(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の駆動ラインに配置するためのクラッチにおいて、
入力部材（６０）と、
出力部材（２４４）と、
前記入力部材（６０）と前記出力部材（２４４）とを選択的に連結するためのクラッチ組立体（１４０）と、
クラッチ作動装置組立体とを有し、このクラッチ作動装置組立体は、
一対の隣接した部材（１４２、１５２）であって、これらの隣接した部材（１４２、１５２）のうちの一方が、前記入力部材（６０）にこの入力部材とともに回転するように連結されており、前記隣接した部材（１４２、１５２）の各々は、向き合った関係で配置された複数の凹所（１４６、１５６）を構成する面を有し、同数の複数の転動部材（１５０）が前記凹所（１４６、１５６）に配置されている、一対の隣接した部材（１４２、１５２）と、
定置の電磁コイル（１７４）と、
前記隣接した部材（１４２、１５２）のうちの他方の部材にこの部材とともに回転するように連結されたロータ組立体（１６０）であって、前記ロータ組立体（１６０）は円形の板と、前記円形の板から１方向に延びる第１環体（１６６）と、前記円形の板から反対の方向に延びる１対の間隔が隔てられた第２環体（１６８）とを有し、前記１対の第２環体（１６８）は、前記電磁コイル（１７４）を少なくとも部分的に取り囲んでいる、ロータ組立体（１６０）と、
前記ロータ組立体（１６０）と隣接しており且つ前記出力部材（２４４）にこの部材とともに回転するように連結されており、前記ロータ組立体（１６０）の前記第１環体（１６６）を受け入れるための環状チャンバ（１８２）含むアーマチュア組立体（１８０）と、
前記環状チャンバ（１８２）をシールするため、前記アーマチュア組立体（１８０）と前記ロータ組立体（１６０）との間に配置されたシール（１８４、１９２）と、
前記環状チャンバ（１８２）内に配置された磁気−流動学的流体（１９８）とを含む駆動ラインクラッチ。
【請求項２】
前記クラッチ組立体（１４０）は、前記入力部材（６０）に連結された複数の第１クラッチディスク（２２２Ｂ）を含み、これらの第１クラッチディスクは、前記出力部材（２４４）に連結された複数の第２クラッチディスク（２２２Ａ）と交互に配置されている、請求項１に記載の駆動ラインクラッチ。
【請求項３】
前記クラッチ組立体（１４０）と前記隣接した部材（１４２、１５２）のうちの前記一方の部材との間に配置され、前記入力部材（６０）にこの部材とともに回転するように連結された作用プレート（２１２）を更に有する、請求項１に記載の駆動ラインクラッチ。
【請求項４】
前記環体（１６６）と同軸に前記ロータ組立体（１６０）に配置された、湾曲した不連続のスロット（１６４）を更に有する、請求項１に記載の駆動ラインクラッチ。
【請求項５】
前記シール（１８４、１９２）は、前記アーマチュア組立体（１８０）に取り付けられたエラストマー製の可撓性シールである、請求項１に記載の駆動ラインクラッチ。
【請求項６】
前記入力部材（６０）を駆動する入力部（５２）を有するトランスファーケース組立体（１６）を更に有し、前記入力部材（６０）は、第１出力部及び前記出力部材（２４４）によって駆動される第２出力部（２５４）を提供する、請求項１に記載の駆動ラインクラッチ。
【請求項７】
前記出力部材（２４４）と前記第２出力部材（２５４）とを駆動的に連結する駆動チェーン（２５０）を更に有する、請求項６に記載の駆動ラインクラッチ。
【請求項８】
前記入力部（５２）によって駆動される減速組立体（７０）を更に有し、この減速組立体は、前記入力部材（６０）を駆動する出力部（１００）を有する、請求項６に記載の駆動ラインクラッチ。
【請求項９】
前記入力部材（６０）と関連した第１の速度センサ（２８０）及び前記第２出力部材（２５４）と関連した第２の速度センサ（２８８）を更に有する、請求項６に記載の駆動ラインクラッチ。
【請求項１０】
前記アーマチュア組立体（１８０）は、磁束を前記環状チャンバ（１８２）内に差し向けるための、前記環状部材（１８２）と隣接した半径方向フランジ（２０２）を含む、請求項１に記載の駆動ラインクラッチ。
【請求項１１】
自動車の主駆動ライン（２０）及び副駆動ライン（３０）にトルクを提供するためのトランスファーケースにおいて、
主駆動ライン（２０）に連結された入力部材（６０）と、
副駆動ライン（３０）に連結された出力部材（２４４）と、
前記入力部材（６０）と前記出力部材（２４４）との間でトルクを選択的に伝達するためのクラッチ組立体（１４０）であって、前記入力部材（６０）に連結された複数の第１のクラッチディスク（２２２Ｂ）を含み、これらの第１のクラッチディスクが、前記出力部材（２４４）に連結された複数の第２のクラッチディスク（２２２Ａ）と交互に配置されたクラッチ組立体と、
クラッチ作動装置組立体であって、カム面（１４６、１５６）を構成する一対の隣接した部材（１４２、１５２）であって一方が前記入力部材（６０）とともに回転するよう配置された隣接した部材及び相対回転時に前記隣接した部材（１４２、１５２）を離間するための協働するカム装置（１５０）と、電磁コイル（１７４）と、前記隣接した部材（１４２、１５２）のうちの他方とともに回転するように配置されたロータ組立体（１６０）であって、前記ロータ組立体（１６０）は円形の板と、前記円形の板から延びる１対の間隔が隔てられた第２環体（１６８）とを有し、前記１対の第２環体（１６８）は、前記電磁コイル（１７４）を少なくとも部分的に取り囲んでいる、ロータ組立体（１６０）と、前記ロータ組立体（１６０）と隣接しており且つ前記出力部材（２４４）にこの部材とともに回転するように連結されたアーマチュア組立体とを含むクラッチ作動装置組立体と、
前記ロータ組立体（１６０）と前記アーマチュア組立体（１８０）との間に動作可能に配置されており、前記電磁コイル（１７４）と連動するように隣接した磁気−流動学的組立体であって、前記ロータ組立体（１６０）及び前記アーマチュア組立体（１８０）のうちの一方が環状チャンバ（１８２）の少なくとも２つの壁を構成し、前記ロータ組立体（１６０）及び前記アーマチュア組立体（１８０）のうちの他方が前記チャンバ（１８２）内に突出した第１環状部材（１６６）を構成し、磁気−流動学的流体（１９８）が前記環状チャンバ（１８２）内に配置されており、前記磁気−流動学的流体（１９８）を前記環状チャンバ（１８２）内に維持するためのシール（１８４、１９２）を更に有する、磁気−流動学的組立体とを備えるトランスファーケース。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全体として、伝動システムで使用するための調整クラッチ（ｍｏｄｕｌａｔｉｎｇ  ｃｌｕｔｃｈ ）に関し、更に詳細には、磁気−流動学的パイロット作動装置（ｍａｇｎｅｔｏ−ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ  ｐｉｌｏｔ  ｏｐｅｒａｔｏｒ）を持つ駆動ラインクラッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
四輪駆動車輛の駆動システムの性能上の利点はよく認識されている。雨にぬかるんだ道や氷雪に覆われたハイウェイを走行する際の車輛の安定性が改善されるということ、砂利道や凸凹の多い道での取り扱い及び制御が改善されるということ、オフロード状況で牽引力を簡単に維持できるということは、全て、既に知られた利点である。車重が増大すること及び駆動ラインの摩擦が増大することと関連した四輪駆動システムの望ましからぬ特性に付随して燃費が低下する。このような駆動ラインの摩擦の増大は、被駆動構成要素の数が増えることによるのであり、フルタイム式のシステムで特に顕著である。
【０００３】
前後のプロペラ軸（ｐｒｏｐ  ｓｈａｆｔ）間を直接的に連結したこのようなフルタイム四輪駆動システムが、初期の四輪駆動ライン形体の一つを代表する。この構成の大きな欠点は、従来の後差動装置によって処理される問題点が含まれる。車輛がコーナーを曲がるとき、前輪は、後輪よりも平均半径及び長さが大きい行路を通る。従って、前駆動ラインは、旋回中に更に迅速に回転しなければならない。前駆動ラインと後駆動ラインとの間の駆動装置が共通であるためにこれを行うことができない場合には、駆動軸に蓄えられたトルク即ちワインドアップトルク（ｗｉｎｄ−ｕｐ  ｔｏｒｑｕｅ）が、タイヤに作用する摩擦力を越えるまで駆動軸を反対方向にワインドアップが起こり、タイヤが一時的に摩擦接触を失うと駆動ラインがワインドアップを解除し、車輛が浮き上がる。このような作動状態は、設計者にとって受け入れられるものではないし、ドライバーにとって不安定である。二つの駆動ラインが僅かに異なる速度で（従来の車輛の左右の後車軸が回転速度の差を受け入れるのができるのと全く同様に）回転できるように従来の差動装置組立体を二つの駆動ライン間に設置することによって、ワインドアップの問題点が解決された。
【０００４】
更に、四輪駆動車輛の前プロペラ軸と後プロペラ軸との間に差動装置組立体を配置した場合、従来の後車軸の差動装置と同様の問題点が生じる。即ち、一方のタイヤの牽引力が失われて空転すると、牽引力が加えられている他方のタイヤに動力が伝わらないのである。四輪駆動車輛では、この問題点は、例えば、米国特許第４，７１８，３０３号に開示された装置によって解決された。この特許では、四つの車輪の全てに動力が確実に送られるようにするため、電磁クラッチ組立体がセンタ差動装置組立体のエレメントを徐々に係止する。
【０００５】
次に、差動装置をなくし、トルクを必要に応じて主駆動ラインから副駆動ラインに伝達するのに電磁クラッチを使用する。例えば、米国特許第５，４０７，０２４号を参照されたい。車輛状態センサの高性能の配列及びこれに付随したコンピューターソフトウェアの高度化により、電磁クラッチの構造及び作動でも改善が可能であるということがわかった。本発明は、作動速度を高め、調整制御を改善するこのような装置に関する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、磁気−流動学的パイロット作動装置を持つクラッチを提供することである。
【０００７】
本発明の別の目的は、磁気−流動学的パイロット作動装置を持つ多ディスクパッククラッチを提供することである。
【０００８】
本発明の更に別の目的は、磁気−流動学的パイロット作動装置及びボール傾斜部作動装置を持つ多ディスクパッククラッチを提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、磁気−流動学的パイロット作動装置及びボール傾斜部作動装置を持つ、車輛の駆動ラインで使用するための多ディスクパッククラッチを提供することである。
【００１０】
本発明の更に他の目的は、磁気−流動学的パイロット作動装置及びボール傾斜部作動装置を持つ、自動車の駆動ラインに配置されたトランスファーケースで使用するための多ディスクパッククラッチを提供することである。
【００１１】
本発明のこの他の目的及び利点は、好ましい実施例の以下の説明、及び同じ構成要素、エレメント、又は特徴に同じ参照番号を附した添付図面を参照することによって更に明らかになるであろう。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本願の一つの発明は、自動車の駆動ラインに配置するためのクラッチにおいて、入力部材と、出力部材と、前記入力部材と前記出力部材とを選択的に連結するためのクラッチ組立体と、クラッチ作動装置組立体とを有し、このクラッチ作動装置組立体は、一対の隣接した部材であって、これらの隣接した部材のうちの一方が、前記入力部材にこの入力部材とともに回転するように連結されており、前記隣接した部材の各々は、向き合った関係で配置された複数の凹所を構成する面を有し、同数の複数の転動部材が前記凹所に配置されている、一対の隣接した部材と、定置の電磁コイルと、環体を有し且つ前記隣接した部材のうちの他方の部材にこの部材とともに回転するように連結されたロータ組立体と、前記ロータ組立体と隣接しており且つ前記出力部材にこの部材とともに回転するように連結されており、前記ロータ組立体の前記環体を受け入れるための環状チャンバ含むアーマチュア組立体と、前記環状チャンバをシールするため、前記アーマチュア組立体と前記ロータ組立体との間に配置されたシールと、前記環状チャンバ内に配置された磁気−流動学的流体とを含んで構成されている。
【００１３】
本願の他の発明は、自動車の主駆動ライン及び副駆動ラインにトルクを提供するためのトランスファーケースにおいて、駆動ラインと、主駆動ラインに連結された入力部材と、副駆動ラインに連結された出力部材と、前記入力部材と前記出力部材との間でトルクを選択的に伝達するためのクラッチ組立体であって、前記入力部材に連結された複数の第１のクラッチディスクを含み、これらの第１のクラッチディスクが、前記出力部材に連結された複数の第２のクラッチディスクと交互に配置されたクラッチ組立体と、クラッチ作動装置組立体であって、カム面を構成する一対の隣接した部材であって、一方が前記入力部材とともに回転するよう配置された隣接した部材及び相対回転時に前記隣接した部材を離間するための協働カム装置と、電磁コイルと、前記隣接した部材のうちの他方とともに回転するように配置されたロータ組立体と、前記ロータ組立体と隣接しており且つ前記出力部材にこの部材とともに回転するように連結されたアーマチュア組立体とを含むクラッチ作動装置組立体と、前記ロータ組立体と前記アーマチュア組立体との間に動作可能に配置されており、前記電磁コイルと連動するように隣接した磁気−流動学的組立体であって、前記ロータ組立体及び前記アーマチュア組立体のうちの一方が環状チャンバを構成し、前記ロータ組立体及び前記アーマチュア組立体のうちの他方が前記チャンバ内に突出した環状部材を構成し、磁気−流動学的流体が前記環状チャンバ内に配置されており、前記磁気−流動学的流体を前記環状チャンバ内に維持するためのシールを更に有する、磁気−流動学的組立体とを備えて構成されている。
【００１４】
多ディスククラッチパックは、関連したボール傾斜部作動装置の作動を制御するパイロット磁気−流動学的作動装置を含む。ボール傾斜部作動装置は、クラッチパックを圧縮し、トルクを入力部材と出力部材との間で選択的に伝達する。パイロット作動装置は、パイロットクラッチのチャンバ内に収容された磁気−流動学的流体の近くに配置された磁気コイルを含む。磁気コイルを付勢すると磁束が発生し、この磁束は、クラッチ部材を比例的に連結する磁気−流動学的流体を通って移動し、抗力を発生し、ボール傾斜部作動装置の部材間に相対的回転をもたらす。ボール傾斜部作動装置の隣接した部材間のこのような相対的回転により、クラッチパックが選択的に圧縮され、トルクが入力部材から出力部材に伝達される。多ディスククラッチ及び磁気−流動学的作動装置は、自動車のトランスファーケース等の駆動ライン及び駆動ライン構成要素に適用される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に図１を参照すると、この図には四輪駆動車輛の動力伝達装置即ちドライブトレイン（ｄｒｉｖｅ  ｔｒａｉｎ ）が概略に示してあり、参照番号１０が附してある。四輪駆動車輛のドライブトレイン１０は原動機１２を含み、この原動機は、トランスミッション１４に連結されており且つこのトランスミッションを直接駆動する。トランスミッション１４は、オートマチック型又はマニュアル型のいずれかである。トランスミッション１４の出力が、原動力を主駆動ライン即ち後駆動ライン２０に提供するトランスファーケース組立体１６を直接駆動する。駆動ラインは、主プロペラ軸即ち後プロペラ軸２２、主差動装置即ち後差動装置２４、動力を伝える一対の主車軸即ち後車軸２６、及び主タイヤ−ホイール組立体即ち後タイヤ−ホイール組立体２８の夫々の対を含む。
【００１６】
トランスファーケース組立体１６は、更に、原動力を副駆動ライン即ち前駆動ラインに選択的に提供する。この駆動ラインは、副プロペラ軸即ち前プロペラ軸３２、副差動装置組立体即ち前差動装置組立体３４、動力を伝える一対の副車軸即ち前車軸３６、及び副タイヤ−ホイール組立体即ち前タイヤ−ホイール組立体３８の夫々の対を含む。前タイヤ−ホイール組立体３８は、対をなした前車軸３６の夫々に直接的に連結されてもよく、所望であれば、手動で又は遠隔操作で付勢できる一対の係止ハブ４２を、対をなした前車軸３６と夫々のタイヤ−ホイール組立体３８との間に動作可能に配置し、これらを選択的に連結してもよい。最後に、主駆動ライン２０及び副駆動ライン３０は、両方とも、適当に配置されたユニバーサルジョイント４４を含んでもよい。これらのジョイントは、様々な軸と構成要素との間の静的及び動的なずれや不整合を許容するように従来の方法で機能する。
【００１７】
以上の説明及び以下の説明は、後駆動ライン２０が主駆動ラインとして機能する、即ちこの駆動ラインが実質的に常時係合し且つ作動し、これと対応して、前駆動ライン３０が副駆動ラインとして機能する、即ちパートタイムで、即ち副次的即ち補助的に係合し且つ作動する車輛に関する。このような車輛は、一般的には後輪駆動車輛と呼ばれる。
【００１８】
これらの「主」及び「副」という表示は、本明細書中では、本願に開示し且つ特許請求する発明が、主駆動ライン２０が車輛の前側に配置されており且つ副駆動ライン３０が車輛の後側に配置されているトランスミッション及びトランスファーケースで容易に使用できる限り、「前」及び「後」に代えて使用される。かくして、これらの「主」及び「副」という表示は、個々の駆動ラインの機能をそれらの特定の位置よりも広範に且つ適正に特徴付けるものである。
【００１９】
次に、図１及び図２を参照すると、本発明を取り入れたトランスファーケース組立体１６は、多部品ハウジング組立体５０を含み、このハウジング組立体は、平らなシール面、軸や軸受け用の開口部、及びトランスファーケース１６の様々な構成要素又は組立体を受け入れるための様々な凹所、肩部、フランジ、座ぐり等を有する。入力軸５２は、雌スプライン即ち内スプライン又はギヤ歯５４又は図１に示すトランスミッション１４の出力を入力軸５２に駆動可能に連結する他の適当な構造を含む。入力軸５２は、ボールベアリング組立体５６等の減摩軸受け即ち転がり軸受けによって一端が回転自在に支持されており且つローラーベアリング組立体５８等の内部減摩軸受け即ち転がり軸受けによって他端が回転自在に支持されている。ローラーベアリング組立体５８は、段付き出力軸６０の一部の上側に配置されている。入力軸５２とハウジング組立体５０との間に位置決めされた適当なオイルシール６２は、これらの間に適当な流体密封シールを提供する。出力軸６０の反対側の端部は、ボールベアリング組立体６４等の減摩軸受け即ち転がり軸受けによって支持されており、ユニバーサルジョイント４４に連結できるか或いは主プロペラ軸２２等の関連した駆動ライン構成要素に固定できるフランジ等の構造（図示せず）が設けられている。出力軸６０とハウジング組立体５０との間に配置された適当なオイルシール６６は、これらの間に適当な流体密封シールを形成する。
【００２０】
次に図２を参照すると、トランスファーケース組立体１６は、入力軸５２を中心として配置された２速遊星歯車駆動組立体７０を含む。遊星歯車駆動組立体７０は、複数の雄ギヤ歯即ち外ギヤ歯７４を持つ太陽ギヤ７２を含む。この太陽ギヤは、太陽ギヤ７２よりも軸線方向長さが大きい入力軸５２に設けられた相補的な複数の雄スプライン即ちギヤ歯７８と係合する複数の内スプライン即ちギヤ歯７６を更に含む。かくして、太陽ギヤ７２は入力軸５２に連結され、入力軸とともに回転する。内ギヤ歯即ち雌ギヤ歯８４を持つリングギヤ８２が太陽ギヤ７２及びその歯７４と半径方向に整合する。リングギヤ８２は、ハウジング組立体５０の部分に形成された突出部即ちリップ８６等の任意の適当な保持構造によってハウジング組立体５０内に保持される。複数のピニオンギヤ８８が、同数の複数のローラーベアリング９０等の減摩軸受け即ち転がり軸受けに回転自在に受けられている。これらのベアリングは、同数の複数のスタブ軸９２によって支持されており且つ配置されている。複数のスタブ軸９２は、遊星キャリヤ９４内に取り付けられており且つこれに固定されている。遊星キャリヤ９４は、入力軸５２に設けられた雄スプライン即ちギヤ歯７８と全体に隣接して配置された複数の雌スプライン即ち内スプライン即ちギヤ歯９６を含む。遊星歯車組立体７０は、米国特許第４，４４０，０４２号に更に詳細に説明されている。同特許に触れたことにより、その特許に開示されている内容は本明細書中に組入れたものとする。
【００２１】
遊星駆動組立体７０は、入力軸５２の雄スプライン即ちギヤ歯７８と軸線方向に整合しており且つ全ての点に関して相補的な細長い雌スプライン即ち内スプライン即ちギヤ歯１０２を構成するドッグクラッチ即ちクラッチカラー１００を更に含む。クラッチカラー１００及びその内スプライン即ちギヤ歯１０２は、段付き出力軸６０に設けられた相補的な複数の雄スプライン即ち外スプライン即ちギヤ歯１０４に摺動自在に受け入れられている。かくして、クラッチカラー１００は出力軸６０とともに回転するが、この軸に沿って両方向に並進できる。クラッチカラー１００は、更に雄スプライン即ち外スプライン即ちギヤ歯１０６をその一端に有し、これらは、全ての点に関し、遊星キャリヤ９４に設けられた雌スプライン即ちギヤ歯９６と相補的である。クラッチカラー１００の反対端には周方向に延びるフランジ１０８が形成されている。
【００２２】
クラッチカラー１００は、三つの位置及び作動モードをとることができる。図２では、クラッチカラー１００はその中央位置即ちニュートラル位置で示してある。中央位置即ちニュートラル位置では、入力軸５２は出力軸６０から連結が外されており、これらの間で動力の伝達が行われない。クラッチカラー１００を図２に示す位置から左方に移動すると、直接駆動が得られ、駆動カラー１００の内スプライン即ちギヤ歯１０２が入力軸５２の外スプライン即ちギヤ歯７８と係合し、これによって入力軸５２を出力軸６０に直接連結し、これらの軸間を直接駆動し即ち高速駆動する。駆動カラー１００を図２に示す位置から右方に移動すると、カラー１００に設けられた外スプライン即ちギヤ歯１０６が遊星歯車組立体７０のキャリヤ９４に設けられた内スプライン即ちギヤ歯９６と係合することによって遊星歯車組立体７０と係合し、これによって、減速が得られる。このように係合した場合、遊星歯車組立体７０が付勢され、入力軸５２と出力軸６０との間で、代表的には３：１乃至４：１の範囲で減速が行われる。
【００２３】
駆動カラー１００の位置は、シフト制御電動モータ１１０によって指令される。シフト制御モータ１１０は、ブッシュ又はベアリング１１４によってハウジング組立体５０内に回転自在に支持された駆動軸１１２を回転する。
【００２４】
駆動軸１１２は、螺旋ばね組立体１２０の一端に連結されたＬ字形アーム１１６で終端する。ばね組立体１２０は、駆動軸１１２に巻き付けてある。ばね組立体１２０の他端は、ばね組立体１２０を円筒形カム１２４に連結する全体に軸線方向に延びる延長部１２２に連結されている。ばね１２０は、シフトモータ１１０がクラッチカラー１００の位置に拘わらずその最終指令位置に到達できるように、シフト制御モータ１１０によって指令された移動とクラッチカラー１００との間の差を吸収する弾性連結体として、駆動軸１１２と円筒形カム１２４との間で機能する。
【００２５】
円筒形カム１２４は、円筒形カム１２４を中心として斜め方向に延びる螺旋状カム路即ち軌道１２６を構成する。螺旋状軌道１２６は、ピン−カム従動体組立体１２８を受け入れる。この組立体は、シフトフォーク組立体１３０に連結されており、これを並進する。シフトフォーク組立体１３０は、支承通孔１３２を有し、これにより、フォーク組立体１３０は固定軸１３４に受け入れられ且つこの軸上で両方向に並進するように支持されている。シフトフォーク組立体１３０は、クラッチカラー１００のフランジ１０８と係合する半円形のヨーク１３６を含む。駆動軸１１２を回転することによってカム従動体組立体１２８を上文中に説明した三つの位置のうちの一つの位置に軸線方向に再位置決めする。ばね組立体１２０は、クラッチカラー１００の内スプライン即ちギヤ歯１０２が入力軸５２の外スプライン即ちギヤ歯７８と瞬間的に係合しない場合やクラッチカラー１００の外スプライン即ちギヤ歯１０６がキャリヤ９４のスプライン即ちギヤ歯９６と瞬間的に係合しない場合に、クラッチカラー１００の指令された再位置決めに対する滑らかで迅速な応答を可能にする。入力軸５２又はキャリヤ９４の回転により上述のクラッチ歯を係合できる場合には、ばね組立体１２０に蓄えられたエネルギにより円筒形カム１２４をその必要な位置まで回転し、かくしてシフトを完了する。
【００２６】
トランスファーケース組立体１６を高速及び低速の二つの範囲で作動できるクラッチカラー１００の駆動機構を含む遊星歯車組立体７０は随意であり、本発明はこれらの構成要素なしで、及びこれらの構成要素によって提供される二つの速度範囲なしで十分に機能的であるということは理解されよう。
【００２７】
次に図３、図４、及び図５を参照すると、トランスファーケース組立体１６は、本発明を組み込んだ電磁作動式ディスクパック型クラッチ組立体１４０を更に含む。クラッチ組立体１４０は、出力軸６０の周囲に配置されており且つスプライン相互連結部１４４を通して出力軸６０に連結された円形駆動部材１４２を含む。円形駆動部材１４２は、周方向に間隔が隔てられた複数の凹所１４６を含む。これらの凹所は、図３に示すように、螺旋状トーラス（ｈｅｌｉｃａｌ  ｔｏｒｕｓ）の斜め断面形状を有する（一つの凹所１４６は傾斜方向の異なる二つの傾斜面で画成され、各傾斜面は、コイルばねのコイルの外周面により画成される面の一部で形成され、コイルばねの軸線に垂直な面に対しては傾斜している。）。各凹所１４６は、同様の複数の負荷伝達ボール５０のうちの一つを受け入れる。
【００２８】
円形被駆動部材１５２が円形駆動部材１４２と隣接して配置されており、凹所１４６と同様の形状を構成する同様の複数の向き合った凹所１５６を含む。凹所１４６及び１５６の斜めの側壁は、傾斜部即ちカムとして機能し、円形部材間の相対的回転に応じてボール１５０と協働し、円形部材１４２及び１５２を離すように駆動する。凹所１４６及び１５６及び負荷伝達ボール１５０は、円形部材１４２及び１５２をこれらの部材間の相対的な回転に応じて軸線方向に移動する他の等価の機械的エレメントに代えることができるということは理解されよう。例えば、相補的形体の円錐つる巻き線をなして配置されたテーパローラーを使用できる。
【００２９】
円形被駆動部材１５２は半径方向外方に延びており、例えば締まり嵌め又は溶接によって軟鉄製ロータ組立体１６０に固定されている。ロータ組立体１６０は全体にＵ字形状断面を有し、突出中央環体１６６と隣接して配置された不連続のバナナ形状スロット１６４を持つ二つの円形の領域を構成する半径方向表面部分１６２を含む。ロータ組立体１６０は、間隔が隔てられた二つの環状側壁１６８を更に含む。これらの側壁は半径方向部分１６２から延びており、電磁コイル１７４を収容したハウジング１７２を部分的に取り囲んでいる。ハウジング１７２は、ねじ山を備えた複数のファスナ組立体１７６によってトランスファーケース組立体１６のハウジング組立体５０に取り付けられている。一本又は二本の導体ケーブル１７８（図２に示す）が電気エネルギを電磁コイル１７４に提供する。
【００３０】
図４、図６、及び図７に示すように、アーマチュア組立体１８０がロータ組立体１６０と隣接して配置されている。アーマチュア組立体１８０もまた全体にＵ字形状の部材を構成する。この部材は、ロータ組立体１６０の突出中央環体１６６の大部分を受け入れる環状チャンバ１８２を構成する。エラストマー製の環状シール部材１８４は、突出する中央環体１６６の末端部分を受け入れる円形のチャンネル１８６を有する。環状シール部材１８４は、チャンバ１８２内にぴったりと受け入れられており、複数の短い突出部即ちニブ１８８をその内周及び外周に備えている。これらのニブは、アーマチュア組立体１８０の側壁を貫通した半径方向に整合した対をなした通路１９０内に受け入れられる。環状シール部材１８４とは反対側のチャンバ１８２の端部には、エラストマー製の一対の環状の蝶ネクタイ形シール１９２が設けられている。これらのシール１９２は、チャンバ１８２の壁と突出する中央環体１６６の表面との間をシールする。蝶ネクタイ形シール１９２は、浅い相補的形体の周方向チャンネル１９４でアーマチュア組立体１８０内に保持されている。
【００３１】
エラストマー製のシール１８４及び１９２は、磁気−流動学的流体（ｍａｇｎｅｔｏ−ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ  ｆｌｕｉｄ ）１９８で充填されたチャンバ１８２を完全にシールする。磁気−流動学的流体１９８は、好ましくは、例えばペンシルバニア州エリーのロード社（Ｌｏａｄ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）が製造している高粘度の磁気−流動学的流体である。アーマチュア組立体１８０の一端には、半径方向内方及び外方に延びる周方向フランジ２０２が設けられている。このフランジは、ロータ組立体１６０及びバナナ形状スロット１６４と協働し、電磁コイル１７４からの磁束を、チャンバ１８２内に、特定的には磁気−流動学的流体１９８に差し向け、集中する。アーマチュア組立体１８０の他端は、複数の外スプライン即ち雄スプライン２０６を含む周囲フランジ即ちウェブ２０４を含む。
【００３２】
ケーブル１７８を通して電気エネルギを電磁コイル１７４に提供することによって磁束を発生する。この磁束は、ロータ組立体１６０及びアーマチュア組立体１８０を通って磁気−流動学的流体１９８に差し向けられる。磁束は磁気−流動学的流体１９８の粘度を上昇し、ロータ組立体１６０とアーマチュア組立体１８０との間の抗力を増大する。出力軸６０がアーマチュア組立体１８０と異なる速度で回転しているとき、この摩擦抗力によって生じた摩擦トルクは、出力軸６０から円形駆動部材１４２及び負荷伝達ボール１５０を通して円形被駆動部材１５２に伝達される。結果的に得られた摩擦トルクによりボール１５０が凹所１４６及び１５６の傾斜部に乗り上げ、円形駆動部材１４２を軸線方向に移動する。
【００３３】
円形駆動部材１４２の軸線方向移動により、複数の雌スプライン即ち内部スプライン２１４を含む作用プレート２１２が並進する。好ましくはナイロン又は他の非鉄非磁性材料でできた平らなワッシャ２１６がアーマチュア組立体１８０と作用プレート２１２との間に配置されており、これらの間の摩擦及び電磁結合を減少する。圧縮ばね２１８が復元力を提供する。この復元力により、円形駆動部材１４２を円形被駆動部材１５２に向かって押圧し、負荷伝達ボール１５０を円形凹所１４６及び１５６内の中央位置に戻し、電磁クラッチ組立体１４０の消勢時の構成要素間の隙間を最大にし且つ摩擦を最小にする。
【００３４】
凹所１４６及び１５６、及びボール１５０の設計上の重要な配慮は、これらの幾何学的設計形状であり、圧縮ばね２１８の設計及びクラッチ組立体１４０の隙間により、これが自動的に係合しないものにする。電磁クラッチ組立体１４０は、自動係合型であってはならず、調整入力信号に直接的に応答し、調整動作及びトルク伝達を行うことができなければならない。
【００３５】
作用プレート２１２は、交互に配置した複数の摩擦プレート即ちディスク２２２Ａ及び２２２Ｂを含むディスクパッククラッチ組立体２２０に作用する。複数の小径の第１ディスク２２２Ａは、雌スプライン即ち内スプライン２２４を含み、スプライン２２４は、クラッチハブ２２８の周囲に配置された相補的形体の外スプライン即ち雄スプライン２２６と係合する。作用プレート２１２に設けられた内スプライン２１４は、クラッチハブ２２８の外スプライン２２６とも係合する。クラッチハブ２２８は、一組の雌スプライン即ち内スプライン２３２を含み、これは、出力軸６０に設けられた一組の相補的な雄スプライン即ち外スプライン２３４と係合する。かくして、複数の第１ディスク２２２Ａ、作用プレート２１２、及びクラッチハブ２２８は、全て、出力軸６０とともに回転する。複数の大径の第２摩擦プレート即ちディスク２２２Ｂは、複数の第１ディスク２２２Ａと交互に配置されており、雄スプライン即ち外スプライン２３６を有する。このスプラインは、環状クラッチハウジング２４０の内周面に配置された相補的形状の雌スプライン即ち内スプライン２３８と係合する。クラッチハウジング２４０の雌スプライン即ち内スプライン２３８は、アーマチュア組立体１８０のウェブ２０４に設けられた雄スプライン２０６とも係合する。
【００３６】
環状クラッチハウジング２４０は、出力軸６０を中心として自由に回転するように配置されており、駆動スプロケット２４４に設けられた複数の突出部即ちラグ２４６によって、チェーン駆動スプロケット２４４に回転可能に連結されている。ラグ２４６は、環状ハウジング２４０に形成された相補的形体の凹所即ち穴２４８内に延びる。駆動スプロケット２４４もまた出力軸６０に自由に回転できるように配置されている。駆動チェーン２５０は、チェーン駆動スプロケット２４４の歯の上に受け入れられており、被駆動チェーンスプロケット２５２と係合し、このスプロケットに回転エネルギを伝達する。被駆動チェーンスプロケット２５２は、相互係合スプライン組２５６によって副出力軸２５４に連結されている。副出力軸２５４は、ボールベアリング組立体２５８等の一対の減摩軸受け即ち転がり軸受けによって回転自在に支持されており、適当に配置されたオイルシール２６２を含む。副出力軸２５４は、ユニバーサルジョイントの一部又は他の駆動軸構成要素であるのがよいフランジ２６４を含むのがよい。
【００３７】
トランスファーケース組立体１６は、出力軸６０の周りに遊星歯車組立体７０とチェーン駆動スプロケット２５０との間に配置されたゲローターポンプ（ｇｅｒｏｔｏｒ  ｐｕｍｐ）２７０を更に有する。ゲローターポンプ２７０は、ハウジング組立体５０の最も下の領域にあるサンプ（図示せず）から流体潤滑剤及びクーラントを引き出し、圧力を加え、出力軸６０の半径方向に差し向けられた複数の通路２７２を通して軸線方向通路２７４に提供する。軸線方向通路２７４は、半径方向に差し向けられた複数の潤滑剤通路２７６と連通している。これによって、流体潤滑剤及びクーラントをトランスファーケース組立体１６の様々なベアリング及び構成要素に提供する。
【００３８】
最後に、トランスファーケース組立体１６は、出力軸６０の周囲に配置されており且つこれに固定されたトーンホイール２８２に関して検出関係で配置されたホール効果センサ２８０等の速度検出装置即ち速度監視装置を含む。ホール効果センサ２８０は、出力軸６０の回転速度を表す信号をライン２８４に提供する。同様に、第２ホール効果センサ２８８が、副出力軸２５４の周囲に配置されており且つこれに固定されたトーンホイール２９０に関して検出関係で配置されている。第２ホール効果センサ２８８は、副出力軸２５４の速度を表す信号をライン２９２に提供する。適当な電子式スケーリング−演算装置（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｓｃａｌｉｎｇ  ａｎｄ  ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ  ｄｅｖｉｃｅｓ）が二つのホール効果センサ２８０及び２８８を使用し、例えば電磁クラッチ組立体１４０の係合をコンピュータープログラム及びソフトウェアを具体化した所定の関係に従って制御する。
【００３９】
本発明によるトランスファーケース組立体１６は、磁気−流動学的流体１９８及び電磁ディスクパッククラッチ組立体１４０の関連した構成要素を使用することによって正確な比例制御を行うことができるため、主出力軸６０及び関連した主駆動ラインから副出力軸２５４及び関連した副駆動ライン３０までの改良された比例制御即ち調整（比例）制御を行うということは理解されよう。磁気−流動学的流体１９８は、優れた再現性及び比例制御を発揮する。即ち、電磁コイル１７４への電気入力と粘度の変化との間の比例的対応が非常に優れている。電気エネルギと流体の粘度との間のこのような正確な対応により、ディスクパッククラッチ組立体１４０の比例性が改良され、及びかくして主出力軸６０及び関連した主駆動ラインと副出力軸２５４及び関連した副駆動ライン３０との間のトルク伝達の制御が全体として改善される。
【００４０】
以上の開示は本発明者が本発明を実施する上で考案した最良の態様である。しかしながら、変形及び変更を施した装置が、トルク伝達クラッチの技術分野の当業者に取って明白であるということは明らかである。以上の開示は、本発明を実施する上で本発明者が考えた最良の態様を提供し、本発明が属する分野の当業者が本発明を実施できるようにするものであるが、本発明はこれによって限定されるものではなく、上文中で明らかな変形を含み、以下の特許請求の範囲の精神及び範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車の駆動ライン及び本発明を組み込んだトランスファーケースの概略平面図である。
【図２】本発明を組み込んだ自動車の駆動ラインのトランスファーケースの断面図である。
【図３】図４の３−３線に沿った本発明によるボール傾斜部作動装置の構成要素の平面図である。
【図４】ディスクパッククラッチ及び本発明による磁気−流動学的作動装置の部分断面図である。
【図５】本発明による磁気−流動学的作動装置のロータ組立体の拡大部分斜視図である。
【図６】本発明による磁気−流動学的作動装置のロータ−アーマチュア組立体の拡大部分断面図である。
【図７】図６の７−７線に沿った本発明による磁気−流動学的作動装置のアーマチュア組立体の部分断面図である。
【符号の説明】
２０  主駆動ライン                ３０  副駆動ライン
５２  入力軸                      ６０  段付き出力軸
１４０  電磁作動式ディスクパック型クラッチ組立体
１４２  円形駆動部材              １４４  スプライン相互連結部
１４６  凹所                      １５０  転動部材
１５２  円形被駆動部材            １５６  凹所
１６０  ロータ組立体              １６６  環体
１７４  電磁コイル                １８０  アーマチュア組立体
１８２  環状チャンバ              １８４  シール
１９２  シール                    １９８  磁気−流動学的流体
２１２  作用プレート              ２２２Ｂ  第１クラッチディスク
２２２Ａ  第２クラッチディスク    ２４４  駆動スプロケット
【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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