NL1023145C2

NL1023145C2 - Electromechanische tandwielkoppeling.

Info

Publication number: NL1023145C2
Application number: NL1023145A
Authority: NL
Inventors: Emmanuel Jacques Eyraud; Jacobus Zwarts; Hendrikus Jan Kapaan; Paul Bernard Meaney; Cornelius Petrus Anton Vissers; Watremetz Benoit
Original assignee: Skf Ab
Priority date: 2003-04-10
Filing date: 2003-04-10
Publication date: 2004-10-14
Also published as: EP1611371A1; CN1771404A; US20070173369A1; WO2004090379A1

Description

ft «

Electromechanische tandwielkoppeline

De uitvinding betreft een electromechanische koppeling die kan worden toegepast in autovoertuigen tussen de motor en de rest van de aandrijftrein. De koppeling 5 kan bijvoorbeeld zijn verbonden aan een versnellingsbak of aan een continu variabele transmissie.

Het doel vdn de uitvinding is het verschaffen van een electromechanische koppeling die een verbeterd, efficiënt ontwerp bezit Dit doel wordt bereikt door middel van een koppeling omvattende een huis, een invoeras en een uitvoeras die draaibaar zijn 10 ondersteunend met betrekking tot het huis, een aandrij ftandwielset en een regeltand- wielset die elk een eerste tandwiel omvatten, een aantal rondsels, een drager waarop de rondsels zijn gemonteerd, en een tweede tandwiel, waarbij elk rondsel een ingrijping is met het bijbehorende eerste tandwiel en tweede tandwiel van de tandwielset, alsmede regelmiddelen voor het beïnvloeden van de rotatie, geregeld door een sensor zoals een 1S encodersensor van een eerste tandwiel of een tweede tandwiel van de regeltandwielset, waarbij het eerste tandwiel van de aandrijftandwielset is verbonden aan de invoeras, de drager van die aandrijftandwielset is verbonden aan de uitvoeras en het tweede tandwiel van die aandrijftandwielset is verbonden aan de drager van de regeltandwielset, welk eerste tandwiel van de regeltandwielset is verbonden aan de uitvoeras en het 20 tweede tandwiel van die regeltandwielset is verbonden aan de regelmiddelen.

Bij de koppeling volgens de uitvinding wordt efficiënt gebruik gemaakt van het vermogen dat wordt toegevoerd voor het regelmiddel dat de regeltandwielset aandrijft Dit vermogen wordt opgeteld bij het door de motor opgewekte vermogen dat moet worden verbonden aan de invoeras van de koppeling. Derhalve is aan de uitvoeras de 25 som van het vermogen toegevoerd van de regelmiddellen alsmede zoals toegevoerd aan de invoeras aanwezig, hetgeen gunstig is bij wegrijden of bij het versnellen van het betreffende voertuig.

Nadat de koppeling een normale verbinding teweeg heeft gebracht tussen de invoeras en de uitvoeras, dat wil zeggen zonder enige verschillen in draaisnelheid, kan 30 de werking van de regelmiddelen worden onderbroken in geval een koppelingsmecha-nisme is voorzien voor het naar keuze tot stand brengen van een draaibare of een niet-draaibare verbinding tussen de invoeras en de uitvoeras. Dat koppelingsmiddel behoort bij voorkeur bij het eerste tandwiel van de aandrijftandwielset en het tweede tandwiel 4 Λ O O Ί A £ *' H van de regeltandwielset In het bijzonder bezitten het eerste tandwiel van de aandrijf- tandwielset en het tweede tandwiel van de regeltandwielset bezitten naar elkaar ge- keerde oppervlakken die elk een deel van het koppelingsmiddel dragen zoals zich radi- aal uitstrekkende richels en groeven.

5 Met als doel het mogelijk maken van de koppelwerking, zijn het eerste tandwiel van de aandrijftandwielset en het tweede tandwiel van de regeltandwielset axiaal met betrekking tot elkaar beweegbaar voor het overbrengen van die tandwielen tussen een I gekoppelde en een ongekoppelde toestand. De gekoppelde toestand kan worden bereikt indien het eerste tandwiel van de aandrijftandwielset en het tweede tandwiel van de 10 regeltandwielset onder veervoorspanning naar elkaar toe worden aangedrukt.

De ontkoppelde toestand kan worden verkregen door middel van een electromagnetische actuator voor het van elkaar af tegen de aandrukkracht bewegen I van het eerste tandwiel van de aandrijftandwielset en het tweede tandwiel van de regel- tandwielset. De spoel van de actuator is verbonden aan het huis en het armatuur daar- I 15 van is verbonden aan het tweede tandwiel van de regeltandwielset

Het tweede tandwiel van de regeltandwielset is draaibaar ondersteund met betrek· king tot de uitvoeras door middel van een schijforgaan, welk tweede tandwiel ook axi- I aal verschuifbaar is met betrekking tot die schijf. Die schijf bevindt zich aan de zijde van dat tweede tandwiel afgekeerd van het koppelmiddel, waarbij het armatuur door de I 20 schijf steekt en de aandrukmiddelen zijn voorzien tussen de schijf en het tweede tand- I wiel.

I Het eerste tandwiel van de aandrijftandwielset en de drager van de regeltandwiel- set zijn draaibaar met betrekking tot elkaar ondersteund, door middel van bijvoorbeeld I een wentellager. Verder is het eerste tandwiel van de aandrijftandwielset verbonden aan 25 de invoeras door middel van een veerdemper.

I Het regelmiddel kan een elektrische motor omvatten, waarvan de stator is verbon- I den aan het huis waarvan de rotor is verbonden aan het tweede tandwiel van de regel· I tandwielset I Het eerste tandwiel van de aandrijftandwielset kan middelen, bijvoorbeeld een I 30 externe vertanding, bezitten ter samenwerking met een startmotor. Als alternatief kan I het eerste tandwiel van de aandrijftandwielset zijn verbonden aan de rotor van een I startmotor, waarvan de stator is verbonden aan het huis.

« 3

De tandwielsets kunnen ze uitgevoerd in verschillende vormen, afhankelijk van de uitvoering van de koppeling en de afinetingen daarvan. Volgens een eerste uitvoeringsvorm zijn het eerste tandwiel en het tweede tandwiel van de aandrijftandwielset vlakke tandwielen. Als alternatief echter is de regeltandwielset een planetaire tandwiel-5 set, waarbij het eerste tandwiel het zonnewiel en het tweede tandwiel het ringwiel is van die planetaire tandwielset

De uitvinding zal nu verder worden beschreven onder verwijzing naar de in de tekeningen weergegeven uitvoeringsvormen.

Figuren 1 en 2 tonen aanzichten in perspectief gedeeltelijk in radiale dwarsdoor-10 snede, van een eerste uitvoeringsvorm van een koppeling volgens de uitvinding.

Figuur 3 toont een vooraanzicht van de uitvoeringsvorm volgens Figuren 1 en 2.

Figuur 4 toont een radiale dwarsdoorsnede van de uitvoeringsvormen volgens Figuren 1 en 2.

Figuur 5 toont een aanzicht in perspectief gedeeltelijk in radiale dwarsdoorsnede 15 van de tweede uitvoeringsvorm.

Figuur 6 toont een vooraanzicht van de uitvoeringsvorm van Figuur 5.

Figuur 7 toont een radiale dwarsdoorsnede van de uitvoeringsvorm volgens Figuur 5.

Figuur 8 toont een derde uitvoeringsvorm.

20 De in Figuur 1 tot 4 weergegeven koppeling omvat een huis voorzien van openin- gen waaruit respectievelijk een invoeras 2 en een uitvoeras 3 steken. Verder bevat het huis 1 een aandrijftandwielset 4 en een regeltandwielset 5. De aandrijftandwielset 4 bestaat uit het eerste vlakke tandwiel 6 en het tweede vlakke tandwiel 12 die beide ingrijpen in een aantal rondsels 8. De regeltandwielset 5 is uitgevoerd als een planetaire 25 tandwielset 5 met een zonnewiel 7, en een ringwiel 13 en een aantal satellietwielen 9.

Verder is het regelmiddel 14 voorzien dat is uitgevoerd als een elektrische motor, waarvan de stator 27 is verbonden aan het huis 1 en waarvan de rotor 28 is verbonden is verbonden aan het ringwiel 13 van de planetaire tandwielset 5.

De rondsels 8 van de aandrijftandwielset 4 zijn ondersteund op een drager 10 die 30 is verbonden aan de uitvoeras 3. Het eerste vlakke tandwiel 6 van de aandrijftandwielset 4 is verbonden aan de invoeras 2, en het tweede vlakke tandwiel 12 van de aandrijftandwielset 4 is verbonden aan de drager 11 van de regeltandwielset 5. Deze drager 11 ondersteunt de satellietwielen 9 van die regeltandwielset 5. Het zonnewiel 7 van de 1 Π O o 4 A r H regeltandwielset 5 is verbonden aan de uitvoeras 3, en het ringwiel 13 is verbonden aan de rotor 28 van de elektrische motor 14 zoals hierboven genoemd.

Verder is een koppelingsmechanisme 1S voorzien dat zoals weergegeven in de I ontkoppelde toestand is. Dit betekent dat de invoeras 2 en de uitvoeras 3 vrij draaibaar 5 met betrekking tot elkaar. Het koppelingsmiddel bezit naar elkaar gekeerde oppervlak- I ken 17 en 18 voorzien van richels en groeven 19.

I Het oppervlak 17 is verbonden aan het eerste vlakke tandwiel 6 van de aandrijf- I tandwielset 4, en het oppervlak 18 is ondersteund door het tweede of ringwiel 13 van I de regeltandwielset 5. Door de vertande verbinding 35 is dat ringwiel 13 axiaal I 10 beweegbaar doch niet draaibaar met betrekking tot het eerste vlakke tandwiel 6 van de aandrijftandwielset 5. Door middel van veren 24, worden de naar elkaar gekeerde I oppervlakken 17,18 constant in samenwerking met elkaar gedrukt Verder is een elek- I tromagnetische actuator 20 voorzien, omvattende een spoel 21 en een armatuur 22.

I Door de spoel 21 te bekrachtigen, wordt het armatuur 22 bewogen tegen de kracht van I 15 de veren 24, waardoor de naar elkaar gekeerde oppervlakken 17,18 buiten samenwer- I king met elkaar worden gebracht I Het eerste vlakke tandwiel 6 van de aandrijftandwielset 4 en de drager 11 van de I regeltandwielset 5 zijn draaibaar met betrekking tot elkaar ondersteund door middel I van wentellager 25. Het eerste vlakke tandwiel 6 van de aandrijftandwielset 4 is door 20 veerdempers 26 verbonden aan de invoeras 2. Verder bezit het eerste vlakke tandwiel 6 van de aandrijftandwielset 4 een uitwendige vertanding 29, die via het venster 33 kan I samenwerken met een startmotor (niet getoond).

I De uitvoeringsvorm van de Figuren 5 tot 7 is in grote mate identiek aan de I uitvoeringsvorm van de Figuren 1 tot 4, met uitzondering van de startinrichting. Zoals I 25 weergegeven in de Figuren 5 tot 7 is de aandrijftandwielset 4 nu verbonden aan de rotor 30 van een startmotor 31, waarvan de stator 32 is verbonden aan het huis.

De koppeling volgens de hiervoor getoonde uitvoeringsvormen functioneert als volgt. In de ontkoppelde toestand van de naar elkaar gekeerde oppervlakken 17 en 18, I dat wil zeggen na bekrachtigen van de spoel 21, wordt de motor waaraan de koppeling I 30 volgens de uitvinding is verbonden, gestart In de uitvoeringsvorm van de Figuren 1 tot 4 geschiedt dit door middel van een startmotor die samenwerkt met de vertanding 29, in I de uitvoeringsvorm van de Figuren 5 tot 7 geschiedt dit door het bekrachtigen van de startmotor 31.

5

Wanneer de motor is gestart, draait de invoeras 2 in de richting zoals aangeduid door de pijl met dubbele kop aan de linkerzijde van Figuur 1. Mogelijke schokken tijdens het starten zijn uitgedempt door de veren 26. De draaibeweging wordt vanaf de invoeras 2 via de daaraan bevestigde schijf 34 en de veren 26 overgebracht op het eer· 5 ste vlakke tandwiel 6 van de aandrijftandwielset 4. Aangezien de uitvoeras 3 stationair is, zijn zowel de drager 10 voor de rondsels alsmede het zonnewiel 7 stationair. Dit betekent dat het vlakke tandwiel 6 de rondsels 8 slechts rond hun eigen as doet draaien, als gevolg waarvan het tweede vlakke tandwiel 7 en derhalve de drager 11 draaien in de richting tegengesteld aan de pijl met dubbele kop links in Figuur 1. Dientengevolge 10 draait ook de rotor 28 van de motor 14 in deze tegengestelde richting.

Met als doel het doen draaien van de uitvoeras in dezelfde richting, dat wil zeggen ook volgens de pijl met dubbele kop, wordt de motor 14 bekrachtigd. Daardoor neemt de draaiing van de rotor 28 af, hetgeen betekent dat de door de motor 14 verschafte energie een positieve bijdrage levert aan het vermogen dat wordt overgebracht 15 op de uitvoeras 3. Aldus ontvangt de uitvoeras 3 zowel vermogen van de aan de invoeras 2 verbonden motor alswel het vermogen van de elektromotor 14. Zodra de invoeras 2 en de uitvoeras 3 met hetzelfde aantal omwentelingen per minuut draaien, draaien ook de naar elkaar gekeerde tanden 17 en 18 op dezelfde snelheid. Op dit moment wordt de bekrachtiging van de spoel 21 opgeheven waardoor de groeven en richels met 20 elkaar in aangrijping komen. De invoeras 2 en de uitvoeras 3 zijn nu vast aan elkaar verbonden, waardoor een normale aandrijftoestand is verkregen.

De uitvoeringsvorm van Figuur 8 is in grote mate gelijk aan de vorige uitvoeringsvormen. In deze vereenvoudigde uitvoeringsvorm echter zijn geen veren 26 voor dempingsdoeleinden opgenomen. Het eerste vlakke tandwiel 6 van de aandrijf-25 tandwielset 4 is direct verbonden aan het tegenoverliggende oppervlak 17 met groeven en richels 19.

De eenheid omvattende een veerdemper en/ of balanceereenheid en/ of een startmotor of een starttandwiel kan worden verbonden aan de flens 37. Een balanceereenheid 36, die op zich bekend is, is aan de schijf 34 bevestigd voor het balanceren van de 30 gehele uitvoering. De elektrische motor 14 kan als een hulpaandrijving fungeren, niet alleen tijdens het koppelen doch ook tijdens normale aandrijfomstandigheden met de koppeling volledig ingeschakeld. Ook de startmotor 31 van de uitvoeringsvorm volgens de Figuren 5 tot 7 kan als een dergelijke hulpaandrijving werken.

Regelsensoren zijn voorzien die bijvoorbeeld in een gesloten lusconfiguratie vor- I men met de regeling van een transmissie zoals een continu variabele transmissie. Het doel daarvan is het verschaffen van een efficiënt schakeltransmissiesysteem, hetgeen I bijvoorbeeld verhindert dat slip optreedt in de band/ schijfcontactfiguratie van de con- 5 tinu variabele transmissie.

De regelsystemen kunnen onderdeel uitmaken van het gehele I voertuigmanagementsysteem. De hiervoor beschreven koppelingssystemen kunnen I worden toegepast voor weg-/ of terreinvoertuigen, industriële toepassingen zoals draai- banken en dergelijke.

I 10

Claims

1. Een koppeling omvattend huis (1), een invoeras (2) en een uitvoeras (3) die draaibaar zijn ondersteunen met betrekking tot het huis (1), een aandrijftandwielset (4) en een regeltandwielset (5) die elk een eerste tandwiel (6,7) omvatten, een aantal rondsels (8, 5 9), een drager (10,11) waarop de rondsels (8,9) zijn gemonteerd, en een tweede tandwiel (12,13), waarbij elk rondsel (8,9) in ingrijping is met het bijbehorende eerste tandwiel (6,7) erf tweede tandwiel (12,13) van de tandwielset (4,5), alsmede regel-middelen (14) voor het beïnvloeden van de rotatie van een eerste tandwiel (7) of een tweede tandwiel (13) van de regeltandwielset Het eerste tandwiel (6) van de 10 aandrijftandwielset (4) is verbonden aan de invoeras (2), de drager (10) van die aan-drijftandwielset (4) is verbonden aan de uitvoeras (3) en het tweede tandwiel (12) van die aandrijftandwielset (4) is verbonden aan de drager (11) van de regeltandwielset (5), welk eerste tandwiel (7) van de regeltandwielset (5) is verbonden aan de uitvoeras (3) en het tweede tandwiel (13) van die regeltandwielset (5) is verbonden aan de regelmid-15 delen (4).

2. Koppeling volgens conclusie 1, waarbij een koppelingmechanisme (15) is voorzien voor het naar keuze tot stand brengen van een draaibare of niet verdraaibare verbinding tussen de invoeras (2) en de uitvoeras (3).

3. Koppeling volgens conclusie 2, waarbij het koppelingsmiddel (15) behoort bij het 20 eerste tandwiel (6) van de aandrijftandwielset (4) en het tweede tandwiel (13) van de regeltandwielset (5).

4. Koppeling volgens conclusie 3, waarbij het eerste tandwiel (6) van de aandiijftand-wielset (4) en het tweede tandwiel (13) van de regeltandwielset (5) naar elkaar gekeerde oppervlakken (17,18) bezitten die elk deel van het koppelingsmiddel (15) dra- 25 gea

5. Koppeling volgens conclusie 4, waarbij het koppelingsmiddel (15) zich radiaal uitstrekkende richels en groeven (19) omvat

6. Koppeling volgens conclusie 3,4,5 waarbij het eerste tandwiel (6) van de aandrijftandwielset (4) en het tweede tandwiel (13) van de regeltandwielset (5) axiaal met be- 30 trekking tot elkaar beweegbaar zijn voor het overbrengen van die tandwielen (6,13) tussen een gekoppelde en een ongekoppelde toestand. Η 7. Koppeling volgens conclusie 6, waarbij het eerste tandwiel (6) van de aandrijftand- I wielset (4) en het tweede tandwiel (13) van de regeltandwielset (5) onder veervoor- I spanning naar elkaar gedrukt worden.

8. Koppeling volgens conclusie 7, waarbij een elektromagnetische actuator (20) is I S voorzien voor het van elkaar af tegen de aandrukkracht bewegen van het eerste tand- I wiel (6) van de aandrijftandwielset (4) en het tweede tandwiel (13) van de regeltand- I wielset (S).

9. Koppeling volgens conclusie 8, waarbij de spoel (21) van de actuator (20) is verbon- den aan het huis (1), en het armatuur (22) daarvan is verbonden aan het tweede tand- 10 wiel (13) van de regeltandwielset (5).

10. Koppeling volgens conclusie 9, waarbij het tweede tandwiel (13) van de regeltand- wielset (5) draaibaar is onder steunende betrekking tot de uitvoeras door middel van een schijforgaan (23), welk tweede tandwiel (13) ook axiaal verschuifbaar is met be- I trekking tot dat schijforgaan (23). I 15 11. Koppeling volgens conclusie 10, waarbij het schijforgaan (23) is gepositioneerd aan de zijde van dat tweede tandwiel (13) afgekeerd van het koppelingsmiddel (15), en het I armatuur (22) door het schijforgaan (23) steekt en het aandrukmiddel (24) is aange- I bracht tussen het schijforgaan (23) en dat tweede tandwiel (13).

12. Koppeling volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het eerste tandwiel I 20 (6) van de aandrijftandwielset (4) en de drager (11) van de regeltandwielset (5) draai- baar zijn onder steunende betrekking tot elkaar, bijvoorbeeld door middel van een I wentellager (25).

13. Koppeling volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het eerste tandwiel I (6) van de aandrijftandwielset (4) door een veerdemper (26) is bevestigd aan de invoe- I 25 ras (2).

14. Koppeling volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het regelmiddel (14) I een elektrische motor omvat, waarvan de stator (27) is verbonden aan het huis (1) en I waarvan de rotor (28) is verbonden aan het tweede tandwiel (13) van de regeltandwiel- I set (5). I 30 15. Koppeling volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het eerste tandwiel I (6) van de aandrijftandwielset (4) middelen bezit, bijvoorbeeld een uitwendige ver- I tanding (29), ter samenwerking met een startmotor (31). «

16. Koppeling volgens een van de conclusies 1-14, waarbij het eerste tandwiel (6) van de aandrijftandwielset (4) is verbonden aan de rotor (30) van een startmotor (31) waarvan de stator (32) is verbonden aan het huis (1).

17. Koppeling volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het eerste tandwiel S (6) en het tweede tandwiel (12) van de aandrijftandwielset (4) vlakke tandwielen zijn.

18. Koppeling volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de regeltandwielset (5) een planetaire tandwielset is, waarvan het eerste tandwiel het zonnewiel (7) en het tweede tandwiel het ringwiel (13) van die planetaire tandwielset (S) is.

19. Koppeling volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij een sensor, bijvoor- 10 beeld een encodersensor, is voorzien voor het verschaffen van informatie aan het regel- middel.

20. Koppeling volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij veschillende modules worden toegepast, bijvoorbeeld een koppelingsmodule, een dempermodule, een balanceermodule en dergelijke.

21. Koppeling volgens een van de voorgaande conclusie, waarbij verscheiden delen kunnen zijn vervaardigd uit metallische of niet-metallische componenten, composiet, poeder, plaatmetaalmateriaalcomponenten en dergelijke.

4. O rt .«· i r»