DE60301837T2

DE60301837T2 - Elektromagnetische Kupplung

Info

Publication number: DE60301837T2
Application number: DE60301837T
Authority: DE
Inventors: Akio Kariya-shi Matsumoto
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2003-08-28
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2023-08-29
Also published as: US6880688B2; US20040040812A1; EP1394437B1; EP1394437A1; DE60301837D1

Description

QUERVERWEIS AUF ZUGRUNDE LIEGENDE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität bezüglich der Japanischen Patentanmeldung 2002-252764, eingereicht am 30. August 2002.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft allgemein eine Antriebskraftübertragungsvorrichtung wie beispielsweise einen Kupplungsmechanismus, der in einem Fahrzeug in einem Antriebskraftübertra gungsweg angeordnet ist. Eine Vorrichtung gemäß der Präambel von Anspruch 1 ist aus der US-Patentschrift 5 505 285 bekannt.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
8 zeigt, dass bei der elektrischen Erregung eines Elektromagneten 27 eines elektromagnetischen Kupplungsmechanismus 24 ein Magnetanker 25 vom Elektromagneten 27 elektrisch angezogen wird, sodass eine Reibungsvorkupplung 26 in Reibungskontakt gebracht wird. Wenn dann zwischen einem äußeren Gehäuse 14 und einem inneren Gehäuse 17 eine relative Drehung erzeugt wird, wird auf ein Vornockenbauteil 32 ein Drehmoment T übertragen. Wenn das Fahrzeug beispielsweise während des Reibungskontakts der Reibungsvorkupplung 26 vorwärts fährt, wirkt das Drehmoment T in einer in 9(a) dargestellten Pfeilrichtung auf das Vornockenbauteil 32 ein. Fährt das Fahrzeug jedoch rückwärts oder wird mit dem Motor gebremst, wirkt das Drehmoment T in einer in 9(b) dargestellten Pfeilrichtung auf das Vornockenbauteil 32 ein, welche der in 9(a) dargestellten Richtung entgegengesetzt ist. Unabhängig vom Fahrzustand des Fahrzeug wird das Drehmoment T durch einen Nockenmechanismus 23 verstärkt, der ein Hauptnockenbauteil, ein Kugelnockenbauteil 38 und ein Vornockenbauteil 32 beinhaltet, und in einen Schub S entlang der Drehachsen 14a und 17a umgewandelt. Eine Hauptreibungskupplung 22 wird in Abhängigkeit vom Schub S in Reibungskontakt gebracht, wodurch die Übertragung der Antriebskraft zwischen dem Außengehäuse 14 und dem Innengehäuse 17 zustande kommt.
Wenn die elektrische Erregung des Elektromagneten 27 beendet wird, wird der Magnetanker 25 nicht mehr vom Elektromagneten 27 angezogen. In diesem Fall drehen sich das Vornockenbauteil 32 und das Hauptnockenbauteil 31 durch das in 9(c) dargestellte Kugelnockenbauteil 38 gemeinsam. Dann wird der Reibungskontakt der Hauptreibungskupplung 22 aufgehoben, sodass die Übertragung der Antriebskraft zwischen dem Außengehäuse 14 und dem Innengehäuse 17 unterbrochen wird.
Bei dem oben beschriebenen Zustand, in welchem der Elektromagnet 27 nicht elektrisch erregt wurde, können jedoch die Innenplatten der Reibungsvorkupplung 26 bei niedriger Temperatur infolge der hohen Viskosität des Öls in der Antriebs kraftübertragungsvorrichtung 1 durch die Außenplatten mitgeschleift werden. Dieses ungünstige Mitschleifen kann insbesondere dann eintreten, wenn bei dem oben beschriebenen Zustand eine Drehzahl des Vorderrades des Fahrzeugs niedriger ist als eine Drehzahl des Hinterrades. In diesem Fall kann auf das Vornockenbauteil 32 ein Schleifdrehmoment t in einer in 9(c) dargestellten Pfeilrichtung einwirken. Das Schleifdrehmoment t wird in derselben weise wie das in 9(b) dargestellte Drehmoment T durch den Nockenmechanismus 23 verstärkt. Das verstärkte Schleifdrehmoment t wird in den Schub S umgewandelt und auf die Hauptreibungskupplung 22 übertragen. Dadurch kann die Hauptreibungskuplung 22 in Reibungskontakt gebracht werden, sodass es zu einer unerwünschten Übertragung der Antriebskraft zwischen dem Außengehäuse 14 und dem Innengehäuse 17 kommt. Dies kann eine instabile Steuerung der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 verursachen.
Angesichts des oben Gesagten wird bei der herkömmlichen Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 eine Rückstellfeder 51, zum Beispiel eine Tellerfeder, eingebaut, um das Hauptnockenbauteil 31 entlang der Drehachsen 14a und 17a in einer dem Schub S entgegengesetzten Richtung vorzuspannen. Die Rückstellfeder 51 sorgt vorzugsweise dafür, dass die Hauptreibungskupplung 22 nicht in Reibungskontakt gebracht wird. Wenn in der herkömmlichen Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 eine Rückstellfeder 51 eingebaut ist, kann es möglicherweise mindestens zu den drei folgenden Problemen kommen.

1) Um den Rollwiderstand eines Nadellagers 35 zu verringern, welches das Vornockenbauteil 32 lagert, muss auch eine Andruckkraft der Rückstellfeder 51 verringert werden. Um dabei das Schleifdrehmoment t einzuschränken, das bei der relativ niedrigen Temperatur infolge der hohen Viskosität des Öls in der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 auftritt, muss die Andruckkraft der Rückstellfeder 51 erhöht werden. Bei der herkömmlichen Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 kann daher das Schleifdrehmoment t nicht gleichzeitig mit der Verringerung des Rollwiderstands des Nadellagers 35 wirksam eingeschränkt werden.
2) Das Schleifdrehmoment t wird verstärkt und in den Schub S des Hauptnockenbauteils 31 umgewandelt, und die Rückstellfeder 51 wirkt dem Schub S des Hauptnockenbauteils 31 entgegen. Die Rückstellfeder 51 weist die Andruckkraft zum Vorspannen des Hauptnockenbauteils 31 entgegen dem Schub S entlang den Drehachsen 14a und 17a auf. Dabei wirkt über das Kugelnockenbauteil 38 die Andruckkraft der Rückstellfeder 51 auf das Vornockenbauteil 32 ein, wobei die Andruckkraft relativ stark gewählt wird, um dem Schub S entgegenzuwirken. Deshalb kann der Rollwiderstand (d.h. der Reibungswiderstand) des Nadellagers 35 zur Halterung des Vornockenbauteils 32 erhöht werden.
3) Die Rückstellfeder 51 drückt das Hauptnockenbauteil 31 nicht nur in dem oben beschriebenen elektrisch nicht erregten Zustand des Elektromagneten 27 gemäß 9(c) entlang den Drehachsen 14a und 17a in die Richtung gegen den Schub S, sondern auch in dem in den 9(a) und 9(b) dargestellten elektrisch erregten Zustand. Wenn also der Elektromagnet 27 elektrisch erregt wird, kann die Steuerung der herkömmlichen Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 infolge der ungleichmäßigen Andruckkraft der Rückstellfeder 51 leicht instabil werden.

Somit besteht ein Bedarf an einer Antriebskraftübertragungsvorrichtung, welche die oben beschriebenen möglichen Probleme beseitigen und das Schleifdrehmoment zugleich mit der Verringerung des Rollwiderstands (d.h. des Reibungswiderstands) des Vornockenbauteils und des Hauptnockenbauteils einschränken kann.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Angesichts des oben Gesagten beinhaltet eine Antriebskraftübertragungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine Hauptreibungskupplung zum Übertragen einer Antriebskraft zwischen einem ersten Rotationsbauteil und einem zweiten Rotationsbauteil, die in Bezug zueinander gedreht werden können, einen Kupplungsmechanismus, um eine Vorreibungskupplung in Reibungskontakt zu bringen, und einen Nockenmechanismus, um die Hauptreibungskupplung in Reibungskontakt zu bringen, wenn der Kupplungsmechanismus die Vorreibungskupplung in Reibungskontakt versetzt. Der Nockenmechanismus beinhaltet ein Vornockenbauteil, ein Hauptnockenbauteil und ein Anschlagbauteil. Das Vornockenbauteil, das Hauptnockenbauteil und das Anschlagbauteil können in Bezug zueinander gedreht werden. Der Nockenmechanismus beinhaltet ferner ein Verdrehungsmittel zum Verdrehen des Anschlagbauteils in einer Drehrichtung, um jeweils das Vornockenbauteil bzw. das Hauptnockenbauteil in Kontakt mit dem Anschlagbauteil zu bringen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird in Abhängigkeit von einer Beziehung zwischen einer durch das Andruckmittel auf das Anschlagbauteil einwirkenden Andruckkraft und einem auf das Vornockenbauteil einwirkenden Drehmoments eine Position des Vornockenbauteils, des Hauptnockenbauteils und des Anschlagbauteils ermittelt.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Hauptreibungskupplung durch einen Schub, der beim Betätigen des Kupplungsmechanismus im Wesentlichen parallel zur Drehachse des zweiten Rotationsbauteils auf das Hauptnockenbauteil einwirkt, in Reibungskontakt gebracht. Der Schub entsteht als Reaktion auf ein Drehmoment, das beim Betätigen des Kupplungsmechanismus entsprechend einer relativen Drehung zwischen dem ersten Rotationsbauteil und dem zweiten Rotationsbauteil über die im Reibungskontakt befindliche Vorreibungskupplung auf das Vornockenbauteil einwirkt. Dabei kann verhindert werden, dass der Schub auf das Hauptnockenbauteil einwirkt, indem eine Andruckkraft des Andruckmittels auf das Anschlagbauteil einwirkt, die einem Drehmoment entgegengerichtet ist, das auf das Vornockenbauteil einwirken kann, wenn der Kupplungsmechanismus nicht betätigt wird.
Das Anschlagbauteil beinhaltet vorzugsweise ein Rückhaltemittel zum Einschränken einer relativen Drehung zwischen dem Hauptnockenbauteil und dem Vornockenbauteil.
Ferner ist das Rückhaltemittel vorzugsweise eine Kopplungsnase, die in das Hauptnockenbauteil und das Vornockenbauteil eingreift. Das Verdrehungsmittel verschiebt das Anschlagbauteil in eine Richtung, damit der Kopplungsvorsprung des Anschlagbauteils gegen das Hauptnockenbauteil stößt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Hauptreibungskupplung durch einen im Wesentlichen parallel zur Drehachse des zweiten Rotationsbauteils wirkenden Schub in Reibungskontakt gebracht. Der Schub entsteht als Reaktion auf ein Drehmoment, das entsprechend einer relativen Drehung zwischen dem ersten Rotationsbauteil und dem zweiten Rotationsbauteil in einer Richtung über die Vorkupplung auf das Vornockenbauteil einwirkt. Dabei wird durch eine Andruckkraft des Verdrehungsmittels, welches eine relative Drehung zwischen dem ersten Rotationsbauteil und dem zweiten Rotationsbauteil in der anderen Richtung begrenzt, verhindert, dass der Schub auf das Hauptnockenbauteil einwirkt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen sowie weitere Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezug auf die beiliegenden Figuren klarer, in welchen:
1 eine Übersichtsdarstellung ist, welche schematisch einen Antriebskraftübertragungsweg für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb darstellt;
2 eine Querschnittsansicht ist, welche eine in 1 dargestellte Antriebskraftübertragungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht ist, welche die in 2 dargestellte Antriebskraftübertragungsvorrichtung zeigt;
4 eine perspektivische Explosionsdarstellung ist, welche einen in 3 dargestellten Nockenmechanismus zeigt;
5(a) und (b) vereinfachte Ansichten zur Erläuterung der Funktionsweise des Nockenmechanismus sind;
6(a) und (b) andere vereinfachte Ansichten zur Erläuterung der Funktionsweise des Nockenmechanismus sind;
7(a) und (b) noch andere vereinfachte Ansichten zur Erläuterung der Funktionsweise des Nockenmechanismus sind;
8 eine Querschnittsansicht ist, welche eine herkömmliche Antriebskraftübertragungsvorrichtung darstellt; und
9(a), (b) und (c) vereinfachte Ansichten zur Erläuterung der Funktionsweise eines in 8 dargestellten herkömmlichen Nockenmechanismus sind.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden wird eine Ausführungsart der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Bei einem in 1 schematisch dargestellten Fahrzeug mit Vierradantrieb wird eine auch in den 2 und 3 dargestellte Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 elektrisch gesteuert, um als Reaktion auf einen dem Elektromagneten 27 zugeführten elektrischen Strom ein Drehmoment zu erzeugen. Die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 ist in das Fahrzeug mit Vierradantrieb eingebaut, das sich unter normalen Umständen wie ein Fahrzeug mit Frontantrieb verhält. Die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 ist funktionell über eine Antriebswelle 2 mit einem Hinterachsdifferenzialgetriebe 3 verbunden. Die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 wird ferner durch ein Differenzialgetriebegehäuse 4 gehaltert, welches das Hinterachsdifferenzialgetriebe 3 umgibt, damit das Getriebe an einer Fahrzeugkarosserie befestigt ist. Die Antriebskraft vom einem Motor 5 wird über ein Achsgetriebe 6 auf ein Paar Vorderachsen 7 übertragen, welche die Vorderräder 8 antreiben. Das Achsgetriebe 6 ist über eine Gelenkwelle 9 mit der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 verbunden. Wenn die Gelenkwelle 9 über die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 mit der Antriebswelle 2 verbunden ist, um die Antriebskraft vom Motor 5 zu den Hinterrädern 11 zu übertragen, kann die Antriebskraft über das Hinterachsdifferenzialgetriebe 3 und ein Paar Hinterachsen 10 auf die Hinterräder 11 übertragen werden.
2 zeigt ein erstes Rotationsbauteil 12, welches ein mit der Gelenkwelle 9 verbundenes Außengehäuse 14 beinhaltet, wobei die Gelenkwelle 9 zusammen mit einem Antriebssystem für die Vorderräder 8 (d.h. die Antriebsräder) arbeitet. Ein zweites Rotationsbauteil 15 beinhaltet ein mit der Antriebswelle 2 verbundenes Innengehäuse 17, wobei die Antriebswelle 2 zusammen mit einem Antriebssystem für die Hinterräder 11 (d.h. die Antriebsräder) arbeitet. Das Außengehäuse 14 beinhaltet ein Vordergehäuse 18 sowie ein Hintergehäuse 19, welches im Innern des Vordergehäuses 18 untergebracht ist. Das Außengehäuse 14 kann sich mit einer Drehachse 14a gegenüber dem Innengehäuse 17 drehen. Die Drehachse 14a ist im Wesentlichen koaxial zu einer Drehachse 17a des Innengehäuses 17 angeordnet. Im Hintergehäuse 19 ist eine rückseitige Kammer 20 (dargestellt in 3) über den gesamten Umfang des Hintergehäuses 19 hinweg definiert. In einem vom Vordergehäuse 18, vom Hintergehäuse 19 und vom Innengehäuse 17 umgebenen Volumen ist eine vorderseitige Kammer 21 (dargestellt in 3) über den gesamten Umfang des Innengehäuses 17 hinweg definiert. Die vorderseitige Kammer 21 wird an beiden Enden durch das Vordergehäuse 18 bzw. das Hintergehäuse 19 verschlossen. Die vorderseitige Kammer 21 ist mit einem Schmiermittel und mit Luft gefüllt und nimmt eine Hauptreibungskupplung 22, einen Nockenmechanismus 23, einen Magnetanker 25 und eine Vorreibungskupplung 26 auf. Die rückseitige Kammer 20 ist mit dem Elektromagneten 27 und einem Magnetjoch 28 (dargestellt in 3) ausgestattet. Der Magnetanker 25, die Vorreibungskupplung 26 und der Elektromagnet 27 bilden einen elektromagnetischen Kupplungsmechanismus 24.
3 zeigt die Hauptreibungskupplung 22 als Mehrscheibenkupplung mit mehreren Außenplatten 29 und mehreren Innenplatten 30. Die Außenplatten 29 sind mit einer inneren Umfangs fläche des Vordergehäuses 18 keilförmig verzahnt und entlang der Drehachse 14a des Außengehäuses 14 ausgerichtet. Deshalb können sich die Außenplatten 29 zusammen mit dem Außengehäuse 14 drehen und entlang der Drehachse 14a gegenüber dem Außengehäuse 14 verschieben. Die Innenplatten 30 sind mit einer äußeren Umfangsfläche des Innengehäuses 17 keilförmig verzahnt und entlang der Drehachse 17a des Innengehäuses 17 ausgerichtet. Die Außenplatten 29 und die Innenplatten 30 sind abwechselnd in der vorderseitigen Kammer 21 angebracht. Deshalb können sich die Innenplatten 30 zusammen mit dem Innengehäuse 17 drehen und entlang der Drehachse 17a gegenüber dem Innengehäuse 17 verschieben.
4 zeigt, dass der Nockenmechanismus 23 ein Hauptnockenbauteil 31, ein Vornockenbauteil 32 und ein Anschlagbauteil 33 beinhaltet, welche sämtlich um die Drehachsen 14a und 17a in Bezug zu einander gedreht werden können. Der Nockenmechanismus 23 beinhaltet ferner ein Verdrehungsbauteil wie beispielsweise eine Torsionsfeder 34 (d.h. ein Verdrehungsmittel), um in einer Drehrichtung gegen das Anschlagbauteil 33 zu drücken. Das Hauptnockenbauteil 31 ist so angeordnet, dass es im Wesentlichen parallel zu den Drehachsen 14a und 17a in der Nähe der Hauptreibungskupplung 22 liegt. Ferner ist das Vornockenbauteil 32 so angeordnet, dass es über das Nadellager 35 im Wesentlichen parallel zu den Drehachsen 14a und 17a in der Nähe des Hintergehäuses 19 liegt. Weiterhin wird das Vornockenbauteil 32 so durch das Nadellager 35 gelagert, dass es in Bezug auf das Innengehäuse 17 und das Außengehäuse 14 gedreht und nicht in Richtung der Drehachsen 14a und 17a verschoben werden kann. Das Hauptnockenbauteil 31 ist mit der äußeren Umfangsfläche des Innengehäuses 17 keilförmig so verzahnt, dass es sich gemeinsam mit dem Innengehäuse 17 dreht. Das Hauptnockenbauteil 31 kann gegen die Innenplatten 30 der Hauptreibungskupplung 22 gedrückt werden.
Eine Fläche des Hauptnockenbauteils 31 ist mit Nockenflächen 36 versehen. Eine Fläche des Vornockenbauteils 32, die der Fläche des Hauptnockenbauteils 31 gegenüber liegt, ist mit Nockenflächen 37 versehen. Mehrere Sätze der Nockenfläche 36 und der Nockenfläche 37, die einander jeweils gegenüber liegen, sind in der Drehrichtung des Innengehäuses 17 entlang den Drehachsen 14a und 17a am Außenrand des Innengehäuses 17 aufeinander ausgerichtet und weisen gleiche Abstände voneinander auf. Zwischen den Nockenflächen 36 und 37 jedes Satzes ist ein Kugelnockenbauteil 38 so angeordnet, dass es die Nockenflächen 36 und 37 berührt. Die Torsionsfeder 34 besteht aus einem Kerbring 40, der so flexibel ist, dass zwischen einem Endteil 40a und dem anderen Endteil 40b ein Zwischenraum 39 entstehen kann. Gegenüber einer Tellerfeder weist der Kerbring 40 eine gleichmäßige Andruckkraft auf und ist einfach aufgebaut. Der Kerbring 40 wird durch das Hauptnockenbauteil 31 gehaltert. Ein Rastungsloch 34a des Endteils 40a und ein Wellenteil 31a des Hauptnockenbauteils 31 stecken bei einem erweiterten flexiblen Zwischenraum 39 zusammen und desgleichen stecken ein Rastungsloch 34b des anderen Endteils 40b und ein Wellenteil 33a des Anschlagbauteils 33 bei demselben Zustand zusammen. Somit ist der Kerbring 40 in einer Richtung so flexibel, dass der flexible Zwischenraum 39 verringert werden kann. Das Anschlagbauteil 33 ist mit einem Rückhaltemittel wie beispielsweise den Kupplungsnasen 41 und 42 und das Hauptnockenbauteil 31 und das Vornockenbauteil 32 jeweils mit den Kupplungsnasen 43 und 44 versehen. Dadurch wird das Anschlagbauteil 33 so durch die Andruckkraft des Kerbrings 40 angedrückt, dass die Kupplungsnasen 41 und 43 zusammenkommen. Ferner wird auch das Anschlagbauteil 33 durch die Andruckkraft des Kerbrings 40 so angedrückt, dass die Kupplungsnasen 42 und 44 zusammenkommen. Das Hauptnockenbauteil 31 ist mit einem Sprengring 45 versehen, welcher verhin dert, dass das Anschlagbauteil 33 in Richtung der Drehachse 17a verschoben und aus dem Hauptnockenbauteil 31 gedrückt wird.
Der Magnetanker 25 des elektromagnetischen Kupplungsmechanismus 24 ist an einem Außenrand des Vornockenbauteils 32 zwischen dem Hauptnockenbauteil 31 und dem Hintergehäuse 19 angeordnet. Der Magnetanker 25 ist so mit der inneren Umfangsfläche des Vordergehäuses 18 keilförmig verzahnt, dass er sich gemeinsam mit dem Außengehäuse 14 drehen und in Richtung der Drehachse 14a des Außengehäuses 14 verschieben kann. Die Reibungsvorkupplung 26 des elektromagnetischen Kupplungsmechanismus 24 ist mit drei Außenplatten 46 und zwei Innenplatten 47 ausgestattet. Die Reibungsvorkupplung 26 ist um den Außenrand des Vornockenbauteils 32 herum zwischen dem Magnetanker 25 und dem Hintergehäuse 19 angeordnet. Die drei Außenplatten 46 sind so mit der inneren Umfangsfläche des Vordergehäuses 18 keilförmig verzahnt, dass sie gemeinsam mit dem Außengehäuse 14 gedreht und in Richtung der Drehachse des Außengehäuses 14 verschoben werden können. Die Innenplatten 47 und die Außenplatten 48 sind abwechselnd angeordnet. Die Innenplatten 47 sind so mit der äußeren Umfangsfläche des Vornockenbauteils 32 keilförmig verzahnt, dass sie gemeinsam mit dem Vornockenbauteil 32 gedreht und in Richtung der Drehachse 17a des Innengehäuses 17 verschoben werden können.
Wenn der Elektromagnet 27 elektrisch erregt wird, wird um den Elektromagneten 27 herum ein Magnetfeld M erzeugt, das in 3 durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist. Durch das Magnetfeld M wird der Magnetanker 25 vom Elektromagneten 27 angezogen und so die Reibungsvorkupplung 26 in Reibungskontakt gebracht. In diesem Fall kann das Vornockenbauteil 32 in der Drehrichtung des Außengehäuses 14 gedreht werden. Das gemeinsam mit der Gelenkwelle 9 drehbare Außengehäuse 14 dreht sich in Bezug auf das Innengehäuse 17, welches gemeinsam mit der Antriebswelle 2 gedreht werden kann. Das als Reaktion auf die Drehung des Außengehäuses 14 erzeugte Drehmoment wird durch den Reibungskontakt der Reibungsvorkupplung 26 auf das Vornockenbauteil 32 übertragen. Wenn das Fahrzeug zum Beispiel vorwärts fährt, wird ein Drehmoment T in einer in 5(b) dargestellten Richtung auf das Vornockenbauteil 32 übertragen. Dann nähert sich die Kupplungsnase 41 durch die Andruckkraft E des Kerbrings 40 der Kupplungsnase 43 des Hauptnockenbauteils 31 an und berührt diese im Wesentlichen so, wie in 5(a) dargestellt. Gleichzeitig wird die Kupplungsnase 44 des Vornockenbauteils 32 von der Kupplungsnase 42 des Anschlagbauteils 33 weg bewegt. Wenn das Fahrzeug zum Beispiel rückwärts fährt oder mit dem Motor gebremst wird, wird das Drehmoment T in einer in 6(b) dargestellten Richtung auf das Vornockenbauteil 32 übertragen. Wenn das oben beschriebene Drehmoment T größer ist als die Andruckkraft E des Kerbrings 40, drückt die Kupplungsnase 44 des Vornockenbauteils 32 die Kupplungsnase 42 des Anschlagbauteils 33 gemäß 6(a) in dieselbe Richtung wie das Drehmoment T. Dadurch wird die Kupplungsnase 41 des Anschlagbauteils 33 von der Kupplungsnase 43 des Vornockenbauteils 32 weg bewegt.
Unabhängig von der Fahrtrichtung des Fahrzeugs kommt jedes Kugelnockenbauteil 38 in Kontakt mit der Nockenfläche 36 des Hauptnockenbauteils 31 und mit der Nockenfläche 37 des Vornockenbauteils Vornockenbauteil 32. Folglich wird der Nockenmechanismus 23 in einen eingekuppelten Zustand P gemäß 5(a) und 6(a) versetzt. Dadurch wird als Reaktion auf die relative Drehung zwischen dem Vornockenbauteil 32 und dem Hauptnockenbauteil 31 im Wesentlichen parallel zur Drehachse 14a ein Schub S auf das Hauptnockenbauteil 31 ausgeübt. Dann wird die Hauptreibungskupplung 22 als Reaktion auf den Schub S in Reibungskontakt versetzt, sodass die Antriebskraft zwi schen dem gemeinsam mit der Gelenkwelle 9 drehenden Außengehäuse 14 und dem gemeinsam mit der Antriebswelle 2 drehenden Innengehäuse 17 übertragen werden kann. Ferner hängt die Anziehungskraft des Elektromagneten 27 von dem durch ihn fließenden elektrischen Strom ab. Dadurch kann das Drehmoment T des Nockenmechanismus 23 in Abhängigkeit von der Anziehungskraft verändert werden, sodass die auf die Hinterräder übertragene Antriebskraft eingestellt werden kann.
Solange der Elektromagnet 27 nicht elektrisch erregt wird, entsteht um ihn herum kein elektrisches Feld M. Deshalb wird der Magnetanker 25 nicht vom Elektromagneten 27 angezogen. Dann kommt es zu einer relativen Drehung zwischen den Außenplatten 46 und den Innenplatten 47. Das Vornockenbauteil 32 und das Hauptnockenbauteil 31 drehen sich gemeinsam mit den Kugelnockenbauteilen 38. Bei dem oben erwähnten Zustand kann bei relativ niedriger Temperatur infolge der hohen Viskosität des Öls in der Antriebskraftübertragungsvorrichtung ein Schleifdrehmoment t in einer in 7(b) dargestellten Richtung erzeugt werden. Wenn in diesem Fall das Schleifdrehmoment t kleiner ist als die Andruckkraft E des Kerbrings 40, liegt die Kupplungsnase 42 des Anschlagbauteils 33 praktisch der Kupplungsnase 44 des Vornockenbauteils 32 gegenüber. Dadurch wird der in 7(a) dargestellte Zustand Q des Nockenmechanismus 23 erreicht, in dem der Schub begrenzt wird. In diesem Zustand ist der Reibungskontakt der Hauptreibungskupplung 22 aufgehoben, sodass die Antriebskraftübertragung zwischen dem Außengehäuse 14 und dem Innengehäuse 17 unterbrochen ist.
Genauer gesagt, während der Kupplungsmechanismus 24 durch den elektrisch nicht erregten Elektromagneten 27 nicht betätigt wird, wirkt die durch das Verdrehungsmittel wie beispielsweise die Torsionsfeder 34 auf das Anschlagbauteil 33 einwirken de Andruckkraft E dem Schleifdrehmoment t des Vornockenbauteils 32 entgegen, bevor dieses auf das Vornockenbauteil 32 übertragene Schleifdrehmoment t in den auf das Hauptnockenbauteil 31 einwirkenden Schub S umgewandelt wird. Mit anderen Worten, die durch das Verdrehungsmittel auf das Anschlagbauteil 33 einwirkende Andruckkraft E kann wirksam verhindern, dass der auf das Hauptnockenbauteil 31 einwirkende Schub S entsteht. Somit kann gemäß der Ausführungsart der vorliegenden Erfindung wirksam verhindert werden, dass das Vornockenbauteil 32 und das Hauptnockenbauteil 31 durch den Schub S beeinflusst werden.
Ferner weist das Verdrehungsmittel wie beispielsweise die Torsionsfeder 34 die zum Verdrehen des Anschlagbauteils 33 in Drehrichtung erforderliche Andruckkraft E auf. Dadurch kann wirksam verhindert werden, dass eine zu den Drehachsen 14a und 17a im wesentlichen parallele Vorspannung auf das Vornockenbauteil 32 und das Hauptnockenbauteil 31 einwirkt.
Auch wenn die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung zur weiteren Verbesserung der Steuerbarkeit der Vorrichtung 1 zusätzlich mit einer Feder wie der üblicherweise verwendeten Rückstellfeder ausgestattet wird, wirkt das Anschlagbauteil 33 dem Schleifdrehmoment t des Vornockenbauteils 32 entgegen. Die Feder braucht daher keine große Andruckkraft aufzuweisen. Daher kann der Rollwiderstand (d.h. der Reibungswiderstand) des Vornockenbauteils 32 bzw. des Hauptnockenbauteils 31 unabhängig von der Verwendung der Feder verringert werden, während das Schleifdrehmoment t eingeschränkt wird.
Während der in den 5 und 6 dargestellten Betätigung des Kupplungsmechanismus 24 durch den elektrisch erregten Elektromagneten 27 wird der Schub S des Hauptnockenbauteils 31 als Reaktion auf das Drehmoment T erzeugt, welches auf das Vornockenbauteil 32 übertragen wird. Das Verdrehungsmittel wie beispielsweise die Torsionsfeder 34 zum Verdrehen des Anschlagbauteils 33 in Drehrichtung beeinflusst den Schub S des Hauptnockenbauteils 31 nicht direkt. Deshalb kann die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 während der Betätigung des Kupplungsmechanismus 24 stabil gesteuert werden.
Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsart wird die Torsionsfeder 34 als Verdrehungsmittel verwendet. Alternativ kann anstelle der Torsionsfeder 34 eine Zug- oder Druckschraubenfeder als Verdrehungsmittel verwendet werden.
Ferner besteht die Torsionsfeder 34 aus einem Kerbring 40.
Alternativ kann die Torsionsfeder 34 aus einer Torsionsschraubenfeder mit einer größeren Anzahl von Windungen bestehen.
Weiterhin kann ein Ende 40a des Kerbrings 40 am Vornockenbauteil 32 und das andere Ende am Anschlagbauteil 33 angebracht werden, das vom Vornockenbauteil 32 gehaltert wird.
Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsart wird die vorliegende Erfindung auf die Antriebskraftübertragungsvorrichtung für das Fahrzeug mit Vierradantrieb angewendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht ausschließlich auf die obige bevorzugte Ausführungsart beschränkt und kann auch auf einen Drehmomentübertragungsmechanismus zwischen zwei Wellen, zum Beispiel eine Kupplung, angewendet werden.
Die Prinzipien, bevorzugten Ausführungsarten und die Betriebsweise der vorliegenden Erfindung sind in der obigen Beschreibung und den Zeichnungen dargelegt worden. Die zu schützende Erfindung ist jedoch nicht so zu verstehen, dass sie auf die beschriebene bestimmte Ausführungsart beschränkt ist. Ferner ist die hier beschriebene Ausführungsart nicht als Einschränkung anzusehen, sondern dient nur der Veranschaulichung.
Eine Antriebskraftübertragungsvorrichtung beinhaltet einen Kupplungsmechanismus, um eine Reibungsvorkupplung in Reibungskontakt zu bringen, und einen Nockenmechanismus, um während der Betätigung des Kupplungsmechanismus zur Übertragung einer Antriebskraft eine Hauptreibungskupplung in Reibungskontakt zu bringen. Der Nockenmechanismus beinhaltet ein Vornockenbauteil, ein Hauptnockenbauteil, ein Anschlagbauteil und ein Verdrehungsmittel zum Verdrehen des Anschlagbauteils in einer Drehrichtung, um das Vornockenbauteil bzw. das Hauptnockenbauteil mit dem Anschlagbauteil zu koppeln. In Abhängigkeit von einer Beziehung zwischen einer vom Verdrehungsmittel auf das Anschlagbauteil einwirkenden Vorspannung und einem auf das Vornockenbauteil einwirkenden Drehmoment wird eine Position des Vornockenbauteils, des Hauptnockenbauteils und des Anschlagbauteils festgelegt.

Claims

Vorrichtung zum Übertragen einer Antriebskraft, welche Folgendes umfasst: eine Hauptkupplung (22) zum Übertragen einer Antriebskraft zwischen einem ersten Rotationsbauteil (12) und einem zweiten Rotationsbauteil (15), die drehbar zueinander gelagert sind; einen Kupplungsmechanismus (24), der eine Vorkupplung (26) in Reibungskontakt bringt; und einen Nockenmechanismus (23), der die Hauptkupplung (22) in Reibungskontakt bringt, wenn der Kupplungsmechanismus (24) die Vorkupplung (26) in Reibungskontakt bringt, wobei der Nockenmechanismus (23) Folgendes umfasst: ein Vornockenbauteil (32); ein Hauptnockenbauteil (31), gekennzeichnet durch ein Anschlagbauteil (33), wobei das Vornockenbauteil, das Hauptnockenbauteil und das Anschlagbauteil gegeneinander verdreht werden können, und ein Verdrehungsmittel (34) zum Verrücken des Anschlagbauteils (33) in einer Drehrichtung, damit das Vornockenbauteil (32) beziehungsweise das Hauptnockenbauteil (31) in das Anschlagbauteil (33) eingreift, wobei in Abhängigkeit von einer Beziehung zwischen einer durch das Verdrehungsmittels (34) auf das Anschlagmittel (33) ausgeübten Drehkraft und einem auf das Vornockenbauteil (32) einwirkenden Drehmoment eine in Drehrichtung gelegene Position des Vornockenbauteils (32), des Hauptnockenbauteils (31) und des Anschlagbauteils (33) ermittelt wird.
Vorrichtung zum Übertragen einer Antriebskraft nach Anspruch 1, wobei die Hauptkupplung durch eine während der Betätigung des Kupplungsmechanismus (24) vom Hauptnockenbauteil (31) erzeugte Schubkraft, die im Wesentlichen parallel zur Drehachse des zweiten Rotationsbauteils (15) ausgerichtet ist, in Reibungskontakt gebracht wird, wobei die Schubkraft als Reaktion auf ein Drehmoment erzeugt wird, das entsprechend einer relativen Drehbewegung zwischen dem ersten Rotationsbauteil und dem zweiten Rotationsbauteil während der Betätigung des Kupplungsmechanismus (24) über die in Reibungskontakt befindliche Vorkupplung (26) auf das Vornockenbauteil (32) übertragen wird, und wobei ferner die Einwirkung der Schubkraft auf das Hauptnockenbauteil (31) durch eine Drehkraft des Verdrehungsmittels (34) verhindert wird, die einem auf das Anschlagbauteil (33) einwirkenden Drehmoment entgegen gerichtet ist, welches auf das Vornockenbauteil (32) einwirken kann, während der Kupplungsmechanismus (24) nicht betätigt wird.
Vorrichtung zum Übertragen einer Antriebskraft nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Anschlagbauteil (33) ein Rückhaltebauteil (41, 42) zum Verhindern einer Drehung des Hauptnockenbauteils (31) und des Vornockenbauteils (32) gegeneinander beinhaltet.
Vorrichtung zum Übertragen einer Antriebskraft nach Anspruch 3, wobei das Rückhaltemittel (41, 42) aus einer Kupplungsnase besteht, die in das Hauptnockenbauteil (31) und das Vornockenbauteil (32) eingreift, und wobei das Verdrehungsmittel das Anschlagbauteil (33) so in eine Richtung drückt, dass die Kupplungsnase des Anschlagbauteils (33) und das Hauptnockenbauteil (31) ineinander greifen.
Vorrichtung zum Übertragen einer Antriebskraft nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hauptkupplung (22) durch eine vom Hauptnockenbauteil (31) erzeugte Schubkraft, die im Wesentlichen parallel zur Drehachse des zweiten Rotationsbauteils (15) ausgerichtet ist, in Reibungskontakt gebracht wird, wobei die Schubkraft als Reaktion auf ein Drehmoment erzeugt wird, das entsprechend einer relativen Drehbewegung zwischen dem ersten Rotationsbauteil und dem zweiten Rotationsbauteil in einer Richtung über die Vorkupplung (26) auf das Vornockenbauteil (32) übertragen wird, und wobei ferner die Einwirkung der Schubkraft auf das Hauptnockenbauteil (31) durch eine Drehkraft des Verdrehungsmittels verhindert wird, die eine relative Drehbewegung zwischen dem ersten Rotationsbauteil und dem zweiten Rotationsbauteil in die andere Richtung einschränkt.
Vorrichtung zum Übertragen einer Antriebskraft nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verdrehungs mittel aus einer Torsionsfeder besteht und ein Ende der Torsionsfeder am Hauptnockenbauteil und das andere Ende am Anschlagbauteil angebracht ist.
Vorrichtung zum Übertragen einer Antriebskraft nach Anspruch 6, wobei das Verdrehungsmittel eine Torsionsfeder vom Kerbringtyp ist.