DE102022124006A1

DE102022124006A1 - Elektronisches sperrdifferential

Info

Publication number: DE102022124006A1
Application number: DE102022124006.1A
Authority: DE
Inventors: Joseph S. Balenda II; Stephen C. Doud; Joseph C.P. Eickholt
Original assignee: American Axle and Manufacturing Inc
Current assignee: American Axle and Manufacturing Inc
Priority date: 2021-09-20
Filing date: 2022-09-19
Publication date: 2023-03-23
Also published as: US11761524B2; US20230088870A1; CN115839397A

Abstract

Ein elektronisches Sperrdifferential, das einen beweglichen Elektromagneten beinhaltet, um eine Klauenkupplung zum Sperren eines Achswellenrades an einem Träger selektiv zu betätigen. Die Klauenkupplung beinhaltet ein Klauenelement mit einer Vielzahl von Schenkeln, die sich durch Schenkelöffnungen in dem Träger erstrecken. Ein Nockenmechanismus wird an den Schenkeln und dem Träger zur Erzeugung und Aufbringung einer Kraft auf das Klauenelement verwendet, um das Klauenelement in einer Eingriffsposition zu halten, wenn ein Drehmoment durch den Nockenmechanismus übertragen wird. Der Träger ist mit einer ringförmigen Rippe ausgestaltet, die eine Tasche umgibt. Die ringförmige Rippe weist eine kegelstumpfförmige Form auf, die der Form eines Polstücks des Elektromagneten entspricht. Der Elektromagnet wird bei Betätigung des Elektromagneten in der Tasche aufgenommen, wenn sich das Klauenelement in seiner Eingriffsposition befindet.

Description

Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 63/245994 , eingereicht am 20. September 2021, deren Offenbarung durch Bezugnahme integriert ist, als wäre sie hierin vollständig beschrieben.
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein elektronisches Sperrdifferential.
HINTERGRUND
Dieser Abschnitt stellt Hintergrundinformationen mit Bezug zur vorliegenden Offenbarung bereit, die nicht unbedingt Stand der Technik sind.
Sperrdifferentiale werden in Fahrzeugantriebssträngen eingesetzt, um eine Drehzahldifferenzierung zwischen einem Paar angetriebener Fahrzeugräder zu verhindern, üblicherweise in Situationen, in denen ein Fahrzeugrad zum Schlupf neigt und eine verbesserte Traktion erwünscht ist. Sperrdifferentiale verwenden in der Regel eine Klauenkupplung, die selektiv eingreift, um ein Achswellenrad eines Differentialgetriebesatzes an einem Träger oder einem Differentialgehäuse zu sperren, in dem der Differentialgetriebesatz untergebracht ist. Solche Ausgestaltungen können ein erstes Klauenelement, das eine Vielzahl von Klauenkupplungszähnen aufweist und drehfest mit dem Achswellenrad gekoppelt ist, und ein zweites Klauenelement verwenden, das eine Vielzahl von Gegenklauenkupplungszähnen aufweist und drehfest aber axial verschiebbar mit dem Träger gekoppelt ist. Das zweite Klauenelement kann entlang der Drehachse des Trägers in einer ersten Position positioniert sein, in der die Gegenklauenkupplungszähne nicht mit den Klauenkupplungszähnen in Eingriff stehen, sodass die Klauenkupplung die relative Drehung zwischen dem Achswellenrad und dem Träger nicht behindert, und in einer zweiten Position, in der die Gegenklauenkupplungszähne mit den Klauenkupplungszähnen in Eingriff stehen, sodass die Klauenkupplung die relative Drehung zwischen dem Achswellenrad und dem Träger verhindert.
Während des Betriebs dieser Art von Sperrdifferential beinhalten die Kräfte, die auf die Klauenkupplungszähne und die Gegenklauenkupplungszähne einwirken, Vektorkomponenten, die dazu neigen, das zweite Klauenelement axial von dem ersten Klauenelement weg (d. h. in Richtung der ersten Position des zweiten Klauenelements) zu drücken. In Situationen, in denen ein relativ großes Drehmoment über die Klauenkupplung übertragen wird, können diese Vektorkomponenten relativ groß werden. Eine Strategie, diesen Vektorkomponenten entgegenzuwirken, ist der Einsatz eines relativ starken Stellglieds, das das zweite Klauenelement bewegt. Genauer gesagt kann das Stellglied „überdimensioniert“ sein, sodass es eine ausreichende Kraft erzeugt, um nicht nur das zweite Klauenelement zu bewegen, sondern auch um eine ausreichende Kraft zur Überwindung der Vektorkomponenten zu erzeugen und das zweite Klauenelement in der zweiten Position zu halten.
US-Patent Nr. 7074150 offenbart ein Sperrdifferential mit einem elektromagnetischen Stellglied und einer Klauenkupplung. In das zweite Klauenelement und den Träger ist ein Nockenmechanismus integriert, der zur Erzeugung ausgleichender Kräfte eingesetzt wird, die die Vektorkomponenten reduzieren, die dazu neigen, das zweite Klauenelement von dem ersten Klauenelement wegzudrücken. Während eine solche Ausgestaltung die Notwendigkeit einer „Überdimensionierung“ des Stellglieds, das zum Bewegen des zweiten Klauenelements verwendet wird, reduziert, stellen wir fest, dass für die Integration des Stellglieds und des Nockenmechanismus in das Sperrdifferential relativ viel Platz benötigt wird.
KURZDARSTELLUNG
Dieser Abschnitt enthält eine allgemeine Kurzdarstellung der Offenbarung und ist keine umfassende Offenbarung ihres vollen Umfanges oder aller ihrer Merkmale.
In einer Form sieht die vorliegende Offenbarung ein elektronisches Sperrdifferential vor, das einen Träger, einen Differentialgetriebesatz, ein erstes Klauenelement, ein zweites Klauenelement, einen Nockenmechanismus, eine Feder und einen Elektromagneten beinhaltet. Der Träger ist um eine Differentialachse drehbar und definiert einen inneren Hohlraum, eine Stellgliednabe, eine Vielzahl von Schenkelöffnungen und einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Vorsprung. Die Stellgliednabe weist eine äußere Nabenfläche auf, die konzentrisch um die Differentialachse angeordnet ist. Die Schenkelöffnungen sind um die Differentialachse beabstandet und jede der Schenkelöffnungen schneidet den inneren Hohlraum. Der sich in Umfangsrichtung erstreckende Vorsprung ist koaxial mit der äußeren Nabenfläche und hat eine radial nach innen gerichtete Seite, die eine erste kegelstumpfförmige Fläche definiert. Zwischen der äußeren Nabenfläche und der ersten kegelstumpfförmigen Fläche wird radial eine ringförmige Tasche gebildet. Der Differentialgetriebesatz wird in dem inneren Hohlraum aufgenommen und beinhaltet ein Achswellenrad, das relativ zum Träger um die Differentialachse drehbar ist. Das erste Klauenelement ist fest mit dem Achswellenrad gekoppelt und weist eine Vielzahl von ersten Zähnen auf. Das zweite Klauenelement wird in dem inneren Hohlraum aufgenommen und weist einen Körper und eine Vielzahl von Schenkeln auf. Der Körper definiert eine Vielzahl von zweiten Zähnen. Jeder der Schenkel ist fest mit dem Körper gekoppelt und wird durch eine der zugehörigen Schenkelöffnungen aufgenommen. Jeder der Schenkel weist ein distales Ende auf, das dem Körper gegenüberliegt und zylindrisch geformt ist. Das zweite Klauenelement ist entlang der Differentialachse zwischen einer ersten Position, in der die zweiten Zähne nicht mit den ersten Zähnen in Eingriff sind, und einer zweiten Position, in der die zweiten Zähne mit den ersten Zähnen in Eingriff sind, axial beweglich. Der Nockenmechanismus weist eine Vielzahl von Nocken und eine Vielzahl von Mitnehmern auf. Jeder der Nocken ist an einem entsprechenden Schenkel an einer Stelle zwischen dem Körper und dem zylindrisch geformten distalen Ende ausgebildet. Jeder der Mitnehmer ist fest mit dem Träger gekoppelt und in dem inneren Hohlraum angeordnet. Jeder der Nocken kann mit einem der Mitnehmer in Eingriff gebracht werden. Die Feder spannt das zweite Klauenelement entlang der Differentialachse in Richtung der ersten Position vor. Der Elektromagnet ist verschiebbar auf der Stellgliednabe angeordnet. Der Elektromagnet weist ein Polstück und einen fest mit dem Polstück gekoppelten Kolben auf. Das Polstück definiert eine zweite kegelstumpfförmige Fläche. Der Kolben liegt an den axialen Endflächen der distalen Enden der Schenkel an. Der Elektromagnet kann in einem erregten Zustand betrieben werden, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das die zweite kegelstumpfförmige Fläche am Polstück in Richtung der ersten kegelstumpfförmigen Fläche zieht, um das zweite Klauenelement entsprechend in Richtung der zweiten Position zu bewegen. Zumindest ein Teil des Elektromagneten ist bei Betrieb des Elektromagneten zur Erzeugung des Magnetfeldes in der ringförmigen Tasche angeordnet und das zweite Klauenelement befindet sich in der zweiten Position. Der Nockenmechanismus ist ausgestaltet, um das zweite Klauenelement in Richtung des ersten Klauenelements zu drücken, wenn ein Drehmoment, das größer oder gleich einem ersten vorbestimmten Schwellenwert ist, durch den Nockenmechanismus in eine erste vorbestimmte Drehrichtung übertragen wird.
Weitere Anwendungsbereiche gehen aus der Beschreibung, die hierin bereitgestellt ist, hervor. Die Beschreibung und die spezifischen Beispiele in dieser Kurzdarstellung sollen lediglich zu Zwecken der Veranschaulichung dienen und den Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
Figurenliste
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich zu Zwecken der Veranschaulichung ausgewählter Ausführungsformen und nicht aller möglichen Implementierungen und sollen den Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.

1 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften elektronischen Sperrdifferentials, das gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist;
2 ist eine Seitenansicht des elektronischen Sperrdifferentials aus 1;
3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 von 2;
4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 von 2;
5 und 6 sind perspektivische Explosionsansichten des elektronischen Sperrdifferentials von 1;
7 ist eine perspektivische Ansicht eines zweiten Klauenelements;
8 ist ein vergrößerter Abschnitt von 7, der einen Abschnitt eines zweiten Klauenelements näher veranschaulicht;
9 ist eine Draufsicht auf das zweite Klauenelement;
10 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines Trägers des elektronischen Sperrdifferentials von 1, wobei die Ansicht den auf dem Träger ausgebildeten Mitnehmer veranschaulicht;
11 ist eine Schnittansicht eines Abschnitts des elektronischen Sperrdifferentials von 1, wobei die Ansicht den Eingriff der Nocken in die Schenkel des zweiten Klauenelements als mit den Mitnehmern auf dem Träger in Eingriff stehend zeigt;
12 ist eine Schnittansicht eines zweiten beispielhaften elektronischen Sperrdifferentials, das gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist;
13 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts des Sperrdifferentials von 12, die eine Abdeckung eines Trägers und Nockenmitnehmers eines Nockenmechanismus näher veranschaulicht; und
14 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts des Sperrdifferentials von 12, die ein zweites Klauenelement und Nockenelemente des Nockenmechanismus näher veranschaulicht.

Entsprechende Bezugsziffern kennzeichnen die jeweiligen Teile in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Mit Bezug auf die 1-3 ist ein beispielhaftes elektronisches Sperrdifferential, das gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist, allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Das Sperrdifferential 10 kann ein Differentialgehäuse oder einen Träger 12, einen Differentialgetriebesatz 14, ein erstes Klauenelement 16, ein zweites Klauenelement 18, einen Nockenmechanismus 20, eine Feder 22 und einen Elektromagneten 24 beinhalten.
Mit Bezug auf die 3 bis 6 ist der Träger 12 um eine Differentialachse 30 drehbar und definiert einen inneren Hohlraum 32, eine Stellgliednabe 34, eine Vielzahl von Schenkelöffnungen 36 und einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Vorsprung 38. Ein Abschnitt des Trägers 12, der den inneren Hohlraum 32 definiert, kann eine Umfangsführungsfläche 40 bilden. Die Stellgliednabe 34 weist eine äußere Nabenfläche 44 auf, die konzentrisch um die Differentialachse 30 angeordnet ist. Die Schenkelöffnungen 36 sind um die Differentialachse 30 beabstandet und jede der Schenkelöffnungen 36 schneidet den inneren Hohlraum 32. Der sich in Umfangsrichtung erstreckende Vorsprung 38 ist koaxial mit der äußeren Nabenfläche 44 und hat eine radial nach innen gerichtete Seite, die eine erste kegelstumpfförmige Fläche 46 definiert. Zwischen der äußeren Nabenfläche 44 und der ersten kegelstumpfförmigen Fläche 46 wird radial eine ringförmige Tasche 48 gebildet.
Der Träger 12 kann unitär und integral gebildet sein, doch in dem bestimmten gezeigten Beispiel ist der Träger 12 eine Baugruppe, die einen Trägerkörper 52 und eine Abdeckung 54 beinhaltet, die, zum Beispiel mit Gewindeverschlüssen (nicht dargestellt) oder durch Schweißen, fest mit dem Trägerkörper 52 gekoppelt ist. Der sich in Umfangsrichtung erstreckende Vorsprung 38 kann fest mit der Abdeckung 54 gekoppelt sein (z. B. unitär und integral mit dieser ausgebildet). Darüber hinaus kann die Abdeckung 54 optional die Umfangsführungsfläche 40 definieren.
Der Differentialgetriebesatz 14 wird in dem inneren Hohlraum 32 aufgenommen und beinhaltet ein Achswellenrad 60, das relativ zum Träger 12 um die Differentialachse 30 drehbar ist. Der Differentialgetriebesatz 14 kann beliebig ausgestaltet und ein Kegelradgetriebe sein, das eine Vielzahl von Differenzialritzeln 62 beinhaltet, die im kämmenden Eingriff mit dem Achswellenrad 60 stehen. In dem konkret dargestellten Beispiel ist jedes der Differenzialritzel 62 drehbar auf einem Querstift 64 montiert, und der Querstift 64 ist mit dem Träger 12 gekoppelt, um sich mit diesem zu drehen.
Die ersten und zweiten Klauenelemente 16 und 18 bilden eine Klauenkupplung, die selektiv zum Sperren des elektronischen Sperrdifferentials 10 betätigt werden kann. Das erste Klauenelement 16 ist fest mit dem Achswellenrad 60 gekoppelt (z. B. unitär und integral mit diesem ausgebildet) und weist eine Vielzahl von ersten Zähnen 70 auf. Das zweite Klauenelement 18 wird in dem inneren Hohlraum 32 aufgenommen und weist einen Körper 74 und eine Vielzahl von Schenkeln 76 auf. Der Körper 74 wird auf einer am Achswellenrad 60 ausgebildeten Nabe 80 aufgenommen und weist eine Vielzahl von zweiten Zähnen 84 auf, die mit den ersten Zähnen 70 des ersten Klauenelements 16 in Eingriff gebracht werden können. Jeder der Schenkel 76 ist fest mit dem Körper 74 gekoppelt und wird durch eine der zugehörigen Schenkelöffnungen 36 aufgenommen. Mit Bezug auf die 3 und 7 bis 9 weist jeder der Schenkel 76 ein distales Ende 90 und ein proximales Ende 92 auf. Das distale Ende 90 liegt dem Körper 74 gegenüber und ist zylindrisch geformt. In dem bereitgestellten Beispiel sind die distalen Enden 90 als rechte Kreiszylinder geformt, es versteht sich jedoch, dass die distalen Enden 90 auch anders geformt sein können. Die proximalen Enden 92 sind zur passenden Aufnahme in den Schenkelöffnungen 36 im Träger 12 mit einem gewissen Spielraum bemessen, der eine relative axiale Bewegung des zweiten Klauenelements 18 relativ zum Träger 12 entlang der Differentialachse 30 ermöglicht, jedoch die Bewegung des zweiten Klauenelements 18 in einer Drehrichtung um die Differentialachse 30 relativ zum Träger 12 begrenzt. In dem bereitgestellten Beispiel sind die proximalen Enden 92 allgemein als trapezförmige Prismen geformt (mit radial inneren und äußeren Flächen, die eher konzentrisch als parallel sind), jedoch versteht sich, dass die proximalen Enden 92 auch anders geformt sein können, als hierin gezeigt und beschrieben wird.
Mit rückkehrender Bezugnahme auf die 3 bis 5 ist das zweite Klauenelement 18 axial entlang der Differentialachse 30 zwischen einer ersten Position, in der die zweiten Zähne 84 nicht im Eingriff mit den ersten Zähnen 70 sind, und einer zweiten Position, in der die zweiten Zähne 84 im Eingriff mit den ersten Zähnen 70 sind, beweglich. Falls enthalten, kann die Umfangsführungsfläche 40 den Körper 74 des zweiten Klauenelements 18 vorsteuern, um bei der Ausrichtung einer Mittelachse des zweiten Klauenelements 18 auf die Differentialachse 30 zu helfen.
In den 3 und 7 bis 11 weist der Nockenmechanismus 20 eine Vielzahl von Nocken 100 und eine Vielzahl von Mitnehmern 102 auf. Jeder der Nocken 100 ist fest mit einem entsprechenden Schenkel 76 gekoppelt (z. B. unitär und integral an/mit diesem ausgebildet), beispielsweise am proximalen Ende 92 an einer Stelle zwischen dem Körper 74 und dem zylindrisch geformten distalen Ende 90 des entsprechenden Schenkels 76. Jeder der Mitnehmer 102 ist fest mit dem Träger 12 gekoppelt (z. B. unitär und integral mit diesem ausgebildet) und in dem inneren Hohlraum 32 angeordnet. Jeder der Nocken 100 kann mit einem der zugehörigen Mitnehmer 102 in Eingriff gebracht werden.
Mit speziellem Bezug auf 3 spannt die Feder 22 das zweite Klauenelement 18 entlang der Differentialachse 30 in Richtung der ersten Position vor. In dem dargestellten Beispiel ist die Feder 22 eine Wellenfeder, die an der Nabe 80 des Achswellenrads 60 befestigt ist und in einer Senkbohrung 110 aufgenommen wird, die in den Körper 74 des zweiten Klauenelements 18 eingearbeitet ist.
Mit Bezug auf die 3 und 6 kann der Elektromagnet 24 eine Spule 120, ein Polstück 122 und einen Kolben 124 beinhalten. Das Polstück 122 umgibt die Spule 120 an drei Seiten (einer radial inneren Seite, einer radial äußeren Seite und einem axialen Ende, das von der Abdeckung 54 abgewandt ist) und definiert eine zweite kegelstumpfförmige Fläche 130, die konzentrisch zur ersten kegelstumpfförmigen Fläche 46 sein kann (d. h. die erste und zweite kegelstumpfförmige Fläche 46 und 130 können um die Differentialachse 30 zentriert sein und einen gemeinsamen Innenkonuswinkel verwenden). Der Kolben 124 ist fest mit dem Polstück 122 gekoppelt und liegt an axialen Endflächen 134 der distalen Enden 90 der Schenkel 76 an. In dem bereitgestellten Beispiel beinhaltet der Kolben 124 einen rohrförmigen Abschnitt 136 und einen Flansch 138. Der rohrförmige Abschnitt 136 ist konzentrisch um die Differentialachse 30 angeordnet und ein axiales Ende des rohrförmigen Abschnitts 136 ist fest mit dem Polstück 122 gekoppelt. Der Flansch 138 kann sich von dem rohrförmigen Abschnitt 136 radial nach außen erstrecken. Der Flansch 138 liegt an den axialen Endflächen 134 der distalen Enden 90 der Schenkel 76 an. Der Elektromagnet 24 ist verschiebbar auf der Stellgliednabe 34 angeordnet. In dem bereitgestellten Beispiel ist zwischen der äußeren Nabenfläche 44 des Trägers 12 und dem Elektromagneten 24 eine Buchse 140 angeordnet. Die Buchse 140 ermöglicht dem Träger 12 eine Drehung um die Differentialachse 30 relativ zum Elektromagneten 24, sowie eine Verschiebung des Elektromagneten 24 entlang der Differentialachse 30 relativ zum Träger 12.
Mit Bezug auf die 3 und 5 ist der Elektromagnet 24 in einem erregten Zustand betreibbar, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das die zweite kegelstumpfförmige Fläche 130 am Polstück 122 in Richtung der ersten kegelstumpfförmigen Fläche 46 am Träger 12 zieht, um das zweite Klauenelement 18 entsprechend in Richtung der zweiten Position zu bewegen. Wenn sich der Elektromagnet 24 entlang der Differentialachse 30 in Richtung des Trägers 12 bewegt, bewegt der Kolben 124, der die axialen Endflächen 134 der distalen Enden 90 der Schenkel 76 berührt, das zweite Klauenelement 18 entsprechend, sodass sich die zweiten Zähne 84 am Körper 74 des zweiten Klauenelements 18 in Richtung der ersten Zähne 70 am ersten Klauenelement 16 bewegen. Da das zweite Klauenelement 18 nur eine begrenzte Möglichkeit zur Bewegung um die Differentialachse 30 relativ zum Träger 12 hat (was auf das Spiel zwischen den Schenkeln 76 und den Kanten der Schenkelöffnungen 36 im Träger 12 zurückzuführen ist), schränkt der Eingriff der zweiten Zähne 84 mit den ersten Zähne 70, wenn sich das zweite Klauenelement 18 in der zweiten Position befindet, die Bewegung des ersten Klauenelements 16 und des Achswellenrads 60 um die Differentialachse 30 relativ zum Träger 12 in ähnlicher Weise ein. In dem bereitgestellten Beispiel ist das Polstück 122 von dem sich in Umfangsrichtung erstreckenden Vorsprung 38 beabstandet (d. h., dass zwischen der ersten und der zweiten kegelstumpfförmigen Fläche 46 und 130 eine Lücke oder ein Zwischenraum vorhanden ist), wenn sich das zweite Klauenelement 18 in der zweiten Position befindet. Es versteht sich jedoch, dass die erste und die zweite kegelstumpfförmige Fläche 46 und 130 so ausgestaltet sein können, dass sie einander berühren, wenn sich das zweite Klauenelement 18 in der zweiten Position befindet. Zumindest ein Teil des Elektromagneten 24 ist bei Betrieb des Elektromagneten 24 zur Erzeugung des Magnetfeldes in der ringförmigen Tasche 48 angeordnet und das zweite Klauenelement 18 befindet sich in der zweiten Position. Eine solche Ausgestaltung ist insofern vorteilhaft, als sie das elektronische Sperrdifferential 10 relativ kompakter macht als einige bekannte Ausgestaltungen. In dem bestimmten dargestellten Beispiel ist ein Abschnitt des Elektromagneten 24 in der ringförmigen Tasche 48 angeordnet, wenn sich der Elektromagnet 24 in der ersten Position befindet.
Der Nockenmechanismus 20 ist ausgestaltet, um das zweite Klauenelement 18 in Richtung des ersten Klauenelements 16 zu drücken, wenn ein Drehmoment, das größer oder gleich einem ersten vorbestimmten Schwellenwert ist, durch den Nockenmechanismus 20 in eine erste vorbestimmte Drehrichtung übertragen wird. In dieser Hinsicht bewirkt das in der ersten vorbestimmten Drehrichtung über den Nockenmechanismus 20 zwischen dem Träger 12 und dem Achswellenrad 60 aufgebrachte Drehmoment eine geringfügige Drehung der Nocken 100 relativ zu den Mitnehmern 102. Der Nockenmechanismus 20 ist derart ausgestaltet, dass in Reaktion auf die relative Drehung zwischen den Nocken 100 und den Mitnehmern 102 eine in das zweite Klauenelement 18 gerichtete Schubkraft erzeugt wird, die das zweite Klauenelement 18 entlang der Differentialachse 30 in Richtung des ersten Klauenelements 16 drückt. Dementsprechend trägt der Nockenmechanismus 20 dazu bei, den Eingriff der zweiten Zähne 84 mit den ersten Zähnen 70 aufrechtzuerhalten, wenn ein Drehmoment, das größer oder gleich einem ersten vorbestimmten Schwellenwert ist, durch den Nockenmechanismus 20 in der ersten vorbestimmten Drehrichtung übertragen wird.
Optional kann der Nockenmechanismus 20 auch derart ausgestaltet sein, dass er das zweite Klauenelement 18 in Richtung des ersten Klauenelements 16 drückt, wenn ein Drehmoment, das größer oder gleich einem zweiten vorbestimmten Schwellenwert ist, durch den Nockenmechanismus 20 in eine zweite vorbestimmte Drehrichtung übertragen wird, die der ersten vorbestimmten Drehrichtung entgegengesetzt ist.
Mit Bezug auf 12 ist ein zweites elektronisches Sperrdifferential, das gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist, allgemein mit der Bezugsziffer 10a gekennzeichnet. Das Sperrdifferential 10a ist ähnlich aufgebaut wie das Sperrdifferential 10 (1), mit Ausnahme der Ausgestaltung der Schenkelöffnungen 36a im Träger 12a, der Ausgestaltung der Schenkel 76a des zweiten Klauenelements 18a und des Nockenmechanismus 20a.
Mit zusätzlichem Bezug auf 13 beinhaltet der Träger 12a eine Abdeckung 54a, in der die Schenkelöffnungen 36a ausgebildet sind. Jede der Schenkelöffnungen 36a kann einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 150 und einen zylindrischen Abschnitt 152 aufweisen. Der kegelstumpfförmige Abschnitt 150 ist so ausgeformt, dass seine Basis oder sein breiteres Ende angrenzend an den zweiten Klauenring 18a angeordnet ist. Der zylindrische Abschnitt 152 schneidet das schmalere Ende des kegelstumpfförmigen Abschnitts 150 und erstreckt sich durch die Außenfläche der Abdeckung 54a.
Mit Bezug auf die 12 und 14 sind die Schenkel 76a des zweiten Klauenelements 18a allgemein kegelstumpfförmig und sind an ihren Basen oder breiten Enden mit dem Körper 74 des zweiten Klauenelements 18a gekoppelt. Optional können eine oder mehrere ebene Flächen 160 entlang der Länge jedes Schenkels 76a ausgebildet sein. Jede der ebenen Flächen 160 bildet eine entsprechende Unterbrechung in der kegelstumpfförmigen Umfangsfläche der Schenkel 76a.
Mit Bezug auf die 12 bis 14 beinhaltet der Nockenmechanismus 20a eine Vielzahl von Nocken 100a und eine Vielzahl von Mitnehmern 102a. Jeder der Nocken 100a ist fest mit einem der entsprechenden Schenkel 76a gekoppelt (z. B. unitär und integral an/mit diesem ausgebildet), während jeder der Mitnehmer 102a fest mit dem Träger 12a gekoppelt ist (z. B. unitär und integral an/mit diesem ausgebildet). In dem bereitgestellten Beispiel ist jeder der Nocken 100a die kegelstumpfförmige Umfangsfläche, die an einem der entsprechenden Schenkel 76a ausgebildet ist, und jeder der Mitnehmer 102a ist der kegelstumpfförmige Abschnitt 150 einer der entsprechenden Schenkelöffnungen 76a. Die vorangehende Beschreibung der Ausführungsformen wurde zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Sie ist nicht als vollständig anzusehen und gilt nicht als Einschränkung für die Offenbarung. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind allgemein nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern gegebenenfalls untereinander austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform benutzt werden, selbst wenn dies nicht speziell dargestellt oder beschrieben ist. Diese können auch auf viele Weisen variiert werden. Solche Abwandlungen sollen nicht als Abkehr von der Offenbarung angesehen werden, und alle diese Änderungen sollen in den Geltungsbereich der Offenbarung einbezogen sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 63245994 [0001]
US 7074150 [0006]

Claims

Elektronisches Sperrdifferential, umfassend: einen um eine Differentialachse drehbaren Träger, wobei der Träger einen inneren Hohlraum, eine Stellgliednabe, eine Vielzahl von Schenkelöffnungen und einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Vorsprung definiert, wobei die Stellgliednabe eine äußere Nabenfläche aufweist, die konzentrisch um die Differentialachse angeordnet ist, wobei die Schenkelöffnungen um die Differentialachse beabstandet sind, jede der Schenkelöffnungen den inneren Hohlraum schneidet, der sich in Umfangsrichtung erstreckende Vorsprung koaxial mit der äußeren Nabenfläche ist und eine radial nach innen gerichtete Seite aufweist, die eine erste kegelstumpfförmige Fläche definiert, worin eine ringförmige Tasche radial zwischen der äußeren Nabenfläche und der ersten kegelstumpfförmigen Fläche ausgebildet ist; einen in dem inneren Hohlraum aufgenommenen Differentialgetriebesatz, wobei der Differentialgetriebesatz ein Achswellenrad beinhaltet, das relativ zu dem Träger um die Differentialachse drehbar ist; ein erstes Klauenelement, das fest mit dem Achswellenrad gekoppelt ist, wobei das erste Klauenelement eine Vielzahl von ersten Zähnen aufweist; ein in dem inneren Hohlraum aufgenommenes zweites Klauenelement, wobei das zweite Klauenelement einen Körper und eine Vielzahl von Schenkeln aufweist, wobei der Körper eine Vielzahl von zweiten Zähnen definiert, wobei jeder der Schenkel fest mit dem Körper gekoppelt ist und durch eine zugehörige der Schenkelöffnungen aufgenommen wird, worin jeder der Schenkel ein distales Ende aufweist, das dem Körper gegenüberliegt, wobei das zweite Klauenelement entlang der Differentialachse zwischen einer ersten Position, in der die zweiten Zähne nicht mit den ersten Zähnen in Eingriff sind, und einer zweiten Position, in der die zweiten Zähne mit den ersten Zähnen in Eingriff sind, axial beweglich ist; einen Nockenmechanismus mit einer Vielzahl von Nocken und einer Vielzahl von Mitnehmern, wobei jeder der Nocken an einem entsprechenden Schenkel an einer Stelle zwischen dem Körper und dem distalen Ende ausgebildet ist, wobei jeder der Mitnehmer fest mit dem Träger gekoppelt und in dem inneren Hohlraum angeordnet ist, wobei jeder der Nocken mit einem zugehörigen der Mitnehmer in Eingriff gebracht werden kann; eine Feder, die das zweite Klauenelement entlang der Differentialachse in Richtung der ersten Position vorspannt; und einen verschiebbar auf der Stellgliednabe angeordneten Elektromagneten, wobei der Elektromagnet ein Polstück und einen fest mit dem Polstück gekoppelten Kolben aufweist, wobei das Polstück eine zweite kegelstumpfförmige Fläche definiert, wobei der Kolben an axialen Endflächen der distalen Enden der Schenkel anliegt, wobei der Elektromagnet in einem erregten Zustand betreibbar ist, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das die zweite kegelstumpfförmige Fläche an dem Polstück in Richtung der ersten kegelstumpfförmigen Fläche zieht, um dadurch das zweite Klauenelement in Richtung der zweiten Position zu bewegen; worin zumindest ein Abschnitt des Elektromagneten in der ringförmigen Tasche angeordnet ist, wenn der Elektromagnet zur Erzeugung des Magnetfeldes betrieben wird und das zweite Klauenelement sich in der zweiten Position befindet; und worin der Nockenmechanismus ausgestaltet ist, um das zweite Klauenelement in Richtung des ersten Klauenelements zu drücken, wenn ein Drehmoment, das größer als oder gleich einem ersten vorbestimmten Schwellenwert ist, durch den Nockenmechanismus in einer ersten vorbestimmten Drehrichtung übertragen wird.
Elektronisches Sperrdifferential nach Anspruch 1, worin der Nockenmechanismus ausgestaltet ist, um das zweite Klauenelement in Richtung des ersten Klauenelements zu drücken, wenn ein Drehmoment, das größer oder gleich einem zweiten vorbestimmten Schwellenwert ist, durch den Nockenmechanismus in einer zweiten vorbestimmten Drehrichtung übertragen wird, wobei die zweite vorbestimmte Drehrichtung der ersten vorbestimmten Drehrichtung entgegengesetzt ist.
Elektronisches Sperrdifferential nach Anspruch 1, ferner umfassend eine zwischen der äußeren Nabenfläche und dem Elektromagneten angebrachte Buchse.
Elektronisches Sperrdifferential nach Anspruch 1, worin der Differentialgetriebesatz ein Kegelradsatz ist, der eine Vielzahl von Differenzialritzeln beinhaltet, wobei jedes der Differenzialritzel mit dem Achswellenrad in kämmendem Eingriff steht.
Elektronisches Sperrdifferential nach Anspruch 4, worin der Differentialgetriebesatz einen Querstift beinhaltet, der drehfest an dem Träger angebracht ist, und worin ein Paar der Differenzialritzel drehbar auf dem Querstift angebracht sind.
Elektronisches Sperrdifferential nach Anspruch 1, worin der Träger einen Trägerkörper und eine fest mit dem Trägerkörper gekoppelte Abdeckung umfasst, und worin der sich in Umfangsrichtung erstreckende Vorsprung an der Abdeckung ausgebildet ist.
Elektronisches Sperrdifferential nach Anspruch 6, worin die Mitnehmer an der Abdeckung ausgebildet sind.
Elektronisches Sperrdifferential nach Anspruch 1, worin der Träger eine Umfangsführungsfläche definiert, auf der der Körper des zweiten Klauenelements geführt wird.
Elektronisches Sperrdifferential nach Anspruch 8, worin der Träger einen Trägerkörper und eine fest mit dem Trägerkörper gekoppelte Abdeckung umfasst, und worin die Umfangsführungsfläche an der Abdeckung ausgebildet ist.
Elektronisches Sperrdifferential nach Anspruch 1, worin der Kolben einen rohrförmigen Abschnitt und einen Flansch beinhaltet, worin der rohrförmige Abschnitt an dem Polstück befestigt und konzentrisch um die Differentialachse angeordnet ist, und worin sich der Flansch von dem rohrförmigen Abschnitt radial nach außen erstreckt.
Elektronisches Sperrdifferential nach Anspruch 1, worin das distale Ende jedes der Schenkel zylindrisch geformt ist.
Elektronisches Sperrdifferential nach Anspruch 1, worin jeder der Nocken eine kegelstumpfförmige Nockenfläche aufweist, die in eine kegelstumpfförmige Mitnehmerfläche an einem entsprechenden der Mitnehmer eingreift.
Elektronisches Sperrdifferential nach Anspruch 12, worin sich die kegelstumpfförmige Nockenfläche zwischen dem Körper des zweiten Klauenelements und dem distalen Ende des Schenkels erstreckt.
Elektronisches Sperrdifferential nach Anspruch 12, worin an jedem Schenkel zumindest eine ebene Fläche ausgebildet ist, die die kegelstumpfförmige Nockenfläche unterbricht.