(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転シャフト（２３）をドライブトレインの駆動要素（２５）と任意に結合するために前記回転シャフト（２３）上に配置された少なくとも１つのクラッチ（１１）を有する自動車のドライブトレインの結合装置であって、
前記回転シャフト（２３）を前記駆動要素（２５）と結合するために、前記回転シャフト（２３）の軸（Ｒ）に沿って第１のクラッチ部（２０）および第２のクラッチ部（２１）のうちの一方を動かすことによって、前記クラッチ部（２０、２１）が互いに嵌合係合できる結合装置において、
前記第１のクラッチ部（２０）と前記第２のクラッチ部（２１）との間で作動する油圧ダンピングデバイス（６５）が設けられ、前記２つのクラッチ部（２０、２１）には係合方向に互いに対するプレテンションがかけられることを特徴とする結合装置。
【請求項２】
前記油圧ダンピングデバイス（６５）が、作動油を受け入れるダンピングチャンバ（６７）を備え、
前記ダンピングチャンバは互いに対して移動可能な２つの壁セグメント（７６、７７）を有し、
前記壁セグメントのそれぞれは前記クラッチ部（２０、２１）のうちの一方に結合され、少なくとも１つの流出開口によって前記ダンピングチャンバ（６７）から前記流体の漏出が可能であることを特徴とする、請求項１に記載の結合装置。
【請求項３】
前記クラッチ（１１）のためのアクチュエータデバイス（１３）を備えており、前記ダンピングチャンバ（６７）が前記アクチュエータデバイス（１３）の２つのアクチュエータ（３９、４３）の間に形成されることを特徴とする、請求項２に記載の結合装置。
【請求項４】
前記ダンピングチャンバ（６７）が前記アクチュエータデバイス（１３）の２つの環状またはスリーブ状アクチュエータ（３９、４３）およびクラッチハウジング（１５）の間に形成されることを特徴とする、請求項３に記載の結合装置。
【請求項５】
２つのクラッチコンポーネント間の少なくとも１つの公差に起因するギャップが流出開口として機能することを特徴とする、請求項２に記載の結合装置。
【請求項６】
前記クラッチ（１１）の解放状態では、前記ダンピングチャンバ（６７）は部分的にのみ前記流体で満たされることを特徴とする、請求項２に記載の結合装置。
【請求項７】
前記クラッチ（１１）の解放状態では、前記ダンピングチャンバ（６７）は連結開口（７１）を介してバランシングチャンバ（７３）と連結されていることを特徴とする、請求項２に記載の結合装置。
【請求項８】
前記ダンピングチャンバ（６７）の前記壁セグメント（７６、７７）のうちの一方に、一方の前記クラッチ部（２１）が係合方向（Ｋ１）への軸方向運動において所定の位置に達すると前記連結開口（７１）を閉鎖する制御セグメント（７５）が設けられることを特徴とする、請求項７に記載の結合装置。
【請求項９】
前記２つのクラッチ部（２０、２１）の間で作用する弾性要素（８０）がさらに設けられることを特徴とする、請求項１に記載の結合装置。
【請求項１０】
前記弾性要素（８０）がゴム緩衝器であることを特徴とする、請求項９に記載の結合装置。
【請求項１１】
前記ダンピングデバイス（６５）が、前記クラッチ（１１）の係合時の前記クラッチ部（２０、２１）の面同士の接触が直接的に防止されるように形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の結合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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任意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つのクラッチを有する自動車のドライブトレインの結合装置であって、回転シャフトを駆動要素と結合するために、回転シャフトの軸に沿って第１のクラッチ部および第２のクラッチ部のうちの一方を動かすことによって、第１のクラッチ部および第２のクラッチ部が互いに嵌合係合できるドライブトレインの結合装置に関する。
【０００２】
回転シャフトに結合されるべきドライブトレインの駆動要素は、さらに別のシャフトまたはギア要素でありうる。例えば、クラッチが作動すると、第１には、回転シャフトと、第２には、入力シャフト、出力シャフト、差動ギアのハウジングもしくはプレート輪、またはアングルギアの歯車との間で嵌合連結が提供されうる。
【背景技術】
【０００３】
このようなデバイスは、例えば、選択可能な全輪駆動を有する自動車においてドライブトレインの部品を切り離し、二輪駆動で、一方側の主車軸または駆動ユニットと他方側の副車軸との間の連結が少なくとも部分的に隔離するようにする、いわゆる切断システムの形態で使用されうる。したがって、恒久的２輪駆動モードでは必要とされないドライブトレインの部品の関連する動きを、特に必要とされない質量部について防止するために、クラッチを解放することによって、副車軸に通じるトルク伝達セグメントが遮断されうる。あるいは、前記タイプの結合装置は、燃焼機関から主トランスミッションを隔離することで、動力損失を防止しノイズを最小限にするために、ハイブリッド駆動の車両で電気動作モード中に使用されてもよい。電気駆動のためのドライブトレインデカップリングが、副車軸上に設けられてもよい。既知のシステムでは、クラッチが、液圧または空気圧アクチュエータによって、あるいは電気モータによって作動させられ、すなわち開閉させられる。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前記ドライブトレインの駆動要素に、またはその逆方向で行うことができる。
【０００４】
一般的なタイプの結合装置が、ＤＥ  １０  ２００９  ０４９  ０１３  Ａ１に開示されている。このシステムでは、開方向にクラッチスイッチ要素を動かすように電気モータが設けられる一方、閉方向のスイッチ要素の動きはスプリング要素によって実現される。
【０００５】
既知の適用例では、目的は、嵌合係合の原理に基づくクラッチ、例えば、爪型クラッチを比較的高速で係合することである。しかし、これは、車両の運転者に不快と受け取られるドライブトレインにおける衝撃、振動、およびノイズをもたらす可能性がある。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の一目的は、この点について前記タイプの結合装置を改善することである。
【０００７】
この目的は、回転シャフトをドライブトレインの駆動要素と任意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つのクラッチを有する結合装置であって、回転シャフトを駆動要素と結合するために、回転シャフトの軸に沿って第１のクラッチ部および第２のクラッチ部のうちの一方を動かすことによって、第１のクラッチ部および第２のクラッチ部が、互いに嵌合係合できる、結合装置によって達成される。本発明によれば、第１のクラッチ部と第２のクラッチ部との間で作動する油圧ダンピングデバイスが提供される。油圧ダンピングデバイスは、第２のダンピングクラッチに対する第１のダンピングクラッチ部の軸方向運動において、流体が圧縮および／または排水され、したがってクラッチ部の運動が制御された形で遅延されるという原理に基づいて動作する。このようにして、迅速な係合にかかわらず、ドライブトレインにおける望ましくないジャークおよびノイズが防止される。
【０００８】
本発明の文脈における方向の用語「軸方向」および「径方向」は、常に回転シャフトの軸に関するものである。
【０００９】
本発明の詳細は、下位請求項、明細書、および添付図面で与えられる。
【００１０】
好ましくは、油圧ダンピングデバイスは、作動油を受け入れるダンピングチャンバを備え、ダンピングチャンバは、互いに対して移動可能な２つの壁セグメントを有し、壁セグメントのそれぞれは、クラッチ部のうちの一方に結合され、少なくとも１つの流出開口によってダンピングチャンバから流体が漏出できる。壁セグメントは、原則として、それぞれのクラッチ部上に直接形成することができる。しかし、これら壁セグメントは、適用可能な場合はいくつかのトランスミッション要素を介し、クラッチ部と機械的連結がされた別個のコンポーネントに属してもよい。壁セグメントはクラッチ部と機械的連結がされているため、互いの方向に向かうクラッチ部の移動の際、ダンピングチャンバは小さくなっていき、結果として作動油が流出開口を介してダンピングチャンバから追い出される。流体のダンピングチャンバから他の受入れ領域内へのチョーク流れのため、壁セグメントひいてはクラッチ部の移動は機械抵抗に対抗し、最終的に係合運動のダンピングがもたらされる。ダンピングチャンバからの液体漏出のチョーキングの程度は、流出開口の寸法および形態によって、また適用可能な場合はいくつかの流出開口の配設によって調節可能である。
【００１１】
結合装置は、クラッチのためのアクチュエータデバイスを備えることができ、ダンピングチャンバが、アクチュエータデバイスの２つのアクチュエータの間に形成される。このようにして、例えば、２つのアクチュエータの間にいずれにせよ存在する空洞が、好都合にダンピングチャンバとして使用される。
【００１２】
ダンピングチャンバは、具体的には、アクチュエータデバイスの２つの環状またはスリーブ状アクチュエータおよびクラッチハウジングの間に形成されうる。一実施形態によれば、ダンピングチャンバは、中央シャフトの周りに形成された環状チャンバとすることができる。
【００１３】
本発明の別の実施形態によれば、２つのクラッチコンポーネント間の少なくとも１つの公差に起因するギャップが、流出開口の役割をする。これは、ダンピングチャンバの壁に別個の流出開口を設ける必要がこの場合ないため、特に単純で経済的な構成を可能にする。
【００１４】
クラッチの解放状態において、ダンピングチャンバは、部分的にのみ流体で満たされうる。そして、空気またはガスクッションが流体面より上に形成される。クラッチの係合、およびこれに伴う、対応して配置された流出開口を有するダンピングチャンバの寸法の縮小の際、まず、空気クッションの空気が、比較的低い抵抗でダンピングチャンバから追い出される。空気クッションが消耗されて初めて、増大した抵抗のため、作動油の流出において、クラッチ部の移動の比較的強いダンピングが達成される。このようにして、係合および解放プロセス中のダンピングの発生をより精密に調整することができる。
【００１５】
本発明の別の実施形態では、クラッチの解放状態でのダンピングチャンバは、連結開口を介してバランシングチャンバと連結されている。連結開口は、ダンピングチャンバからバランスチャンバ内への流体の比較的軽くチョークされた漏出を連結開口が可能にして、ダンピングの程度を低減するように構成されうる。
【００１６】
ダンピングチャンバの壁セグメントのうちの一方に、一方のクラッチ部が係合方向の軸方向運動で所定の位置に達するとすぐに連結開口の閉鎖を誘発する制御セグメントを設けることもできる。つまり、所定の位置が、完全なダンピング力が適用される地点を規定する。したがって、連結開口を閉じるそのような制御セグメントによって、ダンピング特性がより精密に適合されうる。
【００１７】
さらに、２つのクラッチ部の間で作用する弾性要素、特にゴム緩衝器が設けられうる。そのような弾性要素は、ダンピング特性のさらなる適合のために使用されうる。具体的には、弾性要素は、第２のクラッチ部に対する第１のクラッチ部の軸方向運動を最終的に停止させる役割をすることができる。
【００１８】
本発明の一実施形態によれば、ダンピングデバイスは、クラッチの係合におけるクラッチ部の面の間の接触が直接的に防止されるように形成される。これは、特に穏やかで静かな結合を可能にする。
【００１９】
本発明の別の実施形態によれば、２つのクラッチ部は、係合方向で互いに対してプレテンションがかけられる。クラッチの係合の際に「歯同士が当たる（ｔｏｏｔｈ−ｏｎ−ｔｏｏｔｈ）」位置が生じると、続いて、例えば、ばね要素によって、プレテンションが作用することにより、２つのクラッチ部の間の相対的ねじれの存在のもと、クラッチ部が互いに正しく配向されるとすぐに直接的に係合が行われることを確かにすることができる。ここで一般に迅速な係合を保証するために、比較的大きなプレテンション力が必要とされる。しかし、不可避的に伴うジャークおよび振動のリスクは、本発明によるダンピングデバイスによって回避されうる。
【００２０】
本発明は、以下では図面を参照して実施例として説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による結合装置の断面図である。
【図２】図１による結合装置を前方から示す分解図である。
【図３】図１による結合装置を後方から示す分解図である。
【図４】図１による結合装置の背面図である。
【図５】係合状態の結合装置のクラッチを示す、図１による結合装置の部分図である。
【図６】解放状態のクラッチを示す、図１による結合装置の部分図である。
【図７】係合プロセス中のクラッチを示しダンピングチャンバの位置を図示する、図１による結合装置の部分図である。
【図８】図１による結合装置のアクチュエータデバイスのランプ機構の分解図である。
【図９Ａ−９Ｄ】様々な動作状態における図８によるランプ機構を示す図である。
【図１０】図８によるランプ機構の一部分を形成するランプリングの前面図である。
【図１１】図１０によるランプリングの後面図である。
【図１２】図８によるランプ機構の一部分を形成するウォーム歯車の前面図である。
【図１３】図１２によるウォーム歯車の後面図である。
【図１４】ウォーム歯車とストップピンの間の協働を示す、図１による結合装置の断面図である。
【図１５】図１による結合装置の同期化デバイスのばねリングの背面図である。
【図１６】図１５のばねリングの前面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１〜３は、ドライブトレインの２つのコンポーネント同士を任意に結合するために、自動車のドライブトレイン内の様々な場所に設置されうる本発明による結合装置を示す。
【００２３】
具体的には、結合装置は、手動または自動で選択可能な全輪駆動を有する自動車における長手方向または横方向の切断システムを形成することができる。
【００２４】
また、原則的には、車両が移動しているときまたは副車軸上の電気モータによって駆動されるとき、マニュアル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のようなドライブトレインのコンポーネントの連続的回転から生じる損失を低減するために、結合装置を用いて、主ドライブトレインから内燃機関を切り離すことも考えられる。結合装置はまた、副車軸上の電気モータによる駆動機構を有するハイブリッド車両において、電気モータが必要でないとき、または過剰な速度増大を防止しなければならない場合、ドライブトレインから電気モータを切り離すために使用することもできる。
【００２５】
結合装置は、共通ハウジング１５に収容された爪型クラッチ１１およびアクチュエータデバイス１３を備える。アクチュエータデバイス１３は、図示されていない電子制御ユニットによって制御されうる。
【００２６】
爪型クラッチ１１は、爪型クラッチ１１を閉じるように嵌合係合することが可能な第１のクラッチ部２０および第２のクラッチ部２１を備える。第１のクラッチ部２０は、回転軸Ｒを中心に回転する入力ハーフシャフト２３と結合され、次いで、入力ハーフシャフト２３は、例えば、モータ車両の前車軸デファレンシャルと結合される。第２のクラッチ部２１は、出力ハーフシャフト２５と結合され、次いで、出力ハーフシャフト２５は、モータ車両の後車軸デファレンシャルと結合される。２つのクラッチ部２０、２１が嵌合係合しているとき、爪型クラッチ１１が係合され、トルクが、入力ハーフシャフト２３から出力ハーフシャフト２５に、すなわち、ドライブトレインの前車軸から後車軸に伝達される。しかし、２つのクラッチ部２０、２１が係合していないときは、爪型クラッチ１１は開放され、入力ハーフシャフト２３は出力ハーフシャフト２５から隔離される。第２のクラッチ部２１が回転軸Ｒに沿って第１のクラッチ部２０に対して移動させられることで、爪型クラッチ１１が開閉される。
【００２７】
出力ハーフシャフト２５の瞬間回転速度を検出するために回転速度センサ２７が設けられる。回転速度センサ２７は、別個に設けられたマーカー輪によって、または実際の結合装置のコンポーネントの歯部から回転速度を決定することができる。特に、ＡＢＳセンサが使用されうる。
【００２８】
第２のクラッチ部２１は、ばね２９、本実施形態の例では皿ばねによって、爪型クラッチ１１の係合または閉方向Ｋ１にプレテンションをかけられる。ばね２９は、第２のクラッチ部２１がばね力に抗して解放または開方向Ｋ２に動かされるとき、爪型クラッチ１１の解放または開放ごとに張力を加えられる。
【００２９】
図２および３の分解図から明らかなように、クラッチ部２０、２１はスリーブ状に形成され、それらの表面に歯状の爪３０を各々有する。入力ハーフシャフト２３の回転速度と出力ハーフシャフト２５の回転速度とを釣り合わせるために、ばねリング３３およびいくつかのシンクロナイザリング３５を備える同期化デバイス３１が、爪型クラッチ１１に組み込まれる。爪型クラッチ１１のアクチュエータデバイス１３は、ウォーム３７と、ウォーム３７と係合するウォーム歯車３９と、フィンガ４２を有する制御リング４１と、ランプリング４３とを備える。ウォーム歯車３９の内径上に、２つのスイッチ突起４５が備えられ、これらのスイッチ突起は、ランプリング４３の外径上のスイッチランプ４７に係合し、また、図４をさらに参照して後でより詳細に説明するように、ウォーム歯車３９が回転軸Ｒを中心に回転させられるとき、両方の軸方向Ｋ１、Ｋ２にランプリング４３を動かすことができる。
【００３０】
回転軸Ｒの中心としてランプリング４３に対してウォーム歯車３９がねじれる際、スイッチ突起４５およびスイッチランプ４７が協働するので、ランプリング４３の軸方向変位が回転軸Ｒに沿って発生する。そのようなウォーム歯車３９とランプリング４３の間の相対的ねじれを実現するために、ウォーム歯車３９と係合するウォーム３７は、電気モータ４９によって駆動することができる。したがって爪型クラッチ１１を開放するために、ウォーム歯車３９は、電気モータ４９によって回転状態にされ、次いでランプリング４３をばね２９の力に抗して軸方向に変位させる。また、第２のクラッチ部２１も、ランプリング４３との摺動係合によって動かされる。
【００３１】
ウォーム歯車３９は、ねじれの際に軸方向運動を行わないように取り付けられている。対照的に、ランプリング４３は軸方向に変位可能であり、また、ランプリング４３の外径上に設けられたフィンガ５１が、ランプリング４３の自動回転を防止するために、ハウジング１５の対応する溝内で摺動するように保持される。
【００３２】
ばね２９は、閉方向Ｋ１で第２のクラッチ部２１に対してランプリング４３を押し付ける。これにより、まず、電気モータ４９が、同期化プロセス中に必要な軸方向力をシンクロナイザリング３５に加える際に支持される。したがって、原則的にブロックまたはピンとして形成されうるランプリング４３およびランプリング４３と協働するスイッチ突起４５は、電気モータ４９の力およびばね２９の力が組み合わさって第２のクラッチ部２１に働くように形成される。次いで、ばね２９が、同期化プロセスの後に、実係合プロセスのための蓄力器の役割をする。つまり爪型クラッチ１１が同期化プロセス後に係合されなければならない場合、クラッチ部２０、２１の「歯同士が当たる」位置の存在がありうる。この場合、爪型クラッチ１１は係合することができない。したがって、最終的に係合を可能にするためには、第１のクラッチ部２０と第２のクラッチ部２１の間に相対的ねじれが必要とされる。ばね２９は、ここで、クラッチ部２０、２１が正しい位置（「ギャップに歯が当たる（ｔｏｏｔｈ−ｏｎ−ｇａｐ）」）に達するまでエネルギー蓄積器として作用する。
【００３３】
同期化プロセス中、図５および６のように、第２のクラッチ部２１が、スリーブ状基体５３およびいくつかのスナップフィンガ５５を備えるばねリング３３を押圧する。スリーブ状基体５３の内周は、同期化デバイス３１の外側摩擦円錐を形成する。同期化プロセスの開始段階において、ばねリング３３のスナップフィンガ５５が、第２のクラッチ部２１の外周に形成された溝６０と係合状態になる。ばねリング３３のスナップフィンガ５５を溝６０から押し出すために、ある定義された力が必要である。この力は、シンクロナイザリング３５の摩擦円錐を係合状態にするための最大力と等しい。
【００３４】
ばねリング３３に適正な力を及ぼすために、電気モータ４９はしかるべく制御される。用途に応じて、制御方法は、位置ベース、電流ベース、二次ドライブトレインの回転速度ベース、またはこれらの原理を組み合わせた制御ストラテジでありうる。
【００３５】
同期化プロセスの開始段階が終了し、出力ハーフシャフト２３の回転速度が入力ハーフシャフト２５の回転速度に少なくとも実質的に達するとすぐに、爪型クラッチ１１の係合プロセスが開始される。ランプリング４３の軸方向力は、ばねリング３３が第２のクラッチ部２１の溝６０から押し出されるように増大する。ランプリング４３は、爪型クラッチ１１の閉方向Ｋ１に回転軸Ｒに沿ってさらに先へ第２のクラッチ部２１を押圧する。第１のクラッチ部２０の爪３０と第２のクラッチ部２１の爪３０との瞬間相対位置に応じて、爪型クラッチ１１は、直ちに、または２つのクラッチ部２０、２１の比較的短い追加的な相対的回転の後に閉じられる。この状態が図５に示される。爪型クラッチ１１を再び開放するために、スイッチ突起４５がランプリング４３を図６に示される解放位置にまで動かすように、さらにウォーム歯車３９が回される。完全な開放位置では、ばねリング３３が第２のクラッチ部２１の溝６０に再びはめ込まれる。
【００３６】
過度に急な係合、特に２つのクラッチ部２０、２１の間の接触を回避するために、図７を参照して後でより詳細に説明される、第１のクラッチ部２０と第２のクラッチ部２１の間で作用する油圧ダンピングデバイス６５が設けられる。
【００３７】
ダンピングデバイス６５は、爪型クラッチ１１の解放状態で液面上に空気クッションが形成されるように部分的に作動油で満たされるダンピングチャンバ６７を備える。流体は具体的には油圧オイルであってよい。ダンピングチャンバ６７は、制御リング４１、ランプリング４３、およびハウジング１５の間に形成され、したがって、回転軸Ｒを中心とした管状チャンバを形成する。加圧された場合、流体は、個別コンポーネントの間の公差に起因するギャップ６９を介して、ダンピングチャンバ６７から流出することができる。さらに、連結開口７１が設けられ、爪型クラッチ１１が解放状態であるとき、連結開口７１によって、ダンピングチャンバ６７がバランシングチャンバ７３と連結される。図７に示される爪型クラッチ１１の部分的に係合した位置では、連結開口７１が、制御リング４１から軸方向に突出している制御壁セグメント７５によって閉じられ、ダンピングチャンバ６７は完全に液体で満たされる。
【００３８】
ダンピングチャンバ６７は、ランプリング４３およびハウジング１５の固定された壁セグメントによって径方向に制限され、制御リング４１の側壁セグメント７６、およびランプリング４３の側壁セグメント７７によって軸方向に制限される。ランプリング４３の径方向運動の際、爪型クラッチ１１の閉方向Ｋ１に、ランプリング４３の側壁セグメント７７が、制御リング４１の側壁セグメント７６に向かって移動することにより、ダンピングチャンバ６７の容積が小さくなる。この結果、まず、液面上の空気が、比較的低い抵抗でギャップ６９を通ってダンピングチャンバ６７から追い出される。空気クッションが消耗され、図７に示されるようにダンピングチャンバ６７が完全に流体で満たされるとすぐに、流体がチョークされた状態でダンピングチャンバ６７から流出し、機械抵抗を有するランプリング４３の運動に対抗する。流出に使用できる開口領域は、ウォーム歯車３９、制御リング４１、ランプリング４３、およびハウジング１５の間の公差によって画成される。また、ダンピング特性は、ランプリング４３のフィンガ５１（図２）に対する前述の軸方向の溝の形状、ランプリング４３のフィンガ５１自体の形状、および制御リング４１のフィンガ４２の形状によって適合されうる。
【００３９】
制御リング４１の制御壁セグメント７５の長さが、連結開口７１が閉じ、したがって実際の液圧ダンピング効果が開始される点を規定する。爪型クラッチ１１の閉方向Ｋ１の第２のクラッチ部２１の軸方向運動において所定の位置に到達する際、制御壁セグメント７５は、ダンピングチャンバ６７とバランシングチャンバ７３の間の連結を遮断する。
【００４０】
油圧ダンピングデバイス６５に加えて、ゴム緩衝器８０の形態の弾性ダンピング要素も設けられ、軸方向に固定されたウォーム歯車３９とランプリング４３との間に置かれる。ゴム緩衝器８０は、ここでは、閉方向Ｋ１のランプリング４３の軸方向運動を停止するために使用される。２つのダンピング機構、すなわち油圧ダンピングデバイス６５とゴム緩衝器８０の組み合わせが、係合の際のクラッチ部２０、２１の間の接触を直接的に防止する役割をする。したがって、軸方向のクラッチ部２０、２１の間の直接接触、ひいては望ましくない衝撃が防止されるように、クラッチ部２０、２１が触れる少し前に係合運動が停止する。
【００４１】
次に図８から１３を参照して、スイッチ突起４５とスイッチランプ４７の協働によって形成されるランプ機構をより詳細に説明する。図８は、爪型クラッチ１１の係合位置におけるランプリング４３のスイッチランプ４７の分解図である。スイッチランプ４７のうち１８０度のみが示されていることに留意されたい。対称的な力を及ぼすため、２つのスイッチ突起４５が設けられ、スイッチランプ４７の制御曲線は１８０度後に反復される。ただし、スイッチ突起４５の個数は、２つに一般的に限定されない。爪型クラッチ１１の係合中のランプリング４３は、軸方向に移動する。図８においてランプリング４３が上方に動かされたとき、爪型クラッチ１１が閉じられ、図８においてランプリング４３が下方に動かされたとき、爪型クラッチ１１が開放される。前述のように、スイッチ突起４５を有するウォーム歯車３９は、回転軸Ｒを中心に回転するが、軸方向には移動しない。ヘルツ応力を低減するために、平坦な表面または曲率半径が大きい表面を有するスイッチ突起４５が使用される。結合装置の可能な限り最小の設計を実現するために、スイッチ突起４５はウォーム歯車３９より下に配置される。同じ目的で、第２のクラッチ部２１は、ランプリング４０およびウォーム歯車３９より下に配置される。
【００４２】
次に図９Ａ〜９Ｄを参照すると、ランプ機構の様々な動作状態が示されている。図９Ａは、２つのクラッチ部２０、２１の「歯同士が当たる」位置におけるランプ機構を示す。ランプリング４３は、ばね２９によって閉位置にまで押圧されるが、クラッチ部２０、２１によって閉方向Ｋ１にさらに移動することが防止される。スイッチランプ４７は、スイッチ突起４５が支持されないように設計されている。したがって、ランプリング４３および第２のクラッチ部２１は、クラッチ部２０、２１が「ギャップに歯が当たる」位置に到達するとき可能な限り早く動くことができる。
【００４３】
図９Ｂは、同期化プロセス中のランプ機構を示す。ランプリング４３は、ばね２９によって閉方向Ｋ１に押圧され、対抗力に応じて、ばねリング３３によっても離れて押圧される。これは、スイッチランプ４７の上部８１が必要とされる位置のみである。ランプリング４３は、ウォーム歯車３９によって直接的に力がかけられる。ばねリング３３を溝６０から押し出すために必要な力を実現するために、ばねリング３３とばね２９のばね力の量は、同じオーダーの大きさの量である。
【００４４】
図９Ｃは、爪型クラッチ１１の開放位置におけるランプ機構を示す。スイッチ突起４５は、スイッチランプ４７の最も高い点にある。シンクロナイザリング３５の摩擦円錐によって画定される必要な遊びを通り、同期化位置により迅速に到達するために、スイッチランプ４７の短いセグメントがより急勾配の経路を有することができる。
【００４５】
図９Ｄは、爪型クラッチ１１の開放中のランプ機構を示す。ランプリング４３は、ばね２９の力に抗して爪型クラッチ１１の開方向Ｋ２に移動させられる。ばね２９が次の同期化プロセスのために張力を加えられるこの段階は、係合プロセスと対比して時間が制約されていない。
【００４６】
図１０および１１におけるランプリング４３の図から明らかなように、スイッチランプ４７は、ウォーム歯車３９のスイッチ突起４５をスイッチランプ４７に容易に挿入できるように取付けのための２つの開口８３を有する。
【００４７】
電気モータ４９（図４）は、ホール効果センサ（図示せず）を使用してウォーム歯車３９の位置を制御する。そのようなホール効果センサは位置の変更を検出できるだけなので、関連する制御ユニットの初期化の零点または開始値を規定するために測定値を用意しなければならない。ここで図１２から１４を参照すると、ホール効果センサの初期値を求めるための校正機構が示されている。校正を行うための２つの異なる原理がありうる。
【００４８】
第１に、ウォーム歯車３９が爪型クラッチ１１の解放に対応してねじり戻されるときにウォーム歯車３９の回転運動を停止する、固定された停止部が設けられうる。図示の実施形態の例では、ばね張力をかけられたピン８５（図１４）が、停止部として使用され、停止部は、ウォーム歯車３９がねじり戻されるとき、凹部８７に入り、その最終端に達すると、ウォーム歯車３９のさらなる回転を阻止する。しかし、爪型クラッチ１１の再係合のための逆方向のウォーム歯車３９の回転は、凹部８７の設計から可能である。
【００４９】
第２に、図示されない実施形態によれば、関連する制御ユニットによってピーク電流として検出されうる電気モータ４９のわずかなトルクパルスを引き起こすために、キャッチノッチが、スイッチ突起４５および／またはスイッチランプ４７の摺動面に設けられうる。これらのピーク電流は、ウォーム歯車３９の実際の位置を計算するために制御ロジックによって評価されうる。
【００５０】
次に図１５および１６には、ばねリング３３の設計がより詳細に示されている。溝６０に係合するように設けられたスナップフィンガ５５は、溝６０からその断面の形態に応じてスナップフィンガ５５が押し出されることが可能なようにばね作用を有する。いくつかのスナップフィンガ５５を設けることによって、合計の力をより大きくすることができる。二次ドライブトレインを加速するのに役立つ、基体５３の外側摩擦円錐上で発生する同期化トルクは、第２のクラッチ部２１の爪３０の間に存在するスナップフィンガ５５の開始セグメント８８によって支持される。スナップフィンガ５５は、まず、それぞれの終端セグメント８９に向かって高さおよび／または幅が先細りすることにより、材料応力がスナップフィンガ５５の長さにわたって一定にされる。しかし、スナップフィンガ５５の端部セグメント８９自体は、接触荷重が減少するように再び幅が広くなる。溝６０の断面（図５）は、スナップフィンガ５５を溝６０から押し出すために定義された軸方向力を発生させるように、図示の例では６０度の所定の角度を有するＶ字形の経路を有する。ばねリング３３は、約９０度の曲げで打抜きおよび曲げ加工によって１回のスタンピングから容易に製造できるように設計されている。溝６０は、同期化デバイス３１の引きずり損失を防止するために、爪型クラッチの開放された位置においてもばねリング３３の外側摩擦円錐を固定する。ばねリング３３を軸方向に移動するために軸方向力が直接利用可能であるように、ばねリング３３は、溝６０に入っているときは対応するプレテンションを有する。
【００５１】
アクチュエータデバイス１３全体は、同軸構造を有し、そのため非常にコンパクトになる。特に、マニュアルトランスミッション、オートマチックトランスミッション、またはトルクコンバータに通常設けられるようなセレクタフォークまたは類似のコンポーネントが必要とされない。ばねリング３３は、ランプリング４３より下に位置し、ランプリング４３は、ウォーム歯車３９より下に位置する。したがって、装置全体の軸方向の長さは比較的小さい。ウォーム３７および電気モータ４９を除いてシステム全体は管形状を有する。したがって、本発明は、ドライブトレインにおける結合装置の非常にコンパクトな構造および比較的低い生産コストを可能にする。
【符号の説明】
【００５２】
１１  爪型クラッチ
１３  アクチュエータデバイス
１５  ハウジング
２０  第１のクラッチ部
２１  第２のクラッチ部
２３  入力ハーフシャフト
２５  出力ハーフシャフト
２７  回転速度センサ
２９  ばね
３０  爪
３１  同期化デバイス
３３  ばねリング
３５  シンクロナイザリング
３７  ウォーム
３９  ウォーム歯車
４１  制御リング
４２  フィンガ
４３  ランプリング
４５  スイッチ突起
４７  スイッチランプ
４９  電気モータ
８２  ストップピン
５１  フィンガ
５３  基体
５５  スナップフィンガ
６０  溝
６５  ダンピングデバイス
６７  ダンピングチャンバ
６９  ギャップ
７１  連結開口
７３  バランシングチャンバ
７５  制御壁セグメント
７６  制御リングの側壁セグメント
７７  ランプリングの側壁セグメント
８０  ゴム緩衝器
８１  スイッチランプの上部
８３  開口
８５  ピン
８７  凹部
８８  開始セグメント
８９  終端セグメント
Ｒ  回転軸
Ｋ１  閉方向
Ｋ２  開方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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