JP6336203B2 - クラッチアッセンブリ及びクラッチアッセンブリを備える駆動アッセンブリ - Google Patents

クラッチアッセンブリ及びクラッチアッセンブリを備える駆動アッセンブリ Download PDF

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Description

本発明は、トルクを伝達すべく形状結合式に互いに係合可能な第1のクラッチ部分と第2のクラッチ部分とを備えるクラッチアッセンブリに関する。この種のクラッチアッセンブリは、例えば多軸駆動型の自動車のパワートレーン、特に、常時駆動される第1の駆動車軸と、任意選択的に作動可能な第2の駆動車軸とを有するパワートレーンにおいて使用される。必要に応じて作動可能な駆動車軸を有するこの種の駆動コンセプトは、「ハングオン(Hang−on)システム」、「オンデマンド(On−demand)システム」又は「ディスコネクト(Disconnect)システム」ともいう。一般に、自動車の駆動コンセプトには、様々な種類がある。例えばフロントエンジンを有し、前車軸が常時駆動され、後車軸が追加作動可能となった自動車がある。さらに、フロントエンジンを有し、後車軸が常時駆動され、前車軸が追加作動可能となった自動車がある。最後に、リヤエンジンを有し、後車軸が常時駆動され、前車軸がハングオンクラッチにより必要に応じて追加作動される自動車が公知である。
本発明の前提をなす独国特許発明第102009012463号明細書において、自動車のパワートレーン用の制御可能な切り換えクラッチを有するアングルドライブアッセンブリ(Winkeltriebanordnung)が公知である。切り換えクラッチは、形状結合式のクラッチとして構成されており、外歯列を有する2つのクラッチ部分を有する。2つのクラッチ部分は、軸方向移動可能な切り換えスリーブを介して互いに相対回動不能に結合可能である。閉鎖された状態において、トルクは、必要に応じて駆動可能な駆動車軸に伝達される。クラッチの開放時、トルク伝達は遮断されている。
独国特許出願公開第102008037886号明細書(国際公開第2010/017882号に対応)において、常時駆動される第1のパワートレーンと、任意選択的に駆動可能な第2のパワートレーンとを備える、多軸駆動型の自動車用の駆動アッセンブリが公知である。第2のパワートレーンは、出力経路で長手方向駆動軸の上流に配置されている第1のクラッチと、出力経路で長手方向駆動軸の下流に配置されている第2のクラッチとを有する。第1及び第2のクラッチの開放により、長手方向駆動軸は、トルクフリーに切り換え可能である。
独国特許出願公開第10243279号明細書において、エンジンのクランク軸と伝動機構との間でトルクを伝達する軸−ボス−結合部の円錐形の歯列を有するクラッチが公知である。軸の円錐形の歯列は、ボスの円錐形の歯列に差し込まれ、ボスは、ばねにより軸に向かって軸方向で付勢されており、その結果、バックラッシフリーの力結合が形成される。
独国特許出願公開第102009056088号明細書において、ドライブギヤと、ディファレンシャル伝動機構と、クラッチとを有するディファレンシャルアッセンブリであって、クラッチは、任意選択的にトルクをドライブギヤからディファレンシャルに伝達すべく、出力経路でドライブギヤとディファレンシャル伝動機構との間に配置されている、ディファレンシャルアッセンブリが公知である。さらに、クラッチを操作する電磁式のアクチュエータと、クラッチの切り換え位置を求めるセンサと、センサと協働するトランスミッタ要素とが設けられている。
独国特許出願公開第19804071号明細書において、回転可能に配置される2つのクラッチ部分を有する切り換え可能な爪クラッチが公知である。クラッチ部分の一方は、軸方向移動可能であり、他方のクラッチ部分は、軸方向不動に保持されている。クラッチ接続時の爪の負荷を軽減すべく、クラッチ部分の一方は、カムを有し、カムの端面は、他方のクラッチ部分の支持面に沿って滑動可能である。支持面には、凹部が設けられており、カムは、制限された角度範囲で凹部に押し込み可能である。
本発明の根底にある課題は、任意選択的に駆動可能な駆動軸の確実なオン/オフ切り換えを保証するとともに、簡単かつ低コストに製造されるクラッチアッセンブリを提案することである。さらに課題は、このようなクラッチアッセンブリを備える駆動アッセンブリを提案することである。
1つの解決手段は、クラッチアッセンブリ、特に自動車のパワートレーンにおいて使用するクラッチアッセンブリであって、第1の駆動部分と、第2の駆動部分と、クラッチと、を備え、クラッチは、軸方向で支持される第1のクラッチ部分と、軸方向可動な第2のクラッチ部分とを有し、第2のクラッチ部分は、第1及び第2のクラッチ部分が一回転軸線回りに互いに自由に回転可能な開放位置と、第1及び第2のクラッチ部分がトルクを伝達すべく互いに形状結合式に係合する閉鎖位置とに可動であり、第2のクラッチ部分のクラッチプロファイルと、第2の駆動部分の駆動部分プロファイルとが、形状結合式のプロファイル結合部を形成して、第2のクラッチ部分が第2の駆動部分に相対回動不能かつ軸方向可動に結合されているようになっており、第2の駆動部分の駆動部分プロファイルは、駆動部分プロファイルの歯先線と歯底線との間に形成されている少なくとも1つの中間フランク線を有し、駆動部分プロファイルは、中間フランク線が、回転軸線回りの回転時、少なくとも1つの先細りする部分を有する回転面を規定するように構成されており、クラッチプロファイル及び駆動部分プロファイルは、トルク伝達時、第2の駆動部分から第2のクラッチ部分に、第1のクラッチ部分に向かって軸方向力が及ぼされるように構成されている、クラッチアッセンブリにある。
クラッチプロファイルは、好ましくは相応に相補的に構成されており、特にクラッチプロファイルのクラッチプロファイル要素の一中間フランク線は、回転軸線回りの回転時、少なくとも一部でもって軸方向で先細りする回転面を規定するようになっている。本明細書において一般にいえることは、駆動部分プロファイルについて説明するすべての詳細が、相応にクラッチプロファイルについても当てはまることがあり、またその逆も然りであることである。「一」なる語(例えば「一中間フランク線」)は、常に不定冠詞として使用され、概念上、該当する要素の1つ、複数又はすべてを包含するものである。駆動部分プロファイルの少なくとも部分的に先細りする回転面、あるいはクラッチプロファイルの対応する回転面は、第2の駆動部分から第2のクラッチ部分へのトルク伝達時に作用する軸方向力が、クラッチの閉鎖方向で作用するように方向付けられている。
本発明に係るクラッチアッセンブリの1つの利点は、クラッチアッセンブリが簡単かつ低コストに製造可能である点にある。このことは、プロファイル結合部の形態により達成される。プロファイル結合部の駆動部分プロファイル要素あるいはクラッチプロファイル要素は、中間フランク線を有し、中間フランク線は、軸方向で先細りする回転面上に位置する、あるいは縦断面で見て回転軸線に接近する。このことは、特にプロファイルの変形加工による製造を可能にし、場合によっては、切削加工による後加工を省略できる。プロファイル結合部とは、駆動部分とクラッチ部分とが横断面で見て、形状結合式に互いに係合するそれぞれ1つの非円形のプロファイルを有することを意味する。この場合、クラッチ部分は、軸方向で第2の駆動部分に被せ嵌められる。それゆえ、両構成部材間に形成される結合部は、差し込み結合部と称呼してもよい。
それぞれのプロファイルの中間フランク線は、プロファイルフランクに沿ってプロファイル要素の歯先線と歯底線との間の中間を延在する線として規定されている。幾何学的に見て、軸プロファイルのフランク線は、回転時、回転軸線回りの回転面を形成し、回転軸線と回転面との間の半径は、長手方向で変化し、軸プロファイルに沿った少なくとも一部において軸方向で減少するようになっている。相応の形態は、クラッチプロファイルのフランク線についても当てはまる。こうして、第2のクラッチ部分と第2の駆動部分との間のトルク伝達時、軸方向力がクラッチの閉鎖方向で発生され、その結果、場合によっては必要な、クラッチを閉鎖位置に保持する保持力は、僅かで済む。
プロファイル結合部あるいは差し込み結合部は、軸方向の可動性と同時に、トルク伝達のための形状結合式の係合を可能にするあらゆる形態、特にスプライン軸結合部、セレーション歯列、多角形プロファイル結合部及びこれらの組み合わせを包含するものである。プロファイル結合部の形態に関わらず、駆動部分プロファイルあるいはクラッチプロファイルは、第1のクラッチ部分に向かって先細りするようになっている。このことは、それぞれ中間フランク線により形成される回転面が、第1のクラッチ部分に向かって先細りすることを意味する。このことは、プロファイル要素の高さが第1のクラッチ部分に向かって増加することと同義である。しかし、これとは異なり又はこれに加えて、プロファイル結合部の個々のプロファイル要素が、第1のクラッチ部分に向かって先細りすることも意味する。
駆動部分及びクラッチ部分に対する外プロファイル及び内プロファイルの割り当ては、一般に自由に選択可能である。第1の可能性によれば、駆動部分が外プロファイルあるいは外歯列を有する一方、クラッチ部分が対応する内プロファイルあるいは内歯列を有する。この場合、駆動部分は、例えば駆動軸又は軸ジャーナルの形態で構成されていることができ、而して駆動部分プロファイルは、軸プロファイルとして構成されていることができる。運動学的な逆転も第2の可能性により同じく可能である。すなわち、駆動部分が内プロファイルを有する一方、クラッチ部分が外プロファイルを有する。この場合、駆動部分は、例えば中空体又は中空車として構成されていることができ、而して駆動部分プロファイルは、ボスプロファイルとして構成される。
ラッチプロファイル要素及び駆動部分プロファイル要素は、トルク伝達時、第2の駆動部分から第2のクラッチ部分に、第1のクラッチ部分に向かって軸方向力が及ぼされるように構成されている。プロファイル結合部により閉鎖方向で及ぼされる軸方向力により、トルク伝達時、クラッチの望ましくない開放は阻止される。特に、トルク伝達時にプロファイル歯列から閉鎖方向で作用する軸方向力は、トルク伝達時に場合によってはクラッチから開放方向で作用する軸方向力より大きくなっている。
軸方向力成分の発生あるいはプロファイル結合部の簡単な製造性のために、1つ又は複数又はすべての駆動部分プロファイル要素の少なくとも1つのプロファイルフランクは、プロファイル歯列を通る円筒断面で見て、回転軸線の平行線とともにプロファイルフランク角度を形成し、プロファイルフランク角度は、特に1°より大きいかつ/又は5°より小さくなっている。ただし、5°より大きい値も排除しない。同じことは、クラッチプロファイルについても同様に当てはまる。すなわち、クラッチ歯列のプロファイルフランクは、回転軸線の平行線とともに、プロファイルフランク角度に対して相補的なクラッチフランク角度を形成する。好ましくは、すべての駆動部分プロファイル要素は、互いに同じに構成されており、規則的に周囲に分配配置されている。このことは、好ましくは、駆動部分プロファイルに係合するクラッチプロファイルについても当てはまる。
好ましい一形態によれば、第1のクラッチ部分は、第1の係合要素を有し、第1の係合要素は、クラッチの閉鎖位置において形状結合式に第2のクラッチ部分の対応する第2の係合要素に係合する。第1及び第2の係合要素は、トルクを両クラッチ部分間で伝達すべく、係合面において互いに接触する。特に係合面の少なくとも1つは、係合要素を通る円筒断面で見て、回転軸線を含む長手方向平面とともに係合面角度を形成するようになっている。係合面角度は、好ましくは、プロファイル結合部のプロファイルフランク角度より小さく、例えば0°乃至1°である。ただし、概してより大きな角度も可能である。プロファイル結合部のプロファイルフランク角度が、クラッチ係合要素の係合面角度より大きいことで、クラッチは、トルク伝達時に高信頼性に閉鎖方向で保持される。
好ましい一形態によれば、プロファイル結合部は、互いに係合する軸歯列(shaft spline)とクラッチ歯列(clutch spline)とを有するスプライン軸結合部(splined connection)の形態で構成されており、軸歯列及びクラッチ歯列は、それぞれ少なくとも1つの円錐形の部分面を有する。ここで円錐形の部分面は、駆動部分歯列あるいはクラッチ歯列の歯底線又は歯先線が回転したときに形成される面であり得る。
駆動部分が外プロファイルを有し、クラッチ部分が対応する内プロファイルを有する第1の実施の形態において、駆動部分プロファイルは、周囲に分配される複数のプロファイル要素を有し、プロファイル要素について、好ましくは、プロファイル要素の幅は、長さにわたって変化し、第1のクラッチ部分に向かって減少する;プロファイル要素は、駆動プロファイルの歯先線を形成し、歯先線は、第2の駆動部分の円筒形の外面に位置する;かつ/又はプロファイル要素間にプロファイル溝が形成されており、プロファイル溝の深さは、長さにわたって変化し、第1のクラッチ部分に向かって増加する、の少なくともいずれかが当てはまる。プロファイル要素の幅が、駆動部分プロファイルに沿って第1のクラッチ部分に向かって減少することにより、隣り合う2つのプロファイル要素間に位置するプロファイル溝の幅は、相応に増加する。この形態は、プロファイル溝の、第1のクラッチ部分に向かって増加する深さも同様、変形加工法による簡単な製造を可能にする。これは、こうして形成される円錐形の面が、良好な離型性を実現するからである。相応にクラッチプロファイルの形態について、クラッチプロファイル要素の幅は、長さにわたって変化し、第1のクラッチ部分に向かって増加する;クラッチプロファイル要素の歯先線は、第1のクラッチ部分に向かって円錐形に先細りする歯先線面を形成する;クラッチプロファイル要素の高さは、長さにわたって変化し、第1のクラッチ部分に向かって増加する、のいずれかが当てはまる。これによりクラッチプロファイルと軸プロファイルとは、相補的に構成されているので、良好に互いに係合でき、トルク伝達のためにできる限り大きなコンタクト面が互いに当接する(図1〜10)。
駆動部分が内プロファイルを有し、クラッチ部分が対応する外プロファイルを有する第2の実施の形態において、駆動部分のプロファイル要素について、プロファイル要素の幅は、長さにわたって変化し、第1のクラッチ部分に向かって減少する;プロファイル要素は、駆動プロファイルの歯先線を形成し、歯先線は、第2の駆動部分の円錐形の内面に位置する;プロファイル要素間にプロファイル溝が形成されており、プロファイル溝の深さは、長さにわたって変化し、第1のクラッチ部分に向かって増加する、の少なくともいずれかが当てはまる。相応にクラッチプロファイルの形態について、クラッチプロファイル要素の幅は、長さにわたって変化し、第1のクラッチ部分に向かって増加する;クラッチプロファイル要素の歯先線は、第1のクラッチ部分に向かって円錐形に拡がる歯先線面を形成する;クラッチプロファイル要素の高さは、長さにわたって変化し、第1のクラッチ部分に向かって減少する(図11〜13)、のいずれかが当てはまる。
上述の形態のすべてについて、駆動部分プロファイルがプレス変形加工(Pressumformen)により製造可能であることが当てはまる。プレス変形加工時、形成したい駆動部分プロファイルに相当する輪郭を有する成形ダイが使用され、軸方向で駆動部分に押し付けられる、あるいは駆動部分が成形ダイに押し込まれる。これとは異なり、駆動部分プロファイルは、フライス加工、例えばホブ切りにより製造されてもよい。このためにフライス工具の回転軸線は、好ましくは、駆動部分の回転軸線に対して角度をなして延びる送り軸線上を動かされる。送り軸線は、駆動部分の回転軸線とともに例えば3°乃至8°の角度を形成している。第1及び/又は第2のクラッチ部分は、マッシブフォーミング(Massivumformen)により、精密変形加工される構成部材として製造可能である。この場合、選択された幾何学形状に基づいて、切削加工による後加工は省略できる。
一形態によれば、クラッチの係合要素は、クラッチの閉鎖位置において形状結合式に互いに係合する端面歯列として構成されている。端面歯列とは、両クラッチ部分の互いに対向する端面に形成されたあらゆる形態の形状結合要素を包含するものである。特に、係合し合う爪又はクラウン歯列であってもよい。端面歯列について、端面歯列の端面歯の幅は、長さにわたって変化し、半径方向外側に向かって増加する;端面歯の高さは、長さにわたって変化し、中間の領域において最大値を有し、最大値から出発して半径方向内側及び半径方向外側に向かって減少する;かつ/又は端面歯の歯フランクは、互いに対して斜めに延びる、の少なくともいずれかが当てはまる。
特に第1の実施の形態について当てはまる一形態によれば、クラッチアッセンブリは、第2の駆動部分を不動の構成部材に対して制動可能なブレーキと、クラッチ及びブレーキを操作可能な操作装置とを備える。特に操作装置は、クラッチを操作するためにも、ブレーキを操作するためにも用いられるようになっている。ブレーキが組み込まれたクラッチアッセンブリの1つの利点は、出力経路でクラッチの下流に位置する駆動軸が、クラッチの開放時、能動的に制動可能な点にある。こうして、無負荷の状態で駆動軸が回転することにより生じる引きずりモーメント及び摩擦損失は、低減され得る。パワートレーン内に摩擦多板クラッチが設けられている場合、摩擦多板クラッチは、駆動軸の制動によって迅速にオイルを分離でき、このことは、同様に引きずりモーメント及び摩擦損失を低減する。
操作装置は、まず、クラッチが少なくとも部分的に又は完全に開放され、続いてブレーキが閉鎖されるように構成されていてもよい。ブレーキは、第2の駆動部分が完全に、不動の構成部材に対して制動され得る、すなわち、もはや回転しないように構成されていてもよい。第2の駆動部分の制動は、不動の構成部材に対して少なくとも間接的に実施される。すなわち、第2の駆動部分の制動は、不動の構成部材との摩擦接触によって直接的に実施されても、単数又は複数の別の構成部材の介在下で間接的に実施されてもよい。不動の構成部材は、クラッチアッセンブリのハウジング部分であっても、ハウジングに堅固に結合された構成部材であってもよい。
クラッチを操作するあるいはブレーキを操作する操作装置は、原則、任意に構成されていてよい。例えば電気モータ式、電磁式、液圧式又は空気圧式のアクチュエータが使用可能である。アクチュエータは、電子式の制御ユニットにより制御可能である。好ましい一形態によれば、クラッチもブレーキも操作する単一の操作装置が設けられている。しかし、原則、別々のアクチュエータを使用してもよいことは、自明である。
可能な一実施の形態によれば、操作装置は、ランプ機構(Rampenmechanismus)を有し、ランプ機構は、第1のリングであって、不動の構成部材に対して軸方向で支持されており、その点において支持リングと称呼してもよい第1のリングと、第2のリングであって、両リング相互の相対回動により軸方向可動であり、その点において作動リングと称呼してもよい第2のリングとを有する。相互の相対回動とは、この関連で、両リングの一方のみが回動され、それぞれ他方が回動不能に、不動の構成部材に対して回動不能に保持されていること、あるいは両リングが互いに対して回動されることを意味する。回転方向についていえば、回転方向は、両リング相互の相対回動に関し、具体的には、リングの一方のみが回動されるか、両方のリングが回動されるかを問わない。
リングの形態について、第1のリングは、不動の構成部材に対して相対的に駆動装置により一回転軸線回りに回転駆動可能である、かつ/又は第2のリングは、不動の構成部材に対して相対的に回り止めされている、の少なくともいずれかが当てはまり得る。これは、特に、第1のリングは、軸方向で支持されているとともに、回転駆動可能であり、第2のリングは、軸方向移動可能であるとともに、回動不能に保持されている;第1のリングは、軸方向で支持されているとともに、回動不能に保持されており、第2のリングは、軸方向移動可能であるとともに、回転駆動可能である;又は第1のリングは、軸方向で支持され、第2のリングは、軸方向移動可能であり、両リングは、回転駆動可能である、という可能性を包含する。駆動装置は、原則、任意であり、例えば電気モータ式、液圧式又は空気圧式の駆動装置であってよい。
一形態によれば、ランプ機構は、第1のリングと第2のリングとが互いに軸方向で接近している終端位置から出発して、第1の回転領域での両リングの相対回動により、クラッチが開放され、第2の回転領域での同じ相対回転方向のさらなる回動時に、ブレーキが閉鎖されるように構成されている。このために両リングの少なくとも一方は、周方向で変化する高さを有する作動輪郭を有していることができ、他方のリングは、この作動輪郭に対して軸方向で支持されている。均等な軸方向の支持のために、支持リング及び作動リングは、周囲にわたってそれぞれ3つ以上の作動輪郭あるいは対応輪郭を有する。ただし、基本的には、輪郭を1つ又は2つとした構成も可能である。作動輪郭及び対応輪郭は、軸方向で互いに直接的に支持されていてもよい。しかし、操作装置は、ボールランプアッセンブリ(Kugelrampenanordnung)の形態で構成されていてもよい。この場合、両リングは、それぞれ、深さが周方向で変化するボール溝を有し、互いに対向する2つのボール溝内にそれぞれ1つのボールが配置されていて、ボールを介してリングが、互いに間接的に支持されている。これとは異なり、操作装置は、ローラアッセンブリを有していてもよい。この場合、両リングは、転動面を有していることができ、転動面に特に円筒形の転動体が支持されている。
クラッチあるいはブレーキを開閉すべく、基本的には、操作装置の2つの形態が考えられる。第1の可能性によれば、クラッチの開放あるいはブレーキの閉鎖は、第1の相対回転方向での両リングの相対回動により実施される一方、クラッチの閉鎖あるいはブレーキの開放は、逆向きの第2の回転方向での両リングの相対回動により実施される。第2の可能性によれば、クラッチの開放あるいはブレーキの閉鎖と、クラッチの閉鎖あるいはブレーキの開放とが、同一の回転方向での両リングの相対回動により実施される。
ブレーキは、第2のクラッチ部分に結合されている第1のブレーキ部分と、不動の構成部材に軸方向で支持されている第2のブレーキ部分とを有していることができる。第1のブレーキ部分は、第2のブレーキ部分に対して制動すべく、操作装置により第2のブレーキ部分と摩擦接触可能である。特にコンパクトかつ単純な構造にとって、第1及び第2のクラッチ部分が一体に構成されていると有利である。しかし、上述の構成部材が別体に構成され、互いに結合されていてもよいことは、自明である。ブレーキを操作すべく、第1のブレーキ部分は、第2のクラッチ部分とともに第2のブレーキ部分に向かって付勢される。両ブレーキ部分間の摩擦接触により、第2のクラッチ部分と、第2のクラッチ部分に結合された第2の駆動部分とは、制動される。
ブレーキの再緩解は、第1のリングを第2のリングに対して、逆向きの回転方向、すなわち、第2の回転領域から第1の回転領域へ戻す方向で、相対回動させることで実施可能である。この場合、作動輪郭は、好ましくは、クラッチの開放用の第1の傾きを有する第1のランプ部分と、ブレーキの閉鎖用のより大きな第2の傾きを有する第2のランプ部分とを有する。第1及び第2のランプ部分間には、中間部分が設けられていてもよく、中間部分の傾きは、好ましくはゼロである。これとは異なり、ブレーキの再開放は、第1のリングを第2のリングに対して相対的に、同じ回転方向で第2の回転領域を越えてさらに相対回動させることで行うようにしてもよい。
すべての実施の形態について当てはまる好ましい一形態によれば、戻しばねが設けられており、戻しばねについて、戻しばねは、ブレーキを開放方向で付勢する、かつ/又は戻しばねは、クラッチを閉鎖方向で付勢する、の少なくともいずれかが当てはまる。しかし、基本的には、戻しばねがブレーキの閉鎖方向及び/又はクラッチの開放方向で作用するようにした逆転した形態も可能である。この場合、操作装置は、同様に相応に逆向きの方向、すなわち、ばね力に抗して作用する。
可能な一形態によれば、クラッチアッセンブリは、アングルドライブを有していてもよい、あるいはPTU(Power Take−off Unit:動力取り出しユニット)ともいうアングルドライブアッセンブリの一部であってもよい。アングルドライブは、トルクを伝達すべく互いに歯列を介して係合するリングギヤとベベルギヤとを有し、第2の駆動部分は、リングギヤに堅固に結合されており、第1の駆動部分に対して同軸に回転可能に支持されている。
一実施の形態によれば、第2の駆動部分は、ドライブギヤにより回転軸線回りに回転駆動可能なディファレンシャルハウジングの形態で構成されており、かつ第1の駆動部分は、ディファレンシャルハウジング内で回転軸線回りに回転可能に配置されているディファレンシャルキャリアの形態で構成されていてもよく、クラッチは、出力経路でディファレンシャルハウジングとディファレンシャルキャリアとの間に配置されており、ディファレンシャルハウジングからディファレンシャルキャリアへのトルク伝達は、選択的に断接可能であり、クラッチの第1のクラッチ部分は、ディファレンシャルキャリアに堅固に結合され、クラッチの第2のクラッチ部分は、ディファレンシャルハウジングに対して相対回動不能かつ軸方向可動に保持されており、クラッチを操作する操作装置が設けられている。本実施の形態では、さらに、第2のクラッチ部分は、ディファレンシャルハウジング内に配置されているリング部分と、軸方向でリング部分から、ディファレンシャルハウジング内に設けられた開口を通して外部に延出する複数の結合要素とを有し、クラッチプロファイルは、第2のクラッチ部分の外周面に形成されており、駆動部分プロファイルは、ディファレンシャルハウジングの内周面に形成されているようになっている(図11〜13)。
さらに上記課題は、自動車用のパワートレーンアッセンブリであって、第1の駆動車軸を有する常時駆動可能な第1のパワートレーンと、第2の駆動車軸を有する任意選択的に駆動可能な第2のパワートレーンと、を備え、第2のパワートレーンは、第1のクラッチアッセンブリと、第2のクラッチアッセンブリと、出力経路で第1及び第2のクラッチアッセンブリ間に配置されている駆動軸とを有し、第1及び第2のクラッチアッセンブリの少なくとも1つは、上述した多数の形態の1つ又は複数を有する、パワートレーンアッセンブリにより解決される。第1及び第2のクラッチが閉鎖された位置にあるとき、駆動軸は、トルクを第2の駆動車軸に伝達する。このパワートレーンの1つの利点は、第1及び第2のクラッチアッセンブリ間に位置する駆動軸が、両クラッチが開放された状態では、完全に切断でき、このことは、望ましくない摩擦損失を低減する。プロファイル結合部の本発明による形態は、簡単な製造及び組み立てを実現し、形成される軸方向力に基づいて、クラッチの望ましくない開放を阻止できる。
パワートレーンアッセンブリは、駆動ユニットから導入されたトルクを第1及び第2のパワートレーンに分配する分配伝動機構(Verteilergetriebe)を有していてもよく、第1のパワートレーンは、常時、分配伝動機構に駆動結合されており、これにより、トルクを第1の駆動車軸に伝達することができ、第2のパワートレーンは、分配伝動機構に任意選択的に駆動結合可能であり、これにより、必要に応じてトルクを第2の駆動車軸に伝達することができる。駆動軸は、トルクフローで分配伝動機構と第2の駆動車軸との間に配置されている長手方向駆動軸であってもよい。第1のクラッチアッセンブリは、出力経路で分配伝動機構と長手方向駆動軸との間に配置されていることができ、第2のクラッチアッセンブリは、出力経路で長手方向駆動軸と後車軸ディファレンシャルとの間に配置されていることができる。第1及び/又は第2のクラッチアッセンブリは、上述した多数の形態の1つ又は複数にしたがって構成されていることができる。
以下に、好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。
本発明に係るクラッチアッセンブリの第1の実施の形態の縦断面図である。 図1に示したクラッチアッセンブリの分解立体図である。 図1に示したクラッチアッセンブリの第1のリングの斜視詳細図である。 図1に示したクラッチアッセンブリの要部Aを示す図である。 図1に示したクラッチアッセンブリの第2のクラッチ部分のA)立体図;B)軸方向で見た図;C)図5B)に示した線C−Cに沿った断面図;D)図5B)に示した線D−Dに沿った断面図;E)図5B)に示した線E−Eに沿った断面図;である。 図1に示したクラッチアッセンブリの第2の駆動部分の立体詳細図である。 図1に示したクラッチアッセンブリの駆動部分の一方に軸プロファイルを形成する可能な製造方法を示す概略側面図である。 図1に示したクラッチアッセンブリを第1の切り換え位置で示す概略図である。 図1に示したクラッチアッセンブリを第2の切り換え位置で示す概略図である。 図1に示したクラッチアッセンブリを第3の切り換え位置で示す概略図である。 本発明に係るクラッチアッセンブリの別の実施の形態の縦断面図である。 図11に示したクラッチアッセンブリのクラッチの詳細図である。 図11に示したクラッチアッセンブリのプロファイル結合部の詳細図である。 図11に示したクラッチアッセンブリの第2のクラッチ部分の立体詳細図である。 図11に示したクラッチアッセンブリ用のクラッチプロファイルを形成する可能な製造方法の概略側面図である。 図1乃至10あるいは図11乃至15に示した本発明に係るクラッチアッセンブリを備える本発明に係るパワートレーンアッセンブリを示す図である。
図1乃至10について以下にまとめて説明する。図1乃至10は、本発明に係るクラッチアッセンブリ2を示している。クラッチアッセンブリ2は、自動車の駆動車軸を任意選択的に駆動すべく、自動車のパワートレーン内での使用に用いられる。特にクラッチアッセンブリ2は、常時駆動される一次の駆動車軸と、任意選択的に駆動可能な二次の駆動車軸とを有する多軸駆動型の自動車用に使用可能である。
クラッチアッセンブリ2は、パワートレーン内のトルク伝達を任意選択的に断接可能なクラッチ3と、クラッチ3の開放時にパワートレーンの一部を不動の構成部材に対して制動可能なブレーキ4と、クラッチ3及びブレーキ4を操作可能な操作装置5とを備える。ここでは特に、操作装置5は、クラッチ3とブレーキ4とが互いに関連し合って操作されるように構成されており、これについては、さらに下でより詳しく説明する。
クラッチ3は、第1の駆動部分7に相対回動不能に結合されている第1のクラッチ部分6と、第2の駆動部分9に相対回動不能に結合されている第2のクラッチ部分8とを有する。第1及び第2の駆動部分7,9は、本実施の形態では、駆動軸の形態で構成されており、その点において駆動軸ともいう。しかし、駆動部分7,9が別の形態、例えばドライブギヤ又はドライブクラウンとして構成されていてもよいことは、自明である。操作装置5により、第1のクラッチ部分6と第2のクラッチ部分8とは、トルクを伝達すべく、互いに係合されたり、あるいは互いに連結解除されて、トルク伝達を遮断したりすることができる。第1の駆動部分7は、中空軸として構成されており、2つの軸受11,12により、不動のハウジング13に対して相対的に一回転軸線A回りに回転可能に支持されている。ハウジング13は、パワートレーンの別の構成部材、特に伝動機構に接続する結合部分14を有する。トルクを第1の駆動軸7に導入すべく、第1の駆動軸7は、適当なスプライン軸歯列15を有し、スプライン軸歯列15は、対応する相手側歯列に相対回動不能に係合可能である。第1の駆動軸7内には同軸に貫通駆動軸16が配置されている。貫通駆動軸16は、第1の駆動軸7に対して相対的に回転軸線A回りに回転可能であり、別の軸受17により、静止したハウジング13に対して回転可能に支持されている。貫通駆動軸16は、第1の端部18に、接続構成部材に駆動結合する軸歯列を有し、反対側の第2の端部19に、ここに結合すべき別の駆動構成部材を駆動結合するボス歯列を有する。第1の駆動軸7とハウジング13との間に形成される環状室の密封は、駆動軸7の第1の端部に設けられた第1のシール21と、駆動軸7の第2の端部に設けられた第2のシール22とを介して実施される。
クラッチ3は、形状結合式のクラッチとして構成されており、第1のクラッチ部分6は、第1の係合要素23を有し、第1の係合要素23は、第2のクラッチ部分8の相補的な係合要素24に形状結合式に係合可能である。第1及び第2の係合要素23,24は、端面歯列の形態で構成されている。その点においてクラッチ3は、歯クラッチ又は爪クラッチと称呼してもよい。しかし、トルク伝達を選択的に断接し得る別の形態のクラッチを使用してもよいことは、自明である。
第1及び第2の係合要素23,24は、コンタクト面と称呼してもよい側方の係合面でもって互いに周方向で接触するので、トルクを両クラッチ部分6,8間で伝達できる。特に図5E)から看取可能であるように、コンタクト面は、係合要素23,24を通る円筒断面で見て、回転軸線Aを含む長手方向平面ELに対して平行に延びるか、又は長手方向平面ELとともに小さなコンタクト面角度δ81,δ81’を形成する。すなわち、コンタクト面角度δ81,δ81’は、好ましくは、少なくとも0°、最大2°であって、特に1°〜2°であってよい。
第1のクラッチ部分6は、軸受11を介して不動のハウジング13に軸方向で支持されており、軸結合部25を介して第1の駆動軸7に相対回動不能に結合されている。リテーナリング26は、第1のクラッチ部分6を逆向きの軸方向で第1の駆動軸7に保持している。
第2のクラッチ部分8は、第2の駆動部分9あるいは駆動軸に相対回動不能かつ軸方向可動に結合されている。第2の駆動軸9は、軸受27,28により回転軸線A回りにハウジング13内で回転可能に支持されている。第2の軸9の軸方向の支持は、第2の軸受27を介してハウジング13へ実施される。第2のクラッチ部分8と第2の駆動軸9との間の相対回動不能な結合は、プロファイル結合部29を介して実施される。これについては、さらに下でより詳しく説明する。第2のクラッチ部分8は、第2の駆動軸9に対して相対的に軸方向可動である。第2のクラッチ部分8は、ばね手段31を介して間接的に、不動のハウジング13に軸方向で支持されている。「間接的に」とは、ばね手段31が第2の駆動軸9の支持面32に支持され、第2の駆動軸9が、他方、軸受27を介してハウジング13に軸方向で支持されていることをいう。ばね手段31は、軸方向のプリロードが付与されて組み付けられており、第2のクラッチ部分8をクラッチ3の閉鎖方向に付勢している。ばね手段31は、操作装置5の操作力に抗して作用するので、戻しばね31と称呼してもよい。ばね手段31は、本実施の形態では、帯材からなるコイルばねとして構成されているが、別の形態のばね、例えば複数の皿ばねから構成されるばねセットを使用してもよい。
以下に、第2のクラッチ部分8と第2の駆動軸9との間のプロファイル結合部29の特徴について詳しく説明する。プロファイル結合部29は、第2のクラッチ部分8に設けられた内向きのクラッチプロファイル10と、第2の駆動軸9に形成された外向きの軸プロファイル20とを有し、クラッチプロファイル10と軸プロファイル20とは、形状結合式に互いに係合する。クラッチプロファイル10は、歯列の形態で構成されており、クラッチ歯列ともいう。軸プロファイル20は、対応する歯列の形態で構成されており、軸歯列ともいう。クラッチ歯列10及び軸歯列20は、それぞれ1つの歯列高さH10,H20を有し、歯列高さH10,H20は、横断面でそれぞれの歯列の歯先円半径と歯底円半径との間の間隔により規定されている。クラッチ歯列10の歯列高さH10及び軸歯列の歯列高さH20は、それぞれの歯列の少なくとも一部にわたって、第1のクラッチ部分6に向かって増加するようになっている。このことは、それぞれの歯列10,20の中間フランク線L20,L20’が、回転したときにいずれにしても円錐形の面部分を有し、場合によっては、円錐形の面部分に接続する円筒形の面部分を有していてもよいことを意味する。歯列10,20の少なくとも一方は、好ましくは、生じたフランク線L20,L20’の円錐形の面部分が、歯列の全長の少なくとも半分にわたって延在するように構成されている。
プロファイル結合部29は、トルク伝達時に、第2の駆動部分9から第2のクラッチ部分8に、第1のクラッチ部分6に向かって軸方向力が及ぼされるように構成されている。プロファイル結合部29により閉鎖方向で及ぼされる軸方向力により、トルク伝達時、クラッチ3の望ましくない開放は阻止される。特に、トルク伝達時にプロファイル歯列29により閉鎖方向で引き起こされる軸方向力は、トルク伝達時に場合によってはクラッチ3から開放方向で作用する軸方向力より大きくなっている。
特に図6に看取可能であるように、軸歯74の歯フランク73,73’は、半径方向で見て、回転軸線Aの平行線Pとともにそれぞれ1つの歯フランク角度α74を形成し、歯フランク角度α74は、特に1°より大きく、5°より小さい。本実施の形態では、約3°である。同じことは、クラッチ歯列10についても同様に当てはまる。すなわち、円筒断面で見て、クラッチ歯列10の歯フランク75,75’は、回転軸線Aの平行線Pとともに、軸歯列20の歯フランク角度α74,α74’と同じ大きさの相応の歯フランク角度α75,α75’を形成する。図示の実施の形態の一変化形態において、クラッチ歯列10の歯フランク角度α75,α75’は、異なる大きさであってもよい。このことは、軸歯74の歯フランク角度α74,α74’についても相応に当てはまる。
全体として、第2のクラッチ部分8と駆動軸9との間の歯列結合部29の歯フランク角度α74,α75は、クラッチ歯列23,24のコンタクト面角度より大きくなっている。こうしてクラッチ3は、トルク伝達時、閉鎖方向で保持される。
図6にさらに看取可能であるように、軸歯列20の歯74の幅B74は、歯74の長さにわたって変化し、駆動軸9の自由端部70あるいは第1のクラッチ部分6に向かって減少する。軸歯列20の歯先線Z20は、第2の駆動軸9の外面を形成する円筒形の面上に位置する。しかし、第2の駆動軸9の外面は、歯列部分の少なくとも一部において円錐形に構成されていてもよい。周方向で隣り合うそれぞれ2つの軸歯74間には、それぞれ1つの歯溝76が形成されている。歯溝76は、軸の自由端部70に向かって増加する深さT76を有し、深さT76は、歯高さH74に等しい。歯74の、軸歯列20に沿って第1のクラッチ部分6に向かって減少する幅B74により、隣り合う2つの歯間に位置する歯溝76の幅B76は、相応に増加する。この構成は、歯溝76の、第1のクラッチ部分6に向かって増加する深さT76も同様、変形加工法、特にプレス変形加工による歯列の製造を可能にし、切削加工による後加工を場合によっては省略できる。
これとは異なり、軸歯列20は、図7に示すように、フライス加工により製造されてもよい。軸の自由端部70に向かって深さ及び幅が増加する歯溝76を形成すべく、フライス工具40の回転軸線は、第2の駆動部分9の回転軸線Aに対して角度をなして延びる送り軸線A40上を動かすことができる。送り軸線V40と、駆動部分9の回転軸線Aとの間に形成される角度β76は、歯列20の長さに沿った歯底線F20の延びを規定する。歯底線F20は、自由端部70に向かって回転軸線Aに接近していく。
クラッチ歯列10は、形状結合式の係合のために軸歯列20に対して相補的に構成されている。その際、クラッチ歯77の幅B77は、長さにわたって変化し、第1のクラッチ部分6に向かって増加する。さらにクラッチ歯77の高さH77は、第1のクラッチ部分6に向かって増加する。その際、歯高さH77は、それぞれ歯列を通る横断面で見て、歯先線Z10と歯底線F10との間の間隔として規定されている。クラッチ歯77の歯先線Z10は、一方の端部部分で第1のクラッチ部分6に向かって円錐形に先細りする回転面又は歯先線面を形成する。
第2のクラッチ部分8は、マッシブフォーミングを用いて、精密変形加工された構成部材として製造可能である。その際、選択された幾何学形状に基づいて、切削加工による後加工は、省略可能である。
特に図5Bに看取可能であるように、第2のクラッチ部分8の端面歯列24の端面歯79の幅B79は、長さにわたって変化し、半径方向内側から半径方向外側に向かって増加する。さらに端面歯79の高さH79は、長さにわたって変化し、中間部分80に最大値を有し、最大値から出発して半径方向内向き及び半径方向外向きに減少する。第1のクラッチ部分6の端面歯列23は、相応に相補的に構成されている。
ブレーキ4は、第2のクラッチ部分8に堅固に結合されている第1のブレーキ部分33と、不動のハウジング13に対して相対回動不能に結合されている又は結合可能な第2のブレーキ部分34とを有する。第1のクラッチ部分6から離間する方向に第2のクラッチ部分8を軸方向で付勢することで、第2のクラッチ部分8に結合されていて第2のクラッチ部分8とともに回転するブレーキ部分33は、不動のブレーキ部分34に向かって付勢される。ブレーキ部分33,34間の摩擦結合により、第1のブレーキ部分33は、停止状態に至るまで減速される。これにより、パワートレーンの、ブレーキ構成部材33に駆動結合されたすべての部分は、停止する。
第1のブレーキ部分33は、特に第2のクラッチ部分8と一体に構成されており、このことは、製造及び組み立てに有利に働く。第2のブレーキ部分34は、ハウジング13に対して相対回動不能に保持されていて軸方向で支持されたブレーキディスク又は摩擦ディスクの形態で構成されている。ブレーキ4の閉鎖時、クラッチ3は開放されているので、パワートレーンの、第2のクラッチ部分8に駆動結合された部分は、第1のクラッチ部分6から連結解除されている。クラッチ3が閉鎖された状態にあるとき、ブレーキ4は緩解されているので、第2のクラッチ部分8と、第2のクラッチ部分8に駆動結合されたすべての構成部材とは、自由に回転可能である。看取可能であるように、ばね手段31は、ブレーキ4を開放方向で付勢し、クラッチ3を閉鎖方向で付勢している。クラッチ3あるいはブレーキ4の操作は、操作装置5により実施される。操作装置5については、以下に特に図4乃至6を参照しながら詳しく説明する。
操作装置5は、第1のリング35であって、ハウジング13に対して軸方向で支持されており、その点において支持リングと称呼してもよい第1のリング35と、第2のリング36であって、両リング35,36相互の相対回動時、軸方向可動な第2のリング36とを有する。両リング35,36の相対回動のために、電気モータ式の駆動装置37とギヤ伝動機構38とが設けられているが、別の駆動装置、例えば液圧式、空気圧式又は電磁式の駆動装置であってもよい。ギヤ伝動機構38は、ピニオン30を有する。ピニオン30は、電気モータ37により回転駆動可能であり、第1のリング35の対応する外歯列39に係合する。第2のリング36は、回り止め手段41を有する。回り止め手段41により第2のリング36は、相対回動不能にハウジング13内に収容されている。このためにハウジング13には、長手方向溝42が形成されており、長手方向溝42内を回り止め手段41が、長手方向摺動可能に案内されている。
第1のリング35と第2のリング36とは、相俟って1つのランプ機構を形成する。ランプ機構は、第2のリング36が第1のリング35に軸方向で接近した一方の終端位置から出発して、第2のリング36が、第1のリング35の相対回動によって軸方向で第1のリング35から離間されるように構成されている。このために第1及び第2のリング35,36は、対応する複数の作動輪郭41,42を有し、作動輪郭41,42により軸方向で互いに支持されている。作動輪郭41,42は、周方向で見て変化する高さを有するので、両リング35,36相互の相対回動は、第2のリング36の軸方向運動に変換される。第1のリング35の作動輪郭41は、それぞれ、最大の深さを有する部分43から出発して、第1の回転方向R1での回転時、まず、比較的大きな傾きを有する第1のランプ部分44を有し、第1のランプ部分44に周方向で接続する傾きなしの中間部分45を有し、さらに、中間部分45に接続する第2のランプ部分46を有する。第1のランプ部分44の周方向の角度は、第2のランプ部分46の周方向の角度より小さい。この輪郭により、第1のディスク35がR1方向で回転すると、まずは、支持要素42が第1の傾き部分44に沿って移動して、第2のディスク36は、軸方向でブレーキ4に向かって比較的迅速に動作する。
第1のリング35の各作動輪郭41には、第2のリング36の支持要素42が1つずつ割り当てられている。操作装置5の一方の終端位置において、支持要素42は、作動輪郭42の第1の部分43内に存在しているので、両リング35,36は、軸方向で互いに接近している。図8に示したこの切り換え状態において、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R1での第1のリング35の相対回動により、支持要素42は、傾き部分44に沿って移動するので、第2のリング36は、軸方向で第1のリング35から離間するように付勢される。その際、第2のリング36が軸方向で支持された第2のクラッチ部分8は、第1のクラッチ部分6から離間するように付勢され、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、支持要素42が傾きなしの中間部分45に至ると、達成される。この状態は、図9に示した。看取可能であるように、クラッチ3及びブレーキ4は、開放されている。この状態は、フリーホイール(ディスコネクトモード)と称呼してもよい。
第1のリング35が第1の回転方向R1で、フリーホイール状態を越えてさらに回転することで、第2のリング36は、第2のクラッチ部分8と、第2のクラッチ部分8に結合された第1のブレーキ部分33とともに、第2のブレーキ部分34に向かって付勢される。支持要素42は、第1のリング35の比較的フラットな傾き部分46に沿って周方向で滑動する。その際、両ブレーキ部分33,34は、互いに摩擦接触し、その結果、回転するブレーキ部分33は、ブレーキ部分33に駆動結合された構成部材とともに、静止したハウジング13に対して制動される。このブレーキ状態(ブレーキモード)は、図10に示してある。ブレーキ4の領域に示した矢印は、両ブレーキ部分33,34間の摩擦結合を示している。この状態で第2の駆動部分9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を上述の形態に構成したことで、クラッチ3が完全に開放されて初めて、ブレーキ4が閉鎖されることが保証されている。
第2の駆動部分9のトルク伝達が再び所望されると、第1のリング35は、今度は逆向きの回転方向R2で逆回転される。その際、作動要素42は、傾き部分46に沿って再びより深い領域に向かって移動し、その結果、第2のブレーキ部分33は、戻しばね31のばね力に基づいて再び第1のブレーキ部分34から離間するように付勢される。これにより第2の駆動部分9のブレーキ機能は、解消されている。第1のリング35がフリーホイール状態を越えてさらに回転することで、第2のリング36の複数の支持要素42は、第1のリング35のそれぞれの端部部分43内まで移動する。こうして第2のクラッチ部分8も、再び軸方向で第1のクラッチ部分6に向かって付勢され、最終的に歯の完全な係合に至る。この状態で再び、第1の軸7から第2の駆動軸9へのクラッチ3を介したトルク伝達が実施可能である。
第2のクラッチ部分8が、第2のリング36による付勢に基づいて、閉鎖位置からフリーホイール位置を経てブレーキ位置へと至る移動行程全体にわたって、クラッチ歯列10は、軸歯列20に相対回動不能に係合している。図4にも示した閉鎖位置において、第2のクラッチ部分8は、軸9から軸方向で離間するように付勢されているので、軸歯列20とクラッチ歯列10との間には、僅かな間隙が生じる。しかしながらこの間隙は、極めて小さいので、クラッチ歯列10は、依然として軸歯列20と形状結合式の係合状態にとどまる。開放位置又はブレーキ位置において、クラッチ歯列10は、軸歯列20と軸方向で接近しているので、間隙は減じられている。図4にさらに看取可能であるように、プロファイル結合部29は、縦断面で見て、駆動軸9の端部部分70から出発して、比較的大きな円錐角度を有する第1の部分と、第1の部分に接続し、比較的小さな円錐角度を有する部分とを有する。比較的小さな円錐角度は、ゼロであってもよい。すなわち、この場合、第2の部分は円筒部分である。特に図5Dに看取可能であるように、クラッチ歯列10は、相補的に構成されている。
図8乃至10に示した実施の形態は、作動輪郭41が、回転駆動可能な第1のリング35に割り当てられ、支持要素42が、軸方向可動な第2のリング36に割り当てられているランプアッセンブリを示す。運動学的に逆転した配置も可能であることは、自明である。
以下にまとめて説明する図11乃至15は、別の実施の形態の本発明に係るクラッチアッセンブリ102を示している。本実施の形態は、構造及び機能形式に関して、大部分、図1乃至10に示した実施の形態に相当するため、共通点については、上述の説明を参照されたい。互いに対応する構成部材には、100を足した数の符号を付した。
クラッチアッセンブリ102は、第1の駆動部分107と、第2の駆動部分109と、出力経路で両駆動部分107,109間に配置されているクラッチ103とを備える。クラッチ103は、軸方向で支持される第1のクラッチ部分106と、軸方向可動な第2のクラッチ部分108とを有し、第2のクラッチ部分は、第1及び第2のクラッチ部分106,108が回転軸線A回りに互いに自由に回転可能な開放位置と、両クラッチ部分106,108がトルクを伝達すべく互いに形状結合式に係合している閉鎖位置とに可動である。第2のクラッチ部分108と第2の駆動部分109との間には、プロファイル結合部129が形成されている。プロファイル結合部129は、堅固に第2のクラッチ部分108に結合されているクラッチプロファイル110と、堅固に第2の駆動部分109に堅固に結合されている駆動部分プロファイル120とを有する。プロファイル結合部129は、第2のクラッチ部分108が第2の駆動部分109に相対回動不能かつ軸方向可動に結合されているように構成されている。第2の駆動部分109の駆動部分プロファイル120は、それぞれ駆動部分プロファイルの歯先線と歯底線との間に形成されている中間フランク線を有するようになっており、駆動部分プロファイル120は、中間フランク線が、回転軸線A回りに回転したとき、少なくとも1つの先細りする部分を有する回転面を規定するように構成されている。
本実施の形態の場合、クラッチアッセンブリ102は、自動車の駆動車軸の駆動に用いられる駆動ユニット88の一部である。駆動ユニット88は、出力経路でクラッチアッセンブリ102の下流にディファレンシャル伝動機構89を有する。ディファレンシャル伝動機構89は、導入されたトルクを自動車の両サイドシャフトに分配する。クラッチ103により、任意選択的に自動車の駆動源のトルクをサイドシャフトに必要に応じて伝達したり、トルク伝達を遮断したりすることができる。
クラッチ103は、出力経路で第2の駆動部分109と第1の駆動部分107との間に配置されている。第2の駆動部分109は、ディファレンシャルハウジングの一部である。ディファレンシャルハウジングは、ドライブギヤ90により回転軸線A回りに回転駆動可能である。第1の駆動部分107は、ディファレンシャル伝動機構89のキャリア要素の形態で構成されている。クラッチ103の操作用に操作装置(図示せず)が設けられている。操作装置は、ディファレンシャルハウジング109のスリーブ状付設部91の周りに同軸に配置されており、例えば電磁式のアクチュエータの形態で構成されていることができる。ディファレンシャルハウジング109は、2部分から構成されており、第1のハウジング部分92と第2のハウジング部分93とを有する。第1のハウジング部分92及び第2のハウジング部分93は、開放側の端部の領域にそれぞれ1つのフランジ部分を有し、フランジ部分でもってドライブギヤ90に結合されている。ディファレンシャル伝動機構89は、ディファレンシャルハウジング109内に収容されており、回転軸線A回りに回転可能に支持されている。
キャリア要素107内には、2つの孔が設けられている。両孔には、ピン94が差し込まれ、固定されている。ピン94には、2つのディファレンシャルギヤ95が、ピン軸線回りに回転可能に支持されている。両ディファレンシャルギヤ95は、回転軸線Aに対して同軸に配置されている第1及び第2のサイドシャフトギヤ96,97に歯列を介して係合している。両サイドシャフトギヤ96,97は、それぞれ1つの長手方向歯列を有し、長手方向歯列にサイドシャフト(図示せず)の対応する相手側歯列が、トルクを伝達すべく差し込まれ得る。両サイドシャフトギヤ96,97は、それぞれ、摩擦を減じるディスクを介してハウジング109に軸方向で支持されている。
クラッチ103は、概ね図1乃至10に示した実施の形態に相当する形状結合式のクラッチとして構成されており、その点において図1乃至10に示した実施の形態の説明を参照されたい。第1のクラッチ部分106は、第1の駆動部分107(ディファレンシャルキャリア)に堅固に結合、特に第1の駆動部分107と一体に構成されている。第2のクラッチ部分108は、第2の駆動部分109(ディファレンシャルハウジング)に相対回動不能かつ軸方向可動に結合されている。第2のクラッチ部分108は、第1のクラッチ部分106に対して相対的に軸方向可動であり、トルクを伝達すべく、第1のクラッチ部分106に押し込まれて、形状結合を形成できる。第2のクラッチ部分108を再び押し出せば、トルク伝達は再遮断可能である。
第2のクラッチ部分108は、ディファレンシャルハウジング109内に配置されているリング部分98と、リング部分98から軸方向で延出し、周囲に分配された複数の結合要素99とを有する。クラッチプロファイル110は、リング部分98の外周面に形成されており、ディファレンシャルハウジング109の内周面に設けられた駆動部分プロファイル120に形状結合式に係合する。プロファイル結合部129により第2のクラッチ部分108は、第2の駆動部分109に相対回動不能かつ軸方向移動可能に結合されている。その際、プロファイル結合部129は、トルク伝達時、第2のクラッチ部分108にクラッチ103の閉鎖方向で軸方向力が及ぼされる、すなわち、第2のクラッチ部分108が、第1のクラッチ部分106に向かって付勢されるように構成されている。
クラッチプロファイル110が外側にある第2のクラッチ部分108の一部を図14に示した。クラッチプロファイルは、歯列の形態で構成されており、歯フランク175,175’を有するクラッチ歯177と、周方向でクラッチ歯177間に位置する歯溝176とを有する。歯フランク175,175’は、半径方向で見て、回転軸線A108の平行線Pとともにそれぞれ1つの歯フランク角度α177,α177’を形成し、歯フランク角度α177,α177’は、特に1°より大きく、5°より小さい。本実施の形態では、約3°である。同じことは、駆動部分プロファイル120についても同様に当てはまる。すなわち、円筒断面で見て、駆動部分プロファイルの歯フランク173は、回転軸線Aの平行線Pとともに、クラッチ歯列110の歯フランク角度α177,α177’と同じ大きさの相応の歯フランク角度を形成する。第2のクラッチ部分108と第2の駆動部分109との間のプロファイル結合部129の歯フランク角度は、クラッチ歯列123,124のコンタクト面角度より大きい。
クラッチ歯列110の歯177の幅B177は、歯177の長さにわたって変化し、第1のクラッチ部分106に向かって増加する。クラッチ歯列110の歯先線Z110は、第2のクラッチ部分108の外面を形成する円筒形の面上に位置し、外面は、少なくとも一部において円錐形に構成されていてもよい。周方向で隣り合うそれぞれ2つのクラッチ歯177間には、それぞれ1つの歯溝176が形成されている。歯溝176は、第1のクラッチ部分106に向かって減少する深さT176を有し、深さT176は、歯高さH175に等しい。歯177の、クラッチ歯列110に沿って第1のクラッチ部分106に向かって増加する幅B177により、歯間に位置する歯溝176の幅B176は、相応に減少する。歯溝176の、歯底線F110を規定する底面は、歯溝176の長さにわたって一定の幅を有する。底面の総体は、回転軸線に関して円錐形の面を形成する。
クラッチプロファイル110は、図15に示すように、例えばフライス加工により製造可能である。深さ及び幅が増加する歯溝176を形成すべく、フライス工具40の回転軸線A40は、第2のクラッチ部分108の回転軸線A108に対して角度をなして延びる送り軸線V40上を動かされる。送り軸線V40と回転軸線A108との間に形成される角度β176は、プロファイル歯列110の長さに沿った歯底線F110の延びを規定する。歯底線F110は、第1のクラッチ部分106に向かって回転軸線A108から離間していく。このことは、特に図13に看取可能である。ディファレンシャルハウジング109の駆動部分プロファイル120は、クラッチプロファイル110に対して相補的に構成されていることができる。プロファイル結合部129の形態及び機能形式に関するさらなる詳細については、図1乃至10に示した実施の形態の説明も参照されたい。図1乃至10に示した実施の形態の説明は、図11乃至15に示した本実施の形態についても同様に当てはまる。
結合要素99は、軸方向で、ディファレンシャルハウジング109の、周囲に分配された開口を貫いて延在し、ボルトの形態で構成されている。ボルトは、一方の端部で第2のクラッチ部分108の端面に螺入されており、他方の端部においてキャリア要素100に結合されている。キャリア要素100は、ディスク形に構成されており、クラッチ103の切り換え位置を検出するセンサ用のトランスミッタ要素として利用できる。キャリア要素100と第2の駆動部分109との間には、ばね手段131が看取可能である。ばね手段131は、クラッチ103を開放位置に付勢している。クラッチ103を閉鎖するには、操作装置が制御される。操作装置は、キャリア要素100に作用し、これによりキャリア要素100をばね131のばね力に抗して第1のクラッチ部分106に向かって軸方向で移動させることができる。
図16は、図1乃至10に示した本発明に係るクラッチアッセンブリ2と、図11乃至15に示した本発明に係るクラッチアッセンブリ102とを備える本発明に係るパワートレーンアッセンブリ50を概略的に示している。パワートレーンアッセンブリ50が本発明に係る両クラッチアッセンブリ2,102の一方しか備えていなくてもよいことは、自明である。パワートレーンアッセンブリ50は、駆動ユニット51と、第1の駆動車軸53を駆動する第1のパワートレーン52と、第2の駆動車軸55を駆動する第2のパワートレーン54とを備える。駆動ユニット51は、内燃機関56と変速伝動機構57とを有する。変速伝動機構57を介してトルクは、第1及び第2のパワートレーン52,54に導入される。駆動ユニット51が任意の別の駆動装置、例えば電気モータであってもよいことは、自明である。
駆動ユニット51により発生されたトルクを両パワートレーン52,54に分配すべく、分配伝動機構58が設けられている。分配伝動機構58は、例えばディファレンシャル伝動機構の形態で構成されていてもよい。分配伝動機構58には、図1乃至10に示したように構成されていてよい本発明に係るクラッチアッセンブリ2が接続されている。このために、不動のハウジング13が、結合部分14を介して伝動機構57のハウジングに結合されている。貫通駆動軸16が、分配伝動機構58の第1の出力部分に結合され、第1の軸7が、分配伝動機構58の第2の出力部分に駆動結合される。第1のパワートレーン52は、分配伝動機構58に駆動結合されるサイドシャフト59,60を有する。サイドシャフト59,60を介して、導入されたトルクは、対応する車輪61,62に伝達される。
被動ユニット(Power Take−off Unit)と称呼してもよい本発明に係るクラッチアッセンブリ2を介して、第1の軸7のトルクの一部を、クラッチ3の閉鎖時、第2の駆動軸9に伝達することができる。第2の駆動軸9を介して第2のパワートレーン54が駆動される。第2のパワートレーン54は、直列に、互いにトルクを伝達するように駆動結合された以下の構成群:アングルドライブ63、長手方向駆動軸64、第2のアングルドライブ65、第2のクラッチアッセンブリ102、第2の車軸ディファレンシャル89を有し、第2の車軸ディファレンシャル89は、サイドシャフト68,69を介して第2の駆動車軸55の車輪71,72を駆動する。
アングルドライブ63は、相対回動不能に第2の駆動軸9に結合されているリングギヤ83と、等速回転ジョイント85を介して長手方向駆動軸64に結合されているベベルギヤ84とを有する。ベベルギヤ84は、転がり軸受86,87を介してハウジング13のスリーブ状付設部内で回転軸線A2回りに回転可能に支持されている。回転軸線A2は、第2の駆動軸9あるいはリングギヤ73の回転軸線A1に対して垂直に延びる。
パワートレーンアッセンブリ50の1つの特徴は、第1のクラッチアッセンブリ2のクラッチ3が開放され、第2のクラッチアッセンブリ102のクラッチ103が開放されているとき、出力経路で両クラッチ3,103間に位置するパワートレーンが、トルクフリーに切り換え可能であることにある。クラッチ3により、第2の駆動軸9と、第2の駆動軸9に駆動結合された構成部材とは、トルクを伝達する状態にも、トルクフリーの状態にもされ得る。トルクフリーの状態において、第1のクラッチアッセンブリ2のブレーキ4は、このパワートレーンが完全に停止することを実現するので、引きずりモーメント及び摩擦に基づく損失出力は低減されている。このことは、他方、第1の駆動車軸だけが駆動され、第2の駆動車軸がトルクフリーに回転する走行状態の燃料消費量を低減する。本発明に係るクラッチアッセンブリ2,102の別の利点は、円錐形の部分面を有するプロファイル結合部29,129の形態にある。このことは、特にプロファイルの変形加工による製造を可能にし、場合によっては、切削加工による後加工を省略できる。
2,102 クラッチアッセンブリ
3,103 クラッチ
4 ブレーキ
5 操作装置
6,106 第1のクラッチ部分
7,107 第1の駆動部分
8,108 第2のクラッチ部分
9,109 第2の駆動部分
10,110 クラッチプロファイル/クラッチ歯列
11 軸受
12 軸受
13 ハウジング
14 結合手段
15 接続手段
16 貫通駆動軸
17 軸受
18 第1の端部
19 第2の端部
20,120 駆動部分プロファイル/駆動部分歯列
21 シール
22 シール
23,123 第1の係合手段
24,124 第2の係合手段
25 軸歯列
26 リテーナリング
27 軸受
28 軸受
29 プロファイル結合部/スプライン軸結合部
30 ピニオン
31 ばね
32 支持面
33 第1のブレーキ部分
34 第2のブレーキ部分
35 第1のリング
36 第2のリング
37 駆動装置
38 ギヤ伝動機構
39 外歯列
40 フライス工具
41 作動輪郭
42 支持要素
43 第1の部分
44 第2の部分
45 第3の部分
46 第4の部分
47 端部部分
48 ばね
49 当接面
50 パワートレーンアッセンブリ
51 駆動ユニット
52 第1のパワートレーン
53 第1の駆動車軸
54 第2のパワートレーン
55 第2の駆動車軸
56 動力発生装置
57 伝動機構
58 分配伝動機構
59 サイドシャフト
60 サイドシャフト
61 車輪
62 車輪
63 アングルドライブ
64 長手方向駆動軸
65 アングルドライブ
68 サイドシャフト
69 サイドシャフト
70 軸端部
71 車輪
72 車輪
73,173 プロファイルフランク/歯フランク
74,174 プロファイル要素/軸歯
75,175 プロファイルフランク/歯フランク
76,176 プロファイル溝/歯溝
77,177 プロファイル要素/クラッチ歯
78,178 歯溝
79 端面歯
80 部分
81 係合面
83 リングギヤ
84 ベベルギヤ
85 等速ジョイント
86 軸受
87 軸受
88 駆動ユニット
89 ディファレンシャル伝動機構
90 ドライブギヤ
91 スリーブ状付設部
92 ハウジング部分
93 ハウジング部分
94 ピン
95 ディファレンシャルギヤ
96 サイドシャフトギヤ
97 サイドシャフトギヤ
98 リング部分
99 結合要素
100 キャリア要素
A 回転軸線
B 幅
E 平面
F 歯底線
H 高さ
L フランク線
P 平行線
Z 歯先線
α,β,δ 角度

Claims (15)

  1. 自動車のパワートレーンにおいて使用するクラッチアッセンブリであって、
    第1の駆動部分(7,107)と、
    第2の駆動部分(9,109)と、
    クラッチ(3,103)と、
    を備え、前記クラッチ(3,103)は、軸方向で支持される第1のクラッチ部分(6,106)と、軸方向可動な第2のクラッチ部分(8,108)とを有し、前記第2のクラッチ部分(8,108)は、前記第1及び第2のクラッチ部分(6,8;106,108)が一回転軸線(A)回りに互いに自由に回転可能な開放位置と、前記第1及び第2のクラッチ部分(6,8;106,108)がトルクを伝達すべく互いに形状結合式に係合する閉鎖位置とに可動であり、
    前記第2のクラッチ部分(8)のクラッチプロファイル(10,110)と、前記第2の駆動部分(9,109)の駆動部分プロファイル(20,120)とが、形状結合式のプロファイル結合部(29,129)を形成して、前記第2のクラッチ部分(8,108)が前記第2の駆動部分(9,109)に相対回動不能かつ軸方向可動に結合されているようになっており、
    前記第2の駆動部分(9,109)の前記駆動部分プロファイル(20,120)は、それぞれ前記駆動部分プロファイル(20,120)の歯先線(Z20,Z120)と歯底線(F20,F120)との間に形成されている中間フランク線(L20,L120)を有する、
    クラッチアッセンブリにおいて、
    前記駆動部分プロファイル(20,120)は、前記中間フランク線(L20,L120)が、前記回転軸線(A)回りの回転時、少なくとも1つの、前記第1のクラッチ部分(6)に向かって又は前記第1のクラッチ部分(106)とは反対方向に向かって先細りする部分を有する回転面を規定するように構成されており、前記クラッチプロファイル(10,110)及び前記駆動部分プロファイル(20,120)は、トルク伝達時、前記第2の駆動部分(9,109)から前記第2のクラッチ部分(8,108)に、前記第1のクラッチ部分(6,106)に向かって軸方向力が及ぼされるように構成されている、
    ことを特徴とする、クラッチアッセンブリ。
  2. 前記駆動部分プロファイル(20)は、複数のプロファイル要素(74)を有し、前記プロファイル要素(74)について、
    前記プロファイル要素(74)の幅(B74)は、長さにわたって変化し、前記第1のクラッチ部分(6)に向かって減少する、
    前記プロファイル要素(74)は、前記駆動部分プロファイル(20)の前記歯先線(Z20)を形成し、前記歯先線(Z20)は、前記第2の駆動部分(9)の円筒形の外面に位置する、
    前記プロファイル要素(74)間にプロファイル溝(76)が形成されており、前記プロファイル溝の深さ(T76)は、長さにわたって変化し、前記第1のクラッチ部分(6)に向かって増加する、
    の少なくともいずれかが当てはまることを特徴とする、請求項1に記載のクラッチアッセンブリ。
  3. 前記クラッチプロファイル(10)は、複数のクラッチプロファイル要素(77)を有し、前記クラッチプロファイル要素(77)について、
    前記クラッチプロファイル要素(77)の幅(B77)は、長さにわたって変化し、前記第1のクラッチ部分(6)に向かって増加する、
    前記クラッチプロファイル要素(77)の歯先線(Z10)は、前記第1のクラッチ部分(6)に向かって円錐形に先細りする歯先線面を形成する、
    前記クラッチプロファイル要素(77)の高さ(H77)は、長さにわたって変化し、前記第1のクラッチ部分(6)に向かって増加する、
    の少なくともいずれかが当てはまることを特徴とする、請求項1又は2に記載のクラッチアッセンブリ。
  4. 前記駆動部分プロファイル(120)は、複数のプロファイル要素(174)を有し、前記プロファイル要素(174)について、
    前記プロファイル要素(174)の幅(B174)は、長さにわたって変化し、前記第1のクラッチ部分(106)に向かって減少する、
    前記プロファイル要素(174)は、前記駆動部分プロファイル(120)の前記歯先線(Z120)を形成し、前記歯先線(Z120)は、前記第1のクラッチ部分(106)とは反対方向に向かって円錐形に先細りする歯先線面を形成する
    前記プロファイル要素(174)間にプロファイル溝(178)が形成されており、前記プロファイル溝の深さ(T178)は、長さにわたって変化し、前記第1のクラッチ部分(106)に向かって減少する、
    の少なくともいずれかが当てはまることを特徴とする、請求項1に記載のクラッチアッセンブリ。
  5. 前記クラッチプロファイル(110)は、複数のクラッチプロファイル要素(177)を有し、前記クラッチプロファイル要素(177)について、
    前記クラッチプロファイル要素(177)の幅(B177)は、長さにわたって変化し、前記第1のクラッチ部分(106)に向かって増加する、
    前記クラッチプロファイル要素(177)の歯先線(Z110)は、円筒形の歯先線面又は前記第1のクラッチ部分(106)に向かって円錐形に拡がる歯先線面を形成する、
    前記クラッチプロファイル要素(177)の高さ(H177)は、長さにわたって変化し、前記第1のクラッチ部分(106)に向かって減少する、
    の少なくともいずれかが当てはまることを特徴とする、請求項1又は4に記載のクラッチアッセンブリ。
  6. 1つのクラッチプロファイル要素(77,177)の1つのプロファイルフランク(75,75’,175,175’)が、前記クラッチプロファイル(10,110)を通る円筒断面において、前記回転軸線(A)の平行線(P)に対してプロファイルフランク角度(α75,α75’;α175,α175’)を形成し、前記プロファイルフランク角度(α75,α75’;α175,α175’)は、1°より大きく、5°より小さいことを特徴とする、請求項3又は5に記載のクラッチアッセンブリ。
  7. 前記プロファイル結合部(29,129)は、互いに係合する軸歯列とクラッチ歯列とを有するスプライン軸結合部の形態で構成されており、前記軸歯列及び前記クラッチ歯列は、それぞれ少なくとも1つの円錐形の部分面を有することを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項に記載のクラッチアッセンブリ。
  8. 前記第1のクラッチ部分(6,106)の第1の係合要素(23,123)と、前記第2のクラッチ部分(8,108)の第2の係合要素(24,124)とは、前記閉鎖位置において互いに係合し、係合面(81,81’)において力伝達のために接触し、前記係合面(81,81’)は、前記係合要素を通る横断面で見て、前記回転軸線(A)を含む長手方向平面(E)に対して、それぞれ1つの係合面角度(δ81,δ81’)を形成し、前記係合面角度(δ81,δ81’)の少なくとも1つは、前記プロファイルフランク角度(α75,α75’)の少なくとも1つより小さいことを特徴とする、請求項6に記載のクラッチアッセンブリ。
  9. 前記第1及び第2の係合要素(23,24;123,124)は、それぞれ、前記第1及び第2のクラッチ部分(6,8;106,108)の互いに対向する端面に形成された端面歯列として構成されており、
    前記端面歯列(23,24;123,124)の少なくとも1つについて、
    前記端面歯列(24,124)の端面歯(79)の幅(B79)は、長さにわたって変化し、半径方向内側から半径方向外側に向かって増加する、
    前記係合面(81,81’)は、前記端面歯(79)の歯フランクにより形成されており、前記歯フランクは、前記端面歯列(24,124)を通る横断面で見て、互いに対して角度をなして延びる、
    の少なくともいずれかが当てはまることを特徴とする、請求項8に記載のクラッチアッセンブリ。
  10. 前記第2の駆動部分(9)を不動の構成部材(13)に対して制動可能なブレーキ(4)と、
    前記クラッチ(3)及び前記ブレーキ(4)を操作可能な操作装置(5)と、
    を備えることを特徴とする、請求項1から9までのいずれか1項に記載のクラッチアッセンブリ。
  11. 前記操作装置(5)は、軸方向で支持される第1のリング(35)と、軸方向可動な第2のリング(36)とを有するランプ機構を有し、前記第1及び第2のリング(35,36)が、駆動装置(37)により互いに相対的に回動されると、前記第2のリング(36)は、前記第1のリング(35)に対して軸方向移動可能であり、
    前記操作装置(5)は、前記第1のリング(35)と前記第2のリング(36)とが互いに軸方向で接近している終端位置から出発して、第1の回転領域での前記第2のリング(36)に対する前記第1のリング(35)の相対回動により、前記クラッチ(3)が開放され、第2の回転領域での同じ回転方向(R1)のさらなる回動時に、前記ブレーキ(4)が閉鎖されるように構成されている、
    ことを特徴とする、請求項10に記載のクラッチアッセンブリ。
  12. 前記第2の駆動部分(109)は、ドライブギヤ(90)により前記回転軸線(A)回りに回転駆動可能なディファレンシャルハウジングの形態で構成されており、かつ
    前記第1の駆動部分(107)は、前記ディファレンシャルハウジング(109)内で前記回転軸線(A)回りに回転可能に配置されているディファレンシャルキャリアの形態で構成されており、
    前記クラッチ(103)は、出力経路で前記ディファレンシャルハウジング(109)と前記ディファレンシャルキャリア(107)との間に配置されており、前記ディファレンシャルハウジング(109)から前記ディファレンシャルキャリア(107)へのトルク伝達は、選択的に断接可能であり、
    前記クラッチ(103)の前記第1のクラッチ部分(106)は、前記ディファレンシャルキャリア(107)に一体的に結合され、前記クラッチ(103)の前記第2のクラッチ部分(108)は、前記ディファレンシャルハウジング(109)に対して相対回動不能かつ軸方向可動に保持されており、
    前記クラッチ(103)を操作する操作装置が設けられている、
    ことを特徴とする、請求項1から11までのいずれか1項に記載のクラッチアッセンブリ。
  13. 前記第2のクラッチ部分(108)は、前記ディファレンシャルハウジング(109)内に配置されているリング部分(98)と、軸方向で前記リング部分(98)から、前記ディファレンシャルハウジング(109)内に設けられた開口を通して外部に延出する複数の結合要素(99)とを有し、前記クラッチプロファイル(110)は、前記第2のクラッチ部分(108)の外周面に形成されており、前記駆動部分プロファイル(120)は、前記ディファレンシャルハウジング(109)の内周面に形成されていることを特徴とする、請求項12に記載のクラッチアッセンブリ。
  14. トルクを伝達すべく互いに歯列を介して係合するリングギヤ(83)とベベルギヤ(84)とを有するアングルドライブを備え、前記第2の駆動部分(9,109)は、前記リングギヤ(83)に相対回動不能に結合されており、前記第1の駆動部分(7,107)に対して同軸に回転可能に支持されている、請求項1から11までのいずれか1項に記載のクラッチアッセンブリ。
  15. 自動車用のパワートレーンアッセンブリ(50)であって、
    第1の駆動車軸(53)を有する常時駆動可能な第1のパワートレーン(52)と、
    第2の駆動車軸(55)を有する任意選択的に駆動可能な第2のパワートレーン(54)と、
    を備え、前記第2のパワートレーン(54)は、第1のクラッチアッセンブリ(2)と、第2のクラッチアッセンブリ(102)と、出力経路で前記第1及び第2のクラッチアッセンブリ(2,102)間に配置されている駆動軸(64)とを有する、
    パワートレーンアッセンブリ(50)において、
    前記第1及び第2のクラッチアッセンブリ(2,102)の少なくとも1つは、請求項1から14までのいずれか1項にしたがって構成されている、
    ことを特徴とする、パワートレーンアッセンブリ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021209356A1 (de) 2021-08-26 2023-03-02 Zf Friedrichshafen Ag Kopplungseinrichtung für ein Differential eines Kraftfahrzeugs

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170055457A1 (en) * 2015-08-31 2017-03-02 Vermeer Manufacturing Company Power Transmission Couplers And Bale Processors Using Same
JP6740712B2 (ja) * 2016-05-25 2020-08-19 アイシン精機株式会社 駆動力断接装置
US20190003606A1 (en) * 2016-06-27 2019-01-03 Halliburton Energy Services, Inc. Electro-mechanical pressure relief valve
DE102016214034A1 (de) * 2016-07-29 2018-02-01 Zf Friedrichshafen Ag Antriebsstrang
US10677292B2 (en) 2016-10-14 2020-06-09 Hamilton Sundstrand Corporation Generator disconnect couplings
WO2019200387A1 (en) * 2018-04-13 2019-10-17 Dana Automotive Systems Group, Llc Disconnect apparatus and a method of sensing a state thereof
US10794430B2 (en) * 2018-06-05 2020-10-06 Arvinmeritor Technology, Llc Torque transmission apparatus and a collar having concave tooth side surfaces
CN109296726A (zh) * 2018-12-06 2019-02-01 台州基凯孚汽车部件有限公司 断开式齿轮箱
DE102019203255A1 (de) * 2019-03-11 2020-09-17 Zf Friedrichshafen Ag Klauenkupplung zum formschlüssigen Verbinden eines ersten drehbaren Bauteiles mit einem zweiten drehbaren Bauteil
CN112706828B (zh) 2019-10-25 2022-08-09 比亚迪股份有限公司 离合机构、转向系统和汽车
DE102019219679A1 (de) * 2019-12-16 2021-06-17 Zf Friedrichshafen Ag Schaltvorrichtung für eine Getriebevorrichtung eines Kraftfahrzeugs
DE102020112345A1 (de) * 2020-05-07 2021-11-11 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Schaltvorrichtung
US11708154B2 (en) * 2021-01-12 2023-07-25 Safran Landing Systems Shaft driven self-powered landing gear with hubcap mounted gear reduction
CN112727941B (zh) * 2021-02-22 2023-03-31 一汽解放汽车有限公司 后驱动桥的传动离合结构
CN113353251B (zh) * 2021-08-09 2021-12-28 四川聚变未来航空科技有限公司 一种多旋翼飞行器
US20230382222A1 (en) * 2022-05-27 2023-11-30 Dana Automotive Systems Group, Llc Electric drive unit with a disconnect asssembly and method for operation of said assembly
US11846326B1 (en) * 2022-10-05 2023-12-19 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Actuating assembly for an actuatable device in a motor vehicle drivetrain

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2297390A (en) * 1939-01-18 1942-09-29 Burger Peter Splined connection
DE19804071A1 (de) * 1998-02-04 1999-08-12 Gkn Walterscheid Getriebe Gmbh Schaltbare Klauenkupplung
US6685572B2 (en) * 1998-07-22 2004-02-03 Ntn Corporation Power transmission mechanism
DE19839154C1 (de) * 1998-08-28 2000-06-21 Gkn Walterscheid Getriebe Gmbh Schaltbare Klauenkupplung
JP3044035B1 (ja) * 1999-03-04 2000-05-22 バンノー精機株式会社 噛合クラッチ
DE10243279A1 (de) * 2002-09-18 2004-03-25 Volkswagen Ag Kupplung mit konischer Verzahnung einer Welle-Nabe-Verbindung
DE102008037886B4 (de) * 2008-08-15 2017-10-05 Gkn Automotive Ltd. Antriebsanordnung für ein mehrachsgetriebenes Kraftfahrzeug
DE102009012463B3 (de) * 2009-03-12 2010-11-25 Gkn Driveline International Gmbh Winkeltriebanordnung
DE102009056088B4 (de) * 2009-11-30 2011-10-06 Gkn Driveline International Gmbh Differentialanordnung und Antriebsanordnung mit einer Differentialanordnung
CN201827223U (zh) * 2010-10-20 2011-05-11 山东常林机械集团股份有限公司 一种组合式手扶拖拉机驱动轮轴
JP6333398B2 (ja) * 2014-02-14 2018-05-30 ジー・ケー・エヌ オートモーティヴ リミテッドGKN Automotive Limited 継手アセンブリおよびこのような継手アセンブリを備える動力伝達経路アセンブリ
JP6177270B2 (ja) * 2015-03-25 2017-08-09 株式会社豊田中央研究所 係合装置及び自動変速機
US9719563B2 (en) * 2015-05-22 2017-08-01 Arvinmeritor Technology, Llc Axle assembly having a tapered spline arrangement

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021209356A1 (de) 2021-08-26 2023-03-02 Zf Friedrichshafen Ag Kopplungseinrichtung für ein Differential eines Kraftfahrzeugs

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