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Dokumentenidentifikation DE102004039826B4 12.04.2007
Titel Kupplungseinheit
Anmelder Tochigi Fuji Sangyo K.K., Tochigi, JP
Erfinder Teraoka, Masao, Tochigi, JP
Vertreter Viering, Jentschura & Partner, 80538 München
DE-Anmeldedatum 17.08.2004
DE-Aktenzeichen 102004039826
Offenlegungstag 31.03.2005
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 12.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.04.2007
IPC-Hauptklasse F16D 23/06(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F16D 11/14(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B60K 17/356(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   F16H 48/30(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B60K 6/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungseinheit, die in einer Untersetzungsgetriebevorrichtung verwendet wird, und ein Fahrzeug mit der Kupplungseinheit.

Eine elektromagnetische Kupplung, die eine Vielzahl von Reibscheiben verwendet, ist als eine herkömmliche Kupplungseinheit für eine Differentialgetriebevorrichtung bekannt. Die Differentialgetriebevorrichtung weist einen Untersetzungsmechanismus und ein Differential (Differentialvorrichtung) auf. Die elektromagnetische Kupplung ist zwischen dem Untersetzungsmechanismus und dem Differential in der Differentialgetriebevorrichtung vorgesehen und schaltet eine Drehmomentübertragung und Drehmomentunterbrechung zwischen dem Untersetzungsmechanismus und dem Differential um.

Dementsprechend wird, wenn die elektromagnetische Kupplung in einem Drehmomentübertragungszustand ist, d.h. wenn die Antriebsquelle zum Erzeugen eines Antriebsdrehmoments angetrieben wird, das durch den Untersetzungsmechanismus reduzierte Drehmoment mittels der elektromagnetischen Kupplung an das Differential übertragen. Das Drehmoment wird von dem Differential an die linke und die rechte Achswelle übertragen.

Wenn die Antriebsquelle gestoppt wird, wird die elektromagnetische Kupplung in einen Drehmomentunterbrechungszustand umgeschaltet. In diesem Zustand wird, selbst wenn die radseitige Drehung an das Differential übertragen wird, die Drehung nicht an den Untersetzungsmechanismus und die Antriebsquelle übertragen. Aus diesem Grunde wird, wenn der Abtrieb der Antriebsquelle gestoppt wird, verhindert, dass der Untersetzungsmechanismus und die Antriebsquelle durch die radseitige Drehung wirksam angetrieben werden.

Jedoch tritt im Falle einer Konfiguration, bei welcher eine Umschaltung der Übertragung und Unterbrechung des Drehmoments durch die elektromagnetische Kupplung bewirkt wird, das Problem auf, dass das Drehmomentübertragungsvermögen gering ist. Wenn versucht wird, das Drehmomentübertragungsvermögen der elektromagnetischen Kupplung zu erhöhen, hat die elektromagnetische Kupplung große Abmessungen, und es tritt das Problem auf, dass sich das Gewicht und die Kosten erhöhen.

Außerdem kann im Falle der elektromagnetischen Kupplung, die eine Vielzahl von Reibscheiben verwendet, selbst wenn die elektromagnetische Kupplung in einem Unterbrechungszustand ist, ein großes Schleppmoment infolge der Viskosität des Öls und dergleichen auftreten. Je größer die elektromagnetische Kupplung ist, desto höher ist das Schleppmoment, so dass eine Erhöhung des Drehmomentübertragungsvermögens der elektromagnetischen Kupplung begrenzt ist.

Die US 60 27 422 A offenbart eine Klauenkupplung, mittels welcher die Ausgleichsbewegung eines Differentials gesperrt und freigegeben wird.

Die DE 196 11 183 A1 offenbart ein Ausrücklager, mittels welchem eine Reibungskupplung ein- und ausgerückt wird.

Die DE 101 51 713 A1 offenbart eine Mehrzahl von Mehrscheibenkupplungen, mittels welchen die Antriebswelle und die Abtriebswelle miteinander verbunden und voneinander getrennt werden und die Ausgleichsbewegung eines Differentials gesperrt und freigegeben wird.

Die FR 24 44 845 A1 offenbart eine Synchronisiereinrichtung mit einer Muffe, deren Zähne abgeschrägt sind und mit zugespitzten Zähnen einer Antriebswellenverbindung in Eingriff gelangen.

Mit der Erfindung wird eine Kupplungseinheit geschaffen, die ein großes Drehmomentübertragungsvermögen hat und bei der kein Schleppmoment auftritt.

Dies wird gemäß der Erfindung durch eine Kupplungseinheit nach den Merkmalen aus einem der Ansprüche 1, 14, 15 und 16 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Bei der Kupplungseinheit gemäß der Erfindung ist der erste Bewegungsmechanismus zum Begrenzen des Kupplungseingriffs der Klauenkupplung vorgesehen, bis die Drehzahl der Antriebswelle und die Drehzahl der Abtriebswelle miteinander übereinstimmen, um für das Einkuppeln angepasst zu sein, wenn die Klauenkupplung betätigt wurde, um die Leistung nach dem Starten des Abtriebs der Antriebsquelle zu übertragen. Daher kann, wenn die Klauenkupplung zum Zeitpunkt der Synchronisation der Abtriebsseite und der Antriebsseite durch Erhöhen der Drehzahl der Antriebsquelle gekuppelt wird, der Kupplungseingriff der Klauenkupplung begrenzt werden, bis die Drehzahl der Antriebswelle und die Drehzahl der Abtriebswelle miteinander übereinstimmen, um für den Kupplungseingriff angepasst zu sein. Der Kupplungseingriff kann bewirkt werden, wenn die Drehzahl der Antriebswelle und die Drehzahl der Abtriebswelle miteinander übereinstimmen, um für den Kupplungseingriff angepasst zu sein. Dementsprechend werden die Drehzahl der Antriebswelle und die Drehzahl der Abtriebswelle schnell synchronisiert, und Kupplungsstöße der Klauenkupplung können genau unterdrückt werden. Daher ist es möglich, das von der Antriebsquelle über den Untersetzungsmechanismus an die Radseite zu übertragende Drehmoment zuverlässig zu übertragen.

Außerdem ist es, da die Klauenkupplung verwendet wird, trotz der Tatsache, dass diese im Vergleich zu einer Mehrscheibenreibungskupplung kompakt ist, möglich, das Drehmomentübertragungsvermögen wesentlich zu verbessern.

Wenn die Klauenkupplung ausgekuppelt ist und in den Drehmomentunterbrechungszustand gesetzt ist, wird das Auftreten des Schleppmoments, wie im Falle der Mehrscheibenreibungskupplung, gesteuert, und es ist möglich, eine formschlüssige Unterbrechung zu bewirken. Auf Grund dieser formschlüssigen Unterbrechung ist eine Verbesserung der Kraftstoffeinsparung möglich.

Außerdem ist der Betätigungsmechanismus vorgesehen, welcher geeignet ist, die Klauenkupplung in einen Zustand des Einkuppelns und der Begrenzung der Bewegung der Klauenkupplung in der Richtung zu betätigen, in welcher die Klauenkupplung ausgekuppelt wird. Daher kann der eingekuppelte Zustand der Klauenkupplung formschlüssig aufrechterhalten werden.

Da die Klauenkupplung mit einer Keilfläche zum Erzeugen einer Bewegungskraft in der Richtung vorgesehen ist, in welcher die Klauenkupplung durch die Übertragung des Drehmoments ausgekuppelt wird, wenn die Klauenkupplung betätigt wurde, um durch die Kupplungsantriebsmittel in den Drehmomentunterbrechungszustand geschaltet zu werden, ist es möglich, die Klauenkupplung formschlüssig in der Richtung zu betätigen, in welcher sie durch die Betätigungskraft der Keilfläche ausgekuppelt wird.

Dementsprechend ist es möglich, die formschlüssige Beibehaltung des Einkuppelzustands der Klauenkupplung und den Schaltvorgang in den Drehmomentunterbrechungszustand genauer zu bewirken.

Da der Betätigungsmechanismus in der Lage ist, durch die Nockenstruktur die Bewegung der Klauenkupplung in der Richtung zu begrenzen, in welcher die Klauenkupplung ausgekuppelt wird, ist es möglich, den Einkuppelzustand der Klauenkupplung durch die Nockenstruktur formschlüssig beizubehalten.

Die Klauenkupplung wird von dem antriebsseitigen Zahnabschnitt, der einstückig an der Antriebswelle vorgesehen ist, dem abtriebsseitigen Zahnabschnitt, der einstückig an der Abtriebswelle vorgesehen ist, und der Muffe gebildet, welche den muffenseitigen Zahnabschnitt aufweist, der mit dem antriebsseitigen und dem abtriebsseitigen Zahnabschnitt in Eingriff zu bringen ist und in der Lage ist, in den Zustand des Eingriffs mit sowohl dem antriebsseitigen als auch dem abtriebsseitigen Zahnabschnitt und in den Zustand des Eingriffs mit nur dem abtriebsseitigen Zahnabschnitt betätigt zu werden. Ferner weist der erste Bewegungsmechanismus den Synchronring, der zwischen dem antriebsseitigen und dem abtriebsseitigen Zahnabschnitt angeordnet ist und den Freilaufzahnabschnitt aufweist, der mit dem muffenseitigen Zahnabschnitt in Eingriff zu bringen ist, und die konischen Fläche auf, die zwischen dem Synchronring und der Antriebswelle vorgesehen ist. Daher stoßen, wenn die Muffe in den Zustand des Eingriffs sowohl des antriebsseitigen als auch des abtriebsseitigen Zahnabschnitts betätigt wird, die Zahnendabschnitte des muffenseitigen Zahnabschnitts an den Zahnendabschnitten des Freilaufzahnabschnitts an, bis eine Drehzahl der Antriebswelle und eine Drehzahl der Abtriebswelle miteinander übereinstimmen, um für den Kupplungseingriff angepasst zu sein, wodurch die Bewegung der Muffe begrenzt wird. Daher ist es möglich, den Eingriff zwischen dem muffenseitigen Zahnabschnitt und dem Freilaufzahnabschnitt zu begrenzen.

Infolge dieser Begrenzung des Eingriffs drückt die Muffe den Synchronring, und es ist möglich, die Reibeingriffskraft zwischen dem Synchronring und dem antriebsseitigen Zahnabschnitt mittels der konischen Fläche zu erhöhen. Infolge dieser Erhöhung der Reibeingriffskraft nehmen die Zahnendabschnitte des muffenseitigen Zahnabschnitts das auf der Differenz zwischen einer Drehzahl der Antriebswelle und einer Drehzahl der Abtriebswelle basierende Drehmoment von den Zahnendabschnitten des Freilaufzahnabschnitts an. Auf Grund dieses Drehmoments steigt die Widerstandskraft bezüglich der Muffe in der Richtung der Bewegung für den Eingriff an, und es ist möglich, die Bewegung der Muffe in den Zustand des Eingriffs mit sowohl dem antriebsseitigen als auch dem abtriebsseitigen Zahnabschnitt formschlüssig zu begrenzen.

Wenn eine Drehzahl der Antriebswelle und eine Drehzahl der Abtriebswelle miteinander übereinstimmen, um für den Eingriff angepasst zu sein, wird das auf die Zahnendabschnitte des muffenseitigen Zahnabschnitts von den Zahnendabschnitten des Freilaufzahnabschnitts wirkende Drehmoment gering oder entfällt. Daher wird die Widerstandskraft bezüglich der Muffe in der Richtung der Bewegung für den Eingriff gering oder entfällt. Aus diesem Grunde kann die Muffe leicht bewegt werden, und der muffenseitige Zahnabschnitt kann mit dem Freilaufzahnabschnitt in Eingriff gelangen, wodurch ermöglicht wird, dass die Muffe in den Zustand des Eingriffs mit sowohl dem antriebsseitigen als auch dem abtriebsseitigen Zahnabschnitt betätigt wird.

Durch einen solchen Betrieb ist es möglich, Kupplungsstöße der Klauenkupplung zuverlässig zu unterdrücken.

Die Steuereinrichtung ist zum Bereitstellen einer Steuerung derart vorgesehen, dass die Klauenkupplung betätigt wird, wenn sich die Drehzahl der Antriebswelle der Drehzahl der Abtriebswelle nähert, und die Drehzahl der Antriebsquelle wird verringert, bis eine Drehzahl der Antriebswelle und eine Drehzahl der Abtriebswelle miteinander übereinstimmen, um für den Kupplungseingriff angepasst zu sein, wenn die Klauenkupplung nicht eingekuppelt ist und die Drehzahl der Antriebswelle die Drehzahl der Abtriebswelle überschreitet. Daher ist selbst im Falle, in dem der Kupplungseingriff der Klauenkupplung nicht bewirkt wird, selbst wenn eine Drehzahl der Antriebswelle und eine Drehzahl der Abtriebswelle miteinander übereinstimmen, um für den Kupplungseingriff angepasst zu sein, und wenn die Drehzahl der Antriebsquelle zur weiteren Erhöhung tendiert, der Kupplungseingriff der Klauenkupplung möglich, indem die Drehzahl der Antriebsquelle wieder verringert wird.

Dementsprechend ist selbst in Fällen, in denen der Kupplungseingriff der Klauenkupplung aus manchen Gründen unterbrochen ist, die Antriebsquelle vergeblich einer hohen Drehzahl ausgesetzt, und es ist möglich, die Haltbarkeit der Antriebsquelle beizubehalten.

Da die Antriebsquelle eine Nebenantriebsquelle in Bezug auf eine Hauptantriebsquelle ist, kann die Nebenantriebsquelle kompakt und mit geringem Gewicht ausgebildet sein.

Die Hauptantriebsquelle ist ein Verbrennungsmotor, und die Nebenantriebsquelle ist ein Elektromotor, wobei der eine des Verbrennungsmotors und des Elektromotors angepasst ist, die einen der Vorder- und der Hinterräder anzutreiben, und wobei der andere des Verbrennungsmotors und des Elektromotors angepasst ist, die anderen der Vorder- und der Hinterräder anzutreiben. Daher kann bei dem Fahrzeug mit Vierradantrieb die Untersetzungsgetriebevorrichtung zum Übertragen von Leistung an die einen der Vorder- und der Hinterräder kompakt und mit geringem Gewicht ausgebildet sein.

Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

1 eine schematische Draufsicht eines Fahrzeuges mit Vierradantrieb, bei dem eine Kupplungseinheit gemäß der Erfindung angewendet wird;

2 einen Schnitt einer Untersetzungsgetriebevorrichtung, bei der die Kupplungseinheit gemäß der Erfindung angewendet wird;

3 ein vergrößerter Schnitt der Hauptteile der Kupplungseinheit gemäß der Erfindung;

4 eine Ansicht wesentlicher Teile der Kupplungseinheit zur Erläuterung des Betriebs eines ersten Bewegungsmechanismus und eines Auskuppelmechanismus gemäß der Erfindung;

5 einen Schnitt einer Nockenstruktur gemäß der Erfindung;

6 ein Diagramm, das den Betrieb eines Elektromotors gemäß der Erfindung darstellt; und

7 ein Diagramm, das den Betrieb des Elektromotors darstellt, wenn der Eingriff während der Synchronisation unterbrochen ist.

Das Ziel der Unterdrückung von Kupplungsstößen wird durch das Vorsehen von Begrenzungsmitteln zum Begrenzen des Kupplungseingriffs der Klauenkupplung realisiert, bis eine Drehzahl der Antriebswelle und eine Drehzahl der Abtriebswelle miteinander übereinstimmen, um für den Eingriff angepasst zu sein.

1 ist eine schematische Draufsicht eines Fahrzeuges mit Vierradantrieb, bei dem eine Kupplungseinheit gemäß der Erfindung angewendet wird. Wie aus 1 ersichtlich ist, weist ein Fahrzeug 1 mit Vierradantrieb einen Motor 3, der ein Verbrennungsmotor ist und als eine Hauptantriebsquelle dient, und einen Elektromotor 5 auf, der als eine Nebenantriebsquelle dient. Der Motor 3 ist bei dieser Ausführungsform eine Antriebsquelle für den Antrieb des linken und des rechten Vorderrades 7 und 9, während der Elektromotor 5 eine Antriebsquelle für den Antrieb des linken und des rechten Hinterrades 11 und 13 unter Steuerung mittels einer Steuereinrichtung 10 ist. Jedoch kann auch eine Konfiguration derart vorgesehen sein, dass die Vorderräder 7 und 9 von dem Elektromotor 5 als Nebenantriebsquelle angetrieben werden und die Hinterräder 11 und 13 von dem Motor 3 als Hauptantriebsquelle angetrieben werden.

Die Leistung des Motors 3 wird über ein Getriebe 15 an ein vorderes Differential 17 abgegeben. Die Vorderräder 7 und 9 sind über eine linke und eine rechte Achswelle 19 und 21 mit dem vorderen Differential 17 gekuppelt.

Die Leistung des Elektromotors 5 wird an eine Kupplungseinheit 200 abgegeben, die in einer Untersetzungsgetriebevorrichtung 23 vorgesehen ist. Die Kupplungseinheit 200 ist mit einem Umschaltmotor 24 eines Kupplungsantriebsmittels (ein Betätigungsmechanismus) versehen, der später beschrieben ist. Der Umschaltmotor 24 wirkt als eine Betätigungseinrichtung des Kupplungsantriebsmittels und ist ein Elektromotor. Der Elektromotor 5 und der Umschaltmotor 24 werden von der oben genannten Steuereinrichtung 10 gesteuert. Erfasste Werte von Radgeschwindigkeitssensoren 204, 205, 206 und 207 für die Vorder- und Hinterräder 7, 9, 11 und 13 werden in die Steuereinrichtung 10 eingegeben.

Das linke und das rechte Hinterrad 11 und 13 sind über eine linke und eine rechte Achswelle 25 und 27 mit einer Abtriebsseite der Untersetzungsgetriebevorrichtung 23 gekuppelt.

Dem Elektromotor 5 wird Elektroenergie von einer Batterie 29 oder direkt von einem Generator zugeführt, was später beschrieben ist. Während der Verzögerung des Fahrzeuges wird die Batterie 29 mit Elektroenergie geladen, die von dem Generator erzeugt wird.

Dementsprechend wird während der normalen Fahrt das Drehmoment durch den Antrieb des Motors 3 über das Getriebe 15 an das vordere Differential 17 übertragen. Das Drehmoment wird von dem vorderen Differential 17 über die linke und die rechte Achswelle 19 und 21 an das linke und das rechte Vorderrad 7 und 9 übertragen.

Außerdem wird dem Elektromotor 5 unter Steuerung durch die Steuereinrichtung 10 Elektroenergie zugeführt, und die Leistung des Elektromotors 5 wird an die Untersetzungsgetriebevorrichtung 23 übertragen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Umschaltmotor 24 unter Steuerung durch die Steuereinrichtung 10 angetrieben, und eine später beschriebene Klauenkupplung wird in einen Drehmomentübertragungszustand umgeschaltet, so dass die Kupplungseinheit 200 das Drehmoment in der Untersetzungsgetriebevorrichtung 23 überträgt. Somit wird das Drehmoment von der Untersetzungsgetriebevorrichtung 23 über die linke und die rechte Achswelle 25 und 27 an das linke und das rechte Hinterrad 11 und 13 übertragen.

Dementsprechend kann das Fahrzeug 1 mit Vierradantrieb durch den Antrieb der Vorderräder 7 und 9 mittels des Motors 3 und den Nebenantrieb der Hinterräder 11 und 13 mittels des Elektromotors 5 in einem Vierradantriebszustand fahren.

Die Untersetzungsgetriebevorrichtung 23 eines solchen Fahrzeuges 1 mit Vierradantrieb ist zum Beispiel wie in 2 und 3 gezeigt konfiguriert. 2 ist ein Schnitt der Untersetzungsgetriebevorrichtung 23, bei der die Kupplungseinheit 200 gemäß der Erfindung angewendet wird, und 3 ist ein vergrößerter Schnitt von Hauptteilen der Kupplungseinheit 200.

Wie in 2 und 3 gezeigt ist, weist die Untersetzungsgetriebevorrichtung 23 ein Gehäuse 31 auf, in dem sowohl ein erster und ein zweiter Untersetzungsmechanismus 33 und 35 als Untersetzungsmechanismen als auch ein hinteres Differential 37 untergebracht sind.

Das Gehäuse 31 hat eine Struktur mit einem Hauptkörperabschnitt 39 und einem Abdeckungsabschnitt 41, die an einer Mehrzahl von Abschnitten mittels Bolzen 43 oder dergleichen miteinander verbunden sind. Das Gehäuse 31 weist eine Antriebsabschnittseite 45 und eine Abtriebsabschnittseite 47 auf.

An einem äußeren Abschnitt der Antriebsabschnittseite 45 ist der Elektromotor 5 angeordnet und an einer Mehrzahl von Abschnitten mittels Bolzen 49 oder dergleichen befestigt. Innerhalb der Antriebsabschnittseite 45 ist eine Getriebewelle 51 mittels Lagern 53 und 55 drehbar abgestützt. Eine Abtriebswelle 57 des Elektromotors 5 ist mit dem einen Ende der Getriebewelle 51 gekuppelt. Ein Untersetzungsrad 59 des ersten Untersetzungsmechanismus 33 ist an dem anderen Ende der Getriebewelle 51 vorgesehen. Ein anderes Untersetzungsrad 61 des ersten Untersetzungsmechanismus 33 steht mit dem Untersetzungsrad 59 in Eingriff. Das Untersetzungsrad 61 ist an einer Zwischengetriebewelle 63 als eine Einheit mit dieser drehbar vorgesehen.

Die Zwischengetriebewelle 63 ist an dem Gehäuse 31 mittels eines Lagers 65 und eines Nadellagers 67 drehbar abgestützt. Ein Untersetzungsrad 69 des zweiten Untersetzungsmechanismus 35 ist an der Zwischengetriebewelle 63 vorgesehen. Ein anderes Untersetzungsrad 72 des zweiten Untersetzungsmechanismus 35 steht mit dem Untersetzungsrad 69 in Eingriff. Das Untersetzungsrad 72 ist an einem Untersetzungsteil 71 ausgebildet.

Die Anordnung ist derart strukturiert, dass das Drehmoment des Elektromotors 5 durch den ersten und den zweiten Untersetzungsmechanismus 33 und 35 verringert wird. Somit stellt das Untersetzungsteil 71 eine Abtriebsseite des Untersetzungsmechanismus dar, der von dem ersten und dem zweiten Untersetzungsmechanismus 33 und 35 gebildet wird.

Das hintere Differential 37 verteilt die von der Kupplungseinheit 200 übertragene Leistung des zweiten Untersetzungsmechanismus 35 auf die Achswellen 25 und 27. Das hintere Differential 37 weist ein Differentialgehäuse 75 auf.

Das Differentialgehäuse 75 ist in dem Gehäuse 31 mittels Kugellagern 77 und 79 drehbar abgestützt. Ein Ritzel 83 ist in dem Differentialgehäuse 75 mittels einer Ritzelwelle 81 drehbar abgestützt. Ein linkes und ein rechtes Achswellenrad 85 und 87 stehen mit dem Ritzel 83 in Eingriff. Die Achswellen 25 und 27 an der Seite der Hinterräder 11 und 13 sind mit den Achswellenrädern 85 und 87 gekuppelt. Das Untersetzungsteil 71 mit dem Untersetzungsrad 72 ist mittels eines Kugellagers 89 an dem Differentialgehäuse 75 drehbar abgestützt, so dass das Untersetzungsteil 71 koaxial zu dem Differentialgehäuse 75 abgestützt ist.

Eine Klauenkupplung 91 als ein Bauteil der Kupplungseinheit 200 ist zwischen dem Untersetzungsteil 71 als eine Antriebswelle 71 der Kupplungseinheit 200 und dem Differentialgehäuse 75 als eine Abtriebswelle 75 der Kupplungseinheit 200 positioniert. Die Klauenkupplung 91 ist ein- und auskuppelbar. Wenn die Klauenkupplung 91 eingekuppelt ist, wird die Leistung des zweiten Untersetzungsmechanismus 35 über die Antriebswelle 71 und die Abtriebswelle 75 an das hintere Differentialgetriebe 37 übertragen, und wenn die Klauenkupplung 91 ausgekuppelt ist, wird die Leistung des zweiten Untersetzungsmechanismus 35 in Bezug auf das hintere Differential 37 unterbrochen.

Ein Begrenzungsmittel (ein erster Bewegungsmechanismus) 93 ist als ein anderes Bauteil der Kupplungseinheit 200 vorgesehen. Das Begrenzungsmittel 93 begrenzt den Kupplungseingriff der Klauenkupplung 91, bis die Drehzahl der Antriebswelle 71 und die Drehzahl der Abtriebswelle 75 miteinander übereinstimmen, die für den Kupplungseingriff geeignet sind, wenn die Klauenkupplung 91 betätigt wurde, um die Antriebskraft der Antriebswelle 71 an die Abtriebswelle 75 zu übertragen, nachdem der Elektromotor 5 Leistung abgegeben hat.

Zuerst wird die Klauenkupplung 91 von einem antriebsseitigen Zahnabschnitt 95, einem abtriebsseitigen Zahnabschnitt 97 und einer Muffe 99 gebildet.

Der antriebsseitige Zahnabschnitt 95 ist einstückig mit der Antriebswelle 71 (Untersetzungsteil) vorgesehen, welche die Abtriebsseite des zweiten Untersetzungsmechanismus 35 ist. Der abtriebsseitige Zahnabschnitt 97 ist einstückig mit der Abtriebswelle 75 (Differentialgehäuse) ringförmig vorgesehen, welche die Antriebsseite des hinteren Differentials 37 ist. Die Muffe 99 weist an deren Innenumfangsfläche einen Kupplungseingriffsabschnitt (muffenseitiger Zahnabschnitt) 101 auf, der immer mit dem abtriebsseitigen Zahnabschnitt 97 in Eingriff steht. Wenn die Muffe 99 in einer Richtung entlang der Drehachse bewegt wird, kann die Muffe 99 in einen Zustand des Eingriffs mit nur dem abtriebsseitigen Zahnabschnitt 97 und in einen Zustand des Eingriffs mit sowohl dem abtriebsseitigen Zahnabschnitt 97 als auch dem antriebsseitigen Zahnabschnitt 95 betätigt werden.

4 ist eine Ansicht, welche die Beziehung zwischen dem muffenseitigen Zahnabschnitt 101, einem Freilaufzahnabschnitt 109 und dem antriebsseitigen Zahnabschnitt 95 darstellt, die an ihren jeweiligen Zahnendabschnitten mit Zahnendanlageflächen 143, 144 und 145 versehen sind.

An den Zähnen des antriebsseitigen Zahnabschnitts 95 und des muffenseitigen Zahnabschnitts 101 der Klauenkupplung 91 sind Keilflächen 113 und 115 als formschlüssige Schrägen derart ausgebildet, dass jeder Zahn des antriebsseitigen Zahnabschnitts 95 eine Dicke hat, die sich zu der Seite der Abtriebswelle 75 hin kontinuierlich verringert, und jeder Zahn des muffenseitigen Zahnabschnitts 101 eine Dicke hat, die sich zu der Seite der Antriebswelle 71 hin kontinuierlich verringert. Dadurch erzeugen die Keilflächen 113 und 115 eine Betätigungskraft in einer Richtung, in welcher die Klauenkupplung 91 durch die Übertragung des Drehmoments ausgekuppelt wird. Die Keilflächen 113 und 115 bilden einen Auskuppelmechanismus zum Erzeugen eines Drucks, um die Klauenkupplung in einer Richtung zu bewegen, in welcher die Klauenkupplung ausgekuppelt wird.

Das Begrenzungsmittel 93 weist einen Synchronring 103 und konische Flächen 105 und 107 auf. Der Synchronring 103 ist mit dem Freilaufzahnabschnitt (Freilaufeingriffsabschnitt) 109 versehen. Der Freilaufzahnabschnitt 109 ist zwischen dem antriebsseitigen Zahnabschnitt 95 und dem abtriebsseitigen Zahnabschnitt 97 angeordnet, wobei der muffenseitige Zahnabschnitt 101 mit diesem in Eingriff bringbar ist.

Ferner kann der Freilaufzahnabschnitt 109 Anlageflächen 118 aufweisen, die als formschlüssige Schrägen ausgebildet sind, wobei jeder Zahn des Freilaufzahnabschnitts 109 eine Dicke hat, die sich zu der Seite der Antriebswelle 71 hin kontinuierlich verringert.

Die konischen Flächen 105 und 107 sind zwischen dem Synchronring 103 und der Antriebswelle 71 vorgesehen. Die konische Fläche 105 ist an einer äußeren Umfangsfläche eines zylindrischen Abschnitts 111 ausgebildet, der an dem der Abtriebswelle 75 zugewandten Endabschnitt der Antriebswelle 71 ausgebildet ist. Die konische Fläche 107 ist an einer inneren Umfangsfläche des Synchronringes 103 ausgebildet. Somit ist der Synchronring 103 koaxial zu dem zylindrischen Abschnitt 111 angeordnet.

Die Klauenkupplung 91 kann mittels eines Betätigungsmechanismus (Kupplungsantriebsmittel) 117 betätigt werden. Der Betätigungsmechanismus 117 kann die Klauenkupplung 91 in einen Einkuppelzustand betätigen und kann die Klauenkupplung 91 begrenzen, um diese in einer Auskuppelrichtung zu bewegen.

Bezüglich des Betätigungsmechanismus 117 ist der Umschaltmotor 24 an dem Hauptkörperabschnitt 39 des Gehäuses 31 mittels eines Halters 119 montiert.

Ein Zahnabschnitt 122 ist an einer Abtriebswelle 121 des Umschaltmotors 24 vorgesehen. Ein Zahnabschnitt 125 eines Drehringes 123 steht mit dem Zahnabschnitt 122 der Abtriebswelle 121 in Eingriff. Der Drehring 123 weist einen Untersetzungsrotor (einem Außenring) 127 mit dem Zahnabschnitt 122 und einen Innenring 129 auf. Eine Schraubenfeder 131, die einen Verzögerungsmechanismus bildet, ist zwischen dem Untersetzungsrotor 127 und dem Innenring 129 vorgesehen. Das eine Ende der Schraubenfeder 131 ist an dem Untersetzungsrotor 127 angebracht, während das andere Ende der Schraubenfeder 131 an dem Innenring 129 angebracht ist.

Dementsprechend wird, selbst wenn der Untersetzungsrotor 127 gedreht wird und der Innenring 129 nicht gesperrt ist, die Schraubenfeder 131 ausgelenkt, um eine Vorspannkraft auf den Innenring 129 auszuüben. Infolge dieser Vorspannkraft ist der Innenring 129 in der Lage, sich zu drehen, wenn dieser in einen drehbaren Zustand gesetzt ist.

Der Betätigungsmechanismus 117 weist einen zweiten Bewegungsmechanismus zum Begrenzen der Bewegung der Klauenkupplung 91 in der Auskuppelrichtung mittels einer Nockenstruktur 133 auf. Die Nockenstruktur 133 erzeugt einen Druck, um die Klauenkupplung 91 in Einkuppelrichtung zu bewegen.

Eine bewegbare Platte 137 ist dem Innenring 129 des Drehringes 123 zugewandt, wobei ein Nadellager 135 dazwischen angeordnet ist. Die bewegbare Platte 137 ist einstückig mit der Muffe 99 ausgebildet. Eine Rückstellfeder 141 ist zwischen der bewegbaren Platte 137 und einem Wandabschnitt 139 des Differentialgehäuses (Abtriebswelle) 75 angeordnet.

5 ist ein Schnitt der Nockenstruktur 133. Die Nockenstruktur 133 wird von zweistufigen Führungsflächen 147 und 149, die über eine Schrägfläche 151 an der Seite des Hauptkörperabschnitts 39 des Gehäuses 31 kontinuierlich ausgebildet sind, und einem vorstehenden Abschnitt 153 gebildet, der an dem Innenring 129 des Drehringes 123 ausgebildet ist. Der vorstehende Abschnitt 153 ist über die Führungsfläche 147, die Schrägfläche 151 und die Führungsfläche 149 gleitend bewegbar.

Als nächstes wird eine Beschreibung des Betriebs vorgenommen.

Wenn der Elektromotor 5 betrieben wird, wird das Drehmoment von der Abtriebswelle 57 des Elektromotors 5 an die Getriebewelle 51 abgegeben. Infolgedessen wird das Drehmoment über die Untersetzungsräder 59 und 61 des ersten Untersetzungsmechanismus 33 an die Zwischengetriebewelle 63 übertragen.

Das Drehmoment wird von der Zwischengetriebewelle 63 über die Untersetzungsräder 69 und 71 des zweiten Untersetzungsmechanismus 35 an die Seite des hinteren Differentials 37 abgegeben. Wenn die Klauenkupplung 91 in einem Drehmomentübertragungszustand ist, d.h. wenn die Muffe 73 in Richtung entlang der Drehachse derart bewegt wird, dass der muffenseitige Zahnabschnitt 101 mit dem antriebsseitigen Zahnabschnitt 95 in Eingriff steht, wird das Drehmoment von dem Untersetzungsrad 71 als die Antriebswelle 71 der Kupplungseinheit 200 aufeinanderfolgend über den antriebsseitigen Zahnabschnitt 95, die Muffe 99, den muffenseitigen Zahnabschnitt 101 und den abtriebsseitigen Zahnabschnitt 97 an das Differentialgehäuse 75 als die Abtriebswelle 75 der Kupplungseinheit 200 übertragen.

Das Drehmoment wird von der Abtriebswelle 75 als das Differentialgehäuse 75 über die Ritzelwelle 81, das Ritzel 83 und die Achswellenräder 85 und 87 an die Seite der Achswellen 25 und 27 übertragen, wodurch die Hinterräder 11 und 13 angetrieben werden.

Während der Differentialdrehung der Hinterräder 11 und 13 drehen sich die Achswellenräder 85 und 87 durch die Drehung des Ritzels 83 unterschiedlich, wodurch die Differentialdrehung der Hinterräder 11 und 13 ermöglicht wird.

Der Kupplungsvorgang der Klauenkupplung 91 wird durch Antreiben des Umschaltmotors 24 unter Steuerung durch die Steuereinrichtung 10 bewirkt. Wenn der Umschaltmotor 24 angetrieben wird, wird der Zahnabschnitt 122 durch die Abtriebswelle 121 drehbar angetrieben. Das Drehmoment wird über den Zahnabschnitt 125 durch die Drehbewegung des Zahnabschnitts 122 an den Untersetzungsrotor (Außenring) 127 des Drehringes 123 übertragen. Der Drehring 123 wird durch dieses Drehmoment gedreht, und der vorstehende Abschnitt 153 des Innenringes 129 bewegt sich in der Richtung des Pfeils A in 5 von der Führungsfläche 147 über die Schrägfläche 151 zu der Seite der Führungsfläche 149. Durch diese Bewegung bewegt sich der Drehring 123 in der Richtung entlang der Drehachse und drückt die bewegbare Platte 137 mittels des Nadellagers 135.

Die bewegbare Platte 137 bewegt sich, während die Rückstellfeder 141 ausgelenkt wird, und die Muffe 99 ist einstückig mit der bewegbaren Platte 137 verbunden. Infolge der Bewegung der Muffe 99 stößt der muffenseitige Zahnabschnitt 101 an den Freilaufzahnabschnitt 109 an. Wenn die abtriebsseitige Drehzahl des zweiten Untersetzungsmechanismus 35 (d.h. die Drehzahl der Antriebswelle 71 der Kupplungseinheit 200) und die antriebsseitige Drehzahl des hinteren Differentialgetriebes 37 (d.h. die Drehzahl der Abtriebswelle 75 der Kupplungseinheit 200) miteinander übereinstimmen, um für den Eingriff miteinander bereit zu sein, d.h. wenn eine Synchronisation hergestellt ist, gelangt der muffenseitige Zahnabschnitt 101 mit dem Freilaufzahnabschnitt 109 und ferner mit dem antriebsseitigen Zahnabschnitt 95 in Eingriff. Durch diesen Eingriff kann die Übertragung des Drehmoments bewirkt werden, wie oben beschrieben ist.

In diesem Eingriffszustand, wie in 5 gezeigt ist, ist der vorstehende Abschnitt 153 an der Führungsfläche 149 aufgesetzt. Dadurch wird die Bewegung des Drehringes 123 in der Richtung entlang der Drehachse begrenzt. Infolge dieser Begrenzung wird, selbst wenn die Keilflächen 113 und 115 mit formschlüssigen Schrägen an dem antriebsseitigen Zahnabschnitt 95 und dem muffenseitigen Zahnabschnitt 101 ausgebildet sind, der Eingriff während der Übertragung des Drehmoments nicht abgebrochen.

Wenn die Klauenkupplung 91 in einen Drehmomentunterbrechungszustand betätigt wird, wird der Umschaltmotor 24 in einer entgegengesetzten Richtung angetrieben. Dadurch wird der vorstehende Abschnitt 153, wie in 5 gezeigt ist, auf die zuvor Bezug genommen ist, in einem Vorgang umgekehrt zu dem oben beschriebenen von der Führungsfläche 149 über die Schrägfläche 151 zu der Seite der Führungsfläche 147 bewegt.

Dementsprechend wird die Positionsbegrenzung der bewegbaren Platte 137 und somit der Muffe 99 abgebrochen. Daraufhin wird auf Grund der Wirkung der formschlüssigen Schrägen der Keilflächen 113 und 115 des muffenseitigen Zahnabschnitts 101 und des antriebsseitigen Zahnabschnitts 95 infolge des Eingriffs zwischen dem antriebsseitigen Zahnabschnitt 95 und dem muffenseitigen Zahnabschnitt 101 während der Übertragung des Drehmoments eine Betätigungskraft in einer Richtung erzeugt, in welcher der antriebsseitige Zahnabschnitt 95 von dem muffenseitigen Zahnabschnitt 101 getrennt wird. Infolge dieser Betätigungskraft und der Vorspannkraft der Rückstellfeder 141 wird die Muffe 99 leicht bewegt, wodurch ein Trennen des Formschlusses der Muffe 99 mit dem antriebsseitigen Zahnabschnitt 95 möglich ist.

Bei dem oben beschriebenen Eingriffsvorgang wird im Falle, dass die Drehzahl der Antriebswelle 71 (die abtriebsseitige Drehzahl des zweiten Untersetzungsmechanismus 35) und die Drehzahl der Abtriebswelle 75 (die antriebsseitige Drehzahl des hinteren Differentials 37) nicht synchronisiert sind und nicht miteinander übereinstimmen, um für das Einkuppeln der Klauenkupplung 91 bereit zu sein, das Einkuppeln der Klauenkupplung 91 begrenzt, bis die Drehzahl der Antriebswelle 71 und die Drehzahl der Abtriebswelle 75 synchronisiert sind.

6 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Anstieg der Drehzahl des Elektromotors 5 und der Drehzahlen der Achswellen 25 und 27 darstellt.

Wenn die Hinterräder 11 und 13 durch das Abtriebsdrehmoment des Elektromotors 5 beginnen, angetrieben zu werden, steigt die Drehzahl des Elektromotors 5 allmählich unter Steuerung durch die Steuereinrichtung 10 an, wie durch einen Linienabschnitt 155 in 6 angezeigt ist. Zum Zeitpunkt P, wenn die Drehzahl des Elektromotors 5 einen Wert N erreicht hat, d.h. ein Produkt aus einer Drehzahl RN der Achswellen 25 und 27 und einem Untersetzungsverhältnis RR der Untersetzungsgetriebevorrichtung (N = RN × RR), wird ein Betätigungssignal von der Steuereinrichtung 10 an den Umschaltmotor 24 gesendet, und der Umschaltmotor 24 wird auf EIN geschaltet.

Wenn der Umschaltmotor 24 auf EIN geschaltet ist, bewegt sich die Muffe 99 in der Richtung des Pfeils B in 4 und beginnt deren Eingriffsvorgang. Zu diesem Zeitpunkt wird der Synchronring 103 über die konischen Flächen 105 und 107 mit der Antriebswelle 71 gekuppelt. Die Zahnendanlageflächen 143 des muffenseitigen Zahnabschnitts 101 gelangen mit den Zahnendanlageflächen 145 des Freilaufzahnabschnitts 109 des Synchronringes 103 in Eingriff.

Wenn sich der muffenseitige Zahnabschnitt 101 infolge dieses Eingriffs weiter in der Richtung des Pfeils B bewegt, wird eine Druckkraft über die Zahnendanlageflächen 143 und 145 auf den Synchronring 103 in der Richtung entlang der Drehachse ausgeübt. Die konischen Flächen 105 und 107 werden durch diese Druckkraft angedrückt. An den konischen Flächen 105 und 107 wird die Reibeingriffskraft entsprechend der Druckkraft erhöht. Wenn die Reibeingriffskraft erhöht wird, nehmen die Zahnendabschnitte des muffenseitigen Zahnabschnitts 101 das auf der Differenz zwischen der Drehzahl der Antriebswelle und der Drehzahl der Abtriebswelle basierende Drehmoment von den Zahnendabschnitten des Freilaufzahnabschnitts 109 über die Zahnendanlageflächen 143 und 145 auf. Infolgedessen erhöht sich die Widerstandskraft bezüglich der Muffe 99 in der Richtung der Bewegung für den Eingriff, so dass es möglich ist, die Bewegung der Muffe 99in den Zustand des Eingriffs des antriebsseitigen und des abtriebsseitigen Zahnabschnitts 97 und 95 miteinander formschlüssig zu begrenzen.

Wenn die Drehzahl des Elektromotors 5 einen Punkt Q in 6 erreicht, wird der antriebsseitige Zahnabschnitt 95 mit dem muffenseitigen Zahnabschnitt 101 synchronisiert. Daher wird die Widerstandskraft bezüglich der Muffe 99 in der Richtung der Bewegung für den Eingriff durch die Zahnendanlageflächen 143 und 145 in 4 praktisch aufgehoben. Somit bewegt sich der muffenseitige Zahnabschnitt 101 in der Richtung entlang der Drehachse, um mit dem Freilaufzahnabschnitt 109 in Eingriff zu gelangen.

Durch diese Bewegung ist der muffenseitige Zahnabschnitt 101 in der Lage, im Synchronzustand leicht mit dem antriebsseitigen Zahnabschnitt 95 in Eingriff zu gelangen. Die strukturelle Beziehung zwischen den Zahnendabschnitten des muffenseitigen Zahnabschnitts 101 und dem antriebsseitigen Zahnabschnitt 95 zum Ermöglichen eines leichten Eingriffs ist in 4 gezeigt.

Wenn der muffenseitige Zahnabschnitt 101 und der Freilaufzahnabschnitt 109 mit deren Zahnendanlageflächen 143 und 145 aneinanderstoßen und deren Eingriff begrenzt wird, ist die Muffe 99 nicht in der Lage, sich in der Richtung entlang der Drehachse zu bewegen. Aus diesem Grunde wird die Schraubenfeder 131 ausgelenkt, und der Innenring 129 wird relativ zu dem Außenring (Untersetzungsrotor) 127 des Drehringes 123 vorgespannt. Zu diesem Zeitpunkt, da die Belastung des Umschaltmotors 24 ansteigt, bestimmt die Steuereinrichtung 10, dass der muffenseitige Zahnabschnitt 101 nicht mit dem antriebsseitigen Zahnabschnitt 95 in Eingriff steht, und die Steuereinrichtung 10 kann den Fahrer über diese Wirkung durch eine Abgeben einer vorbestimmten Anzeige, wie Aufleuchten einer Warnlampe, oder Abgeben eines Summertons informieren. Eine solche Erfassung kann auch durch Erfassen des Bewegungsvorgangs für den Eingriff der Muffe 99 und dergleichen mittels eines Positionssensors bewirkt werden.

Wenn die Muffe 99 durch die oben beschriebene Synchronisation in einen bewegbaren Zustand gesetzt ist, dreht sich der Innenring 129 des Drehringes 123 relativ zu dem Außenring (Untersetzungsrotor) 127 durch die Vorspannkraft der Schraubenfeder 131. Daher bewegt sich die Muffe 99, um mit dem antriebsseitigen Zahnabschnitt 95 in der oben beschriebenen Weise in Eingriff zu gelangen.

7 ist ein Diagramm, das den Steuerungsvorgang in einem Falle darstellt, in dem der Kupplungseingriff der Klauenkupplung 91 im Zustand der Synchronisation zwischen der Drehzahl der Antriebswelle 71 und der Drehzahl der Abtriebswelle 75 unterbrochen ist.

Wie in 7 gezeigt ist, wird, wenn der Umschaltmotor 24 in dem Punkt P betrieben wird, und selbst wenn die Drehzahl der Antriebswelle 71 und die Drehzahl der Abtriebswelle 75 synchronisiert sind, um mit N übereinzustimmen, und wenn die Klauenkupplung 99 infolge einiger Faktoren nicht dem Kupplungseingriff unterzogen ist, die folgende Steuerung durchgeführt.

In dem Falle, in dem der Kupplungseingriff wie oben beschrieben unterbrochen ist, übersteigt die Drehzahl der Antriebswelle 71 infolge der Drehung des Elektromotors 5 über den zweiten Untersetzungsmechanismus 35 die Drehzahl der Abtriebswelle 75 infolge der Drehung der Achswellen 25 und 27 über das hintere Differential 37. Zu diesem Zeitpunkt wirkt eine Erhöhung der Belastung infolge der Schraubenfeder 131 auf den Umschaltmotor 24, wie oben beschrieben ist. Unter den Bedingungen dieser erhöhten Belastung und der Drehzahl des Elektromotors 5, die den entsprechenden Wert der Drehzahl für die Seite der Hinterräder 11 und 13 überschreitet, bestimmt die Steuereinrichtung 10, dass das Einkuppeln der Klauenkupplung 91 unterbrochen wird, und erhöht die Drehzahl des Elektromotors 5. Durch diese Steuerung der Drehzahl wird das Einkuppeln der Klauenkupplung 91 wieder in der synchronisierten Position des Punktes Q bewirkt.

Dementsprechend arbeitet selbst in dem Falle, in dem der Kupplungseingriff der Klauenkupplung 91 aus einigen Gründen unterbrochen ist, der Elektromotor 5 nicht mit hoher Drehzahl, und es ist möglich, die Haltbarkeit des Elektromotors 5 beizubehalten.

Ferner kann die Steuereinrichtung 10 eine Steuerung der Kupplungseinheit 200 wie folgt durchführen. In einem ersten Schritt bestimmt die Steuereinrichtung 10, ob eine Differenz zwischen der Drehzahl der Antriebswelle 71 und der Drehzahl der Abtriebswelle 75 in einem Bereich liegt, der für das Einkuppeln der Klauenkupplung 91 geeignet ist. Wenn die Steuereinrichtung 10 bestimmt, dass die Differenz über dem für das Einkuppeln geeigneten Bereich liegt, steuert in einem zweiten Schritt die Steuereinrichtung 10 den Elektromotor 5, um die Drehzahl zu verringern. Wenn die Steuereinrichtung 10 bestimmt, dass die Differenz in dem für das Einkuppeln geeigneten Bereich liegt, steuert in einem dritten Schritt die Steuereinrichtung 10 den Umschaltmotor 24, um die Muffe 99 zu bewegen, und das Einkuppeln der Klauenkupplung 91 wird durchgeführt. Die Drehzahl der Antriebswelle 71 kann aus einem erfassten Wert eines Abtriebsdrehzahlsensors 201 berechnet werden, der an der Abtriebswelle 57 des Elektromotors 5 angeordnet ist. Jedoch kann die Drehzahl der Antriebswelle 71 aus einem erfassten Wert eines Drehzahlsensors 202 berechnet werden, der an einer der Getriebewellen 51 und 63 angeordnet ist, und kann direkt mittels eines Drehzahlsensors 203 erfasst werden, der direkt an der Antriebswelle 71 angeordnet ist. Ferner kann die Drehzahl der Abtriebswelle 75 aus einem erfassten Wert der Hinterradgeschwindigkeitssensoren 206 und 207 berechnet werden. Jedoch kann die Drehzahl der Abtriebswelle 75 aus einem erfassten Wert von Drehzahlsensoren 208 und 209 berechnet werden, die an den Achswellen 25 und 27 angeordnet sind, und kann direkt von einem Drehzahlsensor 210 erfasst werden, der direkt an der Abtriebswelle 75 angeordnet ist.

Wie oben beschrieben, kann das Einkuppeln der Klauenkupplung 91 begrenzt werden, bis die Drehzahl der Antriebswelle 71 und die Drehzahl der Abtriebswelle 75 miteinander übereinstimmen, um für das Einkuppeln bereit zu sein, und das Einkuppeln kann bewirkt werden, wenn die Drehzahl der Antriebswelle 71 und die Drehzahl der Abtriebswelle miteinander übereinstimmen, um für das Einkuppeln bereit zu sein. Dementsprechend können jegliche Kupplungsstöße der Klauenkupplung 91 genau unterdrückt werden.

Außerdem ist, da die Klauenkupplung 91 verwendet wird, trotz der Tatsache, dass die Klauenkupplung im Vergleich zu der Mehrscheibenreibungskupplung kompakt ist, eine wesentliche Verbesserung des Drehmomentübertragungsvermögens möglich.

Wenn die Klauenkupplung 91 ausgekuppelt ist und in den Drehmomentunterbrechungszustand versetzt ist, tritt kein Schleppmoment wie im Falle der Mehrscheibenreibungskupplung auf, und es ist möglich, eine formschlüssige Unterbrechung zu bewirken. Auf Grund dessen wird, wenn sich die Vorderräder in vorlaufender Weise bezüglich der Antriebsquelle drehen, eine zwangsläufige Drehung der Antriebsquelle durch das Schleppmoment verhindert. Daher ist es möglich, die Antriebsquelle und dergleichen zuverlässig zu schützen und die Kraftstoffeinsparung zu verbessern.

Während es möglich ist, den Einkuppelzustand der Klauenkupplung 91 formschlüssig aufrechtzuerhalten, wenn die Klauenkupplung 91 betätigt wurde, um mittels des Betätigungsmechanismus 117 in den Drehmomentunterbrechungszustand geschaltet zu werden, ist es möglich, die Klauenkupplung 91 formschlüssig in einer Richtung zu betätigen, in der sie durch die Betätigungskraft der Keilflächen 113 und 115 ausgekuppelt wird.

Dementsprechend ist es möglich, die formschlüssige Beibehaltung des Einkuppelzustands der Klauenkupplung 91 und den Schaltvorgang in den Drehmomentunterbrechungszustand genauer zu bewerkstelligen.

Es wird angemerkt, dass ein Einsatz, eine Spreizfeder und eine Nabe an der Seite des Innenumfangs der Muffe 99 vorgesehen sein können und der von der Spreizfeder vorgespannte Einsatz mit dem Synchronring 103 in der Drehrichtung in Eingriff stehen kann. Die Anordnung ist derart vorgesehen, dass, wenn die Muffe 99 betätigt wird, der Synchronring 103 durch den Einsatz in der Richtung entlang der Drehachse gedrückt wird, um dadurch zu bewirken, dass die konischen Flächen 105 und 107 anstoßen. Außerdem ist es möglich, eine Anordnung zu schaffen, bei der, wenn die Synchronisation durchgeführt ist, die Muffe 99 den Einkuppelvorgang bewirkt, während der Einsatz niedergedrückt wird.

Die Untersetzungsgetriebevorrichtung mit der Kupplungseinheit gemäß der Erfindung kann auch an der Vorderradseite angeordnet sein. Ferner ist die Kupplungseinheit nicht nur bei einem Fahrzeug mit Vierradantrieb, sondern auch bei anderen Vorrichtungen anwendbar.

Bezüglich des oben beschriebenen Betätigungsmechanismus der Kupplungseinheit ist die Struktur zum Begrenzen der Bewegung der Klauenkupplung 91 in der Auskuppelrichtung nicht auf die oben beschriebene Nockenstruktur 133 begrenzt und kann mit einer anderen Struktur unter Verwendung eines Gelenks, eines Hebels oder dergleichen versehen sein.


Anspruch[de]
Kupplungseinheit (200), aufweisend:

eine Antriebswelle (71) mit einem ersten Zahnabschnitt (95), der an einem Außenumfang der Antriebswelle (71) ausgebildet ist;

eine Abtriebswelle (75) mit einem zweiten Zahnabschnitt (97), der an einem Außenumfang der Abtriebswelle (75) ausgebildet ist; und

eine Muffe (99) mit einem muffenseitigen Zahnabschnitt (101), der an einem Innenumfang der Muffe (99) ausgebildet ist, wobei die Muffe (99) zwischen einer Position, in welcher der muffenseitige Zahnabschnitt (101) mit nur einem des ersten Zahnabschnitts (95) und des zweiten Zahnabschnitts (97) in Eingriff steht, und einer Position bewegbar ist, in welcher der muffenseitige Zahnabschnitt (101) mit sowohl dem ersten Zahnabschnitt (95) als auch dem zweiten Zahnabschnitt (97) in Eingriff steht,

wobei jeder Zahn des ersten Zahnabschnitts (95) eine Dicke hat, die zu der Seite der Abtriebswelle (75) hin kontinuierlich abnimmt, und

wobei jeder Zahn des muffenseitigen Zahnabschnitts (101) eine Dicke hat, die zu der Seite der Antriebswelle (71) hin kontinuierlich abnimmt.
Kupplungseinheit nach Anspruch 1, ferner aufweisend:

einen Betätigungsmechanismus (117) zum Betätigen der Muffe (99); und

einen ersten Bewegungsmechanismus (93) zum Begrenzen einer Bewegung der Muffe (99) in einer Richtung, in welcher die Muffe (99) und die Antriebswelle (71) in Eingriff miteinander gebracht werden, bis eine Drehzahl der Antriebswelle (71) und eine Drehzahl der Abtriebswelle (75) für einen Eingriff miteinander angepasst sind.
Kupplungseinheit nach Anspruch 2, wobei der erste Bewegungsmechanismus (93) einen Synchronring (103) aufweist, der an der Antriebswelle (71) vorgesehen ist. Kupplungseinheit nach Anspruch 3, wobei der erste Bewegungsmechanismus (93) ferner konische Flächen (105, 107) aufweist, die zwischen dem Synchronring (103) und der Antriebswelle (71) vorgesehen sind. Kupplungseinheit nach Anspruch 3 oder 4, wobei

der erste Zahnabschnitt ein antriebsseitiger Zahnabschnitt (95) ist, der als eine Einheit mit der Antriebswelle (71) drehbar ist,

der zweite Zahnabschnitt ein abtriebsseitiger Zahnabschnitt (97) ist, der als eine Einheit mit der Abtriebswelle (75) drehbar ist, und

der Synchronring (103) einen Freilaufzahnabschnitt (109) aufweist, der zwischen dem antriebsseitigen Zahnabschnitt (95) und dem abtriebsseitigen Zahnabschnitt (97) angeordnet ist und mit dem muffenseitigen Zahnabschnitt (101) in Eingriff zu bringen ist.
Kupplungseinheit nach Anspruch 5, wobei der Betätigungsmechanismus (117) einen zweiten Bewegungsmechanismus zum Begrenzen einer Bewegung der Muffe (99) in einer Richtung aufweist, in der die Muffe (99) und die Antriebswelle (71) miteinander in Eingriff gebracht werden. Kupplungseinheit nach Anspruch 6, wobei der zweite Bewegungsmechanismus eine Nockenstruktur (133) zum Erzeugen eines Druckes aufweist, um die Muffe (99) in der Richtung zu bewegen, in der die Muffe (99) und die Antriebswelle (71) miteinander in Eingriff gebracht werden. Kupplungseinheit nach Anspruch 7, wobei der Betätigungsmechanismus (117) ferner eine Betätigungseinrichtung (24) und einen Untersetzungsrotor (127) aufweist. Kupplungseinheit nach Anspruch 8, wobei der Betätigungsmechanismus (117) ferner eine Feder (131) aufweist, die zwischen dem Untersetzungsrotor (127) und der Nockenstruktur (133) angeordnet ist. Kupplungseinheit nach einem der Ansprüche 5 bis 9, ferner aufweisend Keilflächen (113, 115), die an jeweiligen Zähnen des antriebsseitigen Zahnabschnitts (95) und des muffenseitigen Zahnabschnitts (101) ausgebildet sind und einen Außereingriffsmechanismus zum Erzeugen eines Druckes bilden, um die Muffe (99) in einer Richtung zu bewegen, in welcher die Muffe (99) und die Antriebswelle (71) außer Eingriff gebracht werden. Kupplungseinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 10,

wobei die Kupplungseinheit bei einem Fahrzeug angewendet wird, das eine erste und eine zweite Antriebsquelle aufweist,

wobei die Antriebswelle (71) der Kupplungseinheit (200) mit der zweiten Antriebsquelle verbunden ist und die Abtriebswelle (75) der Kupplungseinheit (200) einer Antriebskraft von der ersten Antriebsquelle drehbar zugeordnet ist.
Kupplungseinheit nach Anspruch 11, wobei eine der ersten und der zweiten Antriebsquelle eine Hauptantriebsquelle ist und die andere eine Nebenantriebsquelle ist. Kupplungseinheit nach Anspruch 12, wobei die Hauptantriebsquelle einen Verbrennungsmotor (3) aufweist und die Nebenantriebsquelle einen Elektromotor (5) aufweist, und der eine des Verbrennungsmotors (3) und des Elektromotors (5) die einen der Vorderräder (7, 9) und der Hinterräder (11, 13) antreibt und der andere des Verbrennungsmotors (3) und des Elektromotors (5) die anderen der Vorderräder (7, 9) und der Hinterräder (11, 13) antreibt. Kupplungseinheit (200), aufweisend:

eine Antriebswelle (71);

eine Abtriebswelle (75);

eine Klauenkupplung (91), die ein- und auskuppelbar ist, um die Antriebswelle (71) und die Abtriebswelle (75) miteinander zu verbinden und voneinander zu trennen;

einen Betätigungsmechanismus (117) zum Betätigen der Klauenkupplung (91); und

einen ersten Bewegungsmechanismus (93) zum Begrenzen einer Bewegung der Klauenkupplung (91) in einer Richtung, in welcher die Klauenkupplung (91) eingekuppelt wird, bis eine Drehzahl der Antriebswelle (71) und eine Drehzahl der Abtriebswelle (75) für ein Einkuppeln der Klauenkupplung (91) angepasst sind,

wobei die Kupplungseinheit (200) bei einem Fahrzeug angewendet wird, das aufweist:

einen Elektromotor (5);

Untersetzungsmechanismen (33, 35) zum Verringern eines Drehmoments des Elektromotors (5); und

ein Differential (37) zum Verteilen einer von der Kupplungseinheit (200) auf Achswellen (25, 27) übertragenen Leistung der Untersetzungsmechanismen (33, 35), wenn die Kupplungseinheit (200) eingekuppelt ist,

wobei die Kupplungseinheit (200) und das Differential (37) auf derselben Achse angeordnet sind.
Kupplungseinheit (200), aufweisend:

eine Antriebswelle (71);

eine Abtriebswelle (75);

eine Klauenkupplung (91), die ein- und auskuppelbar ist, um die Antriebswelle (71) und die Abtriebswelle (75) miteinander zu verbinden und voneinander zu trennen;

einen Betätigungsmechanismus (117) zum Betätigen der Klauenkupplung (91);

einen ersten Bewegungsmechanismus (93) zum Begrenzen einer Bewegung der Klauenkupplung (91) in einer Richtung, in welcher die Klauenkupplung (91) eingekuppelt wird, bis eine Drehzahl der Antriebswelle (71) und eine Drehzahl der Abtriebswelle (75) für ein Einkuppeln der Klauenkupplung (91) angepasst sind;

eine Nockenstruktur (133) zum Erzeugen eines Druckes, um die Klauenkupplung (91) in einer Richtung zu bewegen, in der die Klauenkupplung (91) eingekuppelt wird; und

eine Betätigungseinrichtung (24) zum Betätigen der Nockenstruktur (133),

wobei die Nockenstruktur (133) aufweist:

einen Drehring (123), der von der Betätigungseinrichtung (24) betätigt wird;

einen vorstehenden Abschnitt (153), der an dem Drehring (123) ausgebildet ist; und

eine Schrägfläche (151), die zwischen zweistufigen Führungsflächen (147, 149) ausgebildet ist,

wobei, wenn sich der vorstehende Abschnitt (153) über die Schrägfläche (151) bewegt, um auf eine der zweistufigen Führungsflächen (147, 149) zu fahren, der Drehring (123) in der Richtung, in der die Klauenkupplung (91) eingekuppelt wird, gleitet und eine Bewegung der Klauenkupplung (91) in der Richtung, in der die Klauenkupplung (91) ausgekuppelt wird, begrenzt wird.
Kupplungseinheit (200), aufweisend:

eine Antriebswelle (71);

eine Abtriebswelle (75);

eine Klauenkupplung (91), die ein- und auskuppelbar ist, um die Antriebswelle (71) und die Abtriebswelle (75) miteinander zu verbinden und voneinander zu trennen;

einen Betätigungsmechanismus (117) zum Betätigen der Klauenkupplung (91); und

einen ersten Bewegungsmechanismus (93) zum Begrenzen einer Bewegung der Klauenkupplung (91) in einer Richtung, in welcher die Klauenkupplung (91) eingekuppelt wird, bis eine Drehzahl der Antriebswelle (71) und eine Drehzahl der Abtriebswelle (75) für ein Einkuppeln der Klauenkupplung (91) angepasst sind,

wobei die Kupplungseinheit (200) bei einem Fahrzeug mit einer ersten und einer zweiten Antriebsquelle angewendet wird,

wobei die Antriebswelle (71) der Kupplungseinheit (200) mit der zweiten Antriebsquelle verbunden ist,

wobei eine Steuereinrichtung (10) den Betätigungsmechanismus (117) steuert, um die Klauenkupplung (91) zum Einkuppeln zu betätigen, wenn eine Differenz zwischen der Drehzahl der Antriebswelle (71) und der Drehzahl der Abtriebswelle (75) in einem Bereich liegt, der für das Einkuppeln der Klauenkupplung (91) geeignet ist, und die zweite Antriebsquelle basierend auf einer Drehzahl der Abtriebswelle steuert, um die Drehzahl der zweiten Antriebsquelle zu ändern, wenn die Differenz über dem Bereich liegt,

wobei die zweite Antriebsquelle ein Elektromotor (5) ist,

wobei die erste Antriebsquelle die einen der Vorderräder (7, 9) und der Hinterräder (11, 13) antreibt und die zweite Antriebsquelle die anderen der Vorderräder (7, 9) und der Hinterräder (11, 13) antreibt, und

wobei die Abtriebswelle (75) mit einer Achse der anderen der Vorderräder (7, 9) und der Hinterräder (11, 13) verbunden ist.
Kupplungseinheit nach Anspruch 16, ferner aufweisend einen antriebswellenseitigen Sensor (203) zum Erfassen der Drehzahl der Antriebswelle (71) und einen abtriebswellenseitigen Sensor (210) zum Erfassen der Drehzahl der Abtriebswelle (75). Kupplungseinheit nach Anspruch 16, wobei die Drehzahl der Antriebswelle (71) aus einem erfassten Wert eines von einem Abtriebsdrehzahlsensor (201) an einer Abtriebswelle (57) des Elektromotors (5), einem Drehzahlsensor (202) an einer Getriebewellen (51, 63) zwischen dem Elektromotor (5) und der Kupplungseinheit (200) und einem direkt an der Antriebswelle (71) angeordneten Drehzahlsensor (203) berechnet wird, und die Drehzahl der Abtriebswelle (75) aus einem erfassten Wert eines von einem Hinterradgeschwindigkeitssensor (206, 207), einem Drehzahlsensor (208, 209) an einer Achswelle (25, 27), und einem direkt an der Abtriebswelle (75) angeordneten Drehzahlsensor (210) berechnet wird.






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