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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftübertragungsvorrichtung für ein vierradgetriebenes Fahrzeug,
das Hauptantriebswellen aufweist, auf die das Drehmoment eines Motors
direkt übertragen wird,
und Hilfs-Antriebsräder,
auf die ein Teil des Drehmoments des Motors über eine Antriebswelle, eine
Hydraulikkupplung sowie eine Abtriebswelle indirekt übertragen
wird.
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2. Beschreibung der verwandten
Technik
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Eine
Kraftübertragungsvorrichtung
für ein vierradgetriebenes
Fahrzeug ist aus der JP-A-3-224830 bekannt. Diese Kraftübertragungsvorrichtung
ist so aufgebaut, dass ein geschlossener Hydraulikdruckkreis aufgebaut
ist durch eine erste Hydraulikkupplung, die dazu ausgelegt ist,
mit den Vorderrädern
zur Drehung zu koppeln, und einer zweiten Hydraulikpumpe, die dazu
ausgelegt ist, mit den Hinterrädern
zur Drehung zu koppeln, und dass die Hydraulikkupplung dazu ausgelegt
ist, unter einem Hydraulikdruck zu koppeln, der in dem geschlossenen
Hydraulikdruckkreis durch eine Differenzdrehung zwischen den Vorder-
und Hinterrädern erzeugt
wird, wobei der Teil des Drehmoments an den Vorderrädern auf
die Hinterräder übertragen wird.
Ein Richtungswählventil
zum selektiven Wechseln der Fluidwege ist in dem geschlossenen Hydraulikdruckkreis
vorgesehen, um die Richtungsänderung zu
kompensieren, in der das Hydraulikfluid von den ersten und zweiten
Hydraulikpumpen ausgeworfen wird, die stattfindet, wenn das Fahrzeug
seine Fahrtrichtung von Vorwärtsfahrrichtung
zur Rückwärtsfahrrichtung ändert, so
dass unabhängig
von der Fahrtrichtung des Fahrzeugs ein Vierradantriebzustand realisiert
wird.
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Zusätzlich ist
eine Kraftübertragungsvorrichtung
für ein
vierradgetriebenes Fahrzeug dieses Typs in der JP-A-9-202152 offenbart.
In dieser Kraftübertragungsvorrichtung
sind eine Antriebswelle, die dazu ausgelegt ist, mit Vorderrädern als
Hauptantriebsrädern
zur Drehung zu koppeln, und eine Abtriebswelle, die dazu ausgelegt
ist, mit Hinterrädern als
Hilfs-Antriebsräder zu koppeln, über eine
Mehrscheibenkupplung miteinander verbunden, und an der Antriebswelle
ist ein Zweiwegkupplungsmechanismus vorgesehen. Der Zweiwegkupplungsmechanismus
hat die Funktion, das Drehmoment an den Vorderrädern auf die Hinterräder zu verteilen,
um die Durchfahrleistung des Fahrzeugs durch Sperrung zu verbessern,
wenn die Vorderräder
durchrutschen und die Drehzahl der Vorderräder die Drehzahl der Hinterräder überschreitet,
in jedem der Fälle,
wo das Fahrzeug vorwärts
fährt und
das Fahrzeug rückwärts fährt, sowie
die Funktion, die Sperre zu lösen,
so dass das Drehmoment an den Vorderrädern nicht auf die Hinterräder verteilt
wird, um hierdurch einen nachteiligen Effekt auf den Betrieb eines
ABS (Antiblockier-Brems-Systems) zu vermeiden, wenn die Vorderräder blockieren
und die Drehzahl der Vorderräder
niedriger wird als die Drehzahl der Hinterräder.
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Die
in der vorgenannten JP-A-3-224830 beschriebene Kraftübertragungsvorrichtung
benötigt zwei
Hydraulikpumpen, und daher hat die Vorrichtung einen Nachteil darin,
dass die Anzahl der verwendeten Komponenten, die Mann-Stunden, die beim
Zusammenbau dieser Komponenten involviert sind, das Gewicht der
Vorrichtung um deren Herstellungskosten erhöht sind.
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Zusätzlich hat
die Kraftübertragungsvorrichtung,
die in der vorgenannten JP-A-9-202152
beschrieben ist, den Zweiwegkupplungsmechanismus, der an der Abtriebswelle
vorgesehen ist, um das Drehmoment an den Vorderrädern auf die Hinterräder zu übertragen,
und daher wird das Drehmoment durch den Zweiwegkupplungsmechanismus
direkt übertragen.
Dies fordert die Verwendung eines Zweiwegkupplungsmechanismus, der
eine große
Drehmomentübertragungskapazität hat und
teuer ist, was Probleme hervorruft, das die Kraftübertragungsvorrichtung
größer wird
und das die Herstellungskosten zunehmen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung wurde im Hinblick auf die obigen Situationen durchgeführt, und
eine Aufgabe davon ist es, eine Kraftübertragungsvorrichtung für ein vierradgetriebenes
Fahrzeug bereitzustellen, die eine Miniaturisierung davon und eine
Kostenreduktion dafür
zu ermöglichen,
in dem die Anzahl der Hydraulikpumpen sowie die Drehmomentübertragungskapazität des Zweiwegkupplungsmechanismus
reduziert wird.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Kraftübertragungsvorrichtung
gemäß Anspruch
1 gelöst.
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In
Hinblick auf die Lösung
der obigen Aufgabe wird gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung eine Kraftübertragungsvorrichtung für ein vierradgetriebenes
Fahrzeug angegeben, umfassend: Hauptantriebsräder, auf die das Drehmoment
eines Motors direkt übertragen
wird, und Hilfs-Antriebsräder, auf die
ein Teil des Drehmoments des Motors über eine Antriebswelle, eine
Hydraulikkupplung und eine Abtriebswelle indirekt übertragen
wird, worin die Kupplung unter einem Hydraulikdruck, die in einer
Hydraulikpumpe erzeugt wird, die durch die Antriebswelle über einen
Zweiwegkupplungsmechanismus angetrieben wird, sperrt, wobei die
Kraftübertragungsvorrichtung
dadurch gekennzeichnet ist, dass die Zweiwegkupplung, unabhängig von
der Drehrichtung der Antriebswelle, sperrt, wenn die Drehzahl der
Antriebswelle die Drehzahl der Abtriebswelle überschreitet, um die Hydraulikpumpe
anzutreiben.
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Gemäß der obigen
Konstruktion wird der Zweiwegkupplungsmechanismus in einen nicht-sperrenden
Zustand versetzt, während
das Fahrzeug mit konstanter Geschwindigkeit geradeaus vorwärts fährt, wo
die Drehzahl der Hauptantriebsräder
mit der Drehzahl der Hilfs-Antriebsräder übereinstimmt, um auch während der
Bremsbetätigung
des Fahrzeugs, das geradeaus vorwärts fährt, wo die Drehzahl der Hauptantriebsräder unter
die Drehzahl der Hilfs-Antriebsräder
sinkt. Infolgedessen wird die Hydraulikpumpe von der Antriebswelle
gelöst
und gibt keinen Hydraulikdruck aus, und daher wird die Hydraulikkupplung
in einem nicht-sperrenden Zustand versetzt, wodurch das Fahrzeug
in einem Zweiradantriebzustand verbleibt.
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Andererseits
wird der Zweiwegkupplungsmechanismus in einen Sperrzustand versetzt,
während
das Fahrzeug geradeaus vorwärts
anfährt
und beschleunigt, wo die Drehzahl der Hauptantriebsräder die
Drehzahl der Hilfs-Antriebsräder überschreitet,
und daher wird die Hydraulikpumpe durch die Antriebswelle angetrieben,
um einen Hydraulikdruck auszugeben, und die Hydraulikkupplung wird
in einen Sperrzustand versetzt, wodurch das Fahrzeug zu einem Vierradantriebzustand
umgeschaltet wird.
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Obwohl
die Drehrichtung der jeweiligen Komponenten der Kraftübertragungsvorrichtung, wenn
das Fahrzeug geradeaus rückwärts fährt, im entgegengesetzt
zu jener wird, wenn das Fahrzeug geradeaus vorwärts fährt, sperrt der Zweiwegkupplungsmechanismus,
wenn die Drehzahl der Antriebswelle jene der Abtriebswelle überschreitet,
unabhängig
von der Drehrichtung der Antriebswelle, und daher wird, wie im Falle
des Geradeausfahrbetriebs, der Zweiwegkupplungsmechanismus in den nicht-sperrenden Zustand
versetzt, während
das Fahrzeug mit konstanter Geschwindigkeit geradeaus rückwärts fährt, wodurch
das Fahrzeug in dem Zweiradantriebszustand gehalten werden kann,
wohingegen der Zweiwegkupplungsmechanismus in den Sperrzustand versetzt
wird, während
das Fahrzeug geradeaus rückwärts losfährt und
beschleunigt, wodurch das Fahrzeug zum Vierradantriebzustand umgeschaltet
werden kann.
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Daher
besteht keine Möglichkeit,
dass das Drehmoment, das von den Hauptantriebsrädern auf die Hilfs-Antriebsräder übertragen
wird, direkt auf den Zweiwegkupplungsmechanismus wirkt, wobei nur
ein winziges Drehmoment zum Antrieb der Hydraulikpumpe auf den Zweiwegkupplungsmechanismus
wirkt, und daher die Drehmomentübertragungskapazität des Zweiwegkupplungsmechanismus
klein sein kann, so dass der Versuch unternommen werden kann, die
Größe und Produktionskosten
dieses Mechanismus zu verringern. Zusätzlich ist nur eine Hydraulikpumpe
erforderlich, und daher kann dies dazu beitragen, die Anzahl der
in den Zweiwegkupplungsmechanismus verwendeten Komponenten, die Mann-Stunden,
die beim Zusammenbau der Komponenten zu diesem Mechanismus involviert
sind, das Gewicht des Mechanismus und die Herstellungskosten davon
zu reduzieren. Darüber
hinaus ist die Hydraulikpumpe so ausgestaltet, das sie nur dann
aktiviert wird, wenn die Drehzahl der Hauptantriebsräder die
Drehzahl der Hilfs-Antriebsräder überschreitet, und
daher kann die zum Antrieb der Hydraulikpumpe erforderliche Energie
zu klein wie möglich
gehalten werden, wodurch der Kraftstoffverbrauch des Motors reduziert
werden kann, um den eingesetzten Kraftstoff einzusparen.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Kraftübertragungsvorrichtung für ein vierradgetriebenes
Fahrzeug vorgesehen, wie sie im obigen ersten Aspekt genannt ist,
worin der zweite Kupplungsmechanismus ein erstes Kupplungselement
umfasst, das mit der Antriebswelle verbunden ist, ein zweites Kupplungselement,
das mit der Hydraulikpumpe verbunden ist, sowie ein Richtungswählventil,
das mit der Abtriebswelle über
ein Reibelement derart verbunden ist, dass es einen Schlupf erlaubt.
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Gemäß der obigen
Konstruktion ist das Richtungswählelement
mit der Abtriebswelle über
ein Reibelement derart verbunden, das es einen Schlupf erlaubt,
und selbst wenn daher die Drehzahl zwischen den Hauptantriebsrädern und
den Sub-Abtriebsrädern
unterschiedlich ist, kann ein Risiko einer Überlastung des Richtungswählelements
beseitigt werden, wodurch es möglich
gemacht wird, die Haltbarkeit des Zweiwegkupplungsmechanismus sicher
zu erhalten.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der Erfindung, wird eine Kraftübertragungsvorrichtung für ein vierradgetriebenes
Fahrzeug vorgesehen, wie sie im obigen zweiten Aspekt genannt ist,
worin eine Drehzahlerhöhungseinheit
zwischen dem Richtungswählelement
des Zweiwegkupplungsmechanismus und der Abtriebswelle angeordnet
ist, um die Drehzahl der Abtriebswelle zur Übertragung auf das Richtungswählelement
zu erhöhen.
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Gemäß der obigen
Konstruktion wird die Drehzahl der Abtriebswelle durch die Drehzahlerhöhungseinheit
zur Übertragung
auf das Richtungswählelement
erhöht,
und daher sperrt die Zweiwegkupplung nicht, bis die Drehzahl der
Hauptantriebsräder
die Drehzahl der Hilfs-Antriebsräder über die Drehzahlerhöhungsrate
der Drehzahlerhöhungseinheit
hinaus überschreitet.
Selbst wenn daher eine leichte Drehzahldifferenz zwischen den Hauptantriebsrädern und
den Sub-Abtriebsrädern
auftritt, während
das Fahrzeug eine enge Kurve macht, oder in einem Parkplatz eingeparkt
werden soll, kann, da der Zweiwegkupplungsmechanismus nicht sperrt,
ein Enge-Kurven-Brems-Phänomen
vermieden werden, wodurch verhindert wird, dass das Fahrzeug unnötig in den
Vierradantriebs-Zustand versetzt wird, wodurch es möglich gemacht
wird, den Kraftstoffverbrauch des Motors zu reduzieren, um den eingesetzten
Kraftstoff einzusparen.
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Gemäß einem
vierten Aspekt der Erfindung wird eine Kraftübertragungsvorrichtung für ein vierradgetriebenes
Fahrzeug vorgesehen, wie sie im obigen ersten Aspekt genannt ist,
worin der Zweiwegkupplungsmechanismus koaxial im Inneren der Hydraulikpumpe
angeordnet ist.
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Da
gemäß der obigen
Konstruktion die Zweiwegkupplung koaxial im Inneren der Hydraulikpumpe angeordnet
ist, kann die axiale Abmessung der Kraftübertragungsvorrichtung reduziert
werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Diagramm, das die Gesamtkonstruktion eines Kraftübertragungssystems
eines vierradgetriebenes Fahrzeugs zeigt;
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2 ist
ein Diagramm, das die Konstruktion einer Kraftübertragungsvorrichtung zeigt;
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3 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
entlang Linie III-III von 2;
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4A bis 4C sind
Erläuterungsdiagramme,
die den Betrieb eines Zweiwegkupplungsmechanismus erläutern;
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5 ist
ein Diagramm, das einen Hydraulikdruckkreis zur Aktivierung einer
Hydraulikkupplung zeigt;
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6 ist
ein Diagramm, das die Gesamtkonstruktion eines Kraftübertragungssystems
eines vierradgetriebenen Fahrzeugs gemäß einer zweiten Ausführung der
Erfindung zeigt;
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7A bis 7C sind
Diagramme, die einen Zweiwegkupplungsmechanismus gemäß einer dritten
Ausführung
der Erfindung zeigen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
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Eine
Art zur Ausführung
der Erfindung wird nachfolgend in Bezug auf Ausführungen beschrieben, die in
den beigefügten
Zeichnungen illustriert sind.
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1 bis 5 zeigen
eine erste Ausführung
der Erfindung. Wie in den 1 und 2 gezeigt,
wird die Ausgangsleistung von einem Motor E, der an der Vorderseite
eines vierradgetriebenen Fahrzeugs angebracht ist, an der Vorderradseite über ein
Getriebe 1 in eine Differenzialgetriebeeinheit 2 eingegeben,
und eine Ausgangsleistung von der Differenzialgetriebeeinheit 2 wird
dann auf linke und rechte Vorderräder Wf, Wf, die Hauptantriebsräder sind, über Antriebsachsen 3, 3 übertragen.
Die Ausgangsleistung von dem Motor E, die in die Differenzialgetriebeeinheit 2 eingegeben
ist, wird in eine Kraftübertragungsvorrichtung
T, die später
beschrieben wird, über
einen Kegelradsatz 4 und eine Antriebswelle 5 eingegeben,
und eine Ausgangsleistung von der Kraftübertragungsvorrichtung T wird
auf eine Differenzialgetriebeeinheit 8 an der Hinterradseite über eine
Abtriebswelle 6 und einen Kegelradsatz 7 übertragen.
Darüber
hinaus wird damit eine Ausgangsleistung von der Differenzialgetriebeeinheit 8 auf
linke und rechte Hinterräder
Wr, Wr, die Hilfs-Antriebsräder
sind, über
Antriebsachsen 9, 9 übertragen.
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Die
Kraftübertragungsvorrichtung 5 enthält ein Gehäuse 12 zum
Tragen eines hinteren Abschnitts der Antriebswelle 5 über ein
Kugellager 11, und ein Deckel 13 ist mit Bolzen 14 ...
an eine hintere Öffnung
des Gehäuses 12 gebolzt.
Die Abtriebswelle 6 erstreckt sich durch den Deckel 13 in
das Gehäuse 12 und
ist an ihrem Vorderende innerhalb eines Innenumfangs eines Hinterendes
der Antriebswelle 5 über
ein Rollenlager 15 relativ drehbar gelagert.
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Eine
Hydraulikkupplung 16 zum Steuern/Regeln der Erzeugung und
Unterbrechung der Drehmomentübertragung
zwischen der Antriebswelle 5 und der Abtriebswelle 6 enthält eine
Mehrzahl von Reibeingriffselementen 18 ..., die in einem
Kupplungsaußenelement 17 längsverzahnt
eingesetzt sind, das dazu ausgelegt ist, sich gemeinsam mit der Antriebswelle 5 zu
drehen, und eine Mehrzahl von Reibeingriffselementen 20,
..., die auf ein Kupplungsinnenelement 19 längsverzahnt
gesetzt sind, das dazu ausgelegt ist, sich zusammen mit der Abtriebswelle 6 zu
drehen, einen Kupplungszylinder 21a, der in einen Pumpengehäuse 21 ausgebildet
ist, einen Kupplungskolben 22, der in dem Kupplungszylinder 21a verschiebbar
gelagert ist, eine Druckplatte 23, die in das Kupplungsaußenelement 17 längsverzahnt
eingesetzt ist, sowie ein Drucklager 24, das zwischen den
Kupplungskolben 22 und der Druckplatte 23 angeordnet
ist.
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Wenn
demzufolge Hydraulikfluid, das von einer später beschriebenen Hydraulikpumpe 26 ausgeworfen
wird, einer Kupplungsfluidkammer 25 in dem Kupplungszylinder 21a zugeführt wird,
bringt die Druckplatte 23, die durch den Kupplungskolben 22 unter
Druck gesetzt wird, der dann über
das Drucklager 24 ausgefahren wird, beide Reibeingriffselemente 18 ..., 20 ...
in engen Kontakt miteinander, wodurch die Hydraulikkupplung 16 sperrt
und die Antriebswelle 5 und die Abtriebswelle 6 integral
gemacht werden. In diesem Sperrzustand der Hydraulikkupplung 16 wird
das Drehmoment von den Vorderrädern
Wf, Wf auf die Hinterräder
Wr, Wr übertragen,
wohingegen im ausgerückten
Zustand der Hydraulikkupplung die Drehmomentübertragung von den Vorderrädern Wf, Wf
auf die Hinterräder
Wr, Wr unterbrochen wird.
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Zum
Beispiel enthält
die Hydraulikpumpe 26, die aus einer Trochoidpumpe aufgebaut
ist, einen Innenrotor 27 und einen Außenrotor 28, die in
einer im Pumpengehäuse 21 gebildeten
Pumpenkammer 21b aufgenommen sind, und eine Seite des jeweiligen
Innenrotors 27 und Außenrotors 28 ist
mit dem Deckel 13 abgedeckt, der an dem Pumpengehäuse 21 mit Bolzen 29 ...
mit einem Stift 30 gesichert ist.
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Wie
aus den 2 und 3 klar ist,
ist ein Vorderende einer Buchse 31, die relativ drehbar
auf dem Außenumfang
der Abtriebswelle 6 sitzt, am radialen Innenende der Druckplatte 23 der
Hydraulikkupplung 16 befestigt, und ein Zweiwegkupplungsmechanismus 32 ist
zwischen dem Außenumfang der
Buchse 31 und seinem Hinterende und dem Innenumfang des
Innenrotors 27 der Hydraulikpumpe 26 angeordnet.
Der Zweiwegkupplungsmechanismus 32 enthält ein ringartiges erstes Kupplungselement 33,
das radial innen angeordnet und mit der Buchse 31 längsverzahnt
ist, ein zweites Kupplungselement 34, das koaxial mit und
außerhalb
des ersten Kupplungselements 33 angeordnet ist und mit
dem Innenumfang des Innenrotors 27 längsverzahnt ist, ein ringförmiges Richtungswählelement 35,
das zwischen den ersten und zweiten Kupplungselementen 33, 34 relativ
drehbar angeordnet ist, sowie eine Mehrzahl von Rollen 36,
die so gelagert sind, das sie jeweils in einer Mehrzahl von Taschen 35a sitzt,
die in dem Richtungswählelement 35 mit
vorbestimmten Intervallen ausgebildet sind.
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Flache
Ebenen 33a ... sind an der Außenumfangsoberfläche bis
inneren ersten Kupplungselements 33 an Positionen ausgebildet,
die den Taschen 35a entsprechen, wohingegen eine bogenartige Oberfläche 34a an
der Innenumfangsoberfläche
des äußeren zweiten
Kupplungselements 34 ausgebildet ist. Demzufolge sind die
Rollen 36 ... von den flachen Oberflächen 33a ... des ersten
Kupplungselements 33, der bogenartigen Oberfläche 34a des
zweiten Kupplungselements 34 und den Taschen 35a des Richtungswählelements 35 umgeben
und werden darin am Ort gehalten. Ein Winkelbereich, in dem sich
das Richtungswählelement 35 relativ
zum ersten Kupplungselement 33 drehen kann, wird durch
den Eingriff eines Stifts 37 gesteuert, der radial von
dem ersten Kupplungselement 33 in eine Kerbe 35b,
die in dem Richtungswählelement 35 ausgebildet
ist, vorsteht. Zusätzlich
wird das Richtungswählelement 35 mit
einer Feder (nicht gezeigt) zur Neutralstellung hin vorgespannt,
wie in 4A gezeigt.
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Wenn,
wie in den 4B, 4C gezeigt, das
Fahrzeug vorwärts
fährt,
drehen sich das mit der Antriebswelle 5 verbundene erste
Kupplungselement 33 und das mit der Antriebswelle 6 verbundene
Richtungswählelement 35 beide
in der mit dem Pfeilen angegebenen Richtung. Wenn in diesem Fall,
wie in 4B gezeigt, die Drehzahl Nf
des ersten Kupplungselements 33 die Drehzahl Nr des Richtungswählelements 35 überschreitet,
weicht die Phase des Richtungswählelements 35 zur
Verzögerungsseite
in der Drehrichtung relativ zum ersten Kupplungselement 33 ab,
wodurch der Zweiwegkupplungsmechanismus 32 sperrt, so das
ein Drehmoment von dem ersten Kupplungselement 33 auf das
zweite Kupplungselement 34 übertragen wird, und die Hydraulikpumpe 26 durch
die Antriebswelle 5 über
das Kupplungsaußenelement 17 und
die Buchse 31 angetrieben wird. Falls darüber hinaus,
wie in 4C gezeigt, die Drehzahl Nr
des Richtungswählelements 35 die
Drehzahl Nf des ersten Kupplungselements 33 überschreitet,
weicht die Phase des Richtungswählelements 35 zur
Vorwärtsseite
in der Drehrichtung relativ zum ersten Kupplungselement 33 ab,
wodurch der Zweiwegkupplungmechanismus 32 löst, so das die Drehmomentübertragung
von dem ersten Kupplungselement 33 auf das zweite Kupplungselement 34 unterbrochen
wird und der Antrieb der Hydraulikpumpe 26 dann unterbrochen
wird.
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Obwohl
sich, wenn das Fahrzeug rückwärts fährt, sich
das erste Kupplungselement 33 und das Richtungswählelement 35 des
Zweiwegkupplungsmechanismus 32 in einer entgegengesetzten
Richtung zur oben beschriebenen Richtung drehen, sperrt die Zweiwegkupplung
auch während
der Rückwärtsfahrbetriebs,
falls die Drehzahl Nf der ersten Kupplung 33 die Drehzahl
Nr des Richtungswählelements 35 überschreitet,
wohingegen die Zweiwegkupplung 32 löst, falls die Drehzahl Nr des
Richtungswählelements 35 die
Drehzahl Nf des ersten Kupplungselements 33 überschreitet.
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Die
Drehzahlerhöhungseinheit 38 zum
Verbinden des Richtungswählelements 35 des
Zweiwegkupplungsmechanismus 32 mit der Abtriebswelle 6 ist
aufgebaut aus einem ersten Zahnrad 39, das am Außenumfang
der Abtriebswelle 6 befestigt ist, zweiten und dritten
Zahnrädern 42, 43,
die jeweils unabhängig
an einer Zwischenwelle 41 drehbar gelagert sind, die an
einem an dem Deckel 13 vorgesehenen Träger 40 gelagert ist,
ein viertes Zahnrad 44, das am Außenende eines Arms 35b vorgesehen
ist, der integral von dem Richtungswählelement 35 absteht,
sowie eine Kegelscheibenfeder 45, die zwischen den zweiten
und dritten Zahnrädern 42, 43 als
Reibelement angeordnet ist. Wenn daher die Drehmoment der Abtriebswelle 6 auf
das Richtungswählelement 35 über das
erste Zahnrad 39, das zweite Zahnrad 42, das dritte
Zahnrad 43 und das vierte Zahnrad 44 übertragen
wird, wird die Drehzahl in der Größenordnung einiger Prozente
erhöht.
Wenn darüber
hinaus der Stift 37 ein Ende der Kerbe 35d erreicht,
um die Drehung des Richtungswählelements 35 zu
steuern, rutschten die zweiten und dritten Zahnräder 42, 43 relativ
zueinander über
die Kegelscheibenfeder 45, und die Drehmomentübertragung
von der Abtriebswelle 6 auf das Richtungswählelement 35 wird
unterbrochen, und da kann jedes Risiko einer Überlastung des Zweiwegkupplungsmechanismus 32 vermieden werden,
um hierdurch dessen Haltbarkeit zu verbessern.
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Weil
somit die Kraftübertragungsvorrichtung mit
nur einer Hydraulikpumpe 26 versehen ist, im Vergleich
einer solchen, die mit zwei Hydraulikpumpen versehen ist, kann diese
Vorrichtung dazu beitragen, die Anzahl der darin verwendeten Komponenten,
die Mann-Stunden, die beim Zusammenbau der Komponenten darin involviert
sind, das Gewicht und die Herstellungskosten davon zu reduzieren.
Weil darüber
hinaus, wie später
beschrieben wird, die Hydraulikpumpe 26 nur dann aktiviert
wird, wenn die Drehzahl der Vorderräder Wf, Wf der Drehzahl der Hinterräder Wr,
Wr mit einer vorbestimmten Rate überschreitet,
wird die zum Antrieb der Hydraulikpumpe 26 erforderliche
Energie so gesteuert, dass sie so klein wie möglich bleibt, um den Kraftstoffverbrauch
zu reduzieren und hierdurch Kraftstoff einzusparen. Weil darüber hinaus
der Zweiwegkupplungsmechanismus 32 am Außenumfang
der Abtriebswelle 6 angeordnet ist, wobei die Hydraulikpumpe 26 am Außenumfang
des Zweiwegkupplungsmechanismus 32 angeordnet ist, kann
die axiale Abmessung der Kraftübertragungsvorrichtung
T verringert werden.
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Wie
in 5 gezeigt, verzweigt sich ein Hydraulikfluideinlasskanal
L1, der sich von einem Öltank 51 erstreckt,
in einen ersten Hydraulikfluideinlasskanal L2 und einen zweiten
Hydraulikfluideinlasskanal L3, die jeweils mit einer ersten Öffnung 26a und
einer zweiten Öffnung 26b der
Hydraulikpumpe 26 verbunden sind. Rückschlagventile 52, 53 sind entlang
den ersten Hydraulikfluideinlasskanal L2 bzw. in zweiten Hydraulikfluideinlasskanal
L3 vorgesehen, und den Durchtritt von Hydraulikfluid nur von der
Seite des Öltanks 21 zur
Seite der Hydraulikpumpe 26 zu gestatten. Ein erster Hydraulikfluidauslasskanal
L4 und ein zweiter Hydraulikfluidauslasskanal L5, die sich jeweils
von der ersten Öffnung 26a und der
zweiten Öffnung 26b der
Hydraulikpumpe 26 erstrecken, münden in einem Hydraulikfluidauslasskanal
L6 und stehen mit einer Fluidkammer 25 in der Hydraulikkupplung 16 über eine
Drossel 54 in Verbindung, um die Anstiegscharakteristika
des Hydraulikdrucks zu steuern. Rückschlagventile 55, 56 sind
entlang dem ersten Hydraulikfluidauslasskanal L4 und dem zweiten
Hydraulikfluidauslasskanal L5 jeweils vorgesehen, um den Durchtritt
von Hydraulikfluid nur von der Seite der Hydraulikpumpe 26 zur
Seite der Hydraulikkupplung 16 zu gestatten. Ein Hydraulikfluidrücklaufkanal
L7 zum Rückführen von
Hydraulikfluid zum Öltank 51 und
die Fluidkammer 25 der Hydraulikkupplung 16 sind
durch eine Verengung 57 verbunden, um in der Fluidkammer 25 einen
Hydraulikdruck zu erzeugen, und um eine Obergrenze zu den der Fluidkammer 25 zugeführten Hydraulikdruck zu
steuern, ist ein Hydraulikfluidauslasskanal L6 mit den Hydraulikfluidrücklaufkanal
L7 durch ein Ablassventil 58 verbunden.
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Falls
sich somit die Hydraulikpumpe 26 in einer Richtung dreht,
während
das Fahrzeug vorwärts fährt, wird
die erste Öffnung 26a mit
Hochdruckauslassöffnung,
und die zweite Öffnung 26b eine
Niederdruckeinlassöffnung,
und daher schließen
die zwei Rückschlagventile 52, 56,
wohingegen die zwei Rückschlagventile 53, 55 öffnen. Infolgedessen
wird Hydraulikfluid im Öltank 51 in
die Fluidkammer 25 der Hydraulikkupplung 16 über das
Rückschlagventil 53, die
zweite Öffnung 26b,
die erste Öffnung 26a,
das Rückschlagventil 55 und
die Drossel 54 zugeführt, und
das dort ankommende Hydraulikfluid wird dann von dort über die
Verengung 57 zum Öltank 51 zurückgeführt. Hierbei
wird der Kupplungskolben 22 durch den auf die Fluidkammer 25 wirkenden
Hydraulikdruck unter Druck gesetzt, und dies bewirkt, das die Hydraulikkupplung 16 sperrt,
wodurch das Drehmoment der an den Vorderrädern Wf, Wf auf die Hinterräder Wr,
Wr verteilt wird.
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Falls
sich hingegen die Hydraulikpumpe 26 in der anderen Richtung
dreht, wenn das Fahrzeug geradeaus rückwärts fährt, wird die zweite Öffnung 26b eine
Hochdruckauslassöffnung,
und die erste Öffnung 26a wird
eine Niedrigdruckeinlassöffnung, und
daher schließen
die zwei Rückschlagventile 53, 55 und öffnen die
zwei Rückschlagventile 52, 56.
Infolgedessen wird das Hydraulikfluid in dem Öltank 51 in die Fluidkammer 25 der
Hydraulikkupplung 16 über das
Rückschlagventil 52,
die erste Öffnung 26a,
die zweite Öffnung 26b,
das Rückschlagventil 26 und
die Drossel 54 zugeführt,
und das dort ankommende Hydraulikfluid wird dann von dort über die
Verengung 57 zum Öltank 51 rückgeführt. Hierbei
wird der Kupplungskolben 22 durch den auf die Fluidkammer 25 wirkenden
Hydraulikdruck unter Druck gesetzt, wodurch die Hydraulikkupplung 16 der
Sperrung gebracht, um das Drehmoment an den Vorderrädern Wf,
Wf auf die Hinterräder
Wr, Wr zu verteilen.
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Selbst
wenn sich, wie oben beschrieben, die Drehrichtung der Hydraulikpumpe 26 in
Verbindung mit Vorwärts-
und Rückwärts-Geradeausfahrt des Fahrzeugs ändert, wird
der Hydraulikdruck der Fluidkammer 25 der Hydraulikkupplung 16 problemlos
zugeführt,
um einen Vierradantriebszustand herzustellen.
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Als
nächstes
wird der Betrieb der wie oben aufgebauten Ausführung nachfolgend beschrieben.
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(1) Geradeaus-Vorwärts-Fahrbetrieb
des Fahrzeugs mit konstanter Geschwindigkeit.
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Wenn
das Fahrzeug mit konstanter Geschwindigkeit geradeaus vorwärts fährt, wobei
sich die Vorderräder
Wf, Wf und die Hinterräder
Wr, Wr mit der gleichen Geschwindigkeit drehen, werden die Drehzahlen
der Antriebswelle 5 und der Abtriebswelle 6 gleich,
wobei aber der Zweiwegkupplungsmechanismus 32 zum Lösen gebracht
wird (siehe 4C), weil die Drehzahl Nr des
Richtungswählelements 35 des
Zweiwegkupplungsmechanismus 32, der mit der Abtriebswelle 6 über die
Drehzahlerhöhungseinheit 38 verbunden
ist, die Drehzahl Nf des ersten Kupplungselements 33 überschreitet.
Infolgedessen wird die Hydraulikpumpe 26 von der Antriebswelle 5 gelöst, so das
kein Hydraulikdruck erzeugt wird, wodurch die Hydraulikkupplung 16 löst, und
die Drehmomentverteilung von den Vorderrädern Wf, Wf auf die Hinterräder Wr,
Wr unterbrochen, wodurch das Fahrzeug in einem Zweiradantriebszustand versetzt
wird.
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(2) Geradeaus-Vorwärts-Anfahrbetrieb
oder Geradeaus-Vorwärts-Beschleunigungsbetrieb
des Fahrzeugs
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Wenn
die Vorderräder
Wf, Wf auf einer Straßenoberfläche mit
niedrigem Reibkoeffizienten aufgrund abrupten Anfahrens oder abrupter
Beschleunigung rutschen, überschreitet
die Drehzahl der Vorderräder
Wf, Wf die Drehzahl der Hinterräder
Wr, Wr. Falls hierbei die Drehzahl der Vorderräder Wf, Wf die Drehzahl der
Hinterräder
Wr, Wr über
die Drehzahlerhöhungsrate
der Drehzahlerhöhungseinheit 38 hinaus überschreitet,
sperrt die Zweiwegkupplung (siehe 4B), da
die Drehzahl Nf des ersten Kupplungselements 33 des Zweiwegkupplungsmechanismus 32 die
Drehzahl Nr des Richtungswählelements 35 davon überschreitet.
Infolgedessen wird die Hydraulikpumpe 26 von der Antriebswelle 5 angetrieben,
und die Hydraulikkupplung 16 sperrt aufgrund eines von
der Hydraulikpumpe 26 erzeugten Hydraulikdrucks, wodurch
der Teil des Drehmoments an den Vorderrädern Wf, Wf auf die Hinterräder Wr,
Wr verteilt wird, wodurch das Fahrzeug in einen Vierradantriebszustand
versetzt wird, um die Durchfahrleistung davon zu verbessern.
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Wenn
das Fahrzeug in den Vierradantriebszustand versetzt ist, kann die
Höhe des
Drehmoments, das auf die Hinterräder
Wr, Wr verteilt wird, erhöht
werden, da die Drehzahldifferenz zwischen den Vorderrädern Wf,
Wf und den Hinterrädern
Wr, Wr zunimmt, oder da der Schlupfbetrag der Vorderräder Wf,
Wf zunimmt. Zusätzlich
erfolgt die Drehmomentübertragung
von den Vorderrädern
Wf, Wf auf die Hinterräder
Wr, Wr durch die Hydraulikkupplung 16, und daher kann,
weil nur ein winziges Drehmoment von Antrieb der Hydraulikpumpe 26 auf
den Zweiwegkupplungsmechanismus 32 übertragen wird, ein Zweiwegkupplungsmechanismus 32 mit
kleiner Drehmomentübertragungskapazität verwendet
werden, und dies kann nicht nur dazu beitragen, die Größe und das
Gewicht der Kraftübertragungsvorrichtung
zu reduzieren, sondern auch, die Haltbarkeit davon zu verbessern.
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(3) Bremsbetrieb des Fahrzeugs,
das geradeaus vorwärts
fährt
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Wenn
die Bremsen abrupt oder panisch betätigt werden, während das
Fahrzeug auf einer Straßenoberfläche mit
niedrigem Reibkoeffizienten fährt, werden
die Vorderräder
Wf, Wf zuerst in einem Sperrzustand versetzt, da allgemein die Bremskraft an
den Vorderrädern
Wf, Wf so ausgestaltet ist, das sie die Bremskraft an den Hinterrädern Wr,
Wr überschreitet,
wodurch ein Fall auftreten könnte,
wo die Drehzahl der Hinterräder
Wr, Wr die Drehzahl der Vorderräder
Wf, Wf überschreitet.
Wenn in einem solchen Fall die Hydraulikkupplung 16 sperrt,
um einen Vierradantriebszustand herzustellen, muß das Fahrzeug in dem Zweiradantriebszustand
gehalten werden, wenn während
Vorwärts-Geradaus-Fahrt
die Bremsen betätigt
werden, da eine Möglichkeit
bestehen könnte,
das der Betrieb eines ABS (eines Antiblockierbremssystems) nachteilig
beeinträchtigt
wird, so das die Bremsleistung schlechter wird.
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Während das
Fahrzeug gerade vorwärts fährt, wie
oben beschrieben, sinkt die Drehzahl Nf des ersten Kupplungselements 33 des
Zweiwegkupplungsmechanismus 32 unter die Drehzahl Nr des
Drehrichtungswählelements 35 davon,
aber da in dem Fall, dass die Vorderräder Wf, Wf blockieren, die Drehzahl
Nf des ersten Kupplungselements 33 dazu ausgelegt ist,
mit weiterem Absinken der Drehzahl der Vorderräder Wf, Wf zu koppeln, bleibt
der Zweiwegkupplungsmechanismus 32 im gelösten Zustand, wodurch
das Fahrzeug im Zweiradantriebszustand gehalten wird.
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(4) Geradeaus-Rückwärts-Fahrbetrieb
des Fahrzeugs
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Da
die Drehrichtungen aller Komponenten des Kraftübertragungssystems entgegengesetzt
werden, wenn das Fahrzeug geradeaus rückwärts fährt, werden die Drehrichtungen
des ersten Kupplungselements 33, des zweiten Kupplungselements 34 und des
Richtungswählelements 35 des
Zweiwegkupplungsmechanismus 32 entgegengesetzt zu den Drehrichtungen
davon, die in den 4B, 4C gezeigt
sind. Wie beim Geradeaus-Vorwärts-Fahrbetrieb
sperrt jedoch der Zweiwegkupplungsmechanismus 32, wenn
die Drehzahl Nf des ersten Kupplungselements 33 die Drehzahl
Nr des Richtungswählelements 35 überschreitet,
und löst
der Zweiwegkupplungsmechanismus 32, wenn die Drehzahl Nf
des ersten Kupplungselements 33 unter die Drehzahl Nr des
Richtungswählelements 35 absinkt.
Somit wird das Fahrzeug sowohl für
den Fall, dass das Fahrzeug geradeaus rückwärts mit konstanter Geschwindigkeit
fährt,
als auch für
den Fall, das die Vorderräder
Wf, Wf blockieren, wenn die Bremsen betätigt werden, während das
Fahrzeug geradeaus rückwärts fährt, im
Zweiradantriebszustand gehalten. Zusätzlich wird das Fahrzeug zum
Vierradantriebszustand umgeschaltet, für den Fall, dass die Vorderräder Wf,
Wf rutschen, wenn das Fahrzeug geradeaus rückwärts losfährt oder beschleunigt wird,
während das
Fahrzeug geradeaus rückwärts fährt.
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Wenn
entweder im Geradeaus-Vorwärts- oder
Geradeaus-Rückwärts-Fahrbetrieb des Fahrzeugs
die Vorderräder
Wf, Wf rutschen, wird das Fahrzeug in den Vierradantriebszustand
versetzt, sobald die Drehzahl Nf des ersten Kupplungselements 33 des
Zweiwegkupplungsmechanismus 32 die Drehzahl Nr des Richtungswählelements 35 davon überschreitet.
Jedoch wird die Drehzahl Nr des Richtungswählelements 35 erhalten,
in dem die Drehzahl der Abtriebswelle 6 durch die Drehzahlerhöhungseinheit 38 erhöht wird.
Wenn somit die Drehzahl der Antriebswelle 5 die Drehzahl
der Hilfs-Antriebswelle 6 über die
Drehzahlerhöhungsrate
der Drehzahlerhöhungseinheit 38 hinaus überschreitet,
sperrt der Zweiwegkupplungsmechanismus 32. Selbst wenn daher
eine leichte Drehzahldifferenz zwischen den Vorderrädern Wf,
Wf und den Hinterrädern
Wr, Wr auftritt, wenn das Fahrzeug eine Rechtskurve macht oder in
eine Parklücke
geparkt wird, bleibt die Zweiwegkupplung 32 noch immer
gelöst.
Im Ergebnis wird das Fahrzeug im Zweiradantriebszustand gehalten, und
es kann ein enges Kurven-Brems-Phänomen vermieden werden, wodurch
eine Zunahme im Kraftstoffverbrauch des Motors verhindert werden
kann.
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Als
nächstes
wird in Bezug auf 6 eine zweite Ausführung der
Erfindung beschrieben.
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Wie
klar wird, wenn man die 1 und 6 miteinander
vergleicht, ist die Kegelscheibenfeder 45 zwischen dem
zweiten Zahnrad 42 und dem dritten Zahnrad 43 angeordnet,
als der Drehzahlerhöhungseinheit 38 in
der ersten Ausführung,
wobei aber in der zweiten Ausführung
eine Kegelscheibenfeder 45 zwischen einer Abtriebswelle 6 und
einem ersten Zahnrad 41 als Reibelement angeordnet ist, und
eine ähnliche
Funktion und Wirksamkeit zu jenen der ersten Ausführung erreicht
werden kann.
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Als
nächstes
wird in Bezug auf 7 eine dritte Ausführung der
Erfindung beschrieben.
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Ein
Zweiwegkupplungsmechanismus gemäß der dritten
Ausführung
enthält
ein erstes Kupplungselement 33, ein zweites Kupplungselement 34,
ein Richtungswählelement 35 sowie
Hemmschuhe 61 .... Das erste Kupplungselement 33 ist
mit einer Buchse 31 verbunden, das zweite Kupplungselement 34 mit einem
Innenrotor 27 einer Hydraulikpumpe 26, und das
Richtungswählelement 35 mit
einer Drehzahlerhöhungseinheit 38.
Radial innere Enden der Hemmschuhe 61, die in Taschen 35a ...
des Richtungswählelements 35 eingesetzt
sind, sitzen in vertieften Abschnitten 33b ..., die im
Außenumfang
des ersten Kupplungselements 33 ausgebildet sind, und radiale Außenenden
der Hemmschuhe 61 stützen
sich gegen den Innenumfang einer bogenartigen Oberfläche 34c des
zweiten Kupplungselements 34 ab. Federn 62 ...
sind an Seiten der jeweiligen Taschen 35a ... vorgesehen,
so dass sie sich die Seiten des Hemmschuhs 61 abstützen, und
das Richtungswählelement 35 wird
relativ zum ersten Kupplungselement 35 aufgrund der Federkraft
der Federn 62 ... zur Neutralstellung hin vorgespannt (siehe 7A).
Der relative Drehwinkel des Richtungswählelements 35 relativ
zum ersten Kupplungselement 33 wird durch den Eingriff
zwischen einem Stift und einer Kerbe gesteuert, die nicht gezeigt
sind.
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Wenn,
wie in den 7B, 7C gezeigt, das
Fahrzeug geradeaus vorwärts
fährt,
drehen sich sowohl das erste Kupplungselement 33 des Zweiwegkupplungsmechanismus 32,
das mit der Antriebswelle 5 über ein Kupplungsaußenelement 17 und
der Buchse 31 verbunden ist, und das Richtungswählelement 35,
das mit der Abtriebswelle 6 über die Drehzahlerhöhungseinheit 38 verbunden
ist, in dem mit dem Pfeilen angegebenen Richtungen. Falls hierbei,
wie in 7B gezeigt, die Drehzahl Nf des
ersten Kupplungselements 33 die Drehzahl Nr des Richtungswählelements 35 überschreitet,
weicht die Phase des Richtungswählelements 35 davon durch
einer Verzögerungsseite
der Drehrichtung in Bezug auf das erste Kupplungselement 33 ab,
und der Zweiwegkupplungsmechanismus 32 sperrt, wobei hierdurch
der Antrieb der Hydraulikpumpe 26 wirksam gemacht wird.
Falls darüber
hinaus, wie in 7C gezeigt, die Drehzahl Nr
des Richtungswählelements 35 die
Drehzahl Nf des ersten Kupplungselements 33 überschreitet,
weicht die Phase des Richtungswählelements 35 zu
einer Vorwärtsseite
der Drehrichtung in Bezug auf das erste Kupplungselement 33 ab,
und die Zweiwegkupplung löst
sich, wobei hierdurch der Antrieb der Hydraulikpumpe 26 unterbrochen
wird.
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Somit
können
mit dem Zweiwegkupplungmechanismus 32 gemäß der dritten
Ausführung ähnliche
Funktionen wie jene des Zweiwegkupplungsmechanismus 32 gemäß der ersten
Ausführung
erreicht werden.
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Während oben
die Ausführungen
der Erfindung beschrieben wurden, können verschiedene konstruktive
Modifikationen an der Erfindung vorgenommen werden, ohne vom Geist
und Umfang davon abzuweichen.
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Während zum
Beispiel in den Ausführungen die
Drehzahl der Abtriebswelle 6 durch die Drehzahlerhöhungseinheit 38 erhöht wird,
zur Übertragung auf das
Richtungswählelement 35 des
Zweiwegkupplungsmechanismus 32, kann die Drehung der Abtriebswelle 6 auch
auf das Richtungswählelement 35 so übertragen
werden, wie sie ist.
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Somit
wird gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung eine Kraftübertragungsvorrichtung für ein vierradgetriebenes
Fahrzeug angegebenen, umfassend: Hauptantriebsräder, auf die das Drehmoment eines
Motors direkt übertragen
wird, und Hilfs-Antriebsräder,
auf die ein Teil des Drehmoments des Motors über eine Antriebswelle, eine
Hydraulikkupplung und eine Antriebswelle indirekt übertragen
wird, worin die Kupplung unter einem Hydraulikdruck, die in einer
Hydraulikpumpe erzeugt wird, die durch die Antriebswelle über einen
Zweiwegkupplungsmechanismus angetrieben wird, sperrt, wobei die
Kraftübertragungsvorrichtung
dadurch gekennzeichnet ist, dass die Zweiwegkupplung, unabhängig von
der Drehrichtung der Antriebswelle, sperrt, wenn die Drehzahl der
Antriebswelle die Drehzahl der Abtriebswelle überschreitet, um die Hydraulikpumpe
anzutreiben.
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Gemäß der obigen
Konstruktion wird der Zweiwegkupplungsmechanismus in einen nicht-sperrenden
Zustand versetzt, während
das Fahrzeug mit konstanter Geschwindigkeit geradeaus vorwärts fährt, wo
die Drehzahl der Hauptantriebsräder
mit der Drehzahl des Hilfs-Antriebsräder übereinstimmt, um auch während der
Bremsbetätigung
des Fahrzeugs, das geradeaus vorwärts fährt, wo die Drehzahl der Hauptantriebsräder unter
die Drehzahl der Hilfs-Antriebsräder
sinkt. Infolgedessen wird die Hydraulikpumpe von der Antriebswelle
gelöst
und gibt keinen Hydraulikdruck aus, und daher wird die Hydraulikkupplung
in einem nicht-sperrenden Zustand versetzt, wodurch das Fahrzeug
in einem Zweiradantriebzustand verbleibt.
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Andererseits
wird der Zweiwegkupplungsmechanismus in einen Sperrzustand versetzt,
während
das Fahrzeug geradeaus vorwärts
anfährt
und beschleunigt, wo die Drehzahl der Hauptantriebsräder die
Drehzahl der Hilfs-Antriebsräder überschreitet,
und daher wird die Hydraulikpumpe durch die Antriebswelle angetrieben,
um einen Hydraulikdruck auszugeben, und die Hydraulikkupplung wird
in einen Sperrzustand versetzt, wodurch das Fahrzeug zu einem Vierradantriebzustand
umgeschaltet wird.
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Obwohl
die Drehrichtung der jeweiligen Komponenten der Kraftübertragungsvorrichtung, wenn
das Fahrzeug geradeaus rückwärts fährt, entgegengesetzt
zu jener wird, wenn das Fahrzeug geradeaus vorwärts fährt, sperrt der Zweiwegkupplungsmechanismus,
wenn die Drehzahl der Antriebswelle jene der Abtriebswelle überschreitet,
unabhängig
von der Drehrichtung der Antriebswelle, und daher wird, wie im Falle
des Geradeausfahrbetriebs, der Zweiwegkupplungsmechanismus in den nicht-sperrenden Zustand
versetzt, während
das Fahrzeug mit konstanter Geschwindigkeit geradeaus rückwärts fährt, wodurch
das Fahrzeug in dem Zweiradantriebszustand gehalten werden kann,
wohingegen der Zweiwegkupplungsmechanismus in den Sperrzustand versetzt
wird, während
das Fahrzeug geradeaus rückwärts losfährt und
beschleunigt, wodurch das Fahrzeug zum Vierradantriebzustand umgeschaltet
werden kann.
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Daher
besteht keine Möglichkeit,
dass das Drehmoment, das von den Hauptantriebsrädern auf die Hilfs-Antriebsräder übertragen
wird, direkt auf den Zweiwegkupplungsmechanismus wirkt, wobei nur
ein winziges Drehmoment zum Antrieb der Hydraulikpumpe auf den Zweiwegkupplungsmechanismus
wirkt, und daher die Drehmomentübertragungskapazität des Zweiwegkupplungsmechanismus
klein sein kann, so dass der Versuch unternommen werden kann, die
Größe und Produktionskosten
dieses Mechanismus zu verringern. Zusätzlich ist nur eine Hydraulikpumpe
erforderlich, und daher kann dies dazu beitragen, die Anzahl der
in den Zweiwegkupplungsmechanismus verwendeten Komponenten, die Mann-Stunden,
die beim Zusammenbau der Komponenten zu diesem Mechanismus involviert
sind, das Gewicht des Mechanismus und die Herstellungskosten davon
zu reduzieren. Darüber
hinaus ist die Hydraulikpumpe so ausgestaltet, das sie nur dann
aktiviert wird, wenn die Drehzahl der Hauptantriebsräder die
Drehzahl der Hilfs-Antriebsräder überschreitet, und
daher kann die zum Antrieb der Hydraulikpumpe erforderliche Energie
zu klein wie möglich
gehalten werden, wodurch der Kraftstoffverbrauch des Motors reduziert
werden kann, um den eingesetzten Kraftstoff einzusparen.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Kraftübertragungsvorrichtung für ein vierradgetriebenes
Fahrzeug vorgesehen, wie sie im obigen ersten Aspekt genannt ist,
worin der zweite Kupplungsmechanismus ein erstes Kupplungselement
umfasst, das mit der Antriebswelle verbunden ist, ein zweites Kupplungselement,
das mit der Hydraulikpumpe verbunden ist, sowie ein Richtungswählventil,
das mit der Abtriebswelle über
ein Reibelement derart verbunden ist, dass es einen Schlupf erlaubt.
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Gemäß der obigen
Konstruktion ist das Richtungswählelement
mit der Abtriebswelle über
ein Reibelement derart verbunden, das es einen Schlupf erlaubt,
und selbst wenn daher die Drehzahl zwischen den Hauptantriebsrädern und
den Hilfs-Antriebsrädern
unterschiedlich ist, kann ein Risiko einer Überlastung des Richtungswählelements
beseitigt werden, wodurch es möglich
gemacht wird, die Haltbarkeit des Zweiwegkupplungsmechanismus sicher
zu erhalten.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der Erfindung, wird eine Kraftübertragungsvorrichtung für ein vierradgetriebenes
Fahrzeug vorgesehen, wie es im obigen zweiten Aspekt genannt ist,
worin eine Drehzahlerhöhungseinheit
zwischen dem Richtungswählelement
des Zweiwegkupplungsmechanismus und der Abtriebswelle angeordnet
ist, um die Drehzahl der Abtriebswelle zur Übertragung auf das Richtungswählelement
zu erhöhen.
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Gemäß der obigen
Konstruktion wird die Drehzahl der Abtriebswelle durch die Drehzahlerhöhungseinheit
zur Übertragung
auf das Richtungswählelement
erhöht,
und daher sperrt die Zweiwegkupplung nicht, bis die Drehzahl der
Hauptantriebsräder
die Drehzahl der Hilfs-Antriebsräder über die Drehzahlerhöhungsrate
der Drehzahlerhöhungseinheit
hinaus überschreitet.
Selbst wenn daher eine leichte Drehzahldifferenz zwischen den Hauptantriebsrädern und
den Sub-Abtriebsrädern
auftritt, während
das Fahrzeug eine enge Kurve macht, oder in einem Parkplatz eingeparkt
werden soll, kann, da der Zweiwegkupplungsmechanismus nicht sperrt,
ein Enge-Kurven-Brems-Phänomen
vermieden werden, wodurch verhindert wird, dass das Fahrzeug unnötig in den
Vierradantriebs-Zustand versetzt wird, wodurch es möglich gemacht
wird, den Kraftstoffverbrauch des Motors zu reduzieren, um den eingesetzten
Kraftstoff einzusparen.
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Gemäß einem
vierten Aspekt der Erfindung wird eine Kraftübertragungsvorrichtung für ein vierradgetriebenes
Fahrzeug vorgesehen, wie sie im obigen ersten Aspekt genannt ist,
worin der Zweiwegkupplungsmechanismus koaxial im Inneren der Hydraulikpumpe
angeordnet ist.
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Da
gemäß der obigen
Konstruktion die Zweiwegkupplung koaxial im Inneren der Hydraulikpumpe angeordnet
ist, kann die axiale Abmessung der Kraftübertragungsvorrichtung reduziert
werden.
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Eine
Mehrscheibenkupplung 11 ist zwischen einer Antriebswelle 5,
die sich durchgehend zu Vorderrädern
erstreckt, die Hauptantriebsräder
sind, und eine Abtriebswelle, die sich durchgehend zu Hinterrädern erstreckt,
die Hilfs-Antriebsräder sind,
vorgesehen, um einen Teil des Drehmoments an den Vorderrädern auf
die Hinterräder
zu übertragen.
Ein Zweiwegkupplungsmechanismus, in dem die Antriebswelle 5 mit
einer einzigen Hydraulikpumpe 26 über ein Kupplungsaußenelement 17 und
eine Buchse 31 verbunden ist, sperrt, wenn die Drehzahl
der Antriebswelle 5 die Drehzahl der Abtriebswelle 6 über eine
vorbestimmte Rate hinaus überschreitet,
um hierdurch die Hydraulikpumpe 26 so anzutreiben, so dass
das Fahrzeug in einen Vierradantriebszustand versetzt wird, unabhängig vom
Geradeaus-Vorwärts- oder
Geradeaus-Rückwärts-Fahrbetrieb
des Fahrzeugs, das heißt
unabhängig
von der Drehrichtung der Antriebswelle 5. Da nur ein winziges
Drehmoment auf den Zweiwegkupplungsmechanismus ausgeübt wird,
um die Hydraulikpumpe 26 anzutreiben, kann die Drehmomentübertragungskapazität der Zweiwegkupplung 32 verringert
werden, während versucht
werden kann, die Miniaturisierung und Kostenreduktion der Vorrichtung
zu erreichen.