WO2015000811A1 - Coupling - Google Patents

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WO2015000811A1
WO2015000811A1 PCT/EP2014/063730 EP2014063730W WO2015000811A1 WO 2015000811 A1 WO2015000811 A1 WO 2015000811A1 EP 2014063730 W EP2014063730 W EP 2014063730W WO 2015000811 A1 WO2015000811 A1 WO 2015000811A1
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WO
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coupling
shaft
ring
control ring
ball ramp
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Application number
PCT/EP2014/063730
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German (de)
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Inventor
Herbert Steinwender
Original Assignee
Magna Powertrain Ag & Co Kg
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Filing date
Publication date
Application filed by Magna Powertrain Ag & Co Kg filed Critical Magna Powertrain Ag & Co Kg
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D27/00Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor
    • F16D27/02Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with electromagnets incorporated in the clutch, i.e. with collecting rings
    • F16D27/09Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with electromagnets incorporated in the clutch, i.e. with collecting rings and with interengaging jaws or gear-teeth
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D27/00Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor
    • F16D27/02Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with electromagnets incorporated in the clutch, i.e. with collecting rings
    • F16D27/04Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with electromagnets incorporated in the clutch, i.e. with collecting rings with axially-movable friction surfaces
    • F16D27/08Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with electromagnets incorporated in the clutch, i.e. with collecting rings with axially-movable friction surfaces with friction surfaces arranged externally to the flux
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/12Mechanical clutch-actuating mechanisms arranged outside the clutch as such
    • F16D2023/123Clutch actuation by cams, ramps or ball-screw mechanisms

Definitions

  • the present invention relates to a clutch for interrupter unit of a motor vehicle of the type of claim 1.
  • the drive motor produces - eg. an internal combustion engine - one axle permanently driven. Accordingly, the engine is connected via a transmission with the drive axle.
  • the connection of the wheels of the second axle via a breaker unit, a Disconnect unit, via a switchable coupling, by means of which and a shaft, the wheels of the second axis are driven.
  • the coupling of a disconnect unit is designed as a positive coupling, through which the further drive axle is switched on or off.
  • a synchronization may be provided, so that the positive coupling takes place only when the parts to be coupled have the same, approximately the same speed.
  • a actuated by a ball ramp coupling between two rotating elements shows the DE 69 705 195 T2.
  • a planetary gear set with an annulus is electromagnetically coupled to the control ring.
  • DE 69 70 058 T2 describes a gear shift system for a transmission with a main shaft and a countershaft.
  • a ball ramp mechanism consisting of an actuating ring and a control ring, which both surround the main shaft.
  • a housing-fixed coil arrangement causes via a frictional coupling of the control ring with a main shaft gear, which results in a rotation of the control ring to the actuating ring.
  • DE 10 2009 005 378 A1 describes a drive train for a motor vehicle, consisting of a drive motor which drives the wheels of the front axle directly via a gearbox and a differential. Via a distribution unit with a multi-plate clutch, a PTO (Power Transfer Unit), the transmission of an adjustable torque via a ring gear and a shaft to the rear wheels, the rear axle, to a final gearbox with differential (final drive).
  • the shaft can be switched via a form-fitting coupling, a disconnect unit, which precedes the final drive. can be switched on or off.
  • the coupling according to the invention consists of a first and a second shaft, which are positively coupled to each other by an axially displaceable coupling ring, wherein the axially displaceable coupling ring is pressed by spring force in the closing direction and operated against the spring force via a ball ramp mechanism opening.
  • the first shaft is connected to the differential or gear wheel of the distribution unit, the PTO, the second shaft to the shaft of the final drive.
  • the ball ramp mechanism consists of two control rings which can be rotated relative to one another and have balls mounted in corresponding structures, so that an axial displacement movement occurs when the rings are rotated.
  • the twisting movement of the rings of the ball ramp Mechanism is effected by the rotational movement of the coupling system by applying a braking torque against the rings of the ball ramp mechanism, wherein the braking torque is applied by means of an electromagnet.
  • the axially displaceable and preferably designed as a sintered component coupling ring forms the one control ring of the ball ramp mechanism.
  • the coupling ring is rotatably and axially displaceably mounted on the one shaft and cooperates with a corresponding structure of the second wave form fit. First and second wave are aligned on one axis.
  • the coupling ring is pressed axially in the direction of the second shaft and coupled in this advanced position, the first and the second wave form fit.
  • the second control ring of the ball ramp mechanism comprises the second shaft, is rotatably mounted with respect to this and axially supported by a needle bearing on this.
  • a rotation of the second control ring relative to the first control ring, the coupling ring causes disengage an axial displacement of the coupling ring against the spring force in the direction.
  • First and second control ring or the coupling ring and the second control ring are stretched over the axially on the first shaft supporting spring against the second shaft or housing.
  • a brake disc is coupled, in rotation and axially movable.
  • the brake discs are metallic or magnetizable and interact with a housing-mounted suspended and arranged between the discs electromagnets together.
  • the brake discs interact with the two poles of the mag- Neten over an air gap as an anchor, are thus energized by the electromagnet when energized.
  • first and second shaft - can be braked by the electromagnet, the discs and so the coupling ring, the second control ring are subjected to a braking torque.
  • the brake disk of the second control ring forms the Aktu réellesbremsscale which exerts a braking torque on the second control ring. Due to the rotation of the shafts, the ball ramp is unscrewed via the braked second control ring. The advanced by the spring force in the coupled position coupling ring is disengaged, the clutch, the waves separated.
  • the first brake disc acts as a retaining disc.
  • both brake disks are tightened - starting from the coupled state.
  • the second brake disc unscrews the ball ramp apart, causing a disengagement of the coupling ring.
  • the first shaft which is connected to the gear wheel of the PTO, now comes to a standstill and is held by the attracted and coupled to the coupling ring disc.
  • Both tightened brake discs now hold in position in the disengaged twisted ball ramp in position and prevent the clutch, the coupling ring again positively engages the second shaft.
  • the holding current of the electromagnet for the two brakes can be greatly reduced in this case, since there are no air gaps in the magnetic circuit.
  • a further spring on the first brake disc the brake disc of the coupling ring may be arranged, which presses the brake disc in a position away from the electromagnet.
  • This spring is axially supported on the coupling ring and forms an armature spring.
  • Figure 1 shows an embodiment of the coupling according to the invention with a first shaft W1, connected to a not shown ring gear of a PTO's and a second shaft W2, connected to the final drive output.
  • a coupling ring KR is rotatably and axially displaceably mounted in a multi-tooth profile, which is pressed by a spring F in a coupling position.
  • the coupling ring KR acts as a sliding sleeve.
  • the axially aligned with the shaft W1 shaft W2 has a cooperating with the coupling ring KR structure in the region of its front end.
  • This coupling structure is designed, for example, as a continuation of the multi-tooth profile of the shaft W1 and causes the coupling ring KR to be pushed by the shaft W1 onto the shaft W2 - with the rear end still engaged in the shaft W1 - and thus coupling both shafts ,
  • the coupling ring KR is pressed by the force of the spring F in the coupling structure of the shaft W2 and the two shafts W1, W2 are positively coupled.
  • the parts forming the ball ramp mechanism, the clutch ring KR and the second control ring SR2 are preferably made of sintered components.
  • a second control ring SR2 which forms a ball ramp mechanism, a Kugelrampenaktuator with the coupling ring KR as the first control ring SR1 and therebetween in gradient backdrops running balls.
  • the current in pitch backdrops balls K are guided by a cage, not shown.
  • the ball ramp mechanism acts against the spring F.
  • the ball ramp mechanism is shown bolted together - the coupling ring KR is coupled to the shaft W2.
  • Rotationally and axially displaceable on the control ring SR1 i. the brake ring B1 and B2 are each mounted on the clutch ring KR and the control ring SR2.
  • a solenoid EM is fixed to the housing, the two poles of which are respectively associated with the brake discs B1, B2 seated on the coupling ring KR and the control ring SR2.
  • the brake B1 is used. By the brake B1, the switched state is blocked and thus kept in the switched state.
  • FIG. 2 shows the embodiment according to FIG. 1 - here a spring FB1
  • an armature spring is additionally arranged on the coupling ring KR, by means of which the brake disk B1 is pushed away from the electromagnet EM.
  • This armature spring causes, when switching, energizing the electromagnet EM immediately tightened the second brake disc B2, the control ring SR2 braked and screwing the ball ramp is effected.
  • FIG. 3 shows, starting from the situation as shown in FIG. and declutching process.
  • the rotating shafts W1, W2 cause by the switched electromagnet EM and the braking torque on the brake disc B2 and the control ring SR2 screwing the ball ramp mechanism - the coupling ring KR is disengaged against the spring force F from the shaft W2.
  • the connected to the differential, the ring gear of a PTO shaft W1 thereby reaches standstill, the tightened brake disc B1 thus prevents the coupling ring KR at a return to the ball ramp.
  • FIG. 4 shows the switching process - starting from the coupling position of Figure 2 - in conjunction with the armature spring FB1.
  • the switching, energizing the electromagnet EM initially causes a tightening and braking of the brake disc B2 and thus screwing the ball ramp - the disengagement of the coupling ring KR begins.
  • the brake disk B1 clamped by the armature spring FB1 first comes into contact with the electromagnet EM when the coupling ring KR is completely disengaged and the shaft 1 has come to a standstill (FIG. 5).
  • FIG. 6 shows an embodiment in which the control ring SR2 is mounted in the form of an axial needle bearing via a thrust bearing AL supported on the housing.
  • the thrust bearing AL In the disconnected state, in the disconnect mode, the thrust bearing AL is also stationary, which prevents a corresponding drag torque.
  • FIG. 7 shows an embodiment in which the coupling ring KR is designed as an end-face claw coupling, the sliding sleeve of a front-end claw coupling.

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Abstract

The invention relates to a coupling for a motor vehicle, comprising a first and a second shaft (W1, W2) having a common axis, a coupling sleeve (KR), which is supported on the first shaft (W1) in a rotationally fixed and axially movable manner and which can be moved in the direction of the second shaft (W2) for the purpose of coupling, a ball ramp mechanism, which acts on the coupling sleeve (KR) and has an axially supported control ring (SR2), which is supported in such a way that the control ring can be rotated in relation to the second shaft (W2), and a brake disk (B2), which is supported on the second control ring (SR2) in a rotationally fixed and axially movable manner and which interacts with the pole of a housing-fixed electromagnet (EM) to generate a braking torque.

Description

Kupplung  clutch
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplung für Unterbrecher-Einheit eines Kraftfahrzeug der Art von Anspruch 1 . The present invention relates to a clutch for interrupter unit of a motor vehicle of the type of claim 1.
Bei Kraftfahrzeugen mit zuschaltbarem Vierradantrieb wird vom Antriebsmotor her - z.b. ein Verbrennungsmotor - eine Achse permanent angetrieben. Entsprechend ist der Motor über ein Getriebe mit der Antriebsachse verbunden. Das Zuschalten der Räder der zweiten Achse erfolgt über eine Unterbrecher-Einheit, eine Dis- connect-Einheit, über eine schaltbare Kupplung, vermittels der und einer Welle die Räder der zweiten Achse angetrieben werden. Die Kupplung einer Disconnect-Einheit ist als formschlüssige Kupplung ausgebildet, durch die die weitere Antriebsachse zu- bzw. abgeschaltet wird. Zusätzlich kann auch eine Synchronisierung vorgesehen sein, so dass die formschlüssige Kopplung erst erfolgt, wenn die zu kuppelnden Teile die gleiche, annähernd gleiche Drehzahl aufweisen. For motor vehicles with shiftable four-wheel drive, the drive motor produces - eg. an internal combustion engine - one axle permanently driven. Accordingly, the engine is connected via a transmission with the drive axle. The connection of the wheels of the second axle via a breaker unit, a Disconnect unit, via a switchable coupling, by means of which and a shaft, the wheels of the second axis are driven. The coupling of a disconnect unit is designed as a positive coupling, through which the further drive axle is switched on or off. In addition, a synchronization may be provided, so that the positive coupling takes place only when the parts to be coupled have the same, approximately the same speed.
Die DE 10 2009 045 423 A1 beschreibt eine Sperranordnung für eine Differentialgetriebe, bestehend aus einem Elektromagnet mit einem Ankerelement und einem Kugelrampenmechanismus. Geschaltet wird eine reibschlüssige Verbindung zwischen Welle und einem Differentialgehäuse. DE 10 2009 045 423 A1 describes a locking arrangement for a differential gear consisting of an electromagnet with an anchor element and a ball ramp mechanism. Switched is a frictional connection between the shaft and a differential case.
Einen durch eine Kugelrampe betätigte Kupplung zwischen zwei drehenden Elementen zeigt die DE 69 705 195 T2. Ein Planetenzahnradsatz mit einem Ringraum wird elektromagnetisch an den Steuerring gekoppelt. Die DE 69 70 058 T2 beschreibt ein Getriebeschaltsystem für ein Getriebe mit einer Hauptwelle und einer Vorgelegewelle. Vorgesehen ist ein Kugelrampenmechanismus, bestehend aus einem Betätigungsring und einem Steuerring, welche beide die Hauptwelle umgeben. Eine gehäusefeste Spulenanordnung bewirkt über eine Reibungskopplung des Steuerrings mit einem Hauptwellenzahnrad, was eine Verdrehung von Steuerring zu Betätigungsring ergibt. A actuated by a ball ramp coupling between two rotating elements shows the DE 69 705 195 T2. A planetary gear set with an annulus is electromagnetically coupled to the control ring. DE 69 70 058 T2 describes a gear shift system for a transmission with a main shaft and a countershaft. Provided is a ball ramp mechanism, consisting of an actuating ring and a control ring, which both surround the main shaft. A housing-fixed coil arrangement causes via a frictional coupling of the control ring with a main shaft gear, which results in a rotation of the control ring to the actuating ring.
Die DE 10 2009 005 378 A1 beschreibt einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, bestehend aus einem Antriebsmotor, der über ein Getriebe und ein Differential direkt die Räder der Vorderachse antreibt. Über eine Verteileinheit mit einer Mehrscheibenkupplung, eine PTO (Power Transfer Unit) erfolgt die Übertragung eines einstellbaren Drehmomentes über ein Tellerrad und eine Welle an die Hinterräder, die Hinterachse, an ein Endgetriebe mit Differential (Finaldrive). Die Welle ist über eine dem Finaldrive vorgeordnete formschlüssige Kupplung, eine Disconnect-Unit schaltbar, d.h. kann zu- bzw. abgeschaltet werden. DE 10 2009 005 378 A1 describes a drive train for a motor vehicle, consisting of a drive motor which drives the wheels of the front axle directly via a gearbox and a differential. Via a distribution unit with a multi-plate clutch, a PTO (Power Transfer Unit), the transmission of an adjustable torque via a ring gear and a shaft to the rear wheels, the rear axle, to a final gearbox with differential (final drive). The shaft can be switched via a form-fitting coupling, a disconnect unit, which precedes the final drive. can be switched on or off.
Die Lösung der vorstehend genannten Aufgabe erfolgt durch eine Kupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. The solution of the above object is achieved by a coupling with the features of claim 1. Further developments emerge from the subclaims.
Die erfindungsgemäße Kupplung besteht aus einer ersten und einer zweiten Welle, welche durch einen axial verschiebbaren Kupplungsring formschlüssig miteinander kuppelbar sind, wobei der axial verschiebbare Kupplungsring durch Federkraft in Schließrichtung gedrückt und entgegen der Federkraft über einen Kugel- rampenmechanismus öffnend betätigt wird. Die Erste Welle ist mit dem Differential bzw. mit dem Tellerrad der Verteileinheit, des PTO's, die zweite Welle mit der Welle des Finaldrives verbunden. Der Kugelrampenmechanismus besteht aus zwei relativ zueinander verdrehbaren Steuerringen mit in entsprechenden Strukturen gelagerten Kugeln, so dass bei einer Verdrehung der Ringe eine axiale Ver- schiebebewegung entsteht. Die Verdrehbewegung der Ringe des Kugelrampen- mechanismus wird durch die Drehbewegung des Kupplungssystems durch Aufbringen eines Bremsmomentes gegenüber den Ringen des Kugelrampenmechanismus bewirkt, wobei das Bremsmoment mittels eines Elektromagneten aufgebracht wird. The coupling according to the invention consists of a first and a second shaft, which are positively coupled to each other by an axially displaceable coupling ring, wherein the axially displaceable coupling ring is pressed by spring force in the closing direction and operated against the spring force via a ball ramp mechanism opening. The first shaft is connected to the differential or gear wheel of the distribution unit, the PTO, the second shaft to the shaft of the final drive. The ball ramp mechanism consists of two control rings which can be rotated relative to one another and have balls mounted in corresponding structures, so that an axial displacement movement occurs when the rings are rotated. The twisting movement of the rings of the ball ramp Mechanism is effected by the rotational movement of the coupling system by applying a braking torque against the rings of the ball ramp mechanism, wherein the braking torque is applied by means of an electromagnet.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bildet der axial verschiebbare und vorzugsweise als Sinterbauteil gestaltete Kupplungsring den einen Steuerring des Kugelrampenmechanismus. Der Kupplungsring ist drehfest und axial verschieblich auf der einen Welle gelagert und wirkt mit einer entsprechenden Struktur der zwei- ten Welle formschlüssig zusammen. Erste und zweite Welle liegen fluchtend auf einer Achse. According to one embodiment of the invention, the axially displaceable and preferably designed as a sintered component coupling ring forms the one control ring of the ball ramp mechanism. The coupling ring is rotatably and axially displaceably mounted on the one shaft and cooperates with a corresponding structure of the second wave form fit. First and second wave are aligned on one axis.
Durch eine Druckfeder wird der Kupplungsring axial in Richtung der zweiten Welle gedrückt und koppelt in dieser vorgeschobenen Position die erste und die zweite Welle formschlüssig. By a compression spring, the coupling ring is pressed axially in the direction of the second shaft and coupled in this advanced position, the first and the second wave form fit.
Der zweite Steuerring des Kugelrampenmechanismus umfasst die zweite Welle, ist drehbeweglich gegenüber dieser gelagert und axial über ein Nadellager an dieser abgestützt. Eine Verdrehung des zweiten Steuerringes gegenüber dem ersten Steuerring, dem Kupplungsring bewirkt eine axiale Verschiebung des Kupplungsringes entgegen der Federkraft in Richtung auskuppeln. Erster und zweiter Steuerring bzw. der Kupplungsring sowie der zweite Steuerring sind über die sich axial an der ersten Welle abstützende Feder gegen die zweite Welle bzw. Gehäuse gespannt. The second control ring of the ball ramp mechanism comprises the second shaft, is rotatably mounted with respect to this and axially supported by a needle bearing on this. A rotation of the second control ring relative to the first control ring, the coupling ring causes disengage an axial displacement of the coupling ring against the spring force in the direction. First and second control ring or the coupling ring and the second control ring are stretched over the axially on the first shaft supporting spring against the second shaft or housing.
Am ersten Steuerring bzw. dem Kupplungsring und dem zweiten Steuerring ist jeweils eine Bremsscheibe angekoppelt, und zwar drehfest und axial beweglich. Die Bremsscheiben sind metallisch bzw. magnetisierbar und wirken mit einem gehäusefest aufgehängten und zwischen den Scheiben angeordneten Elektro- magneten zusammen. Die Bremsscheiben wirken mit den beiden Polen des Mag- neten über einen Luftspalt als Anker zusammen, werden somit bei Bestromung von dem Elektromagneten angezogen. Bei Drehung des Kupplungssystems - erste und zweite Welle - können durch den Elektromagneten die Scheiben gebremst und so der Kupplungsring, der zweite Steuerring mit einem Bremsmoment beaufschlagt werden. On the first control ring or the coupling ring and the second control ring in each case a brake disc is coupled, in rotation and axially movable. The brake discs are metallic or magnetizable and interact with a housing-mounted suspended and arranged between the discs electromagnets together. The brake discs interact with the two poles of the mag- Neten over an air gap as an anchor, are thus energized by the electromagnet when energized. Upon rotation of the coupling system - first and second shaft - can be braked by the electromagnet, the discs and so the coupling ring, the second control ring are subjected to a braking torque.
Die Bremsscheibe des zweiten Steuerringes bildet die Aktuierungsbremsscheibe, die ein Bremsmoment auf den zweiten Steuerring ausübt. Durch die Drehung der Wellen wird über den gebremsten zweiten Steuerring die Kugelrampe auseinan- dergeschraubt. Der durch die Federkraft in die gekoppelte Position vorgerückte Kupplungsring wird ausgerückt, die Kupplung, die Wellen getrennt. The brake disk of the second control ring forms the Aktuierungsbremsscheibe which exerts a braking torque on the second control ring. Due to the rotation of the shafts, the ball ramp is unscrewed via the braked second control ring. The advanced by the spring force in the coupled position coupling ring is disengaged, the clutch, the waves separated.
Die erste Bremsscheibe, die Bremsscheibe des Kupplungsrings wirkt als Haltescheibe. Bei Bestromen des Elektromagneten werden - ausgehend vom einge- kuppelten Zustand - beide Bremsscheiben angezogen. Die zweite Bremsscheibe schraubt die Kugelrampe auseinander, was ein Auskuppeln des Kupplungsringes bewirkt. Die erste Welle, welche mit dem mit dem Tellerrad des PTO's verbunden ist, kommt nun zum Stillstand und wird durch die angezogene und mit dem Kupplungsring gekoppelte Bremsscheibe gehalten. Beide angezogene Bremsscheiben halten nun die in Auskuppelstellung verdrehte Kugelrampe in Position und verhindern, dass die Kupplung, der Kupplungsring wieder formschlüssig die zweite Welle einkuppelt. Der Haltestrom des Elektromagneten für die beiden Bremsen kann in diesem Fall stark herabgesetzt werden, da keine Luftspalte im magnetischen Kreis vorliegen. The first brake disc, the brake disc of the clutch ring acts as a retaining disc. When the electromagnet is energized, both brake disks are tightened - starting from the coupled state. The second brake disc unscrews the ball ramp apart, causing a disengagement of the coupling ring. The first shaft, which is connected to the gear wheel of the PTO, now comes to a standstill and is held by the attracted and coupled to the coupling ring disc. Both tightened brake discs now hold in position in the disengaged twisted ball ramp in position and prevent the clutch, the coupling ring again positively engages the second shaft. The holding current of the electromagnet for the two brakes can be greatly reduced in this case, since there are no air gaps in the magnetic circuit.
Im Connect-Fall, zum Wiedereinkuppeln wird zunächst die erste Welle wieder auf die Eingangsdrehzahl hoch synchronisiert. Beide Bremsscheiben verursachen hier Verlustreibung und das Bremsmoment der zweiten Bremsscheibe, zweiter Steuerring, hält die Kugelrampe in ihrer geöffneten Position. Laufen beide Wellen syn- chron, erfolgt durch Abschalten des Haltestromes im Elektromagneten ein Freige- ben der Bremsen, der Bremsscheiben und dadurch ist die Kugelrampe frei gegeben, der Hauptfederspeicher, die Feder dreht die Kugelrampe wieder in die ursprüngliche Position zurück. Der Kupplungsring, die Schiebemuffe kuppelt wieder. Sollte es zu einer Zahn Zahnstellung kommen, wirkt die Feder weiter als Feder- Speicher und führt die axiale Bewegung des Kupplungsringes weiter, bis es zu einer Zahn zu Lücken-Stellung und zum Einrücken kommt. In the Connect case, to re-engage the first wave is first synchronized back to the input speed high. Both brake discs cause loss friction and the braking torque of the second brake disc, second control ring, holds the ball ramp in its open position. If both shafts are running synchronously, switching off the holding current in the electromagnet causes a release ben the brakes, the brake discs and thus the ball ramp is released, the main spring memory, the spring rotates the ball ramp back to its original position. The coupling ring, the sliding sleeve couples again. Should it come to a tooth tooth position, the spring acts as a spring memory and continues the axial movement of the coupling ring until it comes to a tooth to gap position and engagement.
Weiterbildend kann eine weitere Feder an der ersten Bremsscheibe, der Bremsscheibe des Kupplungsringes angeordnet sein, welche die Bremsscheibe in eine Position vom Elektromagneten weg drückt. Diese Feder ist axial am Kupplungsring abgestützt und bildet eine Ankerfeder. Further, a further spring on the first brake disc, the brake disc of the coupling ring may be arranged, which presses the brake disc in a position away from the electromagnet. This spring is axially supported on the coupling ring and forms an armature spring.
Des Weiteren erfolgt die Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung an Hand der Zeichnungen. Furthermore, the explanation of an embodiment of the invention with reference to the drawings.
Figur 1 zeigt eine Ausführung der erfindungsgemäßen Kupplung mit einer ersten Welle W1 , verbunden mit einem nicht dargestellten Tellerrad eines PTO's und einer zweiten Welle W2, verbunden mit dem Finaldrive Abtrieb. Auf der Welle W1 ist drehfest und axial verschiebbar in einem Vielzahnprofil ein Kupplungsring KR gelagert, der über eine Feder F in eine Kuppelposition gedrückt ist. Der Kupplungsring KR fungiert als Schiebemuffe. Die axial mit der Welle W1 fluchtende Welle W2 weist eine mit dem Kupplungsring KR zusammenwirkende Struktur im Bereich ihres stirnseitigen Endes auf. Diese Kupplungsstruktur ist bspw. als Fortsetzung des Vielzahnprofils der Welle W1 ausgebildet und bewirkt, das der Kupp- lungsring KR von der Welle W1 auf die Welle W2 geschoben werden kann - mit dem hinteren Ende noch im Eingriff in Welle W1 - und so beide Wellen kuppelt. In der in Figur 1 gezeigten Position ist der Kupplungsring KR durch die Kraft der Feder F in die Kupplungsstruktur der Welle W2 gedrückt und die beiden Wellen W1 , W2 sind formschlüssig gekuppelt. Die den Kugelrampenmechanismus bildenden teile, der Kupplungsring KR und der zweite Steuerring SR2 sind bevorzugt als Sinterbauteile ausgeführt. Figure 1 shows an embodiment of the coupling according to the invention with a first shaft W1, connected to a not shown ring gear of a PTO's and a second shaft W2, connected to the final drive output. On the shaft W1, a coupling ring KR is rotatably and axially displaceably mounted in a multi-tooth profile, which is pressed by a spring F in a coupling position. The coupling ring KR acts as a sliding sleeve. The axially aligned with the shaft W1 shaft W2 has a cooperating with the coupling ring KR structure in the region of its front end. This coupling structure is designed, for example, as a continuation of the multi-tooth profile of the shaft W1 and causes the coupling ring KR to be pushed by the shaft W1 onto the shaft W2 - with the rear end still engaged in the shaft W1 - and thus coupling both shafts , In the position shown in Figure 1, the coupling ring KR is pressed by the force of the spring F in the coupling structure of the shaft W2 and the two shafts W1, W2 are positively coupled. The parts forming the ball ramp mechanism, the clutch ring KR and the second control ring SR2 are preferably made of sintered components.
Auf der Welle W2 sitzt drehbar und axial abgestützt über ein Axiallager AL ein zweiter Steuerring SR2, der mit dem Kupplungsring KR als erstem Steuerring SR1 und dazwischen in Steigungskulissen laufende Kugeln K einen Kugelrampenmechanismus, einen Kugelrampenaktuator bildet. Die in Steigungskulissen laufenden Kugeln K werden durch einen nicht dargestellten Käfig geführt. Der Kugelrampenmechanismus wirkt gegen die Feder F. In Figur 1 ist der Kugelrampenmecha- nismus zusammengeschraubt dargestellt - der Kupplungsring KR ist mit der Welle W2 gekoppelt. On the shaft W2 sits rotatably and axially supported via a thrust bearing AL, a second control ring SR2, which forms a ball ramp mechanism, a Kugelrampenaktuator with the coupling ring KR as the first control ring SR1 and therebetween in gradient backdrops running balls. The current in pitch backdrops balls K are guided by a cage, not shown. The ball ramp mechanism acts against the spring F. In FIG. 1, the ball ramp mechanism is shown bolted together - the coupling ring KR is coupled to the shaft W2.
Drehfest und axial verschiebbar sind auf dem Steuerring SR1 , d.h. dem Kupplungsring KR und dem Steuerring SR2 je eine Bremsscheibe B1 , B2 gelagert. Zwischen den beiden Bremsscheiben B1 , B2 ist gehäusefest ein Elektromagnet EM angeordnet, dessen beide Pole jeweils den auf dem Kupplungsring KR und dem Steuerring SR2 sitzenden Bremsscheiben B1 , B2 zugeordnet sind. Zum Schließen des magnetischen Kreises der Bremse B2 dient die Bremse B1 . Durch die Bremse B1 wird der geschaltete Zustand gesperrt und somit im geschalteten Zustand gehalten. Rotationally and axially displaceable on the control ring SR1, i. the brake ring B1 and B2 are each mounted on the clutch ring KR and the control ring SR2. Between the two brake discs B1, B2, a solenoid EM is fixed to the housing, the two poles of which are respectively associated with the brake discs B1, B2 seated on the coupling ring KR and the control ring SR2. To close the magnetic circuit of the brake B2, the brake B1 is used. By the brake B1, the switched state is blocked and thus kept in the switched state.
Die Figur 2 zeigt die Ausführung nach Figur 1 - hier ist zusätzlich auf dem Kupplungsring KR eine Feder FB1 , eine Ankerfeder angeordnet, durch welche die Bremsscheibe B1 vom Elektromagneten EM weggedrückt wird. Dadurch sind Verluste beim noch zu erläuternden Schaltvorgang reduzierbar. Diese Ankerfeder bewirkt, das bei Schalten, Bestromen des Elektromagneten EM sogleich die zweite Bremsscheibe B2 angezogen, der Steuerring SR2 gebremst und das Aufschrauben der Kugelrampe bewirkt wird. FIG. 2 shows the embodiment according to FIG. 1 - here a spring FB1, an armature spring is additionally arranged on the coupling ring KR, by means of which the brake disk B1 is pushed away from the electromagnet EM. As a result, losses in the switching process still to be explained can be reduced. This armature spring causes, when switching, energizing the electromagnet EM immediately tightened the second brake disc B2, the control ring SR2 braked and screwing the ball ramp is effected.
Figur 3 zeigt - ausgehend von der Situation wie in Figur 1 dargestellt, den Schalt- und Auskuppelvorgang. Die sich drehenden Wellen W1 , W2 bewirken durch den geschalteten Elektromagneten EM und das Bremsmoment auf die Bremsscheibe B2 sowie den Steuerring SR2 das Aufschrauben des Kugelrampenmechanismus - der Kupplungsring KR wird entgegen der Federkraft F aus der Welle W2 ausge- kuppelt. Die mit dem Differential, dem Tellerrad eines PTOs verbundene Welle W1 erreicht dadurch Stillstand, die angezogene Bremsscheibe B1 hindert so den Kupplungsring KR an einem Rücklauf in die Kugelrampe. FIG. 3 shows, starting from the situation as shown in FIG. and declutching process. The rotating shafts W1, W2 cause by the switched electromagnet EM and the braking torque on the brake disc B2 and the control ring SR2 screwing the ball ramp mechanism - the coupling ring KR is disengaged against the spring force F from the shaft W2. The connected to the differential, the ring gear of a PTO shaft W1 thereby reaches standstill, the tightened brake disc B1 thus prevents the coupling ring KR at a return to the ball ramp.
Die Figur 4 zeigt den Schaltvorgang - ausgehend von der Kupplungsstellung nach Figur 2 - in Verbindung mit der Ankerfeder FB1 . Das Schalten, Bestromen des Elektromagneten EM bewirkt zunächst ein Anziehen und Bremsen der Bremsscheibe B2 und somit ein Aufschrauben der Kugelrampe - das Auskuppeln des Kupplungsringes KR beginnt. Die durch die Ankerfeder FB1 gespannte Bremsscheibe B1 kommt erst in Anlage an den Elektromagneten EM, wenn der Kupp- lungsring KR vollständig ausgekuppelt ist und die Welle 1 zum Stillstand gekommen ist (Figur 5). 4 shows the switching process - starting from the coupling position of Figure 2 - in conjunction with the armature spring FB1. The switching, energizing the electromagnet EM initially causes a tightening and braking of the brake disc B2 and thus screwing the ball ramp - the disengagement of the coupling ring KR begins. The brake disk B1 clamped by the armature spring FB1 first comes into contact with the electromagnet EM when the coupling ring KR is completely disengaged and the shaft 1 has come to a standstill (FIG. 5).
In Figur 6 ist eine Ausführung dargestellt, bei der der Steuerring SR2 über ein gehäusefest abgestütztes Axiallager AL in Form eines Axialnadellagers. Im aus- gekuppelten Zustand, im Disconnect-Modus steht somit auch das Axiallager AL still, was ein entsprechendes Schleppmoment verhindert. FIG. 6 shows an embodiment in which the control ring SR2 is mounted in the form of an axial needle bearing via a thrust bearing AL supported on the housing. In the disconnected state, in the disconnect mode, the thrust bearing AL is also stationary, which prevents a corresponding drag torque.
In Figur 7 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der der Kupplungsring KR als eine Stirnklauenkupplung, die Schiebemuffe einer Stirnklauenkupplung ausgebil- det ist. Bezugszeichenliste FIG. 7 shows an embodiment in which the coupling ring KR is designed as an end-face claw coupling, the sliding sleeve of a front-end claw coupling. LIST OF REFERENCE NUMBERS
W1 erste WelleW1 first wave
W2 zweite WelleW2 second wave
SR1 erster SteuerringSR1 first control ring
KR KupplungsringKR coupling ring
SR2 zweiter SteuerringSR2 second control ring
K Kugel K ball
B1 Bremsscheibe B1 brake disc
B2 BremsscheibeB2 brake disc
AL Axiallager AL thrust bearing
EM Elektromagnet EM electromagnet
F Feder F spring
FB1 Feder, Ankerfeder  FB1 spring, anchor spring

Claims

Ansprüche claims
1 . Kupplung für ein Kraftfahrzeug, bestehend aus einer ersten und einer zweiten Welle (W1 , W2) mit gemeinsamer Achse, einer drehfest und axial verschiebbar auf der ersten Welle (W1 ) gelagerten Kupplungsmuffe (KR), welche zum Kuppeln in Richtung zweite Welle (W2) schiebbar ist, einem auf die Kupplungsmuffe (KR) einwirkenden Kugelrampenmechanismus, mit einem gegenüber der zweiten Welle (W2) drehbar gelagerten, axial abgestützten Steuerring (SR2), einer drehfest und axial verschiebbar auf dem zweiten Steuerring (SR2) gelagerten Bremsscheibe (B2), welche zur Erzeugung eines Bremsmomentes mit dem Pol eines gehäusefesten Elektromagneten (EM) zusammenwirkt. 1 . Coupling for a motor vehicle, comprising a first and a second shaft (W1, W2) with a common axis, a coupling sleeve (KR) mounted rotatably and axially displaceably on the first shaft (W1), which is for coupling in the direction of the second shaft (W2) is slidable, one on the coupling sleeve (KR) acting ball ramp mechanism, with a relative to the second shaft (W2) rotatably mounted axially supported control ring (SR2), a rotatably and axially displaceably mounted on the second control ring (SR2) mounted brake disc (B2), which cooperates to generate a braking torque with the pole of a housing-fixed electromagnet (EM).
2. Kupplung nach Anspruch 1 , 2. Coupling according to claim 1,
der Kupplungsmuffe (KR) ist eine in Richtung zweite Welle (W2) wirkende Feder (F) zugeordnet. the coupling sleeve (KR) is associated with a spring (F) acting in the direction of the second shaft (W2).
3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, 3. Coupling according to claim 1 or 2,
die Kupplungsmuffe ist als ein Kupplungsring (KR) ausgebildet, der gleichzeitig einen Steuerring (SR1 ) des Kugelrampenmechanismus bildet. the coupling sleeve is formed as a coupling ring (KR) which simultaneously forms a control ring (SR1) of the ball ramp mechanism.
4. Kupplung wenigstens nach Anspruch 3, 4. Coupling at least according to claim 3,
der Kugelrampenmechanismus weist wenigstens ein als Sinterformteil ausgebildeten Steuerring (SR1 , SR2) auf. the ball ramp mechanism has at least one control ring (SR1, SR2) designed as a sintered shaped part.
5. Kupplung nach einem der vorherigen Ansprüche, 5. Coupling according to one of the preceding claims,
die Kupplungsmuffe, der Kupplungsring (KR) weist drehfest und axial verschiebbar eine Bremsscheibe (B1 ) auf, welche zur Erzeugung eines Bremsmomentes mit einem Pol eines gehäusefesten Elektromagneten (EM) zusammenwirkt. the coupling sleeve, the coupling ring (KR) has rotationally fixed and axially displaceable on a brake disc (B1), which cooperates to generate a braking torque with a pole of a housing-fixed electromagnet (EM).
6. Kupplung nach Anspruch 5, 6. Coupling according to claim 5,
der Elektromagnet (EM) wirkt mit seinen beiden Polen mit je einer Bremsscheibe (B1 , B2) zusammen. the electromagnet (EM) interacts with its two poles, each with a brake disc (B1, B2).
7. Kupplung nach Anspruch 5 oder 6, 7. Coupling according to claim 5 or 6,
die Bremsscheibe (B1 ) ist mittels einer an der Kupplungsmuffe, dem Kupplungs- ring (KR) abgestützten Feder (FB1 ) entgegen der Richtung Elektromagnet (EM) abgestützt. the brake disc (B1) is supported against the direction of the electromagnet (EM) by means of a spring (FB1) supported on the coupling sleeve, the coupling ring (KR).
8. Kupplung wenigstens nach Anspruch 1 , 8. Coupling at least according to claim 1,
die Kupplungsmuffe ist als ein Kupplungsring (KR) ausgeführt, der über eine Geradverzahnung auf der ersten Welle (W1 ) angelenkt ist und in eine weitere Geradverzahnung der zweiten Welle (W2) kuppelt. the coupling sleeve is designed as a coupling ring (KR), which is articulated via a straight toothing on the first shaft (W1) and in a further spur toothing of the second shaft (W2) couples.
9. Kupplung wenigstens nach einem der Ansprüche 1 - 7, 9. Coupling according to at least one of claims 1 - 7,
die Kupplungsmuffe ist als ein Kupplungsring (KR) ausgeführt, der über eine Geradverzahnung auf der ersten Welle (W1 ) angelenkt ist und formschlüssig mit einer am stirnseitigen Ende der zweiten Welle (W2) kuppelnd zusammenwirkt. the coupling sleeve is designed as a coupling ring (KR), which is articulated via a straight toothing on the first shaft (W1) and positively cooperates with a coupling at the front end of the second shaft (W2).
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