DE102006009058A1

DE102006009058A1 - Anordnung eines Planetenradträgers eines Automatikgetriebes mit einer Auflaufbremse

Info

Publication number: DE102006009058A1
Application number: DE102006009058A
Authority: DE
Inventors: John William Wayne Kimes; Bernie Joseph Troy Simon
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2005-03-10
Filing date: 2006-02-27
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2026-02-28
Also published as: JP4993924B2; US7223198B2; US20060025279A1; GB2424048A; GB2424048B; CN1831359B; CN1831359A; JP2006250351A; DE102006009058B4; GB0604424D0

Abstract

Trägeranordnung eines Planetenradsatzes eines Getriebes, aufweisend einen Planetenradträger (23) mit einem Sperrklinkenring (22), der mit Aussparungen (28) versehen ist, die im gemeinsamen Winkelabstand voneinander um eine Drehachse (30) und an einer radialen Außenfläche des Planetenradträgers (23) angeordnet sind, einen Nockenring (24) mit Nuten (32), die im Winkelabstand voneinander um die Drehachse (30) angeordnet und dem Sperrklinkenring (22) und den Aussparungen (28) zugewandt sind, mehrere Sperrklinken (26), die in der jeweiligen Aussparung (28) zur Schwenkbewegung um einen Drehmittelpunkt (90) relativ zu dem Nockenring (24) angeordnet sind, und eine Feder (42, 44) zum Drängen der jeweiligen Sperrklinke (26), um diese in Richtung zu dem Eingriff mit dem Nockenring (24) zu schwenken.

Description

Die Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Anordnung eines Planetenradträgers eines Automatikgetriebes mit einer Einwegbremse, die eine Antriebsverbindung in der einen Drehrichtung erzeugt und in der entgegengesetzten Richtung freiläuft. Insbesondere betrifft die Erfindung eine solche Anordnung, die auch eine Reibungsbremse parallel zu der Einwegbremse aufweist.
Herkömmliche Einwegbremsen zum Erzeugen einer Einweg-Antriebsverbindung zwischen Innen- und Außenlaufringen der Bremsenanordnung weisen Mitnehmer oder Rollen zum lösbaren antreibbaren Verbinden der Laufringe und der Bauteile einer mechanischen Anordnung auf, die mit den Laufringen verbunden ist. Solche Bremsen werden üblicherweise im Antriebsstrang oder Getriebe eines Kraftfahrzeuges verwendet. Einwegbremsen arbeiten in vielen Fällen zufrieden stellend, jedoch erfordern bestimmte Anwendungen, wie jene, bei welchen ein hohes Drehmoment von der Bremse übertragen wird oder nur ein geringer Raum für die Bremse zur Verfügung steht, andere Einwegbremsen als die herkömmliche Bremse des Mitnehmer- oder Rollentyps, um die gewünschten Anforderungen zu erfüllen.
Herkömmliche Einwegbremsen und Einwegkupplungen haben wenigstens einen Mitnehmer oder eine Rolle, welche zwei genutete oder ausgesparte Laufringe in der einen Drehrichtung gemeinsam antreibbar miteinander verriegelt und ermöglicht, dass sich die Laufringe in der anderen Richtung frei drehen. Einwegbremsen des Sperrklinken- und Mitnehmertyps können das Drehmoment für eine bestimmte Gehäusegröße im Vergleich zu einer Bremse des Rollentyps erhöhen, jedoch sind sie im Allgemeinen durch die von dem Kontakt der Sperrklinken oder Mitnehmer mit den Laufringen verursachten Kontakt- oder Lagerspannungen in der Drehmomentübertragung begrenzt.

Um diese und andere Schwierigkeiten zu bewältigen, weist eine im US-Patent 5,070,978 beschriebene Einweg-Freilaufkupplung ein Antriebselement und ein Abtriebselement auf, welche zur Drehung im und entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn um eine gemeinsame Achse montiert sind. Das Antriebselement weist eine ebene Antriebsfläche senkrecht zur gemeinsamen Achse auf, welche mit einer Antriebsquelle zum Drehen der ebenen Antriebsfläche entweder im oder entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn verbunden ist. Das Abtriebselement weist eine ebene Abtriebsfläche auf, die in enger Nähe und gegenüberliegend zu der Antriebsfläche positioniert ist. Das Antriebselement und das Abtriebselement sind über eine Reihe von Aussparungen in einer der Flächen und eine Mehrzahl von Stützen, die von der anderen Fläche getragen werden, miteinander gekuppelt, so dass, wenn das Antriebselement entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn angetrieben wird, dieses das Abtriebselement zusammen mit dem Antriebselement antreibt. Wenn das Antriebselement im Uhrzeigersinn angetrieben wird, treibt dieses das Abtriebselement nicht an, sondern dreht relativ zu dem Abtriebselement frei. Die Knickfestigkeit der Stütze, welche die Torsionsbelastung zwischen den Laufringen überträgt, ist ein wichtiger Faktor bei der Konstruktion.

Das US-Patent 5,954,174 offenbart eine Einwegkupplung des Ratschentyps mit einem Innenlaufring mit Nuten, einem Außenlaufring mit Aussparungen, und Sperrklinken, die in den Aussparungen angeordnet sind, um in die Nuten einzugreifen. Die Sperrklinken weisen einen Schwenkrücken auf, welcher mit einem Scheitel oder einer Auskehlung in den Aussparungen des Außenlaufringes zusammenpasst, um die Sperrklinke in der Aussparung zu positionieren. Der Massenschwerpunkt jeder Sperrklinke ist derart gelegt, dass die Sperrklinke dazu neigt, mit einer Nut in dem Innenlaufring in oder außer Eingriff zu gelangen. Eine Feder wird verwendet, um an jeder Sperrklinke eine Kippkraft zu schaffen, die in Eingriffsrichtung der Sperrklinke mit einer Nut wirkt.

Herkömmliche Einwegbremsen und Einwegkupplungen entwickeln eine relativ große Ringspannung in den Laufringen, wenn ein Drehmoment durch die Bremse übertragen wird, so dass die Laufringe der herkömmlichen Einwegbremsen aus Lagerstahl geformt werden, um der Ringspannung beim Betrieb standzuhalten. Da die in den obigen Patenten offenbarten Kupplungen beim Betrieb relativ geringe Ringspannungen entwickeln, können sie aus Sintermetall geformt werden.

Kupplungen aus Sintermetall können unter Umständen mit relativ geringen Kosten im Vergleich zu den Kosten zum Formen und Herstellen einer herkömmlichen Kupplung oder Bremse aus Edelstahl erzeugt werden, vorausgesetzt, dass eine kostenaufwendige Bearbeitung vermieden wird.

Die in den obigen Patenten beschriebenen Kupplungen erfordern jedoch einen beträchtlichen Bearbeitungsaufwand für die Bauteile, die aus Sintermetall geformt werden. Ein übermäßiges inneres Spiel, welches Lärm auf unzumutbarem Niveau erzeugen kann, ist ein potentielles Problem unter bestimmten Betriebsbedingungen bei diesen Kupplungen.

Daher besteht ein Bedarf an einer kostengünstigen und zuverlässigen Einwegbremse eines Automatikgetriebes, die geringe Lagerspannungen beim Betrieb erzeugt und aus Sintermetall leicht geformt werden kann. Vorzugsweise sollte die Bremse in eine Anordnung mit einem Planetenradträger derart einbezogen sein, dass die Anordnung einen geringen Raum einnimmt, den Lärm beim Betrieb minimiert und geringe oder gar keine Bearbeitung erfordert. Vorzugsweise sollte die Anordnung Merkmale aufweisen, die ihre Montage in einem Fahrzeuggetriebe erleichtern, und ferner eine hydraulisch betätigte Reibungsbremse aufweisen, die parallel zu der Einwegbremse angeordnet ist.

Mit der Erfindung wird eine Anordnung eines Planetenradträgers eines Automatikgetriebes mit einer Einwegbremse geschaffen, die einen Innenlaufring, einen Außenlaufring und schwenkbare Sperrklinken aufweist, welche die Laufringe in der einen Drehrichtung antreibbar miteinander verbinden und in der entgegengesetzten Richtung freilaufen lassen. Die Bremse ist vorzugsweise aus Sintermetall geformt. Die Sperrklinken sind in einem der Laufringe derart angeordnet, dass die Bremse eine Zentrifugalkraft anwenden kann, um den Außereingriff der Sperrklinken von einem Nockenring in einem Freilaufzustand durch Vorspannen der Sperrklinken zum Wegschwenken von dem Nockenring zu unterstützen. Alternativ kann die Bremse eine Zentrifugalkraft anwenden, um den Eingriff der Sperrklinken mit dem Nockenring durch Drücken der Sperrklinken zum Schwenken in Richtung zu dem Nockenring zu unterstützen.

Gemäß der Erfindung weist eine Trägeranordnung eines Planetenradsatzes eines Getriebes einen Planetenradträger und eine Einwegbremse mit einem Sperrklinkenring auf, der einstückig mit dem Planetenradträger ausgebildet ist und mehrere Aussparungen aufweist, die im gemeinsamen Winkelabstand voneinander um eine Achse und an einer radialen Außenfläche des Planetenradträgers angeordnet sind. Ein Nockenring weist mehrere Nuten auf, die im Winkelabstand voneinander um die Drehachse angeordnet und dem Sperrklinkenring zugewandt sind. Eine Sperrklinke, die in der jeweiligen Aussparung angeordnet ist, schwenkt um einen Drehmittelpunkt, um in den Nockenring einzugreifen, und eine Feder drängt die jeweilige Sperrklinke, um diese in Richtung zu dem Eingriff mit dem Nockenring zu schwenken. Eine hydraulisch betätigte Reibungsbremse, die an dem Planetenradträger befestigt ist, hält abwechselnd den Planetenradträger gegen Drehung relativ zu einem Getriebegehäuse und erlaubt dem Planetenradträger, sich zu drehen. Ein Haltering greift federnd in eine Ausnehmung ein und sichert die Sperrklinken in den Aussparungen derart, dass keine gegenseitige Beeinflussung mit den sich drehenden Sperrklinken auftritt. Der Haltering schließt den Bedarf für einen Sprengring aus.

Die Form eines Aussparungsrings, welcher die Sperrklinken aufnimmt, erfordert eindeutig keine zusätzlichen Bearbeitungsvorgänge für irgendeinen Zweck, so dass Agglomeratoren und Deagglomeratoren bei den Sintermetallbauteilen ausgeschlossen werden. Die Bauteile der Bremse, die aus Sintermetall geformt sind, erfordern keine Bearbeitung nach dem Formen.

Die Anzahl von Nuten für einen bestimmten Durchmesser ist größer als bei anderen Einwegbremsen, wodurch das Spiel erheblich reduziert wird. Die Konstruktion eignet sich infolge deren Konfiguration für eine leichte Montage. Eine Planetenradträger-Sperrklinkenring-Unterbaugruppe, welche die Sperrklinken und eine Rückstellfeder enthält, verhindert ein seitliches Austreten der Sperrklinken aus den Aussparungen, indem jede Sperrklinke in Kontakt mit ihrer Aussparung gezwungen wird. Diese Anordnung ermöglicht, dass die Unterbaugruppe vor ihrem Einbau mit den Sperrklinken und Federn, die bereits in dem Träger eingebaut sind, zu hantieren und zu transportieren ist.

Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine Seitenansicht einer Auflaufbremse gemäß der Erfindung, bei der Sperrklinken in einem Sperrklinkenring angeordnet sind und mit Nuten in einem Nockenring in Eingriff stehen;
2 eine isometrische Ansicht einer Planetenradträgeranordnung, deren Bauteile im gemeinsamen axialen Abstand voneinander angeordnet sind;
3 eine Seitenansicht eines Abschnitts der Anordnung im Schnitt durch eine diametrale Ebene, wobei die Bauteile zusammengebaut sind;
4 eine Seitenansicht eines Abschnitts eines Innenlaufrings mit einer Sperrklinke, einer Aussparung und einer Rückstellfeder;
5 eine Seitenansicht eines Abschnitts eines Innenlaufrings mit einer Sperrklinke, einer Aussparung, einer Rückstellfeder und einem Zentrifugalkraftvektor;
6 eine isometrische Ansicht der Planetenradträgeranordnung im Schnitt durch eine diametrale Ebene, wobei die Bauteile zusammengebaut sind;
7 einen Schnitt entlang einer diametralen Ebene durch einen Reibungsbremsenabschnitt der Anordnung und die benachbarten Bauteile;
8 eine isometrische Ansicht eines Halterings und einer Sperrklinke;
9 eine Draufsicht des Halterings und der Sperrklinke;
10 eine Seitenansicht einer Zickzackfeder; und
11 eine Seitenansicht einer Schraubenfeder.
Mit Bezug auf 1 ist eine Einwegbremse 20 gemäß der Erfindung in einen Planetenradträger eines Automatikgetriebes integriert. Die Bremse 20 weist einen Sperrklinkenring oder einen Innenlaufring 22, der einstückig mit einem Planetenradträger 23 ausgebildet ist, einen Nockenring oder einen Außenlaufring 24, und eine Mehrzahl von Sperrklinken 26 auf, die jeweils in einer Aussparung 28 liegen, welche in dem Innenlaufring 22 im gemeinsamen Winkelabstand voneinander um eine Mittelachse 30 ausgebildet sind. Der Innenumfang des Außenlaufrings 24 ist mit einer Mehrzahl von Nocken oder Nuten 32 versehen, die im gemeinsamen Winkelabstand voneinander um die Mittelachse 30 angeordnet sind. Bei der in 1 gezeigten Bremse gibt es zwölf Sperrklinken 26 und Aussparungen 28 sowie sechsunddreißig Nuten 32.
Wenn sich der Innenlaufring 22 und der Planetenradträger 23 im Uhrzeigersinn schneller als der Außenlaufring 24 drehen, schwenkt infolge des Kontaktes der Sperrklinken 26 mit der radialen Innenfläche des Außenlaufrings 24 jede Sperrklinke 26 entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn in ihre Aussparung 28 von dem Eingriff mit den Nuten 32 weg. Dies ermöglicht, dass sich der Innenlaufring 22 und der Planetenradträger 23 relativ zu dem Außenlaufring 24 im Uhrzeigersinn um die Mittelachse 30 frei drehen können. Wenn der Innenlaufring 22 und der Planetenradträger 23 versuchen, sich relativ zu dem Außenlaufring 24 entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn zu drehen, gelangen der Innenlaufring 22, der Planetenradträger 23 und der Außenlaufring 24 durch den Eingriff der Sperrklinken 26 mit den Nuten 32 in Eingriff oder werden gemeinsam antreibbar miteinander verbunden.
Wenn die Bremse 20 in Eingriff steht, überträgt jede Sperrklinke 26 infolge ihres Kontaktes mit einer Innenfläche 34 der Aussparung 28 und mit einer radial gerichteten Fläche 36 der Nut 32 eine Kraft F zwischen dem Innenlaufring 22 und dem Außenlaufring 24.
In jeder Aussparung 28 ist eine Vertiefung 40 ausgebildet, die eine Feder, wie eine schraubenförmig gewundene Druckfeder 42 oder eine Zickzack-Druckfeder 44 aufnimmt, um die jeweilige Sperrklinke 26 zu zwingen, in ihrer Aussparung 28 in den Eingriff mit den Nuten 32 zu schwenken. 10 und 11 zeigen Druckfedern, die für die Verwendung bei der Bremse 20 geeignet sind.
2 ist eine isometrische Ansicht einer Planetenradträgeranordnung mit dem Innenlaufring 22 (Sperrklinkenring), der einstückig mit dem Planetenradträger 23 ausgebildet ist, und den im Winkelabstand voneinander angeordneten Aussparungen 28. Im Montagezustand enthält jede Aussparung 28 des Innenlaufrings 22 die jeweilige Sperrklinke 26, welche in ihrer Aussparung 28 schwenkt, um abwechselnd mit den in der radialen Innenfläche des Außenlaufrings 24 (Nockenring) ausgebildeten Nuten 32 in und außer Eingriff zu gelangen. Eine hydraulisch betätigte Reibungsbremse verbindet lösbar den Planetenradträger 23 und ein Getriebegehäuse miteinander, so dass der Planetenradträger 23 abwechselnd gegen eine Relativdrehung mit dem Getriebegehäuse gehalten wird und eine solche Drehung erlaubt.
Mit Bezug auf 3 kontaktiert, wenn der Planetenradträger montiert ist, eine axiale Fläche eines Führungsrings 46 eine axiale Innenfläche 48 eines radialen Flansches 50 des Außenlaufrings 24. Die Innenfläche 48 ist mit radial gerichteten Nuten 52 versehen, welche flüssiges Schmiermittel, vorzugsweise Getriebeöl, radial nach außen zu einer radialen Innenfläche 51 des Führungsrings 46 führen. Das Öl tritt in die Radialnuten 52 ein und läuft axial nach links über die radiale Innenfläche 51 an dem Führungsring 46 in einen radialen Raum 53, welcher das Öl radial nach außen zu einer Fläche 55 über die Breite des Innenlaufrings 22 und über die Fläche der Sperrklinken 26 führt. Der Führungsring 46 führt den Innenlaufring 22 und den Außenlaufring 24 in ihren richtigen Positionen und vermeidet eine Bearbeitung entlang der Nocken oder Nuten 32 des Außenlaufrings 24 oder von radialen Außenflächenabschnitten 66 des Innenlaufrings 22. Das Schmieröl wird genau radial entlang der Radialnuten 52 zu dem Führungsring 46 und dann axial zwischen einer Außenfläche 68 an dem Innenlaufring 22 und der radialen Innenfläche 51 des Führungsrings 46 zu den Sperrklinken 26 geführt. Das Schmiermittel fließt entlang dieses Pfades infolge einer Zentrifugaldruckhöhe, die entwickelt wird, wenn sich die Bremse um die Mittelachse 30 dreht. Eine axiale Fläche 58 des Innenlaufrings 22 kontaktiert einen Haltering 60, welcher das axiale Ende jeder Aussparung 28 schließt, in eine in dem Außenlaufring 24 ausgebildete Ausnehmung 64 federnd eingreift und in der Ausnehmung 64 gehalten wird. Der Haltering 60 sichert die Bauteile in der Position des Planetenradträgers 23.
Mit Bezug auf 4 weist die Sperrklinke 26 mehrere Flächen 80, 82, 84, 86, 88 und einen definierten Drehmittelpunkt 90 auf. Die Sperrklinkenflächen 80 und 82 sind beide kreisförmige zylindrische Flächen, deren Kreisbögen konzentrisch zu dem Drehmittelpunkt 90 sind. Die Sperrklinkenflächen 80 und 82 führen die Drehung oder Schwenkung der Sperrklinke 26 und begrenzen diese Schwenkung auf einen Freiheitsgrad. Die Kreisbögen der beiden Sperrklinkenflächen 80 und 82 müssen derart ausreichend sein, dass der Hals- oder Stützabschnitt 92 der Sperrklinke 26 schmaler als der Gegengewichtsabschnitt ist, um die Sperrklinke 26 in der Radialrichtung von dem Drehmittelpunkt 90 zu halten.
Die Sperrklinkenfläche 80 ist eine Führungsfläche. Wenn die Kraft F ausgeübt wird, während die Kupplung angetrieben wird und die Sperrklinken 26 mit den Nuten 32 in Eingriff stehen, wird vorzugsweise keine Reaktionskraft an der Sperrklinkenfläche 80 entwickelt. Die Sperrklinkenfläche 82 ist eine Fläche, an welcher die Reaktion auf die Kraft F entwickelt wird, wenn die Kupplung 20 ein Drehmoment zwischen dem Außenlaufring 24 und dem Innenlaufring 22 über die Sperrklinken 26 überträgt. Da die Mitte der Sperrklinkenfläche 82 in dem Drehmittelpunkt 90 liegt, wird die Reaktion auf die Kraft F entlang der auf den Drehmittelpunkt 90 bezogenen Sperrklinkenfläche 82 verteilt und erzeugt kein Drehmoment, das zum Schwenken der Sperrklinke 26 um den Drehmittelpunkt 90 tendiert.
Die Sperrklinkenfläche 84 begrenzt die Schwenkbewegung der Sperrklinke 26 im Uhrzeigersinn und unterstützt die Anordnung der Laufringe 22 und 24 mit den Aussparungen 28, den Sperrklinken 26 und den Federn 42, 44. Der Innenlaufring 22 wird durch Einsetzen einer Sperrklinke 26 in jede Aussparung 28 und Platzieren einer Feder 42, 44 in jede Vertiefung 40 für den Einbau vorbereitet. Die von der Feder 42, 44 auf die jeweilige Sperrklinke 26 ausgeübte Kraft schwenkt die Sperrklinke 26 in die in 4 gezeigte Position, wo die Sperrklinkenfläche 84 eine Grundfläche 96 der Aussparung 28 kontaktiert. Die Federkraft und ihre Reaktionskraft an der Aussparungsfläche 96 hält die Sperrklinke 26 in der Aussparung 28 ohne dem Beisein des Außenlaufringes 24 oder einer Montagehilfe. Der Innenlaufring 22, der die Sperrklinken 26 aufnimmt, kann in diesem Zustand als vorbereitete Unterbaugruppe in die Bremse 20 eingebaut werden.
Durch Begrenzen der Schwenkbewegung der Sperrklinke 26 um den Drehmittelpunkt 90 wird eine Gegenreaktionsdrehkraft auf die Abstützung an der Sperrklinkenfläche 84 erzeugt, wenn die Bremse 20 angetrieben wird oder in Eingriff steht. Wenn die Bremse 20 angetrieben wird, erzeugt die auf die Sperrklinkenfläche 86 ausgeübte Kraft F ein Drehmoment im Uhrzeigersinn an der Sperrklinke 26 um den Drehmittelpunkt 90. Dem von der Kraft F erzeugten Drehmoment um den Drehmittelpunkt 90 wirkt eine Kraft Pl entgegen, wo die Sperrklinkenfläche 84 die Aussparungsfläche 96 kontaktiert. Ohne die Sperrklinkenfläche 84 würde das gesamte Reaktionsdrehmoment anderswo wirken. Wenn zum Beispiel die gesamte Torsionsreaktion auf die Kraft F an der Sperrklinkenfläche 88 einwirken würde, könnte eine große Ringspannung an dem durch die Sperrklinkenfläche 88 kontaktierten Außenlaufring 24 erzeugt werden, was infolge eines hohen Einfallswinkels der Reaktionskraft zu einer Scherung an der Wand des Außenlaufrings 24 führt. Wenn die Torsionsreaktion auf die Kraft F an der Sperrklinkenfläche 82 einwirken würde, könnte diese auf den Rand des Innenlaufrings 22 an seiner schwächsten Stelle ausgeübt werden. Vorzugsweise wird die Torsionsreaktion auf die Kraft F senkrecht zu der Aussparungsfläche 96 an die Sperrklinkenflächen 84 und 82 gelegt, wo infolge des Kontaktes mit der Aussparung 28 Reibung erzeugt wird.
Die Sperrklinkenfläche 86 ist die Fläche, an welcher die Kraft F ausgeübt wird, wenn die Bremse 20 angetrieben wird und die Sperrklinken 26 mit den Radialflächen 36 der Nuten 32 in Eingriff stehen. Die Sperrklinkenfläche 86 führt diese Funktion aus, indem sie einen mechanischen Eingriff erzeugt, wenn die Sperrklinke 26 in die Eingriffsposition geschwenkt wird.
Die Sperrklinkenfläche 88, die an dem Umriss des Stützabschnitts 92 der Sperrklinke 26 liegt, kontaktiert den Scheitelpunkt 98 der Radialflächen 36 der Nuten 32, um sicherzustellen, dass kein Eingriff auftritt, wenn die Bremse 20 freiläuft und die Sperrklinken 26 von den Nuten 32 außer Eingriff sind. Die Sperrklinkenfläche 88 ist gekrümmt, um die Bildung eines Schmiermittelfilms zu erleichtern, wenn die Bremse 20 freiläuft, und um den Zusammenstoß mit den Scheitelpunkten 98 beim Freilaufen der Bremse 20 durch Schaffung von Übergangspositionen zu minimieren, was das Maß der Schwenkung der Sperrklinke 26 in die Aussparung 28 relativ zu dem Maß der Drehung des Außenlaufrings 24 minimiert. Dies minimiert die Winkelbeschleunigung an der Sperrklinke 26, wenn die Bremse 20 freiläuft.
Der Massenschwerpunkt 100 der Sperrklinke 26 kann in Bezug auf den Drehmittelpunkt 90 derart gelegt werden, dass die Zentrifugalkraft je nachdem, ob die Sperrklinke 26 an dem Außenlaufring 24 oder dem Innenlaufring 22 angeordnet ist, zum Eingriff oder Außereingriff mit der Sperrklinke 26 tendiert.
Mit Bezug auf 5 liegt der Massenschwerpunkt 100 von einer die Mittelachse 30 mit dem Drehmittelpunkt 90 verbindenden Linie nach rechts, und die Sperrklinke 26 wird in der Aussparung 28 geführt, die in dem Innenlaufring 22 ausgebildet ist. Wenn sich die Bremse 20 um die Mittelachse 30 dreht, ist die Zentrifugalkraft an der Sperrklinke 26 radial nach außen entlang einer Linie 102 ausgerichtet, die durch die Mittelachse 30 und den Massenschwerpunkt 100 verläuft, wodurch die Sperrklinke 26 entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn um den Drehmittelpunkt 90 schwenkt. Diese Schwenkbewegung der Sperrklinke 26 entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn ist der Kraft der Feder 42, 44 entgegengerichtet und schwenkt die Sperrklinkenfläche 86 von dem Kontakt mit der Aussparungsfläche 36 an dem Außenlaufring 24 weg. Die Schwenkbewegung der Sperrklinke 26 entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn bewegt die Sperrklinke 26 in eine Außereingriffsposition und ermöglicht, dass der Innenlaufring 22 freiläuft und die Bremse 20 außer Eingriff ist. Die Größe des Moments um den Drehmittelpunkt 90, das ein Zusammendrücken der Feder 42, 44 und ein Schwenken der Sperrklinke 26 in die Außereingriffsposition bewirkt, variiert mit der Drehzahl des Innenlaufrings 22 und dem Abstand des Massenschwerpunkts 100 von dem Drehmittelpunkt 90.
Alternativ kann der Massenschwerpunkt von der die Mittelachse 30 mit dem Drehmittelpunkt 90 verbindenden Linie nach links gelegt sein, wenn die Sperrklinke 26 in der Aussparung 28 geführt wird, die in dem Innenlaufring 22 ausgebildet ist. In diesem Falle bewirkt, wenn sich die Bremse 20 um die Mittelachse 30 dreht, die Zentrifugalkraft an der Sperrklinke 26 eine Schwenkbewegung der Sperrklinke 26 im Uhrzeigersinn um den Drehmittelpunkt 90. Diese Schwenkbewegung der Sperrklinke 26 im Uhrzeigersinn trägt zu der Wirkung der Kraft der Feder 42, 44 bei und bewegt die Sperrklinkenfläche 86 in Kontakt mit der Radialfläche 36 an dem Außenlaufring 24, d.h. sie schwenkt die Sperrklinke 26 in die Eingriffsposition und bewirkt einen Eingriff der Bremse 20.
6 und 7 zeigen die radiale Außenfläche des Außenlaufrings 24, die mit den Keilnuten 54 versehen ist, über welche der Außenlaufring 24 mit einer genuteten Innenfläche 56 des Getriebegehäuses 134 antreibbar verbunden ist. Der Planetenradträger 23 weist im axialen Abstand voneinander angeordnete Stützplatten 110 und 112 auf, die mit Löchern 114 und 116 versehen sind, welche paarweise axial zueinander ausgerichtet und im Winkelabstand voneinander um die Mittelachse 30 angeordnet sind. Planetenradachsen 118, die an den Stützplatten 110 und 112 in jedem Paar Löcher 114, 116 abgestützt sind, tragen jeweils ein Planetenrad 120 über ein Lager 122. Jedes Planetenrad 120 steht mit einem Sonnenrad, das sich in einer radial inneren Position konzentrisch zu der Mittelachse 30 befindet, und einem Hohlrad in Eingriff, das sich an dem radial äußeren Umfang des Planetenradträgers 23 befindet. Die Stützplatte 112 ist im axialen Abstand von der Stützplatte 110 über im Winkelabstand voneinander um die Mittelachse 30 angeordnete axiale Stützen 124 angeordnet, die mittels Nieten 126 in axial ausgerichteten und den jeweiligen Stützen 124 zugeordneten Löchern 128 der Stützplatten 110 und 112 an diesen befestigt sind, um die Stützplatten 110 und 112 gegeneinander abzustützen und deren richtigen axialen und winkligen Abstand sicherzustellen.
Eine hydraulisch betätigte Reibungsbremse 132 verbindet lösbar den Planetenradträger 23 mit dem Getriebegehäuse 134, um den Planetenradträger 23 abwechselnd gegen die Relativdrehung mit dem Getriebegehäuse 134 zu halten und diese Drehung zu ermöglichen. Eine radiale Außenfläche des Planetenradträgers 23 ist mit axialen Keilnuten 136 versehen, welche mit Keilnuten an dem radialen Innenumfang von Bremsscheiben 138 in Eingriff stehen, die an einander gegenüberliegenden axialen Seiten mit Reibmaterial versehen sind. Abstandsplatten 140, welche mit den Bremsscheiben 138 überlappen, stehen mit den axialen Keilnuten 56 in Eingriff, die an der Innenfläche des Getriebegehäuses 134 ausgebildet sind. Ein hydraulisch betätigter Bremskolben 142 wird durch Hydraulikdruck in Kontakt mit dem Verbund aus Bremsscheiben und Abstandsplatten gedrückt, um die Reibungsbremse 132 infolge des Reibkontakts zwischen den Bremsscheiben 138 und den Abstandsplatten 140 in Eingriff zu bringen. Eine Rückstellfeder, üblicherweise eine Belleville-Feder (nicht gezeigt), drückt den Bremskolben 142 von dem Kontakt mit dem Scheiben-Platten-Verbund weg, wodurch die Reibungsbremse 132 außer Eingriff gebracht wird.
Wie in 8 und 9 gezeigt, ist der Haltering 60 mit einem schrägen Einschnitt 150 versehen, der sich axial durch die Dicke des Rings hindurch und radial über dessen Breite erstreckt. Vorzugsweise ist der Haltering 60 in der Ausnehmung 64 derart montiert, dass beim Freilaufen und Außereingriffgelangen der Bremse die zylindrische Fläche 82 der Sperrklinken 26, welche entgegengesetzt zu der Fläche 86 liegt, zuerst den schrägen Einschnitt 150 vor der Fläche 86 passiert. Diese Anordnung verringert die Möglichkeit, dass die Fläche 86 der Sperrklinke 26 mit dem schrägen Stoß in Eingriff gelangt und beim Ineingriffgelangen der Bremse 20 durch den Kontakt mit dem schrägen Einschnitt ein Schwenken in deren Aussparung radial nach außen in den Eingriff mit dem Außenlaufring 24 verhindert wird.

Claims

Trägeranordnung eines Planetenradsatzes eines Getriebes, aufweisend: einen Planetenradträger (23) mit einem Sperrklinkenring (22), der mit Aussparungen (28) versehen ist, die im gemeinsamen Winkelabstand voneinander um eine Drehachse (30) und an einer radialen Außenfläche des Planetenradträgers (23) angeordnet sind; einen Nockenring (24) mit Nuten (32), die im Winkelabstand voneinander um die Drehachse (30) angeordnet und dem Sperrklinkenring (22) und den Aussparungen (28) zugewandt sind; mehrere Sperrklinken (26), die in der jeweiligen Aussparung (28) zur Schwenkbewegung um einen Drehmittelpunkt (90) relativ zu dem Nockenring (24) angeordnet sind; und eine Feder (42, 44) zum Drängen der jeweiligen Sperrklinke (26), um diese in Richtung zu dem Eingriff mit dem Nockenring (24) zu schwenken.
Trägeranordnung nach Anspruch 1, wobei der Nockenring (24) ferner Keilnuten (54) aufweist, die an einer radialen Außenfläche für den Eingriff mit Keilnuten (56) an einem Getriebegehäuse (134) ausgebildet sind und den Nockenring (24) an dem Getriebegehäuse (134) gegen Drehung relativ zu dem Planetenradträger (23) festhalten.
Trägeranordnung nach Anspruch 1, ferner aufweisend: Planetenradachsen (118), die im Winkelabstand voneinander um die Drehachse (30) angeordnet und an dem Planetenradträger (23) abgestützt sind; und ein Planetenrad (120), das an der jeweiligen Planetenradachse (118) drehbar abgestützt ist.
Trägeranordnung nach Anspruch 1, wobei: jede Aussparung (28) einen Drehmittelpunkt (90) definiert; und jede Sperrklinke (26) einen Massenschwerpunkt (100) aufweist, der relativ zu dem Drehmittelpunkt (90) derart positioniert ist, dass auf die Drehung des Sperrklinkenrings (22) jede Sperrklinke (26) durch Zentrifugalkraft in Richtung zu dem Eingriff mit dem Nockenring (24) vorgespannt ist.
Trägeranordnung nach Anspruch 1, wobei: jede Aussparung (28) einen Drehmittelpunkt (90) definiert; und jede Sperrklinke (26) einen Massenschwerpunkt (100) aufweist, der relativ zu dem Drehmittelpunkt (90) derart positioniert ist, dass auf die Drehung des Sperrklinkenrings (22) jede Sperrklinke (26) durch Zentrifugalkraft von dem Eingriff mit dem Nockenring (24) weg vorgespannt ist.
Trägeranordnung nach Anspruch 1, wobei sich eine zweite Achse, die durch jeden Drehmittelpunkt (90) hindurch tritt, zu einer Sperrklinke (26) erstreckt, die in einer Aussparung (28) angeordnet ist.
Trägeranordnung nach Anspruch 1, wobei jede Aussparung (28) ferner ein erste und eine zweite teilweise zylindrische Fläche (80, 82) aufweist, die einen in einem Drehmittelpunkt (90) liegenden Mittelpunkt aufweisen, radial im Abstand von dem Drehmittelpunkt (90) angeordnet sind und sich im Winkel um diesen in Kreisbögen erstrecken, um die Schwenkbewegung einer in der Aussparung (28) angeordneten Sperrklinke (26) zu führen.
Trägeranordnung nach Anspruch 1, ferner aufweisend einen Führungsring (46), der in einem Raum zwischen dem Nockenring (24) und dem Sperrklinkenring (22) angeordnet ist und eine Führungsfläche zum Führen des Sperrklinkenrings (22) in eine Montageposition relativ zu dem Nockenring (24) aufweist.
Trägeranordnung nach Anspruch 1, wobei der Nockenring (24) mit einer ringförmigen Ausnehmung (64) versehen ist und die Anordnung ferner einen Haltering (60) aufweist, der mit der Ausnehmung (64) federnd im Eingriff steht und benachbart zu einer axialen Fläche des Sperrklinkenrings (22) und der Sperrklinken (26) angeordnet ist.
Trägeranordnung ach Anspruch 1, ferner aufweisend: zweite Keilnuten (136), die an einer radialen Außenfläche des Planetenradträgers (23) ausgebildet sind; und eine Reibungsbremse (132) mit einer ersten Gruppe, deren Elemente Bremsscheiben (138) sind, und einer zweiten Gruppe, deren Elemente Abstandsplatten (140) sind, die mit den Bremsscheiben (138) überlappen, wobei die Elemente von einer der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe mit den zweiten Keilnuten (136) in Eingriff stehen und die Elemente von der anderen der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe einen radialen Außenumfang aufweist, der mit dritten Keilnuten für den Eingriff mit Keilnuten (56) an einem Getriebegehäuse (134) versehen ist, wodurch der Planetenradträger (23) abwechselnd an dem Getriebegehäuse (134) gegen Drehung gesichert ist, wenn die Reibungsbremse (132) in Eingriff ist, und frei zu drehen ist, wenn die Reibungsbremse (132) außer Eingriff ist.
Trägeranordnung eines Planetenradsatzes eines Getriebes, aufweisend: einen Planetenradträger (23) mit einem Sperrklinkenring (22), der mit Aussparungen (28) versehen ist, die im gemeinsamen Winkelabstand voneinander um eine Drehachse (30) und an einer radialen Außenfläche des Planetenradträgers (23) angeordnet sind; einen Nockenring (24) mit Nuten (32), die im Winkelabstand voneinander um die Drehachse (30) angeordnet und dem Sperrklinkenring (22) und den Aussparungen (28) zugewandt sind, wobei der Nockenring (24) Keilnuten (54) aufweist, die an einer radialen Außenfläche für den Eingriff mit einem nichtdrehbaren Getriebegehäuse (134) ausgebildet sind und den Nockenring (24) an dem Getriebegehäuse (134) gegen Drehung relativ zu dem Planetenradträger (23) festhalten; mehrere Sperrklinken (26), die in der jeweiligen Aussparung (28) zur Schwenkbewegung um einen Drehmittelpunkt (90) relativ zu dem Nockenring (24) angeordnet sind; eine Feder (42, 44) zum Drängen der jeweiligen Sperrklinke (26), um diese in Richtung zu dem Eingriff mit dem Nockenring (24) zu schwenken; Planetenradachsen (118), die im Winkelabstand voneinander um die Drehachse (30) angeordnet und an dem Planetenradträger (23) abgestützt sind; und ein Planetenrad (120), das an der jeweiligen Planetenradachse (118) drehbar abgestützt ist.
Trägeranordnung nach Anspruch 11, wobei: jede Aussparung (28) einen Drehmittelpunkt (90) definiert; und jede Sperrklinke (26) einen Massenschwerpunkt (100) aufweist, der relativ zu dem Drehmittelpunkt (90) derart positioniert ist, dass auf die Drehung des Sperrklinkenrings (22) jede Sperrklinke (26) durch Zentrifugalkraft in Richtung zu dem Eingriff mit dem Nockenring (24) vorgespannt ist.
Trägeranordnung nach Anspruch 11, wobei: jede Aussparung (28) einen Drehmittelpunkt (90) definiert; und jede Sperrklinke (26) einen Massenschwerpunkt (100) aufweist, der relativ zu dem Drehmittelpunkt (90) derart positioniert ist, dass auf die Drehung des Sperrklinkenrings (22) jede Sperrklinke (26) durch Zentrifugalkraft von dem Eingriff mit dem Nockenring (24) weg vorgespannt ist.
Trägeranordnung nach Anspruch 11, wobei sich eine zweite Achse, die durch jeden Drehmittelpunkt (90) hindurch tritt, zu einer Sperrklinke (26) erstreckt, die in einer Aussparung (28) angeordnet ist.
Trägeranordnung nach Anspruch 11, wobei jede Aussparung (28) ferner ein erste und eine zweite teilweise zylindrische Fläche (80, 82) aufweist, die einen in einem Drehmittelpunkt (90) liegenden Mittelpunkt aufweisen, radial im Abstand von dem Drehmittelpunkt (90) angeordnet sind und sich im Winkel um diesen in Kreisbögen erstrecken, um die Schwenkbewegung einer in der Aussparung (28) angeordneten Sperrklinke (26) zu führen.
Trägeranordnung nach Anspruch 11, ferner aufweisend einen Führungsring (46), der in einem Raum zwischen dem Nockenring (24) und dem Sperrklinkenring (22) angeordnet ist und eine Führungsfläche zum Führen des Sperrklinkenrings (22) in eine Montageposition relativ zu dem Nockenring (24) aufweist.
Trägeranordnung nach Anspruch 11, wobei der Nockenring (24) mit einer ringförmigen Ausnehmung (64) versehen ist und die Anordnung ferner einen Haltering (60) aufweist, der mit der Ausnehmung (64) federnd im Eingriff steht und benachbart zu einer axialen Fläche des Sperrklinkenrings (22) und der Sperrklinken (26) angeordnet ist.
Trägeranordnung ach Anspruch 11, ferner aufweisend: zweite Keilnuten (136), die an einer radialen Außenfläche des Planetenradträgers (23) ausgebildet sind; und eine Reibungsbremse (132) mit einer ersten Gruppe, deren Elemente Bremsscheiben (138) sind, und einer zweiten Gruppe, deren Elemente Abstandsplatten (140) sind, die mit den Bremsscheiben (138) überlappen, wobei die Elemente von einer der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe mit den zweiten Keilnuten (136) in Eingriff stehen und die Elemente von der anderen der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe einen radialen Außenumfang aufweist, der mit dritten Keilnuten für den Eingriff mit Keilnuten (56) an einem Getriebegehäuse (134) versehen ist, wodurch der Planetenradträger (23) abwechselnd an dem Getriebegehäuse (134) gegen Drehung gesichert ist, wenn die Reibungsbremse (132) in Eingriff ist, und frei zu drehen ist, wenn die Reibungsbremse (132) außer Eingriff ist.