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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Drehmomentübertragungsanordnungen und insbesondere auf Drehmomentübertragungsanordnungen, die einen Schutz gegen Drehmomentüberlast enthalten.
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HINTERGRUND
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Die Aussagen in diesem Abschnitt bieten lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung und können, müssen jedoch nicht Stand der Technik bilden.
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Automatikgetriebe stellen durch wahlweises Betätigen einer oder mehrerer Bremsen oder Kupplungen eine Mehrzahl von Vorwärts- und Rückwärtsdrehzahl- oder -übersetzungsverhältnissen bereit. Ein Typ einer in Automatikgetrieben nutzbaren Bremse oder Kupplung ist als eine Freilaufkupplung bekannt. Eine Freilaufkupplung enthält einen ”verriegelten” Modus in einer Drehrichtung und einen ”Freilauf”-Modus in der entgegengesetzten Drehrichtung. Eine Freilauf- oder wählbare Freilaufkupplung ist mit einem Drehmomentgrenzwert ausgelegt, der mäßig höher als ein erwartetes Betriebsdrehmoment des Systems ist. Das Überschreiten des Drehmomentgrenzwerts kann eine dauerhafte Beschädigung der Freilaufkupplung oder anderer Getriebekomponenten verursachen. Wegen bestimmter Bedingungen kann der Antriebsstrang oder die Maschine eine Drehmomentspitze erzeugen, die ein höheres Drehmoment als das erwartete Betriebsdrehmoment des Systems überträgt. Drehmomentspitzen können den Drehmomentgrenzwert der Freilaufkupplung oder anderer Getriebekomponenten übersteigen, was eine dauerhafte Beschädigung oder eine Störung der Freilaufkupplung oder anderer Getriebekomponenten verursacht.
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Eine Lösung zum Berücksichtigen von Drehmomentspitzen enthält das Auslegen von Freilaufkupplungen mit einem Drehmomentgrenzwert, der hoch genug ist, um die hohen Drehmomentspitzen auszuhalten, sodass die Freilaufkupplung nicht beschädigt wird. Allerdings führt das Auslegen der Freilaufkupplung mit einem höheren Drehmomentgrenzwert häufig zu mehr Masse, höheren Kosten und höherem Spinverlust in der Freilaufkupplung. Somit besteht ein Bedarf an einer neuen und verbesserten Kupplungsanordnung, die die Freilaufkupplung vor Drehmomentspitzen über dem erwarteten Betriebsdrehmoment schützt, während sie die Zunahmen der Masse, der Kosten und der Unzulänglichkeiten minimiert.
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ZUSAMMENFASSUNG
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In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Kupplungsanordnung zum Übertragen eines ersten Drehmoments zwischen einem ersten Glied und einem zweiten Glied eine erste Kupplung und eine zweite Kupplung. Die erste Kupplung ist zwischen dem ersten Glied und dem zweiten Glied angeordnet und weist ein vorgegebenes Auslegungsdrehmoment auf. Die zweite Kupplung ist in Reihe mit der ersten Kupplung zwischen dem ersten Glied und dem zweiten Glied angeordnet. Die zweite Kupplung weist ein vorgegebenes Haltedrehmoment auf, wobei das vorgegebene Haltedrehmoment kleiner als das vorgegebene Auslegungsdrehmoment ist. Die zweite Kupplung ermöglicht die Drehung zwischen dem ersten Glied und dem zweiten Glied, wenn das erste Drehmoment höher als das vorgegebene Haltedrehmoment ist.
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In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die erste Kupplung eine Freilaufkupplung und ist die zweite Kupplung eine Reibungskupplung.
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In einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält die Kupplungsanordnung ferner ein Vorbelastungsglied, das mit der Reibungskupplung ununterbrochen in Eingriff ist.
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In einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das erste Glied ein drehbares Glied in einem Automatikgetriebe und ist das zweite Glied ein feststehendes Glied in dem Automatikgetriebe.
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In einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das drehbare Glied ein Hohlrad eines Planetenradsatzes des Kraftfahrzeugs und ist das feststehende Glied ein Getriebegehäuse des Kraftfahrzeuggetriebes.
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In einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Freilaufkupplung mit dem drehbaren Glied verbunden und ist die Reibungskupplung zwischen die Freilaufkupplung und das feststehende Glied geschaltet.
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In einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Reibungskupplung mit dem drehbaren Glied verbunden und ist die Freilaufkupplung zwischen die Reibungskupplung und das feststehende Glied geschaltet.
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In einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält die Freilaufkupplung einen ersten Ring, der drehbar mit dem ersten Glied gekoppelt ist, und einen zweiten Ring, der dem ersten Ring gegenüberliegt, und wobei die Reibungskupplung wenigstens ein erstes Reibelement enthält, das drehbar mit dem zweiten Ring der Freilaufkupplung gekoppelt ist, und enthält sie wenigstens ein zweites Reibglied, das dem wenigstens einen ersten Reibglied gegenüberliegt und das drehbar mit dem zweiten Glied gekoppelt ist.
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In einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält die Freilaufkupplung einen ersten Ring, der drehbar mit dem zweiten Glied gekoppelt ist, und einen zweiten Ring, der dem ersten Ring gegenüberliegt, und wobei die Reibungskupplung wenigstens ein erstes Reibelement enthält, das drehbar mit dem zweiten Ring der Freilaufkupplung gekoppelt ist, und wenigstens ein zweites Reibelement enthält, das dem wenigstens einen ersten Reibglied gegenüberliegt und drehbar mit dem zweiten Glied gekoppelt ist.
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In einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält die Kupplungsanordnung ferner eine Tellerfeder, die mit der Reibungskupplung in Eingriff ist.
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In einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält die Kupplungsanordnung ferner ein drittes Glied, das zwischen dem ersten Glied und dem zweiten Glied angeordnet ist. Das dritte Glied ist drehbar mit der Reibungskupplung und/oder mit der Freilaufkupplung gekoppelt. Das dritte Glied überträgt wahlweise in einer ersten Drehrichtung ein zweites Drehmoment an das erste Glied und in einer zweiten Drehrichtung wird das erste Drehmoment von dem ersten Glied an das zweite Glied übertragen.
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Weitere Bereiche der Anwendbarkeit gehen aus der hier gegebenen Beschreibung hervor. Selbstverständlich sind die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur zur Veranschaulichung bestimmt und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Ansicht einer Kupplungsanordnung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2A ist eine Teilschnitt-Seitenansicht einer Kupplungsanordnung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2B ist eine Teilquerschnittansicht der Kupplungsanordnung aus 2A in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3A ist eine Teilschnitt-Seitenansicht einer Kupplungsanordnung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3B ist eine Teilquerschnittansicht der Kupplungsanordnung aus 3A in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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4 ist eine Teilquerschnittansicht der Kupplungsanordnung in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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5 ist eine Teilquerschnittansicht einer Kupplungsanordnung in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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6 ist eine Teilquerschnittansicht einer Kupplungsanordnung in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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In den Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Komponenten beziehen, ist in 1 eine schematische Ansicht einer Kupplungsanordnung 10 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Wie im Folgenden beschrieben ist, überträgt die Kupplungsanordnung 10 in Abhängigkeit von der Betriebsbedingung entweder ein Drehmoment oder lässt eine Drehung zwischen einem ersten Glied 12 und einem zweiten Glied 13 zu. Das erste Glied 12 weist allgemein eine Zylinderform oder Ringform auf. In dem gegebenen Beispiel ist das erste Glied 12 ein Hohlrad eines Planetenradsatzes in einem Getriebe eines Kraftfahrzeugs. Allerdings kann das erste Glied 12 andere Typen angetriebener Zahnräder, Wellen oder Glieder sein, die in anderen Umgebungen angeordnet sind. Das zweite Glied 13 ist allgemein ringförmig. In dem gegebenen Beispiel ist das zweite Glied 13 ein Gehäuse in dem Getriebe eines Kraftfahrzeugs. Das zweite Glied 13 kann wieder andere Formen wie etwa Zahnräder, Wellen oder Glieder annehmen, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Zwischen dem ersten Glied 12 und dem zweiten Glied 13 ist eine Freilaufkupplung 14 angeordnet und enthält einen ersten Ring 16, der einem zweiten Ring 18 gegenüberliegt. Der erste Ring 16 ist drehbar mit dem ersten Glied 12 gekoppelt. In dem gegebenen Beispiel ermöglicht die Freilaufkupplung 14, dass sich der erste Ring 16 in einer ersten Richtung A relativ zu dem zweiten Ring 18 dreht, wobei sie ein Drehmoment überträgt, wenn sich der erste Ring 16 in einer zweiten Richtung B relativ zu dem zweiten Ring 18 dreht. Allerdings kann die Freilaufkupplung 14 alternativ die Drehung in der zweiten Richtung B zulassen und ein Drehmoment in der ersten Richtung A übertragen. In dem gegebenen Beispiel ist die Freilaufkupplung 14 eine mechanische Diodenfreilaufkupplung. Allerdings kann die Freilaufkupplung 14 eine wählbare Freilaufkupplung sein und von einem anderen Typ wie etwa ein Klemmkörperfreilauf, ein Rollengesperre, eine Kipphebelkupplung oder eine Klauenkupplung sein. Diese Materialien, Dimensionen und Auslegung der Freilaufkupplung 14 bestimmen ein Auslegungsdrehmoment der Freilaufkupplung 14. Das Auslegungsdrehmoment ist der Betrag des Drehmoments zwischen dem ersten Ring 16 und dem zweiten Ring 18, das zu übertragen, ohne die Komponenten der Freilaufkupplung 14 zu beschädigen, die Freilaufkupplung 14 ausgelegt ist. Vorzugsweise ist das Auslegungsdrehmoment höher als ein normales Betriebsdrehmoment zwischen dem ersten Glied 12 und dem zweiten Glied 13.
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Zwischen der Freilaufkupplung 14 und dem zweiten Glied 13 ist eine Reibungskupplung 20 angeordnet. Die Reibungskupplung 20 enthält wenigstens ein erstes Reibelement 22 und wenigstens ein zweites Reibelement 24, das wahlweise mit dem ersten Reibelement 22 in Eingriff gebracht werden kann. Vorzugsweise wird die Reibungskupplung 20 durch ein Vorbelastungsglied oder eine Feder angelegt, wobei die Reibungskupplung 20 aber mit anderen Mitteln betätigt werden kann, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. In dem gegebenen Beispiel ist das erste Reibelement 22 drehbar mit dem zweiten Ring 18 der Freilaufkupplung 14 gekoppelt und ist das zweite Reibelement 24 drehbar mit dem zweiten Glied 13 gekoppelt. Die Reibungskupplung 20 weist ein vorgegebenes Haltedrehmoment auf, das bestimmt, wann das erste Reibelement 22 relativ zu dem zweiten Reibelement 24 einen Schlupf hat. Eine Betätigungskraft zwischen dem ersten und dem zweiten Reibelement 22, 24 und die Reibungseigenschaften des ersten und des zweiten Reibelements 22, 24 bestimmen das vorgegebene Haltedrehmoment. Vorzugsweise ist das vorgegebene Haltedrehmoment kleiner als das Auslegungsdrehmoment der Freilaufkupplung 14 und höher als das normale Betriebsdrehmoment zwischen dem ersten Glied 12 und dem zweiten Glied 13.
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In alternativen Ausführungsformen können die Reibungskupplung 20 und die Freilaufkupplung 14 an anderen Orten angeordnet sein, solange die Reibungskupplung 20 in einer Reihenbeziehung mit der Freilaufkupplung 14 ist. Zum Beispiel sind die Kupplungen 14, 20 in Reihe, wenn im Wesentlichen das gesamte von dem ersten Glied 12 an das zweite Glied 13 übertragene Drehmoment ebenfalls durch jede der Kupplungen 14, 20 übertragen wird. In einer alternativen Ausführungsform ist die Reibungskupplung 20 mit dem ersten Glied 12 verbunden und ist die Freilaufkupplung 14 zwischen die Reibungskupplung 20 und das zweite Glied 13 geschaltet.
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Während des Betriebs der gegebenen Ausführungsform wird das erste Glied 12 durch eine Komponente in dem Getriebe eines Kraftfahrzeugs entweder in der ersten Richtung A oder in der zweiten Richtung B angetrieben. Das erste Glied 12 überträgt ein Drehmoment an den ersten Ring 16 der Freilaufkupplung 14. Wenn sich der erste Ring 16 in der ersten Richtung A in Bezug auf den zweiten Ring 18 dreht, überträgt der erste Ring 16 kein Drehmoment an den zweiten Ring 18 und dreht sich die Freilaufkupplung frei. Wenn sich der erste Ring 16 in der zweiten Richtung B in Bezug auf den zweiten Ring 18 dreht, überträgt der erste Ring ein Drehmoment in der zweiten Richtung B an den zweiten Ring 18. Der zweite Ring 18 überträgt ein Drehmoment an das erste Reibelement 22, das das Drehmoment an das zweite Reibelement 24 überträgt, wenn die Reibungskupplung 20 angelegt ist, was ein Drehmoment an das zweite Glied 13 überträgt. Wenn das Drehmoment an der Reibungskupplung 20, wie etwa während eines Drehmomentspitzenereignisses, das vorgegebene Haltedrehmoment übersteigt, ermöglicht die Reibungskupplung 20 eine relative Drehung zwischen der Freilaufkupplung 14 und dem zweiten Glied 13, um das durch die Freilaufkupplung 14 übertragene Drehmoment unter dem Auslegungsdrehmoment zu halten. Da das zweite Glied 13 ein Getriebegehäuse ist, ist das Hohlrad in der zweiten Richtung B verriegelt, was ermöglicht, dass sich ein Sonnenrad und ein Planetenradträger des Planetenradsatzes relativ zueinander drehen, ohne das Hohlrad in der zweiten Richtung B zu drehen.
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In 2A ist die Kupplungsanordnung 10 in einer Teilschnitt-Seitenansicht in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der erste Ring 16 der Freilaufkupplung 14 enthält Innenkeile 30 und wenigstens einen Kipphebel 32, der durch eine Feder 34 in eine Aussparung 36 in dem zweiten Ring 18 drehbar ist. Die Anzahl, die Anordnung und die Größe der Kipphebel 32 tragen zu dem Auslegungsdrehmoment der Freilaufkupplung 14 bei. Das Überschreiten des Auslegungsdrehmoments in der Freilaufkupplung 14 kann eine Beschädigung der Kipphebel 32 oder anderer Komponenten verursachen und zur Störung der Freilaufkupplung 14 führen. Der zweite Ring 18 enthält eine Außenoberfläche 35, die dem zweiten Glied 13 gegenüberliegt. In dem gegebenen Beispiel ist eine Oberfläche 37 auf jeder axialen Seite des zweiten Rings 18 das erste Reibelement 22 der Reibungskupplung 20. Das zweite Reibelement 24 überschneidet sich radial mit dem zweiten Ring 18 und berührt axial seine Oberfläche 37, um die Reibungskupplung 20 zu bilden. Das zweite Reibelement 24 ist durch Keile 40 drehbar mit dem zweiten Glied 13 gekoppelt.
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Wenn sich der erste Ring 16 in der ersten Richtung A relativ zu dem zweiten Ring 18 dreht, dreht der zweite Ring 18 den Kipphebel 32 aus dem Eingriff mit der Aussparung 36, wobei sich die Freilaufkupplung 14 frei dreht. Wenn sich der erste Ring 16 in der zweiten Richtung B relativ zu dem zweiten Ring 18 dreht, ist der Kipphebel 32 mit der Aussparung 36 in Eingriff, um zwischen dem ersten Ring 16 und dem zweiten Ring 18 ein Drehmoment zu übertragen. Die Oberfläche 37 des zweiten Rings 18 überträgt ein Drehmoment an das zweite Reibelement 24, das das Drehmoment an das zweite Glied 13 überträgt. Wenn das von der Oberfläche 37 an das zweite Reibelement 24 übertragene Drehmoment das Haltedrehmoment der Reibungskupplung 20 übersteigt, gleitet die Oberfläche 37 relativ zu dem zweiten Reibelement 24, wodurch die Freilaufkupplung 14 davor geschützt wird, das Auslegungsdrehmoment zu übersteigen. Wenn das von der Oberfläche 37 an das zweite Reibelement 24 übertragene Drehmoment kleiner als das Haltedrehmoment der Reibungskupplung 20 ist, bleibt die Oberfläche 37 drehfest in Bezug auf das zweite Reibelement 24.
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In 2B ist eine Teilquerschnittansicht der Kupplungsanordnung 10 aus 1 und 2 gezeigt. In dem gegebenen Beispiel ist die Kupplungsanordnung 10 in einem Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs angeordnet. Ein Planetenradsatz 102 enthält eine Mehrzahl von Planetenrädern 104, die drehbar an einem Trägerglied 106 gehalten sind. Die Planetenräder 104 kämmen mit einem Sonnenrad 108, das mit einer Antriebskomponente oder mit einer angetriebenen Komponente 109 in dem Kraftfahrzeug verbunden ist. Außerdem kämmen die Planetenräder 104 mit dem ersten Glied 12, das in dem gegebenen Beispiel ein Hohlrad ist. Das erste Glied 12 weist Keile 110 auf, die mit den Keilen 30 des ersten Rings 16 der Freilaufkupplung 14 in Eingriff sind.
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Die Keile 40 des zweiten Reibelements 24 sind mit Keilen 115 an dem zweiten Glied 13 in Eingriff. Benachbart zu einem der zweiten Reibelemente 24 ist ein axiales Halteglied 138 angeordnet und axial an dem zweiten Glied 13 befestigt. Zwischen dem zweiten Glied 13 und einem anderen der zweiten Reibelemente 24 ist eine Feder 150 angeordnet, um die zweiten Reibelemente 24 mit den Reibflächen 37 des zweiten Rings 18 der Freilaufkupplung 14 axial zusammenzudrücken. Die Größe und die Form der Feder 150 werden so vorgegeben, dass an den Reibelementen 24 eine Federkraft erzeugt wird, die der Reibungskupplung 20 ein vorgegebenes Haltedrehmoment verleiht, das kleiner als das Auslegungsdrehmoment der Freilaufkupplung 14 ist. In dem gegebenen Beispiel ist die Feder 150 eine einzelne Tellerfeder. Allerdings können andere Typen von Vorbelastungsgliedern oder andere Anzahlen und Typen von Federn verwendet werden, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Während des Betriebs wird über die Keile 110 des ersten Glieds 12 ein Drehmoment an die Keile 30 des ersten Rings 16 der Freilaufkupplung 14 übertragen. Wenn sich der erste Ring 16 in der ersten Richtung A in Bezug auf den zweiten Ring 18 dreht, ermöglicht die Freilaufkupplung 14 die freie Drehung. Wenn das Drehmoment an dem zweiten Ring in der zweiten Richtung B anliegt, überträgt der erste Ring 16 das Drehmoment an den zweiten Ring 18. Die Reibflächen 37 übertragen das Drehmoment bis zu dem vorgegebenen Haltedrehmoment der Reibungskupplung 20 an die zweiten Reibelemente 24. Wenn das Drehmoment an dem zweiten Ring 18 der Freilaufkupplung 14 höher als das vorgegebene Haltedrehmoment der Reibungskupplung 20 ist, drehen sich die Reibflächen 37 in Bezug auf die zweiten Reibelemente 24, wobei zwischen dem ersten Glied 12 und dem zweiten Glied 13 nur eine Gleit- oder Schlupfreibungskraft übertragen wird. Die Keile 40 der zweiten Reibelemente 24 übertragen ein Drehmoment an die Keile 115 des zweiten Glieds 13. Da das zweite Glied 13 in diesem Beispiel ein Getriebegehäuse ist, bewegt das Drehmoment das zweite Glied 13 nicht, wobei die Kupplungsanordnung 10 als eine Bremse oder als eine Verriegelung wirkt, um die Drehung des ersten Glieds 12 zu begrenzen, wenn das Drehmoment an der Kupplungsanordnung 10 kleiner als das vorgegebene Haltedrehmoment der Reibungskupplung 20 ist.
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In 3A und 3B ist eine Kupplungsanordnung 10' in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Kupplungsanordnung 10' ist ähnlich der Kupplungsanordnung 10, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Komponenten beziehen, wobei die Kupplungsanordnung 10' aber eine Reibungskupplung 20' und eine Freilaufkupplung 14', die einen zweiten Ring 18' enthält, enthält. Der zweite Ring 18' ist im Wesentlichen ähnlich dem zweiten Ring 18, wobei aber der zweite Ring 18' anstelle der Oberfläche 35 Keile 35' enthält. Die Reibungskupplung 20' enthält ein Kupplungspaket 152, das erste Reibelemente oder Reibscheiben 154 aufweist, die mit zweiten Reibelementen oder Gegenanpressplatten oder Stahlplatten 156 verschachtelt sind. Die Reibscheiben 154 enthalten Innenkeile 160, die mit den Keilen 35' des zweiten Rings 18' in Eingriff sind. Die Stahlplatten 156 enthalten Außenkeile 157, die mit den Keilen 115 des zweiten Glieds 13 in Eingriff sind. Ein erstes Endelement 162 und ein zweites Endelement 164 sind axial zu dem Kupplungspaket 152 benachbart. Die Endelemente 162, 164 überschneiden sich radial mit dem zweiten Ring 18' der Freilaufkupplung 14', um die Freilaufkupplung 14' axial zu halten.
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Die Kupplungsanordnung 10' arbeitet im Wesentlichen genauso wie die Kupplungsanordnung 10, wobei aber die vorgegebene Kraft der Reibungskupplung 20' wenigstens teilweise durch die Kraft von der Feder 150 auf das Kupplungspaket 152 bestimmt ist.
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In 4 ist eine Teilquerschnittseitenansicht einer Kupplungsanordnung 200 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Kupplungsanordnung 200 ist ähnlich der Kupplungsanordnung 10', wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Komponenten beziehen. Allerdings enthält die Kupplungsanordnung 200 ein zweites axiales Halteelement 238 und anstelle der Feder 150 eine Mehrzahl von Federn 250. Das zweite axiale Halteelement 238 ist axial an dem zweiten Glied 13 befestigt. Die Mehrzahl von Federn 250 sind zwischen dem zweiten axialen Halteelement 238 und dem Kupplungspaket 152 angeordnet und sind in dem vorliegenden Beispiel drei Tellerfedern. Allerdings können die Federn 250 andere Typen von Vorbelastungsgliedern sein, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Die Kupplungsanordnung 200 arbeitet im Wesentlichen genauso wie die Kupplungsanordnung 10', wobei aber die vorgegebene Kraft der Reibungskupplung 20' wenigstens teilweise durch die Kraft von der Mehrzahl von Federn 250 an dem Kupplungspaket 152 bestimmt ist.
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In 5 ist eine Teilquerschnittansicht einer Kupplungsanordnung 300 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Kupplungsanordnung 300 ist ähnlich der Kupplungsanordnung 10', wobei aber die Kupplungsanordnung 300 anstelle der Freilaufkupplung 14' eine Freilaufkupplung 314 und anstelle der Reibungskupplung 20 eine Reibungskupplung 320 enthält. Die Freilaufkupplung 314 enthält einen ersten Ring 316, der eine Mehrzahl von Keilen 317 aufweist, die mit den Keilen 115 des zweiten Glieds 13 in Eingriff sind. Dem ersten Ring 316 liegt ein zweiter Ring 318 gegenüber und enthält eine Mehrzahl von Keilen 330. Die Freilaufkupplung 314 ermöglicht in der ersten Richtung A die Drehung zwischen dem zweiten Ring 318 und dem ersten Ring 316 und überträgt in der zweiten Richtung B ein Drehmoment zwischen dem zweiten Ring 318 und dem ersten Ring 316. Es sollte gewürdigt werden, dass die Freilaufkupplung 314 eine wählbare Freilaufkupplung sein kann und so angeordnet sein kann, dass sie in der ersten Richtung A ein Drehmoment überträgt und in der zweiten Richtung B die Drehung zulässt, ohne von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
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Die Reibungskupplung 320 enthält ein Kupplungspaket 321, das eine Mehrzahl erster Reibelemente oder Gegenanpress- oder Stahlplatten 322 aufweist, die mit einer Mehrzahl zweiter Reibelemente oder Reibscheiben 324 verschachtelt sind. Die Mehrzahl der Gegenanpressplatten 322 weisen Keile 335 auf, die mit den Keilen 110 des ersten Glieds 12 des Planetenradsatzes 102 in Eingriff sind. Die Mehrzahl der Reibscheiben 324 weisen Keile 340 auf, die mit den Keilen 330 des zweiten Rings 318 der Freilaufkupplung 314 in Eingriff sind. Ein erstes axiales Halteglied 338 ist axial an den Keilen 110 auf einer axialen Seite des Kupplungspakets 321 befestigt und ein zweites axiales Halteglied 339 ist axial an den Keilen 110 auf der anderen axialen Seite des Kupplungspakets 321 befestigt. Zwischen zwei der Gegenanpressplatten 322 sind eine Mehrzahl von Federn 350 angeordnet, um die Gegenanpressplatten und die Reibscheiben 322, 324 entlang der Keile 110 bzw. 330 zusammenzudrücken. Die Anzahl, die Größe und die Form der Federn 350 bestimmen ein Haltedrehmoment für die Reibungskupplung 320. In dem gegebenen Beispiel sind die Federn 350 drei Tellerfedern. Allerdings können die Federn 350 andere Typen von Vorbelastungsgliedern oder andere Anzahlen und Typen von Federn sein, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Während des Betriebs übertragen die Keile 110 des ersten Glieds 12 über die Keile 335 ein Drehmoment an die Gegenanpressplatten 322. Die Gegenanpressplatten 322 übertragen in der ersten oder in der zweiten Richtung A, B bis zu dem Haltedrehmoment an die Reibscheiben 324. Wenn das Drehmoment an den Reibscheiben 324 höher als das vorgegebene Haltedrehmoment ist, gleiten die Gegenanpressplatten 322 in Bezug auf die Reibscheiben 324, wobei sie nur eine Gleit- oder Schlupfreibungskraft zwischen den Gegenanpressplatten 322 und den Reibscheiben 324 übertragen. Die Keile 340 der Reibscheiben 324 übertragen ein Drehmoment an die Keile 330 des zweiten Rings 318 der Freilaufkupplung 314. Der zweite Ring 318 dreht sich in der ersten Richtung A in Bezug auf den ersten Ring 316 frei, überträgt aber in der zweiten Richtung B ein Drehmoment von dem zweiten Ring 318 auf den ersten Ring 316. Die Keile 317 des ersten Rings 316 der Freilaufkupplung 314 übertragen ein Drehmoment an die Keile 115 des zweiten Glieds 13. Da das zweite Glied 13 in diesem Beispiel ein Getriebegehäuse ist, bewegt das Drehmoment das zweite Glied 13 nicht und wirkt die Kupplungsanordnung 314 als eine Bremse oder als eine Verriegelung zum Begrenzen der Drehung des ersten Glieds 12, wenn das Drehmoment an der Kupplungsanordnung 314 kleiner als das vorgegebene Haltedrehmoment der Reibungskupplung 320 ist.
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In 6 ist eine Teilquerschnittansicht einer Kupplungsanordnung 400 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Kupplungsanordnung 400 ist ähnlich der Kupplungsanordnung 300, wobei die Kupplungsanordnung 400 aber ein drittes Glied 403, anstelle der Freilaufkupplung 314 eine Freilaufkupplung 414 und anstelle der Reibungskupplung 320 eine Reibungskupplung 420 enthält. In dem gegebenen Beispiel ist die Kupplungsanordnung 400 in einem Hybridelektrofahrzeug-Getriebe angeordnet.
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Das dritte Glied 403 ist zwischen der Freilaufkupplung 414 und der Reibungskupplung 420 angeordnet. Der Freilaufkupplung 414 liegen eine Mehrzahl erster Keile 405 des dritten Glieds 403 gegenüber und der Kupplung 420 liegen eine Mehrzahl zweiter Keile 407 gegenüber. In dem gegebenen Beispiel ist das dritte Glied 403 eine Dämpfernabe, die drehbar mit einem Dämpfer 409 verbunden ist, der drehbar mit einer Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) verbunden werden kann.
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Die Freilaufkupplung 414 enthält einen ersten Ring 416, der eine Mehrzahl von Keilen 417 aufweist, die mit den Keilen 115 des zweiten Glieds 13 in Eingriff sind. Ein zweiter Ring 418 liegt dem ersten Ring 416 gegenüber und enthält eine Mehrzahl von Keilen 430, die mit den ersten Keilen 405 des dritten Glieds 403 in Eingriff sind. Die Freilaufkupplung 414 ermöglicht in der ersten Richtung A die Drehung zwischen dem zweiten Ring 418 und dem ersten Ring 416 und überträgt in der zweiten Richtung B ein Drehmoment zwischen dem zweiten Ring 418 und dem ersten Ring 416. Es sollte gewürdigt werden, dass die Freilaufkupplung 414 eine wählbare Freilaufkupplung sein kann und so ausgelegt sein kann, dass sie in der ersten Richtung A ein Drehmoment überträgt und in der zweiten Richtung B eine Drehung zulässt, ohne von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
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Die Reibungskupplung 420 enthält ein Kupplungspaket 421, das eine Mehrzahl erster Reibelemente oder Gegenanpress- oder Stahlplatten 422 aufweist, die mit einer Mehrzahl zweiter Reibelemente oder Reibscheiben 424 verschachtelt sind. Die Mehrzahl der Rektionsplatten 422 weisen Keile 435 auf, die mit den Keilen 110 des ersten Glieds 12 des Planetenradsatzes 102 in Eingriff sind. Die Mehrzahl von Reibscheiben 424 weisen Keile 440 auf, die mit den zweiten Keilen 407 des dritten Glieds 403 in Eingriff sind.
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Während des Betriebs kann die Brennkraftmaschine entweder ein- oder ausgeschaltet sein. Wenn die Brennkraftmaschine eingeschaltet ist, wird ein Drehmoment über den Dämpfer 409 in der ersten Richtung A an die Dämpfernabe 403 übertragen. Ein Teil des Drehmoments wird über die ersten Keile 405 an die Keile 430 des zweiten Rings 418 der Freilaufkupplung 414 übertragen. Die Freilaufkupplung 414 ermöglicht in der ersten Richtung A eine Drehung. Der Rest des Drehmoments wird über die zweiten Keile 407 an die Keile 440 der Reibscheiben 424 übertragen. Die Reibscheiben 424 übertragen in der ersten Richtung A bis zu dem Haltedrehmoment an die Gegenanpressplatten 422. Wenn das Drehmoment an den Gegenanpressplatten 422 höher als das vorgegebene Haltedrehmoment ist, gleiten die Gegenanpressplatten 422 in Bezug auf die Reibscheiben 424, wobei sie zwischen den Gegenanpressplatten 422 und den Reibscheiben 424 nur eine Gleit- oder Schlupfreibungskraft übertragen. Die Keile 435 der Gegenanpressplatten 422 übertragen ein Drehmoment an die Keile 110 des ersten Glieds 12. Daraufhin wird das Drehmoment von der Brennkraftmaschine über den Planetenradsatz 102 übertragen.
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Wenn die Brennkraftmaschine ausgeschaltet ist und wenn der Planetenradsatz 102 in der zweiten Richtung B ein Drehmoment an das erste Glied 12 überträgt, wirkt die Kupplungsanordnung 400 als eine Bremse oder Verriegelung. Das Drehmoment wird über die Keile 110 des ersten Glieds 12 an die Keile 435 der Gegenanpressplatten 422 übertragen. Die Gegenanpressplatten 422 übertragen bis zu dem Haltedrehmoment an die Reibscheiben 424. Wenn das Drehmoment an den Reibscheiben 424 höher als das vorgegeben Haltedrehmoment ist, gleiten die Gegenanpressplatten 422 in Bezug auf die Reibscheiben 424, wobei sie nur eine Gleit- oder Schlupfreibungskraft zwischen den Gegenanpressplatten 422 und den Reibscheiben 424 übertragen. Die Keile 440 der Reibscheiben 424 übertragen das Drehmoment an die zweiten Keile 407 der Dämpfernabe 403. Die ersten Keile 405 der Dämpfernabe 403 übertragen das Drehmoment an die Keile 430 des zweiten Rings 418 der Freilaufkupplung 414. Der zweite Ring 418 ist in der zweiten Richtung B in Bezug auf den ersten Ring 416 verriegelt und der erste Ring 416 überträgt das Drehmoment von den Keilen 417 an die Keile 415 des zweiten Glieds 13. Da das zweite Glied 13 ein Getriebegehäuse ist, wirkt die Freilaufkupplung 414 in der zweiten Richtung B als eine Verriegelung, um einer Drehung der Dämpfernabe 403 und des Hohlrads 12 einen Widerstand entgegenzusetzen.
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Obwohl die besten Ausführungsarten der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, soll die verwendete Terminologie selbstverständlich dem Wesen nach eher wörtlich und beschreibend als begrenzend sein. Der Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich diese Erfindung bezieht, erkennt im Licht der obigen Lehren, dass viele Änderungen der vorliegenden Erfindung möglich sind. Selbstverständlich kann die Erfindung im Umfang der beigefügten Ansprüche im Wesentlichen auf äquivalente andere Weise als hier genau beschrieben verwirklicht werden.
