DE102018113954A1

DE102018113954A1 - Antriebskraftübertragungsgerät

Info

Publication number: DE102018113954A1
Application number: DE102018113954.3A
Authority: DE
Inventors: Tomohiro Nozu; Tsutomu Matsumoto; Tomoaki Kato; Akiyoshi KAKITA; Kenta Taniguchi
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2017-06-14
Filing date: 2018-06-12
Publication date: 2018-12-20
Also published as: CN109080456B; US20180361851A1; JP2019001284A; CN109080456A; US11084375B2

Abstract

Ein Antriebskraftübertragungsgerät 1 ist in einem Allradantriebsfahrzeug 100 montierbar, das zwischen einem Allradantriebsmodus, der eine Antriebskraft einer Brennkraftmaschine 102 zu Vorderrädern 104R und 104L und Hinterrädern 105R und 105L überträgt, und einem Zweiradantriebsmodus umschaltbar ist, der die Antriebskraft nur zu den Vorderrädern 104R und 104L überträgt. Das Antriebskraftübertragungsgerät 1 lässt eine Einstellung der Antriebskraft zu den Hinterrädern 105R und 105L zu und weist eine Mehrplattenkupplung 23, einen Kolben 20 zum axialen Drücken der Mehrplattenkupplung 23, ein Stellglied 30 zum axialen Bewegen des Kolbens 20 und eine Steuerungseinheit 4 zum Steuern des Stellglieds 30 auf. Bei einer Erfüllung einer vorbestimmten Bedingung, die eine hohe Wahrscheinlichkeit des Fahrzeugs 100 anzeigt, dass ein Umschalten von dem Zweiradantriebsmodus zu dem Allradantriebsmodus erforderlich ist, bewirkt die Steuerungseinheit 4, dass das Stellglied 30 den Kolben 20 um ein vorbestimmtes Ausmaß in Bezug auf eine Anfangsposition des Kolbens 20 zu der Mehrplattenkupplung 23 hin verschiebt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Antriebskraftübertragungsgerät, das in Allradantriebsfahrzeugen verwendet wird, die zwischen einem Allradantriebsmodus und einem Zweiradantriebsmodus umschaltbar sind.
Beschreibung des Stands der Technik
Es gibt Allradantriebsfahrzeuge, die zwischen einem Allradantriebsmodus, der eine Antriebskraft einer Antriebsquelle zu Hauptantriebsrädern und Hilfsantriebsrädern überträgt, und einem Zweiradantriebsmodus umschaltbar sind, der die Antriebskraft nur zu den Hauptantriebsrädern überträgt. Derartige Allradantriebsfahrzeuge verwenden ein Antriebskraftübertragungsgerät, das die Antriebskraft, die zu den Hilfsantriebsrädern übertragen wird, einstellt. Einige Bauarten der Antriebskraftübertragungsgeräte weisen eine Mehrplattenkupplung, ein Drückbauteil und ein Stellglied auf. Die Mehrplattenkupplung hat mehrere Kupplungsplatten und wird mit einem Schmieröl versorgt, das ein Reibungsgleiten zwischen den Kupplungsplatten schmiert. Das Drückbauteil drückt die Mehrplattenkupplung. Das Stellglied bewegt das Drückbauteil in der axialen Richtung.
Ein Problem mit derartigen Antriebskraftübertragungsgeräten liegt darin, dass sich, wenn Spalten (Abstände) zwischen den Kupplungsplatten in einem Nichtbetriebszustand kleiner festgelegt sind, ein Schleppdrehmoment aufgrund der Viskosität des Schmieröls erhöht. Andererseits erhöht sich, wenn die Spalten zwischen den Kupplungsplatten größer festgelegt sind, der Abstand, der erforderlich ist, um das Drückbauteil zu bewegen, sodass ein Ansprechverhalten verschlechtert (herabgesetzt) ist. Ein Antriebskraftübertragungsgerät, das in der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2013-76460 ( JP 2013-76460 A ) offenbart ist, hat einen ersten und einen zweiten Drückkraftaufbringungsmechanismus, um ein Ansprechverhalten zu verbessern und um ein Schleppdrehmoment zu verhindern. Der erste Drückkraftaufbringungsmechanismus weist einen Hauptkolben auf, der eine erste Drückkraft auf eine Mehrplattenkupplung aufbringt. Der zweite Drückkraftaufbringungsmechanismus weist einen Hilfskolben auf, der einen Betrieb vor dem ersten Drückkraftaufbringungsmechanismus startet und der eine zweite Drückkraft auf den Hauptkolben aufbringt, um die Spalten zwischen den Kupplungsplatten der Mehrplattenkupplung zu reduzieren.
Das Antriebskraftübertragungsgerät, das in JP 2013-76460 A offenbart ist, ermöglicht es, ein Ansprechverhalten zu verbessern, während ein Schleppdrehmoment der Mehrplattenkupplung verhindert wird. Jedoch verkompliziert die Hinzufügung des ersten und des zweiten Drückkraftaufbringungsmechanismus die Gerätestruktur, wodurch sich die Gerätebaugröße und -kosten erhöhen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Antriebskraftübertragungsgerät bereitzustellen, das ein schnelles Umschalten von einem Zweiradantriebsmodus zu einem Allradantriebsmodus ermöglicht, wenn das Umschalten erforderlich ist, während eine Erhöhung der Gerätebaugröße und -kosten verhindert wird.
Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung sieht ein Antriebskraftübertragungsgerät vor, das in einem Allradantriebsfahrzeug montierbar ist, das zwischen einem Allradantriebsmodus, der eine Antriebskraft einer Antriebsquelle zu Hauptantriebsrädern und Hilfsantriebsrädern überträgt, und einem Zweiradantriebsmodus umschaltbar ist, der die Antriebskraft nur zu den Hauptantriebsrädern überträgt. Das Antriebskraftübertragungsgerät ist gestaltet, um eine Einstellung der Antriebskraft, die zu den Hilfsantriebsrädern übertragen wird, zuzulassen. Das Antriebskraftübertragungsgerät weist eine Mehrplattenkupplung mit einer Vielzahl von Kupplungsplatten, die in einer axialen Richtung zueinander ausgerichtet sind, ein Drückbauteil, das die Mehrplattenkupplung in der axialen Richtung drückt, ein Stellglied, das das Drückbauteil in der axialen Richtung bewegt, und eine Steuerungseinheit, die das Stellglied steuert, auf. Wenn eine vorbestimmte Bedingung mit dem Allradantriebsfahrzeug in dem Zweiradantriebsmodus erfüllt ist, bewirkt die Steuerungseinheit, dass das Stellglied das Drückbauteil um ein vorbestimmtes Ausmaß in Bezug auf eine Anfangsposition des Drückbauteils zu der Mehrplattenkupplung hin verschiebt. Die Erfüllung der vorbestimmten Bedingung zeigt eine hohe Wahrscheinlichkeit des Allradantriebsfahrzeugs an, dass ein Umschalten zu dem Allradantriebsmodus erforderlich ist.
Gemäß dem vorstehenden Gesichtspunkt ermöglicht das Antriebskraftübertragungsgerät ein schnelles Umschalten von dem Zweiradantriebsmodus zu dem Allradantriebsmodus, während eine Erhöhung der Gerätebaugröße und -kosten verhindert wird.
Figurenliste
Die vorstehenden und weiteren Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der nachstehenden Beschreibung und beispielhaften Ausführungsbeispielen in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, in denen gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Elemente wiederzugeben und in denen Folgendes gezeigt ist:

1 ist ein schematisches Schaubild, das die Struktur eines Allradantriebsfahrzeugs darstellt, das mit einem Antriebskraftübertragungsgerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgestattet ist;
2 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel der Struktur eines Antriebskraftverteilungsmechanismus darstellt;
3 ist eine vergrößerte Teilansicht von 2;
4A bis 4C sind vergrößerte Ansichten, die eine Mehrplattenkupplung und deren Umgebungsbereich teilweise darstellen;
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des Verhältnisses zwischen dem Bewegungsausmaß eines Kolbens von seiner Anfangsposition und einer Drehkraft darstellt, die durch die Mehrplattenkupplung übertragen wird;
6 ist ein schematisches Schaubild, das die Struktur einer Kupplungseinheit, einer Hydraulikeinheit und einer Steuerungseinheit des Antriebskraftübertragungsgeräts darstellt;
7 ist ein Ablaufdiagramm, das ein spezifisches Beispiel eines Prozesses darstellt, der durch einen Berechnungsprozessor ausgeführt wird;
8 ist ein schematisches Schaubild, das die Struktur eines Allradantriebsfahrzeugs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel darstellt;
9 ist eine Schnittansicht, die die Struktur eines Antriebskraftübertragungsgeräts darstellt;
10 ist eine Perspektivansicht, die einen Nockenmechanismus des Antriebskraftübertragungsgeräts darstellt; und
11 ist ein schematisches Schaubild, das einen von drei Vorsprüngen eines ersten Nockenbauteils und dessen Umgebungsbereich gemeinsam mit einem Wälzbauteil aus Sicht entlang der Umfangsrichtung des ersten Nockenbauteils darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend in Bezug auf 1 bis 7 beschrieben. 1 ist ein schematisches Schaubild, das die Struktur eines Allradantriebsfahrzeugs 100 darstellt, das mit einem Antriebskraftübertragungsgerät 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgestattet ist.
Das Allradantriebsfahrzeug 100 weist Folgendes auf: eine Brennkraftmaschine 102 als eine Antriebsquelle zum Erzeugen einer Antriebskraft, die das Allradantriebsfahrzeug 100 zum Fahren verwendet; ein Getriebe 103; rechte und linke Vorderräder 104R und 104L als ein Paar Hauptantriebsräder; rechte und linke Hinterräder 105R und 105L als ein Paar Hilfsantriebsräder; und ein Antriebskraftübertragungssystem 101, das die Antriebskraft der Brennkraftmaschine 102 wahlweise zu den Vorderrädern 104R und 104L und den Hinterrädern 105R und 105L überträgt. Das Allradantriebsfahrzeug 100 ist zwischen einem Allradantriebsmodus und einem Zweiradantriebsmodus umschaltbar. Der Allradantriebsmodus überträgt die Antriebskraft der Brennkraftmaschine 102 zu den Vorderrädern 104R und 104L und auch zu den Hinterrädern 105R und 105L. Der Zweiradantriebsmodus überträgt die Antriebskraft der Brennkraftmaschine 102 nur zu den Vorderrädern 104R und 104L. In dem ersten Ausführungsbeispiel werden die Bezeichnungen „R“ und „L“ in den Bezugszeichen jeweils verwendet, um die rechte Seite und die linke Seite des Allradantriebsfahrzeugs 100 zu bezeichnen.
Das Antriebskraftübertragungssystem 101 weist das Antriebskraftübertragungsgerät 1, ein vorderes Differential 11, eine Antriebswelle 12, ein hinteres Differential 13, vordere Antriebswellen 106R und 106L und hintere Antriebswellen 107R und 107L auf. Die Antriebskraft der Brennkraftmaschine 102 wird immer zu den Vorderrädern 104R und 104L übertragen. Die Antriebskraft der Brennkraftmaschine 102 wird zu den Hinterrädern 105R und 105L durch einen hinteren Antriebskraftverteilungsmechanismus 14 übertragen, der das hintere Differential 13 und eine Kupplungseinheit 2 des Antriebskraftübertragungsgeräts 1 aufweist. Der Antriebskraftverteilungsmechanismus 14 lässt es zu, dass die Antriebskraft der Brennkraftmaschine 102 wahlweise und differentiell zu den rechten und linken Hinterrädern 105R und 105L verteilt wird.
Das vordere Differential 11 weist Folgendes auf: ein Paar Seitenzahnräder 111, die jeweils mit einer korrespondierenden Welle der vorderen Antriebswelleneinheit 106R und 106L gekoppelt sind; ein Paar Ritzelzahnräder 112, die mit dem Paar Seitenzahnrädern 111 ineinandergreifen, wobei deren Zahnradachsen senkrecht zueinander sind; eine Ritzelzahnradwelle 113, die das Paar Ritzelzahnräder 112 stützt; ein vorderes Differentialgehäuse 114, das das Paar Seitenzahnräder 111, das Paar Ritzelzahnräder 112 und die Ritzelzahnradwelle 113 aufnimmt; und ein Ringzahnrad 115, das an der Außenseite des vorderen Differentialgehäuses 114 befestigt ist. Die Antriebskraft der Brennkraftmaschine 102 wird hinsichtlich ihrer Drehzahl durch das Getriebe 103 geändert und wird dann zu dem vorderen Differentialgehäuse 114 durch das Ringzahnrad 115 eingegeben.
Die Antriebswelle 12 erhält das Drehmoment der Brennkraftmaschine 102 durch das vordere Differentialgehäuse 114 und überträgt das Drehmoment zu dem Antriebskraftverteilungsmechanismus 14. Ein vorderes Ende der Antriebswelle 15 ist mit einem Ritzelzahnrad 121 vorgesehen. Das Ritzelzahnrad 121 greift mit einem Ringzahnrad 117 ineinander, das durch einen zylindrischen Abschnitt 116 mit dem vorderen Differentialgehäuse 114 gekoppelt und befestigt ist.
Gleich wie das vordere Differential 11 weist das hintere Differential 14 ein Paar Seitenzahnräder 131, ein Paar Ritzelzahnräder 132, eine Ritzelzahnradwelle 133, ein hinteres Differentialgehäuse 134 und ein Ringzahnrad 135 auf. Eines von dem Paar Seitenzahnräder 131 ist mit der Antriebswelle 107R gekoppelt und ist relativ zu der Antriebswelle 107R nicht drehbar. Das andere von dem Paar Seitenzahnräder 131 ist mit einer Zwischenwelle 108 gekoppelt und ist relativ zu der Zwischenwelle 108 nicht drehbar.
Die Kupplungseinheit 2 des Antriebskraftübertragungsgeräts 1 ist zwischen der Zwischenwelle 108 und der Antriebswelle 107L angeordnet. Die Kupplungseinheit 2 lässt Einstellungen der Antriebskraft zu, die von der Zwischenwelle 108 zu der Antriebswelle 107L übertragen wird. Das Ausmaß der Antriebskraft, wie sie durch die Kupplungseinheit 2 übertragen wird, wird durch das hintere Differential 13zu der Antriebswelle 107R übertragen. Wenn das Allradantriebsfahrzeug 100 in einem ausgerückten Zustand fährt, in dem die Kupplungseinheit 2 die Antriebskraft nicht überträgt, sind das Paar Ritzelzahnräder 132 im Leerlauf, sodass keine Antriebskraft zu den Antriebswellen 107R und 107L übertragen wird.
Das Antriebskraftübertragungsgerät 1 weist die Kupplungseinheit 2, eine Hydraulikeinheit 3 und eine Steuerungseinheit 4 auf, die die Hydraulikeinheit 3 steuert. Details des Antriebskraftübertragungsgeräts 1 sind nachstehend beschrieben.
2 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel der Struktur des Antriebskraftverteilungsmechanismus 14 darstellt. 3 ist eine vergrößerte Teilansicht von 2.
Der Antriebskraftverteilungsmechanismus 14 weist Folgendes auf: das hintere Differential 13; die Kupplungseinheit 2; einen Differentialträger 15, der an einem Fahrzeugkörper gestützt ist; ein Kopplungsbauteil 16, das mit der Antriebswelle 12 gekoppelt ist; eine Ritzelzahnradwelle 17, die sich gemeinsam mit dem Kopplungsbauteil 16 dreht; und die Zwischenwelle 108.
Das Kopplungsbauteil 16 und die Ritzelzahnradwelle 17 sind gemeinsam durch eine Schraube 161 und eine Scheibe 162 gekoppelt. Die Ritzelzahnradwelle 17 weist einen Wellenabschnitt 171 und einen Zahnradabschnitt 172 auf. Der Wellenabschnitt 171 ist durch ein Paar Kegelwälzlager 181 und 182 derart gestützt, dass der Wellenabschnitt 171 drehbar ist. Der Zahnradabschnitt 172 greift mit dem Ringzahnrad 135 ineinander. Das Ringzahnrad 135 ist durch mehrere Schrauben 136 an dem hinteren Differentialgehäuse 134 befestigt und ist somit gemeinsam mit dem hinteren Differentialgehäuse 134 drehbar. Das hintere Differentialgehäuse 134 ist drehbar an dem Differentialträger 15 durch ein Paar Kegelwälzlager 183 und 184 gestützt.
Der Differentialträger 15 weist Folgendes auf: ein erstes Trägerbauteil 151, das die Kupplungseinheit 2 aufnimmt; ein drittes Trägerbauteil 153, das das hintere Differential 13 und die Ritzelzahnradwelle 17 aufnimmt; und ein zweites Trägerbauteil 152, das zwischen dem ersten Trägerbauteil 151 und dem dritten Trägerbauteil 153 angeordnet ist. Das erste Trägerbauteil 151 und das zweite Trägerbauteil 152 sind miteinander verschraubt. Das zweite Trägerbauteil 152 und das dritte Trägerbauteil 153 sind miteinander verschraubt. Zum Beispiel sind, wie in 2 und 3 dargestellt ist, das erste Trägerbauteil 151 und das zweite Trägerbauteil 152 durch mehrere Schrauben 150 miteinander gekoppelt.
Das erste Trägerbauteil 151 nimmt ein Ende der Antriebswelle 107L auf. Das dritte Trägerbauteil 153 nimmt ein Ende der Antriebswelle 107R. Ein Dichtungsbauteil 191 ist in eine Öffnung des ersten Trägerbauteils 151 gepasst, in das die Antriebswelle 107L eingesetzt ist. Ein Dichtungsbauteil 192 ist in eine Öffnung des dritten Trägerbauteils 153 gepasst, in das die Antriebswelle 107R eingesetzt ist. Das dritte Trägerbauteil 153 nimmt ein Ende des Kopplungsbauteils 16 auf. Ein Dichtungsbauteil 193 ist zwischen dem Kopplungsbauteil 16 und dem dritten Trägerbauteil 153 eingeordnet.
Die Kupplungseinheit 2 weist Folgendes auf: einen Kolben 20, der als ein Drückbauteil dient und der durch den Druck des Hydrauliköls (eines Hydraulikfluids) bewegt wird, das von der Hydraulikeinheit 3 zugeführt wird; eine Kupplungsnabe 21, die sich gemeinsam mit der Zwischenwelle 108 dreht; eine Kupplungstrommel 22, die sich gemeinsam mit der Antriebswelle 107L dreht; eine Mehrplattenkupplung 23, die zwischen der Kupplungsnabe 21 und der Kupplungstrommel 22 angeordnet ist; eine Drückplatte 24 und ein Axialwälzlager 25, die zwischen dem Kolben 20 und der Mehrplattenkupplung 23 angeordnet sind; und Rückstellfedern 26, die zwischen der Kupplungsnabe 21 und der Drückplatte 24 angeordnet sind. Die Kupplungsnabe 21 und die Kupplungstrommel 22 teilen gemeinsam eine Drehachse O und sind relativ zueinander an der Drehachse O drehbar.
Wie in 3 dargestellt ist, weist die Mehrplattenkupplung 23 Folgendes auf: mehrere innere Kupplungsplatten 231, die sich gemeinsam mit der Kupplungsnabe 21 drehen; und mehrere Außenkupplungsplatten 232, die sich gemeinsam mit der Kupplungstrommel 22 drehen. Ein Reibungsgleiten zwischen den inneren Kupplungsplatten 231 und den äußeren Kupplungsplatten 232 wird durch Schmieröl (nicht dargestellt) geschmiert. Die inneren Kupplungsplatten 231 wechseln sich mit den äußeren Kupplungsplatten 232 in der axialen Richtung ab.
Wenn die Mehrplattenkupplung 23 eine Drückkraft von dem Kolben 20 durch die Drückplatte 24 und das Axialwälzlager 25 erhält, wird eine Reibungskraft zwischen den inneren Kupplungsplatten 231 und den äußeren Kupplungsplatten 232 erzeugt. Die Reibungskraft überträgt eine Drehkraft zwischen der Kupplungsnabe 21 und der Kupplungstrommel 22. Die axiale Bewegung des Kolbens 20 entlang der Drehachse O drückt die Mehrplattenkupplung 23 in die axiale Richtung.
Die Kupplungsnabe 21 weist einstückig einen zylindrischen Abschnitt 211, einen zylindrischen Kupplungsabschnitt 212 mit Boden und einen Verbindungsabschnitt 213 auf. Der zylindrische Abschnitt 211 hat eine Außenumfangsfläche, die mit einem Keileingriffsabschnitt 211a vorgesehen ist, der mehrere Keilvorsprünge hat, die sich in der axialen Richtung erstrecken. Der Durchmesser des Kupplungsabschnitts 212 ist kleiner als der des zylindrischen Abschnitts 211 und ist mit der Zwischenwelle 108 in Keileingriff. Der Verbindungsabschnitt 213 verbindet den zylindrischen Abschnitt 211 und den Kupplungsabschnitt 212. Ein Dichtungsbauteil 194, das durch das zweite Trägerbauteil 152 gestützt ist, ist mit der Außenumfangsfläche des Kupplungsabschnitts 212 in Gleitkontakt. Das Dichtungsbauteil 194 bildet eine fluiddichte Dichtung zum Trennen eines Raums, der die Kupplungseinheit 2 aufnimmt, von einem Raum aus, der das hintere Differential 13 aufnimmt.
Die Drückplatte 24 hat eine Einsetzöffnung 240, durch die ein Vorsprung 211b, der an einem Ende des zylindrischen Abschnitts 211 der Kupplungsnabe 21 ausgebildet ist, eingesetzt ist. Die Drückplatte 24 ist nicht relativ zu der Kupplungsnabe 21 drehbar und ist in der axialen Richtung relativ zu der Kupplungsnabe 21 beweglich. Die Drückplatte 24 weist Folgendes auf: einen Drückabschnitt 241, der radial außerhalb des zylindrischen Abschnitts 211 der Kupplungsnabe 21 angeordnet ist und der die Mehrplattenkupplung 23 drückt; und einen Innenwandabschnitt 242, der radial innerhalb des zylindrischen Abschnitts 211 angeordnet ist. Die Einsetzöffnung 240 ist zwischen dem Drückabschnitt 241 und dem Innenwandabschnitt 242 ausgebildet. Die Rückstellfedern 26 sind zwischen dem Innenwandabschnitt 242 der Drückplatte 24 und dem Verbindungsabschnitt 213 der Kupplungsnabe 21 angeordnet, während sie in der axialen Richtung zusammengedrückt sind. In 2 und 3 ist eine der Rückstellfedern 26 dargestellt. Die Rückstellfedern 26 sind Spiralfedern und spannen die Drückplatte 24 zu dem Kolben 20 hin vor.
Wie in 3 dargestellt ist, weist die Kupplungstrommel 22 einstückig Folgendes auf: einen Kopplungsabschnitt 221, der mit der Antriebswelle 107L gekoppelt ist; einen Nabenabschnitt 222, der in der axialen Richtung von einem Ende des Kopplungsabschnitts 221 vorsteht, der zu der Kupplungsnabe 21 zugewandt ist; einen ringförmigen Wandabschnitt 223, der sich radial nach außen von dem Kopplungsabschnitt 221 erstreckt; und einen zylindrischen Abschnitt 224, der sich in der axialen Richtung von einem radial äußeren Ende des Wandabschnitts 223 erstreckt.
Die Mehrplattenkupplung 23 ist zwischen dem zylindrischen Abschnitt 211 der Kupplungsnabe 21 und dem zylindrischen Abschnitt 224 der Kupplungstrommel 22 angeordnet. Jede der inneren Kupplungsplatten 223 hat einen inneren Rand, der mit mehreren Vorsprüngen 231a vorgesehen ist, die mit dem Keileingriffsabschnitt 211a des zylindrischen Abschnitts 211 der Kupplungsnabe 21 eingreifen. Somit sind die inneren Kupplungsplatten 231 mit der Kupplungsnabe 21 derart gekoppelt, dass die inneren Kupplungsplatten 231 in der axialen Richtung relativ zu der Kupplungsnabe 21 beweglich sind und relativ zu der Kupplungsnabe 21 nicht drehbar sind. Jede der äußeren Kupplungsplatten 232 hat einen äußeren Rand, der mit mehreren Vorsprüngen 232a vorgesehen ist, die mit einem Keileingriffsabschnitt 224a eingreifen, der an der Innenumfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 224 der Kupplungstrommel 22 ausgebildet ist. Somit sind die äußeren Kupplungsplatten 232 mit der Kupplungstrommel 22 derart gekoppelt, dass die äußeren Kupplungsplatten 232 in der axialen Richtung relativ zu der Kupplungstrommel 22 beweglich sind und relativ zu der Kupplungstrommel 22 nicht drehbar sind.
Die Kupplungsnabe 21 ist durch ein Kugellager 185 gestützt, das an dem zweiten Trägerbauteil 152 angebracht ist. Die Kupplungstrommel 22 ist durch ein Kugellager 186 gestützt, das zwischen dem Kopplungsabschnitt 221 und dem ersten Trägerbauteil 151 angeordnet ist. Ein Kugellager 187 ist zwischen der Kupplungsnabe 21 und der Außenumfangsfläche des Nabenabschnitts 222 der Kupplungstrommel 22 angeordnet. Ein Axialwälzlager 188 ist zwischen dem Wandabschnitt 223 der Kupplungsnabe 22 und der Innenfläche des ersten Trägerbauteils 151 angeordnet.
Das zweite Trägerbauteil 152 hat eine ringförmige Zylinderkammer 140 und ein Hydraulikölzufuhrloch 141. Die Zylinderkammer 140 wird durch das Hydraulikölzufuhrloch 141 mit Hydrauliköl versorgt, das einen Hydraulikdruck auf den Kolben 20 aufbringt, um den Kolben 20 zu der Mehrplattenkupplung 23 hin zu bewegen. Die Zylinderkammer 140 ist kreisringförmig ausgebildet und hat eine Mittelachse, die mit der Drehachse O übereinstimmt.
Die Zylinderkammer 140 wird durch das Hydraulikölzufuhrloch 141 mit dem Hydrauliköl von der Hydraulikeinheit 3 versorgt. Der Kolben 20 ist in der axialen Richtung hin- und herbewegbar, wobei dessen axiales Ende teilweise innerhalb der Zylinderkammer 140 verbleibt. Der Kolben 20 drückt die Mehrplattenkupplung 23 mittels des Hydraulikdrucks des Hydrauliköls, das zu der Zylinderkammer 140 zugeführt wird, um dadurch die inneren Kupplungsplatten 231 und die äußeren Kupplungsplatten 232 miteinander in Reibungskontakt zu bringen.
Wenn der Druck des Hydrauliköls in der Zylinderkammer 140 abfällt, bewegt sich der Kolben 20 zu dem Boden der Zylinderkammer 140 durch Erhalten der Vorspannkraft der Rückstellfedern 26 durch die Drückplatte 24 hin, wodurch ein Abstand zwischen der Mehrplattenkupplung 23 ausgebildet wird. Ein O-Ring 201 wird in einer Umfangsnut gehalten, die in der Innenumfangsfläche des Kolbens 20 ausgebildet ist. Ein O-Ring 202 wird in einer Umfangsnut gehalten, die in der Außenumfangsfläche des Kolbens 20 ausgebildet ist. Die O-Ringe 201 und 202 trennen das Hydrauliköl, das verwendet wird, um den Kolben 20 zu bewegen, von dem Schmieröl, das verwendet wird, um die Mehrplattenkupplung 23 zu schmieren, sodass es nicht zugelassen wird, dass diese Öle sich miteinander mischen. Die axiale Position des Kolbens 20 ist die Position, in der der Druck des Hydrauliköls in der Zylinderkammer 140, den der Kolben 20 erhält, mit der Summe der Vorspannkraft der Rückstellfedern 26 und der Reaktionskraft von der Mehrplattenkupplung 23, die der Kolben 20 erhält, im Gleichgewicht ist.
Der Kolben 20 hat einen Eingriffsvorsprung 200, der außerhalb der Zylinderkammer 140 angeordnet ist und der radial nach außen vorsteht. Wenn der Druck in der Zylinderkammer 140 niedrig ist, bewegt die Vorspannkraft der Rückstellfedern 26 den Kolben 20 und bringt den Eingriffsvorsprung 200 in Anlage mit einer Eingriffsfläche 152a des zweiten Trägerbauteils 152, die um eine Öffnung der Zylinderkammer 140 angeordnet ist. Die Position des Kolbens 20, wenn der Eingriffsvorsprung 200 an der Eingriffsfläche 152a des zweiten Trägerbauteils 152 anliegt, ist nachstehend als eine Anfangsposition bezeichnet. In 2 und 3 stellt ein unterer Bereich unterhalb der Drehachse O einen Zustand dar, in dem der Kolben 20 in der Anfangsposition ist.
4A bis 4C sind vergrößerte Ansichten, die die Mehrplattenkupplung 23 und deren Umgebungsbereich teilweise darstellen. 4A zeigt einen Zustand, in dem der Kolben 20 in der Anfangsposition ist. 4B zeigt einen Zustand, in dem Spalte (Abstände) zwischen den inneren Kupplungsplatten 231 und den äußeren Kupplungsplatten 232 aufgehoben (beseitigt) sind. 4C zeigt den Zustand, in dem der Kolben 20 weiter von dem Zustand, der in 4B gezeigt ist, bewegt wird, und die inneren Kupplungsplatten 231 und die äußeren Kupplungsplatten 232 gegeneinanderdrückt.
Jede der inneren Kupplungsplatten 231 weist ein ringförmiges Basisteil 230, das aus einer Metallplatte ausgebildet ist, und ein Reibungsbauteil 233 auf, das an jeder Seite des Basisteils 230 angefügt (verbunden) ist. Das Reibungsbauteil 230 kann zum Beispiel aus einem Papierreibungsmaterial oder einem nichtgewebten Stoffmaterial ausgebildet sein und ist an dem Basisteil 230 derart angefügt, dass das Reibungsbauteil 233 zu einer benachbarten Platte der äußeren Kupplungsplatten 232 zugewandt ist. Das Basisteil 230 kann zum Beispiel aus einem auf Eisen basierenden Metall ausgebildet sein und hat ein Strömungsloch 231b (siehe 3), durch das das Schmieröl strömt und das radial innerhalb des Reibungsbauteils 233 angeordnet ist. Jede der äußeren Kupplungsplatten 232 kann zum Beispiel eine ringförmige Platte sein, die aus einem auf Eisen basierenden Metall hergestellt ist und eine Ölnut (nicht dargestellt) an dessen Fläche (Oberfläche) hat.
Wie in 4A dargestellt ist, gibt es in einem Anfangszustand, in dem der Kolben 20 in der Anfangsposition ist, Spalten (Abstände, Zwischenräume) zwischen den inneren Kupplungsplatten 231 und den äußeren Kupplungsplatten 232, insbesondere zwischen den Reibungsbauteilen 233 der inneren Kupplungsplatten 231 und der äußeren Kupplungsplatten 232. Das Schmieröl füllt die Spalten (Zwischenräume), wodurch eine Relativdrehung zwischen der Kupplungsnabe 21 und der Kupplungstrommel 22 zugelassen wird.
Wie in 4B dargestellt ist, wird, wenn der Kolben 20 von (AUS) der Anfangsposition bewegt wird und alle Zwischenräume zwischen den inneren Kupplungsplatten 231 und den äußeren Kupplungsplatten 232 aufgehoben (beseitigt) werden, nahezu das gesamte Schmieröl von zwischen den inneren Kupplungsplatten 231 und den äußeren Kupplungsplatten 232 heraus (nach außen) gedrückt. In diesem Zustand gibt es, obwohl die inneren Kupplungsplatten 231 (die Reibungsbauteile 233) und die äußeren Kupplungsplatten 232 miteinander derart in Kontakt sein können, dass das Schleppmoment aufgrund der Viskosität des Schmieröls zwischen der Kupplungsnabe 21 und der Kupplungstrommel 22 übertragbar ist, keine Übertragung der Drehkraft, die durch den Reibungskontakt zwischen den inneren Kupplungsplatten 231 und den äußeren Kupplungsplatten 232 bewirkt wird.
Wenn der Kolben 20 weiter bewegt wird, nachdem die Zwischenräume in der Mehrplattenkupplung 23 beseitigt worden sind, wie vorstehend beschrieben ist, werden die Reibungsbauteile 232 der inneren Kupplungsplatten 231 zwischen dem Wandabschnitt 223 der Kupplungsnabe 22 und dem Kolben 20 zusammengedrückt, wie in 4C dargestellt ist. Dies bringt die inneren Kupplungsplatten 31 und die äußeren Kupplungsplatten 232 in Reibungskontakt miteinander, wodurch eine Drehkraft zwischen der Kupplungsnabe 21 und der Kupplungstrommel 22 übertragen wird. Somit schaltet das Allradantriebsfahrzeug 100 zu dem Allradantriebsmodus um.
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des Verhältnisses zwischen dem Bewegungsausmaß (einem Kolbenhub) des Kolbens 20 von der Anfangsposition und der Drehkraft (dem Kupplungsdrehmoment) darstellt, das zwischen der Kupplungsnabe 21 und der Kupplungstrommel 22 durch die Mehrplattenkupplung 23 übertragen wird. In diesem Diagramm korrespondiert ein Wert P₀ an der waagrechten Achse, die den Kolbenhub wiedergibt, zu der Anfangsposition des Kolbens 20 und korrespondiert ein Wert P₁ zu einer Position des Kolbens 20, wenn die Zwischenräume in der Mehrplattenkupplung 23 aufgehoben sind, wie in 4B dargestellt ist. Das Kupplungsdrehmoment ändert sich allmählich, wenn der Kolbenhub kleiner ist als oder gleich ist wie der Wert P₁, und erhöht sich stark, wenn der Kolbenhub den Wert P₁ überschreitet.
6 ist ein schematisches Schaubild, das die Struktur der Kupplungseinheit 2, der Hydraulikeinheit 3 und der Steuerungseinheit 4 des Antriebskraftübertragungsgeräts 1 darstellt. Die Hydraulikeinheit 3 weist Folgendes auf: einen Elektromotor 31, der mit elektrischem Strom versorgt wird und ein Drehmoment in Übereinstimmung mit dem zugeführten Strom erzeugt; eine Hydraulikpumpe 32, die durch den Elektromotor 31 angetrieben wird; und ein festgelegtes Drosselventil 34, das einen Teil des Hydrauliköls, das von der Hydraulikpumpe 32 abgegeben wird, zu einem Reservoir 33 rückführt. Der Elektromotor 31 und die Hydraulikpumpe 32 sind durch eine Kopplungswelle 311 miteinander gekoppelt. Der Elektromotor 31 kann zum Beispiel ein bürstenloser Dreiphasengleichstrommotor (DC-Motor) sein. Alternativ kann der Elektromotor 31 ein DC-Motor mit Bürsten sein. Die Struktur zum Einstellen des Hydraulikdrucks, der zu der Zylinderkammer 140 zugeführt wird, kann derart modifiziert werden, dass die Hydraulikpumpe 32 eine konstante Menge an Hydrauliköl abgibt, und derart, dass ein elektromagnetisches variables Drosselventil anstelle des festgelegten Drosselventils 34 zwischen der Hydraulikpumpe 32 und dem Hydraulikölzufuhrloch 141 angeordnet ist, um den Hydraulikdruck, der zu der Zylinderkammer 140 zugeführt wird, einzustellen. In dieser Modifikation kann das elektromagnetische variable Drosselventil durch ein elektromagnetisches Entlastungsventil ersetzt werden.
Die Steuerungseinheit 4 führt einen Motorstrom zu dem Elektromotor 31 zu. Durch Einstellen des Drehmoments, das durch den Elektromotor 31 erzeugt wird, stellt das Antriebskraftübertragungsgerät 1 eine Drehkraft (eine Antriebskraft) ein, die zwischen der Kupplungsnabe 21 und der Kupplungstrommel 22 durch die Mehrplattenkupplung 23 übertragen wird.
Die Hydraulikpumpe 32 hat eine übliche Struktur. Die Hydraulikpumpe 32 saugt von dem Reservoir 33 eine Menge an Hydrauliköl, die zu dem Drehausmaß des Elektromotors 31 korrespondiert, an und gibt das Hydrauliköl ab. Das festgelegte Drosselventil 34 führt eine Menge an Hydrauliköl, die zu einem Abgabedruck der Hydraulikpumpe 32 korrespondiert, zu dem Reservoir 33 zurück. Die Hydraulikpumpe 32 kann zum Beispiel eine externe Zahnradpumpe, eine interne Zahnradpumpe oder eine Flügelpumpe sein. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bilden der Elektromotor 31, die Hydraulikpumpe 32 und das festgelegte Drosselventil 34 ein Stellglied 30, das den Kolben 20 in der axialen Richtung bewegt. Das Stellglied 30 wird durch die Steuerungseinheit 4 gesteuert und bewegt den Kolben 20 zu der Mehrplattenkupplung 23 durch den Druck in der Zylinderkammer 140 hin, der mit dem Hydrauliköl versorgt wird, der von der Hydraulikpumpe 32 abgegeben wird.
Der Elektromotor 31 ist mit einem Drehungsausmaßsensor 312 zum Erfassen des Drehungsausmaßes der Kopplungswelle 311 vorgesehen. Der Drehungsausmaßsensor 312 gibt ein Pulssignal mit einer Pulsweite, die zu der Drehzahl der Kopplungswelle 311 korrespondiert, zu der Steuerungseinheit 4 aus.
Die Steuerungseinheit 4 weist Folgendes auf: eine Halbleiterspeichervorrichtung 41; einen Berechnungsprozessor 42, wie zum Beispiel eine zentrale Prozessoreinheit (CPU), die ein Programm ausführt, das in der Speichervorrichtung 41 gespeichert ist; eine Motorstromausgabeeinheit 43, die Umschaltelemente, wie zum Beispiel Leistungstransistoren, hat; und einen Stromsensor 44 zum Erfassen des Motorstroms, der von der Motorstromausgabeeinheit 43 zu dem Elektromotor 31 zugeführt wird. Die Umschaltelemente der Motorstromausgabeeinheit 43 werden in Erwiderung auf ein Pulsweitenmodulationssignal (PWM-Signal), das von dem Berechnungsprozessor 42 ausgegeben wird, zwischen EIN und AUS umgeschaltet. Der Berechnungsprozessor 42 ändert die relative Einschaltdauer (den Tastgrad) des PWM-Signals in Übereinstimmung mit dem Ausmaß des Motorstroms, das zu dem Elektromotor 31 zugeführt werden soll.
Durch Ausführen des Programms, das in der Speichervorrichtung 41 gespeichert ist, arbeitet der Berechnungsprozessor 42 als eine Antriebszustandsentscheidungseinrichtung 421, eine Bestimmungseinrichtung 422, eine Solldrehkraftberechnungseinrichtung 423, eine Anweisungsstromberechnungseinrichtung 424 und ein Regelungsgerät 425. Die Antriebszustandsentscheidungseinrichtung 421 entscheidet, ob das Allradantriebsfahrzeug 100 in dem Allradantriebsmodus oder in dem Zweiradantriebsmodus fahren soll. Die Entscheidungseinrichtung 422 bestimmt, ob es erforderlich ist, dass der Kolben 20 in Bezug auf die Anfangsposition zu der Mehrplattenkupplung 23 in den Zweiradantriebsmodus des Allradantriebsfahrzeugs 100 verschoben (verstellt) wird. Die Solldrehkraftberechnungseinrichtung 423 berechnet eine Solldrehkraft, die zwischen der Kupplungsnabe 21 und der Kupplungstrommel 22 in dem Allradantriebsmodus des Allradantriebsfahrzeugs 100 übertragen werden soll. Die Anweisungsstromberechnungseinrichtung 427 berechnet einen Anweisungsstromwert, der den Wert des elektrischen Stroms anzeigt, der zu dem Elektromotor 31 zugeführt werden soll. Das Regelungsgerät 425 berechnet eine relative Einschaltdauer (einen Tastgrad), die (der) es zulässt, dass ein elektrischer Strom mit dem Anweisungsstromwert zu dem Elektromotor 31 zugeführt wird, und gibt ein PWM-Signal mit der relativen Einschaltdauer zu der Motorstromausgabeeinheit 43 aus.
Die Steuerungseinheit 4 lässt es zu, dass zum Beispiel über ein Fahrzeugnetzwerk, wie zum Beispiel ein Steuerungsbereichsnetzwerk (CAN), Informationen über Werte ermittelt werden, die durch verschiedene Sensoren erfasst werden, die einen Brennkraftmaschinendrehzahlsensor 901, einen Beschleunigeröffnungsgradsensor 902, einen Lenkwinkelsensor 903, einen linken Vorderraddrehzahlsensor 904, einen rechten Vorderraddrehzahlsensor 905, einen linken Hinterraddrehzahlsensor 906, einen rechten Hinterraddrehzahlsensor 907, einen Schaltmodussensor 908, einen Außentemperatursensor 909, einen Gierratensensor 910 und einen Neigungssensor 911 aufweisen. Des Weiteren lässt es die Steuerungseinheit 4 zu, dass zum Beispiel über ein Fahrzeugnetzwerk der Betriebszustand eines Antriebsmodusauswahlschalters 912, der Betriebszustand eines Fraktionssteuerungsschalters 913, eine Übersetzungsverhältnisinformation 914, die das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 103 anzeigt, und eine Brennkraftmaschinendrehmomentinformation 915, die die Magnitude der Drehmomentausgabe von der Brennkraftmaschine 102 anzeigt, ermittelt werden.
Der Brennkraftmaschinendrehzahlsensor 901 erfasst eine Brennkraftmaschinendrehzahl, das heißt die Anzahl der Umdrehungen einer Kurbelwelle, die eine Ausgabewelle der Brennkraftmaschine 102 ist, pro Einheitszeit. Der Beschleunigeröffnungsgradsensor 902 erfasst ein Beschleunigerpedalbetätigungsausmaß, das das Ausmaß ist mit dem ein Fahrer ein Beschleunigerpedal betätigt (niederdrückt). Der Lenkwinkelsensor 903 erfasst einen Lenkwinkel eines Lenkrads, das durch einen Fahrer betätigt wird. Der linke Vorderraddrehzahlsensor 904, der rechte Vorderraddrehzahlsensor 905, der linke Hinterraddrehzahlsensor 906 und der rechte Hinterraddrehzahlsensor 907 erfassen jeweils die Drehzahlen des linken Vorderrads 904L, des rechten Vorderrads 904R, des linken Hinterrads 905L und des rechten Hinterrads 905R. Der Schaltmodussensor 908 erfasst eine Position eines Schalthebels, der durch einen Fahrer betätigt wird. Der Außentemperatursensor 909 erfasst eine Umgebungstemperatur außerhalb des Allradantriebsfahrzeugs 100. Der Gierratensensor 910 erfasst eine Gierrate, die auf das Allradantriebsfahrzeug 100 wirkt (das heißt eine Winkelbeschleunigung um die senkrechte Achse des Allradantriebsfahrzeugs 100). Der Neigungssensor 911 erfasst eine Längsneigung des Allradantriebsfahrzeugs 100.
Der Antriebsmodusauswahlschalter 912 lässt es zu, dass ein Fahrer einen Antriebsmodus des Allradantriebsfahrzeugs 100 aus einem 2WD-Modus, einem AUTO-Modus und einem LOCK-Modus auswählt. Der zwei 2WD-Modus legt den Antriebszustand des Allradantriebsfahrzeugs 100 auf den Zweiradantriebsmodus fest. Der LOCK-Modus legt den Antriebszustand des Allradantriebsfahrzeugs 100 auf den Allradantriebsmodus fest, in dem der Elektromotor 31 mit einem elektrischen Strom mit einem Wert versorgt wird, der eine Relativdrehung zwischen der Kupplungsnabe 21 und der Kupplungstrommel 22 nicht zulässt. Der AUTO-Modus schaltet den Antriebszustand des Allradantriebsmodus 100 zwischen dem Zweiradantriebsmodus und dem Allradantriebsmodus automatisch in Übereinstimmung mit dem Fahrzustand des Allradantriebsfahrzeugs 100 um.
Der Traktionssteuerungsschalter 913 wird verwendet, um ein Traktionssteuerungssystem des Allradantriebsfahrzeugs 100 einzuschalten oder auszuschalten. Das Traktionssteuerungssystem begrenzt eine Antriebskraft oder eine Bremskraft, die zu den Vorderrädern 104R und 104L unter den Hinterrädern 105R und 105L übertragen wird, wodurch eine Stabilität während eines Fahrens des Allradantriebsfahrzeugs 100 sichergestellt wird. Das Einschalten (Zulassen) des Traktionssteuerungssystems verbessert die Stabilität während des Fahrens des Allradantriebsfahrzeugs 100. Andererseits ermöglicht das Ausschalten (Nichtzulassen) des Traktionssteuerungssystems, dass zum Beispiel ein Fahrer mit großartigen Fahrfähigkeiten das Allradantriebsfahrzeug 100 in einer Kurve mit hohen Geschwindigkeiten fährt, wobei die Vorderräder 104R und 104L oder die Hinterräder 105R und 105L rutschen können.
Die Bestimmungseinrichtung 422 bestimmt, dass es erforderlich ist, dass der Kolben 20 in Bezug auf die Anfangsposition zu der Mehrplattenkupplung 23 hin verschoben (verstellt) wird, wenn es äußerst (sehr) wahrscheinlich ist, dass es erforderlich ist, dass das Allradantriebsfahrzeug 100, das in dem Zweiradantriebsmodus fährt, in den Allradantriebsmodus umgeschaltet werden soll. Die Werte, die durch die Sensoren 101 bis 911 erfasst werden, die Betriebszustände der Schalter 912 und 913, die Übersetzungsverhältnisinformation 914 und die Brennkraftmaschinendrehmomentinformation 915 sind Beispiele von Fahrzeuginformationen, die den Zustand des Allradantriebsfahrzeugs 100 anzeigen. Die Bestimmungseinrichtung 422 bestimmt auf der Grundlage der Fahrzeuginformationen, ob es erforderlich ist, dass der Kolben 20 in Bezug auf die Anfangsposition zu der Mehrplattenkupplung 23 hin verschoben (verstellt) werden soll.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bewirkt die Steuerungseinheit 4, dass das Stellglied 30 um ein vorbestimmtes Ausmaß in Bezug auf die Anfangsposition zu der Mehrplattenkupplung 23 hin verschoben (verstellt) wird, wenn zumindest eine der ersten bis neunten Bedingungen, die nachstehend beschrieben sind, in dem AUTO-Modus erfüllt ist, der durch den Antriebsmodusauswahlschalter 912 ausgewählt ist. Das vorbestimmte Ausmaß verschiebt (verstellt) den Kolben 20 auf ein derartiges Ausmaß (in eine derartige Stellung), in der eine Übertragung der Drehkraft zwischen der Kupplungsnabe 21 und der Kupplungstrommel 22 durch eine Reibung zwischen den inneren Kupplungsplatten 231 und den äußeren Kupplungsplatten 232 nicht bewegt wird, oder in der, selbst wenn eine Reibungskraft zwischen den inneren Kupplungsplatten 231 und den äußeren Kupplungsplatten 232 erzeugt wird, eine Drehkraft, die durch die Reibungskraft übertragen wird, zu klein (gering) ist, um das Allradantriebsfahrzeug 100 in den Allradantriebsmodus im Wesentlichen umzuschalten.
Die erste Bedingung ist die, dass ein abgeschätzter Wert eines Straßenflächenreibungskoeffizienten kleiner ist als ein vorbestimmter Koeffizientenwert. Der Straßenflächenreibungskoeffizient ist der Reibungskoeffizient einer Straßenfläche, auf der das Allradantriebsfahrzeug 100 fährt. Der Straßenflächenreibungskoeffizient kann zum Beispiel auf der Grundlage eines Rutschausmaßes der Vorderräder 104R und 104L abgeschätzt werden. Insbesondere kann der Straßenflächenreibungskoeffizient auf der Grundlage der Differenz zwischen theoretischen Drehzahlen und tatsächlichen Drehzahlen der Vorderräder 104R und 104L abgeschätzt und berechnet werden. Die theoretische Drehzahl wird auf der Grundlage des Werts berechnet, der durch den Brennkraftmaschinendrehzahlsensor 901 und die Übersetzungsverhältnisinformation 914 erfasst wird. Die tatsächliche Drehzahl wird auf der Grundlage der Werte berechnet, die durch den linken Vorderraddrehzahlsensor 904 und den rechten Vorderraddrehzahlsensor 905 erfasst werden. Alternativ kann der Straßenflächenreibungskoeffizient zum Beispiel auf der Grundlage einer Straßenflächenbedingung abgeschätzt werden, die durch eine Kamera eingefangen wird, die an dem Allradantriebsfahrzeug 100 montiert ist.
Wenn der abgeschätzte Wert des Straßenflächenreibungskoeffizienten kleiner ist als der vorbestimmte Koeffizientenwert, ist es sehr wahrscheinlich, dass die Vorderräder 104R und 104L rutschen werden. Wenn die Vorderräder 104R und 104L rutschen, ist es erforderlich, um das Rutschen der Vorderräder 104R und 104L zu stoppen, dass der Antriebszustand des Allradantriebsfahrzeugs 100 schnell in den Allradantriebsmodus umgeschaltet wird, sodass die Antriebskraft der Brennkraftmaschine 102 zu den Hinterrädern 105R und 105L verteilt wird.
Die zweite Bedingung ist die, dass ein Straßenflächengradient, der durch den Neigungssensor 911 erfasst wird, größer ist als ein vorbestimmter Gradientenwert. Der Straßenflächengradient ist die Neigung einer Straßenfläche, auf der das Allradantriebsfahrzeug 100 fährt, insbesondere die Schräge einer ansteigenden Straße (Bergstraße) relativ zu der waagerechten Richtung. Auf Bergstraßen verringern sich senkrechte Lasten auf die Vorderräder 104R und 104L, wodurch sich die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass die Vorderräder 104R und 104L rutschen.
Die dritte Bewegung ist die, dass die Außenumgebungstemperatur, die durch den Außentemperatursensor 909 erfasst wird, geringer (kleiner) ist als ein vorbestimmter Temperaturwert. Der vorbestimmte Temperaturwert kann zum Beispiel mit 0 Grad Celsius (°C) festgelegt sein. Niedrige Außenumgebungstemperaturen erhöhen die Wahrscheinlichkeit, dass die Vorderräder 104R und 104L rutschen, zum Beispiel da die Straßenfläche eisig ist.
Die vierte Bedingung ist die, dass die betätigte Position des Schalthebels, die durch den Schaltmodussensor 908 erfasst wird, die ist, in der das Übersetzungsverhältnis (das Reduktionsverhältnis) des Getriebes 109 höher gehalten wird als normal, zum Beispiel in der ein Sportmodus in einem Automatikgetriebe ausgewählt ist. Das Auswählen eines derartigen Modus erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass eine Antriebskraft, die relativ zu der Fahrgeschwindigkeit des Allradantriebsfahrzeugs 100 groß ist, zu den Vorderrädern 104R und 104L übertragen wird, wodurch sich die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass die Vorderräder 104R und 104L rutschen.
Die fünfte Bedingung ist die, dass der Traktionssteuerungsschalter 913 in einem AUS-Zustand ist (das heißt, dass das Traktionssteuerungssystem ausgeschaltet ist). Das Ausschalten des Traktionssteuerungssystems erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass eine Antriebskraft, die groß genug ist, um ein Rutschen zu verursachen, zu den Vorderrädern 104R und 104L übertragen wird.
Die sechste Bedingung ist die, dass das Allradantriebsfahrzeug 100 in dem Sportfahrzustand ist. Der Sportfahrzustand bezieht sich zum Beispiel auf einen Zustand, in dem eine plötzliche Beschleunigung häufig auftritt. Das Bestimmen, ob das Allradantriebsfahrzeug 100 in dem Sportfahrzustand ist oder nicht, kann zum Beispiel auf der Grundlage der Brennkraftmaschinendrehzahl, die durch den Brennkraftmaschinendrehzahlsensor 901 erfasst wird, und/oder des Beschleunigerpedalbetätigungsausmaßes, das durch den Beschleunigeröffnungsgradsensor 902 erfasst wird, ausgeführt werden.
Die siebte Bedingung ist die, dass das Rutschausmaß der Vorderräder 104R und 104L größer ist als ein vorbestimmtes Ausmaß. In Fällen, in denen der Straßenflächenreibungskoeffizient auf der Grundlage des Rutschausmaßes der Vorderräder 104R und 104L beim Bestimmen, ob die erste Bedingung erfüllt ist, abgeschätzt wird, kann auch die siebte Bedingung erfüllt sein/werden, wenn die erste Bedingung erfüllt ist.
Die achte Bedingung ist die, dass ein Haftungsbereich der Vorderräder 104R und 104L kleiner ist als ein vorbestimmter Bereich. Der Haftungsbereich bezieht sich auf einen Bereich einer Reifenhaftung der Vorderräder 104R und 104L und wird auf der Grundlage des Verhältnisses des Radius eines Reibungskreises und einer lateralen Reifenkraft und Antriebskraft berechnet, die auf die Vorderräder 104R und 104L ausgeübt werden. Der Radius des Reibungskreises wird durch Lasten und den Reibungskoeffizienten zwischen der Straßenfläche und den Reifen bestimmt. Zum Beispiel verringert sich, wenn das Allradantriebsfahrzeug 100 beschleunigt, während es eine Kurve macht, der Haftungsbereich, wodurch sich die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass die Vorderräder 104R und 104L rutschen.
Die neunte Bedingung ist die, dass eine Gierratendifferenz größer ist als ein vorbestimmter Differenzwert. Die Gierratendifferenz ist die Differenz zwischen theoretischer Gierrate und tatsächlicher Gierrate. Die theoretische Gierrate wird auf der Grundlage der Fahrgeschwindigkeit und des Lenkwinkels berechnet, der durch den Lenkwinkelsensor 903 erfasst wird. Die tatsächliche Gierrate wird durch den Gierratensensor 910 erfasst. Eine große Gierratendifferenz zeigt an, dass das Verhalten des Allradantriebsfahrzeugs 100 aufgrund eines Untersteuerns oder Übersteuerns instabil ist, das heißt, es zeigt an, dass es sehr wahrscheinlich ist, dass das Allradantriebsfahrzeug 100 in den Allradantriebsmodus umgeschaltet werden soll.
Wenn zumindest eine von der ersten bis neunten Bedingung erfüllt ist, bewirkt die Steuerungseinheit 4, dass das Stellglied 30 den Kolben 20 in Bezug auf die Anfangsposition zu der Mehrplattenkupplung 23 hin verschiebt (verstellt). Der Kolben 20 wird zum Beispiel auf eine Spaltbeseitigungsposition verschoben (eine Position, die zu dem Wert P₁ des Kolbenhubs in dem Diagramm in 5 korrespondiert), in der eine Beseitigung der Spalten (Abstände, Zwischenräume) in der Mehrplattenkupplung 23 abgeschlossen ist, wie in 4B dargestellt ist. Alternativ kann der Kolben 20 in eine Position verschoben werden, die näher an der Anfangsposition liegt als die Spaltbeseitigungsposition, oder er kann in eine Position verschoben werden, die weiter weg von der Anfangsposition ist (das heißt näher an dem Wandabschnitt 223 der Kupplungstrommel 22 liegt) als die Spaltbeseitigungsposition.
Die Steuerungseinheit 4 kann bewirken, dass das Stellglied 30 den Kolben 20 in Bezug auf die Anfangsposition zu der Mehrplattenkupplung 23 hin verschiebt (verstellt), wenn zumindest eine der ausgewählten Bedingungen der ersten bis neunten Bedingungen erfüllt ist. Zusätzliche Bedingungen zum Verschieben (Verstellen) des Kolbens 20 in Bezug auf die Anfangsposition zu der Mehrplattenkupplung 23 hin können zusätzlich zu der ersten bis neunten Bedingung eingeführt werden. Wenn der AUTO-Modus durch den Antriebsmodusauswahlschalter 912 ausgewählt ist, kann der Kolben 20 in Bezug auf die Anfangsposition zu der Mehrplattenkupplung 23 bedingungslos hin verschoben (verstellt) werden.
7 ist ein Ablaufdiagramm, das ein spezifisches Beispiel eines Prozesses darstellt, der durch den Berechnungsprozessor 42 ausgeführt wird. Der Berechnungsprozessor 42 führt diesen Prozess in vorbestimmten Steuerungsintervallen aus.
Der Berechnungsprozessor 42 entscheidet auf der Grundlage der Fahrzeuginformationen, ob das Allradantriebsfahrzeug 100 in den Allradantriebsmodus umgeschaltet werden soll (Schritt S1). Zum Beispiel entscheidet, wenn das Beschleunigerpedalbetätigungsausmaß oder eine Differentialdrehzahl die jeweiligen Grenzwerte überschreitet, der Berechnungsprozessor 42, dass der Antriebszustand in den Allradantriebsmodus umgeschaltet werden soll. Die Differentialdrehzahl ist die Differenz zwischen der Durchschnittsdrehzahl der Vorderräder 104R und 104L und der Durchschnittsdrehzahl der Hinterräder 105R und 105L.
Wenn es entschieden wird, dass der Antriebszustand in den Allradantriebsmodus umgeschaltet werden soll (S1: Ja), berechnet der Berechnungsprozessor 42 auf der Grundlage der Fahrzeuginformationen eine Solldrehkraft, die zwischen der Kupplungsnabe 21 und der Kupplungstrommel 22 übertragen werden soll, das heißt eine Antriebskraft, die zu den Hinterrädern 105R und 105L übertragen werden soll (Schritt S2). Dann berechnet der Berechnungsprozessor 42 einen Anweisungsstromwert, der den Wert des elektrischen Stroms anzeigt, der zu dem Elektromotor 31 zugeführt werden soll, in Übereinstimmung mit der in dem Schritt S2 berechneten Sollantriebskraft (Schritt S3). In dem Berechnungsablauf des Schritts S2 wird die Solldrehkraft auf einen größeren Wert festgelegt, wenn sich zum Beispiel das Beschleunigerpedalbetätigungsausmaß erhöht oder wenn sich die Differentialdrehzahl erhöht. Wie vorstehend bereits beschrieben ist, ist die Differentialdrehzahl die Differenz zwischen der Durchschnittsdrehzahl der Vorderräder 104R und 104L und der Durchschnittsdrehzahl der Hinterräder 105R und 105L.
Im Gegensatz dazu bestimmt, wenn es nicht entschieden wird, dass der Antriebszustand in den Allradantriebsmodus umgeschaltet werden soll (S1: Nein), der Berechnungsprozessor 42, ob es erforderlich ist, dass der Kolben 20 in Bezug auf die Anfangsposition zu der Mehrplattenkupplung 23 hin verschoben (verstellt) werden soll (Schritt S4). Wenn es bestimmt wird, bei einer Erfüllung zumindest einer der ersten bis neunten Bedingung, die vorstehend beschrieben sind, dass es erforderlich ist, dass der Kolben 20 verschoben (verstellt) werden soll (S4: Ja), berechnet der Berechnungsprozessor 42 einen Anweisungsstromwert, der den Wert des elektrischen Stroms anzeigt, der zu dem Elektromotor 31 zugeführt werden soll (Schritt S5). Der Anweisungsstromwert, der in dem Schritt S5 berechnet wird, ist kleiner (geringer) als der Anweisungsstromwert, der in dem Schritt S3 berechnet wird. Der Anweisungsstromwert, der in dem Schritt S5 berechnet wird, verschiebt (verstellt) den Kolben 20 in Bezug auf die Anfangsposition zu der Mehrplattenkupplung 23 hin in einem Ausmaß, das den Antriebszustand des Allradantriebsfahrzeugs 100 im Wesentlichen nicht zu dem Allradantriebsmodus umschaltet.
In dem Ablauf des Schritts S5 kann der Anweisungsstromwert in Übereinstimmung damit geändert werden, welche der ersten bis neunten Bedingung erfüllt ist, oder er kann unabhängig davon, welche der ersten bis neunten Bedingung erfüllt ist, unverändert bleiben. Des Weiteren kann in dem Ablauf des Schritts S5 der Anweisungsstromwert in Übereinstimmung damit geändert werden, wie viele der Bedingungen erfüllt sind. In diesem Fall kann der Anweisungsstromwert erhöht werden, wenn sich die Anzahl der erfüllten Bedingungen erhöht.
Im Gegensatz dazu legt, wenn es nicht bestimmt wird, dass es erforderlich ist, dass der Kolben 20 verschoben (verstellt) werden soll (S4: Nein), der Berechnungsprozessor 42 den Anweisungsstromwert mit null fest (Schritt S6).
Dann führt der Berechnungsprozessor 42 eine Regelung aus, um eine relative Einschaltdauer (einen Tastgrad) zu berechnen, die (der) es ermöglicht, dass der elektrische Strom, der zu dem Elektromotor 31 zugeführt wird, den Anweisungsstromwert aufweist, der durch die Schritte S1 bis S6 berechnet wird, und gibt ein PWM-Signal mit der relative Einschaltdauer zu der Motorstromausgabeeinheit 43 aus (Schritt S7). In diesem Ablauf wird, wenn ein tatsächlicher Stromwert, der durch den Stromsensor 44 erfasst wird, kleiner (geringer) ist als der Anweisungsstromwert, die relative Einschaltdauer erhöht und wird, wenn der tatsächliche Stromwert größer ist als der Anweisungsstromwert, die relative Einschaltdauer verringert.
In dem Prozess, der durch das Ablaufdiagramm von 7 dargestellt ist, wird der Ablauf des Schritts S1 durch den Berechnungsprozessor 42 ausgeführt, der als die Antriebszustandsentscheidungseinrichtung 421 arbeitet. Der Ablauf des Schritts S2 wird durch den Berechnungsprozessor 42 ausgeführt, der als Solldrehkraftberechnungseinrichtung 423 arbeitet. Die Abläufe der Schritte S3, S5 und S6 werden durch den Berechnungsprozessor 42 ausgeführt, der als die Anweisungsstromberechnungseinrichtung 424 arbeitet. Der Ablauf des Schritts S4 wird durch den Berechnungsprozessor 42 ausgeführt, der als die Bestimmungseinrichtung 422 arbeitet. Der Ablauf des Schritts S7 wird durch den Berechnungsprozessor 42 ausgeführt, der als das Regelungsgerät 425 arbeitet.
Solange zumindest eine der ersten bis neunten Bedingung erfüllt bleibt, setzt die Steuerungseinheit 4 die Versorgung des Elektromotors 31 mit elektrischem Strom, der erforderlich ist, um den Kolben 20 in einer Position zu halten, in der er von der Anfangsposition um das vorbestimmte Ausmaß zu der Mehrplattenkupplung 23 hin entfernt ist, fort. Zu dieser Zeit wird so viel Hydrauliköl, wie die Hydraulikpumpe 32 abgibt, von dem festgelegten Drosselventil 34 zu dem Reservoir 33 rückgeführt.
Wie vorstehend beschrieben ist, bewirkt gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung bei einer Erfüllung einer vorbestimmten Bedingung, die eine hohe Wahrscheinlichkeit anzeigt, dass es erforderlich ist, dass das Allradantriebsfahrzeug 100 von dem Zweiradantriebsmodus in einen Allradantriebsmodus umgeschaltet werden soll, die Steuerungseinheit 4, dass das Stellglied 30 den Kolben 20 um das vorbestimmte Ausmaß in Bezug auf die Anfangsposition zu der Mehrplattenkupplung 23 hin vorläufig (vorab) verschiebt (verstellt). Dieses Merkmal ermöglicht es, den Antriebszustand schnell umzuschalten, verglichen zu der Bewegung des Kolbens 20 von der Anfangsposition, wenn es notwendig ist, den Antriebszustand von dem Zweiradantriebsmodus zu dem Allradantriebsmodus umzuschalten.
Des Weiteren stellt dieses Merkmal ein Ansprechverhalten sicher, während große Spalten (Zwischenräume, Abstände) zwischen den inneren Kupplungsplatten 231 und den äußeren Kupplungsplatten 232 in einem Nichtbetriebszustand zugelassen werden, wodurch es ermöglicht wird, ein Schleppdrehmoment zu reduzieren und die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung der Mehrplattenkupplung 23 durch zum Beispiel eine übermäßige Wärme zu reduzieren, die erzeugt wird, wenn das Allradantriebsfahrzeug 100 mit den Hinterrädern 105R und 105L auf dem Boden und mit den Vorderrädern 104R und 104L angehoben von dem Boden abgeschleppt wird.
Des Weiteren erfordert im Gegensatz zu dem Antriebskraftübertragungsgerät gemäß dem Stand der Technik das Antriebskraftübertragungsgerät 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel keine zusätzlichen Bauteile zum Verbessern des Ansprechverhaltens. Dadurch wird eine Erhöhung der Gerätebaugröße und Kosten verhindert.
Nachstehend ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in Bezug auf 8 bis 11 beschrieben. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel in der Struktur eines Antriebskraftübertragungssystems 101 eines Allradantriebsfahrzeugs 100 und in der Struktur eines Antriebskraftübertragungsgeräts 1A.
8 ist ein schematisches Schaubild, das die Struktur des Allradantriebsfahrzeugs 100 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel darstellt. In 8 sind dieselben Strukturen des ersten und des zweiten Ausführungsbeispiels mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, wie jene die in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet werden, und werden die bereits beschriebenen Merkmale der gemeinsamen Strukturen in dem zweiten Ausführungsbeispiel nicht beschrieben.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Kupplungseinheit 2 zwischen der Antriebshülle 107L und dem linken Zahnrad des Paars Seitenzahnräder 131 des hinteren Differentials 13 angeordnet. Im Gegensatz dazu ist gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ein Antriebskraftübertragungsmechanismus 10 zwischen der Antriebswelle 107R und dem rechten Zahnrad des Paars Seitenzahnräder 131 angeordnet. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel bilden der Antriebskraftübertragungsmechanismus 10 und die Steuerungseinheit 4 das Antriebskraftübertragungsgerät 1A aus.
9 ist eine Schnittansicht, die die Struktur des Antriebskraftübertragungsmechanismus 10 darstellt. In 9 stellt ein oberer Bereich oberhalb der Drehachse O einen Zustand dar, in dem der Antriebskraftübertragungsmechanismus 10 in einem Nichtbetriebszustand ist, und es stellt ein unterer Bereich unterhalb der Drehachse O einen Zustand da, in dem der Antriebskraftübertragungsmechanismus 10 in einem Betriebszustand ist.
Der Antriebskraftübertragungsmechanismus 10 weist Folgendes auf: eine Mehrplattenkupplung 5, die mehrere äußere Kupplungsplatten 51 und innere Kupplungsplatten 52 hat, die in der axialen Richtung ausgerichtet sind; eine Kupplungstrommel 53 und eine Kupplungsnabe 54, die relativ zueinander an derselben Drehachse drehbar sind; ein Rückbauteil 55, das die Mehrplattenkupplung 5 drückt; einen Elektromotor 60, der ein Drehmoment in Übereinstimmung mit einem elektrischen Strom erzeugt, der von der Steuerungseinheit 4 zugeführt wird; einen Bewegungsmechanismus 61, der das Drückbauteil 55 in der axialen Richtung in Übereinstimmung mit dem Drehausmaß des Elektromotors 60 bewegt; ein Gehäuse 7, das die Mehrplattenkupplung 5, den Elektromotor 60 und den Bewegungsmechanismus 61 aufnimmt; Dichtungsbauteile 78 und 79, die das Gehäuse 7 abdichten, um Schmieröl (nicht dargestellt) in dem Gehäuse 7 zu halten; und Lager 80 bis 89, eine gleichmäßige Drehung jedes Bauteils zulassen. Der Elektromotor 60 und der Bewegungsmechanismus 61 werden durch die Steuerungseinheit 4 gesteuert und bilden ein Stellglied 6 aus, das das Drückbauteil 55 in der axialen Richtung bewegt.
Der Bewegungsmechanismus 61 weist Folgendes auf: eine Antriebswelle 602, die mit einem Rotor 601 des Elektromotors 60 derart gekoppelt ist, dass die Antriebswelle 601 relativ zu dem Rotor 601 nicht drehbar ist; eine Drehzahlreduktionseinrichtung 62, die die Drehzahl einer Drehausgabe der Antriebswelle 602 reduziert; ein Gegenzahnrad 63, das eine Ausgabe der Drehzahlreduziereinrichtung 62 überträgt; und einen Nockenmechanismus 64, der die Drehkraft des Elektromotors 60 durch die Drehzahlreduziereinrichtung 62 und das Gegenzahnrad 63 erhält, um dadurch eine Drückkraft zu erzeugen, die die Mehrplattenkupplung 5 drückt.
Das Gehäuse 7 weist ein erstes, ein zweites und ein drittes Gehäusebauteil 71, 72, und 73 auf. Das erste Gehäusebauteil 71 nimmt den Elektromotor 60 auf. Das zweite und das dritte Gehäusebauteil 72 und 73 nehmen die Mehrplattenkupplung 5 und den Bewegungsmechanismus 61 auf. Das Gegenzahnrad 63 ist durch das Lager 80 an einer Stützwelle 74 gestützt, die zwischen dem zweiten und dritten Gehäusebauteil 72 und 73 gestützt ist. Das Schmieröl (nicht dargestellt) ist in dem Gehäuse 7 aufgenommen (eingeschlossen).
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Drehzahlreduziereinrichtung 62 eine Evolventendrehzahlreduziereinrichtung und weist Folgendes auf: ein exzentrisches Bauteil 622 mit einer Mittelachse O₂, die um ein vorbestimmtes Ausmaß relativ zu einer Achse O₁ der Antriebswelle 602 exzentrisch ist; ein Eingabebauteil 623, das als ein Außenzahnrad ausgebildet ist und ein zentrales Loch (Mittenloch) hat, das das exzentrische Bauteil 622 hält; eine Drehkraftaufbringungsbauteil 624, das als ein Innenzahnrad ausgebildet ist und eine Mittelachse hat, die mit der Achse O₁ übereinstimmt; mehrere Wellenbauteile 625, die durch Lager in einem Halteloch 624a gehalten werden, das in dem Drehkraftaufbringungsbauteil 624 ausgebildet ist; und ein Ausgabebauteil 626, das durch Erhalten einer Drehkraft, die durch das Drehkraftaufbringungsbauteil 624 auf das Eingabebauteil 623 aufgebracht wird, durch die Wellenbauteile 625 dreht. Das Ausgabebauteil 626 ist durch die Lager 81 und 82 drehbar gestützt und hat einen Zahnradabschnitt 626a, der mit dem Gegenzahnrad 63 ineinandergreift.
Die Kupplungstrommel 53 weist einstückig einen Wellenabschnitt 531 und einen zylindrischen Abschnitt 532 mit Boden auf. Der Wellenabschnitt 531 der Kupplungstrommel 53 ist mit dem rechten Seitenzahnrad 131 des hinteren Differentials 13 keilverbunden und ist somit relativ zu dem rechten Seitenzahnrad 131 nicht relativ drehbar. Die Lager 83 und 84 und das Dichtungsbauteil 78 sind zwischen der Kupplungstrommel 53 und dem ersten Gehäusebauteil 71 angeordnet.
Die Kupplungsnabe 54 weist einstückig einen wellenförmigen Nabenabschnitt 541 und einen zylindrischen Abschnitt 542 mit Boden auf. Die Achse des Nabenabschnitts 541 stimmt mit der Drehachse O überein. Der Nabenabschnitt 541 wird durch das Lager 85 in einer Aussparung 531a gehalten, die in dem Wellenabschnitt 531 der Kupplungstrommel 53 ausgebildet ist. Ein Teil des zylindrischen Abschnitts 542, der näher an dem Nabenabschnitt 541 angeordnet ist, ist in dem zylindrischen Abschnitt 532 der Kupplungstrommel 53 aufgenommen. Das Lager 86 ist zwischen der Kupplungstrommel 53 und einer axialen Endfläche des zylindrischen Abschnitts 542 angeordnet, der näher an dem Nabenabschnitt 541 angeordnet ist. Das Lager 87 und das Dichtungsbauteil 79 sind zwischen dem dritten Gehäusebauteil 73 und einem Ende des zylindrischen Abschnitts 542 angeordnet, das von dem Nabenabschnitt 541 weiter entfernt angeordnet ist.
Die Mehrplattenkupplung 5 ist zwischen dem zylindrischen Abschnitt 532 der Kupplungstrommel 53 und dem zylindrischen Abschnitt 542 der Kupplungsnabe 54 angeordnet. Der zylindrische Abschnitt 532 der Kupplungstrommel 53 hat eine Innenumfangsfläche, die mit geraden Keilpassungsabschnitten 532a vorgesehen ist, die mit mehreren Vorsprüngen 51a der äußeren Kupplungsplatten 51 eingreifen. Der zylindrische Abschnitt 542 der Kupplungsnabe 54 hat eine Außenumfangsfläche, die mit geraden Keilpassungsabschnitten 542a vorgesehen ist, die mit mehreren Vorsprüngen 52a der inneren Kupplungsplatten 52 eingreifen. Die äußeren Kupplungsplatten 51 sind in der axialen Richtung relativ zu der Kupplungstrommel 53 beweglich und sind relativ zu der Kupplungstrommel 53 nicht drehbar. Die inneren Kupplungsplatten 52 sind in der axialen Richtung relativ zu der Kupplungsnabe 54 beweglich und sind relativ zu der Kupplungsnabe 54 nicht drehbar.
Das Drückbauteil 55 hat eine Ringform und drückt die Mehrplattenkupplung 5 in die axiale Richtung, um dadurch die äußeren Kupplungsplatten 51 und die inneren Kupplungsplatten 52 in Reibungskontakt miteinander zu bringen. Wie bei den inneren Kupplungsplatten 231 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist jede der inneren Kupplungsplatten 52 einen ringförmigen Basisteil, der aus einer Metallplatte ausgebildet ist, und ein Reibungsbauteil auf, das an jeder Seite des Basisteils angefügt (mit diesen verbunden) ist. Wie bei den äußeren Kupplungsplatten 232 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist jede der äußeren Kupplungsplatten 51 eine ringförmige Metallplatte. Das Drückbauteil 55 hat eine Außenumfangsfläche, die mit mehreren Keilvorsprüngen 551 vorgesehen ist, die mit den geraden Keilpassungsabschnitten 532a der Kupplungstrommel 53 eingreifen. Somit ist das Drückbauteil 55 in der axialen Richtung relativ zu der Kupplungstrommel 53 beweglich und ist relativ zu der Kupplungstrommel 53 nicht drehbar.
Mehrere (drei in diesem Beispiel) Führungsbauteile 75, die verwendet werden, um den Nockenmechanismus 54 zu betreiben (betätigen), sind radial außerhalb der Kupplungstrommel 53 angeordnet und sind zwischen dem zweiten Gehäusebauteil 72 und dem dritten Gehäusebauteil 73 angeordnet. Die Führungsbauteile 75 sind parallel zu der Drehachse O angeordnet. Eines der Führungsbauteile 75 ist in 9 dargestellt. Jedes der Führungsbauteile 75 ist wie ein Vollzylinder ausgeformt und hat ein erstes axiales Ende, das in einem Halteloch 72a, das in einem zweiten Gehäusebauteil 72 ausgebildet ist, eingepasst ist und darin befestigt ist, und ein zweites axiales Ende, das in einem Halteloch 73a, das in dem dritten Gehäusebauteil 73 ausgebildet ist, eingepasst ist und befestigt ist. Eine Rückstellfeder 76 ist über jedes (an jedem) der Führungsbauteile 75 angebracht. Die Rückstellfeder 76 dient als ein Vorspannbauteil und spannt ein zweites Nockenbauteil 67 des Nockenmechanismus 64 in der axialen Richtung vor, wie nachstehend beschrieben ist. Die Rückstellfeder 76 ist eine Spiralfeder und ist zwischen dem zweiten Gehäusebauteil 72 und dem zweiten Nockenbauteil 67 angeordnet, während sie in der axialen Richtung zusammengedrückt wird/ist. Somit übt die Rückstellfeder 76 eine Rückstellkraft aus, die das zweite Nockenbauteil 67 zu dem dritten Gehäusebauteil 67 hin elastisch drückt.
10 ist eine Perspektivansicht, die ein Beispiel der Struktur des Nockenmechanismus 64 darstellt. Der Nockenmechanismus 64 weist Folgendes auf: ein erstes Nockenbauteil 65 mit einer Nockenfläche 651a, die relativ zu der Drehachse O geneigt ist; mehrere (drei in diesem Beispiel) Wälzbauteile 66, die an einer Nockenfläche 651a wälzen; das zweite Nockenbauteil 67, das eine Ringform hat und das zu der Mehrplattenkupplung 5 eine Axialkraft ausgibt, die durch das Wälzen der Wälzbauteile 66 erzeugt wird; und Stützstifte 68, die die Wälzbauteile 66 derart stützen, dass die Wälzbauteile 66 wälzbar sind. Das zweite Nockenbauteil 67 ist näher an einer Mehrplattenkupplung 5 angeordnet als das erste Nockenbauteil 65. Die Wälzbauteile 66 sind innerhalb des zweiten Nockenbauteils 67 angeordnet.
Das erste Nockenbauteil 65 hat eine Ringform, sodass die Kupplungsnabe 54 durch das erste Nockenbauteil 65 eingesetzt ist. Das erste Nockenbauteil 65 weist einstückig Folgendes auf: einen Basisteil 650, der eine ringförmige Plattenform mit einer vorbestimmten Dicke in der Richtung der Drehachse O hat; mehrere (drei in diesem Beispiel) bogenförmige Vorsprünge 651, die von einer Seitenfläche des Basisteils 650 zu der Mehrplattenkupplung 5 hin vorstehen; und einen flügelförmigen (fächerförmigen) Zahnradabschnitt 652, der von einem Teil der Außenumfangsfläche des Basisteils 650 nach außen vorsteht. Das Lager 88 (siehe 9) ist zwischen dem Basisteil 650 und dem dritten Gehäusebauteil 73 angeordnet. Das Lager 89 ist zwischen dem Basisteil 650 und der Kupplungsnabe 54 angeordnet.
Eine axiale Endfläche von jedem der Vorsprünge 651 des ersten Nockenbauteils 65, das zu der Mehrplattenkupplung 5 zugewandt ist, dient als die Nockenfläche 651a. Die Wälzbauteile 66 wälzen an der Nockenfläche 651a, während sie sich gemeinsam mit dem zweiten Nockenbauteil 67 entlang der Drehachse O bewegen. Die Außenumfangsfläche des Zahnradabschnitts 652 hat Zahnradzähne, die mit dem Gegenzahnrad 63 ineinandergreifen. In 10 ist die Darstellung der Zahnradzähne weggelassen.
Das zweite Nockenbauteil 67 weist einstückig Folgendes auf: einen Halterungsbasisteil 670, der eine ringförmige Plattenform mit einer vorbestimmten Dicke in der Richtung der Drehachse O hat; einen zylindrischen Rohrabschnitt 671, der sich von einer Endfläche des Halterungsbasisteils 670 erstreckt, der zu der Mehrplattenkupplung 5 hin zugewandt ist; und mehrere (drei in diesem Beispiel) Vorsprungsteile 672, die von unterschiedlichen Teilen an der Außenumfangsfläche des Halterungsbasisteils 670 nach außen vorstehen.
Der Halterungsbasisteil 670 hat mehrere (drei in diesem Beispiel) Stifteinsetzlöcher, die in einer radialen Weise angeordnet sind. Die Stützstifte 68 sind durch die Stifteinsetzlöcher eingesetzt. Jeder der Stützstifte 68 hat einen Außengewindeabschnitt, der von dem Halterungsbasisteil 670 radial nach außen vorsteht und der mit einer Mutter 69 in Gewindeeingriff ist. Somit sind die Stützstifte 68 an dem zweiten Nockenbauteil 67 befestigt. Jedes der Wälzbauteile 66 ist durch ein Nadelwälzlager 661 (siehe 9) an einem Ende eines korrespondierenden Stifts der Stützstifte 68 gestützt.
Jedes der Vorsprungsteile 672 des zweiten Nockenbauteils 67 hat ein Führungseinsetzloch 672a, durch das ein korrespondierendes Bauteil der Führungsbauteile 75 eingesetzt ist. Das Einsetzen der Führungsbauteile 75 durch die Führungseinsetzlöcher 672a lässt eine Relativdrehung zwischen dem zweiten Nockenbauteil 67 und dem Gehäuse 7 nicht zu und lässt eine Relativbewegung zwischen dem zweiten Nockenbauteil 67 und dem Gehäuse 7 in der axialen Richtung zu. Eine Endfläche des Vorsprungsteils 672 um das Führungseinsetzloch 672a dient zum Aufnehmen einer Drückkraft von der Rückstellfeder 76.
Das Drückbauteil 55 und ein Nadelwälzlager 56 (siehe 9) sind radial außerhalb des Rohrabschnitts 671 des zweiten Nockenbauteils 67 angeordnet. Das Nadelwälzlager 56 ist zwischen dem Drückbauteil 55 und einer axialen Endfläche 670a des Halterungsbasisteils 670 angeordnet. Die Drehung des Elektromotors 60 bewirkt eine Relativdrehung zwischen dem ersten Nockenbauteil 65 und dem zweiten Nockenbauteil 67 des Nockenmechanismus 64 und die Relativdrehung zwischen dem ersten Nockenbauteil 65 und dem zweiten Nockenbauteil 67 erzeugt eine Nockenaxialkraft in der axialen Richtung.
Insbesondere dreht sich, wenn die Steuerungseinheit 4 einen Motorstrom zu dem Elektromotor 60 zuführt, demgemäß die Antriebswelle 602 des Elektromotors 60. Die Drehausgabe des Elektromotors 60 wird hinsichtlich der Drehzahl durch die Drehzahlreduziereinrichtung 62 reduziert und wird dann durch das Gegenzahnrad 63 zu dem ersten Nockenbauteil 65 des Nockenmechanismus 64 übertragen. Dann wälzen sich, wenn sich das erste Nockenbauteil 65 dreht, die Wälzbauteile 66 an der Nockenfläche 651a der Vorsprünge 651 und bewegt sich das zweite Nockenbauteil 67 in der axialen Richtung entlang der Drehachse O, während es durch die Führungsbauteile 75 geführt wird. Die Nockenaxialkraft des Nockenmechanismus 64 bewirkt, dass das Drückbauteil 55 auf die Mehrplattenkupplung 5 drückt.
11 ist ein schematisches Schaubild, das einen der drei Vorsprünge 651 und dessen Umgebungsbereich gemeinsam mit dem Wälzbauteil 66 aus Sicht entlang der Umfangsrichtung des ersten Nockenbauteils 65 darstellt. Die Nockenfläche 651a des Vorsprungs 651 weist eine erste Nockenfläche 651b mit einem großen Gradienten und eine zweite Nockenfläche 651c mit einem kleinen Gradienten auf. Die erste Nockenfläche 651b und die zweite Nockenfläche 651c sind an einer Grenze 651d gleichmäßig miteinander verbunden. Die seitliche Richtung in 11 korrespondiert zu der Umfangsrichtung des ersten Nockenbauteils 65.
Wenn der Antriebskraftübertragungsmechanismus 10 nicht betrieben wird, liegt das Wälzbauteil 66 an einer axialen Endfläche 650a des Basisteils 650 des ersten Nockenbauteils 65 an. Das Drückbauteil 55 liegt am nächsten an dem dritten Gehäusebauteil 63 (das heißt am weitesten entfernt von der Mehrplattenkupplung 5), wenn das Wälzbauteil 66 an der axialen Endfläche 650a des Basisteils 650 anliegt. Die Position des Drückbauteils 55 zu dieser Zeit ist nachstehend als eine Anfangsposition des Drückbauteils 55 bezeichnet. Wenn das Drückbauteil 55 in der Anfangsposition ist (liegt), gibt es Spalte (Abstände, Zwischenräume) zwischen den äußeren Kupplungsplatten 51 und den inneren Kupplungsplatten 52, sodass die Kupplungstrommel 53 und die Kupplungsnabe 55 relativ zueinander drehen können.
Wenn sich der Elektromotor 60 von dem Anfangszustand dreht, dreht sich das erste Nockenbauteil 65 relativ zu dem zweiten Nockenbauteil 67 und wälzt das Wälzbauteil 66 an der ersten Nockenfläche 651b. Demgemäß bewegt sich das Drückbauteil 55 zu der Mehrplattenkupplung 5 hin, sodass die Spalten zwischen den äußeren Kupplungsplatten 51 und den inneren Kupplungsplatten 52 reduziert werden. Dann werden, wenn das Wälzbauteil 66 die Grenze 651d erreicht, alle Spalten (Abstände, Zwischenräume) zwischen den äußeren Kupplungsplatten 51 und den inneren Kupplungsplatten 52 aufgehoben (beseitigt).
Wenn sich der Elektromotor 60 von diesem Zustand weiter dreht, wälzt das Wälzbauteil 66 an der zweiten Nockenfläche 651c, sodass die äußeren Kupplungsplatten 51 und die inneren Kupplungsplatten 52 durch das Drückbauteil 55 gegeneinandergedrückt werden. Dadurch wird eine Reibungskraft zwischen den äußeren Kupplungsplatten 51 und den inneren Kupplungsplatten 52 erzeugt und überträgt die Reibungskraft eine Drehkraft zwischen der Kupplungstrommel 53 und der Kupplungsnabe 54. In 11 sind das Wälzbauteil 66, das an der ersten Nockenfläche 651b wälzt, und das Wälzbauteil 66, das an der zweiten Nockenfläche 651c wälzt, durch eine doppelt strichpunktierte Linie entsprechend dargestellt.
Die Drehkraft, die zwischen der Kupplungstrommel 53 und der Kupplungsnabe 54 übertragen wird, erhöht sich mit einer Erhöhung der Verschiebung (Verstellung) des Wälzbauteils 66 von dessen Anfangsposition. Durch Steuern des Stellglieds 6 stellt die Steuerungseinheit 4 die Drehkraft ein, die zwischen der Kupplungstrommel 53 und der Kupplungsnabe 54 durch die Mehrplattenkupplung 5 übertragen wird.
Die Steuerungseinheit 4 hat dieselbe Struktur wie die Steuerungseinheit 4, die in dem ersten Ausführungsbeispiel in Bezug auf 6 beschrieben ist. Zusätzlich setzt gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, solange zumindest eine der ersten bis neunten Bedingungen erfüllt wird/bleibt, die Steuerungseinheit 4 eine Zufuhr von elektrischem Strom zu dem Elektromotor 60 fort, der erforderlich ist, um das Drückbauteil 55 in einer Position zu halten, die von der Anfangsposition um das vorbestimmte Ausmaß zu der Mehrplattenkupplung 5 hin entfernt ist. Die axiale Position des Drückbauteils 55 wird dadurch bestimmt, welcher Abschnitt der Nockenfläche 651a mit dem Wälzbauteil 66 in Kontakt ist, und liegt an der Stelle, an der die Nockenaxialkraft, die das Drückbauteil 55 von dem Nockenmechanismus 64 erhält, mit der Summe der Vorspannkraft der Rückstellfedern 76 und der Reaktionskraft von der Mehrplattenkupplung 5, die das Drückbauteil 55 erhält, im Gleichgewicht ist.
Das zweite Ausführungsbeispiel hat dieselben Vorteile wie das erste Ausführungsbeispiel. Zusätzlich bewegt sich, da die Nockenfläche 651a des ersten Nockenbauteils 65 die erste Nockenfläche 651b mit einem großen Gradienten und die zweite Nockenfläche 651c mit einem kleinen Gradienten hat, das Drückbauteil 55 schneller zu der Mehrplattenkupplung 5 hin, wenn das Wälzbauteil 66 an der ersten Nockenfläche 651b wälzt. Dieses Merkmal reduziert die Zeit, die erforderlich ist, um eine Beseitigung der Spalten (Abstände, Zwischenräume) in der Mehrplattenkupplung 5 abzuschließen, wodurch das Ansprechverhalten des Antriebskraftübertragungsgeräts 1A weiter verbessert wird.
Die Ausführungsbeispiele können in verschiedenen Weisen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung modifiziert werden. Zum Beispiel kann, obwohl die Ausführungsbeispiele eine Brennkraftmaschine als ein Beispiel der Antriebsquelle verwenden, die Antriebsquelle ein Elektromotor oder eine Kombination einer Brennkraftmaschine und eines Elektromotors sein.
Ein Antriebskraftübertragungsgerät 1 ist in einem Allradantriebsfahrzeug 100 montierbar, das zwischen einem Allradantriebsmodus, der eine Antriebskraft einer Brennkraftmaschine 102 zu Vorderrädern 104R und 104L und Hinterrädern 105R und 105L überträgt, und einem Zweiradantriebsmodus umschaltbar ist, der die Antriebskraft nur zu den Vorderrädern 104R und 104L überträgt. Das Antriebskraftübertragungsgerät 1 lässt eine Einstellung der Antriebskraft zu den Hinterrädern 105R und 105L zu und weist eine Mehrplattenkupplung 23, einen Kolben 20 zum axialen Drücken der Mehrplattenkupplung 23, ein Stellglied 30 zum axialen Bewegen des Kolbens 20 und eine Steuerungseinheit 4 zum Steuern des Stellglieds 30 auf. Bei einer Erfüllung einer vorbestimmten Bedingung, die eine hohe Wahrscheinlichkeit des Fahrzeugs 100 anzeigt, dass ein Umschalten von dem Zweiradantriebsmodus zu dem Allradantriebsmodus erforderlich ist, bewirkt die Steuerungseinheit 4, dass das Stellglied 30 den Kolben 20 um ein vorbestimmtes Ausmaß in Bezug auf eine Anfangsposition des Kolbens 20 zu der Mehrplattenkupplung 23 hin verschiebt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 201376460 [0003]
JP 2013076460 A [0003, 0004]

Claims

Antriebskraftübertragungsgerät, das in einem Allradantriebsfahrzeug montierbar ist, das zwischen einem Allradantriebsmodus und einem Zweiradantriebsmodus umschaltbar ist, wobei der Allradantriebsmodus eine Antriebskraft einer Antriebsquelle zu Hauptantriebsrädern und Hilfsantriebsrädern überträgt, der Zweiradantriebsmodus die Antriebskraft nur zu den Hauptantriebsrädern überträgt, das Antriebskraftübertragungsgerät gestaltet ist, um eine Einstellung der Antriebskraft, die zu den Hilfsantriebsrädern übertragen wird, zuzulassen, und das Antriebskraftübertragungsgerät Folgendes aufweist: eine Mehrplattenkupplung mit einer Vielzahl von Kupplungsplatten, die in einer axialen Richtung zueinander ausgerichtet sind; ein Drückbauteil, das die Mehrplattenkupplung in der axialen Richtung drückt; ein Stellglied, das das Drückbauteil in der axialen Richtung bewegt; und eine Steuerungseinheit, die das Stellglied steuert, wobei wenn eine vorbestimmte Bedingung mit dem Allradantriebsfahrzeug in dem Zweiradantriebsmodus erfüllt ist, die Steuerungseinheit bewirkt, dass das Stellglied das Drückbauteil um ein vorbestimmtes Ausmaß in Bezug auf eine Anfangsposition des Drückbauteils zu der Mehrplattenkupplung hin verschiebt, und die Erfüllung der vorbestimmten Bedingung eine hohe Wahrscheinlichkeit des Allradantriebsfahrzeugs anzeigt, dass ein Umschalten zu dem Allradantriebsmodus erforderlich ist.
Antriebskraftübertragungsgerät nach Anspruch 1, wobei die vorbestimmte Bedingung zumindest eine erste Bedingung, eine zweite Bedingung und eine dritte Bedingung umfasst, die erste Bedingung eine Bedingung ist, dass ein abgeschätzter Wert eines Reibungskoeffizienten einer Straßenoberfläche kleiner ist als ein vorbestimmter Koeffizientenwert, die zweite Bedingung eine Bedingung ist, dass ein Gradient der Straßenoberfläche größer ist als ein vorbestimmter Gradientenwert, und die dritte Bedingung eine Bedingung ist, dass eine Außenumgebungstemperatur kleiner ist als ein vorbestimmter Temperaturwert.
Antriebskraftübertragungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Allradantriebsfahrzeug einen ersten Modus, einen zweiten Modus und einen dritten Modus hat, die durch einen Fahrer auswählbar sind, der erste Modus einen Antriebszustand des Allradantriebsfahrzeugs auf den Zweiradantriebsmodus fixiert, der zweite Modus den Antriebszustand auf den Allradantriebsmodus fixiert, der dritte Modus den Antriebszustand zwischen dem Zweiradantriebsmodus und dem Allradantriebsmodus in Übereinstimmung mit einem Fahrzustand des Allradantriebsfahrzeugs automatisch umschaltet, und wenn der dritte Modus ausgewählt ist, die vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, sodass die Steuerungseinheit bewirkt, dass das Stellglied das Drückbauteil in Bezug auf die Anfangsposition zu der Mehrplattenkupplung hin verschiebt.