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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Mehrscheibenkupplungsvorrichtung für ein Fahrzeug, die in einem Leistungsübertragungspfad des Fahrzeugs angeordnet ist und eine Steuerung zum Verbinden und Trennen des Leistungsübertragungspfades ausführt.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Eine Mehrscheibenkupplungsvorrichtung für ein Fahrzeug, die in einem Leistungsübertragungspfad des Fahrzeugs angeordnet ist und eine Antriebskraft steuert die auf den Übertragungspfad übertragen wird, ist bekannt. Eine derartige Mehrscheibenkupplungsvorrichtung für ein Fahrzeug ist beispielsweise in der offengelegten japanischen Patentanmeldung JP 2002-364677 (
JP 2002-364677 A ) offenbart.
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Eine derartige Mehrscheibenkupplungsvorrichtung für ein Fahrzeug umfasst beispielsweise eine Kupplungstrommel, eine Mehrscheibenhauptkupplung sowie einen Nockenverstärkungsmechanismus. Die Kupplungstrommel ist integral mit einer Eingangswelle oder einer Ausgangswelle gekoppelt. Die Mehrscheibenhauptkupplung ist in der Kupplungstrommel zwischen der Kupplungstrommel und der anderen von der Eingangswelle und der Ausgangswelle angeordnet. Der Nockenverstärkungsmechanismus treibt einen Kolben an. Der Kolben wandelt ein Drehmoment, das in einer elektromagnetischen Pilotkupplung erzeugt wurde, in ein Schubmoment um, verstärkt das Schubmoment und drückt die Hauptkupplung. Die derart ausgestaltete elektromagnetische Mehrscheibenkupplung ist in der Lage, ein relativ großes Übertragungsmoment entsprechend einem Erregerstrom eines Elektromagneten auszugeben. Die elektromagnetische Mehrscheibenkupplung ist daher beispielsweise an einer Kardan- bzw. Antriebswelle, einer Achse oder dergleichen angeordnet und wird zur Steuerung des Drehmoments der angetriebenen Räder eines Allradfahrzeugs (4WD-Fahrzeugs) oder des Kurvenverhaltens des Allradfahrzeugs verwendet.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Bei der in
1 der
JP 2002-364677 A gezeigten Mehrscheibenkupplungsvorrichtung ist die Hauptkupplung eine Mehrscheibenkupplung, bei welcher eine Mehrzahl innerer Kupplungsscheiben und eine Mehrzahl äußerer Kupplungsscheiben abwechselnd gestapelt sind. Um das Ansprechverhalten sicherzustellen, ist jedes Paar innerer Kupplungsscheiben und äußerer Kupplungsscheiben, welche die Hauptkupplung bilden, über einen Ölfilm nahe aneinander ausgestaltet. Die Mehrscheibenkupplungsvorrichtung hat somit die Eigenschaft, dass ein Schleppmoment relativ groß ist, wenn die Hauptkupplung nicht aktiviert wird, und das Schleppmoment mit Abnahme der Temperatur weiter zunimmt. Daher besteht bei einem derartigen Fahrzeug die Möglichkeit, dass aufgrund des Schleppmoments keine ausreichende Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs erzielt werden kann. Wenn die Hauptkupplung nicht aktiviert ist, ist die Mehrscheibenkupplungsvorrichtung in einen vollständigen Differentialzustand versetzt und es kommt zu einer großen Rotationsdifferenz zwischen den inneren Kupplungsscheiben und den äußeren Kupplungsscheiben. Somit ist es möglich, dass keine ausreichende Haltbarkeit der Mehrscheibenkupplungsvorrichtung erzielt werden kann.
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Beispielsweise kann die vorstehend beschriebene Mehrscheibenkupplungsvorrichtung als Trennvorrichtung bei einem Allradfahrzeug verwendet werden. Ein Allradfahrzeug umfasst Hauptantriebsräder und Hilfsantriebsräder. Die Hauptantriebsräder werden sowohl im Allrad- wie auch im Zweiradantriebsmodus als Antriebsräder verwendet. Im Zweiradantriebsmodus wird keine Antriebskraft auf die Hilfsantriebsräder übertragen. Die Trennvorrichtung wird verwendet, um zwischen dem Allradantriebsmodus und dem Zweiradantriebsmodus zu wählen. Die Mehrscheibenkupplungsvorrichtung wird an einem Ende von Leistungsübertragungselementen in einem Pfad von einem Verteilergetriebe hin zu den Hilfsantriebsrädern verwendet. Das Verteilergetriebe spaltet einen Teil des Antriebsmoments, das von einer Getriebeausgangswelle ausgegeben wird, auf die Hilfsantriebsräder auf. Da in diesem Fall eine große Rotationsdifferenz zwischen der Getriebeausgangswelle und den Hilfsantriebsrädern im Zweiradantriebsmodus des Fahrzeugs besteht, ist das Schleppmoment der Mehrscheibenkupplungsvorrichtung hoch, so dass keine zufriedenstellende Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs erzielt werden kann. Im Zweiradantriebsmodus besteht zudem die Möglichkeit, dass die Mehrscheibenkupplungsvorrichtung in einen vollständigen Differentialzustand versetzt ist und somit keine ausreichende Haltbarkeit gewährleistet werden kann.
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Im Gegensatz dazu ist es auch denkbar, dass zusätzlich ein Trennmechanismus in der vorstehend beschriebenen elektromagnetischen Pilotkupplungsvorrichtung angeordnet ist. Der Trennmechanismus besteht aus einer Eingriffkupplung, welche die Getriebeausgangswelle im Zweiradantriebsmodus von den Hilfsantriebsrädern trennt. Jedoch besteht bei einem solchen Fall die Möglichkeit, dass die Antriebskraftübertragungsvorrichtung des Fahrzeugs kompliziert und groß wird.
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Die Erfindung schafft eine Mehrscheibenkupplungsvorrichtung für ein Fahrzeug, die ein geringes Schleppmoment erzeugt, wenn die Kupplung nicht aktiviert ist.
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Ein erster Aspekt der Erfindung schafft eine Mehrscheibenkupplungsvorrichtung für ein Fahrzeug. Das Fahrzeug umfasst einen ersten Rotor und einen zweiten Rotor. Der erste Rotor ist in einem Leistungsübertragungspfad des Fahrzeugs angeordnet. Der zweite Rotor ist im Leistungsübertragungspfad des Fahrzeugs angeordnet. Die Mehrscheibenkupplungsvorrichtung ist im Leistungsübertragungspfad des Fahrzeugs angeordnet, um den ersten Rotor mit dem zweiten Rotor zu verbinden, oder um den ersten Rotor vom zweiten Rotor zu trennen. Die Mehrscheibenkupplungsvorrichtung umfasst eine Kupplungstrommel, eine Innenwelle, eine Hauptkupplung, ein Reaktionselement und eine Reaktionselement-Betätigungsvorrichtung. Die Kupplungstrommel ist um eine Rotationsachse drehbar angeordnet. Die Kupplungstrommel ist mit dem ersten Rotor gekoppelt. Die Innenwelle ist innerhalb der Kupplungstrommel angeordnet. Die Innenwelle ist relativ zur Kupplungstrommel um die Rotationsachse drehbar. Die Innenwelle ist mit dem zweiten Rotor gekoppelt. Die Hauptkupplung ist derart ausgestaltet, dass eine äußere Kupplungsplatte und eine innere Kupplungsplatte abwechselnd gestapelt sind. Die äußere Kupplungsplatte ist nicht relativ zur Kupplungstrommel drehbar an einem Innenumfang der Kupplungstrommel angeordnet. Die innere Kupplungsplatte ist nicht relativ zur Innenwelle drehbar an einem Außenumfang der Innenwelle angeordnet. Das Reaktionselement ist an einer Seite der Hauptkupplung in einer Richtung der Rotationsachse angeordnet. Das Reaktionselement ist derart ausgestaltet, um eine Reaktionskraft durch Aufnahme einer Druckkraft in Richtung der Rotationsachse über die Hauptkupplung zu erzeugen. Die Druckkraft wird von der anderen Seite der Hauptkupplung in Richtung der Rotationsachse aufgebracht. Die Reaktionselement-Betätigungsvorrichtung ist derart ausgestaltet, um das Reaktionselement zwischen einer Reaktionskraft-Erzeugungsposition zur Erzeugung der Reaktionskraft durch das Reaktionselement und einer Reaktionskraft-Nichterzeugungsposition anzuordnen. Die Reaktionskraft-Nichterzeugungsposition ist eine Position, die weiter entfernt von der Hauptkupplung ist, als die Reaktionskraft-Erzeugungsposition. Die Reaktionskraft-Nichterzeugungsposition ist eine Position, die in einer vorgegebenen Entfernung beabstandet von der Reaktionskraft-Erzeugungsposition in Richtung der Rotationsachse entfernt von der Hauptkupplung liegt.
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Gemäß dem vorstehenden Aspekt ist das Reaktionselement, das die Hauptkupplung zusammen mit einem Drehmomentsteuerkolben sandwichartig aufnimmt, der die Hauptkupplung durch einen Drehmomentsteueraktuator drückt, derart ausgestaltet, dass es durch die Reaktionselement-Betätigungsvorrichtung zwischen der Reaktionskraft-Erzeugungsposition und der Reaktionskraft-Nichterzeugungsposition positioniert werden kann. Wenn somit das Reaktionselement zu dem Zeitpunkt, zu dem die Kupplung nicht aktiviert ist, an der Reaktionskraft-Nichterzeugungsposition angeordnet ist, ist das Schleppmoment der Mehrscheibenkupplungsvorrichtung deutlich verringert, wenn die Hauptkupplung nicht aktiviert ist. An der Reaktionskraft-Nichterzeugungsposition ist das Reaktionselement durch die Reaktionselement-Betätigungsvorrichtung in einem vorgegebenen Abstand von der Hauptkupplung in axiale Richtung angeordnet. Die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs verbessert sich, und selbst wenn die Mehrscheibenkupplungsvorrichtung in den vollständigen Differentialzustand verbracht wird, wenn die Hauptkupplung nicht betätigt ist und somit eine große Rotationsdifferenz vorliegt, wird die Haltbarkeit der Mehrscheibenkupplungsvorrichtung sichergestellt.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Aspekt kann die Reaktionselement-Betätigungsvorrichtung einen ersten Elektromagneten, eine erste elektromagnetische Pilotkupplung, einen ersten Schubumwandlungsmechanismus und einen Nocken- bzw. Steuermechanismus umfassen. Die erste elektromagnetische Pilotkupplung kann ausgestaltet sein, um ein Vorsteuer- bzw. Führungsmoment zu erzeugen, wenn erste Reibplatten durch ein erstes bewegliches Teil zusammengedrückt werden. Die ersten Reibplatten können gestapelt zwischen der Kupplungstrommel und der Innenwelle angeordnet sein. Das erste bewegliche Teil kann vom ersten Elektromagneten angezogen werden. Der erste Schubumwandlungsmechanismus kann ausgestaltet sein, um das von der ersten elektromagnetischen Pilotkupplung erzeugte Führungsmoment in eine Schubkraft in Richtung der Rotationsachse umzuwandeln, die Schubkraft zu verstärken, und die verstärkte Schubkraft auszugeben. Der Steuermechanismus kann ausgestaltet sein, um das Reaktionselement als Ergebnis einer vorgegebenen Anzahl von Schubkrafteingaben vom Schubumwandlungsmechanismus zur Reaktionskraft-Erzeugungsposition zu bewegen und das Reaktionselement dann an der Reaktionskraft-Erzeugungsposition festzulegen. Der Steuermechanismus kann ausgestaltet sein, um, wenn die Anzahl von Schubkrafteingaben die vorgegebene Anzahl übersteigt, das Reaktionselement freizugeben und das Reaktionselement dann zur Reaktionskraft-Nichterzeugungsposition zu bewegen. Gemäß dem vorstehenden Aspekt werden, als Ergebnis mehrerer Hübe des ersten hin und her beweglichen Elements, das sich zusammen mit dem ersten beweglichen Teil, das vom ersten Elektromagneten angezogen wird, bewegt, das zweite hin und her bewegliche Element und das Reaktionselement, das sich zusammen mit dem zweiten hin und her beweglichen Element bewegt, um einen Hub bewegt, der länger ist als der Hub des ersten hin und her beweglichen Elements. Der Hub zwischen der Reaktionskraft-Erzeugungsposition und der Reaktionskraft-Nichterzeugungsposition des Reaktionselements, das die Reaktionskraft der Hauptkupplung aufnimmt, wird deutlich verlängert. Daher ist ein Spiel bzw. Abstand zwischen dem Reaktionselement und der Hauptkupplung, sowie ein Abstand zwischen der äußeren Kupplungsplatte und der inneren Kupplungsplatte vergrößert, wenn die Hauptkupplung nicht aktiviert ist. Die äußere Kupplungsplatte und die innere Kupplungsplatte bilden die Hauptkupplung, deren Reaktionskraft durch das Reaktionselement aufgenommen wird, und sind gestapelt. Das Schleppmoment wird somit deutlich verringert. Der erste Elektromagnet, der das erste bewegliche Teil mit einem relativ geringen Hub anzieht, hat eine relativ geringe axiale Länge und eine relativ geringe radiale Größe. Die Größe der Reaktionselement-Betätigungsvorrichtung, die als Aktuator für das Reaktionselement dient, wird somit verringert, so dass die Montagefähigkeit der Mehrscheibenkupplungsvorrichtung am Fahrzeug verbessert wird.
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Bei dem vorstehenden Aspekt kann der Steuermechanismus ein erstes hin und her bewegliches Element, ein zweites hin und her bewegliches Element, eine Rückstellfeder und ein Rastelement umfassen. Das erste hin und her bewegliche Element kann zusammen mit dem ersten beweglichen Teil in eine Schubkraftrichtung hin und her beweglich sein. Das zweite hin und her bewegliche Element kann in Schubkraftrichtung betätigt werden, indem es durch das erste hin und her bewegliche Element gedrückt wird. Die Rückstellfeder kann ausgestaltet sein, um das zweite hin und her bewegliche Element in Richtung zum ersten hin und her beweglichen Element zu drücken. Das Rastelement kann mehrstufige Rastzähne aufweisen. Das Rastelement kann nicht relativ zur Innenwelle drehbar und nicht in Richtung der Rotationsachse beweglich angeordnet sein. Das Rastelement kann ausgestaltet sein, um das zweite hin und her bewegliche Element jedes Mal, wenn das erste hin und her bewegliche Element bewegt wird, mit einem der mehrstufigen Rastzähne an einem vorgegebenen Hubende festzulegen. Das Rastelement kann ausgestaltet sein, um das zweite hin und her bewegliche Element als Ergebnis einer vorgegebenen Anzahl von Bewegungen des ersten hin und her beweglichen Elements festzulegen, so dass das Reaktionselement, das mit dem zweiten hin und her beweglichen Element gekoppelt ist, an der Reaktionskraft-Erzeugungsposition angeordnet ist. Das Rastelement kann ausgestaltet sein, um das zweite hin und her bewegliche Element als Ergebnis einer vorgegebenen Anzahl von Bewegungen des ersten hin und her beweglichen Elements freizugeben, und um zu verursachen, dass das Reaktionselement durch eine Druckkraft der Rückstellfeder an der Reaktionskraft-Nichterzeugungsposition angeordnet wird. Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt wird der Steuermechanismus durch das erste hin und her bewegliche Element, das zweite hin und her bewegliche Element, die Rückstellfeder und das Rastelement ausgebildet. Die Größe der Mehrscheibenkupplungsvorrichtung wird somit verringert, so dass die Montagefähigkeit der Mehrscheibenkupplungsvorrichtung am Fahrzeug verbessert wird.
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Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt kann die Mehrscheibenkupplungsvorrichtung ferner einen Drehmomentsteuerkolben sowie einen Drehmomentsteueraktuator umfassen. Der Drehmomentsteuerkolben kann derart angeordnet sein, dass die Hauptkupplung zwischen dem Drehmomentsteuerkolben und dem Reaktionselement in Richtung der Rotationsachse der Hauptkupplung liegt. Der Drehmomentsteuerkolben kann ausgestaltet sein, um die Hauptkupplung kooperativ bzw. zusammen mit dem Reaktionselement einzuklemmen. Der Drehmomentsteueraktuator kann ausgestaltet sein, um ein Übertragungsmoment durch Aufbringen einer Schubkraft auf den Drehmomentsteuerkolben zu steuern. Die Hauptkupplung kann ausgestaltet sein, um das Übertragungsmoment zu erzeugen, wenn sie durch den Drehmomentsteuerkolben und das an der Reaktionskraft-Erzeugungsposition befindliche Reaktionselement eingeklemmt ist. Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt wird die Hauptkupplung durch den Drehmomentsteuerkolben und das Reaktionselement an der Reaktionskraft-Erzeugungsposition eingeklemmt. Die Schubkraft des Drehmomentsteuerkolbens wird durch den Drehmomentsteueraktuator gesteuert. Es besteht somit der Vorteil, dass das Übertragungsmoment der Mehrscheibenkupplungsvorrichtung auf ein gewünschtes Moment geregelt wird.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Aspekt kann der Drehmomentsteueraktuator einen zweiten Elektromagneten, eine zweite elektromagnetische Pilotkupplung und einen zweiten Schubumwandlungsmechanismus umfassen. Die zweite elektromagnetische Pilotkupplung kann derart ausgestaltet sein, um ein Vorsteuer- bzw. Führungsmoment zu erzeugen, wenn zweite Reibungsplatten durch ein zweites bewegliches Teil, das vom zweiten Elektromagneten angezogen wird, gedrückt werden, wobei die zweiten Reibungsplatten gestapelt zwischen der Kupplungstrommel und der Innenwelle angeordnet sein können. Der zweite Schubumwandlungsmechanismus kann ausgestaltet sein, um das von der zweiten elektromagnetischen Pilotkupplung erzeugte Führungsmoment in eine Schubkraft in Richtung der Rotationsachse umzuwandeln, die Schubkraft zu verstärken und die verstärkte Schubkraft an den Drehmomentsteuerkolben auszugeben. Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt wird, da die Größe des Drehmomentsteueraktuators verringert ist, die Größe der Mehrscheibenkupplungsvorrichtung verringert, so dass die Montagefähigkeit der Mehrscheibenkupplungsvorrichtung am Fahrzeug verbessert wird.
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Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Fahrzeug. Das Fahrzeug umfasst eine erste Antriebskraftverteileinheit, ein Verteilergetriebe, eine zweite Antriebskraftverteileinheit sowie die Mehrscheibenkupplungsvorrichtung. Die erste Antriebskraftverteileinheit ist derart ausgestaltet, um eine Antriebskraft von einer Antriebsquelle an rechte und linke Hauptantriebsräder zu übertragen. Das Verteilergetriebe ist in der ersten Antriebskraftverteileinheit angeordnet. Das Verteilergetriebe ist ausgestaltet, um Leistung an rechte und linke Hilfsantriebsräder auszugeben. Die zweite Antriebskraftverteileinheit ist ausgestaltet, um Leistung an die rechten und linken Hilfsantriebsräder zu übertragen. Die Leistung wird über eine Kardan- bzw. Antriebswelle, die mit dem Verteilergetriebe gekoppelt ist, eingebracht. Die Mehrscheibenkupplungsvorrichtung ist in einem Leistungsübertragungspfad vom Verteilergetriebe zu zumindest einem der rechten und linken Hilfsantriebsräder angeordnet. Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt wird im Zweiradantriebsmodus die Mehrscheibenkupplungsvorrichtung nicht aktiviert, wodurch die Hilfsantriebsräder und die Maschine nicht miteinander verbunden sind (voneinander getrennt sind). Die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs verbessert sich somit. Im Allradantriebsmodus ist die Mehrscheibenkupplungsvorrichtung aktiviert und das Übertragungsmoment wird mit dem Ergebnis gesteuert, dass das Verhalten des Fahrzeugs, beispielsweise bei der Kurvenfahrt, stabil gesteuert wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Merkmale und Vorteile sowie die technische und wirtschaftliche Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Bestandteile kennzeichnen; hierbei zeigt:
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1 eine Skelettansicht, die schematisch den Aufbau eines Antriebsstrangs eines allrad- bzw. vierradbetriebenen Fahrzeugs zeigt, bei welchem die Mehrscheibenkupplung für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung Anwendung findet;
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2 eine vergrößerte Schnittansicht, die den Aufbau der Mehrscheibenkupplung aus 1 zeigt; und
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3 eine Ansicht, welche die Rastzähne des Steuermechanismus in der Mehrscheibenkupplung aus 1 und 2 zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung im Detail Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Ausführungsform sind die Zeichnungen bei Bedarf modifiziert oder vereinfacht dargestellt, und der Maßstab, die Form und dergleichen eines jeden Abschnitts ist nicht immer genau abgebildet.
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1 zeigt eine Skelettansicht, die schematisch den Aufbau eines Allradfahrzeugs 10 zeigt, bei welchem die vorliegende Erfindung Anwendung findet. Wie in 1 gezeigt ist, verwendet das Allradfahrzeug 10 eine Brennkraftmaschine bzw. Maschine 12 als Antriebsquelle und umfasst ein FF-basiertes Allradantriebssystem mit einem ersten Leistungsübertragungspfad und einem zweiten Leistungsübertragungspfad. Der erste Leistungsübertragungspfad überträgt Leistung von der Maschine 12 an rechte und linke Vorderräder 14R, 14L, die Hauptantriebsrädern entsprechen. Der zweite Leistungsübertragungspfad überträgt Leistung von der Maschine 12 an rechte und linke Hinterräder 16R, 16L, die Hilfsantriebsrädern entsprechen. Im Zweiradantriebsmodus des Allradfahrzeugs 10 wird die von der Maschine 12 über ein automatisches Getriebe bzw. Automatikgetriebe 18 übertragene Antriebskraft über eine Vorderrad(Hauptantriebsrad-)-Antriebskraftverteileinheit 26 und rechte und linke Achsen 22R, 22L an die rechten und linken Vorderräder 14R, 14L übertragen. Im Zweiradantriebsmodus ist zumindest eine erste Einrückkupplung 32, die in einem Verteilergetriebe 24 angeordnet ist, ausgerückt. Die vom Automatikgetriebe 18 ausgegebene Leistung wird somit nicht auf das Verteilergetriebe 24, eine Antriebswelle 28, eine Hinterradantriebskraftverteileinheit 30 und die Hinterräder 16R, 16L übertragen. Im Allradantriebsmodus jedoch wird, da die erste Eingriffkupplung 32 eingerückt wird, gleichzeitig eine zweite Kupplung 48, die an einem Antriebsritzel 50 vorgesehen ist, eingerückt. Die vom Automatikgetriebe 18 ausgegebene Leistung wird somit über eine Differentialgetriebeeinheit 20 an eine rechte Achse 70R und das rechte Hinterrad 16R sowie eine linke Achse 70L und das linke Hinterrad 16L übertragen. Das Allradfahrzeug 10 fährt dann im Allradantriebsmodus. Obgleich in 1 nicht dargestellt, ist eine Fluidübertragungsvorrichtung, wie beispielsweise ein Drehmomentwandler, oder eine Kupplung zwischen der Maschine 12 und dem Automatikgetriebe 18 angeordnet.
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Das Automatikgetriebe 18 ist beispielsweise ein gestuftes Automatikgetriebe. Das gestufte Automatikgetriebe umfasst eine Mehrzahl von Planetengetriebezügen und Reibungseingriffelementen (eine Kupplung und eine Bremse). Eine Geschwindigkeits- bzw. Gangposition des gestuften Automatikgetriebes wird durch selektives Einrücken dieser Reibungseingriffelemente ausgewählt. Alternativ kann das Automatikgetriebe 18 ein gestuftes Automatikgetriebe sein, bei dem eine Gangposition eines konstant kämmenden Parallelwellengetriebes durch einen Schaltaktuator und Auswahlaktuator ausgewählt wird. Alternativ kann das Automatikgetriebe 18 ein kontinuierlich bzw. stufenlos variables Getriebe sein, dessen Übersetzungsverhältnis kontinuierlich durch Ändern der wirksamen Durchmesser eines Paares variabler Riemenscheiben mit variablen effektiven Durchmessern geändert wird, um welche ein Übertragungsriemen gewunden ist. Da das Automatikgetriebe 18 aus dem Stand der Technik bekannt ist, wird auf die Beschreibung des Aufbaus und Betriebs desselben verzichtet.
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Die Vorderradantriebskraftverteileinheit 26 umfasst ein erstes Differentialgetriebe 20 und das Verteilergetriebe 24. Das Verteilergetriebe 24 umfasst die erste Kupplung 32. Das erste Differentialgetriebe 20 umfasst ein Differentialgehäuse 20c, ein Hohlrad 20r und einen Differentialmechanismus 20d. Das Differentialgehäuse 20c ist derart angeordnet, dass es um eine Rotationsachse C1 drehbar ist. Das Hohlrad 20r ist am Differentialgehäuse 20c fixiert und kämmt mit einem Ausgangszahnrad 18a des Automatikgetriebes 18. Der Differentialmechanismus 20d ist im Differentialgehäuse 20c aufgenommen und umfasst ein Paar Achswellenräder und Ritzel. Die Achswellenräder sind jeweils mit den rechten und linken Achsen 22R, 22L gekoppelt. Die Ritzel kämmen mit den Achswellenrädern und werden durch das Differentialgehäuse 20c drehbar um eine Rotationsachse senkrecht zur Rotationsachse C1 gelagert. Das erste Differentialgetriebe 20 überträgt eine Antriebskraft aufrechte und linke Achsen 22R, 22L der Vorderräder 14R, 14L während eine Differentialrotation zwischen den rechten und linken Achsen 22R, 22L zugelassen wird. Am Differentialgehäuse 20c ist eine Innenverzahnung 38 vorgesehen. Die Innenverzahnung 38 kämmt mit einer Außenverzahnung 36. Die Außenverzahnung ist an einem Wellenende einer zylindrischen ersten Rotationswelle 34 des Verteilergetriebes 24 ausgebildet. Das Verteilergetriebe 24 ist daher mit dem Differentialgehäuse 20c der Vorderradantriebskraftverteileinheit 26 gekoppelt. Das Verteilergetriebe 24 überträgt einen Teil der Antriebskraft, die von der Maschine 12 ausgegeben wird, an Hinterräder 16.
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Die erste Kupplung 32 im Verteilergetriebe 24 besteht aus einer Klauenkupplung und umfasst eine zylindrische erste Rotationswelle 34, eine zylindrische zweite Rotationswelle 40, eine zylindrische Hülse bzw. Manschette 54, einen Synchrongetriebemechanismus 57 sowie einen ersten Kupplungsaktuator 56. Die zylindrische erste Rotationswelle 34 dient als Eingangselement. Die zylindrische zweite Rotationswelle 40 dient als Ausgangselement. Die zylindrische Hülse 54 hat eine Innenverzahnung und ist in Richtung der Rotationsachse C1 beweglich in einem Zustand angeordnet, bei welchem die Hülse 54 kontinuierlich mit einer Außenverzahnung 42 der ersten Rotationswelle 34 kämmt, um die Außenverzahnung 42 mit der Außenverzahnung 46 der zweiten Rotationswelle 40 zu koppeln. Der Synchrongetriebemechanismus 57 synchronisiert mechanisch die Rotation der Hülse 54 mit der Rotation der Außenverzahnung 46 zum Einrückzeitpunkt. Der erste Kupplungsaktuator 56 betätigt die Hülse 54. 1 zeigt einen Zustand, bei welchem die erste Kupplung 32 ausgerückt ist.
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Im Verteilergetriebe 24 werden, als Ergebnis des Einrückens der ersten Kupplung 32, die erste Rotationswelle 34, die mit dem Differentialgehäuse 20c gekoppelt ist, und die zweite Rotationswelle 40, die ein Hohlrad 40r aufweist, integral gedreht. Ein Teil der Antriebskraft, die vom Differentialgehäuse 20c eingebracht wird, wird dabei an das vordere Ende der Antriebswelle 28 über ein Abtriebszahnrad 44 ausgegeben, das mit dem Hohlrad 40r kämmt.
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Die Hinterradantriebskraftverteileinheit 30 umfasst die zweite Kupplung 48, das Antriebsritzel 50 und ein Differentialgetriebe 60. Die zweite Kupplung 48 ist mit einem hinteren Ende der Antriebswelle 28 über eine Verbindung bzw. ein Anschlußstück 47 gekoppelt. Das Antriebsritzel 50 ist mit der Antriebswelle 28 über die Verbindung 47 und die zweite Kupplung 48 gekoppelt. Das Differentialgetriebe 60 hat ein Hohlrad 58, das mit dem Antriebsritzel 50 kämmt und verteilt die übertragene Antriebskraft an rechte und linke Antriebsräder. Das Differentialgetriebe 60 umfasst ein Differentialgehäuse 60c und einen Differentialmechanismus 60d. Das Differentialgehäuse 60c ist um eine Rotationsachse C2 drehbar angeordnet. Das Hohlrad 58 ist am Differentialgehäuse 60c fixiert. Der Differentialmechanismus 60d ist im Differentialgehäuse 60c aufgenommen und umfasst ein Paar Achswellenräder 66 und Ritzel 68. Die Achswellenräder 66 sind jeweils mit rechten und linken Achsen 70R, 70L gekoppelt. Die Ritzel 68 werden durch das Differentialgehäuse 60c drehbar um eine Rotationsachse senkrecht zur Rotationsachse C2 gelagert. Das Differentialgetriebe 60 überträgt die Antriebskraft an rechte und linke Achsen 70R, 70L der rechten und linken Räder 16R, 16L während es eine Differentialrotation zwischen den rechten und linken Achsen 70R, 70L zulässt.
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Die zweite Kupplung 48 ist ein Beispiel einer Mehrscheibenkupplungsvorrichtung mit der Funktion einer Trennkupplung und der Funktion einer elektrisch gesteuerten Kupplung. Die Funktion der Trennkupplung dient zum Verbessern der Kraftstoffeffizienz durch Trennen der Leistungsübertragungselemente von den Hinterrädern 16R, 16L im Zweiradantriebsmodus, in welchem die erste Kupplung 32 gelöst ist. Die Leistungsübertragungselemente umfassen beispielsweise die Antriebswelle 28 und werden verwendet, um Leistung an die Hinterräder 16R, 16L zu übertragen. Die Funktion der elektrisch gesteuerten Kupplung dient zum Steuern des Verteilungsverhältnisses des Antriebsmoments zwischen den Vorder- und Hinterrädern, um das Verhalten des Fahrzeugs bei der Kurvenfahrt oder dergleichen zu stabilisieren. 2 zeigt eine Schnittansicht, die den Aufbau der zweiten Kupplung 48 im Detail darstellt. Die zweite Kupplung 48 ist in einem Kupplungsgehäuse 72 aufgenommen, wobei ein Teil der zweiten Kupplung 48 in Schmieröl (nicht dargestellt) eingetaucht ist. Das Kupplungsgehäuse 72 ist ein nicht drehendes Element, das an einem Gehäuse der Hinterradantriebskraftverteileinheit 30 fixiert ist. Eine Hauptkupplung 84 wird durch eine Durchgangsöffnung (nicht dargestellt), die in einer Kupplungstrommel 74 ausgebildet ist, geschmiert. Das bedeutet, die Hauptkupplung 84 ist eine nasse Mehrscheibenkupplung.
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Wie in 2 gezeigt ist, umfasst die zweite Kupplung 48 eine zylindrische Kupplungstrommel 74 mit großem Durchmesser, eine zylindrische Innenwelle 76, die Mehrscheibenhauptkupplung 84 sowie einen Drehmomentsteueraktuator 88. Die zylindrische Kupplungstrommel 74 mit großem Durchmesser ist drehbar um eine Rotationsachse C3 angeordnet. Die zylindrische Innenwelle 76 ist konzentrisch innerhalb der Kupplungstrommel 74 angeordnet, so dass sie relativ zur Kupplungstrommel 74 um die Rotationsachse C3 drehbar ist. Die Innenwelle 76 verläuft durch die Kupplungstrommel 74 in Richtung der Rotationsachse C3. Die Mehrscheibenhauptkupplung 84 ist derart ausgestaltet, dass abwechselnd eine Mehrzahl ringförmiger äußerer Kupplungsscheiben 78 und eine Mehrzahl ringförmiger innerer Kupplungsscheiben 82 gestapelt sind. Die äußeren Kupplungsscheiben 78 sind aufgrund einer Keilpassung nicht relativ zum Innenumfang der Kupplungstrommel 74 drehbar und in Richtung der Rotationsachse C3 beweglich angeordnet. Die inneren Kupplungsscheiben 82 sind aufgrund einer Keilpassung nicht relativ zum Außenumfang einer Kupplungsnabe 76a drehbar und beweglich in Richtung der Rotationsachse C3 angeordnet. Die Kupplungsnabe 76a ist an einem Mittelabschnitt der Innenwelle 76 angeordnet und hat einen großen Durchmesser. Der Drehmomentsteueraktuator 88 ist an einer Seite der Hauptkupplung 84 jenseits von einem Reaktionselement 90 angeordnet und umfasst einen Drehmomentsteuerkolben 86. Der Drehmomentsteuerkolben 86 wird dazu verwendet, um die Hauptkupplung 84 in Kooperation mit bzw. zusammen mit dem Reaktionselement 90 einzuklemmen. Die zweite Kupplung 48 steuert ein Antriebsmoment, das zwischen einem Verbindungselement (erster Rotor) 47a und dem Antriebsritzel (zweiter Rotor) 50 im Leistungsübertragungspfad des Fahrzeugs vom Verteilergetriebe 24 auf das Differentialgetriebe 60 übertragen wird. Das Verbindungselement 47a stellt die Verbindung 47 dar, mit welcher die Kupplungstrommel 74 nicht relativ drehbar verbunden ist. Die Innenwelle 76 ist mit dem Antriebsritzel 50 nicht relativ drehbar verbunden.
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Die zweite Kupplung 48 umfasst das Reaktionselement 60 sowie eine Reaktionselement-Betätigungsvorrichtung 92. Das Reaktionselement 90 klemmt die Hauptkupplung 84 zusammen mit dem Drehmomentsteuerkolben 86 wie folgt ein. Das Reaktionselement 90 gelangt mit der Hauptkupplung 84 in Kontakt und erfährt eine Druckkraft an einer Reaktionskraft-Erzeugungsposition. Die Druckkraft wird vom Drehmomentsteuerkolben 86 auf die Hauptkupplung 84 aufgebracht. Die Reaktionskraft-Erzeugungsposition befindet sich an einer Seite der Hauptkupplung 84 jenseits vom Drehmomentsteuerkolben 86. Die Reaktionselement-Betätigungsvorrichtung 92 positioniert das Reaktionselement 90 zwischen der Reaktionskraft-Erzeugungsposition und einer Reaktionskraft-Nichterzeugungsposition. Die Reaktionskraft-Nichterzeugungsposition ist eine Position, bei welcher das Reaktionselement 90 in einem vorgegebenen Abstand D von der Reaktionskraft-Erzeugungsposition entfernt von der Hauptkupplung 84 liegt. Rückstellfedern 95 sind zwischen dem Drehmomentsteuerkolben 86 und dem Reaktionselement 90 angeordnet. Die Rückstellfedern 95 sind jeweils in Durchgangsöffnungen 93 eingefügt. Die Öffnungen 93 sind derart angeordnet, dass sie durch die Kupplungsnabe 76a in eine Richtung parallel zur Rotationsachse C3 reichen. Der Drehmomentsteuerkolben 86 und das Reaktionselement 90 werden kontinuierlich in eine Richtung weg voneinander, das bedeutet, in eine Richtung sich von der Hauptkupplung 84 weg bewegend gedrückt.
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Die Reaktionselement-Betätigungsvorrichtung 92 umfasst einen ringförmigen ersten Elektromagneten 94, eine erste elektromagnetische Pilotkupplung 100, einen ersten Schubumwandlungsmechanismus 102 sowie einen Steuermechanismus 104. Der ringförmige erste Elektromagnet 94 ist am Kupplungsgehäuse 72, das ein nicht drehbares Element darstellt, fixiert. Die erste elektromagnetische Pilotkupplung 100 erzeugt ein Vorsteuer- bzw. Führungsmoment auf folgende Weise. Eine Mehrzahl von Reibungsplatten 96 wird durch ein erstes bewegliches Teil 98, das durch den ersten Elektromagneten angezogen wird, (zusammen)gedrückt. Die Mehrzahl von Reibungsplatten 96 ist zwischen der Kupplungstrommel 74 und der Innenwelle 76 gestapelt angeordnet. Der erste Schubumwandlungsmechanismus 102 wandelt das Führungsmoment, das durch die erste elektromagnetische Pilotkupplung 100 erzeugt wurde, in eine Schubkraft in Richtung der Rotationsachse C3 um und gibt die Schubkraft aus. Der Steuermechanismus 104 kontaktiert die Hauptkupplung 84, bewegt das Reaktionselement 90 als Ergebnis einer vorgegebenen Anzahl von Eingaben der Schubkraft vom ersten Schubumwandlungsmechanismus 102 an die Reaktionskraft-Erzeugungsposition und legt das Reaktionselement 90 an einer Druckkraftaufnahmeposition fest. Wenn die Zahl der Eingaben der Schubkraft eine vorgegebene Anzahl übersteigt, gibt der Steuermechanismus 104 das Reaktionselement 90 frei und bewegt das Reaktionselement 90 zur Reaktionskraft-Nichterzeugungsposition. Somit wird das Führungsmoment, das ansprechend auf das Drücken des ersten beweglichen Teils 98, das vom ersten Elektromagneten 94 angezogen wird, erzeugt wird, in die Schubkraft in Richtung der Rotationsachse C3 umgewandelt. Das Reaktionselement 90 wird jedes Mal, wenn die Schubkraft eingebracht wird, festgelegt, und das Reaktionselement 90 wird, wenn die Zahl der Eingaben der Schubkraft die vorgegebene Zahl übersteigt, freigegeben und an die Schubkraft-Nichterzeugungsposition bewegt. Da das Reaktionselement 90 sich um einen langen Hub bewegen kann, wird ein Hub D zwischen der Reaktionsaufnahmeposition und der Reaktionsnichtaufnahmeposition des Reaktionselements, das die Reaktionskraft von der Hauptkupplung 84 aufnimmt, spürbar verlängert.
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Der erste Schubumwandlungsmechanismus 102 umfasst ein eingangsseitiges ringförmiges Element 102a, ein ausgangsseitiges ringförmiges Element 102b sowie sphärische Rollelemente (Kugelelemente) 102d. Das eingangsseitige ringförmige Element 102a ist drehbar um die Achse C3 angeordnet. Ein Führungsmoment, das von der ersten elektromagnetischen Pilotkupplung 100 ansprechend auf das Erregen des ersten Elektromagneten 94 erzeugt wird, wird auf das eingangsseitige ringförmige Element 102a übertragen. Das ausgangsseitige ringförmige Element 102b ist am Außenumfang der Innenwelle 76 keilgepasst, so dass es nicht relativ drehbar und in Richtung der Rotationsachse C3 beweglich ist. Jedes der sphärischen Rollelemente 102d ist sandwichartig zwischen dem eingangsseitigen ringförmigen Element 102a und ausgangsseitigen ringförmigen Element 102b in einem Zustand aufgenommen, in welchem ein Teil des sphärischen Rollelements 102d in einem entsprechenden Paar geneigter Nockennuten 102c aufgenommen ist. Die geneigten Nockennuten 102c sind aneinander zugewandten Flächen des eingangsseitigen ringförmigen Elements 102a und des ausgangsseitigen ringförmigen Elements 102b ausgebildet. Die Nutbodentiefe einer jeden geneigten Nockennut 102c ändert sich kontinuierlich in Umfangsrichtung. Wenn das eingangsseitige ringförmige Element 102a und das ausgangsseitige ringförmige Element 102b als Ergebnis der Übertragung des Führungselements von der ersten elektromagnetischen Pilotkupplung 100 relativ gedreht werden, wird das ausgangsseitige ringförmige Element 102b in Richtung der Rotationsachse C3 bewegt, und gibt eine Schubkraft in Schubkraftrichtung aus. Der erste Schubumwandlungsmechanismus 102 betätigt wiederholt den Steuermechanismus 104 ansprechend auf die Erregung des ersten Elektromagneten 94.
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Wie in den 2 und 3 dargestellt ist, umfasst der Steuermechanismus 104 ein zylindrisches erstes hin und her bewegliches Element 106, ein ringförmiges zweites hin und her bewegliches Element 108, eine Feder 110 sowie ein ringförmiges Rastelement 112. Das zylindrische erste hin und her bewegliche Element 106 ragt integral vom ausgangsseitigen ringförmigen Element 102b des ersten Schubumwandlungsmechanismus 102 vor und hat eine Sägezahnung am Ende des ersten hin und her beweglichen Elements 106. Das erste hin und her bewegliche Element 116 wird ansprechend auf die Erregung des ersten Elektromagneten 94 zusammen mit dem ausgangsseitigen ringförmigen Element 102b in die zylindrische Schubkraftrichtung bzw. Schubrichtung bewegt. Das ringförmige zweite hin und her bewegliche Element 108 ist an der Innenwelle 76 relativ um die Rotationsachse C3 drehbar angeordnet und wird durch Drücken durch das erste hin und her bewegliche Element 106 in Schubrichtung betätigt. Die Feder 110 drückt das zweite hin und her bewegliche Element 108 weg vom ersten hin und her beweglichen Element 106. Das ringförmige Rastelement 112 hat mehrstufige Rastzähne und ist an der Innenwelle 76 keilgepasst, so dass es nicht relativ drehbar und nicht in Richtung der Rotationsachse beweglich ist. Das ringförmige Rastelement 112 rastet das zweite hin und her bewegliche Element 108 bei einem vorgegebenen Hubende mit einem der mehrstufigen Rastzähne jedes Mal ein, wenn das erste hin und her bewegliche Element 106 bewegt wird. Das ringförmige Rastelement 112 rastet das zweite hin und her bewegliche Element 108 als Ergebnis einer vorgegebenen Anzahl von Bewegungen des ersten hin und her beweglichen Elements 106 derart ein, dass das Reaktionselement 90, das sich zusammen mit dem zweiten hin und her beweglichen Element 108 bewegt, an der Reaktionskraft-Erzeugungsposition angeordnet wird. Das ringförmige Rastelement 112 löst das zweite hin und her bewegliche Element 108 als Ergebnis einer vorgegebenen Anzahl von Bewegungen des ersten hin und her beweglichen Elements 106 und verbringt das Reaktionselement 90 unter Verwendung der Druckkraft der Rückstellfedern 95 an die Reaktionskraft-Nichterzeugungsposition. Das Reaktionselement 90, das bezüglich der Rotationsachse C3 in 2 an der oberen Seite dargestellt ist, zeigt einen Zustand, bei welchem das Reaktionselement 90 mit der Hauptkupplung 84 in Kontakt steht und an der Reaktionskraft-Erzeugungsposition angeordnet ist, an welcher das Reaktionselement 90 eine Reaktionskraft von der Hauptkupplung 84 aufnimmt. Das Reaktionselement 90, das hinsichtlich der Rotationsachse C3 an der unteren Seite dargestellt ist, zeigt einen Zustand, bei welchem das Reaktionselement 90 an der Reaktionskraft-Nichterzeugungsposition in einem vorgegebenen Abstand D entfernt von der Hauptkupplung 84 (der Reaktionskraft-Erzeugungsposition) angeordnet ist.
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3 ist eine schematische Ansicht, die den Betrieb des Steuermechanismus 104 zeigt. 3 ist eine Ansicht des zylindrischen ersten hin und her beweglichen Elements 106, des ringförmigen zweiten hin und her beweglichen Elements 108 und des ringförmigen Rastelements 112. Eine Mehrzahl von „Sägezähnen” ist periodisch am Hauptkupplungsseitigen Ende des ersten hin und her beweglichen Elements 106 ausgebildet. Die Höhe der Sägezähne variiert sequentiell. Wie in 3 gezeigt ist, hat ein Satz von drei Sägezähnen jeweils geneigte Flächen 106c, 106d, 106e, die periodisch kontinuierlich in Umfangsrichtung angeordnet sind. Das zweite hin und her bewegliche Element 108 ist derart angeordnet, dass das zweite hin und her bewegliche Element 108 zusammen mit dem Reaktionselement 90 durch Berührung des Reaktionselements 90 über ein Axiallager in Richtung der Rotationsachse C3 beweglich ist. Eine Mehrzahl von Rastzähnen 108a, welche die gleiche Höhe haben, ist auf der Seite des ersten Schubumwandlungsmechanismus 102 des zweiten hin und her beweglichen Elements 108 angeordnet. Das Rastelement 112 hat eine Mehrzahl von Sägezähnen mit geneigten Flächen 112a, 112b, 112c und 112d von unterschiedlicher Höhe. Die Mehrzahl von Sägezähnen ist periodisch fortlaufend in Umfangsrichtung angeordnet. Die Mehrzahl von Sägezähnen wird verwendet, um mit den Sägezähnen 108a des zweiten hin und her beweglichen Elements 108 einzurasten. Die am ersten hin und her beweglichen Element 106 vorgesehenen Sägezähne und die Aufnahmezähne des Rastelements 112 haben jeweils im Wesentlichen ähnliche Formen und sind um eine halbe Phase versetzt zueinander in Umfangsrichtung angeordnet. Wie in 3 gezeigt ist, werden das Rastelement 112 und das zweite hin und her bewegliche Element 108 zum leichteren Verständnis so dargestellt, dass das Rastelement 112 und das zweite hin und her bewegliche Element 108 vom ersten hin und her beweglichen Element 106 in Richtung der Achse C versetzt sind. Im Ausgangszustand, bei welchem das Reaktionselement 90 an der Reaktionskraft-Nichterzeugungsposition angeordnet ist und das zweite hin und her bewegliche Element 108 an der Position, die durch A in 3 bezeichnet, angeordnet ist, sind die geneigten Flächen 106e im Wesentlichen bündig zu den geneigten Flächen 112c. Ein Hub ST des ersten hin und her beweglichen Elements 106 wird als Hub von einer Ausgangsposition B1, die das untere Ende der geneigten Fläche eines jeden Rastzahnes 108a darstellt, abgebildet.
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Im Ausgangszustand werden, wenn das erste hin und her bewegliche Element 106 erstmalig ansprechend auf die Erregung des ersten Elektromagneten 94 um den vorgegebenen Hub ST bewegt wird, die Rastzähne 108a des zweiten hin und her beweglichen Elements 108 durch die geneigten Flächen 106e des ersten hin und her beweglichen Elements 106 angehoben. Die Rastzähne 108a gelangen dabei gegen die Druckkraft der Feder 110 über distale Enden der Aufnahmezähne mit den geneigten Flächen 112a, gleiten zum untersten Ende der geneigten Flächen 112a der Aufnahmezähne und werden an dieser Position eingerastet. Die Position des zweiten hin und her beweglichen Elements 108 bei Punkt B in 3 zeigt diesen Zustand. Anschließend werden, wenn das erste hin und her bewegliche Element 106 zum zweiten Mal ansprechend auf die Erregung des ersten Elektromagneten 94 um den Hub ST bewegt wird, die Rastzähne 108a des zweiten hin und her beweglichen Elements 108 durch die geneigten Flächen 106c des ersten hin und her beweglichen Elements angehoben. Die Rastzähne 108a gelangen dabei gegen die Druckkraft der Feder 110 über distale Enden der Aufnahmezähne mit den geneigten Flächen 112b, gleiten zum untersten Ende der geneigten Flächen 112b der Sägezähne und werden an dieser Position eingerastet Aufgrund der Position des zweiten hin und her beweglichen Elements 108 wird das Reaktionselement 90 an der Reaktionskraft-Erzeugungsposition angeordnet. Die Position des zweiten hin und her beweglichen Elements 108 bei Punkt C aus 3 zeigt diesen Zustand. Wenn das erste hin und her bewegliche Element 106 zum dritten Mal ansprechend auf die Erregung des ersten Elektromagnaten 94 um den Hub ST bewegt wird, werden die Rastzähne 108 des zweiten hin und her beweglichen Elements 108 durch die geneigten Flächen 106c des ersten hin und her beweglichen Elements 106 angehoben. Die Rastzähne 108a gelangen dabei gegen die Druckkraft der Feder 110 über distale Enden der Sägezähne mit den geneigten Flächen 112c, gleiten zum untersten Ende der geneigten Flächen 112c der Sägezähne und dann zum untersten Enden der geneigten Flächen 112d stromab der geneigten Flächen 112c und werden eingerastet bzw. festgelegt. Somit wird das Reaktionselement 90 in die anfängliche Reaktionskraft-Nichterzeugungsposition zurückgestellt. Die Position des zweiten hin und her beweglichen Elements 108 bei Punkt A in 3 bezeichnet diesen Zustand. In diesem Zustand wird, wie auf der unteren Seite bezüglich der Rotationsachse C3 in 2 gezeigt ist, das Reaktionselement 90 an der Reaktionskraft-Nichterzeugungsposition um den vorgegebenen Abstand D entfernt von der Hauptkupplung 84 angeordnet.
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In einem Zustand, bei welchem das Reaktionselement 90 um den vorgegebenen Abstand D an der Reaktionskraft-Nichterzeugungsposition weg von der Kupplung 84 angeordnet ist, wird, da ein großer Freiraum zwischen zwei aneinander angrenzenden äußeren Kupplungsplatten 78 und inneren Kupplungsscheiben 82 besteht, welche die Hauptkupplung 84 bilden, das Schleppmoment verringert. Im Zweiradantriebsmodus, bei welchem die erste Kupplung 32 gelöst ist, wird, wenn die zweite Kupplung 48 in einen ausgerückten Zustand verbracht und die Leistungsübertragungselemente von den Hinterrädern 16R, 16L getrennt werden, der Fahrwiderstand verringert, so dass die Kraftstoffeffizienz verbessert werden kann. Die Leistungsübertragungselemente zum Übertragen der Leistung an die Hinterräder 16R, 16L umfassen die Antriebswelle 28 und dergleichen. In diesem Fall funktioniert die zweite Kupplung 48 als Trennkupplung.
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In einem Zustand jedoch, bei welchem das Reaktionselement 90 an der Reaktionskraft-Erzeugungsposition angeordnet ist, bei welcher das Reaktionselement 90 eine Reaktionskraft von der Hauptkupplung 84 aufnimmt, werden die äußeren Kupplungsscheiben 78 und die inneren Kupplungsscheiben 82, die die Hauptkupplung 84 bilden, vom Drehmomentsteuerkolben 86 und dem Reaktionselement 90 eingeklemmt, und die zweite Kupplung 84 wird derart gesteuert, um ein Übertragungsmoment zu erzeugen, dessen Größe der Klemmkraft entspricht. Eine Schubkraft des Drehmomentsteuerkolbens 86 wird durch den Drehmomentsteueraktuator 88 gesteuert. In diesem Fall funktioniert die zweite Kupplung 48 beispielsweise als elektronisch gesteuerte Kupplung, welche das Verteilungsverhältnis des Antriebsmoments zwischen den Vorder- und Hinterrädern steuert, um das Verhalten des Fahrzeugs beim Kurvenfahren oder dergleichen zu stabilisieren.
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Der Drehmomentsteueraktuator 88 umfasst einen ringförmigen zweiten Elektromagneten 116, eine zweite elektromagnetische Pilotkupplung 122 sowie einen zweiten Schubumwandlungsmechanismus 124. Der ringförmige zweite Elektromagnet 116 ist am Kupplungsgehäuse 72, das das nicht drehbare Element darstellt, festgelegt. Die zweite elektromagnetische Pilotkupplung 122 erzeugt ein Vorsteuer- bzw. Führungsmoment auf folgende Weise. Eine Mehrzahl von Reibungsplatten 118 wird durch ein zweites bewegliches Teil 120, das vom zweiten Elektromagneten 116 angezogen wird, (zusammen)gedrückt. Die Mehrzahl von Reibungsplatten 118 ist jeweils an der Kupplungstrommel 74 und der Innenwelle 76 keilgepasst und gestapelt. Der zweite Schubumwandlungsmechanismus 124 wandelt das Führungsmoment, das von der zweiten elektromagnetischen Pilotkupplung 122 erzeugt wurde, in eine Schubkraft in Richtung der Rotationsache C3 um und überträgt die Schubkraft auf den Drehmomentsteuerkolben 86, der die Hauptkupplung 84 drückt.
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Der zweite Schubumwandlungsmechanismus 124 umfasst, wie auch der erste Schubumwandlungsmechanismus 102, ein eingangsseitiges ringförmiges Element 124a, ein ausgangsseitiges ringförmiges Element 124b, sowie sphärische Rollelemente 124d. Das eingangsseitige ringförmige Element 124a ist relativ um die Rotationsachse C3 drehbar angeordnet. Ein Führungsmoment, das von der zweiten elektromagnetischen Pilotkupplung 122 ansprechend auf die Erregung des zweiten Elektromagneten 116 erzeugt wird, wird auf das eingangsseitige ringförmige Element 124a übertragen. Das ausgangsseitige ringförmige Element 124b ist am Außenumfang der Innenwelle 76 keilgepasst, so dass es nicht relativ drehbar und in Richtung der Rotationsachse C3 beweglich ist. Jedes der sphärischen Rollelemente 124d ist sandwichartig zwischen dem eingangsseitigen ringförmigen Element 124a und dem ausgangsseitigen ringförmigen Element 124b in einem Zustand aufgenommen, bei welchem ein Teil des sphärischen Rollelements 124d in einem entsprechenden Paar geneigter Nockennuten 124c aufgenommen ist. Die geneigten Nockennuten 124c sind aneinander gegenüberliegenden Flächen des eingangsseitigen ringförmigen Elements 124a und des ausgangsseitigen ringförmigen Elements 124b angeordnet. Die Nutbodentiefe einer jeden geneigten Nockennut 124c verändert sich kontinuierlich in Umfangsrichtung. Wenn das eingangsseitige ringförmige Element 124a und das ausgangsseitige ringförmige Element 124b als Ergebnis der Übertragung des Führungsmoments von der zweiten elektromagnetischen Pilotkupplung 122 relativ gedreht werden, wird das ausgangsseitige ringförmige Element 124b in Richtung zur Rotationsachse C3 bewegt und gibt eine Schubkraft in Schubrichtung an den Drehmomentsteuerkolben 86 aus. Der zweite Schubumwandlungsmechanismus 124 steuert die Schubkraft in Schubrichtung auf ein Übertragungsmoment mit einer Größe, das einem Erregerstrom des zweiten Elektromagneten 116 entspricht.
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Wie vorstehend beschrieben ist, umfasst die zweite Kupplung 48 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die ein Beispiel der Mehrscheiben-Kupplungsvorrichtung für ein Fahrzeug ist, die Kupplungstrommel 74, die Innenwelle 76, die Mehrscheibenhauptkupplung 84 und den Drehmomentsteueraktuator 88. Die Kupplungstrommel 74 ist drehbar um die Rotationsachse C3 angeordnet. Die Innenwelle 76 ist innerhalb der Kupplungstrommel 74 relativ um die Rotationsachse C3 drehbar angeordnet. Die Mehrscheibenhauptkupplung 84 ist derart angeordnet, dass die äußeren Kupplungsscheiben 78 und die inneren Kupplungsscheiben 82 abwechselnd gestapelt sind. Die äußeren Kupplungsscheiben 78 sind nicht relativ zur Kupplungstrommel 74 drehbar am Innenumfang der Kupplungstrommel 74 angeordnet. Die inneren Kupplungsscheiben 82 sind nicht relativ zur Kupplungsnabe 76a drehbar am Außenumfang der Kupplungsnabe 76a angeordnet. Die Kupplungsnabe 76a ist am Mittelabschnitt der Innenwelle 76 ausgebildet und hat einen großen Durchmesser. Der Drehmomentsteueraktuator 88 umfasst den Drehmomentsteuerkolben 86, der die Hauptkupplung 84 drückt. Die zweite Kupplung 48 ist derart ausgestaltet, um das Antriebsmoment, das zwischen dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor im Leistungsübertragungspfad des Fahrzeugs übertragen wird, zu steuern. Die Kupplungstrommel 74 ist mit dem ersten Rotor nicht relativ drehbar verbunden. Die Innenwelle 76 ist nicht relativ drehbar mit dem zweiten Rotor verbunden. Die zweite Kupplung 48 umfasst das Reaktionselement 90 und die Reaktionselement-Betätigungsvorrichtung 92. Das Reaktionselement 90 klemmt die Hauptkupplung 84 zusammen mit dem Drehmomentsteuerkolben 86 wie folgt ein. Das Reaktionselement 90 nimmt eine axiale Druckkraft, die vom Drehmomentsteuerkolben 86 auf die Hauptkupplung 84 aufgebracht wird, an der Reaktionskraft-Erzeugungsposition auf. Die Reaktionskraft-Erzeugungsposition befindet sich auf der Seite der Hauptkupplung 84 jenseits des Drehmomentsteuerkolbens 86. Die Reaktionselement-Betätigungsvorrichtung 92 positioniert das Reaktionselement 90 zwischen der Reaktionskraft-Erzeugungsposition und der Reaktionskraft-Nichterzeugungsposition. Die Reaktionskraft-Nichterzeugungsposition liegt weiter von der Hauptkupplung 84 entfernt als die Reaktionskraft-Erzeugungsposition. Die Reaktionskraft-Nichterzeugungsposition befindet sich einen vorgegebenen Abstand D entfernt von einer Druckkraftaufnahmeposition in axiale Richtung. Das Reaktionselement 90, welches die Hauptkupplung 84 zusammen mit dem Drehmomentsteuerkolben 86 durch den Drehmomentsteueraktuator 88, der die Hauptkupplung 84 drückt, sandwichartig aufnimmt, wird durch die Reaktionselement-Betätigungsvorrichtung 92 an der Druckkraftnichtaufnahmeposition angeordnet, wenn die Hauptkupplung 84 nicht aktiviert ist. An der Druckkraftnichtaufnahmeposition ist das Reaktionselement 90 um den vorgegebenen Abstand D von der Hauptkupplung 84 entfernt angeordnet. Da das Schleppmoment der zweiten Kupplung 48 (der Mehrscheibenkupplungsvorrichtung für ein Fahrzeug) deutlich verringert ist, wenn die Hauptkupplung 84 nicht aktiviert ist, verbessert sich die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs und die Haltbarkeit der zweiten Kupplung 48 kann, selbst wenn die zweite Kupplung 48 in dem vollständigen Differentialzustand verbracht ist, wenn die Hauptkupplung 84 nicht aktiviert wird und somit eine große Rotationsdifferenz vorliegt, gewährleistet werden.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Reaktionselement-Betätigungsvorrichtung 92 der zweiten Kupplung 48 den ersten Elektromagneten 94, die erste elektromagnetische Pilotkupplung 100, den ersten Schubumwandlungsmechanismus 102 und den Steuermechanismus 104. Die erste elektromagnetische Pilotkupplung 100 erzeugt ein Führungsmoment in folgender Weise. Die Reibungsplatten 96 zwischen der Kupplungstrommel 94 und der Innenwelle 76 werden durch das erste bewegliche Teil 98, das vom ersten Elektromagneten 94 angezogen wird, zusammengedrückt. Der erste Schubumwandlungsmechanismus 102 wandelt das Führungsmoment, das von der ersten elektromagnetischen Pilotkupplung 100 erzeugt wurde, in eine Schubkraft in Richtung der Rotationsachse C3 um und gibt die Schubkraft aus. Der Steuermechanismus 104 bewegt das Reaktionselement 90 als Ergebnis einer vorgegebenen Anzahl von Eingaben der Schubkraft vom ersten Schubumwandlungsmechanismus 102 in die Reaktionskraft-Erzeugungsposition und legt das Reaktionselement 90 an der Reaktionskraft-Erzeugungsposition fest. Wenn die Anzahl der Eingaben der Schubkraft die vorgegebene Anzahl übersteigt, löst der Steuermechanismus 104 das Reaktionselement 90 und bewegt das Reaktionselement 90 zur Reaktionskraft-Nichterzeugungsposition. Als Ergebnis mehrerer Hübe des ersten hin und her beweglichen Elements 106, das sich zusammen mit dem ersten beweglichen Teil 98 bewegt, das vom ersten Elektromagneten 94 angezogen wird, werden das zweite hin und her bewegliche Element 108 und das Reaktionselement 90, das sich zusammen mit dem zweiten hin und her beweglichen Element 108 bewegt, um einen Hub bewegt, der größer ist als der erste Hub des ersten hin und her beweglichen Elements 106. Der Hub des Reaktionselements 90 zwischen der Reaktionsaufnahmeposition und Reaktionsnichtaufnahmeposition des Reaktionselements 90, das die Reaktionskraft von der Hauptkupplung 94 aufnimmt, wird deutlich verlängert. Daher werden ein Spiel bzw. Abstand zwischen dem Reaktionselement 90 und der Hauptkupplung 84 sowie der Abstand zwischen zwei aneinander angrenzenden äußeren Kupplungsscheiben 78 und inneren Kupplungsscheiben 82 vergrößert, wenn die Hauptkupplung 84 nicht aktiviert ist. Die äußeren Kupplungsscheiben 78 und die inneren Kupplungsscheiben 82 bilden die Hauptkupplung 84, deren Reaktionskraft durch das Reaktionselement 90 aufgenommen wird, und sind gestapelt. Das Schleppmoment wird somit deutlich verringert. Der erste Elektromagnet 94, der das erste bewegliche Teil 98 um einen relativ geringen Hub anzieht, hat eine relativ geringe axiale Länge und eine relativ geringe radiale Größe. Die Größe der Reaktionselement-Betätigungsvorrichtung 92, die als Aktuator für das Reaktionselement 90 dient, ist somit verringert, so dass die Montierbarkeit am Fahrzeug verbessert wird.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst der Steuermechanismus 104 der zweiten Kupplung 48 das erste hin und her bewegliche Element 106, das zweite hin und her bewegliche Element 108, die Feder 110 und das Rastelement 112. Das erste hin und her bewegliche Element 106 wird in Schubrichtung zusammen mit dem ersten beweglichen Teil 98, das vom ersten Elektromagneten 94 angezogen wird, bewegt. Das zweite hin und her bewegliche Element 108 wird durch das erste hin und her bewegliche Element 106 gedrückt und in Schubrichtung bewegt. Die Feder 110 drückt das zweite hin und her bewegliche Element 108 in Richtung zum ersten hin und her beweglichen Element 106. Das Rastelement 112 hat mehrstufige Rastzähne und ist nicht relativ drehbar und nicht in Richtung der Rotationsachse C3 beweglich an der Innenwelle 76 angeordnet. Das Rastelement 112 rastet das zweite hin und her bewegliche Element 108 bei einem vorgegebenen Hubende mit einem der mehrstufigen Rastzähne jedes Mal dann ein, wenn das erste hin und her bewegliche Element 106 bewegt wird. Das Rastelement 112 rastet das zweite hin und her bewegliche Element 108 als Ergebnis einer vorgegebenen Zahl von Bewegungen des ersten hin und her beweglichen Elements 106 ein, so dass das Reaktionselement 90, das mit dem zweiten hin und her beweglichen Element 108 gekoppelt ist, an der Reaktionskraft-Erzeugungsposition angeordnet wird. Das Rastelement 112 löst das zweite hin und her bewegliche Element 108 als Ergebnis einer vorgegebenen Zahl von Bewegungen des ersten hin und her beweglichen Elements 106 und verbringt das Reaktionselement 90 unter Verwendung der Druckkraft der Feder 110 an die Reaktionskraft-Nichterzeugungsposition. Da der Steuermechanismus 104 aus dem ersten hin und her beweglichen Element 106, dem zweiten hin und her beweglichen Element 108, der Feder 110 und dem Rastelement 112 gebildet ist, die ringförmige röhrenartige Bauteile mit einem relativ geringen Durchmesser sind, ist die Größe der zweiten Kupplung 48 (der Mehrscheibenkupplungsvorrichtung für ein Fahrzeug) verringert, so dass die Montierbarkeit der zweiten Kupplung 48 am Fahrzeug verbessert wird.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind der Drehmomentsteuerkolben 86 und der Drehmomentsteueraktuator 88 vorgesehen. Der Drehmomentsteuerkolben 86 ist an einer Seite der Hauptkupplung 84 jenseits des Reaktionselements 90 angeordnet und klemmt die Hauptkupplung 84 zusammen mit dem Reaktionselement 90 ein. Der Drehmomentsteuerkolben 86 ist derart angeordnet, dass die Hauptkupplung 84 zwischen dem Drehmomentsteuerkolben 86 und dem Reaktionselement 90 in Richtung der Rotationsachse der Hauptkupplung 84 liegt. Der Drehmomentsteueraktuator 88 steuert ein Übertragungsmoment durch Aufbringen einer Schubkraft auf den Drehmomentsteuerkolben 86. Die Hauptkupplung 84 erzeugt das Übertragungsmoment, indem sie vom Drehmomentsteuerkolben 86 und dem Reaktionselement 90, das an der Reaktionskraft-Erzeugungsposition angeordnet ist, eingeklemmt wird. Die Schubkraft des Drehmomentsteuerkolbens 86, der die Hauptkupplung 84 zusammen mit dem Reaktionselement 90 an der Reaktionskraft-Erzeugungsposition einklemmt, wird somit durch den Drehmomentsteueraktuator 88 geregelt. Dies bietet den Vorteil, dass das Übertragungsmoment der zweiten Kupplung 48 (der Mehrscheibenkupplungsvorrichtung für ein Fahrzeug) auf ein gewünschtes Moment geregelt werden kann.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst der Drehmomentsteueraktuator 88 der zweiten Kupplung 48 den zweiten Elektromagneten 116, die zweite elektromagnetische Pilotkupplung 122 und den zweiten Schubumwandlungsmechanismus 124. Die zweite elektromagnetische Pilotkupplung 122 erzeugt in folgender Weise ein Führungsmoment. Die Reibungsplatten 118 liegen gestapelt zwischen der Kupplungstrommel 74 und der Innenwelle 76 vor. Die Reibungsplatten 18 werden durch das zweite bewegliche Teil 120, das vom zweiten Elektromagneten 116 angezogen wird, zusammengedrückt. Der zweite Schubumwandlungsmechanismus 124 wandelt das Führungsmoment, das von der zweiten elektromagnetischen Pilotkupplung 122 erzeugt wurde, in eine Schubkraft in Richtung der Rotationsachse C3 um und überträgt die Schubkraft an den Drehmomentsteuerkolben 86, der die Hauptkupplung 84 drückt. Da die Größe des Drehmomentsteueraktuators 88 verringert ist, ist die Größe der zweiten Kupplung 48 (der Mehrscheibenkupplungsvorrichtung für ein Fahrzeug) verringert, so dass die Montierbarkeit der zweiten Kupplung 48 am Fahrzeug verbessert ist.
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Das Allradfahrzeug gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Vorderradantriebskraftverteileinheit (erste Antriebskraftverteileinheit) 26, das Verteilergetriebe 24 und die Hinterradantriebskraftverteileinheit (zweite Antriebskraftverteileinheit) 30. Die Vorderradantriebskraftverteileinheit (erste Antriebskraftverteileinheit) 26 wird zum Übertragen einer Antriebskraft von der Maschine (Antriebsquelle) 12 an rechte und linke Vorderräder (Hauptantriebsräder) 14R, 14L verwendet. Das Verteilergetriebe 24 ist in der Vorderradantriebskraftverteileinheit 26 angeordnet und gibt eine Leistung an die Hinterräder (Hilfsantriebsräder) 16R, 16L aus. Die Hinterradantriebskraftverteileinheit (zweite Antriebskraftverteileinheit) 30 überträgt Leistung, die über die Antriebswelle 28, die mit dem Verteilergetriebe 24 verbunden ist, eingebracht wurde, an rechte und linke Hinterräder (Hilfsantriebsräder) 16R, 16L. Die zweite Kupplung (die Mehrscheibenkupplungsvorrichtung für ein Fahrzeug) 48 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist im Leistungsübertragungspfad vom Verteilergetriebe 24 zu zumindest einem der rechten und linken Hinterräder 16R, 16L angeordnet. Daher ist im Zweiradantriebsmodus die zweite Kupplung (die Mehrscheibenkupplungsvorrichtung für ein Fahrzeug) 48 nicht aktiviert wodurch die Hinterräder 16R, 16L und die Maschine 12 nicht miteinander verbunden sind (voneinander getrennt sind). Die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs wird somit verbessert. Im Vierrad- bzw. Allradantriebsmodus ist die zweite Kupplung 48 aktiviert und ein Übertragungsmoment wird mit dem Ergebnis gesteuert, dass das Verhalten des Fahrzeugs, beispielsweise bei der Kurvenfahrt oder dergleichen, stabil gesteuert werden kann.
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Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde im Detail Bezug nehmend auf die Zeichnung beschrieben. Die Erfindung kann auch in anderen Ausführungsformen verwirklicht werden.
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Beispielsweise wird bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform das FF-basierte Fahrzeug mit der Vorderradantriebskraftverteileinheit 26 und der Hinterradantriebskraftverteileinheit 30 verwendet. Die Erfindung ist bei Bedarf aber auch bei einem FR-basierten Allradantriebsfahrzeug bzw. Allradfahrzeug, einem RR-basierten A11radfahrzeug oder dergleichen anwendbar. Bei einem FR-basierten Allradfahrzeug oder einem RR-basierten Allradfahrzeug wird die zweite Kupplung 48 (die Mehrscheibenkupplungsvorrichtung für ein Fahrzeug) auch derart verwendet, dass sie als Kupplung zum Steuern des Verteilungsverhältnisses der Antriebskraft zwischen den Vorder- und Hinterrädern und als Trennkupplung fungiert.
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Bei der zweiten Kupplung 48 der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird eine elektromagnetische Reaktionselement-Betätigungsvorrichtung 92 als Aktuator zum Positionieren des Reaktionselements 90 verwendet. Stattdessen kann ein Aktuator von einem anderen Typ, beispielsweise ein motorbetriebener Aktuator oder ein hydraulischer Aktuator verwendet werden.
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Der Drehmomentsteuerkolben 86, der die Hauptkupplung 84 drückt, wird durch den elektromagnetischen Drehmomentsteueraktuator 88 betätigt. Stattdessen kann ein Aktuator von einem anderen Typ, beispielsweise ein motorbetriebener Aktuator oder ein hydraulischer Aktuator verwendet werden.
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Das Differentialgetriebe wird sowohl bei der Vorderradantriebskraftverteileinheit 26 als auch der Hinterradantriebskraftverteileinheit 30 verwendet, die bei dem Allradfahrzeug 10 gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform zur Anwendung kommen. Stattdessen kann eine elektronisch gesteuerte Kupplung, die geeignet ist, eine Antriebskraft zu übertragen während sie eine Rotationsdifferenz zwischen rechten und linken Rädern zulässt, verwendet werden.
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Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind nur beispielhaft. Die Erfindung kann auf Basis des Wissens des Fachmanns in jedweder Weise, einschließlich verschiedenen Modifikationen oder Verbesserungen, ausgeführt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2002-364677 A [0002, 0004]
