DE102005052386B3 - Hydrostatic locking clutch for use in multi-axle driven motor vehicle, has electrically controllable magnetic coil generating magnetic flux in chamber system, so that viscosity of magnetorheological fluid is changed - Google Patents

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Abstract

The clutch has a chamber system (17) formed between sun gears (6, 7) and a planet gear (9), and a filling body that is partially filled with a magnetorheologic fluid. Channels are provided to connect two chamber areas with each other, where the areas have respective increased and decreased fluid pressures during rotation of two rotatable parts (3, 4). An electrically controllable magnetic coil (32) generates a magnetic flux in the chamber system via the fluid, so that viscosity of the magnetorheological fluid is changed.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Sperrkupplung zum Koppeln zweier gegeneinander drehbarer Teile. Die Sperrkupplung wird hierbei in einer bevorzugten Anwendung in einem Antriebsstrang eines mehrachsgetriebenen Kraftfahrzeugs eingesetzt, wobei eine erste Antriebsachse ständig angetrieben wird und eine zweite Antriebsachse mit dieser über die Sperrkupplung antriebsverbunden werden kann. Weiterhin kann die Sperrkupplung auch zwischen zwei Seitenwellen einer Antriebsachse angeordnet werden und zum Sperren eines Differentialgetriebes dienen.The The invention relates to a hydrostatic lockup clutch for coupling two mutually rotatable parts. The lockup clutch is doing this in a preferred application in a powertrain of a multi-axis driven Motor vehicle used, with a first drive shaft constantly driven and a second drive axle is drivingly connected thereto via the lockup clutch can be. Furthermore, the lock-up clutch between two Side shafts of a drive axle are arranged and for locking serve a differential gear.

Aus der DE 103 21 167 A1 ist eine hydrostatische Kupplungsvorrichtung zur Kopplung und Entkopplung zweier relativ zueinander drehbarer Kupplungsteile bekannt. Die Kupplungsvorrichtung umfaßt ein Planetendifferential mit einem Sonnenrad, einem Hohlrad, einem Steg sowie mehreren Planetenrädern, die auf dem Steg drehbar gehalten sind und mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad in Verzahnungseingriff sind. Der Steg trägt einen Füllkörper, der die Zwischenräume zwischen den Rädern ausfüllt, wobei ein zwischen den Rädern und dem Füllkörper gebildetes Kammersystem mit hydraulischem Fluid gefüllt ist. Es sind Verbindungskanäle zwischen – bei Relativdrehung der beiden Kupplungsteile gebildeten – Bereichen erhöhten Drucks und Bereichen reduzierten Drucks im Kammersystem vorgesehen. In den Verbindungskanälen sind verstellbare Drosselventile angeordnet, die die Zirkulation des hydraulischen Fluids hemmen können, so daß die beiden Kupplungsteile miteinander gekoppelt werden.From the DE 103 21 167 A1 is a hydrostatic coupling device for coupling and decoupling two relatively rotatable coupling parts known. The coupling device comprises a planetary differential with a sun gear, a ring gear, a land and a plurality of planet wheels, which are rotatably supported on the land and are in meshing engagement with the sun gear and the ring gear. The web carries a filling body which fills the spaces between the wheels, wherein a chamber system formed between the wheels and the filling body is filled with hydraulic fluid. There are connecting channels between - formed in relative rotation of the two coupling parts - areas of increased pressure and areas of reduced pressure provided in the chamber system. In the connecting channels adjustable throttle valves are arranged, which can inhibit the circulation of the hydraulic fluid, so that the two coupling parts are coupled together.

Aus der WO 2006/032295 A1 ist eine Sperrkupplung zum Koppeln eines ersten Kupplungsteils mit einem relativ hierzu drehbaren zweiten Kupplungsteil bekannt. Die Sperrkupplung umfaßt eine Verzahnungsanordnung, die nach Art eines Planetengetriebes gestaltet ist. Die Verzahnungsanordnung läuft in einer mit magnetorheologischem Fluid gefüllten Kammer. Durch Magnetisieren des magnetorheoligischen Fluids wird dessen Viskosität verändert, so daß eine Sperrwirkung zwischen dem ersten Kupplungsteil und dem zweiten Kupplungsteil erzeugt wird.Out WO 2006/032295 A1 is a lock-up clutch for coupling a first Coupling part with a second coupling part rotatable relative thereto known. The lockup clutch comprises a gearing arrangement, the manner of a planetary gear is designed. The gear arrangement runs in a magnetorheological Fluid filled Chamber. By magnetizing the magnetorheoligische fluid is its viscosity changed so that one Locking action between the first coupling part and the second coupling part is produced.

Aus der US 6 811 007 B2 ist eine Sperrkupplung in einem Verteilergetriebe zum Zuschalten eines Antriebsstrangs bekannt. Zur Betätigung sind ein hydraulisch wirkender Aktuator, der von einem Elektromagneten angesteuert wird, sowie eine Pumpe vorgesehen, die kontinuierlich magnetorheologische Flüssigkeit in einem hydraulischen Kreislauf umwälzt. Zum Schließen der Sperrkupplung wird der Elektromagnet angesteuert, so daß die Viskosität des magnetorheologischen Fluids erhöht wird. An einer in dem hydraulischen Kreislauf befindlichen Blende baut sich infolgedessen ein Staudruck auf, der sich in eine Hydraulikkammer fortsetzt. Ein dort befindlicher Kolben wird durch den hydraulischen Druck beaufschlagt und drückt die Kupplungsscheiben der Kupplung zusammen, wodurch eine Sperrwirkung erzielt wird.From the US Pat. No. 6,811,007 B2 is a lock-up clutch in a transfer case for connecting a drive train known. For actuation, a hydraulically acting actuator, which is driven by an electromagnet, as well as a pump is provided, which continuously circulates magnetorheological fluid in a hydraulic circuit. To close the lock-up clutch, the electromagnet is activated, so that the viscosity of the magnetorheological fluid is increased. As a result, a dynamic pressure builds up on a diaphragm in the hydraulic circuit, which continues into a hydraulic chamber. A piston located there is acted upon by the hydraulic pressure and compresses the clutch discs of the clutch, whereby a blocking effect is achieved.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sperrkupplung mit einem einfachen Aufbau vorzuschlagen, die eine hohe Leistungsdichte, eine gute Regelbarkeit und kurze Aktivierungszeiten aufweist.It Object of the present invention, a lock-up clutch with a to propose simple construction, which has a high power density, a good controllability and short activation times.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Sperrkupplung zum Koppeln zweier relativ zueinander um eine gemeinsame Drehachse drehbarer Teile, insbesondere zum Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, gelöst, umfassend ein Planetengetriebe mit einem Sonnenrad, einem hierzu koaxial angeordneten Hohlrad, einem Stegelement, zumindest einem Planetenrad, das mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad in Verzahnungseingriff ist und gegenüber dem Stegelement drehbar gehalten ist, sowie zumindest einen Füllkörper, der in zwischen den Rädern gebildeten Zwischenräumen angeordnet ist; wobei ein Kammersystem zwischen den Rädern und dem zumindest einen Füllkörper gebildet ist, das zumindest teilweise mit magnetorheologischem Fluid gefüllt ist; wobei eines der gegeneinander drehbaren Teile mit einem ersten Element und das andere der gegeneinander drehbaren Teile mit einem zweiten Element der nachstehend genannten Elemente Sonnenrad, Hohl rad, Stegelement antriebsverbunden ist; wobei Kanäle vorgesehen sind, die an den Verzahnungseingriffen zwischen den Rädern Kammerbereiche, die bei relativer Drehung der beiden Teile zueinander erhöhten Fluiddruck aufweisen, mit Kammerbereichen, die bei relativer Drehung der beiden Teile zueinander reduzierten Fluiddruck aufweisen, miteinander verbinden; sowie zumindest eine steuerbare Magnetspule, die einen magnetischen Fluß über das Fluid in dem Kammersystem erzeugen kann, wobei die Viskosität des magnetorheologischen Fluids verändert wird.These The object is achieved by a Locking coupling for coupling two relative to each other about a common Rotary axis of rotatable parts, in particular for use in the drive train of a Motor vehicle, solved, comprising a planetary gear with a sun gear, a thereto coaxially arranged ring gear, a web element, at least one Planetary gear meshing with the sun gear and the ring gear is and opposite the web element is rotatably held, as well as at least one filling body, the in between the wheels formed spaces is arranged; a chamber system between the wheels and the formed at least one filler which is at least partially filled with magnetorheological fluid; wherein one of the mutually rotatable parts with a first element and the other of the mutually rotatable parts with a second element the following elements sun wheel, hollow wheel, web element is drive-connected; being channels provided at the meshing interventions between the wheels chamber areas, the relative increase in relative rotation of the two parts fluid pressure have, with chamber areas, the relative rotation of the two Parts having reduced fluid pressure to each other, connect together; and at least one controllable magnetic coil having a magnetic Flow over the fluid can produce in the chamber system, the viscosity of the magnetorheological Fluids changed becomes.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Sperrkupplung liegt in einem einfachen Aufbau bei gleichzeitig hoher Leistungsdichte. Die zumindest eine Magnetspule wird elektrisch angesteuert, so daß die Stärke des Magnetfelds durch entsprechende Wahl der Stromstärke bzw. der Spannung beliebig eingestellt werden kann. Hierdurch ergibt sich eine hohe Steuerungsgenauigkeit und kurze Aktivierungszeiten, so daß schnell auf sich ändernde Fahrzustände reagiert werden kann. Die Konfiguration der zumindest einen Magnetspule, des Planetengetriebes und des Kammersystems ist so abgestimmt, daß bei Erregung der Magnetspule ein möglichst gleichförmiges Magnetfeld im Bereich der Kanäle bzw. des Kammersystems erzeugt wird, so daß eine gleichmäßige Viskosität des Fluids eingestellt werden kann. Dabei sind das Stegelement, das Hohlrad, das zumindest eine Planetenrad und das Sonnenrad vorzugsweise aus ferromagnetischem Material. Durch Aktivierung der Magnetspule wird ein durch das Kammersystem laufendes Magnetfeld erzeugt, das die Viskosität des magnetorheologischen Fluids verändert. Je stärker das Magnetfeld ist, desto größer ist die Viskosität des magnetorheologischen Fluids und desto größer ist die Sperrwirkung der Sperrkupplung.The advantage of the lock-up clutch according to the invention lies in a simple structure with simultaneously high power density. The at least one magnetic coil is electrically driven, so that the strength of the magnetic field can be set as desired by appropriate selection of the current or the voltage. This results in a high control accuracy and short activation times, so that it can be quickly responded to changing driving conditions. The configuration of the at least one magnetic coil, the planetary gear and the chamber system is adjusted so that upon excitation of the magnetic coil as uniform a magnetic field in the region of the channels or the chamber system is generated, so that a uniform viscosity of the fluid can be adjusted. there the web element, the ring gear, the at least one planetary gear and the sun gear are preferably made of ferromagnetic material. Activation of the solenoid produces a magnetic field passing through the chamber system which changes the viscosity of the magnetorheological fluid. The stronger the magnetic field, the greater the viscosity of the magnetorheological fluid and the greater the blocking effect of the lock-up clutch.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist die zumindest eine Magnetspule in einem axial benachbart zum Stegelement angeordneten stehenden Gehäuse gehalten. Vorzugsweise ist das Stegelement gegenüber dem Gehäuse drehbar gelagert, wobei die zumindest eine Magnetspule in eine ringförmige Ausnehmung des Stegelements axial eingreift. Für eine gleichmäßige Magnetisierung des magnetorheologischen Fluids ist es besonders günstig, wenn die Magnetspule radial im Bereich des zumindest einen Planetenrads angeordnet ist. Um den Magnetisierungseffekt zu verstärken, können auch zwei Magnetspulen vorgesehen sein, wobei der im Stegelement ange ordnete Rädersatz axial zwischen den beiden Magnetspulen liegt.To In a preferred embodiment, the at least one magnetic coil held in an axially adjacent to the web element arranged stationary housing. Preferably, the web element is rotatably mounted relative to the housing, wherein the at least one magnetic coil in an annular recess of the bar element engages axially. For a uniform magnetization of the magnetorheological fluid, it is particularly favorable when the magnetic coil radially in the region of the at least one planetary gear is arranged. To strengthen the magnetization effect, you can also two solenoid coils may be provided, wherein the arranged in the web element is Rädersatz lies axially between the two magnetic coils.

In Konkretisierung umfaßt das Stegelement ein Gehäuseteil und ein Deckelteil, die fest miteinander verbunden sind, wobei das Hohlrad gegenüber dem Gehäuseteil frei drehbar ist. Die Kanäle sind vorzugsweise im Stegelement axial benachbart zu den Rädern angeordnet, und zwar jeweils zwischen den Rädern und der Magnetspule. Die Kanäle können als Bohrungen im Stegelement gestaltet sein. Alternativ hierzu können die Kanäle auch in Form von axialen Spalten zwischen den Planetenrädern und dem Stegelement gestaltet sein, was kostengünstiger ist. Dabei ist es günstig, wenn in einer dem zumindest einen Planetenrad zugewandten Stirnfläche des Stegelements Nuten zum Durchtritt von magnetorheologischem Fluid vorgesehen sind. Je nachdem, ob eine oder zwei Magnetspulen verwendet werden, sind Kanäle nur auf einer Seite oder beidseitig des Rädersatzes vorgesehen.In Concretization included the web element is a housing part and a lid member which are fixedly connected to each other, wherein the Ring gear opposite the housing part is freely rotatable. The channels are preferably arranged in the web element axially adjacent to the wheels, in each case between the wheels and the magnetic coil. The channels can be designed as holes in the web element. Alternatively, the channels also in the form of axial gaps between the planet wheels and be designed the web element, which is cheaper. It is favorable, though in an at least one planetary gear facing end face of the Guide elements Grooves for the passage of magnetorheological fluid are provided. Depending on whether one or two solenoid coils are used are, are channels provided only on one side or on both sides of the wheelset.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Räder, d.h. das Sonnenrad, das Hohlrad und das zumindest eine Planetenrad, schrägverzahnt, wobei die Schrägverzahnungen derart gestaltet sind, daß das zumindest eine Planetenrad bei Relativdrehung zwischen den beiden koppelbaren Teilen gegen eine ebene Radialfläche des Stegelements anläuft. Dies gilt insbesondere für die Ausführungsform mit Kanälen in Form von Axialspalten; jedoch können die Räder auch bei der Ausführungsform mit Bohrungen schrägverzahnt sein. Bei der Ausführung mit Schrägverzahnung wird das durch die Magnetisierung des Fluids entstehende Drehmoment einerseits und das durch die mechanische Reibung an den Stirnseiten der Verzahnungsteile entstehende Drehmoment andererseits überlagert.To a preferred embodiment the wheels, i.e. the sun gear, the ring gear and the at least one planetary gear, helically toothed, wherein the helical gears are designed such that the at least one planetary gear in relative rotation between the two coupling parts against a flat radial surface of the rod element starts. This especially applies to the embodiment with channels in the form of axial gaps; however, the wheels may also be in the embodiment helically toothed with holes be. In the execution with helical teeth becomes the torque produced by the magnetization of the fluid on the one hand and by the mechanical friction on the front sides of the Gearing parts resulting torque on the other hand superimposed.

Vorzugsweise ist eines der beiden koppelbaren Teile mit dem Stegelement drehfest verbunden, während das andere der beiden Teile mit dem Sonnenrad drehfest verbunden ist. Selbstverständlich kann aber auch eines der koppelbaren Teile mit dem Hohlrad drehfest verbunden sein, welches dann gehäuseartig gestaltet sein müßte. In Konkretisierung ist das mit dem Sonnenrad drehfest verbundene Teil in Form einer Welle gestaltet, auf der das Stegelement mittels eines Lagers drehbar gelagert ist. Vorzugsweise sind das Stegelement und die Füllkörper fest miteinander verbunden, insbesondere einstückig gestaltet. Für eine gleichmäßige Masseverteilung bei gleichzeitiger koaxialer Ausrichtung von Hohlrad und Sonnenrad ist es günstig, drei Planetenräder und drei Füllkörper vorzusehen. Es können aber auch eine hiervon abweichende Anzahl verwendet werden.Preferably is one of the two coupled parts with the web element rotation connected while the other of the two parts rotatably connected to the sun gear is. Of course you can but also one of the coupling parts rotatably connected to the ring gear which is then boxy should be designed. In Specification is the rotatably connected to the sun in part Formed a wave on which the web element by means of a Bearing is rotatably mounted. Preferably, the web element and the filler solid interconnected, in particular designed in one piece. For a uniform mass distribution with simultaneous coaxial alignment of ring gear and sun gear is it cheap three planet wheels and provide three fillers. It can but also a different number can be used.

Vorzugsweise ist ein Reservoir zur Aufnahme von magnethorheologischem Fluid vorgesehen, das mit dem Kammersystem verbunden ist. Hiermit können aufgrund von Temperaturänderungen im magnetorheologischen Fluid resultierende Volumenänderungen kompensiert werden.Preferably a reservoir is provided for receiving magnetic rheological fluid, the connected to the chamber system. This may be due to temperature changes in the magnetorheological fluid resulting volume changes be compensated.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Hierin zeigtpreferred embodiments The invention will be explained below with reference to the drawing. Here in shows

1 eine erfindungsgemäße Sperrkupplung im Querschnitt; 1 a locking coupling according to the invention in cross section;

2 eine erfindungsgemäße Sperrkupplung in einer ersten Ausführungsform, in der die Schnittlinie I-I aus 1 eingezeichnet ist; 2 a locking coupling according to the invention in a first embodiment, in which the section line II 1 is drawn;

3 eine erfindungsgemäße Sperrkupplung in einer zweiten Ausführungsform in der die Schnittlinie I-I aus 1 eingezeichnet ist; 3 a locking coupling according to the invention in a second embodiment in the section line II 1 is drawn;

Die 1 und 2, die im folgenden gemeinsam beschrieben werden, zeigen eine erfindungsgemäße Sperrkupplung 2 zum Koppeln eines ersten Teils 3 mit einem relativ hierzu drehbaren zweiten Teil 4 im Antriebsstrang eines hier nicht dargestellten Kraftfahrzeugs. Die Sperrkupplung 2 dient dabei zum Zuschalten einer sekundären Antriebsachse des Kraftfahrzeugs. Hierfür kann das erste Teil 3 über ein Gleichlaufdrehgelenk mit der Längsantriebswelle des Kraftfahrzeugs drehfest verbunden werden, während das zweite Teil 4 mit dem Antriebsritzel eines Hinterachsdifferentials drehfest verbunden wird.The 1 and 2 , which will be described together below, show a lock-up clutch according to the invention 2 for coupling a first part 3 with a second part rotatable relative thereto 4 in the drive train of a motor vehicle, not shown here. The lockup clutch 2 serves to connect a secondary drive axle of the motor vehicle. For this, the first part 3 be rotatably connected via a constant velocity universal joint with the longitudinal drive shaft of the motor vehicle, while the second part 4 is rotatably connected to the drive pinion of a rear differential.

Die Sperrkupplung 2 umfaßt ein Planetengetriebe 5 mit einem Sonnenrad 6, einem hierzu koaxial angeordneten Hohlrad 7, einem Stegelement 8 und mehreren Planetenrädern 9. Die Planetenräder 9 sind auf einem Zapfen 10 im Stegelement 8 drehbar gehalten und kämmen mit dem Sonnenrad 6 einerseits und dem Hohlrad 7 ande rerseits. Dabei ist das Hohlrad 7 grundsätzlich frei drehbar gegenüber dem Stegelement gehalten und wird über die Mehrzahl von Planetenrädern 9 auf der Drehachse A zentriert. Das Stegelement 8 umfaßt ein Deckelteil 12, das einstückig mit dem ersten koppelbaren Teil 3 gestaltet ist, und ein hiermit fest verbundenes Gehäuseteil 13, in dem die Räder 6, 7, 9 aufgenommen sind. Zur Montage werden zunächst die Räder 6, 7, 9 in das Gehäuseteil 13 eingesetzt, dann wird das Deckelteil 12 auf das Gehäuseteil 13 aufgesetzt und mittels einer Schweißnaht 14 mit diesem verbunden. Das zweite koppelbare Teil 4 ist in Form einer Antriebswelle gestaltet, die mittels einer Längsverzahnung 15 drehfest mit dem Sonnenrad 6 antriebsverbunden ist. Das Stegelement 8 ist mit seinem Gehäuseteil 13 gegenüber der mit dem Sonnenrad 6 drehfest verbundenen Antriebswelle 4 mittels eines Wälzlagers 40 drehbar gelagert und mittels Dichtungsmitteln 11 flüssigkeitsdicht abgedichtet. Vorliegend sind die beiden koppelbaren Teile 3, 4 mit dem Stegelement 8 bzw. dem Sonnenrad 6 drehfest verbunden. Es ist jedoch prinzipiell eine Ausführungsform denkbar, bei der eines der beiden koppelbaren Teile 3, 4 mit dem Hohlrad 7 drehfest verbindbar ist.The lockup clutch 2 includes a planetary gear 5 with a sun wheel 6 , a ring gear arranged coaxially therewith 7 a web element 8th and several planet wheels 9 , The planet wheels 9 are on a cone 10 in the web element 8th rotatably held and comb with the sun gear 6 on the one hand and the ring gear 7 on the other hand. Here is the ring gear 7 basically freely rotatably supported relative to the web member and is about the plurality of planetary gears 9 centered on the axis of rotation A. The web element 8th comprises a cover part 12 that is integral with the first coupling part 3 is designed, and a hereby firmly connected housing part 13 in which the wheels 6 . 7 . 9 are included. For assembly, first the wheels 6 . 7 . 9 in the housing part 13 used, then the lid part 12 on the housing part 13 put on and by means of a weld 14 associated with this. The second coupling part 4 is designed in the form of a drive shaft, which by means of a spline 15 rotatably with the sun gear 6 is drive connected. The web element 8th is with its housing part 13 opposite to the sun wheel 6 rotatably connected drive shaft 4 by means of a rolling bearing 40 rotatably mounted and by means of sealants 11 sealed watertight. In the present case are the two coupling parts 3 . 4 with the web element 8th or the sun gear 6 rotatably connected. However, it is in principle an embodiment conceivable in which one of the two coupling parts 3 . 4 with the ring gear 7 rotatably connected.

Die Sperrkupplung 2 umfaßt weiterhin mehrere Füllkörper 16, die die zwischen den Rädern 6, 7, 9 gebildeten Zwischenräume weitestgehend ausfüllen. Die Anzahl der Füllkörper 16 entspricht der Anzahl der Planetenräder 9, wobei vorliegend jeweils eine Anzahl von drei vorgesehen sind. Die Füllkörper 16 sind fest mit dem Gehäuseteil 13 des Stegelements 8 verbunden; sie sind in radiale Richtung jeweils von dem Hohlrad 7 und dem Sonnenrad 6 und in Umfangsrichtung von zwei benachbarten Planetenrädern 9 begrenzt. Die Umfangslinien der Füllkörper 16 ist jeweils mit geringem Abstand von den Kopfkreislinien der Verzahnungen des Hohlrads 7, zweier Planetenräder 9 und des Sonnenrads 6 definiert und setzt sich aus einem Außenkreisabschnitt und drei Innenkreisabschnitten zusammen. Im Stegelement 8 ist ein Kammersystem 17 ausgebildet, das aus sich überschneidenden Zylindertaschen 18 für das Sonnenrad 6 und Zylindertaschen 19 für die Planetenräder 9 sowie dem Ringspalt 21 zwischen Hohlrad 7 und Füllkörpern 16 gebildet wird. Das Kammersystem 17 ist zumindest weitestgehend mit magnetorheologischem Fluid gefüllt. Die Verzahnungen 20 der Planetenräder 9 sind wie üblich mit der Außenverzahnung 22 des Sonnenrads 6 und der Innenverzahnung 23 des Hohlrads 7 im Eingriff. Ausgehend von der Annahme eines in Draufsicht linksdrehend angetriebenen Stegelements 8 und eines festgehaltenen Sonnenrads 6 sind die Drehrichtungen der übrigen Teile mit Pfeilen angegeben. Durch die gehäuseähnliche Ausführung des Stegelements 8 mit Füllkörpern 16 ist hier ein Pumpengehäuse für jeweils zwei Zahnräder 6, 7, 9 gebildet, so daß eine Förderung des im Gehäuse eingeschlossenen magnetorheologischen Fluids über Verbindungskanäle 24 aus den gepunktet dargestellten Druckbereichen 25 in die schraffiert dargestellten Saugbereiche 26 stattfinden kann.The lockup clutch 2 further comprises several packing 16 that between the wheels 6 . 7 . 9 fill in as far as possible. The number of fillers 16 corresponds to the number of planet gears 9 , wherein in the present case a number of three are provided in each case. The packing 16 are fixed to the housing part 13 of the posture 8th connected; they are each in the radial direction of the ring gear 7 and the sun wheel 6 and in the circumferential direction of two adjacent planetary gears 9 limited. The peripheral lines of the packing 16 is in each case at a small distance from the top circle lines of the teeth of the ring gear 7 , two planet gears 9 and the sun wheel 6 defines and is composed of an outer circle section and three inner circle sections. In the web element 8th is a chamber system 17 formed out of overlapping cylinder pockets 18 for the sun wheel 6 and cylinder bags 19 for the planet wheels 9 as well as the annular gap 21 between ring gear 7 and packing 16 is formed. The chamber system 17 is at least largely filled with magnetorheological fluid. The gears 20 the planet wheels 9 are as usual with the external teeth 22 of the sun wheel 6 and the internal teeth 23 of the ring gear 7 engaged. Starting from the assumption of a left-hand driven top view in plan view 8th and a captured sun gear 6 the directions of rotation of the remaining parts are indicated by arrows. Due to the housing-like design of the bar element 8th with packing 16 Here is a pump housing for two gears 6 . 7 . 9 formed so that a promotion of enclosed in the housing magnetorheological fluid via connection channels 24 from the dotted print areas 25 in the suction areas shown hatched 26 can take place.

Die Verbindungskanäle 24 sind in Form von Spalten zwischen Stirnflächen 27 der Planetenräder 9 und inneren Stirnflächen 28 des Stegelements 8 gestaltet. Um einen definierten Fluß des magnetorheologischen Fluids bei Relativdrehung der beiden koppelbaren Teile 3, 4 zu erreichen, sind in inneren ersten Stirnflächen 28 des Stegelements 8 zum Innenraum hin offene Nuten 29 vorgesehen. Die den ersten Stirnflächen 28 gegenüberliegenden zweiten Stirnflächen 30 sind als ebene Flächen ohne jegliche Vertiefungen gestaltet. Damit die Planetenräder 9 bei Relativdrehung der beiden koppelbaren Teile 3, 4 gegen die ebenen Stirnflächen 30 anlaufen, sind die Verzahnungen 20, 22, 23 als Schrägverzahnungen gestaltet. So werden magnetorheologisches und mechanisches Drehmoment überlagert.The connection channels 24 are in the form of gaps between faces 27 the planet wheels 9 and inner faces 28 of the posture 8th designed. To a defined flow of the magnetorheological fluid during relative rotation of the two coupling parts 3 . 4 to reach are in inner first faces 28 of the posture 8th to the interior open grooves 29 intended. The first faces 28 opposite second end faces 30 are designed as flat surfaces without any depressions. So the planetary gears 9 with relative rotation of the two coupling parts 3 . 4 against the flat faces 30 start, are the gears 20 . 22 . 23 designed as helical gears. So magnetorheological and mechanical torque are superimposed.

Die Sperrkupplung 2 umfaßt weiterhin eine steuerbare Magnetspule 32, die einen magnetischen Fluß über das magnetorheologische Fluid in dem Kammersystem 17 erzeugen kann, wobei die Viskosität des magnetorheologischen Fluids verändert wird. Die Magnetspule 32 ist in einem axial benachbart zum Planetengetriebe 5 angeordneten stehenden Gehäuse 33 fixiert und ist mit einer hier nicht dargestellten elektronischen Regeleinheit zur Regelung der Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs über elektrische Leitungen 34 verbunden. Das Stegelement 8 ist gegenüber dem Gehäuse 33 drehbar gelagert, wobei die Magnetspule 32 in eine ringförmige Ausnehmung 35 des Stegelements 8 axial eingreift. Der zwischen der Magnetspule 32 und dem Stegelement 8 gebildete Spalt ist nach außen hin mittels Dichtmitteln 36 abgedichtet, um das Eindringen von Schmutz zu verhindern. Um einen gezielten Magnetfluß über das Kammersystem 17 zu erzeugen, ist die Magnetspule 32 koaxial zur Drehachse A und im Durchmesserbereich der Planetenräder 9 angeordnet. Dabei ist der axiale Abstand zwischen der Magnetspule 32 und dem Planetengetriebe 5 möglichst klein. Das Stegelement 8, das Hohlrad 7, die Planetenräder 9 und das Sonnenrad 6 sind aus magnetischem Material, beispielsweise einem ferritischen Stahl. Durch die Art der Anordnung der Magnetspule 32 und die Materialauswahl bildet sich ein torusschalenförmiges Magnetfeld um die Magnetspule 32 aus, das das Kammersystem 17 erfaßt und dort das magnetorheologische Fluid magnetisieren kann.The lockup clutch 2 further comprises a controllable magnetic coil 32 which conducts a magnetic flux across the magnetorheological fluid in the chamber system 17 can generate, wherein the viscosity of the magnetorheological fluid is changed. The magnetic coil 32 is in an axially adjacent to the planetary gear 5 arranged standing housing 33 fixed and is connected to an electronic control unit, not shown here for controlling the driving dynamics of the motor vehicle via electrical lines 34 connected. The web element 8th is opposite the case 33 rotatably mounted, wherein the magnetic coil 32 in an annular recess 35 of the posture 8th engages axially. The between the magnetic coil 32 and the web element 8th formed gap is outwardly by means of sealants 36 sealed to prevent ingress of dirt. For a targeted magnetic flux through the chamber system 17 to generate, is the magnetic coil 32 coaxial to the axis of rotation A and in the diameter range of the planet gears 9 arranged. In this case, the axial distance between the magnetic coil 32 and the planetary gear 5 as small as possible. The web element 8th , the ring gear 7 , the planetary gears 9 and the sun wheel 6 are made of magnetic material, such as a ferritic steel. Due to the nature of the arrangement of the magnetic coil 32 and the material selection forms a toroidal magnetic field around the solenoid coil 32 out, that's the chamber system 17 detected and there can magnetize the magnetorheological fluid.

Bei Relativdrehung zwischen den beiden koppelbaren Teilen 3, 4 wird das magnetorheologische Fluid durch das Abwälzen der Verzahnungen 20, 22, 23 der Räder 6, 7, 9 verdrängt. Durch diese Pumpwirkung wird das magnetorheologische Fluid durch die Verbindungskanäle 24 zwischen den Saugräumen 26 und den Druckräumen 25 hin- und hergefördert. Hieraus resultiert ein geringes Schleppmoment, das zu einem gewissen Wärmeverlust führt. Um die hieraus resultierende Volumenvergrößerung des Fluids zu kompensieren kann in der Welle 4 ein Reservoir 37 vorgesehen sein, das mit dem Kammersystem 17 verbunden ist und in das das Fluid durch Axialspalte zwischen den Planetenrädern 9 bzw. dem Sonnenrad 6 einerseits und dem Stegelement 8 andererseits gelangen kann.For relative rotation between the two coupling parts 3 . 4 is the magnetorheological fluid by rolling the gears 20 . 22 . 23 the wheels 6 . 7 . 9 repressed. Through this Pumping action is the magnetorheological fluid through the connecting channels 24 between the suction chambers 26 and the pressure chambers 25 promoted back and forth. This results in a low drag torque, which leads to a certain heat loss. In order to compensate for the resulting increase in volume of the fluid can in the shaft 4 a reservoir 37 be provided with the chamber system 17 is connected and in which the fluid through axial gaps between the planetary gears 9 or the sun gear 6 on the one hand and the web element 8th on the other hand can get.

In 3 ist eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sperrkupplung gezeigt. Diese entspricht hinsichtlich ihrem Aufbau und ihrer Funktionsweise weitestgehend derjenigen aus 2, auf deren Beschreibung insofern Bezug genommen wird. Dabei sind gleiche Bauteile mit gleichen und abgewandelte Bauteile mit um eins gestrichenen Bezugsziffern versehen. Die Sperrkupplung 2' nach 3 unterscheidet sich dadurch, daß die Verbindungskanäle 24' in Form von im Gehäuseteil angeordneten Bohrungen gestaltet sind. Dabei hat das Gehäuseteil 13' gegenüber der obigen Ausführungsform eine größere axiale Erstreckung. Die Verbindungskanäle sind jeweils durch zwei Axialbohrungen 38, die in die Druck- bzw. Saugbereiche der Verzahnungen münden, und eine die Axialbohrungen 38 miteinander verbindende Radialbohrung 39 gebildet. Die äußere Öffnung der Radialbohrung wird nach dem Befüllen des Kammersystems 17 mit magnetorheologischem Fluid mittels eines Stopfens 31 verschlossen. Durch die Verbindung der Druck- mit den Saugräumen kann das Fluid bei Relativdrehung zwischen den beiden koppelbaren Teilen 3, 4 zirkulieren. Durch Aktivierung der Magnetspule wird die Viskosität des magnetorheologischen Fluids erhöht, wodurch die Sperrwirkung zwischen den beiden koppelbaren Teilen 3, 4 vergrößert wird.In 3 a second embodiment of the lock clutch according to the invention is shown. This corresponds largely in terms of their structure and operation of those from 2 , to the description of which reference is made. In this case, the same components are provided with the same and modified components with one by one reference numerals. The lockup clutch 2 ' to 3 differs in that the connecting channels 24 ' are designed in the form of arranged in the housing part holes. In this case, the housing part 13 ' over the above embodiment, a larger axial extent. The connecting channels are each through two axial bores 38 , which open into the pressure and suction areas of the teeth, and one the axial bores 38 interconnecting radial bore 39 educated. The outer opening of the radial bore is after filling the chamber system 17 with magnetorheological fluid by means of a plug 31 locked. Through the connection of the pressure and the suction chambers, the fluid can during relative rotation between the two coupling parts 3 . 4 circulate. By activating the magnetic coil, the viscosity of the magnetorheological fluid is increased, whereby the blocking effect between the two coupling parts 3 . 4 is enlarged.

11
22
Sperrkupplunglock-up clutch
33
erstes Teilfirst part
44
zweites Teilsecond part
55
Planetengetriebeplanetary gear
66
Sonnenradsun
77
Hohlradring gear
88th
Stegelementweb element
99
Planetenradplanet
1010
Zapfenspigot
1111
Dichtmittelsealant
1212
Deckelteilcover part
1313
Gehäuseteilhousing part
1414
SchweißnahtWeld
1515
Längsverzahnungspline
1616
Füllkörperpacking
1717
Kammersystemchamber system
1818
Zylindertaschecylinder pocket
1919
Zylindertaschecylinder pocket
2020
Verzahnunggearing
2121
Ringspaltannular gap
2222
Verzahnunggearing
2323
Verzahnunggearing
2424
Verbindungskanalconnecting channel
2525
Druckbereichpressure range
2626
Saugbereichsuction area
2727
Stirnflächeface
2828
Stirnflächeface
2929
Nutgroove
3030
Stirnflächeface
3131
StopfenPlug
3232
Magnetspulesolenoid
3333
Gehäusecasing
3434
elektrische Leitungelectrical management
3535
Ausnehmungrecess
3636
Dichtmittelsealant
3737
Reservoirreservoir
3838
Axialbohrungaxial bore
3939
Radialbohrungradial bore
4040
Wälzlagerroller bearing
AA
Drehachseaxis of rotation

Claims (15)

Sperrkupplung zum Koppeln zweier relativ zueinander um eine gemeinsame Drehachse (A) drehbarer Teile (3, 4), insbesondere zum Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Planetengetriebe (5) mit einem Sonnenrad (6), einem hierzu koaxial angeordneten Hohlrad (7), einem Stegelement (8), zumindest einem Planetenrad (9), das mit dem Sonnenrad (6) und dem Hohlrad (7) in Verzahnungseingriff ist und gegenüber dem Stegelement (8) drehbar gehalten ist, sowie zumindest einen Füllkörper (16), der in zwischen den Rädern (6, 7, 9) gebildeten Zwischenräumen angeordnet ist, wobei ein Kammersystem (17) zwischen den Rädern (6, 7, 9) und dem zumindest einen Füllkörper (16) gebildet ist, das zumindest teilweise mit magnetorheologischem Fluid gefüllt ist, wobei eines der gegeneinander drehbaren Teile (3, 4) mit einem ersten Element und das andere der gegeneinander drehbaren Teile (3, 4) mit einem zweiten Element der nachstehend genannten Elemente Sonnenrad (6), Hohlrad (7), Stegelement (8) antriebsverbunden ist, wobei Kanäle (24) vorgesehen sind, die an den Verzahnungseingriffen zwischen den Rädern (6, 7, 9) Kammerbereiche, die bei relativer Drehung der beiden Teile (3, 4) zueinander erhöhten Fluiddruck aufweisen, mit Kammerbereichen, die bei relativer Drehung der beiden Teile (3, 4) zueinander reduzierten Fluiddruck aufweisen, miteinander verbinden, sowie zumindest eine steuerbare Magnetspule (32), die einen magnetischen Fluß über das Fluid in dem Kammersystem (17) erzeugen kann, wobei die Viskosität des magnetorheologischen Fluids verändert wird.Locking coupling for coupling two parts rotatable relative to each other about a common axis of rotation (A) ( 3 . 4 ), in particular for use in the drive train of a motor vehicle, comprising a planetary gear ( 5 ) with a sun wheel ( 6 ), a coaxially arranged ring gear ( 7 ), a web element ( 8th ), at least one planetary gear ( 9 ), with the sun gear ( 6 ) and the ring gear ( 7 ) is in toothing engagement and with respect to the web element ( 8th ) is rotatably supported, and at least one filler ( 16 ) in between the wheels ( 6 . 7 . 9 ) is arranged, wherein a chamber system ( 17 ) between the wheels ( 6 . 7 . 9 ) and the at least one filling body ( 16 ) is formed, which is at least partially filled with magnetorheological fluid, wherein one of the mutually rotatable parts ( 3 . 4 ) with a first element and the other of the mutually rotatable parts ( 3 . 4 ) with a second element of the following elements sun gear ( 6 ), Ring gear ( 7 ), Web element ( 8th ) is drivingly connected, whereby channels ( 24 ) provided at the meshing intersections between the wheels ( 6 . 7 . 9 ) Chamber areas which, upon relative rotation of the two parts ( 3 . 4 ) to each other increased fluid pressure, with chamber areas, the relative rotation of the two parts ( 3 . 4 ) have mutually reduced fluid pressure, connect together, and at least one controllable magnetic coil ( 32 ), which conducts a magnetic flux via the fluid in the chamber system ( 17 ), wherein the viscosity of the magnetorheological fluid is changed. Sperrkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspule (32) in einem axial benachbart zum Planetengetriebe (5) angeordneten stehenden Gehäuse (33) gehalten ist.Locking coupling according to claim 1, characterized in that the magnetic coil ( 32 ) in an axially adjacent to the planetary gear ( 5 ) arranged standing housing ( 33 ) is held. Sperrkupplung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß das Stegelement (8) gegenüber dem Gehäuse (33) drehbar gelagert ist, wobei die Magnetspule (32) in eine ringförmige Ausnehmung (35) des Stegelements (8) axial eingreiftLocking coupling according to claim 1 or 2, characterized in that the web element ( 8th ) opposite the housing ( 33 ) is rotatably mounted, wherein the magnetic coil ( 32 ) in an annular recess ( 35 ) of the bridge element ( 8th ) engages axially Sperrkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspule (32) koaxial zur Drehachse (A) und im Durchmesserbereich der Planetenräder (9) angeordnet ist.Locking coupling according to one of claims 1 to 3, characterized in that the magnetic coil ( 32 ) coaxial to the axis of rotation (A) and in the diameter range of the planet wheels ( 9 ) is arranged. Sperrkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stegelement (8) ein die Räder (6, 7, 9) aufnehmendes Gehäuseteil (13) und ein Deckelteil (12) umfaßt, die fest miteinander verbunden sind.Locking coupling according to one of claims 1 to 4, characterized in that the web element ( 8th ) the wheels ( 6 . 7 . 9 ) receiving housing part ( 13 ) and a cover part ( 12 ), which are firmly connected to each other. Sperrkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (24) im Stegelement (8) axial benachbart zu den Rädern (6, 7, 9) angeordnet sind.Locking coupling according to one of claims 1 to 5, characterized in that the channels ( 24 ) in the web element ( 8th ) axially adjacent to the wheels ( 6 . 7 . 9 ) are arranged. Sperrkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (24) als Bohrungen (38, 39) im Stegelement (8) gestaltet sind.Locking coupling according to one of claims 1 to 6, characterized in that the channels ( 24 ) as holes ( 38 . 39 ) in the web element ( 8th ) are designed. Sperrkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (24) in Form von Spalten zwischen Stirnflächen (27) des zumindest einen Planetenrads (9) und dem Stegelement (8) gestaltet sind.Locking coupling according to one of claims 1 to 6, characterized in that the channels ( 24 ) in the form of gaps between faces ( 27 ) of the at least one planetary gear ( 9 ) and the web element ( 8th ) are designed. Sperrkupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einer inneren ersten Stirnfläche (28) des Stegelements (8) Nuten (29) zum Durchtritt von magnetorheologischem Fluid vorgesehen sind.Locking coupling according to claim 8, characterized in that in at least one inner first end face ( 28 ) of the bridge element ( 8th ) Grooves ( 29 ) are provided for the passage of magnetorheological fluid. Sperrkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Räder (6, 7, 9) schrägverzahnt sind, wobei die Schrägverzahnungen derart gestaltet sind, daß das zumindest eine Planetenrad (9) bei Relativdrehung zwischen den beiden Teilen (3, 4) gegen eine ebene Radialfläche (30) des Stegelements (8) anläuft.Locking coupling according to one of claims 1 to 9, characterized in that the wheels ( 6 . 7 . 9 ) are helically toothed, wherein the helical gears are designed such that the at least one planetary gear ( 9 ) with relative rotation between the two parts ( 3 . 4 ) against a plane radial surface ( 30 ) of the bridge element ( 8th ) starts. Sperrkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eines der beiden gegeneinander drehbaren Teile (3, 4) mit dem Stegelement (8) drehfest verbunden ist und das andere der beiden gegeneinander drehbaren Teile (3, 4) mit dem Sonnenrad (6) drehfest verbunden ist.Locking coupling according to one of claims 1 to 10, characterized in that one of the two mutually rotatable parts ( 3 . 4 ) with the web element ( 8th ) is rotatably connected and the other of the two mutually rotatable parts ( 3 . 4 ) with the sun wheel ( 6 ) is rotatably connected. Sperrkupplung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Sonnenrad (6) drehfest verbundene Teil (4) in Form einer Welle gestaltet ist, auf der das Stegelement (8) mittels eines Lagers (40) drehbar gelagert ist.Locking coupling according to claim 11, characterized in that the sun gear ( 6 ) rotatably connected part ( 4 ) is designed in the form of a shaft on which the web element ( 8th ) by means of a warehouse ( 40 ) is rotatably mounted. Sperrkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Stegelement (8) und die Füllkörper (16) fest miteinander verbunden sind, insbesondere einstückig gestaltet sind.Locking coupling according to one of claims 1 to 12, characterized in that the web element ( 8th ) and the filling bodies ( 16 ) are firmly connected to each other, in particular are designed in one piece. Sperrkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reservoir (37) zur Aufnahme von magnethorheologischem Fluid vorgesehen ist, das mit dem Kammersystem (17) verbunden ist.Locking coupling according to one of claims 1 to 13, characterized in that a reservoir ( 37 ) is provided for receiving magnethorheological fluid, which with the chamber system ( 17 ) connected is. Sperrkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Stegelement (8), das Hohlrad (7), das zumindest eine Planetenrad (9) und das Sonnenrad (6) aus ferromagnetischem Material sind.Locking coupling according to one of claims 1 to 14, characterized in that the web element ( 8th ), the ring gear ( 7 ), the at least one planetary gear ( 9 ) and the sun wheel ( 6 ) are made of ferromagnetic material.
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