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WO2005012751A1 - Axialverstellvorrichtung mit tellerfeder-übersetzung - Google Patents

Axialverstellvorrichtung mit tellerfeder-übersetzung Download PDF

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WO2005012751A1
WO2005012751A1 PCT/EP2004/008222 EP2004008222W WO2005012751A1 WO 2005012751 A1 WO2005012751 A1 WO 2005012751A1 EP 2004008222 W EP2004008222 W EP 2004008222W WO 2005012751 A1 WO2005012751 A1 WO 2005012751A1
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plate
clutch
pressure
disk
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PCT/EP2004/008222
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English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus MÄTZSCHKER
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GKN Driveline International GmbH
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GKN Driveline International GmbH
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    • F16D13/58—Details
    • F16D13/583—Diaphragm-springs, e.g. Belleville
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D27/00—Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor
    • F16D27/004—Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with permanent magnets combined with electromagnets

Definitions

  • the invention relates to a clutch arrangement with an axial adjusting device in the form of a ball ramp arrangement with an axially supported support disk and an axially displaceable thrust washer, which have in their mutually facing end faces spherical grooves with depth varying in opposite directions over the circumference, in which pairs of spherical grooves each run balls over which the support plate and the pressure plate are axially supported on one another and the support plate and the pressure plate can be rotated in relation to one another by motor.
  • Coupling arrangements of this type are widely used in drive trains of motor vehicles as locking clutches for differential gears or as so-called hang-on clutches for driving an additional drive axle as required.
  • your area of application is not limited to these areas of application.
  • the electromotive drive of at least one of the rotatable disks, namely the support disk and thrust washer, generally takes place via a spur gear reduction stage, a transmission ratio of 1:50 being typical. This creates high axial loads for the axial bearings used for support or pressure transmission on the two disks. In addition, extremely high pressure loads arise on the few supporting balls in the ball groove pairs.
  • the object of the present invention is to reduce the high loads on the ball ramp arrangement described herewith, without accepting a reduction in the axial adjustment forces on the coupling arrangement.
  • the solution to this is that the thrust washer of the ball ramp arrangement acts on a first pressure plate and the clutch arrangement on a second Pressure plate is acted upon and a plate spring is arranged between the first pressure plate and the second pressure plate, the apex of the plate angle facing the first pressure plate and which is axially fixed in the clutch basket on its outer circumference, acts with an intermediate diameter on the second pressure plate and on its inner edge on the first Pressure plate is applied.
  • the distance D1 from the outer edge of the plate spring to the intermediate diameter D3 is smaller than the distance D2 from the intermediate diameter D3 to the inner edge of the plate spring, in particular by a multiple smaller. It is further proposed that an annular web is formed on the second pressure plate on the intermediate diameter D3, which is in contact with the plate spring.
  • the disc spring rests freely with its inner edge on a radial surface of the first pressure disk. It is proposed that the plate spring is axially fixed with its outer edge between two locking rings fixed in a clutch basket.
  • the clutch arrangement used is preferably a multi-plate clutch with a clutch basket and a clutch hub, the plates being alternately connected to the clutch basket and the clutch hub and the disk set being supported on the clutch basket.
  • the figure shows a coupling arrangement according to the invention in longitudinal half-section.
  • the clutch arrangement 11 comprises a clutch basket 12 and a clutch hub 13, between which a disk set 14 is seated. Outer clutch plates are connected to the clutch basket, inner clutch plates to the clutch hub.
  • the clutch arrangement is acted upon axially by an axial adjusting device 21, which comprises a support disk 23, which is supported in a housing 22, and a pressure disk 24, which is axially displaceable.
  • the disks 23, 24 have circumferential spherical grooves 25, 26, the depth of which changes in opposite directions in the circumferential direction. Between the pairs of ball grooves 25, 26 there are balls 27, one of which can be seen here.
  • the thrust washer 24 is rotatably supported on the clutch hub 13 via a needle bearing 28.
  • the support disk 23 is held in the circumferential direction in the housing 22.
  • the thrust washer 24 can be driven in rotation via a spur gear 31 which has an intermediate shaft 32 with a double pinion 33, 34 and can be driven by a drive pinion 35.
  • the pinion 35 is seated on the output shaft 36 of an electric motor 37.
  • the bearing of the intermediate shaft is not shown.
  • the axial adjustment device 21 acts via an axial bearing 41 directly on a first pressure plate 42, against which a disc spring 43 rests with its inner circumference.
  • the plate spring 43 is supported with its outer circumference by means of two retaining rings 44, 45 in the clutch basket 12.
  • a second pressure plate 46 In front of the plate pack 14 is a second pressure plate 46, which has an annular collar 47 on an intermediate diameter near the outer circumference, with which the plate spring 43 is in contact.
  • the plate spring 43 which is fixed in the clutch basket 12, acts with great leverage on the annular collar 47 on the second pressure plate 46, so that with larger travel ranges and lower forces on the first pressure plate 42, smaller travel ranges and longer ones Pressure forces are exerted on the second pressure plate 46.
  • the ball ramp arrangement 21 is hereby relieved of axial forces, ie in particular the forces on the axial bearing 41 and in the ball grooves 25, 26 are significantly reduced.
  • the radial distance D1 from the outer edge of the plate spring to the ring collar is significantly smaller than the radial distance D2 from the ring collar to the inner edge of the plate spring.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

Kupplungsanordnung (11) mit einer Axialverstellvorrichtung (21) in Form einer Kugelrampenanordnung mit einer axial abgestützten Stützscheibe (23) und einer axial verschiebbaren Druckscheibe(24), die in ihren einander zugewandten Stirnflächen Kugelrillen (25, 26) mit über dem Umfang gegensinnig veränderlicher Tiefe haben, wobei in Paaren von Kugelrillen jeweils Kugeln (27) laufen, über die sich die Stützscheibe (23) und die Druckscheibe (24) axial aneinander abstützen, und wobei die Stützscheibe (23) und die Druckscheibe (24) relativ zueinander motorisch verdrehbar sind, wobei die Druckscheibe (24) auf eine erste Druckplatte (42) einwirkt und die Kupplungsanordnung (11) von einer zweiten Druckplatte (46) beaufschlagt wird und wobei eine Tellerfeder (43) zwischen erster Druckplatte (42) und zweiter Druckplatte (46) angeordnet ist, deren Scheitelpunkt des Tellerwinkels zur ersten Druckplatte (42) weist und die an ihrem Aussenumfang axial im Kupplungskorb (12) festgelegt ist, mit einem Zwischendurchmesser auf die zweite Druckplatte (46) einwirkt und an ihrem Innenrand an der ersten Druckplatte (42) anliegt.

Description

Axialverstellvorrichtung mit Tellerfeder-Übersetzung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung mit einer Axialverstellvorrichtung in Form einer Kugelrampenanordnung mit einer axial abgestützten Stützscheibe und einer axial verschiebbaren Druckscheibe, die in ihren einander zugewandten Stirnflächen Kugelrillen mit über dem Umfang gegensinnig veränderlicher Tiefe haben, wobei in Paaren von Kugelrillen jeweils Kugeln laufen, über die sich die Stützscheibe und die Druckscheibe axial aneinander abstützen und wobei die Stützscheibe und die Druckscheibe relativ zueinander motorisch verdrehbar sind.
Kupplungsanordnungen dieser Bauart sind in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen als Sperrkupplungen für Differentialgetriebe oder als sogenannten hang-on Kupplungen zum bedarfsweise Antreiben einer zusätzlichen Antriebsachse weit verbreitet. Ihr Anwendungsgebiet ist jedoch nicht auf diese Einsatzbereiche beschränkt. Der elektromotorische Antrieb zumindest einer der gegeneinander verdrehbaren Scheiben, nämlich Stützscheibe und Druckscheibe, erfolgt in der Regel über eine Stirnraduntersetzungsstufe, wobei ein Übersetzungsverhältnis von 1 : 50 typisch ist. Hierbei entstehen hohe Axialbelastungen für die eingesetzten Axiallager zur Abstützung bzw. Druckübertragung an den beiden Scheiben. Daneben entstehen äußerst hohe Druckbelastungen an den wenigen abstützenden Kugeln in den Kugelrillenpaaren.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die hiermit beschriebenen hohen Belastungen an der Kugelrampenanordnung herabzusetzen, ohne eine Reduzierung der Axialverstellkräfte an der Kupplungsanordnung in Kauf zu nehmen. Die Lösung hierfür besteht darin, daß die Druckscheibe der Kugelrampenanordnung auf eine erste Druckplatte einwirkt und die Kupplungsanordnung von einer zweiten Druckplatte beaufschlagt wird und wobei eine Tellerfeder zwischen erster Druckplatte und zweiter Druckplatte angeordnet ist, deren Scheitelpunkt des Tellerwinkels zur ersten Druckplatte weist und die an ihrem Außenumfang axial im Kupplungskorb festgelegt ist, mit einem Zwischendurchmesser auf die zweite Druckplatte einwirkt und an ihrem Innenrand an der ersten Druckplatte anliegt.
Mit der hiermit genannten erfindungsgemäßen Anordnung findet eine Übersetzung zwischen der Druckscheibe und der Kupplungsanordnung über eine Tellerfeder statt, die hierbei Hebelwirkung entfaltet. Bei reduzierten Axialkräften an der Kugelrampen- anordnung können gleichwohl hohe Kräfte auf die Kupplungsanordnung ausgeübt werden. Vorzugsweise ist zwischen der ersten Druckplatte und der Druckscheibe der Kugelrampenanordnung ein Axiallager angeordnet. Dieses wird ebenfalls von Axialkräften entlastet.
In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, daß der Abstand D1 vom Außenrand der Tellerfeder zum Zwischendurchmesser D3 kleiner ist, als der Abstand D2 vom Zwischendurchmesser D3 zum Innenrand der Tellerfeder, insbesondere um ein Mehrfaches kleiner. Hierbei wird weiterhin vorgeschlagen, daß an der zweiten Druckplatte auf dem Zwischendurchmesser D3 ein Ringsteg angeformt ist, der mit der Tellerfeder in Anlage ist.
Es ist weiterhin vorgesehen, daß die Tellerfeder mit ihrem Innenrand an einer Radialfläche der ersten Druckscheibe frei anliegt. Hierbei wird vorgeschlagen, daß die Tellerfeder mit ihrem Außenrand zwischen zwei in einem Kupplungskorb festgelegten Sicherungsringen axial fixiert ist.
Die verwendete Kupplungsanordnung ist bevorzugterweise eine Lamellenkupplung mit einem Kupplungskorb und einer Kupplungsnabe, wobei die Lamellen wechselweise mit dem Kupplungskorb und der Kupplungsnabe verbunden sind und sich das Lamellenpaket am Kupplungskorb abstützt.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße Kupplungsanordnung im Längshalbschnitt. Die Kupplungsanordnung 11 umfaßt einen Kupplungskorb 12 und eine Kupplungsnabe 13, zwischen denen ein Lamellenpaket 14 einsitzt. Äußere Kupplungslamellen sind mit dem Kupplungskorb, innere Kupplungslamellen mit der Kupplungsnabe ver- bunden. Die Kupplungsanordung wird von einer Axialverstellvorrichtung 21 axial beaufschlagt, die eine Stützscheibe 23 umfaßt, die in einem Gehäuse 22 abgestützt ist, sowie eine Druckscheibe 24, die axial verschiebbar ist. Die Scheiben 23, 24 weisen in Umfangsrichtung verlaufende Kugelrillen 25, 26 auf, deren Tiefe sich in Umfangs- richtung gegensinnig ändert. Zwischen den Paaren von Kugelrillen 25, 26 sitzen Ku- geln 27 ein, von denen hier eine erkennbar ist. Die Druckscheibe 24 ist über ein Nadellager 28 drehbar auf der Kupplungsnabe 13 gelagert. Die Stützscheibe 23 ist in Umfangsrichtung im Gehäuse 22 gehalten. Die Druckscheibe 24 ist drehend über ein Stirnradgetriebe 31 antreibbar, das eine Zwischenwelle 32 mit einem Doppelritzel 33, 34 hat und von einem Antriebsritzel 35 antreibbar ist. Das Ritzel 35 sitzt auf der Aus- gangswelle 36 eines E-Motors 37. Die Lagerung der Zwischenwelle ist nicht gezeigt. Bei einem drehenden Antrieb des E-Motors wird über das Stirnradgetriebe die Druckscheibe 24 verdreht, die sich dabei axial von der Stützscheibe 23 abdrückt. Die Axialverstellvorrichtung 21 wirkt über ein Axiallager 41 unmittelbar auf eine erste Druckplatte 42 ein, an der eine Tellerfeder 43 mit ihrem Innenumfang anliegt. Die Tellerfeder 43 ist mit ihrem Außenumfang mittels zweier Sicherungsringe 44, 45 im Kupplungskorb 12 abgestützt. Vor dem Lamellenpaket 14 liegt eine zweite Druckplatte 46, die auf einem Zwischendurchmesser nahe dem Außenumfang einen Ringbund 47 hat, mit dem die Tellerfeder 43 in Anlage ist. Bei einer Axialverschiebung der ersten Druckplatte 42 wirkt die Tellerfeder 43, die im Kupplungskorb 12 festgelegt ist, mit großer Hebelwirkung auf den Ringbund 47 an der zweiten Druckplatte 46 ein, so daß bei größeren Stellwegen und geringeren Kräften an der ersten Druckplatte 42 kleinere Stellwege und höhere Druckkräfte an der zweiten Druckplatte 46 ausgeübt werden. Die Kugelrampenanordnung 21 wird hiermit von Axialkräften entlastet, d. h. insbesondere die Kräfte an dem Axiallager 41 und in den Kugelrillen 25, 26 sind we- sentlich reduziert. Der Radialabstand D1 vom Außenrand der Tellerfeder zum Ringbund ist wesentlich kleiner, als der Radialabstand D2 vom Ringbund zum Innenrand der Tellerfeder.

Claims

Patentansprüche
1. Kupplungsanordnung (11) mit einer Axialverstellvorrichtung (21) in Form einer Kugelrampenanordnung mit einer axial abgestützten Stützscheibe (23) und einer axial verschiebbaren Druckscheibe (24), die in ihren einander zugewandten Stirnflächen Kugelrillen (25, 26) mit über dem Umfang gegensinnig veränderlicher Tiefe haben, wobei in Paaren von Kugelrillen jeweils Kugeln (27) laufen, über die sich die Stützscheibe (23) und die Druckscheibe (24) axial aneinander abstützen, und wobei die Stützscheibe (23) und die Druckscheibe (24) relativ zueinander motorisch verdrehbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckscheibe (24) auf eine erste Druckplatte (42) einwirkt und die Kupplungsanordnung (11) von einer zweiten Druckplatte (46) beaufschlagt wird und wobei eine Tellerfeder (43) zwischen erster Druckplatte (42) und zweiter Druckplatte (46) angeordnet ist, deren Scheitelpunkt des Tellerwinkels zur ersten Druckplatte (42) weist und die an ihrem Außenumfang axial im Kupplungskorb (12) festgelegt ist, mit einem Zwischendurchmesser auf die zweite Druckplatte (46) einwirkt und an ihrem Innenrand an der ersten Druckplatte (42) anliegt.
2. Kupplungsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand D1 vom Außenrand der Tellerfeder (43) zum Zwischendurchmesser kleiner ist, als der Abstand D2 vom Zwischendurchmesser zum Innenrand der Tellerfeder (43), insbesondere um ein Mehrfaches kleiner.
3. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der zweiten Druckplatte (46) auf dem Zwischendurchmesser D3 ein Ringsteg (47) angeformt ist, der mit der Tellerfeder in Anlage ist.
4. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfeder (43) mit ihrem Innenrand an einer Radialfläche der ersten Druckscheibe (42) frei anliegt.
5. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfeder (43) mit ihrem Außenrand zwischen zwei in einem Kupplungskorb (12) festgelegten Sicherungsringen (44, 45) axial fixiert ist.
6. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lamellenkupplung mit einem Kupplungskorb (12) und einer Kupplungsnabe (13) vorgesehen ist, deren Kupplungslamellen abwechselnd mit dem Kupplungskorb und der Kupplungsnabe verbunden sind, wobei sich das Lamellenpaket (14) am Kupplungskorb (12) axial abstützt.
7. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten Druckplatte (42) und der Druckscheibe (24) der Kugelrampenanordnung ein Axiallager (41) angeordnet ist.
PCT/EP2004/008222 2003-07-29 2004-07-23 Axialverstellvorrichtung mit tellerfeder-übersetzung Ceased WO2005012751A1 (de)

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