DE102009045423A1 - Locking arrangement for differential gear of vehicle, has actuation equipment and actuator to control barrier, where controllable electromagnet is provided as actuation equipment - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sperranordnung für ein Differentialgetriebe eines Fahrzeuges gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.The present invention relates to a locking arrangement for a differential gear of a vehicle according to the closer defined in the preamble of
Beispielsweise aus der Druckschrift
Ferner ist aus der Druckschrift
Bei den bekannten hydraulisch betätigten Differentialsperren ergibt sich der Nachteil, dass zur hydraulischen Betätigung zum Beispiel Ventile, Leitungen und auch die Abdichtung des Kolbens unbedingt erforderlich sind. Zudem ergibt sich das Leckageproblem, wodurch ein unerwünschter Funktionsausfall der Differenzialsperre auftreten kann.In the known hydraulically actuated differential locks there is the disadvantage that for hydraulic actuation, for example, valves, lines and the sealing of the piston are essential. In addition, there is the leakage problem, whereby an undesirable malfunction of the differential lock can occur.
Darüber hinaus ist aus der Druckschrift
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Sperranordnung für ein Differentialgetriebe der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, welche möglichst konstruktiv einfach aufgebaut ist und bei der keine Leckageprobleme auftreten.The present invention is based on the object to propose a locking arrangement for a differential gear of the type described above, which is constructed as simple as possible and in which no leakage problems occur.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, wobei weitere vorteilhafte Ausgestaltungen den Unteransprüchen und der Zeichnung zu entnehmen sind.This object is achieved by the features of
Somit wird eine Sperranordnung für ein Differentialgetriebe eines Fahrzeuges mit einer Betätigungseinrichtung und einem Stellglied zum Aufbringen eines vorbestimmter Sperrmomentes bzw. einer vorbestimmten Sperrkraft vorgeschlagen, wobei als Betätigungseinrichtung zumindest ein ansteuerbarer Elektromagnet oder dergleichen vorgesehen ist, der das Stellglied zum Ansteuern vorzugsweise einer reibschlüssigen Verbindung zwischen einer Welle, z. B. einer Seitenwelle oder dergleichen, und einem Differentialgehäuse zum Aufbringen des Sperrmomentes betätigt.Thus, a locking arrangement for a differential gear of a vehicle with an actuating device and an actuator for applying a predetermined locking torque or a predetermined locking force is proposed, wherein at least one controllable solenoid or the like is provided as the actuating device, the actuator for driving preferably a frictional connection between a Wave, z. B. a side shaft or the like, and a differential case for applying the locking torque is actuated.
Auf diese Weise wird eine elektromagnetisch ansteuerbare Sperranordnung für ein Ausgleichsgetriebe beziehungsweise ein Differentialgetriebe vorgeschlagen, bei der weder Ventile noch Leitungsverlegungen sowie eine Abdichtung von hydraulischen Räumen erforderlich sind und somit auch keine Leckageprobleme auftreten.In this way, an electromagnetically controllable locking arrangement for a differential or a differential gear is proposed in which neither valves nor cable laying and a sealing of hydraulic spaces are required and thus no leakage problems occur.
Im Rahmen einer möglichen Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein koaxial zur Seitenwelle angeordnetes Ankerelement im bestromten Zustand des Elektromagneten in axialer Richtung zum Schließen einer formschlüssige Verbindung bewegbar ist, wobei durch das Schließen der formschlüssigen Verbindung das als Kugelrampenmechanismus oder dergleichen ausgebildete Stellglied zum Schließen der reibschlüssigen Verbindung betätigt wird. Somit kann der betätigte Magnet das Ankerelement derart axial bewegen, dass die formschlüssige Verbindung in Eingriff gebracht wird, um somit die Seitenwelle zum Beispiel direkt über weitere Bauteile mit einem Teil des Kugelrampenmechanismus zu verbinden, so dass die Drehbewegung der Seitenwelle genutzt wird, um das Stellglied beziehungsweise den Kugelrampenmechanismus zu betätigen. Es ist auch möglich, dass anstelle des Kugelrampenmechanismus ein anderer die erforderliche Axialkraft aufbringend er Übertragungsmechanismus eingesetzt wird.In the context of a possible embodiment of the invention can be provided that a coaxially arranged to the side shaft anchor element in the energized state of the electromagnet in the axial direction for closing a positive connection is movable, wherein closing the form-locking connection designed as a ball ramp mechanism or the like actuator for closing the frictional connection is actuated. Thus, the actuated magnet can move the armature member axially such that the positive engagement is engaged, thus connecting the side shaft, for example, directly via further components to a portion of the ball ramp mechanism so that the rotational movement of the side shaft is utilized to drive the actuator or to operate the ball ramp mechanism. It is also possible that instead of the ball ramp mechanism another one applying the required axial force he is used transmission mechanism.
Vorzugsweise kann als reibschlüssige Verbindung eine Lamellenkupplung oder dergleichen vorgesehen sein, deren erster Lamellenträger an dem Differentialgehäuse axial bewegbar angeordnet ist und deren zweiter Lamellenträger drehfest mit der Seitenwelle verbunden ist. Es sind auch andere reibschlüssige Verbindungen einsetzbar. Als formschlüssige Verbindung kann vorzugsweise eine Klauenkupplung oder dergleichen verwendet werden, die im geschlossenen Zustand das Ankerelement mit dem Lamellenträger der Lamellenkupplung verbindet. Es sind auch andere formschlüssige Verbindungen möglich.Preferably, as a frictional connection, a multi-plate clutch or the like may be provided, the first plate carrier is arranged to be axially movable on the differential housing and the second plate carrier rotatably connected to the side shaft. There are also other frictional connections can be used. As a positive connection can preferably be used a jaw clutch or the like, which connects the anchor element with the plate carrier of the multi-plate clutch in the closed state. There are also other positive connections possible.
Als Kugelrampenmechanismus werden zwei über zum Beispiel mehrere Kugeln entlang der jeweiligen Rampenbahnen aneinander gelagerte Rampenelemente oder dergleichen verwendet. Die jeweils gewählte Steigerung der Rampen bahnen bestimmt die jeweils erforderliche Schließzeit der Lamellenkupplung und kann bei der beanspruchten Sperranordnung je nach Anwendungsbereich gewählt werden. As the ball ramp mechanism, two ramp members or the like supported by, for example, a plurality of balls along the respective ramp paths are used. The respectively selected increase in the ramps tracks determines the required closing time of the multi-plate clutch and can be selected in the claimed locking arrangement depending on the application.
Beispielsweise kann ein erstes Rampenelement des Kugelrampenmechanismus gemäß einer Weiterbildung der Erfindung über zum Beispiel eine Profilverzahnung oder dergleichen mit dem Ankerelement drehfest und axial verschiebbar verbunden sein. Das zweite Rampenelement des Kugelrampenmechanismus kann zum Beispiel mit dem ersten Lamellenträger zum Betätigen der Lamellenkupplung gekoppelt sein.For example, a first ramp element of the ball ramp mechanism according to an embodiment of the invention via, for example, a profile toothing or the like with the anchor member rotatably and axially slidably connected. The second ramp element of the ball ramp mechanism may, for example, be coupled to the first plate carrier for actuating the multi-plate clutch.
Vorzugsweise ist das erste Rampenelement über ein Axiallager an dem Differentialgehäuse abgestützt und kann im bestromten Zustand des Elektromagneten beziehungsweise im geschlossenen Zustand der Klauenkupplung eine Relativverdrehung zwischen der Seitenwelle und des darauf sitzenden Lamellenträgers einerseits und dem Differentialgehäuse andererseits realisieren, wodurch das über das Ankerelement mit der Seitenwelle und dem Lamellenträger verbundene erste Rampenelement verdreht wird und aufgrund der Rampenbahn das zweite Rampenelement axial derart bewegt, dass der daran befestigte Lamellenträger ebenfalls axial bewegt wird, um die Lamellenkupplung zu schließen. Die auf diese Weise aufgebrachte Axialkraft, welche das Sperrmoment an der Lamellenkupplung bewirkt, kann somit durch die Verdrehung der Seitenwelle quasi selbst verstärkend erzeugt werden.Preferably, the first ramp element is supported by a thrust bearing on the differential case and can realize a relative rotation between the side shaft and the seated disc carrier on the one hand and the differential case on the other hand in the energized state of the electromagnet or in the closed state of the dog clutch, which on the anchor element with the side shaft and the first ramp element connected to the plate carrier is rotated and due to the ramp path the second ramp element is moved axially in such a way that the plate carrier fastened thereto is also moved axially in order to close the plate coupling. The axial force applied in this way, which causes the locking torque on the multi-plate clutch, can thus be generated quasi self-reinforcing by the rotation of the side wave.
Um eine Überlastung der Sperranordnung zu vermeiden, kann zum Beispiel vorgesehen sein, dass die Zahnflanken der Klauenkupplung derart abgeschrägt und die zugeordneten Zahnköpfe derart gerundet sind, dass bei Überschreiten einer beliebig vorgegebenen Sperrkraft der Lamellenkupplung die Klauenkupplung automatisch geöffnet wird.To avoid overloading the locking arrangement, it may be provided, for example, that the tooth flanks of the dog clutch are beveled and the associated tooth heads are rounded in such a way that the dog clutch is automatically opened when an arbitrarily predetermined locking force of the multi-plate clutch is exceeded.
Als Axiallager zum Abstürzen des ersten Rampenelements des Kugelrampenmechanismus an dem Differentialgehäuse kann vorzugsweise ein Axialnadellager oder dergleichen verwendet werden.As a thrust bearing for crashing the first ramp element of the ball ramp mechanism on the differential case, an axial needle bearing or the like may be preferably used.
Gemäß einer nächsten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass im stromlosen Zustand des Elektromagneten zum Zurückstellen des Stellgliedes zumindest eine Druckfeder oder dergleichen verwendet wird. Beispielsweise kann das Ankerelement mittels der Druckfeder federbelastet vorgespannt wenden, so dass die Sperre öffnet, sobald der Elektromagnet nicht mehr bestromt wird. Auf diese Weise ergibt sich der Vorteil, dass der Elektromagnet relativ klein dimensioniert werden kann, da dieser lediglich die Federkraft und die aufgrund der Flankenwinkel der Klauenkupplung entstehende Axialkraft aufbringen muss. Daraus ergeben sich Bauraumvorteile für die vorgeschlagene Sperranordnung.According to a next embodiment of the present invention can be provided that at least one compression spring or the like is used in the de-energized state of the electromagnet for returning the actuator. For example, the armature element by means of the compression spring biased biased turn, so that the lock opens when the electromagnet is no longer energized. In this way, there is the advantage that the electromagnet can be relatively small dimensions, since this only has to apply the spring force and the resulting due to the flank angle of the dog clutch axial force. This results in space advantages for the proposed barrier arrangement.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnung weiter erläutert. Die einzige Figur der Erfindung zeigt beispielhaft eine geschnittene Teilansicht eines Differentialgetriebes eines Fahrzeuges mit einer möglichen Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Sperranordnung für das Differentialgetriebe, wobei im Wesentlichen nur die Bauteile der Sperranordnung mit Bezugszeichen bezeichnet sind.Hereinafter, the present invention will be further explained with reference to the drawings. The single FIGURE of the invention shows an example of a partial sectional view of a differential gear of a vehicle with a possible embodiment of a locking arrangement according to the invention for the differential gear, wherein substantially only the components of the locking arrangement are designated by reference numerals.
Die erfindungsgemäße Sperranordnung umfasst eine Betätigungseinrichtung und ein Stellglied zum Betätigen der Sperranordnung. Als Betätigungseinrichtung ist ein ansteuerbarer Elektromagnet
Als Stellglied ist elf von dem Elektromagneten
Das Ankerelement
Um eine Überlastung der erfindungsgemäßen Sperranordnung zu vermeiden, sind die Zahnflanken der Klauenkupplung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Elektromagnetelectromagnet
- 22
- Lamellenkupplungmulti-plate clutch
- 33
- Seitenwellesideshaft
- 44
- Differentialgehäusedifferential case
- 55
- Ankerelementanchor member
- 66
- erstes Rampenelementfirst ramp element
- 77
- zweites Rampenelementsecond ramp element
- 88th
- KugelBullet
- 99
- Druckfedercompression spring
- 1010
- Klauenkupplungclaw clutch
- 1111
- Profilverzahnungsplines
- 1212
- erster Lamellenträgerfirst plate carrier
- 1313
- zweiter Lamellenträgersecond plate carrier
- 1414
- Axiallagerthrust
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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