DE10307018B4 - Transfer case with adjustable clutch - Google Patents
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Abstract
Verteilergetriebe (1) mit regelbarer Kupplungseinrichtung (5) für ein Kraftfahrzeug zum Verteilen eines über eine Antriebswelle (2) eingehenden Antriebsmomentes auf wenigstens zwei Abtriebswellen (3, 4), wobei eine Abtriebswelle (4) über die Kupplungseinrichtung (5) mit der Antriebswelle (2) verbindbar ist und die Kupplungseinrichtung (5) über einen Elektromotor (9) und eine zwischen dem Elektromotor (9) und der Kupplungseinrichtung (5) angeordnete Antriebswandlereinrichtung (10) betätigbar ist, und wobei die Antriebswandlereinrichtung (10) eine Spindel-Spindelmutter-Anordnung zum Wandeln einer rotatorischen Bewegung des Elektromotors (9) in eine translatorische Betätigungsbewegung für die Kupplungseinrichtung (5) aufweist, wobei die Spindel (16) oder die Spindelmutter (15) rotatorisch fixiert ist und gleichzeitig die drehbare Spindelmutter (15) oder die drehbare Spindel (16) bei einem Schließen der Kupplungseinrichtung (5) dieselbe Drehrichtung wie die Antriebswelle (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswandlereinrichtung eine als Stirnradstufe (11) ausgeführte Übersetzungsstufe und einen Zahnsegmentring (12) aufweist.Transfer case (1) with controllable clutch device (5) for a motor vehicle for distributing a drive input via a drive shaft (2) driving torque on at least two output shafts (3, 4), wherein an output shaft (4) via the coupling device (5) with the drive shaft ( 2) is connectable and the coupling device (5) via an electric motor (9) and between the electric motor (9) and the coupling device (5) arranged drive transducer means (10) is actuated, and wherein the drive transducer means (10) comprises a spindle Spindelmutter- Arrangement for converting a rotary movement of the electric motor (9) into a translatory actuating movement for the coupling device (5), wherein the spindle (16) or the spindle nut (15) is rotationally fixed and at the same time the rotatable spindle nut (15) or the rotatable spindle (16) upon closing of the coupling device (5) the same direction of rotation as the drive shaft (2) aufwei St, characterized in that the drive converter device as a spur gear stage (11) running translation stage and a toothed segment ring (12).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verteilergetriebe mit regelbarer Kupplung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.The invention relates to a transfer case with adjustable clutch according to the closer defined in the preamble of
Aus der Offenlegungsschrift
Aus der Offenlegungsschrift
Aus der Offenlegungsschrift
Aus der Praxis sind sperrbare Verteilergetriebe für einen Allradantrieb oder Systeme mit zuschaltbarem Allradantrieb bekannt, bei denen eine Sperr- oder Kupplungsfunktion zum Zuschalten einer oder mehrerer Antriebsräder jeweils mit einer als Lamellenkupplung ausgeführten Kupplungseinrichtung ausgeführt ist. Eine Betätigung dieser Kupplungseinrichtung erfolgt durch einen Elektromotor, welcher beispielsweise über eine als Stirnradstufe ausgeführte Übersetzungsstufe auf einen Zahnsegmentring einwirkt, der wiederum mit einer Spindel einer Antriebswandlereinrichtung verbunden ist.Lockable transfer cases for four-wheel drive or systems with shiftable four-wheel drive are known from practice, in which a locking or coupling function for connecting one or more drive wheels is in each case designed with a clutch device designed as a multi-plate clutch. An actuation of this coupling device is effected by an electric motor which acts, for example via a gear stage designed as a spur gear stage, on a toothed segment ring, which in turn is connected to a spindle of a drive converter device.
Eine auf der Spindel angeordnete Spindelmutter ist in einem derartigen Verteilergetriebe rotatorisch fixiert und wird bei einer Drehbewegung der Spindel entsprechend einer Steigung eines Gewindes der Spindel in axialer Richtung verstellt. In Abhängigkeit einer Drehrichtung des Elektromotors wird die Kupplungseinrichtung über die axiale Bewegung der Spindelmutter geschlossenen oder geöffnet. Eine Antriebswelle des Verteilergetriebes und alle auf ihr fest angeordneten Bauteile des Getriebes drehen sich in dieselbe Richtung. Die Spindel weist dagegen bei einem Schließvorgang der Lamellenkupplung eine der Drehrichtung der Antriebswelle entgegengesetzte Drehrichtung und bei einem Öffnen der Kupplungseinrichtung dieselbe Drehrichtung wie die Antriebswelle auf. Bei erhöhten Ansteuerkräften zwischen der Spindelmutter und der Kupplungseinrichtung treten aufgrund der Reibungskräfte auf die Spindelmutter einwirkende Schleppmomente auf, die durch die Rotation der Antriebswelle verursacht werden.A spindle nut arranged on the spindle is rotationally fixed in such a transfer case and is adjusted in a rotational movement of the spindle according to a pitch of a thread of the spindle in the axial direction. Depending on a direction of rotation of the electric motor, the coupling device is closed or opened via the axial movement of the spindle nut. A drive shaft of the transfer case and all fixed on her components of the transmission rotate in the same direction. The spindle has, however, in a closing operation of the multi-plate clutch one of the direction of rotation of the drive shaft opposite direction of rotation and upon opening of the coupling device the same direction of rotation as the drive shaft. With increased driving forces between the spindle nut and the coupling device occur due to the friction forces acting on the spindle nut drag torques, which are caused by the rotation of the drive shaft.
Diese Schleppmomente führen dazu, dass eine Öffnungsphase der Kupplungseinrichtung begünstigt wird und durch eine kurze Öffnungszeit gekennzeichnet ist, da die Schleppmomente die Spindelmutter in die die Kupplungseinrichtung öffnende Drehrichtung mitziehen.These drag moments cause an opening phase of the clutch device is favored and characterized by a short opening time, since the drag torques drag along the spindle nut in the direction of rotation opening the clutch device.
Beim Schließen der Kupplungseinrichtung wirken die Schleppmomente der Drehung in Schließrichtung der Spindelmutter nachteilhafterweise entgegen, weshalb von dem Elektromotor ein hohes Drehmoment erzeugt werden muß. Dies erfordert eine entsprechend große Dimensionierung des Elektromotors, so dass der Elektromotor einen hohen Bauraumbedarf aufweist.When closing the clutch device, the drag torques counteract the rotation in the closing direction of the spindle nut disadvantageously, which is why a high torque must be generated by the electric motor. This requires a correspondingly large dimensions of the electric motor, so that the electric motor has a high space requirement.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verteilergetriebe mit regelbarer Kupplung zu schaffen, bei dem ein von einem Elektromotor aufzubringendes Drehmoment während einer Schließphase einer Kupplungseinrichtung reduziert ist.The present invention is therefore based on the object to provide a transfer case with adjustable clutch, in which a torque applied by an electric motor torque is reduced during a closing phase of a coupling device.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verteilergetriebe gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.According to the invention this object is achieved with a transfer case according to the features of
Mit dem Verteilergetriebe nach der Erfindung wird ein von einem Elektromotor aufzubringendes Drehmoment während eines Schließvorganges der Kupplungseinrichtung reduziert, da die drehbare Spindelmutter oder die drehbare Spindel jeweils bei einem Schließen der Kupplung vorteilhafterweise dieselbe Drehrichtung wie die Antriebswelle aufweist. Eine Antriebswandlereinrichtung des Verteilergetriebes weist zudem eine als Stirnradstufe ausgeführte Übersetzungsstufe und einen Zahnsegmentring auf. Dieses Verteilergetriebe ist hierbei beispielsweise geeignet für ein Kraftfahrzeug mit zuschaltbarem Allradantrieb.With the transfer case according to the invention, a torque to be applied by an electric motor is reduced during a closing operation of the clutch device, since the rotatable spindle nut or the rotatable spindle advantageously has the same direction of rotation as the drive shaft when the clutch is closed. A drive converter device of the transfer case also has a gear stage designed as a spur gear stage and a toothed segment ring. This transfer case is suitable here for example for a motor vehicle with shiftable four-wheel drive.
Dieser Vorteil ergibt sich aus der Tatsache, dass die während des Schließvorganges auftretenden Schleppmomente, welche von der Antriebswelle ausgehen, den Schließvorgang der Kupplungseinrichtung begünstigen. Der Antrieb des Elektromotors wird dadurch derart unterstützt, dass von dem Elektromotor ein geringeres Antriebsmoment aufgebracht werden muß und dieser gegenüber der aus der Praxis bekannten Ausführung eines Verteilergetriebes kleiner und mit einem geringeren Bauraumbedarf ausgeführt werden kann.This advantage results from the fact that the drag torques occurring during the closing process, which originate from the drive shaft, favor the closing operation of the coupling device. The drive of the electric motor is thereby supported so that a smaller drive torque must be applied by the electric motor and this can be made smaller and with a smaller space requirement compared to the known from practice execution of a transfer case.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und dem unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.Further advantages and advantageous developments of the subject matter of the invention will become apparent from the claims and the embodiment described in principle with reference to the drawings.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine Teilschnittdarstellung eines Verteilergetriebes nach der Erfindung mit einer Antriebswandlereinrichtung, einem Elektromotor und einer Kupplungseinrichtung zum Zuschalten einer Abtriebswelle. The sole figure of the drawing shows a partial sectional view of a transfer case according to the invention with a drive converter means, an electric motor and a coupling device for connecting an output shaft.
In der Figur ist ein als Längsverteilergetriebe ausgeführtes Verteilergetriebe
Die erste Abtriebswelle
Die Kupplungseinrichtung
Die Antriebswandlereinrichtung
Die Antriebswandlereinrichtung
Es liegt selbstverständlich im Ermessen des Fachmannes, die drehfeste Verbindung zwischen dem Zahnsegmentring und der Spindelmutter alternativ zu der Nietverbindung über eine andere geeignete Verbindungsart, wie beispielsweise Verschrauben, Verpressen, Schweißen oder dergleichen, herzustellen.It is, of course, at the discretion of a person skilled in the art, to produce the non-rotatable connection between the sector gear ring and the spindle nut as an alternative to the rivet connection via another suitable connection type, such as screwing, pressing, welding or the like.
Die Spindelmutter
Die Spindel-Spindelmutter-Anordnung und eine Steigung eines Spindelgewindes ist derart ausgeführt, dass während eines Schließvorganges der Kupplungseinrichtung
Die vorbeschriebenen Schleppmomente resultieren aus der nachfolgend beschriebenen konstruktiven Ausgestaltung der Kupplungseinrichtung
Die Kupplungseinrichtung
The
Dadurch, dass die Spindelmutter
Die Druckscheibe
Der Innenlamellenträger
Entsprechend der über die vorbeschriebene Ansteuerung des Elektromotors
Das Zwischenrad
Des Weiteren ist der in das Verteilergetriebe
Die Ausgestaltung des Elektromotors
Des Weiteren bietet die Ausführung des Elektromotors
Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, den Elektromotor
Zusätzlich kann durch den Einsatz eines Asynchronmotors auf eine elektromagnetische Bremse, über welche ein Ansteuermoment für die Kupplungseinrichtung
Selbstverständlich kann es bei einer vorteilhaften, nicht näher dargestellten und von dem vorliegenden Ausführungsbeispiel abweichenden Ausführungsform des Verteilergetriebes nach der Erfindung jedoch auch vorgesehen sein, dass eine elektromagnetische Bremse zum Halten der Kupplungseinrichtung in deren geschlossenem Zustand in das Verteilergetriebe integriert wird, wenn durch ein entsprechendes Anforderungsprofil längere Schließphasen der Kupplungseinrichtung gewünscht sind, die selbst für einen Aysnchronmotor eine Überlastung darstellen.Of course, it may also be provided in an advantageous, not shown and deviating from the present embodiment embodiment of the transfer case according to the invention that an electromagnetic brake for holding the clutch device is integrated in its closed state in the transfer case, if by a corresponding requirement profile longer closing phases of the coupling device are desired, which represent an overload even for a Aysnchronmotor.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- VerteilergetriebeTransfer Case
- 22
- Antriebswelledrive shaft
- 33
- erste Abtriebswelle, Anschlußflanschfirst output shaft, connection flange
- 44
- zweite Abtriebswelle, Anschlußflanschsecond output shaft, connection flange
- 55
- Kupplungseinrichtungcoupling device
- 66
- erstes Zahnradfirst gear
- 77
- Zwischenradidler
- 88th
- zweites Zahnradsecond gear
- 99
- Elektromotorelectric motor
- 1010
- AntriebswandlereinrichtungDrive converter device
- 1111
- Stirnradstufe, ÜbersetzungsstufeSpur gear stage, gear ratio
- 1212
- ZahnsegmentringSegment ring
- 1313
- weiteres Zahnradanother gear
- 1414
- Nietenrivet
- 1515
- Spindelmutterspindle nut
- 1616
- Spindelspindle
- 1717
- Druckscheibethrust washer
- 1818
- Axiallagerthrust
- 1919
- Lamellenpaketdisk pack
- 2020
- Innenlamelleninner disk
- 2121
- Außenlamellenouter disk
- 2222
- InnenlamellenträgerInner disk carrier
- 2323
- AußenlamellenträgerExternal disk carrier
- 2424
- Federeinrichtungspring means
- 2525
- Gehäuse des ElektromotorsHousing of the electric motor
- 2626
- Läufer des ElektromotorsRunner of the electric motor
Claims (5)
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-
2003
- 2003-02-20 DE DE10307018.4A patent/DE10307018B4/en not_active Expired - Fee Related
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