DE19800349C2 - Kupplungsschmierstruktur bei einem Kraftübertragungssystem - Google Patents
Kupplungsschmierstruktur bei einem KraftübertragungssystemInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftübertragungssystem, das dazu
ausgebildet ist, eine Antriebskraft von einer Eingangswelle über linke und
rechte Kupplungen auf Räder zu übertragen, und insbesondere auf eine
Kupplungsschmierstruktur in dem Kraftübertragungssystem.
Bei einem Kraftübertragungssystem des Stands der Technik ist eine
Ölpumpe zum Schmieren der linken und rechten Kupplungen in einem
vorderen Teil des Systems angebracht und ist durch die Eingangswelle
angetrieben, welche mit einem hinteren Ende einer Antriebwelle verbunden
ist.
Wenn die Ölpumpe jedoch an dem vorderen Teil des Kraftübertragungs
systems angebracht ist, dann besteht ein Problem darin, daß die Länge des
Öldurchlasses zum Zuführen von Öl zu den Kupplungen, welche an
entgegengesetzten linken und rechten Seiten des Kraftübertragungssystems
angebracht sind, vergrößert wird; um jedoch einen Raum zum Anbringen der
Ölpumpe vorsehen zu können, wird die Längsabmessung des Kraftüber
tragungssystems vergrößert.
Diese Nachteile der Ölpumpenanordnung des Standes der Technik sind
beispielsweise bei einem in der DE 40 39 392 C2 offenbarten ähnlichen
Kraftübertragungssystem zu erkennen. Die Fig. 11 dieser Druckschrift zeigt ein
Kraftübertragungssystem, bei dem eine Ölpumpe in einem vorderen Teil des
Systems angebracht ist und durch die Eingangswelle angetrieben wird. Auch
wenn die in dieser Druckschrift beschriebene Ölpumpe nicht der Schmierung
der Kupplungsstruktur dient, sondern vielmehr zum Fördern von Hydrauliköl für
die in dieser Druckschrift vorgestellten Hydraulikkupplungen verwendet wird,
lassen sich doch die eingangs geschilderten Nachteile einer derartigen
Ölpumpenanordnung der Fig. 11 dieser Druckschrift deutlich entnehmen: das
Kraftübertragungssystem dieser Druckschrift wird durch die Ölpumpe in Fig.
11 nach links, beträchtlich vergrössert, zudem sind lange Ölleitungen
erforderlich, um das Öl von der Pumpe zu den Kupplungen zu bringen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Länge der Öldurchlässe,
welche Öl zu den Kupplungen führen, zu minimieren, und eine Verringerung
der Größe des Kraftübertragungssystems zu erreichen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Kraftübertragungssystem
durch eine Kupplungsschmierstruktur mit den Merkmalen des Anspruchs 1
gelöst.
Bei einer derartigen Anordnung ist es nicht nur möglich, eine Zunahme der
Längsabmessung des Kraftübertragungssystems aufgrund der Ölpumpe zu
vermeiden, sondern auch möglich, die Länge der Öldurchlässe zum Zuführen
von Öl von der Ölpumpe zu den linken und rechten Kupplungen zu minimieren.
Die DE 197 08 968 A1, die für die vorliegende Anmeldung nachveröffent
lichten Stand der Technik bildet, offenbart eine Kupplungsschmierstruktur bei
einem ähnlichen Kraftübertragungssystem, bei der auf der Kupplungs
antriebswelle radial nach aussen vorstehende Schaufeln angebracht sind,
welche bei Drehung der Kupplungsantriebswelle Schmieröl
aus einem Ölbad schöpfen, welches über die Schaufeln und durch radiale
Kanäle, die von den Schaufeln in das Innere der Kupplungsantriebswelle
führen, den Kupplungen zugeführt wird. Es handelt sich hierbei also eher um
einen Schöpf- als um einen Pumpprozess.
Demgegenüber erlaubt die erfindungsgemäße Verwendung der Trochoidpumpe
oder Zahnradpumpe, deren innerer Rotor an der Kupplungsantriebswelle
festgelegt ist, eine zuverlässigere Versorgung der Kupplungen mit Schmieröl.
Gemäß einem zweiten Aspekt und Merkmal der vorliegenden Erfindung wird
zusätzlich zum ersten Merkmal das durch die Ölpumpe abgegebene Öl zu den
Kupplungen durch einen Öldurchlass geführt, welcher sich axial durch die
Kupplungsantriebswelle erstreckt.
Durch das zweite Merkmal wird eine spezielle Leitung zum Zuführen des Öls
nicht erfordert; es kann ferner die Form des Öldurchlasses zum Verringern des
Ölströmungswiderstands vereinfacht werden.
Als weiterer Stand der Technik wird auf die DE 196 11 058 A1 verwiesen.
Die vorangehenden und weitere Teile, Merkmale und Vorteile der Erfindung
werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
bei Betrachtung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen augen
scheinlich.
Die Fig. 1 bis 10 stellen eine bevorzugte beispielhafte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar.
Fig. 1 ist die Darstellung einer Gesamtanordnung eines Vierrad
antriebsfahrzeugs;
Fig. 2 ist eine Draufsicht des gesamten hinteren Differentials;
Fig. 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des in Fig. 2
gezeigten Differentials;
Fig. 4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des in Fig. 2
gezeigten Differentials;
Fig. 5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des in Fig. 2
gezeigten Differentials;
Fig. 6 ist eine vergrößerte Schnittansicht entlang einer Linie 6-6 in
Fig. 4;
Fig. 7 ist eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen in Fig. 4
gezeigten Teils;
Fig. 8 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie 8-8 in Fig. 3;
Fig. 9 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie 9-9 in Fig. 8; und
Fig. 10 ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen der Fahrzeug
geschwindigkeit und dem maximal übertragenen Drehmoment der Kupplung
darstellt.
Eine bevorzugte beispielhafte Ausführungsform der Erfindung wird nun mit
Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Wenn man sich der Fig. 1 zuwendet, so umfaßt ein Vierradantriebsfahr
zeug V eine Maschine E, die an einem vorderen Teil einer Fahrzeug
karosserie quer angebracht ist, ein Getriebe M, welches mit der Maschine
E integral vorgesehen ist, ein vorderes Differential DF, welches das Getriebe
M mit Antriebswellen 1 L und 1 R von linken und rechten Vorderrädern WFL
bzw. WFR verbindet, eine Übertragung T, welche das vordere Differential DF
mit einer Antriebswelle 2 verbindet, und ein hinteres Differential DR,
welches die Antriebswelle 2 mit Antriebswellen 3 L und 3 R des linken und
des rechten Hinterrads WRL bzw. WRR verbindet. Das hintere Differential DR
ist dazu ausgebildet, die Übertragung einer Antriebskraft auf die Antriebs
wellen 3 L und 3 R der Hinterräder WRL und WRR zu steuern. Wenn die
Übertragung der Antriebskraft gestoppt wird, dann wird das Fahrzeug in
einen Vorderradantriebszustand gebracht, in welchem lediglich die
Vorderräder WFL und WFR angetrieben werden, und wenn die Antriebskraft
übertragen wird, dann wird das Fahrzeug in einen Vierradantriebszustand
gebracht, in welchem sowohl die Vorderräder WFL und WFR als auch die
Hinterräder WRL und WRR angetrieben werden. Ferner ist im Vierradantriebs
zustand das hintere Differential DR dazu in der Lage, die Verteilung der
Antriebskraft auf das linke und das rechte Hinterrad WRL und WRR in
jeglichem Verhältnis oder Ausmaß zu steuern.
Mit einer elektronischen Steuer/Regel-Einheit U sind ein Vorderraddrehzahl
sensor S1 zum Erfassen einer Vorderraddrehzahl, beruhend auf einer
Umdrehungsgeschwindigkeit der Antriebswelle 2, ein Paar von Hinterrad
drehzahlsensoren S2, S2 zum Erfassen von Drehzahlen der Hinterräder,
beruhend auf Umdrehungsgeschwindigkeiten der linken und der rechten
Antriebswelle 3 L und 3 R der Hinterräder WRL und WRR, ein Lenkwinkelsensor
S3 zum Erfassen eines Lenkwinkels eines Lenkrads 4, ein Gierraten- oder
Giergeschwindigkeitssensor S4 zum Erfassen einer Gierrate oder Gierge
schwindigkeit der Fahrzeugkarosserie, ein Querbeschleunigungssensor S5
zum Erfassen einer Querbeschleunigung der Fahrzeugkarosserie und ein
Differentialsperrschalter S6 zum Sperren des hinteren Differentials DR
verbunden. Die elektronische Steuer/Regel-Einheit U steuert/regelt linke und
rechte Kupplungen CL und CR (welche nachfolgend beschrieben werden),
welche im hinteren Differential DR angeordnet sind, beruhend auf Signalen
von den Sensoren S1 bis S5 und dem Differentialsperrschalter S6.
Die Struktur des hinteren Differentials DR wird mit Bezug auf die Fig. 2
bis 9 beschrieben. Das hintere Differential DR weist eine in Querrichtung im
wesentlichen symmetrische Struktur auf, und daher wird hinsichtlich der in
Querrichtung symmetrischen Abschnitte einer (der linke) von linkem und
rechtem Teil beschrieben und die doppelte Beschreibung des anderen Teils
ist weggelassen.
Das hintere Differential DR umfaßt ein Gehäuse, welches in ein vorderes
Mittengehäuse 11, ein hinteres Mittengehäuse 12, das mit einer hinteren
Oberfläche des vorderen Mittengehäuses 11 durch eine Mehrzahl von
Bolzen 14 (siehe Fig. 8) verbunden ist, ein linkes Seitengehäuse 13 L, das
mit linken Seiten der Mittengehäuse 11 und 12 durch eine Mehrzahl von
Bolzen 15 verbunden ist, und ein rechtes Seitengehäuse 13 R unterteilt ist,
das mit den rechten Seiten der Mittengehäuse 11 und 12 durch eine
Mehrzahl von Bolzen 15 verbunden ist.
Eine Eingangswelle 18 ist in dem vorderen Mittengehäuse 13 durch ein Paar
von sich verjüngend ausgebildeten Wälzkörperlagern oder Walzenlagern 16
und 17 getragen, und ist an ihrem vorderen Ende mit einem hinteren Ende
der Antriebswelle 2 (siehe Fig. 1) durch eine Kopplung 19 gekoppelt. Der
Vorderraddrehzahlsensor S1, welcher einem an der Eingangswelle 18
festgelegten Rotor 20 zum Erfassen einer Drehzahl der Eingangswelle 18
gegenüberliegend angeordnet ist, ist an dem vorderen Mittengehäuse 11
durch einen Bolzen 21 festgelegt. Eine hohle Kupplungsantriebswelle 23 ist
an ihren entgegengesetzten Enden in dem vorderen Mittengehäuse 11 und
dem hinteren Mittengehäuse 12 durch ein Paar von Kugellagern 22, 22
getragen, und ein angetriebenes Kegelrad (Antriebskegelrad) 26, das integral
an einem hinteren Ende der Eingangswelle 18 ausgebildet ist, ist in
Kämmeingriff mit einem Mitlaufkegelrad (Abtriebskegelrad) 25, das an der
Kupplungsantriebswelle 23 durch einen Bolzen 24 festgelegt ist. Die
Eingangswelle 18 und die Kupplungsantriebswelle 23 liegen in bezüglich
einander versetzten Orten und sind nicht in der gleichen Ebene. Daher
werden das Mitlaufkegelrad 25 und das Antriebskegelrad 26, welche von
einem Hypoidtyp sind, verwendet.
Eine linke Ausgangswelle 29 L ist koaxial innerhalb der Kupplungsantriebs
welle 23 durch ein Kugellager 27 getragen, welches am linken Seiten
gehäuse 13L angebracht ist, sowie durch ein Nadellager 28, welches an
einem linken Ende der Kupplungsantriebswelle 23 angebracht ist. Ein
rechtes Ende der linken Antriebswelle 3 L (siehe Fig. 1) ist mit einem linken
Ende der linken Ausgangswelle 29 L, das aus dem linken Seitengehäuse 13 L
hervorsteht, durch eine Kopplung 30 gekoppelt. Der Hinterraddrehzahlsen
sor S2, welcher einem an der linken Ausgangswelle 29 L festgelegten Rotor
31 zum Erfassen einer Umdrehungsgeschwindigkeit der linken Ausgangs
welle 29 L gegenüberliegt, ist an dem linken Seitengehäuse 13 L durch einen
Bolzen 32 festgelegt.
Die linke elektromagnetische Kupplung CL, welche in dem linken Seiten
gehäuse 13L aufgenommen ist, umfaßt ein äußeres Kupplungselement 36,
das durch Nutverzahnung oder Axialverzahnung mit dem linken Ende der
Kupplungsantriebswelle 23 verbunden ist, ein inneres Kupplungselement 37,
das durch Nutverzahnung oder Axialverzahnung mit einem rechten Ende der
linken Ausgangswelle 29 L verbunden ist, eine Mehrzahl von Kupplungs
scheiben 38, welche axial verschiebbar, jedoch nicht drehbar, an einem
Innenumfang des äußeren Kupplungselements 36 getragen sind, eine
Mehrzahl von Kupplungsplatten 39, welche axial verschiebbar, jedoch nicht
drehbar an dem Außenumfang des inneren Kupplungselements 37 getragen
sind und alternierend den Kupplungsscheiben 38 überlagert, d. h. zwischen
diesen angeordnet sind, und einen Kupplungskolben 40, welcher axial
verschiebbar an dem Außenumfang, d. h. einer Außenumfangsfläche, des
inneren Kupplungselements 37 getragen ist, um die Kupplungsscheiben 38
und die Kupplungsplatten 39 in engen Kontakt miteinander zu bringen.
Ein Kugelnockenmechanismus 44 ist an dem Außenumfang der linken
Ausgangswelle 29 L vorgesehen und umfaßt ein stationäres Nockenelement
41, ein bewegbares Nockenelement 42 und eine Mehrzahl von Kugeln 43.
Eine linke Seite des stationären Nockenelements 41 liegt einer rechten Seite
des Kugellagers 27 gegenüber, wobei ein Axiallager 45 zwischen diesen
angeordnet ist, und eine rechte Seite des bewegbaren Nockenelements 42
liegt einer linken Seite des inneren Kupplungselements 37 gegenüber, wobei
eine Feder 46 zwischen diesen angeordnet ist, sowie einer linken Seite des
Kupplungskolbens 40, wobei ein kleiner Zwischenraum zwischen diesen
gebildet ist. Eine Außenumfangsfläche des stationären Nockenelements 41
ist bei 48 durch Axialverzahnung oder Nutverzahnung mit einer Innen
umfangsfläche eines Spulengehäuses 47 verbunden, welches nachfolgend
beschrieben wird, und eine Innenumfangsfläche des bewegbaren Nocken
elements 42 ist durch Nutverzahnung oder Axialverzahnung bei 49 mit einer
Außenumfangsfläche der linken Ausgangswelle 29 L verbunden.
Wie man in Fig. 6 in Verbindung mit den anderen Figuren leicht erkennen
kann, sind dreieckige Nockennuten 41 1 und 42 1 mit vorbestimmtem
Abstand in gegenüberliegenden Oberflächen der Nockenelemente 41 und 42
des Kugelnockenmechanismus 44 ausgebildet, und die Kugeln 43 sind
zwischen den sich einander gegenüberliegenden Nockennuten 41 1 und 42 1
angeordnet.
Wie man in Fig. 7 erkennt, ist ein Solenoid 50 radial außerhalb des
Kugelnockenmechanismus 44 angeordnet und umfaßt eine ringförmige
Spule 52, welche mit isolierendem Material 51 bedeckt ist, sowie ein
ringförmiges Spulengehäuse 47, welches eine Innenumfangsfläche, eine
Außenumfangsfläche und eine rechte Seite der Spule 52 bedeckt, und einen
ringförmigen Anker 54, welcher an einer rechten Seite des Spulengehäuses
47 angeordnet ist. Die Spule 52 ist an dem linken Seitengehäuse 13 L durch
ein nicht gezeigtes Mittel festgelegt, und das Spulengehäuse 47 ist zur
Drehung um die linke Ausgangswelle 29 L durch den Kugelnockenmecha
nismus 44 getragen. Ein Außenumfang des Ankers 54 ist durch Nutver
zahnung oder Axialverzahnung bei 55 mit dem äußeren Kupplungselement
36 gekoppelt, und eine rechte Seite des Ankers 54 liegt der linken Seite des
Kupplungskolbens 40 unter Zwischenlagerung einer Belleville-Feder 56 ge
genüber.
Ein linkes Ende (ein dem Anker 54 entgegengesetztes Ende) des Spulenge
häuses 47 steht nach links um einen Abstand L über das linke Ende der
Spule 52 hervor, wodurch ein geschlossener magnetischer Kreislauf,
welcher durch die fette Linie gezeigt ist, leicht gebildet werden kann, um die
magnetische Flußdichte zum Vergrößern der anziehenden Kraft des Ankers
54 zu erhöhen, im Vergleich zu dem Fall, in dem das linke Ende des
Spulengehäuses 47 an einem Ort rechts vom linken Ende der Spule 52
endet. Zwischenräume α, α sind zwischen der Spule 52, welche am linken
Seitengehäuse 13 L festgelegt ist, und dem Spulengehäuse 47, welches
bezüglich der Spule 52 gedreht wird, gebildet; durch Minimierung der Größe
der Zwischenräume α, α kann jedoch die magnetische Flußdichte weiter
erhöht werden. Ferner kann durch Ausgestaltung der Spule 52, des Spu
lengehäuses 47 und des Ankers 54 aus Materialien mit relativ hoher
magnetischer Permeabilität, wie z. B. Silicium, einem Permalloymaterial
o. dgl., der magnetisch geschlossene Kreislauf vollständig geschlossen
werden, um jegliche Flußleckage zu irgendeinem anderen Element zu
vermeiden.
Ein Zwischenraum β ist zwischen einer Außenumfangsfläche des beweg
baren Nockenelements 42 und der Innenumfangsfläche des Spulengehäuses
47 gebildet, und ein Zwischenraum γ ist zwischen einer Innenumfangsfläche
des stationären Nockenelements 41 und der Außenumfangsfläche der linken
Ausgangswelle 29 L gebildet. Diese Zwischenräume β und γ ermöglichen,
daß die Größe des aus dem geschlossenen magnetischen Kreislauf durch
das stationäre und das bewegbare Nockenelement 41 und 42 zur linken
Ausgangswelle 29 L herausfließenden magnetischen Flußes minimiert wird,
wodurch die Anziehkraft des Ankers 54 vergrößert wird und der Verbrauch
elektrischer Energie durch die Spule 52 gesenkt wird.
Wie man in den Fig. 8 und 9 erkennt, umfaßt eine in einem Innenraum
des vorderen Mittengehäuses 11 und des hinteren Mittengehäuses 12
aufgenommene Ölpumpe 61 eine Trochoidpumpe und umfaßt ein Pumpen
gehäuse 63, welches an einer Innenoberfläche des vorderen Mittengehäuses
11 durch Bolzen 62, 62 festgelegt ist, eine Pumpenabdeckung 65, welche
mit dem Pumpengehäuse 63 durch Bolzen 64 gekoppelt ist, einen mit
Innenverzahnung versehenen äußeren Rotor 66, der drehbar im Pumpenge
häuse 63 und der Pumpenabdeckung 65 aufgenommen ist, und einen mit
Außenverzahnung versehenen inneren Rotor 67, welcher an einem
Außenumfang der Kupplungsantriebswelle 23 festgelegt ist und mit dem
äußeren Rotor 66 kämmt.
Schmieröl ist in einem Raum zwischen dem vorderen und dem hinteren
Mittengehäuse 11 und 12 gespeichert. Ein Ölfilter 70 ist in einem Öl
durchlaß 69 angebracht, der sich von einer Einlaßöffnung 68 nach unten
erstreckt, die unter dem Pumpengehäuse 63 und der Pumpenabdeckung 65
ausgebildet ist, und ist in das Öl eingetaucht. Eine Abgabeöffnung 71 ist
oberhalb oder im oberen Bereich des Pumpengehäuses 63 und der
Pumpenabdeckung 65 zur Verbindung mit einem in der Kupplungsantriebs
welle 23 ausgebildeten Öldurchlaß 23 2 durch eine Ölbohrung 23 1 ausgebil
det, die radial in der Kupplungsantriebswelle 23 vorgesehen ist. Der
Innenraum in dem vorderen und dem hinteren Mittengehäuse 11 und 12
steht mit einem Innenraum des linken und des rechten Seitengehäuses 13 L
und 13 R durch eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen 11 1 und 12 1 in
Verbindung.
Ein rechtes Ende eines Öldurchlasses 29 1, der axial in der linken Ausgangs
welle 29 L ausgebildet ist, steht mit einem linken Ende des Öldurchlasses 23 2
in Verbindung, der in der Kupplungsantriebswelle 23 ausgebildet ist.
Ölöffnungen oder Bohrungen 29 2 und 29 3, welche sich radial von dem
Öldurchlaß 29 1 erstrecken, sind in der linken Ausgangswelle 29 L ausgebil
det. Eine Ölbohrung 29 2 liegt einer Ölbohrung 37 1 gegenüber, die in dem
inneren Kupplungselement 37 ausgebildet ist, und die andere Bohrung 29 3
liegt dem Axiallager 45 gegenüber, das zwischen dem Kugellager 27 und
dem Kugelnockenmechanismus 44 angeordnet ist.
Der Betrieb der erfindungsgemäßen Ausgestaltungsform mit dem vor
angehend beschriebenen Aufbau wird nachfolgend beschrieben.
Beim Starten des Fahrzeugs wird eine Antriebskraft von der Maschine E
zunächst auf das linke und das rechte Vorderrad WFL und WFR durch das
Getriebe M, das vordere Differential DF und die Antriebswellen 1 L und 1 R
übertragen. Die Antriebskraft von der Maschine E wird ebenso durch die
Antriebswelle 2 auf das hintere Differential DR übertragen, um die Eingangs
welle 18, das Antriebskegelrad 26, das Mitlauf- oder Abtriebskegelrad 25
und die Kupplungsantriebswelle 23 zu drehen. Die linke und die rechte
elektromagnetische Kupplung CL und CR sind jedoch jeweils in ihrem nicht
eingerückten Zustand, und daher werden die Hinterräder WRL und WRR nicht
angetrieben. Zu dieser Zeit werden die Drehzahlen der Vorderräder durch
den Vorderraddrehzahlsensor S1 erfaßt, der an der Eingangswelle 18 des
hinteren Differentials DR angebracht ist, und die Drehzahlen der Hinterräder
werden durch die Hinterraddrehzahlsensoren S2, S2 erfaßt, die an der linken
und der rechten Ausgangswelle 29 L und 29 R des hinteren Differentials DR
angebracht sind. Zu dem Zeitpunkt, zu dem die Antriebskraft auf die Vorder
räder WFL und WFR übertragen worden ist, wird immer noch keine Antriebs
kraft auf die Hinterräder WRL und WRR übertragen, beruhend auf der
Tatsache, daß die linke und die rechte elektromagnetische Kupplung CL und
CR in ihren ausgerückten Zuständen sind. Daher wird zwischen den
Vorderrädern WFL und WFR und den Hinterrädern WRL und WRR eine
Differenzrotation erzeugt. Wenn die Differenzrotation zwischen den
Vorderrädern WFL, WFR und den Hinterrädern WRL und WRR erfaßt wird, dann
werden die linke und die rechte elektromagnetische Kupplung CL und CR in
ihre eingerückten Zustände beruhend auf einem Signal von der elek
tromagnetischen Steuer/Regel-Einheit U gebracht, wodurch ermöglicht wird,
daß die Drehung der Kupplungsantriebswelle 23 auf die Hinterräder WRL und
WRR durch die linke und die rechte Ausgangswelle 29 L und 29 R und die linke
und die rechte Antriebswelle 3 L und 3 R übertragen wird. Auf diese Art und
Weise wird das Fahrzeug V in den Vierradantriebszustand gebracht.
Nachfolgend wird der Betrieb der elektromagnetischen Kupplungen CL und
CR beispielsweise anhand der in Fig. 4 gezeigten linken elektromagneti
schen Kupplung CL beschrieben. Wenn der Solenoid 50 in seinem nicht
erregten Zustand ist, dann ist die Anziehkraft des Ankers 54 auf das
Spulengehäuse 47 freigegeben worden, und daher können sich das
Spulengehäuse 47 und der Anker 54 bezüglich einander drehen. In diesem
Zustand sind die Kupplungsantriebswelle 23, das äußere Kupplungselement
36, die Kupplungsscheiben 38 und der Anker 54 in ihren integrierten oder
miteinander verbundenen Zuständen und die linke Ausgangswelle 29 L, das
innere Kupplungselement 37, der Kupplungskolben 40, der Kugelnockenme
chanismus 44 und das Spulengehäuse 47 sind ebenso in ihren integrierten
oder miteinander verbundenen Zuständen. Daher ist durch das Schlupfen
zwischen dem Anker 54 und dem Kupplungsgehäuse 47 die Kraftüber
tragung von der Kupplungsantriebswelle 23 auf die linke Ausgangswelle 29 L
gestoppt worden.
Wenn die Spule 52 des Solenoiden 50 durch einen Befehl von der elek
tronischen Steuer/Regel-Einheit U erregt wird, dann wird der Anker 54
durch das Spulengehäuse 47 angezogen und somit mit diesem verbunden
bzw. integriert. Als Ergebnis daraus wird die Drehung der Kupplungs
antriebswelle 23 durch das äußere Kupplungselement 36, den Anker 54 und
das Spulengehäuse 47 auf das stationäre Nockenelement 41 des Kugelnoc
kenmechanismus 44 übertragen, wodurch die Relativdrehung, welche durch
Pfeile A und B in Fig. 6 gezeigt ist, zwischen dem stationären Nocken
element 41, das mit der Kupplungsantriebswelle 23 integriert bzw.
verbunden ist, und dem bewegbaren Nockenelement 42 erzeugt wird, das
mit der Ausgangswelle 29 L integriert oder verbunden ist. Wenn das
stationäre Nockenelement 41 und das bewegbare Nockenelement 42
bezüglich einander gedreht worden sind, dann wird das bewegbare
Nockenelement 42 nach rechts von dem stationären Nockenelement 41 weg
gegen die Vorspannkraft der Feder 46 durch eine durch die Nockennuten
41 1 und 42 1 von den Kugeln 23 aufgenommene Reaktionskraft bewegt und
schiebt den Kupplungskolben 40 nach rechts, um die Kupplungsscheiben
38 und die Kupplungsplatten 39 in Eingriff miteinander zu bringen.
Somit wird das äußere Kupplungselement 36 direkt mit dem Kupplungs
element 37 durch die Kupplungsscheiben 38 und die Kupplungsplatten 39
gekoppelt, und die linke elektromagnetische Kupplung CL wird in den
eingerückten Zustand gebracht, wodurch ermöglicht wird, daß die Drehung
der Kupplungsantriebswelle 23 auf die linke Ausgangswelle 29 L übertragen
wird. Wenn die linke und die rechte elektromagnetische Kupplung CL und CR
in der vorangehend beschriebenen Art und Weise in ihre eingerückten
Zustände gebracht worden sind, dann werden das linke und das rechte
Hinterrad WRL und WRR angetrieben. In dieser Art und Weise wird das
Fahrzeug V in den Vierradantriebszustand gebracht.
Das hintere Differential DR kann eine Differenz zwischen den Eingriffskräften
der linken und der rechten elektromagnetischen Kupplung CL und CR durch
Steuern/Regeln eines Wertes des den Spulen 52, 52 des linken und des
rechten Solenoiden 50, 50 zugeführten elektrischen Stroms erzeugen, so
daß das Drehmoment in beliebiger Weise auf das linke und das rechte
Hinterrad WRL, WRR übertragen werden kann, wodurch die Lenkcharakteristik
des Fahrzeugs gesteuert bzw. geregelt oder kontrolliert werden kann. Eine
Referenzgierrate oder Referenzgiergeschwindigkeit wird beruhend auf einem
durch den Lenkwinkelsensor S3 erfaßten Lenkwinkel, einer Fahrzeug
geschwindigkeit, die beruhend auf Ausgaben von dem Vorderraddrehzahl
sensor S1 und den Hinterraddrehzahlsensoren S2 berechnet wird, und einer
Querbeschleunigung berechnet, welche beispielsweise während des
Kurvenfahrens des Fahrzeugs V durch den Querbeschleunigungssensor S5
erfaßt wird. Diese Referenzgiergeschwindigkeit wird mit einer Ist-Gierge
schwindigkeit, die durch den Giergeschwindigkeitssensor S4 erfaßt wird,
verglichen. Wenn beruhend auf dem Vergleich das Fahrzeug eine Über
steuerungstendenz oder eine Untersteuerungstendenz aufweist, dann kann
eine Steuerung/Regelung zum Beseitigen der Übersteuerungstendenz oder
der Untersteuerungstendenz durchgeführt werden.
Insbesondere wenn das Fahrzeug die Übersteuerungstendenz aufweist,
dann kann ein Giermoment erzeugt werden, welches verursacht, daß die
Fahrzeugkarosserie bei Betrachtung während des Kurvenfahrens des
Fahrzeugs nach außen gedreht wird, um die Übersteuerungstendenz durch
Erhöhen der Eingriffskraft der elektromagnetischen Kupplung CL oder CR an
der Innenseite während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs und durch
Verringern der Eingriffskraft der elektromagnetischen Kupplung CL oder CR
an der Außenseite während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs zu beseitigen.
Wenn das Fahrzeug die Untersteuerungstendenz aufweist, dann kann ein
Giermoment erzeugt werden, welches verursacht, daß bei Betrachtung
während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs die Fahrzeugkarosserie nach
innen gedreht wird, um die Untersteuerungstendenz durch Verringern der
Eingriffskraft der elektromagnetischen Kupplung CL oder CR an der
Innenseite während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs und durch Vergrößern
der Eingriffskraft der elektromagnetischen Kupplung CL oder CR an der Au
ßenseite während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs zu beseitigen.
Wenn ein Fahrer den Differentialsperrschalter S6 betätigt, dann werden die
linke und die rechte elektromagnetische Kupplung CL und CR in ihre
eingerückten Zustände durch das maximal übertragene Drehmoment
gebracht. Auf diese Art und Weise wird das Fahrzeug V in einen Vierrad
antriebszustand und einen Differentialsperrzustand gebracht, in welchem
das linke und das rechte Hinterrad WRL und WRR integral oder fest mitein
ander gekoppelt sind, was dazu beitragen kann, die Vortriebskraft zu
vergrößern, wenn das Fahrzeug auf einem schlüpfrigen Untergrund fährt.
Auf diese Art und Weise kann leicht und vermittels einer einfachen Struktur
zwischen dem Vierradantriebszustand und dem Frontantriebszustand
umgeschaltet werden, bei welcher Struktur lediglich die beiden elek
tromagnetischen Kupplungen CL und CR bei dem hinteren Differential DR
vorgesehen sind. Ferner kann jede beliebige Antriebskraftverteilung auf das
linke und das rechte Hinterrad WRL und WRR vorgesehen werden, und ein
Differentialsperrmechanismus kann vorgesehen werden.
Die geeignete Größe des maximalen übertragenen Drehmoments, welches
durch das hintere Differential DR auf die Hinterräder WRL Und WRR übertragen
wird, verändert sich in Abhängigkeit vom Reibungskoeffizienten einer
Straßenoberfläche. Es ist wünschenswert, daß bei einer Straßenoberfläche
mit geringerem Reibungskoeffizienten das maximal übertragene Drehmo
ment verringert wird und daß bei einer Straßenoberfläche mit größerem
Reibungskoeffizienten das maximal übertragene Drehmoment vergrößert
wird. Wenn das maximal übertragene Drehmoment gemäß dem folgenden
Ausdruck eingestellt wird:
Drehmoment = Gewicht der oder an der Hinterradachse ×
Reibungskoeffizient der Straßenoberfläche × Reifenradi
us,
dann kann ein maximal übertragenes Drehmoment erhalten werden, das für
den Reibungskoeffizienten einer Straßenoberfläche geeignet ist.
Wenn das maximal übertragene Drehmoment auf einen größeren Wert
eingestellt wird, so daß es für eine Straßenoberfläche mit höherem
Reibungskoeffizienten, wie z. B. eine Asphalt-bedeckte Straße, geeignet ist,
dann ist die erforderliche Kapazität oder Drehmomentübertragungskapazität
der elektromagnetischen Kupplungen CL und CR erhöht, wodurch die Größe
der elektromagnetischen Kupplungen CL und CR vergrößert wird. Ein
maximales übertragenes Drehmoment, das für irgendeine von verschiedenen
Straßenoberflächen mit verschiedenen Reibungskoeffizienten geeignet ist,
kann jedoch durch Beschränken der Eingriffskraft der elektromagnetischen
Kupplungen CL und CR auf einer Straßenoberfläche mit geringerem
Reibungskoeffizienten, wie z. B. einer schneebedeckten Straße, erhalten
werden. Wenn das maximal übertragene Drehmoment auf einen kleineren
Wert gesetzt wird, so daß es für eine Straße mit geringerem Reibungs
koeffizienten geeignet ist, dann kann die Größe der elektromagnetischen
Kupplungen CL und CR verringert werden, und daher kann die Größe des
hinteren Differentials DR verringert werden. Auf einer Straße mit höherem
Reibungskoeffizienten kann jedoch in einigen Fällen das maximal über
tragene Drehmoment nicht ausreichend sein.
Durch Einstellen des maximal übertragenen Drehmoments, welches auf die
Hinterräder WRL und WRR durch das hintere Differential DR übertragen wird,
derart, daß das maximal übertragene Drehmoment einen maximalen Wert
annimmt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer ist, und das maximal
übertragene Drehmoment mit Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit
verringert wird, wie in Fig. 10 gezeigt, können die Größen der elek
tromagnetischen Kupplungen CL und CR, des angetriebenen Kegelrads 26
und des Mitlaufkegelrads 25 verringert werden, und die Haltbarkeit
derselben kann erhöht werden. Die Leistung der Maschine E, welche durch
das hintere Differential DR auf die Hinterräder WRL und WRR übertragen wird,
ist proportional zum Produkt des maximal übertragenen Drehmoments mit
der Fahrzeuggeschwindigkeit. Wenn jedoch das maximal übertragene
Drehmoment mit der Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit abnimmt, dann
ist es möglich, zu verhindern, daß die auf die Hinterräder WRL und WRR
übertragene Leistung gemäß der Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit zu
nimmt. Somit ist es, selbst wenn die Größen der elektromagnetischen
Kupplungen CL und CR, des angetriebenen Kegelrads 26 und des Mit
laufkegelrads 25 verringert werden, möglich, eine Verringerung der
Haltbarkeit aufgrund der Übertragung einer größeren Leistung, wenn die
Fahrzeuggeschwindigkeit höher ist, zu vermeiden.
Wenn nun die Kupplungsantriebswelle 23 des hinteren Differentials DR
gedreht wird, dann werden der innere Rotor 67 und der äußere Rotor 66 der
Ölpumpe 61, die in dem vorderen und dem hinteren Mittengehäuse 11 und
12 angeordnet ist, gedreht, wodurch verursacht wird, daß in dem vorderen
und dem hinteren Mittengehäuse 11 und 12 gespeichertes Öl von dem
Ölfilter 70 über den Öldurchlaß 69 in die Einlaßöffnung 68 gezogen wird
und von der Ausgabeöffnung 71 über die Ölbohrung oder Öffnung 23 1 in
den in der Kupplungsantriebswelle 23 gebildeten Öldurchlaß 23 2 geleitet
wird. Das aus dem Öldurchlaß 23 2 in der Kupplungsantriebswelle 23 in die
Öldurchlässe 29 1, 29 1 in der linken und der rechten Ausgangswelle 29 L und
29 R strömende Öl fließt durch die Ölöffnungen oder Bohrungen 29 2 und 29 3,
welche sich radial von den Öldurchlässen 29 1, 29 1, weg erstrecken, zur
Außenseite der Kupplungsantriebswelle 23. Ein Teil dieses Öls läuft durch
die Ölbohrungen oder Öffnungen 37 1, welche in dem inneren Kupplungs
element 37 gebildet sind, um die Kupplungsscheiben 38 und die Kupp
lungsplatten 39 zu schmieren und ein weiterer Teil des Öl schmiert die
Kugellager 27, 27, die Nadellager 28, 28, die Kugelnockenmechanismen 44,
44, die Axiallager 45, 45 usw. Nach der Durchführung des Schmiervor
gangs wird das Öl aus dem linken und dem rechten Seitengehäuse 13 R und
13 L durch die Durchgangsöffnungen 11 1 und 12 1 in das vordere und das
hintere Mittengehäuse 11 und 12 zurückgeführt.
Da die Ölpumpe 61 an dem Ort angeordnet ist, in welchem sie zwischen der
linken und der rechten elektromagnetischen Kupplung CL und CR sand
wichartig angeordnet ist, wie vorangehend beschrieben, kann die Länge der
Öldurchlässe zum Zuführen des Öls von der Ölpumpe 61 zu den elek
tromagnetischen Kupplungen CL und CR minimiert werden. Ferner sind die
Öldurchlässe 23 2 und 29 1, 29 1 derart ausgebildet, daß sie sich durch das
Innere der Kupplungsantriebswelle und der linken und der rechten Aus
gangswelle 29 L und 29 R erstrecken, welche in Serie miteinander verbunden
sind, so daß eine spezielle Leitung oder ein Leitungssystem nicht erforder
lich ist und ferner der Strömungswiderstand für das Öl gesenkt wird.
Wenn das angetriebene Kegelrad 26 und das Mitlaufkegelrad 25 innerhalb
des vorderen und des hinteren Mittengehäuses 11 und 12 angeordnet sind,
dann wird ein Totraum erzeugt, der an zwei Seiten durch die Kegelräder 25
und 26 umgeben ist, eine Größenzunahme des vorderen und des hinteren
Mittengehäuses 11 und 12 kann jedoch durch Anordnen der Ölpumpe 61
unter Verwendung des Totraums verhindert werden. Da insbesondere die
Ölpumpe 61 die Trochoidpumpe umfaßt, deren innerer Rotor 67 an der
Kupplungsantriebswelle 23 festgelegt ist, kann die Anordnung oder die
Ausgestaltung der Ölpumpe 61 in dem oder für den Totraum vereinfacht
werden. Ferner öffnet sich der Öldurchlaß 69, der mit der Einlaßöffnung 68
der Ölpumpe 61 verbunden ist, direkt in die Böden oder Unterseiten des
vorderen und des hinteren Mittengehäuses 11 und 12, und daher ist es
möglich, effektiv das Einschließen von Luft während des Neigens des
Fahrzeugs V zu verhindern. Ferner weisen das Mitlaufkegelrad 25 und die
Ölpumpe 61, welche im Innenraum in dem vorderen und dem hinteren
Mittengehäuse angeordnet sind, eine Funktion einer Ablenkplatte auf, und
daher ist es möglich, die Erzeugung von Wellen an der Öloberfläche zu
verhindern, um dadurch den Einschluß von Luft effektiv zu verhindern.
Da das Gehäuse des hinteren Differentials DR in vier Teile unterteilt ist: das
vordere Mittengehäuse 11, das hintere Mittengehäuse 12 und das linke und
das rechte Seitengehäuse 13 L und 13 R, kann eine Überprüfung und
Regulierung der Kämmzustände des angetriebenen Kegelrads 26 und des
Mitlaufkegelrads 25, welche in dem vorderen und dem hinteren Mitten
gehäuse 11 und 12 zusammengesetzt sind, leicht durch Entfernen des
linken und des rechten Seitengehäuses 13 L und 13 R und durch Trennen des
hinteren Mittengehäuses 12 vom vorderen Mittengehäuse 11 durchgeführt
werden. Ferner kann die Wartung der elektromagnetischen Kupplungen CL
und CR, welche in dem linken und dem rechten Seitengehäuse 13 L und 13 R
angeordnet sind, leicht dadurch durchgeführt werden, daß lediglich das linke
und das rechte Seitengehäuse 13 L und 13 R entfernt werden. Ferner kann die
Struktur einer zum Herstellen der Gehäusemittel bei einem Gießvorgang
verwendeten Form im Vergleich zu einem Gehäuse, bei dem das Gehäuse
mittel in zwei Teile unterteilt ist, vereinfacht werden.
Obgleich die Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung detailliert
beschrieben worden ist, ist es selbstverständlich, daß die vorliegende
Erfindung nicht auf die vorangehend beschriebene Ausgestaltungsform
beschränkt ist und daß viele Modifikationen durchgeführt werden können,
ohne vom Sinn und Umfang der in den Ansprüchen definierten Erfindung
abzuweichen.
Beispielsweise kann anstelle der Ausgestaltung der Ölpumpe 61 als
Trochoidpumpe diese eine Zahnradpumpe, beispielsweise Innenzahnrad
pumpe umfassen, welche einen inneren Rotor umfaßt, der ein mit Innenver
zahnung versehenes Zahnrad oder Rad aufweist, und einen äußeren Rotor
umfaßt, der ein mit Außenverzahnung versehenes Rad oder Zahnrad
umfaßt, und ein halbmondförmiges oder sichelartiges Trennelement umfaßt,
welches zwischen den Rotoren angeordnet ist. Ferner können anstelle der
elektromagnetischen Kupplungen CL und CR hydraulische Kupplungen
verwendet werden. Das angetriebene Kegelrad 26 und das Mitlaufkegelrad
25 sind nicht auf den Hypoidtyp beschränkt, bei welchem ihre Achsen sich
nicht schneiden; sie können herkömmliche Kegelräder sein mit sich
schneidenden Achsen. Das Kraftübertragungssystem oder Leistungsüber
tragungssystem der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die Verwendung für
ein Frontmotorfahrzeug beschränkt, sondern ist ferner auf ein Fahrzeug mit
hinten liegender Maschine und ein Fahrzeug mit Mittelmotor anwendbar.
Somit sind die Antriebsräder nicht auf die Vorderräder WFL und WFR
beschränkt und können ebenso die Hinterräder WRL und WRR sein.
Ein Kraftübertragungssystem weist eine Eingangswelle (18), ein angetriebe
nes Zahnrad (26), ein Mitlaufzahnrad (25) und eine Kupplungsantriebswelle
(23) auf, die in Mittengehäusen (11, 12) aufgenommen ist. Eine linke und
eine rechte elektromagnetische Kupplung (CL, CR) sind mit der Kupplungs
antriebswelle (23) verbunden und sind in linken und rechten Seitengehäusen
(13 L und 13 R) aufgenommen. Öl zum Schmieren der elektromagnetischen
Kupplungen (CL und CR) wird von einer Ölpumpe (61) zugeführt, welche in
den Mittengehäusen (11, 12) angeordnet ist und welche durch die
Kupplungsantriebswelle (23) angetrieben ist, durch Öldurchlässe (23 2, 29 1,
29 1), welche axial in der Kupplungsantriebswelle (23) und linken und
rechten Ausgangswellen (29) angeordnet sind. Somit kann die Länge der
Öldurchlässe zum Zuführen des Öls von der Ölpumpe zu den Kupplungen
(CL, CR) minimiert werden, um eine Verringerung der Größe des Kraftüber
tragungssystems vorzusehen.
Claims (2)
1. Kupplungsschmierstruktur bei einem Kraftübertragungssystem, welches
dazu ausgebildet ist, eine Antriebskraft von einer durch eine Maschine
(M) angetriebenen Eingangswelle (18) auf eine Kupplungsantriebswelle
(23), welche bezüglich einer Fahrzeugkarosserie quer angeordnet ist,
durch ein angetriebenes Kegelrad (26) und ein Mitlaufkegelrad (25) zu
übertragen, und die Antriebskraft von der Kupplungsantriebswelle (23)
auf linke und rechte Räder (WFL, WFR) durch linke und rechte Kupplungen
(CL, CR) zu übertragen, wobei die Kupplungsschmierstruktur eine
Ölpumpe (61) umfasst, die zwischen den linken und rechten
Kupplungen (CL und CR) angeordnet ist und durch die
Kupplungsantriebswelle (23) angetrieben ist, wobei die linken und
rechten Kupplungen (CL, CR) durch von der Ölpumpe (61) zugeführtes Öl
geschmiert werden, wobei die Ölpumpe eine Trochoidpumpe oder eine
Zahnradpumpe, vorzugsweise Innenzahnradpumpe ist, wobei ein innerer
Rotor (67) derselben an der Kupplungsantriebswelle (23) festgelegt ist.
2. Kupplungsschmierstruktur nach Anspruch 1, ferner umfassend einen
sich axial durch die Kupplungsantriebswelle (23) zum Zuführen des
durch die Ölpumpe (61) abgegebenen Öls zu den linken und rechten
Kupplungen (CL, CR) erstreckenden Öldurchlass (23 2).
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