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QUERVERWEIS AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der am 22. März 2004 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung 60/555,141, die hiermit durch Verweis in ihrer Gesamtheit miteinbezogen ist.
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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Erfindung bezieht sich auf ein elektrisch variables Getriebe mit einem Endabdeckteil mit einer Nabe, die am Endabdeckteil ausreichend gesichert ist, um einer Torsionslast bzw. -kraft von einem rückwärtig montierten Parksperrsystem standzuhalten.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Fahrzeuggetriebe, insbesondere automatische Lastschaltgetriebe vom Planetengetriebetyp, weisen typischerweise einen Parkbremsmechanismus auf, um der dem Fahrzeug eigenen Tendenz, eine schräge Oberfläche hinabzurollen, entgegenzuwirken, wenn das Fahrzeug parkt. Die Inhalte einer solchen Parkbremse umfassen im Allgemeinen eine gewisse Art von Eingriffzahnrad, das bezüglich der Abtriebswelle des Getriebes fixiert ist, und eine Sperre bzw. Sperrklinke, die dafür ausgelegt ist, mit dem Eingriffzahnrad selektiv in Eingriff zu stehen, wenn die Parkbremse aktiviert ist. Die Sperrklinke verhindert im Wesentlichen, dass die Abtriebswelle und das angebrachte Eingriffzahnrad drehen, wenn die Sperrklinke mit den Aussparungen zwischen den Zähnen des Eingriffzahnrades in Eingriff steht.
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Auch Fahrzeuge mit komplizierten nicht herkömmlichen Antriebssträngen wie elektromechanische Fahrzeuge erfordern einen Parkbremsmechanismus. Die Änderung einiger Komponenten des Getriebes kann jedoch erfordern, dass die Parksperre und ihre harmonisierenden Komponenten ebenso umgebaut werden. Einige elektromechanische Hybridgetriebe erfordern zum Beispiel die Verwendung von zwei Elektromotoren, um Kraft an die Abtriebswelle des Getriebes zu liefern.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Elektrisch variable Getriebe mit zwei Motoren haben einen erheblich beschränkten Einbauraum für andere Getriebekomponenten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit anzugeben, in einem elektrisch variablen Getriebe eine durch eine betätige Parksperre hervorgerufene radiale Last aufzunehmen.
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Diese Aufgabe wird durch ein elektrisch variables Getriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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In der vorliegenden Erfindung sind die Parksperre und das Eingriffzahnrad weiter hinten platziert, um den zweiten Elektromotor unterzubringen. Der Endabdeckteil des Getriebegehäuses und die das Eingriffzahnrad tragende bzw. abstützende Nabe müssen der zusätzlichen Drehmomentlast standhalten können, die sich aus dem Parksperrsystem ergibt, während die Sperrklinke das Eingriffzahnrad für die Sperrklinke festhält.
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Die vorliegende Erfindung schafft daher ein Fahrzeug mit einer Parksperre und einem elektrisch variablen Getriebe. Das Getriebe umfasst einen Endabdeckteil, der bevorzugt ein drehbares Kupplungsgehäuse beherbergt, das an einem Eingriffzahnrad angebracht und von einer Nabe abgestützt wird. Die Nabe ist am Endabdeckteil ausreichend gesichert, um die radiale Last bzw. Kraft des Eingriffzahnrades abzustützen, wenn es mit der Parksperre in Eingriff steht.
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In einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung definiert die Nabe eine Zufuhrhülse, welche Öl zu einem Kolbenhohlraum im Kupplungsgehäuse leitet.
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In einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann die Nabe mittels Presssitz am Endabdeckteil befestigt sein.
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Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein elektrisch variables Getriebe (EVT) mit einer Parksperre. Das elektromechanische Getriebe umfasst ein Gehäuse mit einem Endabdeckteil. Ein Kupplungsgehäuse, das im Endabdeckteil untergebracht und bezüglich des Endabdeckteils relativ drehbar ist, ist ebenfalls zusammen mit einem Eingriffzahnrad enthalten, das mit dem Kupplungsgehäuse drehbar und mit dem Kupplungsgehäuse radial belastbar ist, wenn es durch die Parksperre in Eingriff gebracht ist. Überdies ist eine Nabe vorgesehen, die sich im Endabdeckteil befindet und die radiale Last des Eingriffzahnrades abstützt. Die Nabe kann mit dem Endabdeckteil hinreichend montiert werden, um einer radialen Last auf die Nabe und den Endabdeckteil standzuhalten, die sich aus dem Eingriff zwischen dem Eingriffzahnrad und der Parksperre ergibt.
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Die obigen Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Verfahren zum Ausführen der Erfindung ohne weiteres ersichtlich, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen vorgenommen wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Seitenrissansicht, teilweise in gestrichelten Linien, eines Gehäuses eines elektrisch variablen Getriebes mit einem Endabdeckteil und Eingriffzahnrad, Parksperrsystem und Schaltwählhebel, und aufgebrochen, um die Elektromotoren in ihren jeweiligen Gehäusen darzustellen;
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2 ist eine schematische perspektivische Ansicht des Parksperrsystems und Eingriffzahnrades, die vom Getriebegehäuse getrennt sind;
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3 ist eine schematische auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Endabdeckteils, der Nabe, des Kupplungsgehäuses, des Eingriffzahnrades und anderer zusammenwirkender Getriebekomponenten; und
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4 ist eine Querschnittansicht durch die Mitte der oberen Hälfte des zusammengebauten Endabdeckteils, der Nabe, des Kupplungsgehäuses, des Eingriffzahnrades und anderen zusammenwirkenden Getriebekomponenten.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bezugnehmend auf die Zeichnungen, 1 bis 4, worin gleiche Zeichen die gleichen und entsprechenden Teile in allen verschiedenen Ansichten repräsentieren, ist in 1 eine schematische Seitenrissansicht eines elektrisch variablen Getriebes 10 dargestellt. Grundsätzlich verläuft eine Verbindungsstange 26 zwischen einem Schaltwählhebel 24 und dem Eingriffsystem 28 für eine Parksperre durch das Hauptgehäuse 12 des Getriebes zu einem Endabdeckteil 14. In 2 hält die Sperrklinke 44, welche mit der Verbindungsstange 26 mechanisch verbunden ist, des Parksperrsystems 28 das Eingriffzahnrad 30 selektiv fest, wodurch das Eingriffzahnrad 30 und das Kupplungsgehäuse 38, welches daran angebracht ist (wie in 3 und 4 dargestellt ist), belastet werden. Das Kupplungsgehäuse 38 ist durch die Nabe 80 abgestützt, die am Endabdeckteil 14 gesichert ist. Die Nabe 80 und der Endabdeckteil 14 müssen sicher angebracht werden, um die Lasten bzw. Kräfte aufzunehmen, die sich aus dem Eingriff zwischen der Sperrklinke 44 und dem Eingriffzahnrad 30 ergeben.
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Konkreter besteht das Getriebe aus einem zweiteiligen Gehäuse: dem Hauptgehäuse 12 und dem Endabdeckteil 14. Das Hauptgehäuse 12 enthält zwei Elektromotoren (A und B), die ihre jeweiligen Gehäuse (oder Module) 16 und 18 aufweisen. Die Motoren A und B sind auf der Hauptwelle 20 des Getriebes gelagert, die mit der Abtriebswelle 22 des Getriebes selektiv gekoppelt wird. Die Motoren (A, B) arbeiten, um mit (nicht dargestellten) Kupplungen selektiv in Eingriff zu kommen, um die Hauptwelle 20 mit unterschiedlichen Drehzahlen zu drehen und die Abtriebswelle 22 indirekt zu drehen. Der zur Verfügung stehende Einbauraum im Hauptgehäuse 12 des Getriebes 10 wird von den Gehäusen 16 und 18 für die Elektromotoren A bzw. B (wie in 1 gezeigt) beherrscht. Ein technischer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sie ermöglicht, dass das Hauptgehäuse 12 beide Elektromotoren (A und B) aufnimmt, indem die Position anderer Getriebekomponenten, nämlich des Parksperrsystems 28, neu eingerichtet wird. Zwischen dem Paar Motoren befindet sich ein Schaltwählhebel 24 und ist von diesen umgeben, der (entweder mechanisch oder elektrisch) mit dem (nicht dargestellten) Gangschalthebel des Getriebes und mit einem mechanischen Verbindungsglied (oder einer Verbindungsstange 26) verbunden ist, das das Parksperrsystem 28 steuert. Das Parksperrsystem 28 ist vom Endabdeckteil 14 des Getriebegehäuses umgeben und dient dazu, mit einem Eingriffzahnrad 30, welches so befestigt ist, dass es mit der Abtriebswelle 22 dreht, selektiv in Wechselwirkung zu treten.
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2 zeigt im Detail die Wechselwirkung zwischen dem Eingriffzahnrad 30, dem Parksperrsystem 28 und dem Schaltwählhebel 24. Das Eingriffzahnrad 30 weist auf seinem Umfang eine Anzahl Zähne 32 und Zahnaussparungen 34 auf. Auf dem Innendurchmesser des Eingriffzahnrads 30 ist eine Reihe komplementärer Kerbverzahnungen bzw. Kerbzähne 36 angeordnet, die dazu dienen, das Eingriffzahnrad 30 direkt auf dem Kupplungsgehäuse 38 (wie in 3 und 4 gezeigt) und indirekt auf der Abtriebswelle 22 (dargestellt in 1 und 2) zu befestigen. Wenn die Räder des Fahrzeugs durch äußere Kräfte wie z. B. das eigene Gewicht drehen, dreht sich auch die Antriebswelle und bewirkt, dass die Abtriebswelle 22 und das (mit dem Kupplungsgehäuse 38 drehbare) Eingriffzahnrad 30 drehen, da das Eingriffzahnrad 30 so ausgeführt ist, dass es mit der Abtriebswelle 22 dreht.
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Nach 2 besteht das Parksperrsystem 28 aus einem Sperrstift 40, einer Drehfeder (oder Rückholfeder 42 für die Sperrklinke), einer Sperrklinke 44 und einer Stellgliedführung 46. Die Sperrklinke 44, das Stellglied 48 und die Stellgliedführung 46 sind im Endabdeckteil 14 angeordnet, der so liegt, dass er die Sperrklinke 44 mit dem Eingriffzahnrad 30 für die Sperrklinke axial ausrichtet. Die Sperrklinke 44 ist so ausgeführt, dass sie bei Betätigung des Parksperrsystems 28 (wie bei 45 dargestellt) in die Zahnaussparungen 34 auf dem Umfang des Eingriffzahnrads 30 passt, wodurch das Eingriffzahnrad 30 radial belastet wird. Die Sperrklinke 44 ist auf dem Sperrstift 40 montiert und kann um den Sperrstift 40 ungehindert drehen oder schwenken. Eine Rückholfeder 42 für die Sperrklinke wirkt dahingehend, die Sperrklinke 44 in der ausgerückten Stellung zu halten, außer wenn sie mechanisch in Eingriff gebracht ist. Die Sperrklinke 44 ist einer geschlitzten Stellgliedführung 46 und dem Stellglied 48 benachbart montiert, so dass bei einer Querbewegung des Stellglieds 48 die Sperrklinke 44 zwischen der eingerückten und ausgerückten Stellung gedreht oder geschwenkt wird.
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Die Stellgliedführung 46 umgibt das Stellglied 48 und ist durch einen Verriegelungsstift 50 gesichert. Die Stellgliedführung 46 hat auf ihrem Umfang einen der Rückseite 54 der Sperrklinke 44 benachbarten Schlitz 52, der so gestaltet ist, dass er die Schwenkbewegung der Sperrklinke 44 führt und abstützt. Eine Rückwärtsbewegung des Stellglieds 48 bewirkt, dass der Nockenteil 56 und der breite Teil 58 des Stellglieds mit der Rückseite 54 der Sperrklinke 44 kollidieren und die Sperrklinke 44 zwingen, in einen Eingriff mit einer Aussparung 34 im Eingriffzahnrad 30 zu drehen oder zu schwenken. Eine Vorwärtsbewegung des Stellglieds 48 bezüglich der Sperrklinke 44 bewegt den Nockenteil 56 von der Rückseite 54 der Sperrklinke 44 weg, um die Kraft des Nockens wegzunehmen, wodurch die Sperrklinke 44 aus der Zahnaussparung 34 gelöst wird. Wenn die Sperrklinke 44 aus den Zahnaussparungen 34 gelöst ist, dreht die Rückholfeder 42 für die Sperrklinke die Sperrklinke 44 in die ausgerückte Stellung, was dem Eingriffzahnrad 30 ermöglicht, ungehindert zu drehen.
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Das Stellglied 48 ist mit einer Feder an einem Endteil 60 der Verbindungsstange 26 montiert. Die axial angeordnete lineare Feder (oder Rückholfeder 62 für das Stellglied) wirkt dahingehend, eine Schaltauswahl Parken ungeachtet der Stellung der Sperrklinke 44 in Bezug auf das Eingriffzahnrad 30, die Zähne 32 und Zahnaussparungen 34 zu ermöglichen. Falls ein Zahn 32 des Eingriffzahnrads sich über der Sperrklinke 44 oder dieser benachbart befindet, wenn Parken ausgewählt wird, wird die Sperrklinke nicht in eine Aussparung 34 einrücken, sondern das Ende 60 der Verbindungsstange wird sich bezüglich des Stellglieds 48 gegen die Vorspannung der Feder 62 weiterbewegen, und das Ende 60 der Verbindungsstange 26 wird geringfügig über das Ende des Stellglieds 48 hinaus ausfahren. Die Rückholfeder 62 für das Stellglied ermöglicht eine Auswahl Parken, indem eine axiale Kraft oder Vorspannung auf das Stellglied 48 aufrechterhalten wird, bis das Eingriffzahnrad 30 zu einem Punkt dreht, an dem der Zahn 32 des Zahnrads der Sperrklinke 44 nicht länger benachbart ist. Unter der fortgesetzten Vorspannung der Rückholfeder 62 für das Stellglied wird dann die Sperrklinke 44 bei der ersten Gelegenheit (gewöhnlich wenn das Fahrzeug zu rollen beginnt oder weiterrollt) mit einer Zahnaussparung 34 einrücken. Das Ende 60 der Verbindungsstange 26, die als ein mechanisches Verbindungsglied zwischen dem Schaltwählhebel 24 und dem Stellglied 48 dient, bewegt sich dann wieder bezüglich des Stellglieds 48, wenn die Sperrklinke 44 mit der Zahnaussparung 34 in Eingriff steht.
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Nach 1 und 2 ist die Verbindungsstange bei 66 an dem Arretierhebel 64 des Schaltwählhebels befestigt. Der Arretierhebel 64 ist bezüglich des Hauptgehäuses 12 des Getriebes bei 68 schwenkbar befestigt, wo der (nicht dargestellte) Schafthebel des Gangwählhebels ebenfalls gekoppelt ist. Der Umfang des Arretierhebels 64 weist an seinem unteren Ende Einrastkerben 70 auf. Die Einrastkerben 70 sind so gestaltet, dass sie mit dem zylindrischen Ende 72 einer Arretierhaltefeder 74 in Eingriff stehen. Die Arretierhaltefeder 74 ist bezüglich des Hauptgehäuses 12 des Getriebes so indirekt montiert, dass, wenn das Fahrzeug geparkt wird, der Schafthebel des Gangwählhebels den Arretierhebel 64 und das zylindrische Ende 72 der Arretierhaltefeder 74 mit der hintersten Einrastkerbe 70 des Arretierhebels 64 in Eingriff bringt, um ihn an Ort und Stelle zu sichern. Um diese Position zu erreichen, dreht der Arretierhebel 64 sich im Uhrzeigersinn oder bezüglich des Hauptgehäuses 12 rückwärts, was die Verbindungsstange 26 rückwärts oder in Richtung auf den Endabdeckteil 14 des Getriebegehäuses 10 bewegt.
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Der Endabdeckteil 14 und die Nabe 80 müssen so gestaltet sein, dass sie die Torsionslasten, Antriebsstranglasten, Kupplungskolbenlasten und insbesondere die Lasten der Parksperre eines Fahrzeugs mit einem Gewicht von 3500 kg (7800 lb) aufnehmen bzw. ableiten. Der Endabdeckteil 14 des Getriebegehäuses ist, wie in 3 und 4 gezeigt ist, so entworfen, dass er die Nabe 80, das Eingriffzahnrad 30, das Kupplungsgehäuse 38 und die Anordnung 82 aus Kolben und Kupplung umgibt. Der Endabdeckteil 14 kann am Hauptgehäuse 12 wie in 1 gezeigt angebracht werden. Der Endabdeckteil 14 definiert einen Hohlraum 84 (wie in 3 gezeigt ist), der ausreichend groß aushöhlt ist, um das Eingriffzahnrad 30 zu umgeben und zu ermöglichen, dass es ungehindert dreht. Der Endabdeckteil 14 enthält eine (in 1 und 4 dargestellte) Apertur 86, um zu ermöglichen, dass die Abtriebswelle 22 sich aus dem Endabdeckteil 14 erstreckt.
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Mit dem Eingriffzahnrad 30 ist das Kupplungsgehäuse 38 kerbverzahnt, welches ebenfalls durch Kerbzähne 83 antreibbar mit der (in 3 und 4 dargestellten) Abtriebswelle 22 des Getriebes verbunden ist. Das Kupplungsgehäuse 38 ist im Endabdeckteil 14 untergebracht und bezüglich des Endabdeckteils relativ drehbar. Die Anordnung 82 aus Kolben und Kupplung ist im Kupplungsgehäuse 38 untergebracht. Die Anordnung 82 aus Kolben und Kupplung umfasst einen hydraulischen Kolben 88, der in das Kupplungsgehäuse 38 gesteckt ist, und Kolbenrückholfedern 90, die zwischen dem hydraulischen Kolben 88 und Kupplungsplatten 92 mit einem Haltering 94 liegen. Wenn der Kolbenhohlraum 96 mit unter Druck gesetztem Öl gefüllt ist, zwingt der Kolben 88 die Kupplungsplatten 92 einzurücken, wodurch die Hauptwelle 20 indirekt mit der Abtriebswelle 22 des Getriebes gekoppelt wird. Daher kann das Kupplungsgehäuse 38, das bei 83 mit der Abtriebswelle 22 kerbverzahnt ist, die Abtriebswelle 22 auf zwei Weisen beeinflussen: (i) durch Einschränken einer Rotation der Abtriebswelle 22, wenn die in 2 gezeigte Parksperrklinke 44 mit dem Eingriffzahnrad 30 in Eingriff steht (wie oben detailliert dargestellt wurde); oder (ii) indem sie mittels Kerbverzahnungen bzw. Kerbzähnen 85 mit der Hauptwelle 20 mechanisch gekoppelt wird, wenn die Kupplungsplatten 92 in Eingriff stehen, wie in 4 gezeigt ist. In jedem Fall überträgt die Nabe 80 die resultierende radiale Kraft im Endabdeckteil 14 des Getriebegehäuses und nimmt sie auf bzw. leitet sie ab.
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Die Nabe 80 ist auf der Abtriebswelle 22 zwischen dem Kupplungsgehäuse 38 und der Abtriebswelle 22 gelagert. Lagerschalen 98 und 100 liegen zwischen der Abtriebswelle 22 und der Nabe 80 bzw. auch zwischen der Nabe 80 und dem Kupplungsgehäuse 38, um eine zusätzliche radiale Abstützung zu schaffen und einen Ölstrom innerhalb des Endabdeckteils 14 zu steuern. Dichtungsringe 102 kleiden ebenfalls die Verbindung zwischen der Nabe 80 und dem Kupplungsgehäuse 38 aus. Mehrere Axiallager 104 sind ebenfalls in der Baugruppe enthalten, um beim Aufnehmen bzw. Ableiten der axialen Lasten bzw. Kräfte zu helfen. Zwischen der Nabe 80 und dem Endabdeckteil 14 ist auch ein Zufuhrnabendichtring 106 vorgesehen; er dient dazu, Öl zur Versorgung der Kupplung innerhalb der Kupplungszuführung 107 zu begrenzen, während sich das Öl zwischen den gemeinsamen Aperturen im Endabdeckteil 14 und der Nabe 80 bewegt.
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In der bevorzugten Ausführungsform ist die Nabe 80 bei 81 am Endabdeckteil 14 mittels Presssitz befestigt. Bauteileverbinder (d. h. Bolzen) 108, wie in 3 dargestellt, sind nur vorgesehen, um die Verbindung zwischen dem Endabdeckteil 14 und der Hülse 110 für die Versorgung der Kupplung für einen Ölstrom am Zufuhrnabendichtring 106 abzudichten. Alternativ dazu würde ein Verbinden der Nabe 80 mit dem Endabdeckteil 14 ausschließlich über Bolzen, um die radiale Kraft der Parksperrklinke zu tragen, ein Bolzenmuster unregelmäßiger Größe und/oder eine vierfachen Erhöhung der Anzahl von Bolzen an dieser Verbindungsstelle erfordern. Daher reduziert die bevorzugte Ausführungsform die Anzahl von Teilen und vereinfacht die Fertigungsschritte, die für jedes Getriebe erforderlich sind, indem die Nabe 80 am Endabdeckteil 14 mittels Presssitz angebracht wird. Folglich ist die Nabe 80 bei 81 so gestaltet, dass radiale Lasten vom Parksperrsystem 28 vom rotierenden Kupplungsgehäuse 38 über die Lagerschale 100 zum Endabdeckteil 14 des Getriebes übertragen werden. Die Nabe 80 hat einen mittels Presssitz anbringbaren Teil 116, der auch die Funktion hat, Öl für die Versorgung der Kupplung an den Hohlraum 96 des Kupplungskolbens zu liefern. Alternativ dazu können die Nabe 80 und der Endabdeckteil 14 als ein Einheitsaufbau gemeinsam gegossen werden; dies kann jedoch erfordern, dass jeder die gleiche Materialzusammensetzung hat. In der bevorzugten Ausführungsform besteht die Nabe 80 aus Grauguss, der ausgezeichnete Lagereigenschaften liefert, während der Endabdeckteil 14 aus leichtem Spritzgussaluminium besteht.
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Die Nabe 80 erleichtert auch einen Ölstrom zum Kupplungsgehäuse 38 und Kolbenhohlraum 96. Die Nabe 80 definiert eine Zufuhrhülse 110 (engl. feed sleeve), die wirksam ist, um Öl vom Endabdeckteil 14 zum Kupplungsgehäuse 38 und in den Kolbenhohlraum 96 zu leiten. Die Zufuhrhülse 110 ist vorzugsweise in die Nabe 80 gebohrt. Sie kann auch in die Nabe 80 gegossen sein. Um den rotierenden Kolben 88 zentrifugal auszugleichen, läuft Öl durch eine Apertur 112 in der Abtriebswelle 22 zur Vorderseite des Kolbens 88.
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Obgleich die besten Verfahren zum Ausführen der Erfindung im Detail beschrieben wurden, erkennt der Fachmann für die Technik, auf die sich diese Erfindung bezieht, verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen, um die Erfindung innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche in die Praxis umzusetzen.
