JP4645967B2 - 自動車用の差動固定クラツチを持つ差動装置及び差動装置を備えた動力分配装置。 - Google Patents
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Description
本発明は、入力軸により駆動されかつ中に支持される差動歯車を持つ差動装置ケースと、第1の出力軸及び第2の出力軸を駆動するそれぞれ1つの出力歯車とから成る差動装置であって、差動装置ケースが、押圧板への押圧力の作用により、摩擦クラツチを介して、出力軸の1つに結合可能であるものに関する。
【0002】
摩擦クラツチにより、差動装置が差動固定可能である。この差動固定は、″yes/no″に、また連続的に調節可能である。差動固定のためクラツチが作用を受けるが、これは著しい操作力を必要とする。この力は通常液圧により発生される。しかし液圧操作は、電子滑り限定(ESB)のために必要な短い切換え時間でクラツチを釈放するには、緩慢すぎる。更に乗用自動車は液圧装置を持っていない。電気的手段又は機械的伝達による非液圧操作は、軸受を介してケースへ導入されねばならない大きい操作力の点で今まで失敗した。
【0003】
更に電気操作の場合、電気的手段の故障の際運転信頼性についての問題が常に生じる。不斉地変速段を持つ全輪駆動車両の動力分配装置に差動固定可能な差動装置を使用する際、不斉地変速段を更に差動固定と整合して制御するという付加的な問題が存在する。
【0004】
従って本発明の目的は、上述した欠点を回避する差動固定可能な差動装置を提供することである。即ちケースへ操作力を導入しなくてよく、RSBに必要な短い切換え時間が得られるようにし、これらすべてができるだけ少ない構造費で確実に得られるようにする。
【0005】
本発明によれば、これは次のようにすることによって達せられる。
a)押圧板の軸線方向移動のため、間に玉を持つ2つの無関係に回転する環が設けられ、これらの環の少なくとも1つが周方向に上昇する傾斜路を持ち、
b)両方の環がそれぞれ1つの傾斜路レバーを持ち、これらの傾斜路レバーの自由端が制御装置と共同作用し、この制御装置が電気駆動手段を持ち、傾斜路レバーを互いに逆向きに動かす
【0006】
互いにかつ保持する軸と無関係に回転する環は、その傾斜路レバーにより互いに逆向きに回転可能であり、その逆向きの運動のため、ケースへの操作力がそらされることはない。環において上昇する傾斜路は、大きい操作力のために非常に小さい相対回転しか必要としないので、電気的操作との共同作用で非常に短い切換え時間が得られる。
【0007】
好ましい実施形態では、制御装置が歯車電動機により回転可能な制御円板を持ち(請求項2)、制御円板の回転軸線が、両方の傾斜路レバーの自由端の運動方向に向けられている(請求項3)。
【0008】
本発明は、請求項1〜3の1つに記載の差動装置と、変速要素の軸線方向移動により切換え可能な不斉地変速段とを持つ動力分配装置にも関している。不斉地変速段もできるだけ整合して最小の費用で確実に制御するため、本発明によれば、
a)制御装置が歯車電動機により駆動される担体軸、この担体軸に相対回転しないように結合されるが移動可能な切換えスリーブ、担体軸上に回転可能に支持される制御円板、及び不斉地変速段を切換えるため担体軸上に同様に回転可能に支持される制御ピニオンから成り、
b)切換えスリーブが、電磁石により移動可能であり、かつ第1及び第2の連結歯を持ち、これらの連結歯により切換えスリーブが、制御円板又は制御ピニオンへの伝動結合を選択的に行う。
【0009】
この構成によって、ただ1つの制御装置及びただ1つの電動機により、差動固定装置も不整地変速段も選択的に確実に制御することができる。更に動力分配装置においてこじんまりした構造空間及び費用が節約される。更に両者が同時に動作せしめられず、制御装置の故障の際差動固定が解除されるようにすることができる。
【0010】
有利な展開では、電磁石が、切換えフオークにより切換えスリーブを移動される3位置電磁石であり(請求項5)、切換えスリーブが、押しのけ圧力角を持つ連結歯を持っている(請求項6)。それにより電磁石の故障の場合、確実な操作のためクラツチが自動的に開かれる。
【0011】
更に差動装置ケースに、差動歯車のほかに不斉地変速段の遊星歯車が支持され、この遊星歯車が一方では出力太陽歯車にかみ合い、他方では環状歯車にかみ合い、環状歯車が軸線方向に移動可能である(請求項7)。
【0012】
有利な展開では、制御円板のボス及び制御ピニオンに、少なくとも1つの拘束凹所を持つそれぞれ1つの拘束円板が固定的に結合され、この拘束円板が、切換えスリーブに連結される拘束部材と共同作用し、拘束部材がそれぞれの側に拘束歯を持ち、従って制御円板が連結を外されている時、拘束歯が拘束円板の拘束凹所へ係合し、制御ピニオンが連結を外されている時、拘束歯が拘束円板の拘束凹所へ係合する(請求項8)。こうして外部からの作用なしに、それぞれ連結を外された駆動要素が拘束され、切換え介入の終了後にはじめて連結を外されるという、固有の安全性が確立される。
【0013】
図面により本発明が以下に説明される。
【0014】
図1には、動力分配装置のケースが全体に符号1を付けられ、車両の図示しない駆動装置から来る入力軸が符号2を付けられ、図示してない後車軸に伝動結合され第1の出力軸が符号3を付けられ、同様に図示しない前車軸に伝動結合される出力軸が符号4を付けられている。第2の出力軸4は第1の歯付きベルト5により、入力軸2の下で、前車軸を駆動する出力軸7上にはまっている第2の歯付きベルト車6を駆動する。
【0015】
両方の出力軸3,4へトルクを分配するため、一括して符号10を付けた差動装置が設けられている。更に制御装置11が差動装置10の下に設けられ、差動装置10を差動固定する差動固定クラツチ12が設けられている。図示した実施例では、差動固定クラツチ12は構造的に差動装置10に統合されている。しかし差動固定クラツチは、分離して、しかもどこか他の場所で動力分配装置又は動力伝達路に設けることができる。差動装置自体も、本発明の範囲内で異なるように構成することができる。
【0016】
図1及び2には、差動装置の例としての特別な構成が認められる。ここでは同時に遊星キヤリアとして用いられる差動装置ケース内に、入力軸2に相対回転しないように結合される太陽歯車、差動装置ケース16に回転可能に支持される不斉地変速段の遊星歯車18、及び第1の差動歯車21と第2の差動歯車22がある。第1の差動歯車21は第1の出力軸3に、第2の差動歯車22は第2の出力軸4に、相対回転しないように結合されている。差動装置ケース16は、軸線方向に移動可能で不斉地走行において差動装置ケース16に相対回転しないように結合される環状歯車19により包囲されている。差動装置10のこの特別な実施形態は、オーストリア国特許第405157号の対象であり、そこに構造及び機能を詳細に説明されている。
【0017】
図1には差動固定クラツチ12も詳細に示されている。この差動固定クラツチ12は、差動装置ケース16に固定的に結合されるが、ここではこれと一体なクラツチケース26、第2の出力軸4に相対回転しないように結合されているクラツチ内側部分27、薄板積層体28、及び戻しばね30により開き方向に作用を受ける押圧板29から成っている。押圧板29と第2の出力軸ここでは特にこの出力軸にはまっている第1の歯付きベルト車5との間に、2つの環31,32が設けられている。これらの環31,32の間に、適当な周囲溝に、玉33が存在する。これらの周囲溝は、環の1つ又は両方に、傾斜路として構成されているので、両方の環の相対回転の際、玉が傾斜路上を走行することによって、軸線方向力が発生される。クラツチが操作されない時、両方の環31,32は完全に静止している。従って互いに無関係な回転のために、両方の環31,32は針軸受34上に支持されている。第1の環31は第1の傾斜路レバー35を持ち、第2の環32は第2の傾斜路レバー36を持ち、これらの傾斜路レバーは、一端を環に固定的に結合され、下方へ突出し、その自由端37,38にローラ39を持っている。両方のローラ39の間には、回転可能な制御円板40がある。この制御円板40の回転の際、ローラ39は互いに離れるように動かされ、鋏状に動かされる傾斜路レバー35,36を介して、環31,32が互いに逆向きに回される。
【0018】
図2及び3において、歯車電動機は符号46を付けられ、その電動機出力軸47は、電動機の回転の際適当に減速されて回転する。この出力軸に、この上にスリーブ状にはめられて両側でケース1に支持される担体軸48が、相対回転しないように結合され、担体軸48上には、制御円板40のボス49及びピニオン50が回転可能に支持されている。ボス49とピニオン50との間で担体軸48上に、玉縦案内片51により、切換えスリーブ52が相対回転しないようにただし縦方向移動可能に取付けられている。切換えスリーブ52を移動させる切換えフオーク53は、切換え電磁石54(図1)により、切換えフオーク55(図1)に支持されるレバーを介して操作される切換えスリーブ52は、その軸線方向両端に、ボス49と相対回転しない結合のための第1の切換え歯56と、ピニオン50との相対回転しない結合のための第2の切換え歯57とを持っている。切換え歯56、57は、押しのけ圧力角を持つ連結歯である。
【0019】
ピニオン50は、ケース内の揺動軸61の周りに揺動可能な切換えフオーク62の一部である扇形歯車60とかみ合い、切換えフオーク62により、不斉地走行への切換えのため、環状歯車19が移動せしめられる。
【0020】
この移動可能な切換えスリーブ52により、同じ歯車電動機46が、選択的に差動装置の差動固定のため又は不斉地走行への切換えのために役立つことができ、同時に両者のために役立つことは決してない。切換え電磁石54の故障の際、切換えスリーブ52がちょうどボス49又はピニオン50に係合していると、切換えスリーブ52が、切換え歯56,57及びその対向歯の押しのけ圧力角により、係合を外される位置へ押しのけられる。こうして電磁石の故障の際、差動固定が確実に解除される。切換えスリーブ52の中立位置から始まって、差動装置を差動固定するか又は不斉地走行へ切換えようとすれば、3位置電磁石として構成される切換え電磁石54の作用によって、切換えスリーブがボス49又はピニオン50に相対回転しないように結合される。それから電動機の付勢により、適当な調節が行われる。
【0021】
図4は制御装置11の変わった実施例を示している。担体軸48上に、一方では制御円板40のボス49が、他方では制御ピニオン50が、回転可能に支持されている。ボス49は第1の拘束円板64に、制御ピニオン50は第2の拘束円板65に、固定的に結合されるか又は拘束円板と一体である。拘束円板64,65はその外周に少なくとも1つの拘束凹所66,67を持ち、これらの拘束凹所が、切換えスリーブ52に連結されている拘束部材68と共同作用する。この拘束部材は、切換えスリーブ53と一体であるか、又はその縦方向の運動に追従するように結合されている。
【0022】
拘束部材68は、ボス49の側に、拘束円板64に係合する第1の拘束歯69を持ち、制御ピニオン50の側に、制御円板65に係合する第2の拘束歯70を持っている。ボス49が切換えスリーブ52に連結されている時、第1の拘束歯69は第1の拘束凹所46に係合せず、拘束円板64は妨げられることなく回転することができる。拘束部材68のこの位置で、制御ピニオン50は連結を外され、第2の拘束歯70が第2の拘束凹所67に係合するので、制御ピニオン50は拘束されている。
【0023】
さて制御円板40がその調節運動を終了した後、制御ピニオン50による調節へ移行しようとすると、切換えフオーク53が図において右方へ移動せしめられる。制御円板40がその調節運動を規則正しく終了すると、拘束歯69が拘束凹所66へ係合して、制御円板40を拘束する。同時に他方の側で、拘束歯70が右方へ拘束凹所67から押出され、切換えスリーブ52の連結歯が制御ピニオン50の対応する連結歯へ係合する。こうして制御ピニオンが拘束を解かれて連結される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による差動装置を持つ本発明による動力分配装置の実施例の垂直断面図を示す。
【図2】 図1のC−C断面を示す。
【図3】 図1のA−A断面を示す。
【図4】 図3に代わる詳細を少し拡大して示す。
Claims (8)
- 入力軸により駆動されかつ中に支持される差動歯車(20)を持つ差動装置ケース(16)と、第1の出力軸(3)及び第2の出力軸(4)を駆動するそれぞれ1つの出力歯車(21,22)とから成る差動装置であって、差動装置ケースが、押圧板(29)への押圧力の作用により、摩擦クラツチ(12)を介して、出力軸(3;4)の1つに結合可能であるものにおいて、
a)押圧板(29)の軸線方向移動のため、間に玉(33)を持つ2つの無関係に回転する環(31,32)が設けられ、これらの環の少なくとも1つが周方向に上昇する傾斜路を持ち、
b)両方の環(31,32)がそれぞれ1つの傾斜路レバー(35,36)を持ち、これらの傾斜路レバーの自由端(37,38)が制御装置(11)と共同作用し、この制御装置が電気駆動手段(46;54)を持ち、傾斜路レバーを互いに逆向きに動かす
ことを特徴とする、差動装置。 - 制御装置(11)が歯車電動機(46)により回転可能な制御円板(40)を持っていることを特徴とする、請求項1に記載の差動装置。
- 制御円板(40)の回転軸線が、両方の傾斜路レバー(35,36)の自由端(37,38)の運動方向に向けられていることを特徴とする、請求項2に記載の差動装置。
- 請求項1〜3の1つに記載の差動装置と、変速要素(19)の軸線方向移動により切換え可能な不斉地変速段とを持つ動力分配装置において、
a)制御装置(11)が歯車電動機(46)により駆動される担体軸(48)、この担体軸に相対回転しないように結合されるが移動可能な切換えスリーブ(52)、担体軸(48)上に回転可能に支持される制御円板(40)、及び不斉地変速段を切換えるため担体軸上に同様に回転可能に支持される制御ピニオン(50)から成り、
b)切換えスリーブが、電磁石により移動可能であり、かつ第1及び第2の連結歯を持ち、これらの連結歯により切換えスリーブが、制御円板又は制御ピニオンへの伝動結合を選択的に行う
ことを特徴とする、自動車用動力分配装置。 - 電磁石(54)が、切換えフオーク(53)により切換えスリーブ(52)を移動される3位置電磁石であることを特徴とする、請求項4に記載の電力分配装置。
- 切換えスリーブ(52)が、押しのけ圧力角を持つ連結歯を持っていることを特徴とする、請求項4に記載の動力分配装置。
- 差動装置ケース(16)に、差動歯車(20)のほかに不斉地変速段の遊星歯車(18)が支持され、この遊星歯車が一方では出力太陽歯車(17)にかみ合い、他方では環状歯車(19)にかみ合い、環状歯車が軸線方向に移動可能であることを特徴とする、請求項4に記載の動力分配装置。
- 制御円板(40)のボス(49)及び制御ピニオン(50)に、少なくとも1つの拘束凹所(66,67)を持つそれぞれ1つの拘束円板(64,65)が固定的に結合され、この拘束円板が、切換えスリーブ(52)に連結される拘束部材(68)と共同作用し、拘束部材(68)がそれぞれの側に拘束歯(69,70)を持ち、従って制御円板(40)が連結を外されている時、拘束歯(69)が拘束円板(64)の拘束凹所(66)へ係合し、制御ピニオン(50)が連結を外されている時、拘束歯(70)が拘束円板(65)の拘束凹所(67)へ係合することを特徴とする、請求項4に記載の動力分配装置。
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