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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftübertragungsvorrichtung,
die zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug angepasst ist.
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In
der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung 2000-234635 ist
eine Kraftübertragungsvorrichtung
der Bauart offenbart, die eine Hauptkupplung, einen Nockenmechanismus
und einen elektromagnetischen Regelmechanismus umfasst, die koaxial
innerhalb eines zylindrischen Zwischenraums zwischen einem äußeren, zylindrischen Drehteil
und einem inneren Drehteil zusammengebaut sind. Bei der Kraftübertragungsvorrichtung
wird ein elektrischer Strom auf eine elektromagnetische Spule des
Regelkupplungsmechanismus angewendet, um ein Regelmoment zu erzeugen,
wobei das Regelmoment auf den Nockenmechanismus angewendet wird,
um eine Schubkraft in einer axialen Richtung zu erzeugen und die
Hauptkupplung mit der von dem Nockenmechanismus angewendeten Schubkraft
in Eingriff ist, um eine Übertragung
eines Antriebsmomentes zwischen den Drehteilen zu bewirken.
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Bei
der Verwendung der Kraftübertragungsvorrichtung
bei einem Allradfahrzeug werden störende Geräusche auftreten, wenn die Differentialdrehung
der Drehteile in einem Zustand umgekehrt wird, bei dem die Hauptkupplung
durch die von dem Nockenmechanismus angewendete Schubkraft in Eingriff
ist. Beispielsweise wird bei der Verwendung der Kraftübertragungsvorrichtung
bei einem Allradfahrzeug der Hinterradantriebsbauart die Differentialdrehung
der Drehteile umgekehrt, falls die Drehzahl der vorderen Straßenräder wegen
des Drehens des Fahrzeugs bei dem Start höher wird als die der rückwärtigen Straßenräder. In
solch einem Fall werden wegen Zwischenräumen in den Keilwellenabschnitten
der Bauteile, Entstellungen der Bauteile oder eines Nockenwinkels
des Nockenmechanismus störende
Geräusche
auftreten. Solch eine Erscheinung wird auftreten, wenn das Fahrzeug
nach dem Drehen zu einer geraden Fahrt gelenkt wird. Bei Verwendung der
Kraftübertragungsvorrichtung
in einem Allradfahrzeug der Vorderradantriebsbauart oder der Hinterradantriebsbauart
wird die Differentialdrehung der Drehteile umgekehrt, wenn das Fahrzeug
aus einer Vorwärtsfahrt
nach rückwärts angetrieben
wird, oder umgekehrt.
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US-A-5 437 586 offenbart
eine gewöhnliche Kraftübertragungsvorrichtung
mit einer Hauptkupplung, einem Nockenmechanismus und einer elektromagnetischen
Regelkupplung, die koaxial innerhalb eines zylindrischen Zwischenraums
zwischen einem äußeren, zylindrischen
Drehteil und einem inneren Drehteil zusammengebaut sind, wobei auf
eine elektromagnetische Spule des Führungskupplungsmechanismus
ein elektrischer Strom angewendet wird, um ein Führungsmoment zu erzeugen, das
Führungsmoment
auf den Nockenmechanismus angewendet wird, um eine Schubkraft in
einer axialen Richtung zu erzeugen, und die Hauptkupplung mit der
Schubkraft in Eingriff ist, die von dem Nockenmechanismus angewendet
wird, um eine Antriebsverbindung zwischen den Drehteilen zu bewirken,
wobei die Kraftübertragungsvorrichtung
eine Regeleinrichtung zum Verringern einer Restschubkraft des Nockenmechanismus
umfasst.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es eine Kraftübertragungsvorrichtung bereitzustellen,
die in der Lage ist das Auftreten von störenden Geräuschen auszuschalten, wenn
die Differentialdrehung der Drehteile unter den vorangehenden Bedingungen umgekehrt
wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird dieses Problem durch eine Kraftübertragungsvorrichtung mit
den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst.
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Die
Erfindung ist weiterentwickelt, wie es in den abhängigen Ansprüchen definiert
ist.
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Für ein besseres
Verständnis
der vorliegenden Erfindung und um zu zeigen, wie sie ausgeführt werden
kann, wird nun mittels eines Beispiels Bezug auf die begleitenden
Zeichnungen genommen, in denen
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1 eine Querschnittsansicht
einer bevorzugten Ausführungsform
einer Kraftübertragungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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2 eine Skizze eines Allradfahrzeugs
der Hinterradantriebsbauart ist, das mit der Kraftübertragungsvorrichtung
ausgerüstet
ist;
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3 eine schematische Ansicht
eines Allradfahrzeugs der Vorderradantriebsbauart ist, das mit der
Kraftübertragungsvorrichtung
ausgerüstet
ist;
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4 ein Blockdiagramm eines
elektrischen Regelgerätes
ist, das für
die Kraftübertragungsvorrichtung
angepasst ist;
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5 ein Flussdiagramm eines
Regelprogramms ist, das durch einen Mikrocomputer des elektronischen
Regelgerätes ausgeführt wird;
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6 ein Flussdiagramm eines
anderen Regelprogramms ist, das durch den Computer des elektronischen
Regelgerätes
ausgeführt
wird;
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7 ein Flussdiagramm eines
Regelprogramms ist, das selektiv durch den Computer des elektronischen
Regelgerätes
ausgeführt
wird;
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8(a) eine vergrößerte, schematische Darstellung
eines Zwischenraums bei einem Keilwellenabschnitt eines Nockenteils
und einer inneren Welle ist;
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8(b) eine vergrößerte, schematische Darstellung
eines Zwischenraums bei einem Keilwellenabschnitt von inneren Kupplungsscheiben
und der inneren Welle ist;
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9(a) einen Nockenwinkel
eines Nockenmechanismus in der in 1 gezeigten
Kraftübertragungsvorrichtung
zeigt;
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9(b) einen Nockenwinkel
eines bekannten Nockenmechanismus in der Kraftübertragungsvorrichtung zeigt;
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10 Zeitdiagramme zeigt,
die jeden Betrieb von bekannten Bauteilen der Kraftübertragungsvorrichtung
zeigen;
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11 Zeitdiagramme zeigt,
die jeden Betrieb von Bauteilen in der Kraftübertragungsvorrichtung unter
der Regelung des elektrischen Regelgeräts zeigt;
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12 Zeitdiagramme zeigt,
die jeden Betrieb von Bauteilen in der Kraftübertragungsvorrichtung in dem
Fall zeigen, dass der Zwischenraum bei dem Keilwellenabschnitt des
Nockenteils angeordnet ist, wie in 8(a) gezeigt
ist; und
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13 Zeitdiagramme zeigt,
die jeden Betrieb von Bauteilen in der Kraftübertragungsvorrichtung in dem
Fall zeigen, dass der Nockenwinkel des Nockenmechanismus angeordnet
ist, wie in 9(a) gezeigt
ist.
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In 1 ist eine Ausführungsform
einer Kraftübertragungsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt. Wie aus 2 ersichtlich
ist, ist die Kraftübertragungsvorrichtung 10 an
einem Allradfahrzeug der Hinterradantriebsbauart angebracht. Das
Allradfahrzeug weist einen Übertragungszusammenbau 23 auf,
der an einer Kupplung 22 in Antriebsverbindung mit einem
Hauptbeweger 21 angebracht ist. Der Übertragungszusammenbau 23 ist
zwischen rückwärtigen und
vorderen Antriebswellen 24a und 24b zum fortlaufenden Übertragen von
Antriebskraft des Hauptbewegers 21 zu der rückwärtigen Antriebswelle 24a und
zum Übertragen
der Antriebskraft zu der vorderen Antriebswelle 24b, wenn
bestimmt ist, eine Antriebsverbindung zwischen dem Propellerwellen 24a und 24b herzustellen,
angeordnet.
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Bei
einem Zustand, bei dem die rückwärtige Antriebswelle 24a von
der vorderen Antriebswelle 24b gelöst ist, wird die Antriebskraft
des Hauptbewegers 21 von der rückwärtigen Antriebswelle 24 durch ein
rückwärtiges Differential 25a zu
einem Satz von rückwärtigen Achsenwellen 26a, 26a übertragen,
um einen Satz rückwärtiger Straßenräder 26a, 26b anzutreiben.
Wenn der Übertragungszusammenbau 23 bestimmt
ist, eine Antriebsverbindung zwischen den Propellerwellen 24a und 24b herzustellen,
wird die Antriebskraft des Hauptbewegers 21 von der vorderen
Antriebswelle 24b durch ein vorderes Differential 25b zu
einem Satz vorderer Achsenwellen 27a, 27a übertragen,
um einen Satz vorderer Straßenräder 27b, 27b anzutreiben.
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Die
Kraftübertragungsvorrichtung 10 wird
innerhalb des Übertragungszusammenbaus 23 zusammengebaut.
Wie aus 1 ersichtlich
ist, ist die Kraftübertragungsvorrichtung 10 aus
einer Hauptkupplung 10c, einem Führungskupplungsmechanismus 10d und
einem Nockenmechanismus 10e zusammengebaut, die koaxial
innerhalb eines zylindrischen Zwischenraums zwischen einem äußeren Gehäuse 10a und
einem inneren Gehäuse 10b zusammengebaut
sind. Das äußere Gehäuse 10a der
Kraftübertragungsvorrichtung 10 befindet
sich in der Form eines zylindrischen Gehäuses 11a, dessen rückwärtige Endöffnung durch
einen darin gekoppelten, rückwärtigen Endblock 11b geschlossen
ist. Das zylindrische Gehäuse 11a ist
aus einem nicht magnetischen Werkstoff wie zum Beispiel einer Aluminiumlegierung hergestellt,
und der rückwärtige Endblock 11b ist
aus einem magnetischen Werkstoff wie zum Beispiel Eisen hergestellt.
Der rückwärtige Endblock 11b umfasst
einen zylindrischen Körper 11c aus
rostfreiem Stahl, der darin eingebettet ist, um einen ringförmigen,
nicht magnetischen Abschnitt auszubilden. Die innere Welle 10b befindet
sich in der Form einer Hohlwelle, die durch den rückwärtigen Endblock 11b in
flüssigkeitsdichter
Weise in das äußere Gehäuse 10a eingefügt ist und
drehbar bei einer vorderen Endwand des Gehäuses 11a und dem rückwärtigen Endblock 11b gelagert
ist.
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Die
innere Welle 10b ist in der Antriebsverbindung zu der rückwärtigen Propellerwelle 24a angeordnet,
wobei sie in deren Axialbohrung eingefügt und damit keilverzahnt ist.
Ein Antriebszahnkranz (nicht gezeigt) ist mit der vorderen Endwand
des Gehäuses 11a zusammengebaut,
um damit zu drehen, und ein angetriebener Zahnkranz (nicht gezeigt)
ist mit einem äußeren Randbereich
der vorderen Propellerwelle 24b gekoppelt, um damit zu
drehen. Der Antriebs- und der angetriebene Zahnkranz sind miteinander
mittels einer Antriebskette (nicht gezeigt) verbunden, um Antriebskraft
des Hauptbewegers von dem äußeren Gehäuse 10a zu
der vorderen Antriebswelle 24b zu übertragen.
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Die
Hauptkupplung 10c liegt in Form einer Flüssigkeitsreibungskupplung
vor, die aus einer Anzahl von inneren Kupplungsscheiben 12a und
einer Anzahl von äußeren Kupplungsscheiben 12b zusammengesetzt
ist, die mit dem äußeren Gehäuse 11a zusammengebaut
sind. Die inneren Kupplungsscheiben 12a sind bei deren
innerer Keilwelle mit der äußeren Keilwelle 11d der
inneren Welle 10b gekoppelt, um in axialer Richtung beweglich
zu sein, während
die äußeren Kupplungsscheiben 12b bei
deren äußerer Keilwelle
mit der inneren Keilwelle 11e des Gehäuses 11a gekoppelt
sind, um in einer axialen Richtung beweglich zu sein. Die inneren
Kupplungsscheiben 12a sind mit den äußeren Kupplungsscheiben 12b verschachtelt,
um miteinander in Reibungseingriff gebracht zu werden.
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Der
Führungskupplungsmechanismus 10d ist
aus einem ringförmigen
Elektromagneten 13, einer Reibungskupplung 14,
einer ringförmigen
Armatur 15 und einem Joch 16 zusammengesetzt.
Der ringförmige
Elektromagnet 13 ist mit dem Joch 16 gekoppelt
und in einer ringförmigen
Aussparung des rückwärtigen Endblocks 11b angeordnet.
Das Joch 16 ist drehbar auf einem rückwärtigen Ende des rückwärtigen Endblocks 11b gelagert.
Die Reibungskupplung 14 liegt in der Form einer Flüssigkeitsreibungskupplung vor,
die aus einer Vielzahl von äußeren Kupplungsscheiben 14a und
einer Vielzahl von inneren Kupplungsscheiben 14b zusammengesetzt
ist. Die äußeren Kupplungsscheiben 14a sind
an ihrer äußeren Keilwelle
mit einer inneren Keilwelle 11e des Gehäuses 11a gekoppelt,
um in einer axialen Richtung beweglich zu sein, während die
inneren Kupplungsscheiben 14b an ihrer inneren Keilwelle
mit äußeren Keilwellen 17a1 gekoppelt
sind, die auf einem ersten Nockenteil 17a des Nockenmechanismus 10e ausgebildet
sind, um in einer axialen Richtung beweglich zu sein. Die ringförmige Armatur 15 ist
mit der inneren Keilverzahnung 11e des Gehäuses 11a gekoppelt,
um in einer axialen Richtung und Stelle beweglich zu sein, und liegt
der Vorderseite der Reibungskupplung 14 gegenüber.
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Bei
dem Führungskupplungsmechanismus 10d wird
ein magnetischer Fluss über
das Joch 16, den rückwärtigen Endblock 11b,
die Reibungskupplung 14 und die Armatur 15 ausgebildet,
wenn eine Spule 13a des Elektromagneten 13 durch
einen darauf angewendeten elektrischen Strom unter der Dienstregelung
eines später
beschriebenen, elektrischen Gerätes
erregt wird. Die elektromagnetische Spule 13a wird ausgewählt durch
die Betätigung
eines Handschalters (nicht gezeigt) in drei Antriebsarten erregt.
Der Handschalter ist angrenzend an einen Fahrersitz in dem Fahrzeuginnenraum
angeordnet, um durch einen Fahrer einfach bedient zu werden.
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Der
Nockenmechanismus 10e ist aus dem ersten Nockenteil 17a,
einem zweiten Nockenteil 17b und einem Nockenfolger 17c zusammengesetzt.
Das erste Nockenteil 17a ist drehbar mit der inneren Welle 10b gekoppelt
und drehbar auf einer Seite davon auf dem rückwärtigen Endblock 11b gelagert.
Das erste Nockenteil 17a ist an seiner äußeren Keilverzahnung mit der
inneren Keilverzahnung der inneren Kupplungsscheiben 14b der
Reibungskupplung 14 gekoppelt. Das zweite Nockenteil 17b ist
bei seiner inneren Keilverzahnung mit der äußeren Keilverzahnung 11d der
inneren Welle 10b gekoppelt, um damit zu drehen, und liegt
der rückwärtigen Seite
der inneren Kupplungsscheiben 12a der Hauptkupplung 10c gegenüber. Der
Nockenfolger 17c hat die Form eines Balls, der auf den
Nockenteilen 17a und 17b ausgebildeten Nockennuten
vorgesehen ist, die einander gegenüberliegen.
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Bei
der Kraftübertragungsvorrichtung 10 wird die
Reibungskupplung 14 des Führungskupplungsmechanismus 10d gelöst, wenn
der Elektromagnet 13 sich in einem nicht erregten Zustand
befindet. In solch einem Zustand ist das erste Nockenteil 17a durch
den Nockenfolger 17c mit dem zweiten Nockenteil 17b drehbar,
wobei die Hauptkupplung 10c in einem gelösten Zustand
beibehalten wird, um das äußere Gehäuse 10a von
der inneren Welle 10b zu lösen. Auf diese Weise werden
die rückwärtigen Straßenräder 26b, 26b des
Fahrzeuges in einem ersten Antriebsmodus für einen Zweiradantrieb angetrieben.
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Wenn
der Elektromagnet 13 des Führungskupplungsmechanismus 10d durch
darauf angewendeten elektrischen Strom erregt wird, wird die Armatur 15 durch
die Magnetkraft des Elektromagneten 13 angezogen, um ein
Eingreifen der Reibungskupplung 14 zu bewirken. In solch
einem Zustand dreht das erste Nockenteil 17a mit dem äußeren Gehäuse 10a. Dies
bewirkt eine relative Drehung zwischen den Nockenteilen 17a und 17b,
und bewirkt, dass der Nockenfolger 17c das zweite Nockenteil 17b zu
der Hauptkupplung 10c bewegt. Als Ergebnis wird die Hauptkupplung 10c durch
das zweite Nockenteil 17b zu der vorderen Endwand des Gehäuses 11a gedrückt und
ist in Übereinstimmung
mit der Eingreifkraft der Reibungskupplung 14 in Eingriff,
um eine Antriebsverbindung zwischen dem Gehäuse 10a und der inneren
Welle 10b zu bewirken. Auf diese Weise wird eine Antriebsverbindung
zwischen den Antriebswellen 24a und 24b gemäß der Eingreifkraft
der Reibungskupplung 14 bei einem zweiten Antriebsmodus für den Allradantrieb
bewirkt. Bei diesem zweiten Modus kann das Verteilungsverhältnis der
Antriebskraft zwischen den vorderen und rückwärtigen Straßenrädern in einem Bereich von 100:0
geregelt werden.
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Bei
dem zweiten Antriebsmodus wird elektrischer Strom unter der Betriebsartenregelung
des elektrischen Regelgerätes
gemäß einem
Laufzustand des Fahrzeuges und einem Straßenoberflächenzustand in Erwiderung auf
Erfassungssignale, die von Straßenradgeschwindigkeitssensoren 32, 33, einem
Beschleunigersensor 34, einem Lenkwinkelsensor 35,
die in 4 gezeigt werden,
auf den Elektromagneten 13 angewendet, so dass die Schubkraft des
Nockenmechanismus 10e, die durch die Eingriffkraft der
Reibungskupplung 14 bewirkt wird, zur Regelung des auf
die Vorderräder übertragenen
Antriebsmomentes geregelt wird. Wenn der auf den Elektromagneten 13 angewendete
elektrische Strom auf einen vorbestimmten Wert erhöht wird,
wird die Anziehungskraft des Elektromagneten 13 auf die
Armatur 15 erhöht,
um die Eingreifkraft der Reibungskupplung 14 zu erhöhen. Als
Ergebnis wird die Schubkraft des Nockenmechanismus 10e erhöht, um das
Eingreifen des Hauptkupplungsmechanismus 10c beizubehalten,
und dabei eine direkte Antriebsverbindung der Antriebswellen 24a und 24b in
einem dritten Antriebsmodus für
Vierradantrieb zu bewirken.
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Obwohl
die Kraftübertragungsvorrichtung 10 an
dem Allradfahrzeug der Hinterradantriebsbauart angebracht wurde,
wie aus 2 ersichtlich
ist, kann die Kraftübertragungsvorrichtung 10 auf
eine Kraftübertragungsvorrichtung 10A zur
Verwendung in einem Allradfahrzeug der Vorderradantriebsbauart abgewandelt
werden, wie aus 3 ersichtlich
ist. Bei der Kraftübertragungsvorrichtung 10A ist
das äußere Gehäuse 10a in
einer Antriebsverbindung mit einer ersten Antriebswelle 24c angeordnet,
und die hohle Innenwelle 20b ist in einer Antriebsverbindung
mit einer zweiten Antriebswelle 24d angeordnet, die darin eingefügt ist.
Bei dem mit der Kraftübertragungsvorrichtung 10A ausgestatteten
Allradfahrzeug ist eine mit einer Kardanwelle kombinierte Hinterachse 28 an einem
Hauptbeweger 21 des Fahrzeugs angebracht, und ein vorderes
Differential 25b ist an der mit einer Kardanwelle kombinierten
Hinterachse 25b angebracht, um Antriebskraft von dem Hauptbeweger 21 zu übertragen,
die dadurch auf die Vorderachsenwellen 27a und 27b angewendet
wird, um die vorderen Straßenräder 27b und 27b und
die erste Antriebswelle 24c anzutreiben. Die erste Antriebswelle 24c ist durch
die Kraftübertragungsvorrichtung 10A mit
der zweiten Antriebswelle 24d verbunden, und ein rückwärtiges Differential 25a ist
in einer Antriebsverbindung mit der zweiten Antriebswelle 24d angeordnet, um
die Antriebskraft von dem Hauptbeweger 21 zu den Hinterachsenwellen 26a, 26a zu übertragen,
um die rückwärtigen Straßenräder 26b, 26b anzutreiben.
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In
der Kraftübertragungsvorrichtung 10 ist eine
Einrichtung zum Verringern der Restschubkraft des Nockenmechanismus
bereitgestellt, um das Auftreten von störenden Geräuschen bei dem Betrieb der Übertragungsvorrichtung 10 zu
verhindern. Die Einrichtung zum Verringern der Restschubkraft des Nockenmechanismus
ist in Form des elektrischen Regelungsgerätes 30 bereitgestellt,
wie es aus 4 ersichtlich
ist, einer ersten mechanischen Einrichtung oder einer zweiten mechanischen
Einrichtung, die später
beschrieben werden wird. Das elektrische Regelgerät 30 ist
bereitgestellt, um den auf die elektromagnetische Spule 13a in
dem Regelkupplungsmechanismus 10d angewendeten elektrischen
Strom zu regeln, um den angewendeten elektrischen Strom in einem
Ausmaß zu
verringern, wenn die Differentialdrehung des äußeren Gehäuses 10a und der inneren Welle 10b umgekehrt
ist, und um die Restschubkraft des Nockenmechanismus 10e zu
verringern.
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Wie
aus 4 ersichtlich ist,
umfasst das elektrische Regelgerät 30 einen
Mikrocomputer 31, der mit dem Vorderradgeschwindigkeitssensor 32 zum
Erfassen der Drehzahl der Vorderräder, dem Hinterradgeschwindigkeitssensor 33 zum
Erfassen der Drehzahl der Hinterräder, einen Beschleunigersensor 34 zum
Erfassen eines Öffnungsgrades
eines Beschleunigers, und einem Lenkwinkelsensor 35 zum
Erfassen der Lenkung des Fahrzeuges verbunden ist. Wenn er mit einer
elektrischen Stromquelle 36 verbunden ist, beginnt der
Mikrocomputer 31 ausgewählt
Regelungsprogramme durchzuführen,
die durch Flussdiagramme in 5, 6 und 7 gezeigt sind, und Regelungsprogramme
(nicht gezeigt) zum Regeln der Antriebszustände des Allradfahrzeuges durchzuführen.
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Wie
aus 8(a) und 8(b) ersichtlich ist, ist die
erste mechanische Einrichtung angepasst, einen Zwischenraum L1 bei
dem Keilwellenverzahnungsabschnitt des zweiten Nockenteils 17b zu
der inneren Welle 10b kleiner als einen Zwischenraum L2
bei dem Keilverzahnungsabschnitt der inneren Kupplungsscheiben 12a zu
der inneren Welle 10b zu bestimmen. Wie aus 9(a) ersichtlich ist, ist
der zweite Mechanismus angepasst, einen Nockenwinkel θ1 des Nockenmechanismus 10e größer als
einen Drehwinkel zu bestimmen, der durch einen Zwischenraum bei
dem Keilwellenverzahnungsabschnitt der inneren Kupplungsscheiben 14b des
Regelkupplungsmechanismus 10d zu dem ersten Nockenteil 17a des
Nockenmechanismus 10e bewirkt ist. Im Allgemeinen ist der
Nockenwinkel eines bekannten Nockenmechanismus in der Kraftübertragungsvorrichtung
bestimmt, ein Winkel θ2
zu sein, wie aus 9(b) ersichtlich
ist. Mit anderen Worten ist der Nockenwinkel θ1 des Nockenmechanismus 10e bestimmt
größer zu sein,
als der Nockenwinkel θ2
des bekannten Nockenmechanismus.
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In 10 bis 13 sind Zeitdiagramme dargestellt, die
Bewegungszustände
der Bauteile des Nockenmechanismus in einem Beispiel zeigen, wenn die
Differentialdrehung des äußeren Gehäuses 10a und
der inneren Welle 10b bei dem Betrieb der Übertragungsvorrichtung 10 umgekehrt
wird. Die Zeitdiagramme in 10 zeigen
die Bewegungszustände der
Bauteile in dem bekannten Nockenmechanismus, während die Zeitdiagramme in 11 die Bewegungszustände der
Bauteile des Nockenmechanismus 10e unter der Regelung des
elektrischen Regelgerätes 30 zeigen.
Die Zeitdiagramme aus 12 zeigen
die Bewegungszustände
der ersten mechanischen Einrichtung, und die Zeitdiagramme aus 13 zeigen die Bewegungszustände der
zweiten mechanischen Einrichtung. In der Kraftübertragungsvorrichtung 10 wirkt
die innere Welle 10b als Eingabeteil des Antriebsmoments
und das äußere Gehäuse 10a wirkt
als ein Ausgabeteil des Antriebsmoments.
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In 10 zeigt ein Zeitdiagramm
(1) die umgekehrte Drehung der inneren Welle 10b von
+θ bis –θ und die
Vorwärtsdrehung
der inneren Welle 10b von –θ bis +θ bei einem Beispiel, bei dem
die Drehung der inneren Welle 10b umgekehrt ist. Ein Zeitdiagramm
(2) zeigt die Anziehungskraft F, die auf die Armatur 15 in
dem Regelkupplungsmechanismus 10d in dem dritten Antriebsmodus
angewendet wird, bei dem die Hauptkupplung 10c in Eingriff
ist, um eine Antriebsverbindung zwischen dem äußeren Gehäuse 10a und der inneren
Welle 10b zu bewirken. Ein Zeitdiagramm (3) zeigt
einen umgekehrten Drehwinkel von der inneren Welle 10b von
+θ bis –θ beim Verstreichen
einer Zeit bei einem Zwischenraum von dem Keilwellenverzahnungsabschnitt
zu den inneren Kupplungsscheiben 12a der Hauptkupplung 10c. Wenn
der umgekehrte Drehwinkel der inneren Welle 10b bei einem
Zeitpunkt b –θ wird, wird
die innere Keilwellenverzahnung der inneren Kupplungsscheiben 12a in
Eingriff mit der äußeren Keilwellenverzahnung 11d der
inneren Welle 10b gebracht. Ein Zeitdiagramm (4)
zeigt einen Drehwinkel der äußeren Kupplungsscheiben 12b der
Hauptkupplung 10c von +θ bis –θ beim Verstreichen
einer Zeit bei einem Zwischenraum des Keilwellenverzahnungsabschnitts
zu dem äußeren Gehäuse 11a.
Wenn der äußere Keilwellenverzahnungsabschnitt 11d der
inneren Welle 10b in Eingriff mit der inneren Keilwellenverzahnung der
inneren Kupplungsscheiben 12a zu einem Zeitpunkt b war,
beginnt die äußere Keilwellenverzahnung
der äußeren Kupplungsscheiben 12b mit
der inneren Keilwellenverzahnung des äußeren Gehäuses 11a zu einem
Zeitpunkt c einzugreifen, der mit dem Zeitpunkt b übereinstimmt
und ist zu einem Zeitpunkt d vollständig mit der inneren Keilwellenverzahnung des äußeren Gehäuses 11a in
Eingriff.
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Ein
Zeitdiagramm (5) in 10 zeigt
einen Drehwinkel der inneren Welle 10b von +θ bis –θ beim Verstreichen
einer Zeit bei einem Zwischenraum des Keilwellenverzahnungsabschnittes
zu dem zweiten Nockenteil 17b des Nockenmechanismus 10e.
Die äußere Keilwellenverzahnung
der inneren Welle 10b beginnt einem Zeitpunkt e von +θ bis –θ zu drehen bei,
um mit der inneren Keilwellenverzahnung des zweiten Nockenteils 17b in
Eingriff zu kommen und zu einem Zeitpunkt f vollständig mit
der inneren Keilwellenverzahnung des zweiten Nockenteils 17b in Eingriff
zu sein. Bei der bekannten Kraftübertragung fallen
die Zeitpunkte e und f mit den Zeitpunkten a und b in dem Zeitdiagramm
(3) zusammen. Ein Zeitdiagramm (6) in 10 zeigt einen Nockenwinkel
in dem Nockenmechanismus 10e von +θ bis –θ beim Verstreichen einer Zeit.
Wie aus dem Zeitdiagramm (6) ersichtlich ist, beginnt der
Nockenwinkel sich zu einem Zeitpunkt g von +θ bis –θ zu ändern und wird zu einem Zeitpunkt
h 0. Folglich beginnt der Nockenwinkel in dem Nockenmechanismus 10e sich
zu einem Zeitpunkt i von 0 bis –θ zu bewegen.
Der Zeitpunkt g fällt
mit den Zeitpunkten b, c und f zusammen. Ein Zeitdiagramm (7)
in 10 zeigt einen Drehwinkel
des ersten Nockenteils 17a beim Verstreichen einer Zeit
bei einem Zwischenraum des Keilwellenverzahnungsabschnittes zu den
inneren Kupplungsscheiben 14b der Reibungskupplung 14 in dem
Regelkupplungsmechanismus 10d. Wie aus dem Zeitdiagramm
(7) ersichtlich ist, beginnt der Drehwinkel des ersten
Nockenteils 17a sich zu einem Zeitpunkt k von +θ bis –θ zu ändern, und
die äußere Keilwellenverzahnung
des ersten Nockenteils 17a wird zu einem Zeitpunkt 1 mit
den inneren Kupplungsscheiben 14b in Eingriff gebracht.
Der Zeitpunkt k fällt
mit dem Zeitpunkt h zusammen, bei dem der Nockenmechanismus 10e in
einem neutralen Zustand behalten wird.
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Ein
Zeitpunktdiagramm (8) in 10 zeigt
einen Drehwinkel der äußeren Kupplungsscheiben 14a beim
Verstreichen einer Zeit bei einem Zwischenraum von dem Keilwellenverzahnungsabschnitt
zu dem äußeren Gehäuse 10a.
Wie aus dem Zeitdiagramm (8) ersichtlich ist, beginnen
die äußeren Kupplungsscheiben 14a zu
einem Zeitpunkt m von +θ bis –θ zu drehen,
um mit der inneren Keilwellenverzahnung des äußeren Gehäuses 11a in Eingriff
zu kommen und sind mit der inneren Verzahnung des äußeren Gehäuses 11a vollständig in
Eingriff, wenn sie zu einem Zeitpunkt n bis –θ gedreht sind. Der Zeitpunkt
m fällt
mit dem Zeitpunkt 1 zusammen, bei dem das erste Nockenteil 17a mit
den inneren Kupplungsscheiben 14b in Eingriff ist. Ein
Zeitdiagramm (9) in 10 zeigt
die Schubkraft F des Nockenmechanismus 10e beim Verstreichen
einer Zeit. Da die Schubkraft F proportional zu einem absoluten
Wert des relativen Drehwinkels der Nockenteile ist, beginnt die
Schubkraft F sich zu einem Zeitpunkt o zu verringern und wird bei
einem Zeitpunkt p 0. Die Zeitpunkte o und p fallen mit den Zeitpunkten
g bzw. h zusammen. Die Schubkraft F verbleibt als Restschubkraft
f1 für
einen Zeitraum zwischen den Zeitpunkten o und p. Zusätzlich verbleibt
die Schubkraft F als Restschubkraft für einen Zeitraum zwischen den Zeitpunkten
q und r, der dem Zeitraum zwischen den Zeitpunkten o und p entspricht,
wenn die Drehung der inneren Welle 10b umgekehrt wird,
um einen umgekehrten Antrieb des Fahrzeuges zu bewirken.
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Ein
Zeitdiagramm (9) in 10 zeigt
ein Antriebsmoment der Hauptkupplung 10c beim Verstreichen
einer Zeit. Wie aus dem Zeitdiagramm (9) ersichtlich ist,
wird das Antriebsmoment der Hauptkupplung 10c wegen der
Restspannungskraft f1 des Nockenmechanismus in einem Zeitraum zwischen den
Zeitpunkten s und t erzeugt, nachdem die inneren Kupplungsscheiben 12a der Hauptkupplung 10c zu
dem Zeitpunkt d vollständig
mit der inneren Welle 10b in Eingriff waren, wie aus dem
Zeitdiagramm (4) ersichtlich ist. Das Antriebsmoment der
Hauptkupplung 10c wird ebenfalls in einem Zeitraum zwischen den
Punkten u und v in dem Zeitdiagramm erzeugt. Dies verursacht störende Geräusche bei
dem Betrieb der Kraftübertragungsvorrichtung 10.
Entsprechend kann das Antriebsmoment der Hauptkupplung 10c, das
in dem Zeitdiagramm (10) gezeigt ist, verringert oder entfernt
werden, um das Auftreten der störenden
Geräusche
beim Betrieb der Kraftübertragungsvorrichtung 10 zu
verhindern, falls ein Ausmaß der Restschubkraft
f1 zu jedem Zeitraum zwischen den Zeitpunkten o und p und zwischen
den Zeitpunkten q und r verringert oder ausgelöscht ist.
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Das
aus 10 ersichtliche
Phänomen
wird in der Kraftübertragungsvorrichtung 10a auftreten, die
in einem Allradfahrzeug der Vorderradantriebsart eingesetzt ist.
Auf diese Weise wird in dieser Ausführungsform das elektrische
Regelgerät 30,
das aus 4 ersichtlich
ist, die erste mechanische Einrichtung, die in 8(a) und 8(b) gezeigt
ist, oder die zweite mechanische Einrichtung, die in 9(a) gezeigt ist, ausgewählt angepasst
die Restschubkraft des Nockenmechanismus zu verringern oder auszulöschen, und
dabei das Auftreten der störenden
Geräusche
bei dem Betrieb der Kraftübertragungsvorrichtung
zu verhindern.
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Wenn
der Hauptbeweger des Fahrzeuges gestartet wird, beginnt der Mikrocomputer 31 des elektrischen
Regelgerätes 30 das
Regelprogramm auszuüben,
das durch die Flussdiagramme 40, 50 und 60 in 5, 6 und 7 gezeigt
ist, um einen auf die Spule 13a des Elektromagneten 13 angewendeten elektrischen
Strom auf solch eine Weise zu regeln, dass das Antriebsmoment der
Hauptkupplung 10c ausgelöscht wird, wie in den Zeitdiagrammen
in 11 gezeigt ist.
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Das
Regelprogramm in 5 ist
angeordnet, den Betrieb der Kraftübertragungsvorrichtung 10A zu
regeln, die an dem Allradfahrzeug der Vorderradantriebsbauart angebracht
ist. Wenn die Ausführung
des Regelprogramms bei Schritt 41 gestartet wird, bestimmt
der Computer 31 bei Schritt 42, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit
verringert wurde oder nicht. Wenn die Antwort bei Schritt 42 "nein" ist, beendet der
Computer 31 die Durchführung
des Regelprogramms bei Schritt 45. Wenn die Antwort bei Schritt 42 "ja" ist, bestimmt der
Computer bei Schritt 43, ob die Bewegung des Fahrzeuges
sich knapp vor dem Anhalten befindet oder nicht. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
höher ist
als ein Schwellwert, bestimmt der Computer 31 ein "nein" bei Schritt 43 als
Antwort und beendet die Durchführung
des Regelprogramms bei Schritt 45. Falls die Fahrzeuggeschwindigkeit
geringer ist als der Schwellwert, bestimmt der Computer 31 bei
Schritt 43 ein "ja" als Antwort und
erzeugt ein Regelsignal zum allmählichen Verringern
des elektrischen Stroms, der auf die Spule 13a des Elektromagneten 13 angewendet
wird. Dies bewirkt, dass die Anziehungskraft des Elektromagneten 13 sich
sofort verringert, bevor das Fahrzeug anhält, wie es in dem Zeitdiagramm
(2) in 11 gezeigt
ist. Als Ergebnis wird die Restschubkraft f des Nockenmechanismus
0, wie in dem Zeitdiagramm (9) in 11 gezeigt ist, und das Antriebsmoment
der Hauptkupplung 10c wird entfernt, wie in dem Zeitdiagramm
(10) in 11 gezeigt
ist. Dies ist wirkungsvoll, um das Auftreten von störenden Geräuschen zu verhindern,
wenn die Bewegung des Fahrzeuges von einer Vorwärtsfahrt zu einer Rückwärtsfahrt,
oder entgegengesetzt, umgekehrt wird.
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Das
Regelprogramm in 6 ist
angeordnet, den Betrieb der Kraftübertragungsvorrichtung 10 zu
regeln, die bei dem Allradfahrzeug der Hinterradantriebsbauart verwendet
wird. Wenn die Durchführung
des Regelprogramms 50 bei Schritt 51 gestartet wird,
bestimmt der Computer bei Schritt 52 ob die Drehzahl der
hinteren Straßenräder höher ist
als die der vorderen Straßenräder oder
nicht. Wenn die Antwort bei Schritt 52 "ja" ist,
schreitet das Programm zu Schritt 53 voran. Wenn die Antwort
bei Schritt 52 "nein" ist, schreitet das
Programm zu Schritt 56 voran. Bei Schritt 53 liest
der Computer 31 Erfassungssignale des Lenkwinkelsensors
und des Beschleunigersensors aus, um zu bestimmen, ob die Drehzahl der
hinteren Straßenräder niedriger
geworden ist als die der vorderen Straßenräder oder nicht. Falls die Antwort
bei Schritt 53 "nein" ist, beendet der
Computer 31 die Durchführung
des Programms bei Schritt 55. Falls die Antwort bei Schritt 53 "ja" ist, erzeugt der Computer 31 bei
Schritt 54 ein Regelsignal zum allmählichen Verringern des elektrischen
Stroms, der auf die Spule 13a des Elektromagneten 13 angewendet
wird. Als Ergebnis wird der auf die Spule 13a des Elektromagneten 13 angewendete
elektrische Strom allmählich
in Erwiderung auf das Regelsignal von dem Computer 31 verringert.
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Wenn
bei Schritt 52 eine "nein" Antwort bestimmt
ist, liest der Computer 31 bei Schritt 56 Erfassungssignale
des Lenkwinkelsensors und des Beschleunigersensors aus, um zu bestimmen,
ob die Drehzahl der hinteren Straßenräder höher ist als die der vorderen
Straßenräder oder
nicht. Falls die Antwort bei Schritt 56 "nein" ist, beendet der
Computer 31 die Durchführung
des Programms bei Schritt 58. Falls die Antwort bei Schritt 56 "ja" ist, erzeugt der Computer 31 bei
Schritt 57 ein Regelsignal zum allmählichen Verringern des auf
die Spule 13a des Elektromagneten 13 angewendeten
elektrischen Stroms und beendet die Durchführung des Programms bei Schritt 58.
Als Ergebnis wird der auf die Spule 13a des Elektromagneten 13 angewendete elektrische
Strom allmählich
in Erwiderung auf das Regelsignal von dem Computer 31 verringert.
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Das
Regelprogramm in 7 ist
angeordnet, den Betrieb der Kraftübertragungsvorrichtung 10 zu
regeln, die in einem Allradfahrzeug der Hinterradantriebsbauart
verwendet wird. Wenn die Durchführung
des Regelprogramms 60 bei Schritt 61 gestartet wird,
bestimmt der Computer 31 bei Schritt 62 ob die Drehzahl
der hinteren Straßenräder geringer
ist als die der vorderen Straßenräder oder
nicht. Falls die Antwort bei Schritt 62 "nein" ist, beendet der
Computer 31 die Durchführung
des Programms bei Schritt 65. Falls die Antwort bei Schritt 62 "ja" ist, liest der Computer
bei Schritt 63 Erfassungssignale des Lenkwinkelsensors
und des Beschleunigungssensors aus, um zu bestimmen, ob die Drehzahl
der hinteren Straßenräder höher wird
als die der vorderen Straßenräder oder
nicht. Falls die Antwort bei Schritt 63 "nein" ist, beendet der
Computer die Durchführung des
Programms bei Schritt 65. Falls die Antwort bei Schritt 63 "ja" ist, erzeugt der
Computer 31 bei Schritt 64 ein Regelsignal zum
allmählichen
Verringern des elektrischen Stroms, der auf die Spule 13a des
Elektromagneten 13 angewendet wird und beendet die Durchführung des
Programms bei Schritt 65. Als Ergebnis wird der auf die
Spule 13a des Elektromagneten 13 angewendete elektrische
Strom allmählich
in Erwiderung auf das Regelsignal von dem Computer 31 verringert.
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Bei
dem elektrischen Regelgerät 30 werden die
vorangehenden Regelprogramme ausgewählt durch den Computer in einer
geeigneten Weise durchgeführt,
um den Betrieb der Kraftübertragungsvorrichtung 10 oder 10A zu
regeln, wie in den Zeitdiagrammen in 11 gezeigt
ist, und dabei das Auftreten von störenden Geräuschen bei dem Betrieb der
Kraftübertragungsvorrichtung
zu verhindern.
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Wie
aus der obigen Beschreibung verstanden wird, ist das elektrische
Regelgerät 30 auf
die Kraftübertragungsvorrichtung 10 oder 10A angepasst,
um den auf die Spule 13a des Elektromagneten 13 angewendeten
elektrischen Strom allmählich zu
verringern, wenn die Differentialdrehung des äußeren Gehäuses 10a und der inneren
Welle 10b umgekehrt wird. Unter solcher Regelung des elektrischen
Stroms wird die Restschubkraft f des Nockenmechanismus verringert,
um das Antriebsmoment der Hauptkupplung 10c auszulöschen, und
dabei das Auftreten von störenden
Geräuschen
bei dem Betrieb der Kraftübertragungsvorrichtung
zu verhindern. In einer praktischen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung können
die erste mechanische Einrichtung, die in 8 gezeigt ist, oder die zweite mechanische
Einrichtung, die in 9 gezeigt
ist, durch das elektrische Regelgerät 30 ersetzt werden.
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In
der ersten mechanischen Einrichtung, die in 8(a) und 8(b) gezeigt
ist, ist der Zwischenraum L1 bei dem Keilwellenverzahnungsabschnitt
der inneren Welle 10b und das zweite Nockenteil 17b des Nockenmechanismus 10e bestimmt
kleiner zu sein, als der Zwischenraum L2 bei dem Keilwellenverzahnungsabschnitt
der inneren Welle 10b und den inneren Kupplungsscheiben 12a der
Hauptkupplung 10c. Mit solch einer Anordnung der Zwischenräume bei den
Keilwellenverzahnungsabschnitten, wie in den Zeitdiagrammen (3)
und (5) in 12 gezeigt
ist, ist die innere Keilwellenverzahnung des zweiten Nockenteils 17b mit
der äußeren Keilwellenverzahnung der
inneren Welle 10b zu einem Zeitpunkt f vor einem Zeitpunkt
b in Eingriff, bei dem die inneren Kupplungsscheiben 12a in
Eingriff mit der äußeren Keilwellenverzahnung
der inneren Welle 10b gebracht ist. Als Ergebnis, wie aus
einem Zeitdiagramm (6) in 12 ersichtlich
ist, beginnt der Nockenmechanismus 10e bei einem Zeitpunkt
g' zu dem neutralen
Zustand zurückzukehren,
und die Restschubspannung des Nockenmechanismus 10e zu
einem Zeitpunkt d in einem Zeitdiagramm (4) in 12 wird kleiner als die
Restschubkraft f1, die in 10 gezeigt
ist. Auf diese Weise wird die Restschubkraft des Nockenmechanismus 10e verringert,
um das Antriebsmoment der Hauptkupplung 10c zu verringern,
und dabei das Auftreten von störenden
Geräuschen
bei dem Betrieb der Kraftübertragungsvorrichtung
zu verhindern, in einem Fall, bei dem die Differentialdrehung des äußeren Gehäuses 10a und
der inneren Welle 10b umgekehrt wird.
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In
der zweiten mechanischen Einrichtung, die in 9(a) und 9(b) gezeigt
ist, ist der Nockenwinkel θ1
des Nockenmechanismus 10e bestimmt größer zu sein als der Drehwinkel θ2 der inneren Welle 10b bei
dem Zwischenraum des Keilwellenverzahnungsabschnittes zu den inneren
Kupplungsscheiben 14b des Regelkupplungsmechanismus 10d.
Mit solch einer Anordnung des Nockenwinkels θ1, wie aus dem Zeitdiagramm
(6) in 13 ersichtlich,
wird der Nockenmechanismus 10e bei einem Zeitpunkt h'' vor dem Zeitpunkt h in dem Zeitdiagramm
(6) in 10 zu
dem neutralen Zustand zurückgeführt. Als
Ergebnis wird die Restschubkraft des Nockenmechanismus 10e zu
einem Zeitpunkt d in einem Zeitdiagramm (4) in 13 kleiner als die Restkraft
f1, die aus 10 ersichtlich
ist.
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Auf
diese Weise wird in einem Fall die Restschubkraft des Nockenmechanismus 10e verringert, um
ein Antriebsmoment t2 der Hauptkupplung 10c zu verringern,
das kleiner ist als das andere Antriebsmoment t, das in dem Zeitdiagramm
(10) in 10 gezeigt
ist, wenn die Differentialdrehung des äußeren Gehäuses 10a und der inneren
Welle 10b umgekehrt wird. Dies ist wirkungsvoll, um das
Auftreten von störenden
Geräuschen
bei dem Betrieb der Kraftübertragungsvorrichtung
zu verhindern.
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Eine
Kraftübertragungsvorrichtung
mit einer Hauptkupplung (10c), einem Nockenmechanismus (10e)
und einem elektromagnetischen Regelkupplungsmechanismus (10d),
die koaxial innerhalb eines zylindrischen Zwischenraums zwischen
einem äußeren, zylindrischen
Drehteil (10a) und einem inneren Drehteil (10b)
zusammengebaut sind, wobei eine elektromagnetische Spule (13a)
des Regelkupplungsmechanismus (10d) mit einem elektrischen Strom
angewendet wird, um ein Führungsmoment
zu erzeugen, wobei der Nockenmechanismus (10e) mit dem
Führungsmoment
angewendet wird, um eine Schubkraft in einer axialen Richtung zu
erzeugen, und die Hauptkupplung (10c) durch die Schubkraft, die
von dem Nockenmechanismus angewendet wird, in Eingriff ist, um eine
Antriebsverbindung zwischen den Drehteilen (10a, 10b)
zu bewirken. Bei der Kraftübertragungsvorrichtung
wird die Restschubkraft des Nockenmechanismus (10e) in
einem Beispiel elektronisch oder mechanisch verringert, wenn die
Differentialdrehung der Drehteile (10a, 10b) umgekehrt wird.