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SACHGEBIET
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Die vorliegende Offenlegung betrifft ein Schaltsystem für eine Leistungstransmissionsvorrichtung für ein Fahrzeug. Bei dem Schaltsystem wird die kinetische Energie einer sich bewegenden Antriebsstrangkomponente zum Durchführen einer Schaltung verwendet.
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HINTERGRUND
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Generell können Leistungsübertragungsmechanismen, wie z. B. Verteilergetriebe, zum sicheren Leiten von Leistung von einem Motor zu einem ersten Satz von angetriebenen Rädern in einem Zweirad-Antriebsmodus sowie zum selektiven Leiten von Leistung zu einem zweiten Satz von Rädern zum Betrieb bei einem Vierrad-Antriebsmodus entweder mit Handschalt- oder Automatikgetrieben in Wirkverbindung stehen. Viele Verteilergetriebe ermöglichen eine Modusschaltung bei einem Übergang zwischen Zweirad- und Vierrad-Antriebsmodi sowie eine Bereichsschaltung zum Ermöglichen von mindestens zwei unterschiedlichen Untersetzungsverhältnissen bei den angetriebenen Rädern.
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Einige Verteilergetriebe weisen ein Bereichsschaltsystem auf, das eine Bereichsmuffe zwischen Positionen eines niedrigen Bereichs, eines neutralen Bereichs und eines hohen Bereichs axial umsetzt. Das Bereichsschaltsystem kann eine Bereichsschaltgabel für das Aufbringen einer Kraft auf die Bereichsmuffe aufweisen. Um eine Bereichsschaltung zu erreichen, bringt ein Aktuator, der typischerweise einen relativ großen Elektromotor aufweist, eine Kraft auf die Bereichsschaltgabel auf. Andere mechanische Drehmomentübertragungsmechanismen können zwischen dem Elektromotor und der Bereichsschaltgabel positioniert sein, um die Aufbringkraft zu vergrößern, die zu der Bereichsschaltgabel geliefert wird. Zum Beispiel weisen einige Bereichsschaltsysteme Kugelrampen-Aktuatoren, Pilotkupplungen und dergleichen auf.
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Bei einigen Anordnungen kann die Größe der Kraft, die an der Bereichsschaltgabel erforderlich ist, um eine Bereichsschaltung zu beenden, signifikant sein. Entsprechend kann die Größe des Elektromotors und die Menge an Energie, die erforderlich ist, um ein Schalten zu beenden, größer sein als gewünscht. Somit kann es wünschenswert sein, ein Bereichsschaltsystem zur Verfügung zu stellen, das dazu vorgesehen ist, die Energie aus einer Antriebsstrangkomponente zu verwenden, um eine Bereichsschaltung zu beenden.
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ZUSAMMENFASSENDER ÜBERBLICK
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Dieser Abschnitt bietet einen generellen zusammenfassenden Überblick über die Offenlegung und ist keine umfassende Offenlegung ihres vollständigen Umfangs oder sämtlicher ihrer Merkmale.
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Ein Verteilergetriebe umfasst erste und zweite Abtriebswellen, die selektiv von einer Antriebswelle angetrieben werden. Ein erster Zahnradsatz wird von der Antriebswelle angetrieben zum Erzeugen von ersten und zweiten Untersetzungsverhältnissen für die erste Abtriebswelle. Ein Bereichsaktuator weist ein axial bewegbares Element auf, das dazu vorgesehen ist, den ersten Zahnradsatz zwischen den ersten und zweiten Untersetzungsverhältnissen zu schalten. Eine Betätigungswelle ist so mit dem axial bewegbaren Element gekoppelt, dass durch eine Drehung der Betätigungswelle das axial bewegbare Element umgesetzt wird. Ein zweiter Zahnradsatz wird von der Antriebswelle angetrieben und treibt die Betätigungswelle an. Der zweite Zahnradsatz weist ein Steuerrad auf, das in einen und aus einem kämmenden Zusammengriff mit einem ersten Zahnrad und einem Laufrad bewegbar ist. Die Betätigungswelle wird in eine erste Richtung gedreht, wenn das Steuerrad mit dem ersten Zahnrad kämmt, und wird in eine entgegengesetzte Richtung gedreht, wenn es mit dem Laufrad kämmt.
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Ein Verteilergetriebe weist eine Antriebswelle sowie erste und zweite Abtriebswellen auf. Ein Planetenradsatz weist ein Sonnenrad, einen Zahnkranz, einen Träger und ein Ritzelrad auf, das drehbar von dem Träger gehalten wird. Das Ritzelrad kämmt mit den Sonnenrad und dem Zahnkranz. Ein Bereichsaktuator weist erste und zweite Bereichsmuffen auf, die zwischen einer ersten Position axial umsetzbar sind, um eine Antriebsverbindung zwischen der Antriebswelle und der ersten Abtriebswelle zu schaffen. An einer zweiten Position wird eine Direktantriebsverhältnis-Verbindung zwischen der Antriebswelle und der ersten Abtriebswelle sowie der Antriebswelle und der zweiten Abtriebswelle erzeugt. An einer dritten Position wird eine Antriebsverhältnis-Verbindung bei einer verringerten Drehzahl zwischen der Antriebswelle und der ersten Abtriebswelle sowie der Antriebswelle und der zweiten Abtriebswelle über den Planetenradsatz geschaffen. Der Bereichsaktuator weist eine Betätigungswelle auf, die so antreibend mit der ersten Bereichsmuffe gekoppelt ist, dass durch eine Drehung der Betätigungswelle die erste Bereichsmuffe umgesetzt wird. Ein weiterer Zahnradsatz wird von der Antriebswelle angetrieben und treibt die Betätigungswelle an. Der weitere Zahnradsatz weist ein erstes Zahnrad, ein Laufrad und ein Steuerrad auf. Das Steuerrad ist in einen und aus einem kämmenden Zusammengriff mit dem ersten Zahnrad und dem Laufrad bewegbar. Die Betätigungswelle wird in eine erste Richtung gedreht, wenn das Steuerrad mit dem ersten Zahnrad kämmt, und wird in eine entgegengesetzte Richtung gedreht, wenn dieses mit dem Laufrad kämmt.
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Weitere Anwendungsbereiche werden anhand der hier dargelegten Beschreibung offensichtlich. Die Beschreibung und die spezifischen Beispiele in diesem zusammenfassenden Überblick dienen nur dem Zweck der Erläuterung und dürfen nicht als Einschränkung des Schutzumfangs der vorliegenden Offenlegung angesehen werden.
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ZEICHNUNGEN
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Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur zum Zweck der Veranschaulichung von ausgewählten Ausführungsformen und nicht sämtlicher möglichen Implementierungen und dürfen nicht als Einschränkung des Schutzumfangs der vorliegenden Offenlegung angesehen werden.
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1 ist eine Querschnittansicht eines beispielhaften Verteilergetriebes, das mit einem Bereichsaktuator versehen ist, nach den Lehren der vorliegenden Offenlegung;
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2 ist eine perspektivische Teilansicht eines Abschnitts des Verteilergetriebes und des Bereichsaktuators;
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3 ist eine weitere perspektivische Ansicht eines Abschnitts des Verteilergetriebes und des Bereichsaktuators;
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4 ist eine Teil-Querschnittansicht des Verteilergetriebes in 1–3, wobei die Komponenten des Bereichsaktuators in ihrer korrekten 3-D-Position gezeigt sind;
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5 ist eine vergrößerte Teil-Schnittansicht eines Abschnitts von 1;
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6 ist eine Teil-Querschnittansicht eines weiteren Verteilergetriebes, das mit einem weiteren Bereichsaktuator versehen ist;
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7 ist eine perspektivische Teilansicht des Verteilergetriebes und des Bereichsaktuators, die in 6 gezeigt sind; und
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8 ist eine weitere perspektivische Teilansicht des Verteilergetriebes und des Bereichsaktuators, die in 6 gezeigt sind.
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Entsprechende Bezugszeichen zeigen durchgehend entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen an.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Beispielhafte Ausführungsformen werden nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen genauer beschrieben.
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In den Figuren ist ein Verteilergetriebe nach den Lehren der vorliegenden Offenlegung mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Das Verteilergetriebe 10 ist dazu vorgesehen, ein Drehmoment von der Antriebswelle 12 zu einer oder beiden einer ersten Abtriebswelle 14 und einer zweiten Abtriebswelle 16 zu übertragen. Die erste Abtriebswelle 14 ist mit einem ersten Satz von angetriebenen Rädern drehend gekoppelt. Die zweite Abtriebswelle 16 ist mit dem zweiten Satz von angetriebenen Rädern drehend gekoppelt.
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Das Verteilergetriebe 10 ist dazu vorgesehen, ein Drehmoment von der Antriebswelle 12 über Sätze von gleitenden Keilzähnen zu den Fahrzeugrädern zu übertragen, wie noch beschrieben wird. In Abhängigkeit von der Position und dem Zusammengreifen der Keilzähne kann bei einem Zweirad-High-/Vierradantriebs-Automatikbetriebsmodus durch Verwendung einer aktiven Kupplung 17, eines Vierradantriebs-High-Lock-Betriebsmodus und eines Vierradantriebs-Low-Betriebsmodus eine Leistung von der Antriebswelle 12 nur zu der ersten Abtriebswelle 14 übertragen werden. Eine neutrale Position ist ebenfalls vorgesehen. Die Komponenten des Verteilergetriebes 10 sind so angeordnet, dass die Antriebswelle 12 von den Komponenten eines Planetenradsatzes 18 so getrennt werden kann, dass das Planetenrad stationär ist, bis ein Drehmoment über den Planetenradsatz 18 übertragen werden muss. Die Effizienz eines Fahrzeugs ist nicht das primäre Ziel, wenn das Verteilergetriebe 10 im Low-Bereich arbeitet. Somit ist der zusätzliche Zugwiderstand, der mit dem Drehen der Komponenten des Planetenradsatzes 18 bei diesem Modus in Zusammenhang steht, akzeptabel.
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Das Verteilergetriebe 10 weist einen Bereichsaktuator 20 auf, der dazu vorgesehen ist, eine erste Bereichsmuffe 22, eine zweite Bereichsmuffe 24 und eine dritte Bereichsmuffe 26 selektiv in eine Anzahl von unterschiedlichen Positionen umzusetzen, um die oben beschriebenen Antriebsmodi zu erzeugen.
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Die erste Bereichsmuffe 22 weist einen Keilzahn 32 auf, der mit einem Keilzahn 34, welcher an der ersten Abtriebswelle 14 ausgebildet ist, zusammengreift. Ein Satz von Kupplungszähnen 36 ist ebenfalls an der ersten Bereichsmuffe 22 ausgebildet. Eine zweite Bereichsmuffe 24 liegt an der ersten Bereichsmuffe 22 an und weist einen Keilzahn 38, der antreibend mit dem Keilzahn 34 der ersten Abtriebswelle 14 zusammengreift, und einen Keilzahn 40, der an der Antriebswelle 12 ausgebildet ist, auf. Kupplungszähne 42 sind an der zweiten Bereichsmuffe 24 ausgebildet. Die dritte Bereichsmuffe 26 liegt an der zweiten Bereichsmuffe 24 an und weist einen Keilzahn 48 auf, der mit einem Keilzahn 50 eines Antriebskettenrads 52 antreibend zusammengreift. Das Antriebskettenrad 52 bildet einen Abschnitt eines Übertragungsmechanismus 54, der dazu vorgesehen ist, ein Drehmoment auf die zweite Abtriebswelle 16 zu übertragen. Insbesondere greift ein flexibles Element, wie z. B. eine Kette 58, mit dem Antriebskettenrad 52 sowie einem Abtriebskettenrad 60 antreibend zusammen. Das Abtriebskettenrad 60 ist zum Drehen mit der zweiten Abtriebswelle 16 fixiert. Kupplungszähne 62 und 64 sind an voneinander beabstandeten Stellen an der dritten Bereichsmuffe 26 ausgebildet.
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Der Planetenradsatz 18 weist einen Zahnkranz 70 auf, der an einem Gehäuse 72 des Verteilergetriebes 10 befestigt ist. Ein Sonnenrad 74 ist mit Kupplungszähnen 76 versehen. Eine Vielzahl von Ritzelrädern 78 greift antreibend mit dem Zahnkranz 70 und dem Sonnenrad 74 zusammen. Eine Vielzahl von Stiften 80 halten die Ritzelräder 78 zum Drehen an diesen. Eine erste Trägerplatte 84 wird von einem Lager 86 drehbar gehalten und weist eine Vielzahl von Kupplungszähnen 88 auf. Die erste Trägerplatte 84 hält die Stifte 80. Eine zweite Trägerplatte 90 hält ebenfalls die Stifte 80 und weist Kupplungszähne 94 auf.
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1 zeigt ein Verteilergetriebe 10, das in einem Zweirad-High-Antriebsbetriebsmodus betrieben wird. Dabei wird ein Drehmoment von der Antriebswelle 12 zu der zweiten Bereichsmuffe 24 übertragen. Die zweite Bereichsmuffe 24 greift mit der ersten Abtriebswelle 14 antreibend zusammen, um den ersten Satz von Fahrzeugrädern anzutreiben. Die oben beschriebenen verschiedenen Kupplungszähne sind aus dem Zusammengriff mit den Komponenten des Planetenradsatzes 18 gelöst. Der Betrieb und die Effizienz des Verteilergetriebes 10 sind hoch aufgrund der Tatsache, dass der Planetenradsatz 18 nicht angetrieben wird und der Übertragungsmechanismus 54 im Zweirad-High-Antriebsmodus nicht angetrieben wird.
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Um einen Vierradantriebs-High-Lock-Betriebsmodus zu bieten, setzt der Bereichsaktuator 20 die erste Bereichsmuffe 22 in die Position um, die als HL bezeichnet ist. Dabei wird jede der ersten, zweiten und dritten Bereichsmuffe 22, 24 und 26 in neue Positionen umgesetzt. Insbesondere greift die dritte Bereichsmuffe 26 über einen Satz von Zahnrädern 100 sowie ein Antriebskettenrad 52 antreibend mit der Antriebswelle 12 zusammen. Die zweite Bereichsmuffe 24 bleibt gleichzeitig in Zusammenengriff mit der Antriebswelle 12 und der ersten Abtriebswelle 14. Somit ist ein Vierradantriebs-High-Lock-Betriebsmodus gegeben. Es sei ferner darauf hingewiesen, dass bei diesem Betriebsmodus keine der Komponenten des Planetenradsatzes 18 angetrieben wird.
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In einem neutralen Betriebsmodus wird jede der ersten, zweiten und dritten Muffen 22, 24 und 26 weiter axial in Positionen umgesetzt, die als N bezeichnet sind. Im neutralen Betriebsmodus werden die Zähne 62 und 64 der dritten Bereichsmuffe 26 aus dem Zusammengriff mit den anderen Komponenten gelöst. Auf im Wesentlichen gleiche Weise wird der Keilzahn 38 der zweiten Bereichsmuffe 24 aus dem Zusammengriff mit der ersten Abtriebswelle 14 gelöst. Im neutralen Betriebsmodus wird kein Drehmoment von der Antriebswelle 12 zu einer der Abtriebswelle 14 oder der Abtriebswelle 16 übertragen.
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Um den Vierrad-Low-Antriebsmodus zu erreichen, setzt der Bereichsaktuator 20 jede der Bereichsmuffen in die L-Position um. Im Vierradantriebs-Low-Betriebsmodus verbindet die zweite Bereichsmuffe 24 die Antriebswelle 12 durch die Antriebsverbindung der Zähne 42 und Zähne 76 antreibend mit dem Sonnenrad 74. Über den Planetenradsatz 18 werden die Drehzahl verringert und ein Drehmoment vergrößert, wenn die erste Trägerplatte 84 und die zweite Trägerplatte 90 als Abtriebselemente dienen. Ein Drehmoment wird durch kämmendes Zusammengreifen der Zähne 94 und Zähne 36 von der zweiten Trägerplatte 90 zu der ersten Bereichsmuffe 22 übertragen. Auf im Wesentlichen gleiche Weise überträgt die erste Trägerplatte 84 ein Drehmoment über die Kupplungszahn-Zwischenverbindung 64 und 88 zu der dritten Bereichsmuffe 26. Die dritte Bereichsmuffe 26 bleibt mit den Antriebskettenrädern 52 antreibend gekoppelt, um ein Drehmoment zu der zweiten Abtriebswelle 16 zu übertragen.
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Ein Koppelteil 102 verbindet die erste Bereichsmuffe 22 und die zweite Bereichsmuffe 26 miteinander. Das Koppelteil 102 weist eine erste Druckscheibe 104 auf, die zwischen der ersten Bereichsmuffe 22 und der zweiten Bereichsmuffe 24 positioniert ist. Eine zweite Druckscheibe 106 ist zwischen der zweiten Bereichsmuffe 24 und einem Schnappring 108 positioniert. Der Schnappring 108 ist an der ersten Bereichsmuffe 22 befestigt. Das Koppelteil 102 koppelt die erste Bereichsmuffe 22 mit der zweiten Bereichsmuffe 24 für eine gleichzeitige axiale Umsetzung. Das Koppelteil 102 ermöglicht eine relative Drehung zwischen der ersten Bereichsmuffe 22 und der zweiten Bereichsmuffe 24. Eine koordinierte Bewegung der ersten Bereichsmuffe 22 und der zweiten Bereichsmuffe 24 ist in beiden axialen Richtungen sichergestellt.
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Die zweite Bereichsmuffe 24 ist mittels eines Verbindungsteils 122 mit der dritten Bereichsmuffe 26 gekoppelt. Das Verbindungsteil 122 kann eine metallische Muffe aufweisen mit einem zylindrisch geformten mittleren Abschnitt 124, der ein Ende 126 der zweiten Bereichsmuffe 24 und ein Ende 128 der dritten Bereichsmuffe 26 überlappt. Die zweite Bereichsmuffe 24 weist eine Nut 132 auf, die einen ersten nach unten gerichteten Abschnitt 134 des Verbindungsteils 122 aufnimmt. Ein Laufspiel ist zwischen dem zylindrischen Abschnitt 124, dem ersten nach unten gerichteten Abschnitt 134 und der zweiten Bereichsmuffe 24 vorhanden. Eine Nut 136 ist auf der dritten Bereichsmuffe 26 ausgebildet. Das Verbindungsteil 122 weist einen zweiten nach unten gerichteten Abschnitt 138 auf, der innerhalb der Nut 136 positioniert ist. Der zweite nach unten gerichtete Abschnitt 138 und der im Wesentlichen zylindrische Abschnitt 124 sind so von der dritten Bereichsmuffe 26 entfernt, dass die zweite Bereichsmuffe 24 mit der dritten Bereichsmuffe 26 axial gekoppelt ist, jedoch eine relative Drehung zwischen der zweiten und der dritten Bereichsmuffe auftreten kann. Es wird in Betracht gezogen, dass das Verbindungsteil 122 aus einem schmiedbaren Metall gebildet wird, das anfangs als ein Zylinder geformt ist. Ein Crimp-Vorgang kann angewendet werden, um den ersten nach unten gerichteten Abschnitt 134 und den zweiten nach unten gerichteten Abschnitt 138 zu bilden. Es wird ein kostengünstiges leichtes Koppelteil zur Verfügung gestellt.
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Der Bereichsaktuator 20 ist dazu vorgesehen, die erste Bereichsmuffe 22, die zweite Bereichsmuffe 24 und die dritte Bereichsmuffe selektiv in verschiedene axiale Positionen, die oben beschrieben worden sind, umzusetzen. Der Bereichsaktuator 20 weist eine Schaltgabel 150 auf, die in eine axiale Position angetrieben wird, welche den oben beschriebenen Verteilergetriebemodi entspricht. Eine Betätigungswelle 152 wird von Lagern 154, 156 zum Drehen in dem Gehäuse 72 gehalten. Die Betätigungswelle 152 verläuft durch einen Träger 160 und greift mit diesem antreibend zusammen. Ein Gewinde 161 ist an der Betätigungswelle 152 ausgebildet. Durch das Drehen der Betätigungswelle 152 wird der Träger 160 axial umgesetzt. Eine Muffe 162 umgibt einen Abschnitt des Trägers 160 und ist relativ zu diesem axial bewegbar. Die Muffe 162 wirkt mit einer Feder 164 und der Schaltgabel 150 zusammen, um die Muffe 162 und die Schaltgabel 150 relativ zu dem Träger 160 zu zentrieren. Die Feder-und-Muffe-Anordnung ermöglicht eine vorübergehende Umsetzung des Trägers 162, während die Schaltgabel 150 bei einer blockierten Schaltung stationär bleibt. Die Feder 164 belastet weiterhin die Schaltgabel 150 und die erste Bereichsmuffe 22 in Richtung einer gewünschten axialen Position im blockierten Zustand. Sobald die Blockierung der Schaltung aufgehoben ist, beendet die Schaltgabel 150 ihre angestrebte Bewegung.
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Ein Zahnradzug 170 ist zum Übertragen eines Drehmoments von dem Antriebskettenrad 52 zu der Betätigungswelle 152 bei einer Bereichsschaltung vorgesehen. Ein Bedienteil 174 wirkt mit dem Zahnradzug 170 zusammen, um die Betätigungswelle 152 in einer einer ersten Richtung oder einer entgegengesetzten zweiten Richtung zu drehen. Der Zahnradzug 170 weist ein Antriebsrad 178 auf, das zum Drehen mit dem Antriebskettenrad 52 fixiert ist. Ein Abtriebsrad 180 steht in konstantem kämmenden Zusammengriff mit dem Antriebsrad 178. Eine Zwischenwelle 182 wird von Lagern 184, 186 in dem Gehäuse 72 gehalten. Die Zwischenwelle 182 verläuft durch einen Durchlass 188, der in der Schaltgabel 150 ausgebildet ist. Das Abtriebsrad 180 ist zum Drehen mit der Zwischenwelle 182 fixiert. Ein axial umsetzbares Steuerrad 190 ist zum Drehen mit der Zwischenwelle 182 verkeilt. Das Steuerrad 190 ist in 1 in einer aus dem Zusammengriff gelösten oder neutralen Position gezeigt. Ein Abtriebsrad 194 ist zum Drehen mit der Betätigungswelle 152 fixiert. Das Steuerrad 190 kann, wie in 1 zu sehen ist, axial nach links umgesetzt werden, um kämmend mit dem Abtriebsrad 194 zusammenzugreifen.
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Eine Leerlaufwelle 196 wird von einem ersten Lager 198 und einem zweiten Lager 200 zum Drehen innerhalb des Gehäuses 72 gehalten. Ein erstes Laufrad 204 ist zum Drehen mit der Leerlaufwelle 196 fixiert. Ein zweites Laufrad 206 ist von dem ersten Laufrad 204 axial beabstandet und ebenfalls zum Drehen mit der Leerlaufwelle 196 fixiert. Das zweite Laufrad 206 ist in konstantem kämmenden Zusammengriff mit dem Abtriebsrad 194 positioniert. Das Steuerrad 190 kann, wie in 1 zu sehen ist, axial nach rechts umgesetzt werden, um kämmend mit dem ersten Laufrad 204 zusammenzugreifen. Es sei darauf hingewiesen, dass zur Vereinfachung der Beschreibung 1 jede der Komponenten des Zahnradzugs 170 entlang der Ebene der Figur liegend zeigt. Die perspektivischen Ansichten von 2 und 3 sowie die Querschnittansicht von 4 zeigen die dreidimensionale Positionierung der Komponenten genauer.
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Das Bedienteil 174 weist einen Elektromotor 210 mit einer mit einem Gewinde versehenen Abtriebswelle 212 auf. Eine Steuergabel 214 steht so in Gewindeeingriff mit der Abtriebswelle 212, dass die Drehung der Abtriebswelle 212 eine axiale Umsetzung der Steuergabel 214 bewirkt. Eine Nut 216, die in dem Steuerrad 190 ausgebildet ist, nimmt die Steuergabel 214 auf. Der Elektromotor 210 ist so bemessen, dass er nur genügend Energie zum axialen Umsetzen des Steuerrads 190 in die beschriebenen Positionen liefert. Die Energie zum axialen Umsetzen der ersten Bereichsmuffe 22, zweiten Bereichsmuffe 24 und dritten Bereichsmuffe 26 wird von dem Antriebskettenrad 52 zur Verfügung gestellt.
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Ein Schaltgabel-Positionssensor 218 wirkt mit der Schaltgabel 150 zusammen, um ein Signal auszugeben, das die axiale Position der ersten Bereichsmuffe 22 anzeigt. Eine Vielzahl von Rasten 220 ist in der Schaltgabel 150 ausgebildet. Der Schaltgabel-Positionssensor 218 kann den Stößel aufweisen, der dazu vorgesehen ist, in die Rasten einzutreten und diese zu verlassen, wenn die Schaltgabel 150 umgesetzt wird. Ein Drehzahlsensor 224 ist dazu vorgesehen, ein Signal auszugeben, das die Drehzahl des Abtriebsrads 194 anzeigt. Ein Controller 228 steht mit dem Elektromotor 210, Schaltgabel-Positionssensor 218 und Drehzahlsensor 224 in Verbindung, um die Schaltgabel 150 korrekt zu positionieren und die Position zu bestätigen. Zum Beispiel kann der Controller 228 die Drehzahl und Richtung der Drehung des Abtriebsrads 194 auf der Basis des von dem Drehzahlsensor 224 gelieferten Signals bestimmen. Der Controller 228 verwendet die Geometrie der Gewindeverbindung zwischen der Betätigungswelle 152 und dem Träger 160 in Kombination mit der Drehzahl und Richtung der Drehung der Betätigungswelle 152, um die Richtung und Größe des linearen Laufs des Trägers 160 zu bestimmen. Der Controller 228 steht ferner mit einem Aktuator 232 in Verbindung, der dazu vorgesehen ist, die eingeleitete Kraft, die zu der aktiven Kupplung geliefert wird, zu variieren.
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Bei Betrieb kann der Elektromotor 210 betätigt werden, um die Abtriebswelle 212 in eine Richtung zu drehen, um die Steuergabel 214 in eine Richtung umzusetzen, in der das Steuerrad 190 gezwungen wird, sich nach links zu bewegen, wie in 1 zu sehen ist. Das Steuerrad 190 kämmt ohne das Abtriebsrad 190. Die Kupplung 17 kann gesteuert werden, damit ein Drehmoment von der Antriebswelle 12 zu dem Antriebsrad 178 übertragen wird. Der Controller 228 aktiviert ferner den Aktuator 232, damit ein Drehmoment über die aktive Kupplung 17 übertragen wird. Das Drehmoment wird von dem Antriebsrad 178 zu der Betätigungswelle 152 übertragen, um die Schaltgabel 150 so in eine erste Richtung umzusetzen, wie z. B. die Richtung, in der sich die erste Bereichsmuffe 22 aus der Position H in die Position HL bewegt. Sobald der Schaltgabel-Positionssensor 218 anzeigt, dass die HL-Position erreicht ist, wird der Elektromotor 210 aktiviert, um die Abtriebswelle 212 in eine entgegengesetzte Richtung zu drehen, um das Steuerrad 190 axial aus dem Zusammengriff mit dem Abtriebsrad 194 umzusetzen. Im Wesentlichen gleiche Schaltungen können erfolgen, wenn eine Bewegung der Schaltgabel 150 von rechts nach links gewünscht ist.
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Um die Schaltgabel 150 in die entgegengesetzte Richtung oder von links nach rechts umzusetzen, wie in 1 zu sehen ist, wird der Elektromotor 210 aktiviert, um die Abtriebswelle 212 in eine Richtung zu drehen, in der bewirkt wird, dass die Steuergabel 214 das Steuerrad 190 nach rechts bewegt. Das Steuerrad 190 greift antreibend mit dem ersten Laufrad 204 zusammen, und der Elektromotor 210 ist nicht mehr aktiviert. Ein Drehmoment kann wieder über die Kupplung 17 übertragen werden, um das Antriebsrad 178 und die anderen Elemente des Zahnradzugs 170 zu drehen. Da das Steuerrad 190 nun kämmend mit dem ersten Laufrad 204 zusammengreift, wird das Drehmoment über die Leerlaufwelle 196 und das zweite Laufrad 206 zu dem Abtriebsrad 194 übertragen. Das Abtriebsrad 194 wird in die entgegengesetzte Richtung gedreht, wie oben beschrieben ist. Die Betätigungswelle 152 wird in eine Richtung gedreht, in der bewirkt wird, dass sich die Schaltgabel 150 von links nach rechts bewegt, wie in 1 zu sehen ist. Es sei darauf hingewiesen, dass der Aktuator 20 eine verbesserte Steuerbarkeit im Vergleich zu bisher bekannten Auslegungen aufweist, da die Zusammengreifdrehzahl der ersten, zweiten und dritten Bereichsmuffen 22, 24, 26 auf der Basis der Steuerung der aktiven Kupplung 17 eingestellt werden kann. Des Weiteren werden durch die Verwendung mehrerer Stirnräder in dem Zahnradzug 170 und eines relativ kleinen Elektromotors 210 die elektrische Energie und der Packungsraum, die erforderlich sind, um eine Bereichsschaltung durchzuführen, minimiert.
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6–8 zeigen einen alternativen Bereichsaktuator 300. Der Bereichsaktuator 300 ist dem Bereichsaktuator 20 im Wesentlichen gleich, mit der Ausnahme, dass kein Antriebsrad mehr zum Drehen mit dem Antriebskettenrad fixiert ist, sondern alternativ in antreibenden Zusammengriff mit der Kette 58 platziert ist. Insbesondere ist ein Antriebsrad 302 zum Drehen mit einer Zwischenwelle 304 fixiert, die von Lagern 306, 308 zum Drehen in einem Gehäuse 305 gehalten wird. Ein Dämpfer oder eine Führungsplatte 310 ist auf einer dem Antriebsrad 302 gegenüberliegenden Seite der Kette 58 positioniert, um einen antreibenden Zusammengriff zwischen der Kette 58 und dem Antriebsrad 302 aufrechtzuerhalten. Eine (nicht gezeigte) Kettenspannvorrichtung kann implementiert sein, um erforderlichenfalls einen korrekten antreibenden Zusammengriff zwischen dem Antriebskettenrad 52, Abtriebskettenrad 60 und Antriebsrad 302 aufrechtzuerhalten.
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Ein Steuerrad 314 ist relativ zu der Zwischenwelle 304 axial bewegbar und zum Drehen mit dieser verkeilt. Eine Leerlaufwelle 316 weist ein erstes Laufrad 318 und ein zweites Laufrad 320 auf, die zum Drehen mit dieser fixiert sind. Ein Abtriebsrad 324 steht in konstantem kämmenden Zusammengriff mit dem zweiten Laufrad 320. Eine Betätigungswelle 328 ist über ein Gewinde mit einer Schaltgabel 330 gekoppelt. Durch die Drehung der Betätigungswelle 328 wird die Schaltgabel 330 umgesetzt. Die Betätigungswelle 328 wird zum Drehen in dem Gehäuse 305 gehalten und ist zum Drehen mit dem Abtriebsrad 324 fixiert.
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Eine Steuergabel 332 ist innerhalb einer Nut 334 positioniert, die in dem Steuerrad 314 ausgebildet ist. Ein (nicht gezeigtes) Bedienteil, das dem Bedienteil 174 im Wesentlichen gleich ist, kann verwendet werden, um das Steuerrad 314 axial umzusetzen. Die Betätigung des Bereichsaktuators 300 ist im Wesentlichen die gleiche wie oben mit Bezug auf den Bereichsaktuator 20 beschrieben worden ist. Es sei darauf hingewiesen, dass die Direktantriebsverbindung zwischen der Betätigungswelle 328 und der Schaltgabel 330 durch die Schlitten-und-Feder-Anordnung, die oben beschrieben worden ist, ersetzt werden kann und umgekehrt. Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass zwar die Aktuatoren 20 und 300 in Zusammenhang mit einem Schaltsystem mit mehreren Bereichsmuffen gezeigt worden ist, die Bereichsaktuatoren der vorliegenden Offenlegung jedoch mit jeder Anzahl von anderen Schaltsystemen, die ein axial bewegbares Schaltelement aufweisen, zusammenwirken können.
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Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen ist nur zum Zweck der Erläuterung und Beschreibung vorgesehen. Sie darf nicht als vollständig oder die Offenlegung einschränkend angesehen werden. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind generell nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern sind gegebenenfalls austauschbar und können bei einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, selbst wenn dies nicht spezifisch gezeigt oder beschrieben ist. Diese können ferner auf viele Arten variiert werden. Solche Variationen dürfen nicht als Abweichung von der Offenlegung angesehen werden, und sämtliche solcher Modifikationen gelten als in den Schutzumfang der Offenlegung eingeschlossen.
