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Patent Searching and Data


Title:
BALL RAMP MECHANISM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/154752
Kind Code:
A1
Abstract:
Ball ramp arrangement (1) comprising a rotatable, axially movable first ramp disc (2) with at least one control cam (4) on its outer circumference (3), and a stationary second ramp disc (5), wherein the first ramp disc (2) and the second ramp disc (5) each have at least three ball ramps (6, 6') on opposing surfaces, which ball ramps (6, 6') lie opposite one another in pairs and thus configure at least three ball ramp pairs (6, 6'), wherein each ball ramp pair (6, 6') has at least two regions (7, 8), namely at least one first region (7) with opposingly varying depths over its extent and at least one planar second region (8), wherein one rolling element (9) rolls in each ball ramp pair (6, 6'), wherein the ball ramp pairs (6, 6') interact via the rolling elements (9) in such a way that, when the first ramp disc (2) rotates in a first circumferential direction (I), the rolling elements (9) roll into the second region (8) of the respective ball ramp pair (6, 6'), thereby rotating the first ramp disc (2), and when the first ramp disc (2) rotates in a second circumferential direction (II), namely a circumferential direction counter to the first circumferential direction (I), the rolling elements (9) roll into the first region (7) of the respective ball ramp pair (6, 6'), thereby rotating the first ramp disc (2) and moving it axially in relation to the second ramp disc (5).

Inventors:
HOFER, Gerhard (Sinnersdorf 16, 7423 Pinggau, 7423, AT)
LINDVAI-SOOS, Daniel (Purgleitnerstr. 40/2, 8010 Graz, 8010, AT)
PRIX, Daniel (Steyrergasse 146/DG2, 8010 Graz, 8010, AT)
Application Number:
EP2019/052613
Publication Date:
August 15, 2019
Filing Date:
February 04, 2019
Export Citation:
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Assignee:
MAGNA POWERTRAIN GMBH & CO KG (Industriestraße 35, 8502 Lannach, 8502, AT)
International Classes:
F16D23/12
Domestic Patent References:
WO2010148507A12010-12-29
Foreign References:
DE102011006969A12012-10-11
EP3184840A12017-06-28
DE102011006969A12012-10-11
Attorney, Agent or Firm:
ZANGGER, Bernd (Magna International Europe GmbH, PatentabteilungLiebenauer Hauptstrasse 317 - VG-Nord, 8041 Graz, 8041, AT)
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Claims:
Patentansprüche

1. Kugelrampenanordnung (1 ) umfassend eine drehbare, axial verschiebbare erste Rampenscheibe (2) mit zumindest einer Steuerkurve (4) an ihrem Außenumfang (3) und eine feststehende zweite Rampenscheibe (5), wobei die erste Rampenscheibe (2) und die zweite Rampenscheibe (5) an ihren einander zugewandten Stirnflächen jeweils zumindest drei Kugelrampen (6, 6‘) aufweisen, die einander jeweils paarweise gegenüberliegen und so zumindest drei Kugelrampenpaarungen (6, 6‘) ausbilden, wobei die

Kugelrampenpaarungen (6, 6‘) jeweils zumindest zwei Bereiche (7, 8) aufweisen, nämlich zumindest einen ersten Bereich (7) mit über den Umfang gegensinnig veränderlichen Tiefen und zumindest einen planaren zweiten Bereich (8), wobei in den Kugelrampenpaarungen (6, 6‘) jeweils ein Wälzelement (9) läuft, dadurch gekennzeichnet, dass die

Kugelrampenpaarungen (6, 6‘) über die Wälzelemente (9) jeweils derart Zusammenwirken, dass die Wälzelemente (9) bei einer Drehung der ersten Rampenscheibe (2) in eine erste Umfangsrichtung (I) in den zweiten Bereich (8) der jeweiligen Kugelrampenpaarung (6, 6‘) laufen und so die erste Rampenscheibe (2) gedreht wird, und dass die Wälzelemente (9) bei einer Drehung der ersten Rampenscheibe (2) in eine zweite

Umfangsrichtung (II), nämlich einer Umfangsrichtung entgegen der ersten Umfangsrichtung (I), in den ersten Bereich (7) der jeweiligen

Kugelrampenpaarung (6, 6‘) laufen und so die erste Rampenscheibe (2) gedreht und in Bezug auf die zweite Rampenscheibe (5) axial verschoben wird.

2. Kugelrampenanordnung (1 ) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkurve (4) zumindest eine Steigung (10) aufweist, wobei die Steigung (10) der Steuerkurve (4) an dem

Außenumfang (3) der ersten Rampenscheibe (2) entgegen der ersten fangsrichtung (I) verläuft.

Description:
Kuqelrampenmechanismus

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kugelrampenanordnung umfassend eine drehbare, axial verschiebbare erste Rampenscheibe mit zumindest einer

Steuerkurve an ihrem Außenumfang und eine feststehende zweite

Rampenscheibe, wobei die erste Rampenscheibe und die zweite Rampenscheibe an ihren einander zugewandten Stirnflächen jeweils zumindest drei Kugelrampen aufweisen, die einander jeweils paarweise gegenüberliegen und so zumindest drei Kugelrampenpaarungen ausbilden, wobei die Kugelrampenpaarungen jeweils zumindest zwei Bereiche aufweisen, nämlich zumindest einen ersten Bereich mit über den Umfang gegensinnig veränderlichen Tiefen und zumindest einen planaren zweiten Bereich, wobei in den Kugelrampenpaarungen jeweils ein Wälzelement läuft.

Stand der Technik

Kugelrampenmechanismen dienen dazu eine rotatorische Antriebsbewegung seitens einer Antriebseinheit, nämlich in der Regel eines Elektromotors, in eine translatorische Stellbewegung, beispielsweise zur Aktuierung einer Mehrscheiben- Lamellenkupplung, umzuwandeln. Oftmals ist es innerhalb des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, insbesondere im Bereich der Kupplung, notwendig weitere mechanische Elemente zu schalten. Diese Schaltung erfolgt in der Regel mittels eines weiteren, von der Kupplungsaktuierung unabhängigen, Aktuatorsystems.

Die Verwendung einer Vielzahl von unabhängigen Aktuatorsystemen bedingt, abgesehen von der steigenden Komplexität des Aufbaus, zum einen einen hohen Bauraumbedarf und zum anderen erhöhte Kosten.

Die Druckschrift DE 10 2011 006 969 A1 offenbart Vorrichtung zum Verändern eines Betriebszustandes wenigstens eines Schaltelements mit zwei

Schaltelementhälften. In diesem Zusammenhang wird eine

Antriebswandlereinrichtung beschrieben, die zwischen einer Antriebsmaschine und dem Schaltelement angeordnet ist. Über die Antriebswandlereinrichtung kann eine rotatorische Antriebsbewegung seitens der Antriebsmaschine in eine translatorische Betätigungsbewegung zur Betätigung des Schaltelements umgewandelt werden. Als Beispiel für die Antriebswandlereinrichtung wird ein Kugelrampensystem genannt, wobei das Kugelrampensystem zwei

Kurvenscheiben aufweist, von denen eine an ihrem Außenumfang eine

Steuerkurve aufweist, die mit einem Koppelbereich in Abhängigkeit des

rotatorischen Antriebs der Antriebseinrichtung entlang ihres Verlaufs in

Wirkverbindung steht. Die Steuerkurve ist über den Koppelbereich mit einer Einrichtung, nämlich einem vorgespannten Federelement, wirkverbunden. Die Steuerkurve ist mittels des in radialer Richtung federbelasteten Koppelbereichs mit der Kompensationskraft der Einrichtung, die auf den Koppelbereich wirkt, beaufschlagt. Diese auf die Steuerkurve einwirkende Kraft seitens der Einrichtung ergibt eine zusätzliche Drehunterstützung im Bereich der

Antriebswandlereinrichtung.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der Erfindung einen Kugelrampenmechanismus anzugeben mittels dem zumindest zwei mechanische Elemente geschalten werden können. Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Kugelrampenanordnung umfassend eine drehbare, axial verschiebbare erste Rampenscheibe mit zumindest einer Steuerkurve an ihrem Außenumfang und eine feststehende zweite

Rampenscheibe, wobei die erste Rampenscheibe und die zweite Rampenscheibe an ihren einander zugewandten Stirnflächen jeweils zumindest drei Kugelrampen aufweisen, die einander jeweils paarweise gegenüberliegen und so zumindest drei Kugelrampenpaarungen ausbilden, wobei die Kugelrampenpaarungen jeweils zumindest zwei Bereiche aufweisen, nämlich zumindest einen ersten Bereich mit über den Umfang gegensinnig veränderlichen Tiefen und zumindest einen planaren zweiten Bereich, wobei in den Kugelrampenpaarungen jeweils ein Wälzelement läuft, wobei die Kugelrampenpaarungen über die Wälzelemente jeweils derart Zusammenwirken, dass die Wälzelemente bei einer Drehung der ersten Rampenscheibe in eine erste Umfangsrichtung in den zweiten Bereich der jeweiligen Kugelrampenpaarung laufen und so die erste Rampenscheibe gedreht wird, und wobei die Wälzelemente bei einer Drehung der ersten Rampenscheibe in eine zweite Umfangsrichtung, nämlich einer Umfangsrichtung entgegen der ersten Umfangsrichtung, in den ersten Bereich der jeweiligen

Kugelrampenpaarung laufen und so die erste Rampenscheibe gedreht und in Bezug auf die zweite Rampenscheibe axial verschoben wird, wobei die Steigung Steuerkurve an dem Außenumfang der ersten Rampenscheibe entgegen der ersten Umfangsrichtung verläuft.

Erfindungsgemäß umfasst die Kugelrampenanordnung eine erste

Rampenscheibe, eine zweite Rampenscheibe sowie zumindest drei

Wälzelemente.

Die erste Rampenscheibe ist entsprechend der vorliegenden Erfindung drehbar und axial verschiebbar ausgebildet und weist an ihrem Außenumfang zumindest eine Steuerkurve auf. Die zweite Rampenscheibe ist erfindungsgemäß

feststehend, d.h. weder drehbar noch in eine Richtung verschiebbar ausgebildet. Die Begrifflichkeit axial beschreibt eine Richtung entlang oder parallel zu einer zentralen Drehachse der erste Rampenscheibe.

Die erste Rampenscheibe und die zweite Rampenscheibe sind koaxial zueinander angeordnet und weisen erfindungsgemäß an ihren einander zugewandten

Stirnflächen jeweils zumindest drei Kugelrampen auf. Die Kugelrampen liegen einander erfindungsgemäß jeweils paarweise gegenüber und bilden so zumindest drei Kugelrampenpaarungen aus. Die Kugelrampenpaarungen weisen

entsprechend der vorliegenden Erfindung jeweils zumindest zwei Bereiche auf, nämlich zumindest einen ersten Bereich mit über den Umfang gegensinnig veränderlichen Tiefen und zumindest einen planaren zweiten Bereich.

Erfindungsgemäß ist in jeweils einer Kugelrampenpaarung ein Wälzelement angeordnet, wobei die Kugelrampenpaarungen über die Wälzelemente jeweils derart Zusammenwirken, dass die Wälzelemente bei einer Drehung der ersten Rampenscheibe in eine erste Umfangsrichtung in den zweiten Bereich der jeweiligen Kugelrampenpaarung laufen und so die erste Rampenscheibe gedreht wird. Erfindungsgemäß verläuft die Steigung der Steuerkurve an dem

Außenumfang der ersten Rampenscheibe entgegen der ersten Umfangsrichtung. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung der Steuerkurve kann bei der Drehung der ersten Rampenscheibe in die erste Umfangsrichtung über die

Steuerkurve an dem Außenumfang der ersten Rampenscheibe ein

Bewegungsabnehmer betätigt werden. Dieser Bewegungsabnehmer gibt die Bewegung an beispielsweise ein Schaltelement oder einen geeigneten

Schaltmechanismus weiter und aktiviert oder deaktiviert so in weiterer Folge eine mechanische Zusatzfunktion.

Weiterhin erfindungsgemäß wirken die Kugelrampenpaarungen über die

Wälzelemente jeweils derart zusammen, dass die Wälzelemente bei einer Drehung der ersten Rampenscheibe in eine zweite Umfangsrichtung, nämlich einer Umfangsrichtung entgegen der ersten Umfangsrichtung, in den ersten Bereich der jeweiligen Kugelrampenpaarung laufen und so die erste

Rampenscheibe gedreht und in Bezug auf die zweite Rampenscheibe axial verschoben wird.

Die erfindungsgemäße Kugelrampenanordnung ermöglicht neben der Schaltung einer Mehrscheiben-Lamellenkupplung zusätzlich die Schaltung zumindest eines weiteren mechanischen Elements innerhalb eines Antriebsstrangs eines

Kraftfahrzeugs.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der

Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben.

Die Steuerkurve an dem Außenumfang der ersten Rampenschiebe weist bevorzugt zumindest eine Steigung auf, wobei diese Steigung entgegen der ersten Umfangsrichtung verläuft. Eine Ausbildung der Steigung der Steuerkurve, die mit der ersten Umfangsrichtung verläuft ist jedoch ebenso denkbar.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die

Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer

erfindungsgemäßen Kugelrampenanordnung. Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Schnittebene A-A gemäß Fig. 1.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Fig.1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen

Kugelrampenanordnung 1 , wobei aufgrund der Perspektive insbesondere eine erste Rampenscheibe 2 zu sehen ist.

Die Kugelrampenanordnung 1 weist eine erste Rampenscheibe 2, eine zweite Rampenscheibe 5 sowie drei Wälzelemente 9 auf (Fig. 1 , Fig. 2).

Die erste Rampenscheibe 2 ist drehbar und axial verschiebbar ausgebildet und weist an ihrem Außenumfang 3 zumindest eine Steuerkurve 4 auf. Die Steigung 10 der Steuerkurve 4 verläuft entgegen einer ersten Umfangsrichtung I der ersten Rampenscheibe 2 (Fig. 1 ).

Die Begrifflichkeit axial beschreibt eine Richtung entlang oder parallel zu einer zentralen Drehachse der erste Rampenscheibe.

Die erste Umfangsrichtung I ist in dem vorliegenden Fall in Bezug auf eine Drehung der ersten Rampenschreibe 2 als eine Drehrichtung im Uhrzeigersinn zu verstehen.

Eine zweite Umfangsrichtung II ist in dem vorliegenden Fall in Bezug auf eine Drehung der ersten Rampenscheibe 2 als eine Drehrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn zu verstehen. Die zweite Rampenscheibe 5 ist feststehend, d.h. weder drehbar noch in eine Richtung verschiebbar ausgebildet (Fig. 2).

Die erste Rampenscheibe 2 und die zweite Rampenscheibe 5 sind koaxial zueinander angeordnet und weisen an ihren einander zugewandten Stirnflächen jeweils drei Kugelrampen 6, 6‘ auf. Die drei Kugelrampen 6, 6‘ erstrecken sich jeweils über einen begrenzten Winkel in eine Umfangsrichtung der jeweiligen Rampenscheibe 2, 5. Jeweils eine Kugelrampe 6 der ersten Rampenscheibe 2 wirkt mit einer Kugelrampe 6‘ der zweiten Rampenscheibe 5 paarweise

zusammen, indem sie gemeinsam ein Wälzelement 9 führen. Derart werden drei Kugelrampenpaarungen 6, 6‘ ausgebildet (Fig. 2).

Die Kugelrampenpaarungen 6, 6‘ weisen jeweils zwei Bereiche 7, 8 auf, nämlich einen ersten Bereich 7 mit über den Umfang gegensinnig veränderlichen Tiefen und einen planaren, zweiten Bereich 8. Die Kugelrampen 6 der ersten

Rampenscheibe 2 und die Kugelrampen 6‘ der zweiten Rampenscheibe 5 weisen somit jeweils einen ersten Bereich 7 mit einer Steigung bezüglich einer

Normalebene zu einer Drehachse 11 der Kugelrampenanordnung 1 und einen zweite Bereich 8, der keine Steigung bezüglich einer Normalebene zur Drehachse 11 der Kugelrampenanordnungl aufweist, auf (Fig. 2).

Die drei Kugelrampenpaarungen 6, 6‘ wirken über die Wälzelemente 9 jeweils derart Zusammenwirken, dass die Wälzelemente 9 bei einer Drehung der ersten Rampenscheibe 2 in die erste Umfangsrichtung I in den zweiten Bereich 8 der jeweiligen Kugelrampenpaarung 6, 6‘ laufen und so die erste Rampenscheibe 2 gedreht wird (Fig. 1 , Fig. 2). Vermittels der Drehung der ersten Rampenscheibe 2 in die erste Umfangsrichtung I wird über die Steuerkurve 4 an dem Außenumfang 3 der ersten Rampenscheibe 2 ein Bewegungsabnehmer 12 betätigt. Dieser Bewegungsabnehmer 12 gibt die Bewegung an ein Schaltelement (nicht dargestellt) oder einen geeigneten Schaltmechanismus (nicht dargestellt) weiter und aktiviert oder deaktiviert so eine Zusatzfunktion.

Weiterhin wirken die drei Kugelrampenpaarungen 6, 6‘ über die Wälzelemente 9 jeweils derart zusammen, dass die Wälzelemente 9 bei einer Drehung der ersten Rampenscheibe 2 in eine zweite Umfangsrichtung II in den ersten Bereich 7 der jeweiligen Kugelrampenpaarung 6, 6‘ laufen und so die erste Rampenscheibe 2 gedreht und in Bezug auf die zweite Rampenscheibe 5 axial verschoben wird. Die Drehbewegung der ersten Rampenscheibe 2 wird beispielsweise durch eine elektrische Maschine hervorgerufen. Durch die Drehung der ersten

Rampenscheibe 2 in die zweite Umfangsrichtung II werden die Wälzkörper 9 entlang der Steigung des zweiten Bereichs 8 der Kugelrampenpaarungen 6, 6‘ geführt, wodurch sich eine axiale Bewegung der ersten Rampenscheibe 2 ergibt (Fig. 2).

Die Steuerkurve 4, wie auch die jeweiligen ersten Bereiche 7 der

Kugelrampenpaarungen 6, 6‘ können so ausgeführt sein, dass die jeweilige Steigung nicht konstant ist, sondern einer komplexen Geometrie folgt um eine gewünschte Funktion ideal abzubilden.

Bezuqszeichenliste

1 Kugelrampenanordnung

2 Erste Rampenscheibe

3 Außenumfang (der ersten Rampenscheibe)

4 Steuerkurve

5 Zweite Rampenscheibe

6, 6‘ Kugelrampe(npaarung)

7 Erster Bereich (einer Kugelrampe(npaarung)) 8 Zweiter Bereich (einer Kugelrampe(npaarung))

9 Wälzelement

10 Steigung (der Steuerkurve)

1 1 Drehachse (der Kugelrampenanordnung) 12 Bewegungsabnehmer

I Erste Umfangsrichtung

II Zweite Umfangsrichtung