DE19854867B4 - Drehzahldifferenzabhängige hydraulische Kupplung - Google Patents
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Abstract
Drehzahldifferenzabhängige hydraulische
Kupplung, bestehend aus einem rotierenden Antriebsgehäuse (2),
einer in diesem angeordneten hydrostatischen Verdrängungsmaschine
(4), einer Ausgangswelle (6) und einer Reibungskupplung (5) zur
Verbindung der Ausgangswelle (6) mit dem Antriebsgehäuse (2),
wobei bei Auftreten einer Differenzdrehzahl zwischen dem Antriebsgehäuse und
der Ausgangswelle mittels der hydrostatischen Verdrängungsmaschine
(4) in einer Druckkammer (18) ein Druck erzeugt wird, der eine Beaufschlagung
der Reibungskupplung (5) in Schließrichtung bewirkt, und wobei
die Verdrängungsmaschine
(4) das Arbeitsfluid einem Saugraum (25) entnimmt, dadurch gekennzeichnet,
dass die Druckkammer (18) über
eine Dreheintragung (20) mit dem stationären Gehäuse (1) in Verbindung steht,
in welchem ein Ventil (21) zur Steuerung des Druckes in der Druckkammer
vorgesehen ist.
Description
- Die Erfindung handelt von einer drehzahldifferenzabhängigen hydraulischen Kupplung, bestehend aus einem rotierenden Antriebsgehäuse, einer in diesem angeordneten hydrostatischen Verdrängungsmaschine, einer Ausgangswelle und einer Reibungskupplung zur Verbindung der Ausgangswelle mit dem Antriebsgehäuse, wobei bei Auftreten einer Differenzdrehzahl zwischen dem Antriebsgehäuse und der Ausgangswelle mittels der hydrostatischen Verdrängungsmaschine in einer Druckkammer ein Druck erzeugt wird, der eine Beaufschlagung der Reibungskupplung in Schließrichtung bewirkt, und wobei die Verdrängungsmaschine das Arbeitsfluid einem Saugraum entnimmt.
- Derartige Kupplungen finden in verschiedenen Konstellationen im Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen Verwendung, zur direkten Übertragung eines Drehmoment oder zur Sperrung eines verbundenen Differentialgetriebes für den Antrieb der Räder einer Achse oder für die Verteilung des Antriebsmomentes zwischen zwei Achsen. In jedem Fall besteht die hydrostatische Verdrängungsmaschine aus einem Innenrotor und aus einem Aussenrotor, die bei Drehzahldifferenz zwischen dem Antriebsgehäuse und einer Ausgangswelle eine Relativbewegung ausführen und so einen Druck erzeugen.
- Eine derartige Kupplung ist aus der
WO-OS 93/19310 14 oder derUS-A 5,611,746 ,12 , bekannt. Bei diesen sind Druckraum und Saugraum der hydrostatischen Verdrängungsmaschine in deren rotierendem Antriebsgehäuse mit einfachen Drosseln und bei angenähert vorbestimmten Druck ansprechenden Federventilen versehen, um einzelne Grenzzustände zu berücksichtigen. - Für eine zielführende Steuerung der Kupplung reicht das aber nicht aus. Weder kann das übertragene Drehmoment der Drehzahldifferenz, noch Temperaturänderungen des Arbeitsfluids angepasst werden. Das Lösen der Kupplung bei ABS-Bremsung, beim Abschleppen des Fahrzeuges, bei hoher Geschwindigkeit oder bei thermischer Überlastung der Kupplung ist nicht möglich.
- Die
DE 195 81 707 T5 beschreibt ein hydraulisch betätigbares Sperrdifferential mit einer Reibungskupplung, bei dem ein hydraulisches Fluid wahlweise über ein Steuerungsventil einer Arbeitskammer zugeführt oder mittels eines weiteren Steuerungsventils der Arbeitskammer entnommen wird. - Die
EP 480 175 A1 - Es ist somit Ziel der Erfindung, eine gattungsgemäße Kupplung bei möglichst einfacher und zuverlässiger Bauweise so zu gestalten, daß sie schnell lösbar und jeder Betriebsbedingung anpassbar ist, somit nach einer beliebigen Kennlinie steuerbar ist.
- Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die Druckkammer über eine Dreheintragung mit dem stationären Gehäuse in Verbindung steht, in welchem ein Ventil zur Steuerung des Druckes in der Druckkammer vorgesehen ist. Auf diese Weise ist der Druck in der Druckkammer modulierbar, wobei das Steuerventil im stillstehenden Gehäuse der Kupplung untergebracht ist und problemlos von einem externen Steuergerät mit elektrischen Steuersignalen beliefert werden kann.
- Vorzugsweise ist die Druckkammer zwischen dem rotierenden Antriebsgehäuse und eifern Ringkolben ausgebildet, wobei der Ringkolben die hydrostatische Verdrängungsmaschine aufnimmt (Anspruch 2). Dadurch wird die Anzahl der Teile verringert und der Zusammenbau vereinfacht, der Kolben mit Verdrängungsmaschine kann als Einheit vormontiert werden. Trotz Verkleinerung der Einbaumaße kann aber der Kolben so großflächig ausgebildet sein, daß eine besonders feinfühlige Steuerung und verzögerungsfreies Ansprechen der Kupplung möglich ist.
- In einer vorteilhaften Weiterbildung ist auch der Saugraum im Ringkolben ausgebildet und über eine weitere Dreheintragung mit einer Zentralbohrung in der Ausgangswelle in Verbindung (Anspruch 3). So kann auch der Ansaugstrom moduliert und das Arbeitsfluidum dem rotierenden Kolben relativ einfach zugeführt werden.
- In einer vorteilhaften Ausführung besitzt der Ringkolben beiderseits je eine kreisringförmige Radialfläche, von denen die erste den Druckraum begrenzt und die zweite mit Lamellen der Reibungskupplung zusammenwirkt (Anspruch 4). Somit ist der Druckraum auf einer Seite des Ringkolbens und die Reibungskupplung auf dessen anderer Seite angeordnet. Eigene Betätigungsorgane für die Kupplung erübrigen sich so. Zusammen mit der großen Kolbenfläche kann dadurch der Raumbedarf der Reibungskupplung sehr klein gehalten werden.
- In Weiterbildung der Erfindung kann zwischen der zweiten Radialfläche des Ringkolbens und dem Antriebsgehäuse eine ringförmige Feder angeordnet sein, die den Ringkolben von den Lamellen der Reibungskupplung wegdrückt (Anspruch 5). Dadurch ist sichergestellt, daß die Kupplung auch sicher ganz und wenn nötig (etwa beim Bremsen) schnell öffnet. Ausserdem ist so eine Ansprechschwelle definiert, wodurch das sogenannte "Engeckenbremsen" verhindert wird.
- In Fortsetzung des Erfindungsgedankens ist das Ventil zur Steuerung des Druckes in der Druckkammer ein Proportionalventil, dem von einem Steuergerät ein dem Fahrzustand gemäßes Signal zugeführt wird (Anspruch 6), das auch von der Temperatur des Druckmediums abhängt (Anspruch 7).
- Im folgenden wird die Erfindung anhand einer einzigen Figur, die eine bevorzugte Ausführungsform zum Gegenstand hat, beschrieben und erläutert.
- Das die ganze Kupplung umgebende stationäre Gehäuse
1 ist nur angedeutet. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist eine zweite gleichartige Kupplung spiegelverkehrt auf der rechten Seite vorgesehen, da es sich um einen Achsantrieb mit direkter Momentenübertragung zu den beiden Halbwellen handelt. Im Inneren des Gehäuses1 ist ein rotierendes Antriebsgehäuse2 auf jeder Seite in einem Lager3 gelagert. Das Antriebsgehäuse2 enthält eine allgemein mit4 bezeichnete hydrostatische Verdrängungsmaschine sowie eine Reibungskupplung5 . Von der linken Seite ragt eine Ausgangswelle6 in das Antriebsgehäuse2 ; sie ist die ein Rad antreibende Halbwelle. - Die Reibungskupplung
5 wird von Innenlamellen7 , Außenlamellen8 und einer Trennlamelle9 gebildet. Außenlamellen8 und Trennlamelle9 sind in einer Keilverzahnung10 des Antriebsgehäuses2 in achsialer Richtung verschiebbar aber drehfest geführt, die Innenlamellen7 auf Keilverzahnungen der Ausgangswelle6 . - Die hydrostatische Verdrängungsmaschine
4 besteht aus einem Innenrotor11 und einem dazu exzentrischen Außenrotor12 , zwischen denen ein Arbeitsraum13 gebildet ist. Diese Teile11 ,12 sind im Inneren eines Ringkolbens14 untergebracht, der ebenfalls über die Keilverzahnung10 drehfest mit dem Antriebsgehäuse2 verbunden ist. - Der Ringkolben
14 ist mit einem Deckel15 fest verbunden. Der Ringkolben14 ist über Keilverzahnung10 des Antriebsgehäuses2 in achsialer Richtung verschiebbar geführt und wird links und rechts je von einer Kreisringfläche16 ,17 begrenzt. Die Kreisringfläche16 bildet gemeinsam mit dem Antriebsgehäuse2 eine Druckkammer18 , die über einen Kanal19 und eine Dreheintragung20 mit einem gehäusefesten Proportionalventil21 verbunden ist. Wenn es geöffnet ist, bleibt die Druckkammer18 drucklos. Ist es geschlossen, so baut sich in der Druckkammer18 ein Druck auf, der zu einer Verschiebung des Ringkolbens14 nach rechts und somit zu einem Schließen der Kupplung führt. Die Geschwindigkeit des Druckaufbaues wird durch das Proportionalventil bestimmt. Das von der Kupplung übertragene Drehmoment hängt somit von der Stellung des Proportionalventils21 ab. - Im Ringkolben
14 befindet sich weiters ein Saugraum25 , der über einen oder mehrere Radialkanäle26 und eine weitere Dreheintragung27 , die aus entsprechenden Dichtungen und einem Ringkanal besteht, in eine Zentralbohrung28 der Ausgangswelle6 mündet. Von der Zentralbohrung28 gehen Querbohrungen29 aus, die in einen zwischen dem Antriebsgehäuse2 und der Ausgangswelle6 gebildeten Ringraum30 führen und die Verbindung zu einer Saugkammer31 zwischen dem raumfesten Gehäuse1 und dem Antriebsgehäuse2 herstellt. Diese Saugkammer31 wird einerseits von den Dichtungen der Dreheintragung20 und andererseits von einem weiteren Dichtring34 begrenzt. Von die ser Saugkammer31 führt ein Saugkanal32 in den Sumpf33 im Boden des stationären Gehäuses1 . - Die rechte Kreisringfläche
17 des Ringkolbens14 bildet die mit den Lamellen7 ,8 der Reibungskupplung5 zusammenwirkende Fläche und wird von einer Tellerfeder37 , die sich außen an einem im Antriebsgehäuse2 sitzenden Sprengring38 abstützt von den Lamellen weggedrückt. Die Zentralbohrung28 in der Ausgangswelle6 ist eine Sackbohrung, die von einem Dichtstopfen39 verschlossen ist. In ähnlicher Weise sind die Radialkanäle26 im Ringkolben14 außen durch verstemmte Kugeln40 geschlossen. - Der Arbeitsraum
13 der hydrostatischen Verdrängungsmaschine4 ist einerseits über Rückschlagventile51 mit dem Saugraum25 und andererseits über ein Rückschlagventil52 mit dem Druckraum18 verbunden. Das Proportionalventil21 wird von einem Steuergerät50 mit elektrischen Signalen versorgt, die in bekannter Weise aus dem Betriebszustand des Fahrzeuges entsprechenden Daten ermittelt werden.
Claims (7)
- Drehzahldifferenzabhängige hydraulische Kupplung, bestehend aus einem rotierenden Antriebsgehäuse (
2 ), einer in diesem angeordneten hydrostatischen Verdrängungsmaschine (4 ), einer Ausgangswelle (6 ) und einer Reibungskupplung (5 ) zur Verbindung der Ausgangswelle (6 ) mit dem Antriebsgehäuse (2 ), wobei bei Auftreten einer Differenzdrehzahl zwischen dem Antriebsgehäuse und der Ausgangswelle mittels der hydrostatischen Verdrängungsmaschine (4 ) in einer Druckkammer (18 ) ein Druck erzeugt wird, der eine Beaufschlagung der Reibungskupplung (5 ) in Schließrichtung bewirkt, und wobei die Verdrängungsmaschine (4 ) das Arbeitsfluid einem Saugraum (25 ) entnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (18 ) über eine Dreheintragung (20 ) mit dem stationären Gehäuse (1 ) in Verbindung steht, in welchem ein Ventil (21 ) zur Steuerung des Druckes in der Druckkammer vorgesehen ist. - Drehzahldifferenzabhängige hydraulische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (
18 ) zwischen dem rotierenden Antriebsgehäuse (2 ) und einem Ringkolben (14 ) ausgebildet ist, der die hydrostatische Verdrängungsmaschine (4 ) aufnimmt. - Drehzahldifferenzabhängige hydraulische Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Saugraum (
25 ) im Ringkolben (14 ) ausgebildet ist und über eine weitere Dreheintragung (27 ) mit einer Zentralbohrung (28 ) in der Ausgangswelle (6 ) in Verbindung steht. - Drehzahldifferenzabhängige hydraulische Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkolben (
14 ) beiderseits je eine kreisringförmige Radialfläche (16 ,17 ) besitzt, von denen die erste (16 ) den Druckraum (18 ) begrenzt und die zweite (17 ) mit Lamellen (7 ,8 ) der Reibungskupplung (5 ) zusammenwirkt. - Drehzahldifferenzabhängige hydraulische Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der zweiten Radialfläche (
17 ) des Ringkolbens (14 ) und dem Antriebsgehäuse (2 ) eine ringförmige Feder (37 ) angeordnet ist, die den Ringkolben (14 ) von den Lamellen (7 ,8 ) der Reibungskupplung (5 ) wegdrückt. - Drehzahldifferenzabhängige hydraulische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (
21 ) zur Steuerung des Druckes in der Druckkammer (18 ) ein Proportionalventil ist, dem von einem Steuergerät (50 ) ein dem Fahrzustand gemäßes Signal zugeführt wird. - Drehzahldifferenzabhängige hydraulische Kupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Ventil (
21 ) zugeführte Signal von der Temperatur des Druckmediums abhängt.
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Legal Events
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Representative=s name: RAUSCH, GABRIELE, DIPL.-PHYS. DR.RER.NAT., DE |
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