DE112015003243B4

DE112015003243B4 - Achstrennsystem und verfahren zum aufrechterhalten eines ein-griffs dieses achstrennsystems

Info

Publication number: DE112015003243B4
Application number: DE112015003243.6T
Authority: DE
Inventors: Michael Z. Creech; Douglas D. Turner
Original assignee: Dana Automotive Systems Group LLC
Current assignee: Dana Automotive Systems Group LLC
Priority date: 2014-07-13
Filing date: 2015-07-13
Publication date: 2022-01-20
Anticipated expiration: 2035-07-14
Also published as: US10495158B1; JP2017527746A; US20170159726A1; DE112015003243T5; US20190368556A1; US10436258B2; WO2016010918A1; JP6359695B2

Abstract

Achsentrennsystem (10), aufweisendeinen Aktuator (100), welcher aufweist:eine erregbare Spule (110), aufweisend Kupferwindungen (150),ein Gehäuse (120), das zumindest teilweise die Spule (110) umgibt,einen Anker (140) in gleitendem Eingriff mit dem Gehäuse (120), wobei ein magnetischer Fluss durch einen magnetischen Kreis nicht unterbrochen ist,einen drehbaren und axial gleitbaren Gleitring (20; 170), der sich zwischen zumindest einem von (i) dem Spulengehäuse oder Anker (140) und (ii) einem gleitenden Kragen (22) befindet, wobei der Gleitring (20; 170) eine radial äußere Oberfläche, eine radial innere Oberfläche, ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist und wobei der Gleitring (20; 170) an dem Anker (140) anliegt;wobei der gleitende Kragen (22) einen ersten Teil (34) und einen zweiten Teil (36) aufweist, der erste Teil (34) sich direkt radial einwärts des Gleitrings (20; 170) befindet, der erste Teil (34) einen ersten Satz von sich axial erstreckenden Zähnen (38) definiert und der zweite Teil (36) sich radial einwärts des ersten Teils (34) befindet;eine Rückkehrfedernut (42), die sich radial einwärts des ersten Teils (34) des gleitenden Kragens (22) befindet und eine Rückkehrfeder (44) aufnimmt; undein Ausgangszahnrad (52), das einen zweiten Satz von sich axial erstreckenden Zähnen (56) aufweist, wobei der zweite Satz von sich axial erstreckenden Zähnen (56) sich auf einer äußeren Oberfläche des Ausgangszahnrads (52) befindet und der zweite Satz von sich axial erstreckenden Zähnen (56) des Ausgangszahnrads (52) mit dem ersten Satz von sich axial erstreckenden Zähnen (38) des gleitenden Kragens (22) in Eingriff bringbar ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Achstrennsystem und auf ein Verfahren zum Aufrechterhalten eines Eingriffs dieses Achsentrennsystems.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In der Automobilindustrie werden Aktuatoren für eine Anzahl von Zwecken verwendet, einschließlich in Transmissionssystemen wie Differentialen, Achsentrennsystemen oder Energieübertragungseinheiten. Nur als ein Beispiel übertragen typische Allrad-Antriebssysteme für Fahrzeuge ein Drehmoment durch eine Drehmomentkupplung zu der Sekundärachse, um Leistungserhöhungen und verbesserte Handhabung und Mobilität zu erhalten. Diese Systeme erfordern, dass die Sekundärachse und der Rest der Transmission sich kontinuierlich mit der Fahrgeschwindigkeit drehen, was den Gesamtwirkungsgrad des Fahrzeugs verringert und die Kraftstoffausnutzung herabsetzt.
Sekundärachsen-Trennvorrichtungen sind verfügbar und sie ermöglichen, dass die Sekundärachse und die Stützwelle aufhören, sich zu drehen. Diese Trennsysteme erhöhen den Fahrzeug-Wirkungsgrad, aber die gegenwärtigen Systeme erfordern auch Energie sowohl für das Ineingriffbringen als auch das Trennen des Ausgangs und/oder das Bleiben im Eingriff oder außer Eingriff.
Die letztgenannte Situation kann eine konstante Energiezuführung erfordern, wodurch der Gesamtsystem-Wirkungsgrad verringert wird, oder kann die Verwendung von Permanentmagneten erfordern.
Wie im Stand der Technik bekannt ist, wandelt der Aktuator elektrischen Strom in mechanische Kraft um. Das Fließen von elektrischem Strom in den Aktuator erzeugt ein magnetisches Feld, das einen Metallanker bewegt, was über zusätzliche mechanische Elemente zu einer Änderung des Eingriffs-/Trennungszustands des bestimmten Transmissionssystems wie des vorstehend kurz beschriebenen Achsentrennsystems führt.
Herkömmlich wurde, wenn der Aktuator erregt wurde, der Anker als ein Ergebnis des erzeugten Magnetfelds zu dem Solenoid gezogen, wodurch er in Eingriff mit dem Achsentrennsystem trat. Wenn es erwünscht war, das System in Eingriff zu halten, musste entweder Strom kontinuierlich zugeführt werden, oder Permanentmagnete waren in der Konstruktion des Aktuators erforderlich, so dass der Anker in der Eingriffsposition gehalten werden konnte. Aus offensichtlichen Gründen ist es nicht wünschenswert, dass ein Solenoid beträchtliche Energie verbraucht, wenn das System in Eingriff (oder außer Eingriff) gehalten wird.
Das Verriegeln von Solenoiden kann auch einen bleibenden Eingriff erzielen, wobei ein Permanentmagnet in dem System verwendet wird. Die Verwendung von Permanentmagneten hat unerwünschte Folgen wie eine Temperaturentmagnetisierung oder Schockentmagnetisierung. Zusätzlich können Permanentmagnete abhängig von dem Material kostenaufwendig, schwierig zu befestigen und zerbrechlich sein.
JP 2005 168 191A betrifft einen elektromagnetischen Aktuator mit einem Spulengehäuse, das eine elektromagnetische Spule enthält, und mit einem Kolben. Das Spulengehäuse und der Kolben bilden einen magnetischen Pfad der elektromagnetischen Spule. Der Kolben ist durch die elektromagnetische Spule erregbar und in eine Betätigungsposition bewegbar. Da der Kolben aus einem magnetischen Material mit geeigneten Restmagnetismuseigenschaften aufweist, wird der Kolben auch dann in der Betätigungsposition gehalten, wenn die Erregung der elektromagnetischen Spule beendet wird.
DE 10 2006 004 125 A1 betrifft eine Kupplungsanordnung mit einem Aktuator, der eine elektromagnetischen Anordnung aufweist, die ansteuerbar ist, um eine Schaltbuchse axial zu verschieben. Die elektromagnetische Anordnung weist eine Permanentmagnetanordnung und ein Magnetgehäuse auf, die so angeordnet sind, dass sie mit einem Ankerabschnitt der Schaltbuchse im geschlossenen und/oder im offenen Zustand einen Magnetkreis bilden. Das Magnetgehäuse und die Permanentmagnetanordnung sind an einem Gehäuse eines Fahrzeuggetriebes angeordnet.
Es ist wünschenswert für ein System, den Fahrzeug-Wirkungsgrad aufrechtzuerhalten durch Verwendung eines Aktuators, der keine kontinuierliche Energiezuführung oder Permanentmagnete benötigt, um in Eingriff zu bleiben.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Achstrennsystem gemäß Patentanspruch 1 und durch ein Verfahren zum Aufrechterhalten eines Eingriffs dieses Achstrennsystems. Spezielle Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
Figurenliste
Das Vorstehende sowie andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann ersichtlich anhand der folgenden detaillierten Beschreibung, wenn sie angesichts der begleitenden Zeichnungen betrachtet wird, in denen:

1 eine teilweise weggeschnittene perspektivische Ansicht eines typischen Achsentrennsystems gemäß der Erfindung ist. Der Aktuator ist in der Nichteingriffsposition.
2 eine schematische Querschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Aktuators gemäß der Erfindung zeigt. Der Aktuator ist in dem unerregten Zustand gezeigt.
3 eine schematische Querschnittsansicht eines in Eingriff stehenden Aktuators wie im Stand der Technik bekannt zeigt.
4 eine schematische Querschnittsansicht eines in Eingriff stehenden Aktuators gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung verschiedene alternative Orientierungen und Schrittfolgen annehmen kann, ausgenommen dann, wenn dies ausdrücklich gegensätzlich bestimmt ist. Es ist auch darauf hinzuweisen, dass die spezifischen Anordnungen, Gegenstände und Merkmale, die in den beigefügten Zeichnungen illustriert und in der folgenden Beschreibung beschrieben sind, einfache beispielhafte Ausführungsbeispiele der erfinderischen Konzepte sind. Daher sind die spezifische Abmessungen, Richtungen oder andere körperliche Eigenschaften, die sich auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beziehen, nicht als beschränkend zu betrachten, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil bestimmt wird. Auch können gleiche Elemente in verschiedenen Ausführungsbeispielen gemeinsam mit gleichen Bezugszahlen innerhalb dieses Abschnitts der Anmeldung bezeichnet werden, obgleich sie es nicht sein müssen.
Nur zur Verwendung in dieser Beschreibung können die Begriffe „Aktuator“ und „Solenoid“ einander auswechselbar verwendet werden.
In 1 ist ein Beispiel für ein Achsentrennsystem 10 zur Verwendung mit den Ausführungsbeispielen der Erfindung gezeigt. Das System 10 weist einen Elektromagneten 12 enthaltend eine Spule 14 und ein Spulengehäuse 16 auf. Das Spulengehäuse 16 ist hohl und umschließt die Spule 14. Die Spule 14 weist eine Vielzahl von Kupferdrahtwindungen eingeschlossen in einem Vergussmaterial 18 innerhalb des Spulengehäuses 16 auf. Die Drahtwindungen der Spule 14 sind mit einer Elektrizitätsquelle (nicht gezeigt verbunden.
Das Spulengehäuse 16 kann aus einem Stück oder mehreren miteinander verbundenen Stücken bestehen.
Ein Gleitring 20 befindet sich zwischen dem Spulengehäuse 16 und einem gleitenden Kragen 22. Genauer gesagt, der Gleitring 20 ist radial einwärts des Spulengehäuses 16 angeordnet und in direktem Kontakt hiermit. Der Gleitring 20 besteht aus einem metallischen Material, das für magnetische Kräfte empfänglich ist, wie Stahl.
Der Gleitring 20 kann eine zu dem Spulengehäuse 16 komplementäre Form haben.
Ein Arm 24 erstreckt sich von dem Gleitring 20 radial einwärts. Eine erste Seite 26 des sich einwärts erstreckenden Arms 24 befindet sich axial benachbart einer ersten Buchse 28. Eine zweite Seite 30 des sich einwärts erstreckenden Arms 24 ist benachbart dem gleitenden Kragen 22. Der Gleitring 20 ist für eine selektive axiale Bewegung konfiguriert.
Die erste Buchse 28 befindet sich zwischen dem Gleitring 20 und dem gleitenden Kragen 22. Die erste Buchse 28 ist eine durchgehende ringförmige Struktur. Die erste Buchse 28 ist aus einem nichtmagnetischen Material wie Kunststoff, aber nicht hierauf beschränkt, gebildet.
Der gleitende Kragen 22 befindet sich direkt radial einwärts von dem Gleitring 20 und direkt radial auswärts von einer Ausgangswelle (nicht gezeigt), und er hat einen ersten Teil 34 und einen zweiten Teil 36. Der erste und der zweite Teil 34, 36 sind einheitlich und miteinander einstückig. Genauer gesagt, der erste Teil 34 befindet sich direkt radial einwärts von dem Gleitring 20 und erstreckt sich radial auswärts parallel zu dem sich radial einwärts erstreckenden Arm 24 des Gleitrings 20. Der erste Teil 34 des gleitenden Kragens 22 hat einen ersten Satz von sich axial erstreckenden Zähnen 38.
Der zweite Teil 36 befindet sich radial einwärts des ersten Teils 34 und erstreckt sich in einer Auswärtsrichtung parallel zu der Ausgangswelle (nicht gezeigt). Der zweite Teil 36 definiert einen ersten Satz von sich axial erstreckenden Keilen 40. Die Keile 40 sind integral gebildet und einheitlich mit dem gleitenden Kragen 20, und sie ermöglichen eine axiale Bewegung entlang der Ausgangswelle 32.
Eine Rückkehrfedernut 42 befindet sich, wie auch in 1 dargestellt ist, radial einwärts des ersten Teils 34 des gleitenden Kragens 22. Die Rückkehrfedernut 42 empfängt eine Rückkehrfeder 44. Ein erstes Ende 46 der Rückkehrfeder 44 liegt an einem Ende der Rückkehrfedernut 42 an. Ein zweites Ende 48 der Rückkehrfeder 44 liegt an einem Schnappring 50 an.
Ein Ausgangszahnrad 52 befindet sich radial einwärts des Gleitrings 20 und radial auswärts der Ausgangswelle (nicht gezeigt). Eine äußere Oberfläche 54 des Ausgangszahnrads (52) definiert einen zweiten Satz von sich axial erstreckenden Zähnen 56 für den Eingriff mit dem ersten Satz von sich axial erstreckenden Zähnen 38 auf dem gleitenden Kragen 22. Der Eingriff der Zahnsätze 38, 56 verriegelt den gleitenden Kragen 22 mit dem Ausgangszahnrad 52 in Drehrichtung.
Das System hat zwei Operationsmodi. In einem ersten Operationsmodus, wie in 1 dargestellt, sind der gleitende Kragen 22 und das Ausgangszahnrad 52 nicht miteinander verbunden oder drehen sich miteinander, aber manchmal ist es gewünscht, dass sie verbunden sind, so dass sie sich miteinander drehen. Wenn dieser Modus zu verwenden ist, wird der Spule 14 Elektrizität zugeführt und die gewickelten Drähte bilden einen magnetischen Fluss. Mit anderen Worten, der Strom in der Spule 14 bewirkt, dass das Spulengehäuse 16 magnetisiert wird. Die Summe aus dem Spulenfluss und dem Gehäusemagnetismus ist größer als die Summe der Federkraft und der Reibungskraft des Gleitrings 20, die bewirken, dass der Gleitring 20 sich bewegt. Innerhalb weniger Millisekunden nach der Erregung der Spule 14 trägt der magnetische Fluss zu der Bewegung des magnetischen Gleitrings 20 in der axialen Richtung bei. Der Gleitring 20 bewegt axial die erste Buchse 28, die ihrerseits den gleitenden Kragen 22 axial bewegt, wobei sie den gleitenden Kragen 20 in Eingriff mit dem Ausgangszahnrad 52 schiebt.
Wenn der erste Modus durchgeführt wird, ist der erste Satz von Zähnen 38 auf dem gleitenden Kragen 22 nicht in Eingriff mit dem zweiten Satz von Zähnen 56 auf dem Ausgangszahnrad 52; ein Spalt trennt die beiden Sätze von Zähnen 38, 56. Wenn jedoch der gleitende Kragen 22 bewegt wird, schließt sich der die beiden Sätze von Zähnen 38, 56 trennende Spalt. In einer kurzen Zeit in der Größenordnung von Millisekunden wird der Spalt geschlossen und der erste Satz von Zähnen 38 auf dem gleitenden Kragen 22 tritt in Eingriff mit dem zweiten Satz von Zähnen 56 auf dem Ausgangszahnrad 52. Nach dem gegenseitigen Eingriff der beiden Sätze von Zähnen 38, 56 ist der gleitende Kragen 22 in Drehrichtung an dem Ausgangszahnrad 52 fixiert. Die Drehung von dem gleitenden Kragen 22 wird durch das Ausgangszahnrad 52 zu der Ausgangswelle (nicht gezeigt) übertragen.
In Systemen nach dem Stand der Technik wird, wenn gewünscht wird, dass die Komponenten nicht länger in Eingriff sind, die Elektrizitätszuführung zu der Spule 14 unterbrochen. Die Rückkehrfeder 44 schiebt den gleitenden Kragen 22 derart, dass er axial von dem Ausgangszahnrad 52 weg gedrückt wird.
Die Vorspannung der Rückkehrfeder 44 trennt die beiden Sätze von Zähnen 38, 56. Die Rückkehrfeder 44 ermöglicht dem System 10, eine Position einzunehmen, an der die Komponenten nicht in Eingriff sind. Wenn der gleitende Kragen 22 nicht mit dem Ausgangszahnrad 52 in Eingriff ist, ist das System 10 in dem in 1 dargestellten Modus.
Die gegenwärtige Erfindung verwendet jedoch einen Aktuator, der mit einem kontinuierlichen magnetischen Kreis (keine/minimale Luftspalte) konfiguriert ist, derart, dass, wenn er erregt ist, die Oberflächen zusammenpassen und einen ausreichenden Kontakt bieten, um jedem restlichen Magnetismus n den Komponenten zu ermöglichen, einen kontinuierlichen Pfad zur Verfügung zu haben.
Der permanente Fluss von dem Spulengehäuse 16 ist stark genug, um die Zähne 38 des gleitenden Kragens in Eingriff mit den Zähnen 56 des Ausgangszahnrads zu halten. Wenn daher die Spule 14 entregt wird, bleibt das System 10 in der Eingriffsposition. Daher benötigt das System keine Energie, um in der Eingriffsposition zu bleiben. Dies ist vorteilhaft, da es in der Eingriffsposition arbeiten kann, ohne fortzufahren, elektrische Energie zu empfangen, wodurch das System effizienter wird.
Wenn es erwünscht, dass das System 10 nicht länger in Eingriff ist, wird ein Strom zu der Spule 14 geliefert, um einen Fluss in der entgegengesetzten Richtung zu schaffen. Der Fluss entmagnetisiert das Spulengehäuse 16. Die Feder 44 schiebt den gleitenden Kragen 22, so dass er axial von dem Ausgangszahnrad 52 weg gedrückt wird. Die Vorspannung der Feder 44 trennt die beiden Sätze von Zähnen 38, 56. Wenn der gleitende Kragen 22 nicht in Eingriff mit dem Ausgangszahnrad 52 ist, befindet sich das System in dem zweiten Modus.
2 zeigt eine Querschnittsansicht eines nicht in Eingriff stehenden Aktuators 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Aktuator 100 enthält eine elektromagnetische Spule 110. Die elektromagnetische Spule 110 ist aus einem Spulengehäuse 120, einer Abdeckung 130, einem Anker 140 und Kupferdrahtwindungen 150, die in einem Vergussmaterial oder einer Überform 160 eingeschlossen sind, zusammengesetzt. Die Abdeckung 130 kann, aber nicht notwendigerweise, eine Nase 150 haben. Die Nase 150 erstreckt sich axial von dem inneren radialen Ende 190 der Abdeckung 130. Der Anker 140 hat ein erstes Ende 200, das in einem Außereingriffszustand von der Nase 150 getrennt ist. Der Anker hat ein zweites Ende 210 mit einer Form, die komplementär zu der des Gehäuses 120 ist, und kann in einem Nichteingriffszustand an dem Gehäuse 120 anliegen.
Auch ist ein Gleitring 170 gezeichnet, der komplementär zu dem Anker 140 ist und an diesem anliegt.
Die Abdeckung 130, das Spulengehäuse 120, der Anker 140 bestehen sämtlich aus einem Ferromaterial, das einen Restmagnetismus hat. Derartige Metalle können ein unlegierter Hartstahl wie, aber nicht beschränkt hierauf, 1014-Stahl oder 1065-Stahl sein.
Bei Aktivierung wird den Kupferwindungen 150 Energie zugeführt, die innerhalb weniger Millisekunden einen magnetischen Fluss in zumindest einem/einer von dem Spulengehäuse 120, der Abdeckung 130 und dem Anker 140 schaffen. Das Spulengehäuse 120, die Abdeckung 130 (falls vorhanden) und der Anker schaffen einen magnetischen Kreis, durch den der magnetische Fluss hindurchgehen kann. Der magnetische Fluss wirkt auf das Ferromaterial des Ankers 140 und bewirkt, dass dieser sich bewegt. Nach der Aktivierung gelangt das erste Ende 200 des Ankers 140 in Kontakt mit der Nase 180 der Abdeckung 130. Das zweite Ende 210 des Ankers 140 hat einen geringeren Kontakt mit dem Spulengehäuse 120. Die Bewegung des Ankers 140 bewirkt, dass sich der Gleitring 170 bewegt, wodurch er in Eingriff mit dem Rest des Systems gelangt.
Die Art, in der der Anker und das Gehäuse zusammenwirken, kann variieren, so wie die, in der der Anker und die Abdeckung während des Eingriffs zusammenwirken. Der gezeigte Aktuator 100 ist nur einer von vielen Möglichkeiten. Ein wichtiger Aspekt der Erfindung besteht darin, dass der Aktuator in der Lage ist, in Eingriff oder verriegelt zu bleiben, selbst wenn Energie nicht kontinuierlich zu der Spule geliefert wird. Um dieses ohne die Verwendung eines Permanentmagneten zu erzielen, ist erforderlich, dass kein oder nur ein minimaler magnetischer Spalt zwischen dem Anker und dem Rest der elektromagnetischen Spule besteht. Die 3 und 4 sind veranschaulichend.
3 zeigt den Eingriff einer sehr allgemeinen elektromagnetischen Spule 300, wie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die elektromagnetische Spule 300 besteht aus Kupferwindungen 310 in einem Vergussmaterial oder einer Überform 320. Die Kupferwindungen 310 und die Überform 320 sind in einem Gehäuse 330 mit einer Abdeckung 340 enthalten. Der Anker 350 kann sich selektiv in der axialen Richtung (durch den Pfeil angezeigt) bewegen. In dieser Figur ist die elektromagnetische Spule 300 in Eingriff. In typischen Systemen nach dem Stand der Technik verbleibt ein magnetischer Spalt 360 zwischen dem Anker 350 und der Abdeckung 340 selbst während der Aktivierung der Spule 300.
Umgekehrt haben, wie allgemein in 4 gezeigt ist, die Aktuatoren nach der Erfindung keinen magnetischen Spalt und im Allgemeinen kontaktiert der Anker 350 das Gehäuse 330 oder die Abdeckung 340 (abhängig von der genauen Gestaltung des Aktuators) durch den Kontaktpunkt 370. Ein genauer oder vollständiger Kontakt durch den Kontaktpunkt 370 ist nicht erforderlich. Ein minimaler oder teilweiser Spalt kann erlaubt sein, solange wie der durch den magnetischen Kreis aus dem Spulengehäuse 330, der Abdeckung 340 und/oder dem Anker 350 hindurchgehende magnetische Fluss nicht unterbrochen und stark genug ist, die elektromagnetische Spule 300 verriegelt zu halten. Es wichtig festzustellen, dass, wenn das System, in welchem die elektromagnetische Spule 300 verwendet wird, andere auf den Anker einwirkende Kräfte hat, wie, aber nicht hierauf beschränkt, die Zugkraft einer Rückkehrfeder (wie im Einzelnen in dem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt ist), der restliche Magnetismus in dem magnetischen Kreis der elektromagnetischen Spule 300 stark genug sein muss, um diese entgegenwirkenden Kräfte zu überwinden.
Einzelheiten der Schnittstelle zwischen dem Anker 350 und dem Rest der elektromagnetischen Spule 300 können manipuliert werden, um die Haltekraft zu beeinflussen (z.B. ergeben eine stumpfflächige oder eine abgeschrägte Schnittstelle eine unterschiedliche Haltkraft).
Der Restmagnetismus variiert innerhalb der allgemein verfügbaren Stähle. In den meisten Fällen werden Materialien gewählt, um diese störende Eigenschaft zu verringern/eliminieren. durch ordnungsgemäße Auswahl der Güte von Stahl kann die Haltekraft für eine gegebene Solenoidgestaltung definiert werden. Ein nichtbeschränkendes Beispiel können unlegierte Hartstähle wie, jedoch nicht beschränkt hierauf, 1014-Stahl 1065-Stahl sein. Andere verwendete Materialien wie ein Ferromaterial für den Anker 350 sind im Stand der Technik bekannt.
Da der magnetische Restfluss über die Zeit abnehmen kann, kann die Steuerlösung periodische Energieimpulse zur Verstärkung der Kopplungsfestigkeit enthalten.
Mit Bezug auf die Freigabe der Kupplung wirkt, nachdem Energie zugeführt wurde und der geschlossene magnetische Kreis in seiner Lage ist, ein Stromimpuls durch die Spule in der umgekehrten Richtung dem Fluss, der den Anker und das Solenoid zusammenhält, entgegen. Dieser Impuls sollte eine ausreichende Dauer haben, um einen ausreichenden Fluss zum Entgegenwirken des Flusses aufgrund des zurückgebliebenen Magnetismus zu erzeugen, und kurz genug sein, nicht ein neues Ineingriffbringen zu bewirken.
Bei bestimmten Anwendungen, bei denen hohe Vibrationen auftreten oder Gestaltungseinschränkungen existieren, die einen Verlust der Haltekraft über die Zeit bewirken, kann es erforderlich sein, einen Erregungsimpuls so häufig zu senden, dass sichergestellt ist, dass die Vorrichtung das Halten aufrechterhält.
Das Steuersystem für ein derartiges Restmagnetismus-Kopplungssystem kann weiter verbessert werden auf der Grundlage von anderen Informationen, die innerhalb der Fahrzeug-Gesamtkonstruktion verfügbar sind. Wenn beispielsweise das dynamische Fahrzeug-Steuersystem eine Änderung der Beschleunigung (z.B. Gieren, Nicken, Rollen) erfasst, kann das Steuersystem für die Kopplungslösung diese Daten in einen Algorithmus übernehmen, der bestimmt, wann die Steuervorrichtung einen Verstärkungsimpuls erzeugen sollte, um sicherzustellen, dass die Kupplung während des dynamischen Fahrzeugereignisses aufrechterhalten wird.
Veränderungen von Achsentrennsystemen können verschiedene Formen des Spulengehäuses 16 oder die Hinzufügung oder das Weglassen von anderen Elementen in dem System enthalten.
Auch kann beurteilt werden, dass ein Ausführungsbeispiel des hier beschriebenen und dargestellten Systems für ein Achsenverbindungs-
/-Trennsystem ist. Jedoch ist die hier beschriebene Vorrichtung nicht nur auf Achsen beschränkt. Stattdessen kann die Vorrichtung bei anderen Vorrichtungen, Ausrüstungen und Verfahren verwendet werden, die in der Automobiltechnik bekannt sind, enthaltend, aber nicht hierauf beschränkt, Energieabschalteinheiten, Differentiale und Energieübertragungseinheiten. Mehrere Beispiele für Systeme, die mit Aktuatoren der Erfindung verwendet werden können, können in der US-Patentanmeldung US 2016 / 0 153 506 A1 gefunden werden, die mehrere Achsentrenn- und Energieabschalt-Einheitensysteme diskutiert, von denen sämtliche mit Aktuatoren verwendet werden können, die den Vorteil von Restmagnetismus wie hier beschrieben ausnutzen.

Claims

Achsentrennsystem (10), aufweisend einen Aktuator (100), welcher aufweist: eine erregbare Spule (110), aufweisend Kupferwindungen (150), ein Gehäuse (120), das zumindest teilweise die Spule (110) umgibt, einen Anker (140) in gleitendem Eingriff mit dem Gehäuse (120), wobei ein magnetischer Fluss durch einen magnetischen Kreis nicht unterbrochen ist, einen drehbaren und axial gleitbaren Gleitring (20; 170), der sich zwischen zumindest einem von (i) dem Spulengehäuse oder Anker (140) und (ii) einem gleitenden Kragen (22) befindet, wobei der Gleitring (20; 170) eine radial äußere Oberfläche, eine radial innere Oberfläche, ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist und wobei der Gleitring (20; 170) an dem Anker (140) anliegt; wobei der gleitende Kragen (22) einen ersten Teil (34) und einen zweiten Teil (36) aufweist, der erste Teil (34) sich direkt radial einwärts des Gleitrings (20; 170) befindet, der erste Teil (34) einen ersten Satz von sich axial erstreckenden Zähnen (38) definiert und der zweite Teil (36) sich radial einwärts des ersten Teils (34) befindet; eine Rückkehrfedernut (42), die sich radial einwärts des ersten Teils (34) des gleitenden Kragens (22) befindet und eine Rückkehrfeder (44) aufnimmt; und ein Ausgangszahnrad (52), das einen zweiten Satz von sich axial erstreckenden Zähnen (56) aufweist, wobei der zweite Satz von sich axial erstreckenden Zähnen (56) sich auf einer äußeren Oberfläche des Ausgangszahnrads (52) befindet und der zweite Satz von sich axial erstreckenden Zähnen (56) des Ausgangszahnrads (52) mit dem ersten Satz von sich axial erstreckenden Zähnen (38) des gleitenden Kragens (22) in Eingriff bringbar ist.
Achstrennsystem (10) nach Anspruch 1, bei dem der magnetische Kreis zumindest eines/einen/eine von dem Gehäuse (120), dem Anker (140) und einer Abdeckung aufweist.
Achstrennsystem (10) nach Anspruch 1, bei dem dem Aktuator (100) ein Permanentmagnet fehlt.
Achstrennsystem (10) nach Anspruch 1, bei dem der erste Teil (34) des gleitenden Kragens (22) einen inneren Durchmesser hat und der zweite Teil (36) des gleitenden Kragens (22) einen inneren Durchmesser hat, wobei der innere Durchmesser des zweiten Teils (36) des gleitenden Kragens (22) kleiner als der innere Durchmesser des ersten Teils (34) des gleitenden Kragens (22) ist.
Achstrennsystem (10) nach Anspruch 1, bei dem der zweite Teil (36) des gleitenden Kragens (22) einen ersten Satz von Keilen (40) hat.
Achstrennsystem (10) nach Anspruch 1, bei dem der Gleitring (20; 170) einen Arm hat, der sich radial einwärts von der radial einwärts liegenden Oberfläche des Gleitrings (20; 170) aus erstreckt.
Achstrennsystem (10) nach Anspruch 1, bei dem zumindest eines/eine/einer von dem Gehäuse (120), der Abdeckung, dem Gleitring (20; 170) oder Anker (140) aus einem Ferromaterial besteht, das einen Restmagnetismus hat.
Achstrennsystem (10) nach Anspruch 7, bei dem das Ferromaterial ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: unlegiertem Hartstahl, 10110-Stahl und 1065-Stahl.
Achstrennsystem (10) nach Anspruch 1, bei dem die Kupferwindungen (150) der erregbaren Spule (110) mit einem Überformmaterial oder einem Vergussmaterial umhüllt sind.
Verfahren zum Aufrechterhalten eines Eingriffs eines Achstrennsystems (10), welches Verfahren die Schritte aufweist: (i) Bereitstellen eines Achstrennsystems (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, (ii) Erregen der elektromagnetischen Spule (110), wodurch ein magnetischer Fluss durch einen magnetischen Kreis bewirkt wird, und hierdurch bewirkt wird, dass sich der Anker (140) aus einer ersten axialen Position in eine zweite axiale Position, in der der magnetische Fluss durch den magnetischen Kreis ununterbrochen ist, (iii) Entregen der elektromagnetischen Spule (110), (iv) Verwenden von Restmagnetismus des Gehäuses (120) und/oder des Ankers (140), um den Anker (140) in der zweiten axialen Position zu halten, in der der magnetische Fluss durch den magnetischen Kreis ununterbrochen ist; und (v) Halten des Ankers (140) in der zweiten axialen Position, in der der magnetische Fluss durch den magnetischen Kreis nicht unterbrochen ist.
Verfahren zum Aufrechterhalten eines Eingriffs eines Achstrennsystems (10) nach Anspruch 10, bei dem das Verfahren weiterhin den Schritt des Sendens eines wiedererregenden Stromimpulses zu der Spule (110) aufweist, um die Aufrechterhaltung des Eingriffs sicherzustellen.
Verfahren zum Aufrechterhalten eines Eingriffs eines Achstrennsystems (10) nach Anspruch 10, bei dem das Verfahren weiterhin den Schritt des Sendens eines umgekehrten Stromimpulses zu der Spule (110) aufweist, um den Eingriff zu beenden.