DE102015121681B4

DE102015121681B4 - Gewindespindel-aktuator mit axial beweglichem stössel mit nachgiebigkeit in beiden axialen richtungen

Info

Publication number: DE102015121681B4
Application number: DE102015121681.7A
Authority: DE
Inventors: Curt D. Gilmore; Daryl Beesley
Original assignee: American Axle and Manufacturing Inc
Current assignee: American Axle and Manufacturing Inc
Priority date: 2014-12-16
Filing date: 2015-12-14
Publication date: 2020-06-04
Anticipated expiration: 2035-12-15
Also published as: DE102015121681A1; KR20170107944A; US20160169299A1; CN105697589B; US9458895B2; KR20160073322A; US20160348738A1; KR102233095B1; US9512886B1; KR101781274B1; CN105697589A

Abstract

Kraftübertragungsvorrichtung, umfassend:eine Antriebsstrangkomponente für Fahrzeuge (10), die ein erstes Element, ein zweites Element und eine Kupplung aufweist, wobei die Kupplung ein bewegliches Kupplungselement hat, das zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung beweglich ist, wobei die Kupplung konfiguriert ist, um Drehkraft zwischen dem ersten und zweiten Element zu übertragen, wenn das bewegliche Kupplungselement in der ersten Stellung ist, und wobei die Kupplung konfiguriert wird, um das erste und zweite Element zu entkoppeln, wenn das bewegliche Kupplungselement in der zweiten Stellung ist; undeinen Aktuator (94), der eine Schraubenfeder, einen Stößel (158, 158') und ein Drehelement (314, 510) aufweist, wobei die Schraubenfeder eine Vielzahl von Windungen aufweist, die um eine Achse (354, 354') angeordnet sind, wobei der Stößel (158, 158') einen Stößelkörper (362, 522) und ein Abtriebselement (366, 526) aufweist, das fest an den Stößelkörper (362, 522) gekoppelt ist, wobei der Stößelkörper (362, 522) um die Achse (354, 354') angeordnet und an das bewegliche Kupplungselement gekoppelt ist, wobei das Abtriebselement (366, 526) zwischen benachbarten der Vielzahl von Windungen aufgenommen ist, wobei das Drehelement (314, 510) um die Achse (354, 354') drehbar und entweder an die Schraubenfeder oder an den Stößel (158, 158') gekoppelt ist, um entweder die Schraubenfeder oder den Stößel (158, 158') um die Achse (354, 354') zu drehen;wobei eine Drehung des drehbaren Elements eine Verschiebung des Stößels (158, 158'), eine Kompression der Schraubenfeder oder sowohl eine Verschiebung des Stößels (158, 158') als auch eine Kompression der Schraubenfeder bewirkt.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Gewindespindel-Aktuator mit einem axial beweglichen Stößel mit einer Nachgiebigkeit in beiden axialen Richtungen für trennbare Fahrzeug-Antriebsstränge.
HINTERGRUND
Dieser Abschnitt stellt Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung bereit, die nicht unbedingt den Stand der Technik darstellen.
Kraftübertragungsvorrichtungen, wie beispielsweise Kupplungen oder Getriebe, erfordern häufig eine lineare Bewegung, um ein oder mehrere Kraftübertragungselemente, wie beispielsweise Reibungsscheiben oder Schaltgabeln, in oder aus Eingriffsstellungen zu verschieben. Diese Eingriffsstellungen können eine Fahrzeugachse selektiv verbinden oder trennen, wie beispielsweise ein Umschalten zwischen Zwei- und Vierrad-(oder Allrad)Antriebsmodi. Die Eingriffsstellungen können alternativ zwischen Getriebegängen, wie beispielsweise zwischen Übersetzungsverhältnissen mit niedriger und hoher Drehzahl umschalten. Verschiedene Arten von Linearaktuatoren sind vorhanden, um eine solche lineare Bewegung zu erzeugen, wie beispielsweise Hydraulikzylinder, Zahnstangen- und Ritzelgetriebe oder Elektromagnete. Es besteht jedoch eine Notwendigkeit in der Technik für einen verbesserten Aktuator, um eine lineare Bewegung in Kraftübertragungsvorrichtungen bereitzustellen. Beispielsweise beschreibt die DE 100 33 649 A1 eine Kraftübertragungsvorrichtung.
ZUSAMMENFASSUNG
Dieser Abschnitt stellt eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung bereit und ist keine umfassende Offenbarung ihres vollen Schutzumfangs oder aller ihrer Merkmale.
Die vorliegende Lehre stellt eine Kraftübertragungsvorrichtung bereit, die eine Antriebsstrangkomponente für Fahrzeuge und einen Aktuator aufweist. Die Antriebsstrangkomponente für Fahrzeuge kann ein erstes Element, ein zweites Element und eine Kupplung aufweisen. Die Kupplung kann ein bewegliches Kupplungselement haben, das zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung beweglich ist. Die Kupplung kann konfiguriert sein, um Drehkraft zwischen dem ersten und zweiten Element zu übertragen, wenn das bewegliche Kupplungselement in der ersten Stellung ist. Die Kupplung kann konfiguriert sein, um das erste und zweite Element zu entkoppeln, wenn das bewegliche Kupplungselement in der zweiten Stellung ist. Der Aktuator kann eine Schraubenfeder, einen Stößel und ein Drehelement aufweisen. Die Schraubenfeder kann eine Vielzahl von Windungen aufweisen, die um eine Achse angeordnet sind. Der Stößel kann einen Stößelkörper und ein Abtriebselement aufweisen. Das Abtriebselement kann fest an den Stößelkörper gekoppelt sein. Der Stößelkörper kann um die Achse angeordnet und an das bewegliche Kupplungselement gekoppelt sein. Das Abtriebselement kann zwischen benachbarten der Vielzahl von Windungen aufgenommen sein. Das Drehelement kann um die Achse drehbar und antriebsmäßig an eines aus der Schraubenfeder und dem Stößel gekoppelt sein, um das eine aus der Schraubenfeder und dem Stößel um die Achse zu drehen. Eine Drehung des drehbaren Elements kann eine Verschiebung des Stößels, eine Kompression der Schraubenfeder oder sowohl eine Verschiebung des Stößels als auch eine Kompression der Schraubenfeder bewirken.
Die vorliegende Lehre stellt des Weiteren eine Kraftübertragungsvorrichtung bereit, die eine Antriebsstrangkomponente für Fahrzeuge und einen Aktuator aufweist. Die Antriebsstrangkomponente für Fahrzeuge kann ein erstes Element, ein zweites Element und eine Kupplung aufweisen. Die Kupplung kann ein bewegliches Kupplungselement haben, das zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung beweglich ist. Die Kupplung kann konfiguriert sein, um Drehkraft zwischen dem ersten und zweiten Element zu übertragen, wenn das bewegliche Kupplungselement in der ersten Stellung ist. Die Kupplung kann konfiguriert sein, um das erste und zweite Element zu entkoppeln, wenn das bewegliche Kupplungselement in der zweiten Stellung ist. Der Aktuator kann ein Aktuatorgehäuse, ein drittes Element, einen Stößel und ein Drehelement aufweisen. Das dritte Element kann innerhalb des Aktuatorgehäuses angeordnet sein und kann eine Vielzahl von Gewindegängen haben, die um eine Achse angeordnet sind. Die Vielzahl von Gewindegängen kann entlang der Achse ausziehbar und zusammenziehbar sein. Das dritte Element kann nicht-drehbar an eines aus dem Drehelement und dem Aktuatorgehäuse gekoppelt sein. Der Stößel kann einen Stößelkörper und ein Abtriebselement aufweisen, das fest an den Stößelkörper gekoppelt ist. Der Stößelkörper kann an das bewegliche Kupplungselement gekoppelt sein. Das Abtriebselement kann sich radial von dem Stößelkörper zwischen benachbarten der Vielzahl von Gewindegängen erstrecken. Das Drehelement kann um die Achse drehbar und antriebsmäßig an das eine aus dem dritten Element und dem Stößelkörper gekoppelt sein, um das eine aus dem dritten Element und dem Stößelkörper um die Achse zu drehen. Eine Drehung des drehbaren Elements kann eine Verschiebung des Stößels, eine Kompression der Gewindegänge oder sowohl eine Verschiebung des Stößels als auch eine Kompression der Gewindegänge bewirken.
Die vorliegende Lehre stellt des Weiteren eine Kraftübertragungsvorrichtung bereit, die eine Antriebsstrangkomponente für Fahrzeuge und einen Aktuator aufweist. Die Antriebsstrangkomponente für Fahrzeuge kann ein erstes Element, ein zweites Element und eine Kupplung aufweisen. Die Kupplung kann ein bewegliches Kupplungselement haben, das zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung beweglich ist. Die Kupplung kann konfiguriert sein, um Drehkraft zwischen dem ersten und zweiten Element zu übertragen, wenn das bewegliche Kupplungselement in der ersten Stellung ist. Die Kupplung kann konfiguriert sein, um das erste und zweite Element zu entkoppeln, wenn das bewegliche Kupplungselement in der zweiten Stellung ist. Der Aktuator kann ein Aktuatorgehäuse, ein axial elastisches Element, einen Stößel und ein Drehelement aufweisen. Das axial elastische Element kann innerhalb des Aktuatorgehäuses angeordnet sein. Das axial elastische Element kann ein erstes Ende, ein zweites Ende und eine Vielzahl von helixförmigen Gewindegängen aufweisen, die um eine Achse angeordnet sind und sich zwischen dem ersten und zweiten Ende erstrecken. Das erste und zweite Ende kann nicht-drehbar an eines aus dem Drehelement und dem Aktuatorgehäuse gekoppelt sein. Der Stößel kann einen Stößelkörper und ein Abtriebselement aufweisen, das fest an den Stößelkörper gekoppelt ist. Der Stößelkörper kann an das bewegliche Kupplungselement gekoppelt sein. Das Abtriebselement kann sich radial von dem Stößelkörper zwischen benachbarte Gewindegänge des axial elastischen Elements erstrecken. Das Drehelement kann um die Achse drehbar und an eines aus dem axial elastischen Element und dem Stößel gekoppelt sein, um das eine aus dem axial elastischen Element und dem Stößel um die Achse zu drehen. Eine Drehung des drehbaren Elements kann eine Verschiebung des Stößels, eine Kompression des axial elastischen Elements oder sowohl eine Verschiebung des Stößels als auch eine Kompression des axial elastischen Elements bewirken.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hierin bereitgestellten Beschreibung offensichtlich. Die Beschreibung und die besonderen Beispiele in dieser Kurzdarstellung sind nur zu Veranschaulichungszwecken gedacht und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
Figurenliste
Die hierin beschriebenen Zeichnungen sind nur zu Veranschaulichungszwecken ausgewählter Ausführungsformen und nicht aller möglichen Umsetzungen bestimmt und sollen nicht den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung einschränken.

1 ist eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem trennbaren Allrad-Antriebssystem mit einer Kraftübertragungsvorrichtung, die in Übereinstimmung mit der Lehre der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist;
2 ist eine schematische Darstellung eines Teils des Kraftfahrzeugs von 1, die die Kraftübertragungsvorrichtung im Einzelnen veranschaulicht;
3 ist eine Schnittansicht eines Teils der Kraftübertragungsvorrichtung von 1, die einen Aktuator der Kraftübertragungsvorrichtung eines ersten Aufbaus im Einzelnen veranschaulicht;
4 ist eine Schnittansicht des Teils der Kraftübertragungsvorrichtung von 3, die einen Stößel des Aktuators in einer zweiten Stellung veranschaulicht;
5 ist eine Schnittansicht eines Teils der Kraftübertragungsvorrichtung von 1, die einen Aktuator der Kraftübertragungsvorrichtung einer zweiten Konstruktion im Einzelnen veranschaulicht; und
6 ist eine Schnittansicht des Teils der Kraftübertragungsvorrichtung von 5, die einen Stößel des Aktuators in einer zweiten Stellung veranschaulicht.

Entsprechende Bezugszeichen bezeichnen entsprechende Teile durch die verschiedenen Ansichten der Zeichnungen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Beispielhafte Ausführungsformen werden nun vollständiger mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Mit Bezug auf die 1 und 2 der Zeichnungen wird ein Motorfahrzeug, das in Übereinstimmung mit der Lehre der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist, schematisch dargestellt und wird im Allgemeinen durch eine Bezugszahl 10 gekennzeichnet. Das Fahrzeug 10 kann einen Motorstrang 14 und einen Antriebsstrang 18 aufweisen, der eine primäre Antriebsbaugruppe 22, einen Kraftumschaltmechanismus 26, eine sekundäre Antriebsbaugruppe 30 und ein Steuersystem 34 aufweisen kann. In den verschiedenen Aspekten der vorliegenden Lehre kann die primäre Antriebsbaugruppe 22 eine Frontantriebsbaugruppe sein, während die sekundäre Antriebsbaugruppe 30 eine Heckantriebsbaugruppe sein kann.
Der Motorstrang 14 kann einen Primärantrieb 38 aufweisen, wie z.B. einen Verbrennungsmotor oder einen Elektromotor, und ein Getriebe 42, das jedwede Art von Übersetzungswechselmechanismus sein kann, wie z.B. ein manuelles, automatisches oder kontinuierlich variables Getriebe. Der Primärantrieb 38 ist betreibbar, um Drehkraft an die primäre Antriebsbaugruppe 22 und den Kraftumschaltmechanismus 26 zu liefern.
Die primäre Antriebsbaugruppe 22 kann ein primäres oder erstes Differential 46 mit einem Eingangselement 50 aufweisen, das von einem Ausgangselement (nicht dargestellt) des Getriebes 42 angetrieben wird. In dem besonderen dargestellten Beispiel ist das erste Differential 46 als Teil des Getriebes 42 aufgebaut, eine Art, die häufig als ein Transaxle bezeichnet wird und typischerweise in Vorderradantriebs-Fahrzeugen verwendet wird. Die primäre Antriebsbaugruppe 22 kann des Weiteren ein Paar erster Achswellen 54L, 54R aufweisen, die Ausgangskomponenten des ersten Differentials 46 an einen Satz erster Fahrzeugräder 58L, 58R koppeln können. Das erste Differential 46 kann ein erstes Differentialgehäuse 62, das durch das Eingangselement 50 drehbar angetrieben wird, wenigstens ein Paar durch das erste Differentialgehäuse 62 drehbar angetriebene erste Ausgleichsräder 66 und ein Paar erste Seitenräder 70 aufweisen. Jedes der ersten Seitenräder 70 kann mit den ersten Ausgleichsrädern 66 kämmen und antriebsmäßig an eine zugehörige der ersten Achswellen 54L, 54R gekoppelt sein.
Der Kraftumschaltmechanismus 26, nachfolgend hierin als Kraftabtriebseinheit („PTU“) bezeichnet, kann im Allgemeinen ein Gehäuse 74, einen Eingang 78, der für eine gemeinsame Drehung mit dem ersten Differentialgehäuse 62 des ersten Differentials 46 gekoppelt ist, einen Ausgang 82, eine Übertragungsgetriebe-Baugruppe 86, einen Trennmechanismus 90 und einen Trennaktuator 94 aufweisen. Der Eingang 78 kann eine rohrförmige Eingangswelle 98 aufweisen, die vom Gehäuse 74 drehbar gelagert ist und die einen Teil der ersten Achswelle 54R konzentrisch umschließt. Ein erstes Ende der Eingangswelle 98 kann für eine Drehung mit dem ersten Differentialgehäuse 62 gekoppelt sein. Der Ausgang 82 kann eine Ausgangsradwelle 102 aufweisen, die vom Gehäuse 74 drehbar gelagert ist und die ein Ritzel 106 hat. Die Übertragungsgetriebe-Baugruppe 86 kann eine hohle Übertragungswelle 110, einen schrägverzahnten Zahnradsatz 114 und ein Tellerrad 118 aufweisen, das mit dem Ritzel 106 kämmt. Die Übertragungswelle 110 umschließt einen Teil der ersten Achswelle 54R konzentrisch und ist vom Gehäuse 74 drehbar gelagert. Der schrägverzahnte Zahnradsatz 114 kann ein erstes schrägverzahntes Zahnrad 122, das für eine Drehung an der Übertragungswelle 110 befestigt ist, und ein zweites schrägverzahntes Zahnrad 126 aufweisen, das mit dem ersten schrägverzahnten Zahnrad 122 kämmt. Das zweite schrägverzahnte Zahnrad 126 und das Tellerrad 118 sind auf einem Wellenstumpf 130, der im Gehäuse 74 drehbar gelagert ist, integral geformt oder daran für die gemeinsame Drehung befestigt.
Der Trennmechanismus 90 kann jede Art von Kupplung, Trenn- oder Kupplungsvorrichtung umfassen, die eingesetzt werden kann, um Drehkraft selektiv von der primären Antriebsbaugruppe 22 an die sekundäre Antriebsbaugruppe 30 zu übertragen. In dem besonderen bereitgestellten Beispiel kann der Trennmechanismus 90 eine Kupplung mit einem Satz externer Keilzähne 134, die auf einem zweiten Ende der Eingangswelle 98 geformt sein können, einen Satz externer Kupplungszähne 138, die auf der Übertragungswelle 110 geformt sein können, eine Modushülse 142 mit innen liegenden Keilzähnen 146, die konstant mit den außen liegenden Keilzähnen 134 auf der Eingangswelle 98 kämmen, und eine Schaltgabel 150 umfassen, die betriebsfähig ist, die Modushülse 142 axial zwischen einer ersten Modusstellung und einer zweiten Modusstellung zu verschieben. Es versteht sich, dass die Kupplung ein Synchronisierglied aufweisen könnte, wenn eine derartige Konfiguration erwünscht ist.
Die Modushülse 142 wird in 2 in ihrer ersten Modusstellung dargestellt, die durch die Bezeichnung „2WD“ bezeichnet wird, wobei die innen liegenden Keilzähne 146 auf der Modushülse 142 von den außen liegenden Kupplungszähnen 138 auf der Übertragungswelle 110 gelöst sind. Als solche ist die Eingangswelle 98 von dem angetriebenen Eingriff mit der Übertragungswelle 110 gelöst. Somit wird von dem Motorstrang 14 keine Drehkraft auf die Übertragungsgetriebe-Baugruppe 86 und die Ausgangsradwelle 102 der Kraftabtriebseinheit 26 übertragen. Wenn die Modushülse 142 in ihrer zweiten Modusstellung ist, die durch die Bezeichnung „AWD“ bezeichnet wird, greifen ihre innen liegenden Keilzähne 146 sowohl mit den außen liegenden Keilzähnen 134 auf der Eingangswelle 98 als auch mit den außen liegenden Kupplungszähnen 138 auf der Übertragungswelle 110 ein. Dementsprechend stellt die Modushülse 142 eine Antriebsverbindung zwischen der Eingangswelle 98 und der Übertragungswelle 110 her, wobei Drehkraft von dem Motorstrang 14 über die Kraftabtriebseinheit 26 auf die Ausgangsradwelle 102 übertragen wird. Die Ausgangsradwelle 102 ist über eine Gelenkwelle 154 an die sekundäre Antriebsbaugruppe 30 gekoppelt. Der Trennaktuator 94 kann ein Gehäuse 156 und einen Stößel 158 aufweisen, der betriebsfähig ist, die Schaltgabel 150 axial oder linear zu verschieben, was wiederum eine gleichlaufende axiale Verschiebung der Modushülse 142 zwischen der ersten und zweiten Modusstellung verursacht. Der Trennaktuator 94 ist an das Gehäuse 74 der PTU 26 montiert dargestellt. Der Trennaktuator 94 kann ein kraftbetriebener Mechanismus sein, der Steuersignale von dem Steuersystem 34 empfangen kann. Der Trennaktuator 94 wird nachstehend mit Bezug auf die 3 bis 6 genauer erörtert.
Die sekundäre Antriebsbaugruppe 30 kann die Gelenkwelle 154, ein Heckantriebsmodul („RDM“) 162, ein Paar zweiter Achswellen 166L, 166R und einen Satz zweiter Fahrzeugräder 170L, 170R aufweisen. Ein erstes Ende der Gelenkwelle 154 kann für Drehung mit der Ausgangsradwelle 102 gekoppelt sein, die sich aus der Kraftabtriebseinheit 26 erstreckt, während ein zweites Ende der Gelenkwelle 154 für eine Drehung mit einem Eingang 174 des Heckantriebsmoduls 162 gekoppelt sein kann. Der Eingang 174 kann eine Eingangsritzelwelle 178 aufweisen. Das Heckantriebsmodul 162 kann konfiguriert sein, um einen Drehkrafteingang von dem Eingang 174 an die Antriebsachswellen 166L, 166R zu übertragen. Das Heckantriebsmodul 162 kann zum Beispiel ein Gehäuse 182, ein sekundäres oder zweites Differential (nicht dargestellt), eine Drehmomentübertragungsvorrichtung („TTD“) (nicht dargestellt), die allgemein konfiguriert und angeordnet ist, um Drehkraft von dem Eingang 174 an das zweite Differential selektiv zu koppeln und zu übertragen, und einen TTD-Aktuator 186 aufweisen. Das zweite Differential kann konfiguriert sein, um die Achswellen 166L, 166R anzutreiben. Die TTD kann jede Art von Kupplung oder Kupplungsvorrichtung aufweisen, die eingesetzt werden kann, um Drehkraft von dem Eingang 174 selektiv an das zweite Differential zu übertragen, wie z.B. eine Mehrscheiben-Reibungskupplung. Der TTD-Aktuator 186 ist vorgesehen, um die TTD selektiv in Eingriff zu bringen und zu lösen, und kann durch Steuersignale von dem Steuersystem 34 gesteuert werden. Der TTD-Aktuator 186 kann jede kraftbetriebene Vorrichtung sein, die fähig ist, die TTD zwischen ihrem ersten und zweiten Modus umzuschalten sowie ebenso die Größe der ausgeübten Kupplungseingriffskraft adaptiv zu regeln.
Das Steuersystem 34 ist schematisch in 1 dargestellt, so dass es eine Steuereinheit 190, eine Gruppe erster Fühler 194 und eine Gruppe zweiter Fühler 198 aufweist. Die Gruppe erster Fühler 194 kann innerhalb des Motorfahrzeugs 10 angeordnet sein, um einen Fahrzeugparameter zu erfassen und entsprechend ein erstes Fühlersignal zu generieren. Der Fahrzeugparameter kann mit jeglicher Kombination des Folgenden in Zusammenhang stehen: Fahrzeuggeschwindigkeit, Giergeschwindigkeit, Lenkwinkel, Motordrehmoment, Raddrehzahlen, Wellendrehzahlen, Querbeschleunigung, Längsbeschleunigung, Drosselklappenstellung, Stellung der Schaltgabel 150, Stellung der Modushülse 142, Stellung des Stößels 158 und Getriebestellung ohne Einschränkungen in Zusammenhang mit diesen. Die Steuereinheit 190 kann eine Rückmeldeschleife für Stößelverlagerung aufweisen, die der Steuereinheit 190 erlaubt, die Stellung des Stößels 158 oder eines zu der Stellung des Stößels 158 zugehörigen Elements genau zu bestimmen. Die Gruppe zweiter Fühler 198 kann konfiguriert sein, um eine vom Fahrer ausgelöste Eingabe an eine oder mehrere bordeigene Vorrichtungen und/oder Systeme innerhalb des Fahrzeugs 10 zu erkennen und entsprechend ein zweites Fühlersignal zu erzeugen. Zum Beispiel kann das Motorfahrzeug 10 möglicherweise mit einem einer Modusauswahlvorrichtung zugehörigen Fühler ausgerüstet sein, wie z. B. einem einem Tastschalter oder einem Hebel zugehörigen Schalter, der erkennt, wenn der Fahrzeugbetreiber zwischen Fahrzeugbetrieb in einem Einachs-Antriebsmodus (FWD) und einem Allradantriebsmodus (AWD) ausgewählt hat. Ebenso kann eine geschaltete Betätigung von Fahrzeugsystemen, wie z.B. die Scheibenwischer, die Scheibenheizung und/oder das Heizungssystem, durch die Steuereinheit 190 verwendet werden, um zu beurteilen, ob das Motorfahrzeug 10 automatisch zwischen dem FWD- und AWD-Modus umgeschaltet werden sollte.
Das Fahrzeug 10 kann normalerweise in dem Einachs-Antriebsmodus (FWD) betrieben werden, in dem die Kraftabtriebseinheit 26 und das Heckantriebsmodul 162 beide gelöst sind. Im Besonderen wird die Modushülse 142 des Trennmechanismus 90 durch den Trennaktuator 94 in ihrer ersten (2WD)-Modusstellung positioniert, so dass die Eingangswelle 98 von der Übertragungswelle 110 entkoppelt ist. Als solches wird im Wesentlichen alle durch den Motorstrang 14 bereitgestellte Kraft an die primäre Antriebsbaugruppe 22 übertragen. Desgleichen kann die TTD getrennt werden, so dass der Eingang 174, die Gelenkwelle 154, die Ausgangsradwelle 102 und die Übertragungsgetriebe-Baugruppe 86 innerhalb der Kraftabtriebseinheit 26 nicht aufgrund der Rollbewegung der zweiten Fahrzeugräder 170L, 170R rückwärts angetrieben werden.
Wenn es gewünscht oder erforderlich ist, das Motorfahrzeug 10 in dem Allradantriebsmodus (AWD) zu betreiben, kann das Steuersystem 34 über eine geeignete Eingabe aktiviert werden, die, wie bemerkt, eine vom Fahrer geforderte Eingabe (über die Modusauswahlvorrichtung) und/oder eine durch die Steuereinheit 190 als Reaktion auf Signale von dem ersten Fühler 194 und/oder dem zweiten Fühler 198 erzeugte Eingabe umfassen kann. Die Steuereinheit 190 signalisiert zunächst dem TTD-Aktuator 186, die TTD in Eingriff zu bringen, um den Eingang 174 an die Achswellen 166L, 166R zu koppeln. Im Besonderen steuert die Steuereinheit 190 einen Betrieb des TTD-Aktuators 186, so dass die TTD ausreichend gekoppelt wird, um die Drehzahl der sekundären Antriebsbaugruppe 30 mit der Drehzahl der primären Antriebsbaugruppe 22 zu synchronisieren. Nach der Drehzahlsynchronisierung signalisiert die Steuereinheit 190 dem Trennaktuator 94 zu verursachen, dass sich die Modushülse 142 in der Kraftabtriebseinheit 26 von ihrer ersten Modusstellung in ihre zweite Modusstellung bewegt. Wenn die Modushülse 142 in ihrer zweiten Modusstellung ist, wird Drehkraft von der Antriebsstrang 14 an die primäre Antriebsbaugruppe 22 und die sekundäre Antriebsbaugruppe 30 übertragen. Es versteht sich, dass durch die TTD erzeugte nachfolgende Steuerung der Größe der Kupplungseingriffskraft eine Drehmomentbeeinflussung zum Steuern des von der Kraftübertragung 14 an die primäre Antriebsbaugruppe 22 und die sekundäre Antriebsbaugruppe 30 übertragenen Drehmomentverteilungsverhältnis erlaubt.
Mit zusätzlicher Bezugnahme auf die 3 und 4 kann der Trennaktuator 94 eine eigenständige, kraftbetriebene Einheit sein, die das Gehäuse 156, den Stößel 158, ein elastisches Element 310 und ein Drehelement 314 aufweisen kann. Der Aktuator 94 kann auch einen Motor 318 und ein Getriebe 322 aufweisen. Das Gehäuse 156 kann einen Stößelhohlraum 326 und einen Motorhohlraum 330 definieren und kann ein erstes Gehäuseende 334 und ein zweites Gehäuseende 338 haben, das gegenüber dem ersten Gehäuseende 334 liegt. Das Gehäuse 156 kann auch eine Mitnehmernut 342 und ein Montageglied 346 definieren. Das erste Gehäuseende 334 kann eine Stößelöffnung 350 definieren, die das erste Gehäuseende 334 zu dem Stößelhohlraum 326 durchdringt. Der Stößel 158, das elastische Element 310 und das Drehelement 314 können innerhalb des Stößelhohlraums 326 aufgenommen und um eine Achse 354 angeordnet sein. Das Montageglied 346 kann konfiguriert sein, um das Gehäuse 156 an dem Gehäuse 74 der PTU 26 anzubringen. In dem bereitgestellten Beispiel ist das Montageglied 346 eine Vielzahl von Außengewindegängen 358, die konfiguriert sind, um mit einer Vielzahl von passenden Innengewindegängen (nicht dargestellt) einzugreifen, die am Gehäuse 74 geformt sind.
Der Stößel 158 kann einen Stößelkörper 362 und ein Abtriebselement 366 haben. Der Stößelkörper 362 kann allgemein zylindrisch gestaltet sein, um die Achse 354 angeordnet sein und kann ein erstes Stößelende 370 und ein zweites Stößelende 374 haben, das gegenüber dem ersten Stößelende 370 liegt. Der Stößelkörper 362 kann drehbar an das Gehäuse 156 gekoppelt sein. Der Stößel kann des Weiteren eine mittige Bohrung 378 definieren, die koaxial zu der Achse 354 ist. Das erste Stößelende 370 kann sich aus dem Stößelhohlraum 326 durch die Stößelöffnung 350 zu einer Außenseite 382 des ersten Gehäuseendes 334 erstrecken. Eine Dichtung 384 kann innerhalb der Stößelöffnung 350 aufgenommen sein und kann konfiguriert sein, um eine Abdichtung zwischen dem Gehäuse 156 und dem Stößelkörper 362 zu formen, um zu verhindern, dass Schmutz in den Stößelhohlraum 326 eindringt und/oder Schmiermittel aus dem Stößelhohlraum 326 heraus dringt. Das erste Stößelende 370 kann konfiguriert sein, um an die Schaltgabel 150 gekoppelt zu sein. In dem bereitgestellten Beispiel definiert das erste Stößelende 370 eine Gabelnut 386, die sich um den Umfang des ersten Stößelendes 370 erstreckt und die Schaltgabel 150 hat einen komplementären Ring 390, der innerhalb der Gabelnut 386 aufgenommen ist, obwohl andere Konfigurationen für die Ankopplung der Schaltgabel 150 an das erste Stößelende 370 verwendet werden können. Das zweite Stößelende 374 kann innerhalb des Stößelhohlraums 326 angeordnet sein und kann fest an das Abtriebselement 366 gekoppelt sein. In dem vorliegenden Beispiel ist das zweite Stößelende 374 einheitlich mit dem Abtriebselement 366 geformt, obwohl andere Konfigurationen verwendet werden können. Das Abtriebselement 366 kann sich radial nach außen von dem Stößelkörper 362 erstrecken. In dem bereitgestellten Beispiel ist das Abtriebselement 366 eine helixförmig geformte Scheibe oder ein Außengewinde, die/das sich radial nach außen von dem Stößelkörper 362 erstrecken, obwohl andere Konfigurationen verwendet werden können, wie beispielsweise eine oder mehrere sich radial nach außen erstreckende Stifte. Die mittige Bohrung 378 kann durch das zweite Stößelende 374 geformt sein und sich axial in den Stößelkörper 362 erstrecken.
Das elastische Element 310 kann ein erstes Federende 394 und ein zweites Federende 398 und eine Vielzahl von Gewindegängen 402 haben, die sich um die Achse 354 zwischen dem ersten und zweiten Federende 394, 398 erstrecken. In dem bereitgestellten Beispiel ist das elastische Element 310 eine helixförmige Schraubenfeder, und die Vielzahl von Gewindegängen 402 sind die Vielzahl von Windungen der Schraubenfeder. Das erste Federende 394 kann einen ersten Mitnehmer 406 haben, und das zweite Federende 398 kann einen zweiten Mitnehmer 410 haben, die sich radial nach außen von jedem Federende 394, 398 und radial nach außen von der Vielzahl von Gewindegängen 402 erstrecken. Das elastische Element 310 kann um den Stößelkörper 362 innerhalb des Stößelhohlraums 326 angeordnet sein, so dass die Vielzahl von Gewindegängen 402 radial außerhalb von dem Stößelkörper 362 sind. Das Abtriebselement 366 kann sich radial nach außen von dem Stößelkörper 362 erstrecken, so dass ein Teil des Abtriebselements 366 zwischen einem Paar benachbarter Gewindegänge 414 aufgenommen wird. Der erste und zweite Mitnehmer 406, 410 können nicht-drehbar an das Gehäuse 156 gekoppelt sein. Der erste und zweite Mitnehmer 406, 410 können in der Mitnehmernut 342 aufgenommen sein und können innerhalb der Mitnehmernut 342 axial verschiebbar sein. Alternativ können entweder einer oder beide des ersten und zweiten Mitnehmers 406, 410 fest an das Gehäuse 156 gekoppelt sein, so dass entweder einer oder beide des ersten und zweiten Mitnehmers 406, 410 weder axial verschiebbar noch relativ zu dem Gehäuse 156 drehbar sind.
Das Drehelement 314 kann um die Achse 354 angeordnet sein und kann ein erstes Ende 418 und ein zweites Ende 422 haben. Das erste Ende 418 kann innerhalb des Stößelhohlraums 326 angeordnet sein und das zweite Ende 422 kann sich von dem Motorhohlraum 330 in den Stößelhohlraum 326 erstrecken. Eine Dichtung 426 kann auch zwischen dem Drehelement 314 und dem Gehäuse axial zwischen dem Stößelhohlraum 326 und dem Motorhohlraum 330 angeordnet sein, um den Motorhohlraum 330 von dem Stößelhohlraum 326 abzudichten. Das erste Ende 418 des Drehelements 314 kann in der mittigen Bohrung 378 des Stößelkörpers 362 aufgenommen und nicht-drehbar an den Stößelkörper 362 gekoppelt sein. Das Drehelement 314 kann um die Achse 354 drehbar sein und kann axial befestigt sein, während der Stößelkörper 362 axial entlang des Drehelements 314 verschiebbar sein kann. In dem bereitgestellten Beispiel ist das Drehelement 314 ein im Allgemeinen sechseckiger Stab und die mittige Bohrung 378 hat eine passende sechseckige Form, obwohl andere Konfigurationen, wie beispielsweise eine Feder oder axiale Keilzähne verwendet werden können.
Der Motor 318 und das Getriebe 322 können in dem Motorhohlraum 330 aufgenommen sein. Der Motor 318 kann ein elektrischer Motor sein, und in dem bereitgestellten Beispiel ist der Motor 318 ein Gleichstrommotor, obwohl andere Arten von Motoren verwendet werden können. Der Motor 318 kann eine Abtriebswelle (nicht dargestellt) haben. Das Getriebe 322 kann ein Eingangselement (nicht dargestellt), ein Ausgangselement (nicht dargestellt) und eine Vielzahl von Zahnrädern (nicht dargestellt) haben. Die Abtriebswelle des Motors 318 kann konfiguriert sein, um Drehkraft an das Eingangselement des Getriebes 322 zu liefern. Das Eingangselement des Getriebes 322 kann durch die Vielzahl von Zahnrädern an das Ausgangselement gekoppelt sein, um Drehkraft von dem Eingangselement an das Ausgangselement zu übertragen. Die Vielzahl von Zahnrädern kann ein Untersetzungsgetriebe sein, um das Ausgangselement mit einer anderen Drehzahl als das Eingangselement anzutreiben. Das Ausgangselement des Getriebes 322 kann an das Rotationselement 314 gekoppelt sein, um Drehkraft an das Rotationselement 314 zu liefern. Der Motor 318 kann elektrisch an die Steuereinheit 190 gekoppelt sein, so dass die Steuereinheit 190 den Betrieb des Motors 318 steuern kann. Der Motor 318 kann eine umkehrbarer Motor sein, so dass der Motor 318 Drehkraft selektiv an das Ausgangselement in einer ersten Drehrichtung 430 oder einer zweiten Drehrichtung 434 liefern kann. Alternativ kann das Getriebe 322 einen wählbaren Rückwärtsgang (nicht dargestellt) aufweisen, der konfiguriert wird, um Rotationsvermögen selektiv an das Ausgangselement in beiden Drehrichtungen 430, 434 zu liefern.
Der Betrieb des Aktuators 94 der 3 und 4 wird jetzt im Einzelnen beschrieben. 3 stellt den Stößelkörper 362 in einer eingezogenen Stellung relativ zu dem Gehäuse 156 dar, während 4 den Stößelkörper 362 in einer ausgefahrenen Stellung relativ zu dem Gehäuse 156 darstellt. Ein Betrieb des Motors 318 kann eine Drehung des Drehelements 314 verursachen, die verursachen kann, dass der Stößelkörper 362 sich um die Achse 354 dreht. Eine Drehung des Stößelkörpers 362 in der ersten Drehrichtung 430 kann verursachen, dass sich das Abtriebselement 366 entlang des Wegs der Gewindegänge 402 dreht. Während das Abtriebselement 366 gedreht wird und den Gewindegängen 402 folgt, wird der Stößelkörper 362 axial entlang der Achse 354 in Richtung der ausgefahrenen Stellung verschoben. Eine Drehung des Stößelkörpers 362 in die zweite Drehrichtung 434 kann verursachen, dass das Abtriebselement 366 sich entlang des Wegs der Gewindegänge 402 in der entgegengesetzten Richtung dreht, so dass der Stößelkörper 362 axial in Richtung der eingezogenen Stellung verschoben wird. In dem bereitgestellten Beispiel ist die Modushülse 142 in der zweiten Modusstellung, wenn der Stößelkörper 362 in der ausgefahrenen Stellung ist, und die Modushülse 142 ist in der ersten Modusstellung, wenn der Stößelkörper 362 in der eingezogenen Stellung ist, wie vorhergehend beschrieben.
Unter einigen Bedingungen kann der axialen Verschiebung des Stößelkörpers 362 widerstanden werden. Wenn als Beispiel die Zähne 138 und 146 nicht ausgerichtet sind, kann der axialen Verschiebung des Stößelkörpers 362 widerstanden werden, bis die Zähne 138 und 146 ausgerichtet sind und kämmend in Eingriff stehen. Unter solchen Bedingungen kann das Abtriebselement 366 dem Weg der Gewindegänge 402 weiter folgen, wenn das Drehelement 314 gedreht wird, während das elastische Element 310 zusammengedrückt wird, um eine axiale Nachgiebigkeit bereitzustellen, bis die Bedingung verschwindet, z.B. die Zähne 138 und 146 ausgerichtet sind. Sobald die Bedingung verschwindet, die die axiale Verschiebung einschränkt, kann das zusammengedrückte elastische Element 310 sich ausdehnen, um den Stößelkörper 362 zu verschieben. In dem bereitgestellten Beispiel kann das elastische Element 310 in beiden axialen Richtungen zusammengedrückt werden, so dass der Aktuator 94 eine axiale Nachgiebigkeit beim Ausfahren und beim Einziehen des Stößelkörpers 362 hat. Das elastische Element 310 kann konfiguriert werden, so dass die axiale Federwirkungskraft in beiden axialen Richtungen gleich sein kann.
In Bezug auf die 5 und 6 wird der Trennaktuator 94 eines zweiten Aufbaus in Bezug auf die Bezugszahl 94' dargestellt. Der Trennaktuator 94' ist im Wesentlichen dem Trennaktuator 94 ähnlich, und als solche werden nachfolgend nur Unterschiede beschrieben. Ähnliche Bezugszahlen mit Bezug auf einen Trennaktuator 94' und 94 beziehen sich auf ähnliche Merkmale.
Der Trennaktuator 94' kann eine eigenständige, kraftbetriebene Einheit sein, die ein Gehäuse 156', den Stößel 158', ein elastisches Element 310' und ein Drehelement 510 aufweisen kann. Der Aktuator 94' kann auch einen Motor 318', ein Getriebe 322' und einen Satz erster Fühler 518 aufweisen. Das Gehäuse 156' kann einen Stößelhohlraum 326' und einen Motorhohlraum 330' definieren und kann ein erstes Gehäuseende 334' und ein zweites Gehäuseende 338' haben, das gegenüber dem ersten Gehäuseende 334' liegt. Das Gehäuse 156' kann auch ein Montageglied 346' definieren. Das erste Gehäuseende 334' kann eine Stößelöffnung 350' definieren, die das erste Gehäuseende 334' zu dem Stößelhohlraum 326' durchdringt. Der Stößel 158', das elastische Element 310' und das Drehelement 510 können innerhalb des Stößelhohlraums 326' aufgenommen und um eine Achse 354' angeordnet sein. Das Montageglied 346' kann im Wesentlichen dem Montageglied 346 ähnlich sein, das vorhergehend beschrieben wird.
Der Stößel 158' kann einen Stößelkörper 522 und ein Abtriebselement 526 haben. Der Stößelkörper 522 kann allgemein zylindrisch gestaltet sein, um die Achse 354' angeordnet sein und kann ein erstes Stößelende 530 und ein zweites Stößelende 534 haben, dass gegenüber dem ersten Stößelende 530 liegt. Der Stößel 158' kann des Weiteren eine mittige Bohrung 538 definieren, die koaxial mit der Achse 354' ist. Der Stößelkörper 522 kann an das Gehäuse 156' nicht-drehbar, aber axial verschiebbar gekoppelt sein. Das erste Stößelende 530 kann sich aus dem Stößelhohlraum 326' durch die Stößelöffnung 350' zu einer Außenseite 382' des ersten Gehäuseendes 334' erstrecken. Eine Dichtung (nicht dargestellt) kann innerhalb der Stößelöffnung 350' aufgenommen sein und kann konfiguriert sein, um eine Abdichtung zwischen dem Gehäuse 156' und dem Stößelkörper 522 zu formen, um zu verhindern, dass Schmutz in den Stößelhohlraum 326' eindringt und/oder Schmiermittel aus dem Stößelhohlraum 326' dringt. Das erste Stößelende 530 kann konfiguriert werden, um an die Schaltgabel 150 gekoppelt zu sein. In dem bereitgestellten Beispiel definiert das erste Stößelende 530 eine Gabelnut 542, die sich um den Umfang des ersten Stößelendes 530 erstreckt und die Schaltgabel 150 hat einen komplementären Ring 390', der innerhalb der Gabelnut 542 aufgenommen ist, obwohl andere Konfigurationen für die Ankupplung der Schaltgabel 150 an das erste Stößelende 530 verwendet werden können. Die mittige Bohrung 538 kann durch das zweite Stößelende 534 geformt sein und sich axial in den Stößelkörper 522 erstrecken. Das zweite Stößelende 534 kann innerhalb des Stößelhohlraums 326' angeordnet sein und kann fest an das Abtriebselement 526 gekoppelt sein. In dem vorliegenden Beispiel ist das zweite Stößelende 534 einheitlich mit dem Abtriebselement 526 geformt, obwohl andere Konfigurationen verwendet werden können. Das Abtriebselement 526 kann sich radial nach innen von dem Inneren der mittigen Bohrung 538 des Stößelkörpers 522 erstrecken. In dem bereitgestellten Beispiel ist das Abtriebselement 526 ein helixförmiger Ansatz oder ein Innengewinde, der/das sich radial nach innen von dem Stößelkörper 522 erstreckt, obwohl andere Konfigurationen verwendet werden können, wie beispielsweise eine oder mehrere sich radial nach innen erstreckende Stifte.
Das Drehelement 510 kann um die Achse 354' angeordnet sein und kann ein erstes Ende 546 und ein zweites Ende 550 haben. Das erste Ende 546 kann eine Mitnehmernut 554 definieren, die sich radial nach innen von einer Außenfläche 558 des Drehelements 510 erstreckt und axial entlang des ersten Endes 546 verläuft. In dem bereitgestellten Beispiel ist das erste Ende 546 ein allgemein zylindrischer Stab, obwohl andere Konfigurationen verwendet werden können. Das erste Ende 546 kann innerhalb des Stößelhohlraums 326' angeordnet sein und das zweite Ende 550 kann sich von dem Motorhohlraum 330' in den Stößelhohlraum 326' erstrecken. Eine Dichtung 562 kann auch zwischen dem Drehelement 510 und dem Gehäuse axial zwischen dem Stößelhohlraum 326' und dem Motorhohlraum 330' angeordnet sein, um den Motorhohlraum 330' von dem Stößelhohlraum 326' abzudichten. Das erste Ende 546 des Drehelements 510 kann in der mittigen Bohrung 538 des Stößelkörpers 522 aufgenommen und kann drehbar an den Stößelkörper 522 gekoppelt sein. Das Drehelement 510 kann um die Achse 354' drehbar sein und kann innerhalb des Gehäuses 156' axial befestigt sein.
Das elastische Element 310 kann ein erstes Federende 394' und ein zweites Federende 398' und eine Vielzahl von Gewindegängen 402' haben, die sich um die Achse 354' zwischen dem ersten und zweiten Federende 394', 398' erstrecken. In dem bereitgestellten Beispiel ist das elastische Element 310' eine helixförmige Schraubenfeder, und die Vielzahl von Gewindegängen 402' sind die Vielzahl von Windungen der Schraubenfeder. Das erste Federende 394' kann einen ersten Mitnehmer 566 haben und das zweite Federende 398' kann einen zweiten Mitnehmer 570 haben, die sich radial nach innen von jedem Federende 394', 398' und radial nach innen von der Vielzahl von Gewindegängen 402' erstrecken. Das elastische Element 310' kann innerhalb des Stößelkörpers 522 innerhalb des Stößelhohlraums 326' angeordnet sein, so dass die Vielzahl von Gängen 402' radial innerhalb von dem Stößelkörper 522 sind. Das Abtriebselement 526 kann sich radial nach innen von dem Stößelkörper 522 erstrecken, so dass ein Teil des Abtriebselements 526 zwischen einem Paar benachbarter Gewindegänge 414' aufgenommen wird. Der erste und zweite Mitnehmer 566, 570 können nicht-drehbar an das Drehelement 510 gekoppelt sein. Der erste und zweite Mitnehmer 566, 570 können in der Mitnehmernut 554 aufgenommen sein und können innerhalb der Mitnehmernut 554 axial verschiebbar sein. Alternativ können entweder einer oder beide des ersten und zweiten Mitnehmers 566, 570 fest an das Drehelement 510 gekoppelt sein, so dass entweder einer oder beide des ersten und zweiten Mitnehmers 566, 570 weder axial verschiebbar noch relativ zu dem Drehelement 510 drehbar sind.
Der Motor 318' und das Getriebe 322' können in dem Motorhohlraum 330 aufgenommen sein und können im Wesentlichen dem Motor 318 und dem Getriebe 322 ähnlich sein. Das Ausgangselement des Getriebes 322' kann an das Drehelement 510 gekoppelt sein, um Drehkraft an das Drehelement 510 zu liefern. Der Motor 318' kann elektrisch an die Steuereinheit 190 gekoppelt sein, so dass die Steuereinheit 190 den Betrieb des Motors 318' steuern kann.
Der Satz erster Fühler 518 kann innerhalb der Gruppe der ersten Fühler 194 sein, die vorhergehend in Bezug auf die 1 und 2 beschrieben wurden, und kann Signale an die Steuereinheit 190 senden, die für die Stellung des Stößelkörpers 522 kennzeichnend sind. In dem bereitgestellten Beispiel weist der Satz erster Fühler 518 ein erstes Fühlerelement 574, ein zweites Fühlerelement 578, Kabel 582 und ein Fühlerobjekt 586 auf. Das erste und zweite Fühlerelement 574, 578 können fest innerhalb des Gehäuses 156' nahe dem Stößelhohlraum 326' angeordnet sein und können radial außerhalb des Stößelkörpers 522 sein. Das Kabel 582 kann konfiguriert sein, um das erste und zweite Fühlerelement 574, 578 elektrisch an die Steuereinheit 190 zu koppeln. Das Fühlerobjekt 586 kann für eine axiale Bewegung mit dem Stößelkörper 522 gekoppelt sein und kann konfiguriert sein, um durch das erste und zweite Fühlerelement 574, 578 erfasst zu werden. In dem bereitgestellten Beispiel sind die Fühlerelemente Halleffekt-Fühler und das Fühlerobjekt 586 ist ein Dauermagnet mit einem Feld, das durch das erste und zweite Fühlerelement 574, 578 erfassbar ist, obwohl andere Arten von Fühlern und Objekten verwendet werden können. Während die ersten Fühler 518 in Bezug auf den Aktuator 94' dargestellt werden, versteht es sich, dass ähnliche Fühler in Bezug auf den Aktuator 94 verwendet werden können.
Der Betrieb des Aktuators 94' der 5 und 6 wird jetzt im Einzelnen beschrieben. 5 stellt den Stößelkörper 522 in einer eingezogenen Stellung relativ zu dem Gehäuse 156' dar, während 6 den Stößelkörper 522 in einer ausgefahrenen Stellung relativ zu dem Gehäuse 156' darstellt. Ein Betrieb des Motors 318' kann eine Drehung des Drehelements 510 verursachen, die verursachen kann, dass das elastische Element 310' sich um die Achse 354' dreht. Eine Drehung des elastischen Elements 310' in der ersten Drehrichtung 430' kann verursachen, dass das Abtriebselement 526 dem Weg der Gewindegänge 402' folgt. Während das Abtriebselement 526 den Gewindegängen 402' des elastischen Elements 310' folgt, wird der Stößelkörper 522 axial entlang der Achse 354' in Richtung der ausgefahrenen Stellung verschoben. Eine Drehung des elastischen Elements 310' in die zweite Drehrichtung 434' kann verursachen, dass das Abtriebselement 526 dem Weg der Gewindegänge 402' in der entgegengesetzten Richtung folgt, so dass der Stößelkörper 522 axial in Richtung der eingezogenen Stellung verschoben wird. In dem bereitgestellten Beispiel ist die Modushülse 142 in der zweiten Modusstellung, wenn der Stößelkörper 522 in der ausgefahrenen Stellung ist, und die Modushülse 142 ist in der ersten Modusstellung, wenn der Stößelkörper 522 in der eingezogenen Stellung ist, wie vorhergehend beschrieben.
Unter einigen Bedingungen kann der axialen Verschiebung des Stößelkörpers 522 widerstanden werden. Wenn als Beispiel die Zähne 138 und 146 nicht ausgerichtet sind, kann der axialen Verschiebung des Stößelkörpers 522 widerstanden werden, bis die Zähne 138 und 146 kämmend in Eingriff gelangen. Unter solchen Bedingungen kann das Abtriebselement 526 dem Weg der Gewindegänge 402' weiter folgen, wenn das Drehelement 510 und das elastische Element 310' gedreht werden, während das elastische Element 310' zusammengezogen wird, um eine axiale Federwirkung bereitzustellen, bis die Bedingung verschwindet, z.B. die Zähne 138 und 146 ausgerichtet sind. Sobald die Bedingung nachlässt, die die axiale Verschiebung einschränkt, kann das zusammengedrückte elastische Element 310' sich ausdehnen, um den Stößelkörper 522 zu verschieben. In dem bereitgestellten Beispiel kann das elastische Element 310' in beiden axialen Richtungen zusammengezogen werden, so dass der Aktuator 94' axiale Nachgiebigkeit beim Ausfahren und beim Zurückziehen des Stößelkörpers 522 hat. Das elastische Element 310' kann konfiguriert sein, so dass die axialen Federwirkungskraft in beiden axialen Richtungen gleich sein kann.

Claims

Kraftübertragungsvorrichtung, umfassend: eine Antriebsstrangkomponente für Fahrzeuge (10), die ein erstes Element, ein zweites Element und eine Kupplung aufweist, wobei die Kupplung ein bewegliches Kupplungselement hat, das zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung beweglich ist, wobei die Kupplung konfiguriert ist, um Drehkraft zwischen dem ersten und zweiten Element zu übertragen, wenn das bewegliche Kupplungselement in der ersten Stellung ist, und wobei die Kupplung konfiguriert wird, um das erste und zweite Element zu entkoppeln, wenn das bewegliche Kupplungselement in der zweiten Stellung ist; und einen Aktuator (94), der eine Schraubenfeder, einen Stößel (158, 158') und ein Drehelement (314, 510) aufweist, wobei die Schraubenfeder eine Vielzahl von Windungen aufweist, die um eine Achse (354, 354') angeordnet sind, wobei der Stößel (158, 158') einen Stößelkörper (362, 522) und ein Abtriebselement (366, 526) aufweist, das fest an den Stößelkörper (362, 522) gekoppelt ist, wobei der Stößelkörper (362, 522) um die Achse (354, 354') angeordnet und an das bewegliche Kupplungselement gekoppelt ist, wobei das Abtriebselement (366, 526) zwischen benachbarten der Vielzahl von Windungen aufgenommen ist, wobei das Drehelement (314, 510) um die Achse (354, 354') drehbar und entweder an die Schraubenfeder oder an den Stößel (158, 158') gekoppelt ist, um entweder die Schraubenfeder oder den Stößel (158, 158') um die Achse (354, 354') zu drehen; wobei eine Drehung des drehbaren Elements eine Verschiebung des Stößels (158, 158'), eine Kompression der Schraubenfeder oder sowohl eine Verschiebung des Stößels (158, 158') als auch eine Kompression der Schraubenfeder bewirkt.
Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Stößelkörper (362, 522) radial innerhalb der Schraubenfeder angeordnet ist und das Abtriebselement (366, 526) sich radial nach außen von dem Stößelkörper (362, 522) erstreckt.
Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Aktuator (94) ein Aktuatorgehäuse aufweist und die Schraubenfeder radial innerhalb des Aktuatorgehäuses angeordnet ist und nicht-drehbar an das Aktuatorgehäuse gekoppelt ist.
Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schraubenfeder radial innerhalb des Stößelkörpers (362, 522) angeordnet ist und das Abtriebselement (366, 526) sich radial nach innen von dem Stößelkörper (362, 522) erstreckt.
Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Schraubenfeder nicht-drehbar an das Drehelement (314, 510) gekoppelt ist.
Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Aktuator (94) ein Aktuatorgehäuse und einen Motor (318) aufweist, wobei das Aktuatorgehäuse einen Stößelhohlraum (326, 326') und einen Motorhohlraum (330, 330') definiert, wobei der Stößel (158, 158') und die Schraubenfeder innerhalb des Stößelhohlraums (326, 326') aufgenommen sind, wobei der Motor (318) innerhalb des Motorhohlraums (330, 330') aufgenommen ist und eine Motorabtriebswelle hat, wobei die Motorabtriebswelle an das Drehelement (314, 510) gekoppelt ist, um das Drehelement (314, 510) zu drehen.
Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Abtriebselement (366, 526) eine helixförmige Form hat.
Kraftübertragungsvorrichtung, umfassend: eine Antriebsstrangkomponente für Fahrzeuge (10), die ein erstes Element, ein zweites Element und eine Kupplung aufweist, wobei die Kupplung ein bewegliches Kupplungselement hat, das zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung beweglich ist, wobei die Kupplung konfiguriert ist, um Drehkraft zwischen dem ersten und zweiten Element zu übertragen, wenn das bewegliche Kupplungselement in der ersten Stellung ist, und wobei die Kupplung konfiguriert ist, um das erste und zweite Element zu entkoppeln, wenn das bewegliche Kupplungselement in der zweiten Stellung ist; und einen Aktuator (94), der ein Aktuatorgehäuse, ein drittes Element, einen Stößel (158, 158') und ein Drehelement (314, 510) aufweist, wobei das dritte Element innerhalb des Aktuatorgehäuses angeordnet wird und eine Vielzahl von Gewindegängen hat, die um eine Achse (354, 354') angeordnet sind, wobei die Vielzahl von Gewindegängen entlang der Achse (354, 354') ausziehbar und zusammenziehbar sind, wobei das dritte Element nicht-drehbar entweder an das Drehelement (314, 510) oder an das Aktuatorgehäuse gekoppelt ist, wobei der Stößel (158, 158') einen Stößelkörper (362, 522) und ein Abtriebselement (366, 526) aufweist, das fest an den Stößelkörper (362, 522) gekoppelt ist, wobei der Stößelkörper (362, 522) an das bewegliche Kupplungselement gekoppelt ist, wobei das Abtriebselement (366, 526) sich radial von dem Stößelkörper (362, 522) zwischen benachbarte der Vielzahl von Gewindegängen erstreckt, wobei das Drehelement (314, 510) um die Achse (354, 354') drehbar ist und entweder an das dritte Element oder an den Stößel (158, 158') gekoppelt ist, um entweder das dritte Element oder den Stößel (158, 158') um die Achse (354, 354') zu drehen; wobei eine Drehung des drehbaren Elements eine Verschiebung des Stößels (158, 158'), eine Kompression der Gewindegänge oder sowohl eine Verschiebung des Stößels (158, 158') als auch eine Kompression der Gewindegänge bewirkt.
Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Stößelkörper (362, 522) radial innerhalb des Gewindeelements angeordnet ist und das Abtriebselement (366, 526) sich radial nach außen von dem Stößelkörper (362, 522) erstreckt.
Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Gewindeelement radial innerhalb des Aktuatorgehäuses angeordnet ist und nicht-drehbar an das Aktuatorgehäuse gekoppelt ist.
Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Gewindeelement radial innerhalb des Stößelkörpers (362, 522) angeordnet ist und das Abtriebselement (366, 526) sich radial nach innen von dem Stößelkörper (362, 522) erstreckt.
Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei das Gewindeelement nicht-drehbar an das Drehelement (314, 510) gekoppelt ist.
Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Aktuator (94) einen Motor (318) aufweist und das Aktuatorgehäuse einen Stößelhohlraum (326, 326') und einen Motorhohlraum (330, 330') definiert, wobei der Stößel (158, 158') und das Gewindeelement innerhalb des Stößelhohlraums (326, 326') aufgenommen sind, wobei der Motor (318) innerhalb des Motorhohlraums (330, 330') aufgenommen ist und eine Motorabtriebswelle hat, wobei die Motorabtriebswelle an das Drehelement (314, 510) gekoppelt ist, um Drehkraft zwischen dem Drehelement (314, 510) und der Motorabtriebswelle zu übertragen.
Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Abtriebselement (366, 526) eine helixförmige Form hat.
Kraftübertragungsvorrichtung, umfassend: eine Antriebsstrangkomponente für Fahrzeuge (10), die ein erstes Element, ein zweites Element und eine Kupplung aufweist, wobei die Kupplung ein bewegliches Kupplungselement hat, das zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung beweglich ist, wobei die Kupplung konfiguriert ist, um Drehkraft zwischen dem ersten und zweiten Element zu übertragen, wenn das bewegliche Kupplungselement in der ersten Stellung ist, und wobei die Kupplung konfiguriert ist, um das erste und zweite Element zu entkoppeln, wenn das bewegliche Kupplungselement in der zweiten Stellung ist; und einen Aktuator (94), der ein Aktuatorgehäuse, ein axial elastisches Element, ein Drehelement (314, 510) und einen Stößel (158, 158') aufweist, wobei das axial elastische Element innerhalb des Aktuatorgehäuses angeordnet ist, wobei das axial elastische Element ein erstes Ende, ein zweites Ende und eine Vielzahl von helixförmigen Gewindegängen aufweist, die um eine Achse (354, 354') angeordnet sind und sich zwischen dem ersten und zweiten Ende erstrecken, wobei das erste und zweite Ende nicht-drehbar entweder an das Drehelement (314, 510) oder an das Aktuatorgehäuse gekoppelt sind, wobei der Stößel (158, 158') einen Stößelkörper (362, 522) und ein Abtriebselement (366, 526) aufweist, das fest an den Stößelkörper (362, 522) gekoppelt ist, wobei der Stößelkörper (362, 522) an das bewegliche Kupplungselement gekoppelt ist, wobei das Abtriebselement (366, 526) sich radial von dem Stößelkörper (362, 522) zwischen benachbarte Gewindegänge des axial elastischen Elements erstreckt, wobei das Drehelement (314, 510) um die Achse (354, 354') drehbar und entweder an das axial elastische Element oder an den Stößel (158, 158') gekoppelt ist, um entweder das axial elastische Element oder den Stößel (158, 158') um die Achse (354, 354') zu drehen; wobei eine Drehung des drehbaren Elements eine Verschiebung des Stößels (158, 158'), eine Kompression des axial elastischen Elements oder sowohl eine Verschiebung des Stößels (158, 158') als auch eine Kompression des axial elastischen Elements bewirkt.
Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei der Stößelkörper (362, 522) radial innerhalb des axial elastischen Elements angeordnet ist und das Abtriebselement (366, 526) sich radial nach außen von dem Stößelkörper (362, 522) erstreckt.
Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 16, wobei das axial elastische Element radial innerhalb des Aktuatorgehäuses angeordnet ist und nicht-drehbar an das Aktuatorgehäuse gekoppelt ist.
Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei das axial elastische Element radial innerhalb des Stößelkörpers (362, 522) angeordnet ist und das Abtriebselement (366, 526) sich radial nach innen von dem Stößelkörper (362, 522) erstreckt.
Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 18, wobei das axial elastische Element nicht-drehbar an das Drehelement (314, 510) gekoppelt ist.
Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei der Aktuator (94) einen Motor (318) aufweist und das Aktuatorgehäuse einen Stößelhohlraum (326, 326') und einen Motorhohlraum (330, 330') definiert, wobei der Stößel (158, 158') und das axial elastische Element innerhalb des Stößelhohlraums (326, 326') aufgenommen sind, wobei der Motor (318) innerhalb des Motorhohlraums (330, 330') aufgenommen ist und eine Motorabtriebswelle hat, wobei die Motorabtriebswelle antriebsmäßig an das Drehelement (314, 510) gekoppelt ist.