(57)【要約】  本発明は、車両のパワートレーン用のクラッチアッセンブリにおいて、軸（３）と、この軸（３）に回転可能に支持されていて、この軸（３）に軸方向で支持された歯車（１５）と、選択的に、軸（３）と歯車（１５）との間でトルクを伝達するかまたはトルク伝達を遮断するように構成された制御可能なクラッチ（４）であって、このクラッチ（４）が、歯車（１５）と一体のクラッチ部材（７）と、軸（３）に相対回動不能であるものの軸方向に可動なクラッチ部材（６）とを有しており、両クラッチ部材（６，７）が、互いに形状接続的に係合可能である、クラッチ（４）と、軸（３）に対して同軸的に配置されていて、位置固定の構成部材（１２）に軸方向で支持された環状の電磁石（２２）と、この電磁石（２２）により軸方向に移動可能であって、クラッチ部材（６）に作用接続されるピストン（２４）とを有する、クラッチ（４）を操作するための電磁式のアクチュエータ（５）とを有している、クラッチアッセンブリに関する。
2019535975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のパワートレーン用のクラッチアッセンブリにおいて、
軸（３）であって、該軸の軸線（Ａ３）を中心として回転可能にハウジング（１２）内に支持された軸（３）と、
該軸（３）に回転可能に支持されていて、該軸（３）に軸方向で支持された歯車（１５）と、
選択的に、前記軸（３）と前記歯車（１５）との間でトルクを伝達するかまたはトルク伝達を遮断するように構成された制御可能なクラッチ（４）であって、該クラッチ（４）が、前記歯車（１５）と一体に形成された歯車付きクラッチ部材（７）と、前記軸（３）に相対回動不能であるものの軸方向に可動に結合された軸付けクラッチ部材（６）とを有しており、前記歯車付きクラッチ部材（７）と前記軸付けクラッチ部材（６）とが、前記トルク伝達のために互いに形状接続的に係合可能である、クラッチ（４）と、
前記軸（３）に対して同軸的に配置されていて、位置固定の構成部材（１２）に軸方向で支持された環状の電磁石（２２）と、該電磁石（２２）により軸方向に移動可能であって、前記軸付けクラッチ部材（６）に接続されて軸方向の移動を伝達するピストン（２４）とを有する、前記クラッチ（４）を操作するための電磁式のアクチュエータ（５）と
を有している、クラッチアッセンブリ。
【請求項２】
形状接続的な前記クラッチ（４）が、前記軸付けクラッチ部材（６）の一方の端面に設けられた第１の係合手段（９）と、前記歯車付きクラッチ部材（７）の一方の端面に設けられた第２の係合手段（１０）とを有しており、前記第１の係合手段（９）と前記第２の係合手段（１０）とが互いに形状接続的に係合可能であることを特徴とする、請求項１記載のクラッチアッセンブリ。
【請求項３】
前記歯車付きクラッチ部材（７）と前記軸付けクラッチ部材（６）とに軸方向で互いに離れる方向へと力を加えるばね要素（２１）をさらに有している、請求項１または２記載のクラッチアッセンブリ。
【請求項４】
前記歯車付きクラッチ部材（７）が、少なくとも１つの転がり軸受（１６）によって前記軸（３）に回転可能に支持されており、かつ／または前記歯車付きクラッチ部材（７）が、軸受（５１）によって、位置固定の支持部材（４８）に回転可能に支持されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載のクラッチアッセンブリ。
【請求項５】
前記歯車付きクラッチ部材（７）が、特に斜歯歯列を備えた全周にわたって延在する歯付き環部（３１）を有しており、前記転がり軸受（１６）および前記軸受（５１）のうちの少なくとも一方が、前記歯付き環部（３１）に軸方向で重なって配置されていることを特徴とする、請求項４記載のクラッチアッセンブリ。
【請求項６】
内部に前記軸（３）が回転可能に支持されたハウジング（１２）が設けられており、該ハウジング（１２）が、環状の支持部分（５０）を有しており、該支持部分（５０）に前記歯車付きクラッチ部材（７）が内側の円筒面（５５）でもって回転可能に支持されており、前記軸（３）が、軸方向で前記ハウジング（１２）に支持されていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載のクラッチアッセンブリ。
【請求項７】
前記環状の支持部分（５０）が支持部材（４８）の一部であり、該支持部材（４８）が、ハウジング底部に固く結合された結合部分（４９）と、軸方向で前記アクチュエータ（５）と前記歯車（１５）との間に配置されたフランジ部分（５４）とを有しており、該フランジ部分（５４）から半径方向内側の端部において前記環状の支持部分（５０）が軸方向に延在していることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載のクラッチアッセンブリ。
【請求項８】
前記アクチュエータ（５）が、位置固定の前記ハウジング（１２）に固く結合された、特に軸方向かつ周方向で支持されたアクチュエータハウジング（２３）を有していることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載のクラッチアッセンブリ。
【請求項９】
前記ピストン（２４）が外面でもって前記アクチュエータハウジング（２３）の内面に対してセンタリングされていて、軸方向に摺動可能に配置されており、前記ピストン（２４）の前記外面が、特に滑り層で被覆されており、特に、前記ピストン（２４）が、強磁性の材料から成るアーマチュア要素（２９）と、非磁性の材料から成るスリーブ（３０）とを有していることが規定されており、前記アーマチュア要素（２９）が、前記アクチュエータハウジング（２３）内でセンタリングされていて、軸方向に摺動可能に配置されており、前記スリーブ（３０）が、前記アーマチュア要素（２９）に固く結合されていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載のクラッチアッセンブリ。
【請求項１０】
前記アクチュエータ（５）が、前記アクチュエータハウジング（２３）に結合されたスリーブ部材（３５）を有しており、前記アクチュエータ（５）が前記スリーブ部材（３５）でもって前記軸（３）に同軸的に配置されていて、特に回転可能に支持されていることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載のクラッチアッセンブリ。
【請求項１１】
自動車のパワートレーン用の駆動アッセンブリ（３８）において、
第１の回転軸線（Ａ４１）を中心として回転駆動可能である駆動歯車（４１）と、
請求項１０のいずれか１項記載のクラッチアッセンブリ（２）と
を有しており、
該クラッチアッセンブリ（２）が入力歯車（１５，３７）を有しており、該入力歯車（１５，３７）が、軸（３）に対して同軸的に配置されていて、トルク伝達のために前記駆動歯車（４１）に噛み合っており、
前記クラッチアッセンブリ（２）の前記入力歯車（１５，３７）が、前記駆動歯車（４１）よりも大きな直径を有している、駆動アッセンブリ（３８）。
（全図）
【請求項１２】
前記トルク伝達のために前記駆動歯車（４１）に結合された電気機械（３９）をさらに有している、請求項１１記載の駆動アッセンブリ。
【請求項１３】
第３の回転軸線（Ａ４３）を中心として回転駆動可能である被駆動歯車（４２）を備えた被駆動部材（４３）をさらに有しており、前記クラッチアッセンブリ（２）が、前記駆動歯車（４１）と前記被駆動歯車（４２）との間の動力経路に配置されており、前記トルク伝達のために、前記被駆動部材（４３）の前記被駆動歯車（４２）にクラッチ歯車（１５）が噛み合っており、該クラッチ歯車（１５）が、前記被駆動歯車（４２）よりも小さな直径を有している、請求項１１または１２記載の駆動アッセンブリ。
（図３）
【請求項１４】
前記被駆動部材（４３）が、ディファレンシャルギヤ（４０）のディファレンシャルケースであり、前記ディファレンシャルギヤ（４０）が、前記ディファレンシャルケースに導入されたトルクを２つの出力部材（４５，４６）に分配するように構成されていることを特徴とする、請求項１３記載の駆動アッセンブリ。
【請求項１５】
前記クラッチ歯車（１５）が、前記クラッチアッセンブリ（２）の入力歯車であることを特徴とする、請求項１１または１２記載の駆動アッセンブリ。
（図６）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に自動車のパワートレーン用の、軸とクラッチとを備えたクラッチアッセンブリに関する。クラッチは、必要に応じて選択的に、駆動源により形成されたトルクを駆動すべき構成部材に伝達するかまたは駆動源と駆動すべき構成部材との間の動力経路におけるトルク伝達を遮断するために働く。本発明は、さらに、このようなクラッチアッセンブリを備えた駆動アッセンブリに関する。
【０００２】
電動式の車両アクスル用の駆動アッセンブリには、車速がより高い場合に電気モータをホイールから切り離すために、通常、ディスコネクティングシステム（Abschaltsysteme）が使用される。これは、トラクションに関して電気モータの有利な設計を可能にし、車速がより高い場合に摩擦損失を減少させる。
【０００３】
独国特許第４１３５５３４号明細書に基づき、２つの駆動軸の間でトルクを選択的に伝達するための電磁式のクラッチが公知である。このクラッチは、第１の駆動軸に相対回動不能であるものの軸方向に摺動可能に結合された第１のクラッチ要素と、第２の駆動軸に相対回動不能であるものの軸方向に摺動可能に結合された第２のクラッチ要素と、電磁石とを有している。磁束を発生させることによって、第２のクラッチ要素が軸方向に移動させられ、トルクを伝達するように第１のクラッチ要素に係合される。
【０００４】
米国特許第６９４５８９５号明細書に対応する独国特許第１０２１６２９０号明細書に基づき、回転駆動可能なハウジングと、クラッチと、電磁式の操作ユニットと、ディファレンシャル歯車セットとを備えたディファレンシャルギヤが公知である。クラッチは、ハウジングに相対回動不能であるものの軸方向に可動に結合された第１のクラッチ部材と、トルク伝達のためにディファレンシャル歯車セットに結合された第２のクラッチ部材とを有している。電磁石の操作によって、軸方向で第２のクラッチ部材に向かって第１のクラッチ部材に力が加えられ、これによって、トルクがハウジングからディファレンシャル歯車セットに伝達される。操作されない状態において、クラッチは再び切断される。
【０００５】
独国特許出願公開第１０２０１３１１１８９１号明細書に基づき、クラッチと、このクラッチを操作するための電磁式のアクチュエータとを備えたディファレンシャルアッセンブリが公知である。
【０００６】
独国特許第１０２０１３１０８４１６号明細書に基づき、電気モータと、中間軸を有する減速装置と、ディファレンシャルギヤとを備えた、自動車用の電気駆動装置が公知である。中間軸には、中間歯車を備えたドローキー装置が配置されている。このドローキー装置はアクチュエータによって操作可能であり、これによって、選択的に、電気モータから中間歯車に導入されたトルクが中間軸に伝達されるかまたは中間歯車が中間軸から切り離される。
【０００７】
本発明の課題は、コンパクトな構造を有していて、パワートレーンの伝動装置に良好に組み込むことができる電磁操作可能なクラッチ・軸アッセンブリを提案することである。さらに、課題は、このようなクラッチアッセンブリを備えた、可能な限りコンパクトに構成された相応の駆動アッセンブリを提案することにある。
【０００８】
１つの解決手段は、自動車のパワートレーン用のクラッチアッセンブリにおいて、回転軸線を中心として回転可能にハウジング内に支持された軸と、この軸に回転可能に支持されていて、この軸に軸方向で支持された歯車と、選択的に、軸と歯車との間でトルクを伝達するかまたはトルク伝達を遮断するように構成された制御可能なクラッチであって、このクラッチが、歯車と一体に形成された歯車付きクラッチ部材と、軸に相対回動不能であるものの軸方向に可動に結合された軸付けクラッチ部材とを有しており、歯車付きクラッチ部材と軸付けクラッチ部材とが、トルク伝達のために互いに形状接続的に係合可能である、クラッチと、軸に対して同軸的に配置されていて、位置固定の構成部材に軸方向で支持された環状の電磁石と、この電磁石により軸方向に移動可能であって、軸付けクラッチ部材に接続されて軸方向の移動を伝達するピストンとを有する、クラッチを操作するための電磁式のアクチュエータとを有している、クラッチアッセンブリにある。
【０００９】
１つの利点は、軸と、形状接続クラッチと、電磁式のアクチュエータとから成る構成ユニットのコンパクトな配置形態にある。この構成ユニットは、歯車と、両クラッチ部材のうちの一方のクラッチ部材との一体型の構成に基づき、少ない部材数しか有していない。これによって、前述したクラッチアッセンブリを既存の駆動システムに簡単に組み込むことができ、これによって、パワートレーンの付加的な分離機能が実現される。この場合、分離機能なしのシステムと比べて大差ない部材および構成スペースしか必要とならない。クラッチアッセンブリは１つの構成ユニットとしてハウジング内、例えばアルミニウムハウジング内に組み付けることができる。したがって、前述した構成ユニットをハウジングの僅かな構造的な変更によって既存のシステムに適合させることができる。機能的な構成要素、つまり、軸に設けられたクラッチ部材および歯車が構成ユニットとして予め組み立てられていることによって、アッセンブリの調整手間（シミング）が少なくなる。別の利点は、クラッチ・軸ユニットが多方面で、つまり、種々異なる駆動アッセンブリに使用可能となることである。例えば、クラッチ・軸ユニットは、車両アクスルを駆動するために、電気機械から導入されたトルクを低速側に変速する減速装置、特に電気モータにより駆動可能な減速装置の一部であってよい。例えば、クラッチ・軸ユニットは、４８Ｖハイブリッドシステム用の電気駆動装置の一部として使用することができる。
【００１０】
「形状接続クラッチ」とは、本開示の範囲内では、特にトルク伝達が少なくとも２つのクラッチ部材の間の形状接続的な相互係合によって行われることを意味している。形状接続クラッチは、簡単かつコンパクトな構造の利点を提供する。形状接続的なクラッチの一例として、ここでは、噛合いクラッチまたはツースクラッチを挙げておく。
【００１１】
具体的な実施の形態によれば、形状接続的なクラッチが、軸付けクラッチ部材の一方の端面に設けられた第１の係合手段と、歯車付きクラッチ部材の一方の端面に設けられた第２の係合手段とを有することができる。第１の係合手段と第２の係合手段とは互いに形状接続的に係合可能であり、これによって、歯車と軸とが、互いに相対回動不能に結合されていて、回転軸線を中心として一緒に回転するか、または係合解除可能であり、これによって、歯車と軸とが互いに自由に回転することができる。つまり、トルクは伝達されない。
【００１２】
クラッチの操作、つまり、軸付けクラッチ部材の軸方向の移動は、電磁式のアクチュエータによって行われる。特に、この電磁式のアクチュエータが操作力を第１の方向へと加えるのに対して、戻し力は少なくとも１つのばね要素によって形成されることが規定されている。電磁式のアクチュエータは、特にこのアクチュエータへの通電時に、切換可能なクラッチ部材に接続位置へと、つまり、軸方向で支持された歯車付きクラッチ部材に向かって力が加えられるように、切換可能なクラッチ部材に作用接続されている。これに対して、ばね要素は、クラッチに切断位置へと、つまり、歯車付きクラッチ部材と軸付けクラッチ部材とに軸方向で互いに離れる方向へと力を加えるように作用する。このために、ばね要素は、軸方向で軸に少なくとも間接的に支持されていて、例えば、軸の支持面に直接支持されているかまたは位置固定リングもしくは歯車を介して間接的に支持されている。具体的な構成では、ばね要素を軸方向で歯車付きクラッチ部材の当付け面と軸付けクラッチ部材の当付け面との間に配置することができる。代替的には、ばね要素は、軸の環状溝内に装着された軸方向位置固定リングに軸方向で支持されていてもよい。ばね要素は、例えば皿ばね、波形ばねまたはコイルばねの形態で形成することができる。
【００１３】
１つの実施の形態では、歯車付きクラッチ部材を少なくとも１つの転がり軸受、特に玉軸受および／または針状ころ軸受によって軸に回転可能に支持することができる。歯車付きクラッチ部材は、特に斜歯歯列を備えた全周にわたって延在する歯付き環部を有しており、少なくとも１つの転がり軸受は、歯付き環部に軸方向で重なって配置されていてよい。こうして、歯列に作用する半径方向力を転がり軸受を介して半径方向で特に良好に支持することができる。歯車は軸アッセンブリの入力歯車として機能することができる。つまり、自動車の駆動アクスルを駆動するために、トルクフローが、歯車から形状接続クラッチを介して軸へと経過している。代替的には、歯車が出力歯車として働いてよい。この場合には、トルクフローが逆転されていて、つまり、軸からクラッチを介して、動力経路で見て後置された駆動部材を駆動する歯車へと経過している。
【００１４】
軸は、好ましくはハウジング内に回転可能に支持されていて、このハウジングに軸方向で支持されている。軸は中空軸として形成されていてもよいし、中実軸として形成されていてもよい。１つの実施の形態によれば、ハウジングが、環状の支持部分を有することができ、この支持部分に歯車付きクラッチ部材が内側の円筒面でもって回転可能に支持されている。環状の支持部分は支持部材の一部であってよい。この支持部材は、ハウジング底部に固く結合された結合部分と、軸方向でアクチュエータと歯車付きクラッチ部材との間に配置されたフランジ部分とを有しており、このフランジ部分の半径方向内側の端部から環状の支持部分が軸方向に延在している。
【００１５】
アクチュエータは、電磁石とピストンとを備えた電磁式のアクチュエータとして形成されている。ピストンは、好ましくは、電磁石への通電時にクラッチに向かって軸方向でピストンに力が加えられ、このピストンが無通電状態でクラッチから離れる方向に移動させられるように形成されている。アクチュエータの磁石ハウジングは、好ましくは、位置固定のハウジングに軸方向かつ周方向で支持されている。ピストンは外面でもって磁石ハウジングの内面に対してセンタリングされていて、軸方向に摺動可能に配置されており、ピストンの外面は滑り層で被覆されていてよい。ピストンは、強磁性の材料から成るスリーブ状の第１のピストン部材と、非磁性の材料から成るスリーブ状の第２のピストン部材とを有することができ、第１のピストン部材は、磁石ハウジング内でセンタリングされていて、軸方向に摺動可能に配置されており、第２のピストン部材は、第１のピストン部材に固く結合されている。スリーブ部分と呼ぶこともできるスリーブ状の第２のピストン部材は、軸に半径方向で支持されている。
【００１６】
選択的にセンサを設けることができる。このセンサは、ピストンの位置および/または軸付けクラッチ部材の位置を表す信号を検出するように構成されている。この信号は電子制御ユニットに伝送され、１つまたはそれ以上の車両パラメータを制御するために使用することができる。
【００１７】
上述した課題は、さらに、自動車のパワートレーン用の駆動アッセンブリにおいて、第１の回転軸線を中心として回転駆動可能である駆動歯車と、上述した実施の形態のうちの少なくとも１つの実施の形態に記載のクラッチアッセンブリとを有しており、このクラッチアッセンブリが入力歯車を有しており、この入力歯車が、軸に対して同軸的に配置されていて、トルク伝達のために駆動歯車に噛み合っており、クラッチアッセンブリの入力歯車が、駆動歯車よりも大きな直径を有している、駆動アッセンブリによって解決される。この構成によって、高速側から低速側への回転数の変速が達成される。
【００１８】
駆動アッセンブリは、トルク伝達のために駆動歯車に結合された電気機械をさらに有することができる。電気機械とクラッチアッセンブリとから成り、場合により減速装置を備えるユニットは、電気駆動装置と呼ぶこともできる。電気駆動装置は、電気機械に加えてさらに別の駆動源、一般的には内燃機関を有する自動車に使用される。このような自動車はハイブリッド電気自動車とも呼ばれる。電気機械用のエネルギは、車両に設けられた蓄電装置から取得される。電気機械は、制限された回転数範囲を有していて、したがって、付加駆動装置として使用されることが多い。電気機械は、まず、車両を駆動するために車速が低い場合に、例えば、発進や制動が頻繁に行われる市内交通において使用される。ここでは、電気モータが提供する比較的高いトルクに基づき、良好なトラクションと良好な発進特性とが与えられている。車速がより高い場合、例えば都市間走行時には、電気機械の引きずりトルクが、自動車の効率もしくは燃料消費率にマイナスの影響を与えないようにするために、電気機械がオフにされる。電気機械は発電機としても、モータとしても運転することができる。こうして、自動車に設けられたハイブリッドシステムによって、エネルギ回収のための機能（回生）、内燃機関のトルクアシスト（ブースト）ならびに快適なスタート・ストップ運転およびセーリング運転（コースティング）が可能となる。
【００１９】
本発明に係るクラッチアッセンブリ２は、電気機械により形成された駆動トルクが、内燃機関により駆動されるパワートレーンに付与される、特に４８Ｖハイブリッドシステムとの協働に適している。しかしながら、二次側の駆動アクスル（リヤアクスルまたはフロントアクスル）の単独の駆動装置としての、４８Ｖシステムを備えた電気駆動アッセンブリも可能である。なお、この電気駆動アッセンブリの一次側の駆動アクスル（フロントアクスルまたはリヤアクスル）は内燃機関によって駆動される。
【００２０】
第１の可能性によれば、クラッチ歯車が、クラッチアッセンブリの出力歯車であってよい。この場合には、ユニットの駆動時のトルクフローが、軸からクラッチを介してクラッチ歯車をたどり、例えばディファレンシャルケースを駆動するために被駆動歯車へと経過している。具体的な実施の形態では、この被駆動歯車が、ディファレンシャルギヤのディファレンシャルケースに結合された環状歯車であってよい。ディファレンシャルケースは、クラッチユニットの回転軸線に対して平行な回転軸線を中心として回転可能にハウジング内に支持されている。ディファレンシャルギヤは、ディファレンシャルケースに導入されたトルクを２つの出力部材に分配するように構成されている。したがって、この実施の形態では、軸・クラッチアッセンブリが、駆動歯車と被駆動歯車との間の動力経路に配置されている。この限りにおいて、この実施の形態では、軸を中間軸と呼ぶこともできる。
【００２１】
第２の可能性によれば、クラッチ歯車が、クラッチアッセンブリの入力歯車であってよい。この場合には、ユニットの駆動時のトルクフローが、歯車付きクラッチ部材から軸付けクラッチ部材を介して軸へと経過し、この軸から、車両アクスルを駆動するために被駆動歯車へと経過している。
【００２２】
以下に、好適な複数の実施例を図面に基づき説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係るクラッチアッセンブリの第１の実施の形態の斜視的な部分断面図である。
【図２】図１に示したクラッチアッセンブリの縦断面図である。
【図３】図１に示したクラッチアッセンブリを備えた本発明に係る駆動アッセンブリの縦断面図である。
【図４】本発明に係るクラッチアッセンブリの第２の実施の形態の斜視的な部分断面図である。
【図５】図４に示したクラッチアッセンブリの縦断面図である。
【図６】図４に示したクラッチアッセンブリを備えた本発明に係る駆動アッセンブリの縦断面図である。
【００２４】
以下に、図１〜図３を一緒に説明する。軸３と、制御可能なクラッチ４と、このクラッチ４を操作するためのアクチュエータ５とを備えた本発明に係るアッセンブリ２が示してある。本明細書では、このアッセンブリ２をクラッチアッセンブリ、クラッチ・軸アッセンブリまたはクラッチユニットとも呼ぶ。
【００２５】
このようなクラッチアッセンブリ２は、クラッチよりも前方の動力経路における第１のパワートレーン部分と、クラッチよりも後方の動力経路における第２のパワートレーン部分とを選択的に互いに駆動結合するかまたは互いに分離するために、例えば自動車のパワートレーンに使用される。この限りにおいて、このような形態のクラッチアッセンブリ２は、特に２つのパワートレーンもしくは２つの駆動源を備えた自動車に使用される。２つのパワートレーンのうち、一方のパワートレーンは必要に応じて相応に接断することができる。
【００２６】
クラッチ４は、第１のクラッチ部材６と第２のクラッチ部材７とを有している。これら両クラッチ部材６，７は、回転軸線Ａを中心として互いに回転可能に配置されていて、接続位置と切断位置とに移行可能である。クラッチ４は形状接続クラッチとして形成されている。第１のクラッチ部材６は、一方の端面に第１の噛合い歯形９を有している。この第１の噛合い歯形９は、クラッチ３の接続位置において、トルク伝達のために、第２のクラッチ部材６の、向かい合って位置する第２の噛合い歯形１０に噛み合っている。第１のクラッチ部材６の噛合い歯形９と、第２のクラッチ部材７の噛合い歯形１０とは、直歯歯列の形態で形成されている。図１〜図３には、クラッチ４が切断位置で示してある。つまり、第１のクラッチ部材６と第２のクラッチ部材７とが、互いに間隔を置いて配置されていて、これによって、互いに自由に回転することができる。両クラッチ部材６，７の間のトルクフローは遮断されている。したがって、このモードはディスコネクトモード（disconnect mode）と呼ぶこともできる。接続位置（図示せず）では、第１のクラッチ部材６が第２のクラッチ部材７に接近させられており、これによって、トルク伝達のために、両クラッチ部材の噛合い歯形同士が互いに噛み合っている。
【００２７】
第１のクラッチ部材６は、相対回動不能であるものの軸方向に可動に軸３に結合されていて、この限りにおいて、軸付けクラッチ部材とも呼ばれる。相対回動不能であるものの軸方向に可動な結合のために、特に軸歯列が設けられている。つまり、軸３が外側の長手方向歯列を有している。この外側の長手方向歯列には、第１のクラッチ部材６が、対応する内側の長手方向歯列でもって形状接続的かつ軸方向に可動に係合している。軸３は、特に２つの転がり軸受１３，１４によって回転軸線Ａ３を中心として回転可能にハウジング１２内に支持されている。
【００２８】
第２のクラッチ部材７は軸３に回転可能に支持されていて、この軸３に軸方向で支持されている。第２のクラッチ部材７が歯車１５と一体に形成されていることを認めることができる。この限りにおいて、クラッチ部材７と歯車１５とを含む構成要素は、歯車付きクラッチ部材とも呼ばれる。「一体」とは、本開示の範囲内では、特に歯車１５とクラッチ部材７とを破壊せずに互いに分離することができないことを意味している。例えば、歯車付きクラッチ部材は変形加工プロセスによって、例えば焼結法の工程で製造することができる。
【００２９】
歯車１５もしくは第２のクラッチ部材７を軸３に回転可能に支持するために、軸受アッセンブリ１６が設けられている。この軸受アッセンブリ１６は、図示の構成では、軸方向で互いに隣接して配置された針状ころ軸受の形態の２つの転がり軸受を有している。第１の方向Ｒ１での軸方向の支持のために、軸３は、当接面を備えた環状のつば１７を有している。当接面には、歯車１５が、間挿された減摩性の滑りディスク１８を介して軸方向で支持されている。逆の第２の方向Ｒ２では、位置固定リング１９が設けられている。この位置固定リング１９は、軸３に設けられた対応する環状溝内に係合している。また、位置固定リング１９には、歯車１５が、間挿された減摩性の第２の滑りディスク２０を介して軸方向で支持されている。こうして、歯車付きクラッチ部材は、軸３に回転可能に支持されていて、軸方向の両方向Ｒ１，Ｒ２で軸３に支持されている。
【００３０】
特に図１に認めることができるように、歯車１５は、斜歯歯列を備えた全周にわたって延在する歯付き環部（Zahnkranz）３１を有している。軸受アッセンブリ１６、つまり、ラジアル軸受は、軸方向で歯付き環部３１に重なって位置している。こうして、歯列に作用する半径方向力を軸受アッセンブリ１６を介して特に良好に半径方向で支持することができる。
【００３１】
クラッチ４の操作、つまり、軸付けクラッチ部材６の軸方向の移動は、電磁式のアクチュエータ５によって行われる。このアクチュエータ５は、特に自動車のその都度の走行状態に関連して必要に応じて電子制御ユニット（ＥＣＵ、図示せず）によって制御可能である。図示の構成では、電磁式のアクチュエータ５が、通電時に第１の方向Ｒ１、つまり、クラッチ４の接続方向に操作力を加えるように形成されている。クラッチ４の再度の切断は、無通電状態へのアクチュエータ５の切換時にばね２１によって行われる。このばね２１は、第１の方向Ｒ１では、位置固定リング１９を介して軸３に軸方向で支持されていて、第２の方向Ｒ２では、第２のクラッチ部材６に支持されている。こうして、ばね２１によって軸方向で軸付けクラッチ部材６に歯車付きクラッチ部材７から離れる方向へと力が加えられ、これによって、クラッチ４が切断される。ばね２１は、図示の構成では皿ばねの形態で形成されている。当然ながら、別の種類のばね、例えば１つまたはそれ以上のコイルばねまたは波形ばねも同じく使用することができる。
【００３２】
電磁式のアクチュエータ５は、アクチュエータハウジング２３内に収容された電磁石２２と、ピストン２４とを有している。このピストン２４は、電磁石２２への通電時にクラッチ４に向かって軸方向でピストン２４に力が加えられ、このピストン２４が無通電状態でクラッチ４から離れる方向に移動させられるように形成されている。アクチュエータ５の磁石ハウジング２３は、位置固定の構成部材１２、特にハウジングに軸方向かつ周方向で支持されている。特に図１に認めることができるように、磁石ハウジング２３は少なくとも１つの切欠き２６を有している。この切欠き２６内には、ハウジング１２に結合された回動防止要素（図示せず）が形状接続的に係合することができる。こうして、磁石ハウジング２３が、位置固定のハウジング１２に対して回動防止されている。
【００３３】
ピストン２４は外面２７でもって磁石ハウジング２３の内面２８に対してセンタリングされていて、軸方向に摺動可能に配置されている。ピストンの外面は滑り層によって被覆することができる。ピストン２４は、特に２つの部材から形成されていて、強磁性の材料、例えば鉄材料から成るアーマチュア要素２９と、非磁性の材料、例えば特殊鋼、銅またはアルミニウムから成るスリーブ３０とを有している。アーマチュア要素２９はスリーブ状に形成されていて、スリーブ３０にプレス嵌めされている。アーマチュア要素２９が強磁性の材料から製造されていることによって、アーマチュア要素２９は、電磁石２２の操作時にクラッチ４に向かって移動させられる。その際、間隙３２が橋渡しされる。スリーブ３０は軸方向でアーマチュア要素２９よりも長く、電磁石２２への通電時に第１のクラッチ部材６に作用する端面を有している。第２のクラッチ部材６の当接面３３とスリーブ３０の端面３４との間での摩擦減少のために、両面３３，３４のうちの少なくとも一方の面は滑り被覆層を備えることができる。
【００３４】
磁石ハウジング２３は、スリーブ状の支持要素３５によって軸３に回転可能に配置されている。支持要素３５は、軸ストッパと位置固定リング３６との間で軸３に軸方向で位置固定されている。摩擦減少のために、支持要素は滑り被覆層を備えることができる。支持要素３５は、摩擦損失および摩耗を少なく保つために、特に僅かな半径方向遊びおよび／または軸方向遊びを伴って軸３に支持されている。
【００３５】
クラッチアッセンブリ２は、本実施の形態では、さらに、別の歯車３７を有している。この歯車３７は、トルク伝達のために、例えば軸歯列（スプライン）によって軸３に相対回動不能に結合されている。歯車３７は、環状のつば１７と転がり軸受１４の軸受内輪との間で軸３に軸方向で位置固定されている。
【００３６】
図３には、本発明に係るクラッチアッセンブリ２を備えた本発明に係る駆動アッセンブリ３８が示してある。クラッチアッセンブリ２が、駆動源３９とディファレンシャルギヤ４０との間の動力経路に配置されていることを認めることができる。この限りにおいて、軸３は中間軸と呼ぶこともできる。駆動源は、図示の構成では、第１の回転軸線Ａ３９を中心として回転駆動可能なモータシャフトを有する電気機械３９の形態で形成されている。中間軸３は、第１の回転軸線Ａ３９に対して平行な回転軸線Ａ３において回転可能に支持されている。
【００３７】
第１の歯車３７は、駆動源３９によって、モータシャフトに結合された駆動歯車４１を介して回転駆動される。この駆動歯車４１が、第１の歯車３７よりも小さな直径ひいては少ない歯数を有していることを認めることができる。この限りにおいて、このように形成された第１の歯車対によって、低速側への変速が行われる。第２の歯車１５は、ディファレンシャルギヤ４０のディファレンシャルキャリヤ４３に結合された環状歯車４２に噛み合っている。こうして、ディファレンシャルキャリヤ４３は、第２の歯車１５によって、中間軸３の回転軸線Ａ３に対して平行に位置する第３の回転軸線Ａ４３を中心として回転駆動される。第２の歯車１５は、環状歯車４２よりも小さな直径ひいては少ない歯数を有しており、これによって、この第２の歯車対により、低速側への更なる変速が行われる。
【００３８】
ディファレンシャルケースと呼ぶこともできるディファレンシャルキャリヤ４３内には、複数のディファレンシャル歯車４４が収容されている。これらのディファレンシャル歯車４４は、ケースと一緒に回転軸線Ａ４３を中心として回転し、第１のサイドシャフト歯車４５と第２のサイドシャフト歯車４６とに噛み合っている。したがって、導入されたトルクがディファレンシャルギヤ４０によって、車両ホイールの駆動のために、両サイドシャフト歯車４５，４６に分配される。
【００３９】
以下に一緒に説明する図４〜図６には、第２の実施の形態における本発明に係るクラッチアッセンブリ２もしくはこのようなクラッチアッセンブリ２を備えた駆動アッセンブリ３８が示してある。本実施の形態は、図１〜図３に示した実施の形態に大部分対応している。この限りにおいて、共通点については図１〜図３の説明を参照のこと。なお、同じ個別部材もしくは互いに対応する個別部材には、図１〜図３と同一の符号が付してある。以下には、特に本実施の形態の違いを説明する。
【００４０】
図４〜図６に示した本実施の形態では、軸方向で支持されたクラッチ部材７と一体に形成された歯車１５が、電気機械３９の駆動歯車４１により回転駆動可能である入力歯車として働く。この限りにおいて、トルクフローは、図示の構成では、駆動歯車４１から歯車１５と、この歯車１５と一体のクラッチ部材７と、このクラッチ部材７に連結可能なクラッチ部材６とを介して軸３へと行われる。この軸３は、軸受１３，１４を介して回転軸線Ａ３を中心として回転可能にハウジング１２内に支持されている。軸３の一方の端部分には、長手方向歯列（スプライン）４７が設けられている。この長手方向歯列４７は、トルク伝達のために、接続構成部材（図示せず）に設けられた相応の対応歯列に差し込むことができる。
【００４１】
ハウジング１２は、本実施の形態では、歯車１５が回転可能に支持された支持部材４８を有している。この支持部材４８は、ほぼカバー状に形成されていて、ハウジング底部に固く結合された結合部分４９と、歯車１５が軸受５１によって回転可能に支持された環状の支持部分５０とを有している。結合部分４９と環状の支持部分５０との間には、特にフランジ部分として形成された中間部分５２が設けられている。ハウジング底部への支持部材４８の結合は、例えばねじ５３によって行うことができる。
【００４２】
歯車１５は、本実施の形態では、軸受１４により軸３に回転可能に支持されたフランジ部分５４と、このフランジ部分５４に半径方向外側で歯付き環部３１とを有している。この歯付き環部３１は、フランジ部分よりも大きな幅を有していて、このフランジ部分５４から離れる方向で側方に延在している。こうして、歯車１５に内側円筒状の支持面５５が形成されている。この支持面５５でもって歯車１５は支持部材４８の外側円筒状の支持面５６に支持されている。軸受５１は、図示の構成では、限定されているものではないが、針状ころ軸受の形態で形成されている。したがって、歯車１５に噛み合った駆動歯車４１から導入された半径方向力を支持部材４８を介して特に良好に半径方向で支持することができ、ハウジング１２に導入することができる。駆動歯車４１の歯列から歯車１５に作用する軸方向力は、軸受１４を介して軸３に支持される。この軸３は、やはり軸受１３を介してハウジング１２に軸方向で支持されている。
【００４３】
さらに、支持部材４８のフランジ部分５４とハウジング底部８との間に、内部に電磁式のアクチュエータ５が配置された環状室が形成されていることを認めることができる。これによって、ユニットの特にコンパクトな構造が得られる。磁石ハウジング２３は、支持部材４８もしくはハウジング底部に軸方向で支持されていると共に回動防止されている。本実施の形態の更なる違いは、ばね２１が両クラッチ部材６，７の間に有効に直接使用されている点にある。つまり、ばねの一端が軸付けクラッチ部材に支持されており、ばねの他端が歯車付きクラッチ部材に支持されている。
【００４４】
図６には、クラッチアッセンブリ２が駆動アッセンブリ３８の一部として示してある。クラッチアッセンブリ２の歯車１５が、電気機械３９の駆動歯車４１に噛み合っていて、この限りにおいて、入力歯車として機能することを認めることができる。軸３は、ハウジング１２を越えて突出した自由端部に軸歯列４７を有している。この軸歯列４７は、動力経路で見て後置された、車両アクスルを駆動するための駆動構成部材に相対回動不能に結合可能である。例えば、図示の電気駆動アッセンブリ３８は、電気機械により発生された駆動トルクが、内燃機関により駆動されるパワートレーンに付与されるように、内燃機関により駆動可能な駆動軸に一緒に使用することができる。
【００４５】
全体的に、本発明に係るクラッチアッセンブリ２はコンパクトな構造の利点を有している。軸３と、形状接続クラッチ４と、電磁式のアクチュエータ５とから成るアッセンブリを、予め組み立てられた構成ユニットとして、既存の伝動装置もしくは駆動システムに組み込むことができる。クラッチ部材７との歯車１５の一体型の構成に基づき、ユニットは少ない部材数しか有していない。
【符号の説明】
【００４６】
２  クラッチアッセンブリ
３  軸
４  クラッチ
５  アクチュエータ
６  第１のクラッチ部材
７  第２のクラッチ部材
８  ハウジング底部
９  噛合い歯形
１０  噛合い歯形
１１  軸歯列
１２  ハウジング
１３  転がり軸受
１４  転がり軸受
１５  歯車
１６  軸受アッセンブリ
１７  つば
１８  滑りディスク
１９  位置固定リング
２０  滑りディスク
２１  ばね
２２  電磁石
２３  アクチュエータハウジング
２４  ピストン
２５  位置固定の構成部材
２６  切欠き
２７  外面
２８  内面
２９  アーマチュア要素
３０  スリーブ
３１  歯付き環部
３２  間隙
３３  当接面
３４  端面
３５  支持要素
３６  位置固定リング
３７  歯車
３８  駆動アッセンブリ
３９  駆動源
４０  ディファレンシャルギヤ
４１  駆動歯車
４２  環状歯車
４３  ディファレンシャルキャリヤ
４４  ディファレンシャル歯車
４５  サイドシャフト歯車
４６  サイドシャフト歯車
４７  端部分
４８  支持部材
４９  結合部分
５０  支持部分
５１  軸受
５２  中間部分
５３  ねじ
５４  フランジ部分
５５  支持面
５６  支持面
Ａ  回転軸線
Ｒ  方向
【図１】
2019535975.tif 000003
【図２】
2019535975.tif 000004
【図３】
2019535975.tif 000005
【図４】
2019535975.tif 000006
【図５】
2019535975.tif 000007
【図６】
2019535975.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成30年12月7日(2018.12.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のパワートレーン用のクラッチアッセンブリにおいて、
軸（３）であって、該軸の軸線（Ａ３）を中心として回転可能にハウジング（１２）内に支持された軸（３）と、
該軸（３）に回転可能に支持されていて、該軸（３）に軸方向で支持された歯車（１５）と、
選択的に、前記軸（３）と前記歯車（１５）との間でトルクを伝達するかまたはトルク伝達を遮断するように構成された制御可能なクラッチ（４）であって、該クラッチ（４）が、前記歯車（１５）と一体に形成された歯車付きクラッチ部材（７）と、前記軸（３）に相対回動不能であるものの軸方向に可動に結合された軸付けクラッチ部材（６）とを有しており、該軸付けクラッチ部材（６）の一方の端面に第１の係合手段（９）が設けられており、前記歯車付きクラッチ部材（７）の一方の端面に第２の係合手段（１０）が設けられており、前記第１の係合手段（９）と前記第２の係合手段（１０）とが、前記トルク伝達のために互いに形状接続的に係合可能である、クラッチ（４）と、
前記軸（３）に対して同軸的に配置されていて、位置固定の構成部材（１２）に軸方向で支持された環状の電磁石（２２）と、該電磁石（２２）により軸方向に移動可能であって、前記軸付けクラッチ部材（６）に接続されて軸方向の移動を伝達するピストン（２４）とを有する、前記クラッチ（４）を操作するための電磁式のアクチュエータ（５）と、
前記歯車付きクラッチ部材（７）と前記軸付けクラッチ部材（６）とに軸方向で互いに離れる方向へと力を加えるばね要素（２１）と
を有している、クラッチアッセンブリ。
【請求項２】
前記歯車付きクラッチ部材（７）が、少なくとも１つの転がり軸受（１６）によって前記軸（３）に回転可能に支持されており、かつ／または前記歯車付きクラッチ部材（７）が、軸受（５１）によって、位置固定の支持部材（４８）に回転可能に支持されていることを特徴とする、請求項１記載のクラッチアッセンブリ。
【請求項３】
前記歯車付きクラッチ部材（７）が、特に斜歯歯列を備えた全周にわたって延在する歯付き環部（３１）を有しており、前記転がり軸受（１６）および前記軸受（５１）のうちの少なくとも一方が、前記歯付き環部（３１）に軸方向で重なって配置されていることを特徴とする、請求項２記載のクラッチアッセンブリ。
【請求項４】
内部に前記軸（３）が回転可能に支持されたハウジング（１２）が設けられており、該ハウジング（１２）が、環状の支持部分（５０）を有しており、該支持部分（５０）に前記歯車付きクラッチ部材（７）が内側の円筒面（５５）でもって回転可能に支持されており、前記軸（３）が、軸方向で前記ハウジング（１２）に支持されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載のクラッチアッセンブリ。
【請求項５】
前記環状の支持部分（５０）が支持部材（４８）の一部であり、該支持部材（４８）が、ハウジング底部に固く結合された結合部分（４９）と、軸方向で前記アクチュエータ（５）と前記歯車（１５）との間に配置されたフランジ部分（５４）とを有しており、該フランジ部分（５４）から半径方向内側の端部において前記環状の支持部分（５０）が軸方向に延在していることを特徴とする、請求項４記載のクラッチアッセンブリ。
【請求項６】
前記アクチュエータ（５）が、位置固定の前記ハウジング（１２）に固く結合された、特に軸方向かつ周方向で支持されたアクチュエータハウジング（２３）を有していることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載のクラッチアッセンブリ。
【請求項７】
前記ピストン（２４）が外面でもって前記アクチュエータハウジング（２３）の内面に対してセンタリングされていて、軸方向に摺動可能に配置されており、前記ピストン（２４）の前記外面が、特に滑り層で被覆されていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載のクラッチアッセンブリ。
【請求項８】
前記ピストン（２４）が、強磁性の材料から成るアーマチュア要素（２９）と、非磁性の材料から成るスリーブ（３０）とを有しており、前記アーマチュア要素（２９）が、前記アクチュエータハウジング（２３）内でセンタリングされていて、軸方向に摺動可能に配置されており、前記スリーブ（３０）が、前記アーマチュア要素（２９）に固く結合されていることを特徴とする、請求項７記載のクラッチアッセンブリ。
【請求項９】
前記アクチュエータ（５）が、前記アクチュエータハウジング（２３）に結合されたスリーブ部材（３５）を有しており、前記アクチュエータ（５）が前記スリーブ部材（３５）により前記軸（３）に同軸的に配置されていて、特に回転可能に支持されていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載のクラッチアッセンブリ。
【請求項１０】
自動車のパワートレーン用の駆動アッセンブリ（３８）において、
第１の回転軸線（Ａ４１）を中心として回転駆動可能である駆動歯車（４１）と、
請求項１から９までのいずれか１項記載のクラッチアッセンブリ（２）と
を有しており、
該クラッチアッセンブリ（２）が入力歯車（１５，３７）を有しており、該入力歯車（１５，３７）が、軸（３）に対して同軸的に配置されていて、トルク伝達のために前記駆動歯車（４１）に噛み合っており、
前記クラッチアッセンブリ（２）の前記入力歯車（１５，３７）が、前記駆動歯車（４１）よりも大きな直径を有している、駆動アッセンブリ（３８）。
【請求項１１】
前記トルク伝達のために前記駆動歯車（４１）に結合された電気機械（３９）をさらに有している、請求項１０記載の駆動アッセンブリ。
【請求項１２】
第３の回転軸線（Ａ４３）を中心として回転駆動可能である被駆動歯車（４２）を備えた被駆動部材（４３）をさらに有しており、前記クラッチアッセンブリ（２）が、前記駆動歯車（４１）と前記被駆動歯車（４２）との間の動力経路に配置されており、前記トルク伝達のために、前記被駆動部材（４３）の前記被駆動歯車（４２）にクラッチ歯車（１５）が噛み合っており、該クラッチ歯車（１５）が、前記被駆動歯車（４２）よりも小さな直径を有している、請求項１０または１１記載の駆動アッセンブリ。
【請求項１３】
前記被駆動部材（４３）が、ディファレンシャルギヤ（４０）のディファレンシャルケースであり、前記ディファレンシャルギヤ（４０）が、前記ディファレンシャルケースに導入されたトルクを２つの出力部材（４５，４６）に分配するように構成されていることを特徴とする、請求項１２記載の駆動アッセンブリ。
【請求項１４】
前記クラッチ歯車（１５）が、前記クラッチアッセンブリ（２）の入力歯車であることを特徴とする、請求項１０または１１記載の駆動アッセンブリ。
【国際調査報告】
2019535975.tif 000009
2019535975.tif 000010
2019535975.tif 000011
2019535975.tif 000012