DE10216290A1 - Differentialgetriebemechanismus - Google Patents
DifferentialgetriebemechanismusInfo
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Abstract
Ein Differentialgetriebemechanismus umfasst ein drehbares Gehäuse (31), das durch Drehmoment aus einem Motor angetrieben wird; einen im Gehäuse (31) untergebrachten Differentialzahnradsatz (57) zur differentiellen Aufteilung des Drehmoments auf zwei Abtriebsachsen (15), mit einer ersten Kupplung (41a); einem ringförmigen Kolben (65), der in Richtung der Rotationsachse beweglich ist; und eine ringförmige elektromagnetische Betätigungseinrichtung (61) zur Betätigung des Kolbens (65) in Richtung der Rotationsachse. Das Gehäuse (31) weist ferner eine zweite Kupplung (43a) auf, die in Richtung der Rotationsachse verschiebbar ist, und die zweite Kupplung (43a) wird durch den Kolben (65) in der Weise betätigt, dass sie mit der ersten Kupplung (41a) in Eingriff gebracht wird.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen bei
Kraftfahrzeugen eingesetzten Differentialgetriebemechanismus,
dessen Übertragung und Unterbrechung von Drehmoment durch eine
elektromagnetische Einrichtung gesteuert wird.
Die geprüfte japanische Patentanmeldung (Kokoku) Nr.
5-54574 offenbart einen gattungsgemäßen
Differentialgetriebemechanismus.
Der Differentialgetriebemechanismus umfasst ein
Differentialgetriebe, eine antreibbare Schale mit einer ersten
Kupplung und ein drehbares äußeres Gehäuse, das durch
Drehmoment aus einem Motor angetrieben wird. Das äußere Gehäuse
ist ferner mit einer zweiten Kupplung versehen, die mit der
ersten Kupplung in Eingriff gebracht werden kann, um das
Drehmoment vom Motor zum Differentialgetriebe zu übertragen.
Ein zeitweise allradgetriebenes Kraftfahrzeug mit dem
Differentialgetriebemechanismus weist zwei Betriebsarten auf,
nämlich Vierradantrieb und Zweiradantrieb.
Der vorstehend beschriebene gattungsgemäße
Differentialgetriebemechanismus erfordert zum Antrieb der
Schale einen durch hydraulischen Öl- oder Luftdruck betätigten
Zylinder. Der Hydraulik- oder Pneumatikzylinder ist im
Vergleich zum Differentialgetriebe eine relativ große
Vorrichtung, so dass der Differentialgetriebemechanismus groß
gerät.
Eine sich vom Zylinder erstreckende Schaltgabel greift
gleitfähig an der Schale an. Solange sich das Getriebe dreht,
muss die Schaltgabel unter Berührung der Schale gleiten, so
dass das vom Motor erzeugte Drehmoment verbraucht wird und das
Abtriebsdrehmoment durch die Schalenbewegung beeinträchtigt
wird.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Bereitstellung eines
kompakten Differentialgetriebemechanismus, dessen
Drehmomentübertragung und -unterbrechung mit kleinem
Drehmomentverlust gesteuert werden können.
Zur Lösung des Problems hatten die Erfinder eine
Vorstellung von einem kompakten elektromagnetischen
Betätigungsorgan mit kleiner elektrischer Leistungsaufnahme und
dachten daran, das elektromagnetische Betätigungsorgan auf
einen Differentialgetriebemechanismus anzuwenden.
Vervollständigt wird die vorliegende Erfindung, indem ein
geeigneter Aufbau des Differentialgetriebemechanismus mit dem
elektromagnetischen Betätigungsorgan entworfen wird.
Ein erfindungsgemäßer Differentialgetriebemechanismus
umfasst ein drehbares Gehäuse, das durch Drehmoment aus einem
Motor antreibbar ist und in dem ein Satz von
Differentialzahnrädern zur differentiellen Aufteilung des
Drehmoments an zwei Ausgangswellen untergebracht ist, mit einer
ersten Kupplung, einen ringförmigen Kolben, der in Richtung der
Drehachse bewegbar ist, und ein ringförmiges
elektromagnetisches Betätigungsorgan zur Betätigung des Kolbens
in Richtung der Drehachse. Das Gehäuse umfasst weiterhin eine
zweite Kupplung, die in Richtung der Drehachse verschiebbar ist
und durch den Kolben betätigbar ist, um mit der ersten Kupplung
in Eingriff gebracht zu werden. Dadurch wird der
Differentialzahnradsatz verriegelt oder das Drehmoment wird zum
Differentialzahnradsatz übertragen.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aufbau steht der
ringförmige Kolben an der sich drehenden Fläche in Gleitkontakt
mit der ringförmigen zweiten Kupplung, und zur Betätigung
drückt der Kolben auf die zweite Kupplung. Im Gegensatz zum
oben beschriebenen gattungsgemäßen
Differentialgetriebemechanismus, dessen Schaltgabel und Schale
miteinander in Eingriff stehen und in seiner Drehrichtung
gleiten, wird das Abtriebsdrehmoment durch den
Gleitreibungswiderstand weniger beeinträchtigt. Daher kann das
elektromagnetische Betätigungsorgan kleiner ausgeführt werden,
so dass der Differentialgetriebemechanismus kompakter wird. Auf
ein Dichtelement kann verzichtet werden, da für den Mechanismus
keine hydraulischen oder pneumatischen Antriebe benötigt
werden, wodurch der Differentialgetriebemechanismus noch
kompakter wird. Außerdem gewährleistet die Weglassung
hydraulischer oder pneumatischer Antriebe einen stabilen
Betrieb im Fall äußerer Druckschwankungen bei Einsatz im
Hochland.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der
erfindungsgemäße Differentialgetriebemechanismus ein zwischen
dem Kolben und der zweiten Kupplung angeordnetes nicht
magnetisches ringförmiges Element sowie eine Feder zum Ausüben
einer Kraft auf das ringförmige Element in einer der
Antriebsrichtung des elektromagnetischen Betätigungsorgans
entgegengesetzten Richtung.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aufbau ist das
elektromagnetische Betätigungsorgan dazu ausgebildet, den
Kolben nur in einer Richtung anzutreiben, um kompakt zu sein.
Die Feder übt auf das ringförmige Element stets eine Kraft in
Gegenrichtung aus, dadurch behält das ringförmige Element im
Fall eines Versagens des elektromagnetischen Betätigungsorgans
seinen Zustand bei. Deshalb treten schwerwiegende Störungen,
wie Zahnradbruch, kaum auf. Außerdem wird die vom
elektromagnetischen Betätigungsorgan ausgehende magnetische
Abstrahlung verringert und ein hoher elektrischer Wirkungsgrad
erreicht, da das ringförmige Element aus nicht-magnetischem
Werkstoff hergestellt ist. Der Kolben wird mit kleinerer
elektrischer Leistung angetrieben.
Vorzugsweise weist das erfindungsgemäße elektromagnetische
Betätigungsorgan ferner eine ringförmige Spule und einen Kern
auf, der die Spule in der Weise umgibt, dass ein Spalt
freibleibt. Der Kern und der Kolben bilden einen geschlossenen
Magnetkreis.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aufbau bildet der
Magnetismus einen geschlossenen Kreis, wodurch dessen
Abstrahlung weiter verringert wird. Deshalb wird ein weiter
erhöhter elektrischer Wirkungsgrad erzielt und der Kolben wird
mit kleinerer elektrischer Leistung angetrieben.
Vorzugsweise besteht der Kolben aus einem in seiner
Antriebsrichtung magnetisierten Permanentmagneten. Der Kolben
kann durch einen an die Spule angelegten Strom in zwei
Richtungen angetrieben werden, so dass die Feder entfallen
kann. Dadurch kann der Differentialgetriebemechanismus
kompakter ausgebildet werden. Wenn der Strom zur Spule
unterbrochen wird, behält der Kolben durch eine Magnetkraft des
Kolbens seine Position bei. Elektrische Leistung kann
eingespart werden, da eine ständige Erregung des Magnetismus
nicht erforderlich ist. Außerdem treten bei einem Versagen des
elektromagnetischen Betätigungsorgans schwerwiegende Störungen,
wie Zahnradbruch, kaum auf.
Fig. 1 ist eine Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug, das mit
einem Differentialmechanismus nach einer ersten
erfindungsgemäßen Ausführungsform ausgestattet ist;
Fig. 2 ist eine Schnittansicht des Differentialmechanismus
nach der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 3 ist eine Schnittansicht zur Darstellung eines
Eingriffszustands der Kupplung und des äußeren Gehäuses nach
der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 4 ist eine Schnittansicht des Differentialmechanismus
nach einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 5 ist eine Schnittansicht des Differentialmechanismus
nach einer Abwandlung der zweiten erfindungsgemäßen
Ausführungsform;
Fig. 6 ist eine Schnittansicht des Differentialmechanismus
nach einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 7 ist eine Schnittansicht des Differentialmechanismus
nach einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 8 ist eine Schnittansicht des Differentialmechanismus
nach einer fünften erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 9 ist eine Schnittansicht des Differentialmechanismus
nach einer sechsten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 10 ist eine Schnittansicht zur Darstellung eines
erregten Zustands des Elektromagneten nach der sechsten
erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 11 ist eine Schnittansicht zur Darstellung der
Aufhebung der elektromagnetischen Erregung nach dem in Fig. 10
gezeigten Zustand gemäß der sechsten erfindungsgemäßen
Ausführungsform;
Fig. 12 ist eine Schnittansicht zur Darstellung eines
erregten Zustands des Elektromagneten, dessen Erregungsrichtung
umgekehrt ist zu dem in Fig. 10 gezeigten Zustand nach der
sechsten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 13 ist eine Schnittansicht zur Darstellung der
Aufhebung der elektromagnetischen Erregung nach dem in Fig. 12
gezeigten Zustand gemäß der sechsten erfindungsgemäßen
Ausführungsform.
Nachstehend wird die erste Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 beschrieben.
Wie in Fig. 1 gezeigt, wird das Drehmoment eines Motors 1
(einer Leistungsquelle) über ein Getriebe 3 und eine
Leistungsübergabeeinrichtung 5 auf Hinterräder 7 und
Vorderräder 9 aufgeteilt. Die für die Vorderräder 9 bestimmte
Antriebskraft wird über eine Antriebswelle 11 einem vorderen
Differential 13 zugeführt und weiter auf eine rechte und eine
linke Vorderachswelle 15 verteilt, um die Vorderräder 9
anzutreiben. Zum anderen wird die für die Hinterräder 7
bestimmte Antriebskraft über eine Antriebswelle 17 einem
hinteren Differential 19 zugeführt und weiter auf eine rechte
und eine linke Hinterachswelle 21 verteilt, um die Hinterräder
7 anzutreiben. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist ein äußeres Gehäuse
31 (ein erster Rotationskörper) des vorderen Differentials 13
in der Weise aufgebaut, dass ein Topf 31a und ein Deckel 31b
durch einen Bolzen 33 aneinander befestigt sind. Am äußeren
Gehäuse 31 ist ein Zahnring 35 (siehe Fig. 1) befestigt, und
die Antriebskraft des Motors 1 wird dem Zahnring 35 über ein
Ritzel zugeführt, um den Zahnring 35 anzutreiben.
Ferner ist das äußere Gehäuse 31 mittels an seinen beiden
Enden ausgebildeter Vorsprünge 31c und 31d drehbar in einem
ortsfesten Differentialträger 39 (siehe Fig. 1) gelagert. Um
das äußere Gehäuse 31 drehbar am Differentialträger 39 zu
lagern, sind zwischen den Vorsprüngen 31c, 31d und dem
Differentialträger 39 Kegellager 81 eingesetzt.
Ein im wesentlichen kurzzylindrisches inneres Gehäuse 41
(ein zweiter Rotationskörper) ist koaxial zum Topf 31a in der
Weise angeordnet, dass es am Innenumfang des Topfs 31a drehbar
gelagert ist. Der Außenumfang des inneren Gehäuses 41 ist mit
einer ringförmigen Ausnehmung 44 ausgebildet und ist zu beiden
Seiten der ringförmigen Ausnehmung 44 am Topf 31a gelagert.
Außerdem ist an der rechten Seite des inneren Gehäuses 41 eine
im wesentlichen kurzzylindrische Kupplung 43 angeordnet.
Zwischen dem inneren Gehäuse 41 und der Kupplung 43, d. h.
zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen der Elemente
41 und 43, sind radiale Mitnehmerkupplungen 41a und 43a
ausgebildet, die miteinander in Eingriff gebracht und
voneinander getrennt werden können. Zähne der
Mitnehmerkupplungen 41a und 43a sind sich verjüngend
ausgebildet, so dass sie leicht miteinander in Eingriff
gebracht werden können.
Im inneren Gehäuse 41 ist senkrecht zu seiner Drehachse
eine Zahnradachse 45 mittels eines Federstifts 47 eingebaut.
Auf der Zahnradachse 45 drehbar sitzen zwei Zahnräder 49 (eines
davon ist in Fig. 2 nicht dargestellt) und kämmen mit zwei
einander gegenüberliegenden Seitenzahnrädern 51 und 53.
Eine Innenfläche 41b des inneren Gehäuses 41 empfängt eine
Schubkraft des Zahnrads 49. Ferner ist je eine Beilagscheibe 55
zwischen dem Seitenzahnrad 51 und dem äußeren Gehäuse 31 und
zwischen dem Seitenzahnrad 53 und dem äußeren Gehäuse 31
angeordnet, um eine Schubkraft der Seitenzahnräder 51 und 53
aufzunehmen.
Ferner ist zwischen der linken Stirnfläche des inneren
Gehäuses 41 und der gegenüberliegenden Fläche des äußeren
Gehäuses 31 eine Aufnahmescheibe 59 angeordnet, um eine
Schubkraft der Kupplung 43 aufzunehmen, sobald die
Mitnehmerkupplung 43a mit der Mitnehmerkupplung 41a kämmt.
Die Seitenzahnräder 51 und 53 sind über ein Profil mit je
einer der Vorderachswellen 15 verbunden, wie in Fig. 1
dargestellt. In der vorstehend beschriebenen Weise setzt sich
ein Differentialzahnradsatz 57 aus dem inneren Gehäuse 41, dem
Zahnrad 49 und den Seitenzahnrädern 51 und 53 zusammen und ist
nicht direkt mit dem äußeren Gehäuse 31 verbunden, das die
vorstehend genannten Elemente enthält.
Wie in Fig. 3 gezeigt, besitzt die Kupplung 43 vier
vorspringende trapezförmige Ansätze 43b, die in gleichen
Abständen in Umfangsrichtung an derjenigen Endfläche (nämlich
der rechten Endfläche) ausgebildet sind, die keine
Mitnehmerkupplung 43a aufweist. Die Seitenfläche 43c des
vorspringenden trapezförmigen Ansatzes 43b verjüngt sich in
Axialrichtung nach außen (zur rechten Seite in Fig. 3).
Andererseits ist die rechte Endwand des Topfs 31a des
äußeren Gehäuses 31 an der Stelle, die dem trapezförmigen
Ansatz 43b der Kupplung 43 entspricht, mit einem trapezförmigen
Loch 31e ausgebildet. Dadurch passen die trapezförmigen Ansätze
43b in Axialrichtung in die trapezförmigen Löcher 31e, und dann
liegt die Umfangsseitenfläche 43c der trapezförmigen Ansätze
43b jeweils am Rand des trapezförmigen Lochs 31e; deshalb dreht
sich die Kupplung 43 immer zusammen mit dem äußeren Gehäuse 31.
Die Randfläche des trapezförmigen Lochs 31e ist parallel zur
Neigung der Umfangsseitenfläche 43c des Ansatzes 43b geneigt,
wie in Fig. 3 gezeigt.
Wenn das äußere Gehäuse 31 sich dreht und die Kupplung 43
antreibt, wird folglich durch die Neigung der
Umfangsseitenfläche 43c des Ansatzes 43b die Kupplung 43 zur
Seite des inneren Gehäuses 41 geschoben (nach links in Fig.
2), so dass die Mitnehmerkupplungen 41a und 43a ohne weiteres
miteinander in Eingriff gebracht werden können. Auf diese Weise
ist die Kupplung 43 im äußeren Gehäuse 31 so eingebaut, dass
sie in Axialrichtung beweglich ist.
An seiner rechten Außenseite ist das äußere Gehäuse 31 mit
einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 61 versehen.
Die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 61 weist einen
Elektromagneten 63, einen Kolben 65, ein Ringelement 67 und
eine Rückstellfeder 69 auf.
Der Elektromagnet 63 besitzt eine Spule 63a und einen
außerhalb der Spule 63a angeordneten Kern 63b und ist mittels
einer Halterung 71 in der Weise an der Karosserie befestigt,
dass zwischen der Halterung 71 und der Karosserie ein Spalt
freibleibt, um eine Abstrahlung des magnetischen Feldes zur
Karosserie zu verhindern. Ferner ist der Elektromagnet 63 als
Ganzes in Form eines Rings ausgebildet, der den rechten
Vorsprung 31c des Topfs 31a umgibt, und der Kern 63b ist in der
Weise ausgebildet, dass er zur Drehachse hin einen Ringspalt
aufweist.
Der Kolben 65 ist ringförmig ausgebildet und an der
inneren, dem Ringspalt des Kerns 63b zugewandten Umfangsseite
des Elektromagneten 63 in der Weise angeordnet, dass der Kolben
65 zusammen mit dem Kern 63b einen magnetischen Pfad bildet. An
der inneren Umfangsfläche des Kolbens 65 ist ein Ringelement 67
in der Weise angebracht, dass es mit jenem in Eingriff steht.
Genauer ausgeführt ist die innere Umfangsfläche des Kolbens 65
mit einem Vorsprung 65a ausgebildet, und das Ringelement 67
wird vom Vorsprung 65a in der Weise gefasst, dass es bezüglich
der Axialrichtung positioniert werden kann. Dadurch wird der
Kolben 65 außerhalb des Ringelements 67 koaxial zum Ringelement
67 positioniert.
Das Ringelement 67 besteht zur Gänze aus einem nicht
magnetischen Werkstoff. Ferner steht das Ringelement 67 in
Berührung mit der äußeren Umfangsfläche des Vorsprungs 31c des
Gehäuses 31 und wird dadurch koaxial zum Vorsprung 31c
positioniert. Der Kolben 65 steht mit dem Außenumfang des
Ringelements 67 in Berührung; deshalb ist der Kolben 65
indirekt, über das Ringelement 67, koaxial zum Vorsprung 31c
positioniert.
Wie vorstehend beschrieben, sind sowohl der Elektromagnet
63 als auch der Kolben 65 und das Ringelement 67 ringförmig
ausgebildet und das Ringelement 67 wird indirekt koaxial zum
Vorsprung 31c des Topfs 31a positioniert. Dadurch besitzt die
elektromagnetische Betätigungseinrichtung 61 einen Aufbau zum
Aufstecken auf den Vorsprung 31c, und zwar koaxial zur
Vorderachswelle 15 (siehe Fig. 1), die mittels eines Profils
mit dem Seitenzahnrad 53 (im Vorsprung 31c) des inneren
Gehäuses 41 verbunden wird.
Ferner ist das Ringelement 67 in der Lage, sich in
Axialrichtung des Vorsprungs 31c hin- und herzubewegen, und
zwar unter Berührung der äußeren Umfangsfläche des Vorsprungs
31c. Um zu verhindern, dass das Ringelement 67 sich durch die
Hin- und Herbewegung vom Vorsprung 31c ablöst, ist der
Vorsprung 31c mit einer Anschlagscheibe 75 versehen.
Außerdem ist zwischen dem Ringelement 67 und der Kupplung
43 ein Halteelement 73 angeordnet, das am Ansatz 43b (siehe
Fig. 3) der Kupplung 43 anliegt. Das Halteelement 73 liegt am
Ansatz 43b der Kupplung 43 an und drückt und bewegt dadurch die
Mitnehmerkupplung 43 in die Richtung, in der die
Mitnehmerkupplungen 43a und 41a ineinander greifen.
Ferner ist das Halteelement 73 in Axialrichtung zur
Kupplung 43 gebogen und erstreckt sich nach oben. Dadurch ist
das Halteelement mit einem Riegel 73a versehen, der in einen
Rücksprung 43e der Kupplung 43 eingreift. Wie vorstehend
beschrieben, ist der Riegel 73a mit der Kupplung 43 in
Eingriff, und dadurch nimmt das Halteelement 73 die Kupplung 43
in dieselbe Richtung mit, wenn es sich vom inneren Gehäuse 41
wegbewegt; deshalb ist es möglich, den gegenseitigen Eingriff
der Mitnehmerkupplungen 41a und 43a zu lösen.
Die Rückstellfeder 69 ist zwischen dem Halteelement 73 und
dem Topf 31a des äußeren Gehäuses 31 in der Weise angeordnet,
dass sie das Halteelement 73 in eine Richtung drückt, in der
der gegenseitige Eingriff der Mitnehmerkupplungen 41a und 43a
gelöst wird. Wenn also der Elektromagnet 63 nicht aktiviert
ist, wird der gegenseitige Eingriff der Mitnehmerkupplungen 41a
und 43a durch die Rückstellfeder 69 gelöst.
Die obere Hälfte der Fig. 2 zeigt einen Zustand, in dem
die Mitnehmerkupplungen 41a und 43a miteinander in Eingriff
stehen; andererseits zeigt die untere Hälfte der Fig. 2 einen
Zustand, in dem die Mitnehmerkupplungen 41a und 43a voneinander
getrennt sind.
Wenn ein Strom an den Elektromagneten 63 gelegt wird, wird
ein magnetischer Pfad gebildet, der durch den Kern 63b und den
Kolben 65 verläuft, und dann wird der Kolben 65 in
Axialrichtung nach links bewegt. Durch die Bewegung wird das
mit dem Kolben 65 in Eingriff stehende Ringelement 67 in
dieselbe, vorstehend genannte Richtung mitbewegt, und dadurch
schiebt das Ringelement 67 das Halteelement 73. Dadurch wird
die Kupplung 43 nach links bewegt und die Mitnehmerkupplung 43a
der Kupplung 43 in Eingriff mit der Mitnehmerkupplung 41a des
inneren Gehäuses 41 gebracht. Somit werden das äußere Gehäuse
31 und das darin angeordnete innere Gehäuse 41 über die
Kupplung 43 miteinander gedreht. In diesem Fall empfängt die
Aufnahmescheibe 59 eine Schubkraft des inneren Gehäuses 41,
solange die Mitnehmerkupplungen 41a und 43a miteinander in
Eingriff stehen, da sie mit diesen Mitnehmerkupplungen in
Kontakt steht.
Sobald an den Elektromagneten 63 kein Strom mehr angelegt
wird, wird durch die Druckkraft der Rückstellfeder 69 das
Halteelement 73 zusammen mit der Kupplung 43 in Axialrichtung
nach rechts bewegt. Aus diesem Grund werden die in
gegenseitigem Eingriff stehenden Mitnehmerkupplungen 41a und
43a voneinander getrennt. Infolge dessen sind das äußere
Gehäuse 31 und das darin angeordnete innere Gehäuse 41
unabhängig voneinander drehbar.
Im Fall des vorliegenden Fahrzeugs wird - sobald der
Antriebsmodus durch die erfindungsgemäße elektromagnetische
Betätigungseinrichtung 61 von Vierradantrieb auf Zweiradantrieb
geändert wird - die von der Leistungsübergabeeinrichtung 5 an
die Vorderräder übertragene Antriebskraft des Motors
unterbrochen. Dann wird die Antriebskraft des Motors 1 wird
dazu genutzt, über die Antriebswelle 17 und das hintere
Differential 19 nur die Hinterräder 7 anzutreiben.
Solange danach der Zweiradantriebsmodus beibehalten wird,
lief bisher der Differentialzahnradsatz 57 des vorderen
Differentials 13 im Leerlauf mit, angetrieben von den
Vorderrädern 9 über einen Antriebspfad, der umgekehrt zum
bisher beschriebenen Vierradantrieb verläuft. Im vorliegenden
Fall jedoch wird beim Wechsel in den Zweiradantrieb der
gegenseitige Eingriff der Mitnehmerkupplungen 41a und 43a mit
Hilfe der Rückstellfeder 69 gelöst, so dass die Kupplung 43,
das äußere Gehäuse 31 und der Zahnring 35 nicht leer mitlaufen.
Deshalb ist es möglich, Energieverluste und die Entstehung von
Geräuschen durch den Laufwiderstand dieser leerlaufenden
Elemente zu verringern.
Gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform
ist die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 61
ausgebildet, die Kupplung 43 in der Weise in Axialrichtung zu
bewegen, dass die Mitnehmerkupplungen 41a und 43a voneinander
getrennt bzw miteinander verbunden werden, und der
Antriebsmodus wird geändert, indem das Anlegen von Strom
gesteuert wird; deshalb ist es möglich, ein verkleinertes
Betätigungsorgan zu bauen. Ferner besteht keine Notwendigkeit,
einen Fluidaustritt in Betracht zu ziehen, und es wird kein
Dichtungselement zum Verhindern des Fluidaustritts benötigt, so
dass die Anzahl von Bauteilen verringert werden kann, der
Aufbau vereinfacht werden kann und die Montage ohne weiteres
durchgeführt werden kann.
Der Kern 63b und der Kolben 65 bilden einen geschlossenen
magnetischen Kreis, so dass magnetische Verluste in Form von
Abstrahlung des magnetischen Felds vom Elektromagneten 63 zum
äußeren Gehäuse 31 minimiert werden. Dadurch wird elektrische
Energie zum Wechseln der Antriebsart gespart.
Ferner besteht keine Notwendigkeit für gleitende Teile, wie
z. B. durch Fluiddruck antreibende Betätigungsorgane; deshalb ist
es möglich, den Gleitwiderstand und dessen Einfluss auf das
Abtriebsdrehmoment zu verringern.
Ferner ist die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 61
ringförmig ausgebildet, so dass sie koaxial zur Vorderachswelle
15 angeordnet ist; deshalb ist es möglich, die Antriebskraft
von der gesamten Ringform ausgehend auszuüben. Infolge dessen
kann die Kupplung 43 mit großer Kraft angetrieben und ein
stabiler Antrieb erzielt werden. Darüber hinaus ermöglicht die
genannte Ringform, dass die Vorderachswelle 15 durch sie
hindurchtritt; deshalb kann eine unwuchtfreie Konstruktion, wie
sie zu bevorzugen ist, erzielt werden.
Außerdem ist gemäß der vorstehend beschriebenen ersten
Ausführungsform die Innenumfangsfläche des Kolbens 65 mit dem
aus nicht-magnetischem Werkstoff bestehenden Ringelement 67
versehen, und dadurch hat der aus magnetischem Werkstoff
bestehende Kolben 65 keinen Kontakt mit dem äußeren Gehäuse 31,
dem Halteelement 73 oder dergleichen. Deshalb kann der
magnetische Pfad auf kürzestem Weg gebildet werden, ohne eine
magnetische Kraft austreten zu lassen. Wie vorstehend
beschrieben entsteht keine Undichtigkeit der magnetischen
Kraft; deshalb ist es möglich, den magnetischen Pfad
wirkungsvoll zu bilden. Infolge dessen besteht keine
Notwendigkeit, einen der elektromagnetischen
Betätigungseinrichtung 61 zugeführten Strom groß zu wählen, so
dass eine Energieeinsparung erreicht werden kann.
Ferner ist der Kolben 65 durch das Ringelement 67 koaxial
positioniert; deshalb kann der Aufbau zum Positionieren des
Kolbens 65 vereinfacht werden.
Ferner ist das Ringelement 67 durch den Vorsprung 31c des
äußeren Gehäuses 31 koaxial positioniert; deshalb wird kein
Element zum Positionieren des Ringelements benötigt, und der
Aufbau kann vereinfacht und verkleinert werden.
Nachstehend wird die zweite Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 4
beschrieben. Bei dieser zweiten Ausführungsform werden
Elemente, die mit der obigen ersten Ausführungsform
übereinstimmen, mit denselben Bezugsziffern bezeichnet und
nicht mehr näher beschrieben. Im Folgenden werden hauptsächlich
Unterschiede beschrieben.
Bei dieser zweiten Ausführungsform ist der Kern 63b des
Elektromagneten 63 der elektromagnetischen
Betätigungseinrichtung 61 im Querschnitt U-förmig gestaltet und
hat an der der Kupplung 43 abgewandten Endseite eine Öffnung.
Ferner ist das Halteelement 73 einstückig mit einer Stützplatte
77 ausgebildet, die sich in einer von der Kupplung 43 weg
führenden Richtung erstreckt. An der Stützplatte 77 ist der
Kolben 65 befestigt.
Der Kolben 65 ist ringförmig ausgebildet und an der der
Kupplung 43 zugewandten Seite der Stützplatte 77 befestigt.
Ferner hat der Kolben 65 eine Abmessung, die es ihm ermöglicht,
in die Öffnung 63c des Kerns 63b einzutreten und aus ihr
herauszutreten, und ist an der Stützplatte 77 an einer der Lage
der Öffnung 63c entsprechenden Stelle befestigt.
Darüber hinaus ist der Kern 63b stellenweise mit einer
Abzugsöffnung 79 zum Durchlassen von Luft oder Öl ausgebildet.
Die Rückstellfeder 69 ist zwischen dem Halteelement 73 und
dem Topf 31a des äußeren Gehäuses 31 angeordnet und wird dazu
verwendet, das Halteelement 73 in eine Richtung zu drängen, in
der der gegenseitige Eingriff der Mitnehmerkupplungen 41a und
43a gelöst wird. Die Mitnehmerkupplungen 41a und 43a werden
daher durch die Rückstellfeder 69 voneinander getrennt, solange
der Elektromagnet 63 nicht gespeist wird.
Die obere Hälfte der Fig. 4 zeigt einen Zustand
(Vierradantrieb), in dem die Mitnehmerkupplungen 41a und 43a
miteinander in Eingriff stehen; andererseits zeigt die untere
Hälfte der Fig. 4 einen Zustand (Zweiradantrieb), in dem die
Mitnehmerkupplungen 41a und 43a voneinander getrennt sind.
Wenn an den Elektromagneten 63 Strom angelegt wird, bildet
sich ein durch den Kern 63b und den Kolben 65 verlaufender
magnetischer Pfad, und dann wird der Kolben 65 in Axialrichtung
nach links bewegt. Durch diese Bewegung werden die Stützplatte
77 und das den Kolben 65 tragende Halteelement 73 zusammen in
dieselbe vorgenannte Richtung bewegt. Dadurch wird die Kupplung
43 nach links bewegt, und dann kommt die Mitnehmerkupplung 43a
der Kupplung 43 in Eingriff mit der Mitnehmerkupplung 41a des
inneren Gehäuses 41. Somit werden über die Kupplung 43 das
äußere Gehäuse 31 und das darin angeordnete innere Gehäuse 41
miteinander gedreht (Vierradantriebsmodus). In diesem Fall
empfängt die Aufnahmescheibe 59 eine Schubkraft des inneren
Gehäuses 41, solange die Mitnehmerkupplungen 41a und 43a
miteinander in Eingriff stehen, da sie mit diesen
Mitnehmerkupplungen in Kontakt steht.
Sobald die Bestromung des Elektromagneten 63 beendet wird,
wird durch die Druckkraft der Rückstellfeder 69 das
Halteelement 73 zusammen mit der Kupplung 43 in Axialrichtung
nach rechts bewegt. Aus diesem Grund werden die kämmenden
Mitnehmerkupplungen 41a und 43a voneinander getrennt. Deshalb
sind das äußere Gehäuse 31 und das darin angeordnete innere
Gehäuse 41 unabhängig voneinander drehbar.
Wie vorstehend beschrieben wird bei dieser zweiten
Ausführungsform bei fehlender Bestromung des Elektromagneten 63
der gegenseitige Eingriff der Mitnehmerkupplungen 41a und 43a
gelöst, so dass der Zweiradantriebsmodus erzielt werden kann.
Bei Bedarf werden die Mitnehmerkupplungen 41a und 43a
miteinander in Eingriff gebracht, um den Vierradantriebsmodus
zu erzielen. Deshalb ist es möglich, den Zweiradantriebsmodus
beizubehalten und die Lauf-(Fahr-)Leistung auf befestigter
Straße zu verbessern, selbst wenn der Elektromagnet 63 einen
Defekt hat.
Wenn der Kolben 65 in die Öffnung 63c des Kerns 63b
eintritt, verbleibt zwischen der Spule 63a des Kerns 63b und
dem eintretenden Kolben 65 ein Spiel. Bei der Konstruktion, die
das Aufrechterhalten eines Spiels ermöglicht, wird ein kleiner
Gleitwiderstand erzielt; deshalb ist es möglich, eine
Beeinträchtigung des Drehmoments zu verringern.
Ferner ist bei der zweiten Ausführungsform kein Ringelement
67 vorgesehen; deshalb kann die Anzahl von Bauteilen verringert
und der Aufbau vereinfacht werden. Darüber hinaus ist die
Konstruktion dergestalt, dass der Kolben 65 in den Kern 63b
eintritt; deshalb wird der Betätigungsraum klein und es kann
eine Verkleinerung erzielt werden.
Fig. 5 zeigt ein Abwandlungsbeispiel der Stützplatte 77
nach der zweiten Ausführungsform.
Bei diesem Abwandlungsbeispiel ist die Stützplatte 77 oder
das die Stützplatte 77 aufweisende Halteelement 73 aus
magnetischem Werkstoff gebildet. Ferner weist die Stützplatte
77 an der der Öffnung 63c des Kerns 63b entsprechenden Stelle
anstatt des Kolbens 65 einen Vorsprung 77a auf, der in die
Öffnung 63c eintreten kann. Beim Anlegen von Strom an die Spule
63a wird deshalb der Vorsprung 77a in eine Richtung bewegt, in
der er in die Öffnung 63c eintritt, und dadurch können die
Mitnehmerkupplungen 41a und 43a aufgrund der genannten Bewegung
miteinander in Eingriff gebracht werden.
Darüber hinaus ist der Vorsprung 77a des
Abwandlungsbeispiels mit einer Abzugsöffnung 83 zum Durchlassen
von Luft oder Öl versehen.
Nachstehend wird die dritte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 6
beschrieben. Bei dieser dritten Ausführungsform werden
Elemente, die mit den obigen Ausführungsformen übereinstimmen,
mit denselben Bezugsziffern bezeichnet und nicht mehr näher
beschrieben. Im Folgenden werden hauptsächlich Unterschiede
beschrieben.
Bei dieser dritten Ausführungsform ist der Kern 63b des
Elektromagneten 63 der elektromagnetischen
Betätigungseinrichtung 61 im Querschnitt U-förmig gestaltet und
besitzt eine Öffnung an der der Kupplung 43 zugewandten
Endfläche. Ferner ist das Halteelement 73 mit einem
ringförmigen Kolben 65 ausgebildet.
Der Kolben 65 besitzt eine Abmessung, die es ihm wie bei
der zweiten Ausführungsform ermöglicht, in die Öffnung 63c des
Kerns 63b einzutreten und aus ihr herauszutreten, und ist am
Halteelement 73 an einer der Lage der Öffnung 63c
entsprechenden Stelle befestigt.
Darüber hinaus ist der Kern 63b stellenweise mit einer
Abzugsöffnung 79 zum Durchlassen von Luft oder Öl ausgebildet.
Die Rückstellfeder 69 ist zwischen dem Topf 31a und der
Kupplung 43 im äußeren Gehäuse 31 angeordnet und wird dazu
verwendet, das Halteelement 73 in eine Richtung zu drängen, in
der die Mitnehmerkupplungen 41a und 43a miteinander in Eingriff
stehen. Die Mitnehmerkupplungen 41a und 43a werden daher durch
die Rückstellfeder 69 miteinander verbunden, solange der
Elektromagnet 63 nicht gespeist wird.
Die obere Hälfte der Fig. 6 zeigt einen Zustand
(Vierradantrieb), in dem die Mitnehmerkupplungen 41a und 43a
miteinander in Eingriff stehen; andererseits zeigt die untere
Hälfte der Fig. 6 einen Zustand (Zweiradantrieb), in dem die
Mitnehmerkupplungen 41a und 43a voneinander getrennt sind.
Sobald bei dieser dritten Ausführungsform die Bestromung
des Elektromagneten 63 beendet wird, wird durch die Druckkraft
der Rückstellfeder 69 das Halteelement 73 zusammen mit der
Kupplung 43 in Axialrichtung nach links bewegt. Dadurch wird
die Mitnehmerkupplung 43a der Kupplung 43 in Eingriff mit der
Mitnehmerkupplung 41a des inneren Gehäuses 41 gehalten, wodurch
das äußere Gehäuse 31 und das darin angeordnete innere Gehäuse
41 über die Kupplung 43 miteinander gedreht werden
(Vierradantrieb). In diesem Fall empfängt die Aufnahmescheibe
59 eine Schubkraft des inneren Gehäuses 41, solange die
Mitnehmerkupplungen 41a und 43a miteinander in Eingriff stehen,
da sie mit diesen Mitnehmerkupplungen in Kontakt steht.
Wenn an den Elektromagneten 63 Strom angelegt wird, bildet
sich ein durch den Kern 63b und den Kolben 65 verlaufender
magnetischer Pfad, und dann wird der Kolben 65 in Axialrichtung
nach rechts bewegt. Durch diese Bewegung wird auch das den
Kolben 65 tragende Halteelement 73 in dieselbe vorgenannte
Richtung bewegt, und dann wird die Kupplung 43 nach rechts
bewegt; infolge dessen werden die kämmenden Mitnehmerkupplungen
41a und 43a der Kupplung 43 voneinander getrennt. Deshalb sind
das äußere Gehäuse 31 und das darin angeordnete innere Gehäuse
41 unabhängig voneinander drehbar.
Wie vorstehend beschrieben stehen bei dieser dritten
Ausführungsform bei fehlender Bestromung des Elektromagneten 63
die Mitnehmerkupplungen 41a und 43a in Eingriff miteinander, so
dass der Vierradantriebsmodus erzielt werden kann. Bei Bedarf
werden die Mitnehmerkupplungen 41a und 43a voneinander gelöst,
um den Zweiradantriebsmodus zu erzielen. Deshalb ist es
möglich, den Vierradantriebsmodus beizubehalten und die
Fahrleistung auf unbefestigter Straße zu verbessern, selbst
wenn der Elektromagnet 63 einen Defekt hat.
Wenn der Kolben 65 in die Öffnung 63c des Kerns 63b
eintritt, verbleibt wie bei obiger zweiter Ausführungsform
zwischen der Spule 63a des Kerns 63b und dem eintretenden
Kolben 65 ein Spiel. Bei der Konstruktion, die das
Aufrechterhalten eines Spiels ermöglicht, wird ein kleiner
Gleitwiderstand erzielt; deshalb ist es möglich, eine
Beeinträchtigung des Drehmoments zu verringern.
Ferner ist bei der dritten Ausführungsform kein Ringelement
67 vorgesehen; deshalb kann die Anzahl von Bauteilen verringert
und der Aufbau vereinfacht werden. Darüber hinaus ist die
Konstruktion dergestalt, dass der Kolben 65 in den Kern 63b
eintritt; deshalb wird der Betätigungsraum klein und es kann
eine Verkleinerung erzielt werden.
Ferner kann bei der dritten Ausführungsform die Stützplatte
77 oder das die Stützplatte 77 aufweisende Halteelement 73 aus
magnetischem Werkstoff gebildet sein, wie bei der obigen
zweiten Ausführungsform. Ferner kann die Stützplatte 77 an der
der Öffnung 63c des Kerns 63b entsprechenden Stelle anstatt des
Kolbens 65 einen Vorsprung 77a aufweisen, der in die Öffnung
63c eintreten kann.
Nachstehend wird die vierte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 7
beschrieben. Bei dieser vierten Ausführungsform werden
Elemente, die mit den obigen Ausführungsformen übereinstimmen,
mit denselben Bezugsziffern bezeichnet und nicht mehr näher
beschrieben. Im Folgenden werden hauptsächlich Unterschiede
beschrieben.
Ein Differentialgetriebemechanismus 201 nach dieser
Ausführungsform wird bei den Vorderrädern frontgetriebener
Kraftfahrzeuge, bei Kraftfahrzeugen mit Heckantrieb oder bei
einem Mitteldifferentialgetriebe verwendet.
Der Differentialgetriebemechanismus 201 besteht aus einem
Gehäuse 203, einem Differentialzahnradsatz 205 mit
Kegelzahnrädern, einer Mitnehmerkupplung 207, einer
Rückstellfeder 209, einem Elektromagneten 211 (einer
elektromagnetischen Betätigungseinrichtung), einem Kolben 213,
einem O-Ring 215 und dergleichen.
Das Gehäuse 203 besteht aus einem Topf 217 und einem linken
Deckel 219 und einem rechten Deckel 221, wobei der Topf 217 und
der linke Deckel 219 mittels eines Bolzens 223 aneinander
befestigt sind und der Topf 217 und der rechte Deckel 221
miteinander verschweißt sind.
Das Gehäuse 203 ist in einem Differentialträger 225
angeordnet, und an den Deckeln 219 und 221 ausgebildete
Vorsprünge 227 und 229 sind am Differentialträger 225 mit Hilfe
von Kegellagern 231 bzw. 233 gelagert.
Der Differentialträger 225 ist mit einem Ölreservoir
versehen.
Im Gehäuse 203 ist ein Zahnring mittels eines Bolzens
befestigt, und der Zahnring kämmt mit einem Abtriebszahnrad
eines Leistungsübertragungssystems. Das
Leistungsübertragungssystem ist mit einer Übergabeseite
verbunden, und das Gehäuse 203 wird von einer
Motorantriebskraft gedreht und angetrieben, die über das
Übergabe- und Leistungsübertragungssystem übertragen wird.
Der Differentialzahnradsatz 205 besteht aus einer
Zahnradachse 235, einem auf der Zahnradachse 235 sitzenden
Zahnrad 237 und Abtriebs-Seitenzahnrädern 239 und 241.
Die Zahnradachse 235 hat einen Endabschnitt, der in einer
im Topf 217 ausgebildeten Durchgangsbohrung 243 steckt, und ist
mittels eines Federstifts 245 befestigt. Die Seitenzahnräder
239 und 241 kämmen mit dem Zahnrad 237 von links bzw. von
rechts.
Eine kugelig gekrümmte Beilagscheibe 247 ist zwischen dem
Gehäuse 203 und dem Zahnrad 237 angeordnet und dient dazu, eine
Zentrifugalkraft des Zahnrads 237 und eine
Eingriffsreaktionskraft, die durch den Eingriff der
Seitenzahnräder 239 und 241 erzeugt werden, aufzunehmen.
Naben 249 und 251 der Seitenzahnräder 239 und 241 sind an
Schultern 253 und 255 gelagert, die in den Deckeln 219 bzw. 221
ausgebildet sind, und sind mit dem rechten bzw. linken Rad über
die jeweilige Profilwelle verbunden.
Zwischen dem linken Seitenzahnrad 239 und dem Gehäuse 203
ist eine Schubaufnahmescheibe 257 angeordnet, um eine
Eingriffsschubkraft des Seitenzahnrads 239 aufzunehmen
andererseits ist zwischen dem rechten Seitenzahnrad 241 und dem
Gehäuse 203 eine Schubaufnahmescheibe 259 angeordnet, um eine
Eingriffsschubkraft des Seitenzahnrads 241 aufzunehmen.
Die Mitnehmerkupplung 207 besteht aus Zahnradzähnen 261,
die am rechten Seitenzahnrad 241 ausgebildet sind, und aus
Zahnradzähnen 265, die an einem Kupplungsring 263 ausgebildet
sind.
Der Kupplungsring 263 ist in Umfangsrichtung in
regelmäßigen Abständen mit Ansätzen 267 versehen. Ferner ist
der Kupplungsring 263 im Gehäuse 203 in der Weise
selbstverriegelt, dass die Ansätze 267 in Öffnungen 269 sitzen,
die im Deckel 221 in Umfangsrichtung in regelmäßigen Abständen
ausgebildet sind, und ist somit in der Weise angeordnet, dass
der Kupplungsring 263 in Axialrichtung frei beweglich ist.
Wenn der Kupplungsring 263 nach links bewegt wird, gelangt
die Mitnehmerkupplung 207 mit ihm in Eingriff, so dass die
Differentialbewegung des Differentialzahnradsatzes 205 gesperrt
wird. Wenn der Kupplungsring 263 nach rechts bewegt wird, wie
in Fig. 7 gezeigt, wird der Eingriff der Kupplung 207 gelöst
und somit die Differentialsperre aufgehoben.
Die Rückstellfeder 209 ist zwischen dem rechten
Seitenzahnrad 241 und dem Kupplungsring 263 angeordnet und
dient dazu, den Kupplungsring 263 auf diejenige (nämlich die
rechte) Seite zu drücken, die den Eingriff der
Mitnehmerkupplung 207 löst.
Der Elektromagnet 211 besteht aus einer Spule 271 und zwei
Kernen 273 und 275, die in der Weise zusammengebaut sind, dass
sie die Spule von rechts und von links halten.
Der Kern 275 ist über ein Verbindungsglied 277 am
Differentialträger 225 befestigt. Ein Draht 279 der Spule 271
ist an die Außenseite des Differentialträgers 225 geführt und
über eine Steuereinheit mit einer Bordbatterie verbunden.
Der Kolben 213 ist aus magnetischem Werkstoff hergestellt
und in den Kernen 273 und 275 in der Weise angeordnet, dass er
in Axialrichtung frei beweglich ist. Der Kolben 213 ist in
Umfangsrichtung in regelmäßigen Abständen mit
Schiebeabschnitten 281 versehen. Jeder Schiebeabschnitt 281
dringt über den O-Ring 215 durch den Kern 273 und ragt zur
linken Seite.
Der Kupplungsring 263 der Mitnehmerkupplung 207 schiebt
durch die Druckkraft der Rückstellfeder 209 über eine
Gleitplatte 283 jeden Schiebeabschnitt 281 und den Kolben 213.
Die Gleitplatte 283 ist mit dem rotationsseitigen Kupplungsring
263 durch einen Arm 285 verbunden und dient dazu, eine
Gleitbewegung zwischen dem ortsfesten Kolben 213 und dem
Schiebeabschnitt 281 aufzunehmen.
Ein magnetischer Pfad des Elektromagneten 211 wird durch
die Kerne 273, 275 und den Kolben 213 gebildet, und der Kolben
213 fungiert als Anker. Der Elektromagnet 211, der Kern 275,
der Kolben 213 und der Kupplungsring 263 haben im wesentlichen
den gleichen Aufbau und die gleiche Funktion wie die
entsprechenden Bauteile der zweiten Ausführungsform, und
hinsichtlich Einzelheiten wird auf die Beschreibung der zweiten
Ausführungsform Bezug genommen.
Die Steuereinheit erledigt die Steuerung zum Erregen des
Elektromagneten 211 und zum Beenden der Erregung.
Wenn der Elektromagnet 211 erregt ist, entsteht im
magnetischen Pfad eine magnetische Schleife 287 und der Kolben
213 wird nach links bewegt und drückt dabei die Rückstellfeder
209 zusammen. Dadurch wird der Kupplungsring 263 in der Weise
bewegt, dass er in Eingriff mit der Mitnehmerkupplung 207
gelangt, so dass die Differentialbewegung des
Differentialzahnradsatzes 205 gesperrt werden kann, wie oben
beschrieben.
Während des Fahrens auf unbefestigter Straße, d. h. unter
Bedingungen, in denen es leicht vorkommen kann, dass das rechte
und das linke Antriebsrad stillstehen, wird bei Sperrung der
Differentialbewegung verhindert, dass die Antriebskraft vom
stillstehenden Rad weggenommen wird; infolge dessen können das
Entkommen von unbefestigten Straßen und das Verhalten bei
durchdrehenden Rädern verbessert werden.
Wenn andererseits die Erregung des Elektromagneten 211
beendet wird, werden der Kupplungsring 263 und der Kolben 213
durch die Rückstellfeder 209 nach rechts zurückgebracht, so
dass die Mitnehmerkupplung 207 gelöst werden kann.
Gemäß der vorstehend beschriebenen vierten Ausführungsform
ist der Elektromagnet 211 in der Weise aufgebaut, dass er den
Kupplungsring 263 in Axialrichtung bewegt, so dass die
Mitnehmerkupplung 207 ausgerückt und eingerückt wird, und der
Antriebsmodus wird gesteuert, indem die Stromzufuhr gesteuert
wird; deshalb ist es möglich, ein Betätigungsorgan zu
verkleinern. Ferner besteht keine Notwendigkeit, einen
Fluidaustritt in Betracht zu ziehen, und es wird kein
Dichtungselement zum Verhindern des Fluidaustritts benötigt, so
dass die Anzahl von Bauteilen verringert werden kann, der
Aufbau vereinfacht werden kann und die Montage ohne weiteres
durchgeführt werden kann.
Ferner besteht keine Notwendigkeit für gleitende Teile, wie
z. B. durch Fluiddruck antreibende Betätigungsorgane; deshalb ist
es möglich, den Gleitwiderstand und dessen Einfluss auf das
Abtriebsdrehmoment zu verringern.
Ferner ist der Elektromagnet 211 ringförmig ausgebildet, so
dass er koaxial zum Differentialgetriebemechanismus 201
angeordnet ist; deshalb ist es möglich, die Antriebskraft von
der gesamten Ringform ausgehend auszuüben. Infolge dessen kann
der Kupplungsring 263 mit großer Kraft angetrieben und ein
stabiler Antrieb erzielt werden. Darüber hinaus ermöglicht die
genannte Ringform, dass die Vorderachswelle durch sie
hindurchtritt; deshalb kann eine unwuchtfreie Konstruktion, wie
sie zu bevorzugen ist, erzielt werden.
Außerdem ist gemäß der vorstehend beschriebenen vierten
Ausführungsform der Kolben 213 in den Kernen 273 und 275 des
Elektromagneten 211 untergebracht, und die am
Differentialträger 225 gelagerten Kerne 273 und 275 haben
keinen Kontakt mit dem Gehäuse 203. Deshalb kann der
magnetische Pfad auf dem kürzesten Weg gebildet werden, ohne
eine magnetische Kraft austreten zu lassen.
Wie vorstehend beschrieben entsteht keine Undichtigkeit der
magnetischen Kraft; deshalb ist es möglich, den magnetischen
Pfad wirkungsvoll zu bilden. Infolge dessen besteht keine
Notwendigkeit, einen dem Elektromagneten 211 zugeführten Strom
groß zu wählen, so dass die Batterieleistung geschont werden
kann.
Ferner ist der Kolben 213 durch die Kerne 273 und 275 des
Elektromagneten 211 gelagert; deshalb ist es möglich, ein Spiel
zwischen den Kernen 273, 275 und dem Kolben 213 einzustellen.
Infolge dessen ist es möglich, einen Verlust von magnetischer
Kraft zwischen diesen Elementen sowie einen Gleitwiderstand auf
einen Minimalwert zu senken.
Ferner ist der Kolben 213 durch die Kerne 273 und 275
koaxial positioniert; deshalb kann der Kolben 213 mittels einer
einfachen Konstruktion positioniert werden.
Ferner wird dank dem O-Ring 215, der zwischen dem Kern 273
und dem Kolben 213 angeordnet ist, keine Verunreinigung, etwa
im Öl enthaltenes magnetisches Metallpulver, zur Spule 271
gezogen. Deshalb ist es möglich zu verhindern, dass die
Bewegung des Kolbens 213 und der Betrieb der Mitnehmerkupplung
207 durch Verstopfung mit magnetischen Metallteilchen versagen;
infolge dessen kann über eine lange Zeitspanne ein normaler
Betrieb aufrechterhalten werden.
Übrigens können die Kerne 273 und 275 am Gehäuse 203 durch
Lager gehaltert sein.
Nachstehend wird die fünfte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 8
beschrieben. Bei dieser fünften Ausführungsform werden
Elemente, die mit den obigen Ausführungsformen übereinstimmen,
mit denselben Bezugsziffern bezeichnet und nicht mehr näher
beschrieben. Im Folgenden werden hauptsächlich Unterschiede
beschrieben.
Ein Differentialgetriebemechanismus 301 nach dieser
Ausführungsform unterscheidet sich von dem
Differentialgetriebemechanismus 201 nach der vierten
Ausführungsform dadurch, dass die Lagerkonstruktion des
Elektromagneten 211 abgeändert wird.
Den Elementen, die die gleiche Funktion wie beim
Differentialgetriebemechanismus 201 haben, werden dieselben
Bezugsziffern gegeben, und dann wird nachstehend der
unterschiedliche Gesichtspunkt unter Bezugnahme auf jene
beschrieben.
Der Elektromagnet 211 ist am Außenumfang des rechten
Vorsprungs 229 des Gehäuses 203 über ein aus nicht-magnetischem
Werkstoff bestehendes Gleitlager 303 gelagert und koaxial
positioniert. Ferner ist der Elektromagnet 211 seitens des
Differentialträgers 225 mittels einer Halterung 305 verbunden
und festgelegt.
Der Elektromagnet 211 ist in Axialrichtung durch einen
Rastring 307, der auf dem Vorsprung 229 angeordnet ist, und
durch eine Beilagscheibe 309, die an der linken Seite des
Kegellagers 233 angeordnet ist, positioniert.
Ferner ist der am Vorsprung 229 befestigte Elektromagnet
211 in Axialrichtung innerhalb des Vorsprungbereichs des
Gehäuses 203 angeordnet.
Der Kupplungsring 263 der Mitnehmerkupplung 207 ist mit
einem Arm 313 eines Halteelements 311 verbunden. Wenn der
Elektromagnet 211 erregt wird, entsteht die magnetische
Schleife 287 im magnetischen Pfad, und dann schiebt der Kolben
213 den Kupplungsring 263 mittels des Halteelements 311 nach
links. Dadurch gelangt die Mitnehmerkupplung 207 in Eingriff,
so dass die Differentialbewegung des Differentialzahnradsatzes
205 gesperrt werden kann.
Sobald andererseits die Erregung des Elektromagneten 211
beendet wird, werden der Kupplungsring 263, das Halteelement
311 und der Kolben 213 durch die Rückstellfeder 209 zur rechten
Seite zurückgebracht, so dass der Eingriff der
Mitnehmerkupplung 207 und die Differentialsperre gelöst werden.
Im allgemeinen tritt beim Befestigen und Sperren des
Elektromagneten (der elektromagnetischen
Betätigungseinrichtung) am Differentialträger, bei einer
Bewegung des Gehäuses mit Verstellung des am Gehäuse
befestigten Zahnrings gegenüber einem weiteren Zahnrad oder
durch einen Montagefehler eine Schwankung des Abstands zwischen
der gehäuseseitigen Kupplung und dem differentialträgerseitigen
Elektromagneten auf.
Somit wird für den Hub des Elektromagneten ein Spielraum
benötigt, um die Schwankung des Abstands zwischen dem
Elektromagneten und der gehäuseseitigen Kupplung auszugleichen.
Aus diesem Grund muss die Arbeitskraft des Elektromagneten groß
gewählt werden; infolge dessen wird der Elektromagnet groß und
schwer und der Kostenaufwand steigt, und darüber hinaus sinkt
hinsichtlich des Differentialgetriebemechanismus die
Fahrzeugmontageleistung.
Ferner ist der Elektromagnet in großer Bauform ausgebildet,
und daher nimmt die Leistungsaufnahme zu; aus diesem Grund wird
die Belastung der Batterie hoch, und letztlich wird der vom
Motor verbrauchbare Treibstoff verringert.
Ferner muss aufgrund der großen Bauform des Elektromagneten
die Halterung zum Befestigen des Elektromagneten am
Differentialträger eine beträchtliche hohe Festigkeit
aufweisen; infolge dessen wird die Halterung schwer und der
Kostenaufwand steigt.
Ferner muss bei Befestigung und Verriegelung des
Elektromagneten an der Differentialträgerseite die Relativlage
zwischen dem differentialträgerseitigen Elektromagneten und der
gehäuseseitigen Kupplung eingestellt werden; aus diesem Grund
ist der Zusammenbau schwierig.
Jedoch ist gemäß der fünften Ausführungsform bei dem
Differentialgetriebemechanismus 301 der oben beschriebenen
Bauart der Elektromagnet 211 am Gehäuse 203 befestigt. Dadurch
wird der Elektromagnet 211 zusammen mit dem Gehäuse 203 bewegt,
selbst wenn es zu einer Verstellung zwischen dem auf der Seite
des Gehäuses 203 befindlichen Zahnring und dem mit dem Zahnring
kämmenden Abtriebszahnrad des Leistungsübertragungssystems
kommt oder ein Montagefehler auftritt; deshalb kommt es nicht
zu einer Schwankung des Abstands zwischen der Mitnehmerkupplung
207 und dem Elektromagneten.
Dementsprechend besteht keine Notwendigkeit dafür, eine
Reserve zum Ausgleichen der genannten Abstandsschwankung im Hub
des Elektromagneten 211 bereitzustellen und die Arbeitskraft
des Elektromagneten 211 zu vergrößern. Dies hilft also zu
verhindern, dass der Elektromagnet 211 eine große und schwere
Bauform annimmt, dass der Kostenaufwand zunimmt und dass die
Produktivität der Fahrzeugherstellung hinsichtlich des
Differentialgetriebemechanismus 301 abnimmt.
Ferner ist es möglich, eine Erhöhung der Leistungsaufnahme
des Elektromagneten 211, eine Zunahme der Batteriebelastung und
eine Verminderung des vom Motor verbrauchbaren Treibstoffs zu
verhindern.
Ferner ist es möglich, eine ausreichende Verstellung
zwischen dem Zahnring des Gehäuses 203 und dem Abtriebszahnrad
vorzunehmen. Deshalb kommt der gegenseitige Eingriff dieser
Zahnräder normalerweise zustande, und Getriebegeräusche oder
Getriebeschwingungen werden verhindert; infolge dessen kann die
Haltbarkeit verbessert werden.
Ferner klemmt die Halterung 305 den Elektromagneten 211
lediglich an den Differentialträger 225; deshalb braucht die
Halterung 305 weder einer Befestigung des Elektromagneten am
Differentialträger 225 zu dienen noch die dieser Funktion
entsprechende Festigkeit aufzuweisen. Infolge dessen ist es
möglich, eine Gewichts- und Kostensenkung zu erzielen.
Ferner hat der Differentialgetriebemechanismus 301 einen
Aufbau, bei dem der Elektromagnet 211 am Gehäuse 203 befestigt
ist, im Gegensatz zu der Konstruktion, bei der der
Elektromagnet am Differentialträger angebracht ist. Daher
besteht keine Notwendigkeit, die Relativlage zwischen dem
differentialträgerseitigen Elektromagneten und der
gehäuseseitigen Kupplung einzustellen, und zum Festklemmen des
Elektromagneten braucht die Halterung 305 bei der Herstellung
nur mit dem Differentialträger 225 verbunden zu werden. Infolge
dessen ist die Montage sehr leicht.
Ferner ist der Elektromagnet 211 über das Gleitlager 303
koaxial zum Gehäuse 203 positioniert; deshalb besteht keine
Notwendigkeit, zur Positionierung des Elektromagneten 211 das
Ringelement 67 nach obiger erster Ausführungsform vorzusehen.
Infolge dessen können die Anzahl von Bauteilen und die Kosten
verringert und der Aufbau vereinfacht werden.
Ferner ist der Elektromagnet 211 am Vorsprung 229 befestigt
und in Axialrichtung im Vorsprungsbereich des Gehäuses 203
angeordnet, und dadurch wird der Platz wirkungsvoll genutzt.
Deshalb kann der Differentialgetriebemechanismus 301 in
kompakter Größe hergestellt werden und die
Fahrzeugmontageleistung kann weiter verbessert werden.
Nachstehend wird die sechste Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 9 bis
13 beschrieben. Bei dieser sechsten Ausführungsform werden
Elemente, die mit den obigen Ausführungsformen übereinstimmen,
mit denselben Bezugsziffern bezeichnet und nicht mehr näher
beschrieben. Im Folgenden werden hauptsächlich Unterschiede
beschrieben.
Die elektromagnetische Betätigungseinrichtung nach der
sechsten Ausführungsform ist ein Betätigungsorgan 401 und ist
mit einem Elektromagneten 403 und einem Kolben 415 versehen.
Der Elektromagnet 403 umfasst eine Spule 405 und zwei Kerne
407 und 409, die zusammen die Spule 405 von beiden Seiten
einhüllen. Der auf der rechten Seite der Fig. 9 gezeigte Kern
409 wird von einer Halterung 411 gelagert, die mit einem (nicht
dargestellten) Differentialträger verbunden ist. Drähte 413
führen von der Spule 405 weg und sind über eine Steuereinheit
mit einer Fahrzeugbordbatterie verbunden.
Der Kolben 415 ist mit einem Permanentmagneten 417 und
einem nicht-magnetischen Ringelement 419 versehen, das am
Vorsprung 31c des äußeren Gehäuses 31 beweglich gelagert ist.
Der Permanentmagnet 417 ist am Außenumfang des Ringelements 419
befestigt und ist am Innenumfang der Kerne 407 und 409 mit
einem dazwischenliegenden geringen Luftspalt positioniert,
damit der Permanentmagnet 417 sich in Axialrichtung bewegen
kann.
Der Permanentmagnet 417 ist über das Ringelement 419
koaxial zum Vorsprung 31c positioniert, wodurch der Spalt
zwischen dem Permanentmagneten 417 und den Kernen 407 und 409
leicht eingestellt werden kann. Der Spalt ist dahin optimiert,
seine magnetischen Verluste zu minimieren.
Die Kerne 407, 409 und der Kolben 415 bilden einen
geschlossenen magnetischen Kreis. Das aus nicht-magnetischem
Werkstoff bestehende Ringelement 419 ist am Innenumfang des
Permanentmagneten 417 angeordnet. Deshalb werden magnetische
Verluste in Form von Abstrahlung des magnetischen Felds vom
Elektromagneten 403 zum äußeren Gehäuse 31 minimiert. Dadurch
wird elektrische Energie zum Wechseln der Antriebsart gespart.
Wenn die Antriebsart des Fahrzeugs von Zweiradantrieb auf
Vierradantrieb umgeschaltet wird, startet die (nicht
dargestellte) Steuereinheit die Erregung des Elektromagneten
403, so dass die Mitnehmerkupplungen 41a und 43a miteinander in
Eingriff gebracht werden, und danach beendet die Steuereinheit
die Erregung. Wenn die Antriebsart des Fahrzeugs von
Vierradantrieb auf Zweiradantrieb umgeschaltet wird, startet
die (nicht dargestellte) Steuereinheit die umgekehrt gepolte
Erregung des Elektromagneten 403, so dass der gegenseitige
Eingriff der Mitnehmerkupplungen 41a und 43a aufgehoben wird,
und danach beendet die Steuereinheit die Erregung.
Die obere Hälfte der Fig. 9 zeigt einen
Vierradantriebszustand, in dem die Mitnehmerkupplungen 41a und
43a miteinander in Eingriff stehen, und die untere Hälfte der
Fig. 9 zeigt einen Zweiradantriebszustand, in dem der
gegenseitige Eingriff der Mitnehmerkupplungen 41a und 43a
aufgehoben ist.
Die Erregung des Elektromagneten 403 mit einer Polarität,
wie sie in Fig. 10 gezeigt ist, bewirkt eine magnetische
Schleife 431 in der Weise, dass der Kolben 415 sich gegen die
Druckkraft der Rückstellfeder 69 nach links bewegt, wie in
Fig. 10 durch einen Pfeil 433 angezeigt. Der Kolben 415 treibt
die Kupplung 43 nach links, wodurch die Mitnehmerkupplungen 41a
und 43a miteinander in Eingriff gebracht werden und die
Fahrzeugantriebsart auf Vierradantrieb geschaltet wird.
Wenn nach dem vorstehend beschriebenen Zustand die Erregung
des Elektromagneten 403 beendet wird, behält die magnetische
Kraft des Permanentmagneten 417 entgegen der Druckkraft der
Rückstellfeder 69 die erreichte Stellung des Kolbens 415 bei,
in der die Mitnehmerkupplungen 41a und 43a miteinander in
Eingriff stehen, so dass die Antriebsart des Fahrzeugs im
Vierradantrieb gehalten wird.
Wenn nach dem in Fig. 11 gezeigten Zustand der
Elektromagnet 403 andersherum gepolt wird, wie in Fig. 12
gezeigt, entsteht eine magnetische Schleife 435 in der Weise,
dass der Kolben 415 sich nach rechts bewegt, wie in Fig. 12
durch einen Pfeil 437 angezeigt. Der Kolben 415 treibt die
Kupplung 43 nach rechts, wodurch der gegenseitige Eingriff der
Mitnehmerkupplungen 41a und 43a aufgehoben wird und die
Fahrzeugantriebsart auf Zweiradantrieb geschaltet wird.
Wenn die Erregung des Elektromagneten 403 nach dem
vorstehend beschriebenen Zustand beendet wird, behält - wie in
Fig. 13 gezeigt - die magnetische Kraft des Permanentmagneten
417 die Stellung des Kolbens 415 bei, in der der gegenseitige
Eingriff der Mitnehmerkupplungen 41a und 43a aufgehoben ist, so
dass die Antriebsart des Fahrzeugs der Zweiradantrieb bleibt.
Wie vorstehend beschrieben, wird die Antriebsart des
Fahrzeugs durch den Permanentmagneten 417 im erreichten
Vierradantrieb oder Zweiradantrieb gehalten, so dass der
Elektromagnet 403 nicht im Erregungszustand gehalten zu werden
braucht. Deshalb werden Belastungen des Elektromagneten 403 und
der Fahrzeugbordbatterie verringert, so dass die
Treibstoffausnutzung verbessert wird.
Wenn das Betätigungsorgan 401 versagt, hält die Wirkung des
Permanentmagneten 417 die Antriebsart des Fahrzeugs im
Vierradantriebsmodus oder im Zweiradantriebsmodus. Aus den
vorstehenden Gründen bestehen nur wenige Möglichkeiten des
Auftretens eines schwerwiegenden Unfalls, wie z. B. einer
Beschädigung des Differentialmechanismus.
Die Rückstellfeder 69, die den Kolben 415 zurückbewegt,
kann entfallen, da der Elektromagnet 403 den Kolben 415 sowohl
in die Einrückstellung als auch in die Ausrückstellung der
Mitnehmerkupplungen bringen kann. Dadurch können die Anzahl der
Bauteile und der Kostenaufwand gesenkt werden.
Der Inhalt der japanischen Patentanmeldungen Nr. 2001-
113881 (eingereicht am 12. April 2001), Nr. 2001-343262
(eingereicht am 8. November 2001), Nr. 2001-53741 (eingereicht
am 28. Februar 2002) und Nr. 2001-354370 (eingereicht am 20.
November 2001) werden durch Bezugnahme in die vorliegende
Offenbarung aufgenommen.
Obzwar die Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf
bestimmte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurde,
ist sie nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt. Abwandlungen und Änderungen der oben beschriebenen
Ausführungsformen sind für einschlägige Fachleute im Licht der
obigen Lehren ersichtlich. Zum Beispiel kann eine
Reibungskupplung, wie etwa eine Einscheiben- oder
Mehrscheibenkupplung, oder eine Kegelkupplung eingesetzt
werden, obwohl bei den oben beschriebenen Ausführungsformen
Mitnehmerkupplungen verwendet sind. Außerdem kann die Polarität
des aus einem Permanentmagneten hergestellten Kolbens 415
gegenüber dem oben beschriebenen Fall umgekehrt werden. Der
erfindungsgemäße Differentialgetriebemechanismus kann auf ein
Frontdifferential, ein Heckdifferential oder ein
Mitteldifferential angewandt werden.
Claims (16)
1. Differentialgetriebemechanismus mit:
einem drehbaren Gehäuse (31), das durch Drehmoment aus einer Leistungsquelle antreibbar ist;
einem im Gehäuse (31) untergebrachten Differentialzahnradsatz (57) zur differentiellen Aufteilung des Drehmoments auf zwei Abtriebsachsen (15), mit einer ersten Kupplung (41a);
einem ringförmigen Kolben (65), der in Richtung der Rotationsachse beweglich ist; und
einer ringförmigen elektromagnetischen Betätigungseinrichtung (61) zur Betätigung des Kolbens (65) in Richtung der Rotationsachse; wobei
das Gehäuse (31) ferner eine zweite Kupplung (43a) aufweist, die in Richtung der Rotationsachse verschiebbar ist; und
die zweite Kupplung (43a) durch den Kolben (65) in der Weise betätigbar ist, dass sie mit der ersten Kupplung (41a) in Eingriff gebracht wird, wodurch der Differentialzahnradsatz (57) gesperrt wird oder das Drehmoment an den Differentialzahnradsatz (57) übertragen wird.
einem drehbaren Gehäuse (31), das durch Drehmoment aus einer Leistungsquelle antreibbar ist;
einem im Gehäuse (31) untergebrachten Differentialzahnradsatz (57) zur differentiellen Aufteilung des Drehmoments auf zwei Abtriebsachsen (15), mit einer ersten Kupplung (41a);
einem ringförmigen Kolben (65), der in Richtung der Rotationsachse beweglich ist; und
einer ringförmigen elektromagnetischen Betätigungseinrichtung (61) zur Betätigung des Kolbens (65) in Richtung der Rotationsachse; wobei
das Gehäuse (31) ferner eine zweite Kupplung (43a) aufweist, die in Richtung der Rotationsachse verschiebbar ist; und
die zweite Kupplung (43a) durch den Kolben (65) in der Weise betätigbar ist, dass sie mit der ersten Kupplung (41a) in Eingriff gebracht wird, wodurch der Differentialzahnradsatz (57) gesperrt wird oder das Drehmoment an den Differentialzahnradsatz (57) übertragen wird.
2. Differentialgetriebemechanismus mit:
einem drehbaren äußeren Gehäuse (31), das durch Drehmoment aus einer Leistungsquelle antreibbar ist;
einem drehbar im äußeren Gehäuse (31) montierten inneren Gehäuse (41) mit einer ersten Kupplung (41a) und einem Differentialzahnradsatz (57) zur differentiellen Aufteilung des Drehmoments auf zwei Abtriebsachsen (15);
einem ringförmigen Kolben (65), der in Richtung der Rotationsachse beweglich ist; und
einer ringförmigen elektromagnetischen Betätigungseinrichtung (61) zur Betätigung des Kolbens (65) in Richtung der Rotationsachse; wobei
das äußere Gehäuse (31) ferner eine zweite Kupplung (43a) aufweist, die in Richtung der Rotationsachse verschiebbar ist; und
die zweite Kupplung (43a) durch den Kolben (65) in der Weise betätigbar ist, dass sie mit der ersten Kupplung (41a) in Eingriff gebracht wird, wodurch das Drehmoment an den Differentialzahnradsatz (57) übertragen wird.
einem drehbaren äußeren Gehäuse (31), das durch Drehmoment aus einer Leistungsquelle antreibbar ist;
einem drehbar im äußeren Gehäuse (31) montierten inneren Gehäuse (41) mit einer ersten Kupplung (41a) und einem Differentialzahnradsatz (57) zur differentiellen Aufteilung des Drehmoments auf zwei Abtriebsachsen (15);
einem ringförmigen Kolben (65), der in Richtung der Rotationsachse beweglich ist; und
einer ringförmigen elektromagnetischen Betätigungseinrichtung (61) zur Betätigung des Kolbens (65) in Richtung der Rotationsachse; wobei
das äußere Gehäuse (31) ferner eine zweite Kupplung (43a) aufweist, die in Richtung der Rotationsachse verschiebbar ist; und
die zweite Kupplung (43a) durch den Kolben (65) in der Weise betätigbar ist, dass sie mit der ersten Kupplung (41a) in Eingriff gebracht wird, wodurch das Drehmoment an den Differentialzahnradsatz (57) übertragen wird.
3. Differentialgetriebemechanismus nach Anspruch 1 oder 2,
ferner mit:
einem an einem Innenumfang des Kolbens (65) montierten Ringelement (67) und einer Feder (69) zum Ausüben einer Kraft auf das Ringelement (67) entgegen der Antriebsrichtung der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung (61); wobei
die elektromagnetische Betätigungseinrichtung (61) die zweite Kupplung (43a) über das Ringelement (67) antreibt.
einem an einem Innenumfang des Kolbens (65) montierten Ringelement (67) und einer Feder (69) zum Ausüben einer Kraft auf das Ringelement (67) entgegen der Antriebsrichtung der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung (61); wobei
die elektromagnetische Betätigungseinrichtung (61) die zweite Kupplung (43a) über das Ringelement (67) antreibt.
4. Differentialgetriebemechanismus nach Anspruch 3, wobei:
das Ringelement (67) aus nicht-magnetischem Werkstoff hergestellt ist.
das Ringelement (67) aus nicht-magnetischem Werkstoff hergestellt ist.
5. Differentialgetriebemechanismus nach Anspruch 3, wobei:
durch das Ringelement (67) der Kolben (65) koaxial zu den Abtriebsachsen (15) positioniert ist.
durch das Ringelement (67) der Kolben (65) koaxial zu den Abtriebsachsen (15) positioniert ist.
6. Differentialgetriebemechanismus nach Anspruch 3, wobei:
das Gehäuse (31) ferner zwei Vorsprünge (31c, 31d) aufweist, die die Abtriebsachsen (15) drehbar lagern, wobei:
das Ringelement (67) durch einen der Vorsprünge (31c, 31d) koaxial zu den Abtriebsachsen (15) positioniert ist.
das Gehäuse (31) ferner zwei Vorsprünge (31c, 31d) aufweist, die die Abtriebsachsen (15) drehbar lagern, wobei:
das Ringelement (67) durch einen der Vorsprünge (31c, 31d) koaxial zu den Abtriebsachsen (15) positioniert ist.
7. Differentialgetriebemechanismus nach einem der Ansprüche
1 bis 6, wobei:
die elektromagnetische Betätigungseinrichtung (61) einen Gehäusekern (63b) und eine am Gehäusekern (63b) angebrachte Spule (63a) aufweist; und
der Kolben (65) durch den Gehäusekern (63b) verschiebbar gelagert ist.
die elektromagnetische Betätigungseinrichtung (61) einen Gehäusekern (63b) und eine am Gehäusekern (63b) angebrachte Spule (63a) aufweist; und
der Kolben (65) durch den Gehäusekern (63b) verschiebbar gelagert ist.
8. Differentialgetriebemechanismus nach Anspruch 7, ferner
mit:
einer Dichtung, die durch den Gehäusekern (63b) und den Kolben (65) von beiden Seiten gelagert ist.
einer Dichtung, die durch den Gehäusekern (63b) und den Kolben (65) von beiden Seiten gelagert ist.
9. Differentialgetriebemechanismus nach einem der Ansprüche
1, 2, 7 und 8, wobei:
die elektromagnetische Betätigungseinrichtung (61) durch das Gehäuse (31) drehbar gelagert ist;
das Gehäuse (31) in einem Differentialträger (39) untergebracht ist; und
die elektromagnetische Betätigungseinrichtung (61) durch den Träger (39) gehindert ist, sich zu drehen.
die elektromagnetische Betätigungseinrichtung (61) durch das Gehäuse (31) drehbar gelagert ist;
das Gehäuse (31) in einem Differentialträger (39) untergebracht ist; und
die elektromagnetische Betätigungseinrichtung (61) durch den Träger (39) gehindert ist, sich zu drehen.
10. Differentialgetriebemechanismus nach Anspruch 9, wobei:
das Gehäuse (31) ferner zwei Vorsprünge (31c, 31d) aufweist, die am Differentialträger (39) drehbar gelagert sind; und
die elektromagnetische Betätigungseinrichtung (61) durch die Vorsprünge (31c, 31d) gelagert ist und in einem Bereich positioniert ist, in dem ein Außenumfang des Gehäuses (31) sich in Richtung der Abtriebsachsen (15) erstreckt.
das Gehäuse (31) ferner zwei Vorsprünge (31c, 31d) aufweist, die am Differentialträger (39) drehbar gelagert sind; und
die elektromagnetische Betätigungseinrichtung (61) durch die Vorsprünge (31c, 31d) gelagert ist und in einem Bereich positioniert ist, in dem ein Außenumfang des Gehäuses (31) sich in Richtung der Abtriebsachsen (15) erstreckt.
11. Differentialgetriebemechanismus nach einem der
Ansprüche 1, 2, 7, 8, 9 und 10, wobei:
die elektromagnetische Betätigungseinrichtung (61) eine ringförmige Spule (63a) und einen Kern (63b) aufweist, der die Spule (63a) in der Weise umgibt, dass ein Spalt freibleibt; und
der Kern (63b) und der Kolben (65) einen geschlossenen magnetischen Kreis bilden.
die elektromagnetische Betätigungseinrichtung (61) eine ringförmige Spule (63a) und einen Kern (63b) aufweist, der die Spule (63a) in der Weise umgibt, dass ein Spalt freibleibt; und
der Kern (63b) und der Kolben (65) einen geschlossenen magnetischen Kreis bilden.
12. Differentialgetriebemechanismus nach Anspruch 11,
wobei:
der Spalt an einem Innenumfang der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung (61) positioniert ist und der Kolben (65) verschiebbar am Innenumfang der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung (61) angeordnet ist.
der Spalt an einem Innenumfang der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung (61) positioniert ist und der Kolben (65) verschiebbar am Innenumfang der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung (61) angeordnet ist.
13. Differentialgetriebemechanismus nach Anspruch 11,
wobei:
der Kolben (65) ein Permanentmagnet (69) ist, der in einer Antriebsrichtung des Kolbens magnetisiert ist, und durch einen an die Spule (63a) gelegten Strom zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung bewegt werden kann; und
die Kupplungen (41a, 43a) miteinander in Eingriff stehen, solange der Kolben (65) sich in der ersten Stellung befindet, und voneinander getrennt sind, solange der Kolben (65) sich in der zweiten Stellung befindet.
der Kolben (65) ein Permanentmagnet (69) ist, der in einer Antriebsrichtung des Kolbens magnetisiert ist, und durch einen an die Spule (63a) gelegten Strom zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung bewegt werden kann; und
die Kupplungen (41a, 43a) miteinander in Eingriff stehen, solange der Kolben (65) sich in der ersten Stellung befindet, und voneinander getrennt sind, solange der Kolben (65) sich in der zweiten Stellung befindet.
14. Differentialgetriebemechanismus nach Anspruch 13,
wobei:
der Kolben (65) durch eine von ihm ausgeübte magnetische Kraft seine Stellung beibehält, wenn der an die Spule (63a) gelegte Strom abgeschaltet wird.
der Kolben (65) durch eine von ihm ausgeübte magnetische Kraft seine Stellung beibehält, wenn der an die Spule (63a) gelegte Strom abgeschaltet wird.
15. Differentialgetriebemechanismus nach Anspruch 13,
ferner mit:
einem an einem Innenumfang des Kolbens (65) montierten nicht-magnetischen Ringelement (67), wobei die elektromagnetische Betätigungseinrichtung (61) die zweite Kupplung (43a) über das Ringelement (67) betätigt.
einem an einem Innenumfang des Kolbens (65) montierten nicht-magnetischen Ringelement (67), wobei die elektromagnetische Betätigungseinrichtung (61) die zweite Kupplung (43a) über das Ringelement (67) betätigt.
16. Kupplungseinrichtung mit:
einem ersten Rotationskörper (31), der durch Drehmoment aus einer Leistungsquelle antreibbar ist;
einem koaxial zum ersten Rotationskörper (31) positionierten zweiten Rotationskörper (41), mit einer ersten Kupplung (41a);
einem ringförmigen Kolben (65), der in Richtung der Rotationsachse beweglich ist; und
einer ringförmigen elektromagnetischen Betätigungseinrichtung (61) zur Betätigung des Kolbens (65) in Richtung der Rotationsachse; wobei
der erste Rotationskörper (31) ferner eine zweite Kupplung (43a) aufweist, die in Richtung der Rotationsachse verschiebbar ist; und
die zweite Kupplung (43a) durch den Kolben (65) in der Weise betätigbar ist, dass sie mit der ersten Kupplung (41a) in Eingriff gebracht wird, wodurch das Drehmoment vom ersten Rotationskörper (31) an den zweiten Rotationskörper (41) übertragen wird.
einem ersten Rotationskörper (31), der durch Drehmoment aus einer Leistungsquelle antreibbar ist;
einem koaxial zum ersten Rotationskörper (31) positionierten zweiten Rotationskörper (41), mit einer ersten Kupplung (41a);
einem ringförmigen Kolben (65), der in Richtung der Rotationsachse beweglich ist; und
einer ringförmigen elektromagnetischen Betätigungseinrichtung (61) zur Betätigung des Kolbens (65) in Richtung der Rotationsachse; wobei
der erste Rotationskörper (31) ferner eine zweite Kupplung (43a) aufweist, die in Richtung der Rotationsachse verschiebbar ist; und
die zweite Kupplung (43a) durch den Kolben (65) in der Weise betätigbar ist, dass sie mit der ersten Kupplung (41a) in Eingriff gebracht wird, wodurch das Drehmoment vom ersten Rotationskörper (31) an den zweiten Rotationskörper (41) übertragen wird.
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