(57)【要約】  少なくともいくつかの実施形態では、複数のギアを有する車両差動装置のためのシステムは、ワイヤのコイルと、コイルへの電気の印加によって発生する磁界に応答して第１の位置と第２の位置との間で移動可能な駆動部材と、駆動部材の移動範囲にわたって駆動部材とともに移動するために、駆動部材に結合されたロック部材とを含む。ロック部材は、駆動部材が第２の位置にあるときに差動装置のギアと係合するようになっており、ロック部材は、駆動部材が第１の位置にあるときにギアから外れるようになっている。このようにして、差動装置を選択的にロックすることができる。【選択図】図２
2020502456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のギアを有する車両差動装置のためのシステムであって、
コイルと、
前記コイルへの電気の印加によって発生する磁界に応答して、第１の位置と第２の位置との間で移動可能な駆動部材と、
前記駆動部材の移動範囲にわたって前記駆動部材とともに移動するために、前記駆動部材に結合されたロック部材であって、前記ロック部材は、前記駆動部材が前記第２の位置にあるときに前記差動装置のギアと係合するようになっており、前記ロック部材は、前記駆動部材が前記第１の位置にあるときに前記ギアから外れるようになっている、ロック部材とを備えた、システム。
【請求項２】
前記駆動部材およびロック部材の一方または両方は、少なくとも１つの磁石を含み、前記駆動部材と前記ロック部材との間の結合は磁気である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ロック部材は、前記駆動部材に機械的に結合されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記ロック部材および駆動部材は、前記駆動部材およびロック部材の移動中に係合したままである、重なり合った係合面を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ロック部材または前記駆動部材のうちの少なくとも一方は、キャッチを含み、他方は、前記キャッチに係合された停止面を含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記ロック部材は、前記駆動部材に接着される、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記駆動部材およびロック部材は、前記コイルに対して軸方向に移動し、前記駆動部材および前記ロック部材の一方または両方は、少なくとも１つの軸方向に延びる脚部を有し、前記脚部によって磁石が支持されている、請求項２に記載のシステム。
【請求項８】
前記コイルは、コイルワイヤが収容される包囲体を画定し、前記磁石は、前記駆動部材の前記第１の位置および前記第２の位置の両方において、前記コイルの包囲体の外側に配置される、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
少なくとも１つの空隙を有する壁を含む、前記差動装置のハウジングをも含み、前記コイルは、前記壁の一方の側に隣接して配置され、前記ロック部材は、前記壁の反対側に配置され、前記駆動部材および前記ロック部材のうちの少なくとも一方は、前記空隙の中へ、または通過して延びる部分を含み、前記駆動部材および前記ロック部材は、前記壁を越えて互いに結合された、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記コイルと伝達し、電流プロファイルから前記ロック部材の位置を判定するように構成されたプロセッサをも含み、前記電流プロファイルは、前記コイルに対して前記駆動部材を移動させるために前記コイルに適用される作動信号と、前記コイルに対する前記駆動部材の移動によって生じる前記コイル内の誘導電流とを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記電流プロファイルはまた、あるいは、代わりに、前記作動信号よりも小さい大きさを有する検出電流を含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
差動装置ロック機構のステータスを判定する方法であって、
前記ロック機構が第１の位置にあるべきであることを示す信号を受信することと、
前記ロック機構が前記第１の位置ではなく第２の位置にあると判定することと、
前記ロック機構に検出電流を印加することと、
前記検出電流の印加後に、前記ロック機構内の前記電流の関数として前記ロック機構の位置を判定することと、
前記検出電流の印加後に、前記ロック機構の前記判定された位置が、前記第１の位置ではない場合には、別の検出電流を前記ロック機構に印加し、前記検出電流の再印加後に、再び前記ロック機構の位置を判定することとからなる各ステップを備えた、方法。
【請求項１３】
前記ロック機構が前記第１の位置にあるべきであることを示す前記信号は、前記ロック機構のための作動信号の終了である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記検出電流は、前記作動信号よりも小さい大きさである、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記検出電流の印加後の前記ロック機構内の電流は、前記ロック機構の位置が変化するにつれて変化する前記ロック機構内のインダクタンスに対応する大きさである、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の参照】
【０００１】
本出願は、その全内容が参照により本明細書に組み入れられる、２０１６年１２月２２日に出願された米国仮特許出願第６２／４３８，１１８号の利益を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、一般に、電子制御式車両用差動装置ロックデバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
自動車の通常運転中、４つの車輪すべてが同じ速度で回転していないことが一般的である。異なる車輪回転速度は、車両が方向転換しているときに最も一般的に遭遇されるが、ブレーキまたは不均一な路面条件によっても引き起こされ得る。２つの車輪に動力を送り続けながら、異なる車輪回転速度に対応するために、動力を与えられた車輪間で異なる車輪回転速度を可能にする差動装置を設けることが可能である。この差動装置により、各車輪に動力を供給しながら、車輪を異なる速度で回転させることが可能となる。この解決策はいくつかの運転条件では満足できるかもしれないが、動力を供給された一方の車輪が、他方の車輪と噛み合っている面よりもはるかに低い摩擦係数を有する面に出合う条件下では不十分である。そのような条件は、より大きな牽引力を伴う車輪へのトルクの適用を妨げ、それによって、望ましくない車両性能をもたらす可能性がある。少なくともいくつかの状況において、差動装置をロックし、２つの車輪間の異なる車輪スピン速度を防止するためにロック機構を提供することができる。
【発明の概要】
【０００４】
少なくともいくつかの実施形態では、複数のギアを有する車両差動装置のためのシステムは、ワイヤのコイルと、コイルへの電気の印加によって発生する磁界に応答して、第１の位置と第２の位置との間で移動可能な駆動部材と、駆動部材の移動範囲にわたって駆動部材とともに移動するために、駆動部材に結合されたロック部材とを含む。ロック部材は、駆動部材が第２の位置にあるときに差動装置のギアと係合するようになっており、ロック部材は、駆動部材が第１の位置にあるときにギアから外れるようになっている。このようにして、差動装置は、選択的にロックされ得る。
【０００５】
少なくともいくつかの実施形態では、駆動部材およびロック部材の一方または両方は、少なくとも１つの磁石を含み、駆動部材とロック部材との間の結合は磁気である。駆動部材およびロック部材は、コイルに対して軸方向に移動することができ、駆動部材およびロック部材の一方または両方は、脚部によって支持されている磁石を備えた、少なくとも１つの軸方向に延びる脚部を有することができる。コイルは、コイルワイヤが収容される包囲体を画定することができ、磁石は、駆動部材の第１の位置および第２の位置の両方において、コイル包囲体の外側に配置され得る。磁石の代わりに、または、磁石に加えて、ロック部材は、駆動部材およびロック部材の移動中に係合したままである、重なり合った係合面などによって、駆動部材に接着または機械的に結合され得る。係合面は、停止面と、この停止面と係合するキャッチとを含み得る。
【０００６】
少なくともいくつかの実施形態では、差動装置は、少なくとも１つの空隙を有する壁を有するハウジングを含み、コイルは、壁の一方の側に隣接して配置され、ロック部材は、壁の反対側に配置される。駆動部材およびロック部材のうちの少なくとも一方は、空隙の中へ、または空隙を通過して延びる部分を含み、駆動部材およびロック部材は、壁を越えて互いに結合され得る。
【０００７】
少なくともいくつかの実施形態では、システムは、コイルと伝達し、電流プロファイルからロック部材の位置を判定するように構成されたプロセッサを含み、電流プロファイルは、コイルに対して駆動部材を移動させるためにコイルに適用される作動信号と、コイルに対する駆動部材の移動によって生じるコイル内の誘導電流とを含む。電流プロファイルは、追加的または代替的に、作動信号よりも小さい大きさを有する検出電流を含み得る。
【０００８】
少なくともいくつかの実施形態では、差動装置ロック機構のステータスを判定する方法は、
ロック機構が第１の位置にあるべきであることを示す信号を受信することと、
ロック機構が第１の位置ではなく第２の位置にあると判定することと、
ロック機構に検出電流を印加することと、
検出電流の印加後に、ロック機構内の電流の関数としてロック機構の位置を判定することと、
検出電流の印加後に、ロック機構の判定された位置が第１の位置ではない場合には、別の検出電流をロック機構に印加し、検出電流の再印加後に、再びロック機構の位置を判定することとからなる各ステップを備える。
【０００９】
少なくともいくつかの実施形態では、ロック機構が第１の位置にあるべきであることを示す信号は、ロック機構のための作動信号の終了である。検出電流は、作動信号よりも小さい大きさであり得る。そして、検出電流の印加後のロック機構内の電流は、ロック機構の位置が変化するにつれて変化するロック機構内のインダクタンスに対応する大きさであり得る。
【００１０】
好適な実施形態およびベストモードの以下の詳細説明は、添付の図面に関して説明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、車両駆動系アセンブリの概略図である。
【図２】図２は、差動装置が開位置で図示されている、電気作動式ロック機構を備えた差動装置の断面図である。
【図３】図３は、差動装置が開位置で図示されている、差動装置の一部の部分断面図である。
【図４】図４は、差動装置がロック位置で図示されている、差動装置の一部の部分断面図である。
【図５】図５は、ワイヤに供給された電流とワイヤに誘導された電流との重ね合わせから生じる電流プロファイルの例示である。
【図６】図６は、ロック機構が作動され、比較的迅速にロック解除位置からロック位置に変更された状況を表す電流プロファイルの例示である。
【図７】図７は、ロック機構は作動されているがロック位置への到達が遅れている状況を表す電流プロファイルの例示である。
【図８】図８は、ロック機構が非作動とされ、ロック位置からロック解除位置へ比較的急速に変化する状況を表す電流プロファイルの例示である。
【図９】図９は、ロック機構の機械的に連結されたプランジャおよびロック要素の概略図である。
【図１０】図１０は、ロック機構のプランジャの斜視図であり、プランジャの１つまたは複数の脚部における結合部材を例示している。
【図１１】図１１は、ロック機構のプランジャおよびロックリングの斜視図であり、プランジャおよびロックリングに係合した軸方向に対向する脚部を例示している。
【図１２】図１２は、３つの別々の検出電流の印加を図示する電流プロファイルである。
【図１３】図１３は、ロック機構を作動させて差動装置アセンブリのステータスを判定するための処理のフローチャートである。
【図１４】図１４は、ロック機構を作動解除し、差動装置アセンブリのステータスを判定するための処理のフローチャートである。
【図１５】図１５は、結合部材がロック部材によって支持されているプランジャおよびロック部材の概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図面をより詳細に参照して示すように、図１は、エンジン１４から、前輪１５および後輪１６を含む複数の車輪に動力を供給する車両駆動系１２を例示する。エンジン１４は、変速機１７と、出力軸２０を提供する動力伝達ユニット１８とを介してトルクを供給する。出力軸２０は、差動装置アセンブリ２３を含み得る後方駆動ユニット２２に結合されている第１のプロペラシャフト２１に結合されている。動力伝達ユニット１８または他のデバイスは、第２のプロペラシャフト２７を介して前方駆動ユニット２５（差動装置アセンブリ２６を含み得る）に結合された出力シャフト２４を有し得る。前方左右のサイドシャフト２８、２９は、サイドシャフト２８、２９と前輪１５との間の相対的な回転を可能にする駆動ユニット／差動装置２５、２６に結合されている。後方左右のサイドシャフト３０、３２は、サイドシャフト３０、３２と後輪１６との間の相対的な回転を可能にする後方駆動ユニット／差動装置２２、２３に結合されている。動力伝達ユニット１８は、接続状態にあるときに第２のプロペラシャフト２７にトルクを伝達して前輪１５を駆動する切断アセンブリを含み得る。接続または切断されると、動力伝達ユニット１８は、第１のプロペラシャフト２１にトルクを与えて後輪１６を駆動し得る。したがって、切断デバイスの状態に応じて、駆動系１２は、後輪１６のみに、または４つすべての車輪１５、１６にトルクを供給し得る。もちろん、必要に応じて他の駆動系構成を使用することができる。
【００１３】
図２を参照して示すように、第１の後方のサイドシャフト３０は、差動装置２３内の第１のサイドギア３４に接続されている。同様に、第２の後方のサイドシャフト３２は、差動装置２３内の第２のサイドギア３６に接続されている。差動装置２３は、一般に差動装置２３のハウジング３７内に支持され、それぞれサイドシャフト３０、３２に回転可能に結合されたサイドギア３４、３６を含む。差動装置はまた、サイドギア３４、３６とそれぞれ噛合するピニオンギア３８、４０を含み、これらはハウジング３７内でピニオンシャフト４２に取り付けられている。
【００１４】
差動装置２３を選択的にロックおよびロック解除するために、ロック機構４６が提供されている。少なくともいくつかの実施形態では、ロック機構は電気的に作動され、環状ワイヤコイル４９を有するソレノイド４８と、コイル内に少なくとも部分的にまたはコイルに近接して収容されるアーマチュアまたはプランジャ５４を含み得る駆動部材とを含む。少なくともいくつかの実施形態では、プランジャ５４はまた環状であり、プランジャおよびコイル４９は、ハウジング３７とともに回転するために、ハウジング３７によって同軸に配置および支持され、一方のサイドシャフト（ここでは、第２の後方のサイドシャフト３２）は、コイルとプランジャを貫通して同軸に延びている。電力が、電力ワイヤ５０を介してコイル４９に供給され、コイルに対してプランジャ５４を、第１のすなわち後退位置から、第２のすなわち前進位置まで変位させる磁界を発生させる。コイル４９に電力が供給されていないときにプランジャ５４が第２の位置から第１の位置に戻ることを容易にするために、以下に示すように、バネ５５（図３）などの付勢部材が、プランジャ、または、プランジャと係合している構成要素に作用し得る。少なくともいくつかの実施形態では、プランジャ５４が第２の位置にあるときにロック機構４６が作動され、プランジャが第１の位置にあるときにロック機構が作動されない。図示された例では、コイル４９に給電されるとプランジャ５４は第２の位置にあり、電力がコイルに供給されないとプランジャは第１の位置に移動するが、所望される場合、逆も当てはまる（たとえば、ロック機構４６は、付勢部材５５によって作動位置に移動され、コイルに電力を供給することによって非作動とされ得る）。
【００１５】
少なくともいくつかの実施形態では、ロック機構４６はさらに、プランジャ５４によって駆動され、以下に記載されるように、差動サイドギアと連動するように適合されたロック部材５６をさらに含むか、または関連付けられ得る。ロック部材５６は、ほぼ環状であり得、第２のサイドギア３６および／またはシャフト３２の一部は、ロック部材を貫通して延びることがある。ロック部材は、プランジャ５４によって係合可能な後面５７と、第２のサイドギア３６の後面に形成された対応する係合機能６０（たとえば、ギアまたはドッグクラッチ歯）と係合するように構成されたギアまたはクラッチ歯（たとえば、ドッグクラッチ歯）のような少なくとも１つの係合機能５８を有する前面５９とを含み得る。上述したように、バネ５５は、ロック部材５６に作用して、ロック部材をプランジャ５４内に押し込み、コイル４９が給電されていないときに、プランジャをその第１の位置に移動させ得る。図示される実施形態では、プランジャ５４は、ハウジング壁６２の一方の側部に隣接して配置され、ロック部材５６は、壁６２の他方の側部に隣接して配置されている。壁６２は空隙６４を含み、プランジャ５４およびロック部材５６は、それぞれ壁の空隙６４の中へ、または、通過して延びる、軸方向に延びる脚部６６、６８（図３、図４、図１０、および図１１）を含み、プランジャとロック部材は、壁を越えて、または壁を貫通して互いに係合することができる。コイル４９およびプランジャ５４と同様に、ロック部材５６もハウジング３７によって支持され、ハウジング３７とともに回転する。
【００１６】
ロック機構４６の作動を制御するために、コイル４９は、プロセッサ５２またはコントローラと伝達し得る。プロセッサ５２は、選択的にコイルを励磁しプランジャを駆動するため、および、そうでない場合には、本明細書に記載の方法およびステップを実行するため、プロセッサによって実行可能な命令を含むメモリ５３（図２）および／または他のコンピュータ可読媒体に選択的にアクセスし得る。たとえば、プロセッサ５２は、他の車両システムに対する指令を提供するように構成された車両制御モジュールにアクセスし得る。
【００１７】
図２および図３に例示された差動装置２３は、開モードまたは開位置で図示されている（図２）。開位置では、コイル４９は給電されず、プランジャ５４は、その第１の位置にあり、ロック部材５６は、サイドギア３６と係合していないので、サイドギアは、ロック部材５６およびハウジング３７に対して回転することができる。開位置では、サイドシャフト３０、３２は互いに異なる速度で回転し得る。しかしながら、ある駆動条件は、最も有用であるホイールにトルクが加えられるように、サイドシャフト３０、３２が一斉に回転することを望ましくし得る。
【００１８】
ロック位置では、図４に図示されるように、コイル４９が給電されると、プランジャ５４はその第２の位置まで前進され、ロック部材５６を駆動して、サイドギア３６と係合させる。したがって、サイドギア３６はハウジング３７に結合され、サイドギアはハウジングに対してではなくハウジングとともに回転する。実際には、第２のサイドシャフト３２はハウジング３７にロックされてハウジング３７とともに回転し、それが次に第１のサイドシャフト３０と第２のサイドシャフト３２とを一体的に回転させる。
【００１９】
ロック機構４６の作動は、ロック部材がサイドギアと適切に係合および結合することを保証するものではない。たとえば、歯５８、６０の軸方向端部が整列していてもよく、少なくとも一時的に、歯５８、６０の向かい合った噛み合いが阻止されてもよい。対照的に、図４では、歯は、完全に噛み合っており、駆動的に係合している。言い換えれば、歯５８、６０は、時には、ロック機構４６の作動がロック部材５６およびサイドギア３６と適切に係合しないように位置決めされ得る。それに加えて、ロック機構４６が作動されても、歯５８、６０はスキップするか、そうでなければ噛み合わないこともあり得る。
【００２０】
同様に、ロック機構４６を非作動にしても、サイドギア３６からのロック部材５６の離脱は保証されない。言い換えれば、作動信号がロック機構４６から取り除かれたとき、噛み合った歯５８、６０にかかる圧力または力は、ロック部材５６がサイドギア３６からすぐに外れることを阻止することができ、したがって、差動装置２３は、コイル４９が給電されない後の少なくともしばらくの間は、図４に図示されるように、ロック位置にあり続けることができる。このような状況でプランジャ５４がロック部材５６から離れると、プランジャ５４の位置は、ロック部材５６の位置を表さないので、プランジャ５４の位置を監視することによって差動装置２３がロックされているかロック解除されているかを判定する試みは、効果的ではないだろう。
【００２１】
したがって、プランジャ５４とロック部材５６とは、それらが一体として軸方向にともに動くように互いに結合されている。少なくともいくつかの実施形態では、図１０に図示されるように、プランジャ５４とロック部材５６の一方または両方は、プランジャとロック部材をともに保持する力を提供する磁石７０を含む。図示された例では、磁石７０は、プランジャの脚部６６内でプランジャ５４によって支持される。プランジャ５４の環状体７２（図３）がコイル４９の軸方向幅または包囲体内に少なくとも部分的に収容されているかまたは収容される可能性があることに対して、脚部６６は少なくとも部分的にコイル包囲体を超えて延びている（ここで、コイル４９は一般に円筒形であり、包囲体は、円筒の内部の軸方向長さを含むことができる）。そして、少なくともいくつかの実施形態では、プランジャ５４が第１の位置にあるか第２の位置にあるかに関わらず、磁石７０がコイル包囲体の外側にあるように、磁石７０が脚部６６によって支持され得る。そうでない場合、磁石７０は、プランジャ５４（環状体７２および／または脚部６６）によって支持され得、磁石は、代わりに、または、ロック部材５６によって、および、必要に応じて（提供されている場合）ロック部材の脚部６８またはそれ以外においても支持され得る。図１５は、ロック部材５６’によって、および、プランジャ５４’と結合するためにロック部材の脚部６８’内に支持された１つまたは複数の磁石７０’を用いた１つの実施形態を例示する。
【００２２】
図９は、磁石に加えて、またはその代わりに、プランジャ５４’’およびロック部材５６’’が機械的に結合されている代替配置を概略的に例示する。図示された例では、プランジャ５４’’は、フック７４またはキャッチを含み、ロック部材５６’’は、キャッチと軸方向に対向する停止面７６を含む。一方はキャッチと呼ばれ、他方は停止面と呼ばれるが、必要に応じてそれらは同じ構造および配置のものであり得る。停止面７６は、キャッチまたはフック７４が受け入れられる溝のリップまたはレッジ張り出し部分として形成され得る。一例では、構成要素は、フックが、溝のより広い部分に受け入れられることを可能にするために、互いに対して回転可能に配置され、次に、フックが停止面によって軸方向に重なるように、一方または両方の構成要素が回転され得る。様々な構成は、プランジャ５４とロック部材５６との間の相対的な動きをほとんどまたは全く与えない剛性のある接続、またはプランジャとロック部材との間の相対的な径方向および／または回転の動きを可能にするが、（少なくとも、ロック部材がサイドギアと係合している間、プランジャがその第１の位置にあることができる限りにおいて）相対的な軸方向の動きを禁止する緩い接続を提供し得る。プランジャおよびロック部材はまた、差動装置への組立て後に互いに接合、接着、または他の方法で結合されてもよい。
【００２３】
ソレノイド４８の作動は、差動装置２３のロックを保証するものではなく、またソレノイドの非作動は、差動装置のロック解除を保証するものではないので、差動装置２３の実際の状態は、１つまたは複数の手法で検知または判定され得る。たとえば、プロセッサ５２は、差動装置２３の実際のステータス、すなわち開位置（図２）、ロック位置（図４）、作動されているがロック解除されている位置、または、作動されていないがロックされた位置を判定できるように構成され得る。プロセッサ５２は、独立した位置センサとそれに関連付けられた配線およびその費用なしに、差動装置２３における変化を判定することができる。この目的のために、プロセッサ５２は、差動装置２３の実際のステータスを判定するために、ソレノイド内の電流プロファイル７８（図５参照）に関する命令を実行することができる。
【００２４】
図５に例示されるように、電流プロファイル７８は、コイル４９に対するプランジャ５４の移動によって発生する誘導電流８２に加えて、ソレノイド４８および／またはロック機構４６に適用される、または、ソレノイド４８および／またはロック機構４６から除去される、作動信号８０から構成される。したがって、電流プロファイル７８は、コイルに電力が提供されているか否かについての情報（たとえば、作動信号）と、コイルに対するプランジャの動き（誘導電流）とを提供する、作動信号８０と誘導電流８２との組合せである。電流プロファイル７８は、リアルタイムまたはほぼリアルタイムでプロセッサ５２によって実行される命令にしたがって分析され、ロック部材の位置に対応するプランジャの位置、したがって、差動装置２３がロックされているかロック解除されているかを、監視および判定することができる。
【００２５】
図６は、開位置（図２）からロック位置（図４）への差動装置２３の遷移によって発生する電流プロファイル７８の例示である。図６に図示される例では、電流プロファイル７８の大部分は、作動信号８０の適用および電流の増加を表す比較的滑らかな上昇曲線である。しかしながら、電流プロファイル７８の一部は、コイル４９に対する、および上述のようにコイル内に電流を誘導するロック位置（図４）に対する、プランジャ５４の移動によって発生する第１の偏移８４を含む。第１の偏移８４は、偏移の開始からピークまでの総電流変化に相応し得る第１の偏移の大きさ８６を含み、偏移の持続時間、またはその２つの組合せに関連し得る。第１の偏移の大きさ８６（作動およびロックされており、以後「Ａ＆Ｌ」と呼ぶ）は、ロック機構４６のそのロック位置への移動の性質を表す。たとえば、プランジャ５４の移動を別の方法で禁止または遅くする、ロック部材５６とサイドギア３６との間の干渉なしに、ロック機構４６が、ロック解除位置からロック位置へ比較的迅速に移動した場合、第１の偏移の大きさ８６は、プランジャの移動が遅いときよりも大きくなるであろう。他の要因も偏移の大きさ８６に影響を及ぼす可能性があり、単なる例として、プランジャ５４のサイズまたは重量、ワイヤ内の最大電流、コイル４９における巻き数、ワイヤのゲージ、および／または、プランジャと伝達する他の要素（たとえば、差動装置２３の構成要素）のサイズまたは重量は、プランジャの移動時にコイルに誘導される電流、すなわち、所与の差動装置２３の偏移の大きさ８６に影響を及ぼす可能性がある。
【００２６】
したがって、第１の偏移８４は、ロック位置が実際に達成されたか否か、およびいつ達成されるかを判定するために、プロセッサ５２によって実行される命令にしたがって分析され得る。少なくともいくつかの実施形態では、第１の偏移の大きさ８６は、瞬時にまたはほぼ瞬時に、ロック位置を達成することから生じるノミナルの偏移の大きさに関連付けられ得るか、または、それに対応し得る第１のしきい値と比較され得る。第１の偏移の大きさ８６が第１のしきい値以上であれば、プロセッサ５２は、差動装置２３が達成されてロック位置にあると判定する。第１の偏移の大きさ８６が第１のしきい値より小さければ、プロセッサ５２は、差動装置２３が作動されているが、ロック解除位置にあると判定する。
【００２７】
第１のしきい値よりも小さい大きさの第１の偏移８４の発生が図７に例示されており、図７は、図６に図示される偏移８６A&Lよりも小さい大きさの第１の偏移の大きさ８６A&Uを図示している。第１のしきい値よりも小さい第１の偏移の大きさ８６A&Uが検出されると、システムは、第２の偏移の大きさ８８を有する第２の偏移８７の発生を求めて電流プロファイル７８を監視し続ける。第２の偏移８７は、コイル４９に対してプランジャ５４がさらに移動すると発生し、コイル４９に電流を誘導する。プランジャ５４のこのさらなる移動は、ロック機構４６が最初にできなかった後にロック位置に達したことを示す。ロック機構４６、したがって差動装置２３のロック位置を確実に判定することは、幅広い自動車用途に有用であり得る。
【００２８】
さらに、同様に、差動装置２３が非作動であるがロックステータスにあるか否かが判定され得る。そのような事例では、コイル４９への電力が停止され、プランジャ５４をその前進位置に変位させる電磁力もまた停止されるが、それでもプランジャ５４は、サイドギア３６と噛み合うロック部材５６を保持する力のために、少なくとも部分的に前進したままである。これは「トルク閉じ込め」状況と呼ばれることがある。プランジャ５４および／またはロック部材５６の移動経路における汚染物または他の干渉もまた、プランジャ５４のその後退位置への戻り移動を禁止または阻止し得る。いずれにせよ、この状況では、コイル４９は給電されず、ロック機構４６はロック位置にある。
【００２９】
図８は、ロック機構のロック位置から開位置への遷移によって発生する電流プロファイル８０の図である。図から分かるように、図８に例示されている電流プロファイル８０は、作動信号８０の除去によって表される急激な低下を含む。しかしながら、電流プロファイル７８は、コイル４９に対するプランジャ５４の、開位置への移動によって発生する比較的急速に発生する第１のスパイク９０を含む。比較的急速に発生する第１のスパイク９０は、第１のスパイクの大きさ９２を有する。第１のスパイク９０は、ロック機構の継続的な作動に関連付けられた電流レベル（図８において、３．２５アンペアであるように図示されている）から、約０アンペアにおいて完全に減衰する電流を含み得る、より低い電流への電流プロファイル８０の一次遷移において存在し得る。図８に例示する例では、電流は約１００ｍｓにおいてゼロアンペアまで減衰し、完全な電流減衰の前に第１のスパイク９０が発生する。少なくともいくつかの実施形態では、第１のスパイク９０は、コイル非作動の３０から１５０ｍｓ以内に発生する。少なくともいくつかの実施形態では、ロック機構４６のロック解除位置への急速な戻りに関連付けられた第１のスパイク９０は、電流が約０．００５アンペア未満に減衰する前に発生し得る。
【００３０】
ロック機構４６が、ロック解除位置に移動したか否かを判定するために、第１のスパイク９０は、少なくともいくつかの実施形態では、スパイクの大きさ９２（すなわち、スパイク中の電流変化の量）、スパイクの持続時間、スパイクとコイル４９の非作動との間の時間の長さ、コイル内の電流がしきい値よりも下に落ちる前のスパイクの存在、またはこれら基準のうちの２つ、３つ、またはすべての組合せに関連し得る、１つまたは複数のしきい値（個々にまたは集合的に第２のしきい値と呼ばれ得る）と比較され得る。第１のスパイク９０の比較が満足の行くものである（たとえば、大きさ９２が、しきい値を超えている、および／または、タイミング／電流しきい値が満たされている）場合、ロック機構４６が、ロック解除位置に移動した（すなわち、差動装置２３はその開位置にある）と判定され得る。
【００３１】
しかしながら、作動信号８０の除去後にロック機構４６がロック位置に留まる場合、第１のスパイク９０は、第２のしきい値の条件を満たさないであろう。次に、プロセッサ５２は、ロック位置とロック解除位置との間のロック機構の距離の差を推定して、ロック機構の状態を判定する、後述する処理を実行し得る。
【００３２】
たとえば、ロック機構４６、したがって差動装置２３の状態の判定は、ロック機構４６の構成要素のみを用い、独立したセンサアセンブリのコストおよび複雑さなしに、なされ得る。加えて、差動状態変化の適切な判定のために、重畳電流が適切であり得るが、本システムは、他のステータス確認方法論、たとえば車輪速度感知システムまたは独立した変換器システムと組合せて利用され得ると考慮される。
【００３３】
次に図１３に移ると、ロック機構を開位置からロック位置へ作動させるための処理１００の１つの実施形態が例示されている。処理１００はステップ１０２で開始し、ロック機構をロック位置に移動させるために作動信号がコイルに提供されたか否かが判定される。少なくともいくつかの実施形態では、プランジャ５４をその前進位置に駆動するために最初に供給される電流は、プランジャをその前進位置に保持するために印加される電流よりも大きくなり得る。これは、コイル４９へのパルス幅変調電力供給を含む様々な手法で達成され得る。したがって、作動信号が提供されたか否かを判定するために、システムは、コイル４９内の電流が、（第４のしきい値と呼ばれ得る）しきい値を超えていることをチェックし得る。作動信号が提供されたと判定された場合、処理はステップ１０４に進む。作動信号が受信されていないと判定された場合、処理は開始までループバックし得る。この処理は、他の制御処理のためのサブルーチンでもあり得、そのため、作動信号が検出された後にのみ開始し得る。その場合、処理は実質的にステップ１０４で開始するだろう。
【００３４】
ステップ１０４において、作動信号に関連付けられた電流プロファイルは、第１の偏移が生じるまで監視され、第１の偏移が第１のしきい値と比較される。第１のしきい値が満たされた場合、ロック機構がロック位置に達したと判定され、方法は１０５で終了する。第１のしきい値が満たされない場合、ロック機構は作動されているが、ロック解除条件にあると判定され、処理はステップ１０６に進む。
【００３５】
ステップ１０６において、ロック機構のステータスは、たとえばメモリに、記録され得る。プロセッサ５２は、少なくとも最後に判定された差動装置アセンブリステータスを記憶するメモリ５３に関連付けられ得る。都合のよいように、記憶された差動装置アセンブリステータスは、次に、プロセッサ５２によって、またはメモリと通信する他の任意の車両システムもしくはプロセッサによって選択的に検索され得る。たとえば、車両安定性制御システム、車両牽引制御システム、またはアンチロックブレーキシステムは、都合のよいように、この情報をメモリから選択的に取り出すことができる。
【００３６】
その後、処理はステップ１０８に進み、そこで電流プロファイルが監視されて、後に第２の偏移が発生したことが判定される。第２の偏移を検出すると、必要に応じて、それはしきい値と比較され得る。そうでない場合、第２の偏移が発生すること（または、少なくとも１つのしきい値を満たすことが発生すること）は、プランジャが、ロック機構のロック位置に関連付けられた前進位置に移動したことを示し、処理は１０５において終了し得る。必要に応じて、処理が終了する前に、ステップ１１０において、ロック機構のステータスがメモリに記憶され得る。
【００３７】
ロック信号の非作動時に、ロック機構が開位置に移動したか否かを判定するために、図１４に図示される処理１３０が実行され得る。この処理１３０は、処理１００の続き、または他の処理もしくはプログラムからのサブルーチンであり得る。処理１３０は、ロック解除要求信号を検出したとき、またはロック機構４６がロック解除位置になるように意図されていることを示すコイル４９への電力の終了を検出したとき、１３２において開始し得る。ロック機構がロック解除位置に移動すべきであると判定されると、処理１３０はステップ１３４に進み、そこで、第１のスパイクの発生を求めて、電流プロファイルが監視される。
【００３８】
第１のスパイク９０は、検出されると、ステップ１３４においてしきい値と比較され、満たされている場合、ロック機構４６が通常の迅速な手法で、ロック解除位置に移動したことを示す。すなわち、ロック機構４６は、前述した非作動条件ではなくロック条件にあり、その代わりに、意図されたように、非作動かつロック解除される。処理はステップ１３６に進み、そこで差動装置２３のステータスがメモリに記憶されるかまたはメモリに追加され、その後、ステップ１３８において終了する（これは、処理１００の開始までループバックして、ロック機構作動信号をチェックすることができる）。
【００３９】
ステップ１３６において、しきい値比較が満たされない（すなわち、ロック機構４６がロック解除位置に移動したことを示さない）場合、ロック機構は、非作動条件にあるがロック条件にあると判定され、処理はステップ１４０に進む。
【００４０】
ステップ１４０に進むと、検出電流がコイル４９に印加されて、コイル４９において感知された結果として生じる電流の大きさの関数としてプランジャ位置を判定する。プランジャ５４が後退されたとき（ロック機構がロック解除されたとき）と、プランジャが前進されたとき（ロック機構がロックされている）とでアセンブリ内のインダクタンスが異なるので、検出電流が印加されたとき、プランジャ位置は、アセンブリ内のインダクタンスの関数として判定され得る。プランジャ５４がその前進位置にあるとき、プランジャ５４がその後退位置にあるときよりも、より多くのプランジャを、コイル４９の包囲体内に収容することができる（すなわち、プランジャは、コイルの巻きよりも、より近接して収容される）。プランジャが後退位置にあるとき、アセンブリ内のインダクタンスは、プランジャが前進位置にあるときよりも小さい。したがって、検出電流の印加後のコイル４９内の電流プロファイルの勾配および／またはピークの大きさは、プランジャ５４が後退位置にあるときの方が、プランジャが前進位置にあるときよりも大きくなる。検出電流を数回印加した後のコイル４９内の電流を示す代表的なプロットが図１２に図示され、ここでは、プランジャ５４が後退したときのコイル４９内の電流が線１５０で図示され、プランジャが前進したときのコイル内の電流が線１５２で図示されている。図示された非限定的な例では、プランジャ５４が後退したときのコイル４９内の電流は、約１．２５アンペアであり、プランジャが前進したときは約０．９アンペアである。このグラフでは、グラフの焦点は、検出電流の印加と、コイル４９内に結果として生じる電流とにあるので、コイル４９内の電流の減衰は図示されていない。この方法は、処理が継続する前に、ある期間が経過するか、あるいは、必ずしも必要ではないが、コイル内の電流の完全な減衰を含む電流の十分な減衰まで監視されるステップを含み得る。
【００４１】
検出電流は、一定の大きさ（または、ＰＷＭシステムにおける周波数）であり、比較的短い期間、印加され得る。検出電流が、プランジャ５４の望ましくない移動を引き起こさないように、検出電流は、プランジャをその前進位置に移動させるために使用される電流よりも少なくてよい。このステップの目的は、プランジャ５４を駆動または移動させるのではなく、プランジャ位置を判定することである。１つの非限定的な例では、電流は、（ＰＷＭシステムにおいて）比較的低い周波数で、たとえば１Ｈｚから１ｋＨｚの間で印加することができ、少なくともいくつかの実施形態では、約１０Ｈｚが使用され得る。プランジャ位置に起因する電流の差を用いて、ステップ１４２において、検出電流の印加後のコイル４９内の電流を１つまたは複数のしきい値と比較して、プランジャ５４の位置を判定することができる。
【００４２】
ステップ１４２において、検出電流の印加後のコイル内の電流が、プランジャ５４が後退位置にあることを示している場合、処理１３０はステップ１４４に進み、そこで差動ステータス（すなわち、開）がメモリに記憶され、その後ステップ１４６において終了する。そうでない場合、結果を確認するために別の検出電流が印加され得る。
【００４３】
検出電流の印加後のコイル内の電流が、プランジャ５４が後退位置にないことを示している場合、処理はステップ１４０に戻り、そこで別の検出電流がコイル４９に印加される。これは、得られた結果が、プランジャ５４が後退位置に移動して、ロック機構がロック解除されたことを示すまで繰り返され得る。ロック解除された場合、方法はステップ１４４に進み、その後１４６において終了し得る。
【００４４】
検出電流の印加と、結果として生じる電流の検出とは、ロック機構４６の瞬間的な位置または状態を検出するために、他の時にも行われ得る。たとえば、そのような偏移に関する１つまたは複数のしきい値を満たし、それによってロック機構位置を示す電流偏移を検出したとしても、実際の位置を確認するために、検出電流印加方式が使用され得る。（作動位置およびロック位置の検出のような）少なくともいくつかの実施形態では、これは１００％近くのＰＷＭ電流で行われてもよく、電流上昇とは対照的に、電流減衰のわずかな差が判定され得る。
【００４５】
車両差動装置アセンブリ用のロック機構４６は、ロック解除位置とロック位置との間の作動信号に応答して移動可能なロック要素５６を含み得る。ロック要素５６は、差動装置２３の開位置に対応する、ロック要素がロック解除位置にあるときに、差動装置アセンブリ２３のサイドギア３４、３６が互いに異なる速度で回転することを可能にするように構成され得る。ロック要素５６はまた、一般に、ロック要素が、差動装置２３のロック位置に対応するロック位置にあるときに、サイドギア３４、３６をほぼ同じ速度で回転させる。ロック機構４６は、作動信号、誘導電流、および検出信号のうちの１つまたは複数を含む電流プロファイルから差動装置アセンブリ２３のステータスを判定するように動作可能なプロセッサ５２をさらに含むかまたはそれに関連付けられ得る。判定された差動装置アセンブリステータスは、一般に、「作動およびロック」ステータス、「作動だがロック解除」ステータス、「非作動だがロック」ステータス、および「非作動およびロック解除」ステータスのうちの１つである。少なくともいくつかの実施形態では、ロック機構４６は、ワイヤコイル４９と、コイルによって発生する磁場によって駆動されるプランジャ５４と、プランジャとともに移動するようにプランジャに結合されたロック部材５６とを含む。ロック部材５６は、上述のように、差動装置２３のギア３６と連動して、差動装置のステータスを開位置とロック位置との間で変化させる。ロック部材５６がプランジャ５４に結合されていると、プランジャの位置の判定は、ロック部材の位置、したがって差動装置２３のステータスも判定する。
【００４６】
差動装置アセンブリステータスを判定する方法は、一般に、差動装置アセンブリのロック機構で作動信号を受信することを含む。ロック機構は、作動信号に応答して、開いている差動装置２３に対応するロック解除位置と、ロックされている差動装置２３に対応するロック位置との間で移動するように構成される。この方法はさらに、ロック機構内の電流プロファイルを監視することと、電流プロファイルから差動装置アセンブリのステータスを判定することとを含む。差動停止しているがロック位置が検出された場合、検出電流の１つまたは複数のインスタンスがロック機構に印加され得る。結果としてロック機構のコイルに生じる電流は、そのロック解除位置とロック位置との間のロック機構内のインダクタンスの差に起因するロック機構の位置を示す。
【００４７】
本明細書に記載の処理、システム、方法、ヒューリスティックなどに関して、そのような処理などのステップは、特定の順序付けられたシーケンスにしたがって行われるように記載されているが、そのような処理は、本明細書に記載された順序以外の順序で実行される、記載されたステップを用いて実現され得ることが理解されるべきである。さらに、特定のステップが同時に実行され得ること、他のステップが追加され得ること、または本明細書に記載の特定のステップが省略され得ることが理解されるべきである。言い換えれば、本明細書における処理の説明は、特定の実施形態を例示する目的で提供されており、特許請求される発明を限定するように解釈されるべきではない。
【００４８】
上記の説明は例示的であり、限定的ではないことが意図されていることが理解されるべきである。提供された例以外の多くの実施形態および用途は、上記の説明を読めば当業者には明らかであろう。本発明の範囲は、上記の説明を参照してではなく、添付の特許請求の範囲を参照して、そのような特許請求の範囲に権利が与えられる等価物の全範囲とともに判定されるべきである。本明細書で論じられる技術において将来の開発が行われること、および開示されるアセンブリおよび方法がそのような将来の実施形態に組み込まれることが期待および意図されている。要するに、本発明は以下の特許請求の範囲によってのみ限定される修正および変形が可能であることが理解されるべきである。
【００４９】
特許請求の範囲で使用されるすべての用語は、本明細書で反対のことを明示的に示さない限り、当業者によって理解されるようなそれらの最も広い合理的な構成およびそれらの通常の意味を与えられることが意図される。特に、「ａ」、「ｔｈｅ」、「ｓａｉｄ」などの単数形の冠詞の使用は、特許請求の範囲がそれとは反対の明示的な限定を列挙しない限り、示された要素の１つまたは複数を列挙するために読まれるべきである。前述の説明では、１つまたは複数の例示的な実施形態について様々な動作パラメータおよび構成要素が説明されている。これらの特定のパラメータおよび構成要素は例として含まれており、限定的であることは意図されていない。
【００５０】
前述の説明において、「１つの例」、「例」、「１つの実施形態」、「実施形態」、「実施」、または「少なくともいくつかの実施」とは、例に関連して説明された特定の特徴、構成、または特性が、１つまたは複数の必ずしもすべてではない革新的な特徴または構成要素を含む少なくとも１つの例または実施に含まれることを意味する。様々な例、実施形態、または実施への言及は、表れるたびに必ずしも同じ例、実施形態、または実施を指すとは限らない。
【符号の説明】
【００５１】
１２  車両駆動系
１４  エンジン
１５  前輪
１６  後輪
１７  変速機
１８  動力伝達ユニット
２０  出力軸
２１  プロペラシャフト
２２  後方駆動ユニット／差動装置
２３  差動装置アセンブリ、差動装置
２４  出力シャフト
２５  前方駆動ユニット／差動装置
２６  差動装置アセンブリ、前方駆動ユニット／差動装置
２７  プロペラシャフト
２８  サイドシャフト
２９  サイドシャフト
３０  サイドシャフト
３２  サイドシャフト
３４  サイドギア
３６  サイドギア
３７  ハウジング
３８  ピニオンギア
４０  ピニオンギア
４２  ピニオンシャフト
４６  ロック機構
４８  ソレノイド
４９  コイル
５０  電力ワイヤ
５２  プロセッサ
５３  メモリ
５４  プランジャ
５４’  プランジャ
５４’’  プランジャ
５５  バネ、付勢部材
５６  ロック部材、ロック要素
５６’  ロック部材
５６’’  ロック部材
５７  後面
５８  歯、係合機能
５９  前面
６０  歯、係合機能
６２  ハウジング壁
６４  空隙
６６  脚部
６６’  
６８  脚部
６８’  脚部
７０  磁石
７０’  磁石
７２  環状体
７４  フック
７６  停止面
７８  電流プロファイル
８０  作動信号、電流プロファイル
８２  誘導電流
８４  第一の偏移
８６  第一の偏移の大きさ
８７  第二の偏移
８８  第二の偏移の大きさ
９０  スパイク
９２  スパイクの大きさ
１５０  線
１５２  線
【図１】
2020502456.tif 000003
【図２】
2020502456.tif 000004
【図３】
2020502456.tif 000005
【図４】
2020502456.tif 000006
【図５】
2020502456.tif 000007
【図６】
2020502456.tif 000008
【図７】
2020502456.tif 000009
【図８】
2020502456.tif 000010
【図９】
2020502456.tif 000011
【図１０】
2020502456.tif 000012
【図１１】
2020502456.tif 000013
【図１２】
2020502456.tif 000014
【図１３】
2020502456.tif 000015
【図１４】
2020502456.tif 000016
【図１５】
2020502456.tif 000017
【国際調査報告】
2020502456.tif 000018