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VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht den Nutzen an der am 1. Oktober 2018 eingereichten vorläufigen
US-Patentanmeldung Nr. 62/739,404 , die in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
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GEBIET
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Das vorliegende System betrifft die Sicherung eines Teils in einem Fahrzeug-Differentialgehäuse. Genauer kann das System die Sicherung einer Stellantriebskomponente innerhalb eines Differentialgehäuses für ein Fahrzeug betreffen.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Differentiale sind bekannte Vorrichtungen, die ein Drehmoment zwischen zwei Achsenhalbwellen aufteilen. In manchen Fällen ist es bevorzugt, dass das Differential gesperrt ist, so dass ein Drehmoment gleichmäßig auf die zwei Achsenhalbwellen verteilt wird. Es werden verschiedene Verfahren verwendet, um das Differential zu sperren, einschließlich elektromagnetischer Spulen. Die elektromagnetische Spule kann angeregt werden, um ein Zahnrad oder ein anderes Element selektiv in eines der Differentialzahnräder zu bewegen, um das Differential zu sperren.
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Es wurde gefunden, dass die elektromagnetischen Spulen des Standes der Technik im Differentialgehäuse nicht ausreichend gesichert sind. Wenn sie nicht arretiert sind, können sich die elektromagnetischen Spulen verschieben, etwa in der axialen Richtung. Jegliche axiale Verschiebung kann zu einer Änderung des Verhaltens des Systems führen. Zum Beispiel kann eine axiale Verschiebung bewirken, dass das Zahnrad oder andere Element, das die elektromagnetische Spule mit dem Differential verbindet, nicht mehr mit dem Differential in Eingriff kommen kann.
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Angesichts der Nachteile der bekannten Systeme des Standes der Technik wäre es von Vorteil, wenn ein System so aufgebaut wäre, dass die elektromagnetische Spule an einem sicheren Ort gehalten wird, so dass das System ordnungsgemäß funktionieren kann.
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KURZFASSUNG
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Entsprechend und gemäß der vorliegenden Offenbarung wurde überraschenderweise ein System gefunden, das so aufgebaut ist, dass es die elektromagnetische Spule an einem sicheren Ort hält, so dass das System ordnungsgemäß funktionieren kann.
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Die vorliegende Offenbarung gibt ein Rückhaltesystem an. In einer Ausführungsform umfasst das Rückhaltesystem: mindestens eine Befestigungsstruktur, an der mindestens ein Merkmal bereitgestellt ist, und eine Komponente, die dafür ausgelegt ist, mit dem mindestens einen Merkmal zusammenzuwirken, um eine Position von zumindest einem Teil der Komponente in Bezug auf die mindestens eine Befestigungsstruktur aufrechtzuerhalten.
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In einem anderen Aspekt umfasst das Rückhaltesystem ferner ein nicht-magnetisches Material, das zwischen der mindestens einen Befestigungsstruktur und der Komponente angeordnet ist.
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In einem anderen Aspekt ist die mindestens eine Befestigungsstruktur ein Differentialgehäuse.
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In einem anderen Aspekt ist die mindestens eine Befestigungsstruktur ein Lagerdeckel.
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In einem anderen Aspekt ist die Komponente eine elektromagnetische Spule eines Kopplungsmechanismus.
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In einem anderen Aspekt weist das mindestens eine Merkmal einen allgemein C-förmigen Querschnitt auf.
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In einem anderen Aspekt weist das mindestens eine Merkmal einen ersten Arm, einen zweiten Arm und einen dritten Arm auf.
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In einem anderen Aspekt erstreckt sich der erste Arm parallel zu einem Abschnitt der mindestens einen Befestigungsstruktur angrenzend an da, wo das mindestens eine Merkmal damit verbunden ist.
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In einem anderen Aspekt erstreckt sich der zweite Arm quer zum ersten Arm und/oder zum dritten Arm des mindestens einen Merkmals.
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In einem anderen Aspekt weist mindestens einer von den Armen des mindestens einen Merkmals ein nicht-magnetisches Material auf, das einen Endabschnitt von ihm bedeckt.
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In einem anderen Aspekt sind der erste und der dritte Arm des mindestens einen Merkmals parallel zueinander und erstrecken sich in der gleichen Richtung.
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In einem anderen Aspekt weist der erste Arm eine erste Länge auf und weist der dritte Arm eine Länge auf, die geringer ist als die erste Länge.
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In einem anderen Aspekt wird der dritte Arm durch den zweiten Arm vom ersten Arm getrennt, wobei eine Lücke dazwischen ausgebildet ist.
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In einem anderen Aspekt überlappen sich der dritte Arm und der erste Arm des mindestens einen Merkmals in einer axialen Richtung teilweise.
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In einem anderen Aspekt weist der dritte Arm des mindestens einen Merkmals eine Innenseite, die dem ersten Arm zugewandt ist, und eine der Innenseite entgegengesetzte Außenseite auf.
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In einem anderen Aspekt definieren die Innenseite und die Außenseite des dritten Arms eine konstante Dicke.
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In einem anderen Aspekt weist das nicht-magnetische Material einen allgemein C-förmigen Querschnitt auf.
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In einem anderen Aspekt weist das nicht-magnetische Material einen ersten Schenkel, einen zweiten Schenkel und einen dritten Schenkel auf.
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In einem anderen Aspekt weist die Komponente ein Gehäuse auf, in dem eine Nut ausgebildet ist.
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In einem anderen Aspekt ist die Nut dafür ausgelegt, mit dem mindestens einen Merkmal der Befestigungsstruktur zusammenzuwirken.
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Figurenliste
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Die obigen sowie weitere Vorteile werden für den Fachmann aus der folgenden ausführlichen Beschreibung ohne Weiteres klar werden, wenn diese vor dem Hintergrund der begleitenden Zeichnungen betrachtet wird, worin:
- 1 eine Draufsicht von oben auf ein Antriebssystem ist, wobei zumindest ein Teil davon ein Schnitt ist;
- 2 eine rückseitiger Aufriss des Antriebssystems von 1 ist;
- 2A eine vergrößerte detaillierte Rückansicht eines in einem Kreis 2A von 2 gezeigten Abschnitts des Antriebssystems ist;
- 3 eine vergrößerte detaillierte Draufsicht auf einen in einem Kreis 3 von 1 gezeigten Abschnitt des Antriebssystems ist; und
- 4 ein seitlicher Aufriss entlang einer Schnittlinie 4-4 von 2 ist, der einen Abschnitt des Antriebssystems von 2 zeigt, der eine elektromagnetische Spule mit einem Gehäuse in einem Antriebssystemgehäuse aufweist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Man beachte, dass das System verschiedene alternative Ausrichtungen und Schrittfolgen annehmen kann, außer wenn ausdrücklich etwas anderes angegeben ist. Man beachte außerdem, dass die konkreten Vorrichtungen und Prozesse, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und in der folgenden Patentschrift beschrieben sind, nur Ausführungsbeispiele der in den beigefügten Ansprüchen definierten erfinderischen Ideen sind. Somit sollen konkrete Abmessungen, Richtungen oder andere physische Eigenschaften in Bezug auf die offenbarten Ausführungsformen nicht als Beschränkungen aufgefasst werden, solange die Ansprüche nicht ausdrücklich etwas anderes angeben.
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In 1 ist eine Ausführungsform eines Abschnitts eines Fahrzeugantriebssystems 10 abgebildet. Das Antriebssystem 10 kann ein Eingangsjoch 12 umfassen. Das Eingangsjoch 12 ist mit einem Drehungsursprung (nicht gezeigt) verbunden, wie beispielsweise einem Verbrennungsmotor, einem Elektromotor, einem Motor-Generator, einer mit einem davon verbundenen Welle oder einer anderen Leistungsquelle. Das gezeigte Joch 12 kann antriebsmäßig mit einer Differentialritzelwelle 14 verbunden sein. Genauer ist das Joch 12 durch Keilprofile (nicht gezeigt) an einem Eingangsende 16 der Differentialritzelwelle 14 angefügt. Ein Ausgabeende 18 der Ritzelwelle 14 ist mit einem Ritzelwellenzahnrad 20 versehen.
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Die drehbare Differentialritzelwelle 14 wird von mindestens einem ersten Lager 24 in einem stationären Differentialgehäuse 22 gelagert. Wie in 1 gezeigt ist, ist die Differentialritzelwelle 14 am ersten Lager 24 sowie am zweiten Lager 26 montiert.
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Das Ritzelwellenzahnrad 20 steht mit einem Differentialhohlrad 28 kämmend in Eingriff. Genauer kämmen Zahnradzähne 30 des Ritzelwellenzahnrads 20 mit Zahnradzähnen 32 am Differentialhohlrad 28, so dass eine Drehung von der Ritzelwelle 14 direkt auf das Hohlrad 28 übertragen wird.
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Das Hohlrad 28 ist an einem Differentialgehäuse 34 befestigt. In der abgebildeten Ausführungsform ist das Hohlrad 28 mit mechanischen Befestigungsmitteln 36 am Differentialgehäuse 34 befestigt, aber es sind auch anderen Verbindungen, wie etwa Schweißen, zulässig.
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Das Differentialgehäuse 34 kann etwa ein zweiteiliges Differentialgehäuse 34 sein. Das Gehäuse 34 kann mit den Befestigungsmitteln 36, die das Hohlrad 28 am Gehäuse 34 befestigen, zusammengehalten werden. Das Gehäuse 34 wird mit Lagerringen 38 drehfähig innerhalb des Differentialgehäuses 22 montiert. Die Deckel 40 zum Halten der Lagerringe 38 sind in 2 gezeigt. Die Deckel 40 können am Gehäuse 22 gesichert werden, wie etwa durch mechanische Befestigungsmittel 42.
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Das Differentialgehäuse 34 kann Differentialritzel 44 und Differentialachswellenräder 46 aufweisen, die miteinander kämmen. In der dargestellten Ausführungsform sind zwei Differentialritzel 44 und zwei Differentialachswellenräder 46 vorhanden. Achsenhalbwellen 48 sind verbunden, beispielsweise durch Ineingriffbringen von Keilprofilen 50 auf der Achsenhalbwelle 48 mit Keilprofilen 52 auf den Zahnrädern 46.
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1 ist eine Abbildung eines Kopplungsmechanismus zum selektiven Sperren und Entsperren der Differentialzahnräder 44, 46. Der Kopplungsmechanismus kann eine Stellantriebskomponente umfassen. In bestimmten Ausführungsformen ist die Stellantriebskomponente eine elektromagnetische Spule mit einem ringförmigen Gehäuse 54, das über einer der Achsenhalbwellen 48 angeordnet ist, was ebenfalls in 2 gezeigt ist. Das Gehäuse 54 umschließt einen Elektromagneten 56. Wie in 3 besser zu sehen ist, umfasst der Elektromagnet 56 eine Spule 58, ein Spulengehäuse 60 und einen Stellantrieb 62. Die Spule 58 umfasst mehrere Drahtwindungen innerhalb des Spulengehäuses 60. Die Drahtwindungen sind mit einer Stromquelle (nicht gezeigt) verbunden.
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Das Gehäuse 60 kann ein stationäres, zweiteiliges Gehäuse sein. Ein erster Teil 64 des Gehäuses 60 kann C-förmig sein und der zweite Teil 66 kann einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Wie in 4 gezeigt ist, kann das Gehäuse 60 eine Nut 68 aufweisen, die in einer äußeren Wand 70 des Gehäuses 60 definiert ist.
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Der Stellantrieb 62 kann zwischen dem Gehäuse 60 und der Spule 58 angeordnet sein. Der Stellantrieb 62 kann ein metallischen Material wie etwa Stahl umfassen, das für magnetische Kräfte empfänglich ist. Der Stellantrieb 62 ist allgemein ringförmig, wodurch er die Achsenhalbwelle 48 umringen kann.
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Der Stellantrieb 62 kann mit einer Druckscheibe 72 verbunden sein oder in direktem Kontakt damit stehen. Die Druckscheibe 72 ist ebenfalls allgemein ringförmig, so dass sie die Achsenhalbwelle 48 ebenfalls umringen kann. Der Stellantrieb 62 kann einheitlich, einstückig und integral ausgebildet sein.
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Die Druckscheibe 72 ist zwischen dem Stellantrieb 62 und einem Schiebeelement 74 angeordnet. Der Stellantrieb 62 kann die Druckscheibe 72 direkt berühren, die ihrerseits direkt das Schiebeelement 74 berühren kann. Die Druckscheibe 72 kann einheitlich, einstückig und integral ausgebildet sein.
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In der abgebildeten Ausführungsform kann das Schiebeelement 74 einen L-förmigen Querschnitt aufweisen. Das Schiebeelement 74 kann einheitlich, einstückig und integral ausgebildet sein. Ein erster Schenkel 76 des L kann selektiv mit der Druckscheibe 72 verbunden werden und in direktem Kontakt damit stehen. Ein zweiter Schenkel 78 des L kann einen äußeren Abschnitt 80 aufweisen, der mit dem ersten Schenkel 76 verbunden ist. Der zweite Schenkel 78 kann auch einen inneren Abschnitt 82 aufweisen, an dem ein Satz von Zähnen 84 ausgebildet ist. Wie gezeigt, erstreckt sich der Satz von Zähnen 84 vom inneren Abschnitt 82 des zweiten Schenkels 78 aus.
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Der Satz von Zähnen 84 am zweiten Schenkel 78 kann selektiv mit einem Satz von Zähnen 86 an einem der Achswellenräder 46 in Eingriff gebracht werden. In einem nicht-beschränkenden Beispiel erstreckt sich der Satz von Zähnen 86 axial von dem einen der Achswellenräder 46 aus. Genauer erzeugt Elektrizität, die am Elektromagneten 56 bereitgestellt wird, einen Magnetfluss in der Spule 58. Fast sofort drängt der Magnetfluss den Stellantrieb 62 dazu, sich in der axialen Richtung zum Differentialgehäuse 34 zu bewegen. Der Stellantrieb 62 bewegt die Druckscheibe 72 in axialer Richtung, die ihrerseits das Schiebeelement 74 in axialer Richtung bewegt. Die Zähne 84 am Schiebeelement 74 greifen in die Zähne 86 am Achswellenrad 46 ein, wodurch das Achswellenrad 46 gesperrt wird und seine Drehung verhindert wird. In diesem Modus ist das Differential gesperrt und ein Drehmoment fließt gleichmäßig durch das Differential zu beiden Achswellenrädern 48.
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Wenn das Differential entsperrt werden soll, wird die Leistungszufuhr zum Elektromagneten 56 unterbrochen. Ein Vorspannelement (nicht gezeigt) drängt das Schiebeelement 74 weg vom Differentialachswellenrad 46. Wenn die Zähne 84 des Schiebeelements 74 nicht mehr mit den Zähnen 86 des Differentialachswellenrads 46 in Eingriff stehen, kann ein Drehmoment durch das Differential fließen, um eine Drehung der Achsenhalbwelle 48 und somit des damit verbundenen Rades/Reifens mit der größten Traktion zu bewirken.
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1 und 2 bilden eine Innenansicht des Differentialgehäuses 22 ab. Ein erstes sich axial einwärts erstreckendes Rückhaltemerkmal 88 kann integral ausgebildet, einheitlich und einstückig mit einer ersten Befestigungsstruktur 90 sein. In der gezeigten Ausführungsform ist die erste Befestigungsstruktur 90 eine Innenwand des Differentialgehäuses 22. Ein zweites Rückhaltemerkmal 92 kann ebenfalls an der ersten Befestigungsstruktur 90 bereitgestellt sein. Man beachte, dass jedes von den Rückhaltemerkmalen 88, 92 beispielsweise mindestens eine Erhebung, eine Lasche oder eine andere Rückhaltevorrichtung und dergleichen sein kann. Man beachte außerdem, dass jedes von den Rückhaltemerkmalen 88, 92 integral mit der Befestigungsstruktur 90 als einheitliches Stück oder als separate und abgegrenzte Komponenten ausgebildet werden kann, falls gewünscht. Die zwei Rückhaltemerkmale 88, 92 können axial aneinander ausgerichtet sein, so dass sie koplanar miteinander sind.
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Jedes Rückhaltemerkmal 88, 92 kann einen solchen C-förmigen Querschnitt aufweist. Wie deutlicher in 2A zu sehen ist, definiert jedes Rückhaltemerkmal 88, 92 einen ersten Arm 94, der sich angrenzend an da, wo das Rückhaltemerkmal 88, 92 mit der Befestigungsstruktur 90 verbunden ist, von der Befestigungsstruktur 90 aus erstreckt. Jedes Rückhaltemerkmal 88, 92 definiert auch einen zweiten Arm 96, der vom ersten Arm 94 ausgeht, und einen dritten Arm 98, der den zweiten Arm 96 kreuzt.
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In der abgebildeten Ausführungsform sind der erste und der dritte Arm 94, 98 parallel zueinander und erstrecken sich in der gleichen Richtung. Der dritte Arm 98 wird vom zweiten Arm 96 axial vom ersten Arm 94 getrennt, wodurch eine Lücke 100 mit festem Abstand zwischen ihnen gebildet wird. Gemeinsam bilden der erste, der zweite und der dritte Arm 94, 96, 98 eine Nut 102. Der dritte Arm 98 und der erste Arm 94 können einander in der axialen Richtung teilweise überlappen. Der erste Arm 94 weist eine erste Länge 104 auf, und der dritte Arm 98 weist eine Länge 106 auf, die kleiner sein kann als die erste Länge 104.
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Der dritte Arm 98 weist eine Innenseite 108, die dem ersten Arm 94 gegenüberliegt, und eine der Innenseite 108 entgegengesetzte Außenseite 110 auf. Die Innenseite 108 und die Außenseite 110 definieren zwischen sich eine konstante Dicke.
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Der dritte Arm 98 hat einen Endabschnitt 112 entgegengesetzt zu da, wo der dritte Arm 98 mit dem zweiten Arm 96 verbunden ist. Ein nicht-magnetisches Material 114 kann zwischen dem Endabschnitt 112 des dritten Arms 98 und dem Kopplungsmechanismus, und genauer dem Elektromagnetgehäuse 60 angeordnet sein. In der abgebildeten Ausführungsform, wie in 2A gezeigt, kann das nicht-magnetische Material 114 den Endabschnitt 112 des dritten Arms 98 abdecken. Das Material 114 kann je nach Wunsch jedes geeignete nicht-magnetische Material 114 sein, wie beispielsweise Kunststoff, Keramik, Gummi und/oder Fasermaterial. Das Material 114 verringert oder verhindert einen Magnetfluss, der durch die Spule 58 zur Befestigungsstruktur 90 oder zum Differentialgehäuse 34 fließt.
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Das nicht-magnetische Material 114 kann einen C-förmigen Querschnitt aufweisen. Die C-Form kann einen ersten Schenkel 116, einen zweiten Schenkel 118 und einen dritten Schenkel 120 umfassen. Der zweite Schenkel 118 kann den ersten und den dritten Schenkel 116, 120 kreuzen. Der erste Schenkel 116 kann parallel und angrenzend zur Innenseite 108 des dritten Arms 98 sein. Der zweite Schenkel 118 kann parallel zu einer Stirnwand 122 des dritten Arms 98 sein und daran angrenzen. Der dritte Schenkel 120 kann parallel zur Außenseite 110 des dritten Arms 98 sein und daran angrenzen.
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Wie in 3 gezeigt ist, kann auch ein anderes Rückhaltemerkmal 124 mit einer zweiten Befestigungsstruktur ausgebildet werden. Man beachte, dass jedes von den Rückhaltemerkmalen 124 beispielsweise mindestens eine Erhebung, eine Lasche oder eine andere Rückhaltevorrichtung und dergleichen sein kann. In bestimmten Ausführungsformen kann die zweite Befestigungsstruktur einer der Lagerdeckel 40 sein. Der eine von den Lagerdeckeln 40 kann mit dem Rückhaltemerkmale 124 versehen sein, kann integral, als einheitliche und einstückige Struktur damit ausgebildet sein Das Rückhaltemerkmal 124 kann einen ersten, einen zweiten und einen dritten Arm 126, 128, 130 aufweisen. Diese Arme 126, 128, 130 können die gleiche Form und Größe aufweisen wie die jeweiligen Arme 94, 96, 98, die vom Differentialgehäuse 22 ausgehen.
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Vorzugsweise ist das gleiche nicht-magnetische Material 114 wie oben genannt zwischen dem dritten Arm 130 des Lagerdeckels 40 und dem Kopplungsmechanismus, und genauer dem Elektromagnetgehäuse 60 angeordnet. Am meisten bevorzugt ist das Material 114 mit einem ersten Schenkel 116, einem zweiten Schenkel 118 und einem dritten Schenkel 120, wie oben beschrieben, um den dritten Arm 130 in der Nut 102 des Gehäuses 60 angeordnet.
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Wie in 4 gezeigt ist, ist es bevorzugt, dass die Rückhaltemerkmale 88, 92 des Differentialgehäuses 22 und das Rückhaltemerkmal 124 des Lagerdeckels 40 um den Umfang des Elektromagnetgehäuses 60 gleich beabstandet sind. Dadurch, dass sie um das Elektromagnetgehäuse 60 herum beabstandet werden, halten die Rückhaltemerkmale 88, 92 das Gehäuse 60 sicher fest und verhindern eine radiale und axiale Bewegung des Gehäuses 60.
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In jedem Fall sind die Rückhaltemerkmale 88, 92 des Differentialgehäuses 22 und das Rückhaltemerkmal 124 des Lagerdeckels 40 und das nicht-magnetische Material 114 zumindest zum Teil in der Nut 68 des Gehäuses 60 angeordnet. Dadurch, dass die Rückhaltemerkmale 88, 92, 124 in der Nut 68 angeordnet werden, stoßen die Rückhaltemerkmale 88, 92, 124 an die Wände der Nut 68 an, wodurch eine relative Bewegung des Gehäuses 60 verhindert wird.
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Gemäß den Bestimmungen der Patentvorschriften wurde die vorliegende Erfindung als das beschrieben, was als Darstellung der bevorzugten Ausführungsformen betrachtet wird. Man beachte jedoch, dass diese Erfindung auf andere Weise als konkret dargestellt und beschrieben in die Praxis umgesetzt werden kann, ohne von ihrem Gedanken oder Bereich abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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