電気機械式ギアセレクタ
電磁ギアクラッチアセンブリ(1)が開示される。装置は、軸に向って内向きに開放され、軸方向に延びる複数の溝(10c)を有するギア(10)を含む。ハブ(12)はギア(10)内部に配置され、それはギア(10)内部で回転可能である。ハブ(12)は、軸から離れるように外向きに開放され、軸方向に延びる複数の溝(12k)を有する。複数のキー(17)は、ハブ(12)の複数の溝(12k)内部に配置され、軸に向って、またそれから離れる方向に径方向に移動することができ、複数のキー(17)が軸から離れる方向に移動することが可能なとき、少なくとも1つがギア(10)とハブ(12)とを結合するようにギア(10)の複数の溝(10c)の1つに入り、したがってそれらが同時に回転するような構成である。装置は、複数のキー(17)の径方向の変位をもたらすためのアクチュエータアセンブリ(3)をも含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、参照により本明細書に組み込まれ、優先権が請求される2004年1月14日出願の米国特許仮出願60/537、243に関する。
【0002】
本発明は、一般にポジティブエンゲージメントクラッチに関し、詳細には、自動化されたマニュアルトランスミッション用の電磁作動式ギアセレクタに関する。
【背景技術】
【0003】
同期噛合式装置は、車のギアボックスに一般に使用され、ギアチェンジの動作を簡単にし、それにより、これを未熟な運転者が、衝突とその結果の損傷を起こさずに実行できるようにする。これらの装置は通常、噛合クラッチなどのポジティブエンゲージメントクラッチおよび円錐クラッチなどの摩擦クラッチを組み込む。これらのクラッチは、主に、ギアチェンジの間、動力が一瞬遮断されるトルク中断シフトティング用に設計された。ギアおよびシャフトが最初に摩擦クラッチによって、同じ速度にされ、それからポジティブエンゲージメントクラッチを作動させることによって確実な係合が行われる。同期噛合式装置を、滑り噛合式ギアボックスに適用することができるが、ほとんど常に常時噛合式ボックスと共に使用することができる。その人気にもかかわらず、同期噛合式装置は常に難点がないわけではない。ポジティブエンゲージメントクラッチの1つの部材の顎、または歯が噛合部材の上の溝とうまく整列しない場合があり、クラッチが係合しない。さらに、同期噛合式装置は摩耗する傾向がありパワーシフティング用には適していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
自動化されたマニュアルトランスミッション(AMT)の導入と共に、故障のないエンゲージメントおよびパワーシフティングの要求がますます強くなってきた。それは、ぜいたく品ではなくほとんど必需品となっている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、確実で故障のないエンゲージメントおよびパワーシフティング動作を与えることができる小型のギアセレクタを提供する。
【0006】
明細書の一部を形成する添付の複数の図面である。
【0007】
対応する複数の参照記号は複数の図面のいくつかの図にわたって対応する複数の部品を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
図1および2に示されるように、ギアクラッチアセンブリ1と一般に言われる本発明の好ましい実施形態は、ギアアセンブリ2と電磁アクチュエータアセンブリ3とを含む。
【0009】
ギアアセンブリ2は、ギア10と、ニードルベアリング11と、ハブ12と、ハブカバー13と、ばね14と、内面スプライン付き傾斜リング15と、外面スプライン付き傾斜リング16と、一組の複数のキー17と、一組の複数のコイルばね18とをさらに含む。
【0010】
電磁アクチュエータアセンブリ3は、ベースリング20と、電気コイル21と、ケース22と、プランジリング23と、スリーブ24と、ケースホルダ25と、ベアリングホルダ26と、ボールベアリング27とを含む。
【0011】
図3に示されるように、ギア10は、2つの内円筒面、第1内円筒面10aと、第2内円筒面10bとを有する。第1内円筒面10aは、複数のキー17の組と係合する複数の軸方向溝10cを形成する。第2内円筒面10bは、ギア10用に支持を与えるニードルベアリング11の外面11aに接する。
【0012】
図4に示されるように、ハブ12は、第1外円筒面12cと第2外円筒面12dと第3外円筒面12eとを含む段付外面を有する。第2および第3外面12dおよび12eは、1つの端面12jで開放されており複数のキーの組17を受ける複数の軸方向溝12kを形成する。第1外面12cは、ベアリング11およびギア10を支持するためにニードルベアリング11の内面11bに接する。ハブ12も、第1内円筒面12aと第2内円筒面12bと第3内円筒面12gとを含む段付内面を有する。第2内面12bは、外面スプライン付き傾斜リング16と係合するために、内面12bの長さの半分位まで軸方向に延びる複数のスプライン溝12hを形成する。図11および12に示されるように、ハブ12の内面12aが支持シャフト30の噛み合い面31と、好ましくは滑り嵌めで係合する。
【0013】
図5に示されるように、ハブカバー13はカバープレート13aとプレート13aの中心から軸方向に延びるスピンドル13bとを有する。組み立てられたとき、プレート13aは、ばね14、内面スプライン付き傾斜リング15、外面スプライン付き傾斜リング16および複数のキー17の組をハブ12の内部に固定するために、ハブ12の端面12jにファスナ、または溶接などの適切な手段で取り付けられる。カバープレート13aの面13fから延びる環状突起13eは、組み立ての間、ハブカバー13を適切に配置するために、ハブ12と噛み合う。ハブカバー13も、支持シャフト30の噛み合い面31と好ましくは滑り嵌めで係合する内円筒面13cを有する。スナップリング溝13gは、図1に示されるように、電磁アセンブリ3をギアクラッチアセンブリ2に固定するために、スナップリング28を受ける。
【0014】
図6に示されるように、各キー17は傾斜面17cで連結された上面17aと17bとを有する。キー17の底面17fは、複数のコイルばね18を受けるためのリセス17dと17eとを形成する。
【0015】
図9Aおよび9Bに示されるように、内面スプライン付き傾斜リング15は、内部スプライン15cを有する円筒リングである。内面スプライン付き傾斜リング15は、平らな端面15aと、外面スプライン付き傾斜リング16と噛み合う3組の2方向のらせん形の傾斜面を形成する弓形の形状の端面15bとを有する。
【0016】
外面スプライン付き傾斜リング16は、外部スプライン16cを有する円筒リングである。外面スプライン付き傾斜リング16も、平らな端面16aと、ランプリング15の端面15bの対応する傾斜面と噛み合う3組の2方向のらせん形の傾斜面を形成する弓形の形状の端部16bとを有する。
【0017】
図7〜8に示されるように、ギアアセンブリ2を組み立てるために、内面スプライン付き傾斜リング15、外面スプライン付き傾斜リング16、ばね14、複数のキー17の組および複数のコイルばね18が、ハブ12の内部に組み立てられ、ハブカバー13で固定される。内面スプライン付き傾斜リング15は、平らな端面15aがハブ12の環状面12i(図4)に接するまでハブ12の内部に挿入される。リング15の外径は、ハブ12に滑り嵌めするように寸法決めされ、したがって、リング15がハブ12の内部で回転可能である。完全に組み立てられたとき、内部スプライン15cは、支持シャフト30上の対応する外部スプライン32に係合して、内面スプライン付き傾斜リング15を支持シャフト30で回転可能に固定する。外面スプライン付き傾斜リング16は、ハブ12の中に挿入され、したがって端面16bの傾斜面が内面スプライン付き傾斜リング15の端面15bの傾斜面と噛み合う。外面スプライン付き傾斜リング16の外部スプライン16cは、ハブ12の内部スプライン12h内に嵌合され、ハブ12で外面スプライン付き傾斜リング16を回転可能に固定する。しかし、外面スプライン付き傾斜リング16は、ハブ12の内部で軸方向に移動可能である。ランプリング16の内径は支持シャフト30と滑り嵌めするように寸法決めされ、ランプリング16はシャフト30の周りを回転できる。
【0018】
ばね14がハブ12の中に挿入され、したがって完全に組み立てられたとき、ばね14は、ハブカバー13のカバープレート13aと外面スプライン付き傾斜リング16との間に配置される。ばね14は、外面スプライン付き傾斜リング16を軸方向に偏倚させ、それによってランプリング16を確実に内面スプライン付き傾斜リング15に押し付ける。組み立てられたとき、ばね14ならびにランプリング15および16は、捩り衝撃荷重減衰装置として機能する。動作の間、捩り衝撃荷重は、以下でさらに説明されるが、係合の間、ハブ12を通して支持シャフト30に、またはその反対に伝達される。この捩り衝撃荷重は、2つのランプリング15および16に互い同士に対して回転を生じさせる。ランプリング15および16が回転するにつれて、端面15bおよび16bの傾斜面がランプリング15および16を軸方向に互いに離れる方向に移動させ、それによってばね14を圧縮する。ランプリング15および16は、ばね14が完全に圧縮されるまで継続して回転する。これが、ランプリング15および対応する支持シャフト30、複数のキー17および対応するハブ12の複数の溝12k、ならびにギア10および対応する噛み合いギア(図示せず)を含めて、様々な結合された要素への衝撃荷重を効果的に低減させる、捩り衝撃荷重に対する減衰効果をもたらす。
【0019】
図7および8に示されるように、各キー17は、ハブ12の対応する溝12kに挿入され、したがって、キー17は、円周および軸の両方向で、溝12kおよびハブカバー13のハブプレート13aによって閉じこめられる。各開口端の溝12kに対して1つのキー17がある。複数のコイルばね18が各キー17の各リセス17dおよび17eに挿入される。複数のコイルばね18がキー17を偏倚させて、複数の溝12kの底の引っ込んだ位置から、ギア10の対応する複数の溝10cとの係合位置に外側に移動させる。最後に、プレート13aがハブ12の端面12jに取り付けられ、ばね14、内面スプライン付き傾斜リング15、外面スプライン付き傾斜リング16、複数のキー17の組をハブ12の内部に固定する。
【0020】
ギア10の内面10a上の複数の溝10cの数が、ハブ12の複数の溝12k内の複数のキー17の数と異なることに留意することが重要である。複数のキー17の数は、複数のキー17の数とギア10の内面10a上の複数の溝10cの数との間の差によって均等に分けられる。例えば、図1に示された実施形態では、ハブ内の複数のキー17の数は15で、ギアの内面上の複数の溝の数は12である。したがって、ハブとギアとの間の任意の与えられた角度調整に対して、3つの溝10cとそれぞれ1列に並び、これらの溝によって受けることができる(15−12=3)3つのキー17が常に存在する。
【0021】
また、複数の溝10cの幅はキー17の幅より広く、したがってギア10とハブ12との間の任意の角度調整において、1列に並びギア10の内面の少なくとも1つの溝10cによって受けられる少なくとも1つのキー17が常にある。
【0022】
ハブ12とギア10との間の係合は、図10に示されるように電磁アクチュエータアセンブリ3によって制御され作動される。電磁アクチュエータアセンブリ3は、ベースリング20と、電気コイル21と、ケース22と、プランジリング23と、スリーブ24と、ケースホルダ25と、ベアリングホルダ26と、ボールベアリング27とを含む。
【0023】
ベースリング20は、内周から延び角度のある面20bで終わる内部リム20aを有する環状リングである。ベースリング20は、電気コイル21の正面21aおよび内面21bに接する。スリーブ24の外面24aは、ベースリング20の内面20cに接して、プランジリング23との係合用のベアリング面24bを提供する。
【0024】
ケース22は、電気コイル21の背面21cおよび外面21dに接し、溶接または締り嵌めなどの適当な手段によってベースリング20に付着するL字形状の断面を有する環状リングである。このようにして、ベースリング20、ケース22およびスリーブ24は、プランジリング23と噛み合う電気コイル21の周りにハウジングを作り出す。
【0025】
プランジリング23は、ベースリング20、ケース22およびスリーブ24と噛み合うために内周から突き出した段付リムを有する環状リングである。段付リムは、ランプ23cで連結された第1外面23aと第2外面23bとを有する。第2面23bの外径は、スリーブ24のベアリング面24bと滑り嵌めするように適切に寸法決めされる。完全に組み立てられたとき、プランジリング23は、電気コイル21が付勢され、また消勢されるとき、軸方向に沿ってハブ12に対して自由に移動可能である。
【0026】
ケースホルダ25は、プレート25aの外周から延びボア25cを形成するリム25bを有するプレート25aである。リム25bは、締り嵌め、または溶接などの適切な手段によってケース22の外面22bと係合する。ベアリングホルダ26は、ギアクラッチアセンブリ1のハブカバー13上のアクチュエータアセンブリ3の支持用のボールベアリング27を固定するためにボア25cの周りでプレート25aに取り付けられる。ボールベアリング27の内面27aは、ハブカバー13のスピンドル13bによって軸方向に固定され、またそれによって支持される。アクチュエータアセンブリ3をさらに固定するために、スナップリング28がスピンドル13bのスナップリング溝13gに挿入される。
【0027】
ギアアセンブリ2およびアクチュエータアセンブリ3がギアクラッチアセンブリ1を形成するために組み立てられると、ギアクラッチアセンブリ1が、図11および12に示されるように支持シャフト30に取り付けられる。ギアセレクタ1は、内面スプライン付きリング15が支持シャフト30の対応するスプライン32と係合しシャフト30で回転可能にリング15を固定するまで、支持シャフト30の上を滑動する。したがって、図示された実施形態では、リング15が、ギアアセンブリ2とシャフト30との間の唯一の機械連結としての働きをする。アクチュエータアセンブリ3は、適切な手段で回転可能に固定される。
【0028】
動作では、電気コイル21が付勢され、また消勢され、したがってギア10を支持シャフト30とそれぞれ係合解除し、また係合する。図11に示されるように、電気コイル21が付勢されたとき、ケース22とプランジリング23との間ならびにベースリング20とプランジリング23との間の複数の空気ギャップ中に、電磁場が形成される。電磁場がプランジリング23を電気コイル21の方向に移動させて、ベースリング20とケースとプランジリング23との間の複数の空気ギャップを閉じる。プランジリング23が電気コイル21の方向に移動するにつれて、それが複数のキー17を複数の傾斜面17cに沿って押し、複数のキー17をハブ12内の複数の溝12kに押し込み、それによって、シャフト30からギア10を係合解除する。
【0029】
図12に示されるように、電気コイル21が消勢されたとき、プランジリング23が引っ込んで、複数の引っ込んだ位置から係合位置にばね18によって外側に押し付けられる少なくとも1つのキー17によって、電気コイル21から離れるように移動する。上述のように、係合位置では、複数のキー17は、ギア10の対応する複数の溝10c内に挿入され、それによってギア10をシャフト30に係合させる。この位置では、回転力が支持シャフト30からギア10に、またはその反対に伝達される。この実施形態では、消勢されたとき、引っ込められた位置から外側に押し付けられ、プランジリング23を電気コイル21から離れるように軸方向に押し出す少なくとも3つのキー17が常に存在する。
【0030】
係合の間、ハブ12およびギア10の速度が同期しない場合、シャフト30に及ぼされる衝撃荷重があるであろう。上述のように、ばね14ならびにランプリング15および16は、捩り衝撃荷重を大幅に低減させる。
【0031】
本明細書に示された実施形態は本発明を開示する。それは本発明の範囲を決して限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】ギアクラッチアセンブリの好ましい実施形態を示す透視断面図である。
【図2】ギアアセンブリと電磁アクチュエータアセンブリとを示す部分分解透視断面図である。
【図3】ギアの部分斜視図である。
【図4】ハブの部分斜視図である。
【図5】ハブカバーの部分斜視図である。
【図6】キーの斜視図である。
【図7】ギアアセンブリの分解部分斜視図である。
【図8】ギアアセンブリの部分斜視図である。
【図9A】内部ランプリング、外部ランプリングおよびばねの正面側分解斜視図である。
【図9B】内部ランプリング、外部ランプリングおよびばねの背面側分解斜視図である。
【図10】電磁アクチュエータアセンブリの分解部分斜視図である。
【図11】複数のキーがギアから係合解除されたギアクラッチアセンブリの断面図である。
【図12】複数のキーがギアと係合されたギアクラッチアセンブリの断面図である。
【技術分野】
【0001】
本出願は、参照により本明細書に組み込まれ、優先権が請求される2004年1月14日出願の米国特許仮出願60/537、243に関する。
【0002】
本発明は、一般にポジティブエンゲージメントクラッチに関し、詳細には、自動化されたマニュアルトランスミッション用の電磁作動式ギアセレクタに関する。
【背景技術】
【0003】
同期噛合式装置は、車のギアボックスに一般に使用され、ギアチェンジの動作を簡単にし、それにより、これを未熟な運転者が、衝突とその結果の損傷を起こさずに実行できるようにする。これらの装置は通常、噛合クラッチなどのポジティブエンゲージメントクラッチおよび円錐クラッチなどの摩擦クラッチを組み込む。これらのクラッチは、主に、ギアチェンジの間、動力が一瞬遮断されるトルク中断シフトティング用に設計された。ギアおよびシャフトが最初に摩擦クラッチによって、同じ速度にされ、それからポジティブエンゲージメントクラッチを作動させることによって確実な係合が行われる。同期噛合式装置を、滑り噛合式ギアボックスに適用することができるが、ほとんど常に常時噛合式ボックスと共に使用することができる。その人気にもかかわらず、同期噛合式装置は常に難点がないわけではない。ポジティブエンゲージメントクラッチの1つの部材の顎、または歯が噛合部材の上の溝とうまく整列しない場合があり、クラッチが係合しない。さらに、同期噛合式装置は摩耗する傾向がありパワーシフティング用には適していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
自動化されたマニュアルトランスミッション(AMT)の導入と共に、故障のないエンゲージメントおよびパワーシフティングの要求がますます強くなってきた。それは、ぜいたく品ではなくほとんど必需品となっている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、確実で故障のないエンゲージメントおよびパワーシフティング動作を与えることができる小型のギアセレクタを提供する。
【0006】
明細書の一部を形成する添付の複数の図面である。
【0007】
対応する複数の参照記号は複数の図面のいくつかの図にわたって対応する複数の部品を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
図1および2に示されるように、ギアクラッチアセンブリ1と一般に言われる本発明の好ましい実施形態は、ギアアセンブリ2と電磁アクチュエータアセンブリ3とを含む。
【0009】
ギアアセンブリ2は、ギア10と、ニードルベアリング11と、ハブ12と、ハブカバー13と、ばね14と、内面スプライン付き傾斜リング15と、外面スプライン付き傾斜リング16と、一組の複数のキー17と、一組の複数のコイルばね18とをさらに含む。
【0010】
電磁アクチュエータアセンブリ3は、ベースリング20と、電気コイル21と、ケース22と、プランジリング23と、スリーブ24と、ケースホルダ25と、ベアリングホルダ26と、ボールベアリング27とを含む。
【0011】
図3に示されるように、ギア10は、2つの内円筒面、第1内円筒面10aと、第2内円筒面10bとを有する。第1内円筒面10aは、複数のキー17の組と係合する複数の軸方向溝10cを形成する。第2内円筒面10bは、ギア10用に支持を与えるニードルベアリング11の外面11aに接する。
【0012】
図4に示されるように、ハブ12は、第1外円筒面12cと第2外円筒面12dと第3外円筒面12eとを含む段付外面を有する。第2および第3外面12dおよび12eは、1つの端面12jで開放されており複数のキーの組17を受ける複数の軸方向溝12kを形成する。第1外面12cは、ベアリング11およびギア10を支持するためにニードルベアリング11の内面11bに接する。ハブ12も、第1内円筒面12aと第2内円筒面12bと第3内円筒面12gとを含む段付内面を有する。第2内面12bは、外面スプライン付き傾斜リング16と係合するために、内面12bの長さの半分位まで軸方向に延びる複数のスプライン溝12hを形成する。図11および12に示されるように、ハブ12の内面12aが支持シャフト30の噛み合い面31と、好ましくは滑り嵌めで係合する。
【0013】
図5に示されるように、ハブカバー13はカバープレート13aとプレート13aの中心から軸方向に延びるスピンドル13bとを有する。組み立てられたとき、プレート13aは、ばね14、内面スプライン付き傾斜リング15、外面スプライン付き傾斜リング16および複数のキー17の組をハブ12の内部に固定するために、ハブ12の端面12jにファスナ、または溶接などの適切な手段で取り付けられる。カバープレート13aの面13fから延びる環状突起13eは、組み立ての間、ハブカバー13を適切に配置するために、ハブ12と噛み合う。ハブカバー13も、支持シャフト30の噛み合い面31と好ましくは滑り嵌めで係合する内円筒面13cを有する。スナップリング溝13gは、図1に示されるように、電磁アセンブリ3をギアクラッチアセンブリ2に固定するために、スナップリング28を受ける。
【0014】
図6に示されるように、各キー17は傾斜面17cで連結された上面17aと17bとを有する。キー17の底面17fは、複数のコイルばね18を受けるためのリセス17dと17eとを形成する。
【0015】
図9Aおよび9Bに示されるように、内面スプライン付き傾斜リング15は、内部スプライン15cを有する円筒リングである。内面スプライン付き傾斜リング15は、平らな端面15aと、外面スプライン付き傾斜リング16と噛み合う3組の2方向のらせん形の傾斜面を形成する弓形の形状の端面15bとを有する。
【0016】
外面スプライン付き傾斜リング16は、外部スプライン16cを有する円筒リングである。外面スプライン付き傾斜リング16も、平らな端面16aと、ランプリング15の端面15bの対応する傾斜面と噛み合う3組の2方向のらせん形の傾斜面を形成する弓形の形状の端部16bとを有する。
【0017】
図7〜8に示されるように、ギアアセンブリ2を組み立てるために、内面スプライン付き傾斜リング15、外面スプライン付き傾斜リング16、ばね14、複数のキー17の組および複数のコイルばね18が、ハブ12の内部に組み立てられ、ハブカバー13で固定される。内面スプライン付き傾斜リング15は、平らな端面15aがハブ12の環状面12i(図4)に接するまでハブ12の内部に挿入される。リング15の外径は、ハブ12に滑り嵌めするように寸法決めされ、したがって、リング15がハブ12の内部で回転可能である。完全に組み立てられたとき、内部スプライン15cは、支持シャフト30上の対応する外部スプライン32に係合して、内面スプライン付き傾斜リング15を支持シャフト30で回転可能に固定する。外面スプライン付き傾斜リング16は、ハブ12の中に挿入され、したがって端面16bの傾斜面が内面スプライン付き傾斜リング15の端面15bの傾斜面と噛み合う。外面スプライン付き傾斜リング16の外部スプライン16cは、ハブ12の内部スプライン12h内に嵌合され、ハブ12で外面スプライン付き傾斜リング16を回転可能に固定する。しかし、外面スプライン付き傾斜リング16は、ハブ12の内部で軸方向に移動可能である。ランプリング16の内径は支持シャフト30と滑り嵌めするように寸法決めされ、ランプリング16はシャフト30の周りを回転できる。
【0018】
ばね14がハブ12の中に挿入され、したがって完全に組み立てられたとき、ばね14は、ハブカバー13のカバープレート13aと外面スプライン付き傾斜リング16との間に配置される。ばね14は、外面スプライン付き傾斜リング16を軸方向に偏倚させ、それによってランプリング16を確実に内面スプライン付き傾斜リング15に押し付ける。組み立てられたとき、ばね14ならびにランプリング15および16は、捩り衝撃荷重減衰装置として機能する。動作の間、捩り衝撃荷重は、以下でさらに説明されるが、係合の間、ハブ12を通して支持シャフト30に、またはその反対に伝達される。この捩り衝撃荷重は、2つのランプリング15および16に互い同士に対して回転を生じさせる。ランプリング15および16が回転するにつれて、端面15bおよび16bの傾斜面がランプリング15および16を軸方向に互いに離れる方向に移動させ、それによってばね14を圧縮する。ランプリング15および16は、ばね14が完全に圧縮されるまで継続して回転する。これが、ランプリング15および対応する支持シャフト30、複数のキー17および対応するハブ12の複数の溝12k、ならびにギア10および対応する噛み合いギア(図示せず)を含めて、様々な結合された要素への衝撃荷重を効果的に低減させる、捩り衝撃荷重に対する減衰効果をもたらす。
【0019】
図7および8に示されるように、各キー17は、ハブ12の対応する溝12kに挿入され、したがって、キー17は、円周および軸の両方向で、溝12kおよびハブカバー13のハブプレート13aによって閉じこめられる。各開口端の溝12kに対して1つのキー17がある。複数のコイルばね18が各キー17の各リセス17dおよび17eに挿入される。複数のコイルばね18がキー17を偏倚させて、複数の溝12kの底の引っ込んだ位置から、ギア10の対応する複数の溝10cとの係合位置に外側に移動させる。最後に、プレート13aがハブ12の端面12jに取り付けられ、ばね14、内面スプライン付き傾斜リング15、外面スプライン付き傾斜リング16、複数のキー17の組をハブ12の内部に固定する。
【0020】
ギア10の内面10a上の複数の溝10cの数が、ハブ12の複数の溝12k内の複数のキー17の数と異なることに留意することが重要である。複数のキー17の数は、複数のキー17の数とギア10の内面10a上の複数の溝10cの数との間の差によって均等に分けられる。例えば、図1に示された実施形態では、ハブ内の複数のキー17の数は15で、ギアの内面上の複数の溝の数は12である。したがって、ハブとギアとの間の任意の与えられた角度調整に対して、3つの溝10cとそれぞれ1列に並び、これらの溝によって受けることができる(15−12=3)3つのキー17が常に存在する。
【0021】
また、複数の溝10cの幅はキー17の幅より広く、したがってギア10とハブ12との間の任意の角度調整において、1列に並びギア10の内面の少なくとも1つの溝10cによって受けられる少なくとも1つのキー17が常にある。
【0022】
ハブ12とギア10との間の係合は、図10に示されるように電磁アクチュエータアセンブリ3によって制御され作動される。電磁アクチュエータアセンブリ3は、ベースリング20と、電気コイル21と、ケース22と、プランジリング23と、スリーブ24と、ケースホルダ25と、ベアリングホルダ26と、ボールベアリング27とを含む。
【0023】
ベースリング20は、内周から延び角度のある面20bで終わる内部リム20aを有する環状リングである。ベースリング20は、電気コイル21の正面21aおよび内面21bに接する。スリーブ24の外面24aは、ベースリング20の内面20cに接して、プランジリング23との係合用のベアリング面24bを提供する。
【0024】
ケース22は、電気コイル21の背面21cおよび外面21dに接し、溶接または締り嵌めなどの適当な手段によってベースリング20に付着するL字形状の断面を有する環状リングである。このようにして、ベースリング20、ケース22およびスリーブ24は、プランジリング23と噛み合う電気コイル21の周りにハウジングを作り出す。
【0025】
プランジリング23は、ベースリング20、ケース22およびスリーブ24と噛み合うために内周から突き出した段付リムを有する環状リングである。段付リムは、ランプ23cで連結された第1外面23aと第2外面23bとを有する。第2面23bの外径は、スリーブ24のベアリング面24bと滑り嵌めするように適切に寸法決めされる。完全に組み立てられたとき、プランジリング23は、電気コイル21が付勢され、また消勢されるとき、軸方向に沿ってハブ12に対して自由に移動可能である。
【0026】
ケースホルダ25は、プレート25aの外周から延びボア25cを形成するリム25bを有するプレート25aである。リム25bは、締り嵌め、または溶接などの適切な手段によってケース22の外面22bと係合する。ベアリングホルダ26は、ギアクラッチアセンブリ1のハブカバー13上のアクチュエータアセンブリ3の支持用のボールベアリング27を固定するためにボア25cの周りでプレート25aに取り付けられる。ボールベアリング27の内面27aは、ハブカバー13のスピンドル13bによって軸方向に固定され、またそれによって支持される。アクチュエータアセンブリ3をさらに固定するために、スナップリング28がスピンドル13bのスナップリング溝13gに挿入される。
【0027】
ギアアセンブリ2およびアクチュエータアセンブリ3がギアクラッチアセンブリ1を形成するために組み立てられると、ギアクラッチアセンブリ1が、図11および12に示されるように支持シャフト30に取り付けられる。ギアセレクタ1は、内面スプライン付きリング15が支持シャフト30の対応するスプライン32と係合しシャフト30で回転可能にリング15を固定するまで、支持シャフト30の上を滑動する。したがって、図示された実施形態では、リング15が、ギアアセンブリ2とシャフト30との間の唯一の機械連結としての働きをする。アクチュエータアセンブリ3は、適切な手段で回転可能に固定される。
【0028】
動作では、電気コイル21が付勢され、また消勢され、したがってギア10を支持シャフト30とそれぞれ係合解除し、また係合する。図11に示されるように、電気コイル21が付勢されたとき、ケース22とプランジリング23との間ならびにベースリング20とプランジリング23との間の複数の空気ギャップ中に、電磁場が形成される。電磁場がプランジリング23を電気コイル21の方向に移動させて、ベースリング20とケースとプランジリング23との間の複数の空気ギャップを閉じる。プランジリング23が電気コイル21の方向に移動するにつれて、それが複数のキー17を複数の傾斜面17cに沿って押し、複数のキー17をハブ12内の複数の溝12kに押し込み、それによって、シャフト30からギア10を係合解除する。
【0029】
図12に示されるように、電気コイル21が消勢されたとき、プランジリング23が引っ込んで、複数の引っ込んだ位置から係合位置にばね18によって外側に押し付けられる少なくとも1つのキー17によって、電気コイル21から離れるように移動する。上述のように、係合位置では、複数のキー17は、ギア10の対応する複数の溝10c内に挿入され、それによってギア10をシャフト30に係合させる。この位置では、回転力が支持シャフト30からギア10に、またはその反対に伝達される。この実施形態では、消勢されたとき、引っ込められた位置から外側に押し付けられ、プランジリング23を電気コイル21から離れるように軸方向に押し出す少なくとも3つのキー17が常に存在する。
【0030】
係合の間、ハブ12およびギア10の速度が同期しない場合、シャフト30に及ぼされる衝撃荷重があるであろう。上述のように、ばね14ならびにランプリング15および16は、捩り衝撃荷重を大幅に低減させる。
【0031】
本明細書に示された実施形態は本発明を開示する。それは本発明の範囲を決して限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】ギアクラッチアセンブリの好ましい実施形態を示す透視断面図である。
【図2】ギアアセンブリと電磁アクチュエータアセンブリとを示す部分分解透視断面図である。
【図3】ギアの部分斜視図である。
【図4】ハブの部分斜視図である。
【図5】ハブカバーの部分斜視図である。
【図6】キーの斜視図である。
【図7】ギアアセンブリの分解部分斜視図である。
【図8】ギアアセンブリの部分斜視図である。
【図9A】内部ランプリング、外部ランプリングおよびばねの正面側分解斜視図である。
【図9B】内部ランプリング、外部ランプリングおよびばねの背面側分解斜視図である。
【図10】電磁アクチュエータアセンブリの分解部分斜視図である。
【図11】複数のキーがギアから係合解除されたギアクラッチアセンブリの断面図である。
【図12】複数のキーがギアと係合されたギアクラッチアセンブリの断面図である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
軸の周りに構成されたギアクラッチアセンブリであって、
前記軸に向って内向きに開放され、軸方向に延びる複数の溝を有するギアと、
前記ギアの内部に配置され、前記ギア内部で回転可能なハブであって、前記軸から離れる方向に外向きに開放され、軸方向に延びる複数の溝を有するハブと、
前記ハブの前記複数の溝の内部に配置され、前記軸に向って、そして、前記軸から離れる方向に径方向に移動可能な複数のキーであって、前記複数のキーが、前記軸から離れる方向に移動することが許容されたとき、少なくとも1つが、前記ギアの前記複数の溝のうちの1つに入って、前記ギアとハブとを、これらが同時に回転するように結合するように構成された複数のキーと、
前記複数のキーの径方向の変位をもたらすためのアクチュエータと
を含むギアクラッチアセンブリ。
【請求項2】
前記複数のキーの数が、前記ハブと前記ギアとの間の溝の数の差によって均等に分けることができる、請求項1に記載のアセンブリ。
【請求項3】
前記複数のキーを前記軸から離れる方向に外側に押し付けるための複数のばねをさらに含み、前記アクチュエータが、付勢時に、前記複数のキーを前記軸に向って内側に移動させる、請求項1に記載のアセンブリ。
【請求項4】
前記アクチュエータが、
前記複数のキーの周りに軸方向に固定された電気コイルと、
前記複数のキーの周りに軸方向に移動可能なプランジリングと
を含み、
前記電気コイルが、付勢時に、前記プランジリングを軸方向に前記電気コイルに向って移動させて、前記プランジリングが前記複数のキーの傾斜面を押し付け、それによって前記複数のキーを軸に向って内側に移動させ、
前記電気コイルの消勢時に、前記複数のばねが、前記複数のキーを前記軸から外側に押し付けて、前記複数のキーの前記複数の傾斜面が前記プランジリングに対して押し付けられて、前記プランジリングを前記電気コイルから軸方向に離れる方向に移動させる、請求項3に記載のアセンブリ。
【請求項5】
捩り衝撃荷重を吸収するための手段をさらに含む、請求項2に記載のアセンブリ。
【請求項6】
捩り衝撃荷重を吸収するための前記手段が、
前記ハブの内部に配置された内面スプライン付きリングであって、傾斜面を有し、前記内面スプライン付きリングが支持シャフトと共に回転するように、前記支持シャフトに係合される複数のスプラインを有する内面スプライン付きリングと、
前記ハブの内部に配置された外面スプライン付きリングであって、前記内面スプライン付きリングの前記傾斜面に係合される傾斜面を有し、前記外面スプライン付きリングが前記ハブと共に回転し、そして、前記ハブ内で軸方向に移動するように、前記ハブと係合する複数のスプラインを有する外面スプライン付きリングと、
前記ハブの内部に配置され、前記外面スプライン付きリングを前記内面スプライン付きリングに対して軸方向に偏倚させるばね、
とを含み、前記外面スプライン付きリングに対する前記内面スプライン付きリングの回転によって、ばねが圧縮される、請求項5に記載のアセンブリ。
【請求項7】
軸の周りに構成されたギアクラッチアセンブリを動作させる方法であって、
前記軸に向って内向きに開放され、軸方向に延びる複数の溝を有するギアを調製するステップと、
前記ギアの内部に、前記ギア内で回転可能なハブを取り付けるステップであって、前記ハブが、前記軸から離れる方向に外向きに開放され、軸方向に延びる複数の溝を有しているところのステップと、
前記ハブの前記複数の溝内に複数のキーを取り付けるステップであって、前記複数のキーが前記軸に向って、また、前記軸から離れる方向に径方向に移動することができ、前記キーが前記軸から離れる方向に移動することが可能なとき、前記キーの少なくとも1つが、前記ギアの前記複数の溝の1つに入って、前記ギア及びハブが同時に回転するように、前記ギアとハブとを結合するところのステップと、
前記複数のキーの径方向の変位をもたらすためのアクチュエータを取り付けるステップと、
前記アクチュエータを付勢して、前記複数のキーを前記ギアから連結解除するステップと、
前記アクチュエータを消勢して、前記ギアから前記複数のキーを連結させるステップとを含む方法。
【請求項8】
捩り衝撃荷重を吸収するための手段を取り付けるステップをさらに含む、請求項7の方法。
【請求項9】
捩り衝撃荷重を吸収するための前記手段が、
前記ハブの内部に配置された内面スプライン付きリングであって、傾斜面を有し、前記内面スプライン付きリングが支持シャフトと共に回転するように、前記支持シャフトに係合される複数のスプラインを有する内面スプライン付きリングと、
前記ハブの内部に配置された外面スプライン付きリングであって、前記内面スプライン付きリングの前記傾斜面に係合される傾斜面を有し、前記外面スプライン付きリングが前記ハブと共に回転し、そして、前記ハブ内で軸方向に移動するように、前記ハブと係合する複数のスプラインを有する外面スプライン付きリングと、
前記ハブの内部に配置され、前記外面スプライン付きリングを前記内面スプライン付きリングに対して軸方向に偏倚させるばね、
とを含み、前記外面スプライン付きリングに対する前記内面スプライン付きリングの回転によって、ばねが圧縮される、請求項8に記載の方法。
【請求項1】
軸の周りに構成されたギアクラッチアセンブリであって、
前記軸に向って内向きに開放され、軸方向に延びる複数の溝を有するギアと、
前記ギアの内部に配置され、前記ギア内部で回転可能なハブであって、前記軸から離れる方向に外向きに開放され、軸方向に延びる複数の溝を有するハブと、
前記ハブの前記複数の溝の内部に配置され、前記軸に向って、そして、前記軸から離れる方向に径方向に移動可能な複数のキーであって、前記複数のキーが、前記軸から離れる方向に移動することが許容されたとき、少なくとも1つが、前記ギアの前記複数の溝のうちの1つに入って、前記ギアとハブとを、これらが同時に回転するように結合するように構成された複数のキーと、
前記複数のキーの径方向の変位をもたらすためのアクチュエータと
を含むギアクラッチアセンブリ。
【請求項2】
前記複数のキーの数が、前記ハブと前記ギアとの間の溝の数の差によって均等に分けることができる、請求項1に記載のアセンブリ。
【請求項3】
前記複数のキーを前記軸から離れる方向に外側に押し付けるための複数のばねをさらに含み、前記アクチュエータが、付勢時に、前記複数のキーを前記軸に向って内側に移動させる、請求項1に記載のアセンブリ。
【請求項4】
前記アクチュエータが、
前記複数のキーの周りに軸方向に固定された電気コイルと、
前記複数のキーの周りに軸方向に移動可能なプランジリングと
を含み、
前記電気コイルが、付勢時に、前記プランジリングを軸方向に前記電気コイルに向って移動させて、前記プランジリングが前記複数のキーの傾斜面を押し付け、それによって前記複数のキーを軸に向って内側に移動させ、
前記電気コイルの消勢時に、前記複数のばねが、前記複数のキーを前記軸から外側に押し付けて、前記複数のキーの前記複数の傾斜面が前記プランジリングに対して押し付けられて、前記プランジリングを前記電気コイルから軸方向に離れる方向に移動させる、請求項3に記載のアセンブリ。
【請求項5】
捩り衝撃荷重を吸収するための手段をさらに含む、請求項2に記載のアセンブリ。
【請求項6】
捩り衝撃荷重を吸収するための前記手段が、
前記ハブの内部に配置された内面スプライン付きリングであって、傾斜面を有し、前記内面スプライン付きリングが支持シャフトと共に回転するように、前記支持シャフトに係合される複数のスプラインを有する内面スプライン付きリングと、
前記ハブの内部に配置された外面スプライン付きリングであって、前記内面スプライン付きリングの前記傾斜面に係合される傾斜面を有し、前記外面スプライン付きリングが前記ハブと共に回転し、そして、前記ハブ内で軸方向に移動するように、前記ハブと係合する複数のスプラインを有する外面スプライン付きリングと、
前記ハブの内部に配置され、前記外面スプライン付きリングを前記内面スプライン付きリングに対して軸方向に偏倚させるばね、
とを含み、前記外面スプライン付きリングに対する前記内面スプライン付きリングの回転によって、ばねが圧縮される、請求項5に記載のアセンブリ。
【請求項7】
軸の周りに構成されたギアクラッチアセンブリを動作させる方法であって、
前記軸に向って内向きに開放され、軸方向に延びる複数の溝を有するギアを調製するステップと、
前記ギアの内部に、前記ギア内で回転可能なハブを取り付けるステップであって、前記ハブが、前記軸から離れる方向に外向きに開放され、軸方向に延びる複数の溝を有しているところのステップと、
前記ハブの前記複数の溝内に複数のキーを取り付けるステップであって、前記複数のキーが前記軸に向って、また、前記軸から離れる方向に径方向に移動することができ、前記キーが前記軸から離れる方向に移動することが可能なとき、前記キーの少なくとも1つが、前記ギアの前記複数の溝の1つに入って、前記ギア及びハブが同時に回転するように、前記ギアとハブとを結合するところのステップと、
前記複数のキーの径方向の変位をもたらすためのアクチュエータを取り付けるステップと、
前記アクチュエータを付勢して、前記複数のキーを前記ギアから連結解除するステップと、
前記アクチュエータを消勢して、前記ギアから前記複数のキーを連結させるステップとを含む方法。
【請求項8】
捩り衝撃荷重を吸収するための手段を取り付けるステップをさらに含む、請求項7の方法。
【請求項9】
捩り衝撃荷重を吸収するための前記手段が、
前記ハブの内部に配置された内面スプライン付きリングであって、傾斜面を有し、前記内面スプライン付きリングが支持シャフトと共に回転するように、前記支持シャフトに係合される複数のスプラインを有する内面スプライン付きリングと、
前記ハブの内部に配置された外面スプライン付きリングであって、前記内面スプライン付きリングの前記傾斜面に係合される傾斜面を有し、前記外面スプライン付きリングが前記ハブと共に回転し、そして、前記ハブ内で軸方向に移動するように、前記ハブと係合する複数のスプラインを有する外面スプライン付きリングと、
前記ハブの内部に配置され、前記外面スプライン付きリングを前記内面スプライン付きリングに対して軸方向に偏倚させるばね、
とを含み、前記外面スプライン付きリングに対する前記内面スプライン付きリングの回転によって、ばねが圧縮される、請求項8に記載の方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【図11】
【図12】
【公表番号】特表2007−518044(P2007−518044A)
【公表日】平成19年7月5日(2007.7.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−549657(P2006−549657)
【出願日】平成17年1月14日(2005.1.14)
【国際出願番号】PCT/US2005/001381
【国際公開番号】WO2005/068865
【国際公開日】平成17年7月28日(2005.7.28)
【出願人】(504393275)ザ ティムケン カンパニー (1)
【Fターム(参考)】
【公表日】平成19年7月5日(2007.7.5)
【国際特許分類】
【出願日】平成17年1月14日(2005.1.14)
【国際出願番号】PCT/US2005/001381
【国際公開番号】WO2005/068865
【国際公開日】平成17年7月28日(2005.7.28)
【出願人】(504393275)ザ ティムケン カンパニー (1)
【Fターム(参考)】
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