ユニットが、第１比率で前輪対間で駆動トルクを伝達するよう作動し、前記後差動ユニットが、第２比率で後輪対間で駆動トルクを伝達するよう作動し、前記第２比率が前記第１比率より積極的である、請求項１９に記載の駆動トルクを伝達するシステム。
【請求項２３】
車両における４輪駆動動力伝導機構であって、
前記車両に搭載されたエンジンと、
前記エンジンに結合された多速度トランスミッションと、
前記トランスミッションに結合されたオンデマンド伝達ケースとを備え、前記伝達ケースが漸進的な速度感知トルク伝達差動装置を有し、さらに、
前記伝達ケースに回転可能な状態で結合された後駆動軸と、
前記車両から懸架され、前記後駆動軸に結合された後車軸を備え、前記後車軸が漸進的な速度感知トルク伝達差動装置を有し、
前記伝達ケースに回転可能な状態で結合された前駆動軸と、
前記車両から懸架され、前記前駆動軸に結合された前車軸を備え、前記前車軸が漸進的な速度感知トルク伝達差動装置を有する動力伝導機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術背景）
これは、１９９７年１２月１０日に出願された米国仮特許出願、譲渡された米国特許出願第６０／０６９，１７５号、および１９９８年１２月３日に出願された米国の従来の出願への優先権を主張するＰＣＴ出願である。
【０００２】
（技術分野）
本発明は一般的には自動車に関する。特に、本発明は、自動車のトルク伝達を制御するシステム、および関連の方法に関する。特に、しかし例示のために図示され記載された特定の実施形態および／または使用に制限されることなく、本発明は、自動車の４輪間で自動的かつ独立的にトルクを伝達する方法および装置に関する。
【０００３】
（検討）
ますます競争が激しい自動車産業において、多くの企業が近年ではスポーツ汎用車を投入しようとしている。このような車両はほとんど、主に「オンロード」走行用に設計されている。スポーツ汎用車の種々のシステムは、現在、差動回転するシャフト間で速度差を制限するか、トルクを伝達するのに使用される。例えば、被駆動車輪でトラクション（牽引力）の喪失時に、車両の運転者の側には何ら入力または動作がない状態で、駆動されていない車輪に自動的に動力を向けるために、「オンデマンド」動力伝達システムを使用することが知られている。４輪駆動車は、従来、車両の各車輪を駆動するため、それぞれ前後の差動装置を有する前後駆動車軸を使用している。トルク伝達ケースは、一般に、前後駆動車軸にトルクを分配するのに使用され、所望の比率でトルクを分割する差動装置を設けることができる。
【０００４】
選択的に噛み合い可能なクラッチを使用して、車両の前車軸と後車軸との間の差動回転を制限している。クラッチは、伝達ケースの前出力シャフトと後出力シャフトとの間に所定の差動回転を感知すると、差動装置をロックするよう作動可能である。クラッチの起動は、電子制御システムと、伝達ケースの前後出力シャフトの速度を測定する関連の速度センサとによって制御することができる。電子制御システムは、差動回転する部材間の速度差を制限するのにも有用であるが、他の例ばかりでなくこれらの例でも、このタイプの制御システムの利点を残しながら、単純化し、コストを抑えた機械的システムがあれば望ましい。
【０００５】
液体継手を有するトラクション制御装置を組み込むことも知られている。液体継手は、被駆動シャフトと非被駆動シャフトとの間の速度差に対応して、オンデマンドでトルクを伝達するため、ジェローター・ポンプと多板クラッチとを共通アセンブリに組み込む。知られている液体継手の機構は、回転の異なる２つの部材またはシャフトを回転可能な状態で結合するため、２つの回転部材間の相対的な回転に応答して、流体を給送する液圧ポンプを使用している。これらのシステムは、一般に、回転の異なる２本のシャフトに結合された液圧ポンプを含み、これは液圧作動ピストンを制御する。ピストンは、クラッチ・アセンブリに作用して、２本の回転シャフトを結合する。液圧ポンプは、回転シャフトの相対的または差動回転速度に比例して変動する流体の流量を提供する。一般に、液圧ピストンは、流体の背圧を生成するために、ピストンからの流体の流出を抑制する出口オリフィスを装備し、これはピストンを駆動して、クラッチ機構と噛み合わせる。したがって、このようなシステムは、２本のシャフト間の相対的または差動速度に比例して変動する回転部材間にトルク伝達の能力を提供する。
【０００６】
車輪の滑動を制御するために知られている多くのシステムは、より高速の車輪または滑動中の車輪の回転を減速するよう作動する。このようなシステムは、アンチブレーキング・システム（ＡＢＳ）テクノロジーを電子的に適用して、滑動する車輪の回転速度を低下させる。このタイプのトラクション制御システムは、滑動を制御するには効果的であるが、車両の性能を効果的に妨害する機能を果たす。この点で、１つ以上の車輪がトラクションのない表面上にあり、車両の推進にはエンジンから利用可能なほぼ全てのトルクが必要となる状態では、差速を制限するこのようなトラクション制御システムにより、車両の操作が不可能ではないにしても、困難になる。例えば、このような車両が大きな勾配を登り、３つの車輪が同時にトランクションを与えない表面（例えば雪、氷または泥面）上にある場合、ＡＢＳテクノロジーを使用して、滑動する車輪（例えば、より高速でスピンする車輪）の回転速度を減衰する。滑動していない残りの車輪には、エンジンが生成したトルクの２５パーセントしか有効に分配されない。非滑動車輪に分配されるトルクが、車両を急勾配上で推進するのに十分である場合でも、車両の反応が効率的ではない。
【０００７】
知られている大部分のスポーツ汎用車は、主に「オンロード」走行用に設計されながら、優れた「オフロード」能力も有するような印象を与えている。それでも、スポーツ汎用車には、オンロード運転時の予想を満足させながら、妥協のないオフロード特性を達成し、新しいレベルの車両性能に到達したいという要求が存在する。
【０００８】
（発明の概要）
したがって、自動車のトルクを伝達するため、新しいレベルの性能を達成することができる独特のシステムおよび方法を提供することが、本発明の全体的な目的である。
【０００９】
自動車の４つの車輪のうちいずれかの間で自動的かつ独立的にトルクを伝達するシステムを提供することが、本発明の別の目的である。
【００１０】
エンジンが生成したトルクのほぼ全部を、１つ以上の非滑動車輪に向けながら、非常に信頼性が高く、費用がかからないシステムを提供することが、本発明の別の目的である。
【００１１】
自動車の車輪間で自動的にトルクを伝達し、コンピュータ制御ではないシステムを提供することが、本発明の別の目的である。
【００１２】
自動車の車輪間で自動的にトルクを伝達し、ＡＢＳの相互作用に依存しないシステムを提供することが、本発明の別の目的である。
【００１３】
１つの形態では、本発明は、自動車の車輪の前対および後対に駆動トルクを伝達するシステムを提供する。システムは、前対の駆動軸を通して前対の車輪と相互接続する前差動ユニットを有する前車軸アセンブリと、後対の駆動軸を通して後対の車輪と相互接続する後差動ユニット含む後車軸アセンブリとを含む。システムは、さらに、それぞれ前推進シャフトおよび後推進シャフトを通して前後車軸アセンブリに相互接続された伝達ケースを含む。前差動ユニットは、その間の第１所定速度差に応答して、前対の駆動軸間で自動的にトルクを伝達するよう作動可能である。後差動ユニットは、その間の第２所定速度差に応答して、後対の駆動軸間で自動的にトルクを伝達するよう作動可能である。伝達ケースは、その間の第３所定速度差に応答して、前後推進シャフト間で自動的にトルクを伝達するトルク伝達機構を含む。
【００１４】
別の形態では、本発明は、前対の車輪および後対の車輪を有する自動車でトルクを伝達する方法を提供する。方法は、以下の一般的ステップを含む。
１．前対の駆動軸を介して前対の車輪に相互接続された前差動ユニットを含む前車軸アセンブリを設ける。
２．後対の駆動軸を介して後対の車輪に相互接続された後差動ユニットを含む後車軸アセンブリを設ける。
３．それぞれ前推進シャフトおよび後推進シャフトを介して前後車軸アセンブリに相互接続された伝達ケースを設ける。
４．前駆動軸対間の第１所定速度差に応答して、その間で自動的にトルクを伝達する。
５．後駆動軸対間の第２所定速度差に応答して、その間で自動的にトルクを伝達する。
６．前後推進シャフト間の第３所定速度差に応答して、その間で自動的にトルクを伝達する。
【００１５】
本発明の追加の利点は、好ましい実施形態に関する以下の記述および添付の請求の範囲を、添付の図面と組み合わせて読むことにより、本発明の当業者には明白になる。
【００１６】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
最初に図１を参照すると、本発明の好ましい実施形態の教示により構築したトルク伝達システムが、参照番号１０で特定されている。トルク伝達システム１０は、４輪駆動車１１の被動車輪と非被動車輪との間に、作動可能な状態で設置され、４輪駆動車はトルク伝達システム１０を強調するため、部分的にしか図示されていない。しかし、自動車１１は、スポーツ汎用車など、オンロードおよびオフロードの任意の乗用車でよい。自動車１１は、一般に１対の前輪１２および１対の後輪１４を有する。車輪１２および１４の対は両方とも、エンジン（１６で部分的に示す）などの動力源から、手動または自動タイプでよいトランスミッション１８を通して駆動可能である。図示の特定の実施形態では、自動車１１は通常は２輪駆動モードで後輪１４を駆動するよう操作可能な後輪駆動車である。
【００１７】
概して、本発明のトルク伝達システム１０は、伝達ケース２０、前車軸間差動ユニット２２および後車軸間差動ユニット２４を含む。伝達ケース２０は、前輪１２の対と後輪１４の対との間で自動的にトルクを伝達するよう動作可能である。前車軸間差動ユニット２２は、後輪１２対の車輪間で自動的にトルクを伝達するよう動作可能である。後車軸間差動ユニット２４は、後輪１４対の車輪間で自動的にトルクを伝達するよう動作可能である。
【００１８】
Ｉ．伝達ケース
引き続き図１を、さらに追加的に図２および図３を参照して、本発明のトルク伝達システム１０に組み込むための例示的な伝達ケース２０について詳細に検討する。１つの適切な伝達ケース２０が、ミシガン州ＴｒｏｙのＮｅｗ Ｖｅｎｔｕｒｅ Ｇｅａｒ， Ｉｎｃ．から部品番号ＮＶ ２４７として市販されている。しかし、以下で検討するように、本発明の伝達ケース２０は、本発明の操作上の目的を達成するため、独特に調整されている。
【００１９】
例示的な伝達ケース２０は、図２では、概ねエンジン１６によって伝達ケース２０を通して回転状態で駆動される入力シャフト２６と、入力シャフト２６に対して減速した比率で、これによって回転状態で駆動される遊星歯車減速ユニット２８と、後出力シャフト３２を入力シャフト２６または歯車減速ユニット２８のいずれかに選択的に結合するレンジ・シフト機構３０と、前出力シャフト３６を後出力シャフト３２に選択的に結合して、「パートタイム」で低い４輪駆動モードを確立するロックアウト機構３４と、「オンデマンド」４輪駆動モードを確立するため、後出力シャフト３２から前出力シャフト３６へ伝達されるトルクを自動的に制御する液体継手４０とが装備される。このようなオンデマンド・トルク伝達は、後出力シャフト３２と前出力シャフト３６との間に所定の速度差が発生したことに応答して、車両の運転者からの入力なしに達成される。駆動トルクを後出力シャフト３２から前出力シャフト３６に伝達するチェーン・ドライブ構成４２が図示されている。
【００２０】
引き続き図２を、さらに追加的に図３を参照して、液体継手４０の例示的な形態について説明する。液体継手４０は、後出力シャフト３２および前出力３６に、動作可能な状態で結合される。以下で明白になるように、液体継手４０は、回転シャフト３２と３６とを、その間の回転速度の差に応答して、自動的かつ漸進的に結合するようになっている。概して、液体継手４０は、後出力シャフト３２から前出力シャフト３６へ、その回転速度の差に応答して、駆動トルクを自動的かつ漸進的に伝達するよう、動作可能な状態で配置されている液圧ポンプ１０２および伝達クラッチ４０を含むよう図示されている。液圧ポンプ１０２は、ジェローター・ポンプであり、伝達クラッチ１０４は液体で作動する多板クラッチ・アセンブリであり、両方とも共通のカバー・アセンブリ１０６内に制限されていることが好ましい。カバー・アセンブリ１０６は、円筒形の外ドラム１０８と、それに固定（つまり溶接）された前および後カバー・プレート１１０および１１２を含む。前カバー・プレート１１０は、入力シャフト２６に駆動される。後カバー・プレート１１２は後出力シャフト３２に駆動される。
【００２１】
伝達クラッチ１０４は、スプライン付きの接続部３８を介して後出力シャフト３２に固定されたクラッチ・ハブ１１４と、スプライン付きの接続部１２２を介してクラッチ・ハブ１０４に固定された複数の内クラッチ・プレート１２０で構成されたチャンバまたはギャラリ１１８内に配置された交互配置クラッチ・パック１１６とを含むよう図示されている。内クラッチ・プレート１２０は、スプライン付き接続不１２６を介して外ドラム１０８に固定された複数の外クラッチ・プレート１２４と交互に配置される。あるいは、クラッチ・ハブ１１４を省略し、内クラッチ・プレート１２０を後出力シャフト３２に直接スプラインで結合してもよい。
【００２２】
伝達クラッチ１０４は、さらに、外ドラム１０８とともに回転するため、スプライン付き接続部１３２を介して固定されたピストン・ハウジング１３１と、環状圧力チャンバ１３６内に配置された作動部材またはピストン１３４とで構成されたピストン・アセンブリ１３０を含む。ピストン１３４は、クラッチ・パック１１６にクラッチの圧縮噛み合い力を与え、それによって後出力シャフト３２からの駆動トルクを前出力シャフト３６に伝達するため、圧力チャンバ１３６内で、交互配列した多板クラッチ・パック１１６に対して軸方向に滑動動作するよう支持される。以下でさらに明白になるように、伝達される駆動トルクの量は、ピストン１３４がクラッチ・パック１１６に加えるクラッチ噛み合い力の大きさに比例するという点で漸進的であり、これは圧力チャンバ１３６内の流体圧力の関数である。さらに、液圧ポンプ１０２によって圧力チャンバ１３６内で与えられる流体圧の大きさは、概して、入力シャフト２６と後出力シャフト３２との速度差の関数である。
【００２３】
液圧ポンプ１０２は、ピストン５６、液体チャンバ１３６への流体の提供を制御するよう動作可能なピストン・ハウジング１３１内の弁構成、ジェローター・ポンプ・アセンブリ１４０、入口プレート１４２、および後カバー・プレート１１２を含む。ジェローター・ポンプ・アセンブリ１４０は、ポンプ・リングまたは内ロータ１４４、外ロータ１４６、およびその間に動作可能な状態で配置されたステータ・リング１４８を含む３コンポーネントの構成である。特に示さないが、ポンプ・リング１４４は、共通の回転軸を中心の後出力シャフト３２に対して同心円上に回転する複数の外歯を有する。ステータ・リング１４８は、複数の内部ローブを含み、外ロータ１４６内に形成された円形の内部ボア内でジャーナルにより回転可能な状態で支持された外周縁表面を有する。内部ボアは、回転軸から偏り、したがってステータ・リング１４８がポンプ・リング１４４の外歯と噛み合うため、ポンプ・リング１４４と外ロータ１４６との間の相対的回転により、ステータ・リング１４８が偏心回転する。この偏心回転の構成により、流体を圧力チャンバ１３６に供給する給送動作が生じる。
【００２４】
使用時には、入力シャフトと後出力シャフト２６と３２との間に所定の速度差が発生し、ジェローター・ポンプ・アセンブリ１４０のコンポーネント間に対応する相対運動が開始すると、流体は供給リザーバ１５０からジェローター・ポンプ・アセンブリ１４０の吸引側に吸い込まれる。供給リザーバ１５０内の流体は、ジェローター・ポンプ・アセンブリ１４０の吸引側に吸い込まれる。次に、流体は、ジェローター・ポンプ・アセンブリ１４０の放出側に送られ、圧力ポートを介して圧力チャンバ１３６に入り、これによって流体に加圧し、ピストン１３４をクラッチ・パック１０４への軸方向に並進される。
【００２５】
ＩＩ．前後車軸間差動ユニット
トルク伝達システム１０の前後車軸間差動ユニット２２および２４、および関連する車輪１２および１４の対への相互接続部は、ほぼ等しいと理解される。この理由から、この詳細な記述は、主に前車軸間差動ユニット２２を指向する。後差動ユニット２４の構造は、そこから容易に明白になる。差動ユニット２２と２４とが、同一またはほぼ同一であるという要件はないが、これらのユニット２２と２４に互換性があれば、供給および修理の効率が得られる。好ましい実施形態では、前および後差動ユニット２２および２４は両方とも漸進的な速度感知トルク伝達差動装置である。
【００２６】
図１、図４および図５を参照して、本発明のトルク伝達システム１０に組み込まれる例示的な前車軸間差動ユニット２２について、さらに詳細に検討する。１つの適切な車軸間差動ユニット２２が、米国特許出願第５，７３５，７６４号に示され、これは本明細書で十分述べられているかのように、本明細書に組み込まれる。別の適切な車軸間差動ユニットが、インディアナ州Ｆｏｒｔ ＷａｙｎｅのＤａｎａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されている。伝達ケース２０と同様、車軸間差動ユニット２２は、本発明の操作上の目的を達成するため、独特に調整されていることを理解されたい。さらに、車軸間差動ユニット２２および２４の調整は、伝達ケース２２の調整と協働的に実行する。本発明のこの態様について、以下でさらに述べる。
【００２７】
車軸間差動ユニット２２は、前車軸アセンブリの一部であり、前推進シャフト４によって車両エンジン１６から回転可能な状態で駆動される。推進シャフト４４は、一定速度の自在継手（ＣＶ継手）４５を通して前出力シャフト３６に結合される。差動ユニット２２は、前車軸アセンブリの１対の駆動軸４６および４８を駆動するよう作動する。差動ユニット２２は、作動液を含み、１対の区同軸４６および４８および前推進シャフト４４が突き出す適切なシールを有するハウジング２０２を含む。ハウジング２０２内で、差動ユニット２２は、前推進シャフト４４によって駆動された駆動軸４６および４８と回転可能な状態で結合するよう動作する液体継手２０４を含む。
【００２８】
液体継手２０４は、回転軸Ａを中心にハウジング２０２内で回転可能であり、駆動軸の１本に接続される中空構造のケーシング２０６を含み、これは図示の実施形態では右駆動軸４８であり、接続は傘形遊星歯車タイプである遊星歯車セット２０８によって提供される。ケーシング２０６は、カップ形の部材２１０およびキャップ部材２１２を含み、これはそれぞれ、円周方向に間隔をあけたボルト２１４によって互いに固定された周囲フランジを有し、ボルトは前推進シャフト４４の傘形駆動部分２１８によって回転状態で駆動される傘形タイプのリング・ギア２１６も固定する。
【００２９】
液体継手２０４は、回転軸Ａに沿ってケーシング２０６内に配置され、外歯２２３を有するインペラ２２２によって実現される給送コンポーネントを含む液圧ポンプ２２０を含む。液圧ポンプは、歯付きインペラ２２２に対して偏心回転するよう装着され、インペラの歯２２３より１つ多い数でインペラの歯２２３と噛み合い関係にあって、ケーシング２０６と歯付きインペラ２２２とのあいだに相対的回転があると、給送動作を提供する内歯２２６を含む内部輪歯車２２４も含む。
【００３０】
ケーシング２０６は、液圧ポンプ２２０によってケーシング２０６内へと給送される作動液が通る入口２２８を有する。図４に示すように、実際にはこのような入口２２８が２つあり、したがって駆動軸４６とケーシング２０６によって実現される開店部材間の相対的回転の両方向で給送が生じる。これに関連して、入口２２８はそれぞれ、回転方向に沿って変化するサイズの入口ボア（図示せず）を開閉する関連のチェック・バルブ２３０を有する。
【００３１】
クラッチ２３２は、ケーシング２０６のキャップ部材２１２との接合部付近で、ケーシング２０６のカップ形部材２１０で受ける。ケーシングのキャップ部材２１２内に、ポンプ・ハウジング・インサート２３４が装着されて、液圧ポンプ２２０を受け、さらにクラッチ２３２と接する。このインサート２３４は、クラッチ２３２と噛み合ってケーシング２０６を左駆動軸４６と結合するクラッチ起動ピストン２３８を受ける環状ピストン・チャンバ２３６を有する。インサート２３４は、１対の伝達ポート２３４を規定する壁も有し、作動液はこの伝達ポートを通って液圧ポンプ２２０からピストン・チャンバ２３６内のクラッチ起動ピストン２３８へと給送される。この伝達ポート２４０を通る流れは、インペラ２２３とリング・ギア２２４との相対的回転の一方向では、伝達ポートの一方を通り、インペラ２２３とリング・ギア２２４の他方向の相対的回転中は他方の伝達ポートを通る。伝達ポート２４０はそれぞれ、関連のチェック・バルブ２４２を有する。これらのチェック・バルブ２４２は、いずれかの伝達ポートを通ってクラッチ起動ピストン２３８へと給送される作動液が、他方の伝達ポートを通って液圧ポンプ２２０に戻らないよう保証する。
【００３２】
出口ポート２４４が、クラッチ起動ピストン２３８上に配置される。制御弁２４６は、給送された液体が、ポンプのインペラ２２３とリング・ギア２２４との相対的回転に比例し、したがって差動ユニット２２を通してケーシング２０６に接続された右駆動軸４８とインペラ２２３に接続された左駆動軸４６との相対的回転に対応する所定の圧力に到達すると、出口ポート２４４を閉じるよう作動する。給送された作動液が所定の圧力に到達するにつれ、弁２４６が閉じ、これによって作動液が液圧ポンプ２２０から給送されるのを防止する。これにより、液圧ポンプ２２０は、インペラ２２３を内リング・ギア２２４と結合させ、左右の駆動軸４８と４６とを互いに結合することによって、ブレーキとして作用する。
【００３３】
クラッチ２３２は、交互になったクラッチ・プレート２４８と２５０のセットを含む。クラッチ・プレート２４８のセットの一方は、ケーシング２０６とのスプライン接続部２５２を備えた外周を有する。クラッチ・プレート２５０の他方のセットは、駆動軸４６とのスプライン接続部２５４を備えた中心開口を有し、これはインサート２３４のクラッチ２３２とは反対側にインペラ２２２とのスプライン接続部２５６も有する。給送されてクラッチ・ピストン２３８に作用する作動液は、クラッチ・プレート２４８と２５０のセットを圧縮し、ケーシング２０６と駆動軸４６との間の結合を提供する。
【００３４】
遊星歯車セット２０８が、ケーシング壁２５６のクラッチ２３２とは反対側に配置され、１対のサイド歯車２５８および２６０を含み、これは駆動軸４６および４８への個々のスプライン接続部２６２および２６４を有する。歯車セット２０８の遊星歯車２６６は、１対のサイド歯車２５８および２６０と噛み合い、ケース２０６の対向する側の間で回転軸Ａを通して延在するクロス・ピン２６８によって、回転状態で支持される。遊星歯車セット２０８は、液圧ポンプ２２０がクラッチ２３２と起動して駆動軸４８を駆動軸４６と結合するまで、駆動軸４６と４８との間に差動動作を提供する。
【００３５】
同様に、後車軸間差動ユニット２４は、後推進シャフト５０によって駆動される左および右駆動軸４７および４９を有する後社くじアセンブリの一部である。後出力シャフト５０は、ＣＶ継手５２を通して前出力シャフト３６に結合される。上述したように、後車軸間差動ユニット２４の構造および動作は、これ以外では前車軸間差動ユニット２２と同一である。
【００３６】
図６を参照すると、ＲＰＭ差の範囲全体にわたり、前後車軸アセンブリの駆動軸間のトルク伝達をグラフで示す。例示的な実施形態では、前および後車軸間差動ユニット２２および２４は、両方とも、継手を起動して関連するシャフト間にさらにトルクを伝達することなく、約０から２５ＲＰＭの差動回転を可能にする。この差動により、車両１１は例えば駐車するなど、低速で操作することができる。駆動軸間の第１所定速度差では、前車軸間差動ユニット２２が、その間でトルクの伝達を開始する。例示的な実施形態の第１所定速度差は、約２５ＲＰＭと図示され、この時点でトルク伝達は第１比率で増加する。例示的用途では、トルク伝達は特定のデルタＲＰＭ領域内の一定比率で増加する。しかし、増加速度比率は、滑らかで連続的な曲線など、他の任意の関数を代替的に定義できることが理解される。第１速度差と第２速度差を違う値にすることも理解される。後駆動軸４７と４９の第２所定速度差で、後車軸間差動ユニット２４が第２比率でトルクの伝達を開始する。例示的な実施形態では第２所定速度差も約２５ＲＰＭである。後駆動軸４７と４９との間で伝達されるトルクは、特定のデルタＲＰＭ領域内の一定比率で増加する。この場合も、トルク伝達の比率は、滑らかで連続的な曲線など、他の任意の関数を定義できることが理解される。例示的用途では、後駆動軸４７と４９との間のトルク伝達比率は、前駆動軸４６と４８との間のトルク伝達比率より積極的である。
【００３７】
特に図７を参照すると、本発明の伝達ケース２０が、例示的な実施形態で、ほぼ即座に前と後の出力シャフト３６と３２の間でトルクの伝達を開始するよう調整されていることが図示されている。トルクは、前後出力シャフト３６と３２間のＲＰＭ差が０から約１００まで増加するにつれ、漸進的かつ徐々に増加する。前後出力シャフト３６と３２のＲＰＭ差が約１００で、トルクは第３比率でその間に積極的に伝達される。例示的実施形態では、前後出力シャフト３６と３２は、この第３所定速度差（つまり約１００ＲＰＭ）で、ほぼ直接結合される。図７でまっすぐ垂直に延びる線は、前後出力シャフト３６と３２の直接の結合を示す。この場合も第３トルク伝達比率の増加は、任意の関数を定義できることが理解される。
【００３８】
伝達ケース２０および車軸内差動ユニット２２および２４の調整に影響を与えて、本発明のシステム１０の所望の性能を達成するよう、種々のファクタを変更することができる。これらのファクタは、クラッチ・プレートのサイズと数、ピストンの面積、ジェローター・ポンプの幅、ジェローター・ポンプのクリアランス、および流出路のサイズなどである。これらのファクタを変更して所望のトルク伝達カーブを達成することは、当技術分野の通常の技術内で理解される。
【００３９】
前後差動ユニット２２および２４および伝達ケース２０の液体継手を協働的かつ独立的に調整すると、車輪１２と１４の間で自動的かつ独立的にトルクを伝達することができる。記載された例示的な調整は、低速では意識されず、車両を容易に操作することができる。高速では、トルクはトランクションが優れた車輪に向けられる。前輪１２間のトルクの伝達は、後輪間のトルク伝達ほど積極的ではない。
【００４０】
特に図８を参照すると、本発明の方法が、前駆動軸４６と４８の軸を通して前輪１２の対に相互接続された前車軸間差動ユニット２２を含む前車軸アセンブリを設ける、第１の概括的ステップ３１０を含むよう図示されている。第２の概括的ステップ３２０では、本発明の方法は、後駆動軸４７と４９の対を通して後輪１４の対に相互接続された後車軸間差動ユニット２４を含む後車軸アセンブリを提供する。第３の概括的ステップ３３０では、本発明の方法は、それぞれ前推進シャフト４５および後推進シャフト５０を通して前後の車軸アセンブリに相互接続された伝達ケース２０を提供する。第４の概括的ステップ３４０では、本発明の方法は、前駆動軸４６と４８の対の第１所定速度差に応答してその間で自動的にトルクを伝達する。第５の概括的ステップ３５０では、本発明の方法は、後駆動軸４７と４９の対の第２所定速度差に応答して、その間で自動的にトルクを伝達する。第６の概括的ステップ３６０では、本発明の方法は、前後の推進シャフト４５と５０間の第３所定速度差に応答して、その間で自動的にトルクを伝達する。
【００４１】
使用時には、本発明のシステム１０は、エンジン１１が生成した駆動トルクのほぼ全てを、１つ以上の滑動していない車輪に提供するよう機能する。駆動トルクは、車輪の速度に比例して、トラクションのある車輪の任意の組合せに向けられる。システム１０は、差速を制限するため、電子制御でＡＢＳテクノロジーを使用するなど、従来のシステムに対して大きな性能的利点を提供する。例えば、車両１１が急勾配を登り、４輪のうち３つが同時にトラクションのない表面上にある場合など、極端な運転状態では、システム１０が、エンジン１６の生成するトルクのほぼ全てを、残りの滑動していない、またはトラクションのある車輪に提供するよう機能する。
【００４２】
本発明を、好ましい実施形態に関して明細書でのべ、図面で図示してきたが、請求の範囲で規定されているような本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更ができ、その要素を同等物で置換できることが、当業者には理解される。したがって、本発明は、本発明を実施するために現在考えられる最適のモードとして図面で図示され、明細書に記載された特定の実施形態に制限されず、本発明は、添付の請求の範囲の記述に入る任意の実施形態を含むものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の好ましい実施形態の教示により構築したトルク伝達制御システムの、作動可能な状態で自動車と関連させて示した簡略図である。
【図２】
その間の所定速度差に応答して、前推進シャフトと後推進シャフト間で自動的にトルクを伝達するトルク伝達機構を含む、本発明のトルク伝達制御システムに組合された例示的な伝達ケースの断面図である。
【図３】
図２の伝達ケースの液体継手の拡大断面図である。
【図４】
その間の所定速度差に応答して、前対の駆動軸間で自動的にトルクを伝達するよう作動可能な、本発明のトルク伝達制御システムに組合された例示的な前車軸間差動ユニットの断面図である。
【図５】
図４の線５−５に沿って取られた断面図である。
【図６】
本発明の好ましい実施形態のトルク伝達を制御するシステムの前後車軸アセンブリの駆動軸の、車輪デルタ毎分回転数（ＲＰＭ）に対するトルクのグラフである。
【図７】
本発明の好ましい実施形態のトルク伝達を制御するシステムの前後出力シャフトのデルタＲＰＭに対するトルクのグラフである。
【図８】
本発明の方法のおおよそのステップを示す略図である。
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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