DE10313351B4

DE10313351B4 - Stellglied

Info

Publication number: DE10313351B4
Application number: DE10313351A
Authority: DE
Inventors: Masao Tochigi Teraoka; Noriyuki Tochigi Sudou; Giichirou Tochigi Takahashi; Masaaki Tochigi Fusegi; Masashi Tochigi Aikawa; Tetsushi Tochigi Tomita
Original assignee: Tochigi Fuji Sangyo KK
Current assignee: GKN Driveline Japan Ltd
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2010-01-07
Anticipated expiration: 2023-03-26
Also published as: DE10313351A1; KR100591672B1; KR20030077999A; US20030184171A1; US6966863B2

Abstract

Stellglied mit einem feststehenden Teil (15), das an einem Gehäuse (5) montiert ist, einem drehbaren Teil (17), das mit dem feststehenden Teil (15) drehbar in Eingriff steht, einem bewegbaren Teil (19), das mit dem drehbaren Teil (17) zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position axial bewegbar in Eingriff steht, einer Antriebsquelle (25), die das drehbare Teil (17) dreht, und einem Nockenmechanismus (21), der zwischen dem drehbaren Teil (17) und dem bewegbaren Teil (19) angeordnet ist, um die Rotationskraft des drehbaren Teils (17) in eine Betätigungskraft einer Betriebseinheit (13) umzuwandeln, wobei das bewegbare Teil (19) einen Betätigungsabschnitt (19A) zum Betätigen der Betriebseinheit (13) und einen Führungsabschnitt (19B) aufweist, der den Nockenmechanismus (21) führt, so dass sich dieser im Betätigungsabschnitt (19A) bewegt, und wobei der Betätigungsabschnitt (19A) des bewegbaren Teils (19), das feststehende Teil (15), das drehbare Teil (17), der Nockenmechanismus (21) und der Führungsabschnitt (19B) des bewegbaren Teils (19) in...

Description

Die Erfindung betrifft Stellglieder, die Betätigungseinheiten betätigen, wie z. B. Kupplungen, und insbesondere ein Stellglied mit einem Nockenmechanismus oder einem Zahnradmechanismus, der einen Elektromotor als eine Antriebsquelle nutzt.
1 zeigt eine Differentialeinheit 2001, die in der Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 5-54574 offenbart ist. Diese Differentialeinheit 2001 hat einen Antriebskupplungs- und Antriebsentkupplungs-Mechanismus, der an der Eingangsseite eines Differentialmechanismus montiert ist.
Die Differentialeinheit 2001 ist in einem Differentialträger 2003 aufgenommen. Ferner weist die Differentialeinheit 2001 ein äußeres Differentialgehäuse 2005, ein inneres Differentialgehäuse 2007, einen Differentialmechanismus 2009 mit einem Kegelradgetriebe, eine Zahnkupplung 2011 und ein Stellglied 2013 auf, das einen Fluiddruck nutzt.
Die Zahnkupplung 2011 ist zwischen einem Kupplungsring 2015, der mit dem inneren Differentialgehäuse 2007 gekuppelt und frei bewegbar ist, und dem äußeren Differentialgehäuse 2005 angeordnet.
Das Stellglied 2013 weist einen Zylinder 2071, der fest am Differentialträger 2003 befestigt ist, einen Kolben 2019 und eine Schaltgabel 2021 auf. Das Stellglied 2013 wird von einer Luftpumpe, die von einem Motor angetrieben wird, mit Luftdruck versorgt und in Reaktion darauf betätigt. Ferner bewegt das Stellglied 2013 mittels der Schaltgabel 2021 den Kupplungsring 2015, wodurch bewirkt wird, dass die Zahnkupplung 2011 in Verzahnungseingriff gebracht wird.
Ferner wird, wenn die Luftdruckzufuhr unterbrochen wird, die Zahnkupplung 2011 außer Verzahnungseingriff gebracht.
Das äußere Differentialgehäuse 2005 wird von der Antriebsleistung des Motors drehangetrieben, die mittels eines Antriebsritzels 2023 und eines Tellerrades 2025 eingegeben wird.
Mit dem Verzahnungseingriff der Zahnkupplung 2011 wird die Drehung des äußeren Differentialgehäuses 2005 mittels des inneren Differentialgehäuses 2007 und des Differentialmechanismus über die Radachsen 2027 und 2029 auf ein linkes und auf ein rechtes Rad verteilt. Dadurch ist das Fahrzeug in einen Vierradantriebszustand gebracht, mit dem Resultat einer Verbesserung seiner Geländegängigkeit, seiner Straßenfahrfähigkeit und seiner Stabilität.
Nach dem Außereingriffbringen der Zähne der Zahnkupplung 2011 ist ferner die Antriebsleistung des Motors in einem Antriebsleistungs-Übertragungssystem zwischen dem inneren Differentialgehäuse 2007 und dem linken Rad sowie dem rechten Rad entkuppelt. Folglich ist das Fahrzeug in einen Zweiradantriebszustand gebracht, wodurch der Kraftstoffverbrauch verringert ist.
In dieser Weise nutzt die Differentialeinheit 2001 die Luftpumpe zum Betätigen des Stellglieds 2013 und überträgt eine resultierende Betätigungskraft mittels der Schaltgabel 2021 zur Kupplung 2011.
Jedoch ergibt sich, da das Stellglied 2013 eine große Anzahl von Bauelementen erfordert, wie beispielsweise die Luftpumpe, den Kolben 2019, den Zylinder 2071 und einen Schaltmechanismus mit der Schaltgabel 2021, eine erhöhte Anzahl von Montageschritten für die Differentialeinheit 2001 und bewirkt einen komplizierten Aufbau. Ferner treten auch Fehler beim Zusammenbau zwischen dem Stellglied 2013 und dem Differentialträger 2003 auf. Zusätzlich tritt eine merkliche Kostenerhöhung auf (insbesondere die Luftpumpe macht in etwa 30% dieser Kosten aus).
Ferner ist es bei dem Fluiddruck nutzenden Stellglied, wie beispielsweise dem Luftdruck nutzenden Stellglied 2013, schwierig, ein Druckleck in einer Druckleitung zu vermeiden. Dieses Druckleck führt zu einer verringerten Reaktion beim Kuppeln und beim Entkuppeln der Zahnkupplung 2011 und folglich wird es schwierig, in Abhängigkeit von Veränderungen der Fahrbedingungen schnell zwischen dem Vierradantriebszustand und dem Zweiradantriebszustand zu wechseln.
Ferner führt dieses Druckleck zu einer Verringerung der Zuverlässigkeit. Um solch ein Druckleck zu verhindern, besteht die Notwendigkeit, verschiedene Teile der Druckleitung so zu dimensionieren, dass sie verstärkt sind, und es wird schwierig, damit zusammenhängende Kostenerhöhungen zu verhindern.
Ferner ist das Luftdruck nutzende Stellglied 2013 durch einen Innendruck oder einen Außendruck negativ beeinflussbar, mit dem Ergebnis einer verringerten Leistungsfähigkeit, welche eine Instabilität bewirkt.
Ferner erfordert die Nutzung des Fluiddruck nutzenden Stellgliedes 2013 einen vergrößerten Einbauraum einschließlich einem Raum für Zuführrohre der Druckleitung und deren Verteilerraum, und die Differentialeinheit 2001 wird groß im Aufbau, so dass die Installierbarkeit im Fahrzeug verschlechtert ist. Ferner besteht die Notwendigkeit zum Modifizieren eines Gehäuses (insbesondere des Differentialträgers 2003), das die Differentialeinheit 2001 aufnimmt, wodurch eine merkliche Erhöhung der Modifizierungskosten bewirkt wird mit einer weiteren Verschlechterung der Installierbarkeit im Fahrzeug.
Ferner ist die Differentialeinheit 2001 so eingerichtet, dass, wenn Störungen an der Luftpumpe, dem Stellglied 2013 und dem Schaltmechanismus mit der Schaltgabel 2021 auftreten, die Zahnkupplung 2011 unerwünscht außer Verzahnungseingriff gebracht wird, so dass das Fahrzeug in den Zweiradantriebszustand zurückversetzt wird.
Daher wird es bei solch einer Betätigungseinheit, die zum Betätigen der Kupplung das Fluiddruck nutzende Stellglied hat, wenn im Allgemeinen eine Störung im Betätigungssystem auftritt, da die Betätigungseinheit dazu tendiert, in ihren anderen Zustand zurückzukehren (insbesondere, wenn die Kupplung mittels des Stellgliedes gekuppelt ist, wird die Kupplung mittels der Rückstellfeder entkuppelt), schwierig die Betätigungseinheit im gleichen Zustand zu halten, wie jenem, der erlangt ist, wenn das Betätigungssystem in seinem Normalzustand ist.
Andererseits ist es notwendig, da es schwierig ist, das den Elektromotor nutzende Stellglied mit einer Betätigungskraft gleicher Größe zu versehen, wie der des Fluiddruck nutzenden Stellgliedes, zum Zweck des sanften Kuppelns der Zahnkupplung eine Schaltfeder vorzusehen.
Beim Stand der Technik ist, da die Schaltfeder separat vom Stellglied vorgesehen ist, die Anzahl der Bauelemente in einem Maße erhöht, das in erhöhten Kosten resultiert. Ferner sind Überlegungen für sowohl eine spezifische Struktur zum Positionieren der Schaltfeder als auch den Zusammenbau der Bauelemente erforderlich, was in Erhöhungen der Anzahl der Montageschritte und der Kosten resultiert.
Ferner ist bei der Zahnkupplung zusätzlich zur Schaltfeder die Rückstellfeder zum Entkuppeln der Zahnkupplung erforderlich.
Die Schaltfeder dient zum Durchführen des sanften Kuppelns der Zahnkupplung gegen die Kraft der Rückstellfeder, und ihre Federkraft muss so groß sein, dass sie ausreichend größer als die der Rückstellfeder ist.
Demgemäß sollte bei dem den Elektromotor nutzenden Stellglied, bei welchem eine Schwierigkeit beim Erreichen der Betätigungskraft gleichen Ausmaßes, wie der des Fluiddruck nutzenden Stellgliedes auftritt, die Schaltfeder eine so gering wie mögliche Federkraft aufweisen.
Die DE 38 15 225 C2 offenbart ein Stellglied mit einem drehbaren Teil, das zwischen einem feststehenden Teil und einem bewegbaren Teil angeordnet ist und von einer Antriebsquelle derart angetrieben wird, dass eine Betriebseinheit durch eine axiale Bewegung des bewegbaren Teils in eine erste und eine zweite Position gebracht werden kann.
Unter Betrachtung der oben genannten Probleme ist es ein Ziel der Erfindung, ein Stellglied zu schaffen, das so aufgebaut ist, dass das Stellglied per se sowie eine damit zu betätigende Betätigungseinheit sehr leicht zusammenbaubar sind (im Folgenden als Betriebseinheit bezeichnet), und mit dem die Möglichkeit geschaffen ist, die Energie einer Antriebsquelle in eine Betätigungskraft umzuwandeln ohne die Notwendigkeit eines Fluiddruck nutzenden Stellgliedes, das einen Kolben und einen Zylinder aufweist, wobei ein Zustandsaufrechterhaltungsmechanismus vorgesehen ist, so dass ein vereinfachter Aufbau, geringe Kosten und eine hohe Zuverlässigkeit realisiert sind.
Dies wird gemäß der Erfindung durch ein Stellglied nach den Merkmalen aus dem Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung wird nun anhand bevorzugter Ausführungsformen mit Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung detaillierter beschrieben.
1 zeigt eine Querschnittsansicht, die den Stand der Technik erläutert.
2 zeigt eine Querschnittsansicht, die ein Stellglied gemäß einer ersten Ausführungsform und ein vorderes, solch ein Stellglied nutzendes Differential erläutert.
3 zeigt eine Vorderansicht, die ein Stellglied gemäß der ersten Ausführungsform erläutert.
4 zeigt eine Querschnittsansicht, die ein Stellglied gemäß einer zweiten Ausführungsform und ein vorderes Differential erläutert, das solch ein Stellglied nutzt.
5 zeigt eine Querschnittsansicht, die ein Stellglied gemäß einer dritten Ausführungsform und ein vorderes, solch ein Stellglied nutzendes Differential erläutert.
6 zeigt eine Querschnittsansicht, die ein Stellglied gemäß einer vierten Ausführungsform und ein vorderes, solch ein Stellglied nutzendes Differential erläutert.
7 zeigt eine Vorderansicht, die das Stellglied gemäß der vierten Ausführungsform erläutert.
8A zeigt eine Querschnittsansicht, gesehen entlang einer Linie VIII-VIII in 7, in einem Zustand, in dem das Stellglied gemäß der vierten Ausführungsform unwirksam ist, und 8B zeigt eine Querschnittsansicht, gesehen entlang einer Linie VIII-VIII in 7, in einem Zustand, in dem das Stellglied gemäß der vierten Ausführungsform wirksam ist.
9A zeigt eine Querschnittsansicht eines Stellgliedes gemäß einer fünften Ausführungsform unter der Voraussetzung eines Vierradantriebszustandes.
9B zeigt eine Querschnittsansicht eines Stellgliedes gemäß der fünften Ausführungsform unter der Voraussetzung eines Zweiradantriebszustandes.
10 zeigt eine Vorderansicht, die ein Stellglied gemäß einer sechsten Ausführungsform erläutert.
11 zeigt eine Ansicht des Stellgliedes, gesehen entlang einem Pfeil XIII in 10.
12 zeigt eine Ansicht, die eine Antriebsquelle und einen Leistungsübertragungs-Mechanismus erläutert, die einen Teil eines Stellgliedes gemäß einer siebenten Ausführungsform bilden.
13 zeigt eine Ansicht, die eine Antriebsquelle und einen Leistungsübertragungs-Mechanismus erläutert, die einen Teil eines Stellgliedes gemäß einer achten Ausführungsform bilden.
14 zeigt eine Ansicht, die eine Antriebsquelle und einen Leistungsübertragungs-Mechanismus erläutert, die einen Teil eines Stellgliedes gemäß einer neunten Ausführungsform bilden.
15 zeigt eine Querschnittsansicht, die ein Stellglied gemäß einer zehnten Ausführungsform und ein hinteres, solch ein Stellglied nutzendes Differential erläutert.
16A zeigt eine Vorderansicht einer Stützplatte, die bei der zehnten Ausführungsform verwendet ist, und 16B zeigt eine Querschnittsansicht, gesehen entlang einer Linie XVIB-XVIB in 16A.
17A zeigt eine Vorderansicht einer Nockenplatte, die bei der zehnten Ausführungsform verwendet ist, und 17B zeigt eine Querschnittsansicht, gesehen entlang einer Linie XVIIB-XVIIB in 17A.
18A zeigt eine Vorderansicht einer bewegbaren Platte, die bei der zehnten Ausführungsform verwendet ist, und 18B zeigt eine Querschnittsansicht, gesehen entlang einer Linie XVIIIB-XVIIIB in 18A.
19 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht, die die Stützplatte, die Nockenplatte und die bewegbare Platte erläutert, die bei der zehnten Ausführungsform verwendet sind.
20 zeigt eine perspektivische Ansicht der jeweiligen Teile von 19 in einem Zusammenbau-Zustand.
21 zeigt eine Ansicht eines Kupplungsringes und eines äußeren Differentialgehäuses gemäß der zehnten Ausführungsform, gesehen entlang einem Pfeil VI in 19.
22A zeigt eine Vorderansicht, die einen Winkel einer Nockenplatte in einem Vierradantriebszustand eines Fahrzeugs erläutert, und 22B zeigt eine Ansicht, die die Nockenplatte mit einer Nocke erläutert, die in einem Winkel gemäß 22A ausgebildet ist.
23A zeigt eine Vorderansicht, die einen Winkel der Nockenplatte in einem Zweiradantriebszustand des Fahrzeugs erläutert, und 23B zeigt eine Ansicht, die eine Nockenplatte mit der Nocke erläutert, die in einem Winkel von 23A ausgebildet ist.
24A zeigt eine Vorderansicht, die den Winkel der Nockenplatte während einer Umschaltung zwischen dem Vierradantriebszustand und dem Zweiradantriebszustand des Fahrzeugs erläutert, und 24B zeigt eine Ansicht, die die Nockenplatte mit der Nocke erläutert, die in einem Winkel von 24A ausgebildet ist.
25 zeigt eine Querschnittsansicht, die ein Stellglied gemäß einer elften Ausführungsform und ein vorderes, solch ein Stellglied nutzendes Differential erläutert.
26 zeigt eine Ansicht, die einen Positionssensor gemäß einer zwölften Ausführungsform und einen damit zusammenhängenden Montagezustand erläutert.
27A zeigt eine Ansicht, die eine Stützplatte und eine bewegbare Platte erläutert, die in einer dreizehnten Ausführungsform verwendet sind, und 27B zeigt eine Ansicht, gesehen entlang einem Pfeil XXVIIB in 27A.
28A zeigt eine Vorderansicht, die eine bewegbare Platte erläutert, die in einer vierzehnten Ausführungsform verwendet ist, und 28B zeigt eine Querschnittsansicht, gesehen entlang einer Linie XXVIIIB-XXVIIIB von 28A.
29 zeigt eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Teils des Stellgliedes gemäß der vierzehnten Ausführungsform.
30A zeigt eine Vorderansicht, die eine Stützplatte erläutert, die in einer fünfzehnten Ausführungsform verwendet ist, und 30B zeigt eine Querschnittsansicht, gesehen entlang einer Linie XXXB-XXXB von 30A.
31 zeigt eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Teils eines Stellgliedes gemäß der fünfzehnten Ausführungsform.
32 zeigt eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Teils eines Stellgliedes gemäß einer sechzehnten Ausführungsform.
33A zeigt eine Querschnittsansicht, die ein Stellglied gemäß der sechzehnten Ausführungsform in einem Zustand erläutert, in dem es in einem Vierradantrieb-Modus eines Fahrzeugs betätigt ist, und 33B zeigt eine Querschnittsansicht, die das Stellglied in einem Zustand erläutert, in dem es in einem Zweiradantrieb-Modus betätigt ist.
34 zeigt eine Ansicht, die eine bewegbare Platte gemäß einer siebzehnten Ausführungsform und einen Federabschnitt erläutert, der einstückig mit dem Stellglied ausgebildet ist.
35 zeigt eine Ansicht, die ein anderes Beispiel der bewegbaren Platte gemäß der siebzehnten Ausführungsform erläutert, wobei der Federabschnitt einstückig mit dem Stellglied ausgebildet ist.
36 zeigt eine Mechanik-Prinzipansicht eines Leistungsübertragungssystems eines Fahrzeugs, die ein Beispiel erläutert, bei welchem das erfindungsgemäße Stellglied und die Differentialeinheit verwendet sind, die solch ein Stellglied nutzt.
37 ist eine Mechanik-Prinzipansicht eines Leistungsübertragungssystems eines Fahrzeugs gemäß einem anderen Beispiel, bei dem das erfindungsgemäße Stellglied und die Differentialeinheit verwendet sind, die solch ein Stellglied nutzt.
[Erste Ausführungsform]
Ein Stellglied 1 gemäß einer ersten Ausführungsform und ein vorderes Differential 3 (Differentialeinheit), das dieses Stellglied nutzt, werden im Folgenden unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben.
2 zeigt einen Längs-Querschnitt des vorderen Differentials 3, wobei dessen linke und dessen rechte Richtung der zugehörigen linken und der zugehörigen rechten Richtung eines vierradgetriebenen Fahrzeugs entsprechen, bei welchem das vordere Differential 3 verwendet ist.
Das vordere Differential 3 ist innerhalb eines Differentialträgers 5 angeordnet, welcher in seinem Inneren mit einem Ölsumpf ausgebildet ist.
Das vordere Differential 3 weist ein Stellglied 1, ein äußeres Differentialgehäuse 7, ein inneres Differentialgehäuse 9, und eine Klauenkupplung 13 (eine Betriebseinheit) auf.
Ferner weist das Stellglied 1 eine Stützplatte 15 (ein feststehendes Teil), eine Nockenplatte 17 (ein drehbares Teil), eine Druckplatte 19 (ein bewegbares Teil), eine Nocke 21 (ein Umwandlungsmechanismus), eine Schaltfeder 23 (ein Vorspannteil), einen Elektromotor 25 (eine Antriebsquelle), einen Schneckengetriebe-Mechanismus 27 (ein Leistungsübertragungsmechanismus) und eine Steuerungsvorrichtung (nicht gezeigt) auf.
Wie in 2 gezeigt, weist die Druckplatte 19 einen Betätigungsabschnitt 19A zum Betätigen der Klauenkupplung 13 und einen Führungsabschnitt 19B auf, der eine Bewegung der Nocke 21 ermöglicht, so dass diese im Betätigungsabschnitt 19A geführt ist. Die oben beschriebenen Bauelemente des Stellgliedes 1 sind derart angeordnet, dass der Betätigungsabschnitt 19A der Druckplatte 19, die Stützplatte 15, die Nockenplatte 17, die Nocke 21 und der Führungsabschnitt 19B der Druckplatte 19 in dieser Reihenfolge von einem Bereich, der sich näher zur Klauenkupplung 13 befindet, entlang einer Rotationsachse der Nockenplatte 17 angeordnet sind.
Das vordere Differential 3 hat die Form einer Doppelgehäuse-Struktur, die das äußere Differentialgehäuse 7 und das innere Differentialgehäuse 9 aufweist, das im äußeren Differentialgehäuse 7 für Dreh- und Gleitbewegungen angeordnet ist. Ferner sind ein linker Vorsprungsabschnitt 28 und ein rechter Vorsprungsabschnitt 29, die am äußeren Differentialgehäuse 7 ausgebildet sind, mittels eines Lagers 30 vom Differentialträger 5 abgestützt.
Innerhalb des äußeren Differentialgehäuse 7 ist ein Kupplungsring 33 angeordnet für axiale Gleitbewegungen an einer Innenumfangsfläche des äußeren Differentialgehäuses 7, der ein linkes distales Ende aufweist, das mit einer Verzahnung 31 ausgebildet ist.
Ferner hat das innere Differentialgehäuse 9 ein rechtes distales Ende, das mit einer Verzahnung 35 ausgebildet ist. Daher ist die Klauenkupplung 13 mittels der Verzahnung 31 des Kupplungsringes 33 und der Verzahnung 35 ausgebildet.
Öffnungen 37, 39 sind an einer linken bzw. an einer rechten Seite des äußeren Differentialgehäuse 7 an in gleichem Abstand voneinander befindlichen Umfangspositionen dessen ausgebildet, so dass ein Ölfluss in das äußere Differentialgehäuse 7 und aus diesem heraus ermöglicht ist. Ferner sind an einem rechten Ende des Kupplungsringes 33 an in gleichem Abstand voneinander befindlichen Umfangspositionen drei Schenkelabschnitte 41 angeformt. Diese Schenkelabschnitte 41 befinden sich jeweils in Verzahnungseingriff mit den rechten Öffnungen 39, so dass sie nach außen vorstehen. Ferner können vier Schenkelabschnitte 41 vorgesehen sein.
Wie im Folgenden beschrieben, wird der Kupplungsring 33 mittels des Stellgliedes 1 betriebsmäßig nach links oder nach rechts bewegt. Wenn der Kupplungsring 33 nach links bewegt wird, ist die Klauenkupplung 13 in Verzahnungseingriff gebracht, so dass das äußere Differentialgehäuse 7 und das innere Differentialgehäuse 9 miteinander kuppelbar sind. Andererseits ist, wenn der Kupplungsring 33 nach rechts bewegt wird, die Klauenkupplung 33 entkuppelt, und das äußere Differentialgehäuse 7 und das innere Differentialgehäuse 9 sind voneinander entkuppelt.
Zwischen einem linken distalen Ende des inneren Differentialgehäuses 9 und dem äußeren Differentialgehäuse 7 ist eine Druckscheibe 43 angeordnet, die eine Betätigungskraft des Stellgliedes 1 aufnimmt. Ferner wird das innere Differentialgehäuse 9 mittels der Druckscheibe 43 entlang einer Axialrichtung nach links positioniert.
Der Differentialmechanismus 11 mit dem Kegelradgetriebe weist eine Mehrzahl von Ritzelwellen 45, Ritzel 47 sowie ein linkes und ein rechtes ausgangsseitiges Achswellenrad 49, 51 auf.
Die jeweiligen Ritzelwellen 45 haben distale Enden, die in einer Mehrzahl von Durchgangsbohrungen 53 im Eingriff sind, die im inneren Differentialgehäuse 9 an in gleichem Abstand voneinander befindlichen Umfangspositionen dessen ausgebildet sind, und werden mittels eines Federstiftes 55 vor dem Herausfallen aus den Durchgangsbohrungen 53 bewahrt.
Die Ritzel 47 sind drehbar an den jeweiligen Ritzelwellen 45 montiert. Ferner sind die Achswellenräder 49, 51 an ihrer linken bzw. ihrer rechten Seite in Verzahnungseingriff mit den jeweiligen Ritzeln 47 gehalten.
Die Achswellenräder 49, 51, haben jeweils Vorsprungsabschnitte 57, 59, die jeweils in Lagerabschnitten 61, 63 aufgenommen sind, die im äußeren Differentialgehäuse 7 ausgebildet sind. Ferner sind eine linke und eine rechte Vorderradachse in den jeweiligen Vorsprungsabschnitten 57, 59 mittels Keilnutverbindungen angeordnet.
Ferner sind Druckscheiben 65 jeweils zwischen den Achswellenrädern 49, 51 und dem äußeren Differentialgehäuse 7 angeordnet. Diese Druckscheiben 65 nehmen Druckkräfte auf, die von den Achswellenrädern 49, 51 während deren Verzahnungseingriff ausgeübt werden.
Im inneren Differentialgehäuse 9 an dessen Innenumfang sind runde Auflageabschnitte 67 gegenüberliegend zu den jeweiligen Ritzeln 47 ausgebildet. Diese runden Auflageabschnitte 67 nehmen Zentrifugalkräfte der Ritzel 47 und Reaktionskräfte der jeweiligen Ritzel 47 auf, die während deren Verzahnungseingriff mit den jeweiligen Achswellenrädern 49, 51 auftreten.
Die Stützplatte 15 des Stellgliedes 1 ist mittels Schrauben 69, 69 fest am Differentialträger 5 befestigt. Die Nockenplatte 17 ist für Gleit- und Drehbewegungen an der Stützplatte 15 angeordnet. Die Druckplatte 19 ist mittels Armabschnitten 71, die an einem linken distalen Ende der Druckplatte 19 angeformt sind, mit dem Kupplungsring 33 gekuppelt für Gleitbewegungen nach links und nach rechts zusammen mit dem Kupplungsring 33. Ferner sind, wie in 3 gezeigt, an zwei an deren Umfang mit Abstand angeordneten Positionen der Stützplatte 15 Vorsprungsabschnitte 73 angeformt, die mit der Druckplatte 19 in Eingriff sind, so dass ein Drehen der Druckplatte 19 verhindert wird. Die Nockenplatte 17 ist an ihren mit Abstand voneinander angeordneten Umfangspositionen mit zwei Ausnehmungen 75 versehen, mittels welcher eine Beeinflussung der jeweiligen Vorsprungsabschnitte 73 durch die Nockenplatte 17 verhindert ist.
Die Nocken 21 sind zwischen der Nockenplatte 17 und der Druckplatte 19 an drei in gleichem Abstand voneinander befindlichen Umfangspositionen jeweils mittels Blechteilen ausgebildet.
Wie in 2 gezeigt, ist die Schaltfeder 23 zwischen der Stützplatte 15 und der Druckplatte 19 angeordnet, so dass die Druckplatte 19 und der Kupplungsring 33 in einer Richtung (nach links) angetrieben werden, so dass die Klauenkupplung 13 in Verzahnungseingriff gebracht wird.
Der Elektromotor 25 ist fest am Differentialträger 5 befestigt und ist mittels der Steuerungsvorrichtung elektrisch mit einer Fahrzeugbatterie gekoppelt.
Der Schneckengetriebe-Mechanismus 27 weist ein Schneckenrad 77 und eine Schnecke 79 auf, die gegenseitig im Verzahnungseingriff gehalten sind. Das Schneckenrad 77 ist an einem Abschnitt des Außenumfangs der Nockenplatte 17 ausgebildet. Die Schnecke 79 ist mit einer Ausgangswelle 81 gekuppelt (siehe 3).
Wie mittels der Pfeile A1, A2 in 3 gezeigt, ist der Schneckengetriebe-Mechanismus 27 wirksam, so dass die Nockenplatte 17 in Schaltrichtungen gedreht wird, wobei er ein Drehmoment verstärkt.
Die Steuerungsvorrichtung wirkt derart, dass Zeitsteuerungen für jeweils vorgegebene Zeitintervalle ausgeführt werden, so dass der Elektromotor 25 in beide Richtungen (in die eine Richtung und in die andere Richtung) bewegt wird. Infolge solcher Zeitsteuerungen wird, wenn von der Steuerungsvorrichtung der Elektromotor 25 für ein vorgegebenes Zeitintervall zur Bewegung in die eine Richtung angesteuert wird, mittels des Schneckengetriebe-Mechanismus 27 die Nockenplatte 17 um einen vorgegebenen Rotationswinkel in einer vorgegebenen Richtung gedreht.
In der oberen Hälfte von 2 ist ein Zustand gezeigt, in dem die Nocke 21 in einem Außerbetriebszustand verbleibt. In solch einem Zustand verbleibt die Klauenkupplung 13 in Verzahnungseingriff, da die Druckplatte 19 (zusammen mit dem Kupplungsring 33) durch die Wirkung der Schaltfeder 23 nach links geschaltet ist.
Mit dem Verzahnungseingriff der Klauenkupplung 13 wird, wenn sich die Kupplung dreht, ein Drehmoment erzeugt. Obgleich im Folgenden eine detaillierte Beschreibung vorgenommen wird, weist der Umwandlungsmechanismus der hier beschriebenen Ausführungsform zusätzlich zu den Nocken 21 (d. h. einen ersten Nockenmechanismus, der angepasst ist, so dass eine erste Schubkraft erzeugt wird, so dass sich die Klauenkupplung 13 entlang der Rotationsachse zwischen einer Position, in der die Kupplung in Eingriff ist, und einer Position, in der die Kupplung außer Eingriff ist, infolge der Rotation der Nockenplatte 17 bewegt) einen zweiten Nockenmechanismus auf, der angepasst ist, so dass er eine zweite Schubkraft erzeugt, um die Kupplung in Verzahnungseingriff zu halten, die das Drehmoment aufnimmt, das von der Klauenkupplung 13 erzeugt wird, die in Verzahnungseingriff gehalten ist. Die zweite Schubkraft, die von diesem zweiten Nockenmechanismus erzeugt worden ist, wirkt zusätzlich zur Vorspannkraft der Schaltfeder 23, so dass gewährleistet ist, dass die Kupplung in Verzahnungseingriff gehalten wird.
In solch einem Zustand, wenn die Steuerungsvorrichtung wirkt, um den Elektromotor 25 in einer Richtung für ein vorgegebenes Zeitintervall anzutreiben, bewirkt dies, dass die Nockenplatte 17 um einen vorgegebenen Rotationswinkel gedreht wird, und ermöglicht eine Betätigung der Nocke 21. Dann wird mittels der resultierenden Nocken-Schubkraft die Druckplatte 19 (zusammen mit dem Kupplungsring 33) gegen die Vorspannkraft der Schaltfeder 23 nach rechts verschoben. Infolge dieser Bewegung wird, wie in der unteren Hälfte der 2 gezeigt, die Klauenkupplung 13 entkuppelt.
In solch einem Zustand, wenn die Steuerungsvorrichtung wirksam ist, so dass sich der Elektromotor 25 für ein vorgegebenes Zeitintervall in der entgegengesetzten Richtung bewegt, wird bewirkt, dass die Nockenplatte 17 mit einem vorgegebenen Rotationswinkel in die entgegengesetzte Richtung gedreht wird und eine Betätigung der Nocke 21 unterbrochen wird. Dann wird infolge der Vorspannkraft der Schaltfeder 23 die Klauenkupplung 13 in Verzahnungseingriff gebracht.
Wenn dies stattfindet, bildet die Schaltfeder 23 einen Rückhaltemechanismus, und die Klauenkupplung 13 wird in Verzahnungseingriff gebracht, wenn die Verzahnung 31, 35 sich ergänzend zusammengepasst wird.
Wie oben erläutert, werden der Kupplungs- und Entkupplungsmechanismus (Klauenkupplung 13) des vorderen Differentials 3 und ein dazugehöriger Zweirad-Vierrad-Schaltmechanismus gleichzeitig in einer Verriegelungsverbindung betätigt, wenn ein Schalten von einem Vierradantriebszustand in einen Zweiradantriebszustand durchgeführt wird.
Wie oben bemerkt, wird während des Vierradantriebszustands die Antriebsleistung des Motors vom Zweirad-Vierrad-Schaltmechanismus zum äußeren Differentialgehäuse 7 mittels eines Vorderrad-Antriebsstrangs übertragen und folglich mittels der Klauenkupplung 13 in einen Rotationsantrieb des inneren Differentialgehäuses 9 umgewandelt. Diese Rotation wird mittels der Ritzel 47 von den Ritzelwellen 45 auf die dazugehörigen Achswellenräder 49, 51 verteilt und mittels der jeweiligen Vorderradachsen zum linken und zum rechten Vorderrad geliefert.
Wenn das Fahrzeug seinen Vierradantriebszustand annimmt, ist das Fahrzeug besser auf einer schlechten Straße einsetzbar, besser abseits einer schlechten Straße einsetzbar sowie ist dessen Fahrstabilität erhöht.
Ferner wird, insbesondere wenn am Fahrzeug ein unterschiedlicher Antriebswiderstand zwischen den Vorderrädern während des Fahrens auf einer schlechten Straße auftritt, die Antriebsleistung des Motors unterschiedlich auf das linke und auf das rechten Vorderrad infolge der Drehungen der jeweiligen Ritzel 47 verteilt.
Während des Zweiradantriebszustands entkuppelt die Klauenkupplung 13 eine Übertragung der Antriebsleistung des Motors mittels des Antriebstrangs zwischen dem inneren Differentialgehäuse 9 und den Vorderrädern, und die Vorderräder nehmen einen Zustand an, in dem sie frei drehbar sind. Zusätzlich ist der Antriebsstrang zwischen dem Zweirad-Vierrad-Schaltmechanismus und dem äußeren Differentialgehäuse 7 sowohl von der Antriebsleistung des Motors als auch den dazugehörigen Drehungen der Vorderräder entkuppelt, und eine Rotation des selbigen ist unterbrochen.
Auf diese Weise ist während des Zweiradantriebszustands die Rotation des Vorderradantriebs-Antriebstrangs zwischen dem Zweirad-Vierrad-Schaltmechanismus und dem äußeren Differentialgehäuse 7 unterbrochen, was zu einer Reduzierung von Vibrationen führt, so dass ein besserer Fahrkomfort bereitgestellt ist. Ferner resultiert minimierter Verschleiß verschiedener Bauelemente des Vorderradantriebs-Antriebstrangs in deren Haltbarkeit. Ferner ist die Belastung des Motors in einem Ausmaß reduziert, in dem der Drehwiderstand reduziert ist, was in einem verbesserten Kraftstoffverbrauch resultiert.
Das äußere Differentialgehäuse 7 ist zusätzlich zu den Öffnungen 37, 39 am Innenumfang der jeweiligen Vorsprungsabschnitte 28, 29 mit jeweils in Spiralform ausgebildeten, vertieften Ölungsabschnitten 83, 85 versehen. Ferner sind am äußeren Differentialgehäuse 7 jeweils an Positionen, die den Druckscheiben 65, 65 gegenüberliegen, jeweils in Verbindung mit den vertieften Ölungsabschnitten 83, 85 vertiefte Ölungsabschnitte 87, 89 ausgebildet.
Da die Öffnungen 37, 39 an den radial auswärts befindlichen Bereichen im äußeren Differentialgehäuse 7 ausgebildet sind und ständig in Öl im Ölsumpf eingetaucht sind, der im Differentialträger 5 ausgebildet ist, kann während der Drehung des äußeren Differentialgehäuses 7 Öl in das äußere Differentialgehäuse 7 eindringen.
Ferner spritzt infolge der Rotation des äußeren Differentialgehäuses 7 (zusammen mit dem Tellerrad) das Öl im Ölsumpf nach oben. Folglich wird das nach oben gespritzte Öl einem Schraubpumpvorgang unterzogen, der von den vertieften Ölungsabschnitten 83, 84 verursacht wird, so dass es in das Innere des äußeren Differentialgehäuse 7 eintritt, während es Spalten passiert, wie beispielsweise die vertieften Ölungsabschnitte 87, 89 und die Druckscheiben 65, 65.
Das Öl, das auf diese Weise in das äußere Differentialgehäuse 7 eintritt, wird zu den Verzahnungsabschnitten der jeweiligen Räder 47, 49, 51, die das Differentialgetriebe mit dem Kegelradgetriebe bilden, zu den Gleitbereichen zwischen den Ritzelwellen 45 und den Ritzeln 47, zu den Gleitbereichen zwischen dem äußeren Differentialgehäuse 7 und dem inneren Differentialgehäuse 9, zu den Gleitbereichen zwischen dem äußeren Differentialgehäuse 7 und dem Kupplungsring 33, und zu der Kupplung geliefert (zu deren Verzahnungen 31, 35), so dass diese Bauelemente geschmiert und gekühlt werden.
Ferner ist auch ein unterer Bereich des Stellgliedes 1 im Ölsumpf eingetaucht, wodurch dazugehörige Bereiche zwischen der Stützplatte 15 und der Nockenplatte 17 und Gleitbereiche der Druckplatte 19 und der Nocke 21 geschmiert und gekühlt werden.
Und ferner wird auch der Schneckengetriebe-Mechanismus 27 mittels des oben beschriebenen hochgespritzten Öls geschmiert und gekühlt.
Daher führt dies bei den oben beschriebenen jeweils geschmierten und gekühlten Bereichen, zu denen Öl geliefert wird, zu minimiertem Verschleiß, womit eine verbesserte Haltbarkeit bereitgestellt ist. Ferner führt dies zu reduziertem Reibungswiderstand in den jeweiligen Gleitbereichen, was zu einem verbesserten Kraftstoffverbrauch führt.
Das Stellglied 1 und das vordere Differential 3 sind auf diese Weise aufgebaut.
Wie im Obigen erläutert, weicht das Stellglied 1 und das vordere Differential 3, das die Rotationskraft des Elektromotors 25 in die Betätigungskraft der Klauenkupplung 13 mittels der Nocken 21 umwandelt, von der Struktur des Standes der Technik ab, bei welcher Struktur ein Stellglied benötigt wird, das Fluiddruck nutzt, und die eine teure Pumpe, das Fluid nutzende Stellglied (für einen Kolben und einen Zylinder) und einen dazugehörigen Umwandlungsmechanismus erforderlich macht, auf die bei der erfindungsgemäßen Struktur verzichtet werden kann. Folglich wird die Struktur in dem Maße einfacher und kann mit geringen Kosten realisiert werden.
Ferner benötigen das Stellglied 1 und das vordere Differential 3 nicht die Bereitstellung eines großen Einbauraumes zum Installieren einer Druckleitung, was zu einem geringen Gewicht und einer kompakten Struktur führt, so dass die Möglichkeiten der Im-Fahrzeug-Installation verbessert sind. Demgemäß besteht keine Notwendigkeit zum Modifizieren des Differentialträgers 5, wodurch eine merkliche Kostenerhöhung verhindert wird, die anderenfalls wegen der Modifizierung verursacht werden würde.
Ferner werden das Stellglied 1 und das vordere Differential 3 frei von negativen Effekten, die durch Funktionsverschlechterung und aus einem Druckleck resultierendem Druckverlust verursacht werden, was in einer merklichen Verbesserung der Leistungsfähigkeit, der Stabilität und der Betriebszuverlässigkeit resultiert. Ferner können auch eine Verstärkung der Dichtungseigenschaften an verschiedenen Teilen der Druckleitung und damit zusammenhängende Kostenerhöhungen vermieden werden.
Ferner unterscheiden sich das Stellglied 1 und das vordere Differential 3 von der Struktur des Standes der Technik und haben keine Beschränkung in der Art der zu verwendenden Antriebsquelle, sowie ermöglichen sie eine große Freiheit beim Strukturieren des gesamten Systems.
Ferner können die Nocken 21 aus Blechteilen hergestellt werden und können daher mit geringen Kosten ausgebildet werden.
Ferner hat, wie oben beschrieben, das Stellglied 1 die Form einer Struktur, die in einer Negativweise betätigt wird, so dass, wenn die Nocken 21 betätigt werden, die Klauenkupplung 13 entkuppelt wird, und wenn die Betätigungen der Nocken 21 unterbrochen sind, die Klauenkupplung 13 in Verzahnungseingriff infolge der Wirkung der Schaltfeder 23 gebracht wird. Bei solch einer Struktur können durch Ändern der Vorspannkraft der Schaltfeder 23 die Betätigungskraft und der Betrag der Betätigung (Hub) der Klauenkupplung 13 frei eingestellt werden.
Ferner kann, da die Schaltfeder 23 es ermöglicht, dass die Klauenkupplung 13 die Form eines Rückhaltemechanismus annimmt, ein Ratschen der Klauenkupplung 13 und ein dazugehöriges Ratschgeräusch minimiert werden, mit dem Ergebnis einer merklichen Verbesserung der Haltbarkeit.
Ferner werden beim Stellglied 1 auf die Nockenplatte 17 in einem Zustand keine Rotationskräfte ausgeübt, in dem die Nocken 21 in Wirkzuständen verbleiben (wenn die Klauenkupplung 13 im Verzahnungseingriff verbleibt). Folglich bleibt, sogar, wenn der Elektromotor 25 unterbrochen wird oder bei einer Störung im Elektromotor 25, der Kupplungszustand des vorderen Differentials 3 erhalten, wodurch ein Verbleiben des Fahrzeugs im Vierradantriebszustand ermöglicht ist.
Ferner wird, in einem Zustand, in dem die Nocken 21 betätigt werden, die Rotationskraft, die auf die Nockenplatte 17 infolge der Reaktions-Druckkräfte der Nocken 21 ausgeübt wird, mittels eines großen Reibungswiderstandes absorbiert, der vom Schneckengetriebe-Mechanismus 27 verursacht wird. Demgemäß wird, wenn der Elektromotor 25 unterbrochen wird oder wenn der Elektromotor 25 ausfällt, das vordere Differential 3 in dem entkuppelten Zustand gehalten, und das Fahrzeug wird im Zweiradantriebszustand gehalten.
Auf diese Weise wird die Zufuhr von Elektroenergie zum Elektromotor 25 entweder in einem Fall, in dem die Klauenkupplung 13 in Verzahnungseingriff gebracht ist (in dem Vierradantriebszustand), oder in einem Fall unterbrochen, in dem die Klauenkupplung entkuppelt ist (im Zweiradantriebszustand). Demgemäß wird eine Belastung der Batterie in diesem Ausmaß vermieden und der Kraftstoffverbrauch verbessert. Ferner ist die Haltbarkeit des Elektromotors 25 verbessert.
[Zweite Ausführungsform]
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf 4 ein Stellglied 101 einer zweiten Ausführungsform und eine vorderes, dasselbige nutzende Differential 103 (Differentialeinheit) beschrieben.
Das vordere Differential 103 ist mit dem vorderen Differential 3 des bei der ersten Ausführungsform genutzten Vierradantrieb-Fahrzeugs ausgetauscht. Im Folgenden tragen die gleichen Bauelemente wie die des Stellgliedes 1 und des vorderen Differentials 3 die gleichen Bezugszeichen, und zum Beschreiben wird an verschiedenen Punkten Bezug darauf genommen.
Das vordere Differential 103 weist ein Stellglied 101, das äußere Differentialgehäuse 7, das innere Differentialgehäuse 9, den Differentialmechanismus 11 mit dem Kegelradgetriebe und die Klauenkupplung 13 auf.
Ferner weist das Stellglied 101 eine Stützplatte 105 (ein feststehendes Teil), einen Schraubmechanismus 107 (einen Umwandlungsmechanismus), eine drehbare Platte 109 (ein drehbares Teil: ein bewegbares Teil), eine Zwischenplatte 111 (ein Betätigungskraft-Übertragungsteil), eine Schaltfeder 113 (ein Vorspannteil), eine Rückstellfeder 115, einen Radsatz 117 (einen Leistungsübertragungsmechanismus), den Elektromotor 25 (die Antriebsquelle) und die Steuerungsvorrichtung (nicht gezeigt) auf.
Wie in 4 gezeigt, sind die obigen, das Stellglied 1 bildenden Bauelemente in Richtung entlang der Drehachse der drehbaren Platte 109 angeordnet, so dass die drehbare Platte 109 und die Stützplatte 105 in der Reihenfolge von der Klauenkupplung 13 aus angeordnet sind. Ferner sind die Stützplatte 105, der Schraubmechanismus 107 und die drehbare Platte 109 in dieser Reihenfolge von einer Position näher zum Innenbereich der drehbaren Platte 109 aus bezüglich deren Radialrichtung angeordnet.
Die Stützplatte 105 ist mittels Schrauben 119 fest an dem Differentialträger 5 befestigt. Der Schraubmechanismus 107 ist zwischen der Stützplatte 105 und der drehbaren Platte 109 angeordnet.
Die Zwischenplatte 111 ist über eine Keilnutverbindung mit der drehbaren Platte 109 gekuppelt und mittels eines Sprengringes 121 linksseitig positioniert. Ferner dient die Zwischenplatte 111 als Unterlegscheibe, die bezüglich des Kupplungsringes 33 gleitet.
Die Schaltfeder 113 ist zwischen der drehbaren Platte 109 und der Zwischenplatte 111 angeordnet und spannt den Kupplungsring 33 in Richtung nach links vor, um zu bewirken, dass die Klauenkupplung 13 in Verzahnungseingriff gebracht werden kann.
Die Rückstellfeder 115 ist zwischen einem Sprengring 123, der an dem Kupplungsring 33 montiert ist, und einem äußeren Differentialgehäuse 7 angeordnet, wodurch der Kupplungsring 33 in Richtung nach rechts vorgespannt wird, um zu bewirken, dass die Klauenkupplung 13 entkuppelt wird.
Der Radsatz 117 besteht aus einem Geradstirnrad 125 mit großem Durchmesser und einem Geradstirnrad 127 mit kleinem Durchmesser, die im gemeinsamen Verzahnungseingriff miteinander sind. Das Geradstirnrad 125 mit großem Durchmesser ist am Außenumfang der drehbaren Platte 109 ausgebildet. Das Geradstirnrad 127 mit kleinem Durchmesser ist mit der Ausgangswelle 81 des Elektromotors 25 gekuppelt. Der Radsatz 117 wird wirksam, um das Drehmoment des Elektromotors 25 zu verstärken, wodurch die drehbare Platte 109 mit einem verstärkten Drehmoment gedreht wird.
Die Steuerungsvorrichtung führt die Zeitsteuerung durch, um den Elektromotor 25 in beiden Richtungen für jeweils vorgegebene Zeitintervalle zu drehen. Durch diese Zeitsteuerung wird, wenn die Steuerungsvorrichtung den Elektromotor 25 für das vorgegebene Zeitintervall dreht, die drehbare Platte 109 mittels des Radsatzes 117 in der vorgegebenen Richtung um einen vorgegebenen Drehwinkel gedreht.
4 zeigt einen Zustand, in dem die drehbare Platte 109 (zusammen mit dem Kupplungsring 33) mittels der Schraubdruckkraft des Schraubmechanismus 107 und der Vorspannkraft der Rückstellfeder 115 nach rechts verschoben ist, wobei die Klauenkupplung 13 in einem entkuppelten Zustand bleibt.
Unter einer solchen Bedingung wird, wenn die Steuerungsvorrichtung den Elektromotor 25 in die eine Richtung für das vorgegebene Zeitintervall dreht, die Zwischenplatte 111 mittels der Schraubdruckkraft des Schraubmechanismus 107 und der Vorspannkraft der Schaltfeder 113 gegen die Vorspannkraft der Rückstellfeder 115 nach links bewegt, wodurch bewirkt wird, dass die Klauenkupplung 13 in Verzahnungseingriff gebracht wird.
Wenn dies auftritt, bildet die Schaltfeder 113 einen Rückhaltemechanismus, und die Klauenkupplung 13 wird in Verzahnungseingriff gebracht, wenn die Verzahnungen 31, 35 sich ergänzend zusammengepasst sind.
Nach dem Verzahnungseingriff der Klauenkupplung 13 wird bei Drehung des Kupplungsringes 33 ein Drehmoment erzeugt.
Der Umwandlungsmechanismus dieser Ausführungsform ist zusätzlich zu dem Schraubmechanismus 107 (d. h. dem Schraubmechanismus, der eine erste Schubkraft erzeugen kann, um zu bewirken, dass sich die Klauenkupplung 13 infolge der Drehung der drehbaren Platte 109 entlang der Drehachse zwischen einer Kupplungseingriffposition und einer Kupplungstrennposition bewegt) mit einem Nockenmechanismus versehen, der eine zweite Schubkraft erzeugen kann, um zu bewirken, dass die Kupplung in Verzahnungseingriff gehalten wird und das Drehmoment überträgt, das von der Klauenkupplung 13 erzeugt wird, die in Verzahnungseingriff bleibt. Die zweite Schubkraft, die von diesem Nockenmechanismus erzeugt wird, ist zusätzlich zu der Vorspannkraft der Schaltfeder 113 wirksam, um sicherzustellen, dass die Kupplung im Verzahnungseingriff gehalten werden kann.
Mit dem Verzahnungseingriff der Klauenkupplung 13 geht das Fahrzeug in den Vierradantriebszustand über und erfährt eine Verbesserung der Geländegängigkeit, der Straßenfahrfähigkeit und der Fahrstabilität.
Ferner wird, wenn beim Fahrzeug eine Antriebswiderstandsdifferenz zwischen den Vorderrädern während der Fahrt des Fahrzeuges im Gelände auftritt, die Antriebsleistung des Motors infolge der Drehung der jeweiligen Ritzel 47 unterschiedlich auf das linke und rechte Vorderrad verteilt.
Unter einer solchen Bedingung wird, wenn die Steuerungsvorrichtung den Elektromotor in entgegengesetzte Richtung für ein vorgegebenes Zeitintervall dreht, die Klauenkupplung 13 mittels der von dem Schraubmechanismus 107 in entgegengesetzte Richtung bewirkten Schraubdruckkraft und der Vorspannkraft der Rückstellfeder 115 entkuppelt.
Nach dem Entkuppeln der Klauenkupplung 13 geht das Fahrzeug in den Zweiradantriebszustand über, um die Drehung des Vorderrad-Antriebsstrangs zu unterbrechen, woraus sich eine Reduzierung der Vibrationen ergibt, um den Fahrkomfort zu verbessern. Außerdem bewirkt eine Reduzierung der Abnutzung, dass verschiedene Bauelemente des Vorderrad-Antriebsstrangs eine erhöhte Lebensdauer haben. Gleichfalls wird die Belastung des Motors auf ein Maß entsprechend der Reduzierung des Rotationswiderstands verringert, wodurch der Kraftstoffverbrauch verringert wird.
In dieser Weise sind das Stellglied 101 und das vordere Differential 103 aufgebaut.
Wie oben erläutert, ermöglichen das Stellglied 101 und das vordere Differential 103, das die Rotationskraft des Elektromotors 25 in die Betätigungskraft der Klauenkupplung 13 mittels des Schraubmechanismus 107 umwandelt, dass auf die kostenintensive Pumpe, das Stellglied, das Fluiddruck (für den Kolben und den Zylinder) nutzt, und den zugehörigen Umwandlungsmechanismus verzichtet werden kann. Als eine Folge wird die Struktur in diesem Umfang vereinfacht und mit geringen Kosten realisiert.
Ferner kann das Stellglied 101 und das vordere Differential 103 derart aufgebaut sein, dass diese einen Schraubmechanismus 107 mit einer reduzierten Gewindesteigung aufweisen, wodurch eine Erleichterung des genauen Einstellens der Betätigungskraft geschaffen wird. Außerdem kann die Betätigungskraft der Klauenkupplung 13 durch Miniaturisierung des Elektromotors 25 verstärkt werden, während die Belastung der Batterie reduziert wird.
Ferner ist mit der Struktur, bei der der Verzahnungseingriff der Klauenkupplung 13 mittels der Schaltfeder 113 durch Variieren der Vorspannkraft der Schaltfeder 113 bewirkt wird, ein freies Einstellen der Betätigungskraft und des Maßes der Betätigung (Hub) der Klauenkupplung 13 möglich.
Ferner können infolgedessen, dass die Schaltfeder 113 die Form des Rückhaltemechanismus einnimmt, das Ratschen und begleitende Ratschgeräusche der Klauenkupplung 13 mit einer daraus resultierenden merklichen Erhöhung der Haltbarkeit minimiert werden.
Ferner kann bei dem Stellglied 101, selbst wenn die Schubkraft auf den Kupplungsring 33 ausgeübt wird, eine fehlerhafte Drehung der drehbaren Platte 109 infolge eines großen Reibungswiderstandes, der in dem Schraubmechanismus 10 auftritt, verhindert werden. Dies bewirkt, dass die Klauenkupplung 13 und das vordere Differential 103 kontinuierlich in ihrem Kupplungs- und Entkupplungszustand, in dem sie sind, gehalten werden.
Dementsprechend bleibt, selbst wenn der Elektromotor 25 gestoppt wird oder bei einem Ausfall des Elektromotors 25, das Fahrzeug noch im Vierradantriebszustand oder im Zweiradantriebszustand.
Außerdem haben das Stellglied 101 und das vordere Differential 103 dieselben Vorteile wie jene des Stellgliedes 1 und des vorderen Differentials 3 mit Ausnahme der Vorteile des Stellgliedes 1 und des vorderen Differentials 3 bei Verwendung des Umwandlungsmechanismus, der aus dem Nockenmechanismus 21 besteht, und bei Verwendung des Übertragungsmechanismus, der aus dem Schneckengetriebe-Mechanismus 27 besteht.
[Dritte Ausführungsform]
Ein Stellglied 201 und ein vorderes Differential 203 (eine Differentialeinheit) unter Verwendung desselben sind unten mit Bezug auf 5 beschrieben.
Das Stellglied 201 ist eine modifizierte Form des Stellgliedes 101 gemäß der zweiten Ausführungsform.
Nachfolgend bezeichnen dieselben Bauelemente wie jene des Stellgliedes 101 und des vorderen Differentials 103 dieselben Bezugszeichen und werden für die Beschreibung der Teile an verschiedenen Stellen herangezogen.
Das vordere Differential 203 weist ein Stellglied 201, das äußere Differentialgehäuse 7, das innere Differentialgehäuse 9, den Differentialmechanismus 11 mit dem Kegelradgetriebe und die Klauenkupplung 13 auf.
Ferner ist das Stellglied 201 aus der Stützplatte 105 (dem feststehenden Teil), dem Schraubmechanismus 107 (dem Umwandlungsmechanismus), der drehbaren Platte 109 (dem drehbarem Teil: dem bewegbaren Teil), einer Magnetplatte 205 (einem Betätigungskraft-Übertragungsteil), der Schaltfeder 113 (dem Vorspannteil), dem Radsatz 117 (dem Leistungsübertragungsmechanismus), dem Elektromotor 25 (der Antriebsquelle) und der Steuerungsvorrichtung (nicht gezeigt) zusammengesetzt.
Die Magnetplatte 205 weist eine Permanentmagnetplatte auf, die den Kupplungsring 33 (die Arme 41) der Klauenkupplung 13 anzieht, sodass sie gemeinsam mit dem Kupplungsring 33 bewegbar ist.
Als eine Folge wird, mit der Klauenkupplung 13 im entkuppelten Zustand verbleibend, selbst bei Abwesenheit der Rückstellfeder 115 der Kupplungsring 33 zusammen mit der drehbaren Platte 109 infolge der Anziehungskraft der Magnetplatte 205 nach rechts bewegt.
In einer solchen Weise sind das Stellglied 201 und das vordere Differential 203 aufgebaut.
Wie oben erläutert, sind infolge des Vorhandenseins der Magnetplatte 205 weder die Rückstellfeder 115 noch der zugehörige positionierende Sprengring 123 in dem Stellglied 201 und dem vorderen Differential 203 erforderlich. Als eine Folge wird die Anzahl von Bauelementen in diesem Maße herabgesetzt, woraus eine Reduzierung der Kosten resultiert.
Außerdem haben das Stellglied 201 und das vordere Differential 203 dieselben Vorteile wie jene des Stellgliedes 101 und des vorderen Differentials 103.
[Vierte Ausführungsform]
Ein Stellglied 301 gemäß einer vierten Ausführungsform und ein vorderes Differential 303 (eine Differentialeinheit) unter Verwendung desselben sind unten mit Bezug auf 6 bis 8A, 8B beschrieben.
Das vordere Differential 303 wird mit dem vorderen Differential 3 gemäß der ersten Ausführungsform ausgetauscht. Nachfolgend bezeichnen dieselben Bauelemente wie jene des Stellgliedes 1 und des vorderen Differentials 3 dieselben Bezugszeichen und werden für die Beschreibung der Teile an verschiedenen Stellen herangezogen.
Das vordere Differential 303 weist ein Stellglied 301, das äußere Differentialgehäuse 7, das innere Differentialgehäuse 9, den Differentialmechanismus 11 mit dem Kegelradgetriebe und die Klauenkupplung 13 auf.
Ferner weist das Stellglied 301 eine feststehende Metallbefestigung 305, eine Stützplatte 307 (ein feststehendes Teil), eine drehbare Platte 309 (ein drehbares Teil: ein bewegbares Teil), vier Nocken 311 (einen Umwandlungsmechanismus), jeweils vier Stück von großen und kleinen Halteteilen 313, 315, vier Schraubenfedern 317 (Vorspannteile), eine Federplatte 319, einen Betätigungsmechanismus 321 (einen Leistungsübertragungsmechanismus: eine Antriebsquelle) zum Betätigen der Klauenkupplung 13 im Kupplungs- und Entkupplungszustand der Verzahnung, und die Steuerungsvorrichtung (nicht gezeigt) auf.
Wie in den 8A, 8B gezeigt, weist die drehbare Platte 309 einen Betätigungsabschnitt 309A zum Betätigen der Klauenkupplung 13 und einen Führungsabschnitt 309B auf, der die Bewegungen der Nocken 311 in dem Betätigungsabschnitt 309A führt. Ferner sind die oben beschriebenen Bauelemente, die das Stellglied 301 bilden, in einer Richtung entlang der Drehachse der drehbaren Platte 309 angeordnet, so dass der Betätigungsabschnitt 309A der drehbaren Platte 309, der Führungsabschnitt 309B der drehbaren Platte 309, die Nocken 311 und die Stützplatte 307 in einer Reihenfolge von der Klauenkupplung 13 aus angeordnet sind.
Wie in 6 und 7 gezeigt, ist die feststehende Metallbefestigung 305 fest mittels Schrauben 323, 323 an dem Differentialträger 5 befestigt. Wie in 6 gezeigt, ist ferner die Stützplatte 307 mit der feststehenden Metallbefestigung 305 verschweißt.
Die drehbare Platte 309 ist an der linken Seite der Stützplatte 307 für Drehbewegungen angeordnet. Ferner sind die Nocken 311 an der drehbaren Platte 309 an vier Stellen am Umfang und im gleichen Abstand voneinander angeordnet.
Die Halteteile 313 sind an der Stützplatte 307 an vier Stellen am Umfang und im gleichen Abstand voneinander angeordnet. Ferner sind die Halteteile 315 jeweils den Halteteilen 313 gegenüberliegend lösbar in Eingriff mit zugehörigen Durchgangsbohrungen 325 gehalten, die in der Stützplatte 307 ausgebildet sind.
Die Schraubenfedern 317 sind jeweils zwischen den jeweiligen Halteteilen 313, 315 gehalten.
Wie in 8A und 8B gezeigt, sind ferner die Nocken 311 zwischen den Halteteilen 315 wirksam, die für das Kuppeln und Entkuppeln (in Verbindung mit den jeweiligen Schraubenfedern 317) verfügbar sind.
Wie in 6 gezeigt, ist die Federplatte 319 gegenüberliegend der drehbaren Platte 309 angeordnet. Die Federplatte 319 ist einstückig mit Armabschnitten 327 und Federabschnitten 329 ausgebildet. Ferner ist die Federplatte 319 über die Armabschnitte 327 mit dem Kupplungsring 33 der Klauenkupplung 13 verbunden.
Ferner hat jeder Ringabschnitt 329 eine Rückstellfederwirkung, wodurch die Federplatte 319 und der Kupplungsring 33 in eine Richtung (nach rechts) vorgespannt werden, um zu bewirken, dass das äußere Differentialgehäuse 7 entkuppelt wird.
Wie in 7 gezeigt, weist der Betätigungsmechanismus 321 ein koaxiales Druck-Zug-Kabel 331, ein Gelenk 333, ein Verbindungsteil 335, Halteteile 337, 339 und eine Schaltfeder 341 auf.
Das koaxiale Kabel 331 ist flexibel und weist ein Außenrohr 343 und einen Draht 345 auf, der sich durch dieses Rohr 343 hindurch erstreckt.
Das Rohr 343 ist an einem Trägerabschnitt 351, der an der Stützplatte 307 ausgebildet ist, mittels Schraubenmuttern 347, 349 festgelegt. Ferner ist der Draht 345 über das Gelenk 333 mit dem Verbindungsteil 335 verbunden.
Ferner erstreckt sich das Verbindungsteil 335 durch Durchgangsbohrungen 353, 355 hindurch, die in der feststehenden Metallbefestigung 305 bzw. der Stützplatte 307 ausgebildet sind, und ist mit der drehbaren Platte 309 verschweißt.
Das Halteteil 337 ist an einer Seite näher zu der Schraubenmutter 347 (näher zu dem Rohr 343) angeordnet. Ferner ist das Halteteil 339 an einer Seite näher zu dem Gelenk 333 (für den Draht 345) angeordnet.
Die Schaltfeder 341 ist zwischen den Halteteilen 337, 339 angeordnet, um die drehbare Platte 309 zu einer Seite hin vorzuspannen, um die Nocken 311 zu betätigen.
Darüber hinaus werden jeweilige Vorspannkräfte der oben beschriebenen Schraubenfedern 317 und der Schaltfeder 341 ausgewählt, die größer als jene der Federabschnitte 329 (der Federplatte 319) sein sollen.
Ferner werden das Kuppeln und Entkuppeln der Verzahnung der Klauenkupplung 13 und der Zweirad-Vierrad-Schaltmechanismus mittels des Betätigungsmechanismus 321 über den von der Steuerungsvorrichtung gesteuerten Antriebsmechanismus gleichzeitig derart betätigt, dass während des Schaltens von dem Zweiradantriebszustand in den Vierradantriebszustand die Klauenkupplung gekuppelt wird, und während des Schaltens von dem Vierradantriebszustand in den Zweiradantriebszustand die Klauenkupplung entkuppelt wird.
Ferner kann eine solche gleichzeitige Betätigung des Betätigungsmechanismus 321 und des Zweirad-Vierrad-Schaltmechanismus derart strukturiert sein, dass sie in einer Verriegelungsverbindung manuell durchgeführt werden kann.
Beim Ziehen des Drahtes 345 des Betätigungsmechanismus 321 und Bewegen (Drehen) des Gelenks 333 und der drehbaren Platte 309 in 7 nach rechts gegen die Kraft der Schaltfeder 341 sind die Betätigungen der Nocken 311 unterbrochen, wie in 8A gezeigt.
Unter einer solchen Bedingung wird, wie in 6 gezeigt, der Kupplungsring 33 durch die Kraft des Federabschnitts 329 der Federplatte 319 nach rechts bewegt, wodurch die Klauenkupplung 13 entkuppelt werden kann.
Nach dem Entkuppeln der Klauenkupplung 13 geht das Fahrzeug in den Zweiradantriebszustand über, und eine Drehung des Vorderrad-Antriebsstrangs wird unterbrochen, wodurch Vibrationen reduziert werden, so dass der Fahrkomfort verbessert ist. Außerdem wird die Motorbelastung auf ein Maß gleich der Reduzierung des Rotationswiderstandes verringert, woraus eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs resultiert.
Unter einer solchen Bedingung, wenn der Draht 345 herausgezogen wird, um zu bewirken, dass sich das Gelenk 333 und die drehbare Platte 309 in 7 nach links bewegen (drehen), wie in 8B gezeigt, gleitet der Nocken 311 über das zu betätigende Halteteil 315, während die Schraubenfeder 317 zusammengedrückt wird. Dann wirkt der Nocken 311 derart, dass die drehbare Platte 309 und der Kupplungsring 33 nach links gegen die Vorspannkraft des Federabschnitts 329 bewegt werden, wodurch bewirkt wird, dass die Klauenkupplung 13 in Verzahnungseingriff gebracht wird.
Wenn dies stattfindet, nehmen die jeweiligen Schraubenfedern 317 die Wartestellung ein und bewirken, dass die Klauenkupplung 13 in Verzahnungseingriff gebracht werden kann, wenn die Verzahnungen 31, 35 sich ergänzend zusammengepasst sind.
Nach dem Verzahnungseingriff der Klauenkupplung 13 tritt bei Drehung des Kupplungsringes 33 das Drehmoment auf. Der Nockenmechanismus dieser Ausführungsform weist zusätzlich zu den Nocken 311 (d. h. einem ersten Nockenmechanismus, der eine erste Schubkraft erzeugen kann, um zu bewirken, dass sich die Klauenkupplung 13 um die Drehachse zwischen einer Kupplungseingriffsposition und einer Kupplungstrennposition infolge der Drehung der drehbaren Platte 109 bewegt) einen zweiten Nockenmechanismus auf, der eine zweite Schubkraft erzeugen kann, um zu bewirken, dass die Kupplung in Verzahnungseingriff gehalten wird und das Drehmoment aufnimmt, das von der Klauenkupplung 13 erzeugt wird, die in Verzahnungseingriff bleibt. Die zweite Schubkraft, die von diesem Nockenmechanismus erzeugt wird, ist zusätzlich zu der Vorspannkraft der Schaltfeder 341 wirksam, so dass gewährleistet ist, dass die Kupplung im Verzahnungseingriff gehalten werden kann.
Mit dem Verzahnungseingriff der Klauenkupplung 13 geht das Fahrzeug in den Vierradantriebszustand über und erfährt eine Verbesserung der Geländegängigkeit, der Straßenfahrfähigkeit und der Fahrstabilität.
Ferner wird in dem Zustand, in dem die Klauenkupplung 13 in Verzahnungseingriff bleibt, wenn die Betätigung des Drahtes 345 unterbrochen wird oder auch bei Ausfall des Drahtes 345 zum Aufbringen der Betätigungskraft, der Verzahnungseingriff der Klauenkupplung 13 durch die Vorspannkraft der Schaltfeder 341 beibehalten, wodurch das Fahrzeug im Vierradantriebszustand bleibt.
In dieser Weise sind das Stellglied 301 und das vordere Differential 303 aufgebaut.
Wie oben erläutert, ermöglichen das Stellglied 301 und das vordere Differential 303 mit der Struktur, bei der die Betätigungskraft des Betätigungsmechanismus 321 (der Draht 345) in die Betätigungskraft der Klauenkupplung 13 mittels der Nocken 311 umgewandelt wird, dass auf die kostenintensive Pumpe, das Fluiddruck (für den Kolben und den Zylinder) nutzende Stellglied und den zugehörigen Umwandlungsmechanismus verzichtet werden kann. Als eine Folge wird die Struktur in diesem Umfang vereinfacht und mit geringen Kosten realisiert.
Ferner ist mit dem Stellglied 301 und dem vorderen Differential 303 selbst bei einem Ausfall des Betätigungsmechanismus 321 (des Drahts 345) im Verzahnungseingriffszustand (während des Vierradantriebszustands) der Klauenkupplung 13 das Fahrzeug in der Lage, infolge der Schaltfeder 341 im Vierradantriebszustand in der oben beschriebenen Weise zu bleiben, woraus ein bevorzugter Fehlermodus resultiert.
Darüber hinaus wird nach dem Verzahnungseingriff der Klauenkupplung 13 die Schaltfeder 341 wirksam, so dass das Fahrzeug im Vierradantriebszustand gehalten wird, und es ist möglich, die Betätigung der Klauenkupplung 13 unter Verwendung des Drahtes 345 zu unterbrechen. Demgemäß wird die Belastung der Energiequelle für die Betätigung des Drahtes 345 auf dieses Maß minimiert, wodurch der Kraftstoffverbrauch verbessert wird.
Ferner kann mit einer solchen Struktur, die es ermöglicht, das Stellglied 301 zum Verbinden und Unterbrechen der Antriebsleistung und den Zweirad-Vierrad-Schaltmechanismus gleichzeitig umzuschalten, da das Stellglied 301 und der Zweirad-Vierrad-Schaltmechanismus durch ein gemeinsames Betätigungssystem betätigt werden können, das Betätigungssystem in einer einfachen Struktur gebildet werden, wodurch die Kosten reduziert werden.
Außerdem haben das Stellglied 301 und das vordere Differential 303 dieselben Vorteile wie jene des Stellgliedes 1 und des vorderen Differentials 3 außer den Vorteilen des Stellgliedes 1 und des vorderen Differentials 3, das durch die Benutzung der Antriebsquelle, die von dem Elektromotor gebildet wird, und des Übertragungsmechanismus geschaffen wird, der von dem Schneckengetriebe-Mechanismus gebildet wird.
Das Stellglied 301 kann derart modifiziert werden, dass im Gegensatz zu der oben beschriebenen Struktur die Schaltfeder 341 des Betätigungsmechanismus 321 angeordnet und als Rückstellfeder benutzt werden kann, um die drehbare Platte 309 in eine Richtung vorzuspannen, um zu bewirken, dass die Nocken 311 entkuppelt sind.
[Fünfte Ausführungsform]
Ein Stellglied 401 gemäß einer fünften Ausführungsform wird mit Bezug auf 9A und 9B beschrieben.
Das Stellglied 401 wird anstelle des Stellgliedes 1 verwendet, das zu dem vorderen Differential 3 gemäß der ersten Ausführungsform gehört. Nachfolgend bezeichnen dieselben Bauelemente wie jene des Stellgliedes 1 und des vorderen Differentials 3 dieselben Bezugszeichen und werden für die Beschreibung der Teile an verschiedenen Stellen herangezogen.
Das Stellglied 401 weist eine Stützplatte 403 (ein feststehendes Teil), eine Nockenplatte 405 (ein drehbares Teil; ein bewegbares Teil), Nocken 407 (ein Umwandlungsmechanismus), eine Schaltfeder 409 (ein Vorspannmechanismus), den Elektromotor 25 (die Antriebsquelle), einen Radsatz 411 (ein Leistungsübertragungsmechanismus) und die Steuerungsvorrichtung (nicht gezeigt) auf.
Wie in den 9A und 9B gezeigt, weist die Nockenplatte 405 einen Betätigungsabschnitt 405A zum Betätigen der Klauenkupplung 13 und einen Führungsabschnitt 405B auf, der die Bewegungen der Nocken 407 in dem Betätigungsabschnitt 405A führt. Die oben beschriebenen Bauelemente, die das Stellglied 301 bilden, sind in einer Richtung entlang der Drehachse der Nockenplatte 405 angeordnet, so dass der Betätigungsabschnitt 405A der Nockenplatte 405, eine Stützplatte 403, die Nocken 407 und der Führungsabschnitt 405B der Nockenplatte 405 in einer Reihenfolge von der Klauenkupplung 13 aus angeordnet sind.
Die Stützplatte 403 ist fest an dem Differentialträger 5 mittels Schrauben 69 befestigt.
Die Nockenplatte 405 ist an der Stützplatte 403 gleitend und drehbar dem Kupplungsring 33 der Klauenkupplung 13 gegenüberliegend angeordnet.
Die Nocken 407 sind zwischen der Stützplatte 403 und der Nockenplatte 405 an einer Mehrzahl von Stellen am Umfang und im gleichen Abstand voneinander jeweils durch Metallteile ausgebildet.
Die Schaltfeder 409 ist zwischen der Stützplatte 403 und der Nockenplatte 405 angeordnet und spannt den Kupplungsring 33 über die Nockenplatte 405 in eine Richtung vor, so dass bewirkt wird, dass die Klauenkupplung 13 in Verzahnungseingriff gebracht werden kann.
Der Radsatz 411 weist ein Geradstirnrad 413 mit großem Durchmesser und ein Geradstirnrad 415 mit kleinem Durchmesser auf, die gemeinsam miteinander in Eingriff stehen. Das Geradstirnrad 413 mit großem Durchmesser ist am Außenumfang der Nockenplatte 405 ausgebildet. Das Geradstirnrad 415 mit kleinem Durchmesser ist an der Ausgangswelle 81 des Elektromotors 25 ausgebildet.
Wie durch einen Pfeil B1 in 9A gezeigt, wirkt der Radsatz 411 derart, dass das Drehmoment des Elektromotors 25 verstärkt wird, wodurch die Nockenplatte 405 gedreht wird.
Die Steuerungsvorrichtung führt die Zeitsteuerungen zum Drehen des Elektromotors 25 in beiden Richtungen für jeweils vorgegebene Zeitintervalle durch. Dies bewirkt dass der Steuerungsvorrichtung die Nockenplatte 405 in der vorgegebenen Richtung mit einem vorgegebenen Drehwinkel gedreht wird.
9A zeigt einen Zustand, in dem die Nockenplatte 405 und der Kupplungsring 33 durch die Vorspannkraft der Schaltfeder 409 nach links verschoben sind, wie durch einen Pfeil B2 gezeigt, und die Klauenkupplung 13 ist in Verzahnungseingriff gebracht, so dass bewirkt wird, dass das Fahrzeug im Vierradantriebszustand bleibt.
Wenn dies stattfindet, bildet die Schaltfeder 409 einen Rückhaltemechanismus, und die Klauenkupplung 13 wird in Verzahnungskontakt gebracht, wenn die Verzahnungen 31, 35 einander ergänzend zusammengepasst sind.
Nachdem die Klauenkupplung 13 in Verzahnungskontakt gebracht wurde, wird, wenn sich der Kupplungsring 33 dreht, das Drehmoment erzeugt. Der Umwandlungsmechanismus dieser Ausführungsform weist zusätzlich zu den Nocken 407 (d. h. ein erster Nockenmechanismus, der eine erste Schubkraft erzeugen kann, so dass bewirkt wird, dass sich die Klauenkupplung 13 infolge der Drehung der drehbaren Platte 405 entlang der Drehachse zwischen einer Kupplungseingriffposition und einer Kupplungstrennposition bewegt) einen zweiten Nockenmechanismus auf, der eine zweite Schubkraft erzeugen kann, so dass bewirkt wird, dass die Kupplung in Verzahnungseingriff gehalten wird und das Drehmoment überträgt, das von der Klauenkupplung 13 erzeugt wird, die in Verzahnungseingriff bleibt. Die zweite Schubkraft, die von diesem zweiten Nockenmechanismus erzeugt wird, ist zusätzlich zu der Vorspannkraft der Schaltfeder 405 wirksam, so dass gewährleistet ist, dass die Kupplung im Verzahnungseingriff gehalten werden kann.
Unter einer solchen Bedingung ermöglicht die Drehung der Nockenplatte 405, wenn der Elektromotor 25 in die eine Richtung für ein vorgegebenes Zeitintervall dreht, dass die Nocken 407 betätigt werden können, wie in 9B gezeigt ist. Dann bewirkt die resultierende Nockendruckkraft, dass sich die Nockenplatte 405 nach rechts bewegt, wie durch einen Pfeil B3 gezeigt, während die Schaltfeder 409 zusammengedrückt wird und die Klauenkupplung 13 entkuppelt wird. Daraus resultiert der Zweiradantriebszustand des Fahrzeuges.
In einer solchen Weise ist das Stellglied 401 aufgebaut. Wie oben erläutert, ermöglicht das Stellglied 401 mit einer solchen Struktur, dass die Drehung des Elektromotors 25 in die Betätigungskraft der Klauenkupplung 13 mittels der Nocken 407 umgewandelt wird, dass auf die kostenintensive Pumpe, das Fluiddruck (für den Kolben und den Zylinder) nutzende Stellglied und den zugehörigen Umwandlungsmechanismus verzichtet werden kann. Als eine Folge wird die Struktur in diesem Umfang vereinfacht und mit geringen Kosten realisiert.
Ferner ist in einem Zustand, in dem die Klauenkupplung 13 in Verzahnungseingriff bleibt (im Vierradantriebszustand), selbst wenn der Elektromotor 25 gestoppt wird oder selbst wenn eine Störung in dem den Elektromotor umfassenden Betätigungssystem auftritt, das Fahrzeug in der Lage, infolge der Schaltfeder 409 im Vierradantriebszustand zu bleiben, woraus sich ein bevorzugter Fehlermodus ergibt.
Ferner ermöglicht nach dem Verzahnungseingriff der Klauenkupplung 13, da die Schaltfeder 409 wirksam ist, um das Fahrzeug im Vierradantriebszustand zu halten, das Stoppen des Elektromotors 25, dass die Belastung der Batterie in diesem Umfang reduziert werden kann, woraus sich eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs ergibt.
Außerdem hat das Stellglied 401 dieselben Vorteile wie jene des Stellgliedes 1, außer denen, die durch die Verwendung des Übertragungsmechanismus erreicht werden, der von dem Schneckengetriebe-Mechanismus 27 gebildet wird.
[Sechste Ausführungsform]
Ein Stellglied 501 gemäß einer sechsten Ausführungsform wird mit Bezug auf 10 und 11 beschrieben.
Das Stellglied 501 wird anstelle des Stellgliedes 1 verwendet, das zu dem vorderen Differential 3 gemäß der ersten Ausführungsform gehört. Nachfolgend bezeichnen dieselben Bauelemente wie jene des Stellgliedes 1 und des vorderen Differentials 3 dieselben Bezugszeichen und werden für die Beschreibung der Teile an verschiedenen Stellen herangezogen.
Das Stellglied 501 weist eine Stützplatte 503 (ein feststehendes Teil), ein Stützteil 505, die Nockenplatte 17 (das drehbare Teil), die Druckplatte 19 (ein bewegbares Teil: nicht gezeigt), die Nocken 21 (dem Umwandlungsmechanismus: nicht gezeigt), die Schaltfeder 23 (das Vorspannteil: nicht gezeigt), den Elektromotor 25 (die Antriebsquelle), einen Radsatz 507 vom Geradstirnradtyp (einen Leistungsübertragungsmechanismus: einen Untersetzungsgetriebemechanismus) und die Steuerungsvorrichtung (nicht gezeigt) auf.
Die Stützplatte 503 ist fest an dem Differentialträger 5 mittels Schrauben befestigt. Die Nockenplatte 17 ist an der Stützplatte 503 gleitend und drehbar abgestützt. Die Druckplatte 19 ist an der Stützplatte 503 für Axialbewegungen abgestützt.
Das Stützteil 505 ist fest an der Stützplatte 503 befestigt. Der Elektromotor 25 ist an der Stützplatte 503 mittels des Stützteils 505 abgestützt.
Der Radsatz 507 weist ein Geradstirnrad 509 mit kleinem Durchmesser und ein Geradstirnrad 511 mit großem Durchmesser (ein Endstufenrad) auf, die gemeinsam miteinander in Eingriff stehen. Das Geradstirnrad 509 mit kleinem Durchmesser ist mit der Ausgangswelle 81 des Elektromotors 25 verbunden. Das Geradstirnrad 511 mit großem Durchmesser ist mit der Schnecke 79 des Schneckengetriebe-Mechanismus 27 über eine Verbindungswelle 513 verbunden. Beide Enden der Verbindungswelle 513 werden von dem Stützteil 505 getragen.
Ferner sind die Ausgangswelle 81 und die Verbindungswelle 513 parallel zueinander platziert. Der Elektromotor 25 ist von dem Radsatz 507 aus betrachtet an einer Stelle näher zu dem Schneckengetriebe-Mechanismus 27 angeordnet.
Das Drehmoment des Elektromotors 25 wird verstärkt und auf die Schnecke 79 übertragen, woraufhin das Drehmoment durch den Schneckengetriebe-Mechanismus 27 mit umgewandelter Drehrichtung weiter verstärkt wird, wodurch die Nockenplatte 17 gedreht wird. Wie oben erläutert, wird die Klauenkupplung 13 zum Kuppeln oder Entkuppeln betätigt.
Mit dem so angeordneten Stellglied 501 ist der Radsatz 507 zwischen dem Elektromotor 25 und dem Schneckengetriebe 27 angeordnet, und daher kann der Elektromotor 25 an der Seite näher zu dem Schneckengetriebe-Mechanismus 27 platziert sein. Eine solche Lage erfordert eine kompakte Anordnung zwischen dem Elektromotor 25 und dem Leistungsübertragungsmechanismus (der Radsatz 507 und der Schneckengetriebe-Mechanismus 27).
Dementsprechend kann, wenn eine solche Anordnung nicht an dem Differentialträger 5 sondern an der Stützplatte 503 abgestützt ist, das Stellglied 501 (umfassend die Stützplatte 503, das Stützteil 505, die Nockenplatte 17, die Druckplatte 19 und den Elektromotor 25) in einer kompakten Einheit ausgebildet sein, und daher ist es möglich, das Stellglied 501 an der Innenseite des Differentialträgers anzuordnen.
Demzufolge resultiert eine merkliche Verbesserung aus der Vereinfachung der Anordnung und des Einbaus im Fahrzeug.
Ferner ermöglicht das Vorhandensein des Schneckengetriebe-Mechanismus 27, der zu dem Radsatz 507 neu hinzugekommen ist, um den Untersetzungsgetriebemechanismus 2 zu bilden, dass der Elektromotor 25 und das vordere Differential 3 infolge der resultierenden Drehmomentverstärkungswirkung weiter miniaturisiert werden können, wodurch sich eine Verbesserung der Einbaufähigkeit im Fahrzeug ergibt. Ferner werden die Belastungen der Batterie und eines Generators zum Laden der Batterie verringert, wodurch eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs des Motors zum Antreiben des Generators erreicht wird.
Die Anzahl der Räder, die den Radsatz 507 bilden, kann auf mehr als zwei Stück gewählt sein.
Ferner ist der Radsatz 507 nicht auf den Geradstirnradtyp begrenzt, sondern kann ein schrägverzahntes Rad oder ein Schraubrad aufweisen, und ferner brauchen die Wellen der jeweiligen Räder nicht parallel zueinander sein, sondern können auch gekreuzte Wellen sein.
[Siebte Ausführungsform]
Ein Stellglied gemäß einer siebten Ausführungsform wird mit Bezug auf 12 beschrieben.
12 zeigt einen Elektromotor 25 und einen zugehörigen Leistungsübertragungsmechanismus 601, der einen Teil des Stellgliedes gemäß der siebten Ausführungsform bildet. Nachfolgend bezeichnen dieselben Bauelemente wie jene des Stellgliedes 1 und des vorderen Differentials 3 dieselben Bezugszeichen und werden für die Beschreibung der Teile an verschiedenen Stellen herangezogen.
Der Leistungsübertragungsmechanismus 601 (ein Untersetzungsgetriebemechanismus) weist einen Stirnradsatz auf, der ein Rad 603 mit einem kleinen Durchmesser und ein Rad 605 mit einem großen Durchmesser aufweist.
Das Rad 603 ist fest an der Ausgangswelle 81 des Elektromotors 25 festgelegt. Das Rad 605 ist mit der Nockenplatte 17 verbunden.
Der Elektromotor 25 (mit dessen Ausgangswelle 81) kreuzt eine Achse 607 des Rades 605.
Das Drehmoment des Elektromotors 25 wird von dem Übertragungsmechanismus 601 verstärkt, um dadurch die Nockenplatte 17 zu drehen, und wie oben erläutert, wird die Klauenkupplung 13 zum Kuppeln oder Entkuppeln betätigt.
Mit dem so angeordneten Stellglied nach der siebten Ausführungsform ermöglicht das Vorhandensein des Übertragungsmechanismus 601, der von dem Stirnradsatz gebildet wird, dass der Elektromotor 25 die Achse 607 an einer Stelle außerhalb eines Außenbereichs des Elektromotors 25 in dessen Radialrichtung kreuzt, wobei der Elektromotor 25 in einem anderen Anordnungsmuster zusätzlich zu verschiedenen Anordnungsmustern des Elektromotors 25 der oben beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen gezeigt ist.
Daher hat der Elektromotor 25 eine erhöhte Freiheit bei der Montage (wie eine Orientierung einer relevanten Lage und Montageposition), und daher werden die Anordnung und der Einbau des Stellgliedes in diesem Umfang verbessert.
Ferner brauchen der Elektromotor 25 (dessen Ausgangswelle 81) und die Achse 607 des Rades 605 keine kreuzenden Wellen aufweisen, sondern können parallele Wellen haben. In diesem Falle kann der Elektromotor 25 eine weiter verbesserte Montagefähigkeit haben.
[Achte Ausführungsform]
Ein Stellglied gemäß einer achten Ausführungsform wird mit Bezug auf 13 beschrieben.
13 zeigt den Elektromotor 25 und einen zugehörigen Leistungsübertragungsmechanismus 701, der einen Teil des Stellgliedes nach der achten Ausführungsform bildet. Nachfolgend bezeichnen dieselben Bauelemente wie jene des Stellgliedes 1 und des vorderen Differentials 3 dieselben Bezugszeichen und werden für die Beschreibung der Teile an verschiedenen Stellen herangezogen.
Der Leistungsübertragungsmechanismus 701 (ein Untersetzungsgetriebemechanismus) weist einen Kegelradsatz auf, der ein Kegelrad 703 mit einem kleinen Durchmesser und ein Kegelrad 705 mit einem großen Durchmesser aufweist.
Das Kegelrad 703 ist fest an der Ausgangswelle 81 des Elektromotors 25 festgelegt. Das Kegelrad 705 ist mit der Nockenplatte 17 verbunden.
Ferner kreuzt der Elektromotor 25 (mit dessen Ausgangswelle 81) eine Achse 707 des Kegelrades 705 in einem Winkel (θ).
Mit dem so angeordneten Stellglied nach der achten Ausführungsform ermöglicht das Vorhandensein des Leistungsübertragungsmechanismus 701, der von dem Kegelradsatz gebildet wird, dass der Elektromotor 25 die Achse 707 des Kegelrades kreuzt, wobei der Elektromotor 25 in einem anderen Anordnungsmuster zusätzlich zu verschiedenen Anordnungsmustern des Elektromotors 25 der oben beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen gezeigt ist.
Daher hat der Elektromotor 25 eine erhöhte Freiheit bei der Montage (wie eine Orientierung einer relevanten Lage und Montageposition). Daher werden die Anordnung und der Einbau des Stellgliedes in diesem Umfang verbessert.
Bei dem Leistungsübertragungsmechanismus 701 mit den Kegelrädern kann der Elektromotor 25 in einem Bereich derart ausgewählt werden, dass ein Winkel (θ), in dem der Elektromotor 25 (die Ausgangswelle 81) die Achse 707 des Rades 705 kreuzt, durch 0 < θ < 90° ausgedrückt wird, oder die Ausgangswelle 81 und die Achse 707 können gekreuzte Wellen aufweisen.
Dadurch kann der Elektromotor 25 eine weiter verbesserte Montagefähigkeit haben.
[Neunte Ausführungsform]
Ein Stellglied gemäß einer neunten Ausführungsform wird mit Bezug auf 14 beschrieben.
14 zeigt den Elektromotor 25 und einen zugehörigen Leistungsübertragungsmechanismus 801, der einen Teil des Stellgliedes nach der neunten Ausführungsform bildet. Nachfolgend bezeichnen dieselben Bauelemente wie jene des Stellgliedes 1 und des vorderen Differentials 3 dieselben Bezugszeichen und werden für die Beschreibung der Teile an verschiedenen Stellen herangezogen.
Der Leistungsübertragungsmechanismus 801 (ein Untersetzungsgetriebemechanismus) weist einen Schraubradsatz ein mit Gewinde versehener Radsatz) auf, der ein Schraubrad 803 mit einem kleinen Durchmesser und ein Schraubrad 805 mit einem großen Durchmesser aufweist.
Das Schraubrad 803 ist fest an der Ausgangswelle 81 des Elektromotors 25 festgelegt. Das Schraubrad 805 ist mit der Nockenplatte 17 verbunden.
Der Elektromotor 25 (mit dessen Ausgangswelle 81) und eine Achse 807 des Schraubrades 805 bilden die gekreuzten Wellen in den jeweils zueinander parallelen Ebenen.
Das Drehmoment des Elektromotors 25 wird verstärkt, um die Nockenplatte 17 zu drehen, wodurch die Klauenkupplung 13 zum Kuppeln und Entkuppeln betätigt wird.
Mit dem so angeordneten Stellglied nach der neunten Ausführungsform ermöglicht das Vorhandensein des Leistungsübertragungsmechanismus 801, der von dem Schraubradsatz gebildet wird, dass der Elektromotor 25 in einem anderen Anordnungsmuster zusätzlich zu verschiedenen Anordnungsmustern des Elektromotors 25 der oben beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen angeordnet werden kann.
Daher kann der Elektromotor 25 eine erhöhte Freiheit bei der Montage haben (wie eine Orientierung einer relevanten Lage und Montageposition). Daher werden die Anordnung und der Einbau des Stellgliedes in diesem Umfang verbessert.
Bei dem Leistungsübertragungsmechanismus 801 mit den Kegelrädern ist es möglich, einen Winkel auszuwählen, bei dem der Elektromotor 25 (die Ausgangswelle 81) die Achse 807 des Schraubrades 805 schneidet, oder die Ausgangswelle 81 und die Achse 807 können gekreuzte Wellen in Ebenen aufweisen, die nicht zueinander parallel sind.
Dadurch kann der Elektromotor 25 eine weiter verbesserte Montagefähigkeit haben.
[Zehnte Ausführungsform]
Ein Stellglied 901 mit einer Zahnplatte gemäß einer zehnten Ausführungsform und ein hinteres Differential 903 unter Verwendung desselben werden mit Bezug auf 15 bis 24A und 24B beschrieben.
15 zeigt das hintere Differential 903, dessen linke und rechte Ausrichtung der linken und rechten Ausrichtung des Fahrzeuges mit Vierrad-Antrieb entspricht, bei dem das hintere Differential 903 verwendet wird.
Ferner hat, ungleich den vorhergehenden Ausführungsformen 1 bis 9, die oben erläutert sind, während bei den nachfolgenden Ausführungsformen die Differentialeinheit als das hintere Differential verwendet wird, das hintere Differential im wesentlichen denselben Mechanismus wie das vordere Differential. Dementsprechend bezeichnen dieselben Bauelemente wie jene des vorderen Differentials 3, das in 2 gezeigt, dieselben Bezugszeichen und werden für die Beschreibung der Teile an verschiedenen Stellen herangezogen.
Das hintere Differential 903 ist an der Innenseite des Differentialträgers 901 angeordnet, d. h. innen mit dem Ölsumpf ausgebildet.
Das hintere Differential 903 weist ein Stellglied 901, das äußere Differentialgehäuse 7, das innere Differentialgehäuse 9, den Differentialmechanismus unter Verwendung des Kegelrades 11, und die Klauenkupplung 13 (eine angetriebene Einheit; eine Kupplung) auf.
Ferner weist das Stellglied 901 eine Stützplatte 915 (ein feststehendes Teil), eine Nockenplatte 917 (ein drehbares Teil), eine bewegbare Druckscheibe 919 (ein bewegbares Teil), einen Nocken 921 (einen Umwandlungsmechanismus), eine Rückstellfeder 925, eine Schaltfeder 923 (ein Vorspannteil), einen Elektromotor 927 (eine Antriebsquelle), einen Getriebemechanismus 929 (ein Übertragungsmechanismus) und eine Steuerungsvorrichtung (nicht gezeigt) auf.
Das hintere Differential 903 hat die Form einer Doppelgehäusestruktur, die aus dem äußeren Differentialgehäuse 7 und dem inneren Differentialgehäuse 9 gebildet wird, wobei das innere Differentialgehäuse 9 an einem Innenumfang des äußeren Differentialgehäuses 7 für Gleit- und Drehbewegungen abgestützt ist. Der linke und rechte Nabenabschnitt 28, 29, die an dem äußeren Differentialgehäuse 7 ausgebildet sind, werden von dem Differentialträger 5 mittels der Drucklager 30, 32 getragen.
Lagerdeckel 937 sind auf den Differentialträger 5 über Gewindeabschnitte 939 aufgeschraubt, und das Drehen des Lagerdeckels 937 mittels des Schraubabschnitts 939 ermöglicht, dass der Außenring 941 axial bewegt werden kann, um dadurch vorbelastete Einstellungen der jeweiligen Drucklager 935 zu erreichen.
Ein Tellerrad 943 ist fest an dem äußeren Differentialgehäuse 7 mittels Schrauben 945 befestigt. Das Tellerrad 943 wird in Verzahnungseingriff mit einem Antriebsritzel 947 gehalten, das einstückig mit der Antriebsritzelwelle 949 ausgebildet ist. Die Antriebsritzelwelle 949 ist über ein Gelenk und eine Gelenkwelle der Hinterräder mit dem Zweirad-Vierrad-Schaltmechanismus eines Getriebes verbunden, wobei die Antriebsleistung des Motors von dem Getriebe und dem Zweirad-Vierrad-Schaltmechanismus auf das äußere Differentialgehäuse 7 mittels dieses Hinterrad-Antriebsleistungsübertragungssystemszum Drehen des äußeren Differentialgehäuses 7 übertragen wird.
An der Innenseite des äußeren Differentialgehäuses 7 ist der Kupplungsring 33 angeordnet, d. h. dieser ist an dem Innenumfang des äußeren Differentialgehäuses 7 für eine Axialbewegung abgestützt.
Die Klauenkupplung 13 weist die Verzahnungen 31 und 35 auf, wobei die Verzahnung 31 an dem rechten distalen Ende des Kupplungsringes 33 ausgebildet ist, während die Verzahnung 35 an dem linken distalen Ende des inneren Differentialgehäuses 9 ausgebildet ist.
Ferner sind die Öffnungen 39, 37 an der linken und rechten Seite des äußeren Differentialgehäuses 7 am Umfang und im gleichen Abstand voneinander ausgebildet. Ferner sind an dem linken distalen Ende des Kupplungsringes 33 am Umfang und im gleichen Abstand voneinander drei Stücke von Schenkelabschnitten 41 ausgebildet, die in Verzahnungseingriff mit den linken Öffnungen 39 gebracht werden, um nach außen hin vorzustehen. Die Schenkelabschnitte 41 können in vier Stücken vorgesehen sein.
Wie unten beschrieben, wird der Kupplungsring 33 mittels des Stellgliedes 901 wirksam nach links oder nach rechts bewegt. Wenn der Kupplungsring 33 nach rechts bewegt wird, wie in einer oberen Hälfte von 16 gezeigt, wird die Klauenkupplung 13 in Verzahnungseingriff gebracht, um zu ermöglichen, dass das äußere Differentialgehäuse 7 und das innere Differentialgehäuse 9 miteinander verbunden werden können, wohingegen, wenn der Kupplungsring 33 nach links umgedreht wird, wie in einer unteren Hälfte von 16 gezeigt, wird die Klauenkupplung 33 entkuppelt, und das äußere Differentialgehäuse 7 und das innere Differentialgehäuse 9 werden voneinander entkuppelt.
Zwischen dem rechten distalen Ende des inneren Differentialgehäuses 9 und dem äußeren Differentialgehäuse 7 ist die Druckscheibe 43 angeordnet, die eine Betätigungskraft des Stellgliedes 901 trägt, und das innere Differentialgehäuse 9 ist in Axialrichtung nach rechts mittels der Druckscheibe 43 positioniert.
Der Differentialmechanismus 11 mit dem Kegelrad weist eine Mehrzahl von Ritzelwellen 45, die Ritzel 47, und das linke und rechte Achswellenrad 49, 51 auf.
Die jeweilige Ritzelwelle 45 hat distale Enden, die in eine Mehrzahl von Durchgangsbohrungen 53 eingreifen, die in dem inneren Differentialgehäuse 9 am Umfang im gleichen Abstand voneinander ausgebildet sind, wobei die distalen Enden mittels Federbolzen 55 am Herausfallen aus den Durchgangsbohrungen 53 gehindert werden.
Die Ritzel 47 sind drehbar an den jeweiligen Ritzelwellen 45 montiert, und die Achswellenräder 49, 51 werden an ihrer linken und rechten Seite in Verzahnungseingriff mit den jeweiligen Ritzeln 47 gehalten.
Die Achswellenräder 49, 51 haben jeweils Nabenabschnitte 59, 57, die in jeweiligen Lagerabschnitten 61, 63 aufgenommen sind, die in dem äußeren Differentialgehäuse 7 ausgebildet sind, und in den jeweiligen Nabenabschnitten 57, 59 sind mittels Keilnutverbindungen die linke und rechte Hinterradwelle angeordnet.
Ferner sind die Druckscheiben 65 zwischen den Achswellenrädern 49, 51 und dem äußeren Differentialgehäuse 7 angeordnet, und diese Druckscheiben 65 tragen die Druckkräfte des Verzahnungseingriffs der Achswellenräder 49, 51.
In dem inneren Differentialgehäuse 9 sind an dessen Innenumfang den hinteren Flächen der jeweiligen Ritzel 47 gegenüberliegend sphärische Scheibenabschnitte 67 ausgebildet, welche die Zentrifugalkräfte der Ritzel 47 und die Eingriffsreaktion tragen, die auf die Ritzel 47 infolge des Verzahnungseingriffs mit den jeweiligen Achswellenrädern 49, 51 ausgeübt werden.
Die Stützplatte 915 des Stellgliedes 901 ist pressgeformt und weist, wie in 16A gezeigt, einen ringförmigen Plattenabschnitt 989, zwei feststehende Plattenabschnitte 991, die einstückig mit dem ringförmigen Plattenabschnitt 989 ausgebildet sind, drei einbezogene konkave Abschnitte 993 (stützplattenseitige Einsetzbohrungen), die an einem Innenumfang des ringförmigen Plattenabschnitts 989 an dessen Umfang und im gleichen Abstand voneinander ausgebildet sind, und zwei Führungsausschnitte 995 auf, die an einem äußeren Umfang des ringförmigen Plattenabschnitts 989 in Umfangsrichtung und im gleichen Abstand voneinander ausgebildet sind.
Die Nockenplatte 917 ist pressgeformt und weist, wie in 17A gezeigt, einen ringförmigen Plattenabschnitt 997, eine Zahnplatte 999, drei einbezogene konkave Abschnitte 1001 (nockenplattenseitige Einsetzbohrungen), die an einem Innenumfang des ringförmigen Plattenabschnitts 997 in Umfangsrichtung und im gleichen Abstand voneinander ausgebildet sind, drei Stützvorsprünge 1003 (nockenplattenseitige Vorsprünge), die in enger Nähe in Umfangsrichtung zu den jeweiligen einbezogenen konkaven Abschnitten 1001 angeordnet sind, und drei Nockenstücke 1005 auf, die an dem Innenumfang des ringförmigen Plattenabschnitts 997 in Umfangsrichtung und im gleichen Abstand voneinander angeordnet sind.
Die Zahnplatte 999 ist einstückig mit dem ringförmigen Plattenabschnitt 997 ausgebildet und weist einen Außenumfang auf, der von einem Rad 1007 gebildet wird. Jeder der Stützvorsprünge 1003 wird aus einem Axialabschnitt 1009, der an dem ringförmigen Plattenabschnitt 997 ausgebildet ist, und einem Radialabschnitt 1011 gebildet, der an einem distalen Ende des Axialabschnitts 1009 ausgebildet ist.
Wie in 17B gezeigt, ist jedes Nockenstück 1003 aus einer abgeschrägten Wand 1013, einer Haltefläche 1015, bei welcher der Nockenwinkel nicht in Radialrichtung gebildet wird, und einem Haltevorsprung 1017 geformt, der zwischen der abgeschrägten Wand 1013 und der Haltefläche 1015 gebildet wird.
Die bewegbare Platte 919 ist pressgeformt und weist, wie in 18A gezeigt, einen ringförmigen Plattenabschnitt 1019, drei Nockenführungsstücke 1021 (Vorsprünge an der Seite der bewegbaren Platte), die an einem Innenumfang des ringförmigen Plattenabschnitts 1019 in Umfangsrichtung und im gleichen Abstand voneinander ausgebildet sind, drei Innenumfangsführungsstücke 1023, die zwischen den jeweiligen Führungsstücken 1021 angeordnet sind, und zwei Außenumfangsführungsstücke 1025 auf, die an dem Innenumfang des ringförmigen Plattenabschnitts 1019 in Umfangsrichtung und im gleichen Abstand voneinander ausgebildet sind.
Ferner ist, wie in 18B gezeigt, jedes Nockenführungsstück 1021 aus einem Axialabschnitt 1027, der an dem ringförmigen Plattenabschnitt 1019 ausgebildet ist, und einem Radialabschnitt 1029 gebildet, der an einem distalen Ende des Axialabschnitts 1027 ausgebildet ist.
Die Stützplatte 915, die Nockenplatte 917 und die bewegbare Platte 919 werden in einer Weise, wie in 20 gezeigt, in einer wie unten beschriebenen Reihenfolge zusammengebaut.
Zuerst begleitet nach dem Einsetzen der Stützvorsprünge 1003 der Nockenplatte 917 in die einbezogenen konkaven Abschnitte 993 der Stützplatte 915 von der rechten Seite das Drehen der Nockenplatte 917 in eine wie durch einen Pfeil C1 in 19 gezeigte Richtung, bis die jeweiligen einbezogenen konkaven Abschnitte 1001 der Nockenplatte 917 mit den jeweiligen einbezogenen konkaven Abschnitten 993 der Stützplatte 915 überlappt sind, den Eingriff zwischen der Nockenplatte 917 und dem ringförmigen Plattenabschnitt 989 der Stützplatte 915 mittels des Radialabschnitts 1011 der jeweiligen Stützvorsprünge 1003.
Nachfolgend begleitet nach dem Einsetzen der jeweiligen Nockenführungsstücke 1021 der bewegbaren Platte 919 in die jeweiligen einbezogenen konkaven Abschnitte 993, 1001 der Stützplatte 915 und die Nockenplatte 917 von der linken Seite das Drehen der Nockenplatte 917 in eine wie durch einen Pfeil C2 in 19 gezeigte Richtung den Eingriff zwischen der bewegbaren Platte 919 und dem ringförmigen Plattenabschnitt 997 der Nockenplatte 917 mittels der Radialabschnitte 1029 der jeweiligen Nockenführungsstücke 1021.
Und schließlich sind, wie in 15 und 20 gezeigt, die oben beschriebenen jeweiligen Platten 915, 917, 919 und die Nocke 921 von einem Bereich nahe der Klauenkupplung 13 in der Reihenfolge ringförmiger Plattenabschnitt 1019 (ein Betätigungsabschnitt, um die Klauenkupplung 13 zu betätigen) der bewegbaren Platte 919, die Stützplatte 915, die Nockenplatte 917, die Nocke 921 und der Radialabschnitt 1029 (ein Führungsabschnitt, der die Bewegungen der Nocke 921 im Betätigungsabschnitt führt) des Nocken-Führungsteils 1021 der bewegbaren Platte 919 angeordnet.
In solch einer Weise können die jeweiligen Platten 915, 917, 919 in einer geringeren Anzahl von Schritten in einer äußerst einfachen Weise zusammengesetzt werden.
In dem Zustand, in dem die Anordnung abgeschlossen ist, werden die inneren Peripherien der jeweiligen ringförmigen Plattenabschnitte 989, 997 der Stützplatte 915 und der Nockenplatte 917 mittels der Innenperipherie-Führungsteile 1023 der bewegbaren Platte 919 derart geführt, dass die Stützplatte 915, die Nockenplatte 917 und die bewegbare Platte 919 gemeinsam zentriert sind. Ferner ist die Nockenplatte 917 in Bezug auf die Stützplatte 915 und die bewegbare Platte 919 drehbar.
Wie in 15 gezeigt, sind die jeweiligen feststehenden Plattenabschnitte 991 der Stützplatte 915 zusammen mit einer Befestigungsvorrichtung 1035 des Elektromotors 927 mittels Schrauben 1037 an dem Differential-Träger 5 fest befestigt.
Wie in 22B gezeigt, ist die Nocke 921 aus jeweiligen Nockenteilen 1005 der Nockenplatte 917 ausgebildet, und die jeweiligen Nocken-Führungsteile 1021 (die Radialabschnitte 1029) sind aus der bewegbaren Platte 919 ausgebildet.
Wie in 15 gezeigt, ist die Rückstellfeder 925 einstückig mit einem Halteteil 1039 des Kupplungsringes 33 ausgebildet. Wie in 15 und 20 gezeigt, sind an dem Halteteil 1039 ausgebildete Armabschnitte fest an den jeweiligen Schenkelabschnitten 41 des Kupplungsringes 33 befestigt, so dass sie das äußere Differentialgehäuse 7 sandwichartig zwischen sich aufnehmen, und ein Ring 1043 ist zwischen dem Halteteil 1039 (der Rückstellfeder 925) und dem rechten distalen Ende des äußeren Differentialgehäuses 7 angeordnet.
Der Kupplungsring 33 und das Halteteil 1039 können für die Fähigkeit der Hin- und Herbewegung in axialer Richtung gemeinsam bewegt werden, und die Rückstellfeder 925 spannt den Kupplungsring 33 in einer Richtung (nach rechts) vor, um zu bewirken, dass die Klauenkupplung 13 außer Verzahnungseingriff gebracht wird.
Wie in 15 gezeigt, ist die Schaltfeder 923 einstückig mit der bewegbaren Platte 919 ausgebildet. Die Schaltfeder 923 hat eine Vorspannkraft, die derart ausgewählt ist, dass sie größer als die der Rückstellfeder 925 ist, und sie spannt die bewegbare Platte 919 und den Kupplungsring 33 in eine Richtung (nach links) vor, so dass die Klauenkupplung 13 in Verzahnungseingriff gebracht wird.
Ferner können, wie in 19 gezeigt, die Rückstellfeder 925 und die Schaltfeder 923 Schraubenfedern 1045 bzw. Schraubenfedern 1047 aufweisen.
Ferner sind für die Schraubenfedern 1047 Federaufnahmen 1049 auf der Nockenplatte 917 an drei in gleichem Abstand voneinander befindlichen Umfangspositionen angeordnet.
Der Elektromotor 927 ist fest an dem Differentialgehäuse 5 mittels der Befestigungsvorrichtung 1035 befestigt. Der Elektromotor 927 ist in beide Richtungen drehbar und mit einer Fahrzeugbatterie mittels einer Steuerungsvorrichtung gekoppelt.
Der Radsatz 929 weist ein Ritzel 1053, das fest an einer Ausgangswelle 1051 des Elektromotors 927 befestigt ist, und ein Rad 1007 der Nockenplatte (der Zahnplatte 999) auf, wodurch ein Drehmoment des Elektromotors 927 verstärkt wird, um die Nockenplatte 917 zu drehen.
Die Steuerungsvorrichtung wirkt so, dass ein Verzahnungseingriff oder ein Außereingriffbringen der Verzahnung der Klauenkupplung 13 in einer Weise durchgeführt wird, wie weiter unten beschrieben wird, so dass beim Schalten des Fahrzeugs von dem Zweiradantriebszustand in den Vierradantriebszustand die Klauenkupplung und der Zweirad-Vierrad-Schaltmechanismus in einer Verriegelungsverbindung jeweils gleichzeitig betätigt werden, wohingegen, wenn das Fahrzeug von dem Vierradantriebszustand in den Zweiradantriebszustand geschaltet wird, die Klauenkupplung 13 und der Zweirad-Vierrad-Schaltmechanismus gleichzeitig betätigt werden, so dass bei der Verriegelungsverbindung ein Außereingriffbringen der Verzahnung bewirkt wird.
Wird die Klauenkupplung 13 zum Verzahnungseingriff oder zum Außereingriffbringen der Verzahnung betätigt, dann führt die Steuerungsvorrichtung ferner zeitliche Steuerungen derart durch, dass der Elektromotor 927 in beide Richtungen (in eine Richtung und die andere Richtung) für jeweilige Zeitinterwalle (bei bestimmten Rotationswinkeln) gedreht wird. Dreht der Elektromotor 927 für das gegebene Zeitintervall, wird die Nockenplatte 917 um einen gegebenen Drehwinkel in einer gegebenen Richtung mittels des Radsatzes 929 betriebsmäßig gedreht.
22A zeigt einen Zustand, in dem die Zahnplatte 999 um den maximalen Drehwinkel in der einen Richtung bewegt ist, wobei das Ritzel 1053 des Radsatzes 929 mit einem Seitenrand des Rads 1007 in Verzahnungseingriff gehalten wird. Wenn dies stattfindet, dient einer der feststehenden Plattenabschnitte 991 der Stützplatte 915 als ein Stopper, mit dem die Zahnplatte 999 in Anstoßeingriff gebracht ist, um eine übermäßige Rotation der Nockenplatte 917 zu verhindern, wodurch verhindert wird, dass das Rad 1007 mit dem Ritzel 1053 nicht mehr in Verzahnungseingriff steht.
22B zeigt einen Zustand der Nocke 921 entsprechend dem in 22A, wobei der Radialabschnitt 1029 des jeweiligen Nocken-Führungsteils (der bewegbaren Platte 919) in einer Position vor einem Gleiten auf der schrägen Wand 1013 des jeweiligen Nockenteils 1005 (der Nockenplatte 917) gezeigt ist. Wenn dies stattfindet, wird der Radialabschnitt 1020 in einem Druckkontakt mit dem ringförmigen Plattenabschnitt 997 mittels der Vorspannkraft der Schaltfeder 923 gehalten, und die Nocke 921 bleibt in ihrer Außerbetriebs-Position. Ferner zeigen die jeweiligen Pfeile (E1 bis E3) in 22A und 22B die Richtungen, in die die Nockenplatte 917 und das Nocken-Führungsteil 1021 (der bewegbaren Platte 919) verschoben werden, wenn der Elektromotor 927 in die entgegengesetzte Richtung von dem jeweiligen Zustand rotiert.
In einem Zustand, in dem die Nocke 921 inaktiv bleibt, wie in der oberen Hälfte von 15 gezeigt, wird die bewegbare Platte 919 (der Kupplungsring 33) mittels der Wirkung der Schaltfeder 923 nach rechts verschoben, um zu bewirken, dass die Klauenkupplung 13 in Verzahnungseingriff gehalten wird.
Wenn dies stattfindet, nimmt die Schaltfeder 923 die Form eines Rückhaltemechanismus an, und die Klauenkupplung 13 wird in Verzahnungseingriff gebracht, wenn die Verzahnungen 31, 35 einander ergänzend zusammengepasst sind.
Nach dem Verzahnungseingriff der Klauenkupplung 13, wie oben dargelegt, wird das Fahrzeug in den Vierradantriebszustand gebracht.
21 ist eine Ansicht, gesehen in Richtung des Pfeils VI in 19 unter der Bedingung (des Vierradantriebszustands), dass der Kupplungsring 33 der gegenwärtig beschriebenen Ausführungsform und das äußere Differentialgehäuse 7 sich in einem Montagezustand befinden.
Der Kupplungsring 33 weist drei hervorstehende Schenkelabschnitte 41 auf, die an einem distalen Ende gegenüberliegend zu der mit der Verzahnung 31 der Kupplung ausgebildeten Wand an in gleichem Abstand voneinander befindlichen Umfangspositionen ausgebildet sind. Die Verzahnung 31 der Kupplung ist derart ausgebildet, dass sie sich verjüngende und geneigte Formen aufweist, und die Schenkelabschnitte 41 sind jeweils in Sektorform ausgebildet. Die am Umfang einander zugewandten gegenüberliegenden Endflächen 41a des jeweiligen Schenkelabschnitts 41 verjüngen sich in einer axial nach außen gerichteten Richtung (nach links) mit einem vorgegebenen Neigungswinkel.
Andererseits sind die sektorförmig ausgebildeten Bohrungen (Öffnungen) 39 in einer linken Stirnwand des äußeren Differentialgehäuses 7 an entsprechenden Positionen gegenüber den zugeordneten Schenkelabschnitten 41 des Kupplungsringes 33 ausgebildet. Daher werden die Schenkelabschnitte 41 in Verzahnungseingriff mit den sektorförmig ausgebildeten Bohrungen 39 in der axialen Richtung gebracht, und die umfangsseitig gegenüberliegenden Flächen 41a des Schenkelabschnitts 41 werden mit einem distalen Rand der sektorförmig ausgebildeten Bohrung 39 in Kontakt gehalten, wodurch der Kupplungsring 33 dazu gebracht wird, dass er mit dem äußeren Differentialgehäuse 7 gemeinsam gedreht wird. Der distale Rand der sektorförmig ausgebildeten Bohrung 39 ist parallel zu der Neigung der umfangsseitig gegenüberliegenden Fläche 41a des Schenkelabschnitts 41 geneigt.
Wird mittels des äußeren Differentialgehäuses 7 antriebsseitig die Klauenkupplung 13 rotiert (in einer Richtung, wie mittels des Pfeils D1 in 21 gezeigt), nimmt demgemäß ein Endrand der sektorförmig ausgebildeten Bohrung 39 des äußeren Differentialgehäuses 7 eine Kraft F in einer Richtung auf, wie mittels des Pfeils D2 in 21 gezeigt (in einer Richtung senkrecht zu der umfangsseitig gegenüberliegenden Seitenwand 41a) infolge der Neigung der umfangsseitig gegenüberliegenden Endseite 41a des sektorförmig ausgebildeten Schenkelabschnitts 41 des Kupplungsringes 33. Wenn dies stattfindet, nimmt eine umfangsseitig gegenüberliegende Seitenwand 41a des sektorförmig ausgebildeten Schenkelabschnitts 41 des Kupplungsringes 33 eine Reaktionskraft F in einer Richtung entgegengesetzt zu der des Pfeils D2 auf, um eine Teilkraft F₁ aufzunehmen, die axial nach innen (nach rechts) orientiert ist. Als ein Ergebnis wird der Kupplungsring 33 in Richtung des inneren Differentialgehäuses 9 (nach links in 21) gedrückt, so dass die Verzahnungen 31, 35 der Klauenkupplung einfach in Verzahnungseingriff gebracht werden können, wodurch gewährleistet ist, dass die Klaue in Verzahnungseingriff bleibt.
Daher weist der Nockenmechanismus der gegenwärtig beschriebenen Ausführungsform zusätzlich zu den Nocken 21 (d. h. ein erster Nockenmechanismus ist eingerichtet, eine erste Schubkraft zu erzeugen, so dass die Klauenkupplung 13 dazu gebracht wird, über die Rotationsachse zwischen einer Kupplungseingriffsposition und einer Außereingriffsposition der Kupplung infolge der Rotation der Nockenplatte 917 bewegt zu werden) einen zweiten Nockenmechanismus auf (aufweisend eine umfangsseitig gegenüberliegende Endfläche 41a des Kupplungsringes 33 und der sektorförmig ausgebildeten Bohrung 39 des äußeren Differentialgehäuses 7), der eingerichtet ist, eine zweite Schubkraft zu erzeugen, so dass die Kupplung dazu gebracht wird, in Verzahnungseingriff gehalten zu werden, weshalb auch sie ein Drehmoment aufnimmt, das mittels der Klauenkupplung 13 erzeugt worden ist, die in Verzahnungseingriff gebracht worden ist. Die mittels des zweiten Nockenmechanismus erzeugte Schubkraft ist zusätzlich zu der Vorspannkraft der Schaltfeder 923 wirksam, so dass gewährleistet ist, dass die Kupplung in ihrem Verzahnungseingriff gehalten wird.
Während der zweite Nockenmechanismus in Verbindung mit den verschiedenen Ausführungsformen, wie oben dargelegt, beschrieben worden ist, wird der zweite Nockenmechanismus bei allen Ausführungsformen der Erfindung angewendet. Demgemäß wird in Hinsicht des Weglassens redundanter Beschreibung keine Ausführung auf den zweiten Nockenmechanismus in den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen getätigt.
23A zeigt einen Zustand, in dem der Elektromotor 927 um den maximalen Rotationswinkel in einer Richtung entgegengesetzt zu dem des in 22A gezeigten Zustands mit dem Ritzel 1053 des Radsatzes 929 gedreht wird, das als Ineingriffstehen mit dem anderen Seitenende des Rades 1007 gezeigt ist. Wenn dies stattfindet, dient der andere der fest stehenden Plattenabschnitte 991 der Stützplatte 915 als ein Stopper, mit dem die Zahnplatte 999 Anstoßeingriff gebracht wird, um eine übermäßige Rotation der Nockenplatte 917 zu verhindern, um zu verhindern, dass das Rad 1007 aus dem Ineingriffstehen mit dem Ritzel 1053 gebracht wird.
23B zeigt die Nocke 921 in einem Zustand entsprechend dem von 23A, wobei der Radialabschnitt 1029 des jeweiligen Nocken-Führungsteils 1021 über die schräge Wand 1013 des jeweiligen Nockenteils 1005 gleitet, sodass der Haltevorsprung 1017 auf der Haltefläche 1015 gehalten wird, so dass dadurch die Nocke 921 wirksam wird. Ferner zeigen die jeweiligen Pfeile (F1 bis F3) in den 23A, 23B Richtungen, in die die Nockenplatte 917 und das Nocken-Führungsteil 1021 (die bewegbare Platte 919) verschoben werden, wenn der Elektromotor 927 in die entgegengesetzte Richtung von den jeweiligen Zuständen rotiert.
Nach dem Betätigen der Nocke 927 verursacht die resultierende Nocken-Schubkraft, dass das jeweilige Nocken-Führungsteil 1021 (die bewegbare Platte 919) nach oben in 23B bewegt wird, wodurch die Schaltfeder 923 zusammengedrückt wird.
Wenn die Schaltfeder 923 zusammengedrückt ist, wie in der unteren Hälfte von 15 gezeigt, bringt die Vorspannkraft der Rückstellfeder 925 die bewegbare Platte 919 (den Kupplungsring 33) dazu, sich nach links zu bewegen, wodurch der Eingriff der Klauenkupplung 13 gelöst wird.
Nach dem Außereingriffbringen der Verzahnungen der Klauenkupplung 13 wird das Fahrzeug in den Zweiradantriebszustand in einer wie oben beschriebenen Weise gebracht.
Da die Haltevorsprünge 1017 die entsprechenden Nocken-Führungsteile 1021 auf den Halteflächen 1015 infolge ihrer Hemmfunktion halten, selbst wenn externe Faktoren, wie Vibrationen oder Stöße, vorhanden sind, was im Stopp-Zustand des Elektromotors 927 zu einer Bewegung führt, wird ferner bei dem Fahrzeug verhindert, dass von dem Zweiradantriebszustand in den Vierradantriebszustand gegen den Willen eines Fahrers geschaltet wird.
24A zeigt das Ritzel 1053, das in den Verzahnungs-Eingriffs-Zustand an einem Zentralbereich des Rads 1007 auf halben Wege gebracht ist, wobei die Nockenplatte 917 von den in den 22A und 23A gezeigten Zuständen rotiert wird, und 24B zeigt eine Richtung (wie mittels eines Pfeils G4 gezeigt), in die das jeweilige Nocken-Führungsteil 1021 (der bewegbaren Platte 919) abhängig von der Rotationsrichtung (wie mittels eines Pfeils G3 gezeigt) der Nockenplatte 917 im in 24A gezeigten Zustand verschoben wird.
Wird die Nockenplatte 917 in eine Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn, wie mittels eines Pfeils G2 in 24A gezeigt, gedreht, nimmt das Fahrzeug den in 22A gezeigten Vierradantriebszustand an, und das Rotieren der Nockenplatte 917 im Uhrzeigersinn, wie mittels eines Pfeils G1 gezeigt, verhindert, dass das Fahrzeug den in 23A gezeigten Zweiradantriebszustand annimmt.
Da beide Oberflächen der schrägen Wand 1013 des Nockenteils 1005 mit den Halteflächen (den Halteflächen 1015 und dem ringförmigen Plattenabschnitt 997) ohne Nocken-Winkel ausgebildet sind, wird kein Drehmoment auf die Nockenplatte 917 beim Vorhandensein einer Vorspannkraft der Schaltfeder 923 ausgeübt, wenn das Nocken-Führungsteil 1021 (der Radialabschnitt 1029) auf diesen Halteflächen gleitet. Demgemäß wird die Nocke 921 in ihrem Zustand sowohl vor als auch nach der Betätigung gehalten, und das Fahrzeug wird stabil im Zweiradantriebszustand und im Vierradantriebszustand gehalten, was es ermöglicht, dass der Elektromotor 927 außer für den Betrieb der Nocke 921 angehalten ist.
Wie vorher dargelegt, wird im Vierradantriebszustand, in dem die Klauenkupplung 13 und der Zweirad-Vierrad-Schaltmechanismus entsprechend gekoppelt sind, die Antriebsleistung des Motors von dem Zweirad-Vierrad-Schaltmechanismus zu dem äußeren Differentialgehäuse 7 mittels des Hinterrad-Antriebsleistungs-Übertragungssystems übertragen, worauf das innere Differentialgehäuse 9 im Betrieb mittels der Klauenkupplung 13 rotiert wird. Diese Rotation wird von den Ritzelwellen 949 an die Achswellenräder 49, 51 mittels der Ritzel-Zahnräder 947 verteilt und mittels der Radwellen an das linke und das rechte Rad übertragen.
Bleibt das Fahrzeug im Vierradantriebszustand, sind eine Geländegängigkeit, eine Straßenfahrbarkeit und eine Stabilität verbessert.
Ferner kann die Rotation des jeweiligen Ritzelrades 947 dazu führen, dass die Antriebsleistung des Motors auf das linke und das rechte Hinterrad unterschiedlich verteilt wird, insbesondere, wenn es beim Geländefahren einen Unterschied im Antriebswiderstand zwischen den Hinterrädern gibt. Während des Zweirad-Fahrzustands, in dem die Klauenkupplung 13 und der Zweirad-Vierrad-Schaltmechanismus entsprechend in Verzahnungseingriff gebracht sind, wird der Antriebsstrang zur Ausgabe der Energie zwischen dem inneren Differentialgehäuse 9 und den Hinterrädern in einen Nicht-Koppel-Zustand mittels der Klauenkupplung 13 gebracht, so dass es ermöglicht wird, dass der Antriebsstrang zur Ausgabe der Energie in einem Frei-Rotations-Zustand gehalten wird, und der Energiestrang zwischen dem Zweirad-Vierrad-Schaltmechanismus und dem äußeren Differentialgehäuse 7 wird von sowohl den anhängenden Rotationen getrennt, die mittels der Antriebsleistung des Motors erzeugt worden sind, als auch der Hinterräder, um die Rotation anzuhalten.
Daher werden während des Zweiradantriebszustands, in dem die Rotation des Hinterrad-Antriebsleistungs-Übertragungssystems zwischen dem Zweirad-Vierrad-Schaltmechanismus und dem äußeren Differentialgehäuse 7 unterbrochen, Vibrationen des Fahrzeugs werden beseitigt, so dass eine Verbesserung hinsichtlich der Eigenschaft des komfortablen Fahrens bereitgestellt wird, und Abnutzungen verschiedener Bauelemente des Hinterrad-Antriebsleistungs- Übertragungssystems sind minimiert, so dass die Lebensdauer verbessert wird, mit einer ferner resultierenden Verringerung der Motorlast bis zu dem Grad, der durch die Reduzierung des Rotationswiderstands hervorgerufen wird, so dass der Benzinverbrauch verbessert wird.
Das äußere Differentialgehäuse 7 ist zusätzlich zu den Öffnungen 37, 39 mit spiralförmigen vertieften Ölungsabschnitten 85, 83 an der Innenumfangsperipherie der Vorsprungsabschnitte 28, 29 und ferner in Bereichen gegenüber den Druckscheiben 65, 65, mit sich radial erstreckenden vertieften Ölungsabschnitten 89, 87 in Verbindung mit den vertieften Ölungsabschnitten 85 bzw. 83 ausgeführt.
Da die Öffnungen 37,39 an einem radialen Außenbereich des äußeren Differentialgehäuses 7 ausgebildet sind, werden diese Öffnungen in Öl in dem Ölsumpf eingetaucht, die in dem Differential-Träger 5 ausgebildet ist, zu allen Zeiten, wodurch es dem Öl ermöglicht wird, von den Öffnungen 37, 39 mit der entsprechenden Rotation des äußeren Differentialgehäuses 7 einzutreten.
Ferner wird Öl in dem Ölsumpf infolge der Rotation des äußeren Differentialgehäuses 7 (des Tellerrades 943) nach oben gespritzt, und die Bewegung des resultierenden verspritzten Öls wird mittels Aktionen einer Schraubenpumpe mittels der vertieften Ölungsabschnitte 85, 83 derart gefördert, dass das Öl zwischen Lücken zwischen den vertieften Ölungsabschnitten 89, 87, und den Druckscheiben 65, 65 passiert, so dass sie in das Innere des äußeren Differentialgehäuses eintritt.
Öl, das in das äußere Differentialgehäuse 7 eingetreten ist, wird den Rad-Abschnitten der entsprechenden Zahnräder 67, 69, 71, die den Differential-Mechanismus 11 mit den Kegelrädern, den Gleitbereichen zwischen den Ritzelwellen 949 und den Ritzelzahnrädern 947, den Gleitbereichen zwischen dem äußeren Differentialgehäuse 7 und dem inneren Differentialgehäuse 9, den Gleitbereichen zwischen dem äußeren Differentialgehäuse 7 und dem Kupplungsring 33 und der Klauenkupplung 13 (die Verzahnungen 31, 35) zugeführt, so dass diese Teile geschmiert und gekühlt werden.
Ferner wird der untere Teil des Stehglieds 901 ebenfalls in den Ölsumpf eingetaucht, und folglich werden die Gleitbereiche der Nockenplatte 917, die betriebsmäßig gedreht wird, die Stützplatte 915 und die bewegbare Platte 919 sowie die Nocke 921 geschmiert und gekühlt.
Ferner wird ebenfalls der Radsatz 929 mittels des oben beschriebenen verspritzten Öls geschmiert und gekühlt.
Daher resultieren verringerte Abnutzungen in den oben beschriebenen verschiedenen Schmier- und Kühlbereichen infolge des zugeführten Öls, was zu einer Verbesserung bezüglich der Lebensdauer führt, während der Reibungswiderstand in den verschiedenen Gleitbereichen verringert wird, so dass dadurch der Benzinverbrauch verbessert wird.
Das Stellglied 901 und das Hinterrad-Differential 903 sind in solch einer oben beschriebenen Weise angeordnet.
Wie oben dargelegt, gibt es kein Erfordernis für spezifische Werkzeuge und eine verringerte Anzahl an Schritten mit einer resultierenden merklichen Vereinfachung der Montage, da die Montage des Stellglieds 901 mittels Ermöglichens dem Unterstützungs-Vorsprung 1003 der Nockenplatte 917, durch den aufgenommenen konkaven Abschnitt 993 der Stützplatte 915 hindurch zu treten und diesen leicht zu verdrehen, und mittels Ermöglichens dem Nocken-Führungsteil 1021 der bewegbaren Platte 919, durch die aufgenommenen konkaven Abschnitte 993, 1001 der Stützplatte 915 und der Nockenplatte 917 hindurch zu treten und die Nockenplatte 917 leicht zu verdrehen, leicht erreicht werden kann.
Ferner ist eine äußerst einfache Montage bereitgestellt, da das Stellglied 901 mit dem hinteren Differential 903 lediglich mittels Fixierens der Stützplatte 915 an dem Differentialträger 5 mittels der Schrauben, Fixierens des Elektromotors 927 an dem Differentialträger 5 mittels der Befestigungsvorrichtungen 1035, und mittels Zwingens des Ritzels 1053, mit dem Rad 1007 der Nockenplatte 917 in Eingriff zu stehen, montiert werden kann.
Ferner unterscheidet sich das Stellglied 901, das das Drehmoment des Elektromotors 927 in die Betriebskraft der Klauenkupplung 13 mittels der Nocken 921 umwandelt, von der Anordnung gemäß dem Stand der Technik, der ein Stellglied erfordert, dass Flüssigkeitsdruck verwendet, und es ermöglicht, eine Pumpe mit hohen Kosten zu ermöglichen, wobei das Stellglied Flüssigkeitsdruck (für einen Kolben und einen Zylinder) und einen zugehörigen Umwandlungsmechanismus anwendet, der mitzuliefern ist, was zur Reduktion in der Anzahl der Bauelemente bis zu dem Grade einer vereinfachten Anordnung mit geringen Kosten resultiert.
Ferner erfordert das hintere Differential 903 unter Verwendung des Stellglieds 901 nicht, einen großen Raum zur Installation einer Druckleitung für die Anwendung vorzubereiten, was zu einer leichtgewichtigen und kompakten Struktur führt, so dass eine Im-Fahrzeug-Installierbarkeit verbessert ist, da es kein Erfordernis zum Ändern des Differentialgehäuses 5 gibt, so dass Ansonsten eine merkliche Erhöhung der Kosten infolge des Austausches hervorgerufen werden würde.
Ferner werden das Stellglied 901 und das hintere Differential 903 von negativen Auswirkungen infolge der Funktionsherabsetzung und der Druckfluktuation infolge eines Lecks im Druck frei, was zu einer merklichen Verbesserung in der Leistungsfähigkeit, der Stabilität und der Zuverlässigkeit im Betrieb führt, während zusätzlich die Festigkeit der Abdichteigenschaften an verschiedenen Teilen der Druckleitung erreicht wird und eine Erhöhung der damit einhergehenden Kosten verhindert wird.
Ferner werden die Stützplatte 915, die Nockenplatte 917 und die bewegbare Platte 919 im Gesamten durch Plattenbearbeitung hergestellt und daher leichtgewichtig bei diesem Ausmaß mit geringen Kosten hergestellt.
Daneben können die Nockenteile 1005 der Nockenplatte 917 mit geringen Kosten pressgeformt werden.
Zusätzlich ist es vor und nach den Pressarbeiten möglich, die Nockenwinkel der abgeschrägten Wände 1013 der Nockenteile 1005 abhängig von der Größenordnung der Kraft im Betrieb einzustellen (die Nocken-Schubkraft, um der Drängkraft der Schaltfeder zu widerstehen), die für die Klauenkupplung 13 und das Ausgabedrehmoment des Elektromotors 927 erforderlich ist, und das Einstellen des Nockenwinkels ermöglicht, dass die Leistung des Elektromotors 927 reduziert ist, so dass die Batterielast und der Lade-Wechselstromgenerator verringert werden können, was zu einer Verbesserung des Benzinverbrauchs führt.
Ferner kann der Elektromotor 927 im Betrieb nach dem Betreiben der Nocke 921 angehalten werden, was zu einer weiteren Verringerung der Batterielast und des Wechselstromgenerators führt, so dass der Benzinverbrauch verbessert wird, während die Lebensdauer des Elektromotors 927 verbessert wird, da die Halteflächen ohne Nockenwinkel, die an beiden Seiten der abgeschrägten Wand 1013 des Nockenteils 1005 ausgebildet sind, verhindern, dass das Nockenteil 1005 (der Nockenplatte 917) das Drehmoment aufnimmt, und da der Zustand der Nocke 921 sowohl vor als auch nach der Betätigung beibehalten wird.
Ferner ermöglicht solch eine Haltefunktion dem Fahrzeug, im Zweiradantriebszustand und im Vierradantriebszustand in stabiler Weise zu verbleiben, selbst wenn der Elektromotor 927 im Betrieb angehalten wird, oder wenn es einen Fehler des Elektromotors 97 gibt. Ferner ermöglicht das Vorhandensein der Stützplatte 915, der Nockenplatte 917 und der bewegbaren Platte 919, die in jeweiligen ringförmigen Formen ausgebildet sind, dem Stellglied 901, dass es konzentrisch um das hintere Differential 903 (der Vorsprungabschnitt 28) positioniert wird, und das hintere Differential 903 kann in einer kompakten Struktur mit einer resultierenden Verbesserung bei der Fähigkeit der Im-Fahrzeug-Installation ausgebildet sein.
Zusätzlich nimmt die Schaltfeder 923 die Form des Rückhaltemechanismus an, was zur Reduktion des Ratschens und von Ratschgeräuschen führt, die während des Betriebs zum Verzahnungseingriff der Klauenkupplung 13 auftritt, während die Lebensdauer merklich verbessert wird.
Ferner ermöglicht das Vorhandensein der Nockenplatte 917 und der Zahnplatte 999, die in Bezug zueinander einstückig ausgebildet sind, die Reduktion in der Anzahl der Bauelemente und Kosten.
[Elfte Ausführungsform]
Ein Stellglied 901 einer elften Ausführungsform und ein hinteres Differential 1203 (eine Differential-Einheit) unter Verwendung desselben werden unter Bezugnahme auf 25 beschrieben.
Das hintere Differential 1203 wird an Stelle des hinteren Differentials 903 in dem Vierradantrieb-Fahrzeug der zehnten Ausführungsform verwendet. Nachfolgend sind in gleichen Bauelementen wie denen des hinteren Differentials 903 die gleichen Bezugszeichen vergeben, und zum Zwecke der Beschreibung an verschiedenen Punkten wird an dieser Stelle auf sie Bezug genommen.
Auf dem Differentialträger 5 sind mittels Gewindeabschnitten 939 Haltekappen 937, 937 aufgeschraubt, und die Vorsprungsabschnitte 28, 29 des äußeren Differentialgehäuses 7 werden mittels des Differentialträgers 5 mittels der Stoßhalterungen 30 und der Haltekappen 937, 937 gehalten. Wie in 25 gezeigt, dient jede Haltekappe 937 ferner als ein äußerer Laufring der jeweiligen Stoßhalterung 30.
Ferner ist jede Haltekappe 937 mit einem Anstoß-Abschnitt 1205 ausgebildet, der der jeweiligen Nockenplatte 917 zugeordnet ist.
Das Drehen dieser Haltekappen 937, 937 mittels der Schraubabschnitte 939 ermöglicht es den äußeren Laufringen (den Stoß-Kappen 937) der linken und der rechten Stoß-Halterung 30 sich in axialer Richtung zu bewegen, wodurch vorgeladene Einstellungen erreicht werden.
Ferner wird die Nockenplatte 917 gegen den angrenzenden Abschnitt 1205 der Haltekappe 937 gedrückt, so dass die Stützplatte 915 gebogen wird, wodurch verursacht wird, dass die Nockenplatte 917 und die bewegbare Platte 919 sich um den gleichen Hub wie den der Haltekappe 937 (das äußere Differentialgehäuse 7) bewegen, selbst wenn eine Bewegung des äußeren Differentialgehäuses 7 zusammen mit der Vorlade-Einstellung vorhanden ist.
Als eine Folge werden ein Raum 1207 zwischen dem Halterteil 1039, näher der Klauenkupplung 13, und der bewegbaren Platte 919 bei einem gegebenen Wert gehalten, so dass die Federkraft der Schaltfeder 923 zum Drängen der Kupplungsfeder 33 bei einem geeigneten Wert gehalten wird, so dass ein normaler Betrieb des Stellglieds 901 vor und nach der Vorlade-Einstellung gewährleistet ist.
[Zwölfte Ausführungsform]
Ein Stellglied 1301 einer zwölften Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 26 beschrieben.
Das Stellglied 1301 der zwölften Ausführungsform weist eine Anordnung auf, bei der dem Stellglied 901 ein Positionssensor 1302 hinzugefügt ist.
Der Positionssensor 1302 weist einen Positionsschalter auf und ist in eine Stützplatte 1315 eingeschraubt. Ferner ist ein Prüfkopf 1303 des Positionssensors 1302 in Kontakt mit der bewegbaren Platte 919 gehalten, und eine Signalleitung 1305 wird mittels der Steuerungsvorrichtung gesteuert.
Wie oben dargelegt, wird der Schalter mittels des Prüfkopfes 1303 einhergehend mit der bewegbaren Platte 919 betätigt, wenn resultierende Ein-Aus-Signale von der Signalleitung 1305 zu der Steuerungsvorrichtung übertragen werden, wenn die bewegbare Platte 919 im Betrieb in beide Richtungen mittels der Schaltfeder 923 und der Nocke 921 bewegt wird, so dass die Klauenkupplung 13 dazu gebracht wird, sich zu der Kuppel-Position (eine Vierrad-Antriebsposition) und einer Endkuppel-Position (einer Zweirad-Antriebsposition) bewegt.
Die Steuerungsvorrichtung verursacht, dass der Elektromotor 927 mit Energie versorgt wird, so dass er die Klauenkupplung 13 betätigt, und dass danach auf die Erfassung der Position (d. h. einem bestimmten Zustand der Klauenkupplung 13) der bewegbaren Platte 919 als Antwort auf das Ein-Aus-Signal, das von dem Positionssensor 1302 geliefert worden ist, die Rotation des Elektromotors 927.
Auf solch eine Weise kann der Elektromotor 927 sehr schnell im Betrieb nachfolgend auf die Operation der Klauenkupplung 13 angehalten werden, wodurch eine übermäßige Rotation des Elektromotors 927, ein Anstoßen des Radsatzes 929 infolge einer übermäßigen Rotation, ein Überstrom des Elektromotors 927 infolge des Anstoßens des Radsatzes 929 und einer verringerten Lebensdauer des Elektromotors 927 beseitigt ist, während die Batterielast minimiert wird, da es möglich ist, den Zustand der Klauenkupplung 13 (des Verzahnungs-Eingriffs oder Nicht-Eingriffs des hinteren Differentials 903) mittels des Positionssensors 1302 zu kennen.
Ferner ist die Abnutzung des Positionssensors 1302 (des Prüfkopfes 1303) infolge der Gleitbewegungen von ihm verhindert, und es gibt kein Erfordernis zum Anwenden einer Oberflächen-Härte-Behandlung wie beispielsweise Einsatzhärten/Härten oder Nitrierhärtungs-Behandlung, um die Eigenschaft der Abnutzungs-Resistenz zu verbessern, mit der resultierenden Verhinderung einer Erhöhung der einhergehenden Kosten, da keine Relativrotation zwischen der Stützplatte 1315, an der der Positionssensor 1302 befestigt ist, und der bewegbaren Platte 919 stattfindet.
Ferner ist es ebenfalls möglich, eine Erhöhung der Last des Elektromotors 927, der Batterie und des Wechselstromrichters infolge des Gleitwiderstands, hervorgerufen im Positionssensor 1302, zu verhindern, und eine Reduktion des Benzinverbrauchs wird bereitgestellt.
Ferner gibt es auch kein Erfordernis, das der Positionssensor 1302, der auf der Stützplatte 1315 (an dem Stellglied mit der Zahnplatte) befestigt ist, in Bezug auf das hintere Differential 903 während der Montage positioniert wird, wodurch in diesem Zusammenhang eine Vereinfachung der Montage bereitgestellt wird.
[Dreizehnte Ausführungsform]
Ein Stellglied 1401 einer dreizehnten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 27A, 27B beschrieben.
Das Stellglied 1401 der dreizehnten Ausführungsform ist eine modifizierte Form des Stellglieds 901, und eine Blatt-Wellenfeder 1402 wird anstelle der Schaltfeder 923 verwendet.
Die Blatt-Wellenfeder 1402 ist zwischen der Stützplatte 915 und der bewegbaren Platte 919 angeordnet, so dass der Kupplungsring 33 mittels der bewegbaren Platte 911 in eine Koppelrichtung gedrängt wird. Wie in 27B gezeigt, weist die Blatt-Wellenfeder 1402 distale Enden 1407, 1409 auf, die ausgebildet werden, wenn ein Federmaterial geschnitten wird. Ferner sind die Stützplatten 915 und die bewegbare Platte 919 an ihren Umfangsperipherien mit vertieften Abschnitten 1403 bzw. 1405 ausgebildet, in denen die distalen Enden 1407, 1409 der Blatt-Wellenfeder 1402 in Angrenz-Eingriff gehalten werden.
Auf solche eine Weise kann ein Herausfallen der distalen Enden 1407, 1409 verhindert werden, so es der Blatt-Wellenfeder 1402 möglich ist, in einer gegebenen Position gehalten zu werden, wodurch die Funktion des Stellglieds unter normalen Bedingungen gewährleistet ist, da die distalen Enden 1407, 1409 der Blatt-Wellenfeder 1402 in den vertieften Abschnitten 1403, 1405 positioniert sind, die in der Stützplatte 15 und der bewegbaren Platte 919 ausgebildet sind, selbst wenn eine wiederholte Expansion und Kontraktion in der Blatt-Wellenfeder 1402 einhergehend mit der Bewegung der bewegbaren Platte 919 (für die Kuppel- oder Endkuppel-Operation der Klauen-Kupplung 13) stattfindet. Das die Blatt-Wellenfeder 1402 mittels der vertieften Abschnitte 1403, 1405 während der Montage der Blatt-Wellenfeder 1402 positioniert wird, führt dies ferner zu einer Vereinfachung der Montage.
[Vierzehnte Ausführungsform]
Ein Stellglied 1501 einer vierzehnten Ausführungsform wird unter Bezugnahme der 28A, 28B, 29 geschrieben.
Das Stellglied 1501 wird im hinteren Differential 903 anstelle des Stellglieds 901 der zehnten Ausführungsform angewendet. Im Folgenden werden die gleichen Bauelemente wie die des Stellglieds 901 mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und zum Zwecke der Beschreibung an verschiedenen Punkten wird auf sie Bezug genommen.
Eine bewegbare Platte 1519 ist aus einem selbstklebenden (SK-)Material oder einem Plattenmaterial äquivalent zu dem SK-Material mittels Pressbearbeitung hergestellt, und weist, wie in den 28A, 28b, 29 gezeigt, einen ringförmigen platten Abschnitt 1019, drei Nocken-Führungsteile 1021 (bewegbare Plattenseiten-Vorsprünge), die an einer inneren Peripherie des ringförmigen Plattenabschnitts 1019 am Umfang und in gleichem Abstand voneinander befindlichen Positionen ausgebildet sind, drei Innenperipherie-Führungsteile 1023, jeweils ausgebildet zwischen benachbarten Nocken-Führungsteilen 1021, zwei Außenperipherie-Führungsteile 1025, ausgebildet an einer Außenperipherie des ringförmigen Plattenabschnitts 1019 an umfangsseitigen und in gleichem Abstand voneinander befindlichen Positionen und Schaltfedern 1523 auf, die an der äußeren Peripherie an vier Positionen ausgebildet sind.
Daher sind die jeweiligen Schaltfedern 1523 einstückig mit der bewegbaren Platte 1519 ausgebildet, und, wie in 29 gezeigt, sind die jeweiligen Schaltfedern 1523 in Richtung der Stützplatte 915 geneigt.
Ferner weist jede der Schaltfedern 1523, die einstückig mit der bewegbaren Platte 1519 ausgebildet sind, wie oben dargelegt, eine Vorspannkraft auf, die derart ausgewählt ist, dass sie größer als die Vorspannkraft der Rückstellfeder 925 ist, mittels der die bewegbare Platte 1519 und der Kupplungsring 33 in eine Richtung (nach links) gedrängt werden, in der die Klauenkupplung 13 in Verzahnungseingriff gebracht wird.
Ferner kann die Rückstellfeder 925 eine Schraubenfeder 1045 aufweisen.
Wie oben in Verbindung mit der zehnten Ausführungsform beschrieben, wird die Nocke 921 im Nichtbetriebs-Zustand, wie in der unteren Hälfte von 15, die bewegbare Platte 1519 (der Kupplungsring 33) mittels der Schaltfeder 1523 nach links verschoben, weshalb die Klauenkupplung 13 in Verzahnungs-Eingriff gebracht wird.
Wenn dies stattfindet, nimmt die Schaltfeder 1523 die Form eines Rückhaltemechanismus so an, dass, bis das Übereinstimmen der Phasen in der Klauenkupplung 13 (bei den Eingriffzähnen 31, 35) stattfindet, das Vorhandensein des Biegens der Schaltfeder 1523 an sich ermöglicht, dass das Ratschen und die Ratschgeräusche verringert und die Klauenkupplung 13 in Verzahnungseingriff gebracht wird, wenn die Übereinstimmung bezüglich der Phasen stattgefunden hat.
Ferner ermöglicht das Vorhanden sein der Reduktion des Ratschens zwischen den Verzahnungen 31, 35 der Klauenkupplung 13, dass die Lebensdauer verbessert ist.
Infolge der jeweiligen Schaltfedern 1523, die mit der bewegbaren Platte 1519 einstückig ausgebildet sind, ist die Anzahl der Bauelemente des Stellglieds 1501 reduziert mit einer resultierenden Verringerung der Anzahl der Montageschritte und Kosten.
Ferner gibt es für die Anordnung kein Erfordernis, die jeweiligen Schaltfedern 1523 zu positionieren und für die Montage von ihnen in Betracht zu ziehen, mit einer weiteren Reduktion der Anzahl der Montageschritte und Kosten.
Ferner kann das Stellglied 1501 mit äußerst geringen Kosten hergestellt werden, da die jeweiligen Schaltfedern 1523 gleichzeitig mittels Pressbearbeitens ausgebildet werden können, wenn die bewegbare Platte 1519 hergestellt wird.
[Fünfzehnte Ausführungsform]
Ein Stellglied 1601 einer fünfzehnten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 30A, 30B, 31 beschrieben.
Das Stellglied 1601 wird im hinteren Differential 903 anstelle des Stellglieds 901 in der zehnten Ausführungsform angewendet. Im Folgenden sind den gleichen Bauelementen wie denen des Stellglieds 901 die gleichen Bezugszeichen zugeordnet, und zum Zwecke der Beschreibung an verschiedenen Punkten wird auf sie an dieser Stelle Bezug genommen.
Eine Stützplatte 1615 ist aus einem SK-Material oder einem Plattenmaterial äquivalent dem SK-Material mittels Pressbearbeitens hergestellt und, wie in den 30A, 30B, 31 gezeigt, weisen einen ringförmigen Plattenabschnitt 989, zwei feststehende Plattenabschnitte 991, die einstückig mit dem ringförmigen Plattenabschnitt 989 ausgebildet sind, drei aufgenommene konkave Abschnitte 993, die an einer Innenperipherie des ringförmigen Plattenabschnitts 989 an umfangsseitigen und in gleichem Abstand voneinander befindlichen Positionen ausgebildet sind, zwei vertiefte Führungsabschnitte, die an einer Außenperipherie des ringförmigen Plattenabschnitts 989 an umfangsseitigen und in gleichem Abstand voneinander befindlichen Positionen ausgebildet sind, und Schaltfedern 1623 (Dräng-Mittel: Umfangs-Feder-Segmente) auf, die an der Außenperipherie an vier Positionen ausgebildet sind.
Daher sind die jeweiligen Schaltfedern 1623 einstückig mit der Stützplatte 1615 ausgebildet, und, wie in 31 gezeigt, sind die jeweiligen Schaltfedern 1623 in Richtung der bewegbaren Platte 919 geneigt.
Das Stellglied 1501 ist ein Beispiel, bei dem die Schaltfedern 1623 einstückig mit der Stützplatte 1615 ausgebildet sind, und weist Vorteile gleich denen des Stellglieds 1501 in der vierzehnten Ausführungsform auf.
[Sechzehnte Ausführungsform]
Ein Stellglied 1701 einer sechzehnten Ausführungsform wir unter Bezugnahme auf die 32 bis 35 beschrieben.
Das Stellglied 1701 wird im hinteren Differential 903 der vierzehnten Ausführungsform anstelle des Stellglieds 1501 angewendet. Im Folgenden sind den Bauelementen gleich denen des Stellglieds 1501 die gleichen Bezugszeichen versehen, und auf sie wird an verschiedenen Punkten zum Zwecke der Beschreibung Bezug genommen.
Eine bewegbare Platte 1019 ist aus einem SK-Material oder einem Plattenmaterial äquivalent dem SK-Material mittels Pressbearbeitens hergestellt, und weist, wie in 34 gezeigt, einen ringförmigen Plattenabschnitt 1219 auf, der aus einem Innenumfangsabschnitt 1703 und einem Außenumfangsabschnitt 1705 zusammengesetzt ist, die miteinander mittels einer Mehrzahl von brückenförmigen Federabschnitten 1707 (Dräng-Mittel) gekuppelt sind, die ihrerseits an umfangsseitigen und in gleichem Abstand voneinander befindlichen Positionen ausgebildet sind. Jeder Federabschnitt 1707 ist im Wesentlichen entlang einer Radialrichtung ausgebildet.
Wie in den 32 bis 35 gezeigt, ist ferner eine Nocke 1711 (ein Nockenmechanismus) der jeweiligen Nockenteile 1005 der Nockenplatte 917 und der entsprechenden Nocken-Führungsteile 1021 (die Radialabschnitte 1029) der bewegbaren Platte 1019 aufgewiesen.
Die Nocke 1711 ist derart ausgebildet, dass der Radialabschnitt 1029 des jeweiligen Nocken-Führungsteils 1021 so gebogen ist, dass es mit beiden Seiten des jeweiligen Nockenteils 1005 sandwichartig angeordnet ist, und erzeugt eine Nocken-Schubkraft, die auf eine Seite und die andere Seite in einer Axialrichtung abhängig von dem Rotieren des Elektromotors 927 in beide Richtungen wirkt.
Rotiert die Nockenplatte 917 in eine Richtung, dann wird die bewegbare Platte 1019 demgemäß dazu gebracht, sich zu einer Seite in axialer Richtung zu bewegen, und demgegenüber, wenn die Nockenplatte in die entgegengesetzte Richtung gedreht wird, dann wird die bewegbare Platte 1019 dazu gebracht, sich zu der anderen Seite in axialer Richtung zu bewegen.
33A zeigt einen Zustand, in dem während des Zweiradantrieb-Fahrens eines Fahrzeugs die Nockenplatte 917 in eine Richtung gedreht wird, so dass die bewegbare Platte 1019 dazu gebracht wird, in eine Richtung im Betrieb verschoben zu werden, wie mittels eines Pfeils H1 gezeigt.
Findet dies statt, dienen die jeweiligen Federabschnitte 1707 der bewegbaren Platte 1019 als die Schaltfedern derart, dass, bis das Übereinstimmen der Phasen in der Klauenkupplung 13 (bei den Verzahnungen 31, 35) stattfindet, das Vorhandensein des Biegens der Federabschnitte an sich einen Rückhaltemechanismus bereitstellt (einen Prüf-Mechanismus), so dass das Ratschen und die Ratschgeräusche verringert werden, und die Klauenkupplung 13 wird in Verzahnungseingriff gebracht, wenn das Übereinstimmen der Phasen stattgefunden hat.
33B zeigt einen Zustand, in dem während des Vierradantrieb-Fahrens des Fahrzeugs die Nockenplatte 917 in die entgegengesetzte Richtung gedreht wird, so dass die bewegbare Platte 1019 dazu gebracht wird, im Betrieb in eine Richtung, wie mittels eines Pfeils H2 gezeigt, verschoben wird.
Findet dies statt, dienen die jeweiligen Federabschnitte 1707 als die Schaltfedern, wobei jede von ihnen einen Reibungswiderstand aufnimmt, der während der Drehmomentübertragung mittels der Verzahnungen 31, 35 erzeugt worden ist, und sie werden derart gebogen, dass, wenn die Federkraft diesen Reibungswiderstand überschreitet, die Klauenkupplung 13 aus dem Verzahnungseingriff gebracht wird.
Ferner kann das Stellglied 1701 in einer Position positioniert werden (einer Position bezogen auf die Klauenkupplung 13), so dass der Biegebetrag des jeweiligen Federabschnitts 1707 während des Verzahnungseingriffs der Klauenkupplung 13 größer als der Biegebetrag, der während des Verzahnungs-Nicht-In-Eingriff-Stehens hervorgerufen worden ist, um die Prüfkraft des jeweiligen Federabschnitts 1707 zu erhöhen, wenn der Rückhaltemechanismus stattfindet.
35 zeigt ferner einen spiralförmigen Federabschnitt 1777 (ein Dräng-Mittel), der einstückig mit einer bewegbaren Platte 1019 ausgebildet ist. Der spiralförmige Federabschnitt 1777 weist eine größere Länge (L) als die des Federabschnitts 1707 auf, der sich in der radialen Richtung, wie oben dargelegt, erstreckt, so dass ein erhöhter Biegebetrag bereitgestellt ist, und daher können der radiale Federabschnitt 1707 und der spiralförmige Federabschnitt 1777 abhängig von dem Biegebetrag ausgewählt werden, der für den Betrieb der Klauenkupplung 13 erforderlich ist.
Ferner können die Breiten (W) der jeweiligen Federabschnitte 1707, 1777 zum Zwecke des Einstellens der Federkräfte der jeweiligen Federabschnitte 1707, 1777 variiert werden.
Dieses Stellglied 1701 weist Vorteile gleich denen der Stellglieder 1501, 1601 auf.
Da das Stellglied 1701 die jeweiligen Federabschnitte 1707, 1777, die in der bewegbaren Platte 1019 ausgebildet sind, als die Schaltfeder und die Rückstellfeder dienen, ist nicht nur die Anzahl der Bauelemente, der Montageschritte und der Kosten verringert, sondern ferner gibt es kein Erfordernis für eine Anordnung zum Positionieren der Rückstellfeder und zum Beachten für eine Montage, was zu einer weiteren Reduktion der Anzahl der Montageschritte und Kosten führt.
Im Gegensatz zu der Anordnung gemäß dem Stand der Technik, bei der die Schaltfeder und die Rückstellfeder separat ausgebildet sind, kann der Betriebsverlust des Elektromotors 927, hervorgerufen durch die Schaltfeder, merklich minimiert werden, da es kein Erfordernis gibt, dass die Federkraft der Schaltfeder größer als die der Rückstellfeder ist.
Aus dem gleichen Grund sind die Reibungswiderstände, die auf die jeweiligen Platten 915, 917, 1019 ausgeübt werden, in dem Maße reduziert, was zu einer Verbesserung des Stellglieds 1701 führt, da die Federkräfte der Federabschnitte 1707, 1777 auf ein nicht reduzierbares erforderliches Minimum verringert werden können.
Ferner ist es möglich, die Lasten der Batterie, um den Elektromotor 927 anzutreiben, und des Wechselstromrichters zum Laden der Batterie können verringert werden, was zu einer Verbesserung des Benzinverbrauchs führt, mittels dessen der Wechselstromrichter angetrieben wird, da die Leistung des Elektromotors 927 auf das Ausmaß, wie der Reibungswiderstand verringert wird, minimiert werden kann.
Daneben werden das Stellglied 1701 und das hintere Differential 903 derart miniaturisiert, dass sie ein leichtes Gewicht aufweisen, was zu einer Verbesserung der Im-Fahrzeug-Installationsmöglichkeit führt, da der Elektromotor 927 in einer kleinen Größe und mit einem leichten Gewicht ausgebildet werden kann.
Ferner ist ein Vorteil beim Reduzieren der Betriebsverluste des Elektromotors 927 mittels Verringerns der Federkräfte der jeweiligen Federabschnitte 1707, 1777 merklicher bei dem Stellglied 1701 der Erfindung zu finden, das den Elektromotor 927 mit einer geringeren Betriebskraft als das Stellglied unter Verwenden des Flüssigkeitsdrucks zu finden.
Ferner ist bei dem Stellglied der Erfindung die Betätigungseinheit, die zu betätigen ist, nicht auf die Kupplung zu beschränken.
Ferner kann solch eine Kupplung nicht nur eine Eingriffskupplung (die Klauenkupplung) ähnlich den verschiedenen Ausführungsformen aufweisen, sondern ferner eine Reibkupplung, wie beispielsweise eine Multi-Plattenkupplung und eine Konuskupplung.
Ferner ist bei der Differentialeinheit der Erfindung der Differentialmechanismus nicht auf den Differentialmechanismus beschränkt und kann einen Differentialmechanismus mit einem Planetengetriebe, einem Differentialmechanismus, bei dem ausgangsseitige Zahnräder mit Ritzelzahnrädern gekuppelt sind, die in Aufnahmebohrungen des Differentialgehäuses drehbar gehalten sind, und ein Differentialmechanismus, bei dem ein Schneckengetriebe angewendet wird, aufweist.
[Siebzehnte Ausführungsform]
Ein Stellglied der Erfindung und verschiedene Beispiele mit Fahrzeugs-Energieübertragungs-Systemen, auf das eine ein Stellglied nutzende Differentialeinheit angewendet wird, wird unter Bezugnahme auf die 36, 37 beschrieben.
36 ist eine Mechanik-Skelett-Ansicht des Fahrzeug-Energieübertragungssystems, das ein Beispiel darstellt, auf das das Stellglied der Erfindung und die Differentialeinheit, die solch ein Stellglied anwendet, angewendet werden.
In 36 bildet ein Vorderdifferential 1813 (eine Differentialeinheit, eingerichtet, die Antriebsleistung eines Motors auf das linke und das rechte vordere Rad zu verteilen, eine Differentialeinheit, die mit einem Antriebsleistungs-Kuppel- und Entkuppel-Mechanismus ausgestattet ist, der an einem Differentialmechanismus an seiner Eingangsseite angebracht ist und in einem Vierradantriebs-Fahrzeug verwendet wird, wobei während eines Zweiradantriebszustands die Antriebsleistung auf die Vorderräder abgeschaltet ist.
Das Energie-Übertragungssystem des Vierrad-Antriebsfahrzeugs besteht aus einem länglich eingebauten Motor (einer Antriebsmaschine) 1801, einem Getriebe 1803 eines Übertragungsteils 1805, einem Stellglied 1820, einem Nockenmechanismus 1827, einer Kettenantriebseinheit 1825 (eine Antriebseinheit, eingerichtet, die Antriebsleistung an die Vorderseite zu liefern), einer Antriebswelle 1811 für die Vorderräder, einem vorderen Differential 1813, einem vorderen Differentialträger 1839, Vorderradachsen 1815, 1816, einem linken und einem rechten Vorderrad 1809, 1810, einer hinteren Radantriebswelle 1817, einem hinteren Differential 1819 (eine Differentialeinheit, eingerichtet, die Antriebsleistung des Motors auf das linke und das rechte hintere Rad zu verteilen), einem hinteren Differentialgehäuse 1840, hinteren Radachsen 1821, 1822 und einem hinteren linken und rechten Rad 1807, 1808.
Bei der gegenwärtig beschriebenen Ausführungsform sind das Stellglied 1820 und der Nockenmechanismus 1827 vorgesehen, um den Antriebsleistungs-Kuppel- und Entkuppel-Mechanismus und den Zweirad-Vierrad-Schaltmechanismus zu steuern. Das Stellglied 1820 kann einen beliebigen der Stellglieder der ersten bis sechzehnten Ausführungsform, wie oben dargelegt, aufweisen. Ferner bezeichnen die Bezugszeichen P1 bis P4 die eigentlichen Bereiche, auf die das Stellglied 1827 und der Nockenmechanismus 1827 (im Folgenden bezeichnet als ein Antriebsleistungs-Steuermechanismus) einwirken.
Zunächst werden das Kuppeln und Entkuppeln der Antriebsleistung in einem Fall, in dem der Antriebsleistungs-Steuermechanismus auf den Bereich P1 angewendet wird, nachfolgend beschrieben.
Die Antriebsleistung des Motors wird von dem Getriebe 1803 zu dem Übertragungsteil 1805 übertragen, von der die Antriebsleistung auf die Vorderräder und die Hinterräder mittels der Kettenantriebseinheit 1825 übertragen wird.
Während eines Zeitintervalls, in dem der Antriebsleistungs-Steuermechanismus und das vordere Differential 1813 gekuppelt sind, wird die Antriebsleistung auf die vorderen Räder mittels der Kettenantriebseinheit 1825 von dem Antriebsleistungs-Steuermechanismus und der Vorderrad-Antriebswelle 1811 auf das vordere Differential 1813 übertragen, von dem die Antriebsleistung auf das linke und das rechte Vorderrad 1807, 1808 mittels der Vorderradachsen 1815, 1816 übertragen werden, so dass das Fahrzeug in einen Vierradantriebszustand gebracht wird.
Stehen der Antriebsleistungs-Steuermechanismus und das vordere Differential 1813 entsprechend nicht miteinander in Eingriff, wird ferner die Vorderradseite von dem längs eingebaute Motor 1 getrennt, und das Fahrzeug wird in einen Zweirad-Fahrzustand gebracht.
Das heißt, in solch einem Fall wirkt der Antriebsleistungs-Steuermechanismus in einem Antriebspfad zwischen einem Differentialgehäuse 1860 des vorderen Differentials 1813 und einem Vorderrad-Abtriebsrads 1862 (Ausgabe-Teil: ein ausgabeseitiges Drehmoment-Übertragungsteil), so dass die Antriebsleistung mit den Vorderrädern (in einem zeitlich teilweisen Vierrad-Antriebsmechanismus) gekuppelt oder entkuppelt wird.
Ferner ist der Antriebsleistungs-Steuermechanismus in einem Antriebsleistungs-Übertragungsstrang an dem anderen Ausgangsseitigen Rad 1850 zwischen dem vorderen Differential 1813 und den Vorderachsen 1816 angeordnet, wodurch die Kupplung oder Entkupplung der Antriebsleistung zu der Frontseite (bei dem zeitlich teilweisen Vierrad-Antriebsmechanismus) durchgeführt wird, in einem Fall, in dem der Antriebsleistungs-Steuermechanismus auf den Bereich P2 angewendet wird.
Ferner ist in einem Fall, in dem der Antriebsleistungs-Steuermechanismus auf den Bereich P3 angewendet wird, der Antriebsleistungs-Steuermechanismus in dem oben beschriebenen Antriebsleistungs-Übertragungsstrang an einer Eingangsseite der Kettenantriebseinheit 1825 angeordnet, wodurch die Kupplung oder Entkupplung der Antriebsleistung zu der Vorderseite (bei dem zeitlich teilweisen Vierrad-Antriebsmechanismus) durchgeführt wird.
Ferner ist in einem Fall, in dem der Antriebsleistungs-Steuermechanismus auf den Bereich P4 angewendet wird, der Antriebsleistungs-Steuermechanismus in dem oben beschriebenen Antriebsleistungs-Übertragungsstrang an einer Position zwischen einem Differentialgehäuse 1854 eines hinteren Differentials 1819 und einem Hinterrad-Abtriebsrads 1852 (ein Ausgabeteil: ein ausgabeseitiges Drehmomentübertragungsteil) angeordnet, wodurch die Kupplung oder Entkupplung der Antriebsleistung mit der Hinterseite (in einem def lock-Mechanismus) durchgeführt wird.
37 ist eine Mechanik-Skelettansicht des Fahrzeug-Energie-Übertragungssystems, das ein anderes Beispiel darstellt, auf das das Stellglied der Erfindung und die Differentialeinheit, die solch ein Stellglied nutzt, angewendet wird.
In 37 bildet ein hinters Differential 1919 (eine Differentialeinheit, eingerichtet, die Motor-Antriebsleistung auf das linke und das rechte Hinterrad zu verteilen) eine Differentialeinheit, die mit einem Antriebsleistungs-Kuppel- und Entkuppel-Mechanismus ausgestattet ist, der an einem Differentialmechanismus an seiner Eingangsseite angebracht ist und in einem Vierradantriebs-Fahrzeug angewendet wird, wobei während eines Zweiradantriebszustands die Antriebenergie auf die Hinterräder getrennt ist.
Das Energie-Übertragungssystem eines Vierradantriebs-Fahrzeugs besteht aus einem quer eingebauten Motor (einer Antriebsmaschine) 1901, einem Getriebe 1903, einem Übertragungsteil 1905, einem Stellglied 1920, einem Nockenmechanismus 1927, einem vorderen Differential 1913 (eine Differentialeinheit, eingerichtet, die Motor-Antriebsleistung auf das linke und das rechte Vorderrad zu verteilen), Vorderradachsen 1915, 1916, linken und rechten Hinterrädern 1909, 1910, einer Hinterrad-Antriebswelle 1917, einem hinteren Differential 1919, Hinterradachsen 1921, 1922 und einem linken und rechten Hinterrad 1907, 1908.
Zunächst wird die Kupplung und Entkupplung der Antriebsleistung in einem Fall, in dem der Antriebsleistungs-Steuermechanismus auf dem Bereich P5 angewendet wird, weiter unten beschreiben.
Die Antriebsleistung des Motors wird von dem Getriebe 1903 zu dem Übertragungsteil 1905 übertragen, von der die Antriebsleistung auf die Vorderräder und die Hinterräder mittels des Übertragungsteils 1905 verteilt wird.
Die auf die Vorderradseite verteilte Antriebsleistung wird ferner von dem vorderen Differential 1913 auf das linke und das rechte Vorderrad 1909, 1910 mittels der Vorderradachsen 1915, 1916 verteilt.
Während eines Zeitintervalls, in der der Antriebsleistungs-Steuermechanismus und das hintere Differential 1919 gekuppelt sind, wird die Antriebsleistung von dem Antriebenergie-Steuermechanismus und der Hinterrad-Antriebswelle 1917 auf das hintere Differential 1919 übertragen, von dem die Antriebsleistung auf das linke und das rechte Hinterrad 1907, 1908 mittels der Hinterradachsen 1921, 1922 übertragen werden, so dass das Fahrzeug in einen Vierradantriebszustand gebracht ist.
Stehen der Antriebsleistungs-Steuermechanismus und das hintere Differential 1919 entsprechend nicht in Eingriff, ist ferner die Hinterradseite von dem quer eingebauten Motor 1901 entkuppelt, und das Fahrzeug ist in einem Zweirad-Fahrzustand gebracht.
Das heißt, in solch einem Fall ermöglicht das Vorhandensein des Antriebsleistungs-Steuermechanismus, der in einem Antriebspfad zwischen dem vorderen Differential 1913 und der Vorderradachse 1916 an einem Vorderrad-Abtriebsrad 1962 positioniert ist (ein Ausgabeteil: ein ausgabeseitiges Drehmoment-Übertragungsteil) die Kupplung und Entkupplung der Antriebsleistung mit den Hinterrädern (bei einem zeitlich teilweisen Vierrad-Antriebsmechanismus).
Ferner ist in einem Fall, in dem der Antriebsleistungs-Steuermechanismus auf den Bereich P6 angewendet wird, der Antriebsleistungs-Steuermechanismus in einem Antriebsleistungs-Übertragungsstrang an dem anderen Abtriebsrad 1850 zwischen dem vorderen Differential 1813 und der Vorderachse 1816 angeordnet, wodurch die Kupplung oder Entkupplung der Antriebsleistung mit der Vorderseite (bei dem zeitlich teilweisen Vierrad-Antriebsmechanismus) durchgeführt wird.
Ferner kuppelt oder entkuppelt der Antriebsleistungs-Steuermechanismus in einem Fall, in dem der Antriebsleistungs-Steuermechanismus auf den Bereich P6 angewendet wird, die Antriebsleistung zu den Hinterrädern in den oben beschriebenen Antriebsleistungs-Übertragungsstrang zwischen dem Differentialgehäuse 1854 des hinteren Differentials 1919 und dem Hinterrad (bei dem zeitlich teilweisen Vierrad-Antriebsmechanismus).
Ferner ist der Antriebsleistungs-Steuermechanismus in einem Fall, in dem der Antriebsleistungs-Steuermechanismus auf den Bereich P4 angewendet wird, in dem oben beschriebenen Antriebsleistungs-Übertragungsstrang an einer Position zwischen einem Differentialgehäuse 1954 eines hinteren Differentials 1919 und einem Hinterrad-Abtriebsrads 1952 angeordnet, wodurch die Kupplung oder Entkupplung der Energie der hinteren Seite (bei dem zeitlich teilweisen Vierrad-Antriebsmechanismus) durchgeführt wird.
Es ist auch für den Bereich P6 möglich, den def lock-Mechanismus anzuwenden, der auf dem Bereich P4, gezeigt in 36, angewendet wird.
Wie im Obigen erläutert, weist das Stellglied gemäß der Erfindung das feststehende Teil, das drehbare Teil, das in Bezug auf das feststehende Teil drehbar angeordnet ist, das bewegbare Teil, das in Bezug auf das drehbare Teil zwischen der ersten Position und der zweiten Position in der Axialrichtung verschiebbar angeordnet ist, die Antriebsquelle zum Drehen des drehbaren Teils und den Umwandlungsmechanismus zum Umwandeln der Rotationskraft in die Betätigungskraft der zu betätigenden Betätigungseinheit auf, oder weist das feststehende Teil, das drehbare Teil, das für Drehbewegungen in Bezug auf das feststehende Teil angeordnet ist, die Antriebsquelle zum Drehen des drehbaren Teils und den Umwandlungsmechanismus auf zum Umwandeln der Rotationskraft in die Betätigungskraft der zu betreibenden Betätigungseinheit.
Daher hat das Stellglied gemäß der Erfindung die Struktur, wobei die Ausgangskraft der Antriebsquelle in die Betätigungskraft der Betriebseinheit mittels des drehbaren Teils unter Verwendung des Umwandlungsmechanismus umgewandelt wird, und daher können die teuere Pumpe, das Fluiddruck nutzende Stellglied (der Kolben und der Zylinder) und der Umwandlungsmechanismus weggelassen werden, resultierend in einer vereinfachten Struktur, die mit geringen Kosten herstellbar ist.
Ferner wird das Stellglied gemäß der Erfindung frei von Beeinflussungen, die durch Funktionsverschlechterungen verursacht werden, die aus einem unvermeidbaren Druckleck und Druckverlusten resultieren, die beim Stellglied mit dem Fluiddruck auftreten, so dass dadurch bemerkenswerte Verbesserungen der Leistungsfähigkeit, der Stabilität und der Zuverlässigkeit erzielt sind, wobei eine Verstärkung der Dichteigenschaften verschiedener Bereiche der Druckleitungen ermöglicht ist und eine Erhöhung der Kosten verhindert ist.
Ferner werden, da keine Notwendigkeit besteht, dass das Stellglied gemäß der Erfindung Druckleitungen und dazugehörigem großen Raum aufweist, so dass die selbigen zuführbar sind, die beim Fluiddruck nutzenden Stellglied erforderlich sind, das Stellglied und die Betriebseinheit leicht und kompakt, so dass die Installationsmöglichkeiten im Fahrzeug verbessert sind und es besteht keine Notwendigkeit, das Gehäuse, das das Stellglied und die Betriebseinheit aufnimmt, zu modifizieren, wodurch eine mit der Modifikation zusammenhängende Kostenerhöhung verhindert wird.
Ferner hat im Gegensatz zum Fluiddruck nutzenden Stellglied, das die teure Pumpe und den dazugehörigen Umwandlungsmechanismus erfordert, das Stellglied gemäß der Erfindung keine Beschränkung in der Art der Antriebsquellen, was in einer erhöhten Freiheit beim Strukturieren des gesamten Systems resultiert.
Ferner ist es, da das Stellglied gemäß der Erfindung die Möglichkeit aufweist, die Antriebsquelle und den Übertragungsmechanismus frei auszuwählen, möglich das Stellglied und die Betriebseinheit in einer noch kompakteren Struktur auszubilden, so dass dadurch die Installationsmöglichkeiten im Fahrzeug verbessert sind.
Insbesondere ist es, wenn der Elektromotor als Antriebsquelle genutzt wird, im Gegensatz zum Fluiddruck nutzenden Stellglied, dessen Mechanismus zum Übertragen der Betätigungskraft des Stellgliedes zur Betriebseinheit auf den Umwandlungsmechanismus beschränkt ist, beim Übertragungsmechanismus zwischen dem Elektromotor und dem Umwandlungsmechanismus ermöglicht, dass dieser frei unter dem Untersetzungsmechanismus, wie beispielsweise dem Schneckengetriebe-Mechanismus, und dem Geradstirnradsatz ausgewählt wird, mit dem Ergebnis einer erhöhten Freiheit beim Strukturieren des gesamten Systems, so dass noch mehr verbesserte Installationsmöglichkeiten im Fahrzeug bereitgestellt sind.
Ferner wird es durch Positionieren der Hauptbauelemente des Stellgliedes, so dass in einer Anordnung von der Betriebseinheit in Bezug auf die Axialrichtung des drehbaren Teils, die Betätigungseinheit des bewegbaren Teils, das feststehende Teil, das drehbare Teil, der Umwandlungsmechanismus und der Führungsabschnitt des bewegbaren Teils aufeinander folgend angeordnet sind, äußerst leicht den Zusammenbau der verschiedenen Teile durchzuführen und das Stellglied in einer kompakteren Konfiguration auszubilden, was in verbesserten Installationsmöglichkeiten im Fahrzeug resultiert.
Ferner können, in einem Fall, in dem der Nockenmechanismus als der Umwandlungsmechanismus verwendet ist, die Metallteile verwendet werden und der Nockenmechanismus kann in diesem Grad mit geringen Kosten hergestellt werden.
Ferner kann, da der Nockenmechanismus gemäß der Erfindung den ersten Nockenmechanismus, der angepasst ist, so dass er die erste Schubkraft erzeugt, die die Rotation des drehbaren Teils ermöglicht, um die Betriebseinheit von der ersten Position zur zweiten Position in der Axialrichtung zu verschieben, und den zweiten Nockenmechanismus aufweist, der angepasst ist, so dass er die zweite Schubkraft erzeugt, die ermöglicht, dass die Betätigungseinheit das Drehmoment aufnimmt, das durch Kuppeln der Betätigungseinheit in einer Position verursacht wird, um zu ermöglichen, dass die Betätigungseinheit entweder in der ersten oder der zweiten Position gehalten wird, das Halten (eine Positions (Zustands)-Haltefunktion) des Kupplungseingriffs der Betätigungseinheit mittels der zweiten Schubkraft eines solchen zweiten Nockenmechanismus erreicht werden.
Ferner kann, in einem Fall, in dem der Schraubmechanismus als der Umwandlungsmechanismus verwendet ist, durch Positionieren der Hauptbauelemente des Stellgliedes, so dass in einer Anordnung von der Betriebseinheit mit Bezug auf die Axialrichtung des drehbaren Teils das drehbare Teil und das feststehende Teil aufeinander folgend angeordnet sind und so dass in einer Anordnung vom Innenbereich mit Bezug auf die Radialrichtung des drehbaren Teils das feststehende Teil, der Schraubmechanismus und das drehbare Teil aufeinander folgend angeordnet sind, das drehbare Teil zwischen der ersten und der zweiten Position verschoben werden, sogar mit Bezug auf die Axialrichtung, in Zusammenhang mit dem Schraubvorgang des Schraubmechanismus, und daher kann auf die Schaltteile verzichtet werden, was in einer Reduzierung der Anzahl der Bauelemente und der Kosten resultiert.
Darüber hinaus kann dieser Schraubmechanismus eine minimierte Gewindesteigung aufweisen, um ein präzises Einstellen der Betätigungskraft zu ermöglichen, und kann die Antriebsquelle miniaturisiert sein, wobei die Betätigungskraft der Betriebseinheit verstärkt wird.
Ferner wird, sogar wenn der Schraubmechanismus durch die Druckwirkung des drehbaren Teils (der Betriebseinheit) belastet ist, da der Schraubmechanismus die Positions-Haltefunktion (die Zustands-Haltefunktion) aufweist, die aus dem erhöhten Reibungswiderstand resultiert, der im Schraubabschnitt verursacht wird, im Fall wenn die Antriebsquelle gestoppt ist oder im Fall eines Fehlers in der Antriebsquelle wird das drehbare Teil in seiner geforderten Winkelposition gehalten, wodurch das Stellglied und die Betriebseinheit dort gehalten werden können wo sie sind.
Demgemäß wird, wenn das Kuppeln, das konfiguriert ist, um die das Stellglied gemäß der Erfindung nutzende Kupplung zu kuppeln oder zu entkuppeln, im Leistungsübertragungssystem an der Radseite stattfindet, das während des Zweiradantriebs-Fahrmodus bei dem Vierradantrieb-Fahrzeug entkuppelt ist, insbesondere wenn während des Vierradantriebs-Fahrmodus ein Fehler bei diesem Kuppeln auftritt, das Fahrzeug im Vierradantrieb-Zustand gehalten, was in einem bevorzugten Fehlermodus resultiert.
Ferner ermöglicht mit der Struktur, in welcher die Betriebseinheit mittels des Antriebsteils wie in der Erfindung betätigt wird, die Verwendung des Antriebsteils mit seiner variierbaren Antriebskraft, die freie Verstellung der Betätigungskraft und des Betrages der Betätigung (der Hub) der Betriebseinheit.
Ferner hat, in einem Fall, in dem die Zahnkupplung als die Betriebseinheit verwendet ist, das Antriebsteil die Form des Rückhaltemechanismus und reduziert Ratschgeräusch, die auftreten würden, wenn die Zahnkupplung in Verzahnungseingriff gebracht wird, wodurch die Haltbarkeit bemerkenswert verbessert wird.
Ferner wird mit dem Schneckenmechanismus gemäß der Erfindung, da ein erhöhter Widerstand auftritt in Folge der Reibung in Bezug auf den Antrieb, der von der Schneckenradseite geliefert wird (die Seite des drehbaren Teils: die Seite der Betätigungseinheit, die zu betreiben ist), und die Positions-Haltefunktion (die Zustands-Haltefunktion) ausgeführt wird, sogar wenn die Antriebsquelle gestoppt wird oder bei einem Ausfall der Antriebsquelle, die Winkelposition des drehbaren Teils gehalten, wodurch das Stellglied und die Betriebseinheit in der Position gehalten werden können in der sie sind.
Folglich kann bei dem Vierradantrieb-Fahrzeug, wobei das Kuppeln, das konfiguriert ist, um die Kupplung, die das Stellglied gemäß der Erfindung nutzt, zu kuppeln oder zu entkuppeln, im Leistungsübertragungssystem an der Radseite stattfindet, das beim Vierradantrieb-Fahrzeug während des Zweiradantrieb-Fahrmodus entkuppelt ist, insbesondere wenn während des Vierradantrieb-Fahrmodus bei diesem Kuppeln ein Fehler auftritt, das Fahrzeug im Vierradantrieb-Zustand gehalten werden.
Darüber hinaus kann die Antriebsquelle in Folge der Bereitstellung des Übertragungsmechanismus, der den Radsatz, der in dem Bereich, der näher zur Antriebsquelle ist, positioniert ist, und den Schneckengetriebe-Mechanismus aufweist, der in dem Bereich, der näher zum drehbaren Teil ist, positioniert ist, in einem Bereich positioniert werden, der vom Radsatz her gesehen näher zum Schneckengetriebe-Mechanismus positioniert ist, und daher wird eine Vorrichtung mit der Antriebsquelle und dem Übertragungsmechanismus in ihrer Struktur kompakt. Daher braucht diese Vorrichtung nicht am Gehäuse zum Aufnehmen der Betriebseinheit abgestützt werden, sondern kann am feststehenden Teil abgestützt werden, und ein Abstützen der Vorrichtung am feststehenden Teil ermöglicht, dass das Stellglied in einer einheitlichen Struktur ausgebildet ist (in einer kompakten Struktur), was in einer bemerkenswerten Verbesserung der Zusammenbaubarkeit und der Installierbarkeit im Fahrzeug des Stellgliedes resultiert. Ferner kann dadurch, dass der Radsatz vorhanden ist, das den Untersetzungsmechanismus aufweist, die Antriebsquelle miniaturisiert sein und ein leichtes Gewicht aufweisen in dem Ausmaß, dass dadurch die verbesserte Drehmomentfunktion bereit gestellt ist (die Untersetzungsfunktion), und die Betriebseinheit kann miniaturisiert sein und leicht im Gewicht. Insbesondere in einem Fall, in dem der Elektromotor als die Antriebsquelle verwendet ist, wird es möglich, die Belastung der Batterie zu reduzieren, und in einem Fall, in dem die Betriebseinheit eine Fahrzeugeinheit aufweist, wird es möglich den Kraftstoffverbrauch des Motors zu verbessern, welche den Generator zum Laden der Batterie antreibt.
Gemäß der Erfindung ist das Stellglied ferner so vorgesehen, dass es die Hauptbauelemente aufweist (das feststehende Teil, das drehbare Teil, das bewegbare Teil und den Umwandlungsmechanismus), und insbesondere die ringförmige Stützplatte, die Nockenplatte, die an der einen Seite der Stützplatte in der Axialrichtung angeordnet ist für eine Drehbarkeit in Richtung des Uhrzeigersinns und in Richtung gegen den Uhrzeigersinn, die bewegbare Platte, die an der anderen Seite der Stützplatte in der Axialrichtung angeordnet ist für eine axiale Bewegbarkeit, den Radsatz mit der Struktur, bei der das Rad einheitlich mit der Nockenplatte drehbar ist, den Elektromotor zum Drehen der Nockenplatte mittels des Radsatzes in der Richtung mit dem Uhrzeigersinn und in der Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn, und den Nockenmechanismus, der zwischen der Nockenplatte und der bewegbaren Platte angeordnet ist zum Umwandeln der Rotationskraft der Nockenplatte in die Schalt-Betätigungskraft der bewegbaren Platte.
Ferner ist die Stützplatte mit der stützplattenseitigen Einsetzbohrung ausgebildet und die Nockenplatte ist mit den nockenplattenseitigen Einsetzbohrungen und den Stützplatten-Einsetzbohrungen ausgebildet, wobei die Nockenplatte die nockenplattenseitigen Vorsprünge aufweist, die mit Abstand voneinander an Umfangspositionen ausgebildet sind, die sich von jenen der stützplattenseitigen Einsetzbohrungen unterscheiden, so dass sie in die Stützplatte eingreifen, und die bewegbare Platte ist mit den jeweiligen stützplattenseitigen Einsetzbohrungen und den nockenplattenseitigen Einsetzbohrungen ausgebildet und hat die Vorsprünge seitens der bewegbaren Platte, die mit Abstand voneinander an den Umfangspositionen ausgebildet sind, die sich von jenen der nockenplattenseitigen Einsetzbohrungen unterscheiden, so dass sie in die Nockenplatte eingreifen.
Daher hat solch eine Anordnung zusätzlich zu jenen, die im Obigen erläutert wurden, die folgenden Vorteile.
Zuerst werden, beim Zusammenbau der Stützplatte, der Nockenplatte und der bewegbaren Platte die Vorsprünge der Nockenplatte in die Einsetzbohrungen der Stützplatte eingeführt und nachfolgendes Drehen der Nockenplatte um einen bestimmten Winkel ermöglicht ein Eingreifen der Nockenplatte an der Stützplatte infolge der Vorsprünge der Nockenplatte. In solch einem Zustand werden dann die Vorsprünge der bewegbaren Platte in die jeweiligen Einsetzbohrungen der Stützplatte und der Nockenplatte eingeführt und nachfolgendes Drehen der Nockenplatte in der entgegengesetzten Richtung ermöglicht ein Eingreifen der bewegbaren Platte an der Nockenplatte infolge der Vorsprünge der bewegbaren Platte.
Auf diese Weise sind keine speziellen Werkzeuge notwendig zum Zusammenbauen der Stützplatte, der Nockenplatte und der bewegbaren Platte, wodurch ein Zusammenbau mit reduzierter Anzahl von Schritten in einer äußerst leichten Weise ermöglicht ist.
Ferner ist es, um das Stellglied gemäß der Erfindung an der Betriebseinheit zu montieren, ausreichend die Stützplatte sicher am Gehäuse der Betriebseinheit mittels der Bolzen zu befestigen, und dieser Schritt ist äußerst leicht ausführbar.
Ferner können die Stützplatte, die Nockenplatte und die bewegbare Platte alle mittels Umformens (d. h. mittels Blechumformung) ausgebildet werden, und daher können diese Bauelemente mit geringem Gewicht und zu geringen Kosten geformt werden.
Ferner kann im Gegensatz zur Struktur beim Stand der Technik, die das Fluiddruck nutzende Stellglied verwendet, mit dem Stellglied, das die Zahnplatte gemäß der Erfindung verwendet, mit der Struktur, wobei das Drehmoment des Elektromotors unter Verwendung des Nockenmechanismus in die Betätigungskraft der Betriebseinheit umgewandelt wird, auf die teure Pumpe, das Stellglied (enthaltend den Kolben und den Zylinder), das Fluiddruck verwendet, und den Schaltmechanismus verzichtet werden, was in eine weiteren Reduzierung der Anzahl der Bauelemente resultiert, so dass eine vereinfachte Struktur mit geringen Kosten bereitgestellt ist.
Ferner kann beim Formen der Nockenplatte mittels des Umformens, da der Nockenmechanismus die Vorsprünge seitens der bewegbaren Platte und die Nockenfläche aufweist, die an der Nockenplatte ausgebildet ist und zusätzlich die Nockenfläche mit der schrägen Nockenfläche ausgebildet ist, die ermöglicht, dass sich die bewegbare Platte in der Axialrichtung mittels der Vorsprünge seitens der bewegbaren Platte mit der begleitenden Drehung der Nockenplatte bewegt und die Haltefläche ohne Nockenwinkel aufweist, die ermöglicht, dass die Vorsprünge seitens der bewegbaren Platte, die an der schrägen Nockenfläche bewegt wurden, in der Bewegungsposition gehalten werden, die Nockenfläche (das Nockenteil) gleichzeitig mittels Umformens mit geringen Kosten ausgebildet werden.
Ferner kann vor und nach den Umformungen der Nockenwinkel der geneigten Nockenfläche verstellt werden auf einen Wert, der von der Größe der Betätigungskraft, die für die Betriebseinheit erforderlich ist und dem Drehmoment des Elektromotors abhängig ist, und die Verstellung des Nockenwinkels ermöglicht, dass die Leistung des Elektromotors verringert ist, so dass die Vorrichtung leicht im Gewicht ist, wobei die Belastung der Batterie reduzierbar ist. In einem Fall, in dem die Betriebseinheit die Fahrzeugeinheit bildet, ist es möglich den Kraftstoffverbrauch zu verbessern beim Antrieb des Generators zum Laden der Batterie.
Ferner ermöglicht das Ausbilden der Haltefläche ohne Nockenwinkel an beiden Seiten der schrägen Nockenfläche, das der Nockenmechanismus in einem stabilen Zustand verbleibt vor und nach der Betätigung, sogar beim Stillstand des Elektromotors, und daher kann durch Unterbrechen der Betätigung des Elektromotors, ausgenommen beim Betätigen des Nockenmechanismus die Belastung der Batterie und des Generators weiter verringert werden, was in einer weiteren Verringerung des Kraftstoffverbrauchs resultiert.
Ferner ermöglicht das Vorhandensein der Haltevorsprünge, die zwischen der schrägen Nockenfläche und der Haltefläche ausgebildet sind, dass der Haltevorsprung und der Vorsprung seitens der bewegbaren Platte während des Außerbetriebs-Modus des Elektromotors aneinander liegend in Eingriff gebracht werden, wodurch verhindert wird, dass der Vorsprung seitens der bewegbaren Platte von der schrägen Nockenfläche zur Haltefläche und von der Haltefläche zur schrägen Nockenfläche verschoben wird.
Mit solch einer Anordnung ist es möglich, das es möglich ist, die Hemmfunktion infolge des Haltevorsprungs zu erhalten, sogar wenn das Stellglied externen Faktoren unterzogen wird, wie beispielsweise Vibrationen oder Erschütterungen, im Stillstandzustand des Elektromotors, wie oben beschrieben, die Erscheinung zu verhindern, wobei der Nockenmechanismus sich vom Betriebszustand zum Außerbetriebszustand verschiebt, oder die Erscheinung, bei der sich der Nockenmechanismus vom Außerbetriebszustand in den Betriebszustand verschiebt.
Demgemäß ist es möglich, in einem Fall, in dem die Differentialeinheit, die ermöglicht, dass das Stellglied gemäß der Erfindung die Kupplung zum Kuppeln und Entkuppeln der Antriebskraft betätigt, in einem Vierradantrieb-Fahrzeug in einem Bereich positioniert ist, der sich näher zu den Rädern die während des Zweiradantrieb-Fahrmodus zu entkuppeln sind, befindet, sogar wenn das Stellglied externen Faktoren, wie z. B. Vibrationen oder Erschütterungen, während des Fahrens des Fahrzeugs unterzogen wird, die Erscheinung zu verhindern, wobei ein Umschalten vom Vierradantrieb-Zustand in den Zweiradantrieb-Zustand oder umgedreht gegen den Willen des Fahrers stattfindet.
Ferner kann das Stellglied infolge der Struktur, wobei die Stützplatte und die Nockenplatte jeweils ringförmig ausgebildet sind, koaxial um die Betriebseinheit angeordnet werden, und die Gesamtheit einer Zusammenbaustruktur des Stellgliedes und der Betriebseinheit wird in ihrer Struktur kompakt, was in einer verbesserten Installierbarkeit im Fahrzeug resultiert.
Ferner wird, da das Stellglied gemäß der Erfindung die Rückstellfeder zum Antreiben der Betriebseinheit in den Außerbetriebs-Zustand und die Schaltfeder zum Wirksammachen der Betriebseinheit gegen die Kraft der Rückstellfeder aufweist und die Nocken-Schubkraft des Nockenmechanismus in die Richtung wirkt, so dass die Schaltfeder zusammengedrückt wird (in die Richtung, dass die Betriebseinheit unwirksam gemacht wird), sogar wenn ein Fehler im Elektromotor auftritt, die Betriebseinheit infolge der Schaltfeder wirksam gemacht.
Folglich ist die Schaltfeder in einem Fall, in dem die Differentialeinheit, die angepasst ist, so dass die Kupplung zum Kuppeln und Entkuppeln der Antriebskraft unter Verwendung des Stellgliedes gemäß der Erfindung, in einem Bereich positioniert ist, der sich näher zu den Rädern befindet, die bei einem Vierradantrieb-Fahrzeug während des Zweiradantriebs-Fahrmodus entkuppelt sind, oder in einem Fall, in dem die Antriebskraft-Kupplungseinheit und Entkupplungseinheit, die angepasst ist, so dass die Kupplung, die das Stellglied mit der Zahnplatte gemäß der Erfindung ist, gekuppelt und entkuppelt wird, in dem Antriebskraft-Übertragungssystem in dem Bereich positioniert ist, der sich näher zu den Rädern befindet, die während des Zweiradantrieb-Fahrmodus entkuppelt sind, sogar wenn ein Fehler bei dem Elektrofahrzeug während des Vierradantrieb-Fahrmodus auftritt, die Schaltfeder wirksam, so dass das Fahrzeug im Vierradantrieb-Zustand gehalten wird, was in einem bevorzugten Fehlermodus resultiert. Ferner verhindert das Vorhandensein der Stützplatte und der bewegbaren Platte, die beide jeweils mit den vertieften Abschnitten ausgebildet sind, dass die Schaltfeder herausfällt, wodurch die Normalfunktion des Stellgliedes beibehalten wird.
Darüber hinaus ermöglicht das Vorhandensein des vertieften Abschnitts, dass die Feder während des Zusammenbaus positioniert wird, wodurch die Zusammenbaubarkeit verbessert ist.
Zusätzlich wird infolge der Anordnung, wobei der Positionssensor zum Erfassen der Position der bewegbaren Platte zwischen der Stützplatte und der bewegbaren Platte angeordnet ist, da der Positionssensor es ermöglicht, die Position der bewegbaren Platte (den Zustand der Betriebseinheit) zu erfassen, wodurch es möglich wird, direkt den Zustand der Betriebseinheit (wie beispielsweise der Kupplung) zu erfahren, ein Stoppen des Elektromotors ermöglicht, genau nachdem der Elektromotor die bewegbare Platte betriebsmäßig bewegt hat, so dass verhindert wird, dass sich der Elektromotor für einen mehr als erforderlichen Zeitintervall kontinuierlich dreht.
Demgemäß können die übermäßige Drehung des Elektromotors, der Anstoßeingriff des Radsatzes, der Überstrom des Elektromotors, der durch den Anstoßeingriff des Radsatzes verursacht wird, und die verringerte Haltbarkeit des Elektromotors vermieden werden, was in einer Verringerung der Belastung der Batterie resultiert.
Ferner wird, ausgenommen der Struktur, wobei der Positionssensor zwischen den Nockenplatten angeordnet ist, da keine Relativdrehung auftritt während des sandwichartigen Aufnehmens des Positionssensors zwischen der Stützplatte, in welcher der Positionssensor angeordnet ist, und der bewegbaren Platte ein durch Vibrationen verursachter Verschleiß des Positionssensors vermieden und es besteht keine Notwendigkeit zum Durchführen einer Oberflächenhärtung, wie beispielsweise Aufkohlen/Abschrecken oder Nitrieren, wodurch eine mit solch einer Behandlung zusammenhängende Kostenerhöhung verhindert wird.
Ferner ist es möglich, eine Erhöhung der Belastungen des Elektromotors, der Batterie und des Generators zu verhindern, die durch den Gleitwiderstand des Positionssensors verursacht werden würde, wodurch eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs verhindert wird.
Ferner schafft das Vorhandensein des Positionssensors, der an der Stützplatte montiert ist (d. h. am Stellglied mit der Zahnplatte) keine Notwendigkeit zum Positionieren der Betriebseinheit während des Zusammenbaus und macht den Zusammenbau in diesem Ausmaß leicht.
Darüber hinaus ermöglicht das Vorhandensein des Nockenabschnitts, von dem ein Abschnitt einstückig mit dem Zahnradabschnitt ausgebildet ist, die Reduzierung der Anzahl der Bauelemente und der Kosten.
Ferner sind bei dem Stellglied gemäß der Erfindung infolge einer Anordnung, wobei die Vorspannmittel zum Übertragen der Schalt-Betätigungskraft zur Betriebseinheit einstückig ausgebildet sind mit der bewegbaren Platte und der Stützplatte die Anzahl der Bauelemente und die Kosten reduziert und die spezifische Struktur zum Positionieren der Vorspannmittel und die Berücksichtigung von Montagemöglichkeiten sind weggelassen, was in einer zusätzlichen Reduzierung der Anzahl von Montageschritten und der Kosten resultiert.
In einem Fall, in dem die Betriebseinheit die Zahnkupplung aufweist, ermöglicht das Verwenden der Vorspannmittel wie der Schaltfeder, dass die Vorspannmittel als Rückhaltemechanismus dienen, so dass das Ratschen und Ratschgeräusche minimiert sind bevor die Verzahnungen in Abschnitten ineinander gepasst sind, was in einer Verbesserung der Haltbarkeit resultiert.
Ferner werden, da die Vorspannmittel gemäß der Erfindung gleichzeitig mit der bewegbaren Platte oder der Stützplatte in einfacher Weise und mit geringen Kosten beim Ausführen der Umformungen ausgebildet werden können, die Herstellungskosten äußerst gering.
Ferner dienen bei solch einer Struktur, wobei der Nockenmechanismus die Schalt-Betätigungskräfte in der einen und der anderen Richtung in Abhängigkeit von der Rotationsrichtung der Nockenplatte erzeugt, die Vorspannmittel als die Schaltfeder, wenn die Schalt-Betätigungskraft in der einen Richtung auf die Betriebseinheit ausgeübt wird, wohingegen, wenn die Schalt-Betätigungskraft in der anderen Richtung auf die Betriebseinheit ausgeübt wird, die Vorspannmittel als die Rückstellfeder dienen.
Auf diese Weise sind bei der Struktur, wobei die Vorspannmittel sowohl als die Schaltfeder als auch als die Rückstellfeder dienen, die Anzahl der Bauelemente und die Kosten noch mehr reduziert und es besteht keine Notwendigkeit für die spezifische Struktur zum Positionieren der Rückstellfeder und die Berücksichtigung von
Montagemöglichkeiten, was in einer zusätzlichen Reduzierung der Montageschritte und der Kosten resultiert.
Ferner können bei der Struktur, wobei die Vorspannmittel sowohl als die Schaltfeder als auch als die Rückstellfeder dienen, im Gegensatz zur Struktur des Standes der Technik, wobei die Schaltfeder und die Rückstellfeder separat ausgebildet sind, da keine Notwendigkeit zum Bereitstellen der Schaltfeder mit der Federkraft, die größer als die der Rückstellfeder ist, besteht, in dem Ausmaß der Betriebsverlust des Elektromotors infolge der Schaltfeder reduziert werden.
Ferner kann, da die Federkraft der Vorspannmittel auf das nichtreduzierbare Anforderungsminimum minimierbar ist, der Reibungswiderstand, der zwischen den jeweiligen Platten auftritt, bemerkenswert reduziert werden, so dass die Haltbarkeit des Stellgliedes mit der Zahnplatte verbessert ist. Daher kann die Leistung des Elektromotors in dem Ausmaß reduziert werden, dass der Reduzierung des Reibungswiderstandes entspricht, und in einem Fall, in dem die Betriebseinheit die Fahrzeugeinheit bildet, ist es möglich die Belastungen der Batterie zum Antreiben des Elektromotors und des Generators zum Laden der Batterie zu verringern, was in einer Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs des Motors zum Antreiben des Generators resultiert.
Darüber hinaus kann der Elektromotor miniaturisiert und leicht in seinem Gewicht sein, in dem Ausmaß, in dem das Stellglied und die Betriebseinheit miniaturisiert und leicht in ihrem Gewicht, was die Installierbarkeit im Fahrzeug verbessert.
Ferner hat das Stellglied gemäß der Erfindung, welches den Elektromotor mit einer geringeren Betätigungskraft, als die des Fluiddruck nutzenden Stellgliedes verwendet, insbesondere eine bemerkenswerte Reduzierung im Betriebsverlust, da die Vorspannmittel mit minimierter Federkraft vorsehbar sind.
Ferner ist infolge einer Anordnung, wobei das Stellglied gemäß der Erfindung in der Differentialeinheit montiert ist zum Kuppeln und Entkuppeln der Antriebskraft an der Eingangsseite des Differentialmechanismus diese Differentialeinheit im Antriebskraft-Übertragungssystem in einem Bereich positioniert, der sich näher zu den Rädern befindet, die in einem Vierradantrieb-Fahrzeug während des Zweiradantrieb-Fahrmodus gekuppelt oder entkuppelt sind, so dass, wenn das Stellglied wirkt, um die Kupplung zu kuppeln, das Fahrzeug in den Vierradantrieb-Zustand gebracht wird, wohingegen, wenn die Kupplung entkuppelt ist, das Fahrzeug in den Zweiradantrieb-Zustand gebracht wird.
Ferner ist infolge einer Anordnung, wobei das Stellglied gemäß der Erfindung in der Differentialeinheit montiert ist zum Kuppeln und Entkuppeln der Antriebskraft an der Ausgangsseite des Differentialmechanismus, diese Differentialeinheit im Antriebskraft-Übertragungssystem des Vierradantrieb-Fahrzeugs so positioniert, dass, wenn das Stellglied wirkt, um die Kupplung zu kuppeln, das Fahrzeug in den Direktkupplungs-Antriebszustand gebracht wird, wohingegen, wenn die Kupplung entkuppelt ist, die Antriebskraft mittels des Differentialmechanismus zu den Rädern übertragen wird.
Ferner können, da die Erfindung die Struktur bereitstellt, die ein gleichzeitiges Umschalten unter dem Stellglied zum Kuppeln oder Entkuppeln der Antriebskraft der Differentialeinheit und dem Zweirad-Vierrad-Schaltmechanismus zum Unterbrechen der Antriebskraft des Motors (Antriebsmaschine) im Antriebskraft-Übertragungssystem an dem Bereich, sich näher zu den umzuschaltenden Rädern befindet, ermöglicht, das Stellglied und der Zweirad-Vierrad-Schaltmechanismus mittels des gemeinsamen Betätigungssystems betätigt werden und das Betätigungssystem ist in dem Ausmaß in seiner Struktur vereinfacht, was in reduzierten Kosten resultiert.
Ferner werden, wenn die Kupplung mittels des Stellgliedes gemäß der Erfindung gekuppelt ist, Differentialbewegungen des Differentialmechanismus begrenzt und, wenn die Kupplung gekuppelt ist, können freie Differentialbewegungen erzielt werden.
Darüber hinaus ist es durch Verwenden des Stellgliedes gemäß der Erfindung an diesen Differentialeinheiten unnötig das Positionieren der Vorspannmittel zu realisieren, wodurch Vorteile bereitgestellt sind, wie beispielsweise ein äußerst leichter Zusammenbau, eine vereinfachte Struktur mit geringem Gewicht, geringe Kosten und eine erhöhte Zuverlässigkeit.
Ferner sind bei der Differentialeinheit, an welcher das Stellglied gemäß der Erfindung verwendet ist, infolge einer Anordnung, wobei das Drehmoment-Übertragungsteil, das äußere Differentialgehäuse oder das Differentialgehäuse mittels der Drucklager und der Lagerkappen an den feststehenden Teilen abgestützt sind und die Lagerkappen mittels der Schraubabschnitte mit den feststehenden Teilen verschraubt sind, wobei die Lagerkappe mit dem Anstoß-Eingriffsabschnitt ausgebildet ist, welcher mit der Nockenplatte, der bewegbaren Platte und der Stützplatte im Eingriff ist, beim Einstellen der Vorspannung der Drucklager durch Drehen der Lagerkappe mittels der Schraubabschnitte, ist es strukturiert, dass die Nockenplatte, die bewegbare Platte oder die Stützplatte mittels des Anstoß-Eingriffsabschnitts der Lagerkappe gedrückt werden, so dass sie mit dem gleichen Hub wie der der Lagerkappe bewegt werden.
Demgemäß wird, sogar wenn das Drehmoment-Übertragungsteil, das äußere Differentialgehäuse und das innere Differentialgehäuse sich vor und nach der Vorspannungseinstellung bewegen, wobei der Raum zwischen jeder der Platten (die Nockenplatte, die bewegbare Platte und die Stützplatte) und dem Drehmoment-Übertragungsteil, dem äußeren Differentialgehäuse oder dem inneren Differentialgehäuse auf einem bestimmten Wert gehalten werden kann, die Federkraft der Schaltfeder, die die Kupplung antreibt, auf einem bestimmten Wert gehalten, wodurch ein Normalbetrieb des Stellgliedes mit der Zahnplatte erreicht ist.
Die gesamten Inhalte der japanischen Patentanmeldung mit der Nummer P2002-89670 mit dem Einreichungsdatum 27. März 2002, der japanischen Patentanmeldung mit der Nummer P2002-97894 mit dem Einreichungsdatum 29. März 2002 und der japanischen Patentanmeldung mit der Nummer P2002-97827 mit dem Einreichungsdatum 29. März 2002 sind hierin durch Bezugnahme aufgenommen.

Claims

Stellglied mit einem feststehenden Teil (15), das an einem Gehäuse (5) montiert ist, einem drehbaren Teil (17), das mit dem feststehenden Teil (15) drehbar in Eingriff steht, einem bewegbaren Teil (19), das mit dem drehbaren Teil (17) zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position axial bewegbar in Eingriff steht, einer Antriebsquelle (25), die das drehbare Teil (17) dreht, und einem Nockenmechanismus (21), der zwischen dem drehbaren Teil (17) und dem bewegbaren Teil (19) angeordnet ist, um die Rotationskraft des drehbaren Teils (17) in eine Betätigungskraft einer Betriebseinheit (13) umzuwandeln, wobei das bewegbare Teil (19) einen Betätigungsabschnitt (19A) zum Betätigen der Betriebseinheit (13) und einen Führungsabschnitt (19B) aufweist, der den Nockenmechanismus (21) führt, so dass sich dieser im Betätigungsabschnitt (19A) bewegt, und wobei der Betätigungsabschnitt (19A) des bewegbaren Teils (19), das feststehende Teil (15), das drehbare Teil (17), der Nockenmechanismus (21) und der Führungsabschnitt (19B) des bewegbaren Teils (19) in dieser Reihenfolge von einem Bereich aus, der sich näher zur Betriebseinheit (13) befindet, entlang der Axialrichtung des drehbaren Teils (17) positioniert sind.
Stellglied gemäß Anspruch 1, wobei der Nockenmechanismus einen ersten Nockenmechanismus (21), der eine erste Schubkraft erzeugt, um die Betriebseinheit (13) von der ersten Position zur zweiten Position in Abhängigkeit von der Drehung des drehbaren Teils (17) axial zu bewegen, und einen zweiten Nockenmechanismus (39, 41) aufweist, der ein Drehmoment aufnimmt, das auftritt, wenn die Betriebseinheit (13) in der ersten oder in der zweiten Position gekuppelt ist, und eine zweite Schubkraft (F₁) erzeugt, um die Betriebseinheit (13) in der ersten oder in der zweiten Position zu halten.
Stellglied gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend: ein Vorspannteil (23), das zwischen dem bewegbaren Teil (19) und dem feststehenden Teil (15) angeordnet ist und eine Vorspannkraft ausübt, um die Betriebseinheit (13) mittels des bewegbaren Teils (19) entweder in die erste Position oder in die zweite Position zu bringen.
Stellglied gemäß Anspruch 3, ferner aufweisend: ein Betätigungskraft-Übertragungsteil (111) zum Übertragen einer Betätigungskraft des Nockenmechanismus zur Betriebseinheit (13), wobei das Vorspannteil (113) eine Vorspannkraft erzeugt, um die Betriebseinheit (13) zu betätigen.
Stellglied gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend: einen Schneckengetriebe-Mechanismus (27), der ein Schneckenrad (77), das sich näher zum drehbaren Teil (17) befindet, und eine Schnecke (79) aufweist, die sich näher zur Antriebsquelle (25) befindet, und der eine Antriebskraft der Antriebsquelle (25) zum drehbaren Teil (17) überträgt.
Stellglied gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend: einen Schneckengetriebe-Mechanismus (27), der einen Radsatz (507), der mit der Antriebsquelle (25) verbunden ist, eine Schnecke (79), die mit dem Radsatz (507) verbunden ist, und ein Schneckenrad (77) aufweist, das an dem drehbaren Teil (17) ausgebildet ist, wobei die Antriebsquelle (25) in einem der Schnecke (79) näher gelegenen Bereich angeordnet und am feststehenden Teil (503) abgestützt ist.
Stellglied gemäß Anspruch 1, wobei das feststehende Teil eine ringförmige Stützplatte (915) aufweist, das drehbare Teil eine Nockenplatte (917) aufweist, die in Axialrichtung auf der einen Seite der Stützplatte (915) für eine Drehung im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn angeordnet ist, das bewegbare Teil eine bewegbare Platte (919) aufweist, die in Axialrichtung auf der anderen Seite der Stützplatte (915) angeordnet ist und axial bewegbar ist, um die Betriebseinheit (13) betriebsmäßig zu bewegen, die Antriebsquelle einen Elektromotor (927) aufweist, der die Nockenplatte (917) über einen Radsatz (929) mit einem Rad (1053), das mit der Nockenplatte (917) drehbar in Eingriff steht, im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, und der Nockenmechanismus (921) zwischen der Nockenplatte (917) und der bewegbaren Platte (919) angeordnet ist und die Rotationskraft der Nockenplatte (917) in eine Betätigungs-Schaltkraft der bewegbaren Platte (919) umwandelt.
Stellglied gemäß Anspruch 7, wobei die Stützplatte (915) einen stützplattenseitigen Einsetzbohrungsabschnitt (993) aufweist, die Nockenplatte (917) einen nockenplattenseitigen Einsetzbohrungsabschnitt (1001) und einen nockenplattenseitigen Vorsprung (1003) aufweist, der durch den stützplattenseitigen Einsetzbohrungsabschnitt (993) einsetzbar ist, um an der Stützplatte (915) an einer Umfangsposition anzugreifen, die vom stützplattenseitigen Einsetzbohrungsabschnitt (993) versetzt ist, wobei die bewegbare Platte (919) einen Vorsprung (1021) auf Seiten der bewegbaren Platte aufweist, der durch die jeweiligen Einsetzbohrungsabschnitte (993, 1001) der Stützplatte und der Nockenplatte einsetzbar ist, um an der Nockenplatte (917) an einer Umfangsposition anzugreifen, die zu den jeweiligen Einsetzbohrungsabschnitten (993, 1001) der Stützplatte und der Nockenplatte versetzt ist, und wobei in einem Zustand, in dem die Stützplatte (915), die Nockenplatte (917) und die bewegbare Platte (919) zusammengebaut sind, die Nockenplatte (917) durch Einsetzen des nockenplattenseitigen Vorsprungs (1003) durch den stützplattenseitigen Einsetzbohrungsabschnitt (993) an der Stützplatte (915) angreift und die bewegbare Platte (919) durch Einsetzen des Vorsprungs (1021) auf Seiten der bewegbaren Platte durch die jeweiligen Einsetzbohrungsabschnitte (993, 1001) der Stützplatte und der Nockenplatte an der Nockenplatte (917) angreift.
Stellglied gemäß Anspruch 8, wobei der Nockenmechanismus (921) den Vorsprung (1021) auf Seiten der bewegbaren Platte und eine Nockenfläche (1005) aufweist, die an der Nockenplatte (917) ausgebildet ist, und wobei die Nockenfläche (1005) eine schräge Nockenfläche (1013), von der die bewegbare Platte (919) durch den Vorsprung (1021) auf Seiten der bewegbaren Platte mit einer Rotation der Nockenplatte (917) axialbewegbar ist, und eine Haltefläche (1015) ohne Nockenwinkel aufweist, die den Vorsprung (1021) auf Seiten der bewegbaren Platte, der sich auf der schrägen Nockenfläche (1013) bewegt hat, in einer Bewegungsposition hält.
Stellglied gemäß Anspruch 9, wobei ein Haltevorsprung (1017) zwischen der schrägen Nockenfläche (1013) der Nockenfläche (1005) und der Haltefläche (1015) angeordnet ist, und wobei während eines Außerbetriebszustands des Elektromotors der Haltevorsprung (1017) und der Vorsprung (1021) auf Seiten der bewegbaren Platte zur Anlage gebracht werden, um den Vorsprung (1021) auf Seiten der bewegbaren Platte zu hindern, sich von der schrägen Nockenfläche (1013) zur Haltefläche (1015) und von der Haltefläche (1015) zur schrägen Nockenfläche (1013) zu bewegen.
Stellglied gemäß Anspruch 9, wobei der Vorsprung (1021) auf Seiten der bewegbaren Platte einen Axialabschnitt (1027), der an einem Basisabschnitt (1019) ausgebildet ist, und einen Radialabschnitt (1029) aufweist, der an einem Ende des Axialabschnitts (1027) ausgebildet ist, und wobei der Nockenmechanismus (921) den Radialabschnitt (1029) und die Nockenfläche (1005) der Nockenplatte (917) aufweist.
Stellglied gemäß Anspruch 8, wobei der stützplattenseitige Einsetzbohrungsabschnitt (993) eine Mehrzahl von Einsetzbohrungen aufweist, die in gleichem Abstand voneinander an Umfangspositionen ausgebildet sind, wobei der nockenplattenseitige Einsetzbohrungsabschnitt (1001) eine Mehrzahl von Einsetzbohrungen aufweist, die in gleichem Abstand voneinander an Umfangspositionen ausgebildet sind, wobei der Vorsprung (1021) auf Seiten der bewegbaren Platte eine Mehrzahl von Vorsprüngen aufweist, die in gleichem Abstand voneinander an Umfangspositionen ausgebildet sind, und wobei der nockenplattenseitige Vorsprung (1003) eine Mehrzahl von Vorsprüngen aufweist, die in gleichem Abstand voneinander an Umfangspositionen ausgebildet sind.
Stellglied gemäß Anspruch 8, wobei die Stützplatte (915), die Nockenplatte (917) und die bewegbare Platte (919) jeweils ringförmig sind, und wobei der stützplattenseitige Einsetzbohrungsabschnitt (993) am Innenumfang der Stützplatte (915) in einem konkaven Abschnitt ausgebildet ist, und wobei der nockenplattenseitige Einsetzbohrungsabschnitt (1001) am Innenumfang der Nockenplatte (917) in einem konkaven Abschnitt ausgebildet ist, wobei die konkaven Abschnitte konzentrisch um den Umfang der Betriebseinheit (13) angeordnet sind.
Stellglied gemäß Anspruch 7, ferner aufweisend: eine Rückstellfeder (1045), die die Betriebseinheit (13) in einen Außerbetriebszustand vorspannt, und eine Schaltfeder (1047), die die Betriebseinheit (13) gegen eine Kraft der Rückstellfeder (1045) wirksam macht, wobei der Nockenmechanismus (921) eine Schubkraft hat, die in eine Richtung wirkt, in welcher die Schaltfeder (1047) zusammengedrückt wird.
Stellglied gemäß Anspruch 14, wobei die Stützplatte (915) und die bewegbare Platte (919) ferner ausgesparte Abschnitte (1403, 1405) aufweisen, in welche die Enden der Schaltfeder (1047) eingreifen, so dass deren Herausfallen verhindert ist.
Stellglied gemäß Anspruch 7, ferner aufweisend: einen Positionssensor (1302), der zwischen der Stützplatte (915) und der bewegbaren Platte (919) angeordnet ist, um die Position der bewegbaren Platte (919) zu erfassen.
Stellglied gemäß Anspruch 7, wobei ein Abschnitt der Nockenplatte (917) einstückig mit einem Zahnradabschnitt (999) ausgebildet ist.
Stellglied gemäß Anspruch 7, ferner aufweisend: Vorspannmittel (1402) zum Übertragen der Betätigungs-Schaltkraft zur Betriebseinheit (13), wobei die Vorspannmittel (1402) einstückig mit der bewegbaren Platte (919) oder mit der Stützplatte (915) ausgebildet sind.
Stellglied gemäß Anspruch 18, wobei das Vorspannmittel ein Umfangs-Federsegment (1402) aufweist, das in der bewegbaren Platte (919) oder in der Stützplatte (915) ausgebildet ist.
Stellglied gemäß Anspruch 18, wobei das Vorspannmittel (1402) in der bewegbaren Platte (919) ausgebildet ist, und wobei der Nockenmechanismus (921) die Betätigungs-Schaltkraft in der einen und in der anderen Richtung in Abhängigkeit von Drehungen der Nockenplatte (917) in der einen und in der anderen Richtung erzeugt, wobei die bewegbare Platte (919) wirksam ist zum Übertragen der Betätigungs-Schaltkraft zur Betriebseinheit (13) in der einen und in der anderen Richtung mittels des Vorspannmittels (1402).
Stellglied gemäß Anspruch 7, wobei die Betriebseinheit eine Kupplung (13) aufweist, die zwischen einem Paar von Drehmoment-Übertragungsteilen (1850, 1862) angeordnet ist, und wobei das Stellglied wirksam ist, um die Kupplung (13) zu kuppeln und zu entkuppeln, um dadurch ein Drehmoment zwischen den Drehmoment-Übertragungsteilen (1850, 1862) zu übertragen bzw. nicht zu übertragen.