JP2023177284A - 双安定クラッチを有する回転動力伝達デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】双安定クラッチを有する回転動力伝達デバイスを提供すること。
【解決手段】動力伝達デバイスは、クラッチと、アクチュエータと、停止部材とを含む。クラッチは、第１の筐体内に受け入れられ、第２の筐体に連結される第１のクラッチ部材と、第１の筐体に連結される第２のクラッチ部材とを有し、第２のクラッチ部材は、移動可能であり、第１のクラッチ部材と選択的に係合可能である。アクチュエータは、コイルと、コイルによって生成される磁界によって移動駆動されるプランジャとを有し、プランジャが軸方向に移動し、第１のクラッチ部材に対して第２のクラッチ部材を移動させるようにする。停止部材は、プランジャの移動経路内に、プランジャから離間する後退位置及び前進位置を有し、停止部材が前進位置にある際にプランジャの移動を制限する。
【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０２２年５月３１日出願の米国仮出願第６３／３４７，３１８号の利益を主張するものであり、当該出願の内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本開示は、一般に、クラッチを有する回転動力伝達装置に関し、クラッチは、電気アクチュエータによって駆動され、電気アクチュエータに電気が印加されない状態で、クラッチの係合位置及び解放位置の両方で維持し得る。

電磁アクチュエータは、磁界を生成するワイヤ・コイルに電気を印加することによって、係合位置と解放位置との間でクラッチを移動させるために使用し得る。クラッチの一方又は両方の位置を維持するため、電気は、コイルに連続的に供給され、磁界を連続的に生成させる。この連続的に供給される電気は、車両の電力消費量を増大させ、デバイス及び車両の効率を低減させる。

少なくともいくつかの実装形態では、回転動力伝達デバイスは、第１の筐体と、第２の筐体と、クラッチと、アクチュエータと、停止部材とを含む。第１の筐体は、複数のギヤが回転のために中に受け入れられる内部を有し、第２の筐体は、第１の筐体によって支持される。クラッチは、第１の筐体内に受け入れられ、第２の筐体に連結される第１のクラッチ部材と、第１の筐体に連結される第２のクラッチ部材とを有し、第２のクラッチ部材は、移動可能であり、第１のクラッチ部材と選択的に係合可能である。アクチュエータは、コイルと、コイルによって生成される磁界によって移動駆動されるプランジャとを有し、プランジャは、軸に沿って移動し、第１のクラッチ部材に対して第２のクラッチ部材を移動させる。停止部材は、プランジャの移動経路内で、プランジャから離間する後退位置と前進位置との間で移動可能であり、停止部材が前進位置にある際にプランジャの移動を制限する。

少なくともいくつかの実装形態では、停止部材は、コイルによって生成された磁界に反応して移動する。少なくともいくつかの実装形態では、停止部材は、第１の極性の電流がコイルに供給される際に前進位置に向かって移動し、停止部材は、第２の極性の電流がコイルに供給される際に前進位置から離れて移動する。

少なくともいくつかの実装形態では、プランジャは、プランジャが第２のクラッチ部材と第１のクラッチ部材とを係合させない第１の位置を有し、プランジャは、プランジャが第２のクラッチ部材と第１のクラッチ部材とを係合させる第２の位置を有し、停止部材が前進位置にある際、停止部材は、プランジャが第２の位置から離れて移動するのを防止する。少なくともいくつかの実装形態では、停止部材は、磁界がコイルによって生成されない状態で前進位置内に維持される。少なくともいくつかの実装形態では、保持機構は、保持機構が停止部材の移動を防止する第１の位置、及び停止部材の移動を可能にする第２の位置を有する。少なくともいくつかの実装形態では、保持機構は、ばねによって停止部材の移動経路内に降伏可能に付勢されるボールを含む。

少なくともいくつかの実装形態では、停止部材は、コイルによって生成される磁界の内側に永久磁石を含み、停止部材は、第１の極性の電流がコイルに供給される際に前進位置に移動し、停止部材は、第２の極性の電流がコイルに供給される際に後退位置に移動する。少なくともいくつかの実装形態では、磁石は、磁気構成要素に引き付けられる又は磁気構成要素から反発され、磁界がコイルによって生成されない際に前進位置又は後退位置のいずれかに停止部材を配置させ、磁界がコイルによって生成される際、停止部材は、磁気構成要素と磁石との間の力に反して移動する。

少なくともいくつかの実装形態では、停止部材は、軸に対して径方向に移動する。少なくともいくつかの実装形態では、プランジャは、径方向延在停止面を含み、径方向延在停止面は、停止部材に選択的に径方向に重ねられる。少なくともいくつかの実装形態では、停止部材は、丸みの付いた部分を含み、プランジャは、突起を含み、突起は、停止部材を前進位置内に降伏可能に保持するため、停止部材が前進位置にある際に丸みの付いた部分に対して受け入れられる。

少なくともいくつかの実装形態では、停止部材は、枢動体に連結され、停止部材は、前進位置と後退位置との間で枢動体回りに回転する。少なくともいくつかの実装形態では、磁石は、枢動体から離間し、第２の極よりも停止部材に近い第１の極を有し、停止部材は、コイルが磁界を生成する際に枢動体回りに回転する。

少なくともいくつかの実装形態では、停止部材は、プランジャの移動を降伏可能に抑制するため、ばねによって前進位置に降伏可能に付勢されるボールを含み、プランジャは、コイルが磁界を生成する際に停止部材に対して移動する。少なくともいくつかの実装形態では、保持機構は、第２のクラッチ部材の位置を降伏可能に保持するため、第２のクラッチ部材に関連付けられる。

少なくともいくつかの実装形態では、回転動力伝達デバイスは、複数のギヤが回転のために中に受け入れられる内部を有する第１の筐体と、第１の筐体によって支持される第２の筐体と、第１の筐体内に受け入れられ、第２の筐体に連結される第１のクラッチ部材及び第１の筐体に連結される第２のクラッチ部材を有するクラッチであって、第２のクラッチ部材は、移動可能であり、第１のクラッチ部材と選択的に係合可能である、クラッチと、コイル、及びコイルによって生成される磁界によって移動駆動されるプランジャを有するアクチュエータであって、プランジャは、軸に沿って移動し、第１のクラッチ部材に対して第２のクラッチ部材を移動させる、アクチュエータと、停止部材とを含む。停止部材は、プランジャの移動経路内で、プランジャから離間する後退位置と前進位置との間で移動可能であり、停止部材が前進位置にある際にプランジャの移動を制限し、停止部材は、コイルによって生成された磁界に反応して移動する。

少なくともいくつかの実装形態では、停止部材は、プランジャの位置を保持し、例えば、アクチュエータのコイルへの電力を維持する必要なく、クラッチを係合トルク伝達状態で維持可能にする。このように、クラッチの状態をより少ない電力消費量で維持でき、デバイスの効率が改善される。停止部材は、停止部材が、コイルによって生成された磁界に反応して移動するように、磁石を含み得る。鉄又は磁気構成要素は、停止部材を引き付ける又は反発させるように設けることができ、そのような引付け力又は反発力は、コイルによって生成される磁界によって乗り越えられ、停止部材の前進位置と後退位置との間の移動を制御する。

好ましい実施形態の以下の詳細な説明及び最良の形態を、添付の図面を参照しながら示す。

電気作動クラッチと電気作動停止部材とを有するディファレンシャルの一部分の断面図であり、クラッチは、解放位置で示される。 ディファレンシャルの一部分の断面図であり、クラッチは係合位置で示され、停止部材は前進位置で示される。 デテント保持部材を含む電気作動クラッチの一部分の断面図である。 電気作動クラッチと電気作動停止部材とを有するディファレンシャルの一部分の断面図であり、クラッチは、解放位置で示される。 ディファレンシャルの一部分の断面図であり、クラッチは係合位置で示され、停止部材は前進位置で示される。 前進位置で示される、枢動体を有する電気作動停止部材の一部分の断片断面図である。

図面をより詳細に参照すると、図１及び図２は、ｅアクスル（例えば、ｅモータ駆動最終駆動ユニット又はあらゆる駆動組立体）内で使用し得るもの等のディファレンシャル１０の一部分を示す。ディファレンシャル１０は、外側筐体１２と、２つ以上のピニオン・ギヤ１４（図１及び図２では１つのみ示される）と、回転シャフト２０、２２に連結されるように構成される一対のサイド・ギヤ１６、１８とを含み、回転シャフト２０、２２は、例えば、車輪を駆動し得る。したがって、サイド・ギヤ１６、１８は、シャフト軸２４回りに（図１に概略的に示される）シャフト２０、２２と共に回転し、ピニオン・ギヤ１４は、ピニオン・ギヤ・シャフト２８によって画定される軸２６回りに回転可能であり、ピニオン・ギヤ・シャフト２８は、ピニオン・ギヤを通じて延在する。

ディファレンシャル１０は、クラッチ組立体３０も含み、クラッチ組立体３０は、アクチュエータ３２によって駆動され、アクチュエータ３２は、環状ワイヤ・コイル３６を有するソレノイド３４と、駆動部材とを有し、駆動部材は、電機子又はプランジャ３８を含むことができ、電機子又はプランジャ３８は、コイル３６の少なくとも部分的に径方向内側に、コイル３６と軸方向に重ねて受け入れることができる。少なくともいくつかの実装形態では、プランジャ３８も環状であり、プランジャ３８及びコイル３６は、軸２４回りに同軸に配置され、ディファレンシャル１０の外側筐体１２によって支持され、外側筐体１２と共に回転する。１つのシャフト２０は、コイル３６及びプランジャ３８を通じて延在する筐体１２の一部分を通じて同軸に延在する。電力は、コイル３６に供給され、磁界を生成し、磁界は、コイル３６及び外側筐体１２に対して、第１の位置又は後退位置（図１）から第２の位置又は前進位置（図２）にプランジャ３８を変位させる。動力がコイル３６に供給されていない際に第２の位置から第１の位置へのプランジャ３８の戻りを促進するため、以下に示すように、ばね４２等の付勢部材をプランジャ３８上又はプランジャと係合する構成要素上で作用させ得る。少なくともいくつかの実装形態では、クラッチ組立体３０は、プランジャ３８が第２の位置内にある際に係合され、クラッチ組立体３０は、プランジャ３８が第１の位置にある際に解放される。図示の例では、動力がコイル３６に供給される際にプランジャ３８が第２の位置にあり、動力がコイル３６に供給されていない際にプランジャ３８が第１の位置に移動するが、所望される場合、反対も当てはまり得る（例えば、クラッチ組立体３０は、付勢部材４２によって係合位置に移動し、コイル３６への動力供給によって解放し得る）。

少なくともいくつかの実装形態では、クラッチ組立体３０は、ドッグ・クラッチ等の係合クラッチであり、（プランジャの中心軸２４によって画定される）軸方向に移動可能ではない第１のクラッチ部材４４と、第１の部材４４に対して軸方向で移動可能な第２のクラッチ部材４６とを含む。

少なくともいくつかの実装形態では、クラッチ組立体３０は、例えば、いわゆるフリー・ランニング・ディファレンシャル１０内で使用し得る。フリー・ランニング・ディファレンシャル１０は、フリー・ランニング・ディファレンシャル１０を通じたトルク伝達を選択的に遮断、許可するものである。このデバイスでは、第１の回転本体は、外側ディファレンシャル筐体１２であり、第２の回転本体は、内側筐体４８であり、第１の回転本体及び第２の回転本体は、共通の回転軸２４回りに回転する。内側筐体４８は、クラッチ歯を含むか、又は図示の実装形態の場合のように、内側筐体４８は、クラッチ歯５０を含む第１のクラッチ部材４４に接続される。図示の例では、第１のクラッチ部材４４は、ピニオン・ギヤ・シャフト２６に連結され、第２のクラッチ部材４６に対する軸方向移動が抑制される。

図２を参照すると、第２のクラッチ部材４６は、プランジャ３８の軸２４と同軸とし、ピニオン・ギヤ１４の外側寄りに（即ち、ピニオン・ギヤ１４よりも軸２４から遠くに）受け入れることができる。第２のクラッチ部材４６は、前面５４よりもプランジャ３８に近い後面５２を含むことができ、前面５４は、ギヤ又はクラッチ歯５６（例えば、ドッグ・クラッチ歯）等の少なくとも１つの係合特徴部を有し、少なくとも１つの係合特徴部は、第１のクラッチ部材４４上に形成された対応する係合特徴部（例えば、ギヤ又はドッグ・クラッチ歯５０）を係合するように構成される。

少なくともいくつかの実装形態では、第２のクラッチ部材４６は、保持体５８に接続し得る。保持体５８は、第２のクラッチ部材４６を径方向に配置する及び／又は径方向外面をもたらすことができ、径方向外面は、必要に応じて、第２のクラッチ部材４６の位置の検出（したがって、クラッチ３０の状態の決定）を可能にする適切なセンサによって検出される。図示の実施形態では、保持体５８は、環状であり、外側筐体１２の管状部分６２にわたり受け入れられる中心開口６０を含み、中心開口６０回りにプランジャ３８が受け入れられる。少なくともいくつかの実装形態では、軸方向に延在する支持は、外側筐体１２の管状部分６２から径方向に離間する場所で保持体５８を第２のクラッチ部材４６に接続するように、環状フランジ６４、又は開口６０から径方向に離間する離間フィンガによって画定し得る。第２のクラッチ部材４６は、第２のクラッチ部材４６の後面５２に隣接する保持体５８の第１の面６６と、支持面６４の径方向屈曲端部６８との間に閉じ込めることができ、支持面６４の径方向屈曲端部６８は、第２のクラッチ部材４６の径方向内面に形成される溝７０内に画定されるように、第２のクラッチ部材４６の径方向延在面を係合する。このように、保持体５８及び第２のクラッチ部材４６は、第２のクラッチ部材４６の両方の移動方向で一緒に移動する。ばね４２は、第２のクラッチ部材の歯５６が第１のクラッチ部材の歯５０と噛合しない後退位置に第２のクラッチ部材４６を付勢するように、保持体５８の第１の面６６によって保持され、第１の面６６上で作用し得る。ばね４２は、外側筐体１２の一部分と保持体５８の一部分との間に受け入れられ、第２のクラッチ部材４６の径方向内側若しくは径方向外側又はこれらの両方に位置し得る（例えば、２つ以上のばねを設け得る）。コイル３６及びプランジャ３８のように、第２のクラッチ部材４６も外側筐体１２によって保持され、外側筐体１２と共に回転する。

プランジャ３８は、複数の材料から形成でき、これら複数の材料は、コイル３６によって生成される磁界に磁気的に反応する材料、及び磁界に反応しても、反応しなくてもよい少なくとも１つの他の材料を含む。したがって、磁界がコイル３６によって生成される場合、プランジャ３８は、一方の位置からもう一方の位置に（例えば、後退位置から前進位置に）駆動し得る。本明細書に記載のもの等の用途で使用される種類のソレノイド３４によって生成される大きさの磁界が、そのような材料から形成される又はそのような材料を含む構成要素を変位し得る場合、本明細書で使用する材料は、磁界に反応する。

少なくともいくつかの実装形態では、図１及び図２に示されるように、プランジャ３８は、軸２４と同軸とし得る中心軸を有する主要本体を含み、プランジャ３８は、第１の本体７４及び第２の本体７６によって画定でき、第１の本体７４及び第２の本体７６は、一緒に連結され、１つのユニット又は構成要素として移動し、使用中、分離しない。第１の本体７４は、磁気反応材料から形成し、コイル３６に隣接して、コイル３６の径方向内側に、第１の本体７４とコイル３６との間にわずかな空隙を伴って受け入れ得る。第２の本体７６は、第１の本体７４の少なくとも一部分の径方向内側にある少なくとも一部分を有し得る。第２の本体７６は、環状とすることができ、少なくともいくつかの実装形態では、第１の本体７４の一部に径方向に重なり得る。第２の本体７６は、第１の本体７４上に好都合にオーバーモールドし、第２の本体の形成、並びに第１の本体及び第２の本体の一緒の接続を促進し得る。しかし、限定はしないが、鋳造、打抜き又は押出し等の他の形成方法を使用し得る。

図示の実装形態では、プランジャ３８は、径方向外側延在端部品７８を含むか、又はこの径方向外側延在端部品７８に関連付けられ、径方向外側延在端部品７８は、軸方向延在リム８０を有し、軸方向延在リム８０は、第２のクラッチ部材４６が径方向に重ねられる位置で保持体５８の第２の面７９を係合する。即ち、リム８０は、第２のクラッチ部材４６と径方向に位置合わせされる。少なくともいくつかの実装形態では、端部品７８は、第２の本体７６と同じ材料部品で形成しても、第２の本体７６に固定される個別構成要素として形成してもよい。当然、必要に応じて、他の実装形態を利用し得る。第２の本体７６は、磁気的に反応しない材料（例えば、プラスチック、アルミニウム、ステンレス鋼等）から形成し、第１の本体７４の領域上又は第１の本体７４の領域内の磁界強度を改善する種類の磁束遮蔽部を提供し、コイル３６に通電した際のプランジャ３８の適切な反応を保証し得る。このようにして、磁界は、第１の本体７４の領域内により多く集中する、又はより強力であり、第１の本体における又は第１の本体内の磁束を増大させ、生成された磁界に対するプランジャ３８の反応を改善する。

図１及び図２に示すように、第２の本体７６は、ディファレンシャル筐体１２の表面８４に隣接して又は表面８４の周囲に受け入れられる内面８２を有し得る。内面８２は、ディファレンシャル筐体１２に対してプランジャ３８を線形軸方向で案内移動するように、ディファレンシャル筐体１２の環状面８４にわたりプランジャ３８を受け入れるパイロット径を画定し得る。少なくともいくつかの実装形態では、筐体表面８４は、筐体１２の管状延在部にわたり受け入れられるスリーブ８６によって画定し得る。スリーブ８６は、表面８４の少なくとも一部を画定する外面を有する軸方向延在部分８８と、プランジャ３８の後面９２（即ち、第２のクラッチ部材４６から最も遠い面又は側）に隣接し、この方向でのプランジャ３８の移動を制限し得る径方向延在部分９０とを含み得る。径方向延在部分９０も、コイル３６が中で受け入れられるコイル筐体９６に接続され、外側筐体１２に対してコイル筐体９６を径方向に配置、保持し得る。他の又は更なる保持特徴部は、外側筐体１２上に又は外側筐体１２に対してコイル３６を組み付けるために設け得る。

図１において、ディファレンシャル１０は、クラッチ３０の解放位置で示される。図示の実装形態では、クラッチ３０の解放位置において、コイル３６に動力が供給されず、プランジャ３８は第１の位置（即ち、後退位置）にあり、第２のクラッチ部材４６は、第１のクラッチ部材４４と係合されない（即ち、第２のクラッチ部材歯５６は、第１のクラッチ部材歯５０と噛合しない）。切離し位置において、シャフト／アクスル２０、２２は、有効に駆動されず、第２のクラッチ部材４６及び外側筐体１２に対して回転し得る。

クラッチ３０を解放位置から図２に示す係合位置に変更するため、コイル３６に電力を供給し、プランジャ３８を第２の位置（即ち、前進位置）で駆動する磁界を生成し、これにより、第２のクラッチ部材４６を駆動し、第１のクラッチ部材と係合させる（即ち、歯５８は、歯５０と係合、噛合する）。この位置において、内側筐体４８は、外側筐体１２に連結し、外側筐体１２と共に回転し、トルクはアクスル２０、２２に伝達される。

少なくともいくつかの実装形態では、コイル３６への電力を維持する必要なく、クラッチ３０の係合位置を維持したいという要望がある。少なくともいくつかの実装形態では、このことは、磁気に反応する停止部材１００と共に達成される。図１及び図２に示す例では、停止部材１００は、１つ又は複数の板（複数可）又はポスト（複数可）であり、ポストとして更に説明し、ポストは、ポストに連結される永久磁石１０２を有し、永久磁石１０２は、北極及び南極を有し、コイル３６によって生成される磁界内に組み付けられる。図１に示す後退位置では、停止部材１００は、プランジャ３８の移動を妨げない。図２に示す停止部材１００の前進位置において、停止部材１００の自由端部１０４又はもう一方の部分は、プランジャ３８と径方向に重ねられて、プランジャ３８の移動経路内に配置される。したがって、停止部材１００は、前進すると、プランジャ３８を係合し、プランジャ３８の後退位置に戻る移動を防止する。プランジャ３８は、このようにすると、前進位置で維持され、第２のクラッチ部材４６を前進させ、第１のクラッチ部材４４と係合させ、この位置は、コイルへの給電が終了した後に維持し得る。

第１の極の電流がコイル３６に供給される場合、プランジャ３８は、その前進位置に移動し、停止部材１００を前進させる。コイルにもはや通電されていない場合、停止部材１００は、その前進位置内に留まり、プランジャ３８を前進位置で保持し、クラッチ３０を係合状態で保持する。

プランジャ３８が後退位置に戻り、クラッチ３０が解放状態に戻るのを可能にするため、停止部材１００は、後退位置に移動する。このことを行うため、第２の、反対の極の電流がコイル３６に供給される。このことにより、反対の磁界が生成され、磁界は、第１の極の電流によって生成される磁界とは反対の方向で、停止部材１００の永久磁石１０２上に力をもたらす。この力により、停止部材１００を後退位置に移動させる。金属的／磁気的に反応するプランジャ３８に関し、第２の、反対の極及び関連する磁界は、プランジャを前進位置に移動させる性質ももつ。停止部材１００が後退すると、コイル３６への電流を終了でき、これにより、プランジャ３８に作用する磁界を終了させる。この終了が生じると、ばね４２は、プランジャ３８に作用し、プランジャ３８及び第２のクラッチ部材４６を後退位置に駆動し、これにより、クラッチ３０を解放する。

異なる極の電気をコイル３６に供給可能にするため、適切な回路１０６を電源１０８とコイル３６との間に設け得る。この回路１０６は、説明したようにコイル３６に電力を供給するのに適しているＨブリッジ１１０又は他のスイッチング構成又は他の回路構成を含み得る。

磁気的に反応し、電気的／磁気的に駆動される停止部材は、様々な様式で実装し得る。図１及び図２の例では、停止部材１００は、コイル３６の前側部１１２に、コイル３６と第２のクラッチ部材４６との間に軸方向に組み付けられる。停止部材１００は、この実装形態では、プランジャ３８に対して径方向に移動し、プランジャ３８の径方向延在停止面１１４を選択的に係合する。この停止面１１４は、プランジャ３８の径方向外面内に形成される溝内に、プランジャの前面１１６と後面９２との間に画定されるものとして示される。

図４及び図５に示す例では、図１及び図２の実施形態に対して使用したものと同じ参照番号を使用して同じ又は同様の構成要素を指定し、この更なる実施形態の説明は、図１及び図２の実施形態との差に焦点を当てる。この実装形態では、停止部材１２０は、コイル筐体９６の後側部１２２に組み付けられ、コイル３６は、停止部材１２０と第２のクラッチ部材４６との間にある。停止部材１２０は、この実装形態では、径方向内側に、プランジャ３８に対して移動し、プランジャ３８の径方向延在停止面を選択的に係合する。この停止面は、プランジャ３８の後面９２によって画定されるものとして示される。この実装形態では、停止部材１２０のシャフト１２４又はヘッド１２６上に磁石を設け得る。停止部材シャフト１２４は、必要に応じて、コイル筐体９６又は隣接構造体内のボア１２９又は通路内で摺動し、磁石１２８（例えば、北極及び南極を有する永久磁石）を含み得る。鉄プラグ１３１又は他の鉄構造体（例えば、磁気構成要素）は、停止部材１２０の移動経路の一端部において又はその近くに設けることができ、磁石１２８を鉄プラグ１３１に引き付け、電機子からの適切な磁界が停止部材１２０に作用するまで停止部材１２０を後退位置で保持し得る。プラグ１３１は、好都合に通し、回転させ、停止部材の後退位置のために望ましい停止部をもたらす位置に至らせることができる。少なくともいくつかの実装形態では、シャフト１２４は、ヘッド１２６を越えて延在でき（又は停止部材１２０はヘッドから延在する突起を含み得る）、後退位置から離れるプランジャ３８の移動を制限する係合面を提供し得る（即ち、シャフト１２４は、プランジャの後退位置を画定し得る）。このことは、図４に示され、プランジャは後退し、クラッチは解放状態にあり、プランジャ３８の後面９２はヘッド１２６の径方向内側の場所でシャフト１２４と接触する。

図５では、クラッチ３０は、係合状態で示され、プランジャ３８は、前進状態で示され、停止部材１２０は前進状態で示される。この位置において、ヘッド１２６は、プランジャ３８の後面９２に径方向に重なり、プランジャ３８の後面９２と接触し、プランジャを前進位置で維持する。プランジャ３８及び停止部材１２０は、停止部材１００を参照して説明したのと同様に、それぞれの後退位置と前進位置との間で駆動し得る。

図６に示す例では、停止部材１３０は、コイル筐体９６又は隣接構造体に接続されるピン１３２等の回りに枢動可能にコイル３６に組み付けられ、プランジャ３６に対して、前進位置と後退位置との間で停止部材１３０を回転又は枢動移動させる。回転又は枢動方向は、コイル３６に供給される電流の極に応じて制御でき、停止部材１３０の移動又は保持は、コイル筐体９６上の永久磁石１３４によって可能にでき、一方の極は、停止部材１３０の端部１３６の近くに配置され、端部１３６は、プランジャ３８を前進位置で係合する端部１３８としてのピン１３２の反対側にある。

少なくともいくつかの実装形態では、プランジャ３８に作用するばね４２の力は、プランジャ３８を停止部材１００、１２０に対して保持し、停止部材１００、１２０を前進位置で保持する、又は前進位置での保持を助けることができる。更に、少なくともいくつかの実装形態では、鉄材料又は磁石は、停止部材が前進位置にある際に停止部材１００、１２０上の磁石の近くに設け、前進位置での停止部材の保持を助け得る（即ち、停止部材に関連付けられた永久磁石は、停止部材の位置を保持する性質のある力をもたらし得る）。

必要な場合、図４及び図５に示される停止部材１２０及びプランジャ３８は、デテント又は他の構成を含み、前進位置での停止部材１２０を保持する又は停止部材１２０の保持を改善し得る。この実装形態では、このことは、停止部材１２０のヘッド１２６の丸みの付いた部分１４０（軸方向可変面）、及びプランジャ３８の後面９２からずれた軸方向突起１４２として示され、軸方向突起１４２は、図５に示されるように、停止部材１２０が前進する際に丸みの付いた部分１４０に載置される。このように構成された停止部材１２０の径方向移動は、プランジャがばね４２によって作用を受け、ばね力下で停止部材１２０に対して保持される状態で、停止部材１２０とプランジャ３８との係合を増大させる。

他の構成を使用し、停止部材の前進位置での保持を改善し得る。例えば、図１及び図２で示される（図２で標示される）実装形態では、ボール・デテント機構１４４は、コイル筐体９６上に設けられる。このボール・デテント機構１４４は、ボール１４６を含み、ボール１４６は、ばね１４８によって付勢され、図２に示すように停止部材１００が前進した際に停止部材１００の端部１５０（又は他の部分）に重なり、停止部材を後退させるために停止部材に作用するよりも強力な力がなければ、停止部材の径方向後退を遮断する。停止部材１００を後退させるために使用される磁界の力は、ボール１４６上のばね付勢力を乗り越え、停止部材１００の後退を可能にするのに十分なものである。

次に、図３に示すように、ボール・デテント又は他の保持機構を実装し、プランジャ３８及び第２のクラッチ部材４６の一方又は両方の位置を一時的に保持し得る。図３において、第１のデテント機構１５２は、ボール１５４を含み、ボール１５４は、ばね１５６によってプランジャ３８に向かって付勢され、所望の位置（例えば、少なくともいくつかの実装形態では、前進位置）でプランジャ３８を降伏可能に保持する。第２のデテント機構１５８は、ボール１６０を含み、ボール１６０は、ばね１６２によって第２のクラッチ部材４６に向かって付勢され、所望の位置（例えば、少なくともいくつかの実装形態では、前進位置）で第２のクラッチ部材４６を降伏可能に保持する。この背景において、降伏可能とは、デテント機構に対して構成要素を移動させるために構成要素に作用するデテント機構よりも強力な力がなければ、構成要素が１つの位置で保持されることを意味する。

電気駆動アクチュエータの場合、クラッチ３０は、所望のトルク伝達構成をもたらすように選択的に係合、解放し得る。電気駆動停止部材１００、１２０、１３０は、コイル３６への電流供給を維持する必要なく、クラッチ３０の係合状態を維持可能にする。このように、プランジャ３８は、コイル３６への電気を必要とせずに、後退状態及び前進状態の両方で維持でき、電気は、上記で示したようにクラッチ３０の状態を変更するためにコイル３６に供給し得る。代替的に、プランジャ３８が前進位置にばね付勢され、ソレノイド３４によって後退位置に移動する構成において、停止部材は、コイル３６に電流を供給しない状態で、プランジャ３８の後退位置及びクラッチ３０の解放状態を維持するように構成し得る。

本明細書で開示する本発明の形態は、本発明の好ましい実施形態を構成し、多数の他の形態及び実施形態が可能である。本明細書では、本発明に対する全ての可能な等価形態又は派生物を述べることを意図しない。本明細書で使用される用語は、制限ではなく、説明にすぎず、本発明の趣旨又は範囲から逸脱することなく様々な変更を行い得ることを理解されたい。例えば、ｅアクスルの用途等で使用し得るディファレンシャルの切離しを参照しながら説明するが、電気作動クラッチ及び電磁作動停止部材は、広範囲の用途で使用し得る。例えば、限定はしないが、クラッチ及び停止部材は、内燃機関ドライブトレイン、ハイブリッド電気ドライブトレイン等の２次的な駆動用途においてクラッチの所望の位置を維持するために使用し得る。このシステムは、１次ドライブ・アクスルを有する内燃機関又はハイブリッド電気車両上の前又は後アクスルと共に使用でき、この場合、２次ドライブ・アクスルは、常に必要ではなく、切り離し得る。この切離しシステムは、説明したディファレンシャル、又は当技術分野で公知の異なる切離し組立体の範囲内とし得る。この切離しシステムは、２ドライブ・アクスル及びオフロード用途のようなより大型の用途上にあっても、ロッキング・デファレンシャル内にあってもよい。また、このシステムは、トランスファ・ケース又は動力伝達ユニット及び伝達システムの場合のように、前方であれ、後方であれ、ハイポイド・ギヤを含むアクスル組立体等のあらゆる最終駆動ユニットのために使用し得る。

特許請求の範囲内で使用される全ての用語は、反対の明示的な指示が本明細書でなされない限り、用語の最も広範で妥当な構成及び当業者が理解する用語の通常の意味を与えられることを意図する。特に、「１つ（ａ、ｔｈｅ、ｓａｉｄ）」等の単数形冠詞の使用は、特許請求の範囲が反対の明示的な限定を列挙しない限り、示される要素の１つ又は複数を列挙するように読まれるべきである。

Claims (20)

1. 回転動力伝達デバイスであって、前記回転動力伝達デバイスは、
   複数のギヤが回転のために中に受け入れられる内部を有する第１の筐体と、
   前記第１の筐体によって支持される第２の筐体と、
   前記第１の筐体内に受け入れられ、前記第２の筐体に連結される第１のクラッチ部材及び前記第１の筐体に連結される第２のクラッチ部材を有するクラッチであって、前記第２のクラッチ部材は、移動可能であり、前記第１のクラッチ部材と選択的に係合可能である、クラッチと、
   コイル、及び前記コイルによって生成される磁界によって移動駆動されるプランジャを有するアクチュエータであって、前記プランジャは、軸に沿って移動し、前記第１のクラッチ部材に対して前記第２のクラッチ部材を移動させる、アクチュエータと、
   前記プランジャの移動経路内で、前記プランジャから離間する後退位置と前進位置との間で移動可能な停止部材であって、前記停止部材が前記前進位置にある際に前記プランジャの移動を制限する停止部材と
   を備える、回転動力伝達デバイス。
2. 前記停止部材は、前記コイルによって生成された磁界に反応して移動する、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記停止部材は、第１の極性の電流が前記コイルに供給される際に前記前進位置に向かって移動し、前記停止部材は、第２の極性の電流が前記コイルに供給される際に前記前進位置から離れて移動する、請求項２に記載のデバイス。
4. 前記プランジャは、前記プランジャが前記第２のクラッチ部材と前記第１のクラッチ部材とを係合させない第１の位置を有し、前記プランジャは、前記プランジャが前記第２のクラッチ部材と前記第１のクラッチ部材とを係合させる第２の位置を有し、前記停止部材が前記前進位置にある際、前記停止部材は、前記プランジャが前記第２の位置から離れて移動するのを防止する、請求項１に記載のデバイス。
5. 前記停止部材は、磁界が前記コイルによって生成されない状態で前記前進位置内で維持される、請求項４に記載のデバイス。
6. 保持機構を更に含み、前記保持機構は、前記保持機構が前記停止部材の移動を防止する第１の位置、及び前記停止部材の移動を可能にする第２の位置を有する、請求項５に記載のデバイス。
7. 前記保持機構は、ばねによって前記停止部材の前記移動経路に降伏可能に付勢されるボールを含む、請求項６に記載のデバイス。
8. 前記停止部材は、前記コイルによって生成される磁界の内側に永久磁石を含み、前記停止部材は、第１の極性の電流が前記コイルに供給される際に前記前進位置に移動し、前記停止部材は、第２の極性の電流が前記コイルに供給される際に前記後退位置に移動する、請求項３に記載のデバイス。
9. 磁気構成要素を更に含み、前記磁石は、前記磁気構成要素に引き付けられる又は前記磁気構成要素から反発され、磁界が前記コイルによって生成されない際に前記前進位置又は前記後退位置のいずれかに前記停止部材を配置させ、磁界が前記コイルによって生成される際、前記停止部材は、前記磁気構成要素と前記磁石との間の力に反して移動する、請求項８に記載のデバイス。
10. 前記停止部材は、前記軸に対して径方向に移動する、請求項１に記載のデバイス。
11. 前記停止部材は、枢動体に連結され、前記停止部材は、前記前進位置と前記後退位置との間で前記枢動体回りに回転する、請求項１に記載のデバイス。
12. 前記枢動体から離間し、第２の極よりも前記停止部材に近い第１の極を有する磁石を更に含み、前記停止部材は、前記コイルが磁界を生成する際に前記枢動体回りに回転する、請求項１１に記載のデバイス。
13. 前記停止部材は、前記プランジャの移動を降伏可能に抑制するため、ばねによって前記前進位置に降伏可能に付勢されるボールを含み、前記プランジャは、前記コイルが磁界を生成する際に前記停止部材に対して移動する、請求項１に記載のデバイス。
14. 前記第２のクラッチ部材の位置を降伏可能に保持するため、前記第２のクラッチ部材に関連付けられる保持機構を含む、請求項１３に記載のデバイス。
15. 前記プランジャは、径方向延在停止面を含み、前記径方向延在停止面は、前記停止部材と選択的に径方向に重ねられる、請求項１０に記載のデバイス。
16. 前記停止部材は、丸みの付いた部分を含み、前記プランジャは、突起を含み、前記突起は、前記停止部材を前記前進位置内に降伏可能に保持するため、前記停止部材が前記前進位置にある際に前記丸みの付いた部分に対して受け入れられる、請求項１５に記載のデバイス。
17. 回転動力伝達デバイスであって、前記回転動力伝達デバイスは、
    複数のギヤが回転のために中に受け入れられる内部を有する第１の筐体と、
    前記第１の筐体によって支持される第２の筐体と、
    前記第１の筐体内に受け入れられ、前記第２の筐体に連結される第１のクラッチ部材及び前記第１の筐体に連結される第２のクラッチ部材を有するクラッチであって、前記第２のクラッチ部材は、移動可能であり、前記第１のクラッチ部材と選択的に係合可能である、クラッチと、
    コイル、及び前記コイルによって生成される磁界によって移動駆動されるプランジャを有するアクチュエータであって、前記プランジャは、軸に沿って移動し、前記第１のクラッチ部材に対して前記第２のクラッチ部材を移動させる、アクチュエータと、
    前記プランジャの移動経路内で、前記プランジャから離間する後退位置と前進位置との間で移動可能な停止部材であって、前記停止部材が前記前進位置にある際に前記プランジャの移動を制限する停止部材と
    を備え、前記停止部材は、前記コイルによって生成された磁界に反応して移動する、回転動力伝達デバイス。
18. 前記停止部材は、前記コイルによって生成される磁界の内側に永久磁石を含み、前記停止部材は、第１の極性の電流が前記コイルに供給される際に前記前進位置に移動し、前記停止部材は、第２の極性の電流が前記コイルに供給される際に前記後退位置に移動する、請求項１７に記載のデバイス。
19. 磁気構成要素を更に含み、前記磁石は、前記磁気構成要素に引き付けられる又は前記磁気構成要素から反発され、磁界が前記コイルによって生成されない際に前記前進位置又は前記後退位置のいずれかに前記停止部材を配置させ、磁界が前記コイルによって生成される際、前記停止部材は、前記磁気構成要素と前記磁石との間の力に反して移動する、請求項１８に記載のデバイス。
20. 前記停止部材は、前記軸に対して径方向に移動する、請求項１に記載のデバイス。

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