DE112006002138T5

DE112006002138T5 - Zweigang-Verteilergetriebe mit Kugelrampen-Kupplungsaktuator

Info

Publication number: DE112006002138T5
Application number: DE112006002138T
Authority: DE
Inventors: Richard Mizon; James Brissenden
Original assignee: Magna Powertrain USA Inc Troy; Magna Powertrain of America Inc
Current assignee: Magna Powertrain USA Inc Troy; Magna Powertrain of America Inc
Priority date: 2005-09-01
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2008-07-17
Also published as: US7922615B2; WO2007027922A2; CA2618733C; CA2618733A1; US20070049451A1; US20090236197A1; WO2007027922A3; US7540820B2

Abstract

Verteilergetriebe, umfassend:
eine Antriebswelle;
eine erste und zweite Abtriebswelle;
ein Zwischenachsdifferential mit einem Antriebselement, einem ersten Abtriebselement, das mit der ersten Abtriebswelle gekoppelt ist, einem zweiten Abtriebselement, das mit der zweiten Abtriebswelle gekoppelt ist, und einem Zahnradsatz, der das Antriebselement mit dem ersten und zweiten Abtriebselement verbindet;
eine Bereichseinheit, die durch die Antriebswelle angetrieben ist und ein Abtriebsbauteil aufweist, das mit einer relativ zu der Antriebswelle reduzierten Drehzahl angetrieben ist;
eine Klauenkupplung, die zwischen einer ersten Bereichsposition und einer zweiten Bereichsposition bewegbar ist, wobei die Klauenkupplung in ihrer ersten Bereichsposition betreibbar ist, um die Antriebswelle lösbar mit dem Antriebselement des Differentials zu koppeln, um dazwischen eine Hochbereichs-Antriebsverbindung herzustellen, und die Klauenkupplung in ihrer zweiten Bereichsposition betreibbar ist, um das Abtriebsbauteil der Bereichseinheit lösbar mit dem Antriebselement des Differentials zu koppeln, um dazwischen eine Niederbereichs-Antriebsverbindung herzustellen,
eine Reibungskupplung, die funktional zwischen den jeweils zwei Elementen...

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Verteilergetriebe zur Verwendung in Fahrzeugen mit Vierradantrieb und im Besonderen ein Verteilergetriebe, das mit einer Zweigang-Bereichskupplung, einer adaptiven Moduskupplung und einem Kupplungsaktuatorsystem ausgestattet ist, das betreibbar ist, um eine Betätigung der Bereichskupplung und der Moduskupplung zu koordinieren.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In Anbetracht der Beliebtheit von Fahrzeugen mit Vierradantrieb wird gegenwärtig in Fahrzeugendantriebsanwendungen eine Fülle von Kraftübertragungssystemen benutzt, um Leistung (d. h. Antriebsdrehmoment) von dem Antriebsstrang selektiv zu allen vier Rädern zu lenken. In vielen Kraftübertragungssystemen wird ein Verteilergetriebe in den Endantrieb eingebaut, das in einem Vierradantriebsmodus betreibbar ist, um Antriebsdrehmoment von dem Antriebsstrang an die Vorderräder sowie die Hinterräder abzugeben. Viele herkömmliche Verteilergetriebe sind mit einem Modusumschaltmechanismus ausgestattet, der selektiv betätigt werden kann, um zwischen einem Zweiradantriebsmodus und einem Vierradantriebsmodus umzuschalten. Zusätzlich umfassen viele Verteilergetriebe auch einen Bereichsumschaltmechanismus, der durch den Fahrzeugbediener selektiv betätigt werden kann, um zwischen Hochbereichs- und Niederbereichs-Vierradantriebsmodi umzuschalten.
Es ist auch bekannt "bedarfsabhängige" Kraftübertragungssysteme zum automatischen Aufteilen von Leistung zwischen den Vorder- und Hinterrädern ohne irgendeine Eingabe oder Handlung seitens des Fahrzeugbedieners zu verwenden, wenn die Traktion an den Vorder- oder Hinterrädern verloren geht. Es ist seit jüngster Zeit bekannt, das "bedarfsabhängige" Merkmal in ein Verteilergetriebe einzubauen, indem der mechanisch betätigte Modusumschaltmechanismus durch eine Kupplungsanordnung ersetzt wird, dem ein elektronisches Steuersystem und eine Sensoranordnung interaktiv zugeordnet ist. Während normaler Straßenbedingungen wird die Kupplungsanordnung typischerweise in einem nicht betätigten Zustand gehalten, so dass das Antriebsdrehmoment nur an die Hinterräder abgegeben wird. Wenn die Sensoren jedoch einen Zustand mit niedriger Traktion detektieren, wird die Kupplungsanordnung automatisch betätigt, um Antriebsdrehmoment an die Vorderräder abzugeben. Darüber hinaus kann das durch die Kupplungsanordnung auf die nicht schlupfenden Räder übertragene Ausmaß an Antriebsdrehmoment als eine Funktion der besonderen Fahrzeugdynamik, wie sie durch die Sensoranordnung detektiert wird, verändert werden. Dieses bedarfsabhängige Kupplungssteuersystem kann auch in permanenten Verteilergetrieben verwendet werden, um das Drehmomentverhältnis über ein Zwischenachsdifferential automatisch aufzuteilen.
Bei manchen bedarfsabhängigen Zweigang-Verteilergetrieben werden der Bereichsumschaltmechanismus und die Kupplungsanordnung durch separate kraftbetätigte Aktuatoren unabhängig gesteuert. Beispielsweise offenbart U.S. Patent Nr. 5,407,024 einen Zweigang-Bereichsumschaltmechanismus, der durch einen Elektromotor und eine durch eine elektromagnetische Spule betätigte Kupplungsanordnung betätigt wird. In einem Bemühen, die Kosten und Komplexität zu vermindern, werden einige Verteilergetriebe mit einem einzigen kraftbetriebenen Aktuator ausgestattet, der betreibbar ist, um eine Betätigung des Bereichsumschaltmechanismus sowie der Kupplungsanordnung zu koordinieren. Im Besonderen veranschaulichen U.S. Patent Nr. 5,363,938 und 5,655,986 jeweils ein Verteilergetriebe, das mit einem motorgetriebenen Sektor ausgestattet ist, der Nockenflächen aufweist, die eingerichtet sind, eine Betätigung des Bereichsumschaltmechanismus und der Kupplungsanordnung zu koordinieren, um mehrere unterschiedliche Zweirad- und Vierradantriebsmodi herzustellen. Andere Beispiele von Verteilergetrieben mit koordinierten Bereichs- und Modusumschaltsystemen sind in US Patent Nr. 6,645,109 , 6,783,475 und 6,802,794 gezeigt. Obgleich es sich erwiesen hat, dass einige mit koordinierten Kupplungsbetätigungssystemen ausgestattete Verteilergetriebe wirtschaftlich erfolgreich sind, besteht ein Bedarf, alternative Systeme zu entwickeln, die die Technik bezüglich bedarfsabhängigen Zweigang-Verteilergetrieben weiter fortschreiten lassen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist dementsprechend eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verteilergetriebe bereitzustellen, das mit einer Zweigang-Bereichseinheit, einer Kupplungsanordnung und einem kraftbetriebenen Betätigungsmechanismus ausgestattet ist, um eine koordinierte Betätigung der Bereichseinheit und der Kupplungsanordnung zu steuern.
Es ist eine andere Aufgabe dieser Erfindung, dem Verteilergetriebe ein Steuersystem zuzuordnen, um den Betrieb des kraftbetriebenen Betätigungsmechanismus zu steuern und somit verschiedene Hochbereichs- und Niederbereichs-Vierradantriebsmodi herzustellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Kupplungsanordnung über ein Zwischenachsdifferential hinweg anzuordnen, um eine automatische Drehmomentaufteilung in einem permanenten Vierradantriebsmodus bereitzustellen.
Als eine verwandte Aufgabe kann die Kupplungsanordnung funktional zwischen Front- und Heckabtriebswellen des Verteilergetriebes angeordnet sein, um eine automatische Verteilung des Antriebsdrehmoments in einem bedarfsabhängigen Vierradantriebsmodus bereitzustellen.
Eine andere Aufgabe ist, eine synchronisierte Zweigang-Bereichseinheit bereitzustellen, um in Bewegung ein Schalten zwischen Hochbereichs- und Niederbereichs-Antriebsmodi zuzulassen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Verteilergetriebe mit einer Bereichseinheit, einem Zwischenachsdifferential, einer Kupplungsanordnung, einem kraftbetriebenen Betätigungsmechanismus und einem Steuersystem vorgesehen. Die Bereichseinheit umfasst einen Planetenradsatz, der durch eine Antriebswelle angetrieben ist, und eine Klauenkupplung, um die Antriebswelle oder ein Abtriebsbauteil des Planetenradsatzes lösbar mit einem Antriebselement des Zwischenachsdifferentials zu koppeln. Das Zwischenachsdifferential umfasst ferner ein erstes Abtriebselement, das eine erste Abtriebswelle antreibt, ein zweites Abtriebselement, das eine zweite Abtriebswelle antreibt und einen Zahnradsatz, um Antriebsdrehmoment von dem Antriebselement auf das erste und zweite Abtriebselement zu übertragen. Die Kupplungsanordnung umfasst eine Mehrscheiben-Reibungskupplung, die funktional zwischen der ersten und zweiten Abtriebswelle angeordnet ist. Der kraftbetriebene Betätigungsmechanismus umfasst einen Elektromotor, eine Antriebswelle, die durch den Elektromotor angetrieben ist, eine Bereichsaktuatoranordnung und eine Kupplungsaktuatoranordnung. Die Bereichsaktuatoranordnung umfasst einen Bereichsnocken, der rotatorisch durch die Antriebswelle angetrieben ist, und eine Schaltgabel, um die Klauenkupplung mit dem Bereichsnocken zu koppeln. Eine Rotation des Bereichsnockens führt zu einer axialen Bewegung der Klauenkupplung zwischen einer Hochbereichsposition (H), einer Neutralposition (N) und einer Niederbereichsposition (L). Die Kupplungsaktuatoranordnung umfasst eine Kugelrampeneinheit und eine Modusnockenanordnung. Die Kugelrampeneinheit umfasst eine erste Rampenplatte, eine zweite Rampenplatte und Kugeln, die in ausgerichteten Sätzen von Nuten gehalten sind, die zwischen der ersten und zweiten Rampenplatte ausgebildet sind. Die Modusnockenanordnung umfasst eine Sektorplatte, die an der ersten Rampenplatte befestigt ist, und einen Modusnocken, der durch die Antriebswelle angetrieben ist. Die Sektorplatte weist einen ersten und zweiten Randnocken auf, während der Modusnocken einen ersten und zweiten Mitnehmer aufweist, die eingerichtet sind, mit dem ersten und zweiten Randnocken der Sektorplatte selektiv in Eingriff zu gelangen. Das Steuersystem ist eingerichtet, um die Größe und Richtung einer Drehbewegung der Antriebswelle durch eine gesteuerte Beaufschlagung der Motoranordnung mit Energie zu steuern.
Das kraftbetriebene Betätigungssystem der vorliegenden Erfindung ist eingerichtet, eine ausreichende bidirektionale Rotation der Antriebswelle zuzulassen, um die Klauenkupplung zwischen ihren H- und L-Positionen zu bewegen, ohne zu bewirken, dass die Kugelrampeneinheit die Mehrscheiben-Reibungskupplung betätigt. Sobald jedoch die Klauenkupplung fest in entweder der H- oder der L-Position angeordnet ist, bewirkt eine fortgesetzte Rotation der Antriebswelle, dass die Modusnockenanordnung die Kugelrampeneinheit betätigt, um eine Kupplungseinrückkraft auf die Mehrscheiben-Reibungskupplung auszuüben.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus einer Analyse der folgenden Beschreibung mit den beigefügten Ansprüchen und den begleitenden Zeichnungen deutlich werden, in denen:
1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit Vierradantrieb ist, das mit einem Verteilergetriebe und einem Steuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist;
2 ein schematisches Schaubild eines permanenten Zweigang-Verteilergetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung ist, das mit einer Bereichseinheit, einer Moduskupplungsanordnung und einem kraftbetriebenen Betätigungsmechanismus ausgestattet ist;
3 ein Schema eines bedarfsabhängigen Zweigang-Verteilergetriebes gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
4 ein Schema eines permanenten Zweigang-Verteilergetriebes ähnlich dem in 2 gezeigten ist, mit der Ausnahme, dass ein alternativer kraftbetriebener Betätigungsmechanismus gezeigt ist; und
5A bis 5F in einer sequentiellen Reihenfolge gezeigte Bauteile des kraftbetriebenen Aktuatormechanismus von 4 zum Betätigen der Moduskupplung darstellen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ist ein Fahrzeug 10 mit Vierradantrieb schematisch derart gezeigt, dass es einen Frontendantrieb 12 und einen Heckendantrieb 14 umfasst, die beide durch einen Antriebsstrang antreibbar sind. Der Antriebsstrang ist derart gezeigt, dass er eine Brennkraftmaschine 16 und ein Getriebe 18 umfasst, das entweder vom manuellen oder vom automatischen Typ ist. In der besonderen gezeigten Ausführungsform umfasst das Fahrzeug 10 darüber hinaus ein Verteilergetriebe 20, um Antriebsdrehmoment von der Brennkraftmaschine 16 und dem Getriebe 18 auf den Frontendantrieb 12 und den Heckendantrieb 14 zu übertragen. Der Frontendantrieb 12 umfasst ein Paar Vorderräder 22, die an entgegengesetzten Enden einer Vorderachsanordnung 24 angeschlossen sind, die ein Frontdifferential 26 aufweist, das mit einem Ende einer Frontantriebswelle 28 gekoppelt ist, wobei deren entgegengesetztes Ende mit einer Frontabtriebswelle 30 des Verteilergetriebes 20 gekoppelt ist. Ähnlich umfasst der Heckendantrieb 14 ein Paar Hinterräder 32, die an entgegengesetzten Enden einer Hinterachsanordnung 34 angeschlossen sind, die ein Heckdifferential 36 aufweist, das mit einem Ende einer Heckantriebswelle 38 gekoppelt ist, wobei deren entgegengesetztes Ende mit einer Heckabtriebswelle 40 des Verteilergetriebes 20 verbunden ist.
Wie es ausführlich weiter besprochen wird, ist das Verteilergetriebe 20 mit einer Zweigang-Bereichseinheit 42, einem Zwischenachsdifferential 44, einer Moduskupplungsanordnung 46 und einem kraftbetriebenen Betätigungsmechanismus 48 ausgestattet, der betreibbar ist, um das koordinierte Umschalten der Bereichseinheit 42 und die adaptive Einrückung der Kupplungsanordnung 46 zu steuern. Zusätzlich ist ein Steuersystem 50 vorgesehen, um eine Betätigung des Betätigungsmechanismus 48 zu steuern. Das Steuersystem 50 umfasst Sensoren 52, um Betriebseigenschaften des Motorfahrzeugs 10 zu detektieren, eine Modusauswahleinrichtung 54, um zuzulassen, dass der Fahrzeugbediener einen der verfügbaren Antriebsmodi auswählen kann, und eine elektronische Steuereinheit 56, die betreibbar ist, um im Ansprechen auf Eingangssignale von Sensoren 52 und Modussignale von der Modusauswahleinrichtung 54 Steuersignale zu erzeugen. Wie es ebenfalls ausführlich besprochen wird, werden die Steuersignale an eine dem Betätigungsmechanismus 48 zugeordnete Elektromotoranordnung 58 gesendet.
Mit besonderem Bezug auf 2 ist das Verteilergehäuse 20 schematisch derart gezeigt, dass es eine Antriebswelle 60 umfasst, die so eingerichtet ist, dass sie durch den Ausgang des Getriebes 18 angetrieben ist. Die Bereichseinheit 42 umfasst einen Planetenradsatz 61 mit einem Sonnenrad 62, das durch die Antriebswelle 60 angetrieben ist, einem Hohlrad 64, das an einem feststehenden Gehäuse 66 befestigt ist, und Planetenrädern 68, die durch einen Planetenträger 70 drehbar gelagert sind und mit sowohl dem Sonnenrad 62 als auch dem Hohlrad 64 kämmen. Die Bereichseinheit 42 ist ferner derart gezeigt, dass sie eine synchronisierte Klauenkupplungsanordnung 72 umfasst, die eine Kupplungsnabe 74, die an der Antriebswelle 60 gelagert ist, eine erste Kupplungsplatte 76, die zur Drehung mit der Antriebswelle 60 befestigt ist, und eine zweite Kupplungsplatte 78 umfasst, die zur Drehung mit dem Planetenträger 70 befestigt ist. Die synchronisierte Klauenkupplungsanordnung 72 umfasst darüber hinaus eine erste Synchronisiereinrichtung 80, die zwischen der Kupplungsnabe 74 und der ersten Kupplungsplatte 76 angeordnet ist, eine zweite Synchronisiereinrichtung 82, die zwischen der Kupplungsnabe 74 und der zweiten Kupplungsplatte 78 angeordnet ist, und eine Schalt muffe 84, die zur Rotation mit und für eine bidirektionale axiale Verschiebebewegung auf der Kupplungsnabe 74 kerbverzahnt ist.
Die in 2 gezeigte Schaltmuffe 84 befindet sich in ihrer neutralen (N) Position, in der sie sowohl von der ersten Kupplungsplatte 76 als auch von der zweiten Kupplungsplatte 78 ausgerückt ist. Die Schaltmuffe 84 ist aus ihrer N-Position in eine H-Position (hoher Bereich) bewegbar, in der die Schaltmuffe 84 mit der ersten Kupplungsplatte 76 gekoppelt und mit einem direkten Drehzahlverhältnis relativ zu der Antriebswelle 60 angetrieben ist. Im Gegensatz dazu kann die Schaltmuffe 84 aus ihrer N-Position in eine Niederbereichsposition (L) bewegt werden, in der die Schaltmuffe 84 mit der zweiten Kupplungsplatte 78 gekoppelt und durch den Planetenträger 70 mit einem reduzierten Drehzahlverhältnis relativ zu der Antriebswelle 60 angetrieben ist. Die erste Synchronisiereinrichtung 80 fungiert, um während einer Bewegung der Schaltmuffe 84 in ihre H-Position eine Drehzahlsynchronisation zwischen der Schaltmuffe 84 und der Antriebswelle 60 herzustellen. Gleichermaßen fungiert die zweite Synchronisiereinrichtung 82, um während einer Bewegung der Schaltmuffe 84 in Richtung ihrer L-Position eine Drehzahlsynchronisation zwischen der Schaltmuffe 84 und dem Planetenträger 70 herzustellen. Es ist festzustellen, dass die Bereichseinheit 42 lediglich beispielhaft für jede geeignete Zweiganganordnung mit einer beweglichen Kupplung ist, die zumindest zwei unterschiedliche Antriebsverbindungen herstellen kann.
Das Zwischenachsdifferential 44 umfasst ein Antriebselement, das durch die Schaltmuffe 84 angetrieben ist, ein erstes Abtriebselement, das die Heckabtriebswelle 40 antreibt, und ein zweites Abtriebselement, das funktional eingerichtet ist, um die Frontabtriebswelle 30 anzutreiben. Im Besonderen umfasst das Differential 44 ein Hohlrad 90, das zur gemeinsamen Rotation mit der Schaltmuffe 84 befestigt ist, ein Sonnenrad 92, das an einer Hohlwelle 94 befestigt ist, die auf der Heckabtriebswelle 40 drehbar gelagert ist, und einen Planetenträger 96, der an der Heckabtriebswelle 40 befestigt ist und kämmende Paare aus ersten Planetenrädern 98 und zweiten Planetenrädern 100 drehbar lagert. Zusätzlich kämmen die ersten Planetenräder 98 mit dem Hohlrad 90 und die zweiten Planetenräder 100 kämmen mit dem Sonnenrad 92. Daher bewirkt die angetriebene Rotation des Hohlrads 90 (mit dem direkten oder dem reduzierten Drehzahlverhältnis), dass Antriebsdrehmoment auf die Heckabtriebswelle 40 über den Planetenträger 96 und auf die Hohlwelle 94 über das Sonnenrad 92 übertragen wird. Antriebsdrehmoment wird von der Hohlwelle 94 auf die Frontabtriebswelle 30 über eine Kettenantriebsanordnung übertragen, die ein Antriebskettenrad 102, das an der Hohlwelle 94 befestigt ist, ein angetriebenes Kettenrad 104, das an der Frontabtriebswelle 30 befestigt ist, und eine Antriebskette 106 umfasst, die mit den Kettenrädern 102 und 104 kämmt. Auf der Basis der besonderen Ausgestaltung des Zwischenachsdifferentials 44 wird zwischen der Heckabtriebswelle 40 und der Frontabtriebswelle 30 ein spezifisches Drehmomentverteilungsverhältnis (d. h. 50/50, 64/36) hergestellt.
Mit fortgesetztem Bezug auf 2 ist die Moduskupplungsanordnung 46 derart gezeigt, dass sie eine Mehrscheiben-Reibungskupplung umfasst, die eine Kupplungstrommel 108, die an der Hohlwelle 94 befestigt ist, und ein Kupplungspaket 109 umfasst. Das Kupplungspaket 109 weist mehrere äußere Kupplungsringe 110 auf, die zur Rotation mit der Kupplungstrommel 108 kerbverzahnt und mit mehreren inneren Kupplungsringen 112 verschachtelt sind, die zur Rotation mit der Heckabtriebswelle 40 kerbverzahnt sind. Die Moduskupplungsanordnung 46 umfasst auch eine axial bewegliche Einrückplatte 114, um eine Kupplungseinrückkraft auf das Kupplungspaket 109 aufzubringen.
Der kraftbetriebene Betätigungsmechanismus 48 ist betreibbar, um eine Bewegung der Schaltmuffe 84 zwischen ihren drei unterschiedlichen Positionen zu bewirken sowie die Kupplungseinrückkraft zu erzeugen, die auf das Kupplungspaket 109 der Moduskupplungsanordnung 46 ausgeübt wird. Der Betätigungsmechanismus 48 umfasst grundsätzlich eine Motoranordnung 58, eine Antriebswelle 120, die durch den Abtrieb der Motoranordnung 58 rotatorisch angetrieben ist, eine Bereichsaktuatoranordnung 122 und eine Modusaktuatoranordnung 124. Die Motoranordnung 58 ist vorzugsweise ein Elektromotor, der mit einem Encoder ausgestattet ist, der die rotierte Position der Antriebswelle 120 genau erfassen kann. Die Bereichsaktuatoranordnung 122 umfasst einen Bereichsnocken 126, der zur Rotation mit der Antriebswelle 120 befestigt ist. Der Bereichsnocken 126 ist zylindrisch und umfasst eine durchgehende Nut, die ein Hochbereichs-Haltezeitsegment 128, ein Niederbereichs-Haltezeitsegment 130 und ein Spiral-Zwischenbetätigungssegment 132 aufweist, das die seitlich beabstandeten Haltezeitsegmente 128 und 130 verbindet. Die Bereichsaktuatoranordnung 122 umfasst darüber hinaus eine Bereichsgabel 134, die ein Mitnehmersegment 136 aufweist, das in der Nockennut in dem Bereichsnocken 126 festgehalten ist, und ein Gabelsegment 138, das in einer in der Schaltmuffe 84 ausgebildeten, kreisringförmigen Nut festgehalten ist.
Wie festzustellen ist, führt eine Rotation des Bereichsnockens 126 zu einer axialen Bewegung der Schaltmuffe 84 aufgrund eines Festhaltens des Mitnehmersegments 136 in dem Spiralnutsegment 132. Genauer bewirkt eine Rotation der Antriebswelle 120 in einer ersten Richtung eine gleichzeitige Rotation des Bereichsnockens 126, die wiederum bewirkt, dass sich das Mitnehmersegment 136 innerhalb des Zwischennutsegments 132 bewegt, bis die Schaltmuffe 84 in ihrer H-Position angeordnet ist. In dieser Position tritt das Mitnehmersegment 136 in das Hochbe reichs-Haltezeitnutsegment 128 ein, das eine fortgesetzte Rotation der Antriebswelle 120 in der ersten Richtung zulässt, während die Schaltmuffe 84 in ihrer H-Position festgehalten ist, so dass die Hochbereichs-Antriebsverbindung zwischen der Antriebswelle 60 und dem Hohlrad 90 hergestellt ist und aufrechterhalten wird. Danach bewirkt eine Rotation der Antriebswelle 120 und des Bereichsnockens 126 in der entgegengesetzten zweiten Richtung, dass das Mitnehmersegment 136 das Hochbereichs-Haltezeitnutsegment 128 verlässt und wieder in das Zwischennutsegment 132 eintritt, um zu bewirken, dass die Schaltmuffe 84 beginnt, sich aus ihrer H-Position in Richtung ihrer L-Position zu bewegen. Bei fortgesetzter Rotation des Bereichsnockens 126 in der zweiten Richtung verlässt das Mitnehmersegment 136 das Zwischennutsegment 132 und tritt in das Niederbereichs-Haltezeitnutsegment 30 ein, um die Schaltmuffe 84 in ihrer L-Position anzuordnen und die Niederbereichs-Antriebsverbindung zwischen dem Planetenträger 70 und dem Hohlrad 90 herzustellen.
Die Modusaktuatoranordnung 124 ist ebenfalls von der Motoranordnung 58 angetrieben und umfasst eine Kugelrampeneinheit 140 und eine Zahnradanordnung 142. Die Kugelrampeneinheit 140 umfasst eine erste Rampenplatte 144, eine zweite Rampenplatte 146 und mehrere Kugeln 148, die in ausgerichteten Sätzen von mit Rampen versehenen Nuten 150 und 152 angeordnet sind, die in entsprechenden Stirnflächen der Rampenplatten 144 und 146 ausgebildet sind. Die erste Rampenplatte 144 ist nicht drehbar an dem Gehäuse 66 befestigt und für eine bidirektionale axiale Bewegung gelagert. Genauer ist die erste Rampenplatte 144 derart gezeigt, dass sie die Heckabtriebswelle 40 koaxial umgibt, und ist eingerichtet, sich axial zu bewegen, um die Kupplungseinrückkraft auf die Einrückplatte 114 auszuüben und somit über Reibung mit dem Kupplungspaket 109 in Eingriff zu gelangen. Ein Axiallager 145 ist zwischen der Einrückplatte 114 und der ersten Rampenplatte 144 angeordnet gezeigt, um dazwischen eine Relativdrehung zuzulassen. Die zweite Rampenplatte 146 umgibt die Heckabtriebswelle 40 ebenfalls koaxial und ist zur Rotation relativ zu der ersten Rampenplatte 144 gelagert. Die zweite Rampenplatte 146 ist relativ zu der Heckabtriebswelle 40 über eine Verstärkungsplatte 153 axial zurückgehalten, und ein weiteres Axiallager ist dazwischen angeordnet gezeigt. Daher bewirkt eine Relativdrehung zwischen der ersten und zweiten Rampenplatte 144 und 146, dass sich die Kugeln 148 innerhalb der mit einer Rampe versehenen Nuten 150 und 152 bewegen, was wiederum bewirkt, dass die axiale Position der zweiten Rampenplatte 146 und der Einrückplatte 114 relativ zu dem Kupplungspaket 109 gesteuert wird, wodurch die Größe der daraus ausgeübten Kupplungseinrückkraft gesteuert wird.
Die Zahnradanordnung 142 umfasst ein erstes Zahnrad 154, das zur Rotation mit der Antriebswelle 120 befestigt ist, ein zweites Zahnrad 156, das an der zweiten Rampenplatte 146 befestigt ist, und ein drittes Zahnrad 158, das an einer Zwischenwelle 160 drehbar gelagert ist und mit dem ersten Zahnrad 154 sowie dem zweiten Zahnrad 156 kämmt. Das zweite Zahnrad 156 ist bevorzugt ein gekrümmtes Zahnradsegment, das einstückig mit einer äußeren Stirnfläche der zweiten Rampenplatte 146 ausgebildet oder starr mit dieser verbunden ist. Das Profil der mit einer Rampe versehenen Nuten 150 und 152 und das Übersetzungsverhältnis, das durch die Zahnradanordnung 142 zwischen der Antriebswelle 120 und der zweiten Rampenplatte 146 hergestellt ist, sind konstruiert, um eine bidirektionale Rotation der Antriebswelle 120 durch einen Bewegungsbereich zuzulassen, der ausreicht, damit sich die Schaltmuffe 84 zwischen ihrer H- und L-Bereichsposition bewegen kann, ohne dass irgendeine signifikante Kupplungseinrückkraft durch die Kugelrampeneinheit 140 auf die Kupplungsanordnung 46 übertragen wird. Im Besonderen ist eine Vorspanneinrichtung (nicht gezeigt) vorgesehen, um die Rampenplatten 144 und 146 winklig in eine Position vorzuspannen, in der die Kugeln 148 zentral in den Nockennuten 150 und 152 angeordnet sind und die erste Rampenplatte 144 axial in einer "gelösten" Position angeordnet ist. Bei in ihrer gelösten Position befindlicher erster Rampenplatte wird keine signifikante Kupplungseinrückkraft auf das Kupplungspaket 109 aufgebracht, so dass die Moduskupplungsanordnung 46 als in einem vollständig gelösten Zustand befindlich angesehen werden kann.
Jedoch bewirkt eine zusätzliche bidirektionale Rotation der Antriebswelle 120 eine axiale Bewegung der zweiten Rampenplatte 146 zwischen einer "anpassungsbereiten" Position und einer "gesperrten" Position, während die Haltezeitnutsegmente 128 und 130 in dem Bereichsnocken 126 derart fungieren, dass die Schaltmuffe 84 in ihrer H- oder ihrer L-Bereichsposition gehalten ist. Bei in der anpassungsbereiten Position befindlichen zweiten Rampenplatte 146 wird eine vorbestimmte minimale Kupplungseinrückkraft auf das Kupplungspaket 109 ausgeübt. Diese minimale Kupplungseinrückkraft bringt bevorzugt eine Vorlast auf das Kupplungspaket 109 auf, um Endantriebsklackern zu beseitigen und eine sofortige Kupplungsbetätigung zuzulassen. Umgekehrt wird eine maximale Kupplungseinrückkraft auf das Kupplungspaket 109 ausgeübt, und die Kupplungsanordnung 46 kann als vollständig eingerückt angesehen werden, wenn die zweite Rampenplatte in ihrer gesperrten Position angeordnet ist. Durch Verändern der axialen Position der zweiten Rampenplatte 146 zwischen ihrer anpassungsbereiten und gesperrten Position kann somit die Drehmomentaufteilung über das Differential 44 hinweg kontinuierlich moduliert werden, um eine automatische Steuerung der Kupplungsanordnung 46 in einem Bereich zwischen ihren gelösten und vollständig eingerückten Zuständen bereitzustellen.
Das Steuersystem 50 ist vorgesehen, um die rotierte Position der Antriebswelle 120 in Ansprechen auf das durch die Modusauswahleinrichtung 54 an die ECU 56 gelieferte Modussignal und die durch die Sensoren 52 gesendete Sensoreingangssignale zu steuern. Obgleich die Sensoren 52 zahlreiche Angaben liefern können (d. h. Wellendrehzahlen, Fahrzeuggeschwindigkeit, Gas/Drosselklappen-Position, Bremsenstatus usw.) ist in Betracht zu ziehen, dass die Kupplungsanordnung 46 zumindest in Ansprechen auf die Größe eines Zwischenachsschlupfs (ΔRPM) zwischen den Abtriebswellen 40 und 30 gesteuert wird. Gemäß einer Fahrzeuganwendung erlaubt die Modusauswahleinrichtung 54 eine Auswahl eines automatischen permanenten Hochbereichs-Vierradantriebsmodus (AUTO-4WH-Antriebsmodus), eines Neutralmodus und eines gesperrten Niederbereichs-Vierradantriebsmodus (LOCK-4WL-Antriebsmodus). In dem Auto-4WH-Modus ist die Schaltmuffe 84 in ihrer H-Position angeordnet und die durch die Kupplungsanordnung 46 erzeugte Drehmomentaufteilung wird ständig auf der Basis des Werts der Sensorsignale moduliert. In dem LOCK-4-WL-Antriebsmodus ist die Schaltmuffe 84 in ihrer L-Position angeordnet, und die Kupplungsanordnung 46 ist vollständig eingerückt. In dem Neutralmodus ist die Schaltmuffe 84 in ihrer N-Position angeordnet, und die Kupplungsanordnung 46 ist gelöst. Es wird deutlich, dass andere verfügbare Antriebsmodi ebenfalls bereitgestellt werden können, falls dies erwünscht ist. Beispielsweise kann ein gesperrter Hochbereichs-Vierradantriebsmodus (LOCK-4WH-Antriebsmodus) hergestellt werden, indem die Schaltmuffe 84 in ihrer H-Position angeordnet und die Kupplungsanordnung 46 vollständig eingerückt wird.
Obgleich der Betätigungsmechanismus 48 in Verbindung mit einem permanenten Verteilergetriebe offenbart worden ist, ist zu verstehen, dass das Differential 44 beseitigt werden könnte, so dass die Kupplungsanordnung 46 fungiert, um das von der Heckabtriebswelle 40 auf die Frontab triebswelle 30 übertragene Antriebsdrehmoment zu modulieren und somit einen "bedarfsabhängigen" Vierradantriebsmodus herzustellen. Eine modifizierte Version des Verteilergetriebes 20 ist in 3 als Verteilergetriebe 20A gezeigt und gekennzeichnet, das betreibbar ist, um bedarfsabhängige Vierradantriebsmodi zu definieren. Im Grunde umfasst die Schaltmuffe 84 nun einen Antriebsring 164, der mit einer Antriebsplatte 166 kerbverzahnt ist, die zur Rotation mit der Heckabtriebswelle 40 befestigt ist. Gleichermaßen ist die Kupplungsanordnung 46 nun angeordnet, um Antriebsdrehmoment von der Heckabtriebswelle 40 auf die Frontabtriebswelle 30 zu übertragen. Wieder ist die Motoranordnung 58 betreibbar, um eine Bewegung der Schaltmuffe 84 und der Kugelrampeneinheit 140 zu koordinieren und somit verschiedene gesperrte und bedarfsabhängige Vierradantriebsmodi herzustellen.
Wenn das bedarfsabhängige Verteilergetriebe 20A von 3 in Verbindung mit dem Fahrzeug 10 von 1 verwendet wird, würde die Modusauswahleinrichtung 54 die Auswahl einer Vielfalt von verfügbaren Modi zulassen, die beispielsweise einen Hochbereichs-Zweiradantriebsmodus (2WH-Antriebsmodus), einen bedarfsabhängigen Hochbereichs-Vierradantriebsmodus (AUTO-4WH-Antriebsmodus), einen nicht permanenten Hochbereichs-Vierradantriebsmodus (LOCK-4WH-Antriebsmodus), einen Neutralmodus und einen nicht permanenten Niederbereichs-Vierradantriebsmodus (LOCK-4WH-Antriebsmodus) umfassen. Genauer wäre die Schaltmuffe 84 in dem 2WH-Antriebsmodus in ihrer H-Position angeordnet, und die Kupplungsanordnung 46 wäre gelöst, so dass das gesamte Antriebsdrehmoment an die Heckabtriebswelle 40 abgegeben wird. In dem AUTO-4WH-Antriebsmodus wäre die Schaltmuffe 84 in ihrer H-Position angeordnet, und die Kupplungsanordnung 46 würde auf der Basis des Werts der Sensorsignale ständig moduliert werden, um das Drehmomentverteilungsverhältnis zwischen der Heckabtriebswelle 40 und der Frontab triebswelle 30 in einem Bereich zwischen 100:0 und 50:50 zu verändern. In der LOCK-4WH-Antriebsposition wäre die Schaltmuffe 84 noch in ihrer H-Position angeordnet, und die Kupplungsanordnung 46 wäre vollständig eingerückt, um die Frontabtriebswelle 30 effektiv mit der Heckabtriebswelle 40 zu koppeln. Wenn ähnlich der LOCK-4WL-Antriebsmodus ausgewählt ist, steuert der Controller 56 den Betätigungsmechanismus 48, um die Schaltmuffe 84 in ihrer L-Position anzuordnen, während die Kupplungsanordnung 46 vollständig in Eingriff steht.
Unter Bezugnahme auf 4 ist ein Verteilergetriebe 20B derart schematisch gezeigt, dass es im Allgemeinen ähnlich dem permanenten Verteilergetriebe 20 von 2 ist, außer dass die Kupplungsaktuatoranordnung 124 des kraftbetriebenen Betätigungsmechanismus 48 nun mit einer Modusnockenanordnung 200 anstelle der Zahnradanordnung 142 ausgestattet ist. Daher werden gleiche Bezugszeichen dazu verwendet, diejenigen Bauteile des Verteilergetriebes 20B zu identifizieren, die ähnlich den zuvor hierin beschriebenen Bauteilen des Verteilergetriebes 20 sind. Wie es zu sehen ist, umfasst die Modusnockenanordnung 200 einen Modusnocken 202, der zur gemeinsamen Rotation mit einer Antriebswelle 120 befestigt ist, und eine Sektorplatte 204, die an einer zweiten Rampenplatte 146 einer Kugelrampeneinheit 140 befestigt ist. Wie es am besten aus den 5A–5F zu sehen ist, ist die Sektorplatte 204 derart gezeigt, dass sie sich von der zweiten Rampenplatte 146 nach außen erstreckt und eine erste Randnockenfläche 206 und eine zweite Randnockenfläche 208 umfasst. Gleichermaßen ist der Modusnocken 202 derart gezeigt, dass er einen ersten Mitnehmer 210 umfasst, der eingerichtet ist, selektiv mit der ersten Nockenrandfläche 206 in Eingriff zu gelangen, und einen zweiten Mitnehmer 212 umfasst, der eingerichtet ist, selektiv mit der zweiten Nockenrandfläche 208 in Eingriff zu gelangen.
5A veranschaulicht die rotierte Position des Modusnocken 202, die durch Rotation der Antriebswelle 120 in ihrer ersten Richtung in eine Position bewirkt wird, in der der Bereichsnocken 126 bewirkt hat, dass die Schaltmuffe 84 in ihrer H-Bereichsposition angeordnet ist, wobei das Mitnehmersegment 136 der Bereichsgabel 134 am Eintrittsabschnitt des Hochbereichs-Haltezeitnutsegments 128 angeordnet ist. Gleichermaßen ist die zweite Rampenplatte 146 der Kugelrampeneinheit 140 in eine Position rotiert, in der die Kugeln 148 zentral in Nockennuten 150 und 152 angeordnet sind, so dass die erste Rampenplatte 144 axial in ihrer gelösten Position angeordnet ist.
Die 5B und 5C zeigen eine fortgesetzte Rotation der Antriebswelle 120 in ihrer ersten Richtung, um zu bewirken, dass der erste Mitnehmer 210 an dem Modusnocken 202 entlang einer ersten Nockenfläche 206 läuft und eine gleichzeitige Rotation der Sektorplatte 204 und der zweiten Rampenplatte 146 bewirkt. Wie es zuvor offenbart wurde, bewirkt eine derartige Rotation der zweiten Rampenplatte 146, dass die Kugelrampeneinheit 140 die erste Rampenplatte 144 axial aus ihrer gelösten Position durch ihre anpassungsbereiten Position (5B) in Richtung ihrer gesperrten Position (5C) verschiebt. Wie es zu sehen ist, ist eine Rotation des Modusnockens 202 durch einen Bereich von etwa 90° erforderlich, um die zweite Rampenplatte 146 der Kugelrampeneinheit 140 durch einen Bereich von etwa 45° eines Winkelwegs zu drehen, um eine axiale Bewegung der ersten Rampenplatte 144 zwischen ihren gelösten und gesperrten Positionen zu bewirken. Ein derart begrenzter Winkelweg des Modusnockens 202 fungiert, um eine adaptive Betätigung der Moduskupplungsanordnung 46 zuzulassen, während die Klauenkupplung 72 die Hochbereichs-Antriebsverbindung zwischen der Antriebswelle 60 und dem Antrieb zum Zwischenachsdifferential 44 aufrechterhält.
Im Betrieb wirkt das Differential 44 als offenes oder unbeschränktes Differential, wenn der Modusnocken 202 die zweite Rampenplatte 146 der Kugelrampeneinheit 140 in der in 5A gezeigten Winkelposition anordnet. Im Gegensatz dazu ist das Differential 44 gesperrt, wenn der Modusnocken 202 die zweite Rampenplatte 246 in der in 5C gezeigten Position anordnet, etwa wenn der LOCK-4WH-Antriebsmodus ausgewählt ist. Es ist eine adaptive Drehmomentverteilungssteuerung vorgesehen, indem die bidirektionale Winkelbewegung der zweiten Rampenplatte 146 zwischen den in den 5B und 5C gezeigten Positionen gesteuert wird, wenn der Auto-4WH-Antriebsmodus ausgewählt ist. Wie es festgestellt wurde, ermöglicht das Hochbereichs-Haltezeitnutsegment 130 eine Rotation des Bereichsnockens 126 mit der Antriebswelle 120, um die Schaltmuffe 84 während einer derartigen Betätigung der Moduskupplungsanordnung 46 in ihrer H-Bereichsposition zu halten.
Wenn es erwünscht ist, die Bereichseinheit 42 in ihren neutralen Modus umzuschalten, wird der Modusnocken 202 durch die Antriebswelle 120 in die in 5D gezeigte Position rotiert. Daher wird die zweite Rampenplatte 146 derart winklig positioniert, dass die Kugeln 148 zentral in den Nuten 150 und 152 angeordnet sind, um die erste Rampenplatte 144 axial in ihrer gelösten Position anzuordnen und somit die Einrückung der Moduskupplungsanordnung 46 vollständig zu lösen. Der Winkelabstand zwischen dem ersten Mitnehmer 210 und dem zweiten Mitnehmer 212 ist gewählt, um zuzulassen, dass die Antriebswelle 120 den Bereichsnocken 126 rotiert, ohne dass der Mitnehmer 210 oder 212 an dem Modusnocken 202 während des Bereichsumschaltens zwischen der Hochbereichsposition (5A), der Neutralposition (5D) und der Niederbereichposition (5E) mit seiner entsprechenden Nockenfläche 206 und 208 der Sektorplatte 204 in Eingriff steht, wodurch die Moduskupplungsanordnung 46 während des Bereichsumschaltens in ihrem vollständig gelösten Zustand gehalten werden kann.
5E veranschaulicht die rotierte Position des Modusnockens 202, die durch Rotation der Antriebswelle 120 in ihrer zweiten Richtung in eine Position bewirkt wird, in der der Bereichsnocken 126 bewirkt hat, dass die Schaltmuffe 84 in ihrer L-Bereichsposition angeordnet ist, wobei das Mitnehmersegment 136 der Bereichsgabel 134 am Eintritt des Niederbereichs-Haltezeitnutsegments 130 angeordnet ist. Wie es zuvor erwähnt wurde, ist die zweite Rampenplatte 146 in einer Position angeordnet, in der die Kugeln 148 zentral in den Nuten 150 und 152 angeordnet sind, so dass sich die erste Rampenplatte 144 axial in ihrer gelösten Position befindet. 5F zeigt, dass eine fortgesetzte Rotation der Antriebswelle 120 in der zweiten Richtung bewirkt, dass der zweite Mitnehmer 212 an dem Modusnocken 202 mit der zweiten Nockenkante 208 in Eingriff gelangt und gleichzeitig die Sektorplatte 204 und die zweite Rampenplatte 146 rotiert. Wie es festgestellt wurde, bewirkt eine derartige Rotation der zweiten Rampenplatte 146, dass die Kugelrampeneinheit 140 die erste Rampenplatte 144 aus ihrer gelösten Position (5E) in Richtung ihrer gesperrten Position (5F) axial verschiebt. Wieder ist eine Rotation der Antriebsplatte 202 im Bereich von etwa 90° erforderlich, um die zweite Rampenplatte 146 durch einen Bereich von etwa 45° eines Winkelwegs zu rotieren und somit eine axiale Bewegung der ersten Rampenplatte 144 zwischen ihren gelösten und gesperrten Positionen zu bewirken. Darüber hinaus veranschaulicht 5F die Positionierung, die erforderlich ist, um den LOCK-4WL-Antriebsmodus herzustellen.
Die obigen Referenzausführungsformen führen klar die neuartigen und nicht offensichtlichen Merkmale, die Struktur und/oder der Funktion der vorliegenden Erfindung aus. Jedoch wird ein Fachmann feststellen, dass äquivalente Elemente und/oder Anordnungen verwendet werden können, die durch den Schutzumfang der folgenden Ansprüche abgedeckt sein werden.
Zusammenfassung
Es ist ein Verteilergetriebe mit einer Bereichseinheit, einem Zwischenachsdifferential, einer Kupplungsanordnung und einem kraftbetriebenen Betätigungsmechanismus vorgesehen. Die Bereichseinheit umfasst einen Planetenradsatz, der durch eine Antriebswelle angetrieben ist, und eine synchronisierte Klauenkupplungsanordnung, um die Antriebswelle oder ein Abtriebsbauteil des Planetenradsatzes lösbar mit einem Antriebselement des Zwischenachsdifferentials zu koppeln. Das Zwischenachsdifferential umfasst ferner ein erstes Abtriebselement, das eine erste Abtriebswelle antreibt, wobei ein zweites Abtriebselement eine zweite Abtriebswelle funktional antreibt. Die Kupplungsanordnung ist eine Mehrscheiben-Reibungskupplung, die funktional zwischen der ersten und zweiten Abtriebswelle angeordnet ist. Der kraftbetriebene Betätigungsmechanismus umfasst eine Bereichsaktuatoranordnung, eine Kupplungsaktuatoranordnung und eine Motoranordnung, die betreibbar ist, um eine koordinierte Betätigung der Bereichsaktuatoranordnung und der Kupplungsaktuatoranordnung zu steuern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 5407024 [0004]
- US 5363938 [0004]
- US 5655986 [0004]
- US 6645109 [0004]
- US 6783475 [0004]
- US 6802794 [0004]

Claims

Verteilergetriebe, umfassend: eine Antriebswelle; eine erste und zweite Abtriebswelle; ein Zwischenachsdifferential mit einem Antriebselement, einem ersten Abtriebselement, das mit der ersten Abtriebswelle gekoppelt ist, einem zweiten Abtriebselement, das mit der zweiten Abtriebswelle gekoppelt ist, und einem Zahnradsatz, der das Antriebselement mit dem ersten und zweiten Abtriebselement verbindet; eine Bereichseinheit, die durch die Antriebswelle angetrieben ist und ein Abtriebsbauteil aufweist, das mit einer relativ zu der Antriebswelle reduzierten Drehzahl angetrieben ist; eine Klauenkupplung, die zwischen einer ersten Bereichsposition und einer zweiten Bereichsposition bewegbar ist, wobei die Klauenkupplung in ihrer ersten Bereichsposition betreibbar ist, um die Antriebswelle lösbar mit dem Antriebselement des Differentials zu koppeln, um dazwischen eine Hochbereichs-Antriebsverbindung herzustellen, und die Klauenkupplung in ihrer zweiten Bereichsposition betreibbar ist, um das Abtriebsbauteil der Bereichseinheit lösbar mit dem Antriebselement des Differentials zu koppeln, um dazwischen eine Niederbereichs-Antriebsverbindung herzustellen, eine Reibungskupplung, die funktional zwischen den jeweils zwei Elementen des Zwischenachsdifferentials angeordnet ist; eine Kugelrampeneinheit mit einer ersten Platte, einer zweiten Platte und Wälzkörpern, die mit der zwischen der ersten und der zweiten Platte ausgebildeten Nockenoberfläche in Eingriff stehen, wobei die erste Platte eingerichtet ist, sich in Ansprechen auf eine rotatorische Bewegung der zweiten Platte zwischen einer ersten Modusposition, in der eine minimale Kupplungseinrückkraft auf die Reibungskupplung ausgeübt wird, und einer zweiten Modusposition, in der eine maximale Kupplungseinrückkraft auf die Reibungskupplung ausgeübt wird, axial relativ zu der Reibungskupplung zu bewegen; und einen kraftbetriebenen Betätigungsmechanismus, um eine koordinierte Bewegung der Klauenkupplung zwischen ihrer ersten und ihrer zweiten Bereichsposition und der zweiten Platte zwischen ihrer ersten und zweiten Modusposition zu steuern, wobei der Betätigungsmechanismus einen Motor, eine Antriebswelle, die durch den Motor rotatorisch angetrieben ist, eine Modusnockenanordnung, die die erste Platte funktional mit der Antriebswelle verbindet, einen Bereichsnocken, der durch die Antriebswelle angetrieben ist, und eine Schaltgabel umfasst, die ein erstes Segment aufweist, das mit dem Bereichsnocken in Eingriff steht, und ein zweites Segment aufweist, das mit der Klauenkupplung gekoppelt ist, wobei die Modusnockenanordnung einen Modusnocken umfasst, der durch die Antriebswelle angetrieben ist, und eine Sektorplatte umfasst, die mit der zweiten Platte gekoppelt ist, wobei der Modusnocken einen ersten und zweiten Mitnehmer aufweist, und die Sektorplatte eine erste Nockenfläche aufweist, die mit dem ersten Mitnehmer in Eingriff gelangen kann, und eine zweite Nockenfläche aufweist, die mit der zweiten Nockenfläche in Eingriff gelangen kann.
Verteilergetriebe nach Anspruch 1, wobei eine Rotation der Antriebswelle in einer ersten Richtung eine gleichzeitige Rotation des Bereichsnockens bewirkt, die eine Bewegung der Klauenkupplung in Richtung ihrer ersten Bereichsposition bewirkt, während eine Rota tion der Antriebswelle in einer zweiten Richtung bewirkt, dass der Bereichsnocken die Klauenkupplung in Richtung ihrer zweiten Bereichsposition bewegt.
Verteilergetriebe nach Anspruch 2, wobei sich die Klauenkupplung zwischen ihrer ersten und zweiten Bereichsposition bewegt, während die zweite Platte in ihrer ersten Bereichsposition angeordnet ist, so dass die Reibungskupplung während einer Bewegung der Klauenkupplung gelöst ist.
Verteilergetriebe nach Anspruch 3, wobei eine fortgesetzte Rotation der Antriebswelle in der ersten Richtung, wenn die Klauenkupplung in ihrer ersten Bereichsposition angeordnet ist, bewirkt, dass der erste Mitnehmer an dem Modusnocken mit der ersten Nockenfläche an der Sektorplatte in Eingriff gelangt, um eine gleichzeitige Rotation der Sektorplatte aus ihrer ersten Modusposition, in der die Reibungskupplung gelöst ist, in Richtung ihrer zweiten Modusposition zu bewirken, in der die Reibungskupplung vollständig eingerückt ist.
Verteilergetriebe nach Anspruch 4, das ferner ein Steuersystem umfasst, um die axiale Position der ersten Platte in Ansprechen auf eine Winkelbewegung der zweiten Platte zwischen ihrer ersten und zweiten Modusposition zu steuern und somit die Einrückung der Reibungskupplung zu modulieren.
Verteilergetriebe nach Anspruch 3, wobei eine fortgesetzte Rotation der Antriebswelle in der zweiten Richtung, wenn die Klauenkupplung in ihrer zweiten Bereichsposition angeordnet ist, bewirkt, dass der zweite Mitnehmer an dem Modusnocken mit der zweiten No ckenfläche an der Sektorplatte in Eingriff gelangt, um eine Rotation der Sektorplatte aus ihrer ersten Modusposition in Richtung ihrer zweiten Modusposition zu bewirken.
Verteilergetriebe, umfassend: eine Antriebswelle; eine erste und zweite Abtriebswelle; eine Bereichseinheit, die durch die Antriebswelle angetrieben ist und ein Abtriebsbauteil aufweist, das mit einer relativ zu der Antriebswelle reduzierten Drehzahl angetrieben ist; eine Klauenkupplung, die in einer ersten Bereichsposition betreibbar ist, um die Antriebswelle mit der ersten Abtriebswelle zu koppeln, um eine Hochbereichs-Antriebsverbindung herzustellen, wobei die Klauenkupplung ferner in einer zweiten Bereichsposition betreibbar ist, um das Abtriebsbauteil der Bereichseinheit mit der ersten Abtriebswelle zu koppeln, um eine Niederbereichs-Antriebsverbindung herzustellen; eine Moduskupplung, die ein Kupplungspaket umfasst, das funktional zwischen der ersten und zweiten Abtriebswelle angeordnet ist, und eine Einrückplatte umfasst, die zwischen einer ersten Modusposition, in der eine minimale Kupplungseinrückkraft auf das Kupplungspaket ausgeübt wird, und einer zweiten Modusposition bewegbar ist, in der eine maximale Kupplungseinrückkraft auf das Kupplungspaket ausgeübt wird; einen Betätigungsmechanismus, um eine Bewegung der Klauenkupplung und der Einrückplatte zu koordinieren, wobei der Betätigungsmechanismus einen Motor, der eine Antriebswelle antreibt, eine Bereichsaktuatoranordnung, die durch die Antriebswelle angetrieben ist, um die Klauenkupplung zwischen ihrer ersten und zweiten Bereichsposition zu bewegen, und eine Modusaktuatoranord nung umfasst, die durch die Antriebswelle angetrieben ist, um die Einrückplatte zwischen ihrer ersten und zweiten Modusposition zu bewegen, wobei die Antriebswelle rotierbar ist durch einen ersten Bewegungsbereich, um zu bewirken, dass die Bereichsaktuatoranordnung die Klauenkupplung zwischen ihrer ersten und zweiten Bereichsposition bewegt, während die Modusaktuatoranordnung die Einrückplatte in ihrer ersten Modusposition hält, einen zweiten Bewegungsbereich, um zu bewirken, dass die Bereichsaktuatoranordnung die Klauenkupplung in ihrer ersten Bereichsposition hält, während die Modusaktuatoranordnung die Einrückplatte zwischen ihrer ersten und zweiten Modusposition bewegt, und einen dritten Bewegungsbereich, um zu bewirken, dass die Bereichsaktuatoranordnung die Klauenkupplung in ihrer zweiten Bereichsposition hält, während die Modusaktuatoranordnung die Einrückplatte zwischen ihrer ersten und zweiten Modusposition bewegt; und ein Steuersystem, um eine Betätigung des Motors zu steuern.
Verteilergetriebe nach Anspruch 7, wobei der erste Bereich einer Rotationsbewegung der Antriebswelle gleich etwa 180° ist und der zweite und dritte Bereich einer Rotationsbewegung der Antriebswelle jeweils gleich etwa 90° sind.
Verteilergetriebe nach Anspruch 7, wobei die Bereichsaktuatoranordnung umfasst: einen Bereichsnocken, der zur Rotation mit der Antriebswelle gekoppelt ist; eine Schaltgabel, die mit der Klauenkupplung gekoppelt ist; und einen Mechanismus, der die Schaltgabel mit dem Bereichsnocken verbindet und betreibbar ist, um eine Rotationsbewegung des Bereichsnockens in eine axiale Bewegung der Schaltgabel umzuwandeln, um die Klauenkupplung zwischen ihrer ersten und zweiten Bereichsposition zu bewegen.
Verteilergetriebe nach Anspruch 9, wobei der Mechanismus einen Mitnehmer umfasst, der an der Schaltgabel befestigt ist und sich in eine Nut erstreckt, die in dem Bereichsnocken ausgebildet ist, wobei die Nut ein Hochbereichs-Haltezeitsegment, ein Niederbereichs-Haltezeitsegment und ein Schaltsegment umfasst, das die Hochbereichs- und Niederbereichs-Haltezeitsegmente verbindet, wobei das Schaltsegment ausgestaltet ist, um während einer Rotation der Antriebswelle durch ihren ersten Bereich einer Rotationsbewegung eine axiale Bewegung der Klauenkupplung zwischen ihrer ersten und zweiten Bereichsposition zu bewirken, wobei das Hochbereichs-Haltezeitsegment ausgestaltet ist, um die Klauenkupplung während einer Rotation der Antriebswelle in ihrer ersten Bereichsposition zu halten, die durch ihren zweiten Bereich einer Rotationsbewegung bewirkt wird, und das Niederbereichs-Haltezeitsegment ausgestaltet ist, um die Klauenkupplung während einer Rotation der Antriebswelle durch ihren dritten Bereich einer Rotationsbewegung in ihrer zweiten Bereichsposition zu halten.
Verteilergetriebe nach Anspruch 7, wobei die Modusaktuatoranordnung umfasst: einen Modusnocken, der durch die Antriebswelle angetrieben ist und einen ersten und Mitnehmer aufweist; und eine Kupplungsbetriebseinrichtung, um eine Rotationsbewegung des Modusnockens in eine axiale Bewegung der Einrückplatte umzuwandeln, wobei die Kupplungsbetriebseinrichtung ein erstes Nockenelement mit einer ersten Nockenfläche, die mit dem ersten Mitnehmer in Eingriff gelangen kann, und einer zweiten Nockenfläche, die mit dem zweiten Mitnehmer in Eingriff gelangen kann, ein zweites Nockenelement, das zwischen dem ersten Nockenelement und der Einrückplatte angeordnet ist, und Wälzkörper umfasst, die zwischen dem ersten und zweiten Nockenelement angeordnet sind.
Verteilergetriebe nach Anspruch 11, wobei der erste und zweite Mitnehmer während einer Rotation der Antriebswelle durch ihren ersten Bewegungsbereich aus einem Eingriff mit der ersten und zweiten Nockenfläche verschoben sind, wobei der erste Mitnehmer mit den ersten Nockenflächen in Eingriff steht und bewirkt, dass das erste Nockenelement relativ zu dem zweiten Element derart rotiert, dass sich das zweite Nockenelement axial bewegt, um die Einrückplatte in Ansprechen auf eine Rotation der Antriebswelle durch ihren zweiten Bewegungsbereich zwischen ihrer ersten und zweiten Modusposition zu bewegen, und wobei der zweite Mitnehmer mit der zweiten Nockenfläche in Eingriff steht und bewirkt, dass das erste Nockenelement relativ zu dem zweiten Nockenelement derart rotiert, dass das zweite Nockenelement die Einrückplatte in Ansprechen auf eine Rotation der Antriebswelle durch ihren dritten Bereich einer Winkelbewegung zwischen ihrer ersten und zweiten Position bewegt.
Verteilergetriebe, umfassend: eine Antriebswelle; eine erste und zweite Abtriebswelle; eine Bereichseinheit, die durch die Antriebswelle angetrieben ist und ein Abtriebsbauteil aufweist, das mit einer relativ zu der Antriebswelle reduzierten Drehzahl angetrieben ist; eine Klauenkupplung, die zwischen einer ersten Bereichsposition und einer zweiten Bereichsposition bewegbar ist, wobei die Klauenkupplung in ihrer ersten Bereichsposition betreibbar ist, um die erste Abtriebswelle lösbar zu koppeln und somit dazwischen eine Hochbereichs-Antriebsverbindung herzustellen, und die Klauenkupplung in ihrer zweiten Bereichsposition betreibbar ist, um das Abtriebsbauteil der Bereichseinheit lösbar mit der ersten Abtriebswelle zu koppeln und somit dazwischen eine Niederbereichs-Antriebsverbindung herzustellen; eine Reibungskupplung, die funktional zwischen der ersten und zweiten Abtriebswelle angeordnet ist; eine Kugelrampeneinheit mit einer ersten Platte, einer zweiten Platte und Wälzkörpern, die mit einer zwischen der ersten und zweiten Platte gebildeten Nockenfläche in Eingriff stehen, wobei die erste Platte eingerichtet ist, sich in Ansprechen auf eine Rotationsbewegung der zweiten Platte zwischen einer ersten Modusposition, in der eine minimale Kupplungseinrückkraft auf die Reibungskupplung ausgeübt wird, und einer zweiten Modusposition, in der eine maximale Kupplungseinrückkraft auf die Reibungskupplung ausgeübt wird, axial relativ zu der Reibungskupplung zu bewegen; und einen kraftbetriebenen Betätigungsmechanismus, um eine koordinierte Bewegung der Klauenkupplung zwischen ihrer ersten und zweiten Bereichsposition und der zweiten Platte zwischen ihrer ersten und zweiten Modusposition zu steuern, wobei der Betätigungsmechanismus einen Motor, eine Antriebswelle, die durch den Motor rotatorisch angetrieben ist, eine Modusnockenanordnung, die die zweite Platte mit der Antriebswelle verbindet, einen Bereichsnocken, der durch die Antriebswelle angetrieben ist, und eine Schaltgabel umfasst, die ein erstes Segment aufweist, das mit dem Bereichsnocken in Eingriff steht, und ein zweites Segment aufweist, das mit der Klauenkupplung gekoppelt ist, wobei die Modusnockenanordnung einen Modusnocken umfasst, der durch die Antriebswel le angetrieben ist, und eine Sektorplatte umfasst, die mit der zweiten Platte gekoppelt ist, wobei der Modusnocken einen ersten und zweiten Mitnehmer aufweist und die Sektorplatte eine erste Nockenfläche aufweist, die mit dem ersten Mitnehmer in Eingriff gelangen kann, und eine zweite Nockenfläche aufweist, die mit der zweiten Nockenfläche in Eingriff gelangen kann.
Verteilergetriebe nach Anspruch 13, wobei die Nut in dem Bereichsnocken eine erste Umfangsnut, eine zweite Umfangsnut und eine die erste und zweite Umfangsnut verbindende Spiralnut umfasst, wodurch eine Rotation der Antriebswelle in einer ersten Richtung eine gleichzeitige Rotation des Bereichsnockens bewirkt, die eine Bewegung der Klauenkupplung in Richtung ihrer ersten Bereichsposition bewirkt, während eine Rotation der Antriebswelle in einer zweiten Richtung bewirkt, dass der Bereichsnocken die Klauenkupplung in Richtung ihrer zweiten Bereichsposition bewegt.
Verteilergetriebe nach Anspruch 14, wobei sich die Klauenkupplung zwischen ihrer ersten und zweiten Bereichsposition bewegt, während die zweite Platte sich in ihrer ersten Bereichsposition befindet, so dass die Reibungskupplung während einer Bewegung der Klauenkupplung gelöst ist.
Verteilergetriebe nach Anspruch 15, wobei eine fortgesetzte Rotation der Antriebswelle in einer ersten Richtung, wenn sich die Klauenkupplung in ihrer ersten Bereichsposition befindet, bewirkt, dass das Mitnehmersegment der Schaltgabel in die erste Umfangsnut eintritt und der erste Mitnehmer an dem Modusnocken mit der ersten Nockenfläche in Eingriff gelangt und eine Rotation der Sektorplatte bewirkt, so dass sich die zweite Platte aus ihrer ersten Moduspositi on, in der die Reibungskupplung gelöst ist, in Richtung ihrer zweiten Modusposition, in der die Reibungskupplung vollständig eingerückt ist, bewegt.
Verteilergetriebe nach Anspruch 16, die ferner ein Steuersystem umfasst, um die Position der zweiten Platte zwischen ihrer ersten und zweiten Modusposition zu steuern und somit die Einrückung der Reibungskupplung zu modulieren.