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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Fahrzeug-Antriebsstrangsysteme und insbesondere eine Achsentrennanordnung für Antriebsstrangsysteme.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Herkömmliche, im Stand der Technik bekannte Kraftfahrzeuge umfassen ein Antriebsstrangsystem in drehender Verbindung mit einem oder mehreren Teilantriebssträngen. Typischerweise umfasst das Fahrzeug ein Paar von Teilantriebssträngen, die jeweils durch ein jeweiliges Paar von gegenüberliegenden Rädern definiert sind. Das Antriebsstrangsystem umfasst ein Vortriebssystem, das dazu geeignet ist, ein Drehmoment zu erzeugen und selektiv an ein oder mehrere der Räder zu übertragen, um das Fahrzeug anzutreiben. Zu diesem Zweck ist in herkömmlichen Fahrzeug-Antriebsstrangssystemen das Vortriebssystem typischerweise als ein Verbrennungsmotor in Drehverbindung mit einem Getriebe verwirklicht. Der Motor erzeugt Drehmoment, das selektiv an das Getriebe übertragen wird, das seinerseits das Drehmoment an einen oder mehrere der Teilantriebsstränge überträgt. Das Getriebe vervielfacht die Drehzahl und das Drehmoment, die durch den Motor erzeugt werden, durch eine Reihe von vorbestimmten Zahnradsätzen, wobei durch Wechseln zwischen Zahnradsätzen dem Fahrzeug ermöglicht wird, mit unterschiedlichen Fahrzeuggeschwindigkeiten für eine gegebene Motordrehzahl zu fahren.
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In sogenannten "Vierradantriebs-” oder ”Allradantriebs-”Antriebsstrangsystemen werden beide Teilantriebsstränge verwendet, um das Fahrzeug anzutreiben. Zu diesem Zweck umfassen Allradantriebs-Antriebsstrangsysteme typischerweise ein Verteilergetriebe, das in Drehverbindung mit dem Getriebe angeordnet und dazu geeignet ist, das Drehmoment zwischen den Teilantriebssträngen zu verteilen. Das Verteilergetriebe kann in einem Abstand von dem Getriebe angeordnet sein, oder kann in das Getriebe integriert sein. Wo das Verteilergetriebe von dem Getriebe beabstandet ist, wird eine Antriebswelle verwendet, um das Drehmoment von dem Getriebe auf das Verteilergetriebe zu übertragen. Auch Antriebswellen werden typischerweise verwendet, um das Verteilergetriebe jeweils mit jedem Teilantriebsstrang zu verbinden. Herkömmliche Teilantriebsstränge werden üblicherweise durch eine Differentialanordnung verwirklicht, die dazu geeignet ist, Drehmoment von dem Verteilergetriebe zu erhalten und in der Folge das Drehmoment zwischen gegenüberliegenden Rädern zu verteilen. Zu diesem Zweck umfasst jeder Teilantriebsstrang typischerweise auch ein Paar von kontinuierlich-variablen Verbindungen, die in einer drehmomentübertragenden Beziehung mit dem Differential und jedem der jeweiligen gegenüberliegenden Räder angeordnet sind.
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In Abhängigkeit von der speziellen Konfiguration des Antriebsstrangsystems kann der Prozentsatz des Drehmoments, das zwischen den Teilantriebssträngen verteilt wird, variieren. Darüber hinaus können das Verteilergetriebe und/oder der Teilantriebsstrang/die Teilantriebsstränge in Abhängigkeit von der Fahrzeuganwendung dazu ausgebildet sein, das Drehmoment an einen der Teilantriebsstränge unter bestimmten Betriebsbedingungen zu unterbrechen. Insbesondere kann das Antriebsstrangsystem so ausgebildet sein, dass das Fahrzeug selektiv im ”Zweiradantrieb” oder im ”Vierradantrieb” betrieben werden kann. Darüber hinaus kann das Antriebsstrangsystem dazu ausgebildet sein, automatisch und kontinuierlich zu steuern, wieviel Drehmoment an jeden Teilantriebsstrang gesendet wird. Somit kann das Antriebsstrangsystem dazu ausgebildet sein, unter bestimmten Fahrzeug-Betriebsbedingungen einen höheren Prozentsatz des verfügbaren Drehmoments an einen der Teilantriebsstränge zu senden, und unter anderen Fahrzeug-Betriebsbedingungen einen geringeren Prozentsatz des verfügbaren Drehmoments an denselben Teilantriebsstrang zu senden. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann das Antriebsstrangsystem dazu ausgebildet sein, dass 80 % des Drehmoments an einen vorderen Teilantriebsstrang gesendet werden, und 20 % des Drehmoments an einen hinteren Teilantriebsstrang gesendet werden, bis ein Traktionsverlust auftritt oder ein Rad durchrutscht, und der Antriebsstrang in der Folge die Drehmomentverteilung so einstellt, dass jeweils 50 % des Drehmoments an jeden Teilantriebsstrang gesendet werden.
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In Abhängigkeit von der Fahrzeuganwendung kann nur relativ selten Drehmoment an beiden Teilantriebssträngen erforderlich sein. Somit kann das Fahrzeug so konstruiert sein, dass es hauptsächlich im ”Zweiradantrieb” betrieben wird, um parasitäre Verluste zu minimieren und die Effizienz des Antriebsstrangsystems zu optimieren. Darüber hinaus kann die Optimierung der Verteilung des Drehmoments zwischen Teilantriebssträngen zu beträchtlichen Verbesserungen der Fahrzeugeffizienz führen. Somit ist es zur Verringerung von parasitären Verlusten in dem Antriebsstrangsystem vorteilhaft, selektiv eine oder mehrere Antriebswellen und/oder kontinuierlich-variable Verbindungen von der Drehverbindung mit dem Verteilergetriebe, Getriebe und/oder den Differentialen zu trennen.
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Zu diesem Zweck werden Drehungs-Trennelemente verwendet, um selektiv die Drehung zwischen Komponenten des Antriebsstrangsystems zu unterbrechen, wobei typischerweise ein Steuergerät und ein Stellglied verwendet werden, um das Drehungs-Trennelement selektiv zu steuern. Das Steuergerät erregt das Stellglied, das seinerseits das Drehungs-Trennelement einrückt, um die Komponenten des Antriebsstrangsystems zu koppeln (oder zu entkoppeln).
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Alle der Komponenten und Systeme des oben beschriebenen Typs müssen zusammenwirken, um effektiv und selektiv Drehmoment auf die angetriebenen Räder des Fahrzeugs zu übertragen. Darüber hinaus müssen alle Komponenten und Systeme so konstruiert sein, dass sie nicht nur eine verbesserte Leistung und Effizienz erleichtern, sondern auch die Kosten und Komplexität der Herstellung von Fahrzeugen verringern. Während Drehungs-Trennelementsysteme für Antriebsstränge in der verwandten Technik im Allgemeinen ihren vorgesehenen Zweck gut erfüllt haben, bleibt weiter Bedarf in der Technik nach einer Achsen-Trennanordnung, die überlegene Betriebseigenschaften und eine verringerte Gesamtpackdichte aufweist und gleichzeitig die Kosten und Komplexität der Herstellung von Fahrzeugen verringert, die mit hoher Effizienz unter einer Reihe von unterschiedlichen Fahrbedingungen arbeiten.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung überwindet die Nachteile im verwandten Stand der Technik in einer Achsen-Trennanordnung zur Verwendung bei der selektiven Übertragung von Drehmoment zwischen einer Ausgangswelle und einer Achswelle eines Fahrzeug-Teilantriebsstrangs. Die Achsentrennanordnung umfasst ein Trenngehäuse, und eine Kupplungsanordnung, die in dem Trenngehäuse getragen wird. Die Kupplungsanordnung ist in selektiver drehmomentübertragender Beziehung zwischen der Ausgangswelle und der Achswelle angeordnet, und beweglich zwischen: einer eingerückten Konfiguration, in der Drehmoment zwischen der Ausgangswelle und der Achswelle übertragen wird; und einer ausgerückten Konfiguration, in der das Drehmoment zwischen der Ausgangswelle und der Achswelle unterbrochen ist. Die Achsentrennanordnung umfasst des Weiteren ein elektromagnetisches Stellglied mit einem Schieber, der selektiv zwischen einer ersten stabilen Stellung und einer zweiten stabilen Stellung beweglich ist. Das Stellglied ist in kraftübertragender Beziehung mit der Kupplungsanordnung angeordnet, sodass die Bewegung des Schiebers aus einer der stabilen Stellungen in die andere der stabilen Stellungen eine entsprechende Bewegung der Kupplungsanordnung zwischen den Konfigurationen veranlasst, um selektiv Drehmoment zwischen der Ausgangswelle des Teilantriebsstrangs und der Achswelle des Teilantriebsstrangs zu übertragen. Auf diese Weise verbessert die Achsen-Trennanordnung der vorliegenden Erfindung die Leistung von Fahrzeug-Antriebsstrangsystemen bedeutend, indem eine einfache und raumsparende Implementierung der selektiven Drehmomenttrennung ermöglicht wird. Insbesondere wird der Fachmann erkennen, dass die Achsen-Trennanordnung der vorliegenden Erfindung so ausgebildet ist, dass die Spule des Aktuators nicht ständig mit elektrischem Strom versorgt werden muss, um die relative Konfiguration der Kupplungsanordnung beizubehalten. Darüber hinaus wird klar sein, dass das elektromagnetische Stellglied so ausgebildet sein kann, dass es die gesamte Packdichte der Achsen-Trennanordnung minimiert, während gleichzeitig beträchtliche Verbesserungen in der Funktionalität des Fahrzeug-Antriebsstrangs ermöglicht werden. Des Weiteren kann die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einer Reihe von unterschiedlichen Typen von Antriebsstrangsystemen und auf eine Reihe von unterschiedlichen Wegen verwendet werden. Weiters verringert die vorliegende Erfindung die Kosten und die Komplexität der Herstellung von Fahrzeugen mit überlegenen Betriebseigenschaften, etwa hoher Wirkungsgrad, verringertes Gewicht, Packdichte und Lebensdauer der Komponenten sowie Fahrverhalten des Fahrzeugs.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden deutlich werden, wenn dieselbe unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verständlich gemacht wird. In diesen ist
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1 eine schematische Draufsicht eines Fahrzeug-Antriebsstrangsystems und zeigt eine Ausgangswelle, eine Achswelle und eine Achsen-Trennanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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2A ist eine Schnittansicht der Wellen von 1 und einer ersten Ausführungsform der Achsen-Trennanordnung der vorliegenden Erfindung, dargestellt in einer eingerückten Konfiguration.
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2B ist eine Schnittansicht der Wellen und der Achsen-Trennanordnung von 2A, dargestellt in einer ausgerückten Konfiguration.
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3A ist eine Schnittansicht der Wellen von 1 und einer zweiten Ausführungsform der Achsen-Trennanordnung der vorliegenden Erfindung, dargestellt in einer eingerückten Konfiguration.
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3B ist eine Schnittansicht der Wellen und der Achsen-Trennanordnung von 3A, dargestellt in einer ausgerückten Konfiguration.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Nun Bezug nehmend auf die Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um ähnliche Strukturen zu bezeichnen (außer es wird etwas anderes angegeben), wird in 1 ein Fahrzeug-Antriebsstrangsystem 10 schematisch veranschaulicht. Das Antriebsstrangsystem 10 umfasst einen ersten Teilantriebsstrang 12 und einen zweiten Teilantriebsstrang 14. Der erste Teilantriebsstrang 12 umfasst ein erstes Paar von gegenüberliegenden Rädern 16A, 16B, und der zweite Teilantriebsstrang 14 umfasst ein zweites Paar von gegenüberliegenden Rädern 18A, 18B. Der Fachmann wird dies als herkömmliche ”Vierrad”-Fahrzeugkonstruktion erkennen, die verbreitet in Automobilanwendungen verwendet wird. Wie jedoch aus der unten folgenden Erläuterung klar werden wird, könnte das Fahrzeug eine beliebige Anzahl von Teilantriebssträngen mit einer beliebigen Anzahl von Rädern umfassen, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Das Antriebsstrangsystem 10 umfasst auch ein Vortriebssystem 20, das dazu dient, Drehmoment zu erzeugen und auf die ersten und zweiten Teilantriebsstränge 12, 14 zu übertragen. Jede(s) dieser Komponenten und Systeme wird im Folgenden in größerem Detail beschrieben.
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In dem repräsentativen Beispiel, das in 1 veranschaulicht ist, ist das Vortriebssystem 20 als ein herkömmlicher Verbrennungsmotor 22 verwirklicht, der in Drehverbindung mit einem Getriebe 24 angeordnet ist. Der Motor 22 erzeugt Drehmoment, das selektiv auf das Getriebe 24 übertragen wird, das seinerseits die Drehzahl und das Drehmoment, die von dem Motor 22 erzeugt werden, vervielfacht. Dem Fachmann wird klar sein, dass das Getriebe 24 auf mehrere unterschiedliche Arten konstruiert sein kann, und somit auf eine beliebige geeignete, von der jeweiligen Anwendung abhängige Art und Weise in Drehverbindung mit dem Motor 22 angeordnet sein kann. Als ein nicht einschränkendes Beispiel könnte das Getriebe 24 einen Zahnradsatz (nicht dargestellt, aber in der Technik allgemein bekannt) umfassen, der entweder manuell oder automatisch betätigt wird, oder das Getriebe 24 könnte kontinuierlich variabel sein. Obwohl 1 den Motor 22 und das Getriebe 24 miteinander wirkverbunden zeigt, sollte außerdem klar sein, dass das Getriebe 24 von dem Motor 22 beabstandet angeordnet sein könnte, um die Gewichtsverteilung des Fahrzeugs zu verbessern, ohne dadurch vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Weiters sollte klar sein, dass das Vortriebssystem 20, der Motor 22 und/oder das Getriebe 24 von einem beliebigen geeigneten Typ sein und auf beliebige geeignete Weise ausgebildet sein können, die ausreicht, um Drehmoment zu erzeugen und auf die Teilantriebsstränge 12, 14 zu übertragen, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Als ein nicht einschränkendes Beispiel könnte das Vortriebssystem 20 einsetzen, was üblicherweise in der verwandten Technik als ein ”Hybridmotor” bezeichnet wird, wobei das Drehmoment, das auf die Teilantriebsstränge 12, 14 übertragen wird, durch den Motor 22 sowie durch einen oder mehrere Elektromotoren erzeugt wird (nicht dargestellt, aber in der Technik allgemein bekannt). In ähnlicher Weise könnte das Antriebsstrangsystem 10 überhaupt auf einen Verbrennungsmotor 22 verzichten, etwa ein sogenannter ”Elektrofahrzeug-Antriebsstrang”, bei dem das Vortriebssystem 20 einen oder mehrere Elektromotoren einsetzt, um das Fahrzeug anzutreiben (nicht dargestellt, aber in der Technik allgemein bekannt).
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Das Antriebsstrangsystem 10 umfasst auch ein Verteilergetriebe 26, das in Drehverbindung mit dem Getriebe 24 angeordnet ist. Das Verteilergetriebe 26 ist dazu ausgebildet, das Drehmoment von dem Getriebe 24 zwischen den Teilantriebssträngen 12, 14 zu verteilen, wie im Folgenden noch in größerem Detail beschrieben wird. In der repräsentativen Ausführungsform, die hierin veranschaulicht wird, ist das Verteilergetriebe 26 in Reihe mit dem Getriebe 24 und damit in Drehverbindung über eine Getriebeausgangswelle 28 angeordnet. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass das Verteilergetriebe 26 und das Getriebe 24 in einer Reihe von unterschiedlichen Wegen in Drehverbindung miteinander angeordnet sein können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Als ein nicht einschränkendes Beispiel könnte das Verteilergetriebe 26 in das Getriebe 24 integriert sein, oder das Getriebe 24 und das Verteilergetriebe 26 könnten voneinander versetzt sein und über eine Zwischenwelle mit einem oder mehreren Kreuzgelenken (nicht dargestellt, aber in der Technik allgemein bekannt) in Drehverbindung stehen, wodurch zusätzliche Flexibilität in Bezug auf die Gewichtsverteilung und Packdichte des Antriebsstrangs 10 ermöglicht wird.
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Das Verteilergetriebe 26 umfasst einen ersten Ausgang 30 und einen zweiten Ausgang 32, die in einer drehmomentübertragenden Beziehung jeweils mit dem ersten Teilantriebsstrang 12 und dem zweiten Teilantriebsstrang 14 angeordnet sind. In der hierin veranschaulichten repräsentativen Ausführungsform umfasst jeder der Teilantriebsstränge 12, 14 eine jeweilige Differentialanordnung 34, 36, eine Antriebswelle 38 und ein oder mehrere Kreuzgelenke 40. Die Antriebswelle 38 und die Kreuzgelenke 40 verbinden die Ausgänge 30, 32 des Verteilergetriebes 26 mit den jeweiligen Differentialen 34, 36 der Teilantriebsstränge 12, 14. Somit ist die erste Differentialanordnung 34 in einer drehmomentübertragenden Beziehung mit dem ersten Ausgang 30 des Verteilergetriebes 26 angeordnet und überträgt Drehmoment auf das erste Paar von Rädern 16A, 16B; und die zweite Differentialanordnung 36 ist in einer drehmomentübertragenden Beziehung mit dem zweiten Ausgang 32 des Verteilergetriebes 26 angeordnet und überträgt Drehmoment auf das zweite Paar von Rädern 18A, 18B. Jedes der Räder 16A, 16B, 18A, 18B ist an einer jeweiligen Radnabe 42 montiert, die dazu ausgebildet ist, die Drehung im Betrieb zu erleichtern. In ähnlicher Weise werden die Radnaben 42 jeweils von einem jeweiligen Befestigungsbügel 44 getragen, der an dem Fahrzeug montiert ist (Montierung nicht im Detail dargestellt). Der Befestigungsbügel 44 kann direkt an dem Fahrzeug montiert sein, oder kann an einer anderen Fahrzeugkomponente montiert sein, etwa an einem Aufhängungsarm oder einer Stoßdämpferstrebenanordnung (nicht dargestellt, aber in der Technik allgemein bekannt). Um die Drehung auf die Räder 16A, 16B, 18A, 18B zu übertragen und das Fahrzeug im Betrieb anzutreiben, umfasst jeder der Teilantriebsstränge 12, 14 auch ein Paar von kontinuierlich variablen Gelenken 46. Die kontinuierlich variablen Gelenke 46 übertragen Drehmoment von den Differentialen 34, 36 auf die Räder 16A, 16B, 18A, 18B. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass die Teilantriebsstränge 12, 14 auch anders ausgebildet sein könnten, mit oder ohne Verwendung der kontinuierlich variablen Gelenke 46, ohne dabei vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Als ein nicht einschränkendes Beispiel ist denkbar, dass die Teilantriebsstränge 12, 14 als Starrachsen mit integrierten Naben verwirklicht sind (nicht dargestellt, aber in der Technik allgemein bekannt).
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Wie aus der folgenden Beschreibung deutlich werden wird, könnte das Verteilergetriebe 26 von einem beliebigen geeigneten Typ oder einer beliebigen geeigneten Konfiguration sein, der/die ausreichend ist, um selektiv Drehmoment zwischen dem Getriebe 24 und den Teilantriebssträngen 12, 14 zu übertragen, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. In herkömmlichen ”Vierradantriebs”-Antriebsstrangsystemen 10 überträgt das Verteilergetriebe 26, wie in 1 veranschaulicht, Drehmoment auf den zweiten Teilantriebsstrang 14, wenn das Fahrzeug im ”Hinterradantriebsmodus” betrieben wird, und das Verteilergetriebe 26 überträgt Drehmoment sowohl an den ersten als auch an den zweiten Teilantriebsstrang 12, 14, wenn das Fahrzeug im ”Vierradantriebsmodus” betrieben wird. In bestimmten Anwendungen kann der Fahrer des Fahrzeugs entscheiden, ob er im ”Zweiradantrieb” oder im ”Vierradantrieb” fahren will, und kann zwischen den Modi unter Verwendung einer Eingabesteuerung (nicht dargestellt, aber in der Technik allgemein bekannt) auswählen. Alternativ kann ein Steuergerät 48 verwendet werden, um das Verteilergetriebe 26 ohne Interaktion mit dem Fahrer automatisch zwischen dem "Zweiradantrieb” und dem ”Vierradantrieb” zu bewegen. In anderen Anwendungen sind Vierradantriebs-Antriebsstrangsysteme 10 als sogenannte Antriebsstrangsysteme 10 mit "Permanent-Allradantrieb” ausgebildet, in denen das Verteilergetriebe 26 ständig zumindest einen Teil des Drehmoments auf beide Teilantriebsstränge 12, 14 überträgt. Die Menge an Drehmoment, die an jeden der Teilantriebsstränge 12, 14 übertragen wird, kann nach einem festen Verhältnis, etwa über vorbestimmte Übersetzungen (nicht dargestellt, aber in der Technik allgemein bekannt) erfolgen, oder Drehmoment kann zwischen den Teilantriebssträngen 12, 14 über eine oder mehrere Kupplungsanordnungen (nicht dargestellt, aber in der Technik allgemein bekannt) selektiv (oder kontinuierlich) einstellbar sein.
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Unabhängig von der speziellen Konfiguration oder dem Typ des Verteilergetriebes 26 ist es vorteilhaft, parasitäre Verluste zu minimieren oder zu beseitigen, wobei die Beseitigung unnötiger Drehung und/oder Drehmomentübertragung die Gesamteffizienz des Antriebsstrangsystems 10 erhöht. Zu diesem Zweck umfasst das Antriebsstrangsystem 10 eine Achsen-Trennanordnung, die allgemein bei 50 angegeben ist und dazu ausgebildet ist, selektiv die Drehmomentübertragung zwischen dem zugeordneten Rad 16A und dem zugeordneten Differential 34, 36 zu unterbrechen, wie dies unten noch in größerem Detail beschrieben wird. In der repräsentativen Ausführungsform, die in den Figuren veranschaulicht ist, ist die Achsen-Trennanordnung 50 einem der Räder 16A des ersten Teilantriebsstrangs 12 zugeordnet. Hier kann das erste Differential 34 als ein sogenanntes ”offenes Differential” ausgebildet sein, sodass die Übertragung von Drehmoment effektiv an beide des ersten Paars von Rädern 16A, 16B unterbrochen wird, wenn die Achsen-Trennanordnung 50 die Übertragung von Drehmoment auf das zugeordnete Rad 16A unterbricht.
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Wie oben angemerkt, könnten das Antriebsstrangsystem 10 und/oder die Teilantriebsstränge 12, 14 in einer Reihe von unterschiedlichen Wegen ausgebildet sein. Obwohl eine einzelne Achsen-Trennanordnung 50 in 1 dargestellt ist, wird der Fachmann erkennen, dass eine beliebige geeignete Anzahl von Achsen-Trennanordnungen 50 eingesetzt werden könnte, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Als ein nicht einschränkendes Beispiel ist, wenn das erste Differential 34 als ein sogenanntes ”Sperrdifferential” oder als ”Differentialbremse” ausgebildet ist, auch denkbar, dass ein Paar von Achsen-Trennanordnungen 50 eingesetzt werden könnte; dabei ist jeweils eine jedem Rad 16A, 16B des ersten Teilantriebsstrangs 12 zugeordnet. Während außerdem die Achsentrennanordnung 50 in 1 so dargestellt ist, dass es die Unterbrechung der Drehmomentübertragung zwischen dem zugeordneten Rad 16A und dem ersten Differential 34 über das kontinuierlich-variable Gelenk 46 erleichtert, ist auch denkbar, dass einer oder beide der Teilantriebsstränge 12, 14 ein herkömmliches Differential 34, 36 weglassen könnte und eine Kupplungsanordnung einsetzen könnte, um Drehmoment zwischen gegenüberliegenden Rädern zu verteilen (nicht dargestellt, aber in der Technik allgemein bekannt).
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Nun Bezug nehmend auf die 2A und 3B, umfasst die Achsen-Trennanordnung 50 der vorliegenden Erfindung ein Trenngehäuse 52, eine Kupplungsanordnung, allgemein bei 54 angegeben, und ein elektromagnetisches Stellglied, allgemein bei 56 angegeben. Die Achsen-Trennanordnung 50 ist zur Verwendung bei der selektiven Übertragung von Drehmoment zwischen einer Ausgangswelle 58 und einer Achswelle 60 eines zugeordneten Rads 16A eines zugeordneten Fahrzeug-Teilantriebsstrangs 12 geeignet. Wie oben angemerkt, kann die Achsen-Trennanordnung 50 auf eine Reihe von unterschiedlichen Wegen und in einer Reihe von unterschiedlichen Antriebsstrangsystemen 10 verwendet werden. Somit sollte klar sein, dass die spezielle hierin beschriebene Konfiguration der Wellen 56, 58 variieren kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Während insbesondere die Wellen 58, 60 unten detaillierter so beschrieben werden, dass sie jeweils in das erste Differential 34 und das kontinuierlich-variable Gelenk 46 des zugeordneten Rads 16A des zugeordneten Antriebsstrangs 12 integriert sind, wird der Fachmann erkennen, dass die Ausgangswelle 58 und/oder die Achswelle 60 von einer beliebigen geeigneten Art oder Konfiguration sein könnten, die durch einen beliebigen geeigneten Teil eines der Antriebsstränge 12, 14 des Antriebsstrangsystems 10 definiert sind, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Wie oben angemerkt umfasst die Achsen-Trennanordnung 50 eine Kupplungsanordnung 54 und ein elektromagnetisches Stellglied 56. Die Kupplungsanordnung 54 ist in selektiver drehmomentübertragender Beziehung zwischen der Achswelle 56 und der Ausgangswelle 58 angeordnet, und ist selektiv beweglich zwischen: einer eingerückten Konfiguration 54A, in der Drehmoment zwischen der Achselle 56 und der Ausgangswelle 58 übertragen wird (siehe 2A und 3A), und einer ausgerückten Konfiguration 54B, in der das Drehmoment zwischen der Achswelle 56 und der Ausgangswelle 58 unterbrochen ist (siehe 2B und 3B). Wie im Folgenden noch detaillierter beschrieben wird, ist das elektromagnetische Stellglied 56 dazu geeignet, selektiv die Kupplungsanordnung 54 zwischen den Konfigurationen 54A, 54B zu bewegen.
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Wie oben angemerkt, wirkt die Achsentrennanordnung 50 mit der Ausgangswelle 58 und der Achswelle 60 zusammen, um eine auswählbare Drehmomentunterbrechung zu dem zugeordneten Teilantriebsstrang 12 zu erleichtern. Zu diesem Zweck ist die Ausgangswelle 58, wie im Folgenden noch im Detail beschrieben wird, als Blindwelle ausgebildet, die sich zwischen der Trennanordnung 50 und dem ersten Differential 34 des ersten Teilantriebsstrangs 12 erstreckt. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass die Ausgangswelle 58 ohne Verwendung einer diskreten Blindwelle direkt in das Differential 34 integriert oder auf andere Weise durch dieses definiert sein kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die Ausgangswelle 58 umfasst einen Trägerwellenabschnitt 62, einen Zahnabschnitt 64 und einen mittleren Wellenabschnitt 66, der sich zwischen dem Trägerwellenabschnitt 62 und dem Zahnabschnitt 64 erstreckt. Der Zahnabschnitt 64 wirkt mit der Kupplungsanordnung 54 zusammen, wie unten noch detaillierter beschrieben wird. Der Trägerwellenabschnitt 62 wird in dem Trenngehäuse 52 über ein Ausgangswellenlager 68 gehalten. Die Ausgangswelle 58 umfasst auch eine Pilotausnehmung 70, die benachbart zu dem Zahnabschnitt 64 definiert ist und darin ein Pilotlager 72 unterbringt. Das Pilotlager 72 trägt seinerseits die Achswelle 60 und dient dazu, die Achswelle 60 und die Ausgangswelle 58 konzentrisch ausrichten zu helfen, wie unten noch detaillierter beschrieben wird. Wie in 2A–3B dargestellt, sind das Ausgangswellenlager 68 und das Pilotlager 72 als herkömmliche Kugellager verwirklicht. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass eine beliebige geeignete Art oder Anzahl von Lagern eingesetzt werden könnte, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Wie oben angemerkt ist die Achswelle 60 des kontinuierlich-variablen Gelenks 46 über die Achsentrennanordnung 50 in selektiv drehmomentübertragender Beziehung mit dem ersten Differential 34 des ersten Teilantriebsstrangs 12 angeordnet. Zu diesem Zweck umfasst die Achswelle 60 einen Anlaufabschnitt 74, einen Verkeilungs-Endabschnitt 76, der sich von dem Anlaufabschnitt 74 erstreckt, und einen Pilotabschnitt 78, der sich von dem Verkeilungs-Endabschnitt 76 erstreckt. Der Pilotabschnitt 78 greift in das Pilotlager 72 ein, das in der Pilotausnehmung 70 der Ausgangswelle 58 montiert ist, um die unabhängige Drehung der Achswelle 70 in Bezug auf die Ausgangswelle 58 zu erlauben, wenn das Drehmoment zwischen diesen unterbrochen ist, sowie die Ausrichtung und selektive unabhängig Drehung zwischen der Achswelle 60 und der Ausgangswelle 58 zu erleichtern, wie oben angemerkt. Der Anlaufabschnitt 74 ist dazu ausgebildet, den Einbau der Achswelle 60 des kontinuierlich-variablen Gelenks 46 in die Trennanordnung 50 zu erleichtern. Zu diesem Zweck ist eine Axiallageranordnung 80 benachbart zu dem Anlaufabschnitt 74 der Achswelle 60 vorgesehen, um die axiale Bewegung der Achswelle 60 während des Einbaus zu erleichtern, sowie um ein axiales Feststecken zu verhindern, wenn die Kupplungsanordnung 54 sich zwischen den Konfigurationen 54A, 54B bewegt, wie unten noch detaillierter beschrieben wird. Um eine lange Lebensdauer der Axiallageranordnung 80 sicherzustellen, können eine oder mehrere Dichtungen 81 operativ an dem Trenngehäuse 52 benachbart zu der Achswelle 60 und/oder der Ausgangswelle 58 angebracht sein.
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Die Axiallageranordnung 80 umfasst eine Nadellageranordnung 82 und eine Anlaufscheibe 84. Die Nadellageranordnung wird innerhalb des Trenngehäuses 52 gehalten und greift in den Anlaufabschnitt 74 der Achswelle 60 ein. Der Verkeilungs-Endabschnitt 76 der Achswelle 60 wirkt mit der Anlaufscheibe 84 und anderen Komponenten der Kupplungsanordnung 54 zusammen, um die selektive Drehmomentunterbrechung zwischen der Ausgangswelle 58 und der Achswelle 60 zu erleichtern. Dazu umfasst die Kupplungsanordnung 54 ein Kopplungselement 86, das einen Innenkeilabschnitt 88 und einen äußeren Abschnitt 90 umfasst. Der Verkeilungs-Endabschnitt 76 der Achswelle 60 greift in den Innenkeilabschnitt 88 des Kopplungselements 86 der Kupplungsanordnung 54 ein, sodass die Achswelle 60 und das Kopplungselement 86 sich zusammen drehen. Der äußere Abschnitt 90 des Kopplungselements 86 umfasst eine Anlaufoberfläche 92, die mit der Anlaufscheibe 84 der Axiallageranordnung 80 in Eingriff gelangt, um axiale Kräfte daran zu hindern, die Achswelle 60 festzusetzen, wenn die Kupplungsanordnung 54 sich zwischen den Konfigurationen 54A, 54B bewegt. Der äußere Abschnitt 90 des Kopplungselements 86 umfasst auch einen Zahn-Kopplungsabschnitt 94, der von der Anlaufoberfläche 92 beabstandet ist, sowie einem Leerlaufspalt 96, der zwischen der Anlaufoberfläche 92 und dem Zahn-Kopplungsabschnitt 94 definiert ist. Der Zahn-Kopplungsabschnitt 94 und der Leerlaufspalt 96 des Kopplungselements 86 wirken mit dem elektromagnetischen Stellglied 56 und der Kupplungsanordnung 54 zusammen, um die selektive Drehmomentunterbrechung zwischen der Ausgangswelle 58 und der Achswelle 60 zu erleichtern, wie unten noch detaillierter beschrieben wird.
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In der hierin veranschaulichten repräsentativen Ausführungsform ist die Ausgangswelle 58 des Teilantriebsstrangs 12 definiert durch die ”differentialseitigen” Komponenten, die sich zusammen drehen, insbesondere den Trägerwellenabschnitt 62, den Zahnabschnitt 64 und den mittleren Wellenabschnitt 66 der Ausgangswelle 58. In ähnlicher Weise wird die Achswelle 60 des Teilantriebsstrangs 12 durch die ”radseitigen” Komponenten der Kupplungsanordnung 54 und das kontinuierlich-variable Gelenk 46 definiert, die sich zusammen drehen, insbesondere das Kopplungselement 86 der Kupplungsanordnung 54 und den Anlaufabschnitt 74, den Verkeilungs-Endabschnitt 76 und den Pilotabschnitt 78 der Achswelle 60. Wie oben angemerkt könnten die verschiedenen Komponenten des Teilantriebsstrangs 12, des Differentials 34 und/oder der Kupplungsanordnung 54 jedoch auch unterschiedlich konstruiert, konfiguriert, angeordnet, getragen und/oder definiert sein, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Wie oben angemerkt, ist die Kupplungsanordnung 54 dazu geeignet, selektiv das Drehmoment zwischen der Ausgangswelle 58 und der Achsenwelle 56 zu unterbrechen. Zu diesem Zweck umfasst in einer Ausführungsform die Kupplungsanordnung 54 eine Hülse 98, die dazu dient, die Ausgangswelle 56 und die Ausgangswelle 58 zu koppeln, wenn die Kupplungsanordnung 54 in der eingerückten Konfiguration 54A ist. Die Hülse 98 ist in kraftübertragender Beziehung mit dem elektromagnetischen Stellglied 56 angeordnet, sodass die Hülse 98 in der eingerückten Konfiguration 54A den Zahnabschnitt 64 der Ausgangswelle 58 mit dem Zahn-Kopplungsabschnitt 94 des Kopplungselements 86 der Kupplungsanordnung 54 koppelt. Zu diesem Zweck umfasst die Hülse 98 einen ersten Hülsen-Zahnabschnitt 100 und einen zweiten Hülsen-Zahnabschnitt 102. In dieser Ausführungsform greift der zweite Hülsen-Zahnabschnitt 102 in den Zahnabschnitt 64 der Ausgangswelle 58 ein, wenn die Kupplungsanordnung 54 in beiden Konfigurationen 54A, 54B ist (siehe 2A–3B). Der erste Hülsen-Zahnabschnitt 100 greift in den Zahn-Kopplungsabschnitt 94 des Kopplungselements 86 ein, wenn die Kupplungsanordnung 54 in der eingerückten Konfiguration 54A ist (siehe 2A und 3A), und der erste Hülsen-Zahnabschnitt 100 bewegt sich von dem Zahn-Kopplungsabschnitt 94 weg und in den Leerlaufspalt 96, wenn die Kupplungsanordnung 54 in der ausgerückten Konfiguration 54B ist (siehe 2B und 3B). Somit ist der Leerlaufspalt 96 des Kopplungselements 86 so dimensioniert, dass er den ersten Hülsen-Zahnabschnitt 100 aufnimmt, wenn die Kupplungsanordnung 54 in der ausgerückten Konfiguration 54B ist.
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Um die Bewegung der Kupplungsanordnung 54 zwischen den Konfigurationen 54A, 54B zu erleichtern, bewegt das elektromagnetische Stellglied 56 die Hülse 98 von der Achswelle 60 weg. Zu diesem Zweck umfasst in einer Ausführungsform die Kupplungsanordnung 54 des Weiteren eine Gabel 104, die operativ an dem elektromagnetischen Stellglied 56 angebracht und in kraftübertragender Beziehung mit der Hülse 98 angeordnet ist. Der Fachmann wird erkennen, dass die Anordnung des Zahnabschnitts 64 der Ausgangswelle 58, des Zahn-Kopplungsabschnitts 94 des Kopplungselements 86, des ersten und zweiten gezahnten Hülsenabschnitts 100, 102 der Hülse 98, und der Gabel 104 das bildet, was zusammen üblicherweise als ”Klauenkupplungs”-Anordnung 54 bezeichnet wird, wobei der Zahnabschnitt 64 und der Zahn-Kopplungsabschnitt 94 eine Außenzahnung aufweisen (nicht im Detail dargestellt, aber in der Technik allgemein bekannt), die mit einer Innenzahnung der ersten und zweiten gezahnten Hülsenabschnitte 100, 102 der Hülse 86 (nicht im Detail dargestellt, aber in der Technik allgemein bekannt) zusammenwirkt, um die selektive Drehmomentunterbrechung zu erleichtern. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass die verschiedenen Komponenten und der Aufbau der Kupplungsanordnung 54, der Hülse 98, und/oder der Wellen 58, 60 in einer Reihe von unterschiedlichen Wegen konstruiert sein könnten, und damit unterschiedliche Komponenten oder Strukturen umfassen könnten, die auf beliebige geeignete Weise konstruiert sein könnten, oder bestimmte Komponenten oder Strukturen völlig weglassen könnten, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Wie oben angemerkt umfasst die Achsen-Trennanordnung 50 der vorliegenden Erfindung ein elektromagnetisches Stellglied 56, das mit der Kupplungsanordnung 54 zusammenwirkt, um die selektive Unterbrechung des Drehmoments zwischen der Ausgangswelle 58 und der Achswelle 60 zu erleichtern. Es sollte klar sein, dass das elektromagnetische Stellglied 56 in Abhängigkeit von der jeweiligen Anwendung auf eine Reihe von unterschiedlichen Arten ausgebildet sein kann. Als ein nicht einschränkendes Beispiel werden hierin zwei unterschiedliche Ausführungsformen des elektromagnetischen Stellglieds 56 der Achsen-Trennanordnung 50 der vorliegenden Erfindung beschrieben. Zum Zweck der Klarheit und Konsistenz bezieht sich die folgende Erläuterung des elektromagnetischen Stellglieds 56 auf Merkmale und Komponenten, die beiden Ausführungsformen gemeinsam sind. Zusätzlich werden die speziellen Unterschiede zwischen den Ausführungsformen detailliert beschrieben.
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Nun Bezug nehmend auf 2A bis 3B, ist das elektromagnetische Stellglied 56 der Achsen-Trennanordnung 50 dazu ausgebildet, die Kupplungsanordnung 54 selektiv zwischen den Konfigurationen 54A, 54B zu bewegen. Zu diesem Zweck umfasst das elektromagnetische Stellglied 56 einen Schieber 106, der selektiv zwischen einer ersten stabilen Stellung 106A und einer zweiten stabilen Stellung 106B beweglich ist. Des Weiteren ist das Stellglied 56 in kraftübertragender Beziehung mit der Kupplungsanordnung 54 angeordnet, sodass die Bewegung des Schiebers 106 aus einer der stabilen Stellungen 106A in die andere 106B der stabilen Stellungen eine entsprechende Bewegung der Kupplungsanordnung 54 zwischen den Konfigurationen 54A, 54B veranlasst, um selektiv Drehmoment zwischen der Ausgangswelle 58 des Teilantriebsstrangs 12 und der Achswelle 60 des Teilantriebsstrangs 12 zu übertragen, wie oben erläutert wurde. Zu diesem Zweck ist der Schieber 106 des elektromagnetischen Stellglieds 56 in kraftübertragender Beziehung mit der Gabel 104 der Kupplungsanordnung 54 angeordnet, die ihrerseits dazu geeignet ist, Kraft auf die Hülse 98 der Kupplungsanordnung 54 zu übertragen. In der hierin veranschaulichten repräsentativen Ausführungsformen wird die Gabel 104 gleitend von einer Gabelwelle 108 getragen und gleitet dieser entlang in Ansprechen auf die Bewegung des Schiebers 106 zwischen den stabilen Stellungen 106A, 106B. Aus der folgenden Beschreibung des elektromagnetischen Stellglieds 56 wird jedoch klar werden, dass der Schieber 106 in einer Reihe von unterschiedlichen Wegen konfiguriert oder auf andere Weise definiert sein kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Somit könnte die Achsen-Trennanordnung 50, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, so konstruiert sein, dass sie ohne Verwendung einer Gabel 104 Kraft von dem elektromagnetischen Stellglied 56 auf die Kupplungsanordnung 54 überträgt.
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In einer Ausführungsform umfasst das elektromagnetische Stellglied 56 der Achsen-Trennanordnung 50 ein Stellgliedgehäuse 110, das die verschiedenen Komponenten des elektromagnetischen Stellglieds 56 trägt, die unten detaillierter beschrieben werden. Hier trägt das Trenngehäuse 52 der Achsentrennanordnung 50 das Stellgliedgehäuse 110 und die Gabelwelle 108. Es sollte klar sein, dass das elektromagnetische Stellglied 56 in einer Reihe von unterschiedlichen Wegen operativ an dem Fahrzeug angebracht sein und/oder von diesem getragen werden kann, und somit das Stellgliedgehäuse 110 und/oder das Trenngehäuse 52 auf beliebige geeignete Weise ausgebildet sein könnten, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Nun Bezug nehmend auf die 2A bis 2B ist dort eine erste Ausführungsform des elektromagnetischen Stellglieds 56 der Achsen-Trennanordnung 50 dargestellt. In dieser Ausführungsform umfasst das elektromagnetische Stellglied 56 eine erste Spule 112, eine zweite Spule 114 und einen Permanentmagnet 116. Die erste Spule 112 dient dazu, selektiv ein erstes Magnetfeld zu erzeugen. Die zweite Spule 114 ist von der ersten Spule 112 beabstandet und dient dazu, selektiv ein zweites Magnetfeld zu erzeugen. Der Permanentmagnet 116 ist operativ an dem Schieber 106 angebracht, sodass vorbestimmte Veränderungen in dem ersten Magnetfeld und/oder dem zweiten Magnetfeld den Schieber 106 aus einer der stabilen Stellungen 106A (oder 106B) in die andere stabile Stellung 106B (oder 106A) verdrängen. In dieser Ausführungsform weist das Stellgliedgehäuse 110 einen darin definierten Zylinder 118 auf, der den Schieber 106 trägt, und der Schieber 106 ist des Weiteren als eine Welle 120 definiert, die in dem Zylinder 118 gehalten und diesem entlang zwischen den stabilen Positionen 106A, 106B beweglich ist. Somit ist der Permanentmagnet 116 operativ an der Welle 120 angebracht, sodass vorbestimmte Veränderungen in dem durch die Spulen 112, 114 erzeugten Magnetfeld den Permanentmagnet 116 und damit die Welle 120 entlang des Zylinders 118 verdrängen, wodurch die Welle 120 Kraft auf die Gabel 104 überträgt, die ihrerseits entlang der Gabelwelle 108 gleitet und Kraft auf die Hülse 98 überträgt, um wie oben beschrieben die Kupplungsanordnung 54 zwischen den Konfigurationen 54A, 54B zu bewegen. In einer Ausführungsform ist zumindest eine Feder 122 zwischen dem Stellgliedgehäuse 110 und der Welle 120 angeordnet. Die Feder 122 wirkt mit den Spulen 112, 114 zusammen, um die Welle 120 aus einer stabilen Stellung 106A (oder 106B) in die andere stabile Stellung 106B (oder 106A) zu verdrängen, wie dies unten noch detaillierter beschrieben wird.
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Die zweite Spule 114 ist von der ersten Spule 112 beabstandet, sodass das erste Magnetfeld und/oder das zweite Magnetfeld den Schieber 106 aus einer der stabilen Stellungen 106A in die andere 106B der stabilen Stellungen verdrängt, um die entsprechende Bewegung der Kupplungsanordnung 54 zwischen den Konfigurationen 54A, 54B zu veranlassen, wie oben angemerkt wurde. In einer Ausführungsform sind die erste Spule 112 und/oder die zweite Spule 114 mit dem Schieber 106 ausgerichtet. Insbesondere in der in 2A und 2B veranschaulichten Ausführungsform sind sowohl die erste Spule 112 als auch die zweite Spule 114 beide im Wesentlichen mit der Welle 120 ausgerichtet, und ist der Permanentmagnet 116 zwischen der ersten Spule 112 und der zweiten Spule 114 angeordnet. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass der Permanentmagnet 116 in einer beliebigen geeigneten Position angeordnet sein könnte, die ausreichend ist, um den Schieber 106 zwischen den stabilen Stellungen 106A, 106B zu bewegen, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus, wird der Fachmann erkennen, dass die erste Spule 112, die zweite Spule 114 und/oder der Permanentmagnet 116 auf beliebige geeignete Weise mit einer beliebigen geeigneten Gestalt oder einem beliebigen geeigneten Profil ausgebildet, positioniert oder auf andere Weise angeordnet werden könnten, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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In der in den 2A und 2B veranschaulichten Ausführungsform ist der Permanentmagnet 116 operativ für die gleichzeitige Bewegung zwischen den stabilen Stellungen 106A, 106B an der Welle 120 angebracht. Hier ist der Permanentmagnet 116 eine einzelne, einstückige Komponente und weist im Wesentlichen ein ringförmiges Profil auf. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass der Permanentmagnet 116 eine beliebige geeignete Konfiguration aufweisen könnte, die ausreichend ist, um mit der ersten Spule 112 und/oder der zweiten Spule 114 zusammenzuwirken, um den Schieber 106 zwischen den stabilen Stellungen 106A, 106B zu verdrängen, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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In einer Ausführungsform ist das Steuergerät 48 in elektrischer Kommunikation mit den Spulen 112, 114 angeordnet, um selektiv Magnetfelder zu erzeugen und/oder deren Polarität umzukehren, um den Schieber 106 zwischen den stabilen Stellungen 106A, 106B zu bewegen. Zu diesem Zweck kann das Steuergerät 48 geeignet sein, eine elektrische Ladung durch die Spulen 112, 114 zu leiten, sodass die Magnetfelder durch den Fluss von elektrischen Ladungen in den Spulen 112, 114 induziert werden. Hier verursacht ein Wechsel in der Richtung des Flusses von elektrischen Ladungen in den Spulen 112, 114 eine entsprechende Umkehr der erzeugten Magnetfelder. Der Fachmann wird erkennen, dass das Steuergerät 48 dazu geeignet sein kann, selektiv Strom durch jede Spule 98, 106B zu führen, entweder unabhängig voneinander oder gleichzeitig. In ähnlicher Weise kann das Steuergerät 48 dazu ausgebildet sein, selektiv den Stromfluss durch jede Spule 98, 106B umzukehren, entweder unabhängig voneinander oder gleichzeitig. Des Weiteren sollte klar sein, dass die Spulen 112, 114 in entgegengesetzte Richtungen gewickelt sein könnten (zum Beispiel könnte die erste Spule 112 im Uhrzeigersinn gewickelt sein, und die zweite Spule 114 könnte gegen den Uhrzeigersinn gewickelt sein), oder dass alternativ beide Spulen in dieselbe Richtung gewickelt sein könnten (zum Beispiel sowohl die erste Spule 112 als auch die zweite Spule 114 im Uhrzeigersinn gewickelt sein könnten). Das Steuergerät 48, das in der Technik auch als ”elektronisches Steuermodul” bezeichnet wird, kann auch eingesetzt werden, um das Verteilergetriebe 26 zu steuern, wie oben angemerkt.
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Wie aus der folgenden Beschreibung deutlich werden wird, sind die stabilen Stellungen 106A, 106B so ausgebildet, dass sie dem elektromagnetischen Stellglied 56 erlauben, die ausgewählte Konfiguration 54A, 54B der Kupplungsanordnung 54 beizubehalten, ohne Notwendigkeit, dass die erste Spule 112 oder die zweite Spule 114 kontinuierlich erregt werden. Der Fachmann wird erkennen, dass dies eine sogenannte "bistabile" Konfiguration des elektromagnetischen Stellglieds 56 ist. Somit könnte das Steuergerät 48 ausgebildet sein, um vorübergehend elektrische Ladungen an die erste Spule 112 und/oder die zweite Spule 114 zu leiten, bis die Kupplungsanordnung 54 zwischen den Konfigurationen 54A, 54B wechselt; zu diesem Zeitpunkt könnte(n) die Spule(n) 112, 114 in der Folge wieder stromlos geschaltet werden. Insbesondere weil das ständige Anlegen von elektrischem Strom nicht erforderlich ist, um den Schieber 106 in den stabilen Stellungen 106A, 106B zu halten, könnte das Steuergerät 48 ausgebildet sein, um zu erfassen, in welcher der stabilen Stellungen 106A, 106B sich der Schieber 106 befindet (und somit, in welcher der Konfigurationen 54A, 54B sich die Kupplungsanordnung 54 befindet), etwa durch Messen oder Bestimmen der Induktanz in der/den Spule(n) 112, 114 auf andere Weise.
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Wie oben angemerkt, ist eine zweite Ausführungsform des elektromagnetischen Stellglieds 56 der Achsen-Trennanordnung 50 der vorliegenden Erfindung in 3A und 3B dargestellt. In der folgenden Beschreibung sind nicht identische Komponenten der zweiten Ausführungsform des elektromagnetischen Stellglieds 56 mit denselben Bezugszahlen versehen, die in Verbindung mit der ersten Ausführungsform des elektromagnetischen Stellglieds 56 verwendet wurden, jedoch erhöht um 100.
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Nun Bezug nehmend auf die 3A und 3B ist dort die zweite Ausführungsform des elektromagnetischen Stellglieds 156 der Achsen-Trennanordnung 50 der vorliegenden Erfindung dargestellt. In dieser zweiten Ausführungsform umfasst das elektromagnetische Stellglied 156 eine einzelne Spule 212, die dazu dient, selektiv ein Magnetfeld zu erzeugen. Der Permanentmagnet 216 ist in ähnlicher Weise operativ an dem Schieber 206 so angebracht, dass vorbestimmte Veränderungen in dem von der einzelnen Spule 212 erzeugten Magnetfeld den Schieber 206 aus einer der stabilen Stellungen 206A (oder 206B) in die andere stabile Stellung 206B (oder 206A) verdrängen, um so eine entsprechende Bewegung der Kupplungsanordnung 54 zwischen den Konfigurationen 54A, 54B zu veranlassen. Zu diesem Zweck ist das Steuergerät 48 in elektrischer Kommunikation mit der einzelnen Spule 212 angeordnet, um selektiv ein Magnetfeld zu erzeugen und/oder dessen Polarität umzukehren, wie dies in Verbindung mit der ersten Ausführungsform des elektromagnetischen Stellglieds 56 detaillierter erläutert wurde. In ähnlicher Weise kann das Steuergerät 48 auch ausgebildet sein, um die relative Stellung des Schiebers 206 zwischen den stabilen Stellungen 206A, 206B auf der Grundlage der Induktanz in der einzelnen Spule 212 zu bestimmen.
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In dieser Ausführungsform umfasst das elektromagnetische Stellglied 156 des Weiteren einen Kern 124 mit einem ersten magnetischen Pol 126 und einem zweiten magnetischen Pol 128, der von dem ersten magnetischen Pol beabstandet ist. Der Kern 124 ist dazu geeignet, das durch die Signalspule 212 erzeugte Magnetfeld zu dem ersten magnetischen Pol 126 und dem zweiten magnetischen Pol 128 zu leiten. Der erste magnetische Pol 126 umfasst ein Paar von ersten magnetischen Polelementen 130A, 130B, die entlang einer gemeinsamen Referenzachse 132 voneinander beabstandet sind (die physische Verbindung mit dem ersten magnetischen Pol 126 ist nicht im Detail dargestellt). Der zweite magnetische Pol 128 ist zwischen den ersten magnetischen Polelementen 130A, 130B entlang der gemeinsamen Referenzachse 132 beabstandet. In einer Ausführungsform weist der Permanentmagnet 216 gegenüberliegende Nord- und Südenden 216N, 216S auf, und das elektromagnetische Stellglied 156 umfasst des Weiteren ein Nordblatt 134 mit einem Nordblattende 136 sowie ein Südblatt 138 mit einem Südblattende 140. Das Nordblatt 134 ist operativ an dem Nordende 216N des Permanentmagnets 216 angebracht und erstreckt sich bis zu dem Nordblattende 136. Das Nordblattende 136 ist entlang der gemeinsamen Referenzachse 132 zwischen dem zweiten magnetischen Pol 128 des Kerns 124 und einem der ersten magnetischen Polelemente 130A (oder 130B) des Kerns 124 angeordnet. Das Südblatt 138 ist operativ an dem Südende 216S des Permanentmagnets 216 angebracht und erstreckt sich bis zu dem Südblattende 140. Das Südblattende 140 ist entlang der gemeinsamen Referenzachse 132 zwischen dem zweiten magnetischen Pol 128 des Kerns 124 und dem anderen der ersten magnetischen Polelemente 130B (oder 130A) des Kerns 124 angeordnet. In dieser Ausführungsform des elektromagnetischen Stellglieds 156 der Achsen-Trennanordnung 50 der vorliegenden Erfindung ist das Magnetfeld, das durch die einzelne Spule 212 erzeugt wird, selektiv zwischen einer ersten Magnetfeldorientierung 212A und einer zweiten Magnetfeldorientierung 212B unkehrbar. In der ersten Magnetfeldorientierung 212A (siehe 3A) ziehen die ersten magnetischen Polelemente 130A, 130B des Kerns 124 das Nordblattende 136 an und stoßen das Südblattende 140 ab; der zweite magnetische Pol 128 des Kerns 124 zieht das Südblattende 140 an und stößt das Nordblattende 136 ab, wodurch der Schieber 106 in eine der stabilen Stellungen 106A (oder 106B) verdrängt wird. In der zweiten Magnetfeldorientierung 212B (siehe 3B) ziehen die ersten magnetischen Polelemente 130A, 130B des Kerns 124 das Südblattende 140 an und stoßen das Nordblattende 120 ab; der zweite magnetische Pol 128 des Kerns 124 zieht das Nordblattende 136 an und stößt das Südblattende 140 ab, wodurch der Schieber 106 in die andere der stabilen Stellungen 106B (oder 106A) verdrängt wird. In einer Ausführungsform sind das Nordblatt 134, das Südblatt 138 und/oder der Kern 124 aus einem eisenhaltigen Material hergestellt. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass die verschiedenen Komponenten des elektromagnetischen Stellglieds 156 auf beliebige geeignete Weise konstruiert, konfiguriert, und/oder hergestellt sein könnten, und aus einem beliebigen geeigneten Material, das ausreichend ist, um Kraft zu übertragen und den Schieber 106 zwischen den stabilen Stellungen 106A, 106B zu bewegen, um eine entsprechende Bewegung der Kupplungsanordnung 54 zwischen den Konfigurationen 54A, 54B zu verursachen, wie dies oben erläutert wurde.
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Auf diese Weise verbessert die Achsen-Drehmomenttrennanordnung 50 der vorliegenden Erfindung die Leistung von Fahrzeug-Antriebsstrangsystemen 10 beträchtlich, indem sie eine einfache und raumsparende Implementierung einer selektiven Drehmomentunterbrechung ermöglicht. Insbesondere wird der Fachmann erkennen, dass die Achsen-Trennanordnung 50 der vorliegenden Erfindung so ausgebildet ist, dass die Kupplungsanordnung 54 in beiden der Konfigurationen 54A, 54B verbleiben kann, ohne eine kontinuierliche Versorgung des elektromagnetischen Stellglieds 56, 156 mit elektrischem Strom notwendig zu machen. Darüber hinaus wird klar sein, dass der Permanentmagnet 116, 216 so ausgebildet sein kann, dass die gesamte Packdichte des elektromagnetischen Stellglieds 56, 156 und der Achsen-Trennanordnung 50 beträchtlich minimiert wird. Des Weiteren kann die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einer Reihe von unterschiedlichen Typen von Antriebsstrangsystemen 10 und auf eine Reihe von unterschiedlichen Wegen verwendet werden, und sie verringert die Kosten und die Komplexität der Herstellung von Fahrzeugen mit überlegenen Betriebseigenschaften, etwa hohem Wirkungsgrad, verringertem Gewicht, Packdichte und Lebensdauer der Komponenten sowie Fahrverhalten des Fahrzeugs.
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Die Erfindung wurde rein zur Veranschaulichung beschrieben. Es sollte jedoch klar sein, dass die verwendete Terminologie rein deskriptiv und keinesfalls einschränkend gemeint ist. Im Licht der oben angeführten Lehren sind verschiedene Abwandlungen und Variationen der vorliegenden Erfindung möglich. Daher kann die Erfindung innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche auf andere Weise praktisch umgesetzt werden, als dies in der Beschreibung beschrieben wurde.