DE10335832B4

DE10335832B4 - Betätigunseinrichtung und Sperrbares Differential mit dieser

Info

Publication number: DE10335832B4
Application number: DE10335832A
Authority: DE
Inventors: Masaaki Fusegi; Masashi Aikawa; Masao Teraoka; Tetsushi Tomita; Noriyuki Sudou; Toshio Shiba; Katsumi Tanaka
Original assignee: Tochigi Fuji Sangyo KK
Current assignee: GKN Driveline Japan Ltd
Priority date: 2002-08-06
Filing date: 2003-08-05
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2023-08-06
Also published as: US20040142786A1; KR100617464B1; US6959799B2; DE10335832A1; KR20040014259A

Abstract

Betätigungseinrichtung (1, 251, 601, 701) für das selektive Sperren und Freigeben eines Differentials (3, 703), bestehend aus:
einer feststehenden ersten Platte (15, 715);
einer in Richtung des selektiven Sperrens und Freigebens verschiebbar in die erste Platte (15, 715) eingefügten zweiten Platte (19, 719);
einer in Bezug auf die erste Platte (15, 715) entgegengesetzt zu der zweiten Platte (19, 719) angeordneten und in diese drehbar eingefügten dritten Platte (17, 717);
einer Antriebsquelle (27, 729), die sich mit der dritten Platte (17, 717) verbindet und sie in Drehung versetzt;
einem Nockenmechanismus (21, 721), der die Rotation der dritten Platte (17, 717) in eine Bewegung der zweiten Platte (19, 719) in Richtung des selektiven Sperrens und Freigebens umwandelt; und
einer Rückhaltevorrichtung (91, 103, 253, 303, 351, 603, 793), welche die Drehung der dritten Platte (17, 717) begrenzt und deren Verbindung mit der Antriebsquelle (27, 729) aufrechterhält,...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung, die bei einfacher Struktur eine hohe Zuverlässigkeit gewährleistet, sowie ein sperrbares Differential mit dieser Betätigungseinrichtung.

Es werden Kraftübertragungsvorrichtungen, wie ein Differential etc. vorgeschlagen, die mit einer Betätigungseinrichtung für die Steuerung der Kraftübertragung versehen sind. Die Japanische Patentveröffentlichung No. H 05-54574 JP-61130646A offenbart die verwandte Technik einer Kraftübertragungsvorrichtung, die mit einer Betätigungseinrichtung versehen ist, die Luftdruck verwendet.

Gemäß dieser vorgenannten verwandten Technik besteht die Betätigungseinrichtung aus einem am Differentialträger befestigten Zylinder, Kolben etc., sie wird von einer vom Fahrzeugmotor angetriebenen Luftpumpe mit Luftdruck versorgt und aktiviert, verschiebt einen Kupplungsring über den Kolben und eine Schaltgabel, und bewirkt den Eingriff einer Klauenkupplung. Wird die Versorgung mit Luftdruck beendet, löst sich der Eingriff der Klauenkupplung.

Mit der komplexen Struktur der oben genannten verwandten Technik sind Nachteile wie Gewichtszunahme und dergleichen verbunden. Da die Vorrichtung Luftdruck verwendet, ist es auch schwierig, Defekte wie Luftverlust etc. zu vermeiden, was die Zuverlässigkeit verringert. Um einen Schaden wie den vorgenannten zu vermeiden, sind Vorrichtungen wie die Verstärkung der Dichtungen des Luftdrucksystems etc. notwendig, was wiederum zu einer komplexeren Struktur führt.

Die vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der vorgenannten Probleme erzielt worden, ihr Ziel besteht in einer Betätigungseinrichtung, die bei einfacher Struktur eine hohe Zuverlässigkeit gewährt, sowie einem sperrbaren Differential mit dieser Betätigungseinrichtung.

Dies wird gemäß der Erfindung durch eine Betätigungseinrichtung nach den Merkmalen aus dem Anspruch 1 sowie ein sperrbares Differential nach den Merkmalen aus dem Anspruch 15 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

1 ist eine Querschnittsansicht der Betätigungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung;
2 ist eine Schrägansicht der zerlegten Betätigungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung;
3 ist eine Schrägansicht der zum Teil zusammengesetzten Betätigungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung
4 ist eine vordere Frontansicht der Betätigungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung mit der dritten Platte auf der linken Seite.
5 ist eine Ansicht des Nockenmechanismus der Betätigungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung, mit der dritten Platte auf der linken Seite.
6 ist eine Frontansicht der Betätigungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung mit der dritten Platte auf der rechten Seite.
7 ist eine Ansicht des Nockenmechanismus der Betätigungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung, mit der dritten Platte auf der rechten Seite.
8 ist eine Querschnittansicht der Hauptteile der ineinandergefügten Platten der Betätigungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung mit der dritten Platte auf der linken Seite.
9 ist eine Frontansicht der Betätigungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung.
10 ist eine Teilquerschnittsansicht der Betätigungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung mit dem Querschnitt auf der Linie X–X in 9.
11 ist eine Frontansicht der Hauptteile der Nockenplatte und des Stoppers der Betätigungseinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform dieser Erfindung.
12 ist eine Frontansicht der Hauptteile der Nockenplatte und des Stoppers der Betätigungseinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform dieser Erfindung.
13 ist eine Grundrißansicht der Nockenplatte der Betätigungseinrichtung gemäß der vierten Ausführungsform dieser Erfindung, insbesondere der Verzahnung.
14 ist eine Frontansicht der Betätigungseinrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform dieser Erfindung mit der beweglichen Platte im Zentrum.
15 ist eine Frontansicht der Betätigungseinrichtung gemäß der fünften Ausführungsform dieser Erfindung mit der beweglichen Platte auf der rechten Seite.
16 ist eine Querschnittansicht der Hauptteile der Betätigungseinrichtung gemäß der fünften Ausführungsform dieser Erfindung in der Umgebung eines Überstands.
17 ist eine Querschnittansicht der Hauptteile der Betätigungseinrichtung gemäß der fünften Ausführungsform dieser Erfindung in der Umgebung eines Überstandes, wobei der Überstand die Geschwindigkeit der Nockenplatte durch Reibung verzögert.
18 ist ein Diagramm, das die Korrelation der Rotationsstellung und der Achsstellung der Nockenplatte der Betätigungseinrichtung gemäß der fünften Ausführungsform dieser Erfindung zeigt.
19 ist ein Diagramm, das die Korrelation der Rotationsstellung und der Achsstellung der Nockenplatte der Betätigungseinrichtung gemäß der fünften Ausführungsform dieser Erfindung zum Vergleich mit Diagramm 18 ohne einen Überstand zeigt.
20 ist eine Querschnittsansicht des sperrbaren Differentials mit der Betätigungseinrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform dieser Erfindung.
21 ist eine Querschnittsansicht der Hauptteile der Betätigungseinrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform dieser Erfindung.
22 ist eine Frontansicht der Betätigungseinrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform dieser Erfindung mit der beweglichen Platte im Zentrum.
23 ist eine Frontansicht der Betätigungseinrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform dieser Erfindung mit der beweglichen Platte auf der linken Seite.
24 ist eine Frontansicht der Betätigungseinrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform dieser Erfindung mit der beweglichen Platte auf der rechten Seite.
25 ist eine Frontansicht der Betätigungseinrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform dieser Erfindung und zeigt die Reihenfolge des Zusammenbaus.
26 ist eine Frontansicht der Betätigungseinrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform dieser Erfindung und zeigt die Reihenfolge des Zusammenbaus.
27 ist eine Hinteransicht der Betätigungseinrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform dieser Erfindung und zeigt die Reihenfolge des Zusammenbaus.
Es folgt die Beschreibung eines ersten Ausführungsbeispiels dieser Erfindung mit Bezug auf die 1–8.
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf das Beispiel eines hinteren Differentials eines vierradgetriebenen Fahrzeuges als Kraftübertragungsvorrichtung, wobei die Betätigungseinrichtung als Schaltsteuerung zwischen Zweirad- und Vierradantrieb dient. Jedoch kann die vorliegende Erfindung ebenso zur Steuerung einer Vielzahl von Kraftübertragungsvorrichtungen wie Kupplungen etc. dienen. Ebenso ist es möglich, die Betätigungseinrichtung für die Schaltsteuerung der Verriegelung und Entriegelung eines Differentialgetriebes zu verwenden.
1 zeigt ein hinteres Differential 3, wobei die seitliche Ausrichtung der seitlichen Ausrichtung in einem vierradgetriebenen Fahrzeug entspricht, in dem das hintere Differential 3 eingesetzt wird.
Das hintere Differential 3 (eine Differentialvorrichtung, die die Antriebskraft des Motors auf das rechte und linke Hinterrad verteilt) ist eine Differentialvorrichtung, die auf der Eingangsseite des Differentialmechanismus eine selektive Sperr- und Freigabefunktion der Antriebskraft aufweist. Es wird in vierradgetriebenen Fahrzeugen eingesetzt, im Zweiradantriebsbetrieb trennt es die Antriebskraft auf die Hinterräder.
Das Antriebskraftübertragungssystem eines vierradgetriebenen Fahrzeuges, in dem das hintere Differential 3 eingesetzt wird, besteht aus Motor, Transmissionsgetriebe, Verteilergetriebe, 2-4-Umschaltvorrichtung (Umschalten von Zweiradantrieb auf Vierradantrieb), vorderes Differential (eine Differentialvorrichtung für die Verteilung der Antriebskraft des Motors auf das rechte und linke Vorderrad), Vorderachse, rechtes und linkes Vorderrad, Gelenkwelle der hinteren Räder, hinteres Differential 3, eine Hinterachse, rechtes und linkes Hinterrad etc.
Die 2-4-Umschaltvorrichtung bildet die Schnittstelle des Verteilergetriebes für die Kraftabführung auf die Hinterräder, und sie wird, wie im folgenden dargestellt, gleichzeitig mit dem hinteren Differential 3 ab- und zugeschaltet und überträgt die Antriebskraft auf die Hinterräder.
Die Antriebskraft des Motors wird vom Transmissionsgetriebe auf das Verteilergetriebe übertragen und vom Verteilergetriebe über die Vorderachse auf die Seite der Vorderräder und auf die Seite der Hinterräder verteilt.
Die auf die vorderen Räder abgeführte Antriebskraft wird vom vorderen Transmissionsgetriebe über die Vorderachse auf die Seite des rechten und linken Vorderrads verteilt.
Weiterhin wird, wenn die 2-4-Umschaltvorrichtung und das hintere Differential 3 zugeschaltet sind, die auf die hinteren Räder verteilte Antriebskraft von der 2-4-Umschaltvorrichtung und der Gelenkwelle auf das hintere Differential 3 übertragen, und von dem hinteren Differential 3 über die Hinterradachse auf das linke und rechte Hinterrad übertragen, womit sich das Fahrzeug im Vierradantriebszustand befindet.
Weiterhin werden, wenn die 2-4-Umschaltvorrichtung und das hintere Differential 3 jeweils gelöst sind, die Hinterräder vom Motor getrennt, und das Fahrzeug befindet sich im Zweiradantriebszustand.
Das hintere Differential 3 ist innerhalb des Differentialträgers 5 angebracht, und innerhalb des Differentialträgers 5 ist ein Ölreservoir gebildet.
Das hintere Differential 3 umfaßt eine Betätigungseinrichtung 1, ein äußeres Differentialgehäuse 7, ein inneres Differentialgehäuse 9, einen Kegelrad-Differentialmechanismus 11, eine Klauenkupplung 13 (eine Kupplung) etc.
Des weiteren umfaßt die Betätigungseinrichtung eine Auflageplatte 15 (eine erste Platte), eine Nockenplatte 17 (eine dritte Platte), eine bewegliche Platte 19 (eine zweite Platte), Nocken 21 (einen Nockenmechanismus), eine Rückholfeder 23, eine Schiebefeder 25, einen Elektromotor 27 (eine Antriebsquelle), ein Sammelgetriebe 29, eine Steuereinrichtung etc.
Das hintere Differential 3 weist eine aus äußerem Differentialgehäuse 7 und innerem Differentialgehäuse 9 bestehende Doppelgehäusestruktur auf, wobei das innere Differentialgehäuse 9 im Innenumfang des äußeren Differentialgehäuses 7 frei drehbar aufgelagert wird. Des weiteren sind die im äußeren Differentialgehäuse 7 gebildeten linken und rechten Nabenteile 31, 33 jeweils über ein Drucklager 35 auf den Differentialträger 5 aufgelagert.
Am Differentialträger 5 sind mittels des Schraubenteils 39 die Staubkappen 37, 37 aufgebracht; durch Drehen dieser Staubkappen 37 mittels des Schraubenteils 39 verschiebt sich der äußere Laufring 41 in Axialrichtung und wird die Vorspannung der einzelnen Kugeldrucklager 35 eingestellt.
Am äußeren Differentialgehäuse 7 wird mittels Schraubbolzen 45 ein Tellerrad 43 befestigt. Das Tellerrad 43 ist im Eingriff mit dem Antriebsritzel 47, das integral mit der Antriebswelle 49 gebildet ist. Die Antriebswelle 49 wird über ein Verbindungsstück sowie die Gelenkwelle auf Seiten der Hinterräder etc. mit der 2-4-Umschaltvorrichtung des Verteilergetriebes verbunden, und die Antriebskraft des Motors dreht das äußere Differentialgehäuse 7 von der 2-4-Umschaltvorrichtung her über das Antriebskraftübertragungssystem der hinteren Räder. Im inneren Teil des äußeren Differentialgehäuses 7 ist der Kupplungsring 51 angebracht, und er wird frei in Axialrichtung beweglich im Innenumfang des äußeren Differentialgehäuses 7 aufgelagert.
Die Klauenkupplung 13 besteht aus einem Gegenrad 53 und einem Gegenrad 55, wobei das Gegenrad 53 am linken Ende des Kupplungsringes 51 gebildet ist und das Gegenrad 55 am rechten Ende des inneren Differentials 9 gebildet ist.
Jeweils links und rechts am äußeren Differentialgehäuse 7 sind in gleichem Abstand in peripherer Richtung die beiden Öffnungen 57, 59 für den Zu- und den Abfluß von Öl angebracht. Am rechten Ende des Kupplungsringes 51 sind in gleichem Abstand in peripherer Richtung vier Fußteile 61 angebracht, die in die Öffnung 59 greifen und nach außen hervor stehen.
Der Kupplungsring 51 wird, wie im folgenden beschrieben, von der Betätigungseinrichtung 1 nach links und nach rechts bewegt. Wird der Kupplungsring 51 nach links bewegt, kommt die Klauenkupplung 13 in Eingriff und werden das äußere Differentialgehäuse 7 und das innere Differentialgehäuse 9 verbunden, wie in der unteren Hälfte von 1 zu sehen, und kehrt der Kupplungsring 51 nach rechts zurück, löst sich der Eingriff der Klauenkupplung 13 und werden das äußere Differentialgehäuse 7 und das innere Differentialgehäuse 9 getrennt, wie in der oberen Hälfte von 1 zu sehen.
Zwischen dem linken Ende des inneren Differentialgehäuses 9 und dem äußeren Differentialgehäuse 7 ist eine Sicherungsscheibe 63 angeordnet, die die Wirkkraft der Betätigungseinrichtung 1 aufnimmt, wobei mittels dieser Sicherungsscheibe 63 das innere Differentialgehäuse 9 linksseitig in axialer Richtung positioniert wird.
Der Kegelrad-Differentialmechanismus 11 besteht aus einer Mehrzahl von Ritzelwellen 65, Ritzeln 67, einem linken und rechten abtriebsseitigen Achswellenrad 69, 71 etc.
Das äußere Ende jeder Ritzelwelle 65 greift in ein in gleichem Abstand in peripherer Richtung gebildetes Durchgangsloch 73 und ist mit einer Verstellsicherung mittels eines Federstiftes 75 versehen.
Die Ritzel 67 sind frei drehbar auf den einzelnen Ritzelwellen 65 aufgelagert, und die Achswellenräder 69, 71 greifen von links und rechts in die einzelnen Ritzel 67.
Die einzelnen Nabenteile 77, 79 der Achswellenräder 69, 71 sind auf die am äußeren Differentialgehäuse 7 gebildeten Auflegerteile 81, 83 aufgelagert, und die einzelnen Nabenteile 77, 79 sind jeweils mit der rechten und linken Hinterachse keilwellenverbunden.
Zudem ist zwischen den einzelnen Achswellenrädern 69, 71 und dem äußeren Differentialgehäuse 7 jeweils eine Sicherungsscheibe 85 angeordnet, welche die Eingriffsschubkraft der Achswellenräder 69, 71 aufnimmt.
In der Innenperipherie des inneren Differentialgehäuses 9 sind der Rückseite jedes Ritzels 67 entgegenstehende sphärische Scheiben 87 gebildet, die die Zentrifugalkraft der Ritzel 67 sowie die durch den Eingriff der einzelnen Achswellenräder 69, 71 auf die Ritzel 67 ausgeübte Eingriffsgegenkraft aufnehmen.
Die Auflageplatte 15 der Betätigungseinrichtung 1 ist preßgeformt und besteht, wie in 2 zu sehen, aus einem ringförmigen Plattenteil 89, zwei mit dem ringförmigen Plattenteil 89 integral gebildeten festen Plattenteilen 91, drei in gleichem Abstand in peripherer Richtung zur Innenperipherie des ringförmigen Plattenteils 89 angebrachten Montageaussparungen 93, zwei in gleichem Abstand in peripherer Richtung zur Außenperipherie des ringförmigen Plattenteils 89 angebrachten Führungsnuten 95 etc. Die Auflageplatte 15 ist ein wenig stärker als die bewegliche Platte 19 und die Nockenplatte 17, um der axialen Kraft der Nocken 21, der Federn 23, 25 etc. standhalten zu können.
Die Nockenplatte 17 ist preßgeformt und besteht, wie in 8 zu sehen, aus einem ringförmigen Plattenteil 97, einer integral aus dem vorgenannten ringförmigen Plattenteil 97 heraus verlängerten und mit einer Getriebeverzahnung versehenen Platte 99, drei in gleichem Abstand in peripherer Richtung zur Innenperipherie des ringförmigen Plattenteils 97 angebrachten Montageaussparungen 101, drei in peripherer Richtung an die einzelnen Aussparungen 101 grenzend angebrachten Überständen 103 (das Ende der Auflageplatte umfassender gefalzter Teil als Rückhaltevorrichtung), drei entlang der Innenperipherie des ringförmigen Plattenteils 97 in gleichem Abstand in peripherer Richtung angebrachten Nocken 105 etc. Die drei Nocken 105 sind preßgeformt und müssen eine Höhe aufweisen, die dem axialen Bewegungsvolumen (Hub) der vorgenannten beweglichen Platte 19 entspricht.
Der Plattenteil 99 ist integral mit dem ringförmigen Plattenteil 97 gebildet, und an seiner Außenperipherie ist eine Verzahnung 107 angebracht. Die Überstände 103 bestehen aus einem am ringförmigen Plattenteil 97 gebildeten axialen Teil 109, und aus einem am Ende des axialen Teils 109 gebildeten diametralen Teil 111.
Die einzelnen Nockenstücke 105 bestehen, wie in 5 zu sehen, aus einer schrägen Fläche 113 (Nockenfläche), einer in peripherer Richtung dazu gebildeten Auflagefläche 115 ohne Nockenwinkel, sowie einem zwischen der schrägen Fläche 113 und der Auflagefläche 115 gebildeten Halteüberstand 117.
Die bewegliche Platte 19 ist preßgeformt und besteht, wie in 2 zu sehen, aus einem ringförmigen Plattenteil 119 (Basisteil), drei in gleichem Abstand in peripherer Richtung zur Innenperipherie des ringförmigen Plattenteils 119 angebrachten Nockenführungsstücken 121 (Überstände), drei zwischen den einzelnen Nockenführungsstücken 121 angebrachten Innenperipherie-Führungsstücken 123, zwei in gleichem Abstand in peripherer Richtung zur Außenperipherie des ringförmigen Plattenteils 119 angebrachten Außenperipherie-Führungsstücken 125 etc.
Zudem bestehen die einzelnen Nockenführungsstücke 121 aus einem an dem ringförmigen Plattenteil 119 gebildeten axialen Teil 127, und einem am Ende des axialen Teils 127 gebildeten diametralen Teil 129.
Die Auflageplatte 15, die Nockenplatte 17 und die bewegliche Platte 19 werden gemäß 3 montiert, und die Montage erfolgt in der folgenden Reihenfolge.
Zunächst werden die einzelnen Überstände 103 der Nockenplatte 17 jeweils von rechts in die Montageaussparungen 93 der Auflageplatte 15 eingesetzt, danach dreht man die Nockenplatte 17 in Richtung des Pfeils 131 in 2, bis die einzelnen Montageaussparungen 101 der Nockenplatte 17 und die Montageaussparungen 93 der Auflageplatte 15 überlappen.
In diesem Zustand umfassen, wie in 8 zu sehen, der axiale Teil 109 und der diametrale Teil 111 der einzelnen Überstände 103 der Nockenplatte 17 den ringförmigen Plattenteil 89 der Auflageplatte 15 und verbinden diese, und die Nockenplatte 17 wird von der Auflageplatte 15 in axialer Richtung positioniert und zentriert.
Nun werden die einzelnen Nockenführungsstücke 121 der beweglichen Platte 19 von links in die einzelnen Montageaussparungen 93, 101 der Auflageplatte 15 und der Nockenplatte 17 eingesetzt, danach dreht man die Nockenplatte 17 in Richtung des Pfeils 133 in 2, und die bewegliche Platte 19 wird von dem diametralen Teil 129 der einzelnen Nockenführungsstücke 121 mit dem ringförmigen Plattenteil 97 der Nockenplatte 17 verbunden.
Der Montageprozeß der einzelnen Platten 15, 17, 19 erfordert demnach nur wenige Schritte und ist extrem einfach.
Nach Abschluß der Montage werden die einzelnen ringförmigen Plattenteile 89, 97 der Auflageplatte 15 und der Nockenplatte 17 von den Innenperipherie-Führungsstücken 123 der beweglichen Platte 19 an der Innenperipherie geführt, und so die Auflageplatte 15, die Nockenplatte 17 und die bewegliche Platte 19 gegenseitig zentriert. Darüber hinaus ist die Nockenplatte 17 drehbar gegenüber der Auflageplatte 15 und der beweglichen Platte 19.
Die einzelnen festen Plattenteile 91 der Auflageplatte 15 sind, wie in 1 zu sehen, zusammen mit der Metallhalterung 135 des Elektromotors 27 mit einem Schraubenbolzen 137 am Differentialträger 5 befestigt. Die Nocken 21 bestehen, wie in 5 und 7 zu sehen, aus den einzelnen Nockenstücken 105 der Nockenplatte 17, sowie den einzelnen Nockenführungsstücken 121 (diametrale Teile 129) der beweglichen Platte 19.
Die Rückholfeder 23 ist, wie in 1 zu sehen, integral in dem Halter 139 des Kupplungsringes 51 gebildet. Wie in 1, 2 und 3 zu sehen, ist ein an diesem Halter 139 gebildetes Armteil 141 an den einzelnen Fußteilen 61 des Kupplungsringes 51 befestigt, und ist ein Ring 143 zwischen dem Halter 139 (Rückholfeder 23) und dem rechten Ende des äußeren Differentialgehäuses 7 angeordnet.
Kupplungsring 51 und Halter 139 können integral axial hin und her pendeln, und die Rückholfeder 23 wirkt auf den Kupplungsring 51 in Richtung des Lösens des Eingriffs (nach rechts) der Klauenkupplung.
Die Schiebefeder 25 ist, wie in 1 zu sehen, integral mit der beweglichen Platte 19 gebildet. Die Wirkkraft der Schiebefeder 25 wird größer gesetzt als die Wirkkraft der Rückholfeder 23 und wirkt auf die bewegliche Platte 19 und auf den Kupplungsring 51 in Richtung des Eingriffs (nach links) der Klauenkupplung 13.
Als Rückholfeder 23 und Schiebefeder 25 können, wie in 2 zu sehen, jeweils auch eine Schraubenfeder 145 und eine Schraubenfeder 147 verwendet werden.
Zudem sind in der Nockenplatte 17 an drei Stellen in gleichem Abstand in peripherer Richtung drei Federteller 149 für die Schraubenfeder 147 angebracht.
Der Elektromotor 27 ist mittels der Metallhalterung 135 am Differentialträger befestigt. Der Elektromotor 27 ist in beide Richtungen drehbar und ist über eine Steuereinrichtung an die Fahrzeugbatterie angeschlossen.
Das Sammelgetriebe 29 besteht aus einem an der Abtriebswelle 151 des Elektromotors 27 befestigten Ritzel 153 und der Verzahnung 107 der Nockenplatte 17 (Plattenteil 99), es verstärkt das Drehmoment des Elektromotors und dreht die Nockenplatte 17.
Die Steuereinrichtung bewirkt das Einrücken und das Ausrücken der Klauenkupplung 13 wie im folgenden beschrieben, zeitgleich mit dem Umschalten vom Zweiradantriebszustand in den Vierradantriebszustand verbindet sie jeweils die Klauenkupplung 13 und die 2-4-Umschaltvorrichtung, und zeitgleich mit dem Umschalten vom Vierradantriebszustand in den Zweiradantriebszustand trennt sie jeweils die Klauenkupplung 13 und die 2-4-Umschaltvorrichtung.
Zudem bewirkt die Steuereinrichtung beim Ein- und Ausrücken der Klauenkupplung 13 mittels einer Zeitsteuerung eine Rotation des Elektromotors 27 in beide Richtungen (eine Richtung und ihre Gegenrichtung) nur für eine jeweils gegebene Zeit (Winkel). Wenn der Elektromotor 27 sich nur für eine gegebene Zeit dreht, wird die Nockenplatte 17 über das Sammelgetriebe 29 in eine gegebene Richtung nur in einem gegebenen Winkel gedreht.
4 zeigt einen Zustand, in dem der Plattenteil 99 im größtmöglichen Winkel in die eine Richtung gedreht ist und das Ritzel 153 des Sammelgetriebes 29 in ein Ende der Verzahnung 107 eingreift. Zu diesem Zeitpunkt trifft der feste Plattenteil 91 der Auflageplatte 15 auf den Plattenteil 99 und wird zum Stopper, der ein Überdrehen der Nockenplatte 17 verhindert, und verhindert, daß die Verzahnung 107 sich vom Ritzel 153 löst.
5 zeigt einen Zustand des Nockens 21 gemäß 4, bevor der diametrale Teil 129 der einzelnen Nockenführungsstücke 121 (bewegliche Platte 19) an der schrägen Fläche 113 der einzelnen Nockenstücke 105 (Nockenplatte 17) ansteigt. Zu diesem Zeitpunkt wird der diametrale Teil 129 von der Wirkkraft der Schiebefeder 129 gegen den ringförmigen Plattenteil 97 gedrückt, und Nocken 21 wird nicht betätigt. Zudem zeigen die einzelnen Pfeile in 4, 5 die Bewegungsrichtung der Nockenplatte 17 und des Nockenführungsstücks 121 (bewegliche Platte 19) wenn der Elektromotor 27 in entgegengesetzter Richtung des jeweiligen Zustandes gedreht wird.
In einem Zustand, in dem der Nocken 21 nicht betätigt wird, bewegt sich, wie im unteren Teil von 1 zu sehen, die bewegliche Platte 19 (Kupplungsring 51) durch die Schiebefeder 25 nach links und die Klauenkupplung 13 kommt in Eingriff.
Zu diesem Zeitpunkt bildet die Schiebefeder 25 einen Wartemechanismus, sie bringt die Klauenkupplung 13 in Eingriff, wenn die Phasen der Gegenräder 53, 55 ausgerichtet sind.
Wird die Klauenkupplung 13 in Eingriff gebracht, kommt, wie oben beschrieben, das Fahrzeug in den Vierradantriebszustand.
6 zeigt einen Zustand, in dem der Elektromotor 27 in größtmöglichem Winkel zur Gegenrichtung des in 4 gezeigten Zustandes gedreht wird und das Ritzel 153 des Sammelgetriebes 29 an einem anderen Ende der Verzahnung 107 in Eingriff kommt. Zu diesem Zeitpunkt trifft das andere feste Plattenteil 91 der Halteplatte 15 auf den Plattenteil 99 und wird zum Stopper, der ein Überdrehen der Nockenplatte 17 verhindert, und verhindert, daß sich die Verzahnung 107 vom Ritzel 153 löst.
7 zeigt einen Zustand des Nockens 21 gemäß 6. Der diametrale Teil 129 der einzelnen Nockenführungsstücke 121 steigt an der schrägen Fläche 113 der einzelnen Nockenführungen 105 an, kommt über den Halteüberstand 117, wird von der Auflagefläche 115 gehalten und betätigt den Nocken 21. Die Pfeile in 6, 7 zeigen die Bewegungsrichtung der Nockenplatte 17 und des Nockenführungsstücks 121 (bewegliche Platte 19), wenn der Elektromotor 27 in entgegengesetzter Richtung des jeweiligen Zustandes gedreht wird.
Bei Betätigung des Nockens 21 bewegen sich durch die Nockenschubkraft die einzelnen Nockenführungsstücke (bewegliche Platte 19) in 7 nach oben und drücken die Schiebefeder 25 zusammen.
8 zeigt die axiale Position der einzelnen Platten 15, 17, 19 zu diesem Zeitpunkt. Auch in komprimiertem Zustand der Schiebefeder 25 bleibt ein ausreichender Zwischenraum zwischen Nockenplatte 17 und dem diametralen Teil 111 der Nockenplatte 17 erhalten.
Wenn die Schiebefeder 25 gegen die vorgenannte Auflageplatte 15 stößt und durch die axiale Kraft komprimiert wird, bewegt sich, wie in der oberen Hälfte von 1 gezeigt, die bewegliche Platte 19 (Kupplungsring 15) aufgrund der Wirkkraft der Rückholfeder 23 nach rechts und der Eingriff der Klauenkupplung 13 wird gelöst.
Löst sich der Eingriff der Klauenkupplung 13, kommt das Fahrzeug, wie oben beschrieben, in einen Zweiradantriebszustand.
Darüber verhindert die Sperrfunktion des Halteüberstands 117, der die einzelnen Nockenstücke 121 auf der Auflagefläche 115 hält, daß das Fahrzeug entgegen dem Willen des Fahrers im Betriebshalt-Zustand des Elektromotors 27 aufgrund von Störfaktoren wie Erschütterungen oder Stößen während der Fahrt vom Zweiradantriebszustand in den Vierradantriebszustand wechselt.
Wie oben dargestellt, wird im Vierradantriebszustand, in dem die Klauenkupplung 13 und die 2-4-Umschaltvorrichtung jeweils verbunden sind, die Antriebskraft des Motors von der 2-4-Umschaltvorrichtung über das Antriebskraftübertragungssystem der hinteren Räder auf das äußere Differentialgehäuse 7 übertragen, und wird das innere Differentialgehäuse 9 über die Klauenkupplung 13 in Drehung versetzt.
Diese Drehung wird von der Ritzelwelle 65 über das Ritzel 67 auf die Achswellenräder 69, 71 verteilt, und über die einzelnen Radachsen auf das linke und rechte Hinterrad übertragen.
Kommt das Fahrzeug in den Vierradantriebszustand, verbessern sich die Laufeigenschaften, das Ausweichvermögen und die Stabilität des Fahrzeugs auf schlechter Straße.
Wenn zudem z.B. bei der Fahrt auf schlechter Straße eine Differenz im Antriebswiderstand der hinteren Räder auftritt, wird die Antriebskraft des Motors durch die Eigendrehung der einzelnen Ritzel 67 ausgleichend auf das rechte und das linke Hinterrad verteilt.
Im Zweiradantriebszustand, wenn die Verbindung zwischen Klauenkupplung und 2-4-Umschaltvorrichtung jeweils gelöst ist, ist der Bereich vom inneren Differentialgehäuse 9 bis zu den hinteren Rädern durch die Klauenkupplung getrennt und befindet sich in freier Drehung, zugleich ist das Kraftübertragungssystem von der 2-4-Umschaltvorrichung zum äußeren Differentialgehäuse 7 sowohl von der Antriebskraft des Motors als auch von der Mitnahmewirkung durch die hinteren Räder getrennt, und seine Drehung kommt zum Stillstand.
So verringert sich in diesem Zweiradantriebszustand, wenn die Drehung des Kraftübertragungssystems der hinteren Räder von der 2-4-Umschaltvorrichtung zum äußeren Differentialgehäuse 7 zum Stillstand kommt, die Vibration und verbessert sich die Fahrqualität, zugleich verringert sich der Verschleiß der einzelnen Teile des Kraftübertragungssystems für die hinteren Räder und erhöht sich ihre Haltbarkeit, darüber hinaus verringern sich die Belastung des Motors sowie der Treibstoffverbrauch entsprechend dem geringeren Umdrehungswiderstand.
Am äußeren Differentialgehäuse 7 sind außer den beiden Öffnungen 57, 59 an der Innenperipherie der Nabenteile 31, 33 jeweils spiralförmige Ölnuten 163, 165 gebildet, darüber hinaus sind an dem den Sicherungsscheiben 85, 85 gegenüberstehenden Teil jeweils mit den Ölnuten 163, 165 verbundene diametrale Ölnuten 167, 169 gebildet.
Da die Öffnungen 57, 59 am Außenseitenteil des Differentialgehäuses 7 in diametraler Richtung gebildet sind, werden sie beständig in das Öl des am Differentialträger 5 gebildeten Ölreservoirs getaucht, und fließt mit der Drehung des äußeren Differentialgehäuses 7 Öl durch die Öffnungen 57, 59 ein und aus.
Zudem wird das Öl des Ölreservoirs durch die Drehung des äußeren Differentialgehäuses 7 (Tellerrad 43) hochgerührt, der Transport des hochgerührten Öls durch die Schraubenpumpenwirkung der Ölnuten 163, 165 befördert, und es strömt durch den Zwischenraum zwischen den Ölnuten 167, 169 und den Sicherungsscheiben 85, 85 etc. in den Innenteil des äußeren Differentialgehäuses 7.
Das in das äußere Differentialgehäuse 7 einströmende Öl wird an die den Differentialmechanismus 11 bildenden einzelnen Eingriffsteile der Ritzel 67, 69, 71, die gleitenden Teile der Ritzelwellen 65 und der Ritzel 67, die gleitenden Teile des äußeren Differentialgehäuses 7 und des inneren Differentialgehäuses 9, die gleitenden Teile des äußeren Differentialgehäuses 7 und des Kupplungsrings 51, sowie die Klauenkupplung 13 (Gegenrad 53, 55) geliefert und schmiert und kühlt diese.
Zudem werden auch der untere Teil der Betätigungseinrichtung 1 in das Ölreservoir getaucht und die gleitenden Teile der in Drehung versetzten Nockenplatte 17, Halteplatte 15 und beweglichen Platte 19, sowie die Nocken 21 etc. geschmiert und gekühlt.
Zudem wird auch das Sammelgetriebe 29 von dem vorgenannten hochgerührten Öl geschmiert und gekühlt.
Aufgrund der vorgenannten Schmierung und Kühlung durch das zulaufende Öl verringert sich die Reibung und erhöht sich die Haltbarkeit, zugleich verringert sich der Reibungswiderstand der einzelnen gleitenden Teile und sinkt der Treibstoffverbrauch des Motors.
Die Betätigungseinrichtung 1 und das hintere Differential 3 sind in der oben beschriebenen Art und Weise strukturiert.
Die Auflageplatte 15 und die Nockenplatte 17 werden in der Betätigungseinrichtung 1, wie in 2 zu sehen, in axialer Richtung positioniert und zentriert.
Infolgedessen wird, auch wenn in der Klauenkupplung 13 eine Sperrbewegung entsteht, während die Nocken 21 nicht betätigt werden, ein Pendeln der Nockenplatte 17 verhindert, der Eingriff zwischen Verzahnung 107 auf der Seite der Nockenplatte 17 und Antriebsritzel 153 auf der Seite des Elektromotors 27 wird stabil, Reibung und Verringerung der Haltbarkeit werden verhindert, und Betrieb und Leistung der Betätigungseinrichtung 1 und des hinteren Differentials 3 sind stabil.
Da sich aufgrund der Verhinderung eines Pendelns der Nockenplatte 17 die Sperrbewegung der Klauenkupplung 13 vermindert, wird darüber hinaus auch einer Verringerung der Haltbarkeit der Gegenräder 53, 55 der Klauenkupplung 13, sowie der mit der Sperrbewegung komprimierten und gedehnten Rückholfeder 23 und Schiebefeder 25 in großem Maße entgegengewirkt.
Zudem kommt die Betätigungseinrichtung 1, die das Drehmoment des Elektromotors 27 durch Nocken 21 in eine Betätigungskraft der Klauenkupplung 13 umwandelt, anders als die bisherige Technik der Flüssigkeitsdruck-Betätigungseinrichtungen, ohne die teure Pumpe, Kolben und Zylinder sowie Schaltmechanismus aus, womit sich die Teilezahl entsprechend verringert, die Struktur einfacher wird und die Kosten sinken.
Darüber hinaus benötigt das hintere Differential 3 mit der Betätigungseinrichtung 1 nicht den großen Raum für die Anordnung der Druckleitungen etc., es ist leicht und kompakt strukturiert und paßt sich besser in das Fahrzeug ein, zugleich besteht keine Notwendigkeit, Veränderungen am hinteren Differentialträger 5 vorzunehmen, womit auch die für solche Veränderungen anfallenden Kosten vermieden werden.
Es folgt die Beschreibung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung anhand von 9 und 10, wobei sich die Beschreibung hauptsächlich auf die Unterschiede bezieht. Bisher beschriebene wesentlich identische Elemente sind mit identischen Referenznummern bezeichnet, und auf eine ausführliche Beschreibung wird verzichtet.
Anstelle der Betätigungseinrichtung 1 im hinteren Differential 3 gemäß der ersten Ausführungsform findet eine Betätigungseinrichtung 251 Verwendung.
Bei der Betätigungseinrichtung 251 ist in der Nockenplatte 17 (Plattenteil 99) bei einem gegebenen Abstand zur Verzahnung 107 ein Führungsteil 253 (Rückhaltevorrichtung) angebracht, das die beiden Enden und die Rückseite der Verzahnung 107 umfaßt. Das Ritzel 153 an der Seite des Elektromotors 27 kommt in einem zwischen dem Führungsteil 253 und der Verzahnung 107 angebrachten Schlitz 25 mit der Verzahnung 107 zum Eingriff.
Bei der derart strukturierten Betätigungseinrichtung 251 dreht sich die Nockenplatte 17 (Verzahnung 107) aufgrund der Drehung des Ritzels 153, und selbst wenn sich das Ritzel 153 bis zum Endteil der Verzahnung 107 bewegt, stößt das Ritzel 153 an die beiden Enden des Führungsteils 253 und dessen Führungsfunktion verhindert, daß die Verzahnung 107 sich vom Ritzel 153 löst.
Da zudem das Führungsteil 253 die durch den Eingriff mit der Verzahnung 107 auf das Ritzel 153 ausgeübte Eingriffsgegenkraft aufnimmt, wird eine Verformung des Ritzels 153 und der Abtriebsachse des Elektromotors 27 etc. verhindert.
Da gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung auf diese Art und Weise der Eingriff des Ritzels 153 mit der Verzahnung 107 normal aufrechterhalten wird, sind die Leistung und der Betrieb der Betätigungseinrichtung 251 und des hinteren Differentials 3 stabil.
Es folgt die Beschreibung einer dritten Ausführungsform der Erfindung anhand von 11, wobei sich die Beschreibung hauptsächlich auf die Unterschiede bezieht. Bisher beschriebene wesentlich identische Elemente sind mit identischen Referenznummern bezeichnet, und auf eine ausführliche Beschreibung wird verzichtet.
Eine Betätigungseinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform findet Verwendung anstelle der Betätigungseinrichtung 1 im hinteren Differential 3 gemäß der ersten Ausführungsform.
Bei einer Betätigungseinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform sind an den beiden Enden (der Teil, wo die Nockenplatte an den Stopper stößt) der Nockenplatte 17 (Plattenteil 99) durch Bilden von Schlitzen 301 Federstücke 303, 303 (Rückhaltevorrichtung) geformt.
Selbst wenn die Nockenplatte 17 (Verzahnung 107) vom Elektromotor 27 in beide Richtungen gedreht wird und auf den festen Plattenteil 91 der Auflageplatte 15 (der den Drehwinkel der Nockenplatte in einem gegebenen Bereich haltende Stopper) stößt, löst sich demnach aufgrund einer Stoßaufnahme nicht der Eingriff zwischen dem Ritzel 153 und der Verzahnung 107, da der Stoß von diesen Federstücken 303 absorbiert wird.
Zudem wird aufgrund dieser Stoßabsorptionsfunktion der Federstücke 303 ein Verschleiß des Ritzels 153 und der Verzahnung 107 verhindert, sowie auch eine Verformung der Nockenplatte 17 (Plattenteil 99) und des festen Plattenteils 91 verhindert.
Da gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung auf diese Art und Weise der Eingriff des Ritzels 153 mit der Verzahnung 107 normal aufrechterhalten wird, sind die Leistung und der Betrieb der Betätigungseinrichtung und des hinteren Differentials 3 stabil.
Da zudem der Plattenteil 99 und die Schlitze 301 zugleich mit der Formpressung der Nockenplatte 17 erzeugt werden können, handelt es sich um eine extrem billige und leicht zu realisierende Struktur.
Es folgt die Beschreibung einer vierten Ausführungsform der Erfindung anhand von 12 und 13, wobei sich die Beschreibung hauptsächlich auf die Unterschiede bezieht. Bisher beschriebene wesentlich identische Elemente sind mit identischen Referenznummern bezeichnet, und auf eine ausführliche Beschreibung wird verzichtet.
Bei einer Betätigungseinrichtung gemäß der vierten Ausführungsform sind an den beiden Enden der Nockenplatte 17 (Plattenteil 99) ein Paar starker Teile 351 (Rückhaltevorrichtung) gebildet.
Selbst wenn demnach die Nockenplatte 17 (Verzahnung 107) vom Elektromotor 27 in beide Richtungen gedreht wird und auf den festen Plattenteil 91 (Stopper) der Auflageplatte 15 stößt, wodurch die Drehung des Elektromotors 27 stockt und ein großes Drehmoment auf die Verzahnung 107 wirkt, wird Beschädigung und Verschleiß verhindert, da der starke Teil 351 das vorgenannte Drehmoment aufnimmt.
Es folgt die Beschreibung einer fünften Ausführungsform der Erfindung anhand von 14 bis 19, wobei sich die Beschreibung hauptsächlich auf die Unterschiede bezieht. Bisher beschriebene wesentlich identische Elemente sind mit identischen Referenznummern bezeichnet, und auf eine ausführliche Beschreibung wird verzichtet.
Diese Betätigungseinrichtung 601 findet Verwendung anstelle der Betätigungseinrichtung 1 im hinteren Differential 3 gemäß der ersten Ausführungsform.
Wie in 14 und 15 zu sehen, sind bei der Betätigungseinrichtung 601 in der Auflageplatte 15 in gleichem Abstand in peripherer Richtung zu den beiden Seiten des Rotationszentrums der Nockenplatte 17 (Plattenteil 99) ein Stopper 603 und ein vorspringendes Teil 605 und ein Paar nach außen gewölbte Teile 607 (Bremsvorrichtung) gebildet.
Die einzelnen Stopper 603 sind an den vorspringenden Teilen 605 in Richtung der Nockenplatte 17 gefaltet.
Stößt die, wie vom Pfeil 651 in 14 gezeigt, in beide Richtungen gedrehte Nockenplatte 17 (Plattenteil 99) an den Stopper 603 und stoppt die Drehung, verhindert dieser, daß sich durch das Stoppen der Drehung die Verzahnung 107 von dem Ritzel 153 löst. Der Pfeil 653 in 15 zeigt einen Zustand, in dem die Nockenplatte 17 (Plattenteil 99) sich nach rechts dreht (2WD-Stellung) und an den Stopper 603 stößt.
Da zudem die Stopper 603 in Drehrichtung der Nockenplatte 17 gebogen gefaltet sind, dämpfen sie durch ihre Federkraft den Stoß, wenn die gedrehte Nockenplatte 17 an sie stößt.
Die einzelnen gewölbten Teile 607 sind an der Seite der Nockenplatte 17 angebracht, und in einer Drehstellung (Drehwinkel) unmittelbar vor dem Zusammentreffen der Nockenplatte 17 mit dem Stopper 603 gebildet.
16 zeigt einen Zustand, in dem sich die Nockenplatte 17 dreht und dem gewölbten Teil 607 annähert. Wie oben dargestellt, bringt die Nockenplatte 17 mittels der Nocken 21 den Kontakt zur beweglichen Platte 19 zum Abschluß und dreht sich, wie der Pfeil 655 zeigt, durch das Drehmoment des Motors 27 mit hoher Geschwindigkeit.
17 zeigt einen Zustand, in dem die über die in 16 gezeigte Stellung hinaus gedrehte Nockenplatte 17 über den gewölbten Teil 607 läuft, einen Reibungswiderstand aufnimmt und, wie der kurze Pfeil 657 zeigt, aufgrund dieses Reibungswiderstandes ihre Drehgeschwindigkeit unmittelbar vor dem Zusammentreffen mit dem Stopper 603 herabgesetzt wird.
Da durch Herabsetzen der Drehgeschwindigkeit auf die vorgenannte Art und Weise ein Zusammenstoß der Nockenplatte 17 und des Stoppers 603 mit hoher Geschwindigkeit vermieden und der Stoß gedämpft wird, können Beschädigungen des Ritzels 153 des Elektromotors 27, der Verzahnung 107 des Plattenteils 99, sowie des Elektromotors 27 verhindert werden.
18 ist ein Diagramm 659, das die axiale Stellung der beweglichen Platte 19 zum Drehwinkel der Nockenplatte 17 zeigt, wobei in der horizontalen Achse (Drehwinkel) die Stellung des Stoppers zu sehen ist, und in der vertikalen Achse (axiale Stellung) die Stellung zur Zeit des Zweiradantriebszustandes (2WD) und zur Zeit des Vierradantriebszustandes (4WD) zu sehen ist.
Dreht sich die Nockenplatte 17 von dem in 14 gezeigten Zustand weiter in Richtung zum Zweiradantriebszustand (Stellung in 15), wird der Nocken 21 betätigt und steigt, wie in dem Diagramm gezeigt, an der schrägen Fläche 113 der Nockenstücke 105 der beweglichen Platte 19 an und bewegt sich über einen durch den Halteüberstand 117 verursachten Spitzenwert 661 in die Stellung zur Zeit des Zweiradantriebs.
Währenddessen berührt die Nockenplatte 17 den gewölbten Teil 607 und wird verlangsamt, trifft dann auf den Stopper 603, und ihre Drehung kommt zum Stillstand. Darüber hinaus bewegt sich die bewegliche Platte 19, nachdem sie den Spitzenwert 661 überschritten hat, nur um den axialen Bewegungsbereich zur Zeit, wenn die Nockenplatte 17 über dem gewölbten Teil 607 läuft, in von dem Spitzenwert 663 gezeigter axialer Richtung.
Dreht sich zudem die Nockenplatte 17 von dem in 14 gezeigten Zustand weiter in Richtung zum Vierradantriebszustand, kommt die Betätigung von Nocken 21 zum Stillstand, die bewegliche Platte 19 steigt an der schrägen Fläche der Nockenstücke 105 ab und bewegt sich in die Stellung zur Zeit des Vierradantriebs.
Währenddessen berührt die Nockenplatte 17 den gewölbten Teil 607 und wird verlangsamt, trifft dann auf den Stopper 603 auf der gegenüberliegenden Seite, und ihre Drehung kommt zum Stillstand. Darüber hinaus bewegt sich die bewegliche Platte 19 nur um den axialen Bewegungsbereich zur Zeit, wenn die Nockenplatte 17 über dem gewölbten Teil 607 läuft, in von dem Spitzenwert 665 gezeigter axialer Richtung.
19 ist ein Diagramm 671, das die axiale Stellung der beweglichen Platte 19 zum Drehwinkel der Nockenplatte bei einer Betätigungseinrichtung ohne die gewölbten Teile 607, 607 zeigt, und das zeigt, dass es, anders als beim Diagramm 659 aus 18, keinen Spitzenwert 663, 665 gibt, wenn die Nockenplatte über den vorstehenden Teil 607 läuft, und dass die Nockenplatte 17 keine Verzögerungsfunktion und keine Stoßdämpfungsfunktion aufweist.
Im Falle der Betätigungseinrichtung 601 wird der feste Plattenteil 91 der Auflageplatte 15 von der Stopperfunktion befreit, da die Stopper 603, 603 angebracht sind.
Zudem sind, wie in 14 und 15 gezeigt, an der beweglichen Platte 19 zwei Außenperipherie-Führungsstücke 609 und vier Führungsstücke 611 angebracht. Die einzelnen Außenperipherie-Führungsstücke 609 halten die Außenperipherie der Auflageplatte 15 und zentrieren die bewegliche Platte 19 und die Auflageplatte 15 gegeneinander, die einzelnen Führungsstücke 611 greifen in ein in der Auflageplatte 15 angebrachtes Führungsloch 613, hemmen die Drehung und zentrieren sich gegenseitig.
Da bei einer derart strukturierten Betätigungseinrichtung 601, die Drehung der Nockenplatte 17 durch Reibung mit dem gewölbten Teil 607 wie beschrieben verzögert wird, wird der Stoß beim Zusammentreffen mit dem Stopper 603 gedämpft, und können Beschädigungen des Ritzels 153, der Verzahnung 107, sowie des Elektromotors 27 verhindert und die Haltbarkeit erhöht werden.
Eine Struktur mit der Bildung eines gewölbten Teils auf der Auflageplatte 15 ist zudem einfach und kostengünstig zu realisieren.
Es folgt die Erläuterung einer sechsten Ausführungsform der Erfindung anhand von 20 bis 27. In den folgenden Erläuterungen entspricht die seitliche Ausrichtung der seitlichen Ausrichtung in einem vierradgetriebenen Fahrzeug, in dem das hintere Differential 703 eingesetzt wird. Das hintere Differential 703 (eine Differentialvorrichtung, welche die Antriebskraft des Motors auf das rechte und linke Hinterrad verteilt) ist eine Differentialvorrichtung, die auf der Eingangsseite des Differentialmechanismus eine selektive Sperr- und Freigabefunktion der Antriebskraft aufweist. Es wird in vierradgetriebenen Fahrzeugen eingesetzt, im Zweiradantriebsbetrieb trennt es die Antriebskraft auf die Hinterräder.
Das Antriebskraftübertragungssystem eines vierradgetriebenen Fahrzeuges, in dem das hintere Differential 3 eingesetzt wird, besteht aus Motor (Antriebsmaschine), Transmissionsgetriebe, Verteilergetriebe, 2-4-Umschaltvorrichtung, vorderes Differential (eine Differentialvorrichtung für die Verteilung der Antriebskraft des Motors auf das rechte und linke Vorderrad), Vorderachse, rechtes und linkes Vorderrad, Gelenkwelle der hinteren Räder, hinteres Differential 703, eine Hinterachse, rechtes und linkes Hinterrad etc.
Die 2-4-Umschaltvorrichtung bildet die Schnittstelle des Verteilergetriebes für die Kraftabführung auf die Hinterräder, sie wird, wie im folgenden dargestellt, gleichzeitig mit dem hinteren Differential 703 ab- und zugeschaltet und überträgt die Antriebskraft auf die Hinterräder. Die Antriebskraft des Motors wird vom Transmissionsgetriebe auf das Verteilergetriebe übertragen und vom Verteilergetriebe auf die Seite der Vorderräder und auf die Seite der Hinterräder verteilt.
Die auf die vorderen Räder abgeführte Antriebskraft wird vom vorderen Transmissionsgetriebe über die Vorderachse auf die Seite des rechten und linken Vorderrads verteilt. Weiterhin wird, wenn die 2-4-Umschaltvorrichtung und das hintere Differential 3 zugeschaltet sind, die auf die hinteren Räder verteilte Antriebskraft von der 2-4-Umschaltvorrichtung und der Gelenkwelle auf das hintere Differential 703 übertragen, und von dem hinteren Differential 703 über die Hinterachse auf das linke und rechte Hinterrad übertragen, womit sich das Fahrzeug im Vierradantriebszustand befindet. Weiterhin werden, wenn die 2-4-Umschaltvorrichtung und das hintere Differential 703 jeweils gelöst sind, die Hinterräder vom Motor getrennt, und das Fahrzeug befindet sich im Zweiradantriebszustand.
Das hintere Differential 703 ist innerhalb des Differentialträgers 5 angebracht, und innerhalb des Differentialträgers 5 ist ein Ölreservoir gebildet. Das hintere Differential 703 umfaßt, wie in 20 zu sehen, eine Betätigungseinrichtung 701 mit einer Platte, die eine Verzahnung aufweist, ein äußeres Differentialgehäuse 707, ein inneres Differentialgehäuse 709, einen Kegelrad-Differentialmechanismus 711, eine Klauenkupplung 13 (eine Kupplung) etc.
Des weiteren umfaßt die Betätigungseinrichtung 701 mit einer Platte, die eine Verzahnung aufweist, wie in 20 und 21 zu sehen, eine Auflageplatte 15, eine Nockenplatte 717, eine bewegliche Platte 19, Nocken 721 (Nockenmechanismus), eine Schraubenfeder 723 (Stoßabsorptionsmittel), eine Rückholfeder 725, eine Schiebefeder 727, einen Elektromotor 729, ein Sammelgetriebe 29, ein Sammelgetriebe 731, eine Steuereinrichtung etc.
Das hintere Differential 703 weist eine aus einem äußerem Differentialgehäuse 707 und einem innerem Differentialgehäuse 709 bestehende Doppelgehäusestruktur auf, wobei das innere Differentialgehäuse 709 im Innenumfang des äußeren Differentialgehäuses 707 frei drehbar aufgelagert wird. Des weiteren sind die im äußeren Differentialgehäuse 707 gebildeten linken und rechten Nabenteile 733, 735 jeweils über ein Drucklager 737 (21) auf einen Differentialträger 705 aufgelagert.
Am äußeren Differentialgehäuse 707 ist mittels Schraubbolzen ein Tellerrad 739 (21) angebracht. Das Tellerrad 739 ist im Eingriff mit dem Antriebsritzel, das integral mit der Antriebswelle gebildet ist. Die Antriebswelle wird über ein Verbindungsstück sowie die Gelenkwelle auf Seiten der Hinterräder etc. mit der 2-4-Umschaltvorrichtung des Verteilergetriebes verbunden, und die Antriebskraft des Motors dreht das äußere Differentialgehäuse 703 von der 2-4-Umschaltvorrichtung her über das Antriebskraftübertragungssystem der hinteren Räder.
Im inneren Teil des äußeren Differentialgehäuses 707 ist der Kupplungsring 741 angebracht, der frei in Axialrichtung beweglich im Innenumfang des äußeren Differentialgehäuses 707 aufgelagert wird.
Die Klauenkupplung 713 besteht aus einem Gegenrad 743 und einem Gegenrad 745, wobei das Gegenrad 743 am linken Ende des Kupplungsringes 741 gebildet ist und das Gegenrad 745 am rechten Ende des inneren Differentials 709 gebildet ist.
Jeweils links und rechts am äußeren Differentialgehäuse 707 sind in gleichem Abstand in peripherer Richtung die beiden Öffnungen 747, 749 für den Zu- und den Abfluß von Öl angebracht. Am rechten Ende des Kupplungsringes 741 sind in gleichem Abstand in peripherer Richtung vier Fußteile 751 angebracht, die in die Öffnung 749 greifen und nach außen hervor stehen.
Der Kupplungsring 741 wird, wie im folgenden beschrieben, von der Betätigungseinrichtung 701, die eine Platte mit einer Verzahnung aufweist, nach links und nach rechts bewegt. Wird der Kupplungsring 741 nach links bewegt, kommt, wie im unteren Teil von 20 gezeigt, die Klauenkupplung 713 in Eingriff und werden das äußere Differentialgehäuse 707 und das innere Differentialgehäuse 709 verbunden, kehrt der Kupplungsring 741 nach rechts zurück, löst sich, wie in der oberen Hälfte von 1 gezeigt, der Eingriff der Klauenkupplung 13, und werden das äußere Differentialgehäuse 707 und das innere Differentialgehäuse 709 getrennt.
Zwischen dem linken Ende des inneren Differentialgehäuses 709 und dem äußeren Differentialgehäuse 707 ist eine Sicherungsscheibe 753 angeordnet, welche die Wirkkraft der Betätigungseinrichtung 701 aufnimmt, die eine Platte mit einer Verzahnung aufweist, wobei mittels dieser Sicherungsscheibe 753 das innere Differentialgehäuse 709 linksseitig in axialer Richtung positioniert wird.
Der Kegelrad-Differentialmechanismus 711 besteht aus einer Mehrzahl von Ritzelwellen 755, Ritzeln 757, einem linken und rechten abtriebsseitigen Achswellenrad 759, 761 etc.
Das äußere Ende jeder Ritzelwelle 755 greift in ein in gleichem Abstand in peripherer Richtung gebildetes Durchgangsloch 763 und ist mit einer Verstellsicherung mittels eines Federstiftes 765 versehen.
Die Ritzel 757 sind frei drehbar auf den einzelnen Ritzelwellen 755 aufgelagert, und die Achswellenräder 759, 761 greifen von links und rechts in die einzelnen Ritzel 67.
Die einzelnen Nabenteile 767, 769 der Achswellenräder 759, 761 sind auf die am äußeren Differentialgehäuse 707 gebildeten Auflegerteile 771, 773 aufgelagert, und die einzelnen Keilwellenverzahnungen 775, 777 der einzelnen Nabenteile 767, 769 sind jeweils mit der rechten und linken Hinterradachse verbunden.
Zudem ist zwischen den einzelnen Achswellenrädern 759, 761 und dem äußeren Differentialgehäuse 707 jeweils eine Sicherungsscheibe 779 angeordnet, die die Eingriffsschubkraft der Achswellenräder 759, 761 aufnimmt.
In der Innenperipherie des inneren Differentialgehäuses 709 sind der Rückseite jedes Ritzels 67 entgegenstehende sphärische Scheiben 781 gebildet, welche die Zentrifugalkraft der Ritzel 757 sowie die durch den Eingriff der einzelnen Achswellenräder 759, 761 auf die Ritzel 757 ausgeübte Eingriffsgegenkraft aufnehmen.
Die Auflageplatte 715 (eine erste Platte) ist preßgeformt und besteht, wie in 20–27 zu sehen, aus einem ringförmigen Plattenteil 783, zwei mit dem ringförmigen Plattenteil 783 integral gebildeten festen Plattenteilen 785, drei in gleichem Abstand in peripherer Richtung zur Innenperipherie des ringförmigen Plattenteils 783 angebrachten Montageaussparungen 787, zwei am ringförmigen Plattenteil 783 angebrachten Führungslöchern 789, und vier Führungslöchern 791 und zwei Stoppern 793 etc.
Die Auflageplatte 715 ist ein wenig stärker als die bewegliche Platte 719 und die Nockenplatte 717, um der axialen Kraft der Nocken 721, der Federn 723, 725 etc. standhalten zu können.
Die Nockenplatte 717 (die dritte Platte) ist preßgeformt und besteht aus einem ringförmigen Plattenteil 795, einem integral aus dem ringförmigen Plattenteil 795 heraus verlängerten und mit einer Getriebeverzahnung versehenen Plattenteil 797, drei in gleichem Abstand in peripherer Richtung zur Innenperipherie des ringförmigen Plattenteils 795 angebrachten Montageaussparungen 799, drei in peripherer Richtung an die einzelnen Aussparungen 700 angrenzend angebrachten Halteüberständen 801 etc. Die drei Nocken 803 sind preßgeformt und müssen eine Höhe aufweisen, die dem axialen Bewegungsvolumen (Hub) der beweglichen Platte 719 entspricht.
Der Plattenteil 797 ist integral mit dem ringförmigen Plattenteil 795 gebildet, und an seiner Außenperipherie ist eine Verzahnung 805 angebracht. Die Halteüberstände 801 bestehen aus einem an dem ringförmigen Plattenteil 795 gebildeten axialen Teil 807, und aus einem am Ende des axialen Teils 807 gebildeten diametralen Teil 809 (27).
Die einzelnen Nockenstücke 803 bestehen aus einer schrägen Fläche 811 (Nockenoberfläche), einer diametral gebildeten Auflagefläche 813 ohne Nockenwinkel, sowie einem zwischen der schrägen Fläche 811 und der Auflagefläche 813 gebildeten Halteüberstand 815.
Die bewegliche Platte 719 ist preßgeformt und besteht, wie in 27 zu sehen, aus einem ringförmigen Plattenteil 817, drei in gleichem Abstand in peripherer Richtung zur Innenperipherie des ringförmigen Plattenteils 817 angebrachten Nockenführungsstücken 819, vier an der Außenperipherie des ringförmigen Plattenteils 817 angebrachten Führungsstücken 821, 823 etc.
Zudem bestehen die einzelnen Nockenführungsstücke 819 aus einem an dem ringförmigen Plattenteil 817 gebildeten axial Teil 825, und einem am Ende des axialen Teils 127 gebildeten diametralen Teil 827.
Die Schraubenfeder 723 wird, wie in 21 und 27 gezeigt, von einem zylindrischen Aufnehmerteil 833 gehalten, das zwischen der an dem Plattenteil 797 (Nockenplatte 717), das eine Verzahnung aufweist, mittels Nieten 829, 829 befestigten Federführung 831 und dem Plattenteil 797 gebildet ist.
Bewegt sich, wie im folgenden beschrieben, die Nockenplatte 717 in beide Richtungen, stoßen deren beide Enden an den Stopper 793, 793 der Auflageplatte 715.
Die Auflageplatte 715, die Nockenplatte 717 und die bewegliche Platte 719 und die Schraubenfeder 723 werden gemäß 25-27 montiert, und die Montage erfolgt in der folgenden Reihenfolge.
Schritt 1: Wie in 25 gezeigt, werden die drei Stützüberstände 801 der Nockenplatte 715 jeweils in die drei Montageaussparungen 787 der Auflageplatte 715 eingesetzt.
Schritt 2: In diesem Zustand dreht man die Nockenplatte 717 in Richtung des Pfeils L in 25, der axiale Teil 807 und der diametrale Teil 809 der einzelnen Stützüberstände 801 greifen in den ringförmigen Plattenteil 783 der Auflageplatte, und die Nockenplatte 717 und die Auflageplatte 715 werden in axialer Richtung positioniert und zentriert.
Schritt 3: Nach Anbringen eines Federringes (Schiebefeder) zwischen dem Führungsstück 821 und dem Führungsstück 823 werden, wie in 26 gezeigt, die Montageaussparung 787 der Auflageplatte 715 und Montageaussparung 799 der Nockenplatte 717 übereinander geführt, und in diesem Zustand die einzelnen Nockenführungsstücke 819 der beweglichen Platte 719 durch diese Aussparungen 787, 799 gesteckt.
Dabei kann die Schiebefeder (Federring) auch mit der beweglichen Platte 719 integral gebildet sein bzw. aus einer eigenen Feder (z. B. einer Schraubenfeder) bestehen.
Die zwei Führungsstücke 821 der beweglichen Platte 719 werden jeweils mit den beiden Führungslöchern der Auflageplatte 715 in Eingriff gebracht, die beiden anderen Führungsstücke 821 halten die Außenperipherie der Auflageplatte 715, und darüber hinaus werden die vier Führungsstücke 823 mit den vier Führungslöchern 791 der Auflageplatte 715 in Eingriff gebracht.
Hierbei zentrieren die die Außenperipherie der Auflageplatte 715 haltenden Führungsstücke 821 die bewegliche Platte 719 und die Auflageplatte 715 gegeneinander, und die mit den Führungslöchern 789, 799 in Eingriff gebrachten anderen Führungsstücke 821 hemmen die Drehung der beweglichen Platte 719 und der Auflageplatte 715 und zentrieren diese.
Schritt 4: In dem Zustand aus Schritt 3 wird die Nockenplatte 717 in Richtung des Pfeils R in 26 gedreht, die einzelnen Nockenstücke 803 passen sich in den radialen Teil 827 der einzelnen Nockenführungsstücke 819 der beweglichen Platte 719 ein und ein Nocken 721 wird gebildet.
Schritt 5: Wie in 27 gezeigt, wird auf den Aufnehmerteil 833 der Nockenplatte 717 (Plattenteil 797 mit der Verzahnung) eine Schraubenfeder 723 aufgesetzt.
Schritt 6: Die Schraubenführung 831 wird auf die Schraubenfeder 723 gestülpt.
Schritt 7: Die Schraubenführung 831 wird mittels Niet 829 an dem Plattenteil 797 befestigt.
Der Montageprozeß der einzelnen Platten 715, 717, 719 und der Schraubenfeder 723 erfordert demnach nur wenige Schritte und ist extrem einfach.
Wird die Schraubenfeder 723 an der Nockenplatte 717 befestigt, bevor Schritt 2 und Schritt 4 ausgeführt sind, stößt beim Drehen der Nockenplatte 717 in diesen Schritten die Schraubenfeder 723 jeweils an die Stopper 793 der Auflageplatte 715, und kann die Nockenplatte 717 nicht in dem notwendigen Winkel gedreht werden, weshalb, wie oben beschrieben, die Befestigung der Schraubenfeder 723 in Schritt 4 erfolgen muß.
Nach Abschluß der oben beschriebenen Montage sind die Auflageplatte 715, die Nockenplatte 717 und die bewegliche Platte 719 gegenseitig zentriert und die Nockenplatte 717 frei drehbar gegenüber der Auflageplatte 715 und der beweglichen Platte 719.
Wie in 20 und 22 zu sehen, sind die einzelnen festen Plattenteile 785 der Auflageplatte 715 mit einem Schraubenbolzen 835 am Differentialträger 705 befestigt.
Die Nocken 721 bestehen, wie oben beschrieben, aus den einzelnen Nockenstücken 803 der Nockenplatte 717, sowie den einzelnen Nockenführungsstücken 819 (diametrale Teile 827) der beweglichen Platte 719.
Die Rückholfeder 725 ist, wie in 20 zu sehen, integral in dem Halter 837 des Kupplungsringes 741 gebildet.
Ein an diesem Halter 837 gebildetes Armteil 839 ist an den einzelnen Fußteilen 751 des Kupplungsringes 741 gefaltet befestigt, und ein Ring 841 ist zwischen dem Halter 837 (Rückholfeder 725) und dem rechten Ende des äußeren Differentialgehäuses 707 angeordnet.
Kupplungsring 741 und Halter 837 können sich integral in axialer Richtung hin- und her bewegen, und die Rückholfeder 725 wirkt auf den Kupplungsring 741 in Richtung des Eingriffs der Klauenkupplung 713.
20 zeigt ein Beispiel einer integralen Bildung der Schiebefeder 727 mit der beweglichen Platte 719. Zudem wird die Wirkkraft der Schiebefeder 727 größer gesetzt als die Wirkkraft der Rückholfeder 725 und bewegt die bewegliche Platte 719 und den Kupplungsring 741 in Richtung des Eingriffs (nach links) der Klauenkupplung 713.
Außer die Rückholfeder 725 integral mit der beweglichen Platte 719 zu bilden, kann diese auch aus einer eigenen Feder (z. B. eine Schraubenfeder) bestehen.
Wie in 21 gezeigt, ist das Gehäuse 843 des Elektromotors 729 mittels eines O-Ringes 847 an dem am Differentialträger 705 angebrachten Befestigungsloch 845 befestigt. Der Elektromotor 729 ist in beide Richtungen drehbar, sein Leitungskabel 849 ist über eine Steuereinrichtung an die Fahrzeugbatterie angeschlossen.
An einer Abtriebswelle 851 des Elektromotors 729 ist ein Ritzel 853 keilwellenverbunden. Zwischen der Abtriebswelle 851 und dem Gehäuse 843 ist eine Öldichtung 855 angeordnet, und das Ritzel 853 ist durch ein Kugellager 857 auf das Gehäuse 843 aufgelagert.
Das Sammelgetriebe 731 besteht aus einem Ritzel 853 an der Seite des Elektromotors 729, und der Verzahnung 805 des Plattenteils 797 (Nockenplatte 717), es verstärkt das Drehmoment des Elektromotors 729 und dreht die Nockenplatte 717.
Die Steuereinrichtung bewirkt, wie im folgenden beschrieben, das Einrücken und das Ausrücken der Klauenkupplung 713, zeitgleich mit dem Umschalten vom Zweiradantriebszustand in den Vierradantriebszustand verbindet sie jeweils die Klauenkupplung 713 und die 2-4-Umschaltvorrichtung, und zeitgleich mit dem Umschalten vom Vierradantriebszustand in den Zweiradantriebszustand trennt sie jeweils die Klauenkupplung 713 und die 2-4-Umschaltvorrichtung.
Zudem bewirkt die Steuereinrichtung beim Ein- und Ausrücken der Klauenkupplung 713 mittels einer Zeitsteuerung eine Rotation des Elektromotors 729 in beide Richtungen (eine Richtung und ihre Gegenrichtung) nur für eine jeweils gegebene Zeit (Winkel). Wenn der Elektromotor 729 sich nur für eine gegebene Zeit dreht, wird die Nockenplatte 717 über das Sammelgetriebe 731 in eine gegebene Richtung nur in einem gegebenen Winkel gedreht.
22 zeigt einen Zustand der Nockenplatte 717 in einer mittleren Stellung des gesamten Drehwinkels (Drehweite).
23 zeigt einen Zustand der Nockenplatte 717, in dem diese von dem in 22 gezeigten Zustand bis zu einer Richtung L (4-WD-Stellung) nur in einem gegebenen Winkel gedreht ist.
Zu diesem Zeitpunkt greift das Ritzel 853 des Sammelgetriebes 731 nur an einem Ende der Verzahnung 805 ein, zugleich stößt das Ende einer Seite der Schraubenfeder 723 gegen das Ende einer Seite des festen Plattenteils 785 und verhindert ein Überdrehen der Nockenplatte 717, und verhindert ein Lösen des Ritzels 853 von der Verzahnung 805.
Wie in 23 gezeigt, beendet die Nockenplatte 717 den Kontakt mit der beweglichen Platte 719 mittels des Nockens 721 unmittelbar bevor die Schraubenfeder 723 gegen den festen Plattenteil 785 stößt, dabei wird zwar durch das Drehmoment des Motors 729 die Drehgeschwindigkeit beschleunigt, durch die Krümmung des festen Plattenteils 785 aber der Stoß beim Zusammentreffen mit der Schraubenfeder 723 absorbiert und gemildert.
Dreht sich die Nockenplatte 717 weiter in 4-WD-Stellung, befinden sich an den einzelnen Nocken 721 der diametrale Teil 827 der einzelnen Nockenführungsstücke 819 der beweglichen Platte 719 in absteigender Stellung an der schrägen Fläche 811 der Nockenstücke 803 der Nockenplatte 717. Wie in der unteren Hälfte von 20 gezeigt, wird in diesem Zustand der diametrale Teil 827 von der Wirkkraft der Schiebefeder 727 gegen den ringförmigen Plattenteil 795 der Nockenplatte 717 gedrückt, und die Betätigung der einzelnen Nocken 721 endet.
Endet die Betätigung der einzelnen Nocken 721, bewegen sich die bewegliche Platte 719 und der Kupplungsring 741 durch die Schiebefeder 727 nach links, die Klauenkupplung 713 kommt in Eingriff und das Fahrzeug befindet sich im Vierradantriebszustand.
Zu diesem Zeitpunkt bildet die Schiebefeder 727 einen Wartemechanismus, sie bringt die Klauenkupplung 713 in Eingriff, wenn die Phasen der Gegenräder 743, 745 ausgerichtet sind.
24 zeigt einen Zustand, in dem der Plattenteil 797 von der in 22 gezeigten Stellung bis zu einer Richtung R (4WD-Stellung) nur in einem gegebenen Winkel gedreht wird.
Zu diesem Zeitpunkt greift das Ritzel 853 des Sammelgetriebes 731 an dem anderen Ende der Verzahnung 805 ein, die andere Seite der Schraubenfeder 723 auf der Nockenplatte 717 stößt gegen die andere Seite des festen Plattenteils 785 (Stopper) und verhindert ein Überdrehen der Nockenplatte 717, und verhindert ein Lösen des Ritzels 853 von der Verzahnung 805.
Wie in 24 gezeigt, beendet die Nockenplatte 717 den Kontakt mit der beweglichen Platte 719 mittels des Nockens 21 unmittelbar bevor die Schraubenfeder 723 gegen den festen Plattenteil 785 stößt, dabei wird zwar durch das Drehmoment des Motors 729 die Drehgeschwindigkeit beschleunigt, durch die Krümmung des festen Plattenteils 785 aber der Stoß beim Zusammentreffen mit der Schraubenfeder 723 absorbiert und gemildert.
Dreht sich die Nockenplatte 717 weiter in 2WD-Stellung, steigt an den einzelnen Nocken 721 der diametrale Teil 827 der einzelnen Nockenführungsstücke 819 an der schrägen Fläche 811 der Nockenstücke 803 an, läuft über die Halteüberstände 815, wird von der Auflagefläche 813 gehalten, und die einzelnen Nocken werden betätigt.
Bei Betätigung der einzelnen Nocken 721 bewegen sich durch die Nockenschubkraft die einzelnen Nockenführungsstücke 819 (bewegliche Platte 719) in axialer Richtung nach rechts und drücken die Schiebefeder 727 zusammen. Wird die Schiebefeder 727 zusammengedrückt, bewegt sich, wie in der oberen Hälfte der 20 gezeigt, die bewegliche Platte 719 (Kupplungsring 741) aufgrund der Wirkkraft der Rückholfeder 725 nach rechts, der Eingriff der Klauenkupplung 713 wird gelöst und das Fahrzeug kommt in den Zweiradantriebszustand.
Zudem ist eine Federkonstante der Schraubenfeder 723 auf einen Bereich eingestellt, daß sich das Ritzel 853 nicht von der Verzahnung 805 löst, wenn sich die Nockenplatte 717 sowohl in 2WD-Stellung als auch in 4WD-Stellung beim Auftreffen des festen Plattenteils 785 (Stopper) um deren Biegungswert weiter dreht.
Darüber hinaus wird durch die Sperrfunktion der Halteüberstande 815, welche die einzelnen Nockenstücke 819 auf der Auflagefläche 813 hält, verhindert, daß das Fahrzeug entgegen dem Willen des Fahrers im Betriebshalt-Zustand des Elektromotors 729 aufgrund von Störfaktoren wie Erschütterungen oder Stößen während der Fahrt vom Zweiradantriebszustand in den Vierradantriebszustand wechselt.
Weil zudem die zu beiden Seiten der schrägen Fläche 811 der Nockenstücke 803 angebrachte Haltefläche 813 und der ringförmige Plattenteil 795 jeweils keinen Nockenwinkel aufweisen, wirkt, während die Nockenführungsstücke 819 (radialer Teil 827) über diese schräge Fläche 813 und den ringförmigen Plattenteil 795 laufen, auf die Nockenplatte 717 kein Drehmoment, auch wenn sie die Wirkkraft der Schiebefeder 727 aufnimmt, und es kommt nicht zu einem irrtümlichen Wechsel vom Zweiradantriebszustand in den Vierradantriebszustand entgegen dem Willen des Fahrers.
Weil demgemäß sowohl vor einer Betätigung (bei Betriebshalt) als auch nach einer Betätigung der Zustand der Nocken 721 bewahrt wird und sich das Fahrzeug in einem stabilen Vierradantriebszustand und Zweiradantriebszustand befindet, kann der Elektromotor 729 außer bei Betätigung der Nocken 721 abgeschaltet werden.
Wie oben dargestellt, wird im Vierradantriebszustand, da die Klauenkupplung 713 und die 2-4-Umschaltvorrichtung jeweils verbunden sind, die Antriebskraft des Motors von der 2-4-Umschaltvorrichtung über das Antriebskraftübertragungssystem der hinteren Räder auf das äußere Differentialgehäuse 707 übertragen, und wird das innere Differentialgehäuse 709 über die Klauenkupplung 713 in Drehung versetzt. Diese Drehung wird von der Ritzelwelle 709 über das Ritzel 757 auf die Achswellenräder 759, 761 verteilt, und über die einzelnen Radachsen auf das linke und rechte Hinterrad übertragen.
Kommt das Fahrzeug in den Vierradantriebszustand, verbessern sich die Laufeigenschaften, das Ausweichvermögen und die Stabilität des Fahrzeugs auf schlechter Straße. Wenn zudem z. B. bei der Fahrt auf schlechter Straße eine Differenz im Antriebswiderstand der hinteren Räder auftritt, wird die Antriebskraft des Motors durch die Eigendrehung der einzelnen Ritzel 757 ausgleichend auf das rechte und das linke Hinterrad verteilt.
Im Zweiradantriebszustand, wenn die Verbindung zwischen der Klauenkupplung 713 und der 2-4-Umschaltvorrichtung jeweils gelöst ist, ist der Bereich vom inneren Differentialgehäuse 709 bis zu den hinteren Rädern durch die Klauenkupplung 713 getrennt und befindet sich in freier Drehung, zugleich ist das Kraftübertragungssystem von der 2-4-Umschaltvorrichung zum äußeren Differentialgehäuse 707 sowohl von der Antriebskraft des Motors als auch von der Mitnahmewirkung durch die hinteren Räder getrennt, und seine Drehung kommt zum Stillstand.
So verringert sich in diesem Zweiradantriebszustand, wenn die Drehung des Kraftübertragungssystems der hinteren Räder von der 2-4-Umschaltvorrichung zum äußeren Differentialgehäuse 707 zum Stillstand kommt, die Vibration und verbessert sich die Fahrqualität, zugleich verringert sich der Verschleiß der einzelnen Teile des Kraftübertragungssystems für die hinteren Räder und erhöht sich ihre Haltbarkeit, darüber hinaus verringern sich die Belastung des Motors sowie der Treibstoffverbrauch entsprechend dem geringeren Umdrehungswiderstand.
Am äußeren Differentialgehäuse 707 sind außer den beiden Öffnungen 747, 749 an der Innenperipherie des Nabenteils 733 spiralförmige Ölnuten 859 gebildet, darüber hinaus sind an dem den Sicherungsscheiben 779, 779 gegenüberstehenden Teil jeweils mit den einzelnen Ölnuten 859 verbundene diametrale Ölnuten 861, 863 gebildet.
Da die Öffnungen 747, 749 am Außenseitenteil des Differentialgehäuses 707 in diametraler Richtung gebildet sind, werden sie beständig in das Öl des am Differentialträger 705 gebildeten Ölreservoirs getaucht, und fließt mit der Drehung des äußeren Differentialgehäuses 707 Öl durch die Öffnungen 747, 749 ein und aus.
Zudem wird das Öl des Ölreservoirs durch die Drehung des äußeren Differentialgehäuse 707 (Tellerrad 739) hochgerührt, der Transport des hochgerührten Öls durch die Schraubenpumpenwirkung der Ölnut 859 befördert, und es strömt durch den Zwischenraum zwischen den Ölnuten 863, 861 und den Sicherungsscheiben 779, 779 etc. in den Innenteil des äußeren Differentialgehäuses 707.
Das in das äußere Differentialgehäuse 707 eingeströmte Öl wird an die den Differentialmechanismus 711 bildenden einzelnen Eingriffsteile der Ritzel 757, 759, 761, die gleitenden Teile der Ritzelwellen 755 und der Ritzel 757, die gleitenden Teile des äußeren Differentialgehäuses 707 und des inneren Differentialgehäuses 709, die gleitenden Teile des äußeren Differentialgehäuses 707 und des Kupplungsrings 741, sowie die Klauenkupplung 713 (Gegenrad 743, 745) geliefert und schmiert und kühlt diese.
Zudem wird auch der untere Teil der Betätigungseinrichtung 701 mit einer Platte, die eine Verzahnung aufweist, in das Ölreservoir getaucht und die gleitenden Teile der in Drehung versetzten Nockenplatte 717, Halteplatte 715 und beweglichen Platte 719, sowie die Nocken 721 etc. geschmiert und gekühlt.
Zudem wird auch das Sammelgetriebe 731 von dem vorgenannten hochgerührten Öl geschmiert und gekühlt.
Aufgrund der vorgenannten Schmierung und Kühlung durch das zulaufende Öl verringert sich die Reibung und erhöht sich die Haltbarkeit, zugleich verringert sich der Reibungswiderstand der einzelnen gleitenden Teile und sinkt der Treibstoffverbrauch des Motors.
Die Betätigungseinrichtung 701 und das hintere Differential 703 sind in der oben beschriebenen Art und Weise strukturiert.
Weil bei der Betätigungseinrichtung 701, auch wenn die Nockenplatte 717 den Kontakt mittels der Nocken 721 beendet hat und sich durch das Drehmoment des Motors 729 schnell dreht, die Krümmung der Schraubenfeder 723 den Stoß beim Zusammentreffen mit dem festen Plattenteil 785 (Stopper) mildert, wird eine Beschädigung des Ritzels 853 und der Verzahnung 805, der einzelnen festen Plattenteile 785 (Stopper), des Elektromotors 729 etc. verhindert, Haltbarkeit und Zuverlässigkeit erhöhen sich und eine reguläre Funktion kann lange bewahrt werden.
Zudem ist diese Struktur extrem billig zu realisieren im Vergleich zu einer solchen, die Wegfühler verwendet.
Zudem ist die Struktur mit einer Schraubenfeder 723 als Stoßabsorptionsmittel leicht zu realisieren und reduziert weiter die Kosten.
Zudem kann durch Austausch der Schraubenfeder 723 gegen eine solche mit anderer Stärke die Stoßkraftabsorptionsfunktion frei reguliert werden.
Zudem kommt die Betätigungseinrichtung 701, die das Drehmoment des Elektromotors 729 durch Nocken 721 in eine Betätigungskraft der Klauenkupplung 713 umwandelt, anders als eine Struktur mit Flüssigkeitsdruck-Betätigungseinrichtungen, ohne die teure Pumpe, Kolben und Zylinder sowie Schaltmechanismus aus, womit sich die Teilezahl entsprechend verringert, die Struktur einfacher wird und die Kosten sinken.
Darüber hinaus benötigt das hintere Differential 3 mit der Betätigungseinrichtung 701, die eine Verzahnungsplatte aufweist, nicht den großen Raum für die Anordnung der Druckleitungen etc., es ist leicht und kompakt strukturiert und paßt sich besser in das Fahrzeug ein, zugleich besteht keine Notwendigkeit, Veränderungen am hinteren Differentialträger 705 vorzunehmen, womit auch die für solche Veränderungen anfallenden Kostensteigerungen vermieden werden.
Da zudem die Betätigungseinrichtung 701 und das hintere Differential 703 keiner Funktionsminderung durch Druckverlust oder dem Einfluß von Druckveränderungen unterliegen, können Leistung, Stabilität und Zuverlässigkeit erheblich gesteigert und die mit dem Anbringen von Dichtungen für die Druckleitungen einhergehenden Kosten vermieden werden.
Der Inhalt der Japanischen Patentanmeldungen No. 2002-228498 (angemeldet am 06.08.2002) und 2002-263989 (angemeldet am 10.09.02) ist in seiner Gesamtheit in Betracht gezogen worden und hier enthalten.
Beschrieben wurden wünschenswerte Ausführungsformen der Erfindung, doch sind die Ausführungsformen nicht hierauf beschränkt.
Wer über reguläre technische Fertigkeiten auf dem in Frage kommenden technischen Gebiet verfügt, ist auf der Grundlage des oben dargestellten Inhalts in der Lage, die Erfindung durch Modifikation bzw. Umgestaltung zu realisieren.
So ist z. B. die durch die Betätigungseinrichtung gemäß der Erfindung betätigte Vorrichtung nicht auf eine Kupplung beschränkt. Die Kupplung muß nicht die Eingriffskupplung (Klauenkupplung) der einzelnen beschriebenen Ausführungsformen sein, es kann sich auch um eine Reibkupplung, eine Mehrscheibenkupplung oder eine Kegelkupplung handeln. Zudem ist der Differentialmechanismus nicht auf einen Differentialmechanismus mit einem Kegelradgetriebe beschränkt, es kann sich auch um einen Differentialmechanismus mit einem Planetengetriebe, ein Differentialgetriebe, bei dem ein Achswellenrad abtriebsseitig durch ein in einem Aufnahmeloch des Differentialgehäuses frei drehbar aufgenommenes Ritzel verbunden ist, oder um ein Schneckenradgetriebe etc. handeln.

Claims

Betätigungseinrichtung (1, 251, 601, 701) für das selektive Sperren und Freigeben eines Differentials (3, 703), bestehend aus: einer feststehenden ersten Platte (15, 715); einer in Richtung des selektiven Sperrens und Freigebens verschiebbar in die erste Platte (15, 715) eingefügten zweiten Platte (19, 719); einer in Bezug auf die erste Platte (15, 715) entgegengesetzt zu der zweiten Platte (19, 719) angeordneten und in diese drehbar eingefügten dritten Platte (17, 717); einer Antriebsquelle (27, 729), die sich mit der dritten Platte (17, 717) verbindet und sie in Drehung versetzt; einem Nockenmechanismus (21, 721), der die Rotation der dritten Platte (17, 717) in eine Bewegung der zweiten Platte (19, 719) in Richtung des selektiven Sperrens und Freigebens umwandelt; und einer Rückhaltevorrichtung (91, 103, 253, 303, 351, 603, 793), welche die Drehung der dritten Platte (17, 717) begrenzt und deren Verbindung mit der Antriebsquelle (27, 729) aufrechterhält, wobei die von dem Nockenmechanismus (21, 721) bewegte zweite Platte (19, 719) das Differential (3, 703) in Richtung des selektiven Sperrens und Freigebens betreibt.
Betätigungseinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die dritte Platte (17, 717) mit einer Verzahnung (107, 805), und die Antriebsquelle (27, 729) mit einem Ritzel (153, 853) versehen ist, das in die Verzahnung (107, 805) eingreift.
Betätigungseinrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Rückhaltevorrichtung ein die Verzahnung (107) umgebendes Führungsteil (253) ist, dessen beide Enden integral mit der Verzahnung (107) verkoppelt sind und an das Ritzel (153) anstoßen, um dessen Eingriff mit der Verzahnung (107) aufrechterhalten.
Betätigungseinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Rückhaltevorrichtung ein auf der ersten Platte (15, 715) angebrachter Stopper (91, 603, 793) ist, der den Rotationsbereich der dritten Platte (17, 717) beschränkt.
Betätigungseinrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die dritte Platte (17, 717) einen Dämpfer (303, 723) aufweist, der an den Stopper (91, 603, 793) anstößt.
Betätigungseinrichtung gemäß Anspruch 5, wobei der Dämpfer ein elastisches Teil (303, 723) ist.
Betätigungseinrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die dritte Platte (17) einen starken Teil (351) für das Anstoßen an den Stopper (91) aufweist.
Betätigungseinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Rückhaltevorrichtung ein auf der ersten Platte (15, 715) befindlicher Dämpfer ist, der an die dritte Platte (17. 717) anstößt und deren Rotationsbereich beschränkt.
Betätigungseinrichtung gemäß Anspruch 8, wobei der Dämpfer ein elastisches Teil ist.
Betätigungseinrichtung gemäß Anspruch 8, wobei der Dämpfer eine Feder ist.
Betätigungseinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Rückhaltevorrichtung ein gefalzter Teil (103) der dritten Platte (17) ist, der einen Endteil der ersten Platte (15) umgibt.
Betätigungseinrichtung gemäß Anspruch 1, die des weiteren mit einer Bremsvorrichtung (607) versehen ist, welche die dritte Platte (17) verzögert, nachdem diese den Nockenmechanismus (21) betreibt, und bevor die Rückhaltevorrichtung (91) die Rotation der dritten Platte (17) begrenzt.
Betätigungseinrichtung gemäß Anspruch 12, wobei die Bremsvorrichtung ein in die erste Platte (15) integriert gebildeter Überstand (607) ist, um die dritte Platte (17) mittels Reibung zu verzögern.
Betätigungseinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Antriebsquelle ein Elektromotor (27, 729) ist.
Sperrbares Differential (3, 703), versehen mit: einem äußeren und einem inneren Differentialgehäuse (7, 9, 707, 709); einer Kupplung (13, 713) für das selektive Sperren und Freigeben des Differentials (3, 703); und einer Betätigungseinrichtung (1, 251, 601, 701), bestehend aus: einer feststehenden ersten Platte (15, 715); einer in Richtung des selektiven Sperrens und Freigebens verschiebbar in die erste Platte (15, 715) eingefügten zweiten Platte (19, 719); einer in Bezug auf die erste Platte (15, 715) entgegengesetzt zu der zweiten Platte (19, 719) angeordneten und in diese drehbar eingefügten dritten Platte (17, 717); einer Antriebsquelle (27, 729), die die sich mit der dritten Platte (17, 717) verbindet und sie in Drehung versetzt; einem Nockenmechanismus (21, 721), der die Rotation der dritten Platte (17, 717) in eine Bewegung der zweiten Platte (19, 719) in Richtung des selektiven Sperrens und Freigebens umwandelt; und einer Rückhaltevorrichtung (91, 103, 253, 303, 351, 603, 793), die den Rotationsbereich der dritten Platte (17, 717) begrenzt und deren Verbindung mit der Antriebsquelle (27, 729) aufrechterhält; wobei die von dem Nockenmechanismus (21, 721) bewegte zweite Platte (19, 719) die Kupplung (13, 713) betreibt und das Differential (3, 703) selektiv sperrt und freigibt.
Sperrbares Differential gemäß Anspruch 15, wobei die erste Platte (15, 715), die zweite Platte (19, 719) und die dritte Platte (17, 717) jeweils integral von einem flachen Material gebildet werden.