DE102014119078A1 - Hilfsantriebsradseitige Differentialeinheit ein Fahrzeug mit Vierradantrieb - Google Patents

Hilfsantriebsradseitige Differentialeinheit ein Fahrzeug mit Vierradantrieb Download PDF

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c/o TOYOTA JIDOSHA KABUSHI Yoshimura Takahiro
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Abstract

Eine bewegliche Muffe (76) einer zweiten Kupplung (32) ist zwischen einem zylindrischen Hohlrad (58) und einer zylindrischen Welle (60a) eines Differentialgehäuses (60) einer Differentialgetriebeeinheit (64) angeordnet. In einem Trennmodus, in dem eine Kardanwelle (28) von Hinterrädern (16) getrennt wird, wird das Hohlrad (58) von dem Differentialgehäuse (60) durch die bewegliche Muffe (76) der zweiten Kupplung (32) getrennt. Dadurch wird in dem Trennmodus ein Volldifferentialzustand der Differentialgetriebeeinheit (64) verhindert.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft, in einer hilfsantriebsradseitigen Differentialeinheit für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb, die ein Leistungs- bzw. Kraftübertragungselement aufweist, das so konfiguriert ist, dass es eine Antriebskraft von einer Antriebsquelle auf Hilfsantriebsräder in einem Vierradantriebsmodus überträgt, und die das Leistungs- bzw. Kraftübertragungselement von den Hilfsantriebsrädern in einem Zweiradantriebsmodus trennt, eine Technik zum Verhindern eines Volldifferentialzustands einer Differentialgetriebeeinheit, die in der hilfsantriebsradseitigen Differentialeinheit angeordnet ist, wenn das Leistungs- bzw. Kraftübertragungselement von den Hilfsantriebsrädern getrennt ist.
  • 2. Beschreibung des einschlägigen Stands der Technik
  • Ein Fahrzeug mit Vierradantrieb, in dem ein Zweiradantriebsmodus oder ein Vierradantriebsmodus selektiv ausgeführt wird, ist bekannt. Im Zweiradantriebsmodus wird die Antriebskraft von einer Antriebsquelle auf die rechten und linken Hauptantriebsräder übertragen. Im Vierradantriebsmodus wird die Antriebskraft von der Antriebsquelle auf die rechten und linken Hauptantriebsräder und die rechten und linken Hilfsantriebsräder übertragen. In einem Fahrzeug mit Vierradantrieb ist eine hilfsantriebsradseitige Differentialeinheit für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb bekannt, die so konfiguriert ist, dass sie ein Kraftübertragungselement von den Hilfsantriebsrädern im Zweiradantriebsmodus trennt. Im Vierradantriebsmodus überträgt das Kraftübertragungselement die Antriebskraft auf die Hilfsantriebsräder. Dabei handelt es sich beispielsweise um eine hilfsantriebsradseitige Differentialeinheit für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb, die in der internationalen Anmeldungsveröffentlichung Nr. 2010/019641 beschrieben ist.
  • In der hilfsantriebsradseitigen Differentialeinheit für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb, die in der internationalen Anmeldungsveröffentlichung Nr. 2010/019641 beschrieben ist, ist eine Steuerkupplung (Mehrscheibenkupplung) in einer Achse zwischen einer Differentialgetriebeeinheit und einem von den rechten und linken Hilfsantriebsrädern angeordnet. In einem Zweiradantriebsmodus wird die Differentialgetriebeeinheit von dem einen von den rechten und linken Hilfsantriebsrädern durch die Steuerkupplung getrennt, mit dem Ergebnis, dass ein Kraftübertragungselement, wie z. B. eine Kardanwelle, die die Antriebskraft von einer Antriebsquelle an die Hilfsantriebsräder in einem Vierradantriebsmodus überträgt, von den Hilfsantriebsrädern getrennt wird.
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • In der vorstehend beschriebenen hilfsantriebsradseitigen Differentialeinheit für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb wird die Differentialgetriebeeinheit von dem einen von den Hilfsantriebsrädern durch die Steuerkupplung getrennt, wenn das Kraftübertragungselement von den Hilfsantriebsrädern getrennt ist. Das Trennen des Kraftübertragungselements von den Hilfsantriebsrädern kann als „Trennen” bezeichnet werden. Somit besteht das Problem, dass die Differentialgetriebeeinheit, die mit der Achse gekoppelt ist, auf der die Steuerkupplung angeordnet ist, während des Fahrbetriebs für eine lange Zeitspanne in einen Volldifferentialzustand versetzt ist. In dem Volldifferentialzustand wird eine Rotation eines Hohlrads, das zusammen mit einem Differentialgehäuse der Differentialgetriebeeinheit rotiert, in einen Stoppzustand versetzt, und die Differentialrotation eines Paars von Seitenzahnrädern erreicht in der Differentialgetriebeeinheit ein Maximum. Die Differentialgetriebeeinheit enthält keine Schmierstruktur, die in den Volldifferentialzustand mitübergeht. Wenn somit ein derartiger Volldifferentialzustand fortbesteht, kann es sein, dass das Schmieröl, mit dem die Zahnräder der Differentialgetriebeeinheit, wie z. B. das Paar von Seitenzahnrädern und ein Ritzelpaar, geschmiert werden, aufgrund der Rotation des Hohlrads nicht mehr ausreichend vorhanden ist.
  • Die Erfindung stellt eine hilfsantriebsradseitige Differentialeinheit für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb bereit, die einen Volldifferentialzustand einer Differentialgetriebeeinheit in einem Trennungsmodus verhindert.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine hilfsantriebsradseitige Differentialeinheit für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb bereitgestellt. Das Fahrzeug mit Vierradantrieb beinhaltet eine Antriebsquelle, Hauptantriebsräder und Hilfsantriebsräder. Die hilfsantriebsradseitige Differentialeinheit beinhaltet ein zylindrisches Hohlrad, eine Differentialgetriebeeinheit, einen eingriffnehmenden Trennmechanismus und einen Aktuator. Das zylindrische Hohlrad ist so gelagert ist, dass es sich um eine Rotationsachse des zylindrischen Hohlrads dreht. Das zylindrische Hohlrad ist derart konfiguriert, dass in einem Vierradantriebsmodus eine Antriebskraft in das zylindrische Hohlrad eingegeben wird. Der Vierradantriebsmodus ist ein Modus, in dem die Antriebskraft von der Antriebsquelle an die Hauptantriebsräder und die Hilfsantriebsräder übertragen wird. Die Differentialgetriebeeinheit beinhaltet ein Differentialgehäuse. Die Differentialgetriebeeinheit ist so konfiguriert, dass sie die Kraft auf die Hilfsantriebsräder überträgt. Die Kraft wird an das Differentialgehäuse übertragen. Das Differentialgehäuse weist eine zylindrische Welle auf, die konzentrisch mit dem zylindrischen Hohlrad ist. Die zylindrische Welle steht in Richtung auf eine radial innere Seite des zylindrischen Hohlrads hervor. Ein Teil des eingriffnehmenden Trennmechanismus ist zwischen dem zylindrischen Hohlrad und der zylindrischen Welle angeordnet. Der eingriffnehmende Trennmechanismus ist so konfiguriert, dass er das zylindrische Hohlrad mit dem Differentialgehäuse verbindet oder das zylindrische Hohlrad von dem Differentialgehäuse trennt. Der eingriffnehmende Trennmechanismus ist so konfiguriert, dass er ein Kraftübertragungselement von den Hilfsantriebsrädern in einem Zweiradantriebsmodus trennt. Das Kraftübertragungselement ist so konfiguriert, dass es im Vierradantriebsmodus die Antriebskraft an die Hilfsantriebsräder überträgt. Der Zweiradantriebsmodus ist ein Modus, in dem die Antriebskraft von der Antriebsquelle an die Hauptantriebsräder übertragen wird. Der Aktuator ist so konfiguriert, dass er den eingriffnehmenden Trennmechanismus zwischen einer Verbindungsposition und einer Trennposition bewegt. Das zylindrische Hohlrad ist mit der zylindrischen Welle so gekoppelt, dass es an der Verbindungsposition nicht relativ drehbar ist. Die relative Rotation zwischen dem zylindrischen Hohlrad und der zylindrischen Welle ist an der Trennposition möglich. Der Aktuator ist so konfiguriert, dass er entweder den Zweiradantriebsmodus oder den Vierradantriebsmodus selektiv ausführt.
  • Gemäß dem vorstehenden Aspekt ist der Teil des eingriffnehmenden Trennmechanismus zwischen dem Hohlrad und der zylindrischen Welle des Differentialgehäuses der Differentialgetriebeeinheit angeordnet, und, in einem Trennmodus, in dem das Kraftübertragungselement von den Hilfsantriebsrädern getrennt ist, wird das Hohlrad von dem Differentialgehäuse durch den eingriffnehmenden Trennmechanismus getrennt. Somit wird im Trennmodus ein Volldifferentialzustand der Differentialgetriebeeinheit verhindert.
  • Gemäß dem vorstehenden Aspekt kann der Trennmechanismus erste Zähne, zweite Zähne und ein bewegliches Eingriffelement beinhalten, wobei die ersten Zähne auf dem zylindrischen Hohlrad angeordnet sein können, die zweiten Zähne so konfiguriert sein können, dass sie mit den ersten Zähnen Eingriff nehmen, das bewegliche Eingriffelement auf einem äußeren Umfang der zylindrischen Welle angeordnet sein kann, so dass es nicht drehbar ist und sich in einer Richtung der Rotationsachse bewegt. Der Aktuator kann so konfiguriert sein, dass er durch Verwendung eines Elektromagneten das bewegliche Eingriffelement entweder in eine Verbindungsposition oder eine Trennposition bewegt. Gemäß dem vorstehenden Aspekt wird beispielsweise im Vergleich zu einer Konfiguration, bei der eine Steuerkupplung zwischen dem Hohlrad und der Differentialgetriebeeinheit angeordnet ist, eine einhergehende Rotation des zylindrischen Hohlrads infolge einer Rotation des Differentialgehäuses der Differentialgetriebeeinheit im Zweiradantriebsmodus verhindert.
  • Gemäß dem vorstehenden Aspekt kann der Aktuator eine Feder, einen ersten Kolben, einen zweiten Kolben einen Halter und einen Auslösemechanismus beinhalten. Die Feder kann so konfiguriert sein, dass sie das bewegliche Eingriffelement aus der Trennposition in Richtung auf die Verbindungsposition drängt. Der erste Kolben kann so konfiguriert sein, dass er durch einen vorbestimmten Hub unter Verwendung des Elektromagneten in der Richtung der Rotationsachse hin- und herbewegt am nächsten wird. Der zweite Kolben kann auf dem zylindrischen Hohlrad so angeordnet sein, dass er sich relativ dreht. Der zweite Kolben kann durch den ersten Kolben gegen eine drängende Kraft der Feder bewegt werden. Der Halter kann eine mehrstufige Sperrverzahnung beinhalten. Der Halter kann auf dem zylindrischen Hohlrad so angeordnet sein, dass er in der Richtung der Rotationsachse nicht relativ drehbar und nicht beweglich ist. Der Halter kann so konfiguriert sein, dass er den zweiten Kolben, der durch den ersten Kolben bewegt wird, mit einem beliebigen Zahn der mehrstufigen Sperrverzahnung sperrt. Der Auslösemechanismus kann so konfiguriert sein, dass sich der erste Kolben für eine vorbestimmte Anzahl von Malen hin- und herbewegt, wodurch der zweite Kolben das bewegliche Eingriffelement gegen die drängende Kraft der Feder in die Trennposition bewegt. Der Auslösemechanismus kann so konfiguriert sein, dass er den zweiten Kolben entsperrt, wenn die Anzahl von Malen, die der Hin- und Herbewegungshub bzw. der Kolbenhub ausgeführt wird, die vorbestimmte Anzahl von Malen überschreitet, und der Auslösemechanismus kann so konfiguriert sein, dass das bewegliche Eingriffelement sich unter Einfluss der drängenden Kraft der Feder zu der Verbindungsposition bewegen kann. Dem vorstehenden Aspekt entsprechend kann beispielsweise im Vergleich zu einer Konfiguration, wo das bewegliche Eingriffelement durch einen vorbestimmten Hub hin- und herbewegt wird, indem ein bewegliches Stück bzw. Teil durch Verwendung eines Elektromagneten angezogen wird, der Hub des beweglichen Eingriffelements unter Verwendung des Auslösemechanismus in geeigneter Weise verlängert werden.
  • Dem vorstehenden Aspekt entsprechend kann die hilfsantriebsradseitige Differentialeinheit zudem einen Synchronisator beinhalten. Der Synchronisator kann ein auf der Getriebeseite befindliches Reibschlusselement und ein auf der beweglichen Seite befindliches Reibschlusselement beinhalten. Das auf der Getriebeseite befindliche Reibschlusselement kann auf dem zylindrischen Hohlrad so angeordnet sein, dass es nicht relativ drehbar ist. Das auf der Getriebeseite befindliche Reibschlusselement kann auf der zylindrischen Welle so angeordnet sein, das es nicht relativ drehbar ist und sich zusammen mit dem beweglichen Eingriffelement in der Richtung der Rotationsachse bewegt. Der Synchronisator kann so konfiguriert sein, dass er die Rotation des beweglichen Eingriffelements mit der Rotation des Hohlrads synchronisiert, indem er das auf der Getriebeseite befindliche Reibschlusselement mit dem auf der beweglichen Seite befindlichen Reibschlusselement in gleitenden Kontakt versetzt, wenn das bewegliche Eingriffelement sich vor der Bewegung des beweglichen Eingriffelements in die Verbindungsposition auf eine Seite der Verbindungsposition bewegt, die sich am nächsten zu der Trennposition befindet. Ein Teil des Synchronisators kann auf der radial inneren Seite des zylindrischen Hohlrads angeordnet sein. Dem vorstehenden Aspekt entsprechend kann die Abmessung der hilfsantriebsradseitigen Differentialeinheit in Richtung der Rotationsachse des Hohlrads in geeigneter Weise reduziert werden, weil der Teil des Synchronisators auf der radial inneren Seite des zylindrischen Hohlrads angeordnet ist.
  • Dem vorstehenden Aspekt entsprechend kann die hilfsantriebsradseitige Differentialeinheit zudem einen Kugelnocken beinhalten. Der Kugelnocken kann ein Paar von ringförmigen Elementen und einen kugelförmigen Wälzkörper beinhalten. Das Paar von ringförmigen Elementen kann zwischen dem Elektromagneten und dem Auslösemechanismus jeweils übereinander angeordnet sein. Der kugelförmige Wälzkörper kann von einem Paar von geneigten ausgesparten Nuten beidseitig umgeben angeordnet sein, die jeweils auf einander gegenüberliegenden Oberflächen des Paars von ringförmigen Elementen angeordnet sind. Der Kugelnocken kann so konfiguriert sein, dass das Paar von ringförmigen Elementen voneinander beabstandet ist, wenn das Paar von ringförmigen Elementen sich relativ zueinander dreht. Das bewegliche Eingriffelement kann so konfiguriert sein, dass es sich durch den Kugelnocken über den Auslösemechanismus in Richtung der Rotationsachse bewegt, wenn die Rotation von einem von dem Paar von ringförmigen Elementen durch den Elektromagneten unterdrückt wird und das Paar von ringförmigen Elementen sich dann relativ zueinander dreht. Dem vorstehenden Aspekt entsprechend kann beispielsweise im Vergleich zu einer Konfiguration, wo das bewegliche Eingriffelement durch einen vorbestimmten Hub hin- und herbewegt wird, indem ein bewegliches Stück bzw. Teil durch den Elektromagneten angezogen wird, der Hub des beweglichen Eingriffelements unter Verwendung des Kugelnockens in geeigneter Weise verlängert werden.
  • In dem vorstehenden Aspekt kann das Kraftübertragungselement eine Kardanwelle sein. Eine Steuerkupplung kann mit der Kardanwelle in Reihe angeordnet sein, und die Steuerkupplung kann so konfiguriert sein, dass sie das übertragene Drehmoment steuert. Dem vorstehenden Aspekt entsprechend kann durch Steuern des durch die Steuerkupplung übertragenen Drehmoments die Verteilung des Drehmoments gesteuert werden, das im Vierradantriebsmodus an die Hauptantriebsräder und die Hilfsantriebsräder übertragen wird. In dem vorstehenden Aspekt kann das zylindrische Hohlrad einen Wellenabschnitt aufweisen, der in zylindrischer Form vorsteht. Der Wellenabschnitt kann durch ein Lager so gelagert sein, dass er sich um die Rotationsachse dreht.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Merkmale, Vorteile sowie technische und industrielle Bedeutung der beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehende unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, in der identische Bezugszeichen identische Elemente benennen, näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine Skelettansicht, die die Konfiguration eines Fahrzeugs mit Vierradantrieb, auf das die Erfindung in geeigneter Weise angewendet wird, schematisch darstellt;
  • 2 eine Querschnittansicht, die die Konfiguration einer hilfsantriebsradseitigen Differentialeinheit darstellt, die in dem in 1 gezeigten Fahrzeug mit Vierradantrieb angeordnet ist;
  • 3 eine vergrößerte Ansicht von 2, die einen eingriffnehmenden Trennmechanismus darstellt, der in der in 2 gezeigten hilfsantriebsradseitigen Differentialeinheit angeordnet ist;
  • 4 eine Detailansicht, die einen Auslösemechanismus darstellt, der in dem in 3 gezeigten eingriffnehmenden Trennmechanismus dargestellt ist; und
  • 5 eine Querschnittansicht, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung darstellt und 3 entspricht.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachstehend werden die Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung ausführlicher beschrieben. Für die nachstehende Ausführungsform ist die Zeichnung gegebenenfalls modifiziert oder vereinfacht worden, wobei Größenverhältnis, Form und ähnliches eines jeweiligen Abschnitts nicht immer akkurat widergegeben sind.
  • 1 ist eine Skelettansicht, die die Konfiguration des Fahrzeugs 10 mit Vierradantrieb, auf die die Erfindung in geeignete Weise angewendet wird, schematisch darstellt. In 1 beinhaltet das Fahrzeug 10 mit Vierradantrieb eine Maschine 12 als Antriebsquelle. Das Fahrzeug 10 mit Vierradantriebs beinhaltet ein Vierradantriebssystem, das einen ersten Kraftübertragungsweg und einen zweiten Kraftübertragungsweg beinhaltet. Der erste Kraftübertragungsweg überträgt die Kraft der Maschine 12 auf die rechten und linken Vorderräder 14R, 14L (die, wenn keine besondere Unterscheidung getroffen wird, als Vorderräder 14 bezeichnet werden), die den Hauptantriebsrädern entsprechen. Der zweite Kraftübertragungsweg überträgt die Kraft von der Maschine 12 auf die rechten und linken Hinterräder 16R, 16L (die, wenn keine besondere Unterscheidung getroffen wird, als Hinterräder 16 bezeichnet werden), die den Hilfsantriebsrädern entsprechen. Das Fahrzeug 10 mit Vierradantrieb beinhaltet das Vierradantriebssystem basierend auf einem Frontmotor-Frontradantriebssystem bzw. Frontantriebssystem. Wenn sich das Fahrzeug 10 mit Vierradantrieb in einem Zweiradantriebmodus befindet, wird die Antriebskraft, die von der Maschine 12 über ein Automatikgetriebe 18 übertragen wird, über eine Vorderrad-Differentialeinheit 20 und rechte und linke Achsen 22R, 22L auf die rechten und linken Vorderräder 14R, 14L übertragen. Im Zweiradantriebsmodus wird zumindest eine erste Kupplung 24 ausgerückt. Die Kraft wird nicht auf ein Verteilergetriebe bzw. Verteilergehäuse 26, eine Kardanwelle (Kraftübertragungselement) 28, eine Hinterrad-Differentialeinheit (hilfsantriebsradseitige Differentialeinheit) 30 und die Hinterräder 16 übertragen. In einem Vierradantriebsmodus werden jedoch, wie auch im Zweiradantriebsmodus, die erste Kupplung 24 und eine zweite Kupplung 32 beide eingerückt, und die Antriebskraft von der Maschine 12 wird auf das Verteilergetriebe bzw. Verteilergehäuse 26, die Kardanwelle 28, die Hinterrad-Differentialeinheit 30 und die Hinterräder 16 übertragen. Wenngleich in 1 davon nichts zu erkennen ist, ist zwischen der Maschine 12 und dem Automatikgetriebe 18 ein Drehmomentwandler oder eine Kupplung angeordnet. Der Drehmomentwandler ist eine Fluidübertragungsvorrichtung.
  • Das Automatikgetriebe 18 ist beispielsweis ein Stufenautomatikgetriebe. Das Stufenautomatikgetriebe beinhaltet eine Mehrzahl von Planetengetriebezügen und Reibschlussvorrichtungen (eine Kupplung und eine Bremse). Eine Drehzahl- bzw. Gangposition des Stufenautomatikgetriebes wird durch selektives Einrücken dieser Reibschlussvorrichtungen ausgewählt. Alternativ kann das Automatikgetriebe 18 ein Stufenautomatikgetriebe sein, in dem eine Drehzahl- bzw. Gangposition eines Dauereingriff-Parallelwellengetriebes durch einen Schaltaktuator und einen Wählaktuator ausgewählt wird. Alternativ kann das Automatikgetriebe 18 ein stufenlos schaltbares Getriebe sein, dessen Drehzahl- bzw. Übersetzungsverhältnis kontinuierlich verändert wird, indem die effektiven Durchmesser bzw. Wirkdurchmesser von einem Paar von variablen Rollen mit variablen effektiven Durchmessern bzw. Wirkdurchmessern verändert werden und um die ein Übertragungsriemen gewunden ist. Da die Technik des Automatikgetriebes 18 bekannt ist, werden dessen spezifischer Aufbau und Betrieb nicht beschrieben.
  • Die Vorderrad-Differentialeinheit 20 beinhaltet ein Hohlrad 20r, ein Differentialgehäuse 20c und einen Differentialgetriebemechanismus 20d. Das Hohlrad 20r ist so angeordnet, dass es um eine Rotationsachse C1 drehbar ist und sich mit einem Abtriebsrad 18a des Automatikgetriebes 18 in Eingriff befindet. Das Differentialgehäuse 20c ist an dem Hohlrad 20r befestigt. Der Differentialgetriebemechanismus 20d ist in dem Differentialgehäuse 20c untergebracht. Die Vorderrad-Differentialeinheit 20 überträgt die Antriebskraft auf die rechten und linken Achsen 22R, 22L der Vorderräder 14, während zwischen den rechten und linken Achsen 22R, 22L eine Differentialrotation ermöglicht wird. Die Innenverzahnung 38 ist auf dem Differentialgehäuse 20c ausgebildet. Die Innenverzahnung 38 befindet sich in Eingriff mit der Außenverzahnung 36. Die Außenverzahnung 36 ist an einem Wellenende eines ersten Rotationselements 34 des Verteilergetriebes 26 ausgebildet. Somit ist das Verteilergetriebe 26 mit dem Differentialgehäuse 20c der Vorderrad-Differentialeinheit 20 gekoppelt. Das Verteilergehäuse 26 überträgt die Antriebskraft, die von der Maschine 12 abgegeben wird, auf die Hinterräder 16.
  • Das Verteilergetriebe 26 beinhaltet das erste Rotationselement 34 und ein zweites Rotationselement 40. Die Außenverzahnung 36 ist auf dem ersten Rotationselement 34 ausgebildet. Ein Hohlrad 40r ist auf dem zweiten Rotationselement 40 ausgebildet. Das Hohlrad 40r wird verwendet, um die Kraft auf die Hinterräder 16 zu übertragen. Das erste Rotationselement 34 und das zweite Rotationselement 40 werden durch die erste Kupplung 24, die aus einer Klauenkupplung gebildet ist, selektiv verbunden oder getrennt.
  • Das erste Rotationselement 34 ist ein zylindrisches Element. Die Achse 22R erstreckt sich durch die radial innere Seite des ersten Rotationselements 34. Das erste Rotationselement 34 ist konzentrisch mit der Achse 22R und dem zweiten Rotationselement 40 drehbar angeordnet. Die Außenverzahnung 36 ist an einem Ende des ersten Rotationselements 34 in der axialen Richtung ausgebildet. Wenn die Außenverzahnung 36 an der Innenverzahnung 38 befestigt ist, die auf dem Differentialgehäuse 20c ausgebildet ist, dreht sich das erste Rotationselement 34 integral mit dem Differentialgehäuse 20c der Vorderrad-Differentialeinheit 20. Eine Kupplungsverzahnung 42 ist an dem anderen Ende des ersten Rotationselements 34 in der axialen Richtung ausgebildet. Die Kupplungsverzahnung 42 stellt die erste Kupplung 24 dar.
  • Das zweite Rotationselement 40 ist ein zylindrisches Element. Die Achse 22R und das erste Rotationselement 34 erstrecken sich durch die radial innere Seite des zweiten Rotationselements 40. Das Hohlrad 40r ist an einem Ende des zweiten Rotationselements 40 in der axialen Richtung ausgebildet. Das Hohlrad 40r befindet sich mit einem Abtriebsritzel 44 in Eingriff. Die Kupplungsverzahnung 46 ist in axialer Richtung an dem anderen Ende des zweiten Rotationselements 40 ausgebildet. Die Kupplungsverzahnung 44 stellt die erste Kupplung 24 dar. Der Abtriebsritzel 44 ist mit dem vorderen Ende der Kardanwelle 28 verbunden. Ein Antriebsritzel 40 ist an dem hinteren Ende der Kardanwelle 28 über eine Kupplung (Steuerkupplung) 48 angeordnet. Die Kupplung 48 ist so konfiguriert, dass sie das durch eine elektronische Steuereinheit (nicht gezeigt) übertragene Drehmoment steuert.
  • Die erste Kupplung 24 ist eine Klauenkupplung zum Verbinden des ersten Rotationselements 34 mit dem zweiten Rotationselement 40 oder zum Trennen des ersten Rotationselements 34 von dem zweiten Rotationselement 40. Die erste Kupplung 24 ist eine Klauenkupplung (Trennvorrichtung) und beinhaltet eine Manschette 54 und einen ersten Kupplungsaktuator 56. Eine Innenverzahnung 52 ist auf der Manschette 54 ausgebildet. Die Innenverzahnung 52 befindet sich mit der Kupplungsverzahnung 42 ständig in Eingriff, so dass sie sich in Richtung der Rotationsachse C1 relativ bewegt, und mit der Kupplungsverzahnung 46 weiterhin in Eingriff bleiben kann, wenn die Manschette 54 in Richtung der Rotationsachse C1 bewegt wird. Die Kupplungsverzahnung 42 ist auf dem ersten Rotationselement 34 ausgebildet. Die Kupplungsverzahnung 46 ist auf dem zweiten Rotationselement 40 ausgebildet. Der erste Kupplungsaktuator 56 betätigt die Manschette 54 in Richtung der Rotationsachse C1 zwischen einer Nichteingriffposition der Manschette 54 und einer Eingriffposition der Manschette 54. Der erste Kupplungsaktuator 56 ist auf einem elektrisch steuerbaren Aktuator ausgebildet, das einen Elektromagneten beinhaltet. Die erste Kupplung 24 beinhaltet in geeigneter Weise einen Synchronisator 57. Der Synchronisator 57 reduziert eine relative Rotationsdifferenz zwischen der Innenverzahnung 52 und der Kupplungsverzahnung 46 zu dem Zeitpunkt, wenn die Innenverzahnung 52 mit der Kupplungsverzahnung 46 Eingriff nimmt. 1 zeigt einen Zustand, in dem die erste Kupplung 24 ausgerückt ist.
  • Die Hinterrad-Differentialeinheit 30 beinhaltet eine zweite Kupplung 32 und eine Differentialgetriebeeinheit 64 in einem Kraftübertragungsweg von der Kardanwelle 28 zu den rechten und linken Rädern 16R, 16L. Die zweite Kupplung 32 ist eine Klauenkupplung (Trennvorrichtung) zum Verbinden des Hohlrads 58 mit dem Differentialgehäuse 60 oder zum Trennen des Hohlrads 58 von dem Differentialgehäuse 60. Das Hohlrad 58 ist zwischen der Kardanwelle 28 und den rechten und linken Hinterrädern 16R, 16L angeordnet. Das heißt, dass das Hohlrad 58 mit dem Antriebsritzel 50 in Eingriff ist, so dass es nicht relativ drehbar ist. Wenn die zweite Kupplung 32 eingerückt ist, verteilt die Differentialgetriebeeinheit 64 die Antriebskraft auf die rechten und linken Hinterräder 16R, 16L, während eine Differentialrotation zwischen den rechten und linken Hinterrädern 16R, 16L ermöglicht wird. Die Antriebskraft wird von der Maschine 12 auf das Differentialgehäuse 60 übertragen. Die Differentialgetriebeeinheit 64 beinhaltet das Differentialgehäuse 60, ein Paar von Seitenzahnrädern 66 und ein Ritzelpaar 68. Das Differentialgehäuse 60 ist so gelagert, dass es um die Rotationsachse C2 drehbar ist. Das Paar von Seitenzahnrädern 66 ist jeweils mit dem Achsenpaar 62R, 62L gekoppelt. Das Achsenpaar 62R, 62L ist jeweils mit den Hinterrädern 16 gekoppelt. Das Paar von Seitenzahnrädern 66 ist durch das Differentialgehäuse 60 so gelagert, dass es um die Rotationsachse C2 in einem Zustand drehbar ist, in dem das Paar von Seitenzahnrädern 66 einander im Inneren des Differentialgehäuses 60 gegenüberliegen. Das Ritzelpaar 68 ist durch das Differentialgehäuse 60 so gelagert, dass es um eine Rotationsachse C3 senkrecht zu der Rotationsachse C2 drehbar ist. Da die Technik der Differentialgetriebeeinheit 64 bekannt ist, werden deren spezifische Struktur und spezifischer Betrieb nicht beschrieben.
  • Wie in 2 und 3 gezeigt ist, ist das Hohlrad 58 beispielsweise ein Kegelrad, in dem ein Hypoidrad ausgebildet ist. Das Hohlrad 58 weist einen Wellenabschnitt 58a auf. Der Wellenabschnitt 58a steht in einer im Wesentlichen zylindrischen Form von dem inneren peripheren Abschnitt des Hohlrads 58 in Richtung auf das Hinterrad 16L entlang der Rotationsachse C2 vor. Der Wellenabschnitt 58a des zylindrischen Hohlrads 58 ist durch ein Lager 72 gelagert, das in einem Einheitsgehäuse 70 angeordnet ist. Somit ist das Hohlrad 58 so gelagert, dass es sich um die Rotationsachse C2 dreht. Wie in 2 gezeigt, weist das Differentialgehäuse 60 eine zylindrische Welle 60a auf. Die zylindrische Welle 60a steht in einer im Wesentlichen zylindrischen Form von dem Differentialgehäuse 60 in Richtung auf das Hinterrad 16L vor, d. h. in Richtung auf die Innenseite des zylindrischen Hohlrads 58. Das distale Ende der zylindrischen Welle 60a ist innerhalb des zylindrischen Hohlrads 58 angeordnet. Das Differentialgehäuse 60 ist durch ein Paar von Lager 74, die in dem Gehäuse 70 der Einheit angeordnet sind, gelagert. Somit wird die zylindrische Welle 60a so gelagert, dass sie um die Rotationsachse C2 schwenkbar ist, d. h. die zylindrische Welle 60a ist so gelagert, dass sie konzentrisch mit dem Hohlrad 58 drehbar ist.
  • Die zweite Kupplung 32 ist eine Klauenkupplung zum Verbinden des Hohlrads 58 mit dem Differentialgehäuse 60 oder zum Trennen des Hohlrads 58 von dem Differentialgehäuse 60. Wie in 2 und 3 gezeigt, ist die zweite Kupplung 32 eine Klauenkupplung und beinhaltet eine bewegliche Manschette (bewegliches Eingriffelement) 76, einen zweiten Kupplungsaktuator (Aktuator) 80 und dergleichen. Die Innenverzahnung 76a und die Außenverzahnung (zweite Zähne) 76b sind auf der beweglichen Manschette (dem beweglichen Eingriffelement) 76 ausgebildet. Die Innenverzahnung 76a ist mit der Außenverzahnung 60b ständig in Eingriff, so dass sie sich in Richtung der Rotationsachse C2 bewegt. Die Außenverzahnung 60b ist auf dem äußeren Umfang des distalen Endes der zylindrischen Welle 60a des Differentialgehäuses 60 ausgebildet. Die Außenverzahnung (zweite Zähne) 76b kann mit der Innenverzahnung 58b (erste Zähne) über die Innenverzahnung 78a eines feststehenden Eingriffelements 78 Eingriff nehmen, wenn die Außenverzahnung 76b in Richtung der Rotationsachse C2 bewegt wird. Die Innenverzahnung 58b ist auf dem inneren Umfang des zylindrischen Hohlrads 58 ausgebildet. Der zweite Kupplungsaktuator (Aktuator) 80 verändert die bewegliche Manschette 76 zwischen einer Verbindungsposition und einer Trennposition, indem die bewegliche Manschette 76 in Richtung der Rotationsachse C2 bewegt wird. An der Verbindungsposition nimmt die Außenverzahnung 76b der beweglichen Manschette 76 mit der Innenverzahnung 78a des feststehenden Eingriffelements 78 Eingriff, mit dem Ergebnis, dass das Hohlrad 58 mit der zylindrischen Welle 60a des Differentialgehäuses 60 gekoppelt ist, so dass es nicht relativ drehbar ist. An der Trennposition nimmt die Außenverzahnung 76b mit der Innenverzahnung 78a des feststehenden Eingriffelements 78 nicht Eingriff, mit dem Ergebnis, dass die relative Rotation zwischen dem Hohlrad 58 und der zylindrischen Welle 60a des Differentialgehäuses 60 ermöglicht wird. Im Zweiradantriebsmodus, in dem die erste Kupplung 24 ausgerückt wird, wird die bewegliche Manschette 76 der zweiten Kupplung 32 durch den zweiten Kupplungsaktuator 80 der zweiten Kupplung 32 an die Trennposition bewegt, und die Kardanwelle 28 wird von den Hinterrädern 16R, 16L getrennt, d. h. das Hohlrad 58 wird von dem Differentialgehäuse 60 getrennt. Dabei wird die Übertragung der Rotation von den rechten und linken Hinterrädern 16R, 16L auf die Kardanwelle 28 und dergleichen verhindert. Somit wird der Fahrwiderstand des Fahrzeugs aufgrund des Rotationswiderstands der Kardanwelle 28 und dergleichen reduziert. In der vorliegenden Ausführungsform ist die zweite Kupplung 32 ein Beispiel für einen Trennmechanismus, d. h. einen eingriffnehmenden Trennmechanismus. Ein Teil des eingriffnehmenden Trennmechanismus, d. h. die bewegliche Manschette 76, ist zwischen dem zylindrischen Hohlrad 58 und der zylindrischen Welle 60a des Differentialgehäuses 60 angeordnet.
  • Der zweite Kupplungsaktuator 80 beinhaltet eine Feder 82. Die Feder 82 ist zwischen der beweglichen Manschette 76 und dem auf der Seite des Hinterrads 16L befindlichen Lager 74 des Paars von Lagern 74 angeordnet. Die Feder 82 drängt die bewegliche Manschette 76 von der Trennposition in die Verbindungsposition. Das heißt, dass die Feder 82 die bewegliche Manschette 76 zum Hinterrad 16L in Richtung der Rotationsachse C2 drängt. Der zweite Kupplungsaktuator 80 beinhaltet einen ersten Kolben 88, einen zweiten Kolben 90, einen Halter 92 und einen Klinkenmechanismus (Auslösemechanismus) 94. Der erste Kolben 88 wird in Richtung der Rotationsachse C2 um einen vorbestimmten Hub hin- und herbewegt, wenn ein ringförmiger Elektromagnet 84 ein scheibenförmiges bewegliches Teil 86 anzieht. Der ringförmige Elektromagnet 84 ist in dem Gehäuse 70 der Einheit angeordnet. Der zweite Kolben 90 ist auf dem Hohlrad 58 so angeordnet, dass er relativ drehbar ist. Der zweite Kolben 90 wird durch den ersten Kolben 88 in Richtung der Rotationsachse C2 gegen die drängende Kraft der Feder 82 bewegt. Der Halter 92 weist eine mehrstufige Sperrverzahnung 92a, 92b, 92c auf. Der Halter 92 ist auf dem Hohlrad 58 so angeordnet, dass er in Richtung der Rotationsachse C2 nicht relativ drehbar und beweglich ist. Der Halter 92 sperrt den zweiten Kolben 90, der durch den ersten Kolben 88 bewegt wird, mit einem beliebigen Zahn von der mehrstufigen Sperrverzahnung 92a, 92b, 92c. In dem Klinkenmechanismus (Auslösemechanismus) 94 bewegt sich der erste Kolben 88 eine vorbestimmte Anzahl von Malen hin- und her, wodurch der zweite Kolben 90 die bewegliche Manschette 76 gegen die drängende Kraft der Feder 82 in die Trennposition bewegt. Der Klinkenmechanismus (Auslösemechanismus) 94 entsperrt den zweiten Kolben 90, wenn die Anzahl von Malen, die der Kolbenhub ausgeführt worden ist, die vorbestimmte Anzahl von Malen überschritten hat, und ermöglicht, dass die bewegliche Manschette 76 sich unter der drängenden Kraft der Feder 82 in die Verbindungsposition bewegt. Der zweite Kolbenaktuator 80 beinhaltet einen Kugelnocken 100. Der Kugelnocken 100 beinhaltet den ringförmigen ersten Kolben 88, ein ringförmiges Tragelement 86 (das Paar von ringförmigen Elementen 88, 96) und kugelförmige Wälzkörper 98. Der ringförmige erste Kolben 88 und das ringförmige Tragelement 96 sind zwischen dem Klinkenmechanismus 94 und dem Elektromagneten 84 übereinander angeordnet. Die kugelförmigen Wälzkörper 98 sind jeweils beidseitig von Paaren von geneigten ausgesparten Nuten 88a, 96a umgeben, die jeweils auf einander gegenüberliegenden Flächen des ersten Kolbens 88 und des Tragelements 96 ausgebildet sind. Der Kugelnocken 100 ist so konfiguriert, dass der erste Kolben 88 und das Tragelement 96 voneinander beabstandet sind, wenn der erste Kolben 88 und das Tragelement 96 relativ gedreht werden. Wie in 2 gezeigt, ist der Elektromagnet 84 des zweiten Kupplungsaktuators 80 auf einer Seite gegenüber dem Hohlrad 58 von der Differentialgetriebeeinheit 64 in der Hinterrad-Differentialeinheit 30 angeordnet (der Elektromagnet 84 des zweiten Kupplungsaktuators 80 ist so angeordnet, dass das Hohlrad 58 zwischen der Differentialgetriebeeinheit 64 und dem Elektromagneten 84 des zweiten Kupplungsaktuators 80 angeordnet ist).
  • Wenn somit der erste Kolben 88 beispielsweise ungefähr einmal oder zweimal in Richtung auf das Hinterrad 16R und in Richtung auf das Hinterrad 16L in Richtung der Rotationsachse C2 durch den Kugelnocken 100 hin- und herbewegt wird, wird die bewegliche Manschette 76 über den Klinkenmechanismus 94 gegen die drängende Kraft der Feder 82 in die Trennposition bewegt. Die Trennposition ist auf der unteren Seite der Rotationsachse C2 in 2 gezeigt. Folglich wird die Außenverzahnung 76b der beweglichen Manschette 76 aus dem Eingriff mit der Innenverzahnung 78a des feststehenden Eingriffelements 78 bewegt, und die zweite Kupplung 32 wird ausgerückt. Die Innenverzahnung 78a des feststehenden Eingriffelements 78 wird mit der Innenverzahnung 58b des Hohlrads 58 in Eingriff gebracht, so dass sie nicht relativ drehbar ist. Wenn der erste Kolben 88 beispielsweise etwa dreimal durch den Kugelnocken 100 hin- und herbewegt wird, d. h. wenn die Anzahl der Male, die der erste Kolben 88 hin- und herbewegt wird, die vorbestimmte Anzahl von Malen überschritten hat, wird der zweite Kolben 90 aus der Sperrverzahnung 92b des Halters 92 im Klinkenmechanismus 94 entsperrt. Die bewegliche Manschette 76 kann sich unter der drängenden Kraft der Feder 82 in die Verbindungsposition bewegen. Die Verbindungsposition ist auf der oberen Seite der Rotationsachse C2 in 2 gezeigt. Die Außenverzahnung 76b der beweglichen Manschette 76 wird mit der Innenverzahnung 78a des feststehenden Eingriffelements 78 in Eingriff gebracht, und die zweite Kupplung 32 wird eingerückt. Die Innenverzahnung 78a des feststehenden Eingriffelements 78 wird mit der Innenverzahnung 58b des Hohlrads 58 in Eingriff gebracht, so dass es nicht relativ drehbar ist.
  • Wie in 3 gezeigt, sind eine Innenverzahnung 70a, ein Paar von scheibenförmigen Reibungsplatten 102, eine scheibenförmige Kupplungsplatte 104 und eine Außenverzahnung 96b zwischen dem Elektromagneten 84 und dem Kugelnocken 100 angeordnet. Die Innenverzahnung 70a ist auf dem inneren Umfang des Gehäuses 70 der Einheit ausgebildet, d. h. auf der dem Elektromagneten 84 gegenüberliegenden Seite. Das Paar von scheibenförmigen Reibungsplatten 102 ist zwischen dem Elektromagneten 84 und dem beweglichen Teil 86 angeordnet. Das Paar von scheibenförmigen Reibungsplatten 102 wird mit der Innenverzahnung 70a des Gehäuses 70 der Einheit in Eingriff gebracht, so dass es nicht relativ drehbar ist und sich in Richtung der Rotationsachse C2 bewegt. Die scheibenförmige Kupplungsplatte 104 ist zwischen dem Paar von Reibungsplatten 102 angeordnet. Die Außenverzahnung 96b des Tragelements 96 wird mit der Kupplungsplatte 104 in Eingriff gebracht, so dass sie nicht relativ drehbar ist und sich in Richtung der Rotationsachse C2 bewegt. Die Paare von geneigten ausgesparten Nuten 88a, 96a sind an mehreren Stellen in der Umfangsrichtung zwischen dem ringförmigen Kolben 88 und dem ringförmigen Tragelement 96 ausgebildet. Jede von den geneigten ausgesparten Nuten 88a, 96a ist derart geneigt, dass die Tiefe von jeder geneigten ausgesparten Nuten 88a, 96a in Richtung auf eine von zwei Seiten in der Umfangsrichtung abnimmt. Jede von den geneigten ausgesparten Nuten 88a, 96a, die in der Querschnittansicht in 3 gezeigt sind, zeigt den tiefsten Punkt von jeder der geneigten ausgesparten Nuten 88a, 96a. Die Außenverzahnung 88b ist auf dem äußeren Umfang an dem auf der Seite des Hinterrads 16L befindlichen Ende des ersten Kolbens 88 ausgebildet. Die Außenverzahnung 88b befindet sich in Eingriff mit der Innenverzahnung 58c, so dass sie nicht relativ drehbar ist und sich in Richtung der Rotationsachse C2 bewegt. Die Innenverzahnung 58c ist auf dem inneren Umfang des distalen Endes des Wellenabschnitts 58a des Hohlrads 58 ausgebildet.
  • In dem so konfigurierten Elektromagneten 84 und dem Kugelnocken 100, wenn sich beispielsweise das Hohlrad 58 dreht, während das Fahrzeug sich fortbewegt, und wenn das bewegliche Teil 86 durch den Elektromagneten 84 angezogen wird, wird die Kupplungsplatte 104 durch das Paar von Reibungsplatten 102 aufgrund des beweglichen Teils 86 eingeklemmt bzw. eingespannt, und die Rotation der Kupplungsplatte 104 wird durch das Gehäuse 70 der Einheit verhindert oder gestoppt. Das heißt, wenn das bewegliche Teil 86 durch den Elektromagneten 84 angezogen wird, wird die Rotation des Tragelements 96 durch das Gehäuse 70 der Einheit über die Kupplungsplatte 104 verhindert oder gestoppt. Somit findet zwischen dem Tragelement 96 und dem ersten Kolben 88 eine relative Rotation statt. Dementsprechend bewegt sich der erste Kolben 88 in Richtung auf das Hinterrad 16R und in Richtung auf das Hinterrad 16L in Richtung der Rotationsachse C2 bezogen das Tragelement 96 über die kugelförmigen Wälzkörper 98 hin- und her. Wenn das bewegliche Teil 86 durch den Elektromagneten 84 nicht angezogen wird, wird die Rotation des Tragelements 96 durch das Gehäuse 70 der Einheit nicht verhindert. Somit rotiert das Tragelement 96 zusammen dem ersten Kolben 88 über die kugelförmigen Wälzkörper 98, und zwischen dem Tragelement 96 und dem ersten Kolben 88 findet keine relative Rotation mehr statt. Die Hin- und Herbewegung des ersten Kolbens 88 in Richtung der Rotationsachse C2 wird angehalten.
  • 4 ist eine schematische Ansicht, die das Funktionsprinzip eines Beispiels für den Klinkenmechanismus 94 veranschaulicht. 4 zeigt den ringförmigen ersten Kolben 88, den ringförmigen zweiten Kolben 90 und den ringförmigen Halter 92 in einer abgewickelten Ansicht. Der Klinkenmechanismus 94 funktioniert als ein Auslösemechanismus. Der Klinkenmechanismus 94 beinhaltet den Halter 92 und den ersten Kolben 88. Der Halter 92 weist eine mehrstufige Sägezahnanordnung zum Sperren bzw. Verriegeln von Vorsprüngen 90a auf. Der Halter 92 ist an dem Hohlrad 58 befestigt. Die Vorsprünge 90a stehen von dem zweiten Kolben 90 in Richtung auf den Halter 92 vor. Die mehrstufige Sägezahnanordnung ist in der Umfangsrichtung durchgehend ausgebildet, und besteht aus einer periodisch ausgebildeten Sperrverzahnung 92a, 92b, 92c. Der erste Kolben 88 ist so angeordnet, dass er nicht relativ drehbar ist und sich in Richtung auf die Rotationsachse C2 bezogen auf den Halter 92 relativ bewegt. Der erste Kolben 88 weist eine periodisch angeordnete Aufnahmeverzahnung 88c, 88d, 88e auf. Die Aufnahmeverzahnung 88c, 88d, 88e weist eine ähnliche Sägezahnform wie die der Sperrverzahnung 92a, 92b, 92c des Halters 92 auf. Die Aufnahmeverzahnung 88c, 88d, 88e ist durchgehend in der Umfangsrichtung ausgebildet, so dass sie in der Umfangsrichtung bezogen auf die Sperrverzahnung 92a, 92b, 92c um eine halbe Phase verschoben sind. Die Aufnahmeverzahnung 88c, 88d, 88e nimmt die Vorsprünge 90a des zweiten Kolbens 90 auf. Der erste Kolben 88 bewegt den zweiten Kolben 90 um einen Hub des Kugelnockens 100 gegen die drängende Kraft der Feder 82. Die Sätze aus drei Sperrzähnen 92a, 92b, 92c, die in dem Halter 92 unterschiedlich hoch angeordnet sind, sind so ausgebildet, dass sie sich nahe der Seite des zweiten Kolbens 90 in einem Abstand befinden, der kürzer gleich einem Hub des Kugelnockens 100 ist. Die Sätze aus drei Aufnahmeverzahnungen 88c, 88d, 88e, die in dem ersten Kolben 88 unterschiedlich hoch angeordnet sind, sind jeweils ähnlich geformt wie die Sperrverzahnung 92a, 92b, 92c. Die Sätze aus Aufnahmeverzahnungen 88c, 88d, 88e sind so angeordnet, dass sie in der Umfangsrichtung bezogen auf die Sperrverzahnung 92a, 92b, 92c um eine halbe Phase verschoben sind. In 4 sind der erste Kolben 88 und der Halter 92 in Richtung auf die Rotationsachse C2 der Einfachheit halber absichtlich verschoben. In einer Grundstellung liegen die geneigten Flächen der Aufnahmeverzahnung 88e im Wesentlichen bündig an den geneigten Flächen der Sperrverzahnung 92c an. Im Initialzustand sind die Vorsprünge 90a, die sich von dem zweiten Kolben 90 erstrecken, an einer Position A angeordnet, wo die Vorsprünge 90a in die Sperrverzahnung 92e einrasten, wenn die bewegliche Manschette 76 sich an der Verbindungsposition befindet. Ein Hub ST des ersten Kolbens 88 wird als ein Hub von einer Grundposition B1 bezeichnet, die das untere Ende der geneigten Fläche einer jeweiligen Sperrverzahnung 92c darstellt.
  • In der Grundstellung der beweglichen Manschette 76, wenn der erste Kolben 88 erstmalig durch den Hub ST unter Verwendung des Elektromagneten 84 hin- und herbewegt wird, bewegen sich die Vorsprünge 90a des zweiten Kolbens 90 infolge einer Bewegung der Aufnahmeverzahnung 88e des ersten Kolbens 88. Somit kreuzt jeder Vorsprung 90a des zweiten Kolbens 90 das distale Ende eines entsprechenden Zahns der Sperrverzahnung 92a gegen die drängende Kraft der Feder 82, gleitet auf das unterste Ende der geneigten Fläche des entsprechenden Zahns der Sperrverzahnung 92a und rastet in einer Position B ein. Wenn anschließend der erste Kolben 88 um den Hub ST unter Verwendung des Elektromagneten 84 zum zweiten Mal hin- und herbewegt wird, bewegen sich die Vorsprünge 90a des zweiten Kolbens 90 infolge der Bewegung der Aufnahmeverzahnung 88c des ersten Kolbens 88. Somit kreuzt jeder Vorsprung 90a das distale Ende eines entsprechenden Zahns der Sperrverzahnung 92b gegen die drängende Kraft der Feder 82, gleitet auf das unterste Ende der geneigten Fläche des entsprechenden Zahns der Sperrverzahnung 92b und rastet in einer Position C ein. Wenn anschließend der erste Kolben 88 um den Hub ST unter Verwendung des Elektromagneten 84 das dritte Mal hin- und herbewegt wird, bewegen sich die Vorsprünge 90a des zweiten Kolbens 90 infolge der Bewegung der Aufnahmeverzahnung 88d des ersten Kolbens 88. Somit kreuzt jeder Vorsprung 90a das distale Ende eines entsprechenden Zahns der Sperrverzahnung 92c gegen die drängende Kraft der Feder 82, gleitet auf das unterste Ende der geneigten Fläche des entsprechenden Zahns der Sperrverzahnung 92c und rastet in den entsprechenden Zahn der Sperrverzahnung 92c ein. Somit wird jeder Vorsprung 90a wieder in die gleiche Grundstellung wie Position A zurückversetzt. Das heißt, wenn der erste Kolben 88 durch den Elektromagneten 84 über den Kugelnocken 100 zum dritten Mal hin- und herbewegt wird, was der vorbestimmten Anzahl von Malen entspricht, wird die bewegliche Manschette 76 in die Verbindungsposition zurückversetzt. Somit nimmt die Außenverzahnung 76b der beweglichen Manschette 76 mit der Innenverzahnung 78a des feststehenden Eingriffelements 78 Eingriff, und die zweite Kupplung 32 wird eingerückt. Die Innenverzahnung 78a des feststehenden Eingriffelements 78 nimmt mit der Innenverzahnung 58b des Hohlrads 58 Eingriff, sodass sie relativ nicht drehbar ist.
  • Somit bewegt der Klinkenmechanismus 94 folgerichtig den zweiten Kolben 90 in Richtung auf die Trennposition, während der zweite Kolben 90 in der Umfangsrichtung durch eine Hin- und Herbewegung des ersten Kolbens 88 unter Verwendung des Kugelnockens 100 nach und nach verschoben wird. Wenn die Anzahl der Male, die die Bewegung des zweiten Kolbens 90 ausgeführt wird, die vorbestimmte Häufigkeit erreicht hat, kehrt der zweite Kolben 90 in die Trennposition zurück. Das heißt, wenn in dem Klinkenmechanismus 94 die Anzahl der Male, die die Bewegung des zweiten Kolbens 90 ausgeführt wird, die vorbestimmte Häufigkeit überschritten hat, wird der zweite Kolben 90 aus der Sperrverzahnung 92b des Halters 92 gelöst, und die bewegliche Manschette 76 kann sich unter der drängenden Kraft der Feder 82 in Richtung auf die Verbindungsposition bewegen.
  • Wie in 2 gezeigt ist, beinhaltet die Kupplung 48 einen ringförmigen Elektromagneten 106, eine Hilfsreibschlussvorrichtung 110, ein Hauptdruckausübungselement 114 und eine Hauptreibschlussvorrichtung 116. Der ringförmige Elektromagnet 106 ist an dem Gehäuse 70 der Einheit befestigt, bei dem es sich um ein nicht drehbares Element handelt. Die Hilfsreibschlussvorrichtung 110 erzeugt durch Magnetkraft, die in dem Elektromagneten 106 erzeugt wird, ein Reibungsmoment in einem Hilfsdruckausübungselement 108. Das Hauptdruckausübungselement 114 umgibt mit dem Hilfsdruckausübungselement 108 beidseitig kugelförmige Wälzkörper 112 in geneigten ausgesparten Nuten 108a, 114a. Die Hauptreibschlussvorrichtung 116 erzeugt nach Aufnahme einer Schubkraft, die durch die relative Rotation des Hilfsdruckausübungselements 108 bezogen auf das Hauptdruckausübungselement 114 erzeugt wird, ein Reibungsmoment. Die Hauptreibschlussvorrichtung 116 beinhaltet eine Kupplungsnabe 118, eine Kupplungstrommel 119, nabenseitige Reibungsplatten 118a und trommelseitige Reibungsplatten 119a. Die Kupplungsnabe 118 ist mit dem Antriebsritzel 50 gekoppelt, so dass sie nicht relativ drehbar ist. Die Kupplungstrommel 119 ist mit der Kardanwelle 28 gekoppelt, so dass sie nicht relativ drehbar ist. Die nabenseitigen Reibungsplatten 118 und die trommelseitigen Reibungsplatten 119a sind jeweils an der Kupplungsnabe 118 und der Kupplungstrommel 119 befestigt, so dass sie nicht relativ drehbar sind, und sind abwechselnd übereinander gestapelt. Somit überträgt die Kupplung 48 ein Drehmoment basierend auf einem Erregerstrom (Drehmomentbefehlswert) auf das Hohlrad 58, das heißt, die Hinterräder 16. Der Erregerstrom (Drehmomentbefehlswert) wird dem Elektromagneten 106 von einer elektronischen Steuereinheit (nicht gezeigt) zugeführt. Das heißt, dass es durch Steuern des durch die Kupplung 48 übertragenen Drehmoments möglich ist, die Verteilung des Drehmoments zwischen den Vorder- und Hinterrädern innerhalb eines Bereichs von 100:0 bis 50:50 kontinuierlich zu verändern. Die Kupplung 48 ist mit der Kardanwelle 28 in Reihe angeordnet.
  • In dem so konfigurierten Fahrzeug 10 mit Vierradantrieb wird z. B. im Vierradantriebsmodus, in dem sowohl die erste Kupplung 24 als auch die zweite Kupplung 32 eingerückt sind, wenn die elektronische Steuereinheit (nicht gezeigt) einen Zweiradantriebs-Fahrbetriebsmodus auswählt, die Manschette 54 durch den ersten Kupplungsaktuator 56 in die nicht eingriffnehmende Position bewegt, mit dem Ergebnis, dass die erste Kupplung 24 ausgerückt wird. Die bewegliche Manschette 76 wird durch den zweiten Kupplungsaktuator 80 in die Trennposition bewegt, und die zweite Kupplung 32 wird ausgerückt. Somit befindet sich das Fahrzeug im Zweiradantriebsmodus, in dem die Antriebskraft von der Maschine 12 nur auf die Vorderräder 14 übertragen wird, die die Hauptantriebsräder sind. Im Zweiradantriebsmodus, in dem sowohl die erste Kupplung 24 als auch die zweite Kupplung 32 ausgerückt sind, wird, wenn die elektronische Steuereinheit (nicht gezeigt) einen Vierradantriebs-Fahrbetriebsmodus auswählt, die Manschette 54 durch den ersten Kupplungsaktuator 56 in die eingriffnehmende Position bewegt, mit dem Ergebnis, dass die erste Kupplung 4 eingerückt wird. Die bewegliche Manschette 76 wird durch den zweiten Kupplungsaktuator 80 in die Verbindungsposition bewegt, mit dem Ergebnis, dass die zweite Kupplung 32 eingerückt wird. Somit befindet sich das Fahrzeug im Vierradantriebsmodus, in dem die Antriebskraft von der Maschine 12 auf die Vorderräder 14 und die Hinterräder 16 übertragen wird. Der Steuerzeitpunkt, wenn die erste Kupplung 24 eingerückt wird, und der Steuerzeitpunkt, wenn die zweite Kupplung 32 eingerückt wird, können identisch sein. Der Steuerzeitpunkt, wenn die erste Kupplung 24 eingerückt wird, kann vor dem Steuerzeitpunkt liegen, wenn die zweite Kupplung 32 eingerückt wird. Alternativ kann der Steuerzeitpunkt, wenn die zweite Kupplung 32 eingerückt wird, vor dem Steuerzeitpunkt liegen, wenn die erste Kupplung 24 eingerückt wird.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist bei der Hinterrad-Differentialeinheit 30 des Fahrzeugs 10 mit Vierradantrieb gemäß der vorliegenden Ausführungsform die bewegliche Manschette 76 der zweiten Kupplung 32 zwischen dem zylindrischen Hohlrad 58 und der zylindrischen Welle 60a des Differentialgehäuses 60 der Differentialgetriebeeinheit 64 angeordnet. Wenn die Kardanwelle 28 im Zweiradantriebsmodus von den Hinterrädern 16 getrennt wird, wird das Hohlrad 58 vom Differentialgehäuse 60 durch die bewegliche Manschette 67 der zweiten Kupplung 32 getrennt. Somit wird in dem getrennten Zustand ein Volldifferentialzustand der Differentialgetriebeeinheit 64 verhindert.
  • Bei der Hinterrad-Differentialeinheit 30 des Fahrzeugs 10 mit Vierradantrieb gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die zweite Kupplung 32 die Innenverzahnung 58b, die Außenverzahnung 76b und die bewegliche Manschette 76. Die Innenverzahnung 58b ist auf dem Hohlrad 58 ausgebildet. Die Außenverzahnung 76b kann mit der Innenverzahnung 58b über das feststehende Eingriffelement 78 in Eingriff gebracht werden. Die bewegliche Manschette 76 ist auf dem äußeren Umfang der zylindrischen Welle 60a des Differentialgehäuses 60 angeordnet, so dass sie nicht relativ drehbar ist und sich in Richtung der Rotationsachse C2 bewegt. Der zweite Kupplungsaktuator 80 bewegt die bewegliche Manschette 76 durch den Elektromagneten 84 in die Verbindungsposition oder in die Trennposition. Somit wird beispielsweise gegenüber der Konfiguration, wo eine Steuerkupplung zwischen dem Hohlrad 58 und der Differentialgetriebeeinheit 64 angeordnet ist, eine einhergehende Rotation mit dem Hohlrad 58 infolge einer Rotation des Getriebegehäuses 60 der Differentialgetriebeeinheit 64 im Zweiradantriebsmodus verhindert.
  • Bei der Hinterrad-Differentialeinheit 30 des Fahrzeugs 10 mit Vierradantrieb gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet der zweite Kupplungsaktuator 80 die Feder 82, den ersten Kolben 88, den zweiten Kolben 90, den Halter 92 und den Klinkenmechanismus 94. Die Feder 82 drangt die bewegliche Manschette 76 aus der Trennposition in Richtung auf die Verbindungsposition. Der erste Kolben 88 wird in Richtung auf die Rotationsachse C2 um den vorbestimmten Hub unter Verwendung des Elektromagneten 84 hin- und herbewegt. Der zweite Kolben 90 ist so angeordnet, dass er in Bezug auf das Hohlrad 58 relativ drehbar ist, und er wird durch den ersten Kolben 88 gegen die drängende Kraft der Feder 82 bewegt. Der Halter 92 weist eine mehrstufige Sperrverzahnung 92a, 92b, 92c auf. Der Halter 92 ist so angeordnet, dass er in Richtung der Rotationsachse C2 in Bezug auf das Hohlrad 58 nicht relativ drehbar und nicht beweglich ist. Der zweite Kolben 90, der durch den ersten Kolben 88 bewegt wird, wird durch einen beliebigen Satz der mehrstufigen Sperrverzahnung 92a, 92b, 92c gesperrt. Der erste Kolben 88 bewegt sich eine vorbestimmte Anzahl von Malen hin- und her, wodurch der Klinkenmechanismus 94 bewirkt, dass der zweite Kolben 90 die bewegliche Manschette 76 gegen die drängende Kraft der Feder 82 in die Trennposition bewegt, und, wenn die Anzahl von Malen, die der Kolbenhub ausgeführt wird, die vorbestimmte Häufigkeit überschritten hat, entsperrt er den zweiten Kolben 90 und ermöglicht der beweglichen Manschette 76, sich unter der drängenden Kraft der Feder 82 in die Verbindungsposition zu bewegen. Im Vergleich beispielsweise zu der Konfiguration, wo die bewegliche Manschette 76 um den vorbestimmten Hub hin- und herbewegt wird, indem das bewegliche Teil 86 unter Verwendung des Elektromagneten 84 angezogen wird, kann somit der Hub der beweglichen Manschette 76 unter Verwendung des Klinkenmechanismus 94 in geeigneter Weise verlängert werden.
  • Bei der Hinterrad-Differentialeinheit 30 des Fahrzeugs 10 mit Vierradantrieb gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Kugelnocken 100 zwischen dem Elektromagneten 84 und dem Klinkenmechanismus 94 angeordnet. Der Kugelnocken 100 beinhaltet den ringförmigen ersten Kolben 88, das ringförmige Tragelement 96 und die kugelförmigen Wälzkörper 98. Der ringförmige erste Kolben 88 und das ringförmige Tragelement 98 sind übereinander angeordnet. Die kugelförmigen Wälzkörper 98 sind von den Paaren von geneigten ausgesparten Nuten 88a, 96a, die jeweils auf einander gegenüberliegenden Flächen des ersten Kolbens 88 und des Tragelements 9t ausgebildet sind, beidseitig umgeben. Wenn der erste Kolben 88 und das Tragelement 96 relativ gedreht werden, ist der erste Kolben 88 von dem Tragelement 96 beabstandet. Wenn die Rotation des Tragelements 96 durch den Elektromagneten 84 verhindert wird, und dann der erste Kolben 88 und das Tragelement 96 relativ rotieren, wird die bewegliche Manschette 76 durch den Kugelnocken 100 über den Klinkenmechanismus 94 in Richtung der Rotationsachse C2 bewegt. Somit kann beispielsweise im Vergleich zu der Konfiguration, wo die bewegliche Manschette 76 um den vorbestimmten Hub hin- und herbewegt wird, indem das bewegliche Teil 86 unter Verwendung des Elektromagneten 84 angezogen wird, der Hub der beweglichen Manschette 76 unter Verwendung des Kugelnocken 100 in geeigneter Weise verlängert werden.
  • Bei der Hinterrad-Differentialeinheit 30 des Fahrzeugs 10 mit Vierradantrieb gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Kupplung 48 mit der Kardanwelle 28 in Reihe angeordnet. Die Kardanwelle 28 ist das Kraftübertragungselement, das im Vierradantriebsmodus die Antriebskraft der Maschine 12 auf die Hinterräder 16 überträgt. Die Kupplung 48 kann das übertragene Drehmoment steuern. Somit kann durch Steuern des Drehmoments, das durch die Kupplung 48 übertragen wird, die Verteilung des übertragenen Drehmoments zwischen den Vorderrädern 14 und den Hinterrädern 16 im Vierradantriebsmodus gesteuert werden.
  • Als nächstes wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung ausführlicher beschrieben. In der nachstehenden Beschreibung sind Bereiche, die die Ausführungsform mit der vorstehend beschriebenen Ausführungsform gemein hat, mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und auf eine Beschreibung derselben wird daher verzichtet.
  • Eine Hinterrad-Differentialeinheit 120 für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der Hinterrad-Differentialeinheit 30 gemäß der ersten Ausführungsform dahingehend, dass eine zweite Kupplung 124, die einen Synchronisator 122 beinhaltet, anstelle der zweiten Kupplung 32 gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform, die in 5 gezeigt ist, verwendet wird. Die Hinterrad-Differentialeinheit 120 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich zudem von der Hinterrad-Differentialeinheit 30 gemäß der ersten Ausführungsform dahingehend, dass ein zylindrisches Hohlrad 126 mit einer sich von der Form des zylindrischen Hohlrads 58 gemäß der ersten Ausführungsform unterscheidenden Form verwendet wird. Die Hinterrad-Differentialeinheit 120 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich weiterhin von der Hinterrad-Differentialeinheit 30 gemäß der ersten Ausführungsform dahingehend, dass ein Differentialgehäuse 128, das eine zylindrische Welle 128a mit einer sich von der Form der zylindrischen Welle 60a des Differentialgehäuses 60 gemäß der ersten Ausführungsform unterscheidenden Form beinhaltet, verwendet wird. In den anderen Punkten besteht im Wesentlichen Übereinstimmung.
  • Wie in 5 gezeigt ist, handelt es sich bei dem Hohlrad 126 beispielsweise um ein Kegelrad, in dem ein Hypoidrad ausgebildet ist. Das Hohlrad 126 weist den Wellenabschnitt 126a auf. Der Wellenabschnitt 126a steht in einer im Wesentlichen zylindrischen Form von dem inneren Umfangsabschnitt des Hohlrads 126 in Richtung auf das Hinterrad 16L vor. Wie in 5 gezeigt, weist das Differentialgehäuse 128 die zylindrische Welle 128a auf. Die zylindrische Welle 128a steht in einer im Wesentlichen zylindrischen Form von dem Differentialgehäuse 128 in Richtung auf das Hinterrad 16L vor, d. h. in Richtung auf die Innenseite des Hohlrads 126. Die zylindrische Welle 128a erstreckt sich durch die Innenseite des zylindrischen Hohlrads 126. Das Hohlrad 126 und das Differentialgehäuse 128, genauso wie im Fall der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform, sind in dem Gehäuse 70 der Einheit gelagert, so dass sie um die Rotationsachse C2 geschwenkt werden können.
  • Die zweite Kupplung 124 sowie die zweite Kupplung 32 gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform ist eine Klauenkupplung zum Verbinden des Hohlrads 126 mit dem Differentialgehäuse 128 oder zum Trennen des Hohlrads 126 von dem Differentialgehäuse 128. Wie in 5 gezeigt, beinhaltet die zweite Kupplung 32 eine Innenverzahnung 130a, eine Außenverzahnung (zweite Zähne) 130b, eine bewegliche Manschette (ein bewegliches Eingriffelement) 130 einen zweiten Kupplungsaktuator (Aktuator) 132 und dergleichen. Die Außenverzahnung (zweiten Zähne) 130b ist auf der beweglichen Manschette (dem beweglichen Eingriffelement) 130 ausgebildet. Die zweite Kupplung 32 ist eine Klauenkupplung. Die Innenverzahnung 130a befindet sich in konstantem Eingriff mit der Außenverzahnung 128b, so dass sie sich in Richtung der Rotationsachse C2 relativ bewegt. Die Außenverzahnung 128 ist auf dem äußeren Umfang der zylindrischen Welle 128a des Differentialgehäuses 128 ausgebildet. Die Außenverzahnung (zweiten Zähne) 130b nehmen mit der Innenverzahnung (den ersten Zähnen) 126b infolge einer Bewegung der Außenverzahnung 130b in Richtung der Rotationsachse C2 Eingriff. Die Innenverzahnung (ersten Zähnen) 126b ist auf dem inneren Umfang des Wellenabschnitts 126a des Hohlrads 126 ausgebildet. Der zweite Kupplungsaktuator (Aktuator) 132 bewegt die bewegliche Manschette 130 in eine Verbindungsposition oder in eine Trennposition in Richtung der Rotationsachse C2. In der Verbindungsposition nimmt die Außenverzahnung 130b mit der Innenverzahnung 126b des Hohlrads 126 Eingriff, mit dem Ergebnis, dass das Hohlrad 126 mit dem Differentialgehäuse 128 gekoppelt wird, so dass es nicht relativ drehbar ist. In der Trennposition nimmt die Außenverzahnung 130b mit der Innenverzahnung 126b des Hohlrads 126 nicht Eingriff, mit dem Ergebnis, dass die relative Rotation zwischen dem Hohlrad 126 und dem Differentialgehäuse 128 möglich ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die zweite Kupplung 124 ein Beispiel für den eingriffnehmenden Trennmechanismus wie im Fall der ersten Ausführungsform.
  • Der zweite Kupplungsaktuator 132 beinhaltet eine Feder 136, einen zweiten Kolben 138 und einen Elektromagneten 144. Die Feder 136 ist zwischen der beweglichen Manschette 130 und einem ringförmigen Federlagerelement 134 angeordnet. Das Federlagerelement 134 befindet sich in Eingriff mit der Außenverzahnung 128b der zylindrischen Welle 128a des Differentialgehäuses 128, so dass es nicht relativ drehbar ist. Die Feder 136 drängt die bewegliche Manschette 130 aus der Trennposition in Richtung auf die Verbindungsposition in Richtung der Rotationsachse C2. Der zweite Kolben 138 betätigt die bewegliche Manschette 130 gegen die drängende Kraft der Feder 136 in Richtung auf die Trennposition. Der Elektromagnet 144 ist um die zylindrische Welle 128a des Differentialgehäuses 128 angeordnet. Der Elektromagnet 144 zieht ein scheibenförmiges bewegliches Teil 142 magnetisch an, um den zweiten Kolben 138 über einen Klinkenmechanismus (Auslösemechanismus) 140 zu betätigen. Wie in 5 gezeigt ist, ist der Elektromagnet 144 des zweiten Kupplungsaktuators 132 auf einer Seite gegenüber dem Hohlrad 126 von der Differentialgetriebeeinheit 64 angeordnet. Das heißt, dass das Hohlrad 126 zwischen dem Elektromagneten 144 des zweiten Kupplungsaktuators 132 und der Differentialgetriebeeinheit 64 angeordnet ist.
  • Wenn somit der Anziehungsvorgang des beweglichen Teils 142 durch den Elektromagneten 144 für eine vorbestimmte Anzahl von Malen, z. B. etwa drei- bis fünfmal, hintereinander ausgeführt wird, bewegt der zweite Kolben 138 folgerichtig die bewegliche Manschette 130 in Richtung auf die Trennposition. Das heißt, dass der zweite Kolben 138 folgerichtig die bewegliche Manschette 130 in Richtung auf das Hinterrad 16R bewegt. Somit wird die Außenverzahnung 130b der beweglichen Manschette 130 von der Innenverzahnung 126b des Hohlrads 126 gelöst, und die zweite Kupplung 124 wird ausgerückt. Wenn die Anzahl der Male, die der Anziehungsvorgang des beweglichen Teils 142 unter Verwendung des Elektromagneten 144 ausgeführt wird, die vorbestimmte Anzahl von Malen überschreitet, können sich der zweite Kolben 138 und die bewegliche Manschette 130 unter der drängenden Kraft der Feder 136 in die Verbindungsposition bewegen. Die Verbindungsposition ist auf der oberen Seite der Rotationsachse C2 in 5 gezeigt. Somit nimmt die Außenverzahnung 130b der beweglichen Manschette 130 mit der Innenverzahnung 126b des Hohlrads 126 Eingriff, und die zweite Kupplung 124 wird eingerückt. Wie in 5 gezeigt ist, unterscheiden sich der zweite Kolben 138, ein erster Kolben 146 und ein Halter 148, die den Klinkenmechanismus darstellen, in der Form von dem zweiten Kolben 90, dem ersten Kolben 88 und dem Halter 92, die in der ersten Ausführungsform beschrieben sind. Der zweite Kolben 138, der erste Kolben 156 und der Halter 148 weisen jedoch jeweils die gleichen Funktionen auf wie der erste Kolben 88, der zweite Kolben 90 und der Halter 92. In der vorliegenden Ausführungsform wird daher auf die Beschreibung des Funktionsprinzips des Klinkenmechanismus 140 verzichtet.
  • Der zweite Kupplungsaktuator 132 beinhaltet ein getriebeseitiges Reibschlusselement 150, ein auf der beweglichen Seite befindliches Reibschlusselement 152 und den Synchronisator 122. Das getriebeseitige Reibschlusselement 150 ist auf dem Hohlrad 126 so angeordnet, dass es nicht relativ drehbar ist. Das auf der beweglichen Seite befindliche Reibschlusselement 152 ist auf der zylindrischen Welle 128a des Differentialgehäuses 128 so angeordnet, dass es nicht relativ drehbar ist und sich zusammen mit der beweglichen Manschette 130 in Richtung der Rotationsachse C2 bewegt. Der Synchronisator 122 synchronisiert die Rotation der beweglichen Manschette 130 mit der Rotation des Hohlrads 126 als Folge daraus, dass das getriebeseitige Reibschlusselement 150 mit dem auf der beweglichen Seite befindlichen Reibschlusselement 152 in Gleitkontakt versetzt wird, wenn die bewegliche Manschette 130 sich auf eine Seite der Verbindungsposition bewegt, die sich vor der Bewegung der beweglichen Manschette 130 in die Verbindungsposition am nächsten zu der Trennposition befindet.
  • Wie in 5 gezeigt ist, weist das getriebeseitige Reibschlusselement 150 einen zylindrischen Abschnitt 150b mit einem kleinen Durchmesser und einen zylindrischen Abschnitt 150d mit einem großen Durchmesser auf. Die Außenverzahnung 150a ist auf dem zylindrischen Abschnitt 150b mit dem kleinen Durchmesser ausgebildet. Die Außenverzahnung 150a steht mit der Innenverzahnung 126b des Hohlrads 126 in Eingriff, so dass sie nicht relativ drehbar ist. Eine konische innere Reibungsfläche 150c ist auf dem zylindrischen Abschnitt 150d mit dem großen Durchmesser ausgebildet. Die konische innere Reibungsfläche 150c weist einen Durchmesser auf, der größer ist als der Innendurchmesser des Hohlrads 126, und weist einen kleineren Durchmesser als die Außenverzahnung 126c des Hohlrads 126 auf. Die konische innere Reibungsfläche 150c ist in Bezug auf die Rotationsachse C2 leicht geneigt. Die Außenverzahnung 126c steht mit dem Antriebsritzel 50 in Eingriff, so dass sie nicht relativ drehbar ist. In einem Zustand, in dem eine Stufenfläche 150e des einen großen Durchmesser aufweisenden zylindrischen Abschnitts 150d den Wellenabschnitt 126a des Hohlrads 126 kontaktiert, ist der einen kleinen Durchmesser aufweisende zylindrische Abschnitt 150b in den Wellenabschnitt 126a des Hohlrads 126 eingepasst, so dass er nicht relativ drehbar ist. Das auf der beweglichen Seite befindliche Reibschlusselement 152 weist einen zylindrischen Abschnitt 152b mit einem großen Durchmesser und einen zylindrischen Abschnitt 152c mit einem zylindrischen kleinen Durchmesser auf. Eine konische äußere Reibungsfläche 152a ist auf dem zylindrischen Abschnitt 152b mit dem großen Durchmesser ausgebildet. Die konische äußere Reibungsfläche 152a kann mit der konischen inneren Reibungsfläche 150c in Gleitkontakt gelangen. Der zylindrische Abschnitt 152c mit dem kleinen zylindrischen Durchmesser weist einen Durchmesser auf, der kleiner ist als der Innendurchmesser des einen kleinen Durchmesser aufweisenden zylindrischen Abschnitts 150b des getriebeseitigen Reibschlusselements 150. Der zylindrische Abschnitt 152c mit dem zylindrischen kleinen Durchmesser ist mit der Außenverzahnung 128b in Eingriff, so dass er nicht relativ drehbar und in Richtung der Rotationsachse C2 beweglich ist. Die Außenverzahnung 128b ist auf der zylindrischen Welle 128a des Differentialgehäuses 128 ausgebildet.
  • Wenn somit die bewegliche Manschette 130 über den Klinkenmechanismus 140 von der Trennposition in die Verbindungsposition bewegt wird, wird die konische äußere Reibungsfläche 152a des auf der beweglichen Seite befindlichen Reibschlusselements 152 mit der konischen inneren Reibungsfläche 150c des getriebeseitigen Reibschlusselements 150 verbunden, so dass sie auf der konischen inneren Reibungsfläche 150c gleiten kann, bevor die Innenverzahnung 126b des Hohlrads 126 in die Außenverzahnung 130b der beweglichen Manschette eingreift. Somit wird die Rotation des Hohlrads 126, das mit dem getriebeseitigen Reibschlusselement 150 in Eingriff steht, so dass sie nicht relativ drehbar ist, mit der Rotation des Differentialgehäuses 128 synchronisiert, das mit dem auf der beweglichen Seite befindlichen Reibschlusselement 152 in Eingriff steht, so dass es nicht relativ drehbar ist. Die Positionen, Formen und Abmessungen des getriebeseitigen Reibschlusselements 150 und des auf der beweglichen Seite befindlichen Reibschlusselements 152 sind so festgelegt, dass, wenn der zweite Kolben 138. und die bewegliche Manschette 130 in Richtung auf eine Seite bewegt werden, die sich am nächsten zum Hohlrad 126 befindet, während eines Vorgangs, in dem die Anzahl der Male, die der Anziehungsvorgang des beweglichen Stücks 142 unter Verwendung des Elektromagneten 144 ausgeführt wird, die vorbestimmte Anzahl von Malen überschreitet, die konische innere Reibungsfläche 150c und die konische äußere Reibungsfläche 152a miteinander verbunden werden, so dass sie aufeinander gleiten. Ein Teil des Synchronisators 122, das heißt, der Teil des getriebeseitigen Reibschlusselements 150 und des auf der beweglichen Seite befindlichen Reibschlusselements 152 ist auf der radial inneren Seite des zylindrischen Hohlrads 126 angeordnet.
  • Wie vorstehend beschrieben, beinhaltet die Hinterrad-Differentialeinheit 120 für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb gemäß der vorliegenden Ausführungsform den Synchronisator 122. Der Synchronisator 122 beinhaltet das getriebeseitige Reibschlusselement 150 und das auf der beweglichen Seite befindliche Reibschlusselement 152. Das getriebeseitige Reibschlusselement 150 ist auf dem Hohlrad 126 angeordnet, so dass es nicht relativ drehbar ist. Das auf der beweglichen Seite befindliche Reibschlusselement 152 ist auf der zylindrischen Welle 128 des Differentialgehäuses 128 so angeordnet, dass es nicht relativ drehbar ist und sich zusammen mit der beweglichen Manschette 130 in Richtung der Rotationsachse C2 bewegt. Der Synchronisator 122 synchronisiert die Rotation der beweglichen Manschette 130 mit der Rotation des Hohlrads 126, in dem er das getriebeseitige Reibschlusselement 150 mit dem auf der beweglichen Seite befindlichen Reibschlusselement 152 in Gleitkontakt versetzt wird, wenn die bewegliche Manschette 130 sich auf eine Seite der Verbindungsposition bewegt, die sich am nächsten zur Trennposition befindet, bevor die Bewegung der beweglichen Manschette 130 in die Verbindungsposition stattfindet. Ein Teil des Synchronisators 122 ist auf der radial inneren Seite des zylindrischen Hohlrads 126 angeordnet. Weil das Teil des Synchronisators 122 auf der radial inneren Seite des zylindrischen Hohlrads 126 angeordnet ist, kann die Größe der Hinterrad-Differentialeinheit 120 in Richtung der Rotationsachse C2 des Hohlrads 126 in geeigneter Weise reduziert werden.
  • Die Ausführungsformen der Erfindung sind vorstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung eingehend beschrieben. Die Erfindung wird auch auf andere Ausführungsformen angewendet.
  • Das Fahrzeug 10 mit Vierradantrieb gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist beispielsweise ein Fahrzeug auf Basis eines Frontmotor/Frontrad-Antriebs, das die Hinterrad-Differentialeinheit 30 oder die Hinterrad-Differentialeinheit 120 beinhaltet. Die Erfindung ist genauso auf ein Fahrzeug mit Vierradantrieb auf Basis eines Frontmotor/Hinterrad-Antriebs, ein Fahrzeug mit Vierradantrieb auf Basis eines Heckmotor/Hinterrad-Antriebs oder dergleichen anwendbar. In dem Fahrzeug mit Vierradantrieb auf Basis eines Frontmotor/Hinterrad-Antriebs oder in dem Fahrzeug mit Vierradantrieb auf Basis eines Heckmotor/Hinterrad-Antriebs wird eine hilfsantriebsradseitige Differentialeinheit mit einer ähnlichen Konfiguration wie der der Hinterrad-Differentialeinheit 30 oder der Hinterrad-Differentialeinheit 120 für die Vorderräder verwendet.
  • In dem Fahrzeug 10 mit Vierradantrieb gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform beinhaltet der zweite Kupplungsaktuator 80 zum Betätigen der zweiten Kupplung 32 den Elektromagneten 84, den Kugelnocken 100 und den Klinkenmechanismus 94. Der Kugelnocken 100 und der Klinkenmechanismus 94 werden verwendet, um den zweiten Kolben 90 durch einen Hub zu betätigen, der größer als der Arbeitshub des beweglichen Teils 86 durch den Elektromagneten 84 ist. Stattdessen kann ein elektromagnetischer Aktuator mit einem großen Arbeitshub, ein Motor, ein hydraulischer Zylinder oder dergleichen verwendet werden, um den zweiten Kolben 90 zu bewegen. In diesem Fall sind der Kugelnocken 100 und der Klinkenmechanismus 94 überflüssig. Bei dem Klinkenmechanismus 94 beträgt die Anzahl der Stufen der Aufnahmeverzahnung 88c, 88d, 88e des ersten Kolbens 88 und die Anzahl der Stufen der Sperrverzahnung 92a, 92b, 92c des Halters 92 jeweils drei. Die Anzahl der Stufen dieser Verzahnung kann beispielsweise zwei oder vier oder mehr betragen.
  • In dem Fahrzeug 10 mit Vierradantrieb gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist die Kardanwelle 28 als das Kraftübertragungselement dargestellt, das die Antriebskraft auf die Hinterräder 16 überträgt, bei denen es sich um die Hilfsantriebsräder handelt. Das Kraftübertragungselement beschränkt sich nicht ausschließlich auf die Kardanwelle 28. Das Kraftübertragungselement kann beispielsweise ein Element zwischen der ersten Kupplung 24 und der zweiten Kupplung 32 in dem Kraftübertragungsweg sein, der die Kraft der Maschine 12 auf die Hinterräder 16 überträgt. Das heißt, dass das Kraftübertragungselement das Abtriebsritzel 44, die Kupplung 48, das Antriebsritzel 50, das Hohlrad 58 oder dergleichen sein kann.
  • Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen dienen nur der Veranschaulichung. Die Erfindung kann in einer Art und Weise ausgeführt werden, die verschiedene Modifizierungen oder Verbesserungen auf Grundlage des Wissens des Fachmanns umfasst.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2010/019641 [0002, 0003]

Claims (7)

  1. Hilfsantriebsradseitige Differentialeinheit (30) für ein Fahrzeug (10) mit Vierradantrieb (10), wobei das Fahrzeug (10) mit Vierradantrieb eine Antriebsquelle (12), Hauptantriebsräder (14R, 14L) und Hilfsantriebsräder (16R, 16L) beinhaltet, wobei die hilfsantriebsradseitige Differentialeinheit aufweist: ein zylindrisches Hohlrad (58; 126), das so gelagert ist, dass es um eine Rotationsachse des zylindrischen Hohlrads rotiert, wobei das zylindrische Hohlrad so konfiguriert ist, dass eine Antriebskraft in das zylindrische Hohlrad in einem Vierradantriebsmodus eingegeben wird, wobei der Vierradantriebsmodus ein Modus ist, in dem die Antriebskraft von der Antriebsquelle auf die Hauptantriebsräder und die Hilfsantriebsräder übertragen wird; eine Differentialgetriebeeinheit (64), die ein Differentialgehäuse (60) beinhaltet, wobei die Differentialgetriebeeinheit so konfiguriert ist, dass sie eine Kraft auf die Hilfsantriebsräder verteilt, wobei die Kraft auf das Differentialgehäuse übertragen wird, wobei das Differentialgehäuse eine zylindrische Welle (60a; 128a) konzentrisch mit dem zylindrischen Hohlrad beinhaltet, wobei die zylindrische Welle (60a; 128a) in Richtung auf eine radial innere Seite des zylindrischen Hohlrads vorsteht; ein Teil eines eingriffnehmenden Trennmechanismus (32; 124), der zwischen dem zylindrischen Hohlrad und der zylindrischen Welle angeordnet ist, wobei der eingriffnehmende Trennmechanismus so konfiguriert ist, dass er das zylindrische Hohlrad mit dem Differentialgehäuse verbindet oder das zylindrische Hohlrad von dem Differentialgehäuse trennt, wobei der eingriffnehmende Trennmechanismus so konfiguriert ist, dass er ein Kraftübertragungselement (28) von den Hilfsantriebsrädern in einem Zweiradantriebsmodus trennt, wobei das Kraftübertragungselement so konfiguriert ist, dass es die Antriebskraft auf die Hilfsantriebsräder im Vierradantriebsmodus überträgt, wobei der Zweiradantriebsmodus ein Modus ist, in dem die Antriebskraft von der Antriebsquelle auf die Hauptantriebsräder übertragen wird; und ein Stellglied (80; 132), das konfigurier ist, um (a) den eingriffnehmenden Trennmechanismus zwischen einer Verbindungsposition und einer Trennposition zu bewegen, wobei das zylindrische Hohlrad mit der zylindrischen Welle gekoppelt ist, so dass es an der Verbindungsposition nicht relativ drehbar ist, wobei eine relative Rotation zwischen dem zylindrischen Hohlrad und der zylindrischen Welle an der Trennposition ermöglicht wir, und (b) den Zweiradantriebsmodus und/oder den Vierradantriebsmodus selektiv auszuwählen.
  2. Hilfsantriebsradseitige Differentialeinheit nach Anspruch 1, wobei der eingriffnehmende Trennmechanismus erste Zähne (58b; 126b), zweite Zähne (76b; 130b) und ein bewegliches Eingriffelement (76; 130) beinhaltet, die ersten Zähne auf dem zylindrischen Hohlrad angeordnet sind, die zweiten Zähne so konfiguriert sind, dass sie mit den ersten Zähnen Eingriff nehmen, wobei das bewegliche Eingriffelement auf einem äußeren Umfang der zylindrischen Welle angeordnet ist, so dass es nicht drehbar ist und sich in einer Richtung der Rotationsachse bewegt, und der Aktuator so konfiguriert ist, dass er das bewegliche Eingriffelement in eine von der Verbindungsposition und/oder der Trennposition unter Verwendung eines Elektromagneten (84; 144) bewegt.
  3. Hilfsantriebsradseitige Differentialeinheit nach Anspruch 2, wobei das Stellglied beinhaltet: (i) eine Feder (82; 136), die so konfiguriert ist, dass sie das bewegliche Eingriffelement aus der Trennposition in Richtung auf die Verbindungsposition drängt, (ii) einen ersten Kolben (88; 146), der so konfiguriert ist, dass er um einen vorbestimmten Hub unter Verwendung des Elektromagneten in Richtung der Rotationsachse hin- und herbewegt wird, (iii) einen zweiten Kolben (90; 138), der auf dem zylindrischen Hohlrad angeordnet ist, so dass er relativ rotiert, wobei der zweite Kolben so konfiguriert ist, dass er durch den ersten Kolben gegen eine drängende Kraft der Feder bewegt wird, (iv) einen Halter (92; 148), der eine mehrstufige Sperrverzahnung (92a, 92b, 92c) beinhaltet, wobei der Halter auf dem zylindrischen Hohlrad so angeordnet ist, dass er nicht relativ drehbar und in Richtung der Rotationsachse nicht beweglich ist, wobei der Halter so konfiguriert ist, dass er den zweiten Kolben sperrt, der durch den ersten Kolben mit einem beliebigen der mehrstufigen Zähne bewegt wird, und v) einen Auslösemechanismus (94; 140), der so konfiguriert ist, dass der erste Kolben sich eine vorbestimmte Anzahl von Malen hin- und herbewegt, wodurch der zweite Kolben das bewegliche Eingriffelement gegen die drängende Kraft der Feder in die Trennposition bewegt, wobei der Auslösemechanismus so konfiguriert ist, dass er den zweiten Kolben entsperrt, wenn die Anzahl der Male, die der Kolbenhub ausgeführt wird, die vorbestimmte Anzahl von Malen überschreitet, wobei der Auslösemechanismus so konfiguriert ist, dass er dem beweglichen Eingriffelement ermöglicht, sich unter der drängenden Kraft der Feder in die Verbindungsposition zu bewegen.
  4. Hilfsantriebsradseitige Differentialeinheit nach Anspruch 3, ferner aufweisend: einen Synchronisator (122), der ein getriebeseitiges Reibschlusselement (150) und ein auf der beweglichen Seite befindliches Reibschlusselement (152) beinhaltet, wobei das getriebeseitige Reibschlusselement auf dem zylindrischen Hohlrad angeordnet ist, so dass es nicht relativ drehbar ist, wobei das auf der beweglichen Seite befindliche Reibschlusselement auf der zylindrischen Welle angeordnet ist, so dass es nicht relativ drehbar ist und sich zusammen mit dem beweglichen Eingriffelement in Richtung der Rotationsachse bewegt, wobei der Synchronisator so konfiguriert ist, dass er eine Rotation des beweglichen Eingriffelements mit der Rotation des zylindrischen Hohlrads synchronisiert, indem das getriebeseitige Reibschlusselement mit dem auf der beweglichen Seite befindlichen Reibschlusselement in Gleitkontakt versetzt wird, wenn das bewegliche Eingriffelement sich auf eine Seite der Verbindungsposition bewegt, die sich am nächsten zu der Trennposition befindet, bevor die Bewegung des bewegliche Eingriffelements in die Verbindungsposition ausgeführt wird, und ein Teil des Synchronisators auf der radial inneren Seite des zylindrischen Hohlrads angeordnet ist.
  5. Hilfsantriebsradseitige Differentialeinheit nach Anspruch 3 oder 4, ferner aufweisend: einen Kugelnocken (100), der ein Paar von ringförmigen Elementen (88, 96) und einen kugelförmigen Wälzkörper (98) beinhaltet, wobei das Paar von ringförmigen Elementen übereinander zwischen dem Elektromagneten und dem Auslösemechanismus angeordnet ist, wobei der Wälzkörper von einem Paar von geneigten ausgesparten Nuten, die jeweils auf einander gegenüberliegenden Oberflächen des Paars von ringförmigen Elementen angeordnet sind, beidseitig umgeben ist, wobei der Kugelnocken so konfiguriert ist, dass das Paar von ringförmigen Elementen voneinander beabstandet ist, wenn das Paar von ringförmigen Elementen sich relativ dreht, und das bewegliche Eingriffelement so konfiguriert ist, dass es sich in Richtung der Rotationsachse durch den Kugelnocken über den Auslösemechanismus bewegt, wenn die Rotation von einem von dem Paar von ringförmigen Elementen durch den Elektromagneten verhindert wird, und sich dann das Paar von ringförmigen Elementen relativ dreht.
  6. Hilfsantriebsradseitige Differentialeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Kraftübertragungselement eine Kardanwelle (28) ist, eine Steuerkupplung (48) mit der Kardanwelle in Reihe angeordnet ist und die Steuerkupplung so konfiguriert ist, dass sie das übertragene Drehmoment steuert.
  7. Hilfsantriebsradseitige Differentialeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das zylindrische Hohlrad einen Wellenabschnitt (58a; 126a) beinhaltet, der in einer zylindrischen Form vorsteht, und der Wellenabschnitt durch ein Lager (72) gelagert wird, so dass er um die Rotationsachse rotiert.
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