DE10065355C2 - Elektromechanische Drehmomentregelung-Eleminierung Anschlaggeräusch - Google Patents
Elektromechanische Drehmomentregelung-Eleminierung AnschlaggeräuschInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Rückstel
len einer elektromechanischen Axialverstellvorrichtung,
insbesondere für Reibungskupplungen, wobei die Axialver
stellvorrichtung folgendes umfaßt:
zwei auf einer gemeinsamen Achse zentrierte Stellringe, von denen einer axial abgestützt und der andere axial ver schiebbar gelagert ist und von denen einer verdrehgesichert in einem Gehäuse gehalten und der andere drehend antreib bar ist;
die beiden Stellringe weisen jeweils auf ihren einander zu gewandten Stirnflächen eine gleich große Mehrzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden Rillen auf;
die Rillen haben jeweils in Aufsicht auf die Stirnflächen in gleicher Umfangsrichtung ansteigende Tiefe;
jeweils Paare von Rillen in den beiden Stellringen nehmen eine Kugel auf;
der drehend antreibbare Stellring ist mit einem Elektromotor antriebsmäßig gekoppelt;
der axial verstellbare Stellring wird von Druckfedern in Richtung auf den axial abgestützten Stellring beaufschlagt;
beim Anlegen einer positiven Spannung an den Elektromo tor fährt die Axialverstellvorrichtung in eine Vorschubstel lung;
beim Trennen der Spannung vom Elektromotor läuft die Axialverstellvorrichtung in eine Ausgangsstellung zurück.
zwei auf einer gemeinsamen Achse zentrierte Stellringe, von denen einer axial abgestützt und der andere axial ver schiebbar gelagert ist und von denen einer verdrehgesichert in einem Gehäuse gehalten und der andere drehend antreib bar ist;
die beiden Stellringe weisen jeweils auf ihren einander zu gewandten Stirnflächen eine gleich große Mehrzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden Rillen auf;
die Rillen haben jeweils in Aufsicht auf die Stirnflächen in gleicher Umfangsrichtung ansteigende Tiefe;
jeweils Paare von Rillen in den beiden Stellringen nehmen eine Kugel auf;
der drehend antreibbare Stellring ist mit einem Elektromotor antriebsmäßig gekoppelt;
der axial verstellbare Stellring wird von Druckfedern in Richtung auf den axial abgestützten Stellring beaufschlagt;
beim Anlegen einer positiven Spannung an den Elektromo tor fährt die Axialverstellvorrichtung in eine Vorschubstel lung;
beim Trennen der Spannung vom Elektromotor läuft die Axialverstellvorrichtung in eine Ausgangsstellung zurück.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine elektrome
chanische Axialverstellvorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens.
Axialverstellvorrichtungen der genannten Art sind
einfach aufgebaut, haben eine kompakte Bauweise und
kurze Ansprechzeiten, wie sie z. B. für Reibungskupplun
gen in Sperrdifferentialen erforderlich sind. Anwendungen
dieser als "Powr-Lok®" bezeichneten Verstellvorrichtungen
sind in DE 39 20 861 C2, DE 39 15 959 C2,
DE 39 09 112 C2, DE 38 15 225 C2 und DE 100 33 482.2
beschrieben. Es ist dort bereits mehrfach darauf hingewie
sen worden, daß zum Erreichen einer Kompatibilität der da
mit bestückten Sperrdifferentiale mit Fahrzeugen mit ABS-
Systemen und/oder mit ESP-Systemen die Fähigkeit zur
schnellen Rückstellung dieser Axialverstellvorrichtungen
notwendig ist. Eine solche Rückstellung wird durch Rück
stellfedern bewirkt, die entweder als Spiralfedern unmittel
bar den verdrehten Stellring zurückdrehen und dadurch den
axial verschobenen Stellring zurückkommen lassen oder die
als Axialfedern bei selbsthemmungsfreien Rillenanordnun
gen den axial verschobenen Stellring zurückdrücken und da
durch den verdrehten Stellring zurückdrehen.
Axialverstellvorrichtungen der genannten Art, ins
besondere solche, die durch verstärkte Rückstellfedern bzw.
durch Schaltungsanordnungen zur Spannungsumkehr auf
einen schnellen Rücklauf für ein schnelles Trennen der Rei
bungskupplung ausgelegt sind, erfahren am Ende des Rück
laufes einen harten Stoß aufgrund des Anschlagens der Ku
geln an den Rillenenden der Kugelrillen der Stellringe. Die
ser Stoß ist derart heftig, daß er in Fahrzeugen als unzuläs
sige Komfortbeeinträchtigung angesehen wird. Darüber hin
aus führt er beim unvorbereiteten Fahrer zur Verunsiche
rung, da dieser den heftigen Stoß als Schadensfall deuten
wird.
Hiervon ausgehend ist es notwendig, einen schnel
len Rücklauf mit einem gedämpften Anschlagverhalten zu
ermöglichen.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist dadurch ge
kennzeichnet, daß beim Rückstellen kurz vor Erreichen der
Ausgangsstellung der Elektromotor zur Erzeugung eines
Bremsmomentes kurzgeschlossen wird. Ein anderes erfin
dungsgemäßes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß
beim Rückstellen kurz vor Erreichen der Ausgangsstellung
zur Erzeugung eines Bremsmomentes kurzzeitig eine posi
tive Spannung am Elektromotor angelegt wird. Mit den hier
angegebenen Mitteln wird somit am Ende des Rückstellvor
ganges kurz vor Erreichen der Endanschläge durch die Ku
geln ein Verfahren zum elektrischen Abbremsen zur An
wendung gebracht, das mit geringem, zusätzlichem Schal
tungsaufwand darzustellen ist, während die zugrundelie
gende, mechanische Konfiguration unverändert bleiben
kann. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt einen
Drehstellungssensor, der an einem der drehenden Teile,
z. B. am ersten Stellring, in Position gebracht wird und der
kurz vor Erreichen der Endanschläge in den Kugelrillen
durch die Kugeln den entsprechenden Schaltvorgang an
steuert, d. h. entweder eine Kurzschlußschaltung vornimmt
oder eine positive Spannung aufschaltet. In einfacher Aus
führung kann statt berührungsloser Sensormittel auch die
Verwendung einfacher Schaltkontakte vorgesehen werden,
die zunächst kurz vor Erreichen der Endanschläge die Kurz
schlußschaltung bzw. die Spannungsaufschaltung bewirken
und bei Erreichen der Endanschläge in den Kugelrillen
durch die Kugeln den Elektromotor freischalten. Die ge
nannten Mittel zur Dämpfung des Anschlages bzw. zur Ab
bremsung des rücklaufenden Elektromotors stellen einen
wesentlich geringeren Aufwand dar, als es mechanische
Bremsen und/oder Dämpfer erfordern würden.
Zur Beschleunigung des Rückstellvorganges ist es
bereits versucht worden, den Elektromotor zum Rückstellen
mit einer negativen Spannung zu beaufschlagen. Dieses Ver
fahren kann für beschleunigte Regelzyklen weiter verbessert
werden durch die folgenden Schritte:
zum Rückstellen wird zunächst eine negative Spannung am Elektromotor angelegt, und
beim Erreichen der Leerlaufdrehzahl des Elektromotors wird der Elektromotor von der Spannung getrennt.
zum Rückstellen wird zunächst eine negative Spannung am Elektromotor angelegt, und
beim Erreichen der Leerlaufdrehzahl des Elektromotors wird der Elektromotor von der Spannung getrennt.
Durch die hiermit angegebene Regelstrategie kann
ein erheblicher Zeitgewinn gegenüber dem einfachen, passi
ven Rücklaufen durch Federkraft erzielt werden, indem ins
besondere in der Beschleunigungsphase die Federkraft
durch den elektromotorischen Antrieb unterstützt wird. Ein
Zeitgewinn ergibt sich aber überraschenderweise ebenfalls
gegenüber einer dauernd aufgeschalteten, negativen Span
nung während des Rücklaufens, die bei Überschreiten der
Leerlaufdrehzahl durch die induzierte Gegenspannung in ih
rer Wirkung konterkariert wird.
Eine geeignete Vorrichtung muß eine Spannungs
umkehrschaltung für den Elektromotor und eine Motordreh
zahlerfassungsschaltung für den Elektromotor umfassen, die
miteinander über die Leerlaufdrehzahl des Elektromotors
derart logisch verschaltet sind, daß die Spannungsumkehr
schaltung getrennt wird, wenn beim Rückstellen der Vor
richtung die Leerlaufdrehzahl des Elektromotors erreicht ist.
Um den Zeitpunkt des Unterbrechens der negati
ven Spannung am Elektromotor bestimmen zu können, sind
entsprechende, direkte Drehzahlüberwachungsmittel geeig
net. Vereinfachend kann jedoch auch bei bekanntem, dyna
mischem Verhalten der Axialverstellvorrichtung eine einfa
che Zeitschaltung das Aufschalten der negativen Spannung
am Elektromotor zeitlich begrenzen.
Es findet vorzugsweise ein permanent erregter
Gleichstrommotor Verwendung.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfin
dung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachste
hend erläutert.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Axialverstell
vorrichtung in einer ersten Axialansicht;
Fig. 2 zeigt die Vorrichtung nach Fig. 1 im Schnitt
A-A;
Fig. 3 zeigt die Vorrichtung nach Fig. 1 in axialer
Gegenansicht zu Fig. 1;
Fig. 4 zeigt die Vorrichtung nach Fig. 1 im Schnitt
B-B;
Fig. 5 zeigt die Vorrichtung in der Darstellung
nach Fig. 4, jedoch in Ansicht;
Fig. 6 zeigt einen drehend antreibbaren Stellring
der Vorrichtung als Einzelheit in axialer Ansicht auf die Ril
len;
Fig. 7 zeigt den Stellring nach Fig. 6 im Schnitt A-
A;
Fig. 8 zeigt einen Zylinderschnitt durch eine Rille
in Vergrößerung;
Fig. 9 zeigt die Einzelheit X aus Fig. 7;
Fig. 10 zeigt die Einzelheit Y aus Fig. 7;
Fig. 11 zeigt den Stellring nach Fig. 6 in einer per
spektivischen Ansicht;
Fig. 12 zeigt den zweiten Stellring der Vorrichtung
nach Fig. 1 in Aufsicht auf die Stirnfläche mit den Rillen;
Fig. 13 zeigt den Stellring nach Fig. 12 im Schnitt
A-A;
Fig. 14 zeigt einen Zylinderschnitt durch eine Rille
in Vergrößerung;
Fig. 15 zeigt den Schnitt B-B aus Fig. 12;
Fig. 16 zeigt den Stellring nach Fig. 12 in perspek
tivischer Schrägansicht;
Fig. 17 zeigt eine erfindungsgemäße Stellvorrich
tung in Verwendung mit einem Differentialgetriebe in einem
Teilschnitt;
Fig. 18 zeigt eine Anordnung nach Fig. 17 im
Axialschnitt;
Fig. 19 zeigt verschiedene Kenngrößen bei einer
optimierten Freischaltstrategie;
Fig. 20 zeigt den Drehmomentverläuf für die erfin
dungsgemäße Freischaltstrategie in Verbindung mit bekann
ten Strategien;
Fig. 21 zeigt die Motordrehzahl über der Zeit für
die erfindungsgemäße Freischaltstrategie nach Fig. 20 im
Vergleich mit Strategien nach dem Stand der Technik;
Fig. 22 zeigt die Kennlinien für den Drehmoment
verlauf und für die Motordrehzahl über der Zeit für eine er
findungsgemäße Abbremsstrategie.
Die Fig. 1 bis 5 werden weitgehend gemeinsam be
schrieben. Ein Elektromotor 11 ist mit einer ersten Flansch
platte 12 an einem Lagerblock 13 angeschraubt, der eine
zweite Flanschplatte 14 bildet. In dem Lagerblock 13 ist
eine Verlängerung der Motorwelle 15 gelagert, die ein erstes
Ritzel 16 trägt. In dem Lagerblock 13 ist weiterhin eine Ne
benwelle 17 gelagert, die ein weiteres Ritzel 18 trägt, das
mit dem Ritzel 16 kämmt und zur Bildung einer Unterset
zungsstufe ein weiteres Ritzel 19 trägt. Der Lagerblock 13
ist über den Lagerflansch 14 z. B. an einem Getriebegehäuse
zu befestigen. Mit paralleler Achse zur Motorachse ist eine
Lagerhülse 21 mit einer Flanschplatte 22 gezeigt, die in dem
Getriebegehäuse drehbar gelagert sein kann. Auf der Lager
hülse 21 ist ein erster Stellring 23 mittels eines Radiallagers
24 gelagert. Der Stellring 23 umfaßt ein Zahnsegment 25.
Das Ritzel 19 der Nebenwelle 17 ist im Verzahnungseingriff
mit dem Zahnsegment 25 des ersten Stellrings 23. Parallel
zum ersten Stellring 23 liegt ein weiterer Stellring 26, der
mit einer Haltenase 27 mit dem Getriebegehäuse in verdreh
festem Eingriff sein kann. Zwischen den Stellringen 23, 26
befinden sich eine Mehrzahl von in einem Käfig 28 gehalte
nen Kugeln 29, mittels derer der zweite Stellring 26 auf dem
ersten Stellring 23 zentriert ist. Der erste Stellring 23 stützt
sich über ein Axiallager 31 an einer Scheibe 32 ab, die mit
einem Sicherungsring 33 auf der Lagerhülse 21 festgelegt
ist. Der zweite Stellring stützt sich über ein Axiallager 34 an
einer Druckplatte 35 ab, die über Tellerfederpakete 36 in der
Flanschplatte 22 gehalten ist. Die Druckplatte 35 wirkt
gleichzeitig auf Druckbolzen 37, die die Flanschplatte 22
durchdringen, ein. Kugelrillen in den Stellringen 23, 26, die
die Kugeln 29 halten, sind als über dem Umfang entgegen
gesetzt steigende Rampen ausgeführt. Am Elektromotor
sind Kabelanschlüsse 38, 39 erkennbar. Ein Antreiben des
Elektromotors 11 verdreht das Zahnsegment 25 und damit
den ersten Stellring 23 gegenüber dem zweiten, über die Hal
tenase 27 mit dem Getriebegehäuse in Eingriff befindlichen
Stellring 26, der hierdurch gegen die Rückstellkraft der Tel
lerfedern 36 axial verschoben wird und damit die Druckbol
zen 37 beaufschlagt. Zur Funktion der Stellringe ergibt sich
näheres aus den folgenden Zeichnungen.
Die Fig. 6 bis 11 werden nachstehend gemeinsam
beschrieben. Der erste Stellring 23 mit dem Zahnsegment 25
zeigt in seiner einen Stirnfläche fünf mit einem Teilungswin
kel von 72° auf dem Umfang verteilte Kugelrillen 41 von je
weils 58° Umfangslänge. Wie in Fig. 8 dargestellt ist, haben
die Kugelrillen über ihrer Umfangserstreckung einen Stei
gungswinkel von 1,5° und damit eine veränderliche Tiefe
zwischen zwei Anschlägen 42 und 43 für die Kugeln 29. In
der geschnitten dargestellten Kugelrille ist die Kugel in ih
ren zwei Anschlagpositionen strichpunktiert gezeigt.
Die Fig. 12 bis 16 werden nachstehend gemeinsam
beschrieben. Der zweite Stellring 26 weist in seiner Stirnflä
che fünf Kugelrillen 44 auf, die mit einem Teilungswinkel
von 72° über dem Umfang verteilt sind und eine Umfangs
länge von 58° haben. Die Haltenase 27 mit einer Führungs
nut 47 ist besonders bezeichnet. Die Kugelrillen haben, wie
in Fig. 14 im einzelnen erkennbar ist, über dem Umfang
eine veränderliche Tiefe aufgrund eines Steigungswinkels
von 1,5° und weisen zwei Anschläge 45, 46 für die Kugeln
29 auf. Eine Kugel ist in ihren zwei Anschlagspositionen
strichpunktiert dargestellt.
Die Steigungen der Kugelrillen 44 im zweiten
Stellring 26 haben den gleichen Steigungssinn wie die Stei
gungen der Kugelrillen 41 im ersten Stellring 23. Da die
Stellringe 23, 26 mit den die Kugelrillen 41, 44 enthaltenden
Stirnflächen zueinander weisend montiert sind, läßt ein Re
lativverdrehung der beiden Stellringe zueinander eine Kugel
29 in beiden Kugelrillen 41, 44 gleichzeitig aufsteigend oder
in beiden Kugelrillen 41, 44 gleichzeitig absteigend abrol
len. Der Käfig hält die Kugeln in untereinander übereinstim
menden Positionen in den Kugelrillen. Eine Relativverdre
hung der beiden Stellringe 23, 26 zueinander in einer ersten
Richtung drückt diese damit auseinander, während eine Re
lativverdrehung in die entgegengesetzte Richtung diese sich
aneinander annähern läßt. Ersteres wird ausschließlich
durch ein Antreiben des Elektromotors bewirkt; letzteres
wird insbesondere durch die Rückstellkraft der Tellerfedern
36 veranlaßt.
Die Fig. 17 und 18 werden nachfolgend gemein
sam beschrieben. Eine Verstellvorrichtung der vorgenannten
Art ist an einem Differentialgetriebe installiert, das ein Ge
triebegehäuse 51 aufweist. Die Lagerhülse 21' ist in diesem
Fall einstückig mit einem Differentialkorb 52 ausgebildet,
der im Differentialgetriebe über Wälzlager 53, 54 drehbar
gelagert ist. Im Differentialkorb 52 sind zwei Achswellen
55, 56 gelagert, die Kegelräder 57, 58 tragen. Die Kegelrä
der sind mit Ausgleichskegelrädern 59, 60 im Eingriff. Eine
Reibungskupplung 61 umfaßt erste Reiblamellen 63, die
drehfest mit einer Hülse 62 verbunden sind, die auf der
Achswelle 55 festgelegt ist, sowie zweite Reiblamellen 64,
die mit dem Differentialkorb 52 drehfest verbunden sind.
Die Reibungskupplung 61 ist zwischen einer axialver
schieblichen Druckplatte 65 und einem im Differentialkorb
52 festliegenden Stützkörper 66 angeordnet. Die Druck
platte 65 ist unmittelbar durch die Druckbolzen 37' beauf
schlagbar, die bei einer Verdrehung des ersten Stellrings 23'
gegenüber dem zweiten Stellring 26' verschoben werden.
Der zweite Stellring 26' ist über in Haltenasen 27 eingrei
fende Stifte 67, 68 drehfest gehalten, die im Differentialge
triebegehäuse 51 festgelegt sind. Durch Verdrehen des Stell
rings 23 in eine erste Richtung wird die Reibungskupplung
61 geschlossen, so daß das Differentialgetriebe eine Sperr
wirkung entfaltet, während durch Rückdrehen des Stellrings
23 ein Freistellen der Reibungskupplung 61 bewirkt wird, so
daß das Differentialgetriebe wieder zum offenen Differen
tial wird.
In Fig. 19 ist der vorstehend genannte Vorgang des
Freischaltens einer Reibungskupplung anhand verschiede
ner Kenngrößen auf einer Zeitachse dargestellt. Es sind dies
das von der Reibungskupplung übertragbare Drehmoment
(transmitted torque), der Strom (current) im Elektromotor
und dessen Drehgeschwindigkeit (rotational speed rotor).
Im Bereich negativer Zeiten ist der Zustand der Verstellvor
richtung in der äußersten Vorschubstellung dargestellt. Von
der Zeit 0,0 beginnend wird die Verstellvorrichtung
schnellstmöglich und unter Vermeidung von Anschlagstö
ßen in die Ausgangsstellung zurückgefahren. Im Bereich der
negativen Zeiten ist der Strom pulsweitenmoduliert mit
Rechtecksprüngen zwischen 0 und ca. 25 A charakterisiert.
Das von der Reibungskupplung übertragbare Drehmoment
liegt konstant bei nahezu 2000 Nm. Die Motordrehzahl des
Elektromotors schwankt mit der Frequenz der Pulsweiten
modulation nahe um 0.
Zur Zeit 0,0 wird der Elektromotor negativ be
stromt (Active Disconnection), wodurch die Motordrehzahl
auf negative, rückdrehende Werte hochläuft und das über
tragbare Drehmoment durch Öffnen der Reibungskupplung
abnimmt. Nach einer Zeit von ca. 0,01 Sekunden wird der
Strom ausgeschaltet, so daß bei der Zeit von 0,015 Sekun
den der Strom im Elektromotor 0 wird. Das Abschalten des
Stroms (Passive Disconnection) ist so gewählt, daß der
Elektromotor etwa nach dieser Zeit mit ca. 200 rad/sek seine
Nenndrehzahl erreicht, so daß die Drehzahl danach durch
die Einwirkung der Tellerfedern weiter rücklaufend anstei
gen kann, ohne daß dieses Ansteigen durch die Induzierung
einer Gegenspannung im Elektromotor abgebremst wird.
Das übertragbare Drehmoment fällt hierbei bis zu einer Zeit
von 0,095 Sekunden weiter ab. Bei dieser Zeit wird der
Elektromotor kurzgeschlossen (short circuit), so daß ein
Kurzschlußstrom innerhalb kürzester Zeit einen Wert von
ca. 45 A erreicht. Hierdurch wird die Drehzahl des Motors
bis zur Zeit von 0,14 Sekunden wieder auf 0 abgebremst,
wobei ein nur geringes Überschwingen erfolgt. Das über
tragbare Drehmoment hat bereits vorher den Wert 0 erreicht.
Aufgrund des elektromotorischen Abbremsvorganges ist der
Anschlag der Kugeln in den Rillenanschlägen vollkommen
stoßfrei.
In Fig. 20 ist der Drehmomentverlauf der Rei
bungskupplung (Transmitted Torque) über der Zeitachse als
Folge des erfindungsgemäßen Unterbrechens der Negativ
bestromung (active "Optimum") im Vergleich mit einer dau
ernden Negativbestromung (active "Standard") und dem Zu
rücklaufen ausschließlich unter Federkraft (Passive) darge
stellt. Hierbei wird das Zurücklaufen unter Federkraft mit
"passive" bezeichnet, das erkennbar den langsamsten Abbau
des übertragbaren Drehmomentes bewirkt. Mit "active Stan
dard" wird eine dauernd negative Bestromung des Elektro
motors bezeichnet, die durch die Induzierung einer Innen
spannung ab ca. 0,04 Sekunden zu einem deutlich verlang
samten Abbau des übertragbaren Drehmoments führt, wäh
rend mit "active Optimum" eine negative Bestromung ange
deutet ist, die bereits bei Erreichen der Leerlaufdrehzahl
nach ca. 0,04 Sekunden wieder unterbrochen wird, so daß
ein schnellstmöglicher Abstieg des übertragbaren Drehmo
mentes erfolgt.
In Fig. 21 sind für die drei im Zusammenhang mit
Fig. 20 beschriebenen Freischaltungsarten die Verläufe der
Rückstelldrehzahlen des Elektromotors (Rotational Speed
Rotor) über der Zeitachse gezeigt. Die zeitliche Spreizung
der Drehzahlanstiege ist hierbei ursachlich für die vorge
nannten Drehmomentabfälle, wobei sich die Drehzahl 0 bei
Erreichen der Endanschläge der Kugelrillen einstellt. Dies
findet bei der dauernden Negativbestromung (active Stan
dard) am spätesten und insbesondere deutlich später statt als
bei dem freien Rücklauf (passive), während das kurze, nega
tive Bestromen ("active Optimum") gemäß der erfindungs
gemäßen Verfahrensart zum schnellsten Erreichen des An
schlages führt, das durch den Nulldurchgang der Drehzahl
kurve bei gleichzeitigem Überschwingen charakterisiert ist.
Dieses Überschwingen bezeichnet Rückdrehen des Motors
infolge eines stoßartigen Rückfederns am Endanschlag der
Kugelrillen.
In Fig. 22 sind zwei den Fig. 20 und 21, nämlich
Darstellung des übertragbaren Drehmomentes (Transmitted
Torque) und Darstellung der Motordrehzahl bei Rückstel
lung (Rotational Speed Rotor), für einen weiteren, vorteil
haften Steuerungsvorgang gezeigt, der sich unmittelbar vor
dem Erreichen der Endanschläge der Kugelrillen durch die
Kugeln abspielt.
Mit den Kurven "active" ist der Verlauf von Dreh
moment und Drehzahl als Folge des kurzen, negativen Be
stromens gemäß der Verfahrensart "active Optimum" nach
den Fig. 20 und 21 wiedergegeben. Hierbei ist gemäß der
Kurve "active" das steile Abfallen der rückdrehenden, nega
tiven Motordrehzahl auf 0 und das Überschwingen auf eine
deutlich positive Drehzahl beim harten Anschlagen der Ku
geln in den Kugelrillen erkennbar. Mit der Kurve "active
with short circuit" ist der Verlauf von Drehmoment und
Drehzahl unter Einwirkung eines kurz vor Erreichen dieses
Anschlages erfolgenden Kurzschließens des Elektromotors
gezeigt, mit dem ein rechtzeitiges Abbremsen des Motors
bewirkt wird, so daß die Drehzahl praktisch stoßfrei auf 0
zurückgeführt wird. Das unerwünschte, harte Anschlagen
der Kugeln am Ende der Kugelrillen wird hiermit vermie
den.
11
Motor
12
Motorflansch (
2
Loch)
13
Lagerblock
14
Lagerflansch (
4
Loch)
15
Motorwelle
16
Ritzel (
15
)
17
Nebenwelle
18
Ritzel (
17
)
19
Ritzel (
17
)
20
-
21
Lagerhülse
22
Flanschplatte
23
erster Stellring
24
Radiallager
25
Zahnsegment
26
zweiter Stellring
27
Haltenase
28
Käfig
29
Kugeln
30
-
31
Axiallager
32
Scheibe
33
Sicherungsring
34
Axiallager
35
Druckplatte
36
Tellerfeder
37
Druckbolzen
38
Kabel
39
Kabel
40
-
41
Kugelrille
42
Anschlag
43
Anschlag
44
Kugelrille
45
Anschlag
46
Anschlag
47
Führungsnut
51
Differentialgetriebegehäuse
52
Differentialkorb
53
Wälzlager
54
Wälzlager
55
Achswelle
56
Achswelle
57
Kegelrad
58
Kegelrad
59
Ausgleichskegelrad
60
Ausgleichskegelrad
61
Reiblamellenanordnung
62
Hülse
63
Reiblamellen
64
Reiblamellen
65
Druckplatte
66
Stützkörper
67
Stift
68
Stift
Claims (8)
1. Verfahren zum Rückstellen einer elektromechani
schen Axialverstellvorrichtung, insbesondere für Rei
bungskupplungen, wobei die Axialverstellvorrichtung
folgendes umfaßt:
zwei auf einer gemeinsamen Achse zentrierte Stell ringe (23, 26), von denen einer axial abgestützt und der andere axial verschiebbar gelagert ist und von denen einer verdreh gesichert in einem Gehäuse gehalten und der andere drehend antreibbar ist;
die beiden Stellringe (23, 26) weisen jeweils auf ihren einander zugewandten Stirnflächen eine gleich große Mehrzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden Rillen (41, 44) auf;
die Rillen (41, 44) haben jeweils in Aufsicht auf die Stirnflächen in gleicher Umfangsrichtung ansteigende Tiefe;
jeweils Paare von Rillen (41, 44) in den beiden Stellrin gen (23, 26) nehmen eine Kugel (29) auf;
der drehend antreibbare Stellring (23) ist mit einem Elektromotor (11) antriebsmäßig gekoppelt;
der axial verstellbare Stellring (26) wird von Druckfe dern (37) in Richtung auf den axial abgestützten Stell ring (23) beaufschlagt;
beim Anlegen einer positiven Spannung an den Elek tromotor (11) (positive Bestromung) fährt die Axial verstellvorrichtung in eine Vorschubstellung;
beim Trennen der Spannung vom Elektromotor (11) (Stromlossetzen) läuft die Axialverstellvorrichtung in eine Ausgangsstellung zurück,
dadurch gekennzeichnet,
daß beim Rückstellen kurz vor Erreichen der Aus gangsstellung der Elektromotor (11) zur Erzeugung ei nes Bremsmomentes kurzgeschlossen wird (Kurz schlußstrom).
zwei auf einer gemeinsamen Achse zentrierte Stell ringe (23, 26), von denen einer axial abgestützt und der andere axial verschiebbar gelagert ist und von denen einer verdreh gesichert in einem Gehäuse gehalten und der andere drehend antreibbar ist;
die beiden Stellringe (23, 26) weisen jeweils auf ihren einander zugewandten Stirnflächen eine gleich große Mehrzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden Rillen (41, 44) auf;
die Rillen (41, 44) haben jeweils in Aufsicht auf die Stirnflächen in gleicher Umfangsrichtung ansteigende Tiefe;
jeweils Paare von Rillen (41, 44) in den beiden Stellrin gen (23, 26) nehmen eine Kugel (29) auf;
der drehend antreibbare Stellring (23) ist mit einem Elektromotor (11) antriebsmäßig gekoppelt;
der axial verstellbare Stellring (26) wird von Druckfe dern (37) in Richtung auf den axial abgestützten Stell ring (23) beaufschlagt;
beim Anlegen einer positiven Spannung an den Elek tromotor (11) (positive Bestromung) fährt die Axial verstellvorrichtung in eine Vorschubstellung;
beim Trennen der Spannung vom Elektromotor (11) (Stromlossetzen) läuft die Axialverstellvorrichtung in eine Ausgangsstellung zurück,
dadurch gekennzeichnet,
daß beim Rückstellen kurz vor Erreichen der Aus gangsstellung der Elektromotor (11) zur Erzeugung ei nes Bremsmomentes kurzgeschlossen wird (Kurz schlußstrom).
2. Verfahren zum Rückstellen einer elektromechani
schen Axialverstellvorrichtung, insbesondere für Rei
bungskupplungen, wobei die Axialverstellvorrichtung
folgendes umfaßt:
zwei auf einer gemeinsamen Achse zentrierte Stell ringe (23, 26), von denen einer axial abgestützt und der andere axial verschiebbar gelagert ist und von denen einer verdreh gesichert in einem Gehäuse gehalten und der andere drehend antreibbar ist;
die beiden Stellringe (23, 26) weisen jeweils auf ihren einander zugewandten Stirnflächen eine gleich große Mehrzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden Rillen (41, 44) auf;
die Rillen (41, 44) haben jeweils in Aufsicht auf die Stirnflächen in gleicher Umfangsrichtung ansteigende Tiefe;
jeweils Paare von Rillen (41, 44) in den beiden Stellrin gen (23, 26) nehmen eine Kugel (29) auf;
der drehend antreibbare Stellring (23) ist mit einem Elektromotor (11) antriebsmäßig gekoppelt;
der axial verstellbare Stellring (26) wird von Druckfe dern (37) in Richtung auf den axial abgestützten Stell ring (23) beaufschlagt;
beim Anlegen einer positiven Spannung an den Elek tromotor (11) (positive Bestromung) fährt die Axial verstellvorrichtung in eine Vorschubstellung;
beim Trennen der Spannung vom Elektromotor (11) (Stromlossetzen) läuft die Axialverstellvorrichtung in eine Ausgangsstellung zurück, dadurch gekennzeichnet,
daß beim Rückstellen kurz vor Erreichen der Aus gangsstellung am Elektromotor (11) zur Erzeugung ei nes Bremsmomentes kurzzeitig eine positive Spannung angelegt wird (positive Bestromung).
zwei auf einer gemeinsamen Achse zentrierte Stell ringe (23, 26), von denen einer axial abgestützt und der andere axial verschiebbar gelagert ist und von denen einer verdreh gesichert in einem Gehäuse gehalten und der andere drehend antreibbar ist;
die beiden Stellringe (23, 26) weisen jeweils auf ihren einander zugewandten Stirnflächen eine gleich große Mehrzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden Rillen (41, 44) auf;
die Rillen (41, 44) haben jeweils in Aufsicht auf die Stirnflächen in gleicher Umfangsrichtung ansteigende Tiefe;
jeweils Paare von Rillen (41, 44) in den beiden Stellrin gen (23, 26) nehmen eine Kugel (29) auf;
der drehend antreibbare Stellring (23) ist mit einem Elektromotor (11) antriebsmäßig gekoppelt;
der axial verstellbare Stellring (26) wird von Druckfe dern (37) in Richtung auf den axial abgestützten Stell ring (23) beaufschlagt;
beim Anlegen einer positiven Spannung an den Elek tromotor (11) (positive Bestromung) fährt die Axial verstellvorrichtung in eine Vorschubstellung;
beim Trennen der Spannung vom Elektromotor (11) (Stromlossetzen) läuft die Axialverstellvorrichtung in eine Ausgangsstellung zurück, dadurch gekennzeichnet,
daß beim Rückstellen kurz vor Erreichen der Aus gangsstellung am Elektromotor (11) zur Erzeugung ei nes Bremsmomentes kurzzeitig eine positive Spannung angelegt wird (positive Bestromung).
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß beim Rückstellen späte
stens mit Erreichen der Ausgangsstellung der Axialver
stellvorrichtung die Kurzschlußschaltung bzw. die po
sitive Spannungsverbindung am Elektromotor (11) auf
gehoben/getrennt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ge
kennzeichnet durch die Schritte:
zum Rückstellen wird zunächst eine negative Span nung am Elektromotor (11) angelegt (negative Bestro mung), und
beim Erreichen der Leerlaufdrehzahl des Elektromotors wird der Elektromotor (11) von der Spannung getrennt (Stromlossetzen).
zum Rückstellen wird zunächst eine negative Span nung am Elektromotor (11) angelegt (negative Bestro mung), und
beim Erreichen der Leerlaufdrehzahl des Elektromotors wird der Elektromotor (11) von der Spannung getrennt (Stromlossetzen).
5. Elektromechanische Axialverstellvorrichtung, ins
besondere für Reibungskupplungen, zur Durchführung
eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei die Axialverstellvorrichtung folgendes umfaßt:
zwei auf einer gemeinsamen Achse zentrierte Stell ringe (23, 26), von denen einer axial abgestützt und der andere axial verschiebbar gelagert ist und von denen einer verdreh gesichert in einem Gehäuse gehalten und der andere drehend antreibbar ist;
die beiden Stellringe (23, 26) weisen jeweils auf ihren einander zugewandten Stirnflächen eine gleich große Mehrzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden Rillen (41, 44) auf;
die Rillen (41, 44) haben jeweils in Aufsicht auf die Stirnflächen in gleicher Umfangsrichtung ansteigende Tiefe;
jeweils Paare von Rillen (41, 44) in den beiden Stellrin gen (23, 26) nehmen eine Kugel (29) auf;
der drehend antreibbare Stellring (23) ist mit einem Elektromotor (11) antriebsmäßig gekoppelt;
der axial verstellbare Stellring (26) wird von Druckfe dern (37) in Richtung auf den axial abgestützten Stell ring (23) beaufschlagt, gekennzeichnet durch einen Drehstellungsaufnehmer an einem drehenden Teil der Axialverstellvorrichtung zur Ansteuerung ei ner Kurzschlußschaltanordnung für den Elektromotor (Kurzschlußstrom).
zwei auf einer gemeinsamen Achse zentrierte Stell ringe (23, 26), von denen einer axial abgestützt und der andere axial verschiebbar gelagert ist und von denen einer verdreh gesichert in einem Gehäuse gehalten und der andere drehend antreibbar ist;
die beiden Stellringe (23, 26) weisen jeweils auf ihren einander zugewandten Stirnflächen eine gleich große Mehrzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden Rillen (41, 44) auf;
die Rillen (41, 44) haben jeweils in Aufsicht auf die Stirnflächen in gleicher Umfangsrichtung ansteigende Tiefe;
jeweils Paare von Rillen (41, 44) in den beiden Stellrin gen (23, 26) nehmen eine Kugel (29) auf;
der drehend antreibbare Stellring (23) ist mit einem Elektromotor (11) antriebsmäßig gekoppelt;
der axial verstellbare Stellring (26) wird von Druckfe dern (37) in Richtung auf den axial abgestützten Stell ring (23) beaufschlagt, gekennzeichnet durch einen Drehstellungsaufnehmer an einem drehenden Teil der Axialverstellvorrichtung zur Ansteuerung ei ner Kurzschlußschaltanordnung für den Elektromotor (Kurzschlußstrom).
6. Axialverstellvorrichtung, insbesondere für Rei
bungskupplungen, zur Durchführung eines Verfahrens
nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Axialver
stellvorrichtung folgendes umfaßt:
zwei auf einer gemeinsamen Achse zentrierte Stell ringe (23, 26), von denen einer axial abgestützt und der andere axial verschiebbar gelagert ist und von denen einer verdrehgesichert in einem Gehäuse gehalten und der ändere drehend antreibbar ist;
die beiden Stellringe (23, 26) weisen jeweils auf ihren einander zugewandten Stirnflächen eine gleich große Mehrzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden Rillen (41, 44) auf;
die Rillen (41, 44) haben jeweils in Aufsicht auf die Stirnflächen in gleicher Umfangsrichtung ansteigende Tiefe;
jeweils Paare von Rillen (41, 44) in den beiden Stellrin gen (23, 26) nehmen eine Kugel (29) auf;
der drehend antreibbare Stellring (23) ist mit einem Elektromotor (11) antriebsmäßig gekoppelt;
der axial verstellbare Stellring (26) wird von Druckfe dern (37) in Richtung auf den axial abgestützten Stell ring (23) beaufschlagt, gekennzeichnet durch einen Drehstellungsaufnehmer an einem der drehenden Teile der Axialverstellvorrichtung zur Ansteuerung der Spannungsverbindung für den Elektromotor (positive Bestromung).
zwei auf einer gemeinsamen Achse zentrierte Stell ringe (23, 26), von denen einer axial abgestützt und der andere axial verschiebbar gelagert ist und von denen einer verdrehgesichert in einem Gehäuse gehalten und der ändere drehend antreibbar ist;
die beiden Stellringe (23, 26) weisen jeweils auf ihren einander zugewandten Stirnflächen eine gleich große Mehrzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden Rillen (41, 44) auf;
die Rillen (41, 44) haben jeweils in Aufsicht auf die Stirnflächen in gleicher Umfangsrichtung ansteigende Tiefe;
jeweils Paare von Rillen (41, 44) in den beiden Stellrin gen (23, 26) nehmen eine Kugel (29) auf;
der drehend antreibbare Stellring (23) ist mit einem Elektromotor (11) antriebsmäßig gekoppelt;
der axial verstellbare Stellring (26) wird von Druckfe dern (37) in Richtung auf den axial abgestützten Stell ring (23) beaufschlagt, gekennzeichnet durch einen Drehstellungsaufnehmer an einem der drehenden Teile der Axialverstellvorrichtung zur Ansteuerung der Spannungsverbindung für den Elektromotor (positive Bestromung).
7. Axialverstellvorrichtung nach einem der Ansprüche
5 oder 6, gekennzeichnet durch einen Drehstellungs
aufnehmer zur Unterbrechung der Spannungsverbin
dungs- bzw. Kurzschlußschaltungen des Elektromotors
bei Erreichen eines Drehanschlages der Axialverstell
vorrichtung in der Ausgangsstellung.
8. Axialverstellvorrichtung nach einem der Ansprüche
1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Spannungsumkehr
schaltung für den Elektromotor (negative Bestromung)
und eine Motordrehzahlerfassung für den Elektromo
tor.
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Owner name: GKN DRIVELINE INTERNATIONAL GMBH, 53797 LOHMAR, DE |
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