DE202015007761U1 - Coupling arrangement with sensor and securing means - Google Patents
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Abstract
Kupplungsanordnung, umfassend ein um eine Drehachse (X) drehend antreibbares Antriebssteil (6), ein relativ zum ersten Antriebsteil (6) drehbares Abtriebsteil (7), eine im Leistungspfad zwischen dem Antriebsteil (6) und dem Abtriebsteil (7) angeordnete Kupplung (2) mit einem ersten Kupplungsteil (18), das mit dem Antriebsteil (6) drehfest und axial beweglich verbunden ist, und einem zweiten Kupplungsteil (19), das mit dem Abtriebsteil (7) fest verbunden ist, einen steuerbaren Aktuator (3) mit einem axial beweglichen Kolben (28) zum axialen Beaufschlagen des ersten Kupplungsteils (18) relativ zum zweiten Kupplungsteil (19) in eine Schließstellung, Rückstellmittel (26), die das erste Kupplungsteil (18) relativ zum zweiten Kupplungsteil (19) in eine Offenstellung beaufschlagen, und einen Sensor (42) zum Erfassen eines die axiale Position des Kolbens (28) repräsentierenden Signals, dadurch gekennzeichnet, dass Sicherungsmittel (39) vorgesehen sind, die eine relative axiale Bewegung des Kolbens (28) vom ersten Kupplungsteil (18) weg verhindern.Coupling arrangement comprising a drive part (6) which can be driven in rotation about a rotation axis (X), a driven part (7) rotatable relative to the first drive part (6), a clutch (2) arranged in the power path between the drive part (6) and the driven part (7) ) with a first coupling part (18) which is rotatably connected to the drive part (6) and axially movable, and a second coupling part (19) which is fixedly connected to the output part (7), a controllable actuator (3) with a axially movable piston (28) for axial loading of the first coupling part (18) relative to the second coupling part (19) in a closed position, return means (26), which act on the first coupling part (18) relative to the second coupling part (19) in an open position, and a sensor (42) for detecting a signal representing the axial position of the piston (28), characterized in that securing means (39) are provided which allow relative axial movement of the piston Prevent the piston (28) away from the first coupling part (18).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung, umfassend ein um eine Drehachse drehend antreibbares Antriebssteil, ein relativ zum ersten Antriebsteil drehbares Abtriebsteil, eine im Leistungspfad zwischen dem Antriebsteil und dem Abtriebsteil angeordnete Kupplung mit einem ersten Kupplungsteil, das mit dem Antriebsteil drehfest und axial beweglich verbunden ist, und einem zweiten Kupplungsteil, das mit dem Abtriebsteil fest verbunden ist, einen steuerbaren Aktuator mit einem axial beweglichen Kolben zum axialen Beaufschlagen des ersten Kupplungsteils relativ zum zweiten Kupplungsteil in eine Schließstellung, Rückstellmittel, die das erste Kupplungsteil relativ zum zweiten Kupplungsteil in eine Offenstellung beaufschlagen, und einen Sensor zum Erfassen eines die axiale Position des Kolbens repräsentierenden Signals.The present invention relates to a clutch assembly, comprising a rotatable about a rotational axis drivable drive part, a rotatable relative to the first drive part output part, arranged in the power path between the drive part and the driven part coupling with a first coupling part, which is rotatably connected to the drive member and axially movable , and a second coupling part which is fixedly connected to the driven part, a controllable actuator with an axially movable piston for axially urging the first coupling part relative to the second coupling part in a closed position, return means which act on the first coupling part relative to the second coupling part in an open position , and a sensor for detecting a signal representing the axial position of the piston.
Aus der
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsanordnung, insbesondere zum Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, vorzuschlagen, die kompakt und robust ist sowie eine zuverlässige Erkennung des Schaltzustands der Kupplung ermöglicht.The present invention has for its object to provide a clutch assembly, in particular for use in the drive train of a motor vehicle, which is compact and robust and allows reliable detection of the switching state of the clutch.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einer Kupplungsanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass Sicherungsmittel vorgesehen sind, die eine relative axiale Bewegung des Kolbens vom ersten Kupplungsteil weg verhindern.This object is achieved in a coupling arrangement of the type mentioned above in that securing means are provided which prevent relative axial movement of the piston away from the first coupling part.
Der Erfindung liegt somit die Überlegung zugrunde, den Schaltzustand der Kupplung über die axiale Position des Kolbens zu bestimmen. Hierzu schlägt die Erfindung vor, den Kolben gegenüber dem ersten Kupplungsteil zu sichern, um anhand der erfassten axialen Position des Kolbens zuverlässig einen Rückschluss auf den Schaltzustand der Kupplung schließen zu können.The invention is therefore based on the idea to determine the switching state of the coupling via the axial position of the piston. For this purpose, the invention proposes to secure the piston relative to the first coupling part in order to be able to reliably conclude a conclusion on the switching state of the coupling on the basis of the detected axial position of the piston.
Konkret wird durch die Sicherungsmittel eine relative axiale Bewegung des Kolbens weg vom ersten Kupplungsteil verhindert. Mit anderen Worten ist der Kolben in Bezug auf eine Bewegung vom ersten Kupplungsteil weg in Richtung des Aktuators an das erste Kupplungsteil gekoppelt. Im Betrieb der Kupplungsanordnung kann der Kolben je nach Ansteuerung des Aktuators axial hin und her bewegt werden. Wenn der Kolben in Richtung des zweiten Kupplungsteils bewegt wird, wird das erste Kupplungsteil relativ zum zweiten Kupplungsteil in die Schließstellung beaufschlagt. In der Schließstellung ist die Kupplung geschlossen, das heißt das erste Kupplungsteil ist zur Drehmomentübertragung mit dem zweiten Kupplungsteil verbunden. Wenn der Kolben in die entgegengesetzte Richtung weg vom zweiten Kupplungsteil bewegt wird, wird das erste Kupplungsteil relativ zum zweiten Kupplungsteil in die Offenstellung beaufschlagt. In der Offenstellung ist die Kupplung geöffnet, das heißt das erste Kupplungsteil ist vom zweiten Kupplungsteil getrennt, wodurch die Drehmomentübertragung unterbrochen ist, respektive der freie Drehmomentausgleich möglich ist. Dabei gewährleisten die Sicherungsmittel, dass der Kolben nur gemeinsam mit dem ersten Kupplungsteil vom zweiten Kupplungsteil weg bewegt werden kann. Auf diese Weise kann der Schaltzustand der Kupplung anhand der axialen Position des Kolbens sicher bestimmt werden. Zudem ist die Kupplungsanordnung kompakt und robust, da auf zusätzliche Bauteile, wie beispielsweise ein Geberelement in Form einer Ringscheibe, verzichtet werden kann.Specifically, the securing means prevents relative axial movement of the piston away from the first coupling part. In other words, the piston is coupled with respect to a movement away from the first coupling part in the direction of the actuator to the first coupling part. During operation of the clutch arrangement, the piston can be moved axially back and forth depending on the activation of the actuator. When the piston is moved in the direction of the second coupling part, the first coupling part is acted upon relative to the second coupling part in the closed position. In the closed position, the clutch is closed, that is, the first coupling part is connected for torque transmission to the second coupling part. When the piston is moved in the opposite direction away from the second coupling part, the first coupling part is acted upon in the open position relative to the second coupling part. In the open position, the clutch is opened, that is, the first coupling part is separated from the second coupling part, whereby the torque transmission is interrupted, respectively, the free torque compensation is possible. The securing means ensure that the piston can only be moved away from the second coupling part together with the first coupling part. In this way, the switching state of the clutch based on the axial position of the piston can be determined safely. In addition, the clutch assembly is compact and robust, because it can be dispensed with additional components, such as a donor element in the form of an annular disk.
Die Kupplung ist vorzugsweise als formschlüssige Kupplung gestaltet, insbesondere in Form einer Zahnkupplung oder einer Klauenkupplung. Es versteht sich, dass auch andere Kupplungsformen denkbar sind, die eine Drehmomentübertragung herstellen beziehungsweise unterbrechen können, beispielsweise eine kraftschlüssige Kupplung wie eine Reiblamellenkupplung. Zum Beispiel kann die Kupplungsanordnung als zuschaltbare Kupplung oder Hang-on Kupplung gestaltet sein, um ein Drehmoment bei Bedarf von einer Längsantriebswelle des Kraftfahrzeuges auf die Seitenwellen einer Hinterradachse zu übertragen. Ebenso kann die Kupplungsanordnung beispielsweise einen der Hinterachse zugeordneten Elektroantrieb mit den Seitenwellen verbinden, um im Zusammenhang mit einer elektrischen Antriebsachse für Hybridsysteme eingesetzt zu werden. Weiterhin die Kupplungsanordnung ein elektronisch geregeltes zuschaltbares Sperrdifferential sein, das von einem elektronischen Steuergerät betätigt wird. Grundsätzlich gilt, dass bei geschlossener Kupplung das erste und das zweite Kupplungsteil drehfest mit dem Kupplungsgehäuse verbunden sind. Dagegen ist bei offener Kupplung der freie Drehmomentausgleich möglich.The coupling is preferably designed as a positive coupling, in particular in the form of a toothed coupling or a dog clutch. It is understood that other forms of coupling are conceivable that can produce or interrupt a torque transmission, for example, a non-positive coupling such as a Reiblamellenkupplung. For example, the clutch assembly may be configured as a shiftable clutch or a hang-on clutch to transfer torque as needed from a longitudinal drive shaft of the motor vehicle to the side shafts of a rear wheel axle. Likewise, the clutch assembly, for example, connect an electric drive associated with the rear axle with the side shafts to be used in conjunction with an electric drive axle for hybrid systems. Furthermore, the clutch assembly be an electronically controlled switchable limited slip differential, which is actuated by an electronic control unit. In principle, when the clutch is engaged, the first and the second clutch part are non-rotatably connected to the clutch housing. In contrast, the free torque compensation is possible with an open clutch.
Das erste Kupplungsteil kann gemäß der technischen Lehre der
Zweckmäßigerweise sind die Sicherungsmittel derart angeordnet, dass das erste Kupplungsteil die Sicherungsmittel axial überlappt. Dadurch wird eine besonders kompakte Bauform bereitgestellt. Insbesondere erstreckt sich der Kolben in das erste Kupplungsteil hinein. Vorzugsweise wirken die Sicherungsmittel mittelbar oder unmittelbar mit dem Kolben und mittelbar oder unmittelbar mit dem ersten Kupplungsteil zusammen, um eine axiale Abstützung des Kolbens am ersten Kupplungsteil in Richtung des Aktuators, respektive weg vom zweiten Kupplungsteil zu gewährleisten.Conveniently, the securing means are arranged such that the first coupling part axially overlaps the securing means. This provides a particularly compact design. In particular, the piston extends into the first coupling part. Preferably, the securing means interact directly or indirectly with the piston and directly or indirectly with the first coupling part to ensure an axial support of the piston on the first coupling part in the direction of the actuator, respectively away from the second coupling part.
Insbesondere können die Sicherungsmittel am Kolben angeordnet sein. Auf diese Weise kann der Kolben zum einen gemäß seiner Grundbestimmung zum Beaufschlagen des ersten Kupplungsteils relativ zum zweiten Kupplungsteil in die Schließstellung verwendet werden und zum anderen als Halter für die Sicherungsmittel dienen. Dadurch wird eine kompakte und einfach herzustellende Kupplungsanordnung bereitgestellt. Alternativ oder zusätzlich können die Sicherungsmittel beispielsweise am ersten Kupplungsteil angeordnet sein.In particular, the securing means may be arranged on the piston. In this way, the piston can be used according to its basic definition for applying the first coupling part relative to the second coupling part in the closed position and serve as a holder for the securing means on the one hand. As a result, a compact and easy to produce clutch assembly is provided. Alternatively or additionally, the securing means may be arranged, for example, on the first coupling part.
Weiterhin können die Sicherungsmittel einen Sicherungsring umfassen. Dieser kann beispielsweise in eine am Kolben ausgebildete Umfangsnut eingreifen. Über den Sicherungsring kann sich der Kolben axial am ersten Kupplungsteil abstützen, um eine relative Bewegung des Kolbens vom ersten Kupplungsteil weg zu verhindern. Durch die Ausgestaltung der Sicherungsmittel als Sicherungsring wird eine robuste und gut herzustellende Sicherung bereitgestellt. Alternativ oder zusätzlich zum Sicherungsring können die Sicherungsmittel zum Beispiel einen den Kolben durchgreifenden Sicherungsstift, eine auf einen Endabschnitt des Kolbens aufgeschraubte Mutter oder einen am ersten Kupplungsteil oder an der Druckscheibe angeordneten Sicherungsstift aufweisen, der sich beispielsweise an einer Schulter des Kolbens abstützt, ohne hierauf eingeschränkt zu sein.Furthermore, the securing means may comprise a securing ring. This can, for example, engage in a circumferential groove formed on the piston. About the locking ring, the piston can be axially supported on the first coupling part to prevent relative movement of the piston away from the first coupling part. The design of the securing means as a retaining ring provides a robust and easy-to-manufacture fuse. Alternatively or in addition to the securing ring, the securing means may comprise, for example, a securing pin passing through the piston, a nut screwed onto an end portion of the piston, or a securing pin arranged on the first coupling part or on the pressure disk, for example supported on a shoulder of the piston without being limited thereto to be.
Des Weiteren kann an dem ersten Kupplungsteil eine Druckscheibe mit einer zentralen Öffnung vorgesehen sein, durch die sich ein Endabschnitt des Kolbens in das erste Kupplungsteil hinein erstreckt. Insbesondere kann der Kolben eine der Druckscheibe zugewandte ringförmige Axialschulter aufweisen, wobei die Druckscheibe axial zwischen den Sicherungsmitteln und der Axialschulter angeordnet ist. Somit kann der Kolben im Längsschnitt eine gestufte Grundform aufweisen, sodass dieser mit seiner Axialschulter gegen die Druckscheibe drücken kann, um das erste Kupplungsteil relativ zum zweiten Kupplungsteil in die Schließstellung zu beaufschlagen. Insbesondere ausgehend von der Axialschulter erstreckt sich der, gegenüber herkömmlichen Kolben verlängerte, Endabschnitt des Kolbens in das erste Kupplungsteil hinein. Der Endabschnitt ist insbesondere ringförmig ausgebildet. Zweckmäßigerweise sind an dem innerhalb des ersten Kupplungsteils liegenden Endabschnitt des Kolbens die Sicherungsmittel angeordnet, sodass die Druckscheibe axial zwischen den Sicherungsmitteln und der Axialschulter angeordnet ist. Auf diese Weise können sich die Sicherungsmittel an einer vom Aktuator abgewandten, respektive dem zweiten Kupplungsteil zugewandten Stirnseite der Druckscheibe axial abstützen, um eine relative Bewegung des Kolbens vom Kupplungsteile weg zu verhindern.Furthermore, a pressure disk with a central opening can be provided on the first coupling part, through which an end portion of the piston extends into the first coupling part. In particular, the piston can have an annular axial shoulder facing the pressure disk, the pressure disk being arranged axially between the securing means and the axial shoulder. Thus, the piston may have a stepped basic shape in longitudinal section, so that it can press with its axial shoulder against the pressure plate in order to act on the first coupling part relative to the second coupling part in the closed position. In particular, starting from the axial shoulder, the end portion of the piston, which is elongated in comparison to conventional pistons, extends into the first coupling part. The end portion is in particular annular. The securing means are expediently arranged on the end section of the piston located inside the first coupling part, so that the pressure plate is arranged axially between the securing means and the axial shoulder. In this way, the securing means can be axially supported on a facing away from the actuator, respectively, the second coupling part facing end side of the pressure plate to prevent relative movement of the piston away from the coupling parts.
In bevorzugter Weise ist zumindest in der Schließstellung bei betätigtem Aktuator zwischen den Sicherungsmitteln und der Druckscheibe ein axialer Spalt gebildet. Auf diese Weise wird zumindest bei ordnungsgemäßem Öffnen der Kupplung ein Reibkontakt zwischen der rotierenden Druckscheibe und dem drehfest gehaltenen Kolben verhindert. Zweckmäßigerweise ist der axiale Spalt derart zu dimensionieren, dass dieser kleiner ist als ein axialer Abstand zwischen dem ersten Kupplungsteils und dem zweiten Kupplungsteil in deren Offenstellung. Lediglich für den Fall, dass die Sicherungsmittel die relative Axialbewegung des Kolbens vom ersten Kupplungsteil weg verhindern müssen, wird der axiale Spalt überbrückt, sodass sich dann die Sicherungsmittel axial an der Druckscheibe abstützen. Üblicherweise wird die ordnungsgemäß Kupplung öffnen, sobald der Kolben das erste Kupplungsteil nicht mehr gegen die Rückstellkraft der Rückstellmittel in die Schließstellung beaufschlagt. Mit anderen Worten werden sich bei ordnungsgemäßer Funktion der Kupplung das erste Kupplungsteil und der Kolben stets gemeinsam zurück in die Offenstellung bewegen, ohne dass es hierfür der Unterstützung durch die Sicherungsmittel bedürfen würde. Lediglich für den Fall, dass die Kupplung nicht ordnungsgemäß funktioniert, weil beispielsweise die Rückstellmittel defekt sind oder das axial bewegliche erste Kupplungsteil klemmt, verhindern die Sicherungsmittel ein Zurückbewegen des Kolbens weg vom ersten Kupplungsteil. Somit stellen die Sicherungsmittel nur eine Sicherung dar, die lediglich dann zum Tragen kommt, wenn das erste Kupplungsteil nicht öffnet, obwohl der Kolben dieses nicht mehr in die Schließstellung beaufschlagt. Allerdings kann es im Sinne der Erfindung während des regulären Betriebs der Kupplung auch vorkommen, dass sich der Kolben gegenüber dem ersten Kupplungsteil geringfügig axial bewegt, das heißt das zwischen dem Kolben und dem ersten Kupplungsteil ein Spiel gegeben ist, und zwar maximal im Rahmen der Breite des axialen Spaltes.Preferably, an axial gap is formed at least in the closed position when the actuator is actuated between the securing means and the thrust washer. In this way, a frictional contact between the rotating pressure plate and the rotatably held piston is prevented at least when properly opening the clutch. Conveniently, the axial gap is to be dimensioned such that it is smaller than an axial distance between the first coupling part and the second coupling part in its open position. Only in the event that the securing means must prevent the relative axial movement of the piston away from the first coupling part, the axial gap is bridged, so that then the securing means are supported axially on the thrust washer. Usually, the properly clutch will open as soon as the piston, the first coupling part is no longer against the restoring force of the return means in the closed position is applied. In other words, with proper functioning of the clutch, the first clutch part and the piston will always move together back into the open position, without it would require the assistance of the securing means. Only in the event that the clutch is not functioning properly because, for example, the return means are defective or the axially movable first coupling part jammed, prevent the securing means a backward movement of the piston away from the first coupling part. Thus, the securing means are only a fuse that only comes into play when the first coupling part does not open, although the piston is no longer applied to the closed position. However, according to the invention, during normal operation of the clutch, it may also occur that the piston moves slightly axially with respect to the first coupling part, that is to say that there is play between the piston and the first coupling part, and this maximum within the width of the axial gap.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Außendurchmesser der Druckscheibe kleiner als der Außendurchmesser des Aktuators ist. Dadurch wird eine besonders kompakte Bauform bereitgestellt. Dadurch, dass der Sensor ein die axiale Position des Kolbens repräsentierendes Signal erfasst und nicht, wie beispielsweise im Fall eines Hall-Sensors, den Abstand zu einer Ringscheibe misst, hat sich in vorteilhafter Weise gezeigt, dass die Druckscheibe kleiner ausgebildet werden kann.According to one aspect of the present invention, it is provided that the outer diameter of the thrust washer is smaller than the outer diameter of the actuator. This provides a particularly compact design. Because the sensor detects a signal representing the axial position of the piston and does not measure the distance to an annular disk, as in the case of a Hall sensor, for example, it has been shown that the pressure disk can be made smaller.
Weiterhin kann der Sensor an einer dem ersten Kupplungsteil zugewandten Stirnseite des Aktuators angeordnet sein. Mit anderen Worten ist der Sensor nicht radial außerhalb des Aktuators, sondern in einem sich radial mit dem Aktuator überdeckenden Bereich am Aktuator angeordnet.Furthermore, the sensor may be arranged on an end face of the actuator facing the first coupling part. In other words, the sensor is not arranged radially outside of the actuator, but in a radially overlapping with the actuator area on the actuator.
Des Weiteren kann der Aktuator einen Elektromagneten mit einem ringförmigen Magnetgehäuse aufweisen, in dem der Kolben axial beweglich geführt ist, wobei der Kolben bei bestromtem Elektromagneten das erste Kupplungsteil in die Schließstellung beaufschlagt. Bei dieser Ausgestaltung des Aktuators, die auch als Solenoid bezeichnet werden kann, ist der Kolben in dem Magnetgehäuse parallel zur Drehachse, respektive axial beweglich geführt. Dabei greift der insbesondere freischwingende Kolben mit einem vom ersten Kupplungsteil entfernt liegenden Längsbereich in eine vom Magnetgehäuse umschlossene Spule des Elektromagneten ein. Wenn der Elektromagnet mit einer Schaltspannung bestromt ist, wird der Kolben in die Schließstellung beaufschlagt, wobei der Kolben ausgerückt wird und das erste Kupplungsteil in die Schließstellung drückt. Um dann die geschlossene Kupplung weiterhin in der Schließstellung zu halten, kann der Elektromagnet mit einer im Vergleich zur Schaltspannung niedrigeren Haltespannung bestromt werden, die den Kolben gegen die Rückstellkraft der Rückstellmittel in Richtung der Schließstellung beaufschlagt. Sobald der Aktuator nicht mehr bestromt, respektive spannungslos ist, öffnet die Kupplung aufgrund der Rückstellkraft der Rückstellmittel, wobei der Kolben durch das erste Kupplungsteil zurück in das ringförmige Magnetgehäuse eingerückt wird. Hierbei gewährleisten die Sicherungsmittel, dass der durch den spannungslosen Elektromagneten nunmehr freibewegliche Kolben nur dann in das Magnetgehäuse einrückt, wenn die Kupplung tatsächlich öffnet beziehungsweise in der Offenstellung ist. Beispielsweise können während einer Autofahrt Querkräfte in Richtung des Elektromagneten wirken, die den im spannungslosen Zustand des Elektromagneten freibeweglichen Kolben in das Magnetgehäuse ziehen würden, obwohl die Kupplung klemmt und nicht öffnet. Dann verhindern die Sicherungsmittel eine relative axiale Bewegung des Kolbens weg vom ersten Kupplungsteil. Dadurch wird eine robuste Kupplungsanordnung bereitgestellt, die zuverlässig den Schaltzustand der Kupplung erkennt.Furthermore, the actuator may have an electromagnet with an annular magnet housing, in which the piston is guided in an axially movable manner, wherein the piston acts on the first coupling part in the closed position when the electromagnet is energized. In this embodiment of the actuator, which may also be referred to as a solenoid, the piston is guided in the magnet housing parallel to the axis of rotation, respectively axially movable. In this case, the particular freely oscillating piston engages with a longitudinal region remote from the first coupling part into a coil of the electromagnet enclosed by the magnet housing. When the electromagnet is energized with a switching voltage, the piston is acted upon in the closed position, wherein the piston is disengaged and presses the first coupling part in the closed position. In order then to continue to hold the closed clutch in the closed position, the electromagnet can be energized with a lower compared to the switching voltage holding voltage which acts on the piston against the restoring force of the return means in the direction of the closed position. As soon as the actuator is no longer energized or de-energized, the clutch opens due to the restoring force of the return means, wherein the piston is engaged by the first coupling part back into the annular magnet housing. In this case, the securing means ensure that the piston, which is now freely movable due to the de-energized electromagnet, only engages into the magnet housing when the coupling is actually opened or in the open position. For example, transverse forces acting in the direction of the electromagnet during a car drive, which would pull the floating in the de-energized state of the electromagnet piston in the magnet housing, although the clutch jams and does not open. Then, the securing means prevent relative axial movement of the piston away from the first coupling part. As a result, a robust clutch arrangement is provided which reliably detects the switching state of the clutch.
Vorzugsweise umfasst der Kolben ein Ankerelement, das insbesondere aus einem ferromagnetischen Material besteht. Weiterhin kann der Kolben eine mit dem Ankerelement fest verbundene Hülse aufweisen, die insbesondere aus einem paramagnetischen Material besteht. Ein elektromagnetischer Aktuator bietet Vorteile hinsichtlich des Bauraums. Es versteht sich jedoch, dass statt eines Elektromagneten auch ein elektromotorischer, hydraulischer oder pneumatischer Aktuator eingesetzt werden kann.Preferably, the piston comprises an anchor element, which consists in particular of a ferromagnetic material. Furthermore, the piston may have a sleeve firmly connected to the anchor element, which consists in particular of a paramagnetic material. An electromagnetic actuator offers advantages in terms of installation space. It is understood, however, that instead of an electromagnet and an electric motor, hydraulic or pneumatic actuator can be used.
Insbesondere kann der Sensor zur Messung der Induktivität ausgebildet sein. Dadurch wird eine zuverlässige und verschleißfreie Messmethode zur Erfassung der axialen Position des in der Spule axial beweglichen Kolbens bereitgestellt. Beispielsweise weist der Sensor eine eigene Sensorspule auf. Aufgrund der axialen Bewegung des Kolbens kann sich die Induktivität der Sensorspule ändern. Dieser Effekt kann durch ferromagnetische Ankerelement, das durch die Bewegung innerhalb der Spule des Elektromagneten aufmagnetisiert sein kann, vorteilhafterweise verstärkt sein. Ebenso kann auch die Induktivitätsänderung der Spule des Elektromagneten gemessen werden. Wenn der Kolben im Magnetgehäuse eingerückt ist, respektive die Eintauchtiefe des ferromagnetischen Ankerelements des Kolbens maximal ist, ist die gemessene Induktivität maximal. Dagegen ist die gemessene Induktivität minimal, wenn der Kolben ausgerückt ist, respektive die Eintauchtiefe des Ankerelements minimal ist, und das erste Kupplungsteil in der Schließstellung ist.In particular, the sensor may be designed for measuring the inductance. This provides a reliable and wear-free measuring method for detecting the axial position of the piston axially movable in the spool. For example, the sensor has its own sensor coil. Due to the axial movement of the piston, the inductance of the sensor coil may change. This effect can be advantageously reinforced by ferromagnetic anchoring element, which may be magnetized by the movement within the coil of the electromagnet. Likewise, the inductance change of the coil of the electromagnet can be measured. When the piston is engaged in the magnet housing, or the immersion depth of the ferromagnetic armature element of the piston is maximum, the measured inductance is maximum. In contrast, the measured inductance is minimal when the piston is disengaged, respectively, the immersion depth of the anchor element is minimal, and the first coupling part is in the closed position.
Grundsätzlich kann durch die Erfassung eines die axiale Position des Kolbens repräsentierenden Signals der Schaltzustand der Kupplung genau und zuverlässig erfasst werden. Dies ermöglicht wiederum eine genaue und schnelle Ansteuerung der Kupplungsanordnung und damit eine zuverlässige und schnelle Steuerung des Antriebsmoments auf die der Kupplungsanordnung zugeordnete Antriebsachse des Kraftfahrzeuges. Zusätzlich oder alternativ zu einem die Induktivität messenden Sensor können auch andere, beispielsweise nach einem mechanischen, optischen oder magnetischen Wirkprinzip arbeitende Sensoren, eingesetzt werden, um die axiale Position des Kolbens zu bestimmen. Insbesondere ist der wenigstens eine Sensor ein berührungsloser Sensor, wobei grundsätzlich auch wenigstens ein berührender Sensor denkbar und möglich ist, um die axiale Position des Kolbens zu erfassen. Basically, by detecting a signal representing the axial position of the piston, the switching state of the clutch can be accurately and reliably detected. This in turn allows accurate and rapid control of the clutch assembly and thus a reliable and rapid control of the drive torque to the clutch assembly associated drive axle of the motor vehicle. In addition or as an alternative to a sensor measuring the inductance, it is also possible to use other sensors which operate, for example, according to a mechanical, optical or magnetic operating principle, in order to determine the axial position of the piston. In particular, the at least one sensor is a non-contact sensor, wherein basically at least one touching sensor is conceivable and possible to detect the axial position of the piston.
Vorteilhafterweise ist der Sensor mit dem Magnetgehäuse des Elektromagneten verbunden. Insbesondere ist der Sensor im Magnetgehäuse integriert. Durch diese Anordnung wird eine kompakte Anordnung bereitgestellt, die zudem kurze Kabelwege aufweist, da der Sensor räumlich direkt neben den Kabelanschlüssen der Spule des Elektromagneten angeordnet sein kann.Advantageously, the sensor is connected to the magnet housing of the electromagnet. In particular, the sensor is integrated in the magnet housing. By this arrangement, a compact arrangement is provided, which also has short cable paths, since the sensor can be arranged spatially directly adjacent to the cable terminals of the coil of the electromagnet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Kolben über eine auf dem Kolben aufsitzende Gleitscheibe gegen die Druckscheibe axial abgestützt sein. Somit kann zwischen der Druckscheibe und dem Aktuator eine Gleitscheibe angeordnet sein. Dadurch wird der Verschleiß des Kolbens beim Betätigen der Kupplung minimiert. Die Gleitscheibe kann aus einem reibungsmindernden Material hergestellt sein, beispielsweise aus Bronze, insbesondere Sinterbronze, damit der Verschleiß aufgrund relativer Drehbewegung zwischen dem Kolben, insbesondere dem Ankerelement, und der Gleitscheibe reduziert ist. Beispielsweise kann die Gleitscheibe an der dem ersten Kupplungsteil zugewandten Seite topfförmig ausgebildet sein. Dadurch kann sich die Gleitscheibe in Höhe der Kupplungsverzahnung am ersten Kupplungsteil axial abstützen, um die Hebelwirkung zwischen dem radial weiter innen an der Gleitscheibe angreifenden Kolben und dem ersten Kupplungsteil zu minimieren. Weiterhin kann die Gleitscheibe auch auf der dem Aktuator zugewandten Seite topfförmig ausgebildet sein. Somit kann die Gleitscheibe entweder einseitig oder beidseitig topfförmig gestaltet sein kann. Alternativ kann die Gleitscheibe als eine Ringscheibe oder Hülse ausgebildet sein. Weiterhin kann die Gleitscheibe entweder baulich getrennt auf der dem Aktuator zugewandten Stirnseite der Druckscheibe anliegen oder in einer ringförmigen Ausnehmung in der Stirnseite der Druckscheibe sitzen.According to another aspect of the present invention, the piston may be axially supported against the thrust washer via a sliding washer seated on the piston. Thus, a sliding disk can be arranged between the pressure disk and the actuator. As a result, the wear of the piston is minimized when operating the clutch. The sliding disk may be made of a friction-reducing material, such as bronze, in particular sintered bronze, so that the wear due to relative rotational movement between the piston, in particular the anchor member, and the sliding disk is reduced. For example, the sliding disk may be cup-shaped on the side facing the first coupling part. As a result, the sliding disk can be supported axially in the amount of the coupling toothing on the first coupling part in order to minimize the lever action between the piston engaging radially further inside the sliding disk and the first coupling part. Furthermore, the sliding disk can also be formed pot-shaped on the side facing the actuator. Thus, the sliding disk can be either cupped on one side or on both sides. Alternatively, the sliding disk may be formed as an annular disc or sleeve. Furthermore, the sliding disk can either be structurally separated on the end face of the pressure disk facing the actuator or seated in an annular recess in the end face of the pressure disk.
Insbesondere kann sich ein Außendurchmesser der Gleitscheibe radial mit einer Kupplungsverzahnung des ersten Kupplungsteils überdecken. Dadurch wird die Hebelwirkung auf die Gleitscheibe, die sich durch den radial weiter innen angreifenden Kolben und der radial weiter außenliegenden Kupplungsverzahnung des ersten Kupplungsteils ergibt, minimiert. Zudem wird die axiale Abstützung der Gleitscheibe an der Druckscheibe verbessert.In particular, an outer diameter of the sliding disk can overlap radially with a coupling toothing of the first coupling part. As a result, the leverage on the sliding disk, which results from the radially further inside engaging piston and the radially outer coupling teeth of the first coupling part, minimized. In addition, the axial support of the sliding disk is improved on the pressure plate.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung können die Druckscheibe und das erste Kupplungsteil als ein Bauteil hergestellt sein. Dadurch kann eine Verbindung zwischen dem ersten Kupplungsteil und der Druckscheibe besonders robust gestaltet werden. Das erste Kupplungsteil mit der angeformten Druckscheibe kann außerhalb des Gehäuses angeordnet sein, wobei das erste Kupplungsteil mit einer von der Druckscheibe abgewandten Stirnseite durch Gehäuseöffnungen ins Innere des Gehäuses eingreift, um mit dem zweiten Kupplungsteil in der Schließstellung zusammenzuwirken.According to a first embodiment of the present invention, the thrust washer and the first coupling part can be manufactured as one component. Thereby, a connection between the first coupling part and the pressure plate can be made particularly robust. The first coupling part with the integrally formed pressure plate can be arranged outside the housing, wherein the first coupling part engages with an end face remote from the pressure plate through housing openings into the interior of the housing, in order to cooperate with the second coupling part in the closed position.
Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Aktuator, die Gleitscheibe, das erste Kupplungsteil mit der angeformten Druckscheibe und die Sicherungsmittel eine vormontierbare Baugruppe bilden. Auf diese Weise ist die Kupplungsanordnung in vorteilhafter Weise wartungsfreundlich und leicht zu montieren beziehungsweise zu demontieren. Somit können beispielsweise das erste Kupplungsteil mit der angeformten Druckscheibe, die sich axial an der Druckscheibe abstützende Gleitscheibe und der Aktuator mit dem sich in das erste Kupplungsteil hinein erstreckenden Kolben, an dessen innerhalb des ersten Kupplungsteils liegenden Endabschnitts die Sicherungsmittel angeordnet sind, losgelöst von den weiteren Bauteilen der Kupplungsanordnung verliersicher vormontiert und/oder montiert beziehungsweise demontiert werden. Weiterhin können auch die Rückstellmittel Bestandteil der vormontierbaren Baugruppe sein.In this case, it can be provided, in particular, that the actuator, the sliding disk, the first coupling part with the integrally formed pressure disk and the securing means form a preassembled assembly. In this way, the clutch assembly is advantageously easy to maintain and easy to assemble or disassemble. Thus, for example, the first coupling part with the integrally formed pressure disk, the axially on the pressure disk supporting sliding disk and the actuator with extending into the first coupling part extending piston, at its end located within the first coupling part, the securing means are arranged, detached from the other Components of the coupling assembly captive pre-assembled and / or assembled or disassembled. Furthermore, the return means may be part of the preassembled module.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann die Druckscheibe als separates Bauteil hergestellt sein, das lösbar mit dem ersten Kupplungsteil verbunden ist. Auf diese Weise kann das erste Kupplungsteil innerhalb des Gehäuses angeordnet sein, wobei eine dem zweiten Kupplungsteil zugewandte Stirnseite des ersten Kupplungsteils mit dem zweiten Kupplungsteil zusammenwirkt und an dem Aktuator zugewandten Stirnseite des ersten Kupplungsteils insbesondere Axialansätze, respektive Nocken, durch Gehäuseöffnungen nach außen durchgreifen, an denen die Druckscheibe als separates Bauteil befestigt sein kann. Die Druckscheibe kann auf einfache Weise an dem außerhalb des Gehäuses liegenden Teilabschnitt des ersten Kupplungsteils lösbar befestigt sein, insbesondere durch eine Clipverbindung. Weitere lösbare Verbindungen sind ebenfalls denkbar und möglich, wie beispielsweise eine Schraubverbindung.According to a second embodiment of the present invention, the pressure plate can be made as a separate component which is detachably connected to the first coupling part. In this way, the first coupling part can be arranged within the housing, wherein an end face of the first coupling part facing the second coupling part interacts with the second coupling part and axial projections, respectively cams, on the actuator facing end side of the first coupling part pass through housing openings to the outside where the pressure plate can be attached as a separate component. The thrust washer can be fastened in a simple manner to the portion of the first coupling part lying outside the housing, in particular by a clip connection. Other solvable Connections are also conceivable and possible, such as a screw connection.
Auch bei dieser Ausgestaltung können der Aktuator, die Gleitscheibe, die Druckscheibe und die Sicherungsmittel eine vormontierbare Baugruppe. Auf diese Weise ist die Kupplungsanordnung in vorteilhafter Weise wartungsfreundlich und leicht zu montieren beziehungsweise zu demontieren. Somit können beispielsweise die Druckscheibe, die sich axial an der Druckscheibe abstützende Gleitscheibe und der Aktuator mit dem sich durch die Gleitscheibe und die Druckscheibe erstreckenden Kolben, an dessen aus Sicht des Aktuators hinter der Druckscheibe liegenden Endbereich die Sicherungsmittel angeordnet sind, losgelöst von den weiteren Bauteilen der Kupplungsanordnung verliersicher vormontiert und/oder montiert beziehungsweise demontiert werden. Weiterhin können auch die Rückstellmittel Bestandteil der vormontierbaren Baugruppe sein.Also in this embodiment, the actuator, the sliding disk, the pressure plate and the securing means can be a preassembled module. In this way, the clutch assembly is advantageously easy to maintain and easy to assemble or disassemble. Thus, for example, the thrust washer, the axially mounted on the thrust washer sliding disk and the actuator with the extending through the sliding disk and the thrust washer piston, at its end of the actuator view behind the thrust washer the securing means are arranged, detached from the other components the clutch assembly pre-assembled and / or assembled or disassembled. Furthermore, the return means may be part of the preassembled module.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den Zeichnungen dargestellt und nachstehend beschrieben. Hierin zeigt:Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and described below. Hereby shows:
Die
Die Kupplungsanordnung
Konkret ist die Kupplung
In dem Kupplungsgehäuse
In dem Differentialträger
Die Kupplung
Das zweite Kupplungsteil
Außerhalb des Kupplungsgehäuses
Durch entsprechendes Ansteuern des Aktuators
Konkret weist der Elektromagnet
Der Kolben
Die Hülse
An dem innerhalb des ersten Kupplungsteils
Durch die axiale Bewegung des Ankerelements
Konkret weist die Sensoreinheit
Der Aktuator
Die
Eine Besonderheit der Ausführungsform gemäß den
Der Aktuator
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Kupplungsanordnungclutch assembly
- 22
- Kupplungclutch
- 33
- Aktuatoractuator
- 44
- Sensoreinheitsensor unit
- 55
- Getriebeeinheitgear unit
- 66
- Antriebsteildriving part
- 77
- Abtriebsteilstripping section
- 88th
- Antriebsraddrive wheel
- 99
- Lagermittelbearing means
- 1010
- Außenflächeouter surface
- 1111
- Flächenabschnittsurface section
- 1212
- Bohrungendrilling
- 1313
- Zapfenspigot
- 1414
- Differentialräderdifferential gears
- 1515
- Seitenwellenradsideshaft
- 1616
- Seitenwellenradsideshaft
- 1717
- Längsverzahnungspline
- 1818
- erstes Kupplungsteilfirst coupling part
- 1919
- zweites Kupplungsteilsecond coupling part
- 2020
- Ansätzeapproaches
- 2121
- Gehäusesöffnunghousing opening
- 2222
- Druckscheibethrust washer
- 2323
- Rastelementlocking element
- 2424
- Hinterschneidungundercut
- 2525
- Mantelabschnittshell section
- 2626
- RückstellfederReturn spring
- 2727
- Elektromagnetelectromagnet
- 2828
- Kolbenpiston
- 2929
- SpuleKitchen sink
- 3030
- Magnetgehäusemagnet housing
- 3131
- Trägerelementsupport element
- 3232
- Öffnungopening
- 3333
- Ankerelementanchor member
- 3434
- Hülseshell
- 3535
- Gehäuseschulterhousing shoulder
- 3636
- Axialschulteraxial shoulder
- 3737
- Gleitscheibesliding disk
- 3838
- Endabschnittend
- 3939
- Sicherungsringcirclip
- 4040
- Umfangsnutcircumferential groove
- 4141
- Spaltgap
- 4242
- Sensorsensor
- 4343
- Nockenelementcam member
- 4444
- Kragencollar
- XX
- Drehachseaxis of rotation
- YY
- Zapfenachsepin axis
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102013111891 A1 [0002, 0008, 0008] DE 102013111891 A1 [0002, 0008, 0008]
- DE 102009056088 A1 [0008] DE 102009056088 A1 [0008]
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DE202015007761.7U DE202015007761U1 (en) | 2015-11-10 | 2015-11-10 | Coupling arrangement with sensor and securing means |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
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R157 | Lapse of ip right after 6 years |