DE10157899A1

DE10157899A1 - Kugel-Rampen-Betätigungseinrichtung

Info

Publication number: DE10157899A1
Application number: DE10157899A
Authority: DE
Inventors: Charles S Roscoe
Original assignee: Dana Inc
Current assignee: Dana Inc
Priority date: 2000-11-28
Filing date: 2001-11-26
Publication date: 2002-08-29
Also published as: JP2002213496A; US6460677B1

Abstract

Es wird eine doppelt wirkende Kugel-Rampen-Betätigungseinrichtung angegeben, welche einen Steuerring hat, welcher Andrückplatten zur Bereitstellung einer axialen Kupplungsklemmkraft auf eine Differential-Kupplungsanordnung beaufschlagt, wobei die Kugel-Rampen-Wege überlappenden exzentrischen Ausnehmungen folgen, welche eine Betätigung sowohl in Vorwärtsfahrtrichtung als auch in Rückwärtsfahrtrichtung gestatten. Durch die Doppelrampenauslegung werden die Wirksamkeit und die Empfindlichkeit im Vergleich zu einem System mit einer einzigen Rampe verdoppelt. Die sich überlappenden exzentrischen Kugel-Rampen (Kugel-Nocken) vergrößern (in Wirklichkeit verdoppeln) den Winkelbewegungsabstand, während der Nockenwinkel (auf die Hälfte) reduziert wird. Durch die in zwei Richtungen wirksame Kupplungsbetätigungseinrichtung kann diese sowohl bei Vorwärtsfahrtrichtung als auch bei Rückwärtsfahrtrichtung wirksam gemacht werden. Die zwei Rampen umfassende dreiteilige Auslegung der Konstruktion ermöglicht, daß der zentrale Steuerring sich auf jeder Seite auf zwei Sätzen von Kugeln abwälzen kann. Diese Auslegung verdoppelt den axialen zur Verfügung stehenden Weg, um eine Scheibenanordnung zusammenzudrücken und das Differential unter ein und demselben Kugel-Nocken-Winkel im Vergleich zu einem System mit einer einzigen Rampe zu sperren, wobei man nur zwei Rampenplatten bzw. Nockenplatten benötigt.

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Fahrzeug-Differentialkupplung und ins besondere mit einer Differentialkupplung, bei der Reibscheiben selektiv unter Einsatz einer Kugel-Rampen-Betätigungseinrichtung in Eingriff gebracht wer den, wobei eine Einwegkupplung eingesetzt wird, um eine effiziente und effektive Kupplungsbetätigung bereitzustellen.

Differentialkupplungen weisen üblicherweise eine Reihe von Kupplungsschei ben auf, welche manuell, hydraulisch oder elektrisch beaufschlagt werden können, um verschiedene Zustände von offenen Differentialen, Differentialen mit Schlupfbegrenzung und Sperrdifferentialen darzustellen.

Heutzutage werden Anstrengungen unternommen, das Betreiben der Kupplung unter Einsatz von elektronischen Einrichtungen zu automatisieren. Es ist bekannt, eine elektromechanische oder hydraulische Betätigungseinrichtung einzusetzen, welche mit der mechanischen Verbindung verbunden ist, um im Endeffekt die Bedienungsperson mit einer genaueren Kupplungsbetätigung während Schlupfzuständen zu ersetzen. Beim Einsatz einer solchen Betäti gungseinrichtung wird die mechanische Verbindung in Abhängigkeit von einem elektrischen Steuersignal bewegt, welches von einem zentralen Mikroprozes sor bereitgestellt wird, welcher eine Vielzahl von Fahrzeugsensoreingängen und weitere Betriebsparameter verarbeitet, um zu bestimmen, wenn und auf welche Weise die Differentialkupplung zu aktivierten oder zu deaktivieren ist.

Der Einsatz einer Kugel-Rampen-Betätigungseinrichtung zur Beaufschlagung einer Kupplungsanordnung bei einem Differential bei einem Fahrzeugantriebs strang ist an sich bekannt, einschließlich für Differentiale mit Schlupfbegren zung, wobei eine Kupplungsanordnung in Abhängigkeit von der Aktivierung einer Kugel-Rampen-Betätigungseinrichtung eingeleitet durch die Drehbewe gung eines Servomotors oder eines magnetisch betriebenen Bremsschuhs an einem Antriebsring beaufschlagt wird. Der Vorteil eine Kugel-Rampen-Betäti gungseinrichtung gegenüber anderen Betätigungseinrichtungen ist darin zu sehen, daß sie eine Umwandlung einer Drehbewegung in eine axiale Bewe gung mit sehr großer Kraftverstärkung häufig mit 100 : 1 oder größer gestattet. Eine Kugel-Rampen-Betätigungseinrichtung wurde auch bei einem Fahrzeug getriebe eingesetzt, um Zahnradsätze dadurch in Eingriff zu bringen und außer Eingriff zu bringen, daß eine Getriebe-Kupplungsanordnung in Abhängigkeit von einem Signal beaufschlagt wird.

Bei beiden Anwendungsgebieten wirkt eine Seite der Kugel-Rampen-Betäti gungseinrichtung, welche im allgemeinen als Antriebsring bezeichnet wird, gegen einen Gehäuseuntergrund durch die Kraft induziert durch ein elek tromagnetisches Feld, welches von einer Spule erzeugt wird, oder dieses Teil wird durch einen Elektromotor relativ zum Gehäuseuntergrund gedreht. Um größere Klemmkräfte zu erzeugen, wird ein der Spule oder dem Motor zu geführter elektrischer Strom vergrößert, wodurch die Reaktion des Antriebs rings zu dem Gehäuseuntergrund größer wird, welche den Antriebsring relativ zu einem Aktivierungsring verdreht, wodurch bewirkt wird, daß Wälzelemente (Kugeln) in Eingriff mit Rampen in dem Steuer- und Aktivierungsring kommen, wodurch die axiale Bewegung und die Klemmkraft auf die Kupplungsanord nung vergrößert werden.

Die Kugel-Rampen-Betätigungseinrichtung weist eine Mehrzahl von Wälzel ementen (Kugeln), einen Antriebsring und einen gegenüberliegenden Aktivie rungsring auf, wobei der Aktivierungsring und der Antriebsring (Steuerring) wenigstens drei gegenüberliegende einzelne Rampenflächen bilden, welche in Form von in Umfangsrichtung verlaufenden halbkreisförmigen Ausnehmungen ausgebildet sind, wobei jedes Paar von gegenüberliegenden Ausnehmungen ein Wälzelement aufnimmt. Eine Mehrzahl von Schubkugeln (oder andere Körper eines Axiallagers) ist zwischen dem Antriebsring und einem Gehäuse teil angeordnet, welches sich mit dem Eingangsteil dreht und mit diesem ver bunden ist, bei dem es sich beispielsweise um ein Schwungrad handeln kann. Eine elektromagnetische Spule ist in der Nähe eines Elements einer Steuer kupplung angeordnet, um ein Magnetfeld zu induzieren, wodurch die Steuer kupplung belastet wird, welche ihrerseits eine Kraft auf den Antriebsring der Kugel-Rampen-Betätigungseinrichtung aufbringt.

Eine Schwierigkeit, die beim Einsatz einer Kugel-Rampen-Betätigungsein richtung zum Aufbringen einer Kupplungsbeaufschlagungskraft auftritt, ist darin zu sehen, daß die mechanische Auslegung der üblichen einseitig wirkenden Kugel-Rampen-Betätigungseinrichtungen eine begrenze Empfindlichkeit infolge des kurzen Bewegungsweges der Kugel- und Rampenanordnung aufgrund der begrenzten Platzverhältnisse haben. Wenn man Rampen mit einem konstanten Radius oder konzentrische Kugelbahnen vorsieht, erhält man einen begrenzten Bewegungsweg für die Kugel (Kugeln), und hierdurch ist die Empfindlichkeit begrenzt. Zusätzlich wird bei der üblichen Kugel-Rampen-Betätigungsein richtung eine Nockenrampe eingesetzt, welche nur in eine einzige Richtung wirkt (es ist eine einzige Rampe vorgesehen). Ein Fahrzeug jedoch, welches hängen geblieben ist, kann sich zur Selbstbefreiung vorwärts und rückwärts bewegen, und eine Drehmomentumkehr an der Antriebswelle und -achse tritt auf und ist in solchen Situationen zu erwarten. Die Einzelrampenanordnung kann nicht in effektiver Weise das Drehmoment sowohl in Vorwärtsrichtung als auch in Rückwärtsrichtung ohne eine Einwegkupplung oder ein konstantes elektrisches Signal übertragen, um den Eingriffszustand aufrecht zu erhalten.

Zum Arbeiten der Einzelrampenanordnung müssen daher Axiallager bzw. Schublager auf beiden Seiten der dreiteiligen Nockenscheibenanordnung angeordnet werden, welche nicht drehbar an dem Differential angebracht ist. Eine solche Auslegung verteuert die Herstellungskosten und der konstruktive Aufwand wird größer.

Es besteht daher ein Bedürfnis nach einer Differentialkupplungs-Betätigungs einrichtung, welche eine verbesserte Empfindlichkeit gestattet und eine Noc ken-Rampen-Axialbewegung gegenüber einem Nocken-Rampen-Winkel zu gleich mit einer Betätigung in Vorwärtsrichtung und Rückwärtsrichtung gestat tet.

Die Erfindung stellt eine Kugel-Rampen-Betätigungseinrichtung für eine elek tronisch gesteuerte Kupplung bereit, die beispielsweise bei einem Kraftfahr zeug eingesetzt werden kann, wobei eine Kugel-Rampen-Betätigungsein richtung (eine Kugel-Nocken-Betätigungseinrichtung) vorwärts gerichtete und rückwärts gerichtete Winkelrampen oder Winkelnocken hat, so daß man eine verbesserte Empfindlichkeit und eine Nocken-Rampen-Axialbewegung gegen über einem Nocken-Rampen-Winkel erreicht.

Die Erfindung zeichnet sich durch eine Differential-Kupplungsanordnung aus, welche über eine dreiteilige Nockenscheiben-Konstruktion mit zwei Wirkrich tungen und überlappenden Rampen verbunden ist, welche einen doppelten Nocken-Rampen-Bewegungsweg zur Beibehaltung des Nocken-Winkels bereitstellen. Eine elektromagnetische Spule wird eingesetzt, um eine Steu erkupplung zu aktivieren, wodurch eine Reibschlußkupplung der Kupplungs scheiben bewirkt wird. Die Kugel-Rampen-Betätigungseinrichtung stellt eine Klemmkraft auf die Kupplungs-Reibungsscheiben bereit, deren Stärke un mittelbar mit der Differentialgeschwindigkeit zwischen den Eingangs- und Ausgangswellen größer wird, ohne daß man komplizierte elektronische Ein richtungen in Verbindung mit der Spule benötigt.

In bevorzugter Weise wird nach der Erfindung eine in zwei Richtungen wirken de Nocken-Scheiben-Konstruktion eingesetzt, welche gestattet, daß ein hän gen gebliebenes oder durchrutschendes Fahrzeug sich vor und zurück bewe gen kann, um den Zustand einer positiven Traktion wieder zu erlangen. In anderen Worten bedeutet dies, daß die Einrichtung nach der Erfindung arbei tet, wenn die Drehmomentumkehr an der Antriebswelle und -achse auftritt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung kommt diese Einrichtung im Zwischenachsbereich zum Einsatz, bei der die Eingangsdrehnung in Uhrzeigerrichtung oder in Gegenuhrzeigerrichtung erfolgen kann, und ein begrenzter Raum für eine Einrichtung vorhanden ist, welche mit der Anordnung aus Kugel und Rampe zusammen arbeitet.

Ferner soll nach der Erfindung der Einsatz von Einwegkupplungen, Axiallagern und Untersetzungsgetriebeanordnungen vermieden werden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin gilt:

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines Antriebsstrangs eines Fahr zeugs mit Hinterradantrieb;

Fig. 2 ist ein Ausschnittsteil durch eine Differentialeinheit mit einer Kugel-Rampen-Betätigungseinrichtung nach der Erfindung;

Fig. 3 ist eine vergrößerte Ansicht einer Kugel-Rampen-Betätigungsein richtung nach Fig. 2;

Fig. 4 ist eine Vorderansicht längs der Linie IV-IV in Fig. 3 von dem Antriebsring, dem Steuerring und der Andrückplatte der Kugel- Rampen-Betätigungseinrichtung nach der Erfindung;

Fig. 5 ist eine Schnittansicht längs der Linie V-V in Fig. 4 zur Ver deutlichung der Kugel-Rampen-Betätigungseinrichtung nach der Erfindung, wobei die Betätigungseinrichtung in einem nicht erreg ten Zustand gezeigt ist, und

Fig. 6 ist eine Schnittansicht längs der Linie VI-VI in Fig. 4 zur Ver deutlichung der Kugel-Rampen-Betätigungseinrichtung nach der Erfindung, wobei die Betätigungseinrichtung in einem erregten Zustand ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 der Zeichnung ist schematisch ein Kraftfahr zeug 1 mit Hinterantrieb verdeutlicht, welches Vorderräder 2, 3; Hinterräder 4, 5; eine Brennkraftmaschine 6; ein Getriebe 7; eine Differentialeinheit 8 und Antriebswellen 9, 10 aufweist. In diesem Fall jedoch ist eine Antriebswelle 52 vorgesehen, welche von dem Getriebe 7 zu der Differentialeinheit 8 geht, welche natürlich im hinteren Bereich zum Antreiben der Hinterräder angeord net ist.

Die in Fig. 2 gezeigte Differentialeinheit weist ein Gehäuse 11 auf, in wel chem mittels Lagern 15, 19 ein Differentialgehäuse 12 drehbar gelagert ist. Das Differentialgehäuse 12 hat einen Flansch, an welchem ein Hohlrad 20 angeschraubt ist, welches in Eingriff mit einem treibenden Zahnrad (nicht gezeigt) kommt, welches um eine Achse senkrecht zur Drehachse des Gehäu ses 12 drehbar ist.

Als Beispiel und zur Erläuterung weist das Gehäuse 12 drei Komponenten 12a, 12b und 12c auf. Die Komponente 12b ist im allgemeinen schalenförmig ausgebildet, während die Komponente 12a, die mit der Komponente 12b verbunden ist (beispielsweise mittels Schrauben, welche das Hohlrad 20 halten) das offene Ende der Komponente 12b schließt. Die Komponente 12c paßt in die Komponente 12b, welche fest mit dem Verschlußteil 12a mit Hilfe von weiteren Schrauben verbunden ist. Die Teile 12a, 12c tragen zwei in Querrichtung verlaufende Stifte rechtwinklig zueinander, von denen einer mit 18 bezeichnet ist. Die Stifte bzw. Zapfen lagern treibende Kegelräder 29, welche in Kämmeingriff mit Kegelnebenrädern 16, 17 sind, welche die Aus gangselemente der Differentialeinheit bilden. Die Nebenräder 16, 17 sind mit den Ausgangswellen 13, 14 verbunden, welche mit Antriebsflanschen zur Verbindung mit den Antriebswellen 9, 10 versehen sind.

Eine Reibungsanordnung 21 ist in dem Differentialgehäuse angeordnet und weist wechselweise angeordnete Reibungsscheiben 22, 24 auf, von denen die Scheiben 22 mit dem Gehäuseteil 12b drehfest sind, welches in Zahneingriff mit dem äußeren Umfang der Scheiben 23 steht, während die Scheiben 24 drehfest mit dem Ausgangselement 17 und der Ausgangswelle 14 verbunden sind, welche einen Zahneingriff an dem Innenumfang der Scheiben mit einer Hülse 17a hat, welche auf die Ausgangswelle 14 aufgekeilt ist. Eine endseitige Scheibe 22 liegt gegen eine Fläche 26 an dem Gehäuseteil 12c an, während die gegenüberliegenden endseitigen Scheiben 24 gegen eine Andrückplatte 57 anliegen. Nocken bzw. Mitnehmer 41 verlaufen durch das Gehäuseteil 12b und kommen zur Anlage an einer Andrückplatte 82, welche einen Teil einer Kugel- Rampen-Betätigungseinrichtung 70 bildet.

Die Kugel-Rampen-Betätigungseinrichtung 70 umfaßt hauptsächlich eine Spule 75 und eine Kugel-Rampen-Beaufschlagungseinrichtung 80, von der eine Andrückplatte 82 (auch als Antriebsring bekannt) eingesetzt wird, um eine axiale Kraft auf die Kupplungsscheiben 22, 24 aufzubringen, wenn eine Akti vierung durch einen Steuerring 84 erfolgt. Die Auslegung nach der Erfindung umfaßt ein Paar von Andrückplatten 82, 83, zwischen denen der Steuerring 94 angeordnet ist.

Eine relative Drehbewegung zwischen dem Steuerring 84 und den ersten und den zweiten Andrückplatten 82, 83 bewirkt, daß eine Mehrzahl von Wälzel ementen 86 sich längs der überlappenden Ausnehmungen 82a, 83a (siehe Fig. 4 bis 6) bewegt. Die Scheibenausnehmungen 82a, welche auf einer Fläche der ersten Andrückplatte 82 ausgebildet sind, liegen zugeordneten Ringausnehmungen 84a an dem Steuerring 84 gegenüber, und die Platten ausnehmungen 83a, welche an einer Fläche der zweiten Andrückplatte 83 ausgebildet ist, liegen zugeordneten Ringausnehmungen 84b im Steuerring gegenüber. Die Ringausnehmungen 84a sind auf einer gegenüberliegenden Fläche des Steuerrings 84 im Vergleich zu den Ringausnehmungen 84b vorgesehen, welche der zweiten Andrückplatte 83 zugewandt liegen. Die zweite Andrückplatte 83 ist an Ort und Stelle festgelegt und mittels einer Keilverbindung mit dem Gehäuse bei 12d verbunden. Die erste Andrückplatte 82 ist vorgesehen, um eine translatorische Bewegung längs einer Richtung in Richtung auf die Mitnehmer 41 zu und von diesen weg auszuführen, welche ebenfalls mittels einer Keilverbindung mit dem Gehäuse bei 12d verbunden sind. In ähnlicher Weise ist der Steuerring 84 derart ausgelegt, daß er trans latorisch eine axiale Bewegung relativ zu der zweiten Andrückplatte 83 aus führt. Die relative Drehbewegung von Steuerring 84 und Andrückplatten 82, 83 bewirkt eine Bewegung der Wälzelemente 86 längs den zugeordneten Platten ausnehmungen 82a, 83a, wodurch bewirkt wird, daß der Steuerring 84 axial eine Bewegung relativ zu der zweiten Andrückplatte 83 ausführt. Die erste Andrückplatte 82 und die zweite Andrückplatte 83 sind axial beweglich und in Drehrichtung mit der Nabe am Gehäuseteil 12d des Gehäuses 12 gekoppelt.

Wenn sich daher die Kugel-Rampen-Betätigungseinrichtung 80 expandiert, um die Andrückplatte 82 axial zu verschieben, tritt eine Traktion der Kraft über die Mitnehmer 41 und schließlich auf die Kupplungsscheiben 22, 24 auf.

Die relative Drehbewegung des Steuerrings 84 kann mit einer Anzahl von Betätigungseinrichtungen bewerkstelligt werden. Bei der bevorzugten Aus führungsform wirkt der Steuerring 84 mit der Steuerspule 75 zusammen, welche angrenzend an den Steuerring 84 vorgesehen ist, beispielsweise an dem stationären Differentialgehäuse 11, so daß dann, wenn die Steuerspule 75 mit elektrischem Strom durch die Steuereinheit (nicht gezeigt) versorgt wird, der Steuerring 84 selektiv eine relative Drehbewegung in Uhrzeigerrichtung oder in Gegenuhrzeigerrichtung um die Achse der Wellen 13, 14 ausführt. Der Steuerring 84 dreht sich mit dem zwischen den beiden Andrückplatten an geordneten Differential. Wenn die Spule 75 aktiviert ist, wird die Drehbewe gung des Rings 84 verlangsamt, wodurch die relative Drehbewegung bezüglich den Platten 82 und 83 bewirkt wird. Ein schwimmend gelagerter Flußbügel 76 ist mittels einer Keilverbindung mit dem Steuerring 84 bei 78 verbunden. Die erregte Spule zieht den Flußbügel in Reibkontakt 77 an, wodurch die Halteka pazität vergrößert wird. Hierdurch erhält man eine verbesserte Wirkung zur Erzeugung einer relativen Drehbewegung zwischen dem Steuerring 84 und den Andrückplatten 82, 83, während zugleich ermöglicht wird, daß der Steuer ring 84 sich axial von der Spule 75 weg bewegt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 ist der Steuerring 84 in Form einer Scheibe mit einer Mehrzahl von überlappenden, in Umfangsrichtung verlaufenden Ring ausnehmungen 84a ausgebildet, welche auf einer Seite ausgebildet sind, und einer Mehrzahl von überlappenden radialen Ringausnehmungen 84b ausgebil det, welche auf der anderen Seite ausgebildet sind. Die Ringausnehmungen 84a enthalten die Wälzelemente 86. Auf ähnliche Weise enthalten die An drückplatten 82, 83 eine ähnliche Anzahl mit einer ähnlichen Ausrichtung von überlappenden, in Umfangsrichtung verlaufenden Plattenausnehmungen 82a, die den Ringausnehmungen 84a auf einer Seite gegenüber liegen, und Plat tenausnehmungen 83a, die den Ringausnehmungen 84b auf der anderen Seite des Steuerrings 84 gegenüber liegen.

Bei einer relativen Drehbewegung des Steuerrings 84 und der Andrückplatten 82, 83 bewegen sich die sphärischen Elemente 86 in den Steuerringausneh mungen 84a, 84b und den Andrückplattenausnehmungen 82a, 83a weg, wobei die Ausnehmungen die axiale Bewegung bereitstellen, welche versucht, den Steuerring 84 und die Andrückplatten 82, 83 zu trennen.

Die Bewegung des Steuerrings 84 und der Andrückplatten 82, 83 ist deutlich aus den Fig. 5 und 6 zu ersehen, und diese werden nachstehend näher erläutert. Die Fig. 5 und 6 sind Schnittansichten längs der Linie V-V und dem Steuerring 84 und den Andrückplatten 82, 83 nach der Erfindung. Fig. 5 zeigt die Kugel-Rampen-Betätigungseinrichtung 80 in einem nicht erregten Zustand, in welchem die sphärischen Elemente 86 an dem tiefsten Teil der Steuerringausnehmungen 84a, 84b und dem tiefsten Teil der Andrückplatten ausnehmungen 82a, 83a angeordnet sind, wodurch man einen relativ schma len Trennspalt "G" erhält. Nach der Drehbewegung des Steuerrings 84 relativ zu den Andrückplatten 82, 83 in dem erregten Zustand nach Fig. 6 ist der Trennspalt "G" wesentlich größer. Diese axiale Bewegung wird genutzt, um die Andrückplatte 82 in Richtung zu den Mitnehmern 41 axial zu bewegen, wo durch eine Klemmkraft auf die Kupplungsscheiben 22, 24 aufgebracht wird.

Wenn bei der Erfindung die Kupplungsanordnung 21 durch die Wirkung der Kugel-Rampen-Betätigungseinrichtung 70 einmal in Eingriff ist, kann die Kupplungsanordnung gleichmäßig das Drehmoment auf die Fahrzeugachsen 13, 14 verteilen, um hierdurch das Fahrzeug selbst auf schlüpfrigem Unter grund anzutreiben.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu ersehen, daß die Erfindung eine Kugel-Rampen-Betätigungseinrichtung für eine elektronisch gesteuerte Kupp lung bereitstellt, welche beispielsweise in einem Kraftfahrzeug vorhanden sein kann, wobei die Kugel-Rampen-Betätigungseinrichtung vorwärts wirkende und rückwärts wirkende Winkel-Rampen bzw. Winkel-Nocken hat und eine verbes serte Empfindlichkeit besitzt. Ferner kann sich die Nocken-Rampe axial gegen über dem Nocken-Rampen-Winkel bewegen.

Insbesondere ist eine Differential-Kupplungsanordnung über eine dreiteilige Nocken-Scheibenkonstruktion mit zwei Wirkrichtungen und überlappenden Rampen gekoppelt, welche einen doppelten Nocken-Rampen-Bewegungsweg unter Beibehaltung des Nocken-Winkels bereitstellen. Eine elektromagnetische Spule wird eingesetzt, um eine Steuerkupplung zu aktivieren, welche eine Reibschlußverbindung mit den Kupplungsscheiben herstellt. Die Kugel-Ram pen-Betätigungseinrichtung bringt eine Klemmkraft auf die Reibungs-Kupp lungsscheiben auf, deren Stärke unmittelbar mit einer größer werdenden Differentialgeschwindigkeit zwischen den Eingangs- und Ausgangswellen größer wird, ohne daß man komplizierte elektronische Zusatzeinrichtungen in Verbindung mit der Spule benötigt.

Der Einsatz einer in zwei Richtungen wirkenden Nocken-Scheiben-Konstruktion ermöglicht, daß ein Fahrzeug, welches hängen geblieben ist oder durchrutscht, sich in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung bewegen kann, um wieder einen Zustand mit positiver Traktion zu erreichen. In anderen Worten bedeutet dies, daß die erfindungsgemäße Auslegung arbeitet, wenn eine Drehmomentumkehr an der Antriebswelle und -achse auftritt. Bei einer Zwischenachsanordnung kann daher die Eingangsdrehbewegung in Uhrzeigerrichtung oder in Gegen uhrzeigerrichtung erfolgen, und zwar selbst dann, wenn nur ein begrenzter Einbauraum für eine Einrichtung vorhanden ist, welche mit der Kugel-Rampen- Betätigungseinrichtung zusammenarbeitet. Auch werden bei der Erfindung keine Einwegkupplungen oder Zahnraduntersetzungsanordnungen benötigt, die bisher bei üblichen Auslegungsformen vorhanden waren.

Auch vermeidet die Erfindung den Einsatz von Axiallagern, welche beim Stand der Technik erforderlich waren, da die beiden äußeren Andrückplatten mittels einer Keilverbindung mit dem Differential verbunden sind, und sich mit diesem drehen.

Obgleich voranstehend bevorzugte Ausführungsformen nach der Erfindung erläutert worden sind, ist die Erfindung natürlich nicht auf die dort beschrie benen bevorzugten Ausführungsformen und deren Einzelheiten beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.

Claims

1. Kugel-Rampen-Betätigungseinrichtung zum Koppeln von zwei sich drehenden Elementen, welche folgendes aufweist:
ein Eingabeelement, welches von einer Hauptantriebseinrichtung angetrieben und eine Drehbewegung um eine Drehachse ausführt;
ein Ausgangselement zum Drehantreiben einer Ausgangsein richtung;
eine Kupplungseinrichtung zur Abgabe eines Drehmoments von dem Eingangselement auf das Ausgangselement;
eine Kugel-Rampen-Betätigungseinrichtung (80) zum Beauf schlagen der Kupplungseinrichtung, wobei die Betätigungseinrichtung an dem Steuerring (84), eine erste Andrückplatte (82) eine zweite Andrückplatte (83), eine Mehrzahl von Wälzelementen (86), welche zwischen dem Steuerring (84) und den ersten und den zweiten Andrückplatten (82, 83) angeordnet sind, und eine Steuereinrichtung (75) zum Verdrehen des Steuerrings (84) relativ zu den ersten und zweiten Andrückplatten (82, 83) aufweist,
die zweite Andrückplatte (82) wenigstens zwei Umfangsplatten- Ausnehmungen (83a) hat, welche in dieser ausgebildet sind;
der Steuerring (84) zwischen der ersten und der zweiten Andrückplatte (82, 83) angeordnet ist, die ersten und die zweiten gegenüberliegenden Flächen des Steuerrings (84) wenigstens zwei Umfangssteuerrampen bzw. Umfangssteuernocken haben, welche an diesen Flächen ausgebildet sind, die zweite gegenüberliegende Fläche den wenigstens zwei Umfangsplattenausnehmungen (83) zugewandt liegt, welche in der zweiten Andrückplatte (83) ausgebildet sind, und der Steuerring (84) derart beschaffen und ausgelegt ist, daß er eine Drehbewegung und eine translatorische Bewegung bezüglich der zweiten Andrückplatte (83) ausführt;
die erste Andrückplatte (82) wenigstens zwei zusätzliche Umfangsplattenausnehmungen (82) hat, welche in dieser ausgebildet sind, wobei die zusätzlichen Umfangsplattenausnehmungen (82a) der ersten gegenüberliegenden Fläche des Steuerrings (84) zugewandt sind, und die erste Andrückplatte (82) derart beschaffen und ausgelegt ist, daß sie nicht drehbar eine translatorische Bewegung bezüglich der zweiten Andrückplatte (83) ausführt;
wobei jede der Umfangsplattenausnehmungen (83a) der Umfangssteuernocken und der zusätzlichen Umfangsplattenausneh mungen (84a) mit einer überlappenden Auslegung derart versehen sind, daß der Bewegungsweg der Wälzelemente (86) effektiv ver längert wird, und die jeweiligen Umfangsplattenausnehmungen (82a, 83a), die Umfangssteuernocken und die zusätzlichen Umfangs plattenausnehmunen (83) eine maximale Tiefe etwa in der Mitte haben, um einen Vorwärts- und Rückwärtsbetrieb der Kupplungs betätigungsanordnung zu gestatten.

2. Kugel-Rampen-Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Andrückplatte (82) und der Steuerring (84) eine translatorische Bewegung bezüglich der zweiten Andrück platte (83) bei einer relativen Drehbewegung des Steuerrings (84) sowohl in Uhrzeigerrichtung als auch in Gegenuhrzeigerrichtung ausführt.

3. Kugel-Rampen-Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gesamtbewegungsweg, welcher durch die Umfangsausnehmungen jeweils am Steuerring (84) der ersten Andrückplatte (82) und der zweiten Andrückplatte (83) bereitge stellt wird, größer als ein maximaler Umfang jeweils von dem Steuer ring (84), der ersten Andrückplatte (82) und der zweiten Andrückplatte (83) ist.

4. Kugel-Rampen-Betätigungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangselement ein Schwungrad aufweist, und daß das Ausgangselement eine Über tragungseingangswelle aufweist, wobei das Schwungrad drehbar mit der Kupplungseinrichtung verbunden ist.

5. Kugel-Rampen-Betätigungseinrichtung nach einem dervorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Erregerspule (75) zum Erzeugen eines Magnetfelds angrenzend an den Steuerring (84) aufweist, um hierdurch eine relative Drehbewe gung des Steuerrings (84) zu bewirken.

6. Kugel-Rampen-Betätigungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (75) an einer Differentialaufnahme (11) oder einem Differentialgehäuse (12) angebracht ist.