DE102008011914A1

DE102008011914A1 - biasing unit

Info

Publication number: DE102008011914A1
Application number: DE200810011914
Authority: DE
Inventors: Ramon Jurjanz; Norbert Radinger; Tomas Dr. Smetana
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2008-02-29
Publication date: 2009-09-03
Anticipated expiration: 2028-03-01
Also published as: WO2009109255A2; WO2009109255A3; DE102008011914B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorspanneinheit mit einer ersten Rampenscheibe und einer zweiten Rampenscheibe. Die Rampenscheiben sind derart ausgestaltet, dass zwischen der Seite der ringförmigen Fläche der Rampenscheiben, die keine Rampenkonturen umfassen, und den benachbarten Elementen der jeweiligen Rampenscheiben mehrere Hohlräume ausgebildet sind.The invention relates to a biasing unit with a first ramp disc and a second ramp disc. The ramp discs are configured such that a plurality of cavities are formed between the side of the annular surface of the ramp discs which do not include ramp contours and the adjacent members of the respective ramp discs.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorspanneinheit. Im Besonderen betrifft die Erfindung eine Vorspanneinheit, die aus einer ersten und einer zweiten Rampenscheibe aufgebaut ist, von denen jede Rampenscheibe Rampenkonturen ausgebildet hat. Jede Rampenkontur umfasst eine erste Rampe und eine zweite Rampe. Zwischen der ersten und der zweiten Rampenscheibe ist ein Wälzkörper derart angeordnet, dass in der Vorspanneinheit durch Dreh-Schwenken wenigstens einer der beiden Rampenscheiben relativ zu der anderen Rampenscheibe die Wälzkörper an den Rampenkonturen auf- und/oder absteigen.The The invention relates to a biasing unit. In particular the invention a biasing unit consisting of a first and a second ramp disc is constructed, each of which ramp disc Has formed ramp contours. Each ramp contour includes a first one Ramp and a second ramp. Between the first and the second ramp disc a rolling element is arranged such that in the biasing unit by pivoting at least one of the two Ramp discs relative to the other ramp disc the rolling elements ascending and / or descending the ramp contours.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Derartige Vorspanneinheiten finden bei Getrieben von Kraftfahrzeugen Verwendung, um insbesondere die Betätigung einer Reibungskupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zu ermöglichen.such Biasing units are used in transmissions of motor vehicles, in particular the operation of a friction clutch in the drive train to allow a motor vehicle.

Die Deutsche Patentschrift DE 10 2005 053 555 B3 offenbart eine Axialverstellvorrichtung in Form einer Kugelrampenanordnung. Die Axialverstellvorrichtung umfasst zwei auf einer gemeinsamen Achse zentrierte Scheiben, von de nen eine axial abgestützt ist und die andere axial verschiebbar ist und von denen zumindest eine drehend antreibbar ist. Die beiden Scheiben weisen jeweils auf ihren zueinander zugewandten Stirnflächen eine gleich große Mehrzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden Kugelrinnen auf. Die beiden Scheiben werden also mit Kugeln als Wälzkörper gelagert.The German patent specification DE 10 2005 053 555 B3 discloses an axial adjustment device in the form of a ball ramp arrangement. The Axialverstellvorrichtung comprises two disks centered on a common axis, of which one is supported axially and the other is axially displaceable and of which at least one is rotatably driven. The two discs each have on their mutually facing end faces on an equal plurality of circumferentially extending ball grooves. The two discs are thus stored with balls as rolling elements.

Die U.S.-Patentschrift 5,485,904 offenbart ebenfalls eine Vorspanneinheit, deren Rappenscheiben mittels Kugeln als Wälzkörper gegeneinander verdrehbar angeordnet sind.The U.S. Patent 5,485,904 also discloses a biasing unit, the rappen disks are arranged by means of balls as rolling elements against each other rotatable.

Ebenso offenbart das U.S.-Patent 5,620,072 eine Vorspanneinheit für eine Lamellenkupplung, deren Rampenscheiben ebenfalls mit Kugeln als Wälzkörper gegeneinander verdrehbar angeordnet sind.Likewise, that reveals U.S. Patent 5,620,072 a biasing unit for a multi-plate clutch, the ramp discs are also arranged with balls as rolling elements rotated against each other.

1 zeigt schematisch die Anwendung einer Vorspanneinheit 1 gemäß dem Stand der Technik. Eine Vorspanneinheit 1 findet z. B. bei einer Allradzuschaltung (Coupler-Unit) Verwendung und setzt sich, wie in 1 dargestellt, im Wesentlichen aus einem Gehäuse 60 zusammen, in dem eine zweite Lamellenkupplung 54, eine erste Lamellenkupplung 52 und die Vorspanneinheit 1 gemäß dem Stand der Technik angeordnet ist. Das Gehäuse 60 der Allradzuschaltung besitzt eine Getriebeeingangswelle 56 und eine Getriebeausgangswelle 58. Die Vorspanneinheit 1 umfasst eine erste Rampenscheibe 2 und eine zweite Rampenscheibe 5. Zwischen den beiden Rampenscheiben 2 und 5 befinden sich zwischen 5 bis 6 Kugeln, die die Wälzkörper 3 darstellen. In den Rampenscheiben 2 und 5 sind jeweils entsprechende Rampen 9 und 10 (in 1 nicht dargestellt) bzw. Rampenkonturen 8 (in 1 nicht dargestellt) ausgebildet, in denen die Wälzkörper 3 rollen. Die Rampen 9, 10 sind schräg ausgebildet, was eine reibungsarme Verschiebung der beiden Rampenscheiben 2, 5 in Richtung der Achse 50 bewirkt. Mit der Verschiebung der beiden Rampenscheiben 2 und 5 ist somit ein Hub in Axialrichtung erzielbar. Eine der Rampenscheiben 2 oder 5 kann mittels der ersten Lamellenkupplung 52 elektromagnetisch zugeschaltet werden. 1 schematically shows the application of a bias unit 1 according to the prior art. A bias unit 1 finds z. B. in an all-wheel drive (coupler unit) use and continues, as in 1 shown, essentially from a housing 60 together, in which a second multi-plate clutch 54 , a first multi-plate clutch 52 and the bias unit 1 is arranged according to the prior art. The housing 60 the four-wheel drive has a transmission input shaft 56 and a transmission output shaft 58 , The bias unit 1 includes a first ramp disc 2 and a second ramp disc 5 , Between the two ramp discs 2 and 5 are between 5 to 6 Balls, which are the rolling elements 3 represent. In the ramp discs 2 and 5 each are corresponding ramps 9 and 10 (in 1 not shown) or ramp contours 8th (in 1 not shown), in which the rolling elements 3 roll. The ramps 9 . 10 are formed obliquely, which is a low-friction displacement of the two ramp discs 2 . 5 in the direction of the axis 50 causes. With the displacement of the two ramp discs 2 and 5 Thus, a stroke in the axial direction can be achieved. One of the ramp discs 2 or 5 can by means of the first multi-plate clutch 52 be switched on electromagnetically.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorspanneinheit 1, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Vorspanneinheit 1 besteht aus einer ersten Rampenscheibe 2 und einer zweiten Rampenscheibe 5. Zwischen den beiden Rampenscheiben 2 und 5 sind zwischen 5 und 6 Wälzkörper 3 vorgesehen. Die Wälzkörper 3 des Standes der Technik sind als Kugeln ausgebildet. An die zweite Rampenscheibe 5 schließt sich eine Anlaufscheibe 7 an, die gegenüber der zweiten Rampenscheibe 5 mit einem Axiallager 6 gelagert ist. Wie aus der Darstellung in 2 ersichtlich ist, besitzt ein erster Teilkreis 62, auf dem die Wälzkörper 3 angeordnet sind, einen kleineren Durchmesser als ein zweiter Teilkreis 64, auf dem das Axiallager 6 angeordnet ist. Durch den Unterschied zwischen dem ersten Teilkreis 62 und dem zweiten Teilkreis 64 kommt es bei einer Beanspruchung der Vorspanneinheit 1 zu einer Kraftumlenkung. Dies hat den Nachteil, dass es dadurch zu Verformungen und starken mechanischen Beanspruchungen der ersten Rampenscheibe 2 und der zweiten Rampenscheibe 5 kommen kann. Der axiale Kraftfluss 66 ist somit nicht vollkommen parallel zu der Achse 50. 2 shows a schematic representation of a bias unit 1 as known in the art. The bias unit 1 consists of a first ramp disc 2 and a second ramp disk 5 , Between the two ramp discs 2 and 5 are between 5 and 6 rolling elements 3 intended. The rolling elements 3 The prior art are formed as balls. To the second ramp disc 5 closes a thrust washer 7 on, opposite the second ramp disc 5 with a thrust bearing 6 is stored. As from the illustration in 2 is apparent, has a first pitch circle 62 on which the rolling elements 3 are arranged, a smaller diameter than a second pitch circle 64 on which the thrust bearing 6 is arranged. By the difference between the first pitch 62 and the second circle 64 it comes with a stress of the biasing unit 1 to a force deflection. This has the disadvantage that it leads to deformations and strong mechanical stresses on the first ramp disc 2 and the second ramp disc 5 can come. The axial force flow 66 is thus not completely parallel to the axis 50 ,

Die Deutsche Patentschrift DE 10 2004 015 271 B4 offenbart eine Drehmoment-Übertragungsvorrichtung. Hier sind die Wälzkörper und das Axiallager auf einem Teilkreis angebracht, der den gleichen Durchmesser aufweist. Als Wälzkörper werden Kugeln verwendet.The German patent specification DE 10 2004 015 271 B4 discloses a torque transmitting device. Here, the rolling elements and the thrust bearing are mounted on a pitch circle, which has the same diameter. As rolling elements balls are used.

Eine axiale Vorspanneinheit wird ebenfalls in den Kegelraddifferenzialen zur Vorspannung von Lamellenkupplungen der Überlagerungsstufen eingesetzt.A Axial bias unit is also in the bevel gear differentials for preloading of multi-plate clutches of the superposition stages used.

Wie in den 1, 2 und 4 beschrieben, ist die zweite Rampenscheibe 5 mit einer Innenzahnung versehen und ist mit der Getriebeausgangswelle 58 und somit mit der Hinterachse (nicht dargestellt) verbunden. Zwischen der Getriebeeingangswelle 56 und der Getriebeausgangswelle 58 befindet sich die zweite Lamellenkupplung 54. Drehen sich die Getriebeeingangswelle 56 und die Getriebeausgangswelle 58 mit unterschiedlichen Drehzahlen (z. B. wenn die Hinterräder auf Eis stehen), verdrehen sich die Rampenscheiben 2 und 5 der Vorspanneinheit 1 relativ zueinander. Die daraus resultierende Normalkraft betätigt die zweite Lamellenkupplung 54. Das Drehmoment kann somit vom Getriebe zur Hinterachse übertragen werden. Um Kraftstoff auf der Autobahn zu sparen, können die Lamellen der Vorspanneinheit 1 elektromagnetisch abgeschaltet werden. Der Antrieb erfolgt in dem Fall nur an den Vorderrädern des Kraftfahrzeugs.As in the 1 . 2 and 4 described, is the second ramp disk 5 provided with an internal toothing and is with the transmission output shaft 58 and thus connected to the rear axle (not shown). Between the transmission input shaft 56 and the transmission output shaft 58 is the second multi-plate clutch 54 , Rotate the transmission input shaft 56 and the transmission output shaft 58 at different speeds (eg when the rear wheels are on ice), the ramp discs twist 2 and 5 the bias unit 1 relative to each other. The resulting normal force actuates the second multi-plate clutch 54 , The torque can thus be transmitted from the transmission to the rear axle. To save fuel on the highway, the fins of the bias unit can 1 be switched off electromagnetically. The drive takes place in the case only on the front wheels of the motor vehicle.

Wie in den 1, 2 und 3 ebenfalls erkennbar ist, sind die Rampenkonturen 8 bei den Rampenscheiben 2, 5 gemäß dem Stand der Technik massiv ausgeformt, so dass die Seite der ringförmigen Fläche der Rampenscheiben 2, 5, die von den Rampenkonturen 8 abgewandt ist, vollständig in Kontakt mit jeweils benachbarten Elementen 79 der jeweiligen Rampenscheiben 2, 5 tritt.As in the 1 . 2 and 3 Also recognizable are the ramp contours 8th at the ramp discs 2 . 5 massively shaped according to the prior art, so that the side of the annular surface of the ramp discs 2 . 5 from the ramp contours 8th turned away, completely in contact with each adjacent elements 79 the respective ramp discs 2 . 5 occurs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige und gewichtsreduzierte Vorspanneinheit zu schaffen.Of the Invention is based on the object, a cost-effective and to provide a weight reduced bias unit.

Die obige Aufgabe wird durch eine Vorspanneinheit gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.The The above object is achieved by a bias unit, the the features of claim 1 comprises.

Die erfindungsgemäße Vorspanneinheit umfasst eine erste Rampenscheibe und eine zweite Rampenscheibe. Beide Rampenscheiben haben mehrere Rampenkonturen in einer Seite einer ringförmigen Fläche der Rampenscheiben ausgeformt. Dabei umfasst jede Rampenkontur eine erste Rampe und eine zweite Rampe. Es ist nach dem Gesichtspunkt der Kräfteeinleitung besonders vorteilhaft, dass mindestens drei und höchstens fünf Wälzkörper zwischen den beiden Rampenscheiben verteilt angeordnet sind. Entsprechend der zwischen den Rampenscheiben vorgesehenen Wälzkörper sind in den Rampenscheiben selbst die Rampenkonturen ausgebildet. In der Vorspanneinheit steigt der Wälzkörper durch Dreh-Schwenken wenigstens einer der beiden Rampenscheiben relativ zu der anderen Rampenscheibe an den Rampenkonturen auf- und/oder ab. Somit erzielt man einen Axialhub zwischen den beiden Rampenscheiben.The Biasing unit according to the invention comprises a first ramp disc and a second ramp disc. Both ramp discs have multiple ramp contours in one side of an annular one Surface of the ramp discs formed. Each includes Ramp contour a first ramp and a second ramp. It is after the point of introduction of force particularly advantageous that at least three and at most five rolling elements between the two ramp discs are arranged distributed. Corresponding the rolling elements provided between the ramp discs the ramp contours are formed in the ramp discs themselves. In the biasing unit of the rolling element increases Rotary pivoting of at least one of the two ramp discs relative up and / or down to the other ramp disc at the ramp contours. Thus one achieves an axial stroke between the two ramp discs.

Die Wälzkörper können beispielsweise gemäß dem Stand der Technik Kugeln oder Rollen sein. Dies soll jedoch nicht als eine Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden, denn die Erfindung ist mit diversen anderen aus dem Stand der Technik bekannten Wälzkörpern denkbar.The Rolling elements can, for example, according to the Prior art be balls or rollers. This is not intended as a limitation of the invention, because the invention is with various other from the prior art known rolling elements conceivable.

Es ist von besonderem Vorteil, wenn drei Wälzkörper, insbesondere Rollen, zwischen den Rampenscheiben gleich verteilt angeordnet sind. Wenn die Wälzkörper gleich verteilt angeordnet sind, haben die einzelnen Wälzkörper zueinander einen Winkelabstand von 120°. Dabei hat jede der beiden Rampenscheiben jeweils drei Rampenkonturen ausgebildet. Für jeden Wälzkörper ist jeweils eine Rampenkontur vorgesehen. Die Rampenkonturen sind jeweils aus den zwei Rampen gebildet.It is of particular advantage when three rolling elements, especially rollers, evenly distributed between the ramp discs are arranged. When the rolling elements distributed equally are arranged, the individual rolling elements each other an angular distance of 120 °. Each one has the two ramp discs each formed three ramp contours. For each rolling element is one each Ramp contour provided. The ramp contours are each from the two ramps formed.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Rampenkonturen, die Wälzkörper und ein Winkel, unter dem die Rampen angeordnet, derart abgestimmt, dass bei einem bestimmten maximalen Drehwinkel zwischen den beiden Rampenscheiben die Vorspanneinheit in einer axialen Richtung eine maximale Bewegung von 5,5 mm erreicht. Die aus den zwei Rampen gebildete Rampenkontur besitzt einen dreieckförmigen Querschnitt.In In a preferred embodiment, the ramp contours are the rolling elements and an angle under which the ramps arranged, tuned so that at a certain maximum Angle of rotation between the two ramp discs the bias unit in a axial direction reaches a maximum movement of 5.5 mm. The ramp contour formed by the two ramps has a triangular Cross-section.

Die Rampenscheiben sind erfindungsgemäß derart ausgestaltet, dass zwischen der Seite der ringförmigen Fläche der Rampenscheiben, die von den Rampenkonturen abgewandt ist, und den benachbarten Elementen der jeweiligen Rampenscheiben mehrere Hohlräume ausgebildet sind. Aufgrund der Hohlräume wird weniger Material zur Herstellung der Rampenscheiben benötigt, so dass die Produktion solcher Rampenscheiben kostengünstiger im Vergleich zu der aus dem Stand der Technik ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Rampenscheiben durch die Materialeinsparung ein geringeres Gewicht im Vergleich zu Rampenscheiben aus dem Stand der Technik aufweisen. Die Rampenscheiben können z. B. aus einem Bandmaterial aus Blech hergestellt sein.The Ramp discs are inventively designed such that between the side of the annular surface the ramp discs, which faces away from the ramp contours, and the adjacent elements of the respective ramp discs more Cavities are formed. Due to the cavities less material is needed to make the ramp discs, so that the production of such ramp discs cheaper compared to that of the prior art. Another The advantage is that the ramp discs through the material savings a lower weight compared to ramp discs from the state the technique. The ramp discs can z. B. off be made of sheet metal a strip material.

Insbesondere die Verwendung von Rollen als Wälzkörper ermöglicht den Einsatz von dünnwandigen Rampenscheiben, insbesondere von Rampenscheiben mit den oben beschriebenen Hohlräumen. Eine hohe Biegefestigkeit der Scheiben ist bei der Verwendung von Rollen nicht mehr erforderlich.Especially allows the use of rollers as rolling elements the use of thin-walled ramp discs, in particular of ramp discs with the cavities described above. A high bending strength of the discs is when using rollers not necessary anymore.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die Rampen jeweils eine Anfangskontaktstelle und eine Endkontaktstelle auf, so dass die Rampen die jeweils benachbarten Elemente nur über die jeweiligen Kontaktstellen berühren. Die Rampen umfassen also jeweils nur zwei Kontaktstellen, an denen sie mit dem jeweils benachbarten Element in Kontakt stehen. Es können in anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auch mehr als zwei Kontaktstellen für die Rampen vorgesehen werden, an denen die Rampen das benachbarte Element berühren. Es sind aber immer mindestens zwei Kontaktstellen erforderlich, um einen stabilen Kontakt zwischen der jeweiligen Rampe und dem jeweilig benachbarten Element zu ermöglichen. Bei genau zwei Kontaktstellen je Rampe sind Hohlräume mit maximalem Volumen möglich, was zu einer maximalen Materialkosteneinsparung und zu einem minimalen Gewicht der Rampenscheiben führt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Endkontaktstelle am tiefsten Punkt der Rampenkontur ausgebildet. Die Kontaktstellen können beispielsweise punktartig oder linienförmig ausgebildet sein. Dies soll jedoch nicht als eine Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden, denn die Erfindung ist auch mit anderen Formen von Kontaktstellen denkbar.In one embodiment of the present invention, the ramps each have an initial contact point and an end contact point, so that the ramps touch the respective adjacent elements only via the respective contact points. The ramps therefore each comprise only two contact points at which they are in contact with the respectively adjacent element. In other embodiments of the present invention, more than two contact points may also be provided for the ramps at which the ramps contact the adjacent element. However, at least two contact points are always required to allow a stable contact between the respective ramp and the respective adjacent element. With exactly two contact points per ramp, cavities with maximum volume are possible, which leads to maximum material cost savings and minimum weight of the ramp discs. In a preferred embodiment, the end contact point is formed at the lowest point of the ramp contour. The contact points may be formed, for example, point-like or linear. However, this should not be construed as limiting the invention, since the invention is also conceivable with other forms of contact points.

Zusätzlich können in einer weiteren Ausführungsform diejenigen Seiten der ringförmigen Fläche der Rampenscheiben, die keine Rampenkonturen ausgebildet haben, mehrere Kontaktflächen aufweisen. Die Kontaktflächen schließen sich an die Rampenkonturen an und sind mit dem jeweils benachbarten Element in Kontakt. Vorzugsweise liegen die Kontaktflächen vollflächig am jeweils benachbarten Element an, so dass über die Kontaktflächen eine Lastübertragung von der Vorspanneinheit in das jeweils benachbarte Element erfolgt.additionally may in a further embodiment those Sides of the annular surface of the ramp discs, that have not formed any ramp contours, multiple contact surfaces exhibit. The contact surfaces join the ramp contours and are with the respective adjacent element in contact. Preferably, the contact surfaces are over the entire surface on the respectively adjacent element, so that over the contact surfaces a load transfer from the bias unit into the adjacent one Element takes place.

In einer anderen Ausführungsform umfasst die Vorspanneinheit einen Käfig zur Halterung der Wälzkörper, wobei der Käfig die Rampenscheiben und die Wälzkörper formschlüssig aneinander hält. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Käfig zur Halterung der Wälzkörper gegenüber der zumindest einen Rampenscheibe verdreh-schwenkbar.In In another embodiment, the biasing unit comprises a cage for holding the rolling elements, the cage being the ramp discs and the rolling elements holds form-fitting together. In a preferred Embodiment is the cage for holding the Rolling against the at least one Ramp disk can be swiveled and swiveled.

Es ist von besonderem Vorteil, wenn die beiden Rampenscheiben als kaltgeformte Bauteile aus einem Blechrohling hergestellt werden können. Dabei werden die Rampenkonturen, die Kontaktflächen, die Endkontaktstelle und die Anfangskontaktstelle ausgebildet. Die Bauteile der ersten bzw. zweiten Rampe sollten zumindest an der Laufbahn für den Wälzkörper wälztauglich gehärtet sein.It is of particular advantage when the two ramp discs are cold formed Components can be made from a sheet metal blank. The ramp contours, the contact surfaces, the End contact point and the initial contact point trained. The components The first and second ramp should be at least on the track suitable for roller rolling be hardened.

Als Material der Blechrohlinge hat sich kaltumformbarer Stahl des Typs „16MnCr5” als vorteilhaft erwiesen. Ebenfalls von Vorteil als Material der Blechrohlinge ist ein kaltumformbarer Stahl des Typs „C45”, wobei die umgeformten Blechrohlinge vor der mechanischen Belastung in der Vorspanneinheit gehärtet werden müssen. Für einen Fachmann ist es selbstverständlich, welches Härteverfahren hierzu am besten geeignet ist.When Material of sheet metal blanks has cold-formable steel of the type "16MnCr5" as proved advantageous. Also advantageous as a material of the sheet metal blanks is a cold-formable steel of the type "C45", wherein the formed sheet metal blanks before mechanical stress must be cured in the preload unit. For a specialist, it goes without saying which hardening method is most suitable for this purpose.

Vorzugsweise sind die Bauteile der Vorspanneinheit zu einer vormontierten Einheit zusammengefügt. Von weiterem Vorteil ist, wenn die Bauteile der Vorspanneinheit als vormontierte Einheit zumindest die erste Rampenscheibe und die zweite Rampenscheibe und den Käfig zwischen den Rampenscheiben umfasst. Ferner kann die Vorspanneinheit als vormontierte Einheit ein Axiallager und eine Anlaufscheibe umfassen, wobei sich das Axiallager an die zweite Rampenscheibe anschließt und für die zweite Rampenscheibe das benachbarte Element darstellt.Preferably are the components of the biasing unit to a preassembled unit together. Another advantage is when the components of the Preload unit as a preassembled unit at least the first ramp disc and the second ramp disc and the cage between the Includes ramp discs. Furthermore, the biasing unit can be preassembled Unit comprise a thrust bearing and a thrust washer, wherein the thrust bearing connects to the second ramp disc and represents the adjacent element for the second ramp disc.

Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern.in the Below are embodiments of the invention and their advantages with reference to the accompanying figures closer explain.

1 zeigt eine schematische Darstellung der Verwendung einer Vorspanneinheit bei einer Allradzuschaltung; 1 shows a schematic representation of the use of a bias unit in a four-wheel drive;

2 zeigt eine schematische Darstellung der Ausgestaltung einer Vorspanneinheit gemäß dem Stand der Technik; 2 shows a schematic representation of the configuration of a bias unit according to the prior art;

3 zeigt eine schematische Darstellung der in der Vorspanneinheit wirkenden Kräfte, wenn diese betätigt wird; 3 shows a schematic representation of the forces acting in the biasing unit when it is actuated;

4 zeigt eine Explosionsdarstellung der Vorspanneinheit gemäß dem Stand der Technik; 4 shows an exploded view of the biasing unit according to the prior art;

5 zeigt eine Seitenansicht der Vorspanneinheit gemäß dem Stand der Technik, wobei sich die Wälzkörper zwischen den beiden Rampenscheiben am tiefsten Punkt der Rampenkontur befinden; 5 shows a side view of the bias unit according to the prior art, wherein the rolling elements between the two ramp discs are located at the lowest point of the ramp contour;

6 zeigt eine schematische Seitenansicht der Vorspanneinheit gemäß dem Stand der Technik, wobei zumindest eine der beiden Rampenscheiben gegeneinander verdreht ist, so dass zwischen der ersten Rampenscheibe und der zweiten Rampenscheibe ein Hub in Richtung der Achse vorliegt; 6 shows a schematic side view of the biasing unit according to the prior art, wherein at least one of the two ramp discs is rotated against each other, so that there is a stroke in the direction of the axis between the first ramp disc and the second ramp disc;

7 zeigt eine schematische Darstellung der Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorspanneinheit; 7 shows a schematic representation of the embodiment of a biasing unit according to the invention;

8 zeigt eine perspektivische Sicht der erfindungsgemäßen Vorspanneinheit, wobei sich die Wälzkörper zwischen den beiden Rampenscheiben am tiefsten Punkt der Rampenkontur befinden; und 8th shows a perspective view of the bias unit according to the invention, wherein the rolling elements between the two ramp discs are located at the lowest point of the ramp contour; and

9 zeigt eine perspektivische Sicht der Vorspanneinheit, wobei zumindest eine der beiden Rampenscheiben gegeneinander verdreht ist, so dass zwischen der ersten Rampenscheibe und der zweiten Rampenscheibe ein Hub in Richtung der Achse vorliegt. 9 shows a perspective view of the biasing unit, wherein at least one of the two ramp discs is rotated against each other, so that there is a stroke in the direction of the axis between the first ramp disc and the second ramp disc.

Obwohl sich die nachfolgende Beschreibung der Vorspanneinheit 1 auf die Verwendung von drei Rollen als Wälzkörper 3 zwischen den Rampenscheiben 2, 5 bezieht, soll dies nicht als eine Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden. Wie bereits der vorangehenden Beschreibung zu entnehmen ist, können zwischen der ersten und der zweiten Rampenscheibe 2, 5 drei bis fünf Rollen angeordnet sein. Ferner sei darauf hingewiesen, dass in den verschiedenen Figuren für gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet werden.Although the following description of the bias unit 1 on the use of three rollers as rolling elements 3 between the ramp discs 2 . 5 This should not be construed as limiting the invention. As already can be seen from the preceding description, between the first and the second ramp disc 2 . 5 be arranged three to five roles. It should also be noted that the same reference numerals are used in the various figures for the same elements.

3 zeigt eine schematische Darstellung der wirkenden Kräfte, wenn die erste Rampenscheibe 2 gegenüber der zweiten Rampenscheibe 5 verdreht ist. Die erste Rampenscheibe 2 und die zweite Rampenscheibe 5 haben jeweils eine Rampenkontur 8 ausgebildet. Die Rampenkontur 8 besteht aus einer ersten Rampe 9 und einer zweiten Rampe 10. Die beiden Rampen 9, 10 sind um einen Winkel α geneigt. Durch das Verdrehen der Rampenscheiben 2 und 5 relativ zueinander, rollen die Wälzkörper 3 entlang der schrägen Rampen 9 oder 10. Dies bewirkt eine reibungsarme Verschiebung der Rampenscheiben 2 und 5 in Richtung der Achse 50. Die Verschiebung geschieht so lange, bis ein maximaler Hub h erreicht ist. Die durch das Torsionsmoment erzeugte tangentiale Kraft F_T an den beiden Rampenscheiben 2 und 5 führt somit zu einer axialen Vorspannung der Vorspanneinheit 1 mit einer Kraft F_N2 in axialer Richtung. Von den Wälzkörpern 3 wirkt eine Normalkraft F_N1 auf die beiden Rampen 9, 10. Die axiale Kraft F_N2 errechnet sich an Hand von Gleichung 1. FN2 = CDC·h (Gleichung 1) 3 shows a schematic representation the acting forces when the first ramp disc 2 opposite the second ramp disc 5 is twisted. The first ramp disc 2 and the second ramp disc 5 each have a ramp contour 8th educated. The ramp contour 8th consists of a first ramp 9 and a second ramp 10 , The two ramps 9 . 10 are inclined by an angle α. By turning the ramp discs 2 and 5 relative to each other, the rolling elements roll 3 along the sloping ramps 9 or 10 , This causes a low-friction displacement of the ramp discs 2 and 5 in the direction of the axis 50 , The shift happens until a maximum stroke h is reached. The generated by the torsional moment tangential force F _T at the two ramp discs 2 and 5 thus leads to an axial bias of the biasing unit 1 with a force F _N2 in the axial direction. From the rolling elements 3 a normal force F _N1 acts on the two ramps 9 . 10 , The axial force F _{N2 is} calculated by means of Equation 1. F N2 = C DC · H (equation 1)

Die tangentiale Kraft F_T kann aus der Gleichung 2 berechnet werden. FT = FN2·(μ·cos α + sin α)/cos α (Gleichung 2) The tangential force F _T can be calculated from Equation 2. F T = F N2 · (Μ · cos α + sin α) / cos α (Equation 2)

Die auf die Rampen 9 und 10 wirkende Normalkraft F_N1 errechnet sich anhand der Gleichung 3. FN1 = FN2/cos α (Gleichung 3) The on the ramps 9 and 10 acting normal force F _{N1 is} calculated using Equation 3. F N1 = F N2 / cos α (Equation 3)

Das wirkende Kupplungsmoment T_BC errechnet sich anhand der Gleichung 4. TBC = FT·(Dm/2) (Gleichung 4) The acting clutch torque T _{BC is} calculated using Equation 4. T BC = F T · (D m / 2) (Equation 4)

Dabei ist D_m der Teilkreisdurchmesser, α ist der Winkel unter dem die Rampen 9 und 10 geneigt sind. h ist der axiale Hub, der durch das Verdrehen der Rampenscheiben 2 und 5 relativ zueinander erzielt werden kann, c_DC ist ein Parameter für die Steifigkeit der verwendeten Lamellenkupplung und μ ist der Reibkoeffizient.Here, D _{m is} the pitch diameter, α is the angle below the ramps 9 and 10 are inclined. h is the axial stroke caused by the rotation of the ramp discs 2 and 5 can be achieved relative to each other, c _DC is a parameter for the stiffness of the multi-plate clutch used and μ is the friction coefficient.

Eine Kontaktfläche 77 der Rampenscheibe 5 liegt vollflächig an einem benachbarten Element 79 an.A contact surface 77 the ramp disc 5 lies completely on an adjacent element 79 at.

4 zeigt eine perspektivische Ansicht der Explosionsdarstellung der Vorspanneinheit 1 gemäß dem Stand der Technik. Wie aus dieser Darstellung ersichtlich ist, besteht die Vorspanneinheit 1 im Wesentlichen aus einer ersten Rampenscheibe 2, einem Käfig 4 und einer zweiten Rampenscheibe 5. Zusätzlich sind in der Ausführungsform nach 4 ein Käfig 4, ein Axiallager 6 und eine Anlaufscheibe 7 vorgesehen. Der Käfig 4, in dem mehrere Wälzlager 3 angeordnet sind, schließt sich an die erste Rampenscheibe 2 an. In der hier dargestellten Ausführungsform sind die Wälzlager 3 als Rollen ausgebildet, die in dafür vorgesehenen Taschen 16 gehaltert sind. An den Käfig 4 schließt sich die zweite Rampenscheibe 5 an. Die Oberseite 5a der zweiten Rampenscheibe 5, welche keine Rampen 9, 10 eingeprägt hat, liegt an dem Axiallager 6 an. An das Axiallager 6 schließt sich die Anlaufscheibe 7 an. 4 shows a perspective view of the exploded view of the biasing unit 1 according to the prior art. As can be seen from this illustration, there is the bias unit 1 essentially from a first ramp disc 2 a cage 4 and a second ramp disk 5 , In addition, in the embodiment of 4 a cage 4 , a thrust bearing 6 and a thrust washer 7 intended. The cage 4 in which several rolling bearings 3 are arranged, joins the first ramp disc 2 at. In the embodiment shown here, the rolling bearings 3 designed as rollers in pockets provided for this purpose 16 are held. To the cage 4 the second ramp disc closes 5 at. The top 5a the second ramp disc 5 which have no ramps 9 . 10 has impressed, lies on the thrust bearing 6 at. To the thrust bearing 6 the thrust washer closes 7 at.

Da der Käfig 4 drei Rollen trägt, sind somit in der ersten Rampenscheibe 2 drei Rampenkonturen 8 eingeprägt. Jede der Rampenkonturen 8 besteht aus einer ersten Rampe 9 und einer zweiten Rampe 10. Außerdem weist die erste Rampenscheibe 2 innen eine Verzahnung 11 auf, die einen drehmomentfesten Eingriff in eine nicht dargestellte Getriebewelle zur Verfügung stellt. Die erste Rampenscheibe 2 ist vorzugsweise aus einem Blechrohling oder Stanz-Prägeteil, welches mittels Kaltumformung hergestellt wird.Because the cage 4 carries three rollers are thus in the first ramp disc 2 three ramp contours 8th imprinted. Each of the ramp contours 8th consists of a first ramp 9 and a second ramp 10 , In addition, the first ramp disc points 2 inside a gearing 11 on, which provides a torque-fixed engagement in a gear shaft, not shown. The first ramp disc 2 is preferably made of a sheet metal blank or punch-stamped part, which is produced by cold forming.

Der Käfig 4 besteht im Wesentlichen aus einer Radialscheibe 12, aus der ein erster Haltelappen 13 und ein zweiter Haltelappen 14 ausgeformt sind. Die ersten Haltelappen 13 und die zweiten Haltelappen 14 stehen dabei im Wesentlichen senkrecht von der Radialscheibe 12 ab. In der Radialscheibe 12 sind entsprechend der Anzahl der Rollen bzw. Wälzkörper 3 die Taschen 16 ausgebildet, in denen die Rollen gehaltert werden.The cage 4 consists essentially of a radial disc 12 , from which a first holding laps 13 and a second holding tab 14 are formed. The first holding laces 13 and the second holding laces 14 Stand substantially perpendicular to the radial disc 12 from. In the radial disk 12 are according to the number of rollers or rolling elements 3 the bags 16 trained, in which the roles are held.

Die zweite Rampenscheibe 5 weist einen Radialflansch 18 auf, der einteilig mit einer sich axial erstreckenden Muffe 19 verbunden ist. Alternativ sind Muffe 19 und Radialflansch 18 miteinander verbundene Bauteile. An dem Radialflansch 18 sind ebenfalls mehrere Rampen 8 ausgebildet. Die Muffe 19 ist für den drehmomentfesten aber axial verschiebbaren Eingriff mit einer nicht dargestellten Welle verzahnt. In dem in 4 dargestellten Beispiel ist eine Verzahnung 20 aus wellenförmig geformtem Blech gebildet. Die zweite Rampenscheibe 5 ist wahlweise ein Zieh-Stanz-Prägebauteil aus einem Schmiede- oder Blechrohling. Alternativ dazu, kann die zweite Rampenscheibe 5 aus den zuvor genannten Rohlingen fließgepresst werden.The second ramp disc 5 has a radial flange 18 on, the one-piece with an axially extending sleeve 19 connected is. Alternatively, sleeve 19 and radial flange 18 interconnected components. At the radial flange 18 are also several ramps 8th educated. The sleeve 19 is toothed for the torque-fixed but axially displaceable engagement with a shaft, not shown. In the in 4 example shown is a toothing 20 formed from wavy shaped sheet metal. The second ramp disc 5 is optionally a die-stamping stamping component from a forged or sheet metal blank. Alternatively, the second ramp disc 5 be extruded from the aforementioned blanks.

Wie bereits beschrieben, schließt sich an die zweite Rampenscheibe 5 das Axiallager 6 an.As already described, connects to the second ramp disc 5 the thrust bearing 6 at.

An das Axiallager 6 schließt sich die Anlaufscheibe 7 an. Die Anlaufscheibe 7 ist vorzugsweise ein Stanz-Prägebauteil und weist innen so wie außen eine Verzahnung 25 für drehmomentfeste Verbindungen auf. Drehmomentfeste Verbindungen sind vorzugsweise formschlüssige Verbindungen, mit denen Drehmomente um die Rotationsachse der Bauteile übertragen werden können. Weiterhin weist die Anlaufscheibe 7 auf einer Oberseite 7a mehrere Ausformungen 26 auf.To the thrust bearing 6 the thrust washer closes 7 at. The thrust washer 7 is preferably a punch-stamping component and has inside as well as outside a toothing 25 for torque-resistant connections. Torque-resistant connections are preferably positive connections with which torques about the axis of rotation of the components can be transmitted. Furthermore, the thrust washer 7 on a top 7a several formations 26 on.

5 zeigt eine Seitenansicht der Vorspanneinheit 1 gemäß dem Stand der Technik. Die erste Rampenscheibe 2 und die zweite Rampenscheibe 5 befinden sich dabei in einer derartigen Stellung zueinander, dass sich der Wälzkörper 3 an dem jeweils tiefsten Punkt der Rampenkontur 8 befindet. Bei dieser Stellung tritt zwischen der ersten Rampenscheibe 2 und der zweiten Rampenscheibe 5 kein Axialhub 74 ein. In der in 5 gezeigten Ausführungsform der Vorspanneinheit 1 ist die Anlaufscheibe 7 durch mehrere radiale Vorsprünge 30 axial an der Muffe 19 zumindest nach maximalem Axialhub 74 gesichert. Die Vorsprünge 30 sind durch plastisches Verdrängen von Material aus der Muffe 19 hergestellt. 5 shows a side view of the biasing unit 1 according to the prior art. The first ramp disc 2 and the second ramp disc 5 are in such a position to each other that the rolling elements 3 at the respective lowest point of the ramp contour 8th located. In this position occurs between the first ramp disc 2 and the second ramp disc 5 no axial stroke 74 one. In the in 5 shown embodiment of the biasing unit 1 is the thrust washer 7 by a plurality of radial projections 30 axially on the sleeve 19 at least after maximum axial stroke 74 secured. The projections 30 are by plastic displacement of material from the sleeve 19 produced.

6 zeigt die Situation, bei der die erste Rampenscheibe 2 relativ zu der zweiten Rampenscheibe 5 gegeneinander verdreht ist. Dadurch bewegt sich der Wälzkörper 3 auf der Rampenkontur 8 von dem tiefsten Punkt zu einem anderen Punkt auf der Rampenkontur 8. In der hier gezeigten Darstellung liegt somit der Wälzkörper 3 an der zweiten Rampe 10 der beiden Rampenscheiben 2 und 5 an. Durch das Verdrehen zumindest einer der Rampenscheiben 2 und 5 relativ zueinander, stellt sich somit ein Axialhub 74 ein. Wie bereits in der Beschreibung zu 5 erwähnt, sind die Wälzkörper 3 in der Neutralstellung in der tiefsten Stelle zwischen der ersten Rampe 9 und der zweiten Rampe 10 jeder der beiden Rampenscheiben 2 und 5. Bei relativer Verdrehung des Käfigs 4 und/oder der ersten Rampenscheibe 2 bzw. der zweiten Rampenscheibe 5 zwischen der ersten Rampe 9 oder der zweiten Rampe 10 an einer der Rampen 9 oder 10 bis zum Ende dieser, tritt ein Maximalhub auf. Die zweite Rampenscheibe 5 hebt sich somit axial (in Richtung der Achse 50) und entfernt sich bis zu einem maximalen Hub von der ersten Rampenscheibe 2. 6 shows the situation where the first ramp disc 2 relative to the second ramp disc 5 twisted against each other. As a result, the rolling element moves 3 on the ramp contour 8th from the lowest point to another point on the ramp contour 8th , In the illustration shown here is thus the rolling elements 3 at the second ramp 10 the two ramp discs 2 and 5 at. By twisting at least one of the ramp discs 2 and 5 relative to each other, thus posing an axial stroke 74 one. As already in the description too 5 mentioned, are the rolling elements 3 in the neutral position in the lowest point between the first ramp 9 and the second ramp 10 each of the two ramp discs 2 and 5 , At relative rotation of the cage 4 and / or the first ramp disc 2 or the second ramp disc 5 between the first ramp 9 or the second ramp 10 at one of the ramps 9 or 10 until the end of this, a maximum lift occurs. The second ramp disc 5 thus raises axially (in the direction of the axis 50 ) and moves up to a maximum stroke from the first ramp disc 2 ,

Die Rampenscheiben 2 und 5 zusammen mit dem Käfig 4 und den Rollen, sowie das Axiallager 6 und die Anlaufscheibe 7 mit Außenverzahnung sind als Baueinheit zusammengebaut und zum Schluss in der Einheit durch partielle radiale Verstemmung 30 verliersicher aneinander gehalten. Dadurch kann die komplette Vorspanneinheit 1 ohne zusätzliche Vorrichtungen transportiert bzw. beim Kunden als eine Einheit montiert werden.The ramp discs 2 and 5 together with the cage 4 and the rollers, as well as the thrust bearing 6 and the thrust washer 7 with external teeth are assembled as a unit and finally in the unit by partial radial caulking 30 held captive together. This allows the complete pretensioning unit 1 transported without additional devices or mounted at the customer as a unit.

7 zeigt eine schematische Darstellung der Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorspanneinheit 1, die im Wesentlichen eine erste Rampenscheibe 2 und eine zweite Rampenscheibe 5 umfasst. Dabei umfasst jede Rampenkontur 8 der Rampenscheiben 2, 5 jeweils eine erste Rampe 9 und eine zweite Rampe 10. Ein Wälzkörper 3 ist zwischen den beiden Rampenscheiben 2, 5 am tiefsten Punkt der beiden Rampenkonturen 8 angeordnet. Bei dieser Stellung tritt zwischen der ersten Rampenscheibe 2 und der zweiten Rampenscheibe 5 kein Axialhub 74 ein. Die beiden aus den zwei Rampen 9, 10 gebildeten Rampenkonturen 8 besitzen jeweils einen dreieckförmigen Querschnitt. 7 shows a schematic representation of the embodiment of a biasing unit according to the invention 1 which is essentially a first ramp disc 2 and a second ramp disc 5 includes. Each ramp contour includes 8th the ramp discs 2 . 5 each a first ramp 9 and a second ramp 10 , A rolling element 3 is between the two ramp discs 2 . 5 at the lowest point of the two ramp contours 8th arranged. In this position occurs between the first ramp disc 2 and the second ramp disc 5 no axial stroke 74 one. The two out of the two ramps 9 . 10 formed ramp contours 8th each have a triangular cross-section.

Die Rampenscheiben 2, 5 sind erfindungsgemäß derart ausgestaltet, dass zwischen der Seite der Fläche der Rampenscheiben 2, 5, die von den Rampenkonturen 8 abgewandt ist, und den benachbarten Elementen 79 der jeweiligen Rampenscheiben 2, 5 mehrere Hohlräume 78 ausgebildet sind.The ramp discs 2 . 5 According to the invention are designed such that between the side of the surface of the ramp discs 2 . 5 from the ramp contours 8th turned away, and the adjacent elements 79 the respective ramp discs 2 . 5 several cavities 78 are formed.

In der Ausführungsform nach 7 weist jede der Rampen 9, 10 jeweils eine Anfangskontaktstelle 75 und eine Endkontaktstelle 76 auf, so dass die Rampen 9, 10 die jeweils benachbarten Elemente 79 nur über die jeweiligen Kontaktstellen 75, 76 berühren. Die Rampen 9, 10 einer einzelnen Rampenkontur 8 besitzen eine gemeinsame Endkontaktstelle 76. In der gezeigten Ausführungsform umfassen die Rampen 9, 10 also nur jeweils zwei Kontaktstellen 75, 76, an denen sie mit dem jeweils benachbarten Element 79 in Kontakt stehen. In der gezeigten Ausführungsform ist die Endkontaktstelle 76 am tiefsten Punkt der Rampenkontur 8 ausgebildet.In the embodiment according to 7 points each of the ramps 9 . 10 one initial contact point each 75 and an end contact point 76 on, so the ramps 9 . 10 the respective neighboring elements 79 only via the respective contact points 75 . 76 touch. The ramps 9 . 10 a single ramp contour 8th have a common end contact point 76 , In the embodiment shown, the ramps comprise 9 . 10 So only two contact points 75 . 76 in which they connect with the respectively adjacent element 79 stay in contact. In the embodiment shown, the end contact point 76 at the lowest point of the ramp contour 8th educated.

Die Seiten der Rampenscheiben 2, 5, die keine Rampenkonturen 8 ausgebildet haben, weisen mehrere Kontaktflächen 75 auf. Die Kontaktflächen 75 schließen sich an die Rampenkonturen 8 an und sind mit dem jeweils benachbarten Element 79 in Kontakt. Die Kontaktflächen 77 liegen vollflächig am jeweils benachbarten Element 79 an, so dass über die Kontaktflächen 77 eine Lastübertragung von der Vorspanneinheit 1 in das jeweils benachbarte Element 79 erfolgt.The sides of the ramp discs 2 . 5 that have no ramp contours 8th have formed, have multiple contact surfaces 75 on. The contact surfaces 75 close to the ramp contours 8th and are with the respective adjacent element 79 in contact. The contact surfaces 77 lie all over the adjacent element 79 on, so over the contact surfaces 77 a load transfer from the biasing unit 1 in the respective adjacent element 79 he follows.

8 zeigt eine perspektivische Sicht der erfindungsgemäßen Vorspanneinheit 1. Die beiden Rampenscheiben 2, 5 sind im Wesentlichen ringförmig. Die erste Rampenscheibe 2 und die zweite Rampenscheibe 5 befinden sich dabei in einer derartigen Stellung zueinander, dass sich der Wälzkörper 3 an dem jeweils tiefsten Punkt der Rampenkontur 8 befindet. Bei dieser Stellung liegt zwischen der ersten Rampenscheibe 2 und der zweiten Rampenscheibe 5 kein Axialhub 74 vor. 8th shows a perspective view of the biasing unit according to the invention 1 , The two ramp discs 2 . 5 are essentially annular. The first ramp disc 2 and the second ramp disc 5 are in such a position to each other that the rolling elements 3 at the respective lowest point of the ramp contour 8th located. In this position lies between the first ramp disc 2 and the second ramp disc 5 no axial stroke 74 in front.

Jede Rampenkontur 8 umfasst eine erste Rampe 9 und eine zweite Rampe 10. Die Rampenscheiben 2, 5 sind derart ausgestaltet, dass zwischen der Seite der ringförmigen Fläche der Rampenscheiben 2, 5, die von den Rampenkonturen 8 abgewandt ist, und den benachbarten Elementen 79 der jeweiligen Rampenscheiben 2, 5 mehrere Hohlräume 78 ausgebildet sind. In der Darstellung gemäß 8 ist nur bei der zweiten Rampenscheibe 5 ein benachbartes Element 79 dargestellt, so dass nur die Hohlräume 78 zwischen der zweiten Rampenscheibe 5 und dem benachbarten Element 79 darstellbar sind. Das der zweiten Rampenscheibe 5 benachbarte Element 79 ist das Axiallager 6.Each ramp contour 8th includes a first ramp 9 and a second ramp 10 , The ramp discs 2 . 5 are configured such that between the side of the annular surface of the ramp discs 2 . 5 from the ramp contours 8th turned away, and the adjacent elements 79 the respective ramp discs 2 . 5 several cavities 78 are formed. In the illustration according to 8th is only on the second ramp disc 5 an adjacent element 79 shown, leaving only the cavities 78 between the second ramp disc 5 and the adjacent element 79 are representable. The second ramp disc 5 adjacent element 79 is the thrust bearing 6 ,

Die beiden Rampen 9, 10 weisen jeweils eine Anfangskontaktstelle 75 und eine Endkontaktstelle 76 auf, so dass die beiden Rampen 9, 10 die jeweils benachbarten Elemente 79 nur über die jeweiligen Kontaktstellen 75, 76 berühren. Die Anfangskontaktstellen 75 befinden sich in der dargestellten Ausführungsform jeweils an den Enden der Rampenkonturen 8, wo die Kontaktflächen 77 anschließen. Die Endkontaktstelle 76 ist hier am tiefsten Punkt der jeweiligen Rampenkontur 8 ausgebildet. Die Kontaktflächen 77 sind jeweils mit dem benachbarten Element 79 vollflächig in Kontakt.The two ramps 9 . 10 each have an initial contact point 75 and an end contact point 76 on, so the two ramps 9 . 10 the respective neighboring elements 79 only via the respective contact points 75 . 76 touch. The initial contact points 75 are in the illustrated embodiment, respectively at the ends of the ramp contours 8th where the contact surfaces 77 connect. The final contact point 76 is here at the lowest point of the respective Rampenkontur 8th educated. The contact surfaces 77 are each with the neighboring element 79 in full contact.

Ein Käfig 4 zur Halterung der Wälzkörper 3 hält zumindest die beiden Rampenscheiben 2, 5 und die Wälzkörper 3 formschlüssig aneinander.A cage 4 for holding the rolling elements 3 at least holds the two ramp discs 2 . 5 and the rolling elements 3 form-fitting together.

In der in 8 gezeigten Ausführungsform ist auch erkennbar, dass jede der beiden Rampenscheiben 2, 5 insgesamt drei Rampenkonturen 8 ausgebildet hat, die gleich verteilt angeordnet sind. Jede der Rampenkonturen 8 hat jeweils zwei Rampen 9, 10 ausgebildet. Es sind also drei Wälzkörper 3 zwischen den beiden Rampenscheiben 2, 5 gleich verteilt angeordnet, wobei nur ein Wälzkörper 3 dargestellt ist, um die Situation und Umgebung bezüglich eines Wälzkörpers 3 detailliert dazustellen.In the in 8th In the embodiment shown, it can also be seen that each of the two ramp discs 2 . 5 a total of three ramp contours 8th has formed, which are arranged distributed equal. Each of the ramp contours 8th has two ramps each 9 . 10 educated. So there are three rolling elements 3 between the two ramp discs 2 . 5 equally distributed, with only one rolling element 3 is shown to the situation and environment with respect to a rolling element 3 to show in detail.

9 zeigt die Vorspanneinheit 1 nach 8, jedoch in der Situation, bei der die erste Rampenscheibe 2 relativ zu der zweiten Rampenscheibe 5 gegeneinander verdreht ist. Dadurch bewegt sich der Wälzkörper 3 auf der Rampenkontur 8 von dem tiefsten Punkt, der Endkontaktstelle 76, zu einem anderen Punkt auf der Rampenkontur 8. In der hier gezeigten Darstellung liegt somit der Wälzkörper 3 an der zweiten Rampe 10 der beiden Rampenscheiben 2 und 5 an. Durch das Verdrehen zumindest einer der Rampenscheiben 2 und 5 relativ zueinander, stellt sich somit ein Axialhub 74 ein. Wie bereits in der Beschreibung zu 8 erwähnt, sind die Wälzkörper 3 in der Neutralstellung in der tiefsten Stelle zwischen der ersten Rampe 9 und der zweiten Rampe 10 jeder der beiden Rampenscheiben 2 und 5. Bei relativer Verdrehung des Käfigs 4 und/oder der ersten Rampenscheibe 2 bzw. der zweiten Rampenscheibe 5 zwischen der ersten Rampe 9 oder der zweiten Rampe 10 an einer der Rampen 9 oder 10 bis zum Ende dieser, tritt ein Maximalhub auf. Die zweite Rampenscheibe 5 hebt sich somit axial (in Richtung der Achse 50) und entfernt sich bis zu einem maximalen Hub von der ersten Rampenscheibe 2. 9 shows the bias unit 1 to 8th but in the situation where the first ramp disc 2 relative to the second ramp disc 5 twisted against each other. As a result, the rolling element moves 3 on the ramp contour 8th from the lowest point, the end contact point 76 , to another point on the ramp outline 8th , In the illustration shown here is thus the rolling elements 3 at the second ramp 10 the two ramp discs 2 and 5 at. By twisting at least one of the ramp discs 2 and 5 relative to each other, thus posing an axial stroke 74 one. As already in the description too 8th mentioned, are the rolling elements 3 in the neutral position in the lowest point between the first ramp 9 and the second ramp 10 each of the two ramp discs 2 and 5 , At relative rotation of the cage 4 and / or the first ramp disc 2 or the second ramp disc 5 between the first ramp 9 or the second ramp 10 at one of the ramps 9 or 10 until the end of this, a maximum lift occurs. The second ramp disc 5 thus raises axially (in the direction of the axis 50 ) and moves up to a maximum stroke from the first ramp disc 2 ,

Die Gleichung 5 beschreibt gut die vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäßen Vorspanneinheit, wenn als Wälzkörper 3 Rollen verwendet werden. T/(h·FN2) = z/4Π Gleichung (5) Equation 5 describes well the advantageous properties of the biasing unit according to the invention, when used as rolling elements 3 Rolls are used. T / (h · F N2 ) = z / 4Π equation (5)

Dabei ist T das Torsionsmoment, F_N2 die Axialkraft, h der Hub und z die Anzahl der Rollen, die im Käfig 4 vorgesehen sind. Bei der Verwendung von fünf bis sechs Kugeln im Käfig 4 zwischen der ersten Rampenscheibe 2 und der zweiten Rampenscheibe 5 erzielt man ein Verhältnis von 0,4 bis 0,48. Im Gegensatz hierzu erreicht man mit der erfindungsgemäßen Vorspanneinheit 1 bei der Verwendung von drei Rollen, die im Käfig 4 zwischen der ersten Rampenscheibe 2 und der zweiten Rampenscheibe 5 vorgesehen sind, ein Verhältnis von 0,234. Beim vorgegebenen Hub h (welcher z. B. aus der Steifigkeit der Lamellenkupplung resultiert) kann die zu übertragende Axialkraft F_N mit deutlich niedrigerem Moment (ca. 50% niedriger) realisiert werden. Wie in der Darstellung der erfindungsgemäßen Vorspanneinheit 1 aus 4 gezeigt, können die Rollen und die Nadeln 21 des Axiallagers 6 in einem direkten axialen Kraftfluss 66 angeordnet werden. Dies ist nur dadurch möglich, da die Teilkreise 62, 64 für die Anordnung der Rollen und des Axiallagers 6 den gleichen Durchmesser haben. Die Verwendung von Rollen ermöglicht den Einsatz von dünnwandigen (z. B. ausgestanzten und geprägten) Rampenscheiben 2, 5. Eine hohe Biegefestigkeit der Rampenscheiben 2, 5 ist bei der Verwendung von Rollen nicht mehr erforderlich.Where T is the torsional moment, F _{N2 is} the axial force, h is the stroke and z is the number of rollers in the cage 4 are provided. When using five to six balls in the cage 4 between the first ramp disc 2 and the second ramp disc 5 you get a ratio of 0.4 to 0.48. In contrast, one achieves with the biasing unit according to the invention 1 when using three rollers in the cage 4 between the first ramp disc 2 and the second ramp disc 5 are provided, a ratio of 0.234. At the given stroke h (which, for example, results from the rigidity of the multi-plate clutch), the axial force F _N to be transmitted can be realized with a significantly lower torque (about 50% lower). As in the representation of the biasing unit according to the invention 1 out 4 The rollers and the needles can be shown 21 of the thrust bearing 6 in a direct axial force flow 66 to be ordered. This is only possible because the subcircuits 62 . 64 for the arrangement of the rollers and the thrust bearing 6 have the same diameter. The use of rollers allows the use of thin-walled (eg punched and embossed) ramp discs 2 . 5 , A high bending strength of the ramp discs 2 . 5 is no longer required when using roles.

Darüber hinaus ist die statische Übertragungsfähigkeit von Rollen (besonders bei der Verwendung von drei Rollen) um ca. 30% höher als bei der Verwendung von Kugeln. Dies trifft für Rollen zu, deren Durchmesser den gleichen Durchmesser besitzen, wie die Kugeln, des Standes der Technik. Ferner stellen drei Rollen einen besonders stabilen statischen Fall dar. Bei der Verwendung von drei Rollen kann immer gewährleistet werden, dass unabhängig vom Durchmesser der Rollen immer ein guter Kontakt der Rollen zu den entsprechenden Rampenkonturen 8 in den Rampenscheiben 2, 5 gewährleistet ist.In addition, the static transfer capacity of rolls (especially when using three rolls) is about 30% higher than with the use of balls. This is true for rolls whose diameters have the same diameter as the balls of the prior art. Furthermore, three rollers represent a particularly stable static case. When using three rollers can always be ensured that regardless of the diameter of the rollers always good contact of the rollers to the corresponding Rampenkonturen 8th in the ramp discs 2 . 5 is guaranteed.

Je größer der Teilkreisdurchmesser gewählt wird, desto flacher können die Rampen 9, 10 ausgestaltet sein. Dies wiederum führt zu einer Erhöhung der Schaltzeiten der Allradzuschaltung, falls erforderlich. Ein größerer Teilkreisdurchmesser des Designs mit Rollen führt automatisch zur Abnahme der Tangential- und Kontaktkräfte. Die elastische Einfederung der Rollen ist geringer als bei Kugeln. Daraus ergibt sich ein höherer Wirkungsgrad (d. h. größerer Hub h bei gleichem Verdrehwinkel), als bei einer Vorspanneinheit 1 mit Kugeln. Aufgrund der dünnwandigen Konstruktion der Rampenscheiben 2, 5, und den Hohlräumen 78 zwischen den beiden Rampenscheiben 2, 5 und den benachbarten Elementen 79, sowie des schmalen Baus des Axiallagers 6 ist der Bauraum, bzw. das Gewicht der Vorspanneinheit 1 (rotierende Masse) reduziert.The larger the pitch circle diameter is chosen, the flatter the ramps can be 9 . 10 be designed. This in turn leads to an increase in the switching times of the four-wheel drive, if necessary. A larger pitch diameter of the design with rollers automatically leads to the decrease of the tangential and contact forces. The elastic deflection of the rollers is less than with balls. This results in a higher efficiency (ie larger stroke h at the same angle of rotation), as in a biasing unit 1 with balls. Due to the thin-walled design of the ramp discs 2 . 5 , and the cavities 78 between the two ramp discs 2 . 5 and the neighboring elements 79 , as well as the narrow construction of the thrust bearing 6 is the space, or the weight of the bias unit 1 (rotating mass) reduced.

Es ist ebenfalls von besonderem Vorteil bei der gegenwärtigen Erfindung, dass der Käfig 4 sowohl zur Halterung der Rollen, als auch der ersten Rampenscheibe 2 und der zweiten Rampenscheibe 5 dient. Der Käfig 4 wird auf die Rampenscheiben 2 und 5 mit Hilfe der ersten und zweiten Lappen 13 und 14 mit Haltenasen 15 eingeschnappt. Die ersten und zweiten Haltelappen 13 und 14, bzw. die Haltenasen 15 sind dabei derart gestaltet, dass diese zwar axial die Einheit halten, jedoch eine freie Verdrehung bzw. axiale Verschiebung der ersten und zweiten Rampenscheibe 2 und 5 ermöglichen. Weiterhin wurde bei der Gestaltung berücksichtigt, dass keine Kollision zu benachbarten Lamellen auftritt.It is also of particular advantage in the present invention that the cage 4 both for holding the rollers, as well as the first ramp disc 2 and the second ramp disc 5 serves. The cage 4 gets on the ramp discs 2 and 5 with the help of the first and second lobes 13 and 14 with retaining lugs 15 snapped. The first and second holding laps 13 and 14 , or the retaining lugs 15 are designed such that while they hold the unit axially, but a free rotation or axial displacement of the first and second ramp disc 2 and 5 enable. Furthermore, it was considered in the design that no collision occurs to adjacent fins.

Die Rampenscheiben 2 und 5 zusammen mit dem Käfig 4 und den Rollen 3, sowie das Axiallager 6 und die Anlaufscheibe 7 mit Außenverzahnung sind als Baueinheit zusammengebaut und zum Schluss in der Einheit durch partielle radiale Verstemmung 30 verliersicher aneinander gehalten. Dadurch kann die komplette Vorspanneinheit 1 ohne zusätzliche Vorrichtungen transportiert bzw. beim Kunden als eine Einheit montiert werden.The ramp discs 2 and 5 together with the cage 4 and the roles 3 , as well as the thrust bearing 6 and the thrust washer 7 with external teeth are assembled as a unit and finally in the unit by partial radial caulking 30 held captive together. This allows the complete pretensioning unit 1 transported without additional devices or mounted at the customer as a unit.

Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist für einen Fachmann selbstverständlich, dass Änderungen und Abweichungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.The Invention has been described with reference to a preferred embodiment described. It goes without saying for a specialist that changes and deviations of the invention are made can, without losing the scope of the following To leave claims.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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- DE 102004015271 B4 [0008]

Claims

Bias unit ( 1 ) with a first ramp disc ( 2 ) and a second ramp disc ( 5 ), both of which have multiple ramp contours ( 8th ) in one side of an annular surface of the ramp discs ( 2 . 5 ), each ramp contour ( 8th ) a first ramp ( 9 ) and a second ramp ( 10 ), so that between the first and the second ramp disc ( 2 . 5 ) a rolling element ( 3 ) is arranged such that in the biasing unit ( 1 ) by pivoting at least one of the two ramp discs ( 2 . 5 ) relative to the other ramp disc ( 5 . 2 ) the rolling elements ( 3 ) at the ramp contours ( 8th ) ascending and / or descending, characterized in that the ramp discs ( 2 . 5 ) are configured such that between the side of the annular surface of the ramp discs ( 2 . 5 ) from the ramp contours ( 8th ) and the adjacent elements ( 79 ) of the respective ramp discs ( 2 . 5 ) several cavities ( 78 ) are formed.

Bias unit ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the first and second ramps ( 9 . 10 ) each have an initial contact point ( 75 ) and an end contact point ( 76 ), such that the first and second ramps ( 9 . 10 ) the adjacent elements ( 79 ) only via the respective contact points ( 75 . 76 ) touch.

Bias unit ( 1 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the end contact point ( 76 ) at the lowest point of the ramp contour ( 8th ) is trained.

Bias unit ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that those sides of the annular surface of the ramp discs ( 2 . 5 ) that have no ramp contours ( 8th ) have formed a plurality of contact surfaces ( 77 ), which conform to the ramp contours ( 8th ) and each with the adjacent element ( 79 ) are in contact.

Bias unit ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the contact surfaces ( 77 ) over the entire surface of the respectively adjacent element ( 79 ) issue.

Bias unit ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the biasing unit ( 1 ) a cage ( 4 ) for holding the rolling elements ( 3 ), wherein the cage ( 4 ) the ramp discs ( 2 . 5 ) and the rolling elements ( 3 ) holds form-fitting together.

Bias unit ( 1 ) according to claim 6, characterized in that the cage ( 4 ) for holding the rolling elements ( 3 ) opposite the at least one ramp disc ( 2 . 5 ) is twist-swivel.

Bias unit ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that three rolling elements ( 3 ) between the two ramp discs ( 2 . 5 ) are distributed equally, with each of the two ramp discs ( 2 . 5 ) three ramp contours ( 8th ), wherein the ramp contours ( 8th ) from the two ramps ( 9 . 10 ) are formed.

Bias unit ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the ramp contours ( 8th ), the rolling elements ( 3 ) and an angle at which the ramps ( 9 . 10 ) are arranged, are tuned such that at a certain maximum angle of rotation between tween the two ramp discs ( 2 . 5 ) the bias unit ( 1 ) reaches a maximum movement of 5.5 mm in an axial direction.

Bias unit ( 1 ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the two ramps ( 9 . 10 ) formed ramp contour ( 8th ) has a triangular cross-section.

Bias unit ( 1 ) according to one of claims 1 to 10, characterized in that the two ramp discs ( 2 . 5 ) cold-formed components from a sheet metal blank, wherein the cold forming of the sheet blank, the Rampenkonturen ( 8th ), the contact surfaces ( 77 ), the end contact point ( 76 ) and the initial contact point ( 75 ) trains.

Bias unit ( 1 ) according to claim 11, characterized in that the components of the first and second ramp ( 9 . 10 ) at least on the raceway for the rolling body ( 3 ) are hardened suitable for rolling.

Bias unit ( 1 ) according to one of claims 11 to 12, characterized in that the material of the sheet metal blanks is cold-formable steel of the type "16 MnCr 5".

Bias unit ( 1 ) according to one of claims 11 to 12, characterized in that the material of the sheet metal blanks is a cold-forming steel of the type "C45", wherein the formed sheet metal blanks for the mechanical load in the biasing unit ( 1 ) are curable.

Bias unit ( 1 ) according to one of claims 1 to 14, characterized in that the components of the biasing unit ( 1 ) are assembled into a preassembled unit.

Bias unit ( 1 ) according to claim 15, characterized in that the components of the biasing unit ( 1 ) as a preassembled unit at least the first ramp disc ( 2 ) and the second ramp disc ( 5 ) and the cage ( 4 ) between the ramp discs ( 2 . 5 ).

Bias unit ( 1 ) according to claim 16, characterized in that the biasing unit ( 1 ) as a preassembled unit further comprises a thrust bearing ( 6 ) and a thrust washer ( 7 ), wherein the thrust bearing ( 6 ) to the second ramp disc ( 5 ) and for the second ramp disc ( 5 ) the neighboring element ( 79 ).