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Title:
ELECTROMAGNETICALLY-OPERATED LOCKING CLUTCH FOR MOTOR VEHICLE DIFFERENTIAL GEARS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1986/002981
Kind Code:
A1
Abstract:
An electromagnetically locking clutch for motor vehicle differential gears with two concentrically-arranged annular coils (8, 21) integral with the housing one for a friction-type multiple disc clutch (14) and one for a positive-action claw-type clutch (26) arranged concentrically thereto. The two clutches (14, 26) connect a hub (2) with a bell-shaped element (3). The hub (2) and the bell-shaped element (3) are each linked with a connecting member of the differential to resist rotation. The multiple-disc clutch (140) is closed by a self-actuating system if a threshold value for a relative rotation speed is exceeded. The claw-type clutch (26) is closed arbitrarily and opened by self-actuation if a threshold value for an operating time is exceeded.

Inventors:
SCHREINER FRIEDRICH (DE)
GRIESSER WALTER (DE)
Application Number:
PCT/EP1985/000563
Publication Date:
May 22, 1986
Filing Date:
October 25, 1985
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
International Classes:
B60K23/04; F16D27/10; F16D27/115; F16D27/118; F16D27/12; F16H48/22; F16H48/24; F16H48/30; F16H48/34; (IPC1-7): F16H1/445; B60K23/04
Foreign References:
US2966975A1961-01-03
US2936054A1960-05-10
DE2920107A11980-11-20
FR1172207A1959-02-06
GB2129886A1984-05-23
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Claims:
A n s p r ü c h e
1. Elektromagnetisch betätigte Sperrkupplung für Kraftfahr¬ zeugDifferentialgetriebe, mit Reibgliedern, die eine kraft¬ schlüssige Reibkupplung bilden zürn Verbinden von zwei drehmo¬ mentübertragenden Anschlußgliedern, und mit einer gehäusefesten Ringspule zum Erzeugen eines Magnetflusses zum axialen Bewegen eines Betätigungsgliedes entgegen einer Rückstellkraft einer Feder, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Betäti¬ gungsglied (6) einen Magnetanker (6) bildet und auch die Reib¬ glieder (5, 7) von dem Magnetfluß (12) durchflutet werden.
2. Sperrkupplung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n ¬ z e i c h n e t , daß die Reibkupplung (14) eine Lamellen¬ kupplung (14) ist mit Lamellenträgern (2, 3), die jeder mit « einem der beiden Anschlußglieder drehfest verbunden sind, und eine Endlamelle (6) der Lamellenkupplung (14) den Magnetanker (6) bildet.
3. Sperrkupplung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß Lamellen (7) der Lamellenkupplung (14) als Wellscheibenfedern (7) ausgebildet sind und die Feder (7) bilden.
4. Sperrkupplung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß eine Einrichtung eine Relativdrehzahl zwischen den An¬ schlußgliedern ermittelt, die Einrichtung die Relativdrehzahl mit einem vorgebbaren Grenzwert vergleicht und beim überschreiten des Grenzwertes die Ringspule (8) mit einem vorgebbaren elektrischen Strom versorgt.
5. Sperrkupplung nach Anspruch 4, dadurch g e e n n ¬ z e i c h n e t , daß die Einrichtung einen Mikroprozessor enthält.
6. Sperrkupplung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß die beiden Anschlußglieder drehfest mit Mitnahmeprofilen (19, 20) verbunden sind, die eine formschlüssige Klauenkupplung (26) bilden mit einer zweiten gehäusefesten Ring¬ spule (21) zum Erzeugen eines zweiten Magnetflusses (24) zum axialen Bewegen eines zweiten Betätigungsgliedes (18) entgegen einer Rückstellkraft einer zweiten Feder (17) .
7. Sperrkupplung nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß das Betätigungsglied (18) drehfest mit einem der beiden Anschlußglieder verbunden ist und das erste der beiden Mit » nahmeprofile (19) der Klauenkupplung (26) aufweist, ein Lamellenträger (2) der Lamellenkupplung (14) das zweite der beiden Mitnahme rofile (20) der Klauenkupplung (26) aufweist, das Betätigungsglied (18) einen Magnetanker (18) bildet und von dem Magnetfluß (24) unmittelbar durchflutet wird.
8. Sperrkupplung nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß eine Einrichtung nach Ablauf einer vorgebbaren Zeit nach dem Schließen der Klauenkupplung (26) ein Alarmsignal abgibt.
9. Sperrkupplung nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß eine Einrichtung ein Schließen der Klauenkupplung (26) verhindert, wenn die Relativdrehzahl einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet.
Description:
Elektromagnetisch betätigte Sperrkupplung für Kraftfahrzeug-Differentialgetriebe

Die Erfindung betrifft eine Sperrkupplung nach dem Ober¬ begriff des Hauptanspruchs.

Eine Sperrkupplung dieser Art ist bekannt (DE-PS 29 20 107) . Eine Sperrkupplung nach DE-PS 29 20 107 benutzt zur Übertragung der Schaltkraft von dem den Magnetanker des Elektromagneten bil¬ denden Ringkörper auf die beiden Reibkupplungen eine Reihe von hydraulischen Zwischengliedern in der Form von Druckbolzen und Betätigungskolben, die in Führungsbohrungen und weiteren Zylin¬ derbohrungen im Differentialkorb geführt und abgedichtet und durch Hydraulikkanäle im Differentialkorb miteinander verbunden sind. Die Abdichtung der Druckbolzen und Betätigungskolben und die Wärmedehnung des Öls in den Hydraulikkanälen bereiten große Probleme.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sperrkupp¬ lung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs wesentlich ein¬ facher und funktionssicherer zu gestalten.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Das Betätigungsglied der Reibkupplung und der Magnetanker des Elektromagneten sind durch ein einziges Bauteil dargestellt. Aufwendige und störanfällige besondere Zwischenglieder zur Übertragung der Schaltkraft entfallen. Die Erfindung ist anwendbar auf alle Kraftfahrzeug-Differentialge¬ triebe, nicht nur Achsdifferentiale zwischen Rädern einer Achse, sondern auch Zwischenachsdifferentiale zwischen Achsen eines Kraftfahrzeugs.

Anspruch 2 gibt an, wie ein besonderer Magnetanker entfallen kann, weil die Endlamelle dessen Aufgabe zusätzlich übernimmt.

Anspruch 3 gibt an, wie eine besondere Feder entfallen kann, weil Lamellen deren Aufgabe zusätzlich übernehmen.

Anspruch 4 gibt an, wie mit einfachen, üblichen Mitteln die Kelativdrehzahl begrenzt, ein Durchdrehen beim Antreiben und ein Blockieren beim Bremsen eingeschränkt und die Fahrsicherheit da¬ mit erhöht werden kann.

Anspruch 5 gibt ein besonders geeignetes Bauelement zur Steuerung und Regelung der Sperrkupplung an.

Anspruch 6 fügt der kraftschlüssigen Reibkupplung eine parallel wirkende formschlüssige Klauenkupplung hinzu. Dadurch kann jederzeit die besser geeignete von beiden Kupplungen ge¬ wählt werden, um die Schwierigkeiten der jeweiligen Fahrsitua¬ tion zu überwinden. Beim Anfahren am Berg mit mangelhaftem Reib¬ kontakt zwischen Rad % und Boden bei einem oder mehreren ange¬ triebenen Rädern hilft am besten die Klauenkupplung, weil sie die gesamte Antriebskraft notfalls auch noch am einzigen noch greifenden Rad verfügbar macht. Bei Hochgeschwindigkeitsfahrt auf unebener und/oder kurviger Fahrstrecke, wenn der Reibkontakt zwischen Rad und Boden immer wieder durch zu geringe oder gar fehlende Radlast (Radspringen, Abheben eines kurveninneren Rades) kurzzeitig mangelhaft und dann wieder sehr gut wird, hilft besser eine Reibkupplung mit Begrenzung des Drehmoments und der Relativdrehzahl, mit der Möglichkeit des Drehzahlaus¬ gleichs bei Kurvenfahrt mit gutem Reibkontakt zwischen Rad und Boden.

Anspruch 7 gibt an, wie besondere Zwischenglieder entfallen können, weil vorhandene Bauteile, das Betätigungsglied und der Lamellenträger, deren Aufgaben zusätzlich übernehmen.

Anspruch 8 gibt an, wie mit einfachen, üblichen Mitteln eine Überlastung von Antriebsgliedern, insbesondere Gelenkwel¬ len, vermieden werden kann, weil das Alarmsignal entweder den Fahrer daran erinnert, daß die Klauenkupplung eingeschaltet ist, oder eine Einrichtung zum selbsttätigen öffnen der Klauenkupp¬ lung veranlaßt.

Anspruch 9 gibt an, wie eine Überlastung durch zu heftige Einschaltstöße verhindert werden kann. Dabei werden ebenso ein¬ fache, übliche Mittel benutzt wie nach Anspruch 4.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel nach der Er¬ findung eine Sperrkupplung dargestellt, bei der zwei Anschlu߬ glieder eines Kraftfahrzeug-Differentialgetriebes sowohl durch eine kraftschlüssige Reibkupplung, eine Lamellenkupplung, als auch, parallel dazu wirkend, eine formschlüssige Klauenkupplung verbunden sind. Es zeigt

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Längsschnitt.

In einem Gehäuse 1 sind zwei nicht dargestellte Zentral¬ räder als zwei Anschlußglieder eines nicht dargestellten Diffe¬ rentialgetriebes gelagert. Mit dem ersten Anschlußglied ist eine Nabe 2 als ein erster Lamellenträger 2 , mit dem zweiten Anschlu߬ glied ist eine Glocke 3 als zweiter Lamellenträger 3 fest ver¬ bunden. Die Nabe 2 trägt, drehfest und axial beweglich, begrenzt durch einen Sicherungsring 4, Innenlamellen 5 und eine Endla¬ melle 6. Die Glocke 3 trägt, drehfest und axial beweglich, be¬ grenzt durch die Endlamelle 6, Außenlamellen 7. Die Außenlamel¬ len 7 sind als Wellscheibenfedern 7 ausgebildet.

In dem Gehäuse 1 ist eine Ringspule 8 befestigt. Ein Iso¬ lierring 9 trennt einen magnetisch leitenden radial äußeren Bereich 10 von einem magnetisch leitenden radial mittleren Be¬ reich 11 der Nabe 2. Ein elektrischer Strom in der Ringspule 8 erzeugt einen Magnetfluß 12 in einem magnetisch leitenden Be-

reich 13 um die Ringspule 8, durch die beiden Bereiche 10, 11 der Nabe 2, durch die magnetisch leitenden Lamellen 5, 7 und die Endlamelle 6. Die Endlamelle 6 bildet damit gleichzeitig einen Magnetanker 6 eines Elektromagneten und ein Betätigungsglied 6 einer Reibkupplung 14, einer Lamellenkupplung 14.

Die Nabe 2 ist auf einer Welle 15 befestigt. Die Welle 15 trägt drehbar und axial beweglich, begrenzt durch einen Siche¬ rungsring 16, eine Tellerfeder 17 und ein Kuppelglied 18. Das Kuppelglied 18 ist drehfest und axial beweglich mit der Glocke 3 verbunden. Das Kuppelglied 18 weist ein axiales Mitnahmeprofil 19 auf. Die Nabe 2 weist in dem Bereich 11 ein dazu passendes Mit¬ nahmeprofil 20 auf.

In dem Gehäuse 1 ist, radial innerhalb der Ringspule 8, eine zweite Ringspule 21 befestigt. Ein zweiter Isolierring 22 trennt den Bereich 11 von einem magnetisch leitenden radial inneren Bereich 23 der Nabe 2.

Ein elektrischer Strom in der Ringspule 21 erzeugt einen Magnetfluß 24 in einem magnetisch leitenden Bereich 25 um die Ringspule 21, durch die beiden Bereiche 11, 23 der Nabe 2, durch die Welle 15 und das Kuppelglied 18. Der Magnetfluß 24 durch¬ flutet dabei auch die Mitnahmeprofile 19, 20 des Kuppelgliedes 18 und der Nabe 2. Das Kuppelglied 18 bildet damit gleichzeitig einen Magnetanker 18 eines Elektromagneten und ein Betätigungs¬ glied 18 einer Klauenkupplung 26.

Eine Rückstellkraft einer Feder 7, dargestellt durch die Außenlamellen 7, die als Wellscheibenfedern 7 ausgebildet sind, öffnet, ein elektrischer Strom in einer Ringspule 8 schließt eine kraftschlüssige Reibkupplung 14, eine Lamellenkupplung 14.

Eine Rückstellkraft einer Feder 17, dargestellt durch die Tellerfeder 17, öffnet, ein elektrischer Strom in einer Ring¬ spule 21 schließt eine formschlüssige Klauenkupplung 26.

Nicht dargestellt, weil bekannt und üblich, sind Einrich¬ tungen zur willkürlichen Betätigung und zur Steuerung und Rege¬ lung der beiden Kupplungen 14, 26. Dazu gehören Drehzahlfühler für die Drehzahlen der beiden Anschlußglieder, Eingabeglieder und Datenspeicher zur willkürlichen Eingabe und Speicherung von Grenzwerten für eine Relativdrehzahl und eine Betätigungszeit, ein Zeittaktgeber, ein Mikroprozessor mit einem Differenzbilder zur Ermittlung einer Relativdrehzahl aus den beiden Drehzahlen, mit einem Vergleicher zum Vergleich der Relativdrehzahl mit einem Grenzwert und zur Bildung eines Alarmsignals zum Steuern eines elektrischen Stromes zum Schließen der Reibkupplung 14, mit einem Taktzähler zur Bildung einer Betätigungszeit der Klauenkupplung 26, mit einem Vergleicher zum Vergleich der Be¬ tätigungszeit mit einem Grenzwert und zur Bildung eines Alarm¬ signals zur Warnung des Fahrers und/oder zum Abschalten eines elektrischen Stromes und damit zum öffnen der Klauenkupplung 26.

PCT/EP85/00563

Bezugszeichen

1 Gehäuse

2 Nabe, Lamellenträger

3 Glocke, Lamellenträger

4 Sicherungsring

5 Innenlamelle, Lamelle

6 Endlamelle, Betätigungsglied, Magnetanker

7 Außenlamelle, Lamelle, Wellscheibenfeder, Feder

8 Ringspule

9 Isolierring

10 Bereich

11 Bereich

12 Magnetfluß

13 Bereich

14 Reibkupplung, Lamellenkupplung, Kupplung

15 Welle

16 Sicherungsring

17 Tellerfeder, Feder

18 Kuppelglied, Betätigungsglied, Magnetanker

19 Mitnahmeprofil

20 Mitnahmeprofil

21 Ringspule

22 Isolierring

23 Bereich

24 Magnetfluß

25 Bereich

26 Klauenkupplung, Kupplung