(57)【要約】      （修正有）【課題】摩擦クラッチの精密な動作を可能としかつコスト効率の良い製造を可能とする上述のトルク伝達デバイスを提供する。【解決手段】摩擦クラッチの動作のためのアクチュエータ５１と、を含み、前記アクチュエータ５１は、駆動モータ、減速ギアユニット１０１及び傾斜リング機構を有し、前記傾斜リング機構は、回転運動を摩擦クラッチの軸方向動作に変換するように形成された少なくとも１の回転自在な第１の作動リングを含み、前記減速ギアユニット１０１は、ウォーム１０５及びウォームギアを有し、前記ウォーム１０５の回転軸Ｓは、前記平歯車セクション１０７の回転平面Ｒに対して傾斜位置角αだけ傾けられて実質的にウォーム１０５のピッチ角に対応しており、前記平歯車セクション１０７は、直線歯セクション１０９を有することを特徴とする。【選択図】図４
2010151309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のトルク伝達デバイスであって、
入力要素（４１）と、
少なくとも１つの出力要素（４３、４５）と、
前記入力要素から前記少なくとも１つの出力要素へのトルク伝達を設定する摩擦クラッチ（４９）と、
前記摩擦クラッチの動作のためのアクチュエータ（５１）と、を含み、
前記アクチュエータは、駆動モータ（１０３）、減速ギアユニット（１０１）及び傾斜リング機構を有し、前記傾斜リング機構は、回転運動を摩擦クラッチ（４９）の軸方向動作に変換するように形成された少なくとも１の回転自在な第１の作動リング（８１）を含み、
前記減速ギアユニット（１０１）は、ウォーム（１０５）及び前記ウォームと噛合する平歯車セクション（１０７）を有するウォームギアを有し、前記ウォーム（１０５）は、前記駆動モータ（１０３）に接続され、前記平歯車セクション（１０７）は、前記回転自在な第１の作動リング（８１）に接続されているかまたはこれとワンピースで形成されており、
前記ウォーム（１０５）の回転軸（Ｓ）は、前記平歯車セクション（１０７）の回転平面（Ｒ）に対して傾斜位置角（α）だけ傾けられており、前記傾斜位置角（α）は、実質的にウォーム（１０５）のピッチ角（β）に対応しており、前記平歯車セクション（１０７）は、直線歯セクション（１０９）を有していることを特徴とするデバイス。
【請求項２】
請求項１に記載のトルク伝達デバイスであって、前記ウォーム（１０５）が、前記駆動モータ（１０３）の出力シャフト（１０８）に回転固定に接続されているかまたは前記出力シャフト（１０８）とワンピースで形成されていることを特徴とするデバイス。
【請求項３】
請求項１または２に記載のトルク伝達デバイスであって、前記ウォーム（１０５）がシリンダウォームとして形成されていることを特徴とするデバイス。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１に記載のトルク伝達デバイスであって、前記回転自在な第１の作動リング（８１）が回転軸（Ａ）に対して軸方向に移動可能に軸受支持されていることを特徴とするデバイス。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１に記載のトルク伝達デバイスであって、前記トルク伝達デバイスが回転固定の第２の作動リング（７９）をさらに有し、前記回転自在な第１の作動リング（８１）及び前記回転固定の第２の作動リング（８１）が、周辺方向において傾いた態様で伸長している複数の傾斜または溝（６７、６９）を介して協働し、前記第２の作動リング（７９）に対する前記第１の作動リング（８１）の回転運動が、前記第１の作動リング及び前記第２の作動リングの互いに対する軸方向移動を発生させることを特徴とするデバイス。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１に記載のトルク伝達デバイスであって、前記トルク伝達デバイスが全輪駆動可能な自動車のトランスファーケース（１５）として形成され、前記入力要素（４１）が入力シャフトを有し、前記少なくとも１つの出力要素が第１の入力シャフト（４３）を有し、前記トルク伝達デバイスが、第２の出力シャフト（４５）をさらに有し、前記摩擦クラッチ（４９）が、前記入力シャフト（４１）から前記第２の出力シャフト（４５）へ駆動トルクを選択的に伝達するよう形成されているか、または前記摩擦クラッチが、前記入力シャフトと当該２つの出力シャフトとを接続している差動トランスミッションへ遮断トルクを選択的に伝達するよう形成されていることを特徴とするデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原動機付き車両（以下、自動車という）のトルク伝達デバイスに関する。当該トルク伝達デバイスは、全輪駆動可能な自動車のパワートレイン内に設けられて、駆動ユニットによって提供された駆動トルクの一部を選択的に二次的なアクスルへ伝達することが可能である。この場合、トルク伝達デバイスは、リアアクスル差動トランスミッションにおいてトランスファーケースまたはハングオン（hang-on）クラッチを形成し得る。例えば、このようなトルク伝達デバイスは、全輪駆動可能な自動車の遮断可能な（blockable）中間アクスル差動トランスミッションを形成することがさらに可能である。このようなトルク伝達デバイスの様々な実施例及び自動車のパワートレインにおける様々な構成は、米国特許第7,111,716 B2号に記載されている。
【背景技術】
【０００２】
上述したようなトルク伝達デバイスは、入力要素（例えば、入力シャフト）と、少なくとも１つの出力要素（例えば、出力シャフト）と、当該入力要素から当該出力要素へのトルク伝達を設定する摩擦クラッチと、当該摩擦クラッチの動作のためのアクチュエータと、を有する。当該アクチュエータは、少なくとも１つの駆動モータ（例えば、電気モータ）、減速ギアユニット及び傾斜リング機構を含む。当該傾斜リング機構は、少なくとも１つの回転自在な第１の作動リングを有し、当該作動リングは、回転運動を摩擦クラッチの実際の動作に変換するように構成されている。第１の作動リングは、例えば、複数の傾斜または溝を有し、当該傾斜または溝は、周辺に沿って分布し、周辺方向において傾斜しかつ直接またはローラ体を介して第２の作動リングの対応する傾斜または溝と協働するので、第２の作動リングに対する第１の作動リングの回転運動は２つの作動リングの互いに対する軸方向移動を発生させる。
【０００３】
上述のステップダウン（step down）トランスミッションは、高速で動作する電気モータ等として設けられる駆動モータの回転運動の減速のために提供されて、当該駆動モータによって提供されたトルクを増加させる。この目的に関して、当該ステップダウントランスミッションを、ウォームと、そのウォームと噛合する平歯車セクションと、を有するウォームギアとして形成することが知られており、当該ウォームは、駆動モータの出力に接続され、平歯車セクションは、上述の回転自在な第１の作動リングと結合されるかまたは当該第１の作動リングとワンピース（one piece）で形成される。当該平歯車セクションは、角度の付いた平歯車の部分または周辺全体亘って伸長している角度の付いた平歯車を含み得る。
【０００４】
上述したようなトルク伝達デバイスは、独国実用新案第DE20 2005 017 525 U1号によって公知である。本明細書において、ステップダウントランスミッションは、斜めに歯を付けられたピニオン（pinion）が斜めに歯を付けられた平歯車に噛合しているベベルギア歯構成または周囲を覆うウォームが斜めに歯を付けられた平歯車に噛合している平歯車ウォーム歯構成のどちらかを含む。平歯車を形成する作動リングは、摩擦クラッチを動作させるために軸方向に移動可能な調整リングの役割を果たす。この場合、当該動作リングは、複数のボール溝及びその中に配されたボールを介して、軸方向に固定された支持リングと協働する。
【０００５】
独国特許出願第DE 100 33 482 A1号には、調整プレートを有するトルク伝達デバイスが記載されており、当該調整プレートは、ボール溝構造を介してスラストプレート（thrust plate）と協働する。当該調整プレートは、外側に斜めに歯を付けられた配置すなわちウォーム歯配置を有し、回転駆動可能なウォームと係合している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、摩擦クラッチの精密な動作を可能としかつコスト効率の良い製造を可能とする上述のトルク伝達デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、請求項１の特徴を有するトルク伝達デバイスによって満足され、特にこの場合、ウォームの回転軸は、平歯車セクションの回転平面に対して傾斜位置角（oblique position angle）だけ傾けられており、当該傾斜位置角は、実質的にウォームギアのピッチ角に対応しており、当該平歯車セクションは直線歯配列を有する。
【０００８】
本発明によるトルク伝達デバイスにおいて、ステップダウントランスミッションは、駆動モータによって駆動されて回転運動を生成するウォームを含む。当該ウォームの回転軸は、当該ギアが噛合している平歯車セクションの回転平面に対して傾斜位置角によって傾けられている。上述の回転平面は、当該平歯車が伸長する平面かつ回転運動を行う平面によって形成される。この場合、換言すれば、当該平歯車セクションの回転軸に垂直な平面であって、この垂直平面は、当該平歯車セクションを含んでいる（そして、当該平歯車セクションと共に任意に軸方向に動く）。上述の傾斜位置角は、ウォームのピッチ角に実質的に対応するように選択され、当該ウォームと噛合している当該平歯車セクションは、直線歯配列を有している。上述の傾斜位置角は、例えば、５°から２５°の範囲内の値を有し得る。
【０００９】
通常は、以下の関係が上述のウォームのピッチ角βに適用される。
【００１０】
【数１】
2010151309.tif 000003
【００１１】
ここで、Ｐはウォームのピッチであり、これはスレッドピッチの軸方向における範囲である（当該ウォームの最大回転に対応する）。変数ｄＴは、ピッチ円内のウォームの直径を示している。
【００１２】
上述の角度条件（ウォームのピッチ角とウォームの回転軸の傾斜位置角との合致）は、少なくともウォームと平歯車セクションとの間の係合領域内に適用される。これによって、平歯車セクションは、必ずしも当該平歯車セクションの回転運動と関連する必要無く、当該ウォームと相対的に、当該平歯車セクションの回転軸に対して軸方向に移動し得る。逆に言えば、このことは、当該ウォームの回転運動故に当該平歯車セクションに与えられる追加の軸力または傾斜運動が、非常に大幅に回避されていることを意味する。従って、これによって、アクチュエータを用いて傾斜リング機構によって摩擦クラッチ上に与えられる軸力が変化させられて、当該摩擦クラッチのさらに正確な動作が可能となる。さらに、平歯車セクションの直線歯配列が、従来技術においてしばしば設けられた平歯車の傾斜歯配列よりもさらに単純に形成され得る故に、当該アクチュエータの製造が単純化される。
【００１３】
上述の傾斜位置角は、当該ギアのピッチ角に必ずしも正確に対応している必要はない。僅かな角度の差は起こり得、遊びの除去の目的に関してむしろ有利であり得る。ウォームの傾斜位置角は、平歯車の直線歯配列への当該ウォームの動作効率の良い係合が保証されるように、当該ピッチ角に対応することのみが必要である。
【００１４】
本発明は、添付図面を参照して単に例示の目的で説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】自動車のパワートレインの略図である。
【図２】トランスファーケースの略図である。
【図３】トランスファーケースの一部の断面図である。
【図４】トルク伝達デバイスの平面図である。
【図５】図４によるトルク伝達デバイスの一部の詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、係合可能な全輪駆動の自動車のパワートレインを概略的に示している。燃焼エンジン１１によって生成される駆動トルクは、主トランスミッション１３（マニュアルシフトトランスミッションまたはオートマチックトランスミッション）を介してトランスファーケース１５に供給される。トランスファーケース１５の第１の出力は、カルダンシャフト１７を介してリアアクスル差動トランスミッション１９に接続されている。これによって、リアアクスル２３のホイール２１は、常時駆動する。従って、リアアクスル２３は、自動車の主アクスルを形成する。トランスファーケース１５の第２の出力は、カルダンシャフト２５を介してフロントアクスル差動トランスミッション２７に接続されている。これによって、燃焼エンジン１１の駆動トルクの一部が、選択的にフロントアクスル３１のホイール２９に伝達され得る。従って、フロントアクスル３１は、自動車の二次アクスルを形成する。
【００１７】
さらに、ドライビングダイナミクス（driving dynamics）に関する調整ユニット３３が図１に示されている。調整ユニット３３は、リアアクス２３のホイール２１またはフロントアクスル３１のホイール２９に付随しているホイール速度センサ３５、３７に接続されている。ドライビングダイナミクスに関する調整ユニット３３は、ヨーレート（yaw rate）センサにも接続されている。センサ３５、３７、３９の信号に基づいて、ドライビングダイナミクスのための調整ユニット３３が制御信号を生成し、当該制御信号は、トランスファーケース１５の制御デバイス（図１においては図示せず）に供給され、自動車の２つのアクスル２３、３１の間の駆動トルクの特定の分配が設定される。上述の制御信号は、特に、クラッチトルクの所望の値すなわちトランスファーケースのクラッチユニットのためのトルク要求である。
【００１８】
図２は、図１のトランスファーケース１５の断面略図を示している。トランスファーケース１５は、入力シャフト４１、第１の出力シャフト４３及び第２の出力シャフト４５を有する。第１の出力シャフト４３は、入力シャフト４１と同軸であり、入力シャフト４１は、第１の出力シャフト４３に回転固定（相対的に回転しない態様）（好ましくはワンピース）で形成される。第２の出力シャフト４５は、入力シャフト４１と平行にオフセットして配されている。
【００１９】
トランスファーケース１５は、摩擦クラッチ４９及びアクチュエータ５１を有するクラッチユニット４７を有する。摩擦クラッチ４９は、クラッチバスケット５３を有し、クラッチバスケット５３は、入力シャフト５１及び第１の出力シャフト４３に回転固定で接続され、複数のクラッチディスクを支持する。さらに、摩擦クラッチ４９は、回転自在に軸受支持された（journal）クラッチハブ５５を有し、クラッチハブ５５も同様に複数のクラッチディスクを支持し、当該複数のクラッチディスクは、互い違いの配置でクラッチバスケット５３のディスクに係合している。クラッチハブ５５は、チェーンドライブ５９の駆動ギア５７に回転固定で接続される。チェーンドライブ５９の出力ギア６１は、第２の出力シャフト４５に回転固定で接続される。チェーンドライブ５９の代わりに、ギアドライブが設けられ得、当該ギアドライブは、例えば、上述のギア５７、６１の間にアイドルギアを有する。
【００２０】
摩擦クラッチ４９の係合の検出におけるアクチュエータ５１の動作によって、入力シャフト４１を介してトランスファーケース１５へ導入される駆動トルクのさらに多くの部分が第２の出力シャフト４５に伝達され得る。
【００２１】
図３は、図２のトランスファーケースの一部を断面図でさらに詳細に示している。摩擦クラッチ４９は、ハウジング７１の内側において、クラッチバスケット５３及びクラッチハブ５５に取り付けられる。クラッチハブ５５は、回転固定で入力シャフト４１に接続され、入力シャフト４１は、第１の出力シャフト４３とワンピースで形成されている。クラッチハブ５５は、クラッチディスク７３を介してクラッチバスケット５３に摩擦固定で接続され得、クラッチバスケット５３は、入力シャフト４１すなわち摩擦クラッチ４９の軸Ａ周りに回転自在に軸受支持（journal）されている。クラッチバスケット５３は、駆動ギア５７を介して（及び、この例では、チェーンドライブ５９の代わりにアイドルギアを介して）第２の出力シャフト（図３では図示せず）に接続されている。クラッチハブ５５とクラッチバスケット５３との間のトルクの伝達のための摩擦固定は、プレッシャープレート（pressure plate）７５によってもたらされ、プレッシャープレート７５は、プレートばね装置７７の付勢に対向して軸方向に移動可能であり、これによって、クラッチハブ５５及びクラッチバスケット５３の各々のクラッチディスク７３を互いに押圧する。
【００２２】
プレッシャープレート７５を当該付勢に対向して任意に移動可能にするため及びそれによって摩擦クラッチ４９を動作可能とするため、支持リング７９及び調整リング８１が設けられ、これらのリングは、互いに同軸かつ軸Ａに同軸に配される。調整リング８１は、回転自在な第１の作動リングを形成し、支持リング７９は、回転固定の第２の作動リングを形成する。支持リング７９は、図３に示されていない固定デバイスによってハウジング７１に対して回転固定で保持されている。この場合、支持リング７９は、入力シャフト４１または入力シャフト４１のフランジセクション８７に、ラジアル軸受け８３及びスラスト軸受け８５によって支持されている。調整リング８１は、回転自在かつ軸方向に移動可能に軸受支持され、スラスト軸受け８９によってプレッシャープレート７５と協働する。
【００２３】
支持リング７９及び調整リング８１の各々は、互いに向いた側面の各々において複数のボール溝９１及び９３を有する。これらの溝は、軸Ａに対して各々の周辺方向に沿って伸長している。支持リング７９のボール溝９１及び調整リング８１のボール溝９３の各々は、互いに対向して存在し、それによってボール９５の各々を囲む。ボール溝９１、９３は、軸Ａの法線平面に対して傾けられている。すなわち、ボール溝９１、９３は、上述の周辺方向に沿って変化する深さを有している。これによって、回転固定に保持されている支持リング７９に対する調整リング８１の回転運動が、調整リング８１の軸方向移動を発生させる。従って、調整リング８１の回転運動は、プレッシャープレート７５が軸方向に移動させられることによって摩擦クラッチ４９が動作させられるという効果を有する。この場合、プレートばね装置７７によってもたらされている付勢は、調整リング８１の支持リング７９に対する全ての回転位置において、各々のボール９５が、対応するボール溝９１、９３内に捕捉され続けることを保証する。
【００２４】
調整リング８１の上述の回転運動をもたらすことを可能とするために、調整リング８１は、ステップダウントランスミッション１０１を介して電気モータに駆動されることが可能なように接続される。これは、図４の平面図内に示されている。
【００２５】
図４によると、減速ギアユニット１０１が、平歯車セクション１０７と噛合しているウォーム１０５を有するウォームギアによって構成されている。ウォーム１０５は、電気モータ１０３の出力シャフト１０８に回転固定に接続されている。平歯車セクション１０７は、調整リング８１とワンピースで形成されている。
【００２６】
ウォーム１０５の回転軸Ｓは、平歯車セクション１０７の回転平面Ｒに対して傾斜位置角αだけ傾けられている。傾斜位置角αは、ウォーム１０５のピッチ角βに対応する。ウォーム１０５のピッチ角βは、ウォーム１０５と平歯車セクション１０７との間の係合領域の詳細を示している図５に示されている。本明細書において、ピッチ角βは、ウォームスレッドがウォーム軸Ｓの法線平面に対して決定される角度として理解され得る。
【００２７】
さらに、図４から分かるように、調整リング８１の平歯車セクション１０７は、直線歯配列１０９を有している。平歯車１０７は、シリンダー状の平歯車の周辺部分として形成され、例えば、周りを覆っているギアとしてなされているわけではない。ウォーム１０５は、シリンダウォームとして形成されており、ウォーム１０５及び平歯車１０７は、ベベルギア歯配置の態様で係合されている。しかし、代替的に、ウォームは、周囲を覆うギアとして形成されて、平歯車ウォーム歯配置の態様で平歯車セクション１０７と噛合され得る。
【００２８】
従って、ウォーム１０５のスレッドは、ウォーム１０５と平歯車セクション１０７との間の係合領域において、実質的に調整リング８１の回転軸Ａと平行に伸長している。よって、調整リング８１は、自由に、すなわちさらなる回転運動無しに、軸方向に自由に移動でき、ウォーム１０５による調整リング８１の回転駆動は、追加の軸力及び傾けるモーメントを全く生まない。すなわち、調整リング８１に作用する追加の軸力及び傾けるモーメントを僅かであろうとも生まない。アクチュエータ５７の精密な制御及び摩擦クラッチの精密な動作は、これによって可能である。このことは、特に、アクチュエータの制御が、電気モータの１０３のモータ電流のモニタリングに基づいている場合に適用される。
【００２９】
さらに、平歯車セクション１０７の直線歯配列１０９の故に、調整リング８１の製造は単純化される。
【００３０】
上述の平歯車１０７は、本質的に、調整リング８１の周辺全体にも伸長し得る。すなわち、この場合、調整リング８１の外周全体が平歯車セクション１０７によって形成される。
【００３１】
本発明は、常時駆動リアアクスル２３及び係合自在なフロントアクスル３１を有する自動車のトランスファーケースに関して例示の目的で上述されたが、本発明によるトルク伝達デバイスは、自動車のパワートレインの他の実施例または構成においても使用され得、特に、米国特許7,111,716 B2号に記載された実施例または構成においても使用され得る。例えば、トルク伝達デバイスは、リアアクスルの係合自在な駆動を伴うフロントアクスルの常時駆動のために使用され得るかまたは遮断可能な中間アクスル差動トランスミッション内で使用され得る。摩擦クラッチ４９が入力シャフト４１または出力シャフト４３、４５の１つに取り付けられることも、さらに可能である。さらに、２つの作動リング（支持リング７９及び調整リング８１）の異なった自由度も提供され得る。
【符号の説明】
【００３２】
１１    燃焼エンジン
１３    主トランスミッション
１５    トランスファーケース
１７    カルダンシャフト
１９    リアアクスル差動トランスミッション
２１    ホイール
２３    リアアクスル
２５    カルダンシャフト
２７    フロントアクスル差動トランスミッション
２９    ホイール
３１    フロントアクスル
３３    ドライビングダイナミクスに対する調整ユニット
３５    ホイール速度センサ
３７    ホイール速度センサ
３９    センサ
４１    入力シャフト
４３    第１の出力シャフト
４５    第２の出力シャフト
４７    クラッチユニット
４９    摩擦クラッチ
５１    アクチュエータ
５３    クラッチバスケット
５５    クラッチハブ
５７    駆動歯車
５９    チェーンドライブ
６１    出力ギア
７１    ハウジング
７３    クラッチディスク
７５    プレッシャープレート
７７    プレートバネ装置
７９    支持リング
８１    調整リング
８３    ラジアル軸受
８５    スラスト軸受
８７    フランジセクション
８９    スラスト軸受
９１    ボール溝
９３    ボール溝
９５    ボール
１０１  減速ギアユニット
１０３  電気モータ
１０５  ウォーム
１０７  平歯車セクション
１０８  電気モータの出力シャフト
１０９  直線歯配列
Ａ      軸、回転軸
Ｒ      回転平面
α      傾斜位置角
β      ピッチ角
【図１】
2010151309.tif 000004
【図２】
2010151309.tif 000005
【図３】
2010151309.tif 000006
【図４】
2010151309.tif 000007
【図５】
2010151309.tif 000008
【外国語明細書】
2010151309000001.pdf
2010151309000002.pdf
2010151309000003.pdf
2010151309000004.pdf