DE102015225290A1 - Zweigang-Verteilergetriebe mit nicht synchronisiertem Bereichsumschaltmechanismus und Steuersystem für beim Fahren erfolgende Bereichsumschaltung - Google Patents

Zweigang-Verteilergetriebe mit nicht synchronisiertem Bereichsumschaltmechanismus und Steuersystem für beim Fahren erfolgende Bereichsumschaltung Download PDF

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Abstract

Ein Verteilergetriebe für ein Kraftfahrzeug mit Vierradantrieb weist eine Zweigang-Bereichskupplungseinheit, eine Moduskupplungseinheit, einen kraftbetriebenen Betätigungsmechanismus und ein Steuersystem auf. Zu dem Betätigungsmechanismus zählen ein Elektromotor, ein von dem Motor angetriebener Getriebezug zum Steuern einer Drehung einer Aktuatorwelle, eine Bereichsaktuatorbaugruppe und eine Modusaktuatorbaugruppe. Die Bereichsaktuatorbaugruppe funktioniert derart, dass sie eine der Bereichseinheit zugehörige Schaltmuffe als Reaktion auf eine Drehung der Aktutatorwelle bewegt. Die Modusaktuatorbaugruppe weist einen Modusnocken und eine Kugelrampeneinheit auf. Der Modusnocken wird von der Aktuatorwelle drehend angetrieben, um die Kupplungseingriffskraft zu steuern, die durch die Kugelrampeneinheit auf die Reibkupplung ausgeübt wird. Das Steuersystem steuert eine Bewegung der Schaltmuffe während eines motorischen Betriebs des Kraftfahrzeugs, um eine beim Fahren erfolgende Bereichsumschaltung zu ermöglichen.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 62/093 132, eingereicht am 17. Dezember 2014, mit dem Titel „TWO-SPEED TRANSFER CASE WITH NON-SYNCHRONIZED RANGE SHIFT MECHANISM AND ON-THE-MOVE RANGE SHIFT CONTROL SYSTEM” und auch der US-Gebrauchsmusteranmeldung mit der Seriennummer ###, eingereicht am 11. Dezember 2015, deren gesamten Offenbarungen hiermit durch Bezugnahme einbezogen sind.
  • GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Zweigang-Verteilergetriebe zur Verwendung in Kraftfahrzeugen mit Vierradantrieb zum Einrichten von Hochbereichs- und Niederbereichs-Betriebsmodi. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung ein Zweigang-Verteilergetriebe, das mit einem nicht synchronisierten Bereichsumschaltmechanismus und einem Steuersystem ausgestattet ist, das derart betreibbar ist, dass es unter bestimmten Betriebsbedingungen des Fahrzeugs das Verteilergetriebe beim Fahren (on-the-move) von seinem Niederbereichs-Betriebsmodus in seinen Hochbereichs-Betriebsmodus schaltet.
  • HINTERGRUND
  • In diesem Abschnitt sind die vorliegende Offenbarung betreffende Hintergrundinformationen aufgeführt, bei denen es sich nicht notwendigerweise um den Stand der Technik handelt.
  • Der Antriebsstrang in zahlreichen Light-Duty- und Geländefahrzeugen (light-duty and sport-utility vehicles) weist ein Verteilergetriebe zum Übertragen eines Antriebsdrehmoments von Kraftmaschine und dem Getriebe auf alle vier Räder auf, wodurch ein Vierradantriebs-Betriebsmodus eingerichtet wird. Um unterschiedlichen Straßenoberflächen und -zuständen Rechnung zu tragen, sind zahlreiche Verteilergetriebe mit einem Bereichsumschaltmechanismus ausgestattet, der eine Untersetzungseinheit und eine klauenkupplungsartige Bereichskupplung aufweist, die selektiv geschaltet werden kann, um Vierrad-Hochbereichs- und Niederbereichs-Antriebsmodi einzurichten. In zahlreichen Fällen kann das Verteilergetriebe jedoch nicht zwischen seinem Vierrad-Hochbereichs- und Niederbereichs-Antriebsmodus umgeschaltet werden, sofern das Fahrzeug nicht angehalten wurde und sich das Getriebe in Neutralstellung befindet. Unglücklicherweise ist die Notwendigkeit, das Fahrzeug vor einer derartigen „Bereichsumschaltung” anzuhalten, umständlich, besonders beim Antreffen von Straßenzuständen oder Geländeoberflächen, bei denen ein Andauern des Rollimpulses des Fahrzeugs zum Überwinden der angetroffenen Zustände beitragen würde.
  • Um diese Unannehmlichkeit abzumildern, sind einige Bereichsumschaltmechanismen mit einer synchronisierten Bereichskupplung ausgestattet, die es dem Fahrzeugführer ermöglicht, aus dem Vierrad-Niederbereichs-Antriebsmodus in den Vierrad-Hochbereichs-Antriebsmodus zu schalten, ohne das Fahrzeug anzuhalten. Zum Beispiel wird in der US-Patentschrift Nr. 5 054 335 ein Verteilergetriebe offenbart, das mit einer synchronisierten Bereichsumschaltanordnung für ein beim Fahren erfolgendes Schalten einer Untersetzungseinheit des Vorgelegewellentyps ausgestattet ist. Alternativ wird in der eigenen US-Patentschrift Nr. 5 346 442 ein Verteilergetriebe mit einer synchronisierten Bereichsumschaltanordnung für ein beim Fahren erfolgendes (on-the-move) Schalten einer Untersetzungseinheit des Planetentyps offenbart. Des Weiteren wird in der eigenen US-Patentschrift Nr. 5 655 986 ein Verteilergetriebe offenbart, das mit einer Untersetzungseinheit des Planetentyps ausgestattet ist, die ein synchronisiertes Schalten in den und aus dem Hochbereichs-Antriebsmodus und Niederbereichs-Antriebsmodus ermöglicht.
  • Zusätzlich zu dem vorstehend erwähnten mechanisch synchronisierten Bereichsumschaltsystem ist ebenfalls bekannt, den Antriebsstrang elektronisch zu steuern, um ein beim Fahren erfolgendes Schalten von Verteilergetrieben vorzusehen. Zum Beispiel wird in der US-Patentschrift Nr. 5 522 777 ein elektronisch geschaltetes Zweigang-Verteilergetriebe offenbart, das ein Verteilergetriebe-Steuermodul aufweist, das Eingangssignale von dem Kraftmaschinen-Steuermodul empfängt, die den aktuellen Getriebegang, die aktuelle Kraftmaschinendrehzahl und Fahrzeuggeschwindigkeit betreffen. Das Verteilergetriebe-Steuermodul nutzt diese Eingangssignale zum Erzeugen von Steuersignalen, die zur Verwendung beim Regeln eines Fahrzeugbetriebs, um einer beim Fahren erfolgenden Bereichsumschaltung Rechnung zu tragen, zu dem Kraftmaschinen-Steuermodul zurückgesendet werden. Im Besonderen steuert das Kraftmaschinen-Steuermodul das Kraftmaschinen-Kraftstoffsystem, um eine Kraftmaschinendrehzahl zu modifizieren und/oder den Getriebegang umzuschalten, um vor einer Betätigung des Bereichsumschaltmechanismus die Drehzahl des Getriebeausgangs an die des Verteilergetriebeausgangs anzupassen. Allerdings kann das Erfordernis, ein derartiges Verteilergetriebe-Steuersystem in die vorhandenen Schaltungen herkömmlicher Kraftmaschinen-Steuermodule zu integrieren, die Komplexität des Vierradantriebssystems erhöhen.
  • In Anbetracht des beträchtlichen Interesses an Verteilergetrieben, die mit beim Fahren schaltbaren Bereichsumschaltsystemen ausgestattet sind, ist ein anerkanntes Bedürfnis vorhanden, elektronisch gesteuerte Bereichsumschaltsysteme zur Verwendung mit Vierradantriebs-Verteilergetrieben zu entwickeln, die im Hinblick auf die aktuelle Technologie einen weiteren Fortschritt bedeuten.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Dieser Abschnitt stellt eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung dar und soll weder eine umfassende Offenbarung ihres vollständigen Schutzbereichs, noch aller ihrer Merkmale, Aspekte, Gegenstände und Vorteile sein.
  • Es stellt einen Aspekt der vorliegenden Offenbarung dar, eine Strategie für ein beim Fahren erfolgendes Schalten und ein Steuersystem für ein Zweigang-Verteilergetriebe bereitzustellen, das mit einem nicht synchronisierten Bereichsumschaltmechanismus ausgestattet ist.
  • Ein verwandter Aspekt besteht darin, ein Fahrzeug mit Vierradantrieb bereitzustellen, das mit einem Zweigang-Verteilergetriebe ausgestattet ist, das einen nicht synchronisierten Bereichsumschaltmechanismus und eine Verteilergetriebe-Steuereinheit aufweist, die mit einer oder mehreren anderen Fahrzeug-Steuereinheiten operativ in Verbindung steht, um ein selektives Schalten aus einem Niederbereichs-Betriebsmodus in einen Hochbereichs-Betriebsmodus, und insbesondere aus einem Vierrad-Niederbereichs-Antriebsmodus (4LO-Antriebsmodus) in einen Vierrad-Hochbereichs-Antriebsmodus (4HI-Antriebsmodus), zu erleichtern.
  • Gemäß einem anderen verwandten Aspekt ist die Verteilergetriebe-Steuereinheit dafür ausgestaltet, eine derartige beim Fahren erfolgende Bereichsumschaltung nur unter speziellen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs zuzulassen, und verfügt ferner über eine Wiederherstellungsstrategie zum Wiedereinrichten des Vierrad-Niederbereichs-Antriebsmodus für den Fall einer nicht erfolgreichen Bereichsumschaltung.
  • Diese und andere Aspekte der vorliegenden Offenbarung sind auf ein Kraftfahrzeug mit Vierradantrieb gerichtet, das mit einem Zweigang-Verteilergetriebe ausgestattet ist, das betätigbar angeordnet ist, um ein Antriebsdrehmoment von dem Antriebsstrang des Fahrzeugs zu einer ersten und zweiten Kraftübertragung (driveline) zu übertragen. Das Verteilergetriebe weist einen von dem Antriebsstrang angetriebenen Dreheingang, einen ersten, antreibend mit der ersten Kraftübertragung verbundenen Drehausgang, einen zweiten, antreibend mit der zweiten Kraftübertragung verbundenen Drehausgang sowie eine Drehmoment-Übertragungsanordnung zum selektiven Übertragen eines Antriebsdrehmoments von dem Dreheingang zu dem ersten und/oder zweiten Drehausgang auf. Die Drehmoment-Übertragungsanordnung weist eine Moduskupplungseinheit, eine Bereichskupplungseinheit und eine kraftbetriebene Kupplungsbetätigungseinheit auf. Die Moduskupplungseinheit weist eine Moduskupplung auf, die betätigbar zwischen einem ersten und zweiten Drehausgang und einem Moduskupplungsaktuator angeordnet ist, um die Moduskupplung selektiv zwischen einem gelösten bzw. Zweirad-Antriebsmodus (2WD-Modus) und einem Eingriffs- bzw. Vierrad-Antriebsmodus (4WD-Modus) umzuschalten. Die Bereichskupplungseinheit weist ein von dem Dreheingang angetriebenes Untersetzungsgetriebe, eine Bereichskupplung, die betätigbar zwischen dem Untersetzungsgetriebe und dem ersten Drehausgang angeordnet ist, und einen Bereichskupplungsaktuator zum selektiven Bewegen der Bereichskupplung zwischen einer ersten oder hohen (HI) Bereichsstellung, einer zweiten oder neutralen (N) Bereichsstellung und einer dritten oder niedrigen (LO) Bereichsstellung auf. Eine erste oder Direktübersetzungs-Antriebsverbindung wird zwischen dem Dreheingang und dem ersten Drehausgang hergestellt, wenn die Bereichskupplung sich in ihrer (HI)-Bereichsstellung befindet, während eine zweite bzw. eine Antriebsverbindung mit verringerter Übersetzung hergestellt wird, wenn sich die Bereichskupplung in ihrer (LO)-Bereichsstellung befindet. Die kraftbetriebene Kupplungsbetätigungseinheit ist dafür ausgestaltet, einen Betrieb des Moduskupplungsaktuators und des Bereichskupplungsaktuators zu steuern. Ein Verteilergetriebe-Steuersystem wird zum Steuern einer Betätigung der kraftbetriebenen Kupplungsbetätigungseinheit ebenfalls bereitgestellt. Das Verteilergetriebe-Steuersystem ist derart betreibbar, dass es eine Bereichsumschaltungs-Steuerungsstrategie ausführt, die dafür ausgestaltet ist, eine beim Fahren erfolgende Bereichsumschaltung des Verteilergetriebes aus einem Vierrad-Niederbereichs-Antriebsmodus (4LO-Antriebsmodus) in einen Vierrad-Hochbereichs-Antriebsmodus (4HI-Antriebsmodus) erleichtert. Das Verteilergetriebe-Steuersystem weist eine Verteilergetriebe-Steuereinheit (transfer case control unit, TCCU) und Fahrzeugsensoren auf, die dafür ausgestaltet und angeordnet sind, verschiedene Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs zu erkennen. Die TCCU ist dafür ausgestaltet, Eingangssignale von den Sensoren zu empfangen und mit einer Getriebesteuereinheit (transmission control unit, TCU) Daten auszutauschen, um selektiv einen Betrieb des Bereichskupplungsaktuators als Teil der Steuerungsstrategie für eine Bereichsumschaltung beim Fahren zu steuern.
  • Als ein weiteres Merkmal der vorliegenden Offenbarung ist das Untersetzungsgetriebe ein Planetenradsatz und die Bereichskupplung ist eine Bereichsmuffe, die mithilfe einer Betätigung eines kraftbetriebenen Bereichskupplungsaktuators bewegbar ist, um selektiv Komponenten des Planetenradsatzes mit dem ersten Drehausgang zu koppeln, um die Antriebsverbindungen mit dem ersten und zweiten Übersetzungsverhältnis herzustellen.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der Offenbarung wird ein Verteilergetriebe bereitgestellt, das eine Eingangswelle, eine erste und zweite Ausgangswelle sowie ein Untersetzungsgetriebe aufweist, das von der Eingangswelle angetrieben wird. Eine Bereichskupplung ist in einer ersten Bereichsstellung derart betreibbar, dass sie eine Antriebsverbindung zwischen der Eingangswelle und der ersten Ausgangswelle herstellt. Die Bereichskupplung ist ferner in einer zweiten Bereichsstellung derart betreibbar, dass sie eine Antriebsverbindung zwischen dem Untersetzungsgetriebe und der ersten Ausgangswelle herstellt. Eine Moduskupplung ist in einer ersten Modusstellung betreibbar, um die zweite Ausgangswelle aus dem angetriebenen Eingriff mit der ersten Ausgangswelle außer Eingriff zu bringen, und ferner in einer zweiten Modusstellung betreibbar, um eine Antriebsverbindung zwischen der ersten Ausgangswelle und der zweiten Ausgangswelle herzustellen. Eine kraftbetriebene Kupplungsbetätigungseinheit mit einem Elektromotor, der eine Aktuatorwelle antreibt, wird ebenfalls bereitgestellt. Ein Bereichsaktuator wird von der Aktuatorwelle angetrieben, um die Bereichskupplung zwischen ihrer ersten und zweiten Bereichsstellung zu bewegen, und ein Modusaktuator wird von der Aktuatorwelle angetrieben, um die Moduskupplung zwischen ihrer ersten und zweiten Modusstellung zu bewegen. Ferner betätigt ein Steuersystem den Elektromotor, um die Größe und Richtung einer Drehung der Aktuatorwelle derart zu steuern, dass eine Bewegung der Bereichskupplung und der Moduskupplung koordiniert wird, wobei das Steuersystem eine Verteilergetriebe-Steuereinheit aufweist, die dafür geeignet ist, mit Fahrzeugsensoren und mindestens einer anderen Fahrzeugsteuereinheit Daten auszutauschen. Das Steuersystem ist derart betreibbar, dass es ein beim Fahren erfolgendes Schalten der Bereichskupplung aus ihrer zweiten Bereichsstellung in ihre erste Bereichsstellung nach einer Drehzahlsynchronisation der Eingangswelle und der ersten Ausgangswelle ermöglicht.
  • Gemäß noch einem anderen Aspekt der Offenbarung wird ein Verteilergetriebe bereitgestellt, das eine Eingangswelle, eine erste und zweite Ausgangswelle sowie ein Untersetzungsgetriebe aufweist, das von der Eingangswelle angetrieben wird und eine Ausgangskomponente aufweist, die relativ zu der Eingangswelle mit einer verringerten Drehzahl angetrieben wird. Eine Klauenkupplung ist in einer ersten Bereichsstellung derart betreibbar, dass sie die Eingangswelle mit der ersten Ausgangswelle koppelt, um eine Hochbereichs-Antriebsverbindung herzustellen. Die Klauenkupplung ist ferner in einer zweiten Bereichsstellung derart betreibbar, dass sie die Ausgangskomponente des Untersetzungsgetriebes mit der ersten Ausgangswelle koppelt, um eine Niederbereichs-Antriebsverbindung herzustellen. Eine Moduskupplung, die ein Kupplungspaket aufweist, ist betätigbar zwischen der ersten und zweiten Ausgangswelle angeordnet. Die Moduskupplung weist außerdem eine Druckplatte auf, die zwischen einer ersten Modusstellung, bei der eine minimale Kupplungseingriffskraft auf das Kupplungspaket ausgeübt wird, und einer zweiten Modusstellung bewegbar ist, bei der eine maximale Kupplungseingriffskraft auf das Kupplungspaket ausgeübt wird. Außerdem wird ein Betätigungsmechanismus bereitgestellt, der einen Motor aufweist, der eine Aktuatorwelle antreibt. Ein Bereichsaktuator wird von der Aktuatorwelle angetrieben, um die Klauenkupplung zwischen ihrer ersten und zweiten Bereichsstellung zu bewegen, und ein Modusaktuator wird von der Aktuatorwelle angetrieben, um die Druckplatte zwischen ihrer ersten und zweiten Modusstellung zu bewegen. Die Aktuatorwelle ist durch drei unterscheidbare Drehbewegungsbereiche drehbar, um zu bewirken, dass der Bereichsaktuator und der Modusaktuator eine Bewegung der Klauenkupplung und der Druckplatte koordinieren. Ein Steuersystem wird ebenfalls bereitgestellt, um eine Betätigung des Motors zu steuern, um eine Betätigung der Klauenkupplung und der Moduskupplung zu koordinieren. Das Steuersystem weist eine Verteilergetriebe-Steuereinheit auf, die dafür geeignet ist, mit Fahrzeugsensoren und einer Getriebesteuereinheit Daten auszutauschen, um die Klauenkupplung nach einer Drehzahlsynchronisation zwischen einer Getriebeausgangswelle und der ersten Ausgangswelle von ihrer zweiten Bereichsstellung zu ihrer ersten Bereichsstellung zu bewegen.
  • Ein Verfahren zum Steuern einer beim Fahren erfolgenden Bereichsumschaltung eines Fahrzeugs mit Vierradantrieb wird ebenfalls bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet ein Bereitstellen eines Antriebsstrangs zum Erzeugen eines Antriebsdrehmoments. Der Antriebsstrang weist ein Mehrganggetriebe mit einer Getriebeausgangswelle auf. Das Verfahren beinhaltet außerdem ein Bereitstellen einer hinteren Kraftübertragung und einer vorderen Kraftübertragung. Das Verfahren wird fortgesetzt durch ein Bereitstellen eines Verteilergetriebes, das umfasst: eine Eingangswelle, die mit der Getriebeausgangswelle verbunden ist, eine hintere Ausgangswelle, die mit der hinteren Kraftübertragung verbunden ist, eine vordere Ausgangswelle, die mit der vorderen Kraftübertragung verbunden ist, und eine Untersetzungseinheit, die von der Eingangswelle angetrieben wird. Das Verteilergetriebe weist außerdem eine Bereichskupplung auf, die derart betreibbar ist, dass sie in einer ersten Bereichsstellung die hintere Ausgangswelle antreibend mit der Eingangswelle koppelt, in einer zweiten Bereichsstellung die hintere Ausgangswelle antreibend mit der Untersetzungseinheit koppelt und in einer dritten Bereichsstellung die hintere Ausgangswelle von der Eingangswelle und der Untersetzungseinheit entkoppelt. Das Verteilergetriebe weist ferner eine Moduskupplung auf, die derart betreibbar ist, dass sie selektiv die vordere Ausgangswelle mit der hinteren Ausgangswelle koppelt. Außerdem weist das Verteilergetriebe eine kraftbetriebene Kupplungsbetätigungseinheit auf, die einen Bereichskupplungsaktuator aufweist, der derart betreibbar ist, dass er eine Betätigung der Moduskupplung steuert. Das Verfahren schreitet fort durch Bereitstellen einer Getriebe-Steuereinheit (TCU), die derart betreibbar ist, dass sie einen Betrieb des Getriebes steuert. Das Verfahren wird fortgesetzt durch Bereitstellen einer Verteilergetriebe-Steuereinheit (TCCU), die derart betreibbar ist, dass sie eine Betätigung der kraftbetriebenen Kupplungsbetätigungseinheit steuert, wobei die TCCU mit der TCU Daten austauscht. Das Verfahren beinhaltet außerdem ein Schalten des Getriebes in einen neutralen nicht angetriebenen Modus. Das Verfahren schreitet fort durch Bereitstellen eines Modusumschaltsignals an die TCCU, das eine Anforderung eines Fahrers anzeigt, das Verteilergetriebe aus einem Niederbereichsmodus in einen Hochbereichsmodus zu schalten. Das Verfahren wird dann fortgesetzt durch ein Ermitteln, ob eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Schwellenwert überschreitet, und ob eine Drehzahl der hinteren Ausgangswelle einen Wellendrehzahl-Schwellenwert überschreitet, und Bereitstellen eines Fahrzeuggeschwindigkeitssignals und eines Wellendrehzahlsignals für die TCCU. Das Verfahren beinhaltet ferner zu bewirken, dass die TCCU die Kupplungsbetätigungseinheit steuert und den Bereichskupplungsaktuator betätigt, um die Bereichskupplung aus ihrer zweiten Bereichsstellung in ihre dritte Bereichsstellung zu bewegen, wenn das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal anzeigt, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit den Fahrzeuggeschwindigkeits-Schwellenwert überschreitet und das Wellendrehzahlsignal anzeigt, dass die Drehzahl der hinteren Ausgangswelle den Wellendrehzahl-Schwellenwert übersteigt. Das Verfahren beinhaltet des Weiteren zu bewirken, dass die TCU das Getriebe in einen angetriebenen Modus schaltet, um die Drehzahlen der Getriebeausgangswelle und der hinteren Ausgangswelle auf einen vorgegebenen Differenzwert zu synchronisieren, und ein anschließendes Schalten des Getriebes zurück in seinen Neutralmodus, wenn eine Drehzahldifferenz der Getriebeausgangswelle und der hinteren Ausgangswelle weniger als den vorgegebenen Differenzwert beträgt. Das Verfahren beinhaltet des Weiteren zu bewirken, dass die TCCU die Kupplungsbetätigungseinheit steuert und den Bereichskupplungsaktuator betätigt, um die Bereichskupplung aus ihrer dritten Bereichsstellung in ihre erste Bereichsstellung zu bewegen. Schließlich beinhaltet das Verfahren zu bewirken, dass die TCU das Getriebe in seinen angetriebenen Modus schaltet.
  • Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hier vorgelegten Beschreibung ersichtlich. Die Beschreibung sowie spezielle Beispiele in dieser Kurzdarstellung sind nur zur Veranschaulichung bestimmt und sollen den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
  • ZEICHNUNGEN
  • Die hier beschriebenen Zeichnungen sind nur zur Veranschaulichung ausgewählter Ausführungsformen und nicht aller möglicher Realisierungen bestimmt, sodass die Zeichnungen den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken sollen.
  • 1 ist eine schematische Veranschaulichung eines beispielhaften Fahrzeugs mit Vierradantrieb, das mit einem Verteilergetriebe und einem Verteilergetriebe-Steuersystem gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung ausgestattet ist;
  • 2 und 3 sind Schnittansichten eines beispielhaften Verteilergetriebes, das mit einer Drehmomentübertragungsanordnung ausgestattet ist, die eine Bereichskupplungseinheit, eine Moduskupplungseinheit und eine kraftbetriebene Kupplungsbetätigungseinheit aufweist;
  • 4 ist eine vergrößerte Teilansicht verschiedener Komponenten, die zu der Bereichskupplungseinheit des in 2 und 3 gezeigten Verteilergetriebes gehören;
  • 5 ist eine vergrößerte Teilansicht verschiedener Komponenten, die zu der Moduskupplungseinheit des in 2 und 3 gezeigten Verteilergetriebes gehören;
  • 6 ist eine vergrößerte Teilansicht verschiedener Komponenten, die zu der Kupplungsbetätigungseinheit des in 2 und 3 gezeigten Verteilergetriebes gehören;
  • 7 und 8 sind Ansichten einer Aktuatorwellenbaugruppe, die zu der kraftbetriebenen Kupplungsbetätigungseinheit gehört;
  • 9A bis 9F sind Schnittansichten, im Wesentlichen entlang der Linie A-A aus 8, die zu der kraftbetriebenen Kupplungsbetätigungseinheit gehörende Komponenten zeigen, die dafür positioniert sind, eine Anzahl unterschiedlicher Betriebsmodi des Verteilergetriebes einzurichten;
  • 10 ist eine Seitenansicht der hinteren Ausgangswelle, die mit einer Kugelrampeneinheit ausgestattet ist, die zu dem kraftbetriebenen Kupplungsbetätigungsmechanismus gehört;
  • 11 ist eine schematische Veranschaulichung eines anderen Zweigang-Verteilergetriebes, das gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung erstellt wurde;
  • 12 ist ein Steuerschema, das die Steuerungsstrategie veranschaulicht, die mit dem zu dem Verteilergetriebe gehörenden Bereichsumschaltmechanismus eingesetzt wird;
  • 13 ist eine grafische Veranschaulichung von „Vorgang gegen die Zeit” bei der Bereichsumschaltungs-Steuerungsstrategie der vorliegenden Offenbarung; 14 ist ein Schaubild, das ein Beispiel eines Drehzahlsynchronisationsprozesses veranschaulicht, der mit dem Bereichsumschaltungs-Steuersystem der vorliegenden Offenbarung in Zusammenhang steht;
  • 15 ist ein Schaubild einer Zustandsablauf-Steuerlogik, die mit der Bereichsumschaltungs-Steuerungsstrategie der vorliegenden Offenbarung in Zusammenhang steht;
  • 16 veranschaulicht Simulationsergebnisse für die Bereichsumschaltungs-Steuerungsstrategie der vorliegenden Offenbarung und
  • 17 ist eine Schnittansicht eines anderen Verteilergetriebes, das zur Verwendung mit dem Steuersystem der vorliegenden Offenbarung geeignet ist.
  • Übereinstimmende Bezugszeichen werden in allen Zeichungen zur Kennzeichung ähnlicher Komponenten verwendet.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Beispielhafte Ausführungsformen werden nachfolgend zur Verfügung gestellt, damit diese Offenbarung umfassend ist und Fachleuten den Schutzbereich vollständig vermittelt. Zahlreiche spezielle Einzelheiten werden dargelegt, wie beispielsweise Beispiele für bestimmte Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, um für ein umfassendes Verständnis von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu sorgen. Für Fachleute ist ersichtlich, dass spezielle Angaben nicht verwendet werden müssen, dass beispielhafte Ausführungsformen in zahlreichen verschiedenen Formen eine konkrete Form erhalten können, und dass keines von beidem als den Schutzbereich der Offenbarung einschränkend aufgefasst werden sollte. Bei einigen beispielhaften Ausführungsformen werden gut bekannte Prozesse, gut bekannte Vorrichtungsstrukturen und gut bekannte Technologien nicht im Einzelnen beschrieben.
  • Die vorliegende Offenbarung ist allgemein auf ein Zweigang-Verteilergetriebe gerichtet, das mit einer Drehmomentübertragungsanordnung ausgestattet ist, die ein Untersetzungsgetriebe, eine Bereichskupplung und einen Bereichskupplungsaktuator aufweist, die zusammen eine Bereichskupplungseinheit definieren, die während eines motorischen Betriebs des Kraftfahrzeugs (d. h. beim Fahren erfolgende Bereichsumschaltung) aus einem Betriebsmodus mit einem ersten Drehzahlverhältnis in einen Betriebsmodus mit einem zweiten Drehzahlverhältnis geschaltet werden kann. Es wird außerdem ein Verteilergetriebe-Steuersystem bereitgestellt, das mit Fahrzeugsensoren und anderen Fahrzeug-Steuersystemen und -funktionen Daten austauscht, um einen Betrieb des Bereichskupplungsaktuators zum Bewegen der Bereichskupplung aus einer Niederbereichsstellung in eine Hochbereichsstellung zu steuern, um für eine beim Fahren erfolgende Bereichsumschaltung zwischen einem Vierrad-Niederbereichs-Antriebsmodus (4LO-Antriebsmodus) und einem Vierrad-Hochbereichs-Antriebsmodus (4HI-Antriebsmodus) zu sorgen. Die spezielle Konstruktion und der spezielle Typ des gezeigten und beschriebenen Untersetzungsgetriebes, der gezeigten und beschriebenen Bereichskupplung und des gezeigten und beschriebenen Bereichskupplungsaktuators sollen lediglich repräsentativ für irgendein geeignetes nicht synchronisiertes Bereichsumschaltungssystem sein, dass für eine Verwendung mit einem Zweigang-Verteilergetriebe geeignet ist, und auf das die vorliegenden Lehren anwendbar sind. In ähnlicher Weise sollen spezielle Konstruktion und der spezielle Typ der Moduskupplungseinheit und der kraftbetriebenen Kupplungsbetätigungseinheit, die zu der Drehmomentübertragungsanordnung gehören, lediglich repräsentativ für irgendein geeignetes Modusumschaltsystem sein, das in der Lage ist, das Verteilergetriebe zwischen einem Zweiradantriebsmodus (2WD-Modus) und einem Vierradantriebsmodus (4WD-Modus) umzuschalten. Des Weiteren kann das offenbarte „integrierte” kraftbetriebene Kupplungsbetätigungssystem durch andere Arten kombinierter oder einzelner kraftbetriebener (d. h. hydraulischer, elektromagnetischer, elektromechanischer) Kupplungsaktuatoren oder manuell betätigter (d. h. Gangschalthebel) Kupplungsaktuatoren ersetzt werden.
  • 1 der Zeichnungen zeigt schematisch ein Fahrzeug 10 mit Vierradantrieb, das eine vordere Kraftübertragung 12, eine hintere Kraftübertragung 14 und einen Antriebsstrang zum Erzeugen und selektiven Zuführen von drehender Traktionskraft (d. h. einem Antriebsdrehmoment) zu den Kraftübertragungen aufweist. Wie gezeigt, weist der Antriebsstrang eine Kraftmaschine 16 und ein Getriebe 18 auf, die entweder dem manuellen oder automatischen Typ angehören können. Bei dem Getriebe 18 handelt es sich bevorzugt um eine Mehrstufen-Getriebebaugruppe mit einem Getriebeeingang, der von der Kraftmaschine 16 angetrieben wird, und einem Getriebeausgang, der relativ zu dem Getriebeeingang mit mehreren Übersetzungsverhältnissen angetrieben werden kann. Bei der gezeigten speziellen Ausführungsform weist das Fahrzeug 10 ferner ein Verteilergetriebe 20 zum Übertragen eines Antriebsdrehmoments von dem Antriebsstrang zu der vorderen Kraftübertragung 12 und der hinteren Kraftübertragung 14 auf. Die vordere Kraftübertragung 12 weist ein Paar Vorderräder 22 auf, die über eine Vorderachsenbaugruppe 24 und eine vordere Gelenkwelle 26 mit einer vorderen Ausgangswelle 30 des Verteilergetriebes 20 verbunden sind. In ähnlicher Weise weist die hintere Kraftübertragung 14 ein Paar Hinterräder 32 auf, die über eine Hinterachsenbaugruppe 34 und eine hintere Gelenkwelle 36 mit einer hinteren Ausgangswelle 38 des Verteilergetriebes 20 verbunden sind.
  • Wie noch ausführlich beschrieben wird, ist das Verteilergetriebe 20 mit einer Drehmomentübertragungsanordnung ausgestattet, die eine Zweigang-Bereichskupplungseinheit 40, eine Moduskupplungseinheit 42 sowie eine kraftbetriebene Kupplungsbetätigungseinheit 44 aufweist, die derart betreibbar ist, dass sie ein koordiniertes Schalten der Bereichskupplungseinheit 40 und ein adaptives Eingreifen der Moduskupplungseinheit 42 steuert. Des Weiteren wird ein Steuersystem 46 zum Steuern einer Betätigung der Kupplungsbetätigungseinheit 44 bereitgestellt. Zu dem Steuersystem 46 zählen Fahrzeugsensoren 48 zum Erkennen von betrieblichen Eigenschaften des Kraftfahrzeugs 10 in Echtzeit, ein Modusauswahlmechanismus 50, der dem Fahrzeugführer ermöglichen soll, einen der verfügbaren Antriebsmodi zu wählen, und eine Verteilergetriebe-Steuereinheit (TCCU) 52, die derart betreibbar ist, dass sie elektrische Steuersignale als Reaktion auf Eingangssignale der Sensoren 48 und Modussignale von dem Modusauswahlmechanismus 50 erzeugt. Wie ebenfalls schematisch gezeigt, ist die TCCU 52 dafür geeignet, mit mindestens einer anderen Fahrzeugsteuereinheit, wie beispielsweise einer Getriebesteuereinheit (TCU) 53, Daten auszutauschen.
  • Das Verteilergetriebe 20 weist, wie gezeigt, ein Dreheingangselement auf, beispielsweise eine Eingangswelle 54, die dafür geeignet ist, zum Zweck einer angetriebenen Verbindung mit der Ausgangswelle des Getriebes 18 gekoppelt zu werden. Die Eingangswelle 54 wird in einem Gehäuse 56 durch eine Lagerbaugruppe 58 zum Zweck einer Drehung um eine erste Drehachse unterstützt. Ein erster Drehausgang, beispielsweise eine Getriebehauptwelle oder hintere Ausgangswelle 38, wird zwischen der Eingangswelle 54 und dem Gehäuse 56 zum Zweck einer Drehung um die erste Drehachse über ein Paar seitlich beabstandete Lagerbaugruppen 60 und 62 unterstützt. Überdies wird ein zweiter Drehausgang, beispielsweise die vordere Ausgangswelle 30, in dem Gehäuse 56 zum Zweck einer Drehung um eine zweite Drehachse durch ein Paar Lagerbaugruppen 64 und 66 unterstützt.
  • Wie am besten in 2 bis 4 zu sehen ist, weist die Bereichskupplungseinheit 40, wie gezeigt, im Allgemeinen ein Untersetzungsgetriebe 68 und eine Bereichskupplung 70 auf. Das Untersetzungsgetriebe wird als ein Planetenradsatz 68 gezeigt, der ein Sonnenrad 72 aufweist, das direkt von der Eingangswelle 54 angetrieben wird, ein Hohlrad 74, das nicht drehbar an dem Gehäuse 56 befestigt ist, sowie mehrere Planetenräder 76 die drehbar von einem Planetenträger 78 unterstützt werden. Wie zu sehen ist, stehen die Planetenräder 76 sowohl mit dem Sonnenrad 72 als auch mit dem Hohlrad 74 im Eingriff. Der Planetenradsatz 68 hat die Funktion, den Planetenträger 78 mit einer relativ zu der Eingangswelle 54 verringerten Drehzahl anzutreiben. Bei einem bevorzugten, aber nicht einschränkenden Beispiel sorgt der Planetenradsatz 68 für ein Untersetzungsverhältnis von 2,72 zu 1,0.
  • Die Bereichskupplung 70 weist eine Schaltmuffe 80 auf, die mithilfe einer verzahnten Verbindung zum Zweck einer Drehung mit der und einer axialen Gleitbewegung auf der hinteren Ausgangswelle 38 gekoppelt ist. Die Schaltmuffe 80 weist externe Kupplungszähne 82 auf, die dafür geeignet sind, selektiv entweder mit internen Kupplungszähnen 84, die auf der Eingangswelle 54 ausgebildet sind, oder mit internen Kupplungszähnen 86, die auf dem Planetenträger 78 ausgebildet sind, in Eingriff zu kommen. Die gezeigte Schaltmuffe 80 befindet sich in einer Hochbereichsstellung (HI-Bereichsstellung), sodass ihre Kupplungszähne 82 mit Kupplungszähnen 84 auf der Eingangswelle 54 im Eingriff stehen. Daher wird ein direktes Drehzahlverhältnis bzw. eine „Hochbereichs”-Antriebsverbindung zwischen der Eingangswelle 54 und der hinteren Ausgangswelle 38 hergestellt. Die Schaltmuffe 80 ist axial auf der hinteren Ausgangswelle 38 aus ihrer Hochbereichsstellung (HI-Bereichsstellung) durch eine zentrale Neutralbereichsstellung (N-Bereichsstellung) in eine Niederbereichsstellung (LO-Bereichsstellung) bewegbar. Ein Positionieren der Schaltmuffe 80 in ihrer (N)-Bereichsstellung hat die Funktion, ihre Kupplungszähne 82 sowohl mit den Kupplungszähnen 84 der Eingangswelle als auch mit den Kupplungszähnen 86 des Trägers außer Eingriff zu bringen, wodurch die hintere Ausgangswelle 38 von der angetriebenen Verbindung mit der Eingangswelle 54 entkoppelt wird. Im Gegensatz dazu bewirkt eine Bewegung der Schaltmuffe 80 in ihre (LO)-Bereichsstellung, dass ihre Kupplungszähne 82 mit den Kupplungszähnen 86 auf dem Planetenträger 78 in Eingriff kommen, wodurch die Antriebsverbindung mit verringertem Drehzahlverhältnis bzw. die „Niederbereichs”-Antriebsverbindung zwischen der Eingangswelle 54 und der hinteren Ausgangswelle 38 hergestellt wird.
  • Es versteht sich, dass der Planetenradsatz 68 und die nicht synchronisierte Bereichskupplung 70 die Funktion haben, für das Verteilergetriebe 20 eine Zweigangfunktion (d. h. Hochbereich und Niederbereich) zur Verfügung zu stellen. Wie noch ausführlich beschrieben wird, kann die offenbarte nicht synchronisierte Bereichskupplungseinheit 40 selektiv gesteuert werden, um eine beim Fahren erfolgende Bereichsumschaltung zwischen dem Niederbereichs- und dem Hochbereichs-Antriebsmodus zu ermöglichen, ohne die Notwendigkeit, das Fahrzeug anzuhalten. Darüber hinaus wird jedes Zweigang-Untersetzungsgetriebe, das mit einem bewegbaren Bereichsumschaltelement in Verbindung steht, um Antriebsverbindungen mit einem ersten und einem zweiten Übersetzungsverhältnis zwischen der Eingangswelle 54 und der hinteren Ausgangswelle 38 herzustellen, als in den Schutzbereich dieser Erfindung fallend angesehen.
  • Hauptsächlich mit Bezug auf 5: Die gezeigte Moduskupplungseinheit 42 weist eine Moduskupplung 88, die eine Kupplungsnabe 90 aufweist, die mithilfe einer verzahnten Verbindung 92 drehfest mit der hinteren Ausgangswelle 38 verbunden ist, eine Kupplungstrommel 94 und ein Mehrscheiben-Kupplungspaket 96 auf, das betätigbar zwischen der Kupplungsnabe 90 und der Kupplungstrommel 94 angeordnet ist. Wie zu sehen ist, weist das Kupplungspaket 96 einen Satz innerer Kupplungsscheiben auf, die mit einem zylinderförmigen Randsegment 98 der Kupplungsnabe 90 verzahnt verbunden sind und die abwechselnd mit einem Satz äußerer Kupplungsscheiben verschachtelt sind, die mit einem zylinderförmigen Randsegment 100 der Kupplungstrommel 94 verzahnt verbunden sind. Das Kupplungspaket 96 wird zum Zweck einer begrenzten Gleitbewegung zwischen einem Gegendruckplattensegment 102 der Kupplungsnabe 90 und einer Druckplatte 104 zurückgehalten. Die Druckplatte 104 weist eine Stirnfläche 106 auf, die dafür geeignet ist, mit dem Kupplungspaket 96 in Eingriff zu kommen und eine kompressive Kupplungseingriffskraft auf dieses auszuüben. Die Druckplatte 104 ist mit dem Randsegment 98 zum Zweck einer gemeinsamen Drehung mit der Kupplungsnabe 90 verzahnt verbunden und wird ferner zum Zweck einer Gleitbewegung auf einem röhrenförmigen Hülsensegment 108 der Kupplungsnabe 90 unterstützt. Eine Rückholfeder 110 wird zwischen der Kupplungsnabe 90 und der Druckplatte 104 bereitgestellt, um normalerweise die Druckplatte 104 von einem In-Eingriff-Kommen mit dem Kupplungspaket 96 weg vorzuspannen.
  • Beim In-Eingriff-Kommen der Moduskupplung 88 wird ein Antriebsdrehmoment von der hinteren Ausgangswelle 38 durch das Kupplungspaket 96 und eine Übertragungsbaugruppe 112 zu der vorderen Ausgangswelle 30 übertragen. Bei der Übertragungsbaugruppe 112 handelt es sich um eine Kettenantriebseinheit, die wie gezeigt ein erstes Kettenrad 114 aufweist, das auf Lagerbaugruppen 116 auf der hinteren Ausgangswelle 38 drehbar unterstützt wird, ein zweites Kettenrad 118, das mithilfe einer verzahnten Verbindung 120 an der vorderen Ausgangswelle 30 befestigt ist, und eine Kraftkette 122, die das erste Kettenrad 114 und das zweite Kettenrad 118 umschließt. Die Kupplungstrommel 94 ist an dem ersten Kettenrad 114 derart drehfest befestigt, dass ein durch die Moduskupplung 88 übertragenes Antriebsdrehmoment durch die Übertragungsbaugruppe 112 zu der vorderen Ausgangswelle 30 übertragen wird. Dementsprechend bildet die Übertragungsbaugruppe 112 einen Teil der Drehmomentübertragungsanordnung des Verteilergetriebes 20.
  • Die Druckplatte 104 ist relativ zu dem Kupplungspaket 96 zwischen einer ersten bzw. „vollständig gelösten” Stellung und einer zweiten bzw. „vollständig im Eingriff stehenden” Stellung axial bewegbar. Mit der Druckplatte 104 in ihrer vollständig gelösten Stellung wird eine minimale Kupplungseingriffskraft auf das Kupplungspaket 96 ausgeübt, sodass praktisch kein Antriebsdrehmoment durch die Moduskupplung 88 übertragen wird, um den Zweirad-Antriebsmodus (2WD-Modus) einzurichten. Die Rückholfeder 110 ist derart angeordnet, dass sie normalerweise die Druckplatte 104 in Richtung auf ihre vollständig gelöste Stellung hin drängt. Im Gegensatz dazu bewirkt ein Positionieren der Druckplatte 104 in ihrer vollständig im Eingriff stehenden Stellung, dass eine maximale Kupplungseingriffskraft derart auf das Kupplungspaket 96 aufgebracht wird, dass die vordere Ausgangswelle 30 faktisch mithilfe der Übertragungsbaugruppe 112 zum Zweck einer gemeinsamen Drehung mit der hinteren Ausgangswelle 38 gekoppelt wird, um einen arretierten oder „Teilzeit”-Vierrad-Antriebsmodus (4WD-Modus) einzurichten. Daher ermöglicht eine genaue Steuerung der Stellung der Druckplatte 104 zwischen ihrer vollständig gelösten und vollständig im Eingriff stehenden Stellung eine adaptive Regelung des Ausmaßes von Drehmomentübertragung zwischen der hinteren Ausgangswelle 38 und der vorderen Ausgangswelle 30, wodurch ein Einrichten eines adaptiven bzw. anforderungsbasierten („on-demand”) Vierrad-Antriebsmodus (AUTO-4WD-Modus) ermöglicht wird.
  • Die kraftbetriebene Kupplungsbetätigungseinheit 44 ist derart betreibbar, dass sie eine Bewegung der Schaltmuffe 80 zwischen ihren drei unterscheidbaren Bereichsstellungen mithilfe einer Bewegung der Druckplatte 104 zwischen ihrer vollständig gelösten und vollständig im Eingriff stehenden Stellung koordiniert. In ihrer grundlegendsten Form weist die Kupplungsbetätigungseinheit 44 einen Elektromotor 126, eine von dem Elektromotor 126 angetriebene Aktuatorwelle 128, eine Bereichskupplungs-Aktuatorbaugruppe 130 und eine Moduskupplungs-Aktuatorbaugruppe 132 auf. Die Aktuatorwelle 128 wird an ihren entgegengesetzten Enden von einem Paar seitlich beabstandeter Lagerbaugruppen 134 zum Zweck einer Drehung im Gehäuse 56 um eine dritte Drehachse unterstützt. Ein Untersetzungsgetriebezug 136 sorgt für eine Antriebsverbindung zwischen einem Drehausgang des Elektromotors 126 und der Aktuatorwelle 128. Der Untersetzungsgetriebezug 136 weist einen Schneckenradsatz (nicht gezeigt) auf, der von dem Drehausgang des Elektromotors 126 und einem Stirnradsatz 138 angetrieben wird. Eine Betätigung des Elektromotors 126 bewirkt, dass der Schneckenradsatz ein Antriebszahnrad 140 antreibt, das mit dem Radsatz 138 in Verbindung steht. Im Besonderen ist das Antriebszahnrad 140 ein Zahnrad mit kleinem Durchmesser, das zum Zweck einer Drehung auf einer Vorgelegeachse 139 unterstützt wird, und das mit einem angetriebenen Zahnrad 142 mit großem Durchmesser im Eingriff steht, das drehfest mit der Aktuatorwelle 128 verbunden ist. Insbesondere weist das angetriebene Zahnrad 142 ein röhrenförmiges Nabensegment 144 auf, das mithilfe einer verzahnten Verbindung 146 an der Aktuatorwelle 128 zwischen einem radialen Wellenflansch 148 und der hinteren Lagerbaugruppe 134 befestigt ist. Das von dem Getriebezug 136 bereitgestellte kumulative Untersetzungsverhältnis ermöglicht die Verwendung eines kleineren Elektromotors mit geringerer Leistung. Ein Winkelstellungssensor oder -geber 150 ist an einem Endabschnitt der Aktuatorwelle 128 angebracht, um der TCCU 52 ein Eingangssignal zu liefern, das die Winkelstellung der Aktuatorwelle 128 anzeigt.
  • Die Bereichskupplungs-Aktuatorbaugruppe 130 ist derart betreibbar, dass sie eine bidirektionale Drehbewegung der Aktuatorwelle 128 in eine bidirektionale Schiebebewegung der Schaltmuffe 80 zwischen ihren drei unterscheidbaren Bereichsstellungen umwandelt. Hauptsächlich mit Bezug auf 6 bis 8: Die gezeigte Bereichskupplungs-Aktuatorbaugruppe 130 weist im Allgemeinen einen Bereichsnocken 154, eine Bereichsgabel 156 und eine Federvorspanneinheit 158 auf. Bei dem Bereichsnocken 154 handelt es sich um ein röhrenformiges Element mit einer Innendurchmesserfläche 160, die zum Zweck einer Gleitbewegung auf der Aktuatorwelle 128 drehbar gelagert ist. Ein länglicher Bereichsschlitz 162 ist in dem Bereichsnocken 154 ausgebildet und nimmt einen Mitnehmerstift 164 auf, der drehfest mit der Aktuatorwelle 128 verbunden ist. Der Schlitz 162 weist ein Hochbereichs-Rastsegment 166, ein Niederbereichs-Rastsegment 168 sowie ein spiralförmiges Schaltsegment 170 auf, das die Rastsegmente 166 und 168 miteinander verbindet. Die Bereichsgabel 156 weist ein Hülsensegment 172, das zum Zweck einer Gleitbewegung auf der Aktuatorwelle 128 unterstützt wird, und ein Gabelsegment 174 auf, das sich von dem Hülsensegment 172 in eine ringförmige Nut 176 erstreckt, die in der Schaltmuffe 80 ausgebildet ist. Das Hülsensegment 172 definiert eine innere Kammer 178, in der sich der Bereichsnocken 154 und die Federvorspanneinheit 158 befinden. Die Federvorspanneinheit 158 ist betätigbar zwischen dem Bereichsnocken 154 und dem Hülsensegment 172 der Bereichsgabel 156 angeordnet. Die Federvorspanneinheit 158 hat die Funktion, die Bereichsgabel 156 zu drängen, sich als Reaktion auf eine axiale Bewegung des Bereichsnockens 154 axial zu bewegen, während ihre Federnachgiebigkeit sich „Zahnblockierungszuständen” anpasst, die zwischen den Schaltmuffen-Kupplungszähnen 82 und den Eingangswellen-Kupplungszähnen 84 oder den Träger-Kupplungszähnen 86 auftreten können. Daher wird durch die Federvorspanneinheit 158 sichergestellt, dass die Bereichsgabel 156 eine axiale Bewegung der Schaltmuffe 80 in ihre H- und N-Bereichsstellungen beim Beseitigen eines derartigen Zahnblockierungszustands zu Ende führt.
  • Die Bereichskupplungs-Aktuatorbaugruppe 130 ist derart angeordnet, dass eine axiale Bewegung des Bereichsnockens 154 eine Folge einer Bewegung des Mitnehmerstifts 164 in dem Schaltsegment 170 des Bereichsschlitzes 162 als Reaktion auf eine Drehung der Aktuatorwelle 128 ist. Wie angemerkt, bewirkt eine derartige Bewegung des Bereichsnockens 154, dass die Bereichsgabel 156 die Schaltmuffe 80 zwischen ihren drei unterscheidbaren Bereichsstellungen bewegt. Insbesondere, wenn gewünscht wird, die Bereichskupplungseinheit 40 in ihren Hochbereichs-Antriebsmodus zu schalten, dreht der Elektromotor 126 die Aktuatorwelle 128 in einer ersten Richtung, was wiederum eine gleichzeitige Drehung des Mitnehmerstifts 164 bewirkt. Eine derartige Drehung bewirkt, dass der Mitnehmerstift 164 sich in dem Schaltsegment 170 des Bereichsschlitzes 162 bewegt, um den Bereichsnocken 154 und die Bereichsgabel 156 axial zu bewegen, bis sich die Schaltmuffe 80 in ihrer H-Bereichsstellung befindet. Mit der Schaltmuffe 80 in ihrer H-Bereichsstellung wird die Hochbereichs-Antriebsverbindung zwischen der Eingangswelle 54 und der hinteren Ausgangswelle 38 hergestellt. Eine fortgesetzte Drehung der Aktuatorwelle 128 in die erste Richtung bewirkt, dass der Mitnehmerstift 164 das Schaltsegment 170 des Schaltschlitzes 162 verlässt und in das Hochbereichs-Rastsegment 166 eintritt, um eine weitere axiale Bewegung des Bereichsnockens 154 zu verhindern, wodurch die Schaltmuffe 80 in ihrer H-Bereichsstellung gehalten wird. Wie noch ausführlich beschrieben wird, wird die Länge des Hochbereichs-Rastsegments 166 des Bereichsschlitzes 162 derart ausgewählt, dass sie eine ausreichende zusätzliche Drehung der Aktuatorwelle 128 in der ersten Drehrichtung ermöglicht, um eine Betätigung der Moduskupplung 88 durch die Moduskupplungs-Aktuatorbaugruppe 132 zu berücksichtigen.
  • Mit der Schaltmuffe 80 in ihrer H-Bereichsstellung bewirkt eine nachfolgende Drehung der Aktuatorwelle 128 in der entgegengesetzten bzw. zweiten Richtung, dass der Mitnehmerstift 164 das Hochbereichs-Rastsegment 166 verlässt und erneut in das spiralförmige Schaltsegment 170 des Bereichsschlitzes 162 eintritt, um zu bewirken, dass der Bereichsnocken 154 beginnt, die Schaltmuffe 80 aus ihrer H-Bereichsstellung in Richtung auf ihre L-Bereichsstellung zu bewegen. Bei einer fortgesetzten Drehung der Aktuatorwelle 128 in der zweiten Richtung verlässt der Mitnehmerstift 164 das Schaltsegment 170 des Bereichsschlitzes 162 und tritt in das Niederbereichs-Rastsegment 168 ein, um die Schaltmuffe 80 in ihrer L-Bereichsstellung zu halten, wodurch die Niederbereichs-Antriebsverbindung zwischen dem Planetenträger 78 und der hinteren Ausgangswelle 38 hergestellt wird. Nochmals: Die Länge des Niederbereichs-Rastsegments 168 des Bereichsschlitzes 162 wird derart ausgewählt, dass sie eine zusätzliche Drehung der Aktuatorwelle 128 in der zweiten Drehrichtung ermöglicht, um einer vollständigen Betätigung der Moduskupplung 88 Rechnung zu tragen.
  • Die Moduskupplungs-Aktuatorbaugruppe 132 ist derart betreibbar, dass sie eine bidirektionale Drehbewegung der Aktuatorwelle 128 in eine bidirektionale Schiebebewegung der Druckplatte 104 zwischen ihrer vollständig gelösten und vollständig im Eingriff stehenden Stellung umwandelt, um eine adaptive Regelung des Antriebsdrehmoments zu ermöglichen, das durch die Moduskupplung 88 zu der vorderen Ausgangswelle 30 übertragen wird. Im Allgemeinen weist die Moduskupplungs-Aktuatorbaugruppe 132 eine Kugelrampeneinheit 182 und einen Modusnocken 184 auf. Die Kugelrampeneinheit 182 wird auf der hinteren Ausgangswelle 38 zwischen einem radialen Wellenflansch 186 und der Druckplatte 104 unterstützt. Die Kugelrampeneinheit 182 weist ein erstes Nockenelement 188, ein zweites Nockenelement 190 und Kugeln 192 auf, die in zueinander ausgerichteten Sätzen sich verjüngender Nuten 194 und 196 angeordnet sind, die in einander entsprechenden Stirnflächen der Nockenelemente 188 und 190 ausgebildet sind. Insbesondere sind die Nuten 194 in einer ersten Stirnfläche 198 an einem Nockenringsegment 200 des ersten Nockenelements 188 ausgebildet. Wie gezeigt, ist eine Drucklagerbaugruppe 202 zwischen dem Wellenflansch 186 und einer zweiten Stirnfläche 204 des Nockenringsegments 200 angeordnet. Das erste Nockenelement 188 weist ferner ein röhrenförmiges Hülsensegment 206 und ein längliches Hebelsegment 208 auf. Das Hülsensegment 206 wird auf der hinteren Ausgangswelle 38 mithilfe einer Lagerbaugruppe 210 unterstützt. Das Hebelsegment 208 weist einen Anschluss-Endabschnitt auf, der mit einem Distanzbund 212 in Eingriff kommt, der auf der Aktuatorwelle 128 geführt wird und in der Lage ist, sich relativ zu dieser zu drehen. Der Modusnocken 184 ist mithilfe einer verzahnten Verbindung 215 zum Zweck einer gemeinsamen Drehung an der Aktuatorwelle 128 befestigt. Ein Arretierring 216 positioniert den Distanzbund 212 und den Modusnocken 184 axial relativ zu einem radialen Wellenflansch 218.
  • Die Nuten 196 des zweiten Nockenelements 190 der Kugelrampeneinheit 182 sind in einer ersten Stirnfläche 220 eines Nockenringsegments 222 ausgebildet, das, wie gezeigt, im Wesentlichen Abschnitte des Hülsensegments 206 des ersten Nockenelements 188 und des Hülsensegments 108 der Kupplungsnabe 90 umgibt. Eine Drucklagerbaugruppe 224 und ein Drucklagerring 226 sind zwischen einer zweiten Stirnfläche 228 des Nockenringsegments 222 und einer Stirnfläche 230 der Druckplatte 104 angeordnet. Das zweite Nockenelement 190 weist ferner ein längliches Hebelsegment 232 auf, an dessen Anschlussende ein Modusmitnehmer 234 angebracht ist, der wälzend mit einer Nockenfläche 236 in Eingriff steht, die an einem Umfangsrand des Modusnockens 184 ausgebildet ist. Wie noch ausführlich beschrieben wird, hat die Kontur der Nockenfläche 236 an dem Modusnocken 184 die Funktion, eine Winkelbewegung des zweiten Nockenelements 190 relativ zu dem ersten Nockenelement 188 als Reaktion auf eine Drehung der Aktuatorwelle 128 zu steuern. Eine derartige relative Winkelbewegung zwischen den Nockenelementen 188 und 190 bewirkt, dass sich die Kugeln 192 entlang den sich verjüngenden Nuten 194 und 196 bewegen, was wiederum eine axiale Bewegung des zweiten Nockenelements 190 bewirkt. Eine derartige axiale Bewegung des zweiten Nockenelements 190 hat die Funktion, eine entsprechende axiale Bewegung der Druckplatte 104 zwischen ihrer vollständig gelösten und vollständig im Eingriff stehenden Stellung zu bewirken, wodurch die Größe der auf das Kupplungspaket 96 aufgebrachten Kupplungseingriffskraft gesteuert wird.
  • Wie zu sehen ist, befindet sich das Hebelsegment 232 des zweiten Nockenelements 190 auf einer Seite der Aktuatorwelle 128, während sich das Hebelsegment 208 des ersten Nockenelements 188 auf der entgegengesetzten Seite der Aktuatorwelle 128 befindet. Aufgrund eines Im-Eingriff-Stehens des Modusmitnehmers 234 mit der Nockenfläche 236 an dem Modusnocken 184 ist das zweite Nockenelement 190 als Reaktion auf eine Drehung der Aktuatorwelle 128 relativ zu dem ersten Nockenelement 188 zwischen einer ersten bzw. „zurückgezogenen” Stellung und einer zweiten bzw. „erweiterten” Stellung winkelbeweglich. Wenn das zweite Nockenelement 190 in seine zurückgezogene Stellung gedreht wurde, spannt die Rückholfeder 110 die Druckplatte 104 in ihre vollständig gelöste Stellung vor, was wiederum die Kugeln 192 dazu drängt, dass sie sich in tiefen Endabschnitten der zueinander ausgerichteten Nuten 194 und 196 positionieren. Daher hat eine derartige Bewegung des zweiten Nockenelements 190 in seine winklig zurückgezogene Stellung relativ zu dem ersten Nockenelement 188 auch die Funktion, das zweite Nockenelement 190 in einer axial zurückgezogenen Stellung relativ zu dem Kupplungspaket 96 zu positionieren. Obwohl dies nicht gezeigt wird, kann eine Vorspanneinheit zwischen den Hebelsegmenten 208 und 232 bereitgestellt werden, um die Rückholfeder 110 dabei zu unterstützen, normalerweise das zweite Nockenelement 190 in Richtung auf seine zurückgezogene Stellung hin zu drängen. Im Gegensatz dazu bewirkt eine Winkelbewegung des zweiten Nockenelements 190 in seine erweiterte Stellung, dass die Kugeln 192 in flachen Endabschnitten der zueinander ausgerichteten Nuten 194 und 196 positioniert werden, was eine axiale Bewegung des zweiten Nockenelements 190 zu einer relativ zu dem Kupplungspaket 96 axial erweiterten Stellung bewirkt. Eine derartige axiale Bewegung des zweiten Nockenelements 190 bewirkt, dass die Druckplatte 104 entgegengesetzt zu der durch die Rückholfeder 110 auf sie ausgeübten Vorspannung in ihre vollständig im Eingriff stehende Stellung bewegt wird. Dementsprechend hat ein Steuern einer Winkelbewegung des zweiten Nockenelements 190 zwischen seiner zurückgezogenen und erweiterten Stellung die Funktion, eine gleichzeitige Bewegung der Druckplatte 104 zwischen ihrer vollständig gelösten und vollständig im Eingriff stehenden Stellung zu steuern.
  • Wie bereits angemerkt, sind die Nockenfläche 236 des Modusnockens 184 und der Bereichsschlitz 162 des Bereichsnockens 154 derart ausgestaltet, dass sie eine Bewegung der Schaltmuffe 80 und der Druckplatte 104 als Reaktion auf eine Drehung der Aktuatorwelle 128 zum Einrichten mehrerer unterschiedlicher Antriebsmodi koordinieren. Gemäß einer möglichen Anordnung könnte der Moduswähler 50 dem Fahrzeugführer ermöglichen, aus einer Anzahl unterschiedlicher Zweirad- und Vierrad-Antriebsmodi auszuwählen, darunter beispielsweise ein Zweirad-Hochbereichs-Antriebsmodus (2WH-Antriebsmodus), ein anforderungsbasierter (on-demand) Vierrad-Hochbereichs-Antriebsmodus (AUTO-4H-Antriebsmodus), ein Teilzeit-Vierrad-Hochbereichs-Antriebsmodus (4HI-Antriebsmodus), ein Neutralmodus (N-Modus) und ein Teilzeit-Vierrad-Niederbereichs-Antriebsmodus (4LO-Antriebsmodus). Das Steuersystem 46 hat insbesondere die Funktion, die gedrehte Stellung der Aktuatorwelle 128 als Reaktion auf das Modussignal, das der ECU 52 von dem Moduswähler 50 zugeführt wird, und die von den Sensoren 48 an die ECU 52 gesendeten Sensoreingangssignale zu steuern.
  • 9A veranschaulicht die Aktuatorwelle 128, die in eine „2H”-Stellung gedreht wurde, die erforderlich ist, um den Zweirad-Hochbereichs-Antriebsmodus (2WH-Antriebsmodus) einzurichten. Es versteht sich, dass der Zweirad-Hochbereichs-Antriebsmodus eingerichtet wird, wenn sich die Schaltmuffe 80 in ihrer (HI)-Bereichsstellung befindet und die Druckplatte 104 sich relativ zu dem Kupplungspaket 96 in ihrer vollständig gelösten Stellung befindet. Daher treibt die Eingangswelle 54 die hintere Ausgangswelle 38 mit einem direkten Drehzahlverhältnis an, während die Moduskupplung 88 gelöst ist, sodass das gesamte Antriebsdrehmoment der hinteren Kraftübertragung 14 zugeführt wird. Der gezeigte Modusmitnehmer 234 steht im Eingriff mit einem Arretierungsabschnitt eines ersten Nockensegments 236A der Nockenfläche 236 an dem Modusnocken 184, der die Funktion hat, das zweite Nockenelement 190 in seiner zurückgezogenen Stellung zu positionieren.
  • Wenn der anforderungsbasierte Vierrad-Hochbereichs-Antriebsmodus (AUTO-4H-Antriebsmodus) danach ausgewählt wird, wird der Elektromotor 126 bestromt, um zuerst die Aktuatorwelle 128 in einer ersten Richtung (d. h. im Uhrzeigersinn) aus ihrer 2H-Stellung in eine in 9B gezeigte „ADAPTIV-H”-Stellung zu drehen. In dieser gedrehten Stellung der Aktuatorwelle 128 befindet sich der Mitnehmerstift 164 in dem Hochbereichs-Rastsegment 166 des Bereichsschlitzes 162 in dem Bereichsnocken 154, sodass die Schaltmuffe 80 in ihrer (HI)-Bereichsstellung gehalten wird, um die Direktantriebsverbindung zwischen der Eingangswelle 54 und der hinteren Ausgangswelle 38 aufrechtzuerhalten. Allerdings bewirkt eine derartige Drehung der Aktuatorwelle 128 in ihre ADAPTIV-H-Stellung eine gleichzeitige Drehung des Modusnockens 184 in die gezeigte Stellung, was wiederum bewirkt, dass der Modusmitnehmer 234 mit einem ersten Endabschnitt eines zweiten Nockensegments 236B der Modusnockenfläche 236 in Eingriff kommt. Eine derartige Bewegung des Modusmitnehmers 234 von einem ersten Nockensegment 236A zu einem zweiten Nockensegment 236B bewirkt, dass das zweite Nockenelement 190 sich relativ zu dem ersten Nockenelement 188 in einem Winkel aus seiner zurückgezogenen Stellung in eine Zwischen- oder „Bereit”-Stellung bewegt. Wenn das zweite Nockenelement 190 in seine Bereit-Stellung gedreht wurde, bewirkt die Kugelrampeneinheit 182, dass sich die Druckplatte 104 axial aus ihrer vollständig gelösten Stellung in eine „Adaptivstellung” bewegt, die dazu dient, eine vorgegebene „Vorbelastungs”-Kupplungseingriffskraft auf das Kupplungspaket 96 aufzubringen. Durch die Adaptivstellung der Druckplatte 104 wird für ein niedriges Niveau an Drehmomentübertragung über die Moduskupplung 88 gesorgt, das erforderlich ist, um Zwischenräume in dem Kupplungspaket 96 als Vorbereitung für eine adaptive Drehmomentsteuerung auszufüllen. Danach ermittelt die TCCU 52, wann und wieviel Antriebsdrehmoment über die Moduskupplung 88 übertragen werden muss, um einen Kraftübertragungsschlupf zu begrenzen und eine Traktion auf Grundlage der von den Sensoren 48 erkannten aktuellen Traktionsbedingungen und Betriebseigenschaften zu verbessern. Als eine Alternative kann die Adaptivstellung für die Druckplatte 104 ausgewählt werden, um die Moduskupplung 88 zum Teil in Eingriff zu bringen, um ein gewünschtes Vorn/Hinten-Drehmoment-Verteilungsverhältnis (d. h. 10/90, 25/75, 40/60 usw.) zwischen der vorderen Ausgangswelle 30 und der hinteren Ausgangswelle 38 einzurichten.
  • Die Grenzen einer adaptiven Steuerung im anforderungsbasierten Vierrad-Hochbereichs-Antriebsmodus werden durch Steuern einer bidirektionalen Drehung der Aktuatorwelle 128 zwischen ihrer ADAPTIV-H-Stellung aus 9B und ihrer in 9C gezeigten „ARRETIER-H”-Stellung festgelegt. Mit der Aktuatorwelle 128 in ihrer ARRETIER-H-Stellung bewirkt das zweite Segment 236B der Modusnockenfläche 236, dass das zweite Nockenelement 190 sich in seine erweiterte Stellung bewegt, wodurch bewirkt wird, dass sich die Druckplatte 104 in ihre vollständig im Eingriff stehende Stellung bewegt, um vollständig mit der Moduskupplung 88 in Eingriff zu kommen. Dieser Winkelbewegungsbereich der Aktuatorwelle 128 bewirkt, dass der Mitnehmerstift 164 sich in dem Hochbereichs-Rastsegment 166 des Bereichsschlitzes 162 bewegt, um die Schaltmuffe 80 in ihrer (HI)-Bereichsstellung zu halten. Jedoch hat eine derartige Drehung der Aktuatorwelle 128 zur Folge, dass der Modusmitnehmer 234 sich an dem zweiten Segment 236B der Nockenfläche 236 entlang bewegt, das wiederum dafür ausgestaltet ist, eine Winkelbewegung des zweiten Nockenelements 190 zwischen seiner Bereit-Stellung und seiner erweiterten Stellung zu steuern. Eine bidirektionale Drehung der Aktuatorwelle 128 innerhalb dieses Bewegungsbereichs wird gesteuert, indem die TCCU 52 den Elektromotor 126 auf Grundlage einer vorgewählten Drehmomentsteuerungsstrategie betätigt. Es versteht sich, dass jede nach dem Stand der Technik bekannte Steuerungsstrategie zum adaptiven Steuern einer Drehmomentübertragung über die Moduskupplung 88 mit der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann.
  • Wenn der Fahrzeugführer den Teilzeit-Vierrad-Hochbereichs-Antriebsmodus (4HI-Antriebsmodus) wählt, wird der Elektromotor 126 bestromt, um die Aktuatorwelle 128 in der ersten Richtung in ihre in 9C gezeigte ARRETIER-H-Stellung zu drehen. Daher wird die Schaltmuffe 80 in ihrer (HI)-Bereichsstellung gehalten, und der Modusnocken 234 bewirkt, dass das zweite Nockenelement 190 sich in seine erweiterte Stellung bewegt, wodurch wiederum die Druckplatte 104 in ihre vollständig im Eingriff stehende Stellung bewegt wird, um vollständig mit der Moduskupplung 88 im Eingriff zu stehen. Um die Betriebszeit-Leistungs-Anforderungen des Elektromotors 126 zu begrenzen, kann eine „Power-off-Bremse” 240, die dem Elektromotor 126 zugeordnet ist, in Eingriff gebracht werden, um eine Drehung des Motorausgangs zu bremsen, um ein Rücktreiben des Getriebezugs 136 zu verhindern, und um die Druckplatte 104 in ihrer vollständig im Eingriff stehenden Stellung zu halten. Auf diese Weise kann der Elektromotor 126 abgeschaltet werden, nachdem der Teilzeit-Vierrad-Hochbereichs-Antriebsmodus eingerichtet wurde.
  • Wenn der Neutralmodus ausgewählt wird, wird der Elektromotor 126 bestromt, um die Aktuatorwelle 128 in einer zweiten Richtung (d. h. entgegen dem Uhrzeigersinn) in die in 9D gezeigte Neutralstellung zu drehen. Eine derartige Drehung der Aktuatorwelle 128 bewirkt, dass der Mitnehmerstift 164 das Hochbereichs-Rastsegment 166 verlässt und sich in dem Schaltsegment 170 des Bereichsschlitzes 162 bewegt, bis sich die Schaltmuffe 80 in ihrer (N)-Stellung befindet. Gleichzeitig bewirkt eine Drehung des Modusnockens 184, dass der Modusmitnehmer 234 mit einem Abschnitt des ersten Segments 236A der Nockenfläche 236 in Eingriff kommt, das dafür ausgestaltet ist, das zweite Nockenelement 190 in eine gegenüber seiner zurückgezogenen Stellung verschobene Stellung zu bewegen. Eine derartige Bewegung des zweiten Nockenelements 190 hat eine begrenzte axiale Bewegung der Druckplatte 104 aus ihrer vollständig gelösten Stellung in Richtung auf das Kupplungspaket 96 zur Folge. Bevorzugt hat eine derartige Bewegung der Druckplatte 104 nicht zur Folge, dass irgendein Antriebsdrehmoment durch die Moduskupplung 88 zu der vorderen Kraftübertragung 12 übertragen wird.
  • 9E und 9F veranschaulichen eine fortgesetzte Drehung der Aktuatorwelle 128 in der zweiten Richtung, die auftritt, wenn der Teilzeit-Vierrad-Niederbereichs-Antriebsmodus (4LO-Antriebsmodus) ausgewählt ist. Insbesondere zeigt 9E eine dazwischenliegende „ADAPTIV-L”-Stellung der Aktuatorwelle 128, bei der der Bereichsstift 164 in das Niederbereichs-Rastsegment 168 des Bereichsnockenschlitzes 162 eintritt, um die Schaltmuffe 80 in ihrer (LO)-Bereichsstellung zu positionieren. Der Modusnocken 184 wurde gleichermaßen gedreht, um den Modusmitnehmer 234 an der Anschlussstelle zwischen dem ersten Segment 236A der Nockenfläche 236 und einem dritten Segment 236C davon zu positionieren. Die Kontur des dritten Segments 236C ist derart ausgestaltet, dass das zweite Nockenelement 190 in seine Bereit-Stellung gedreht wird, wenn sich der Modusmitnehmer 234 in der gezeigten Stellung befindet. Wie bereits angemerkt, bewirkt eine Bewegung des zweiten Nockenelements 190 in seine Bereit-Stellung, dass sich die Druckplatte 104 axial in ihre Adaptivstellung bewegt. Allerdings bewirkt eine Auswahl des Teilzeit-Vierrad-Niederbereichs-Antriebsmodus eine fortgesetzte Drehung der Aktuatorwelle 184 in ihre in 9F gezeigte ARRETIER-L-Stellung. Das Niederbereichs-Rastsegment 168 in dem Bereichsnockenschlitz 162 hält die Schaltmuffe 80 in ihrer L-Bereichsstellung, während das dritte Segment 236C der Modusnockenfläche 236 bewirkt, dass der Modusmitnehmer 234 das zweite Nockenelement 190 in seine erweiterte Stellung bewegt, wodurch die Druckplatte 104 in ihre vollständig im Eingriff stehende Stellung bewegt wird, um vollständig mit der Moduskupplung 88 in Eingriff zu stehen. Nochmals: Die Power-off-Bremse 240 kann betätigt werden, um die Aktuatorwelle 128 in ihrer ARRETIER-L-Stellung zu halten.
  • Aufgrund der speziellen für die kraftbetriebene Kupplungsbetätigungseinheit 44 offenbarten Anordnung, ist die Aktuatorwelle 128 durch einen ersten Winkelbewegungsbereich, um einer Bereichsumschaltung der Schaltmuffe 80 Rechnung zu tragen, wie auch einen zweiten und dritten Winkelbewegungsbereich drehbar, um einem Eingriff der Moduskupplung 88 Rechnung zu tragen. Insbesondere ist der erste Winkelbewegungsbereich der Aktuatorwelle 128 zwischen ihrer ADAPTIV-H und ADAPTIV-L-Stellung eingerichtet. Der zweite Bewegungsbereich der Aktuatorwelle 128 ist zwischen ihrer ADAPTIV-H- und ARRETIER-H-Stellung definiert, um eine adaptive Steuerung der Moduskupplung 88 mit der Schaltmuffe 80 in der (HI)-Bereichsstellung zu ermöglichen. In ähnlicher Weise ist der dritte Bewegungsbereich der Aktuatorwelle zwischen ihrer ADAPTIV-L- und ARRETIER-L-Stellung definiert, um ein Betätigen der Moduskupplung 88 zu ermöglichen, während sich die Schaltmuffe 80 in ihrer (LO)-Bereichsstellung befindet. Bei der gezeigten Konstruktion wird für die kraftbetriebene Kupplungsbetätigungseinheit 44 eine einzige kraftbetriebene Vorrichtung (d. h. der Elektromotor 126) verwendet, um eine Betätigung sowohl der Bereichskupplungs-Aktuatorbaugruppe 130 als auch der Moduskupplungs-Aktuatorbaugruppe 132 zu steuern.
  • Obwohl 2 bis 10 eine detaillierte Beschreibung eines beispielhaften Verteilergetriebes 20 bieten, wird in 11 eine schematische Version eines anderen beispielhaften Verteilergetriebes 20A veranschaulicht. Im Allgemeinen ist das Verteilergetriebe 20A im Wesentlichen ähnlich dem Verteilergetriebe 20, abgesehen davon, dass eine separate Bereichskupplungs-Aktuatoreinheit 44A und eine separate Moduskupplungs-Aktuatoreinheit 44B als der kraftbetriebenen Kupplungsbetätigungseinheit 44' zugehörig gezeigt werden. Des Weiteren wird die Moduskupplungseinheit 42A schematisch gezeigt, um jeden beliebigen Typ einer geeigneten Kupplungsanordnung zu umfassen, einschließlich, beispielsweise und ohne Einschränkung, eine Mehrscheibenreibkupplung, eine bidirektionale Freilaufkupplung, eine EM-Kupplung sowie synchronisierte und nicht synchronisierte klauenkupplungsartige Kupplungen, von denen jede in der Lage ist, selektiv das erste Kettenrad 114 mit der hinteren Ausgangswelle 38 zu koppeln, um den 4WD-Modus einzurichten.
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Steuerungsstrategie, die derart ausgestaltet ist, dass sie eine beim Fahren erfolgende Bereichsumschaltung des Verteilergetriebes 20, 20A unter bestimmten Betriebsbedingungen des Fahrzeugs ermöglicht. Obwohl diese Werte lediglich Beispiele darstellen, ist eine bevorzugte Steuerungsstrategie dafür geeignet, eine Bereichsumschaltung aus dem (LO)-Bereich in den (HI)-Bereich nur dann zuzulassen, wenn die Drehzahl der hinteren Ausgangswelle 38 unter einem vorgegebenen Drehzahlwert (d. h. 1000 rpm) liegt und die Umschaltzeit kürzer als ein vorgegebener Zeitwert (d. h. 4 Sekunden) ist. Es ist außerdem von Bedeutung, eine „Wiederherstellungsstrategie” für den Fall bereitzustellen, dass die beim Fahren erfolgende Bereichsumschaltung nicht erfolgreich ist, um den 4LO-Antriebsmodus erneut einzurichten.
  • Gemäß der bei 12 angegebenen Zusammenfassung wird eine Steuerungsstrategie 290 für die gewünschte Bereichsumschaltung eingeleitet, wenn der Fahrzeugführer das Getriebe 18 (d. h. den Getriebemodus-Schalthebel (PRNDL)) aus seinem Antriebsmodus (D-Modus) in seinen Neutralmodus schaltet (Block 300), wonach über den Modusauswahlmechanismus 50 eine Anforderung einer Umschaltung aus dem 4LO- in den 4HI-Bereich erfolgt (Block 302). Wenn die Straßengeschwindigkeit des Fahrzeugs kleiner oder gleich einer vorgegebenen Schwellengeschwindigkeit (d. h. 5 km/h) ist, wie in Entscheidungsblock 304 gezeigt, wird eine Standard-Bereichsumschaltungsstrategie eingesetzt, wie durch Block 306 veranschaulicht wird. Diese Standard-Umschaltungsstrategie soll jedes herkömmliche Bereichsumschaltungs-Steuerprotokoll beinhalten und beruht in diesem Fall darauf, dass die kraftbetriebene Kupplungsbetätigungseinheit 44, 44' die Schaltmuffe 80 bewegt, während die Moduskupplung 88 in ihrem vollständig im Eingriff stehenden Zustand gehalten wird. Nach dem Beenden der gewünschten Umschaltung aus dem 4LO- in den 4HI-Bereich wird der Fahrzeugführer über eine erfolgreiche Bereichsumschaltung informiert (siehe Block 308) und wird aufgefordert, das Getriebe 18 in seinen Antriebsmodus (D-Modus) zurückzuschalten.
  • Wenn im Gegensatz dazu die Straßengeschwindigkeit des Fahrzeugs (Block 304) den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, ermittelt das Steuersystem 290, ob die Ausgangsdrehzahl der hinteren Ausgangswelle 38 kleiner oder gleich einem vorgegebenen Wellendrehzahlwert ist, wie durch Entscheidungsblock 310 gezeigt. In diesem Fall ist die Schwellen-Wellendrehzahl der hinteren Ausgangswelle 30 auf 1000 rpm festgelegt. Wenn die Schwellen-Wellendrehzahl überschritten wird, wird die Bereichsumschaltung abgebrochen, wie bei Block 312 gezeigt. Wenn jedoch die Wellendrehzahl der hinteren Ausgangswelle 38 gleich dem oder kleiner als der Schwellenwert ist, betätigt die TCCU 52 den Bereichskupplungsaktuator und bewegt die Bereichsmuffe 80 in ihre (N)-Bereichsstellung, wie bei Block 314 gezeigt. Bei Entscheidungsblock 316 bestätigt die TCCU 52, dass die Bereichsmuffe 80 tatsächlich in ihre (N)-Bereichsstellung geschaltet wurde. Diese Bestätigung der positiven Positionierung der Bereichsmuffe 80 in ihrer (N)-Bereichsstellung kann von Positionssensoren (nicht gezeigt) geliefert werden, die der Bereichsmuffe 80 zugeordnet sind.
  • In dem Fall, dass die versuchte Schaltung der Bereichsmuffe 80 in ihre (N)-Bereichsstellung nicht in einer ersten vorgegebenen Zeitperiode (z. B. eine Sekunde) erreicht wird, wird die Schaltung abgebrochen, und die Schaltmuffe 80 kehrt in ihre (4LO)-Bereichsstellung zurück. Ferner wird, in dem Fall, dass die versuchte Schaltung der Bereichsmuffe 80 in ihre (N)-Bereichsstellung nicht in einer zweiten vorgegebenen Zeitperiode (z. B. 300 Millisekunden) erreicht wird und die Motorstromstärke größer als eine vorgegebene Stromstärke (z. B. 16 Ampere) ist, die Schaltung als blockiert angesehen, und die Schaltbereichsmuffe 80 kehrt in ihre (4LO)-Bereichsstellung zurück. Nach dem Auftreten eines dieser Ereignisse kann die TCCU 52 versuchen, den Bereichskupplungsaktuator zu betätigen und die Bereichsmuffe 80 wieder in ihre (N)-Bereichsstellung zu bewegen. Wenn dies jedoch nicht erfolgreich ist, muss der Fahrer erneut eine Umschaltung von niedrig auf hoch anfordern.
  • Block 318 zeigt, dass die TCCU 52 die TCU 53 darüber informiert, dass das Verteilergetriebe 20 positiv in seine (N)-Bereichsstellung geschaltet wurde. Bei der Bestätigung schaltet die Getriebesteuereinheit 53 das Getriebe 18 zurück in seinen Antriebsmodus (D-Modus) und funktioniert anschließend derart, dass sie das Drehzahlverhältnis und das Kraftmaschinendrehmoment steuert, um die Drehzahl der Getriebeausgangswelle mit der Drehzahl der hinteren Ausgangswelle 38 zu synchronisieren, wie durch Block 320 gezeigt. Eine derartige Drehzahlsynchronisation sollte innerhalb eines vordefinierten Drehzahldifferenzbereichs (d. h. 80 rpm) erfolgen, wobei die Drehzahl der Getriebeausgangswelle die Drehzahl der hinteren Ausgangswelle übersteigt, wie durch Entscheidungsblock 322 gezeigt. Nach dem Beenden des Drehzahlsynchronisationsprozesses wird die TCU 53 derart tätig, dass sie das Getriebe 18 aus seinem Antriebsmodus (D-Modus) zurück in seinen Neutralmodus (N-Modus) schaltet, und anschließend signalisiert die TCU 53 der TCCU 52 den neutralen Modus des Getriebes, wie bei Block 324 gezeigt. Danach signalisiert die TCCU 52 der Kupplungsbetätigungseinheit 44, 44', den Bereichskupplungsaktuator zu betätigen und die Bereichsmuffe 80 aus ihrer (N)-Bereichsstellung in ihre (HI)-Bereichsstellung zu schalten, wie bei Block 326 gezeigt. Entscheidungsblock 328 zeigt, dass die TCCU 52 die positive Positionierung der Bereichsmuffe 80 in ihrer (HI)-Bereichsstellung bestätigt. Danach wird der Fahrer bei Block 308 über die erfolgreiche Bereichsumschaltung in den (4HI)-Modus informiert, damit das Getriebe 18 zurück in seinen Antriebsmodus (D-Modus) geschaltet wird.
  • 13 zeigt eine beispielhafte Zeitliniendarstellung für eine Schaltung des Verteilergetriebes 20, 20A aus 4LO in 4HI und beginnt mit bestimmten beispielhaften Fahrzeug-Betriebsparametern, die auf der linken Seite der Kurvendarstellung angeführt sind. Zu diesen Fahrzeugparametern, von denen angenommen wird, dass sie zu Beginn der Umschaltung aus dem 4LO- in den 4HI-Bereich vorhanden sind, zählen, wie gezeigt, bei diesem nicht einschränkenden Beispiel: Drossel 10%; Getriebemodus Antrieb (D); Getriebegang 4.; Verteilergetriebe-Bereichsstellung LO; Eingangswellendrehzahl 2448 rpm und Drehzahl der hinteren Welle 900 rpm. Diese Zeitlinie gibt die sequenziellen Phasen eines Schaltens des Getriebes 18 in seinen Neutralmodus, Anfordern einer Umschaltung aus dem 4LO- in den 4HI-Bereich, Drehzahlsynchronisation und Beenden der Bereichsumschaltung und Zurückversetzen des Getriebes 18 in seinen Antriebsmodus wieder.
  • 14 veranschaulicht einen beispielhaften Drehzahlsynchronisationsprozess, der der Steuerungsstrategie 290 zugeordnet ist. Insbesondere werden bei dem nicht einschränkenden Beispiel sieben (7) Schritte gezeigt, um die Drehzahlanpassung zwischen der Getriebeausgangswelle und der hinteren Ausgangswelle 38 zu erreichen. Im Besonderen veranschaulicht die Linie 340 die Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs, wobei das Getriebe 18 in seiner 4. (Overdrive) Gangstufe arbeitet, und das Verteilergetriebe 20 mit seiner Niederbereichs-Antriebsverbindung arbeitet. Die Linie 342 veranschaulicht den Schritt eines Schaltens des Getriebes 18 in seinen Neutralmodus (N-Modus), um bei diesem nicht einschränkenden Beispiel die Getriebeeingangsdrehzahl auf 600 rpm (d. h. Kraftmaschinenleerlaufdrehzahl) zu verringern, während das Verteilergetriebe 20 weiterhin mit seiner Niederbereichs-Antriebsverbindung arbeitet. Die Linie 344 veranschaulicht das nachfolgende Schalten des Verteilergetriebes 20 in seinen (N)-Bereich, um die nicht angetriebene Verbindung herzustellen. Die Linie 346 veranschaulicht ein Schalten des Getriebes 18 zurück in seinen Antriebsmodus (D-Modus) mit seinem direkten Übersetzungsverhältnis im 3. Gang, was die Funktion hat, die Drehzahl der Eingangswelle 54 derart zu verringern, dass die Drehzahldifferenzschwelle von 80 rpm nicht überschritten wird. Die Linie 348 veranschaulicht ein nachfolgendes Schalten des Getriebes 18 zurück in seinen Neutralmodus (N-Modus), während das Verteilergetriebe 20 in seinem Zustand mit der nicht angetriebenen (N) Verbindung bleibt. Bei Linie 350 wird das Verteilergetriebe 20 in seine Hochbereichs-Antriebsverbindung geschaltet, während das Getriebe im Neutralmodus bleibt. Schließlich wird bei Linie 352 das Getriebe 18 zurück in seinen Antriebsmodus (D-Modus) geschaltet, um für das direkte Eins-zu-eins-Antriebsverhältnis zwischen der Getriebeeingangswelle und der hinteren Ausgangswelle 38 zu sorgen.
  • 15 veranschaulicht ein Zustandsablauf-Steuerlogik-Diagramm, das dem Steuersystem 290 zugeordnet ist, während 16 eine Veranschaulichung von Simulationsergebnissen darstellt, von denen gezeigt wird, dass sie mit den in 13 gezeigten vorhergesehenen Ergebnissen korreliert sind.
  • 17 ist eine Schnittansicht eines anderen Verteilergetriebes 20', an das die vorliegende Erfindung zur Verwendung angepasst ist. Im Allgemeinen Verteilergetriebe 20' abgesehen davon, dass die Modus-Kupplungseinheit 42' und die Kugelrampeneinheit 182 sich jetzt hinter dem ersten Kettenrad 112' befinden. Die Kupplungsbetätigungseinheit 44' funktioniert jedoch noch derart, dass sie eine Betätigung der Bereichskupplungs-Aktuatorbaugruppe 130' und der Moduskupplungs-Aktuatorbaugruppe 132 koordiniert. In Anbetracht der übergreifenden Gemeinsamkeit werden gestrichene Bezugszeichen für das Verteilergetriebe 20' verwendet, um Komponenten zu kennzeichnen, die denen des Verteilergetriebes 20 ähneln.
  • Obwohl die vorstehende Offenbarung beschreibt, dass ein Schalten des Getriebes 18 zwischen seinem Antriebs(D)- und Neutral(N)-Modus in Verbindung mit der beim Fahren erfolgenden Bereichsumschaltung des Verteilergetriebes manuell erfolgt (mithilfe des PRNDL-Hebels), wird auch in Betracht gezogen, dass eine derartige Getriebeschaltung ohne Fahrereingabe und mit einem vollständig automatischen Verteilergetriebe-Bereichsumschaltungs-Steuersystem vorgenommen werden kann.
  • Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen wird zum Zweck der Veranschaulichung und Beschreibung vorgelegt. Sie soll weder vollständig sein, noch die Offenbarung einschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese spezielle Ausführungsform beschränkt, sind aber gegebenenfalls untereinander austauschbar und können in einer gewählten Ausführungsform verwendet werden, selbst wenn dies nicht besonders gezeigt oder beschrieben wird. Sie können auch auf vielfältige Weise variiert werden. Derartige Variationen sollen nicht als eine Abweichung von der Offenbarung verstanden werden, und alle derartigen Abwandlungen sollen in dem Schutzbereich der Offenbarung enthalten sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 5054335 [0005]
    • US 5346442 [0005]
    • US 5655986 [0005]
    • US 5522777 [0006]

Claims (15)

  1. Verteilergetriebe, das umfasst: eine Eingangswelle; eine erste und zweite Ausgangswelle; ein von der Eingangswelle angetriebenes Untersetzungsgetriebe; eine Bereichskupplung, die in einer ersten Bereichsstellung derart betreibbar ist, dass sie eine Antriebsverbindung zwischen der Eingangswelle und der ersten Ausgangswelle herstellt, und ferner in einer zweiten Bereichsstellung derart betreibbar ist, dass sie eine Antriebsverbindung zwischen dem Untersetzungsgetriebe und der ersten Ausgangswelle herstellt; eine Moduskupplung, die in einer ersten Modusstellung derart betreibbar ist, dass sie die zweite Ausgangswelle aus dem angetriebenen Eingriff mit der ersten Ausgangswelle außer Eingriff bringt, und ferner in einer zweiten Modusstellung derart betreibbar ist, dass sie eine Antriebsverbindung zwischen der ersten Ausgangswelle und der zweiten Ausgangswelle herstellt; eine kraftbetriebene Kupplungsbetätigungseinheit mit einem Elektromotor, der eine Aktuatorwelle antreibt, einem Bereichsaktuator, der von der Aktuatorwelle angetrieben wird, um die Bereichskupplung zwischen ihrer ersten und zweiten Bereichsstellung zu bewegen, und einem Modusaktuator, der von der Aktuatorwelle angetrieben wird, um die Moduskupplung zwischen ihrer ersten und zweiten Modusstellung zu bewegen, und ein Steuersystem zum Betätigen des Elektromotors, um die Größe und Richtung einer Drehung der Aktuatorwelle zu steuern, um eine Bewegung der Bereichskupplung und der Moduskupplung zu koordinieren, wobei das Steuersystem eine Verteilergetriebe-Steuereinheit aufweist, die dafür geeignet ist, mit Fahrzeugsensoren und mindestens einer anderen Fahrzeugsteuereinheit Daten auszutauschen, wobei das Steuersystem derart betreibbar ist, dass es ein beim Fahren erfolgendes Schalten der Bereichskupplung aus ihrer zweiten Bereichsstellung in ihre erste Bereichsstellung nach einer Drehzahlsynchronisation der Eingangswelle und der ersten Ausgangswelle ermöglicht.
  2. Verteilergetriebe nach Anspruch 1, wobei die Aktuatorwelle durch einen ersten Bewegungsbereich, einen zweiten Bewegungsbereich und einen dritten Bewegungsbereich drehbar ist.
  3. Verteilergetriebe nach Anspruch 2, wobei eine Drehung der Aktuatorwelle durch den ersten Bewegungsbereich bewirkt, dass der Bereichsaktuator die Bereichskupplung zwischen ihrer ersten und zweiten Bereichsstellung bewegt, während der Modusaktuator die Moduskupplung in ihrer ersten Modusstellung hält, und wobei eine Drehung der Aktuatorwelle durch den zweiten Bewegungsbereich bewirkt, dass der Bereichsaktuator die Bereichskupplung in ihrer ersten Bereichsstellung hält, während der Modusaktuator die Moduskupplung zwischen ihrer ersten und zweiten Modusstellung bewegt.
  4. Verteilergetriebe nach Anspruch 3, wobei eine Drehung der Aktuatorwelle durch den dritten Bewegungsbereich bewirkt, dass der Bereichsaktuator die Bereichskupplung in ihrer zweiten Bereichsstellung hält, während der Modusaktuator die Moduskupplung zwischen ihrer ersten und zweiten Modusstellung bewegt.
  5. Verteilergetriebe nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine andere Fahrzeugsteuereinheit eine Getriebesteuereinheit ist, wobei die Getriebesteuereinheit derart betreibbar ist, dass sie einen Betrieb eines Mehrganggetriebes steuert, das eine mit der Eingangswelle gekoppelte Getriebeausgangswelle aufweist.
  6. Verteilergetriebe nach Anspruch 1, wobei der Bereichsaktuator umfasst: einen Mitnehmer, der drehfest mit der Aktuatorwelle verbunden ist; einen Bereichsnocken, der auf der Aktuatorwelle unterstützt ist und einen Bereichsschlitz aufweist, indem der Mitnehmer angeordnet ist, wobei der Bereichsschlitz dafür ausgestaltet ist, eine Drehbewegung der Aktuatorwelle in eine axiale Bewegung des Bereichsnockens umzuwandeln; eine Schaltgabel, die mit der Bereichskupplung gekoppelt ist, und einen Vorspannmechanismus, der die Schaltgabel mit dem Bereichsnocken verbindet, um eine axiale Bewegung des Bereichsnockens in eine axiale Bewegung der Schaltgabel umzuwandeln, um die Bereichskupplung zwischen ihrer ersten und zweiten Bereichsstellung zu bewegen.
  7. Verteilergetriebe nach Anspruch 6, wobei der Bereichsschlitz in dem Bereichsnocken ein erstes Rastsegment, ein zweites Rastsegment und ein Schaltsegment aufweist, das das erste und zweite Rastsegment verbindet, wobei das Schaltsegment dafür ausgestaltet ist, eine axiale Bewegung der Bereichskupplung zwischen ihrer ersten und zweiten Bereichsstellung während einer Drehung der Aktuatorwelle durch einen ersten Drehbewegungsbereich zu bewirken, das erste Rastsegment dafür ausgestaltet ist, die Bereichskupplung während einer Drehung der Aktuatorwelle durch einen zweiten Drehbewegungsbereich in ihrer ersten Bereichsstellung zu halten, und das zweite Rastsegment dafür ausgestaltet ist, die Bereichskupplung während einer Drehung der Aktuatorwelle durch einen dritten Drehbewegungsbereich in ihrer zweiten Bereichsstellung zu halten.
  8. Verteilergetriebe, das umfasst: eine Eingangswelle; eine erste und zweite Ausgangswelle; ein Untersetzungsgetriebe, das von der Eingangswelle angetrieben wird und eine Ausgangskomponente aufweist, die relativ zu der Eingangswelle mit einer verringerten Drehzahl angetrieben wird; eine Klauenkupplung, die in einer ersten Bereichsstellung derart betreibbar ist, dass sie die Eingangswelle mit der ersten Ausgangswelle koppelt, um eine Hochbereichs-Antriebsverbindung herzustellen, wobei die Klauenkupplung ferner in einer zweiten Bereichsstellung derart betreibbar ist, dass sie die Ausgangskomponente des Untersetzungsgetriebes mit der ersten Ausgangswelle koppelt, um eine Niederbereichs-Antriebsverbindung herzustellen; eine Moduskupplung, die ein Kupplungspaket, das betätigbar zwischen der ersten und zweiten Ausgangswelle angeordnet ist, und eine Druckplatte aufweist, die zwischen einer ersten Modusstellung, bei der eine minimale Kupplungseingriffskraft auf das Kupplungspaket ausgeübt wird, und einer zweiten Modusstellung bewegbar ist, bei der eine maximale Kupplungseingriffskraft auf das Kupplungspaket ausgeübt wird; einen Betätigungsmechanismus mit einem Motor, der eine Aktuatorwelle antreibt, einem Bereichsaktuator, der von der Aktuatorwelle angetrieben wird, um die Klauenkupplung zwischen ihrer ersten und zweiten Bereichsstellung zu bewegen, und einem Modusaktuator, der von der Aktuatorwelle angetrieben wird, um die Druckplatte zwischen ihrer ersten und zweiten Modusstellung zu bewegen, wobei die Aktuatorwelle durch drei unterscheidbare Drehbewegungsbereiche drehbar ist, um zu bewirken, dass der Bereichsaktuator und der Modusaktuator eine Bewegung der Kupplungsklaue und der Druckplatte koordinieren, und ein Steuersystem zum Steuern einer Betätigung des Motors, um eine Betätigung der Klauenkupplung und der Moduskupplung zu koordinieren, wobei das Steuersystem eine Verteilergetriebe-Steuereinheit aufweist, die dafür geeignet ist, mit Fahrzeugsensoren und einer Getriebesteuereinheit Daten auszutauschen, um die Kupplungsklaue nach einer Drehzahlsynchronisation zwischen einer Getriebeausgangswelle und der ersten Ausgangswelle aus ihrer zweiten Bereichsstellung in ihre erste Bereichsstellung zu bewegen.
  9. Verteilergetriebe nach Anspruch 8, wobei die Aktuatorwelle durch einen ersten Bewegungsbereich drehbar ist, um zu bewirken, dass der Bereichsaktuator die Klauenkupplung zwischen ihrer ersten und zweiten Bereichsstellung bewegt, während der Modusaktuator die Druckplatte in ihrer ersten Modusstellung hält, wobei die Aktuatorwelle durch einen zweiten Bewegungsbereich drehbar ist, um zu bewirken, dass der Bereichsaktuator die Kupplungsklaue in ihrer ersten Bereichsstellung hält, während der Modusaktuator die Druckplatte zwischen ihrer ersten und zweiten Modusstellung bewegt, und wobei die Aktuatorwelle durch einen dritten Bewegungsbereich drehbar ist, um zu bewirken, dass der Bereichsaktuator die Kupplungsklaue in ihrer zweiten Bereichsstellung hält, während der Modusaktuator die Druckplatte zwischen ihrer ersten und zweiten Modusstellung bewegt.
  10. Verteilergetriebe nach Anspruch 8, wobei die Getriebesteuereinheit derart betreibbar ist, dass sie ein Schalten eines Mehrganggetriebes steuert, das die mit der Eingangswelle gekoppelte Getriebeausgangswelle aufweist.
  11. Verteilergetriebe nach Anspruch 8, wobei der Bereichsaktuator umfasst: einen Mitnehmer, der drehfest mit der Aktuatorwelle verbunden ist; einen Bereichsnocken, der auf der Aktuatorwelle unterstützt ist und einen Schaltschlitz aufweist, in dem der Mitnehmer angeordnet ist, wobei der Schaltschlitz dafür ausgestaltet ist, eine Drehbewegung der Aktuatorwelle in eine axiale Bewegung des Bereichsnockens umzuwandeln; eine Schaltgabel, die mit der Klauenkupplung gekoppelt ist, und einen die Schaltgabel mit dem Bereichsnocken verbindenden Vorspannmechanismus, der derart betreibbar ist, dass er eine axiale Bewegung des Bereichsnockens in eine axiale Bewegung der Schaltgabel umwandelt, um die Klauenkupplung zwischen ihrer ersten und zweiten Bereichsposition zu bewegen.
  12. Verfahren zum Steuern einer beim Fahren erfolgenden Bereichsumschaltung eines Fahrzeugs mit Vierradantrieb, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Antriebsstrangs zum Erzeugen eines Antriebsdrehmoments, der ein Mehrganggetriebe mit einer Getriebeausgangswelle aufweist; Bereitstellen einer hinteren Kraftübertragung und einer vorderen Kraftübertragung; Bereitstellen eines Verteilergetriebes, das umfasst: eine Eingangswelle, die mit der Getriebeausgangswelle verbunden ist; eine hintere Ausgangswelle, die mit der hinteren Kraftübertragung verbunden ist; eine vordere Ausgangswelle, die mit der vorderen Kraftübertragung verbunden ist; eine Untersetzungseinheit, die von der Eingangswelle angetrieben wird; eine Bereichskupplung, die in einer ersten Bereichsstellung derart betreibbar ist, dass sie die hintere Ausgangswelle antreibend mit der Eingangswelle koppelt, in einer zweiten Bereichsstellung die hintere Ausgangswelle antreibend mit der Untersetzungseinheit koppelt und in einer dritten Bereichsstellung die hintere Ausgangswelle von der Eingangswelle und der Untersetzungseinheit entkoppelt; eine Moduskupplung, die derart betreibbar ist, dass sie die vordere Ausgangswelle selektiv mit der hinteren Ausgangswelle koppelt; und eine kraftbetriebene Kupplungsbetätigungseinheit mit einem Bereichskupplungsaktuator, der derart betreibbar ist, dass er eine Betätigung der Moduskupplung steuert; Bereitstellen einer Getriebesteuereinheit (transmission control unit, TCU), die derart betreibbar ist, dass sie einen Betrieb des Getriebes steuert; Bereitstellen einer Verteilergetriebe-Steuereinheit (transfer case control unit, TCCU, die derart betreibbar ist, dass sie eine Betätigung der kraftbetriebenen Kupplungsbetätigungseinheit steuert, wobei die TCCU mit der TCU Daten austauscht; Schalten des Getriebes in einen neutralen nicht angetriebenen Modus; Bereitstellen eines Modusumschaltsignals an die TCCU, das eine Anforderung eines Fahrers anzeigt, das Verteilergetriebe von einem Niederbereichsmodus in einen Hochbereichsmodus zu schalten; Ermitteln, ob eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Schwellenwert überschreitet, und ob eine Drehzahl der hinteren Ausgangswelle einen Wellendrehzahl-Schwellenwert überschreitet, und Bereitstellen eines Fahrzeuggeschwindigkeitssignals und eines Wellendrehzahlsignals für die TCCU; Bewirken, dass die TCCU die Kupplungsbetätigungseinheit steuert und den Bereichskupplungsaktuator betätigt, um die Bereichskupplung aus ihrer zweiten Bereichsstellung in ihre dritte Bereichsstellung zu bewegen, wenn das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal anzeigt, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit den Fahrzeuggeschwindigkeits-Schwellenwert überschreitet, und das Wellendrehzahlsignal anzeigt, dass die Drehzahl der hinteren Ausgangswelle den Wellendrehzahl-Schwellenwert übersteigt; Bewirken, dass die TCU das Getriebe in einen angetriebenen Modus schaltet, um die Drehzahlen der Getriebeausgangswelle und der hinteren Ausgangswelle auf einen vorgegebenen Differenzwert zu synchronisieren, und anschließendes Schalten des Getriebes zurück in seinen Neutralmodus, wenn eine Drehzahldifferenz zwischen der Getriebeausgangswelle und der hinteren Ausgangswelle weniger als den vorgegebenen Differenzwert beträgt; Bewirken, dass die TCCU die Kupplungsbetätigungseinheit steuert und den Bereichskupplungsaktuator betätigt, um die Bereichskupplung aus ihrer dritten Bereichsstellung in ihre erste Bereichsstellung zu bewegen, und Bewirken, dass die TCU das Getriebe in seinen angetriebenen Modus schaltet.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Fahrzeug-Schwellengeschwindigkeit 5 km/h beträgt.
  14. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Schwellen-Wellendrehzahl 1000 rpm beträgt.
  15. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der vorgegebene Differenzwert 80 rpm beträgt.
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