JP5521056B2 - 連結装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転シャフトをドライブトレインの駆動要素と選択的に結合するために回転シャフト上に配置された少なくとも１つのクラッチを備え、またクラッチを作動させるための少なくとも１つの作動装置を備える、自動車両のドライブトレイン用の連結装置に関する。

そのようなデバイスは、いわゆるディスコネクトシステムの形態で使用することができ、切替え式全輪駆動を備える自動車両におけるドライブトレインの部品同士を切り離し、それにより、２輪駆動時に、第１に１次アクスルまたは駆動ユニットと、第２に２次アクスルとの間の接続を、少なくとも部分的に中断させることができる。あるいは、前記タイプの連結装置はまた、ハイブリッド駆動を備える車両において使用し、力損失を防止し騒音を最小限に抑えるために、電動モード中に燃焼機関からメインギヤボックスを分離することができる。また、ドライブトレイン連結を、電気駆動用に、２次アクスルに設けることができる。ＤＥ４００２０５３Ａ１は、軸方向に変位可能なセレクタスリーブにより１つのアクスルシャフトを差動歯車から選択的に切り離すことができる、最初に引用したタイプの連結システムを開示している。したがって、アイドルモードでは、差動歯車構成部品の従動駆動によって引き起こされる力損失を低減することができる。

本発明の目的は、前記タイプの連結装置のクラッチを作動させる単純かつ経済的な可能性を生み出すことである。

この目的は、自動車両のドライブトレイン用の連結装置（１０）であって、回転シャフト（１２、１２’）をドライブトレインの駆動要素（１４、１４’、１４’’）と選択的に結合するために回転シャフト（１２、１２’）上に配置された少なくとも１つのクラッチ（１１、１１’）を備え、またクラッチ（１１、１１’）を作動させるための少なくとも１つの作動装置（１６、１６’）を備える、連結装置（１０）において、前記回転シャフト（１２、１２’）の軸（Ａ）に沿って係合セグメント（２８、３４、８４）とねじ付きセグメント（３０、４０、６５、６７、８２）の相対移動を引き起こし、したがって前記クラッチ（１１、１１’）を軸方向に作動させるために、前記係合セグメント（２８、３４、８４）を、前記シャフト（１２、１２’）と共に回転する前記ねじ付きセグメント（３０、４０、６５、６７、８２）と選択的に係合させるように前記作動装置（１６、１６’）が適合されることを特徴とする連結（１０）によって達成される。

本発明によれば、回転シャフトの軸に沿って係合セグメントとねじ付きセグメントの相対移動を引き起こし、したがってクラッチを軸方向に作動させるために、係合セグメントを、シャフトと共に回転するねじ付きセグメントと選択的に係合させるように作動装置が適合される。したがって、係合セグメントとねじ付きセグメントは、シャフトの回転運動を軸方向運動に変換する変換デバイスを形成する。したがって、軸方向の作動させる移動のためのエネルギーが回転シャフトによって直接生成され、それによりシステムの構造を特に単純にすることができる。具体的には、作動装置は、クラッチ係合のための十分に高い軸方向力をもたらすために必ずしもドライブを備える必要がない。設けるべきアクチュエータは、係合セグメントを、回転シャフトのねじ付きセグメントと係合させる、またはねじ付きセグメントから係合解除させることができるだけでよい。たとえば、これは半径方向で行うことができる。

本発明の文脈では、ねじ付きセグメントは、一般に、２つの構成部品の相対的なねじりで、それらの２つの構成部品の相対的な軸方向移動を引き起こすデバイスを意味する。具体的には、そのようなねじ付きセグメントは、スライディングブロックガイドを形成するねじ山、または螺旋状に走る溝とすることができる。

本発明の文脈における「軸方向」および「半径方向」という方向用語は、常に回転シャフトの軸に対するものである。

一般に、トルク伝達は、入力要素としての回転シャフトから出力要素としてのドライブトレインの前記駆動要素に、または反対方向に行われ得る。

前記係合セグメントは、作動装置のセグメントによって、たとえば軸方向に変位可能なアクチュエータ要素のセグメントによって、または半径方向に可動のタペットのセグメントによって形成することができる。したがって、作動装置は、シャフトの回転運動を軸方向運動に変換し、クラッチを作動させるために、係合セグメントを介して回転するねじ付きセグメントに作用する。アクチュエータ要素の移動方向は、概して、回転シャフトの軸に対して平行であるか、垂直であるか、（任意の角度で）傾斜していることができる。アクチュエータ要素は、回転可能または変位可能なものとなるように設計することができる。

前記ねじ付きセグメントは、回転シャフト自体のセグメントによって、または回転シャフトと回転可能に静止して接続されたスリーブの一部分によって形成することができる。唯一の重要な点は、回転運動の移転および軸方向運動への変換を可能にするために、ねじ付きセグメントがシャフトと共に回転することである。

具体的には、係合セグメントは、回転シャフトの軸に対して半径方向で可動とすることができる。したがって、係合セグメントとねじ付きセグメントの協働により、半径方向の始動する運動が軸方向の作動させる運動に変換される。

作動装置は、係合セグメントをねじ付きセグメントに対して移動させ、したがって係合セグメントをねじ付きセグメントと選択的に係合させるアクチュエータを備えることができる。アクチュエータは、電気的に制御可能な直線駆動デバイス、特にリフティングマグネットまたはリニアモータを含むことができる。そのような直線駆動デバイスは、比較的経済的なものである。リフティングマグネットの使用により、たとえば電気モータを駆動するために必要となるはずのものなど、複雑なモータコントローラの必要がなくなる。あるいは、アクチュエータは、たとえば液圧源または空気圧源によって駆動することができる。

結合すべきドライブトレインの駆動要素は、他のシャフトまたはギヤ要素とすることができる。たとえば、クラッチを作動したとき、第１に回転シャフトと、第２に入力シャフト、出力シャフト、差動歯車のハウジングもしくは冠歯車、またはアングルギヤの歯車との間でフォームフィット接続を形成することができる。

本発明の一実施形態によれば、ねじ付きセグメントは、反対のねじの巻き方向を有する２つの独立した部分、すなわち反対ねじを有する２つの独立した部分を備える。したがって、ねじ付きセグメントは、右巻きねじと左巻きねじを共に備えることができ、これらのねじは、互いに並んで配置され、または互いに離隔される。このようにして、ねじ付きセグメントにより、回転シャフトの回転の方向を保持しながら、クラッチの開放または閉鎖を選択的に行うことが可能である。すなわち、所望の作動方向に応じて、係合セグメントが右巻きねじまたは左巻きねじと係合される。別個の係合セグメントおよび／または別個のアクチュエータを、ねじ付きセグメントの各独立した部分に対して設けることができる。

他の実施形態によれば、作動装置は、係合セグメントが形成されているキャリアを有するアクチュエータ要素を備え、ねじ付きセグメントは回転シャフト上に形成され、クラッチを作動させるために、アクチュエータ要素が回転シャフトの軸に沿って変位可能である。たとえば、ねじを係合セグメントとしてキャリア上に設けることができる。

さらに、作動装置は、キャリアを回転シャフトのねじ付きセグメントに対して移動させることにより、キャリアを回転シャフトのねじ付きセグメントと選択的に係合させるためのアクチュエータを備えることができる。そのようなアクチュエータは、２つのねじ付きセグメントを係合させるために比較的低い行程を克服するだけでよいため、特に経済的に設けることができる。キャリア、好ましくはアクチュエータ要素全体が、回転可能に静止して保持される。キャリアがねじ付きセグメントと係合すると直ちに、シャフトの回転移動により、確実にキャリアが駆動され、したがってアクチュエータ要素が軸方向に変位される。

アクチュエータは、キャリアを回転シャフトの軸に対して半径方向で選択的に移動するように形成されることが好ましい。この半径方向移動は、軸方向移動構成部品で覆うこともできる。したがって、キャリアを移動し回転シャフトのねじ付きセグメントと係合させる移動は、たとえば曲線に従うこともできる。しかし、アクチュエータの移動は、純粋に直線であることが好ましい。

キャリアの係合セグメントは、アクチュエータによって、アクチュエータ要素の軸方向調整行程に対応するねじ付きセグメントの長さに沿ってねじ付きセグメントと係合させることができることが好ましい。したがって、実施すべき軸方向調整移動全体が、回転シャフトによって引き起こされる。

他の実施形態によれば、アクチュエータ要素は、キャリアの係合セグメントが、アクチュエータ要素の軸方向端位置に達したとき、自動的に移動しねじ付きセグメントから係合解除するように、回転シャフトのねじ付きセグメントと、また作動装置のアクチュエータと協働する。このようにして、クラッチの正確かつ信頼性ある作動が確実にされる。

アクチュエータ要素は、あるアクチュエータまたは前記アクチュエータによって、軸方向端位置で（特に前記端位置で）阻止することができる。したがって、アクチュエータ要素の望ましくない戻り移動が確実に防止される。

一実施形態によれば、キャリアは、ばねデバイスにより、回転シャフトの軸に対して半径方向外向きまたは半径方向内向きに予め張力を与えられる。半径方向外向きに予め張力を与えるとき、キャリアは、結果的にねじ付きセグメントと係合しないが、対応するアクチュエータが予備張力に抗して係合移動を確実にする。半径方向内向きに予め張力を与えるとき、キャリアとねじ付きセグメントを外すように予備張力に抗する移動を引き起こすアクチュエータを設けることができる。ばねデバイスを設けることにより、１方向で働くアクチュエータが１つ必要とされるだけになるので、装置の構造全体を簡素化することができる。

他の実施形態によれば、アクチュエータ要素は、ばねデバイスにより、回転シャフトの軸に対して軸方向、特にクラッチから反対を向く方向に予め張力を与えられる。したがって、たとえばアクチュエータ要素を戻すために別個のアクチュエータが必要とされないので、連結装置の構造をさらに簡素化することができる。

キャリアからアクチュエータ要素の他の構成部品への軸方向力の伝達を可能にし、同時にねじ付きセグメントに対するキャリアの半径方向移動を可能にするために、キャリアは、アクチュエータ要素の、好ましくはもっぱら軸方向だけで変位可能な構成部品上に枢動可能に取り付けられるレバー上に設けることができる。もっぱら軸方向だけで変位可能な構成部品は、たとえば回転シャフトに対して同軸で配置されたセレクタフォークまたはセレクタスリーブとすることができる。

回転シャフトの前記ねじ付きセグメントは、好ましくは外ねじとして形成され、一方、キャリアは、割り振られた内ねじ（特に内ねじのアングルセグメント）を備える。しかし、あるいは前記ねじ付きセグメントが内ねじを形成し、一方、キャリアが、割り振られた外ねじを備えることも可能である。他の代替形態によれば、回転シャフトのねじ付きセグメントは、スパイラルプレートのように形成することができる。すなわち、ねじ付きセグメントは、回転シャフトの軸に垂直な平面内に延在し、キャリアが軸方向で選択的に係合するスパイラルスライディングブロックガイドを形成する。この場合には、キャリアの半径方向調整移動をアクチュエータ要素の軸方向調整移動に変換するために、偏向デバイスが設けられることが好ましい。

さらに、回転シャフトのねじ付きセグメントが、いくつかのねじの巻きを有する周方向に走るねじを備えるか、または螺旋状に走る溝によって形成されると好ましい。多重巻きのねじは、回転シャフトとキャリアの間で確実に力を伝達しながら大きな調整行程を可能にする。また、多重巻きのねじは、回転シャフトの回転速度が高いときでも、アクチュエータ要素の軸方向調整速度が高くなりすぎないことを保証し、クラッチの信頼性ある作動を確実にし、クラッチに対する損傷を防止する。ねじ付きセグメントを螺旋状に走る溝として形成することは、特に回転シャフトの低い回転速度に適している。

ねじ付きセグメントは、回転シャフトの軸に対して同軸で延在することが好ましい。さらに、ねじ付きセグメントは、回転シャフトの軸に対して同軸で配向されたシリンダケーシングに沿って延在すると好ましい。あるいは、たとえば前記ねじ付きセグメントが円錐ケーシングに沿って延在することも可能である。

キャリアは、ナットアングルセグメント（ｎｕｔ ａｎｇｌｅ ｓｅｇｍｅｎｔ）、すなわち内ねじを有する要素のアングルを備えることができる。ナットアングルセグメントは、比較的小さな寸法を有する単純な構成部品であり、容易かつ経済的に生産することができる。

他の実施形態によれば、アクチュエータ要素は、スリーブを備える。たとえば、アクチュエータ要素は、既知の方法でセレクタスリーブと協働し２つの歯部セグメントを接続する、軸方向に変位可能なセレクタスリーブまたはセレクタフォークを備えることができる。また、クラッチは、爪タイプのクラッチを含み、アクチュエータ要素は、クラッチ要素と、または爪タイプのクラッチの同期デバイスと協働する。同期の阻止は、原理的には、たとえば阻止用歯部を備えるシンクロナイザリングの形態で知られる好適な手段によって実現することができる。

本発明の他の実施形態によれば、ねじ付きセグメントは、回転シャフトと回転可能に固定されて接続され、軸方向に変位可能なスリーブのセグメントによって形成され、したがって、シャフトとドライブトレインの駆動要素との間でフォームフィット接続を生み出す。スリーブは、たとえば駆動要素上の対応する外部プロファイリングとの係合歯部のように協働する内部プロファイリングを有することができる。このようにして、高い交番トルクをシャフトと駆動要素の間で確実に伝達することができる。さらに、この実施形態では、適用可能な場合、セレクタフォークまたは他の伝達構成部品が必要とされないので、クラッチ構造が特に単純である。

スリーブ上には、ねじ付きセグメントを形成する外ねじを設けることができ、このねじが、作動装置の軸方向に固定された部分で係合セグメントを形成する内ねじと協働する。作動装置の軸方向に固定された部分と軸方向に変位可能なスリーブとの間の係合により、シャフトの回転移動のために、スリーブの軸方向シフトが達成される。

内ねじは、アクチュエータの、半径方向に可動のタペットの面上に直接形成することができ、その結果、係合セグメントを実装するために他の構成部品が必要とされない。しかし、内ねじは、アクチュエータの、半径方向に可動のタペットが作用することができる自律的な係合要素上に形成することもできる。そのような係合要素は、アクチュエータと内ねじとして形成された係合セグメントとの間で力を伝達するための中間部片を形成する。

代替の実施形態によれば、ねじ付きセグメントは、係合セグメントを形成するアクチュエータピンと係合するように適合されている螺旋状に走る溝によって形成することができる。この溝は、あるタイプのスライディングブロックガイドとしてアクチュエータピンと協働し、それにより、軸方向で固定されたアクチュエータピンが、内ねじと外ねじの協働の場合と同じようにしてシャフトと共に回転するスリーブの軸方向シフトを引き起こす。

アクチュエータピンは、アクチュエータの、半径方向に可動のタペットによって形成することができ、これは、特に単純な構造に通じる。

この溝は、アクチュエータピンの追跡を容易にするために、ランプ（ｒａｍｐ）のような開始セグメントおよび／またはランプのような終了セグメントを有することができる。

有利な実施形態によれば、スリーブは、軸方向端位置、特に完全に係合されたクラッチに対応する閉位置および／または完全に解放されたクラッチに対応する開位置でロックすることができる。したがって、クラッチが誤って解放されることが効果的に防止される。

本発明の改良について、従属請求項、説明、および添付の図面に記載されている。

以下、本発明について、例としての図面を参照して述べる。

連結装置のクラッチが作動されていない、本発明の第１の実施形態による連結装置の概略側面図である。 クラッチのアクチュエータ要素が第１の位置にある、クラッチ作動開始時の図１による連結装置の図である。 アクチュエータ要素が第２の位置にある、図１による連結装置の図である。 アクチュエータ要素が第３の位置にあり、クラッチが完全に作動されている、図１による連結装置の図である。 第１および第２のアクチュエータを備え、クラッチが作動されていない、本発明の第２の実施形態による連結デバイスの図である。 戻り移動中の、図５による連結装置の図である。 本発明の第３の実施形態による連結装置の概略側面図である。 本発明の第４の実施形態による連結装置の概略側面図である。

図１によれば、本発明による連結装置１０が、それ以上詳細には示されていない自動車両のドライブトレイン内に配置されている。たとえば阻止シンクロナイザとすることができるクラッチ１１は、回転シャフト１２（たとえば、自動車両のメインギヤボックス、ディストリビュータギヤボックス、または電気モータの出力シャフト）と出力シャフト１４（たとえば、アクスルシャフト、カルダンシャフト、またはアングルギヤの入力要素）を選択的に結合するように働く。図１に示されている構成は、完全に係合されたクラッチ１１、すなわち回転シャフト１２と出力シャフト１４の駆動用の、好ましくはフォームフィット結合に対応し、図１によれば、クラッチ１１は、係合位置で予め張力を与えられている。

アクチュエータ要素１８を備える作動装置１６がクラッチ１１に割り振られている。アクチュエータ要素１８のセレクタフォーク２２は、スリーブ２３をシフトし、したがってクラッチ１１の作動を達成するために、回転シャフト１２の回転軸Ａに対して平行に変位することができる。セレクタフォーク２２は、図のように軸方向に移動することができ、あるいはある点周りで回転可能に取り付けられてもよい。レバー２４がセレクタフォーク２２上でヒンジ止めされ、その結果、レバー２４は、回転軸Ａに対して直角で配置された枢軸Ｓ周りで枢動することができる。レバー２４の端部は、回転シャフト１２上に設けられたねじ付きセグメント３０と係合させることができるナットアングルセグメント２８の形態で、係合セグメントとして形成される。さらに、レバー２４上のナットアングルセグメント２８は、ねじ付きセグメント３０とナットアングルセグメント２８の間の係合時に、回転シャフト１２の回転移動により回転軸Ａの方向に移動されるキャリア２６を形成する。キャリア２６の行程速度は、ねじ付きセグメント３０の巻きのピッチおよび数、および回転シャフト１２の回転速度によって決まる。

作動装置１６のアクチュエータ３２は、ここでは直線に可動のタペット３４を有する電気的に制御可能なリフティングマグネットとして形成されており、キャリア２６の、ねじ付きセグメント３０との選択的係合を確実にする。図１に示されているように、レバー２４は、第１のばね要素３６により、回転シャフト１２から反対を向く半径方向に予め張力を与えられており、クラッチ１１が作動されていないときタペット３４の先端に接している。さらに、軸方向で、クラッチ１１から反対を向く方向に、セレクタフォーク２２に予め張力を与える第２のばね要素３８が設けられている。ここに示されている例におけるこの予備張力方向は、係合方向に対応する。ばね要素３６は、回転軸Ａに対してある角度で配置されているので、第２のばね要素３８の機能をも完全に引き継ぐように構成することができる。半径方向における部分のばね力は、レバー２４を持ち上げる責任を担い、軸方向部分は、セレクタフォーク２２を移動させる責任を担う。

駆動動作中に、回転シャフト１２から出力シャフト１４の駆動分離を行おうとする場合、制御ユニット（図示せず）により、リフティングマグネット３２が作動される、すなわち電力を供給され、その結果、そのタペット３４が予備張力（図示せず）に抗して延長状態の作動位置に移動される。この状況が図２に示されている。キャリア２６のナットアングルセグメント２８がタペット３４により押圧され、回転シャフト１２のねじ付きセグメント３０と噛合係合され、クラッチ１１に向かう方向でキャリア２６、したがってレバー２４の軸方向移動を引き起こす。

図３は、それに応じて軸方向にシフトされたキャリア２６を示す。キャリア２６のそのような軸方向移動中、キャリア２６の背面３９は、タペット３４の先端に沿って摺動する。リフティングマグネット３２、ねじ付きセグメント３０、およびキャリア２６の配置および寸法は、クラッチ１１の完全に解放された状態に対応するセレクタフォーク２２の軸方向端位置に達したとき、キャリア２６がタペット３４を通過して摺動し、第１のばね要素３６により回転シャフト１２から離れるように半径方向に引っ張られ、その結果、ナットアングルセグメント２８がねじ付きセグメント３０から係合解除するように選択される。

調整移動のこの段階が図４に示されている。レバー２４は、リフティングマグネット３２のタペット３４の裏で係合し、セレクタフォーク２２の軸方向の戻り移動を阻止する。この位置では、クラッチ１１は開いており、回転シャフト１２と出力シャフト１４の間のトルク伝達は中断される。

リフティングマグネット３２の作動が解消され、タペット３４が−図１〜４には示されていないばねによって−図１に示されているその収縮状態の開始位置に戻されると直ちに、第２のばね要素３８が、セレクタフォーク２２をレバー２４と共に、クラッチ１１から反対を向く軸方向で開始位置に押し戻し、それにより、キャリア２６は、常にねじ付きセグメント３０から係合解除されたままとなる。レバー２４がタペット３４の移動に従わないように、レバー２４用にストップを設けることができる。クラッチ１１は、この戻り移動中に再び閉じられ、その結果、図１による開始位置において、回転シャフト１２と出力シャフト１４の間で駆動結合が再び生み出される。戻り移動開始時の第２のばね要素３８は、一定の力をクラッチ１１に対して及ぼし、同期モーメントを生み出す。回転シャフト１２と出力シャフト１４の回転速度が釣り合うと直ちに、阻止効果を克服することができ、クラッチ１１がフォームフィットによって閉じられる。

クラッチ１１の設計は、多数の方法で当該の用途に適合させることができる。したがって、特に阻止同期または純粋な爪タイプのクラッチを使用することができる。図の実施形態の例では、回転シャフト１２と出力シャフト１４の分離という意味で、リフティングマグネット３２の電気的な作動がクラッチ１１の作動を確実にする。したがって、クラッチ１１は、リフティングマグネット３２の作動の解消により閉じられる。あるいは、逆の手順も可能である。すなわち、リフティングマグネット３２の非作動状態におけるタペットの対応する予備張力により、キャリア２６がねじ付きセグメント３０上に押圧され、または前記軸方向端位置（図４）で阻止され、クラッチ１１を開き、一方、タペット３４は、リフティングマグネット３２を作動したとき、クラッチ１１を閉じるために軸Ａに沿って移動するように、レバー２４、したがってアクチュエータ要素１８を解放する、リフティングマグネットを使用することができる。図１〜４の連結装置１０は、クラッチ１１に向かう方向でキャリア２６が軸方向シフトすることによってクラッチ１１が開かれるように構成される。あるいは、クラッチ１１に向かう方向でキャリア２６が軸方向シフトすることによってクラッチ１１を閉じることも可能である。そのような構成では、追加のばね要素を使用し、「歯に歯が乗る」位置の場合に、システム構成部品に対する損傷を防止することもできよう。具体的には、障害の場合の望ましい挙動により、連結装置１０の構成が決まる可能性がある。

上述の実施形態の例の他の派生形態によれば、セレクタフォーク２２ではなく、たとえば、軸Ａに対して同軸で配置され、軸方向に変位可能であるセレクタスリーブを設けることができる。したがって、セレクタフォーク用にガイドロッドが必要とされない。

図５および図６は、本発明の第２の実施形態を示す。図５では、クラッチ１１が作動されていない。図６では、連結装置１０は、能動的に維持された戻り移動中に示されている。

この実施形態では、出力シャフト１４’は、ねじ付きセグメント３０に対して反対方向に走るように形成されている追加のねじ付きセグメント４０を備え、出力シャフト１４’は、シャフト１２と同じ方向に回転する。また、キャリア４６としての追加のレバー４２が、ナットアングルセグメント４４と共にセレクタフォーク２２’上でヒンジ止めされ、すなわち第１のレバー２４の軸方向反対の位置にある。追加のリフティングマグネット５２は、キャリア４６を出力シャフト１４’のねじ付きセグメント４０と選択的に係合させるように働く。したがって、リフティングマグネット５２を作動させることによって、クラッチ１１を、（リフティングマグネット３２の作動によるクラッチ１１のそれ以前の作動の後で）図５による開始位置の方向で能動的に戻すことができ、または、図６に示されているように、そのような移動が能動的に維持される。

図１〜４の実施形態の例の場合のように、第２のばね要素３８も、クラッチ１１が作動されるとき、戻り力を与える。さらに、追加のレバー４２は、セレクタフォーク２２’に対して軸方向に変位可能であり、第３のばね要素５４が、追加のレバー４２に、セレクタフォーク２２’から離れるように予め張力を与え、したがって、追加の戻り力を与える。その結果、追加のレバー４２が追加のリフティングマグネット５２の延長状態のタペット３４に接している場合でさえ、図５の開始位置から開始して、アクチュエータ要素１８を軸方向に移動させることができる。

上述のように、ばね３８によって引き起こされた戻り移動が、追加のリフティングマグネット５２の、ナットアングルセグメント４４およびレバー４２との協働によって能動的に維持される。しかし、原理的には、もっぱらねじ付きセグメントおよびキャリアの追加の装置だけによって−ばね予備張力なしに−能動的に戻り移動を引き起こすことも可能である。

図５および図６による第２のねじ付きセグメント４０は、原理的には、回転シャフト１２上にも、すなわち図５および図６の左側にも配置することができよう。

次に、図７を参照して、本発明の第３の実施形態について述べる。この実施形態では、クラッチ１１’は、回転シャフト１２’上に回転可能に固定されて接続された、しかしシャフト１２’上で軸方向に変位可能なスライディングスリーブ６０を備える。スライディングスリーブ６０は、内側プロファイリングまたは内側歯部６１を有し、内側プロファイリングは、回転シャフト１２’の対応する外側プロファイリング６３と係合し、２つのシャフト１２’、１４’’を、スライディングスリーブ６０の閉じた位置でフォームフィットすることによって共に接続するために出力シャフト１４’’の対応する外側プロファイリング６３’とも選択的に係合させ、したがって回転可能に固定させることができる。図７に示された開いた位置では、スライディングスリーブ６０の内側プロファイリング６１と出力シャフト１４’’の外側プロファイリング６３’との間で係合されておらず、その結果、この位置では、クラッチ１１’は開いており、シャフト１２’と出力シャフト１４’’の間の結合が解消される。クラッチ１１’の作動の後で、スライディングスリーブ６０を閉じた位置で保持するために、キャッチデバイス（図示せず）が設けられることが好ましい。

図７からわかるように、スライディングスリーブ６０の内側プロファイリング６１、およびシャフト１２’、１４’’の外側プロファイリング６３、６３’は、係合プロセスを容易にするように、それらの面上に、それぞれキャップのような食付き部６４を有する。このようにして、特にシャフト１２’と出力シャフト１４’’の間の差動回転速度が低いとき、追加の同期手段を省くことができる。しかし、要件に応じて、スライディングスリーブ６０と出力シャフト１４’’の間で働くばねアキュムレータを設け、「歯に歯が乗る」位置において作動装置１６’の構成部品に対する損傷を防止することができる。スライディングスリーブ６０は、下記でより詳細に述べるように、２つのリフティングマグネット３２、５２により、軸方向で、開いた位置から閉じた位置に、またその逆にシフトされる。

スライディングスリーブ６０の円筒形の外側には、２つの螺旋状に走る溝、すなわち右巻きのねじりを有する第１の溝６５、および左巻きのねじりを有する第２の溝６７が設けられる。これらの２つの溝６５、６７は、リフティングマグネット３２、５２のそれぞれのタペット３４が溝６５、６７と直接摺動係合することができるように設計される。したがって、溝６５、６７とタペット３４は、スライディングブロックガイドという意味で協働し、それにより、溝６５、６７の螺旋状のコースのために、溝６５、６７がねじ付きセグメントを形成し、タペット３４が係合セグメントを形成するねじ装置が形成される。リフティングマグネット３２のタペット３４がその半径方向で延長状態の端位置に移動したとき、スライディングスリーブ６０の回転の途中で、前記タペットが第１の溝６５と係合し、−それ自体が軸方向に静止しており、スライディングスリーブ６０の回転を停止させるので−図７で右に示されている閉じた位置へのスライディングスリーブ６０の軸方向移動を引き起こす。スライディングスリーブ６０が閉じた位置を越えてさらにシフトするのを防止するために、それに応じて第１の螺旋状に走る溝６５によって形成されたねじが振れる（ｒｕｎ ｏｕｔ）ことも、閉じた位置に達すると直ちにタペット３４をその半径方向で収縮状態の端位置に戻すこともできる。そのために、スライディングスリーブ６０の瞬間的な軸方向端位置を、センサにより検出することも、制御デバイス内のコンピュータモデルによって決定することもできる。原理的には、動作するように作動されたリフティングマグネット３２は、次の作動プロセスまで電力を受けたままとすることができる。

スライディングスリーブ６０を閉じた位置から図７に示されている開いた位置にシフトするために、第２の溝６７に割り振られたリフティングマグネット５２が作動され、その結果、上述と同じようにして、そのタペット３４が第２の溝６７と係合し、開く方向でスライディングスリーブ６０の軸方向シフトを引き起こす。回転するスライディングスリーブ６０の溝６５、６７内のタペット３４の追跡を容易にするために、両溝６５、６７が、ランプのような開始セグメント６９およびランプのような終了セグメント７０を有する。

クラッチ１１’の比較的速い作動が必要とされる場合、それに対応して、溝６５、６７を短く形成することができる。具体的には、溝は、３６０°未満まで延びることができる。

本発明の第４の実施形態を示す図８によれば、クラッチ１１’は、右巻きねじ８２Ａと、別個の左巻きねじ８２Ｂとに分割されている外ねじ８２を有するスライディングスリーブ８０を備える。第２および第３の実施形態の場合のように、２つのリフティングマグネット３２、５２が設けられ、リフティングマグネット３２、５２の一方が右巻きねじ８２Ａに割り振られ、他方のリフティングマグネット５２が左巻きねじ８２Ｂに割り振られる。リフティングマグネット３２、５２の各タペット８４の面上には、外ねじ８２に嵌る内ねじ８６が形成されている。それぞれのリフティングマグネット３２、５２を作動し、タペット８４がそれに対応して延びたとき、その面上の内ねじ８６がスライディングスリーブ８０の外ねじ８２と係合し、第３の実施形態による溝およびタペットの装置（図７）と同じようにして、閉じる方向または開く方向でスライディングスリーブ８０の軸方向シフトを引き起こす。クラッチ１１’の開放か、それとも閉鎖が必要とされるかに応じて、図８における下部リフティングマグネット３２、または上部リフティングマグネット５２が作動される。

１０ 連結装置
１１、１１’ クラッチ
１２、１２' 回転シャフト
１４、１４'、１４’’ 出力シャフト
１６、１６' 作動装置
１８ アクチュエータ要素
２２、２２' セレクタフォーク
２３ スリーブ
２４ レバー
２６ キャリア
２８ ナットアングルセグメント
３０ ねじ付きセグメント
３２ リフティングマグネット
３４ タペット
３６ 第１のばね要素
３８ 第２のばね要素
３９ 背面
４０ 追加のねじ付きセグメント
４２ 追加のレバー
４４ 追加のナットアングルセグメント
４６ 追加のキャリア
５２ 追加のリフティングマグネット
５４ 第３のばね要素
６０ スライディングスリーブ
６１ 内側プロファイリング
６３、６３' 外側プロファイリング
６４ 食付き部
６５ 右巻きのねじりの溝
６７ 左巻きのねじりの溝
６９ ランプのような開始セグメント
７０ ランプのような終了セグメント
８０ スライディングスリーブ
８２ 外ねじ
８２Ａ 右巻きねじ
８２Ｂ 左巻きねじ
８４ タペット
８６ 内ねじ
Ａ 回転軸
Ｓ 枢軸

Claims (24)

1. 自動車両のドライブトレイン用の連結装置（１０）であって、回転シャフト（１２、１２’）を前記ドライブトレインの駆動要素（１４、１４’、１４’’）と選択的に結合するために前記回転シャフト（１２、１２’）上に配置された少なくとも１つのクラッチ（１１、１１’）と、前記クラッチ（１１、１１’）を作動させるための少なくとも１つの作動装置（１６、１６’）とを備えており、前記回転シャフト（１２、１２’）の軸（Ａ）に沿って係合セグメント（２８、３４、８４）とねじ付きセグメント（３０、４０、６５、６７、８２）を互いに対して移動させることにより、前記クラッチ（１１、１１’）を軸方向に作動させるために、前記係合セグメント（２８、３４、８４）を、前記シャフト（１２、１２’）と共に回転する前記ねじ付きセグメント（３０、４０、６５、６７、８２）と選択的に係合させるように前記作動装置（１６、１６’）が適合されていることを特徴とする連結装置（１０）。
2. 前記係合セグメントが、前記作動装置（１６、１６’）のセグメントによって、軸方向に変位可能なアクチュエータ要素（１８）のセグメント（２８）によって、または半径方向に可動のタペット（３４、８４）のセグメントによって形成されることを特徴とする、請求項１に記載の連結装置。
3. 前記ねじ付きセグメントが、前記回転シャフト（１２）自体のセグメント（３０、４０）によって、または前記回転シャフト（１２’）と回転可能に静止して接続されたスリーブ（６０、８０）のセグメント（６５、６７、８２）によって形成されることを特徴とする、請求項１に記載の連結装置。
4. 前記係合セグメント（２８、３４、８４）が、前記回転シャフト（１２、１２’）の軸（Ａ）に対して半径方向で可動であることを特徴とする、請求項１に記載の連結装置。
5. 前記作動装置（１６、１６'）が、前記係合セグメント（２８、３４、８４）を前記ねじ付きセグメント（３０、４０、６５、６７、８２）に対して移動させ、したがって前記係合セグメント（２８、３４、８４）を前記ねじ付きセグメント（３０、４０、６５、６７、８２）と選択的に係合させるアクチュエータ（３２）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の連結装置。
6. 前記アクチュエータ（３２）が、電気的、液圧式または空気圧式に制御可能な直線駆動デバイス、リフティングマグネットまたはリニアモータを含むことを特徴とする、請求項５に記載の連結装置。
7. 前記ドライブトレインの前記駆動要素（１４、１４’、１４’’）が、他のシャフトまたはギヤ要素であることを特徴とする、請求項１に記載の連結装置。
8. 前記ねじ付きセグメント（３０、４０、８２）が、反対のねじの巻き方向を有する２つの独立した部分（３０、４０、８２Ａ、８２Ｂ）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の連結装置。
9. 前記作動装置（１６）が、前記係合セグメント（２８）が形成されたキャリア（２６）を有するアクチュエータ要素（１８）を備えており、前記ねじ付きセグメント（３０）が前記回転シャフト（１２）上に形成されており、且つ前記クラッチ（１１）を作動させるために、前記アクチュエータ要素（１８）が前記回転シャフト（１２）の軸（Ａ）に沿って変位可能であることを特徴とする、請求項１に記載の連結装置。
10. 前記キャリア（２６）の前記係合セグメント（２８）を、前記アクチュエータ要素（１８）の軸方向調整行程に対応する前記ねじ付きセグメント（３０）の長さに沿って前記ねじ付きセグメント（３０）と係合させることができることを特徴とする、請求項９に記載の連結装置。
11. 前記キャリア（２６）の前記係合セグメント（２８）が、前記アクチュエータ要素（１８）の軸方向端位置に達したとき、自動的に移動し前記ねじ付きセグメント（３０）から係合解除するように、前記アクチュエータ要素（１８）が、前記回転シャフト（１２）の前記ねじ付きセグメント（３０）、および前記作動装置（１６）のアクチュエータ（３２）と協働することを特徴とする、請求項９に記載の連結装置。
12. 前記アクチュエータ要素（１８）を、前記作動装置（１６）のアクチュエータ（３２）によって、１つの軸方向端位置で阻止できることを特徴とする、請求項９に記載の連結装置。
13. 前記キャリア（２６）には、ばねデバイス（３６）により、前記回転シャフト（１２）の軸（Ａ）に対して半径方向外向きまたは半径方向内向きに予め張力が与えられていることを特徴とする、請求項９に記載の連結装置。
14. 前記アクチュエータ要素（１８）には、ばねデバイス（３８）により、前記回転シャフト（１２）の軸（Ａ）に対して軸方向に、特に前記クラッチ（１１）の反対側を向く方向に、予め張力が与えられていることを特徴とする、請求項９に記載の連結装置。
15. 前記キャリア（２６）が、前記アクチュエータ要素（１８）の、軸方向に変位可能な構成部品（２２、２２’）上に枢動可能に取り付けられたレバー（２４）上に設けられていることを特徴とする、請求項９に記載の連結装置。
16. 前記回転シャフト（１２）の前記ねじ付きセグメント（３０）が外ねじを有し、前記キャリア（２６）の前記係合セグメント（２８）が内ねじを有すること、および／または、前記回転シャフト（１２）の前記ねじ付きセグメント（３０）が、いくつかのねじの巻きを有する周方向に走るねじを備えるか、または螺旋状に走る溝によって形成されること、および／または、前記キャリア（２６）がナットアングルセグメント（２８）を備えることを特徴とする、請求項９に記載の連結装置。
17. 前記アクチュエータ要素（１８）がスリーブ（２３）を備えること、および／または、前記クラッチが爪タイプのクラッチを含み、前記アクチュエータ要素（１８）が、クラッチ要素と、または前記爪タイプのクラッチの同期デバイスと協働することを特徴とする、請求項９に記載の連結装置。
18. 前記ねじ付きセグメントが、前記回転シャフトと回転可能に固定されて接続された、軸方向に変位可能なスリーブ（６０、８０）の一部分によって形成されており、したがって、前記シャフト（１２’）と前記ドライブトレインの前記駆動要素（１４’’）との間でフォームフィット接続を生み出していることを特徴とする、請求項１に記載の連結装置。
19. 前記スリーブ（８０）上には、前記ねじ付きセグメントを形成する外ねじ（８２）が設けられており、前記ねじ（８２）が、前記作動装置（１６’）の軸方向に固定された部分上に前記係合セグメントを形成する内ねじ（８６）と協働することを特徴とする、請求項１８に記載の連結装置。
20. 前記内ねじ（８６）が、アクチュエータ（３２、５２）の、半径方向に可動のタペット（８４）の面上に形成されること、または、前記内ねじが、アクチュエータの、半径方向に可動のタペットが作用することができる係合要素上に形成されることを特徴とする、請求項１９に記載の連結装置。
21. 前記ねじ付きセグメントが、前記係合セグメントを形成するアクチュエータピンと係合する螺旋状に走る溝（６５、６７）によって形成されることを特徴とする、請求項１８に記載の連結装置。
22. 前記アクチュエータピンが、アクチュエータ（３２、５２）の、半径方向に可動のタペット（３４）によって形成されることを特徴とする、請求項２１に記載の連結装置。
23. 前記溝（６５、６７）が、ランプのような開始セグメント（６９）および／またはランプのような終了セグメント（７０）を有することを特徴とする、請求項２１に記載の連結装置。
24. 前記スリーブ（６０、８０）が軸方向端位置でロックできることを特徴とする、請求項１８に記載の連結装置。

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