(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸（A）とギア室（13）を形成するギアケース（11）と、前記ギア室（13）内に配置され少なくとも１つの入力ギア（17）と第１、第２出力ギア（25,23）を含む差動ギア装置と、前記ギアケースに対して共転するとともに前記第１出力ギア（25）の回転を制限する手段と、第１、第２作動プレート（59,63）を含みかつ該第１、第２作動プレート間に形成されたカムとランプ表面を係合させる、カム／ランプ型アクチュエータ（55）を有して、前記回転制限手段を作動するための作動手段とを備え、
前記第１、第２作動プレート（59,63）の非作動状態から作動状態への相対回転が、前記回転制限手段を係合状態に向けて移動させ、前記第２作動プレート（63）は、前記ギアケース（11）と共に回転する前記非作動状態に配置されており、
更に、前記第２作動プレート（63）に隣接配置されて、電気入力信号（75）に応答して作動可能となり、前記ギアケース（11）に対して前記第２作動プレート（63）の回転を生じさせる電磁アクチュエータ（57）を備えている差動歯車装置であって、
(a)  前記第１、第２作動プレート（59,63）は、前記ギアケース（11）の端部壁（53）に対して外側に配置され、前記第１作動プレート（59）は、前記端部壁（53）に向かって軸方向に移動可能であり、かつ前記端部壁（53）の開口（81）を軸方向に貫通する複数の作動部材（85）に連結しており、
(b)  前記回転制限手段（35）は、前記第１出力ギア（25）に隣接配置されかつ前記ギアケース（11）に対して回転しないように固定されて軸方向に移動可能なロックプレート（41）を含んでおり、
(c)  前記第１出力ギア（25）と前記ロックプレート（41）は、前記第１作動プレート（59）が前記端部壁（53）に向かって移動し、かつ前記作動部材（85）が前記第１出力ギア（25）に対して前記ロックプレート（41）をロック位置に移動するとき、前記第１出力ギア（25）と前記ロックプレート（41）を互いに対して非回転の前記ロック位置にロックさせる手段（39,43）を構成するように協働することを特徴とする作動歯車装置。
【請求項２】
前記第１、第２作動プレート（59,63）が前記非作動状態にあるとき、前記ロックプレート（41）を前記ロック位置から前記ギアケースの端部壁（53）に向かって付勢する手段（49,51）を含むことを特徴とする請求項１記載の差動歯車装置。
【請求項３】
前記ロックプレート（41）は、前記ギアケース（11）と係合する複数の耳部（45）を有し、これにより、前記ロックプレート（41）は、前記ギアケース（11）に対して非回転であり、前記ロックプレートを付勢する手段は、前記ギアケースに対して固定されかつ前記回転軸（A)にほぼ平行に伸びた複数の伸長支持部材（49）と、この伸長支持部材（49）に着座する一端部および前記ロックプレート（41）の耳部（45）に着座する他端部を有する複数の圧縮ばね（51）とを含んでいることを特徴とする請求項２記載の差動歯車装置。
【請求項４】
前記ロックプレート（41）は、前記回転軸（A)の回りの略環状体であり、前記複数の作動部材（85）は、前記回転軸（A)の回りに環状列でかつ前記ロックプレート（41）と軸方向に整合するように配置されていることを特徴とする請求項１記載の差動歯車装置。
【請求項５】
前記第１出力ギア（25）と前記ロックプレート（41）をロックする手段は、前記第１出力ギア（25）が環状列の歯（39）を含み、前記ロックプレート（41）がロック位置にあるとき、前記ロックプレート（41）は、前記環状列の歯を受け入れて噛み合う環状列の凹部（43）を形成することを特徴とする請求項４記載の差動歯車装置。
【請求項６】
前記凹部（43）の各々は、隣接する１つの前記歯（39）のフランクと噛み合い係合するように配置された係合面（89,91）を含み、この係合面は、前記回転軸（A）に対してある角度を有し、この角度は、前記電磁アクチュエータ（57）が励磁されていないとき、前記ロックプレート（41）が前記環状列の歯（39）から外れるように選択されていることを特徴とする請求項１記載の差動歯車装置。
【請求項７】
前記第１、第２作動プレート（59,63）は、複合ランプ表面を形成し、各ランプ表面は、最初急勾配で、終端で緩やかなランプ表面（95）を含み、前記緩やかな表面の角度は、前記係合面（89,91）によって形成される前記角度対して選択され、前記緩やかなランプ表面（95）において係合が生じるとき、十分な軸方向力を発揮し、前記第１出力ギア（25）に対して前記ロックプレート（41）を前記ロック位置に維持することを特徴とする請求項６記載の差動歯車装置。
【請求項８】
前記作動手段は、前記第１、第２作動プレート（59,63）と係合する複数のカム部材（67）を有することを特徴とする請求項１記載の差動歯車装置。
【請求項９】
前記電磁アクチュエータ（57）は、前記第２作動プレート（63）の回りを取り囲むように配置される静止の略環状電磁コイル（71）を含み、かつ前記第２作動プレート（63）と共転するように取付けられた部材（77）を含んでいることを特徴とする請求項１記載の差動歯車装置。
【請求項１０】
回転軸（A）とギア室（13）を形成するギアケース（11）と、前記ギア室（13）内に配置され第１ギア（25）を含むギア装置と、前記ギアケースに対して共転するとともに前記第１ギア（25）の回転を制限する手段と、第１、第２作動プレート（59,63）を含みかつ該第１、第２作動プレート間に形成されたカムとランプ表面を係合させる、カム／ランプ型アクチュエータ（55）に有して、前記回転制限手段を作動するための作動手段とを備え、
前記第１、第２作動プレート（59,63）の非作動状態から作動状態への相対回転が、前記回転制限手段を係合状態に向けて移動させ、前記第２作動プレート（63）は、前記ケース（11）と共に回転する前記非作動状態に配置されており、
更に、前記第２作動プレート（63）に隣接配置されて、電気入力信号（75）に応答して作動可能となり、前記ケース（11）に対して前記第２作動プレート（63）の回転を生じさせる電磁アクチュエータ（57）を備えている差動歯車装置であって、
(a)  前記第１ギア（25）は、環状列の歯（39）を含み、前記各歯は、少なくとも１つのフランク面を有しており、
(b)  前記回転制限手段（35）は、前記第１ギア（25）に隣接配置され、前記ケース（11）に対して回転しないように固定されて軸方向に移動可能とし、かつ複数の係合面（89,91）を形成しているロックプレート（41）を含み、前記係合面は、前記隣接する１つの前記歯のフランク面と係合するように配置されており、
(c)  前記係合面（89,91）の各々は、前記回転軸（A）に対してある角度を有し、この角度は、前記電磁アクチュエータ（57）が励磁されていないとき、前記ロックプレート（41）が前記環状列の歯（39）から外れるように選択されている、ことを特徴とする装置。
【請求項１１】
前記第１、第２作動プレート（59,63）は、複合ランプ表面を形成し、各ランプ表面は、最初急勾配で、終端で緩やかなランプ表面（95）を含み、前記緩やかな表面の角度は、前記係合面（89,91）によって形成される前記角度に対して選択され、前記緩やかなランプ表面（95）において係合が生じるとき、十分な軸方向力を発揮し、前記第１ギア（25）に対して前記ロックプレート（41）をロック位置に維持することを特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
回転軸（A）とギア室（13）を形成するギアケース（11）と、前記ギア室（13）内に配置され少なくとも１つの入力ギア（17）と第１、第２出力ギア（25,23）を含む差動ギア装置と、前記ギアケースに対して共転するとともに前記第１出力ギア（25）の回転を制限する手段と、第１、第２作動プレート（59,63）を含みかつ該第１、第２作動プレート間に形成されたカムとランプ表面を係合させる、カム／ランプ型アクチュエータ（55）に有して、前記回転制限手段を作動するための作動手段とを備え、
前記第１、第２作動プレート（59,63）の非作動状態から作動状態への相対回転が、前記回転制限手段を係合状態に向けて移動させ、前記第２作動プレート（63）は、前記ギアケース（11）と共に回転する前記非作動状態に配置されており、
更に、前記第２作動プレート（63）に隣接配置されて、電気入力信号（75）に応答して作動可能となり、前記ギアケース（11）に対して前記第２作動プレート（63）の回転を生じさせる電磁アクチュエータ（57）を備えている差動歯車装置であって、
(a)  前記第１、第２作動プレート（59,63）は、前記ギアケース（11）の端部壁（53）に対して外側に配置され、前記第１作動プレート（59）は、前記端部壁（53）に向かって軸方向に移動可能であり、かつ前記端部壁（53）の開口（81）を軸方向に貫通する複数の作動部材（85）に連結しており、
(b)  前記回転制限手段（35）は、前記第１出力ギア（25）と共転するように取付けられたロック部分（107）を含み、
(c)  前記ロック部分（107）と複数の前記作動部材（85）は、前記第１作動プレート（59）が前記端部壁（53）に向かって移動して、前記作動部材（85）が前記第１出力ギア（25）の前記ロック部分（107）にロックされる位置に移動するとき、前記第１出力ギア（25）を前記ギアケース（11）に対して非回転のロック位置にロックさせる手段を構成するように協働することを特徴とする差動歯車装置。
【請求項１３】
前記第１、第２作動プレート（59,63）が前記非作動状態にあるとき、前記非回転のロック位置から、前記第１作動プレート（59）を前記端部壁（53）に対して離れる方向に付勢する手段（49,51）を含むことを特徴とする請求項１２記載の差動歯車装置。
【請求項１４】
前記ロック部分（107）は、前記回転軸（A)の回りの略環状体であり、前記複数の作動部材（85）は、前記回転軸（A)の回りに環状列でかつ前記ロック部分（107）と軸方向に整合するように配置されていることを特徴とする請求項１２記載の差動歯車装置。
【請求項１５】
前記回転制限手段を作動するための作動手段は、さらに、前記第１、第２作動プレート（59,63）と係合する複数のカム部材を含んでいることを特徴とする請求項１２記載の差動歯車装置。
【請求項１６】
前記電磁アクチュエータ（57）は、前記第２作動プレート（63）の回りを取り囲むように配置された略環状の電磁コイル（71）を含み、かつ前記第２作動プレート（63）と共転するように取付けられた部材（77）を含んでいることを特徴とする請求項１２記載の差動歯車装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、牽引力を修正するディファレンシャル（差動歯車装置）に関し、特に、差動歯車が電気入力信号に応答してロックされる形式の差動歯車装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明に関係する一般的な牽引力修正型の差動歯車装置は、歯車室を形成するギアケースを有し、このケース内に、少なくとも１つの入力ピニオンギアと、一対の出力サイドギアとを含む差動歯車セットを備えている。クラッチパックは、一般的に少なくとも１つのサイドギアとギアケースの隣接表面との間に配置され、ギアケースと１つのサイドギアとの間の相対回転を制限する。この形式の差動歯車装置において、クラッチパックは、いくつかの異なるアプローチの１つによってクラッチが連結する。
【０００３】
１つのアプローチは、「ロッキングディファレンシャル」の形式のもので、本発明の譲受人に譲渡された米国再発行特許第28,004号に記載されており、クラッチパックは、通常、非係合状態となっている。この開示内容は、本明細書に参考文献として包含される。ホイールの１つが、他のホイールに対してスピンすると、速度検知装置が速度差を検出し、ランピング機構によってクラッチパックを固定状態にロックする。その後、差動歯車装置の両出力が同一速度で回転する。
【０００４】
本発明の譲受人に譲渡されかつここに参考文献として包含される米国特許第5,019,021号には、別のアプローチが示され、クラッチパック上の負荷が外部電気入力信号に応じて変化する「制限されたスリップを生じるディファレンシャル」の形式が記載されている。クラッチパック内のスリップ量を変え、一方のサイドギアから他方のサイドギアへ付勢トルクが伝達される。従来の技術では、この制限スリップディファレンシャルにおいて、一般的に車両が最適な牽引力状態にあるとき、２つのサイドギア間のスリップ量、即ち、速度差がある。
【０００５】
上述の特許に示された形式の制限スリップおよびディファレンシャルをロックする動作は、一般的に満足できるものであるが、ある車両における特定の構造において欠点を生じる。少なくとも１つ、一般的には、２つのクラッチパックに対する必要条件は、特に、少なくとも個々のクラッチディスクのいくつかが、連続的なスリップ状態による温度上昇に耐えうる比較的高価な摩擦材料で作られている場合、ディファレンシャルの全体のコストに影響を与える。
【０００６】
さらに、現在のオープン型ディファレンシャルの代わりに牽引力修正型ディファレンシャルを備えることが望ましい車両が多くある。しかし、この牽引力修正型ディファレンシャルは、周囲の構造を再構成することをなくすために、オープン型ディファレンシャルが占有する同一のスペース内に収納しなければならない。このような状況において、１つまたは２つのクラッチパックを現在のディファレンシャルケース内に収納するには、ピニオンギア及びサイドギアの再配置、及び一般的に実行不可能な全体のサイズを縮小する必要がある。
【０００７】
上述した差動歯車装置の欠点を克服するために、本発明の譲受人は、本発明の親出願とともに共同出願された米国出願に記載の、改良したロッキングディファレンシャルを開発してきた。この出願は、本発明の譲受人に譲渡された発明の名称「電気作動式ロッキングディファレンシャル」の米国特許第6,083,134号として特許されており、この開示内容はここに参考として包含される。
【０００８】
上記特許の装置は、電磁コイルが、ボールランプアクチュエータのランピング(ramping)動作を作動させるもので、このアクチュエータの一方のランププレートがディファレンシャルケースの外側に配置され、他方のランププレートがディファレンシャルケースの内側に配置されている。この２つのランププレートに係合する一組のボールがあり、これらのボールは、ディファレンシャルケースの端部壁に設けた僅かに大きな開口内に配置されている。ディファレンシャルケース内に配置されたランププレートは、一組の歯を備えており、この一組の歯は、ボールランプアクチュエータが、通常位置の中心状態からランプ状態に変位するときはいつでも、隣接するサイドギアによって形成される一組の歯に噛み合いように配置されている。
【０００９】
上記特許の差動歯車装置は、外部電気信号に応答して作動する改良型のロッキングディファレンシャル(locking differential)を構成し、かつ迅速に係合離脱することができ、また、非常にコンパクトに構成されている。しかし、この装置は、第１に、ディファレンシャルケースに関して、特に、ボールランプアクチュエータのボール用の切欠部を有する端部壁に対して十分な強度を有していない。
【００１０】
ロッキングディファレンシャルと関連する問題の１つは、このようなロック状態が必要でなくなったとき、ロック状態からディファレンシャルを離脱させることができないことである。一般的に、ロッキングディファレンシャルは、トルク反転等の状況に対応してのみロックを解除できるようになっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した一般的な形式のロッキングディファレンシャルを改良し、全体の強度と、トルク伝達能力を向上させた差動歯車装置を提供することを目的としている。
【００１２】
さらなる本発明の目的は、ボールランプアクチュエータを備えることにより必要とされるディファレンシャルケースの端部壁に設けた切欠部の寸法を縮小することにより、上述した目的を達成する改良したロッキングディファレンシャルを提供することである。また、本発明は、電気入力信号に応答してロックできる改良されたロッキングディファレンシャルを提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、各請求項に記載の構成を有する。本発明は、回転軸とギア室を形成するギアケースを有する差動歯車装置により達成される。この作動歯車装置は、ギア室内に少なくとも１つの入力ギアと第１、第２出力ギアを有する差動ギア機構を含む。この差動機構は、ギアケースに対して共転するとともに第１出力ギアの回転を制限する手段と、第１、第２作動プレート（59,63）を含みかつ該第１、第２作動プレート間に形成されたカムとランプ表面を係合させる、カム／ランプ型アクチュエータ（55）に有して、回転制限手段を作動するための作動手段とを備える。第１、第２作動プレートの非作動状態から作動状態への相対回転は、回転制限手段を係合状態に向けて移動させ、第２作動プレートは、ギアケースと共に回転する非作動状態に配置されている。
【００１４】
更に、第２作動プレートに隣接配置されて、電気入力信号に応答して作動可能となり、ギアケースに対して第２作動プレートの回転を生じさせる電磁アクチュエータを備えている。
【００１５】
第１、第２作動プレートは、前記ギアケースの端部壁に対して外側に配置され、第１作動プレートは、端部壁に向かって軸方向に移動可能であり、かつ端部壁の開口を軸方向に貫通する複数の作動部材に連結している。
【００１６】
回転制限手段は、第１出力ギアに隣接配置されかつギアケースに対して回転しないように固定されて軸方向に移動可能なロックプレートを含んでいる。
第１作動プレートが端部壁に向かって移動し、かつ作動部材が第１出力ギアに対してロック位置にロックプレートを移動するとき、第１出力ギアとロックプレートは、第１出力ギアとロックプレートを互いに対して非回転のロック位置にロックさせる手段を構成するように協働する。
【００１７】
また他の構成によれば、第１ギアは、環状列の歯を含み、各歯は、少なくとも１つのフランク面を有しており、回転制限手段は、第１ギアに隣接配置され、ケースに対して回転しないように固定されて軸方向に移動可能とし、かつ複数の係合面を形成しているロックプレートを含み、複数の係合面は、隣接する１つの歯のフランク面と係合するように配置されており、係合面の各々は、回転軸に対してある角度を有し、この角度は、電磁アクチュエータが励磁されていないとき、ロックプレートが環状列の歯から外れるように選択される。
【００１８】
また、別の構成によれば、第１、第２作動プレートは、ギアケースの端部壁に対して外側に配置され、第１作動プレートは、端部壁に向かって軸方向に移動可能であり、かつ端部壁の開口を軸方向に貫通する複数の作動部材に連結しており、
回転制限手段は、第１出力ギアと共転するように取付けられたロック部分を含み、ロック部分と複数の作動部材は、第１作動プレートが端部壁に向かって移動して、作動部材が第１出力ギアのロック部分にロックされる位置に移動するとき、第１出力ギアをギアケースに対して非回転のロック位置にロックさせる手段を構成するように協働する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図面を参照すると、本発明の構成を限定するものではないが、図１は、本発明に係るロッキングディファレンシャル（以下、ロッキング差動装置という。）の軸方向端面を示す。図１に示された一般的な差動歯車装置の構成及びその作動が、上記特許を参照することにより、より理解できるであろう。
【００２０】
図１に示す、このロッキング差動装置は、ギア室１３を内部に有するギアケース１１を含んでいる。第１実施形態では、例示としてのみ示すが、ギアケース１１は、一般的にボルト（図示略）で連結した２つの分離したケース要素を含んでいる。ロッキング差動装置へのトルク入力は、入力リングギア（図示略）によって行われ、このリングギアボルト（図示略）等の適当な手段によってギアケース１１のフランジ１５に取り付けることができる。
【００２１】
ギア室１３内には、差動ギアセット（差動ギア機構）が配置され、このギアセットは、ピニオン軸１９に回転可能に取り付けられる一対の入力ピニオンギア１７を含んでいる。一般的に、ピニオン軸１９は、ロックピン(図示略)またはスナップリング（図２参照）等の適当な手段によってギアケース１１に対して固定されている。ピニオンギア１７は、差動ギアセットの入力ギアを構成し、一対のサイドギア２３，２５と噛み合い係合する。このサイドギア２３，２５は、真直ぐな内側スプライン２７，２９の組を形成し、これらのスプラインは、一対の車軸(図示略)の外側スプラインと噛み合うようになっている。ギアケース１１は、環状ハブ部分３１，３２を有し、このハブ部分には、外側差動装置ハウジング(図示略)に対して差動機構用の回転支持体を与えるために使用する一対の軸受組(図示略)を取り付けることができる。
【００２２】
当業者にはよく知られているように、車両の通常の真直ぐな走行中、左右のサイドギア２３，２５の間に回転差は生じない。それゆえ、ピニオンギア１７は、ピニオン軸１９に対して回転しない。ギアケース１１、ピニオンギア１７、及びサイドギア２３，２５は、全て一体ユニットとして、回転軸Ａの回りに回転する。
【００２３】
本発明のロッキング差動装置は、一対のモードのいずれに対しても作動させることができる。このロッキング差動装置は、マニュアル作動ができ、ドライバーがロックしたモードをマニュアル選択して、車両が動き始めた後、ほとんど同時にロックモードで作動する。この代わりに、このロッキング差動装置は、自動モードで作動させることもできる。この例では、車両のマイクロプロセッサが作動状態、例えば、初期のホイールスリップ等を感知して、このロッキング差動装置に適当な電気入力信号を送り、さらなる差動が生じないように、ギアケース１１に対してサイドギア２５をロックする。
【００２４】
このロッキング差動装置の自動差動モードの場合、車両が回転またはタイヤ寸法におけるわずかな差があるとき、サイドギア２３，２５の間に生じるある程度の差動による動きは可能であると考えている。しかし、本発明の重要な点によれば、図１のロッキング差動装置は、差動による動作を単に遅らせ、または制限するいかなるクラッチパックもまたは他の機構を含んでいない。その代わり、非作動時の「オープンディファレンシャル(open differential)」モードあるいは作動時のロックモードにおけるいずれにおいても作動させることができる。
【００２５】
主に、図１において、また、図２を参照して、本発明のロッキング差動装置は、ギアケース１１内に完全に配置させている回転制限機構３５を含んでいる。ロッキング差動装置は、また差動機構３７を含み、その全ては、以下に詳細に説明するようにギアケース１１の外側に配置されている。
【００２６】
主に、図２において、回転制限機構３５は、回転軸Ａの回りに環状に配置された環状列のギア歯３９を有するサイドギア２５を含んでいる。ギア歯を有することが好ましいが、歯の特定の形状は、本発明の重要な特徴ではない。また、実際、本発明の別の実施形態によれば、歯以外の他の手段を本発明の範囲内において使用することができる。ロックプレート４１（図３参照）が、このギア歯３９に対面する関係で隣接して配置されており、図１，２では、ギア歯３９との係合がはずれている。図３において最も良く見られるように、環状ロックプレート４１は、このプレートの軸方向厚さを貫通する複数の凹部４３を含んでいる。
【００２７】
ロックプレート４１は、一組の耳部４５（図１，３にのみ図示）を含む。好ましくは、この耳部４５は、ギアケース１１によって形成される噛み合う切欠部４７（図１参照）内に収納され、ロックプレート４１は、ギアケース１１に対して回転できず、軸方向に移動可能になっている。
【００２８】
図１において、ギアケース１１は、複数のばね支持部材４９（図１に、その２つが示されている。）を支持する。好ましくは、ロックプレート４１上の４つの耳部４５に対応して４つの支持部材４９がある。ばね支持部材４９の各右端部（図１参照）の回りには、圧縮コイルばね５１が配置されている。非作動時における図１のロックされていない位置にあるロックプレート４１を用いて、各ばね５１は、それぞれの支持部材４９の端部を超えて幾分軸方向に伸び、ギアケース１１の端部壁５３の隣接する表面に対してロックプレート４１を付勢する。
【００２９】
図２において、作動機構３７は、２つのサブアセンブリ、即ち、ボールランプアクチュエータ５５と電磁アクチュエータ５７を含んでいる。ボールランプアクチュエータ５５は、ギアケース１１によって定められる環状室６１内に配置される環状内側作動プレート５９を含んでいる。この作動プレート５９に隣接して、環状室６１の外側に、外側作動プレート６３が配置され、この作動プレート６３は、保持アセンブリ６５によってギアケース１１に対して軸方向に抑制されている。
【００３０】
当業者によく知られているように、作動プレート５９，６３は、以下で詳細に説明するように、ランプ表面を形成し、それらの間に、ここでは、カムボールとして図示されている複数のカム部材が配置されている。このカム部材としては種々のタイプのものを用いることができる。ある利用では、挿入されたカム部材なしで、噛み合いランプ表面の動作によって必要なランプ動作を達成することができる。
【００３１】
電磁アクチュエータ５７は、好ましくは電磁コイル７１で構成され、その機能は、外側作動プレート６３に必要な遅延トルク(retarding torque)を与えることであり、こうして、ボールランプアクチュエータ５５のランプ動作を開始する。電磁コイル７１は、好ましくは環状であり、回転軸Ａの回りに同軸配置され、取り囲む差動ハウジング(図示略)に対して静止状態となるように取付けられ、その結果、ギアケース１１がコイル７１に対して回転する。コイル７１は、三面を取り囲む環状コイルハウジング７３を含み、コイル７１には、図２で示す一対の電気リード線７５によって電気入力信号が入力する。好ましくは、電磁コイル７１は、本発明の譲受人に譲渡され、ここに参考として包含される米国特許第5,911,643号に開示の技術により作られる。
【００３２】
コイル７１に関連して、図２の左側には、環状スペーサプレート７７が配置され、さらに、コイル７１とスペーサプレート７７の間には、米国特許第4,700,823号の技術に従って作られた熱分解炭素摩擦材料等の適当な摩擦材料７９からなる環状層が配置される。この特許は、本発明の譲受人に譲渡されかつここに参考として包含される。スペースプレート７７は、磁気材料から構成され、コイルが励磁されたとき、コイル７１の回りの磁束７１がスペーサプレート７７を通過するようになり、スペーサプレート７７を摩擦材料７９と摩擦係合するように引き寄せる。
【００３３】
この摩擦材料７９の層に係合するスペーサプレート７７の代わりに、スペーサプレート７７は、環状コイルハウジング７３の隣接する端部表面、即ち、半径方向外側の端部表面または半径方向内側の端部表面あるいはその両方のいずれかに係合させることもできる。半径方向内側の周辺では、スペーサプレート７７は、外側差動プレート６３の外周部分と係合する。その結果、コイル７１が消磁されると、スペーサプレート７７は、作動プレート６３と共に回転し、そして、コイル７１に対してギアケース１１が回転する。
【００３４】
図２とともに図４において、回転制限手段の残りの部分である、ボールランプアクチュエータの作動が以下に記載される。本発明の重要な構成によれば、ギアケースの端部壁５３は、比較的小さな３つの円形ボア８１を形成し、これに隣接する内側作動プレート５９は、３つの小さい円形ボア８３を形成する。各ボア８１内で作動ピン８５が往復移動するように配置され、このピン８５は、図２及び図４において、右端部に縮径部分８７が示され、この部分は、隣接ボア８３に圧入嵌合している。その結果、作動中、即ち、ボールランプアクチュエータ５５のランプ動作時に、内側作動プレート５９は、図２に図示された端部壁５３から離れている非作動位置から図４で概略的に示された端部壁５３に密接する作動位置へ向かって、移動する。
【００３５】
しかし、従来技術で説明したように、本発明の目的の１つは、端部壁の開口に配置されたカムボールを有する、引用した特許の装置よりも、より強力なギアケースを提供することである。本発明では、図４において、３つのカムボール６７に対する端部壁５３からの全体的な切欠き領域が、３つの作動ピン８５に必要とされるものよりも大きくなっている。それは、ピン８５がロックプレート４１と係合するために、凹部４３がプレート４１の軸方向厚さの途中までしか伸びていないからである。凹部４３の後側のロックプレート４１の残りの厚さは、ボールランプアクチュエータ５５が、ランプアップする時、作動ピン８５によって加えられる軸方向力に抗するのに十分でなければならない。
【００３６】
内側作動プレート５９は、上述したように、図２及び図４において、左側に移動するので、このような左側移動は、作動ピン８５によってロックプレート４１に伝達される。その結果、ロックプレート４１を、図２に示す端部壁５３から密接して配置された非ロック位置から図４に示す端部壁５３から離れたロック位置に移動する。
【００３７】
更に重要なことは、図２において、ロックプレート４１がロック位置に向かって移動すると、凹部４３の各々は、サイドギア２５上の隣接歯３９と係合し始め、ギアケース１１とロックプレート４１の連続する回転（図４において、下方に）により、サイドギア２５に直接伝達するトルクが生じ、ギアケース１１と同一速度で、同一方向にサイドギア２３、２５の両方を駆動する。
【００３８】
再び図４に示すように、各凹部４３は、表面８９，９１によってその周囲が定められており、各表面は、回転軸Ａに対して鋭角に配置されている。この実施形態において、例えば、表面８９，９１の各々は、回転軸Ａに対して約５°の角度を有する。同様に、各歯３９は、ほぼ同一の角度に向いた歯フランクを有し、サイドギアを図４に示す方向に駆動するとき、表面８９と隣接する歯フランクとの間は、少なくとも一部分にわたり、面と面とが係合する。
【００３９】
本発明の他の態様によれば、作動プレート５９，６３の各々は、好ましくは複合ランプ表面を有する。それゆえ、各プレート５９，６３のランプ表面の各半分は、始端側が急なランプ表面９３で、終端側が緩やかなランプ表面９５を有する。この実施形態では、例えば、急なランプ表面９３（図４では、角度Ｘによって表される）は、約１２°〜１４°の範囲にあり、一方、緩やかなランプ表面９５（図４では、角度Ｙによって表される）は、約３°〜５°の範囲にある。
【００４０】
本発明の別な態様によれば、表面８９，９１の角度と各歯３９のフランクは、緩やかなランプ表面９５の角度Ｘと整合するように選択される。その結果、コイル７１が励磁される時、ボールランプアクチュエータ５５が十分な軸方向力を発揮し、ロックプレート４１とサイドギア歯３９を係合状態に保つ。言い換えれば、角度Ｘが選択された角度から増加すると、発生する軸方向力を減少させ、ボールランプアクチュエータ５５の力に抗するばね５１の付勢力によって、ロックプレート４１は、歯３９から係合が外れる。
【００４１】
それゆえ、差動装置のロック状態がもはや必要でなくなり、コイル７１は消勢され、ボールランプアクチュエータ５５は、図４に示した端部側にランプされた状態から、図２に示すように、ニュートラルの中央位置に向かって移動する。ボールランプアクチュエータ５５によって実行される軸方向力が解除されると、表面８９の角度及び歯３９のフランクの角度によって、歯３９を凹部４３から外し、図４に示したロック位置から図２に示した非ロック位置に向かってロックプレート４１の軸方向移動を生じさせる。こうして、本発明のロッキング差動装置は、電気入力信号７５がコイル７１の消勢状態に対応するとき、自動的に（ロック状態から非ロック位置に進む）非係合となる。
【００４２】
図５及び図６において、別の代替実施形態が示され、同一または同様の機能を有する部材は、同一参照符号とし、新しい要素のみ100番以上の参照符号を付記する。電磁コイル７１は、ブッシュ部材１０１の回りに配置され、このブッシュ部材は、ハブ部分に隣接するギアケース１１の外径に係合している。図５によく見られるように、ギアケース１１は、複数のばね用ボア１０３を形成し、各ボア１０３内には図５，６で示すニュートラル状態にボールランプアクチュエータ５５を戻すように機能する圧縮ばね５１が配置されている。
【００４３】
この実施形態における相違点は、ロックプレート４１がないことであり、そのために、ばね５１は、直接、内側作動プレート５９に係合する。内側係合プレート５９は、内側表面１０５（図５における左側の）を形成し、その機能は、以下で説明する。
【００４４】
図６において、サイドギア２５は、外周部のフランジ状ロック部分１０７を含み、このロック部分は、ギアケース１１の端部壁５３に対面する側に複数のロック用凹部１０９を形成する。この変形例では、例えば、図６の右側から見たとき、凹部１０９は、円形または僅かに伸びた円形状を有し、各凹部は、作動ピン８５の隣接する１つよりもわずかに大きい。この実施形態における相違点は、ロックプレート４１を係合する代わりに、各ピン８５が、ロック部分１０７を係合することによって、また、より特定すれば、各ピン８５（図６の左端）の内側端部を、それぞれの凹部１０９内に移動させることにより、サイドギア２５に直接係合する。
【００４５】
作動において、第２実施形態は、上記の相違点を除いて第１実施形態と同様に作動する。通常の動作中、コイル７１は消磁されており、ボールランプアクチュエータ５５は、ニュートラル状態に付勢され、また、ピン８５は、図示するように引っ込み位置にあり、その結果、装置はオープン差動装置として作動する。差動装置をロックしたい場合、コイル７１は、励磁され、上述したように、ボールランプアクチュエータ５５の作動を生じさせ、内側作動プレート５９を図５，６の左側に端部壁５３に向かって移動させる。このプレート５９の移動は、ばね５１の付勢力に打勝って各ピン８５を左方向にそれぞれの凹部１０９の中に侵入させ、ギアケース１１に対して非回転の固定状態にロック部分１０７とサイドギア２５をロックさせる。
【００４６】
ロックモードの作動が必要でなくなり、車両が再び牽引状態になると、コイル７１は、再び消磁され、内側及び外側の作動プレート５９，６３が再び、同一速度で回転する。ばね５１は、図５で示す位置にプレートを復帰させ、凹部１０９から後退したピンを図６に示す位置に戻す。そして、装置は、オープン差動装置として作動することができる。
【００４７】
以上説明したように、本発明の差動歯車装置は、環状列の歯３９を有する第１出力ギア２５と、ギアケース１１の端部壁５３の外側に配置される第１、第２作動プレート５９，６３を有するカム及びランプアクチュエータ５５と、ギアケース１１に対して第２作動プレート６３の回転を生じさせる電磁アクチュエータ５７とを含み、さらに、第１出力ギア２５に隣接しかつ前記環状列の歯３９と噛み合う複数の凹部４３を形成するロックプレート４１が配置され、第１作動プレート５９に複数の作動ピン８５を有する。前記作動プレート５９，６３の相対回転により、第１出力ギア２５に向けて第１作動プレート５９を軸方向移動させると、カム及びランプアクチュエータ５５と作動ピン８５が、ロックプレート４１をロック位置に移動して、ロックプレート４１を出力ギア２５に対してロックすることができる。
【００４８】
これまで、本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、本発明は、ここに記載した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更及び修正を含み、添付された特許請求の範囲またはその技術的思想から逸脱しない上述の記載を含むものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の技術に従って作られたロッキングディファレンシャルの、非作動のロック状態における軸方向断面図である。
【図２】図１と異なる平面において見た、図１と同様な拡大した部分的軸方向断面図である。
【図３】本発明の特定の形状を示すロックプレートの斜視図である。
【図４】作動時のロック状態におけるボールランプアクチュエータ、サイドギア、及びロックプレートを示す、部分的に拡大した概略的な軸方向断面図である。
【図５】本発明の変形例を示す図２と同様な拡大した部分的軸方向断面図である。
【図６】図５と異なる平面において見た、図５と同様な拡大した部分的軸方向断面図である。
【符号の説明】
１０    弁アセンブリ
１１    ギアケース
１３    ギア室
１７    ピニオンギア
１９    ピニオン軸
２３，２５  サイドギア
３５    回転制御手段
３７    ロッキング差動装置
３９    ギア歯
４１    ロックプレート
４３    凹部
４９    ばね支持部材
５３    端部壁
５５    ボールランプアクチュエータ
５７    電磁アクチュエータ
５９、６３  作動プレート
７１    電磁コイル
７５    電気入力信号
８１    開口
８５    作動ピン
８９，９１  係合面
【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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