(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
係合機構であって、
内側表面に角度βの傾斜面（８２）を有するハウジング（４０）と、
このハウジング（４０）の内側表面の前記傾斜面（８２）に係合するための角度βの第１の傾斜面（８６）を有するとともに、この第１の傾斜面（８６）とは反対の側に前記角度βより小さな角度である角度αの第２の傾斜面（８８）を有する第１の傾斜面ディスク（８４）と、
前記第１の傾斜面ディスク（８４）に隣接し、一方の側に前記第１の傾斜面ディスク（８４）の前記第２の傾斜面（８８）と向かい合う第１の傾斜面（９４）を有する第２の傾斜面ディスク（９２）と、
前記第１の傾斜面ディスク（８４）の第２の傾斜面（８８）と前記第２の傾斜面ディスク（９２）の第１の傾斜面（９４）との間に挿入されたボール（１０２）と、
前記第１の傾斜面ディスク（８４）と第２の傾斜面ディスク（９２）の間に配置された、所定ばね荷重のばね要素（１０４）と、
前記第１の傾斜面ディスク（８４）と第２の傾斜面ディスク（９２）のいずれか一方に回転トルクを与える駆動手段（１００）と
を含み、前記駆動手段（１００）による回転トルクが前記第１の傾斜面ディスク（８４）と第２の傾斜面ディスク（９２）のいずれか一方に付与されている間において、
前記ハウジング（４０）の内側表面の傾斜面（８２）と前記第１の傾斜面ディスク（８４）の第１の傾斜面（８６）との間の摩擦力が前記ばね要素（１０４）のばね荷重より小さい間においては該第１の傾斜面（８６）が該内側表面の傾斜面（８２）に沿って回転し、これにより前記第１、第２の傾斜面ディスク（８４、９２）が前記ハウジング（４０）から離隔する第１段階の動作と、
前記ハウジング（４０）の内側表面の傾斜面（８２）と前記第１の傾斜面ディスク（８４）の第１の傾斜面（８６）との間の摩擦力が前記ばね要素（１０４）のばね荷重を超えた後には、前記第１の傾斜面（８６）の前記内側表面の傾斜面（８２）に対する回転が停止し、その後前記第１、第２の傾斜面ディスク（８４、９２）がそのそれぞれの第２の傾斜面（８８）と第１の傾斜面（９４）との間にある前記ボール（１０２）を挟んで相対回転し、これにより前記第２の傾斜面ディスク（９２）が前記第１の傾斜面ディスク（８４）および前記ハウジング（４０）に対して離隔する第２段階の動作を行うよう構成し、さらに、
前記第１段階の動作は、前記傾斜角度αより大きな傾斜角度βを使用することにより、前記第２段階の動作より大きく離隔することを特徴とする係合機構。
【請求項２】
前記第１の傾斜面ディスク（８４）に複数の第２の傾斜面（８８）を設けるとともに、前記第２の傾斜面ディスク（９２）に複数の第１の傾斜面（９４）を設け、これらの複数の第２の傾斜面（８８）と複数の第１の傾斜面（９４）の間に、それぞれボールが配置されていることを特徴とする請求項１に記載の係合機構。
【請求項３】
前記第２の傾斜面ディスク（９２）が、前記駆動手段（１００）により回転駆動されることを特徴とする請求項１に記載の係合機構。
【請求項４】
前記第１の傾斜面ディスク（８４）とハウジング（４０）の間に流体が満たされていることを特徴とする請求項１に記載の係合機構。
【請求項５】
前記ハウジング（４０）に対して離隔する方向に移動させられる前記第２の傾斜面ディスク（９２）は、車両の動力伝達系内で作用させられるものであることを特徴とする請求項１に記載の係合機構。
【請求項６】
前記第１の傾斜面ディスク（８４）は、前記第２の傾斜面ディスク（９２）に係合する側に少なくとも１つのポケット（９０）を有し、前記第２の傾斜面ディスク（９２）は、前記第１の傾斜面ディスク（８４）に係合する側に少なくとも１つのポケット（９６）を有し、前記ばね要素（１０４）は、前記第１及び第２の傾斜面ディスク（８４、９２）の前記ポケット（９０、９６）に配置されることを特徴とする請求項１に記載の係合機構。
【請求項７】
前記角度βは、２°より大きいことを特徴とする請求項１に記載の係合機構。
【請求項８】
前記角度αは、２°より小さいことを特徴とする請求項１に記載の係合機構。
【請求項９】
前記第１の傾斜面ディスク（８４）に複数の第１の傾斜面（８６）を設けるとともに、前記ハウジング（４０）の傾斜面（８２）が該複数の第１の傾斜面（８６）のそれぞれに対抗するよう複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載の係合機構。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の係合機構を車両用車軸モジュールのクラッチパックを係合させるための部材として使用した車両用車軸モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に自動車用係合システムに関し、より詳細には、車両の動力伝達装置のトルク制御を行う摩擦クラッチと組み合わせて用いる電気機械式係合システムに関する。
【０００２】
【従来技術】
自動車のトルク分配システムは多年にわたり知られている。トルク分配システムは、自動車の前側車軸か後側車軸のどちらか一方で、または前後車軸間で用いられる。一般的に、トルク分配システムは、固定割合で、或いはオンデマンド方式で、常時車輪へトルクを伝達する。トルク分配システムには、複数のプレートを含む摩擦クラッチを係合させる幾つかの型式の係合システムがある。電気式、油圧式そして機械式或いは電気機械式システム等の多くの型式が、摩擦クラッチを係合するために設計されてきている。より一般的な既存の設計の１つは、回転運動を軸方向の変位へ変換するボール傾斜面機構の利用である。ボール傾斜面機構の回転からトルク負荷を取り出して、そのトルクを軸力に変換し、この軸力を摩擦クラッチに与えることによって、この軸方向の変位が作りだされる。これらの摩擦クラッチは、その後、トルク分配システムにより種々の様態で車両のプロペラシャフトまたは横軸にトルクを分配する。
【０００３】
ボール傾斜面機構の先行技術には、多くの異なる設計の変形形態がある。一般に、ボール傾斜面機構の傾斜角は、所望の軸移動を達成するために必要な回転角を決めるだけでなく、トルクに対する力の換算比を決める。これらの先行技術のシステムにおいて、クラッチパックを係合させるための所望の軸移動は、組立公差、クラッチパックの沈み及び摩耗の総和と、開放状態時の所望のクラッチパックの間隙とにより決まる。更に、これらの先行技術のシステムは、ボール傾斜面機構中における所望のボール数と、利用可能な回転角を定めるボール円の所定の周長とを有し、これらは、ボール傾斜面機構の傾斜角と組み合わされて利用可能な軸ストロークを決める。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、先行技術のボール傾斜面機構は多くの欠点を有する。その欠点の１つは、所望の係合トルクを制限するためには小さい傾斜角が必要とされるが、しかしながら、同時に、最大の数のボールを用いて最大の係合移動距離を与えるためには、急勾配の傾斜角が必要となる、ということである。これら２つの要求は互いに相反しており、すべての従来のボール傾斜面機構では、公差を最小にするためにクラッチパックにシムを配置し、所要係合移動距離のために高い係合トルクを用いるようにするという、妥協した設計を行っている。先行技術の装置の別の問題は、係合中にボール傾斜面機構を作動させるために必要な所要の軸力は、一定ではないということである。ボール傾斜面機構システムが損失を低減するために、公差間隙又はクラッチパックの間隙等のあらゆる間隙を取り除いている間、その軸力は小さいかまたは低い傾向にある。その後、クラッチパックが実際に係合し始めると、その軸力は次第に増加する。一定の傾斜角であれば、係合中にこの軸力の変化に遭遇することはないであろう。係合中の一定でない軸力にうち勝つための他の試みとして、漸次変化する角を持つ傾斜面等が試されてきたが、しかしながら、この漸次変化する角を持つ傾斜面は、ボール位置がクラッチの係合配列に対して完全に決められている場合にのみ作動することができる。更に、累積公差とクラッチパックの摩耗は、係合中のボールの動作位置と、従って漸次変化する傾斜角の機能とに影響される。これは係合と、クラッチパックを必要に応じて係合させるために必要な時間とに関する問題を引き起こす。
【０００５】
従って、本技術分野では、ボール傾斜面機構に関し、クラッチパックの係合作動中に一定の軸力を付与し、同時に、実際にクラッチの係合が発生するまでの遅延時間を低減させることに対する要求がある。更に、本技術分野では、クラッチパックに対して作用する軸荷重の量をより正確に制御し、これにより路面車両状態に対しより確定的な応答レートを保証することに対する要求がある。
【０００６】
本発明の１つの目的は、改良された摩擦クラッチの電気機械式係合システムを提供することにある。
本発明の他の目的は、電気機械式係合システムの２段階式傾斜面機構を提供することにある。
本発明の他の目的は、クラッチパック係合の異なる段階の間に、高傾斜角から小傾斜角へ自動的に切り替える係合機構を提供することにある。
本発明の他の目的は、係合力及び係合ストロークを最大にすることにより、所望の回転角及び必要トルクを最小にする係合機構を提供することにある。
【０００７】
【発明の概要】
前述の目的を達成するために、自動車のハウジング内で用いるための係合機構が開示されている。本係合機構は、一方の側でハウジングに係合する第１のボール傾斜面ディスクを含む。更に、本係合機構は、ハウジングとは反対の側に、第１のボール傾斜面ディスクと隣接する第２のボール傾斜面ディスクを含む。また、本係合機構は、第１のボール傾斜面ディスクと第２のボール傾斜面ディスクとの間に配置されるばねを含む。第１の傾斜面ディスクは、ハウジングと係合する側にある第１の傾斜面と、第１の傾斜面と反対側の側にある第２の傾斜面とを含む。第２のボール傾斜面ディスクは、第１のボール傾斜面ディスクと隣接する側に１つの傾斜面を含む。
【０００８】
本発明の１つの利点は、新規且つ改良された摩擦クラッチの電気機械式係合システムである。
本発明の他の利点は、摩擦クラッチを用いた２段階式傾斜面機構である。
本発明の他の利点は、自己調整機構を有する係合機構である。
本発明の他の利点は、低い係合力に対しては低い角度の係合比を与え、一旦クラッチが高い係合力を必要とすると高い比を与える係合機構である。
本発明の他の利点は、係合機構が、係合力及び係合ストロークを最大にすることにより、所望の回転角及び必要トルクを最小にする点にある。
本発明の他の利点は、クラッチパック係合の異なる段階により、機構が、高い傾斜角から小さい傾斜角までを自動的に切り替える点にある。
本発明の他の目的、特徴、及び利点は、添付図面を参照して以下の説明及び請求範囲から明らかになるであろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図を参照すると、摩擦クラッチの電気機械式係合システムを用いた２段階式傾斜面機構８０（図４）が示されている。２段階式傾斜面機構８０は、自動車の前側車軸又は後側車軸のどちらにも用いることができる。この機構は、全輪駆動、前輪駆動、又は後輪駆動等の任意の型式の動力伝達装置に用いることができる。
【００１０】
図１は、基本的には前輪駆動車である全輪駆動すなわち四輪駆動自動車１２を概略的に示すが、本発明は、基本的に後輪駆動される車両に対しても同様に用いることができる。図１に示すように、自動車１２は、常時前側車軸１５により駆動される。自動車１２は、自動変速装置又は手動変速装置のどちらかである変速装置又はギアボックス１８を介して、エンジン１６から伝達される動力によって駆動される。ギアボックスからの動力は、動力伝達組立体の動力取出装置２０に入り、最終的に前側差動装置３０に入る。動力要求時には、動力は、プロペラシャフト、すなわち駆動軸２４を介して後側車軸モジュール２２に伝達される。車両の後側車輪への分配に関して、後側車軸モジュール２２では、動力は左側の後側横軸２６及び右側の後側横軸２８に分配される。前側差動装置又は前側車軸モジュール３０は、左側の前側横軸３２と右側の前側横軸３４との間にトルクを分配する。全輪駆動車において、動力は後側車軸モジュール２２及び前側差動装置３０へ伝達され、前側車軸１５は主駆動車軸であり、後側車軸１４は必要時だけ動力を受け取る。本発明の１つの実施形態は、全輪駆動車であり、トルクは、道路に対してどちらの車輪がスリップ状態にあるか又は非スリップ状態にあるかに応じて、独立的に第２の車軸の各々の車輪に伝達される。本発明の車軸モジュール２２は、全輪駆動ユニットの前側又は後側車軸のどちらかにでも、または前側及び後側車軸の両方にでも用いることができる。プロペラシャフト２４の一端はピニオンギアを含む。ピニオンギアは、車軸モジュール２２のハウジング４０によって回転自在に支持され、横軸２６、２８及び各々の車輪を回転させるのに必要な動力を与えるようになっている。
【００１１】
図２は、係合システムの先行技術を示す。係合システムの先行技術４２は、システムの一方の端部に互いに隣り合って配置されている複数の摩擦ディスク４４を含む。摩擦ディスク４４に一方の側で係合するのは圧力リング４６である。次いで、圧力リング４６は摩擦ディスク４４が圧力リング４６に接触する側とは反対の端部でスラストレースリング４８により係合される。スラストレース４８に隣接しているのは、ハウジング内に回転状に取り付けられ、その一方の側に複数のボール傾斜面を備えたエキスパンダ及び圧力ディスク５０である。そのボール傾斜面内に係合し、ボール傾斜面内に配置されるのは、複数のエキスパンダボール５２である。また、エキスパンダ及び圧力ディスク５０とは反対側でエキスパンダボール５２に係合するのは、同様に一方の側に複数のボール傾斜面を有すエキスパンダディスク５４である。エキスパンダボール５２は、エキスパンダディスク５４と圧力ディスク５０の双方と接触するとともに、各々の側面のボール傾斜面内に配置されている。エキスパンダディスク５４は、複数の歯５６を有す所定の外周半径面を有する。また、ボール傾斜面係合機構４２は、エキスパンダディスク５４の外周上の歯５６と係合する減速ギア６０を有する電気モータ５８を含む。電気モータ５８は制御装置又はコンピュータシステムに接続される。制御装置は、適切な電力をモータ５８へ送り、減速ギア６０を係合させ、従ってエキスパンダディスク５４へ回転トルクを供給する。エキスパンダディスク５４が回転させられると、エキスパンダボール５２は、圧力ディスク５０上でボール傾斜面と相互に作用し、回転トルクに基づく軸力を発生する。この軸力は、圧力リング４６に伝達することができ、従って軸力を摩擦ディスク４４へ伝達し、摩擦ディスク４４を相互に押しつけ、そして入力トルクと、車両の差動装置の軸又は車軸の軸との間でトルクが伝達可能となる。
【００１２】
図３は、回転トルクを軸方向の変位に変換し、従って軸力を複数の摩擦プレート又は摩擦ディスクを有する摩擦クラッチへ供給するボール傾斜面機構６２の別の先行技術を示す。図３のボール傾斜面機構６２は、第１のディスク６４と、第２のディスク６６を含む。第１のディスクは、ハウジング６８又は他の面に回転自在に取り付けられている。第１のディスク６４と第２のディスク６６の各々は、その一方の面に互いに向き合う傾斜面７０を含む。各々の傾斜面７０は、半径方向の軸に対して所定の角を有する。エキスパンダボール７２は、第１のディスク６４と第２のディスク６６の傾斜面７０内に配置されている。エキスパンダボール７２は、傾斜面７０の各々に沿って回転することができ、ボール傾斜面機構６２へ供給される回転トルクに対する反作用として軸力を発生する。複数の歯７４は、第２のディスク６６の外側表面上にあり、モータのギア装置又は歯７６、又はモータに連結されている減速ギアと互いに作用し合う。従って、ギア装置７６により回転方向に加えられる任意の量のトルクは、所定の軸移動又はボール傾斜面ディスク６４、６６の分離をもたらすことができ、即ちクラッチパックの係合と自動車の種々の車輪へのトルク伝達を可能にする。また、ボール傾斜面機構６２の先行技術は、第１のディスク６４と第２のディスク６６の間に結合され、軸方向に整列した複数のばね７８を含む。これらのばね７８は、ボール傾斜面機構６２を、ディスク６４、６６が最も狭い幅である平衡位置にまで縮めるために使用される。ディスク６４、６６が最も狭い幅である時、摩擦クラッチパックの係合は無く、よって車軸モジュールを通したトルク伝達も無い。
【００１３】
図４及び図６は、本発明の２段階式傾斜面機構８０を示す。２段階式傾斜面機構８０は、摩擦クラッチを作動させるための電気式、機械式、又はその組み合わせ等の如何なる係合システムにおいても用いることができる。一般的に、摩擦クラッチは、全輪駆動方式又は４輪駆動方式の動力伝達システムに用いられる。これらのシステムは、自動車１２が遭遇する道路状況によって特定の車軸又は車輪にトルクを送る。２段階式傾斜面機構８０は、ハウジング４０を含む。ハウジング４０は、その内側表面上に複数の傾斜面８２を含む。ハウジング４０の内側表面にある複数の傾斜面８２は、断面において、鋸歯状の外観を有する。第１のボール傾斜面ディスク８４は、ハウジング４０の内側表面においてハウジング４０に係合する。第１のボール傾斜面ディスク８４は、その外側表面に複数の第１傾斜面８６を含む。第１のボール傾斜面ディスク８４の第１傾斜面８６は、ハウジング４０の複数の傾斜面８２と係合する。概して、第１のボール傾斜面ディスク８４の複数の第１傾斜面８６は、回転と軸移動との低い比を与える高い又は大きい傾斜角を有しており、従って、２段階式傾斜面機構８０は素早く係合できる。１つの実施形態において、第１傾斜面８６の高い又は大きい角ベータ（β）は、半径方向の軸に対して２°又はそれよりも大きい。第１のボール傾斜面ディスク８４の第１傾斜面８６の高い角ベータは、固定されたハウジング４０の内側表面の傾斜面８２とかみ合い且つ相互に作用する。従って、ハウジング４０は、ベータの逆の角を有しており、よって互いに係合することができる。またこれにより、ハウジング４０の複数の傾斜面８２に対し、複数の第１傾斜面８６が滑動することができ、ハウジング４０からの第１のボール傾斜面ディスク８４の軸方向の変位が生じる。
【００１４】
また、第１のボール傾斜面ディスク８４は、複数の第１傾斜面８６と反対の側に複数の第２傾斜面８８を含む。複数の第２傾斜面８８は、半径方向の軸に対して小さい角アルファ（α）を用いて、低い駆動トルクで高い係合力をもたらす。１つの実施形態において、小さい角アルファ（α）は２°未満である。また、第１のボール傾斜面ディスク８４は、その内側表面に複数のポケット９０を含む。
【００１５】
２段階式傾斜面機構８０は、第１のボール傾斜面ディスク８４に隣接する第２のボール傾斜面ディスク９２を含む。第２のボール傾斜面ディスク９２は、第１のボール傾斜面ディスク８４に向いた面に複数の傾斜面９４を含む。また、第２のボール傾斜面ディスク９２は、その内側表面上に複数のポケット９６を含む。このポケット９６は、第１のボール傾斜面ディスク８４に配置されているポケット９０に隣接し且つ向かい合っている。１つの実施形態において、第２のボール傾斜面ディスク９２のボール傾斜面９４は、所定の角を有する。第２のボール傾斜面ディスク９２は、その外周上に電気モータ又は減速ギア１００と係合する複数の歯９８を含む。第２のボール傾斜面ディスク９２には、ギア装置１００によって回転トルクが付与され、よって所定の方向へ第２のボール傾斜面ディスク９２を回転させる。複数のエキスパンダボール１０２は、第２のボール傾斜面ディスク９２の傾斜面９４内と、第１のボール傾斜面ディスク８４の第２傾斜面８８内の両方に同時に配置されている。１つの実施形態において、６つのエキスパンダボール１０２が、２段階式傾斜面機構８０に使用されるが、しかし、摩擦クラッチ及び傾斜面機構の要求及び設計上の要件によって、任意の数のボール１０２を使用することができる。作動中、ボール１０２は、第１のボール傾斜面ディスク８４の第２傾斜面８８と、第２のボール傾斜面ディスク９２の傾斜面９４とに沿って回転する。ボールが回転している間、ボールは第１のボール傾斜面ディスク８４の第２傾斜面８８で求められた角アルファに遭遇し且つ作用し、よって２段階式傾斜面機構８０の第２のボール傾斜面ディスク９２の軸方向の変位又は軸移動を引き起こす力を発生させる。
【００１６】
ばね要素１０４は、第１のボール傾斜面ディスク８４と第２のボール傾斜面ディスク９２の間に配置されている。ばね１０４は、第１のボール傾斜面ディスク８４と第２のボール傾斜面ディスク９２の両方のポケット９０、９６内に同時に配置される。ポケット９０、９６は、全体として互いに隣接し、且つ向かい合っている。ばね要素１０４は、軸荷重を決め、また何時システムが第１のボール傾斜面ディスク８４の第１傾斜面８６の角ベータ（β）から第２傾斜面の角アルファ（α）に切り替わるかを決める。第１傾斜面８６の摩擦抵抗が、ばね要素１０４のばね荷重（Ｆｓｐｒｉｎｇ）を越えると、第１傾斜面８６は、ハウジング４０に対する移動を止め、第２傾斜面８８が作用し始める。ばね要素１０４は、ディスク８４、９２の半径方向の軸に沿って配置されていることに留意されたい。従って、ばね要素１０４を使用することにより、２段階式傾斜面機構８０は、低係合力の時は低い角の係合比を与え、クラッチパック１０６又は他の圧縮される装置が高係合力を必要とするようになると直ちに、高い角の係合比を与える自動調整機構となる。２段階式傾斜面機構８０は、第１のボール傾斜面ディスク８４の第１傾斜面８６の高い傾斜角（β）、即ち低い軸力であるが大きい軸ストロークの状態から、第１のボール傾斜面ディスク８４の第２傾斜面８８のより小さい傾斜角（α）、即ち摩擦クラッチの電気機械式係合システムのクラッチパック１０６の係合を確かにする必要がある異なる段階の間の高い係合力まで、自動的に切り替えることができる。この２つの段階は、自動的に作動されるのであるが、２段階式機構の係合力と係合ストロークとを最大にすることにより、第２のボール傾斜面ディスク９２の所望の回転角度と、電気モータ１００により発生される必要トルクとを最小にできる。
【００１７】
第１のボール傾斜面ディスク８４の第１傾斜面８８の摩擦力は、角ベータと、ハウジング４０に対する第１のボール傾斜面ディスク８４の回転により生じる軸力との関数である。従って、角ベータとばね要素１０４のばね荷重（Ｆｓｐｒｉｎｇ）との関係は、２段階式傾斜面機構８０の２つの作動段階からの移行を決めることができる。その結果、段階１から段階２への移行は、軸荷重に依存するが、軸移動には依存しない。これによって、システムは、ボール傾斜面機構及びクラッチパックの従来技術で見られた組立公差及び摩耗状態の影響を受けない。第１のボール傾斜面ディスク８４の第１傾斜面８８は高い角ベータ（β）を有するので、低い力で大きな変位をもたらすことができる。また、第１のボール傾斜面ディスク８４の第２傾斜面８８の低い角アルファ（α）により、高い係合力がもたらされ、最小の駆動トルクで最大の係合力を与える。これによって、本係合システムではより小さいモータを使用することができ、従ってシステムの重量と複雑さを低減することができる。また、第１のボール傾斜面ディスク８４の第１傾斜面８８は、固定ハウジング４０に対して直接的に角ベータを形成するようにすることができる。それはボール傾斜面機構８０が適切に働くために必要な第１のボール傾斜面ディスク８４の回転方向の一様性をもたらすものであることに留意されたい。また、ディスク８４及び９２の逆駆動時の衝撃の減衰を与えるために、第１のボール傾斜面ディスク８４と固定ハウジング４０との間の面が、油が充填たされたポケットを有し、よって２段階式傾斜面機構８０が平衡又は最小の幅位置に戻される時に液体減衰効果を与えるように設計される点に留意されたい。また、駆動モータ１００は、完全に係合解除されるボール傾斜面機構８０、従ってパートタイム、即ちオンデマンドのトルク伝達システムとして使用することを可能にするため、逆方向に駆動することができる点にも留意されたい。
【００１８】
図５は、度で示す回転角に対し、ミリメータで示す軸移動を比較したグラフを示す。最も下の線で表されたグラフは、小さい角（θ１）を用いる傾斜面の先行技術を示し、回転角については、小さい量の軸移動を与えるために、より大きな回転度が必要である。より大きな傾斜面の角（θ２）を有すボール傾斜面システムの他の例では、（θ１）で用いられた同じ回転角の量でボール傾斜面機構の軸移動が増加している。本発明のボール傾斜面機構を示すラインは、最初の角ベータ（β）を含む。この線は、小さい回転角が、２段階式傾斜面機構８０の最初の大きな軸移動をもたらすように使用されていることを示している。この最初の大きな軸移動の後、より小さな角（α）を有する第２の傾斜面８８が係合され、よって、装置の回転度合いが増し、各々についてより小さな軸移動を与える。これはクラッチパック係合の正確な制御と、従って自動車の車輪へのトルク伝達においてより厳密な制御を可能にする。低い回転角での最初の高い軸移動は、動力伝達装置システム内のクラッチパック間隙（Ｃ）及び累積公差（Ｄ）の作用を打ち消すことにより、ボール傾斜面機構の先行技術が内在する問題を解決する。これらの要因を打ち消すことで、第２傾斜角（α）は、クラッチパック１０６を通して必要なトルクをより正確に伝達して、より正確な動力伝達制御及び駆動に到達することができる。
【００１９】
図６は、本発明の車軸モジュール２２を示す。車軸モジュール２２は、ハウジング４０を含む。差動装置キャリア１０８又は他のタイプのキャリアは、ハウジング４０内に回転可能に支持されている。差動装置ギアセット１１０は、差動装置キャリア１０８内に回転可能に支持されている。少なくとも１つのクラッチパック１０６が、差動装置キャリア１０８内に配置され、その一方の側で差動装置ギアセット１１０と接触し、他方の側でスラストリング１１２と接触する。２段階式ボール傾斜面機構８０は、ハウジング４０と差動装置キャリア１０８との間に配置される。ハウジング４０は、その内側表面に複数の傾斜面８２を有する。第１の傾斜面ディスク８４は、傾斜面８２でハウジング４０と係合している。第１のボール傾斜面ディスク８４は、ハウジング４０の傾斜面８２と係合する外側表面に複数の第１の傾斜面８６を有する。第２のボール傾斜面ディスク９２は、直接的に第１のボール傾斜面ディスク８４に隣接している。第２のボール傾斜面ディスク９２は、内部表面が係合するスラストベアリング１１４を有する。スラストディスク１１６は、第２のボール傾斜面ディスク９２に面する側でスラストベアリング１１４と係合する。ピンすなわちロッド１１８は、スラストディスク１１６の上述の側とは反対の側で、スラストディスク１１６と係合する。ピンすなわちロッド１１８は、差動装置キャリア１０８を貫通して開口穴１２０内に配置され、差動装置キャリア１０８内のクラッチパック１０６に接触する圧力リング１１２と係合する。一般的に、差動装置キャリア１０８は、開放型の差動装置として作動し、前輪車軸又は後輪車軸のいずれかの各々の横軸へトルクを等分に分配する。
【００２０】
作動中、車両の主駆動車軸上でスリップ状態が発生すると、ボール傾斜面機構８０が作動する。モータは、第２のボール傾斜面ディスク９２に回転トルクを付与する。第２のボール傾斜面ディスク９２は、所定の方向へ、２段階式ボール傾斜面機構８０の第１の段階を係合させることができる最初の低いトルクで回転する。第１の段階は、ハウジング４０に対して回転する第１のボール傾斜面ディスク８４を含む。これは、最初の回転トルクが低く且つばね要素１０４の所定のばね荷重（Ｆｓｐｒｉｎｇ）にうち勝つことができないために生じる。従って、第１のボール傾斜面ディスク８４は、第１傾斜面８６とハウジング４０の傾斜面８２との間の摩擦力がばね要素１０４のばね荷重にうち勝つまで、ハウジング４０に対して回転することができ、その摩擦力がばね荷重にうち勝つ時、第１傾斜面８６はハウジング４０に対して回転を停止する。第１のボール傾斜面ディスク８４がハウジング４０に対して回転を停止すると、第２の段階に移行し、第２のボール傾斜面ディスク９２は、現在は停止している第１のボール傾斜面ディスク８４に対して回転し始める。この第１のボール傾斜面ディスク８４に対する第２のボール傾斜面ディスク９２の回転は、第１のボール傾斜面ディスク８４の第２傾斜面８８と、第２のボール傾斜面ディスク９２の傾斜面９４との間で発生する。これらの傾斜面８８の各々に設計された小さい角（α）を用いて、エキスパンダボール１０２は傾斜面８８、９４に沿って回転し、従ってボール傾斜面ディスク８４、９２を軸方向に互いに離れさせる。この軸力はスラストリング１１６へ伝達され、スラストリング１１６は、この軸力をピン１１８へ、次いで圧力プレート１１２へと伝達する。軸力は、次にクラッチパック摩擦プレートを互いに圧縮し、差動装置キャリア１０８の入力トルクを自動車の横軸２６、２８への出力トルクとするトルク伝達を与える。スリップ事象が把握されると、電気モータ１００は、逆方向に作動し、２段階式ボール傾斜面機構８０を最小の幅になるように閉じる。また、駆動モータは、システムを完全に係合解除するよう逆方向動作で作動することができるが、しかしながらまた、その中に配置されるばね要素１０４等の他の如何なる方式の機械的手段でも、そのような逆作動を実現できる点に留意されたい。上述の例は、開放式の差動装置を有する１つの差動装置のギアセットについて述べられているが、しかしまた、任意のボール傾斜面機構を用いた２つの電気機構をもつ他の如何なる方式をも使用可能である点に留意されたい。更に、他の開放式の差動装置もまた、本発明から利益を得ることができ、プラネタリータイプの差動装置その他の全ての公知の車軸モジュール等もまた、動力伝達システムの摩擦クラッチ係合システムを形成するために、この２段階式ボール傾斜面機構８０を利用することができる。
【００２１】
本発明は例示的に説明されているが、使用した用語は、限定的ではなく本質的に説明のための用語であることを理解されたい。
前述の教示に鑑みて、本発明は多くの変更及び変形が可能である。従って、本発明は、請求項の範囲内で詳細に説明した以外の方法で実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両の概略図である。
【図２】係合システムの先行技術の分解図である。
【図３】ボール傾斜面係合機構の先行技術を示す断面図である。
【図４】本発明のボール傾斜面係合機構の断面図である。
【図５】回転角と軸移動との関係をプロットしたグラフである。
【図６】本発明の車軸モジュールの部分断面図である。
【符号の説明】
４０  ハウジング
８０  ２段階式傾斜面機構
８２  傾斜面
８４  第１のボール傾斜面ディスク
８６  第１傾斜面
８８  第２傾斜面
９０、９６  ポケット
９２  第２のボール傾斜面ディスク
９４  （第２のボール傾斜面ディスクの）傾斜面
１０２  エキスパンダボール
１０４  ばね要素
【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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