DE10228812A1

DE10228812A1 - Kupplungsvorrichtung

Info

Publication number: DE10228812A1
Application number: DE10228812A
Authority: DE
Inventors: Hyeongcheol Lee
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2001-07-18
Filing date: 2002-06-27
Publication date: 2003-02-20
Also published as: GB0213962D0; US6575281B2; US20030017904A1; GB2377977A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung zum Verbinden einer Eingangswelle mit einer Ausgangswelle, die mit dem Träger und der Ausgangswelle verbunden ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst einen mit der Eingangswelle verbundenen Träger, eine Druckkammer und eine mit dem Träger und der Ausgangswelle verbundene Rotationspumpe. Die Rotationspumpe ist dazu ausgelegt, den Druck in der Druckkammer bei einer Relativdrehbewegung des Trägers und der Ausgangswelle zu erhöhen und einer Relativdrehbewegung des Trägers und der Ausgangswelle bei Vorliegen von ausreichend Druck in der Druckkammer entgegen zu wirken.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Vorrichtungen zum Verbinden einer Eingangswelle mit einer Ausgangswelle, vorliegend als Kupplungsvorrichtung bzw. Verbindungsvorrichtung bezeichnet.

Vorderradangetriebene Fahrzeuge mit Vierradantriebsoption verwenden typischerweise eine doppelte Kupplungsvorrichtung zum Verbinden einer hinteren Antriebswelle, die sich ausgehend vom Motor zur Rückseite des Fahrzeugs erstreckt, mit einer rechten Halbwelle und einer linken Halbwelle, die sich zu den hinteren Rädern erstrecken. Die doppelte Kupplungsvorrichtung stellt typischerweise eine Verteilung des Drehmoments von den Vorderrädern auf die Hinterräder und vom linken auf das rechte Hinterrad bereit. Auf Grund der Vorteile des Vierradantriebs besteht jedoch ein Bedarf in der Kraftfahrzeugindustrie für eine weitere Verbesserung der doppelten Kupplungsvorrichtung.

Erreicht wird dieses Ziel durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert; in dieser zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung,
Fig. 2 eine schematische Ansicht der Vorrichtung von Fig. 1 in einem vorderradangetriebenen Fahrzeug mit Vierradantriebsfähigkeit,
Fig. 3A eine Querschnittsansicht der Rotationspumpe der Vorrichtung von Fig. 1,
Fig. 3B und 3C Querschnittsansichten alternativer Rotationspumpen der Vorrichtung von Fig. I, und
Fig. 4 eine schematische Ansicht der Ventile der Vorrichtung vor. Fig. 1.
Wie in Fig. 1 gezeigt, umfasst eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung 10 (auch als Verbindungsvorrichtung bezeichnet) einen Träger 12, eine Druckkammer 14 und eine Rotationspumpe 16. Der Träger 12 ist bevorzugt mit einer Eingangswelle 18 verbunden und die Rotationspumpe 16 ist bevorzugt mit dem Träger 12 und einer Ausgangswelle bzw. Abtriebswelle 20 verbunden. Die Rotationspumpe 16 dient bevorzugt dazu, Druck in der Druckkammer 14 bei Vorliegen einer Relativbewegung des Träger 12 und der Ausgangswelle 20 zu erhöhen und einer relativen Drehbewegung des Trägers 12 und der Ausgangswelle 20 zu widerstehen bzw. entgegen zu wirken bei Vorliegen von ausreichend Druck in der Druckkammer 14.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die Kupplungsvorrichtung 10 gemäß dieser Ausführungsform speziell ausgelegt zur Verbindung einer Antriebswelle 22, einer rechten Halbwelle 24 und einer linken Halbwelle 26 eines vorderradangetriebenen Fahrzeugs 28 mit Vierradantriebsoption. In dieser Anordnung wird die Kupplungsvorrichtung 10 bevorzugt als doppelte Kupplungsvorrichtung 30 bezeichnet. Die Kupplungsvorrichtung 10 kann jedoch auch in anderen geeigneten Anordnungen zum Einsatz kommen. Beispielsweise kann die Vorrichtung verwendet werden, um eine vordere Antriebswelle mit einer hinteren Antriebswelle eines Vorderradantriebsfahrzeugs mit Vierradantriebsoption (als Kupplungsvorrichtung bzw. Verbindungsvorrichtung bekannt) zu verbinden oder die Vorrichtung kann eingesetzt werden, um einen Transmissionsausgang mit einer hinteren Antriebswelle in einem Hinterradantriebsfahrzeug mit Vierradantriebsfähigkeit (als Übertragungsgehäuse bekannt) zu verbinden.
Wie in Fig. 1 gezeigt, umfasst die Rotationspumpe 16 bevorzugt ein äußeres Element 32, das mit dem Träger 12 verbunden ist, und ein inneres Element 34, das mit der Ausgangswelle 20 verbunden ist. Wie in Fig. 3 A gezeigt, ist die Innenseite 36 des äußeren Elements 32 bevorzugt nicht kreisförmig, während die Außenseite 38 des inneren Elements 34 bevorzugt kreisförmig ist. In dieser Weise variiert die Distanz vom inneren Element 34 zum äußeren Element 32 bevorzugt um die Außenseite 38 des inneren Elements 34 von nahezu null, bekannt als Kompressionsbereich 40, bis einem relativ großen Ausmaß, bekannt als Expansionsbereich 42.
Die Rotationspumpe 16 umfasst außerdem bevorzugt mehrere Flügel 44. Die Flügel 44 sind bevorzugt an dem inneren Element 34 derart angebracht, dass sie nach außen zum äußeren Element 32 in dem Expansionsbereich 42 und einwärts gleitbeweglich sind in das innere Element 34 in dem Kompressionsbereich 40 hinein. In dieser Anordnung ist die Rotationspumpe 16 üblicherweise als Flügelpumpe 46 bekannt. Die Rotationspumpe 16 kann mit zwei Kompressionsbereichen 40 und zwei Expansionsbereichen 42 (in Fig. 3B gezeigt) ausgelegt sein, mit vier Kompressionsbereichen 40 und vier Expansionsbereichen 42 (in Fig. 3C gezeigt) oder mit einer beliebigen Anzahl von Kompressions- und Expanisonsbereichen.
In der bevorzugten Ausführungsform steht die Rotationspumpe 16 mit Hydraulikfluid in Verbindung (nicht gezeigt). In dieser Anordnung veranlasst eine beliebige relative Drehbewegung des Trägers und der Ausgangswelle die Flügel 44 dazu, durch den Expansionsbereich 42 und in den Kompressionsbereich 40 hinein mit dem Hydraulikfluid zu laufen. Diese Laufbewegung pumpt das Hydraulikfluid in die Druckkammer und erhöht den Druck in der Druckkammer. Die Rotationspumpe 16 mit dem inneren Element 34, dem äußeren Element 32 und den mehreren Flügeln 44 ist bevorzugt aus herkömmlichen Materialien und mit Hilfe herkömmlicher Verfahren hergestellt; alternativ kann sie jedoch aus anderen geeigneten Materialien und mit Hilfe anderer geeigneter Verfahren hergestellt werden.
Wie in Fig. 1 und 4 gezeigt, umfasst die Kupplungsvorrichtung 10 gemäß der bevorzugten Ausführungsform außerdem ein Rückschlagventil 48, ein Steuerventil 50 und ein Entlastungsventil 52, die jeweils bevorzugt mit der Druckkammer 14 verbunden sind. Das Rückschlagventil 48 dient bevorzugt dazu, einen Einwegdurchlass des Hydraulikfluids bereit zu stellen. Das Steuerventil 50 dient bevorzugt dazu, den Druck in der Druckkammer 14 zu steuern, während das Entlastungsventil 52 bevorzugt dazu dient, den Druck in der Druckkammer 14 zu begrenzen. Die Kupplungsvorrichtung 10 gemäß der bevorzugten Ausführungsform kann alternativ andere geeignet Ventile oder Einrichtungen umfassen, die dazu dienen, das Hydraulikfluid oder den Druck in der Druckkammer 14 in geeigneter Weise aufzubereiten oder zu ändern. Das Rückschlagventil 48, das Steuerventil 50 und das Entlastungsventil 52 sind sämtliche bevorzugt aus herkömmlichen Materialien und mit Hilfe herkömmlicher Verfahren hergestellt; sie können jedoch alternativ aus anderen geeigneten Materialien und mit Hilfe anderer geeigneter Verfahren hergestellt werden.
Die Vorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform umfasst außerdem eine elektrische Steuereinheit 54, die mit dem Steuerventil 50 verbunden ist. Die elektrische Steuereinheit 54 dient bevorzugt zur Steuerung des Steuerventils 50 durch Impulsbreitenmodulation; sie kann jedoch auch dazu dienen, das Steuerventil 50 durch andere geeignete Verfahren zu steuern. Durch Steuern des Steuerventils 50 steuert die elektrische Steuereinheit 54 den Druck in der Druckkammer 14. Die elektrische Steuereinheit 54 ist bevorzugt aus herkömmlichen Materialien und mit Hilfe herkömmlicher Verfahren hergestellt; sie kann jedoch alternativ auch aus anderen geeigneten Materialien und mit Hilfe anderer geeigneter Verfahren hergestellt werden.
Wie in Fig. 1 gezeigt, umfasst die Kupplungsvorrichtung 10 gemäß der bevorzugten Ausführungsform außerdem ein Gehäuse 56. Das Gehäuse 56 umfasst eine Eingangsöffnung 58 zum Aufnehmen der Eingangswelle 18, eine Ausgangsöffnung 60 zum Aufnehmen der Ausgangswelle 20 und einen Innenraum 62 zum Aufnehmens des Trägers 12 und der Rotationspumpe 16. Die Eingangsöffnung 58 und die Ausgangsöffnung 60 können Dichtungen und Kugellager umfassen oder andere geeignete Einrichtungen zur Aufnahme der Eingangswelle 18 bzw. der Ausgangswelle 20. Zum Aufnehmen des Trägers 12 und der Rotationspumpe 16 nimmt der Innenraum 62 außerdem bevorzugt das Hydraulikfluid auf. Das Gehäuse 56 ist bevorzugt aus herkömmlichen strukturellen Materialien, wie etwa Stahl, und mit Hilfe herkömmlicher Verfahren hergestellt; alternativ kann es jedoch auch aus anderen geeigneten Materialien und mit Hilfe anderer geeigneter Verfahren hergestellt werden.
Die Kupplungsvorrichtung 10 gemäß der bevorzugten Ausführungsform umfasst außerdem einen Ventilblock 64, der dazu dient, das Rückschlagventil, das Steuerventil und das Entlastungsventil aufzunehmen. Der Ventilblock 64 ist bevorzugt mit einer Außenseite 66 des Gehäuses 56 verbunden. In dieser Weise kann der Ventilblock 64 abgebaut und ersetzt werden, ohne das Gehäuse 56 zu zerlegen. In einer weiteren Ausführungsform können ein oder mehrere Ventile in den Umgrenzungen des Gehäuses 56 oder an entfernten Stellen angeordnet sein. Der Ventilblock 64 ist bevorzugt aus herkömmlichen strukturellen Materialien, wie etwa Kunststoff oder Stahl, und mit Hilfe herkömmlicher Verfahren hergestellt; alternativ kann er jedoch auch aus anderen geeigneten Materialien und mit Hilfe anderer geeigneter Verfahren hergestellt werden.
In der bevorzugten Ausführungsform legt das Gehäuse 56 die Druckkammer 14 fest, die dazu dient, das Hydraulikfluid von der Rotationspumpe 16 aufzunehmen. In alternativen Ausführungsformen können andere geeignete Vorrichtungen die Druckkammer 14 festlegen. Der Träger 12 umfasst bevorzugt ein Hohlrad 68 und eine interne Verlängerung 70. Das Hohlrad 68 des Trägers 12 dient bevorzugt zur Übertragung von Drehbewegung der Eingangswelle 18 in Drehbewegung des Trägers 12 um eine senkrechte Achse. Die interne Verlängerung 70 des Trägers 12 dient bevorzugt zum Verbinden des Expansionsbereichs mit dem Kompressionsbereich der Rotationspumpe 16. Der Träger 12 mit dem Hohlrad 68 und der internen Verlängerung 70 ist bevorzugt aus herkömmlichen strukturellen Materialien, wie etwa Stahl, und mit Hilfe herkömmlicher Verfahren hergestellt; alternativ kann er jedoch auch aus anderen geeigneten Materialien und mit Hilfe anderer geeigneter Verfahren hergestellt werden.
Die Kupplungsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst ferner einen zweiten Satz von jedem vorstehend angeführten Element, mit Ausnahme des Trägers 12, des Gehäuses 56 und der elektrischen Steuereinheit 54. Der Träger 12 ist bevorzugt dazu ausgelegt, die Eingangswelle 18, die Rotationspumpe 16 und eine zweite Rotationspumpe 116 zu verbinden. Die interne Verlängerung 70 des Trägers 12 dient bevorzugt zum Verbinden des Expansionsbereichs mit dem Kompressionsbereich der Rotationspumpe 16 und des Expansionsbereichs mit dem Kompressionsbereich der zweiten Rotationspumpe 116. Das Gehäuse 56 ist bevorzugt mit einer zweiten Ausgangsöffnung 160 ausgelegt, um die zweite Ausgangswelle 120 aufzunehmen. Die zweite Ausgangsöffnung 160 kann ähnlich wie die Ausgangsöffnung 60 Dichtungen oder Kugellager oder andere geeignete Einrichtungen umfassen, um die zweite Ausgangswelle 120 aufzunehmen. Die elektrische Steuereinheit 54 ist bevorzugt getrennt mit dem Steuerventil und einem zweiten Steuerventil verbunden und in dieser Weise kann die elektrische Steuereinheit 54 selektiv den Druck in der Druckkammer 14 und selektiv den Druck in der zweiten Druckkammer 114 steuern, wodurch Drehmoment auf die rechten und linken Hinterräder des Fahrzeugs selektiv verteilt wird.
Während der bevorzugten Arbeitsweise der Kupplungsvorrichtung 10 gemäß der bevorzugten Ausführungsform dreht ein Motor oder eine andere Einrichtung die Eingangswelle 18. Das Hohlrad 68 des Trägers 12 überträgt die Drehbewegung der Eingangswelle 18 in eine Drehbewegung des Trägers 12. Wenn die Ausgangswelle 20, die mit einem Rad des Fahrzeugs verbunden ist, sich mit derselben Drehbewegung des Trägers 12 dreht, pumpt die Rotationspumpe 16 kein Hydraulikfluid in die Druckkammer 14 und erhöht nicht den Druck in der Druckkammer 14. Wenn jedoch die Ausgangswelle 20 damit beginnt, sich mit einer anderen Drehzahl als derjenigen des Trägers 12 zu drehen (d. h., es liegt eine relative Drehbewegung des Trägers 12 und der Ausgangswelle 20 vor), pumpt die Rotationspumpe 16 Hydraulikfluid in die Druckkammer 14 und erhöht den Druck in der Druckkammer 14. Eine weitere relative Bewegung des Trägers 12 und der Ausgangswelle 20 führt zu einem zusätzlichen Pumpen des Hydraulikfluids in die Druckkammer 14 und veranlasst eine weitere Druckerhöhung in der Druckkammer 14. Zu diesem Zeitpunkt reicht der Druck in der Druckkammer 14 aus, um einem weiteren Pumpen durch die Rotationspumpe 16 zu widerstehen bzw. entgegen zu wirken. Der Druck verhindert damit in einfacher Weise, dass die Flügel der Rotationspumpe 16 in den Kompressionsbereich laufen bzw. austragen. Zu diesem Zeitpunkt wirkt die Rotationspumpe 16 einer Drehbewegung des Träger 12 und der Ausgangswelle 20 entgegen. Die elektrische Steuereinheit 54 steuert bevorzugt den Widerstand bzw. die Entgegenwirkung der Rotationspumpe 16 durch Öffnen des Steuerventils, wodurch ein Teil des Hydraulikfluids in den Innenraum 62 des Gehäuses 56 ausgelassen und der Druck in der Druckkammer 14 verringert wird.
Die vorstehend angeführten Ausführungsformen der Erfindung sind lediglich beispielhaft und zahlreichen Abwandlungen und Modifikationen zugänglich, die sämtliche im Umfang der anliegenden Ansprüche liegen.

Claims

1. Kupplungsvorrichtung zum Verbinden einer Eingangswelle mit einer Ausgangswelle, aufweisend:
Einen mit der Eingangswelle verbundenen Träger, eine Druckkammer, und
eine Rotationspumpe, die mit dem Träger und der Ausgangswelle verbunden und dazu ausgelegt ist, den Druck in der Druckkammer bei einer relativen Bewegung des Trägers und der Ausgangswelle zu erhöhen, um einer relativen Drehbewegung des Trägers und der Ausgangswelle bei Vorliegen von ausreichendem Druck in der Druckkammer entgegen zu wirken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, außerdem aufweisend ein Steuerventil, das mit der Druckkammer verbunden und dazu ausgelegt ist, den Druck in der Druckkammer zu steuern.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, außerdem aufweisend ein Entlastungsventil, das mit der Druckkammer verbunden und dazu ausgelegt ist, den Druck in der Druckkammer zu begrenzen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, außerdem aufweisend eine elektrische Steuereinheit, die mit dem Steuerventil verbunden und dazu ausgelegt ist, das Steuerventil zu steuern.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, außerdem aufweisend ein Gehäuse, das eine Eingangsöffnung festlegt, die dazu ausgelegt ist, die Eingangswelle aufzunehmen, das eine Ausgangsöffnung festlegt, die dazu ausgelegt ist, die Ausgangswelle aufzunehmen, und das einen Innenraum festlegt, der dazu ausgelegt ist, den Träger und die Rotationspumpe aufzunehmen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Gehäuse die Druckkammer festlegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, außerdem aufweisend ein Steuerventil, das mit der Druckkammer verbunden und dazu ausgelegt ist, den Druck in der Druckkammer zu steuern.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, außerdem aufweisend ein Entlastungsventil, das mit der Druckkammer Verbunden und dazu ausgelegt ist, den Druck in der Druckkammer zu begrenzen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, außerdem aufweisend einen Ventilblock, der mit der Außenseite des Gehäuses verbunden und dazu ausgelegt ist, das Steuerventil und das Entlastungsventil aufzunehmen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, außerdem aufweisend eine zweite Druckkammer und eine zweite Rotationspumpe, die mit dem Träger verbunden ist, und eine zweite Ausgangswelle, die dazu ausgelegt ist, den Druck in der zweiten Druckkammer bei einer relativen Bewegung des Trägers und der zweiten Ausgangswelle zu erhöhen und einer relativen Bewegung des Trägers und der zweiten Ausgangswelle bei Vorliegen von ausreichend Druck in der Druckkammer entgegen zu wirken.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, außerdem aufweisend ein Gehäuse, das eine Eingangsöffnung festlegt, die dazu ausgelegt ist, die Eingangswelle aufzunehmen, das eine Ausgangsöffnung festlegt, die dazu ausgelegt ist, die Ausgangswelle aufzunehmen, das eine zweite Ausgangsöffnung festlegt, die dazu ausgelegt ist, die zweite Ausgangswelle aufzunehmen, und das einen Innenraum festlegt, der dazu ausgelegt ist, den Träger, die Rotationspumpe und die zweite Rotationspumpe aufzunehmen.