DE69703017T2

DE69703017T2 - Antriebskraft- Übertragungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69703017T2
Application number: DE69703017T
Authority: DE
Inventors: Kenji Arai; Satoshi Ashida; Hisashi Fukuchi; Naoyuki Kokubo; Akio Mukainaka; Tsuyoshi Murakami; Mikiharu Oyabu; Naoyuki Sakai; Yoshiaki Senga; Kunihiko Suzuki; Hiroshi Takuno
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Koki KK
Priority date: 1996-11-07
Filing date: 1997-11-06
Publication date: 2001-05-03
Anticipated expiration: 2017-11-07
Also published as: DE69703017D1; EP0841499A1; US5899306A; EP0841499B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Antriebskraftübertragungsgerät nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Wenn bei einem herkömmlichen Antriebskraftübertragungsgerät, das verwendet wird für einen Vierradantrieb und geeignet ist, ein Drehmoment zwischen Vorderrädern und Hinterrädern zu übertragen, ein Gaspedal niedergedrückt und freigegeben wird während einer Fahrt auf einer Straße mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten, tritt ein Phänomen auf, wobei die Richtung einer Differentialdrehung (Relativdrehung) zwischen Vorderrädern und den Hinterrädern sich umkehrt.
Um die Größe und das Gewicht eines derartigen Antriebskraftübertragungsgeräts zu reduzieren, wurde ein Antriebskraftübertragungsgerät vorgeschlagen, wobei ein Raum, der mit einem viskosen Fluid gefüllt ist, an einer Seite eines Kolbens vorgesehen ist, der eine Mehrfachscheibenkupplung drückt für die Drehmomentübertragung, und wobei Blätter drehbar angeordnet sind innerhalb dem Raum, um einen Druck in Übereinstimmung mit einer Drehzahldifferenz zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle zu erzeugen.
Wenn bei dem Antriebskraftübertragungsgerät eine Drehzahldifferenz erzeugt wird zwischen den Vorderrädern und den Hinterrädern, drehen sich die Blätter relativ zu dem Gehäuse und bewegen zwangsweise das viskose Fluid zwischen den beiden Oberflächen nahe beieinander, um einen Druck zu erzeugen in Übereinstimmung mit einer Drehzahldifferenz mittels der viskosen Reibungswirkung des viskosen Fluids. Dieser Druck wirkt auf den Kolben, so dass die Mehrfachscheibenkupplung in einen Reibungseingriffszustand gebracht wird, um einen Vierradantrieb einzurichten.
Da bei einem derartigen Antriebskraftübertragungsgerät zwei oder drei Blätter angeordnet sind in der Umfangsrichtung, so dass sie nach außen vorstehen in der radialen Richtung, ist der Winkel zwischen benachbarten Blättern (Zwischenblattwinkel) groß, und deshalb ist der Durchflussbereich des viskosen Fluids groß. Somit kann ein höherer Druck ansprechend auf eine Relativdrehung erzeugt werden.
Wenn sich jedoch der Zwischenblattwinkel erhöht, bewegt sich in dem viskosen Fluid enthaltene Luft innerhalb einer größeren Fläche mit dem Ergebnis, dass die Ansprechgeschwindigkeit sich vermindert in einem gewissen Ausmaß, wenn die Richtung der Relativdrehung sich ändert.
Das Ansprechverhalten kann verbessert werden durch ein Verfahren, wobei die Anzahl der Blätter erhöht wird, um den Zwischenblattwinkel zu reduzieren, oder durch ein Verfahren, wobei die Luftmenge reduziert ist, die mit dem viskosen Fluid vermischt ist, um das Volumenverhältnis zwischen dem gefüllten viskosen Fluid und dem Raum zu erhöhen. Bei dem zuerst genannten Verfahren vermindert sich jedoch der Druck, der ansprechend auf die Relativdrehung erzeugt wird, und deshalb kann ein erforderliches Drehmoment nicht übertragen werden. Bei dem letztgenannten Verfahren wird das Übertragungsdrehmoment übermäßig groß wegen der Volumenexpansion des viskosen Fluids aufgrund eines Temperaturanstiegs.
Aus dem Dokument US-4.905.808 ist ein gattungsgemäßes Antriebskraftübertragungsgerät nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt. Bei diesem Gerät kann ein axial schmaler oder dünner Rotor verwendet werden als eine Druckerzeugungseinrichtung zum Betätigen eines Kupplungsbetätigungskolbens. Dieser Rotor ist mit einer Vielzahl von Drehblättern versehen, die innerhalb einer Kreislaufkammer untergebracht sind, die ausgebildet ist zwischen dem Kolben und einem Gehäuse, wobei sich die Blätter in der Umfangsrichtung erstrecken und zwangsweise zusammen mit einer Drehwelle gedreht werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Antriebskraftübertragungsgeräts, das ein ausreichendes Ansprechverhalten hat, selbst wenn die Richtung der Relativdrehung sich umkehrt.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Verbesserung der Kompatibilität mit einem Antiblockierbremsystem (ABS).
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch die Kombination der in Anspruch 1 definierten Merkmale. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt.
Wenn bei dem Antriebskraftübertragungsgerät der vorliegenden Erfindung die Richtung der Relativdrehung sich umkehrt, bewegt sich das freie Blatt relativ zu den Drehblättern, so dass das Volumen der Druckkammer sich vermindert und der darin erzeugte Druck sich erhöht. Dieser Druckanstieg gleicht eine Abnahme des Innendrucks der Druckkammer aus, die andererseits auftreten würde aufgrund eines Verhaltens der in dem viskosen Fluid enthaltenen Luft, wenn die Richtung der Relativdrehung sich umkehrt. Deshalb hat das Antriebsdrehmomentübertragungsgerät der vorliegenden Erfindung ein ausreichendes Ansprechverhalten, selbst wenn die Richtung der Relativdrehung sich umkehrt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein gestufter Abschnitt zumindest bei einem Ende von jedem Drehblatt in der Drehrichtung und bei einem Ende des freien Blatts in der Drehrichtung ausgebildet.
Da dabei der in der Druckkammer erzeugte Druck sich ändert mit der Richtung der Relativdrehung, ist die Kompatibilität mit dem ABS verbessert.
Verschiedene andere Aufgaben, Merkmale und viele der begleitenden Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leicht anerkannt, wenn dieselben besser verständlich werden unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele beim Betrachten im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen, wobei:
Fig. 1 eine Schnittansicht eines Antriebskraftübertragungsgeräts gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang einer Linie II-II von Fig. 1 zeigt;
Fig. 3 eine Schnittansicht entlang einer Linie III- III von Fig. 2 zeigt;
Fig. 4 eine Schnittansicht eines Betriebszustands des Antriebskraftübertragungsgeräts gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
Fig. 5 einen Verlauf der Drehmomentübertragungseigenschaften des Antriebskraftübertragungsgeräts gemäß des ersten Ausführungsbeispiels zeigt;
Fig. 6 eine Schnittansicht eines Antriebskraftübertragungsgeräts gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 7 eine Schnittansicht eines Antriebskraftübertragungsgeräts gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 8 eine Schnittansicht entlang einer Linie VIII- VIII von Fig. 7 zeigt;
Fig. 9 eine Schnittansicht entlang einer Linie IX-IX von Fig. 8 zeigt;
Fig. 10 eine Schnittansicht eines Betriebszustands des Antriebskraftübertragungsgeräts gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zeigt; und
Fig. 11 zeigt einen Verlauf von Drehmomentübertragungseigenschaften des Antriebskraftübertragungsgeräts gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEIPIELE

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Erstes Ausführungsbeispiel

Fig. 1 zeigt ein Antriebskraftübertragungsgerät 10 für die Anordnung zwischen zwei Wellen (Vorderrad- und Hinterradwellen), die relativ zueinander drehbar sind. Das Antriebskraftübertragungsgerät 10 ist hauptsächlich aus einem vorderen Gehäuse 13, einer Drehwelle 14, die in das Gehäuse 13 eindringt und dadurch drehbar gestützt ist, einer Druckerzeugungseinrichtung 15 zum Erzeugen eines Drucks ansprechend auf die Relativdrehung zwischen dem Gehäuse 13 und der Drehwelle 14, einem Kolben 16, auf den der durch die Druckerzeugungseinrichtung 15 erzeugte Druck wirkt, und einer Mehrfachscheibenkupplung 17 zusammengesetzt, die in einen Reibungseingriffszustand gebracht wird durch die Druckkraft, die durch den Kolben 16 ausgeübt wird.
Eine der vorstehend beschriebenen beiden Wellen ist mit einem Ende des Gehäuses 13 verbunden, während die andere Welle in die Drehwelle eingesetzt ist und keilverbunden mit dieser ist. Eine zylindrische Öffnung mit einem Boden ist von dem anderen Ende des Gehäuses 13 ausgebildet und die Mehrfachscheibenkupplung 17 ist innerhalb der zylindrischen Öffnung 18 untergebracht. Der Kolben 16 zum Drücken der Mehrfachscheibenkupplung 17 ist gleitfähig innerhalb der zylindrischen Öffnung 18 untergebracht und das offene Ende der zylindrischen Öffnung 18 ist geschlossen durch ein hinteres Gehäuse 19, das in das vordere Gehäuse 13 eingeschraubt ist. Der Kolben 16 befindet sich in Eingriff mit einem Keil, der an dem inneren Umfang des vorderen Gehäuses 13 ausgebildet ist, so dass der Kolben 16 davon abgehalten wird, relativ zu dem vorderen Gehäuse 13 zu drehen.
Bei einem Ende des Kolbens 16, das dem hinteren Gehäuse 19 zugewandt ist, ist ein zylindrischer Raum 20 mit einer begrenzten axialen Abmessung ausgebildet konzentrisch zu der Drehwelle 14. Innerhalb dem zylindrischen Raum 20 ist ein Rotor 21 drehbar untergebracht, dessen Zentralabschnitt keilverbunden ist mit dem äußeren Umfang der Drehwelle 14. Der Rotor 21 hat eine Vielzahl von Drehblättern 22, die angeordnet sind in konstanten Winkelintervallen in der Umfangsrichtung und in der Radialrichtung vorstehen. Jedes der Drehblätter 22 hat eine Dicke, die etwas kleiner ist als die axiale Abmessung des Raums 20. Die Drehblätter 22 teilen den Raum 20 in eine Vielzahl von Druckkammern 23.
Ein freier Rotor 25 ist in den Rotor 21 eingepasst konzentrisch dazu, so dass der freie Rotor 25 relativ zu dem Rotor 21 drehen kann. Eine Vielzahl von freien Blättern 26 steht nach außen vor von dem freien Rotor 25. Die Anzahl der freien Blätter 26 ist dieselbe wie die Anzahl der Drehblätter 22, und die Dicke der freien Blätter ist dieselbe wie jene der Drehblätter 22. Die freien Blätter 26 können sich frei bewegen zwischen den Drehblättern 22 innerhalb den Druckkammern 23. Die Druckkammern 23 sind mit einem viskosen Fluid 27 in einem vorgegebenen Füllverhältnis gefüllt.
Ein kleiner Spalt (oberer Spalt) 28 ist zwischen dem fernen Ende von jedem Drehblatt 22 und dem inneren Umfang des zylindrischen Raums 20 ausgebildet, so dass das viskose Fluid 27 auf beschränkte Weise fließt zwischen den Druckkammern, die sich auf entgegengesetzten Seiten von jedem Drehblatt 22 in der Umfangsrichtung befinden. Der Spalt 28 kann gebildet sein als ein Seitenspalt an jeder axialen Seite von jedem Drehblatt 22.
Der Durchfluss des viskosen Fluids 27 durch den Spalt 28 hindurch ermöglicht eine Relativdrehung der freien Blätter 26 gegenüber den Drehblättern 23, so dass die Volumina der Druckkammern 23 zwischen den Drehblättern 22 und den freien Blättern 26 sich ändern mit einer Relativbewegung dazwischen.
Wenn die Drehwelle 14 relativ zu dem Gehäuse dreht aufgrund einer Relativdrehung zwischen den vorstehend beschriebenen beiden Wellen, wird das viskose Fluid 27 deshalb in der Vielzahl der Druckkammern 23 zwangsweise bewegt durch die Drehblätter 22 und die freien Blätter 26 zwischen den beiden entgegengesetzten Flächen bei einer Geschwindigkeit in Übereinstimmung mit der Drehzahldifferenz. Infolgedessen wird ein Innendruck proportional zu der Drehzahldifferenz erzeugt innerhalb der Druckkammer 23. Wenn dabei eine Drehzahldifferenz erzeugt wird zwischen den Drehblättern 23 und den freien Blättern 26, ändern sich die Volumina der Druckkammer 23, die mit dem viskosen Fluid 27 gefüllt sind, so dass die Innendrücke der Druckkammern 23 ansteigen.
Die vorstehend beschriebenen Drehblätter 22, die freien Blätter 26 und das viskose Fluid 27, die alle innerhalb dem Raum 20 untergebracht sind, bilden die vorstehend beschriebene Druckerzeugungseinrichtung 15.
Die Mehrfachscheibenkupplung 17, die innerhalb der zylindrischen Öffnung 18 untergebracht ist, ist zusammengesetzt aus einer Vielzahl von äußeren Platten (Trennplatten) 30 und einer Vielzahl von inneren Platten (Reibungsplatten) 31, die abwechselnd in der Axialrichtung angeordnet sind. Die äußeren Umfange der äußeren Platten 30 sind keilverbunden mit den inneren Umfangsflächen des Gehäuses 13, während die inneren Umfange der inneren Platten 31 keilverbunden sind mit der äußeren Umfangsfläche der Drehwelle 14.
Als nächstes wird der Betrieb des Antriebskraftübertragungsgeräts mit der vorstehend beschriebenen Struktur beschrieben.
Bei einem gewöhnlichen Zustand werden die freien Blätter 26 gedreht in der Drehrichtung der Drehwelle 14 durch die Drehblätter 22, so dass die freien Blätter 26 zusammen mit den Drehblättern 22 drehen, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist. Wenn eine Relativdrehung erzeugt wird zwischen den beiden Wellen, drehen sich die Drehblätter 22 und die Drehwelle 14 in der Richtung des Pfeils in Fig. 2 relativ zu dem Gehäuse 13. Infolgedessen wird das viskose Fluid 27 in der Vielzahl der Druckkammern 23 zwangsweise bewegt durch die freien Blätter 26 zwischen den beiden gegenüberliegenden Flächen bei einer Geschwindigkeit in Übereinstimmung mit der Drehzahldifferenz, so dass ein Innendruck proportional zu der Drehzahldifferenz erzeugt wird innerhalb jeder Druckkammer 23 aufgrund der viskosen Reibungswirkung des viskosen Fluids 27. Das heißt, dass ein Innendruck erzeugt wird mit einem Druckprofil, so dass ein hoher Druck erzeugt wird bei der stromaufwärtigen Seite der Strömung des viskosen Fluids 27 zwischen den beiden Flächen, während ein niedriger Druck erzeugt wird bei dessen stromabwärtiger Seite. Aufgrund dieses Innendrucks wird der Kolben 16 zu der Mehrfachscheibenkupplung 17 hin bewegt.
Somit befindet sich die Vielzahl der äußeren Platten 30 und die Vielzahl der inneren Platten 31 der Mehrfachscheibenkupplung 17 in einem Reibungseingriff miteinander mit einer Druckkraft in Übereinstimmung mit dem Druck, der auf den Kolben 16 wirkt, so dass ein Drehmoment übertragen wird zwischen dem Gehäuse 13 und der Drehwelle 14, d. h. zwischen den vorderen und hinteren Radwellen über die Mehrfachscheibenkupplung 17. Auf diese Weise wird das Fahrzeug in einen Vierradantriebszustand gebracht.
Wenn ein Gaspedal freigegeben wird von dem niedergedrückten Zustand während einer Kurve auf einer Straße mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten, wird die Richtung der Relativdrehung zwischen dem Gehäuse 13 und der Drehwelle 14 umgekehrt, die Drehblätter 22 und die freien Blätter 26 drehen sich relativ zu dem Gehäuse 13 in der entgegengesetzten Richtung zu der Richtung des Pfeils in Fig. 2, so dass ein Innendruck proportional zu der Drehzahldifferenz erzeugt wird innerhalb jeder Druckkammer 23 aufgrund der viskosen Reibungswirkung des viskosen Fluids 27, das zwangsweise bewegt wird zwischen den beiden gegenüberliegenden Flächen.
Wenn die Richtung der Drehung der Drehwelle 14 relativ zu dem Gehäuse 13 umgekehrt wird, nimmt der Innendruck, der in der Druckkammer 23 erzeugt wird, aufgrund dem Fließen des viskosen Fluids 27 in einem gewissen Ausmaß ab, während die in das viskose Fluid 27 gemischte Luft sich innerhalb der Druckkammer 23 bewegt in Übereinstimmung mit dem Druckprofil, das in der Druckkammer 23 erzeugt wird. Demgemäß wird bei einem herkömmlichen Antriebskraftübertragungsgerät der Anstieg des Drehmoments mit einem anfänglichen Anstieg der Drehzahldifferenz (dargestellt durch die gestrichelte Linie in Fig. 5) schwach, wie durch die durchgezogene Linie A in Fig. 5 angedeutet ist.
Wenn jedoch bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Drehrichtung der Drehwelle 14 relativ zu dem Gehäuse 13 umgekehrt wird, wird eine Drehzahldifferenz erzeugt zwischen den Drehblättern 22 und den freien Blättern 26 aufgrund der Trägheitswirkung, so dass die freien Blätter 26 sich von den Drehblättern 22 entfernen, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Infolgedessen nehmen die Volumina der Druckkammern 23 ab, die zwischen den Drehblättern 22 und den freien Blättern 26 gebildet sind, mit dem Ergebnis, dass die Innendrücke der Druckkammern 23 sich erhöhen in Übereinstimmung mit Änderungen der Volumina.
Während demgemäß in dem viskosen Fluid 27 vermischte Luft sich innerhalb den Druckkammern 23 bewegt, wird die Reduktion des Innendrucks der Druckkammern 23 ausgeglichen, die durch das Strömen des viskosen Fluids verursacht wird, über die Reduktion der Volumina der Druckkammern 23, die auftreten aufgrund der Drehzahldifferenz zwischen den Drehblättern 22 und den freien Blättern 26. Somit wird der Anstieg des Drehmoments mit einem anfänglichen Anstieg der Drehzahldifferenz steil, wie durch die durchgezogene Linie B in Fig. 5 angedeutet ist, so dass das Ansprechverhalten während der Umkehrung der Richtung der Relativdrehung verbessert werden kann.
Wenn sich die umgekehrte Relativdrehung zwischen dem Gehäuse 13 und der Drehwelle 14 fortsetzt, liegen die Drehblätter 22 an den freien Blättern 26 an, so dass die freien Blätter 26 eine einstückige Drehung mit den Drehblättern 26 beginnen. Somit kehrt das Antriebskraftübertragungsgerät zu dem gewöhnlichen Zustand zurück, bei dem ein Innendruck proportional zu der Drehzahldifferenz erzeugt wird innerhalb jeder Druckkammer 23 aufgrund der viskosen Reibungswirkung des viskosen Fluids 27, die durch die Relativdrehung zwischen dem Gehäuse 13 und der Drehwelle 14 verursacht wird.
Wenn bei dem vorstehend beschriebenen Antriebskraftübertragungsgerät die Drehrichtung der Drehwelle 14 relativ zu dem Gehäuse 13 umgekehrt wird, nehmen die Volumina der Druckkammern 23 ab aufgrund einer Relativbewegung zwischen dem Drehblatt 22 und den zusätzlich vorgesehenen freien Blättern 26, so dass die Drücke innerhalb den Druckkammern 23 ansteigen.
Wenn sich demgemäß die Richtung der Relativdrehung umkehrt, wird ein Druck erzeugt aufgrund der viskosen Reibung des viskosen Fluids 27, die verursacht wird durch die Relativdrehung zwischen dem Gehäuse 13 und der Drehwelle 14, und somit steigt der erzeugte Druck an durch die Relativbewegung der freien Blätter 26 bzgl. den Drehblättern 22. Somit kann das Ansprechverhalten während dem Umkehren der Relativdrehung verbessert werden.
Da außerdem der Winkel der Druckkammern 23 zwischen den Blättern groß gehalten wird durch die einstückige Drehung der Drehblätter 22 und der freien Blätter 26, kann ein großer Druck erzeugt werden ansprechend auf die Relativdrehung. Somit wird es möglich, ein Drehmoment auf zuverlässige Weise zwischen den beiden Wellen zu übertragen.

Zweites Ausführungsbeispiel

Ein Antriebskraftübertragungsgerät gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Vielzahl von unabhängigen oder separaten freien Blättern 126 beweglich angeordnet in den Druckkammern 23 zwischen den Drehblättern 22. Insbesondere das innere Ende von jedem freien Blatt 126 ist geführt durch die äußere Umfangsfläche des Rotors 21 und das äußere Ende von jedem freien Blatt 126 ist geführt durch die innere Umfangsfläche des zylindrischen Raums 20 für die freie gleitende Bewegung innerhalb der entsprechenden Druckkammer 23. Somit wirkt das Antriebskraftübertragungsgerät gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf dieselbe Weise wie das des ersten Ausführungsbeispiels. Wenn dabei eine kreisförmige Platte verwendet wird als das freie Blatt 126, kann der Gleitwiderstand der freien Blätter 126 reduziert werden.
Bei dem vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispiel sind das vordere Gehäuse 13, die Mehrfachscheibenkupplung 17, der Kolben 16, der Raum 20 und das hintere Gehäuse in dieser Reihenfolge in dem Antriebskraftübertragungsgerät angeordnet. Es kann jedoch die umgekehrte Anordnung eingesetzt werden. Das heißt, das Antriebskraftübertragungsgerät kann derart aufgebaut sein, dass das vordere Gehäuse 13, der Raum 20, der Kolben 16, die Mehrfachscheibenkupplung 17 und das hintere Gehäuse 19 in dieser Reihenfolge angeordnet sind.

Drittes Ausführungsbeispiel

Ein Antriebskraftübertragungsgerät gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 7 bis 11 beschrieben. Das Antriebskraftübertragungsgerät des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist im wesentlichen dasselbe wie das des ersten Ausführungsbeispiels, außer dass jedes der Drehblätter 22 und der freien Blätter 26 einen gestuften Abschnitt (d. h. Abschnitte mit geringer Dicke) bei jedem seiner Enden in der Drehrichtung hat. Da die Grundstruktur des Antriebskraftübertragungsgeräts des vorliegenden Ausführungsbeispiels dieselbe ist wie die des ersten Ausführungsbeispiels, sind identische Bestandteile wie jene bei dem ersten Ausführungsbeispiel mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und ihre Beschreibung wird unterlassen.
Wie in den Fig. 7 bis 9 gezeigt ist, sind gestufte Abschnitte 22a und 22b jeweils mit einer kleineren Dicke ausgebildet bei entgegengesetzten Enden von jedem Rotorblatt 22 in der Drehrichtung, und gestufte Abschnitte 26a und 26b jeweils mit einer kleineren Dicke sind ausgebildet bei entgegengesetzten Enden von jedem freien Blatt 26 in der Drehrichtung. Die gestuften Abschnitte 22a und 22b der Drehblätter 22 sind asymmetrisch ausgebildet, so dass die gestuften Abschnitte 22a, die sich auf der Vorwärtsdrehseite der Rotorblätter 22 befinden, eine größere Abmessung in der Drehrichtung haben als die gestuften Abschnitte 22b, die sich auf der Rückwärtsdrehseite davon befinden. Auf ähnliche Weise sind die gestuften Abschnitte 26a und 26b der freien Blätter 26 asymmetrisch ausgebildet, so dass die gestuften Abschnitte 26a, die sich auf der Vorwärtsdrehseite der freien Blätter 26 befinden, eine größere Abmessung in der Drehrichtung haben als die gestuften Abschnitte 22b, die sich auf der Rückwärtsdrehseite davon befinden.
Als nächstes wird der Betrieb des Antriebskraftübertragungsgeräts mit der vorstehend beschriebenen Struktur beschrieben.
Bei einem gewöhnlichen Zustand werden die freien Blätter 26 in der Drehrichtung der Drehwelle 14 gedreht durch die Drehblätter 22, so dass die freien Blätter 26 sich zusammen mit den Drehblättern 22 drehen, wie in den Fig. 8 und 9 gezeigt ist.
Wenn eine Relativdrehung erzeugt wird zwischen den beiden Wellen aufgrund freilaufender Räder, drehen sich die Drehblätter 22 und die Drehwelle 14 in der Richtung des Pfeils in Fig. 8 (Vorwärtsrichtung relativ zu dem Gehäuse 13). Infolgedessen wird das viskose Fluid 27 in der Vielzahl der Druckkammern 23 zwangsweise durch die freien Blätter 26 bewegt zwischen den beiden gegenüberliegenden Flächen mit einer Geschwindigkeit in Übereinstimmung mit der Drehzahldifferenz, so dass ein Innendruck proportional zu der Drehzahldifferenz erzeugt wird innerhalb jeder Druckkammer 23 aufgrund der viskosen Reibungswirkung des viskosen Fluids 27. Das heißt, es wird ein Innendruck erzeugt mit einem Druckprofil, so dass ein Hochdruck erzeugt wird bei der stromaufwärtigen Seite der Strömung des viskosen Fluids 27 zwischen den beiden Flächen, während ein Niederdruck erzeugt bei deren stromabwärtiger Seite. Aufgrund dieses Innendrucks wird der Kolben 16 zu der Mehrfachscheibenkupplung 17 hinbewegt. Da dabei das viskose Fluid 17 von einer Seite von jedem freien Blatt 26, an der der länger gestufte Abschnitt 26a ausgebildet ist, zu dessen anderer Seite fließt, wird der aufgrund der Relativdrehung erzeugte Druck erhöht durch die Wirkung der gestuften Abschnitte 26a.
Somit treten die Vielzahl der äußeren Platten 30 und die Vielzahl der inneren Platten 31 der Mehrfachscheibenkupplung 17 in einen Reibungseingriff miteinander mit einer Druckkraft in Übereinstimmung mit dem Druck, der auf den Kolben 16 wirkt, so dass ein Drehmoment übertragen wird zwischen dem Gehäuse 13 und der Drehwelle 14, d. h. zwischen der vorderen und hinteren Radwelle über die Mehrfachscheibenkupplung 17. Auf diese Weise wird das Fahrzeug in einen Vierradantriebszustand gebracht.
Wenn eine Relativdrehung in der entgegengesetzten. Richtung zu dem vorstehend beschriebenen Fall erzeugt wird, drehen die Drehblätter 22 und die Drehwelle 14 in der entgegengesetzten Richtung zu der Richtung des Pfeils in Fig. 8 (Rückwärtsrichtung) relativ zu dem Gehäuse 13, so dass ein Innendruck proportional zu der Drehzahldifferenz erzeugt wird innerhalb jeder Druckkammer 23 auf dieselbe Weise wie die bei dem vorstehend beschriebenen Fall. Dabei fließt jedoch das viskose Fluid von einer Seite von jedem freien Blatt 26, an der der kürzer gestufte Abschnitt 26b ausgebildet ist, zu deren anderer Seite, so dass der Einfluss der gestuften Abschnitte 26b nicht verschwindet. Infolgedessen wird ein niedrigerer Druck ansprechend auf die Relativdrehung erzeugt, und die Drehmomentübertragung zwischen der vorderen und hinteren Radwelle ist somit beschränkt.
Da das während der Rückwärtsrelativdrehung übertragene Drehmoment kleiner eingerichtet ist als das während der Vorwärtsrelativdrehung, ist die Drehmomentstörung während dem Betrieb eines Antiblockierbremssystems (ABS) abgeschwächt, so dass die Kompatibilität mit dem ABS verbessert ist, während die durch den Vierradantrieb verwirklichte Fahrleistung aufrechterhalten bleibt.
Wenn ein Gaspedal niedergedrückt wird und freigegeben wird während einer Kurve auf einer Straße mit niedrigem Reibungskoeffizienten, wird die Richtung der Relativdrehung zwischen dem Gehäuse 13 und der Drehwelle 14 umgekehrt. Dabei vermindert sich der Innendruck, der in der Druckkammer 23 aufgrund der Strömung des viskosen Fluids 27 erzeugt wird, in einem gewissen Ausmaß, während die mit dem viskosen Fluid 27 vermischte Luft innerhalb der Druckkammer 23 sich bewegt in Übereinstimmung mit dem Druckprofil, das in der Druckkammer 23 erzeugt wird. Demgemäß wird bei einem herkömmlichen Antriebskraftübertragungsgerät der Anstieg des Drehmoments mit einem anfänglichen Anstieg der Drehzahldifferenz (dargestellt durch die gestrichelte Linie in Fig. 11) schwach, wie durch die durchgezogene Linie A in Fig. 11 angedeutet ist.
Wenn jedoch bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Drehrichtung der Drehwelle 14 relativ zu dem Gehäuse 13 umgekehrt wird, wird eine Geschwindigkeitsdifferenz erzeugt zwischen den Drehblättern 22 und den freien Blättern 26 aufgrund der Trägheitswirkung, so dass die freien Blätter 26 sich von den Drehblättern 22 wegbewegen, wie in Fig. 10a gezeigt ist. Infolgedessen nehmen die Volumina der Druckkammern 23a ab, die zwischen den Drehblättern 22 und den freien Blättern 26 ausgebildet sind, mit dem Ergebnis, dass die Innendrücke der Druckkammern 23a ansteigen in Übereinstimmung mit Änderungen der Volumina.
Wie in Fig. 10a gezeigt ist, fließt dabei das viskose Fluid 27 von einer Druckkammer 23a zu der anderen Druckkammer 23b entlang dem länger gestuften Abschnitt 22a von jedem Drehblatt 22 und über den entsprechenden Spalt 28. Deshalb ist die Wirkung der freien Blätter 26 zum Erhöhen der Drücke verbessert, die innerhalb den Druckkammern 23 erzeugt werden.
Wenn im Gegensatz hierzu die Richtung der Relativdrehung umgekehrt wird von der Vorwärtsrichtung zu der Rückwärtsrichtung, fließt das viskose Fluid 27 von der Druckkammer 23b zu der Druckkammer 23a entlang dem kürzer gestuften Abschnitt 22b von jedem Drehblatt 22 und über den entsprechenden Spalt 28. Deshalb wird die Wirkung der freien Blätter 26 zum Erhöhen der innerhalb der Druckkammern 23 erzeugten Drücke unterdrückt.
Während demgemäß mit dem viskosen Fluid 27 vermischte Luft sich bewegt innerhalb den Druckkammern 23, wird die Reduktion des inneren Drucks der Druckkammern 23, die durch das Fließen des viskosen Fluids 27 verursacht wird, ausgeglichen über die Reduktion der Volumina der Druckkammern 23, das auftritt aufgrund der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Drehblättern 22 und den freien Blättern 26. Somit wird ein Anstieg des Drehmoments mit einem anfänglichen Anstieg der Drehzahldifferenz verbessert von der durchgezogenen Linie A in Fig. 11 zu der durchgezogenen Linie B in Fig. 11, so dass das Ansprechverhalten während dem Umkehren der Richtung der Relativdrehung verbessert werden kann. Die durchgezogene Linie C in Fig. 11 zeigt die Übertragungseigenschaften während der umgekehrten Relativdrehung.
Wenn die umgekehrte Relativdrehung zwischen dem Gehäuse 13 und der Drehwelle 14 fortgesetzt wird, schlagen die Drehblätter 22 an den freien Blättern 26 an, so dass die freien Blätter 26 eine einstückige Drehung mit den Drehblättern 22 beginnen. Somit kehrt das Antriebskraftübertragungsgerät zu dem gewöhnlichen Zustand zurück, wobei ein Innendruck proportional zu der Drehzahldifferenz erzeugt wird innerhalb jeder Druckkammer 23 aufgrund der viskosen Reibungswirkung des viskosen Fluids 27, die verursacht wird durch die Relativdrehung zwischen dem Gehäuse 13 und der Drehwelle 14. Wenn bei dem vorstehend beschriebenen
Antriebskraftübertragungsgerät die Drehrichtung der Drehwelle 14 relativ zu dem Gehäuse 13 umgekehrt wird, vermindern sich die Volumina der Druckkammern 23 aufgrund einer Relativbewegung zwischen dem Drehblatt 22 und den zusätzlich vorgesehenen freien Blättern 26, so dass die Drücke innerhalb den Druckkammern 23 ansteigen.
Wenn demgemäß die Richtung der Relativdrehung umgekehrt wird, wird ein Druck erzeugt aufgrund der viskosen Reibung des viskosen Fluids 27, die verursacht wird durch die Relativdrehung zwischen dem Gehäuse 13 und der Drehwelle 14, und der somit erzeugte Druck wird erhöht durch die Relativbewegung der freien Blätter 26 bzgl. den Drehblättern 22. Somit kann das Ansprechverhalten während dem Umkehren der Relativdrehung verbessert werden.
Da außerdem die gestuften Abschnitte 22a und 22b mit unterschiedlichen Längen in der Drehrichtung ausgebildet sind an den umfangsseitig entgegengesetzten Enden von jedem Drehblatt 22 und die gestuften Abschnitte 26a und 26b mit unterschiedlichen Längen in der Drehrichtung ausgebildet sind an den umfangsseitig entgegengesetzten Enden von jedem freien Blatt 26, kann ein Anstieg des Drucks unterdrückt werden, der in der Druckkammer 23 während der umgekehrten Relativdrehung erzeugt wird. Demgemäß kann die Kompatibilität des Antriebskraftübertragungsgeräts mit dem ABS verbessert werden.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind das vordere Gehäuse 13, die Mehrfachscheibenkupplung 17, der Kolben 16, der Raum 20 und das hintere Gehäuse 19 in dieser Reihenfolge bei dem Antriebskraftübertragungsgerät angeordnet. Die umgekehrte Anordnung kann jedoch eingesetzt werden. Das heißt, das Antriebskraftübertragungsgerät kann aufgebaut sein, so dass das vordere Gehäuse 13, der Raum 20, der Kolben 16, die Mehrfachscheibenkupplung 17 und das hintere Gehäuse 19 in dieser Reihenfolge angeordnet sind.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Vielzahl der separaten und unabhängigen freien Blätter 26 in den Druckkammern 23 angeordnet. Die Struktur des vorliegenden Ausführungsbeispiel kann jedoch derart abgewandelt werden, dass ein freier Rotor 25 drehbar in den Rotor 21 konzentrisch hierzu eingepasst ist und die Vielzahl der freien Blätter 26 von dem freien Rotor 25 vorsteht mit konstanten Winkelabständen in der Umfangsrichtung.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die gestuften Abschnitte 22a und 22b mit unterschiedlichen Längen in der Drehrichtung ausgebildet an den umfangsseitig entgegengesetzten Enden von jedem Drehblatt 22 und die gestuften Abschnitte 26a und 26b mit unterschiedlichen Längen in der Drehrichtung sind ausgebildet an den umfangsseitig entgegengesetzten Enden von jedem freien Blatt 26. Die kürzeren gestuften Abschnitte 22b und 26b können jedoch weggelassen werden.
Da die gestuften Abschnitte der Drehblätter 22 und der freien Blätter 26 der Änderung des Drucks dienen, der erzeugt wird in den Druckkammern 23 in Übereinstimmung mit der Richtung der Relativdrehung, kann die Kompatibilität mit dem ABS verbessert werden.
Offensichtliche zahlreiche Abwandlungen und Änderungen der vorliegenden Erfindung sind möglich angesichts der vorstehenden Lehre. Es ist deshalb verständlich, dass sie innerhalb den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen, wobei die vorliegende Erfindung anders praktiziert werden kann als hier besonders beschrieben ist.

Claims

1. Antriebskraftübertragungsgerät mit:

einem Gehäuse (13), das mit einer von zwei Wellen verbunden ist, die relativ zueinander drehbar sind;

einer Drehwelle (14), die drehbar gestützt ist durch das Gehäuse und mit der anderen Welle verbunden ist;

einer Vielzahl von Drehblättern (22), die innerhalb einem zylindrischen Raum (20) untergebracht sind, der ausgebildet ist zwischen einem Kolben (16) und dem Gehäuse (13), wobei die Blätter (22) in der Umfangsrichtung angeordnet sind und sich zusammen mit der Drehwelle (14) drehen;

einem Viskosenfluid (27), das beladen ist in eine Vielzahl von Druckkammern (23), die durch das Gehäuse (13), den Kolben (16) und die Drehblätter (22) definiert sind;

einer Mehrfachscheibenkupplung (17), die zusammengesetzt ist aus einer Vielzahl von äußeren Platten (30), die sich in Eingriff befinden mit dem Gehäuse (13) in der Drehrichtung, und einer Vielzahl von inneren Platten (31), die sich in Eingriff befinden mit der Drehwelle (14) in der Drehrichtung, wobei die Mehrfachscheibenkupplung (17) ein drehendes Drehmoment überträgt zwischen dem Gehäuse (13) und der Drehwelle (14) über einen Reibungseingriff zwischen den äußeren Platten (30) und den inneren Platten (31); und

einer Druckerzeugungseinrichtung (15) zum Erzeugen eines Drucks in Übereinstimmung mit einer Drehzahldifferenz zwischen dem Gehäuse (13) und der Drehwelle (14) und zum Aufbringen der erzeugten Kraft auf die Mehrfachscheibenkupplung (17) über den Kolben (16),

dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerzeugungseinrichtung (15) ein freies Blatt (26) aufweist, das innerhalb zumindest einer Druckkammer (23) untergebracht ist, wobei das freie Blatt (26) -frei beweglich ist in der Umfangsrichtung zwischen den Drehblättern (22).

2. Antriebskraftübertragungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl der freien Blätter (26) radial vorsteht von einem freien Rotor (25), der drehbar gestützt ist konzentrisch zu den Drehblättern (22).

3. Antriebskraftübertragungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl der freien Blätter (26) untergebracht ist innerhalb der Druckkammern (23), so dass jedes freie Blatt (126) unabhängig bewegt werden kann relativ zu und zwischen den Drehblättern (22) in der Umfangsrichtung.

4. Antriebskraftübertragungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein gestufter Abschnitt (22a, 22b, 26a, 26b) ausgebildet ist zumindest bei einem Ende von jedem der Drehblätter (22) und einem Ende des freien Blatts (26) in der Drehrichtung.

5. Antriebskraftübertragungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass gestufte Abschnitte (22a, 22b, 26a, 26b) mit unterschiedlichen Längen in der Drehrichtung jeweils ausgebildet sind bei entgegengesetzten Enden von jedem der Drehblätter (22) und des freien Blatts (26) in der Drehrichtung.

6. Antriebskraftübertragungsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der länger gestufte Abschnitt (22a) von jedem Drehblatt (22) und der länger gestufte Abschnitt (26a) des freien Blatts (26) ausgebildet sind auf derselben Umfangsseite bzgl. der Drehblätter (22) und des freien Blatts (26) jeweils.

7. Antriebskraftübertragungsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl der freien Blätter (26) radial vorsteht von einem freien Rotor (25), der drehbar gestützt ist konzentrisch zu den Drehblättern (22).

8. Antriebskraftübertragungsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von freien Blättern (26) innerhalb den Druckkammern (23) derart untergebracht ist, dass jedes freie Blatt (126) unabhängig bewegt werden kann relativ zu und zwischen den Drehblättern (22) in der Umfangsrichtung.