JP2002310263A - 自動車用ドライブトレイン - Google Patents
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Abstract
車の場合において、ドライブトレインの衝撃またはショ
ックを防止することにより、インターアクスルロックを
備える車両の場合と同じ快適さを得るという目的を達成
する。 【解決手段】 1つの入力ディファレンシャル部分およ
び2つの出力ディファレンシャル部分を有するディファ
レンシャル(2)を備える自動車用ドライブトレインに
おいて、伝達可能なトルクが限られている摩擦クラッチ
(32)を前記ディファレンシャル部分の2個の間に配
置し、その結果、前記2個の結合されたディファレンシ
ャル部分間の画定トルク差が小さい場合、およびトルク
衝撃が生じる場合に、前記クラッチはスリップ動作に移
行することができる。また、温度依存調節手段(38)
が、クラッチ温度に応じて、前記クラッチ温度が上昇す
るとクラッチ係合圧力を低下させる。
Description
記載の自動車用ドライブトレインに関する。
ァレンシャル部分および2個の出力ディファレンシャル
部分を有するディファレンシャルを備える自動車用ドラ
イブトレインに関する。
ドイツ特許公開公報第39 21 323号A1で公知で
ある。自動車のエンジンにより駆動され、自動的にまた
は手動でシフトできるギヤシフトトランスミッション
は、遊星歯車機構を駆動する。遊星歯車機構において、
内部ギヤ付きホイールは、駆動に関してギヤシフトトラ
ンスミッションの出力軸に接続され、遊星キャリアは、
駆動に関して、自動車の後車軸に至るドライブトレイン
に接続され、内側中心ホイールは、駆動に関して前車軸
クラッチを介して、自動車の前車軸に至るドライブトレ
インに接続される。遊星歯車機構は、遊星キャリアと内
側中心ホイールとの間に配置され、様々な手段により係
合し、圧力媒体駆動部材により解除されるマルチプレー
トロッククラッチによりロックすることができる。前車
軸クラッチは、圧力媒体駆動部材により係合し、様々な
手段により解除される。遊星歯車機構は、いわゆる「イ
ンターアクスルディファレンシャル」と呼ばれ、自動車
エンジンの推進力を車両の長手方向に後車軸と前車軸に
分配する。以下の動作状態を選択することができる。
その結果、遊星歯車機構がロックされ、前車軸クラッチ
が解除される。
され、前車軸クラッチが係合する。
動:ロッククラッチおよび前車軸クラッチが係合する。
これは、インターアクスルロックによる全輪駆動とも呼
ばれる。
は係合する。摩擦スリップ動作については、一つの連続
動作として想定されていない。
ためのトランスファーギアを有した類似の自動車用ドラ
イブトレインは、ドイツ特許公開公報第195 27 4
84A1号で知られている。
号には、後車軸への出力軸が、前車軸への出力軸に形状
適合クラッチにより随意に接続され、摩擦クラッチによ
り永久的に接続されるトランスファーギヤが開示されて
いる。摩擦クラッチは、比較的小さい伝達可能トルクを
有する。形状適合クラッチを解除すると、摩擦クラッチ
は、ショックアブソーバとして作用し、ギヤシフトの衝
撃およびトルク荷重変化の衝撃を減少させる。摩擦クラ
ッチの摩擦モーメントは小さいため、トルクおよびトル
ク衝撃の差が小さい場合、クラッチは摩擦スリップ動作
に移行する。ドライブトレインの遊びは、摩擦クラッチ
により使い切られる。摩擦クラッチは、ディファレンシ
ャルの構成部品ではない。
1号により、トランスファーギヤまたは中間トランスミ
ッションのギヤシフト時間をギヤまたはトランスミッシ
ョンの温度に応じて修正することが知られている。
変化する場合、特にスラストからトラクションに変化す
る動作、またはこの逆に変化する動作の場合に生じる。
こうした雑音は、全輪駆動車の場合、車両がインターア
クスルロックを有し、インターアクスルロックの電源を
投入すると、つまり、前輪駆動トレインおよび後輪駆動
トレインが、ジョイントトルクトランスミッション用の
クラッチにより、トランスファーギヤの入力トレインと
ロックされる時にのみ防止することができる。
クスルロックを備えない全輪駆動車の場合において、ド
ライブトレインの衝撃またはショックを防止することに
より、インターアクスルロックを備える車両の場合と同
じ快適さを得るという目的を達成しようとするものであ
る。
の特徴による本発明に従って達成される。
ンシャル部分の2個が、トルク緩衝摩擦クラッチにより
互いに結合され、この摩擦クラッチの滑らずに伝達でき
るクラッチトルクが非常に小さいため、従来の自動車運
転時に2個のディファレンシャル部分間に一般に生じる
ような、トルク衝撃およびトルク差が生じた場合に、ク
ラッチが自動的にスリップ動作に移行することを特徴と
している。また、摩擦クラッチには温度依存調節手段が
設けられ、この温度依存調節手段が、少なくとも予め決
められた温度範囲で、クラッチ温度に応じて、クラッチ
温度が上昇するとクラッチ係合圧力を減少させ、その結
果、伝達可能なクラッチトルクを減少させ、クラッチ温
度が低下すると、これらを増加させることに特徴があ
る。
き本質的な技術的基本要件を考慮している。有効な緩衝
モーメントは、荷重移動時、つまり、トルクがドライブ
トレインにおいてトラクションからスラストに、または
スラストからトラクションに変更される時に、最大緩衝
値で作用しなければならない。特定の運転状態、たとえ
ばコーナリングの場合、車輪の回転半径が異なる場合、
または車軸上で滑る場合、ディファレンシャルにディフ
ァレンシャル経路が生じて、その結果、ディファレンシ
ャルに取付けられたクラッチを作動させることができ
る。この点に関しては、著しい機能上の欠点があり、た
とえば、ドライブトレインに摩擦振動が励起された場合
のグラッビング、ドライブトレインの摩耗、および先行
技術によるクラッチが、常に最大クラッチトルクを達成
するように構成されている場合のクラッチの摩耗が挙げ
られる。さらに、自動車の牽引運転状態も考慮しなけれ
ばならない。この場合、停止している車軸によって、ク
ラッチに絶えず完全な係合圧力が加わるとクラッチに著
しい荷重が生じ、クラッチに不具合が生じて故障する可
能性があるからである。本発明は、トルク衝撃緩衝装置
が満たすべき以下の基本要件に適合する。
機能し、占める空間は最小限でなければならない。
変化が変更される場合に、最大量の遊びが生じる位置で
機能しなければならない。
し、そのため、本発明の緩衝装置は、短時間の加重に対
して特別に設計される。本発明では、2個の部分的なド
ライブトレイン、たとえば「前車軸および後車軸」また
は「左側および右側アクスルシャフト」の速度が連続的
に変化する場合に、摩擦クラッチの緩衝機能が散逸す
る。
インの機能要件および取付け要件に関して、緩衝装置、
または緩衝装置として機能する摩擦クラッチの中央取付
け空間として予定され、本発明の好ましい態様による
と、ディファレンシャルは、緩衝摩擦クラッチが配置さ
れる場所になっている。
素として、摩擦クラッチの接触圧力による力、ひいては
クラッチトルクを自動的に制御できる温度感知要素を提
供する。この温度依存要素は、長時間にわたって荷重が
加わるか、または比較的高いクラッチ荷重(大きいクラ
ッチ摩擦モーメント)が加わる場合の上記の欠点を防止
する。
記憶要素装置(形状記憶要素)、あるいは温度に応じて
形状および/またはサイズを変える他の温度依存反応要
素を利用することができる。本発明では、こうした変化
を利用して、摩擦クラッチの係合圧力、および適切な場
合には、摩擦クラッチの完全解除をも自動的に制御する
ことができる。
非常に低い場合にも、摩擦クラッチの係合圧力が十分に
大きく、ドライブトレインが「インターアクスルロック
を備えたドライブトレイン」になる状況を防止する手段
を提供する。これは、温度に応じて形状を変えることが
でき、予め決められた温度を超えた場合にのみクラッチ
係合圧力の温度依存変化が生じるが、この温度未満で
は、クラッチ係合圧力をそれ以上上昇させることができ
ないように設計および配置された要素により達成するこ
とができる。
いう点が特に有利である、全輪駆動装置を備えたドライ
ブトレインの構成を提供している。
しい実施態様を例として用いて、以下に説明する。
インは、遊星歯車機構の形態のディファレンシャル2を
備える。内部ギヤ付きホイール4は、駆動軸または入力
軸6により、たとえばクラッチ(図示せず)により、無
段階に可変であるか、またはステップ状に変化するオー
トマッチックまたはマニュアルのトランスミッション
(図示せず)であって、自動車のエンジン(やはり図示
せず)により駆動されるトランスミッションに接続され
る。したがって、内部ギヤ付きホイール4は、入力ディ
ファレンシャル部分である。出力ディファレンシャル部
分は、中心従動軸または出力軸10を介して、駆動車
軸、たとえば自動車の後車軸(図示せず)の軸トレイン
に接続されるか、または接続することができる遊星キャ
リア8を備える。その他の出力ディファレンシャル部分
は、外側に歯が付いている中心サンホイール12を備
え、このサンホイール12は、回転可能に第2従動軸も
しくは第2出力軸14に固定されるか、またはこれら軸
上に形成される。サンホイール12から離れている端部
では、第2出力軸14は、さらに回転可能に固定される
ギヤホイール16が設けられ、このギヤホイール16
は、中間ギヤホイール18を介して、トランスミッショ
ン軸22のギヤホイール20を駆動し、このトランスミ
ッション軸22は、ディファレンシャルギヤ(図示せ
ず)を介して、駆動に関してさらに車軸、好ましくは前
車軸(図示せず)の軸に接続されるか、または接続する
ことができる。
および内側遊星ホイール26の対を支持する。外側遊星
ホイール24はそれぞれ、内部ギヤ付きホイール4、お
よび内側遊星ホイール26の1個に係合する。内側遊星
ホイール26は、サンホイール12にさらに係合する。
において、少なくとも以下の通りになっている。
の出力ディファレンシャル部分に結合する。
の出力ディファレンシャル部分に結合する。
は、以下摩擦クラッチと記載する摩擦装置により互いに
結合する。この摩擦装置は、非常に低い係合圧力を有す
るため、通常の走行状態で多く生じるように2個のクラ
ッチ部分間のトルク差が小さい場合にも、またやはり通
常の運転状態で生じるようにトルク衝撃が生じた場合に
も、クラッチはスリップ動作に移行し、この場合、2個
のクラッチ部分は互いに対して回転し、それぞれのクラ
ッチ表面間における摩擦により緩衝モーメントを生成す
る。
チ32、34、36による3通りの可能性すべてを示す
が、実際には、摩擦クラッチによるこれら可能性の1つ
を使用すれば十分である。摩擦クラッチ32、34、3
6の各々には温度依存調節要素38が設けられ、この温
度依存調節要素38は、少なくとも予め決められた温度
範囲で、クラッチ温度に応じて、クラッチ温度が上昇す
ると伝達可能なクラッチトルクを減少させ、クラッチ温
度が低下すると伝達可能なクラッチトルクを増加させ
る。比較的長時間にわたるスリップ動作では、クラッチ
温度は、たとえば自動車の牽引時、または螺旋状の屈曲
部を長時間走行時に上昇する。クラッチ温度の上昇に応
じてクラッチ係合圧力を減少させることにより、伝達可
能なトルクを減少させると、クラッチが過熱せず、過熱
により破損しない状態とすることができる。図1(並び
に図2および図3)のディファレンシャル2は、いわゆ
る「インターアクスルディファレンシャル」である。な
ぜなら、このディファレンシャルは、出力軸10による
後輪駆動とトランスミッション軸22による前輪駆動と
の間で動力を分散させるからである。牽引時、牽引車両
上に乗るのは、多くの場合前輪(または後輪)のみであ
り、被牽引車両の他の車軸の車輪は回転する。これは、
インターアクスルディファレンシャルとして使用される
ディファレンシャル2の速度に大きい差を生じさせる。
速度の大きい差は、屈曲部を走行するときにも生じる。
なぜなら、屈曲部の外側の車輪は、屈曲部の内側の車輪
よりも急速に回転するからである。こうした速度の差
は、車軸のディファレンシャルギヤにも生じる。ディフ
ァレンシャルギヤは、たとえば図3により設計すること
ができる。
ィファレンシャル部分)と遊星キャリア8(一方の出力
ディファレンシャル部分)との間のこうした摩擦クラッ
チ32を示す。その代わりに、またはさらに、同様に動
作する摩擦クラッチ34を内部ギヤ付きホイール4(入
力ディファレンシャル部分)とサンホイール12(出力
ディファレンシャル部分)との間に配置する、および/
または同様に動作する摩擦クラッチ36を遊星キャリア
8(一方の出力ディファレンシャル部分)とサンホイー
ル12(他方の出力ディファレンシャル部分)との間に
配置することができる。
は、少なくとも1個の温度依存調節要素38を備え、こ
の温度依存調節要素38は、少なくとも予め決められた
温度範囲で、クラッチの温度に応じて、クラッチの温度
が上昇すると、クラッチ係合圧力、ひいては伝達可能な
トルクを減少させ、クラッチの温度が低下すると、これ
らを増加させる。温度に応じてサイズおよび/または形
状を変えることができる調節要素は、バイメタル要素ま
たは記憶要素であることが好ましい。さらに、調節要素
は、摩擦クラッチ32、34および36の機能部分、た
とえば、摩擦ライニングの有無に関わらず、クラッチプ
レートまたはクラッチ摩擦プレートとして設計すること
ができる。記憶要素は、変形温度が除去されると再び元
の形状になるため、形状記憶要素という用語でも知られ
ている。
要素38は、2個のトランスミッション部分に回転する
ように固定して接続することができ、これらトランスミ
ッション部分は、それらから離れた端部に、結合される
他方の対応トランスミッション部分上に固定されるクラ
ッチ摩擦表面、たとえばクラッチ摩擦プレート44上で
滑るクラッチ摩擦表面、たとえばクラッチ摩擦ライニン
グ42を結合されて有する。当然、単一プレートクラッ
チの代わりに、複数のプレートを有するクラッチを形成
することも可能である。
適用できる。したがって、他の実施態様については、異
なる点のみを以下に説明する。
トレインは、内部ギヤ付きホイールを備えない遊星歯車
機構の形態のディファレンシャル52を備える。入力軸
6は、遊星キャリア8に回転するように固定されて接続
され、遊星キャリア8は、入力ディファレンシャル部分
を構成し、互いに噛み合う外側遊星ホイール24および
内側遊星ホイール26を支持する。
中心サンホイール54に係合し、この中心サンホイール
54は、第1従動軸または出力軸10に回転して固定さ
れるように接続され、車軸、たとえば後車軸の車輪を駆
動することを目的としている。この中心サンホイール5
4は、ディファレンシャル52の2個の出力ディファレ
ンシャル部分の第1の方を形成する。第2サンホイール
12は、半径方向内側の遊星ホイール26に係合し、中
間ギヤホイール18を介してトランスミッション軸22
のギヤホイール20と係合するギヤホイール16を備え
た第2従動軸または出力軸14を介してもう一方の車
軸、たとえば前車軸の車輪を駆動するための第2出力デ
ィファレンシャル部分を形成する。上記タイプの温度依
存調節要素38を備える摩擦クラッチ32は、入力軸6
および遊星キャリア8により形成される入力ディファレ
ンシャル部分と、1つの従動軸10および1つのサンホ
イール54により形成される1つの出力ディファレンシ
ャル部分との間に配置される。この代わりに、またはこ
れと同時に、温度依存調節要素38を有するこのタイプ
の別の摩擦クラッチ34を設けて、入力ディファレンシ
ャル部分6、8を他の出力ディファレンシャル部分1
2、14に温度依存態様で結合し、クラッチスリップ動
作を生じさせることも可能である。同様に、同時に、ま
たはこの代わりに、上記タイプの温度依存調節要素38
を備えたこのタイプの摩擦クラッチ36を設けて、一方
は12、14、他方は54、10の2個の出力ディファ
レンシャル部分を温度依存態様で互いに結合することも
可能である。
レンシャルまたはアクスルディファレンシャル(ディフ
ァレンシャルギヤ)として使用できるディファレンシャ
ル62を備える自動車用ドライブトレインを示す。ギヤ
ホイール64を備える駆動軸6は、回転可能に固定され
るようにディファレンシャルギヤハウジング68に接続
されたギヤホイール66を駆動する。ハウジング68の
ギヤホイール66の回転軸と同軸に、またハウジング6
8内で回転するように、さらに2本の従動軸または出力
軸10および14の一方に回転するように固定されて接
続される、螺旋状の歯が付いている2個のギヤホイール
70および72が取り付けられる。螺旋状に歯が付いて
いる2個のギヤホイール70、72は、ディファレンシ
ャルギヤハウジング68内で回転するようにギヤホイー
ル70および72に直角に取り付けられた螺旋状に歯が
付いているギヤホイール74および76にさらに係合す
る。本発明により、上記タイプの対応する温度依存調節
要素38を備える摩擦クラッチ32または34または3
6の少なくとも1個は、ディファレンシャルギヤハウジ
ング68およびこのハウジング68のギヤホイール66
により形成される入力ディファレンシャル部分66、6
8と、1つの出力軸10およびこの出力軸10の螺旋状
に歯が付いているギヤホイール72により形成される出
力ディファレンシャル部分10、72との間に配置され
るか、または入力ディファレンシャル部分66、68
と、他の出力軸14およびこの出力軸14の螺旋状に歯
が付いているギヤホイール70により形成される他の出
力ディファレンシャル部分14、70との間に配置され
るか、または一方は10、72、他方は14、70の2
個の出力ディファレンシャル部分間に配置される。
は、いずれの場合にも、クラッチ温度に応じて変化する
伝達可能な小さいトルクのみを有するため、トルク衝撃
が生じた場合、および結合部分間のトルクの差がごくわ
ずかである場合に、摩擦スリップ動作に移行し、トルク
衝撃を緩衝して、ディファレンシャルのロックを防止す
る。
温度に応じて形状を変えることができる調節要素38、
たとえばバイメタルまたは記憶要素は、遊星キャリア8
と、内部ギヤ付きホイール4を入力軸6上に保持する皿
状接続要素80との間の隙間に配置される。温度に応じ
て形状を変えることができる調節要素38は、一方の端
部では、たとえばリベットにより接続要素80に固定さ
れ、他方の端部では、いずれの場合にもクラッチライニ
ング42および44を介して、クラッチプレート82を
接続要素80に押しつけている。クラッチプレート82
は、たとえば溶接により遊星キャリア8上に固定された
キャリア84上で軸方向に変位することが可能である。
ヤ付きホイール4の内側歯状構成物86内、および遊星
キャリア8と皿状接続要素80との間に挿入され、温度
に応じて形状を変えることができる調節要素38によ
り、調節要素38と同様に遊星キャリア8に固定された
クラッチディスク88に押しつけられている。
う以外は図5と同じである。したがって、クラッチプレ
ート82は、温度に応じて形状を変えることができ、遊
星キャリア8上に固定されている調節要素38により、
前記遊星キャリア8のクラッチ摩擦表面に押しつけられ
ている。
様の場合、摩擦表面は、対応するその要素自体により、
またはこの要素に取り付けられた摩擦ライニングにより
形成される。
部、および調節要素38を有する、このディファレンシ
ャルの摩擦クラッチ32の一部を示す。温度に応じて形
状を変えることができる調節要素38は、クラッチディ
スク90を介して遊星キャリア8上に固定され、これら
の間に、出力軸10の外側歯状構成物94上に差し込ま
れている摩擦プレートまたはクラッチプレート92を固
定している。
を変えることができる2個の調節要素38、好ましくは
バイメタルばねプレートは、キャリア96を介して一方
の出力軸10の結合歯状構成物94上に軸方向に差し込
まれ、前記調節要素は、遊星キャリア8上に固定された
摩擦プレート98を前記調節要素の間に固定している。
摩擦クラッチ32および温度依存調節要素38のその他
の実施態様を備えたものの細部を示す。キャリア96
は、1つの出力軸10の結合歯状構成物94上に軸方向
に差し込まれ、この結合歯状構成物の外周部に形成され
た他の結合歯状構成物97を介して、温度に応じて形状
を変えることができる2個の調節要素38を支持し、こ
れら調節要素38の間に鋼プレート100がある。何れ
の場合にも、鋼プレート100と温度に応じて形状を変
えることができる2個の隣合う調節要素38との間に
は、摩擦プレート102、104が延在し、これら摩擦
プレートは、調節要素38により、ある程度明白な程度
まで温度に応じて鋼プレート100に対して圧着され、
半径方向外側の外周部が、遊星キャリア8上に固定され
た外側キャリア106により保持される。温度に応じて
形状を変えることができる2個の調節要素38には、摩
擦プレート102および104の方向、およびこれら摩
擦プレート102および104の間に配置された鋼プレ
ート100の方向において軸方向に、前記調節要素の軸
方向外側に設けられて、内側キャリア96の材料から押
し出された材料突出部108により圧縮応力が加えられ
る。
キャリア8上に固定され、温度に応じて形状を変えるこ
とができる2個の調節要素38、たとえばバイメタルデ
ィスクの間に軸方向に圧着された摩擦プレート98を示
す。2個のバイメタルディスク38には、軸方向におい
てスペーサリング110の方向および摩擦プレート98
の方向に内側キャリア96の外周部上で材料突出部10
8により圧縮応力が加えられる。この突出部108は、
半径方向外側方向にキャリア96から押し出された材料
から成る。キャリア96は、1つの出力軸10の結合歯
状構成物94上に軸方向に差し込まれ、この結合歯状構
成物94に回転可能に固定して接続される。図10は、
調節要素またはバイメタルディスク38の基本位置を実
線で示し、これらは、比較的高温の場合よりも、たとえ
ば80℃という比較的低温の場合により明確な接触圧力
で摩擦プレート98に軸方向に接する。さらに、図10
は、バイメタルディスク38が、たとえば200℃を超
える予め決められた温度により屈曲して、完全に摩擦プ
レート98から離れ、摩擦プレート98に著しい摩擦モ
ーメントを加えない位置にあるバイメタルディスク38
を破線38−2で示す。
節要素38自体は、クラッチディスクまたはクラッチプ
レートを構成する。したがって、温度依存調節要素38
自体は、摩擦プレートとして設計するか、または摩擦ラ
イニングを設けることが可能である。その他の実施態様
では、温度に応じて形状を変えることができる調節要素
38は、クラッチディスクまたはクラッチプレートを構
成せずに、追加して設けられることができる。
ルク特性曲線、ひいては温度対クラッチ係合圧力特性曲
線は、たとえば図11に示すように、自動車に生じる可
能性がある温度範囲全体で、下方に傾斜する。逆に言え
ば、これは、クラッチ係合圧力は、低温になるにつれて
増加することを意味する。しかし、摩擦クラッチ32ま
たは34または35の伝達可能なトルクは、たとえば−
40℃という非常に低温でも、運転時に一般的なトルク
衝撃およびトルク差が生じた場合に、クラッチが直ちに
非スリップ係合状態から摩擦スリップ動作に移行するこ
とができるように、十分に小さくなければならない。た
とえば−40℃という非常に低温の場合でも、摩擦クラ
ッチがディファレンシャルを妨げて、インターアクスル
ロックを伴うディファレンシャルが生じる状態を避ける
べきである。このために、必要に応じて、摩擦クラッチ
の伝達可能なトルクを最大値に制限する設計上の手段を
取ることもできる。これは、温度に応じて形状および/
またはサイズを変えることができる調節要素38、つま
りバイメタル要素、記憶要素、もしくはこれら要素の組
合せの特定形態により、または温度依存調節要素の動き
を別の方向に偏向させるスナップ動作装置により、また
は温度依存調節要素のアイドリング経路または類似の方
法により具体化することができる。
図12に対応して、比較的低温範囲では、平行な温度対
クラッチ係合圧力特性曲線プロファイルを有し、隣接す
る比較的高温範囲では、温度の上昇につれて下方に傾斜
する温度対クラッチ係合圧力特性曲線プロファイルを有
する調節要素114を有する摩擦クラッチ32を示す。
クラッチ係合圧力は、摩擦クラッチにより伝達できるト
ルクを決定する。摩擦クラッチおよび温度依存調節要素
のこの実施態様について、図13に関して、図2のディ
ファレンシャル52により説明するが、この実施態様
は、ディファレンシャルのその他すべての実施態様に使
用することもできる。
合歯状構成物94上に軸方向に差し込まれた摩擦プレー
ト92またはクラッチプレートは、ばね120、たとえ
ばカップスプリングにより予め決められた力で、遊星キ
ャリア8上に固定されたクラッチディスク90方向に圧
迫される。ばね120は、本質的に温度に関係なく一定
であるか、またはわずかな程度のみ変化することができ
る力で摩擦プレート92をクラッチディスク90方向に
圧迫し、その結果、温度に関係なく本質的に同じである
クラッチ係合圧力、つまり図12の水平ダイヤグラム線
に対応する伝達可能な最大クラッチトルクを維持するク
ラッチ係合圧力を生成する。半径方向外側のばね端部1
23は、一方の軸方向(右)において、ストップ12
2、たとえばばねリング122によりクラッチ要素90
上に支持され、その結果、半径方向内側ばね端部124
は、摩擦クラッチ32の摩擦面を反対の軸方向(左)に
圧迫する。
に柔軟性のある調節要素38、たとえばバイメタル環状
ディスクの半径方向内側部分126は、半径方向内側ば
ね端部124と摩擦プレート92との間に配置される。
温度に応じて変形できる調節要素38の半径方向外側端
部128は、軸方向のクリアランス「xとy」をもっ
て、たとえば半径方向外側ばね端部122により形成さ
れる軸方向外側(右側)ストップと、クラッチディスク
90の中心凹部132の軸方向内側(左側)ストップ1
30との間に配置される。
要素38の半径方向外側端部128の遊びがあって移動
することのできるアイドリング経路であり、半径方向外
側端部128をこのアイドリング経路上に軸方向に支持
することはできない。したがって、調節要素38の半径
方向内側部分126は、一方の軸方向または他方の軸方
向に軸方向の力を生成することはできない場合もあり、
摩擦クラッチ32の係合圧力に影響を及ぼさない。摩擦
クラッチの係合圧力は、ばね120によってのみ生成さ
れ、その結果、本質的にクラッチの温度に関係なく、図
12の温度軸線に関連して水平に進む部分に対応して一
定である。これは、たとえば80℃という予め決められ
た温度未満において、クラッチ係合圧力が上昇し、通常
の車両運転状態で生じるトルクで、摩擦クラッチがスリ
ップ動作に移行しなくなるのを防止する。クラッチ温度
が上昇するにつれて、調節要素38の半径方向外側端部
128は、図13に関連して右から左に屈曲し、温度が
低下すると、逆方向に左から右に屈曲する。クラッチ温
度が上昇して、たとえば80℃という予め決められた値
を超えると、調節要素38の半径方向外側端部は、外側
に(右に)向いている、クラッチディスク90の内側ス
トップ130に接触する。図12では、水平ダイヤグラ
ム線が斜めのダイヤグラム線と交差するのは、この温度
である。温度がさらに上昇すると、調節要素38の半径
方向外側端部128は、外側に向いている内側ストップ
130上に支持され、調節要素38は、その半径方向内
側端部部分126では、温度が上昇するにつれて、ばね
120の半径方向内側端部124を比較的明白な程度ま
で圧迫して、軸方向に摩擦プレート92から離れるよう
にする。これは、たとえば80℃という予め決められた
温度以降、ばね120によって生じるクラッチ係合圧力
が、クラッチの温度が上昇するにつれて、温度に応じて
変形することができる調節要素38により次第に低下す
ることを意味し、これは、図12の右下に傾斜する部分
に対応する。
イブトレインであって、取付け状態で自動車の後部に向
いているトランスミッション出力軸を備えている特にオ
ートマチックトランスミッション200を有するドライ
ブトレインを部分的に示す。このトランスミッション出
力軸は、図19に詳細に記載するディファレンシャル2
の入力軸6を構成する。
は、側方出力部216の一体成形されたベアリングハウ
ジン223を供えたトランスミッションハウジング20
2を有するため、オートマチックトランスミッション2
00は、いわゆる「アドオン方式」により、全輪駆動の
変形例に対して経済的に利用することができる。
駆動変形例に関しても拡張できるが、トランスミッショ
ン出力軸または入力軸6は、駆動トルクの第1部分が後
車軸駆動装置に伝達されるように、ディファレンシャル
2および後輪駆動用の駆動軸を介して後車軸駆動装置
(詳細に図示せず)のピニオン軸に接続される。駆動ト
ルクの第2部分は、入力軸6により、以下を介して前車
軸に伝達される。
軸。 ディファレンシャル2により、出力トルクを前車軸駆動
装置および後車軸駆動装置に分配し、速度の差を補正す
ることができる。
イブトレインの長手方向軸201に対して約8°の角度
で水平に枢着されている。側方出力部216の駆動軸2
10は、ドライブトレインの長手方向軸201に対して
約4°の角度で垂直に枢着されている。
により、正確には駆動ピニオン217およびこの駆動ピ
ニオンに噛み合う出力ピニオン218により形成され
る。駆動ピニオン217は、ディファレンシャル2のサ
ンホイール12と一体に構成された中空軸231に回転
可能に固定して接続される。入力軸6は、この中空軸2
31内を通っている。出力ピニオン218は、ベアリン
グハウジング223内に、ベアリングハウジングに配置
されたテーパ付きローラベアリング手段によりx配置で
取り付けられる。
ず)を形成するため、駆動軸210は、ユニバーサルジ
ョイントにより関節式に、半径方向に出力ピニオン21
8内に配置される。さらに、走行方向に見て前部、つま
り駆動軸210の他方の端部では、駆動軸210は、他
のユニバーサルジョイントにより、前車軸駆動装置のベ
ベルピニオン軸(詳細に図示せず)に関節式に結合され
る。
動ピニオン217、およびこの駆動ピニオンに噛み合う
出力ピニオン218は各々、テーパ付きスプールホイー
ルとして構成される。駆動軸210は、走行方向に見
て、駆動モータ(詳細に図示せず)の右側に配置され
る。
の細部を半分に切断した状態を示す。この場合、サンホ
イール12のみが、温度依存調節要素38を備えた摩擦
クラッチ36により遊星キャリア8に結合されている。
より接続要素80に回転可能に固定して接続され、接続
要素80は、その半径方向外周部が内部ギヤ付きホイー
ル4に固定して接続される。接続要素80および内部ギ
ヤ付きホイール4は、この場合、開口部が図18に見ら
れるオートマチックトランスミッション200に向いて
いるカップを形成する。このカップは、同様にカップ状
の構成をしており、カップの周囲全体に係合する遊星キ
ャリア8を有し、その結果、見えている遊星ホイール2
6および見えない遊星ホイールは、接続要素80のカッ
プ内に突出し、カップ状遊星キャリア8の基部232
は、トランスミッションの出力軸10に固定して接続さ
れる。このコンパクトな構造を取付け可能にするため、
基部232は、回転可能に固定されたシャフト/ハブの
歯状構成物により接続されるが、解除して着脱すること
ができる。シャフト/ハブの歯状構成物自体を軸方向に
固定し、この構成物自体を軸方向に変位可能にするた
め、軸方固定リング233を前記歯状構成物の領域に取
り付ける。
チ36は、遊星キャリア8と駆動ピニオン217との間
の軸方向の領域に配置される。
のほかに以下のものを備えている。
0、 a.a.)キャリアリング270の内側は、中空軸23
1と共に圧迫され、 a.b.)キャリアリングの外周部には、軸方向に延在
する外側歯状構成物を備え、 a.b.a.)外側歯状構成物には、第1の軸方向に変
位可能な摩擦プレート271がある。
グ272、 b.a.)キャリアカップリングのカップ基部は、遊星
キャリア8に溶接され、 b.c.)キャリアカップリング壁部の内側には、軸方
向に延在する内側歯状構成物があり、 b.c.a)この歯状構成物には、第2の軸方向に変位
可能な摩擦プレート273および温度依存調節要素38
がプレートとして構成されて係合し、その内部には、第
1の軸方向に固定された軸方向固定リング274が挿入
され、 b.d.)キャリアカップリングの壁部には、その外側
に、第2の軸方向に固定された軸方向固定リング275
が挿入される。
支持されたカップスプリング276は、 −調節要素38、 −第2摩擦プレート273、 −第1摩擦プレート271 を外側キャリアカップリング272のカップ基部に順に
固定する。
をもって軸方向固定リング274および275間に収容
されるため、温度が上昇して限界値を超えた場合、調節
要素38は、半径方向外側の軸方向固定リング275に
接触し、遊星キャリア8と中空軸231との間で伝達可
能なトルクを減少させる。
て最適化され、図18によるドライブトレインに使用す
ることができるディファレンシャル2の第2の実施態様
例を半分に切った状態で示したものである。
説明する。
ング372が、遊星キャリア8の半径方向外側に固定し
て接続され、その結果、中空軸331に対して軸方向に
変位可能に配置された摩擦プレート371は、遊星キャ
リア8に直接接触する。摩擦プレート371は、サンホ
イール12の歯状構成物の半径方向内側に、回転可能に
固定して直接収容される。これは、もっぱら摩擦プレー
ト371および温度依存調節要素38のみが、カップス
プリング376と遊星キャリア8との間に固定されるこ
とを意味する。
曲線状の温度対クラッチ係合圧力特性曲線を用いること
が可能である。
じてカップスプリングの形状に変形可能な環状のディス
ク状調節要素38の軸方向断面を示し、図17はその端
面図である。図14では、調節要素38は、たとえば1
00℃において平坦である。図15は、非常に低い負の
温度、たとえば−40℃において、外周部境界128が
皿状に右に屈曲した調節要素38を示す。図16は、非
常に高い正の温度、たとえば+150℃において、外周
部128が左に屈曲した調節要素38を示す。
えることができる調節要素38は、クラッチ32または
34または36を係合方向に圧迫する。図13では、ク
ラッチは、ばね力が本質的に温度に依存しないか、また
はわずかな程度に温度依存であるばね120により係合
方向に圧迫され、温度に応じて変形する調節要素38に
より、解除方向に圧迫される。図13のもう1つの実施
態様において、温度依存調節要素38は、軸方向クリア
ランスがない状態で配置され、必要に応じて、クラッチ
解除方向に圧縮応力が加えられるようにすることもでき
る。ばね120は、カップスプリングの形態であること
が好ましいが、好都合なその他の形態でも良く、たとえ
ば、環状要素ではなく、多数の部分から構成しても良
い。同じことは、温度依存調節要素38にも言える。上
記のすべての変形例は、たとえば図1、図2および図3
に示すようなすべてのタイプのディファレンシャルに使
用することができる。
の構成において、通常状態で滑らずに係合するが、ディ
ファレンシャルをロックするためのロック要素として作
用するのではなく、たとえば4輪駆動のインターアクス
ルロックを構成するのではなく、トルク緩衝要素として
のみ作用する様に設計される。クラッチの伝達可能な最
大トルクは非常に小さいため、通常の自動車運転時に生
じるようにトルク衝撃が生じた場合、クラッチは滑り始
め、トルク衝撃を減衰させる。したがって、クラッチ
は、衝撃を含まないトルクが、伝達可能な最大トルク値
を超えた場合にも滑る。さらに、本発明による摩擦クラ
ッチ32には、温度に応じて形状またはサイズを変える
ことができる少なくとも1つの要素38が設けられ、少
なくとも摩擦クラッチの予め決められた温度範囲では、
摩擦クラッチの伝達可能な最大トルクは、クラッチの温
度が上昇すると減少し、クラッチの温度が低下すると増
加する。好ましい一実施態様では、摩擦クラッチは、ク
ラッチの温度が予め決められた最大値を上方向に超える
と完全に解除される。その他の好ましい実施態様では、
最大トルクが制限される。駆動モータからドライブトレ
インに伝達できるトルクが大きければ大きいほど、摩擦
クラッチの最大トルクは大きくて良い。摩擦クラッチの
伝達可能な最大トルクは、たとえば駆動モータがドライ
ブトレインに伝達できるトルクの30%とすることがで
きる。これより小さい値、たとえば20%でも通常は十
分である。現実的な値は約50Nmである。しかし、これ
より小さい値、たとえば20Nmでも通常は十分である。
摩擦クラッチが解除されると、トルクはゼロになる。
した図である。
の実施態様を示した図である。
らに他の実施態様を示した図である。
拡大図であり、ディファレンシャル内に組み込まれ、摩
擦クラッチにおけるわずかな摺動摩擦によりトルク衝撃
を減衰することを意図された本発明による摩擦クラッチ
の実施態様を示す図である。
チが内部に組み込まれている、図1のディファレンシャ
ルを示す図である。
ッチが内部に組み込まれている、図1のディファレンシ
ャルを示す図である。
拡大図であり、ディファレンシャル内に組み込まれ、摩
擦クラッチにおけるわずかな摺動摩擦によりトルク衝撃
を減衰することを意図された摩擦クラッチの実施態様を
示す図である。
様を備えている図2のディファレンシャルを示す図であ
る。
態様を備えている図2のディファレンシャルを示す図で
ある。
施態様を備えている図2のディファレンシャルを示す図
である。
ラッチにより伝達できるトルク(またはクラッチ係合圧
力)を示す、温度/トルクダイヤグラムを示す図であ
り、動作時に生じるすべての温度に対して、摩擦クラッ
チのトルクは、温度の上昇に応じて減少し、温度の低下
に応じて増加し、クラッチ温度は水平軸上に描かれ、ク
ラッチのトルク(またはクラッチ係合圧力)は垂直軸上
に描かれている。
の比較的低温範囲で一定であり、規定の比較的高温範囲
でのみ、温度の上昇に応じて減少し、温度の低下に応じ
て増加する実施態様における摩擦クラッチの温度/トル
クダイヤグラムを示した図であり、クラッチ温度は水平
軸上に描かれ、クラッチのトルク(またはクラッチ係合
圧力)は垂直軸上に描かれている。
範囲では、温度に関係なく一定の伝達可能なトルクを有
し、隣接する比較的高温範囲では、伝達可能なトルクが
温度の上昇に応じて減少し、温度の低下に応じて増加
し、摩擦クラッチの温度依存調節装置にアイドリング経
路が設けられている摩擦クラッチの好ましい実施態様を
備えている図2のディファレンシャルを示す図である。
変えることができる調節要素、たとえばバイメタル環状
ディスクであって、ディスクの中心軸線に対して直角で
あり、たとえば100℃という比較的低い動作温度で平
坦な形態であり、上記構成のいずれかたとえば図13の
構成による摩擦クラッチの係合圧力、ひいては伝達可能
なトルクを自動的に調節するための調節要素の軸方向断
面である。
より皿状に変形した、図14の環状のディスク状調節要
素の軸方向断面である。
温度により図15と逆方向に皿状に湾曲した、図14の
環状のディスク状調節要素の軸方向断面である。
図を示し、こうした環状のディスク状調節要素は、本発
明による他のすべての実施態様に使用することができ
る。
れたドライブトレイン、特にディファレンシャルを備え
ているドライブトレインを部分的に示す図である。
した状態を示した図であり、この場合、サンホイールの
みが、温度依存調節要素を備えた摩擦クラッチにより遊
星キャリアに結合している。
き、必要な軸方向取付け空間に関してさらに最適化され
た他のディファレンシャルを半分に切った状態で示した
図である。
Claims (21)
- 【請求項1】 1つの入力ディファレンシャル部分
(6、4;6、8;66、68、74、76)および2
つの出力ディファレンシャル部分(8、10および1
2、14;54、10および12、14;10、72お
よび14、70)を有するディファレンシャル(2;5
2;62)を備える自動車用ドライブトレインであっ
て、 前記3個のディファレンシャル部分のうちの2つが、ト
ルク緩衝摩擦クラッチ(32;34;36)により互い
に結合され、 前記トルク緩衝摩擦クラッチは、滑らずに伝達できる前
記トルク緩衝摩擦クラッチのクラッチトルクが非常に小
さいため、自動車運転時に前記2つのディファレンシャ
ル部分間に一般に生じるような、トルク衝撃及びトルク
差が生じた場合に、自動的に摩擦スリップ動作に移行
し、 前記トルク緩衝摩擦クラッチは、温度依存調節手段(3
8;38、120)を備え、 前記温度依存調節手段が、少なくとも予め決められた温
度範囲において、前記クラッチの係合圧力及び前記伝達
可能なクラッチトルクを、前記クラッチの温度に応じ
て、前記クラッチの温度が上昇すると減少させ、前記ク
ラッチの温度が低下すると増加させることを特徴とする
自動車用ドライブトレイン。 - 【請求項2】 前記ディファレンシャル(2;52;6
2)がトランスファーギヤであり、 前記一方の出力ディファレンシャル部分(8、10;5
4、10;10、72)が、駆動に関して、一方の車軸
のドライブトレイン(10)に接続されているか、また
は接続することができ、 前記他方の出力ディファレンシャル部分(12、14;
12、14;70、14)が、駆動に関して、他方の車
軸のドライブトレイン(22;14)に接続されている
か、または接続することができることを特徴とする請求
項1に記載の自動車用ドライブトレイン。 - 【請求項3】 前記ディファレンシャル(62)が、車
軸のディファレンシャルギヤであることを特徴とする請
求項1に記載の自動車用ドライブトレイン。 - 【請求項4】 前記温度依存調節手段(38、38、1
20)が、前記クラッチの温度に応じてサイズおよびま
たは形状を変えることができる少なくとも1つの調節要
素(38)を有することを特徴とする請求項1乃至請求
項3のいずれか1項に記載の自動車用ドライブトレイ
ン。 - 【請求項5】 前記調節要素(38)が、前記クラッチ
の作動方向に弾性を有することを特徴とする請求項4に
記載の自動車用ドライブトレイン。 - 【請求項6】 前記摩擦クラッチ(32;34;36)
が、前記調節要素(38)により係合方向に圧縮応力を
加えられており、従来の動作温度で、滑りを伴ってある
いは滑りを伴わずに係合状態を維持することを特徴とす
る請求項4または請求項5のいずれか1項に記載の自動
車用ドライブトレイン。 - 【請求項7】 前記調節要素(38)の前記クラッチ係
合圧力に対抗するように配置された少なくとも1つのば
ね要素(120)を備えることを特徴とする請求項4乃
至請求項6のいずれか1項に記載の自動車用ドライブト
レイン。 - 【請求項8】 予め決められたばね力により前記摩擦ク
ラッチ(32;34;36)に対して係合方向に圧縮応
力を加え、従来の動作温度において摩擦スリップ動作を
減衰するように前記摩擦クラッチ(32;34;36)
の係合状態を維持する1つのばね要素(120)を備
え、少なくとも1つの調節要素(38)が、温度が上昇
するにつれて、前記ばね要素(120)の前記クラッチ
係合圧力に対抗するように配置されていることを特徴と
する請求項4または請求項5のいずれか1項に記載の自
動車用ドライブトレイン。 - 【請求項9】 前記温度依存調節手段(38;38、1
20)が、前記摩擦クラッチ(32;34;36)のク
ラッチ温度が、予め決められた温度値を上方向に超えた
時に前記摩擦クラッチ(32;34;36)の係合を解
除するように設計されることを特徴とする請求項1乃至
請求項8のいずれか1項に記載の自動車用ドライブトレ
イン。 - 【請求項10】 前記摩擦クラッチ(32;34;3
6)の係合圧力及び滑らずに伝達できる前記摩擦クラッ
チ(32;34;36)の最大トルクが、クラッチ温度
の低下に関わらず、超えることができない上限を有して
いることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか
1項に記載の自動車用ドライブトレイン。 - 【請求項11】 前記温度依存調節手段(38、38、
120)が、 前記摩擦クラッチ(32;34;36)の低温範囲にお
ける、温度対クラッチ係合圧力ダイヤグラムの温度軸線
に平行な温度対クラッチ係合圧力特性線の部分と、前記
低温範囲に隣接する高温範囲における、前記クラッチ温
度が上昇するにつれて下方に傾斜する温度対クラッチ係
合圧力特性線の部分であって、前記クラッチ係合圧力
が、クラッチ温度が上昇するにつれて当該部分上で連続
的に低下する部分とを有する温度対クラッチ係合圧力特
性を有することを特徴とする請求項1乃至請求項10の
少なくとも1項に記載の自動車用ドライブトレイン。 - 【請求項12】 前記温度依存調節手段(38;38、
120)が、予め決められた温度未満では、遊びがあっ
て移動することができるアイドリング経路(x、y)を
有し、 前記摩擦クラッチの係合圧力が、前記予め決められた温
度未満では、温度に応じて変化せず、温度に関係なく一
定を保つことを特徴とする請求項11に記載の自動車用
ドライブトレイン。 - 【請求項13】 前記ばね要素(120)が、前記摩擦
クラッチ(32)とトランスミッション部分(90)と
の間に弾力性を有して圧着され、前記トランスミッショ
ン部分が、クラッチ作動運動に関係なくクラッチ作動方
向に静止されており、 温度に応じて変化できる前記調節要素(38)が、前記
ばね要素(120)と前記摩擦クラッチ(32)との間
に圧着された第一の端部(126)と、前記第一の端部
(126)から離れた側の第二の端部(128)とを有
し、前記第二の端部(128)は、前記クラッチ作動方
向に互いに離間配置された2個のストップ(120、1
30)との間に画定されたアイドリングクリアランスの
範囲内で、前記クラッチ作動方向に前記第一の端部(1
26)に対して著しい支持モーメントを生じることな
く、前記クラッチ作動方向に自由に移動することがで
き、前記温度依存調節要素(38)が、少なくとも前記
第一と第二の端部(126、128)間で前記クラッチ
作動方向に熱で変形可能であることを特徴とする請求項
8乃至請求項11のいずれか1項と組み合わせた請求項
12に記載の自動車用ドライブトレイン。 - 【請求項14】 前記温度依存調節手段(38;38、
120)が、冷間状態および暖機状態における自動車の
すべての温度において、全体を通して下方に傾斜する温
度対クラッチ係合圧力特性線であって、当該特性線に従
って、前記クラッチ係合圧力が、前記クラッチ温度の上
昇につれて連続的に低下する温度対クラッチ係合圧力特
性線による特性を有することを特徴とする請求項1乃至
請求項9のいずれか1項に記載の自動車用ドライブトレ
イン。 - 【請求項15】 前記少なくとも1つの温度依存調節要
素(38)が、前記摩擦クラッチ(32;34;36)
の摩擦ライニング(42)を備え、前記摩擦クラッチの
一部を構成することを特徴とする請求項4乃至請求項1
4のいずれか1項に記載の自動車用ドライブトレイン。 - 【請求項16】 前記温度依存調節要素(38)が、前
記ディファレンシャル部分の一つの上に形成された歯状
構成物(94)上に軸方向に差し込まれていることを特
徴とする請求項4乃至請求項15のいずれか1項に記載
の自動車用ドライブトレイン。 - 【請求項17】 前記温度依存調節要素(38)が、結
合された2つの前記ディファレンシャル部分の一つに固
定されていることを特徴とする請求項4乃至請求項15
のいずれか1項に記載の自動車用ドライブトレイン。 - 【請求項18】 前記少なくとも1つの温度依存調節要
素(38)がバイメタル要素であることを特徴とする請
求項4乃至請求項17のいずれか1項に記載の自動車用
ドライブトレイン。 - 【請求項19】 前記少なくとも1つの温度依存調節要
素(38)が、形状記憶要素であることを特徴とする請
求項4乃至請求項17のいずれか1項に記載の自動車用
ドライブトレイン。 - 【請求項20】 前記温度依存調節手段(38;12
0)が、前記ディファレンシャル(2;52;62)内
に組み込まれることを特徴とする請求項1乃至請求項1
9のいずれか1項に記載の自動車用ドライブトレイン。 - 【請求項21】 前記トランスファーギヤであるディフ
ァレンシャル2の1つの前記出力ディファレンシャル部
分が、後車軸駆動装置にトルクを伝達するために接続さ
れ、少なくとも1対の遊星ホイール(26)を有する遊
星キャリア(8)であり、 前記トランスファーギヤの他方の前記出力ディファレン
シャル部分が、前車軸駆動装置に接続されたサンホイー
ル(12)であり、 前記入力ディファレンシャル部分が、サンホイール(1
2)に固定して構成された入力軸(6)であり、 前記2つのディファレンシャル部分が、カップ状であ
り、互いに係合し、前記摩擦クラッチ(36)により互
いに結合可能であることを特徴とする請求項2に記載の
自動車用ドライブトレイン。
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