JP2019521304A - アクチュエータアッセンブリおよびクラッチアッセンブリ - Google Patents

Abstract

本発明は、自動車のパワートレーン内において操作を行うアクチュエータアッセンブリであって：操作力を発生させる駆動ユニット（５）と、駆動ユニット（５）により駆動可能であり、スラスト要素（８）と、第１のレース（９）と、第２のレース（１０）とを有するランプユニット（４）と、を備え、第１のレース（９）は、駆動ユニット（５）により回転軸線（Ａ）回りに回転駆動可能であり、周回りに分配された複数の軸方向の貫通開口（１２）を有し、軸方向の貫通開口（１２）の各々の内部には、２つのローラ（１３，１４）が配置されており、ローラ（１３，１４）のうち、それぞれ、第１のローラ（１３）は、スラスト要素（８）に対して軸方向で支持され、第２のローラ（１４）は、第２のレース（１０）に対して軸方向で支持されており、第２のレース（１０）は、任意の不動の構成部材内に相対回動不能かつ軸方向で可動に保持されるように構成されており、周回りに分配された複数のランプ（１７）を有し、ランプ（１７）は、それぞれ１つの対応する第２のローラ（１４）と協働し、ランプ（１７）は、回転駆動可能な第１のレース（９）の、駆動ユニット（５）による回転駆動が、第１のレース（９）に対して相対的な第２のレース（１０）の軸方向の運動を引き起こすように構成されている、アクチュエータアッセンブリに関する。さらに本発明は、このようなアクチュエータアッセンブリ（２）を備えるクラッチアッセンブリ（３０）に関する。

Description

本発明は、クラッチ、特に自動車のパワートレーン用のクラッチを操作するアクチュエータアッセンブリに関する。さらに本発明は、自動車用のこのようなアクチュエータアッセンブリを備えるクラッチアッセンブリに関する。このようなクラッチアッセンブリは、任意選択的に駆動可能なパワートレーンを必要に応じて接続または切断するために設けられており、制御可能なアクチュエータにより操作可能である。

必要に応じて断接可能な駆動車軸を有する駆動コンセプトは、「ハングオン」、「オンデマンド」または「ディスコネクト」システムとも称呼される。特に自動車においては以下の駆動コンセプトが区別される。前車軸が常時駆動され、後車軸が必要に応じて追加的に駆動可能なフロントエンジンを有する自動車が存在する。さらに、後車軸が常時駆動されていて、前車軸が必要に応じて追加的に駆動可能なフロントエンジンを有する自動車が存在する。最後に、後車軸が常時駆動されていて、前車軸がハングオンクラッチにより必要に応じて追加的に駆動されるリヤエンジンを有する自動車が公知である。

独国特許出願公開第１０２００８０１１９１０号明細書（DE 10 2008 011 910 A1）において、自動車の伝動機構用のプリロードユニットが公知であり、この公知のプリロードユニットは、自動車のパワートレーン内の摩擦クラッチの操作を可能にする。プリロードユニットは、第１のランプディスクと、周回りに分配され、内部に転動体が収容された複数の軸方向の開口を有するリング形のケージと、周回りに分配された複数のランプ輪郭を有する第２のランプディスクと、スラスト軸受とを有している。ランプディスクとケージとは、形状結合式に軸方向で互いに保持されている。

国際公開第２０１５１２０９０９号（WO 2015 120909 A1）において、自動車のパワートレーン用のクラッチアッセンブリが公知である。クラッチアッセンブリは、第１の軸と第２の軸とを駆動に関して結合したり、遮断したりすることが可能なクラッチと、第２の軸を不動の構成部材に対して制動可能なブレーキと、クラッチが少なくとも部分的に開放されて初めてブレーキが操作されるようにクラッチとブレーキとを操作可能な操作装置とを備えている。操作装置は、電気モータとランプアッセンブリとを有している。

電気モータ式に操作されるランプアッセンブリは公知である。ランプアッセンブリを操作する電気モータの設計は、とりわけランプアッセンブリの内部摩擦力に依存している。

本発明の根底にある課題は、簡単かつコンパクトに構成されていて、特に低摩擦に機能する、クラッチを操作するアクチュエータアッセンブリを提案することである。さらに課題は、低い操作力しか必要としない、このようなアクチュエータアッセンブリを備える制御可能なクラッチアッセンブリを提案することにある。

解決手段は、自動車のパワートレーン内のクラッチを操作するアクチュエータアッセンブリであって：操作力を発生させる駆動ユニットと、駆動ユニットにより駆動可能であり、回転運動を並進運動に変換するように構成されているランプユニットであって、スラスト要素と、第１のレースと、第２のレースとを有するランプユニットと、を備え、第１のレースは、駆動ユニットにより回転軸線回りに回転駆動可能であり、周回りに分配された複数の軸方向の貫通開口を有し、軸方向の貫通開口の各々の内部には、２つのローラが配置されており、ローラは、互いに軸方向で支持され、かつ互いに転がり接触しており、ローラのうち、それぞれ、第１のローラは、スラスト要素に対して軸方向で支持され、第２のローラは、第２のレースに対して軸方向で支持されており、第２のレースは、任意の不動の構成部材内に相対回動不能かつ軸方向で可動に保持されるように構成されており、周回りに分配された複数のランプ輪郭を有し、ランプ輪郭は、それぞれ１つの対応する第２のローラと協働し、ランプ輪郭は、回転駆動可能な第１のレースの、駆動ユニットによる回転駆動が、第１のレースに対して相対的な第２のレースの軸方向の運動を引き起こすように構成されている、アクチュエータアッセンブリにある。

本発明に係るアクチュエータアッセンブリの１つの利点は、第２のレースがローラを介してスラスト要素に軸方向で支持され、これに対して回転可能に支持されていることである。その際、ローラは、スラスト転がり軸受として機能するので、転動接触に基づいて摩擦力は特に小さく、ひいては、アッセンブリの摩擦損失は僅かにすぎない。小さな摩擦力に基づいて、駆動ユニットも、相応に低い定格出力を有するサイズとすることができ、このことは、全体として、必要とされる組み付けスペースと重量とに有利に作用する。第１のレースを軸方向で支持する別体のスラスト軸受は、不要である。第１のレースは、ケージの機能を担っており、ケージ内には、ローラ体が回転可能に収容されている。第１のレースは、軸方向の力伝達には関与せず、駆動源から導入される回転運動をローラ体に伝達するのみである。ランプアッセンブリの操作、すなわち第１のレースの回動時、第１のローラ体は、スラスト要素に沿って転動し、第２のローラ体は、第２のレースのランプに沿って転動し、かつ両ローラは、互いに転動する。スラスト要素は、特に平らな半径方向の支持面を有し、支持面には、第１のローラ体が軸方向で支持されている。スラスト要素は、その際、クラッチハウジングまたは伝動機構ハウジング内に保持された別体のスラストディスクであってもよい。代替的には、クラッチハウジングまたは伝動機構ハウジング自体が、スラスト要素であってもよい、あるいはスラスト要素を形成していてもよい。別体のスラストディスク、例えば鋼素材からなる別体のスラストディスクは、特にクラッチハウジングまたは伝動機構ハウジングがアルミニウム素材から製造されている場合に有利である。

ポケット毎に好ましくはまさに２つのローラ体が設けられており、その結果、第２のレースとスラスト要素とは、回転方向では互いに不動にとどまり、すなわち、互いに相対的に回転運動を実施しない。全体としてアクチュエータアッセンブリは、二重機能、すなわち、スラスト転がり軸受の機能と、回転／並進変換器の機能とを充足すると同時に、アッセンブリは、簡単かつコンパクトな構造を有している。

両レースは、特に軸方向で互いに隣接して配置されている。好ましくは、第２のレースは、周回りに分配された少なくとも３つのランプを有し、ランプには、それぞれ１つのローラ体が軸方向で支持されている。これにより、スラスト要素に対する第２のレースの良好な案内および支持が得られる。少なくとも３つのランプは、それぞれ回転軸線回りに１２０°未満にわたって延在している。３つより多くのランプ、例えば４つ、５つまたはそれより多くのランプが設けられていてもよい。ローラ体の数が増え、相応にランプの数が増えると、個々の面荷重は減少する。同じく個々のランプの周方向での延在寸法は、短縮する。

一実施の形態によれば、第２のレースのランプは、第２のレースが第１のレースに軸方向で近付けられている第１の終端位置と、第２のレースが第１のレースから軸方向で遠ざけられている第２の終端位置とが規定されているように構成されている。両終端位置の少なくとも一方、すなわち、第１の終端位置および／または第２の終端位置は、ランプ輪郭を相応に構成することにより、例えば、対応する第２のローラ体が所定の位置を占める係止切欠きにより実現され得る。

さらに第２のレースのランプ輪郭は、第１の終端位置と第２の終端位置との間の相対的な回動行程に沿って、第１の終端位置と第２の終端位置との間に位置する中間ポジションが設けられているように構成されており、第２のレースは、中間ポジションでは第１のレースに対して相対的に所定の軸方向の間隔を置いて保持されるようになっていてもよい。このことは、特に駆動ユニットが作動停止されているときも、有効であることが望ましい。利点は、ランプユニットの中間ポジションに、外的な力消費なしに維持され得る特定の機能が割り当て可能であることにある。

好ましくは、第２のレースのランプは、それぞれ、第１の傾きを有する第１の区間と、第２の傾きを有する第２の区間とを有し、特に第１の区間と第２の区間との間には、中間ポジションを規定する凹んだ中間区間が形成されている。第１の区間および第２の区間の傾きは、原理的に自由に選択可能であり、技術的な要求に応じて構成可能である。特に第１の区間の傾きは、第２の区間の傾きより小さくても、大きくても、同じであってもよい。少なくとも一方の区間、すなわち、それぞれのランプの第１および／または第２の区間が、周回りに可変の傾きを有することも可能である。中間区間は、代替的な一構成において、傾きのない真っ直ぐな延びを有していてもよい。これにより、中間ポジションから脱する際に第１のレースを回動させるために必要な力消費は減じられる。特に駆動ユニットと別の要素とが十分な摩擦を有している場合は、車両振動による中間ポジションでの意図しない回動を防止するのに、傾きを有しない中間区間で既に十分な場合もある。

ランプは、第１の終端位置、すなわち、近付けられている位置の領域に、上り勾配の逃げ部を有していてもよい。上り勾配の逃げ部により、終端位置を越える第１のレースに対して相対的な第２のレースのさらなる回動が、限られた範囲で可能となり、その結果、駆動ユニットの回転する全質量は、終端箇所を越えるオーバシュート時、緩衝される。逃げ部の傾きおよび周長は、クラッチを閉鎖方向で付勢するようにアクチュエータを使用した場合に、ボールがこの領域に進入し、両レースが再び互いに軸方向で僅かに離れても、クラッチが閉鎖位置にとどまるように構成されている。

好ましい一実施の形態によれば、第１および第２のローラは、円筒ローラの形態で構成されている。しかし、第１および第２のローラは、クラウニング状に形成されているか、または円錐ローラの形態で構成されていることも可能である。それぞれ２つの円筒ローラは、相俟って１つのペアを形成し、第１のレースの貫通開口の１つに填められている。その際、円筒ローラは、特に軸方向で互いに隣接して１つの共通の長手方向平面内に配置されている。第１のローラは、第１のローラ軸線回りに回転可能であり、第２のローラは、第２のローラ軸線回りに回転可能であり、第１および第２のローラ軸線は、互いに平行にかつそれぞれ第１のレースの回転軸線に対して半径方向で延びている。ローラ体の円筒形状に応じて、ランプは、平らなランプ面の形態で構成されており、ランプ面に第２のローラ体が、それぞれ軸方向で支持され、かつ転動接触していてもよい。

第１の可能性によれば、第１および第２のローラ体は、それぞれ、遊びを有して緩やかに貫通開口内に配置されていてもよい。好ましくは、半径方向の遊びと周方向の遊びとは、望ましくないノイズを回避すべく、できる限り小さく維持することが望ましい。第２の可能性によれば、ペア毎に第１および第２のローラの少なくとも一方が、対応する貫通開口内に軸受によりローラ軸線回りに回転可能に支持されていてもよい。このためにローラ体は、その軸方向の端部に、対応する軸受ジャーナルを有していてもよく、軸受ジャーナルは、第１のレースの対応する半径方向の空所内に回転可能に収容され得る。

一構成によれば、第１のレースは、スラスト要素に面した側に平らな半径方向面を有し、第１のローラは、組み立てられた状態でこの半径方向面から軸方向で突出していてもよい。代替的または補足的には、第１のレースは、第２のレースに面した側に複数の軸方向の隆起部を有し、隆起部内にそれぞれ１つの貫通開口が設けられていてもよい。換言すれば、ローラ体用の収容チャンバが、周回りに分配された対応する支持領域内に形成され、支持領域が、第２のレースに向かって延在していることができる。これらの支持領域は、第１のレースの特に平らな半径方向面から軸方向で突出している。簡単な組み立て可能性のために、ローラ体用の収容室は、軸方向の一方の端部に向かって窄まるようにしてもよく、その結果、ローラ体は、確かに支持領域の軸方向の端部から突出するが、支持領域から脱落し得ない。

第１のレースは、駆動ユニットにより回転軸線回りに回転駆動可能である一方、第２のレースは、回り止めされ、かつ軸方向で移動可能である。回り止めは、例えば内部にランプユニットが組み込まれる不動のハウジングに対して実施可能である。回り止めのために第２のレースは、第２のレースを相対回動不能かつ軸方向で可動に任意の不動の構成部材内に保持すべく、好適な回り止め要素、例えば複数の半径方向の突出部を有していてもよい。

可能な一構成によれば、駆動ユニットは、制御可能な駆動源と、駆動源により発生された力をランプユニットに伝達する力伝達装置とを有している。力伝達装置は、駆動源により回転駆動可能な駆動ピニオンと、第１のレースに堅固に結合された歯列とを有し、歯列に駆動ピニオンが歯列係合している。

駆動ユニットにより発生される軸方向の運動方向とは反対方向に作用する、すなわち、第２のレースを第１のレースに向かって付勢する少なくとも１つのばね要素が設けられている。ばね要素は、その点において戻しばねと称呼してもよい。

可能な一構成によれば、レースの少なくとも一方、すなわち、第１のレースおよび／または第２のレースは、軸方向でアンダカットフリーに構成されていてもよい。軸方向でアンダカットフリーの輪郭は、成形法、例えばプレスプロセス、スタンピングプロセスまたは焼結プロセスによる成形方法を用いたそれぞれのレースの簡単かつ低コストの製造を可能にする。

上記課題の解決手段は、さらに、自動車のパワートレーン用のクラッチアッセンブリであって、パワートレーンを切断する遮断クラッチと、上述の実施の形態の少なくとも１つにしたがって構成されたアクチュエータアッセンブリと、を備えるクラッチアッセンブリにある。遮断クラッチは、少なくとも第１のクラッチ部分と第２のクラッチ部分とを有し、さらに、第１のクラッチ部分と第２のクラッチ部分との間でトルクが伝達可能な閉鎖位置へと遮断クラッチを付勢するばね要素が設けられており、ランプユニットは、遮断クラッチを開放位置へと付勢するように配置されており、第２のレースは、駆動ユニットを操作したときに第１および第２のクラッチ部分を互いに係合解除させるように、第１または第２のクラッチ部分の一方と協働する。

本発明に係るクラッチアッセンブリは、操作のために小さな力しか必要としないので、ランプアッセンブリの駆動ユニットも定格出力に関して相応に小さなサイズとすることができ、このことは、必要とされる組み付けスペースと重量とに有利に作用するという利点を有している。

ランプアッセンブリの軸方向の終端位置は、クラッチの切り換え位置に関して、好ましくは、両レースが互いに近付けられているランプアッセンブリの第１の終端位置が、クラッチの閉鎖位置を規定しているように割り当てられている。相応に、両レースが互いに離間されているランプアッセンブリの第２の終端位置は、遮断クラッチの開放位置を規定している。駆動ユニットにより、回転駆動可能なレースに導入されるトルクは、ばね要素の力に抗してランプユニットを離間動作させ、ばね要素は、相応に位置エネルギを蓄える。軸方向で可動の第２のレースは、駆動ユニットの操作時、第１の軸方向で動かされる一方、ばね手段は、軸方向で可動のレースを、反対方向の第２の軸方向で付勢する。

クラッチは、一実施の形態によれば、形状結合式クラッチとして構成されていてもよい。形状結合式クラッチとは、少なくとも２つのクラッチ部分が互いに形状結合式に係合することによりトルク伝達が実施されるクラッチを意味している。形状結合式のクラッチの例として、ここでは、つめクラッチ、スライドスリーブクラッチまたは歯クラッチが挙げられる。クラッチの閉鎖により、第１のクラッチ部分に結合される駆動部分と、第２のクラッチ部分に結合される被動部分とが、一緒に回転することが達成される一方、開放された状態では、駆動部分と被動部分とは、互いに自由に回転可能である。代替的には、クラッチは、トルク伝達のために、第１のクラッチ部分と第２のクラッチ部分との間で作用する少なくとも１つの摩擦面対を有する摩擦クラッチの形態で構成されていてもよい。摩擦クラッチの例として、ここでは特に、第１のクラッチ部分に相対回動不能かつ軸方向で可動に結合される第１の摩擦薄板と、第２のクラッチ部分に相対回動不能かつ軸方向で可動に結合される第２の摩擦薄板とを有する摩擦薄板積層型の多板クラッチが挙げられる。第１および第２の摩擦薄板から形成される薄板積層体を軸方向で付勢することにより、両クラッチ部分間の回転運動の同化が実施される。摩擦クラッチは、伝達可能なトルクを必要に応じて可変に調整し得ることを可能にする。それというのも、両クラッチ部分が一緒に回転する閉鎖位置と、両クラッチ部分が互いに自由に回転可能な開放位置との間で、任意の中間位置を設定することも可能であるからである。両実施の形態にとって好ましいのは、クラッチが一般に閉鎖位置へと付勢されており、クラッチの遮断が外的な操作により実施されることである。本構成では、クラッチを遮断クラッチと称呼してもよい。しかし、運動学的な反転も可能であること、すなわち、クラッチがランプアッセンブリにより閉鎖方向で付勢されてもよいことは自明である。

一発展形によれば、第１または第２のクラッチ部分に結合されるパワートレーン区間を制動するブレーキユニットが設けられていてもよい。ブレーキユニットは、ランプアッセンブリにより操作、特に第２のレースの第２の傾き区間により操作される。ブレーキユニットは、可動のクラッチ部分に堅固に結合されるブレーキ部分と、不動の構成部材に結合される第２のブレーキ部分とを有していることができる。両ブレーキ部分は、ランプユニットを離間動作させることにより互いに摩擦接触される。場合によっては単数または複数の摩擦ディスクが、ブレーキ部分間に配置されていてもよい。ブレーキ部分間の摩擦結合により、軸方向で可動のクラッチ部分は、停止状態まで減速される。これにより、パワートレーンの、このクラッチ部分に駆動結合されているすべての部分は、停止している。

このクラッチアッセンブリを制御する方法は、以下のステップ、すなわち：駆動ユニットを第１の操作方向で操作することにより形状結合式クラッチを開放し、このとき、軸方向で可動のレースは、少なくとも中間係止ポジションに移動させられ；第１のクラッチ部分と第２のクラッチ部分とが係合解除されているとき、軸方向で可動のレースを、中間係止ポジションを越えて、軸方向で支持されたレースから離れる方向に移動させることにより、第２のクラッチ部分に結合された駆動軸を制動し；駆動ユニットを作動停止し、このとき、軸方向で可動のレースは、中間係止ポジションに、軸方向で支持されたレースに対して相対的に間隔を置いて保持され、その結果、形状結合式クラッチは、開放された状態にとどまり；駆動ユニットを反対方向の第２の操作方向で操作することにより、形状結合式クラッチを閉鎖し、このとき、軸方向で可動のレースは、中間係止ポジションから移動され、戻しばねにより、軸方向で支持されたレースに向かって付勢されるステップを含んでいることができる。

ランプユニットを備える上述のクラッチアッセンブリは、運転時、低い摩擦力しか生じず、低いヒステリシスを有している。これによりクラッチアッセンブリは、相応の軸方向力を提供するために低い駆動モーメントしか必要としない、比較的小型の電気モータによる極めて簡単な動作制御を可能にする。

上述のクラッチアッセンブリは、特に自動車のパワートレーン内で、任意選択的に駆動可能な駆動車軸へのトルク伝達を必要な時に中断すべく、使用され得る（「ディスコネクト」原理）。可能な一実施の形態によれば、クラッチアッセンブリは、被動アッセンブリ（パワーテイクオフユニット、ＰＴＵ）または分配伝動機構に組み込まれていてもよい。

好ましい実施の形態について、以下に図面を参照しながら説明する。

本発明に係るアクチュエータアッセンブリのＡ）第１の分解立体図；Ｂ）第２の分解立体図；Ｃ）第３の分解立体図；である。 図１に示した本発明に係るアクチュエータアッセンブリを備える本発明に係るクラッチアッセンブリのＡ）分解立体図；Ｂ）閉鎖位置における縦断面図；Ｃ）開放位置における縦断面図；である。

図１Ａないし１Ｃおよび２Ａないし２Ｃについて以下にまとめて説明する。図１Ａないし１Ｃは、ランプユニット４と、ランプユニット４を制御する、制御可能な駆動ユニット５とを備えるアクチュエータアッセンブリ２を示している。アクチュエータアッセンブリ２は、特に自動車のパワートレーン内のクラッチ３を操作するために用いられ、クラッチ３は、第１のクラッチ部分６と第２のクラッチ部分７とを有し、第１のクラッチ部分６と第２のクラッチ部分７とは、少なくとも閉鎖位置と開放位置とに移行可能である。

ランプユニット４は、スラストディスク８の形態のスラスト要素と、第１のレース９と、第２のレース１０とを有している。第１のレース９は、駆動ユニットにより回転軸線Ａ回りに回転駆動可能であり、周回りに分配された複数の軸方向の貫通開口１２を有している。軸方向の貫通開口１２の各々の内部には、２つのローラ体１３，１４が収容されており、両ローラ体１３，１４は、軸方向で互いに支持されており、相俟って１つのペア（対）を形成している。略してローラとも称呼するローラ体１３，１４は、円筒ローラの形態で構成されている。両ローラは、軸方向で互いに隣接して、図２Ｂの上半図における図平面に相当する１つの共通の長手方向平面内に配置されている。第１のローラ１３は、第１のローラ軸線Ａ１３回りに回転可能であり、第２のローラ１４は、第２のローラ軸線Ａ１４回りに回転可能である。その際、特に図２Ｂに看取可能であるように、両ローラ軸線Ａ１３，Ａ１４は、互いに平行にかつ第１のレース９の回転軸線Ａに対して半径方向で延びている。

第１のローラ体１３は、それぞれ、スラストディスク８に対して軸方向で支持されており、スラストディスク８と転動接触している。具体的には、特にスラストディスク８が、フランジ部分１５を有し、フランジ部分１５が、好ましくは平らな半径方向の支持面２１を形成し、この支持面２１に対して第１のローラ体１３が、軸方向で支持されている。第１のレース９を回転軸線Ａ回りに回動させると、第１のローラ体１３は、スラストディスク８の支持面２１上を転動し、それぞれ個々のローラ軸線Ａ１３回りに回転する。スラストディスク８は、さらにスリーブ部分１６を有していてもよく、スリーブ部分１６は、特にスラストディスク８をセンタリングすべく、不動のハウジング３１の肩部に係合可能である。スラストディスク８は、耐摩耗性の素材、例えば鋼素材から製造されている。

第２のローラ１４は、一方では、第１のローラ１３に対して、他方では、第２のレース１０に対して軸方向で支持されている。こうして第２のレース１０は、間接的にローラ１３，１４の複数のペアを介してスラストディスク８に対して軸方向で支持されている。第１および第２のローラ体１３，１４のペアは、それぞれ、遊びを有して緩やかに貫通開口１２内に装入されている。その際、半径方向の遊びと周方向の遊びとは、望ましくないノイズを回避すべく、できる限り小さい。

特に第１のレース９は、第１のレース９の、スラストディスク８に面した側に、平らな半径方向面２２を有し、第１のローラ１３は、組み立てられた状態でこの半径方向面２２から軸方向で突出している。第１のレース９は、第１のレース９の、第２のレース１０に面した側に複数の軸方向の隆起部２３あるいは肉厚化部を有し、隆起部２３あるいは肉厚化部内に上述の貫通開口１２が形成されている。内部にローラ体１３，１４が収容されたこれらの肉厚化された支持領域は、第２のレース１０に向かっており、第１のレース９の特に平らな半径方向面２４から軸方向で突出している。

全体として第１のレース９は、ケージの機能を担っており、内部にローラ体１３，１４が回転可能に収容されている。その際、第１のレース９は、駆動源から導入される回転運動をローラ体１３，１４に伝達する。ローラ体１３，１４は、第１のレース９とともに回転軸線Ａ回りに公転する。第２のレース１０とスラストディスク８との間の、ローラ体１３，１４を介した軸方向の力伝達に、第１のレース９は関与しない。ランプアッセンブリの操作時、すなわち第１のレース９の回動時、第１のローラ体１３は、スラストディスク８に接して転動し、第２のローラ体１４は、第１のローラ体１３に接して転動し、第２のレース１０のランプ面は、第２のローラ体１４に接して転動する。

第２のレース１０は、第１のレース９に対して同軸に配置されており、かつ不動の構成部材、例えばクラッチハウジングあるいは伝動機構ハウジング３１内に相対回動不能かつ軸方向で可動に保持されるように構成されている。このために第２のレース１０は、対応する回り止め手段を有し、回り止め手段は、ここでは、周回りに分配された複数の半径方向の突出部２５の形態で構成されている。半径方向の突出部２５は、ハウジング３１内に設けられた対応するガイド溝内に係合可能であり、その結果、第２のレース１０は、相対回動不能かつ軸方向で可動にハウジング内に保持されている。

第２のレース１０は、周回りに分配され、かつ周方向で延在する複数のランプ１７を有し、ランプ１７は、それぞれ、対応する第２のローラ１３と協働する。ランプ１７の輪郭は、駆動ユニット５による第１のレース９の回転駆動が、第１のレースに対して相対的な第２のレース１０の軸方向の運動を引き起こすように構成されている。具体的には、ランプは、軸方向の傾き成分を有する少なくとも１つの部分区間を有している。軸方向の傾きにより、ローラ体１３，１４は、第１のレース９に対して相対的な第２のレース１０の回動時、ランプ１７に沿って転走し、その結果、第２のレース１０は、第１のレース９に対して相対的に軸方向で動かされる。

本実施の形態では、まさに３つのランプ１７が設けられており、これらのランプ１７は、規則的に周回りに分配されており、それぞれ、周方向で１２０°未満にわたって延在している。第２のレース１０が、操作時に第１のレース９に対して常に平行に配置されているように、これらのランプ１７は、互いに同じに構成されている。さらにランプ１７は、第２のレース１０が第１のレース９に近付けられており、その結果、レース９，１０が互いに最小の軸方向の間隔を有している第１の終端位置と、第２のレース１０が第１のレース９から軸方向で離間されているあるいは両レース９，１０が互いに最大の軸方向の間隔を有している第２の終端位置とが規定されているように構成されている。

ランプ１７は、第１の終端位置を規定する最も低い箇所から出発して、第１の傾きを有する第１の区間１８と、第２の傾きを有する第２の区間１９とを有している。第２の区間１９の傾きは、第１の区間１８の傾きより僅かに小さい。傾きが、技術的な必要性に合わされ、任意にこれとは異なって構成されていてもよいことは、自明である。第１の区間１８と第２の区間１９との間には、係止ポジションを規定する中間区間２０が設けられている。係止ポジションにおいて、すなわち、第２のローラ１４が中間区間２０内に位置しているとき、両レース９，１０は、所定の軸方向の間隔を置いて互いに相対的に保持される。係止を行う中間区間２０を有する本構成は、クラッチ３が、完全に閉鎖された閉鎖位置と、完全に開放された開放位置との間で、所定の軸方向の間隔を有する中間位置を占め得ることを可能にする。中間区間２０の輪郭は、駆動ユニット５が作動停止されていても、かつ場合によっては、ばねにより第１のレース９に向かって第２のレース１０に力が加えられているにもかかわらず、両レース９，１０が中間位置で自立保持されるように構成されている。

ランプユニット４用の駆動ユニット５は、第１のレース９を回転駆動するように構成されており、その結果、これは、第２のレース１０に対して回動される。駆動ユニット５は、制御可能な駆動源２６と、駆動源２６により発生された力をランプユニット４に伝達する力伝達装置２７とを有している。駆動源２６は、電気モータ、特に直流モータの形態で構成されている。電気モータの動作は、電子式の制御ユニット（ＥＣＵ）により制御可能である（図示せず）。

力伝達装置２７は、駆動部分２８を有し、駆動部分２８は、本実施の形態では、駆動ピニオンとして構成されており、第１のレース９に設けられた外歯列２９と、トルク伝達のために歯列係合している。第１のレース９の駆動は、相対回動不能に保持された第２のレース１０に対する相対回動を引き起こし、その結果、第２のローラ体１４は、ランプ１７に沿って高い方の領域へと走行し、第２のレース１０は、第１のレース９から離れる方向に軸方向で移動される。第２のレース１０を第１のレース９に向かって改めて戻すために、ばね３６が設けられており、ばね３６は、第２のレース１０に対してプリロード力を第１のレース９に向かって及ぼす。

図２Ａないし２Ｃは、クラッチ３と、クラッチ３を操作する本発明に係るランプアッセンブリ４とを備えるクラッチアッセンブリ３０を示している。

クラッチ３は、形状結合式クラッチ（Ｆｏｒｍｓｃｈｌｕｓｓｋｕｐｐｌｕｎｇ）として構成されており、遮断クラッチと称呼してもよい。第１のクラッチ部分６は、一方の端面に第１の係合プロファイル３２を有し、第１の係合プロファイル３２は、クラッチ３の閉鎖位置で第２のクラッチ部分７の正反対の第２の係合プロファイル３３内にトルク伝達のために係合する。第１および第２のクラッチ部分６，７の係合プロファイル３２，３３は、端面に設けられた歯列の形態で構成されている。図２Ｂは、クラッチ３を閉鎖位置で示しており、閉鎖位置において第２のクラッチ部分７は、第１のクラッチ部分６に近付けられており、その結果、クラッチ部分の係合プロファイルは、トルク伝達のために互いに係合している。図２Ｃでは、第２のクラッチ部分７が第１のクラッチ部分６から離れる方向に動かされ、開放位置に存在している。開放位置では、両クラッチ部分６，７間の歯列係合が中断されている。この位置では、第２のクラッチ部分７が第１のクラッチ部分６に対して軸方向で離間移動されており、その結果、クラッチ部分６，７は、互いに相対的に自由に回転可能であり、すなわち、トルク伝達は中断されている。

第１のクラッチ部分６は、相対回動不能かつ軸方向で固定に駆動軸３７に結合、例えば軸歯列とシールリングとにより結合されてもよいし、駆動軸と一体に構成されていてもよい。第１のレース９は、第１のレース９のスリーブ形のセンタリング部分１１でもって第１のクラッチ部分６の外面にセンタリングされている。第２のクラッチ部分７は、リング形に構成されており、内側の軸歯列３４を有し、軸歯列３４内には、接続構成部材３８がトルク伝達のために係合可能である。

このランプアッセンブリ４は、クラッチ３を開放するように構成されている。しかし、代替的な一実施形態によれば、ランプアッセンブリ４がクラッチを閉鎖するように構成されていてもよいことは、自明である。ランプアッセンブリ４の駆動ユニット５は、相応に、両クラッチ部分６，７を係合位置に向かって軸方向で付勢するばね３６とは反対方向に作用する。その際、第１のばね端部は、第２のクラッチ部分７に軸方向で支持されている一方、第２のばね端部は、軸方向で移動不能な構成部材に軸方向で支持され得る。

第２のレース１０は、支持面３５を有し、支持面３５には、第２のクラッチ部分７が当接面３９でもって軸方向で支持されている。このために第２のクラッチ部分７は、鍔または半径方向の突出部を有し、鍔または半径方向の突出部には、第２のレース１０が軸方向で支持されている。

駆動ユニット５の操作は、クラッチ３の閉鎖位置から出発して、第２のレース１０が軸方向でスラストディスク８あるいは第１のレース９から離れる方向に動かされることを引き起こす。相応に第２のレース１０は、第２のクラッチ部分７をばね３６のプリロード力に抗して第１のクラッチ部分６から離れる方向に付勢し、その結果、クラッチ３は開放される。クラッチ３の再閉鎖は、駆動ユニット５の作動停止により、あるいは中間位置からの反対方向での駆動ユニット５の少なくとも短時間の操作により実施される。その際、クラッチ３は、第２のクラッチ部分７を再び第１のクラッチ部分６に向かって付勢するばね３６により閉鎖される。

クラッチ３によりパワートレーンを連結および連結解除する機能に加えて、このクラッチアッセンブリ２は、別の機能、具体的には、特に第２のクラッチ部分７に結合されるパワートレーン区間を制動する機能を有していてもよい。このためにブレーキユニットが設けられていてもよく（図示せず）、ブレーキユニットは、第２のクラッチ部分７に堅固に結合可能な第１のブレーキ部分と、不動のハウジングに堅固に結合可能な第２のブレーキ部分とを有している。第２のクラッチ部分７に結合され、第２のクラッチ部分７とともに回転するブレーキ部分４０は、第２のクラッチ部分７を第１のクラッチ部分６から離れる方向に軸方向で付勢することにより、不動のブレーキ部分４１に向かって付勢される。ブレーキ部分間の摩擦結合により、第１のブレーキ部分は、停止状態まで減速される。これによりパワートレーンの、ブレーキ部分４０に駆動結合されているすべての部分は、停止することになる。

駆動ユニット５の第１の終端ポジションにおいて、第２のローラ体１４は、作動輪郭の第１の区間１８の最も低い箇所に存在し、その結果、両レース９，１０は、軸方向で互いに近付けられている。図２Ｂに示したこの切り換え状態で、クラッチ３は閉鎖されている（コネクトモード）。第１の回転方向での第１のレース９の相対的な回動により、第２のローラ体１４は、第１の傾き区間１８に沿って移動し、その結果、第２のレース１０は、軸方向で第１のレース９から離れる方向に付勢される。その際、第２のレース１０が軸方向で支持された第２のクラッチ部分７は、第１のクラッチ部分６から離れる方向に付勢され、その結果、クラッチ３は開放される。完全に開放された状態は、第２のローラ体１４がそれぞれ中間区間２０に到達したときに達成されている。図２Ｃに示したこの状態では、クラッチ３および場合によってはブレーキは、開放されている。この状態は、空転（ディスコネクトモード）と称呼してもよい。第１のレース９が第１の回転方向でこの空転状態を越えてさらに回転することにより、第２のレース１０は、第２のクラッチ部分７と、第２のクラッチ部分７に結合された第１のブレーキ部分４０とともに第２のブレーキ部分４１に向かって付勢される。このことは、第２のローラ体１４が第２の傾き区間１９内にこれに沿って転走することにより起こる。その際、両ブレーキ部分４０，４１は、互いに摩擦接触し、その結果、回転するブレーキ部分４０は、ここに駆動結合された構成部材とともに、止まっているハウジング３４に対して制動される。この制動状態（ブレーキモード）では、第２のクラッチ部分７に結合された接続構成部材３８は、停止しており、トルクを伝達しない。ランプアッセンブリ４を上述の形態で構成したことにより、クラッチ３が完全に開放されて初めて、ブレーキ（４０，４１）が閉鎖されることが保証されている。

２ アクチュエータアッセンブリ
３ クラッチ
４ ランプユニット
５ 駆動ユニット
６ 第１のクラッチ部分
７ 第２のクラッチ部分
８ スラストディスク
９ 第１のレース
１０ 第２のレース
１１ センタリング部分
１２ 貫通開口
１３ 第１のローラ体
１４ 第２のローラ体
１５ フランジ部分
１６ スリーブ部分
１７ ランプ
１８ 第１の区間
１９ 第２の区間
２０ 中間区間
２１ 支持面
２２ 半径方向面
２３ 隆起部
２４ 半径方向面
２５ 回り止め要素
２６ 駆動源
２７ 力伝達装置
２８ 駆動部分
２９ 外歯列
３０ クラッチアッセンブリ
３１ ハウジング
３２ 係合プロファイル
３３ 係合プロファイル
３４ 軸歯列
３５ 支持面
３６ ばね
３７ 駆動軸
３８ 接続構成部材
３９ 当接面
４０ 第１のブレーキ部分
４１ 第２のブレーキ部分
Ａ 回転軸線

Claims (16)

1. 自動車のパワートレーン内のクラッチを操作するアクチュエータアッセンブリであって：
   操作力を発生させる駆動ユニット（５）と、
   前記駆動ユニット（５）により駆動可能であり、スラスト要素（８）と、第１のレース（９）と、第２のレース（１０）とを有するランプユニット（４）と、
   を備え、
   前記第１のレース（９）は、前記駆動ユニット（５）により回転軸線（Ａ）回りに回転駆動可能であり、周回りに分配された複数の軸方向の貫通開口（１２）を有し、前記軸方向の貫通開口（１２）の各々の内部には、２つのローラ（１３，１４）が配置されており、前記ローラ（１３，１４）は、互いに軸方向で支持され、かつ互いに転がり接触しており、前記ローラ（１３，１４）のうち、それぞれ、第１のローラ（１３）は、前記スラスト要素（８）に対して軸方向で支持され、第２のローラ（１４）は、前記第２のレース（１０）に対して軸方向で支持されており、
   前記第２のレース（１０）は、任意の不動の構成部材内に相対回動不能かつ軸方向で可動に保持されるように構成されており、周回りに分配された複数のランプ（１７）を有し、前記ランプ（１７）は、それぞれ１つの対応する第２のローラ（１４）と協働し、
   前記ランプ（１７）は、回転駆動可能な前記第１のレース（９）の、前記駆動ユニット（５）による回転駆動が、前記第１のレース（９）に対して相対的な前記第２のレース（１０）の軸方向の運動を引き起こすように構成されている、
   アクチュエータアッセンブリ。
2. 前記第２のレース（１０）の前記ランプ（１７）は、
   前記第２のレース（１０）が前記第１のレース（９）に軸方向で近付けられている第１の終端位置と、
   前記第２のレース（１０）が前記第１のレース（９）から軸方向で遠ざけられている第２の終端位置と、
   が規定されているように構成されていることを特徴とする、請求項１記載のアクチュエータアッセンブリ。
3. 前記第２のレース（１０）の前記ランプ（１７）は、前記第１の終端位置と前記第２の終端位置との間の相対的な回動行程に沿って、前記第１の終端位置と前記第２の終端位置との間に位置する中間ポジションが設けられているように構成されており、前記第２のレース（１０）は、前記中間ポジションでは前記第１のレース（９）に対して相対的に所定の軸方向の間隔を置いて保持されるようになっていることを特徴とする、請求項１または２記載のアクチュエータアッセンブリ。
4. 前記第２のレース（１０）の前記ランプ（１７）は、第１の傾きを有する第１の区間（１８）と、第２の傾きを有する第２の区間（１９）とを有し、特に前記第１の区間（１８）と前記第２の区間（１９）との間には、前記中間ポジションを規定する凹んだ中間区間（２０）が形成されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載のアクチュエータアッセンブリ。
5. 前記第１および第２のローラ（１３，１４）は、軸方向で互いに隣接するように配置された円筒ローラの形態で構成されており、前記第１のローラ（１３）は、第１のローラ軸線（Ａ１３）回りに回転可能であり、前記第２のローラ（１４）は、第２のローラ軸線（Ａ１４）回りに回転可能であり、前記第１および第２のローラ軸線は、互いに平行にかつ前記第１のレース（９）の回転軸線（Ａ）に対して半径方向に延びていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載のアクチュエータアッセンブリ。
6. 前記ランプ（１７）は、平らなランプ面を有し、前記ランプ面に前記第２のローラ（１４）は、それぞれ軸方向で支持され、かつ転動接触していることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載のアクチュエータアッセンブリ。
7. 前記第１および第２のローラ（１３，１４）は、それぞれ、遊びを有して緩やかに前記貫通開口（１２）内に配置されているか、または
   前記第１および第２のローラ（１３，１４）の少なくとも一方は、対応する前記貫通開口（１２）内に軸受により前記ローラ軸線回りに回転可能に支持されている、
   ことを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載のアクチュエータアッセンブリ。
8. 前記第２のレース（１０）の前記ランプ（１７）は、周方向でそれぞれ１２０°未満にわたって延在していることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載のアクチュエータアッセンブリ。
9. 前記第１のレース（９）は、前記スラスト要素（８）に面した側に平らな半径方向面（２２）を有し、前記半径方向面（２２）から前記第１のローラ（１３）は、組み立てられた状態において軸方向で突出し、かつ
   前記第１のレース（９）は、前記第２のレース（１０）に面した側に複数の軸方向の隆起部（２３）を有し、前記隆起部（２３）内にそれぞれ１つの前記貫通開口（１２）が設けられている、
   ことを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載のアクチュエータアッセンブリ。
10. 前記第２のレース（１０）は、前記第２のレース（１０）を相対回動不能かつ軸方向で可動に任意の不動の構成部材内に保持すべく、回り止め要素（２５）を有することを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載のアクチュエータアッセンブリ。
11. 前記駆動ユニット（５）は、制御可能な駆動源（２６）、特に電気モータと、前記駆動源（２６）により発生された力を前記ランプユニット（４）に伝達する力伝達装置（２７）とを有し、前記力伝達装置（２７）は、前記駆動源（２６）により回転駆動可能な駆動ピニオン（２８）と、前記第１のレース（９）に堅固に結合された歯列（２９）とを有し、前記歯列（２９）に前記駆動ピニオンが歯列係合していることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項記載のアクチュエータアッセンブリ。
12. 前記第２のレース（１０）を軸方向で前記第１のレース（９）に向かって付勢するばね要素（３６）を備えることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか１項記載のアクチュエータアッセンブリ。
13. 自動車のパワートレーン用のクラッチアッセンブリであって、
    前記パワートレーンを切断する遮断クラッチ（３）と、
    前記遮断クラッチ（３）を操作する、請求項１から１２までのいずれか１項記載のアクチュエータアッセンブリ（２）と、
    を備え、
    前記遮断クラッチ（３）は、少なくとも第１のクラッチ部分（６）と第２のクラッチ部分（７）とを有し、さらに、前記第１のクラッチ部分（６）と前記第２のクラッチ部分（７）との間でトルクが伝達可能な閉鎖位置へと前記遮断クラッチ（３）を付勢するばね要素が設けられており、
    前記ランプユニット（４）は、前記遮断クラッチ（３）を開放位置へと付勢するように配置されており、前記第２のレース（１０）は、前記駆動ユニット（５）を操作したときに前記第１および第２のクラッチ部分（６，７）を互いに係合解除させるように、前記第１または第２のクラッチ部分（６，７）の一方と協働する、
    クラッチアッセンブリ。
14. 前記第２のレース（１０）の前記ランプ（１７）は、
    前記第２のレース（１０）が前記第１の終端位置で前記第１のレース（９）に軸方向で近付けられており、このとき前記遮断クラッチ（３）が閉鎖位置にあり、かつ
    前記第２のレース（１０）が前記第２の終端位置で前記第１のレース（９）から軸方向で遠ざけられており、このとき前記遮断クラッチ（３）が開放位置にある、
    ように構成されていることを特徴とする、請求項１３記載のクラッチアッセンブリ。
15. 前記第１および第２のクラッチ部分の一方を制動するブレーキ装置を備え、
    前記ブレーキ装置は、前記駆動ユニット（５）により前記ランプアッセンブリ（４）を介して操作可能である、
    ことを特徴とする、請求項１３または１４記載のクラッチアッセンブリ。
16. 前記遮断クラッチ（３）は、形状結合式クラッチの形態で構成されており、前記第１のクラッチ部分（６）と前記第２のクラッチ部分（７）とは、閉鎖位置では、形状結合式に互いに係合しており、開放位置では、互いに連結解除されているので、前記第１のクラッチ部分（６）と前記第２のクラッチ部分（７）とは、互いに相対的に自由に回転可能であり；
    前記ランプユニット（４）は、前記第１および第２のクラッチ部分（６，７）が前記駆動ユニット（５）による前記ランプユニット（４）の操作時に互いに離れる方向に動かされるように、前記第１および第２のクラッチ部分（６，７）の一方と相互作用関係にある、
    ことを特徴とする、請求項１３から１５までのいずれか１項記載のクラッチアッセンブリ。

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