DE102013215485B4

DE102013215485B4 - Integrierter Ritzelträger und Freilaufelementlaufring

Info

Publication number: DE102013215485B4
Application number: DE102013215485.2A
Authority: DE
Inventors: Bradley R. Heuver; Gregory D. Goleski; James G. Gibboney; Srinivas M. Arcota; Dennis N. Wys
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-08-07
Filing date: 2013-08-06
Publication date: 2023-11-30
Anticipated expiration: 2033-08-07
Also published as: CN103574003A; US20140045643A1; DE102013215485A1; US9273737B2; CN103574003B

Abstract

Ritzelträger, umfassend:eine erste Ritzelträgerscheibe (12), welche Ringsegmente (24) umfasst, wobei sich jedes Ringsegment (24) winkelig um eine Achse (16) erstreckt und von den anderen Ringsegmenten (24) winkelig beabstandet ist;eine zweite Ritzelträgerscheibe (28);Abstandshalter (20), die an den Ritzelträgerscheiben (12, 28) befestigt sind unddie Ritzelträgerscheiben (12, 28) axial trennen; undRückhalteelemente (14), wobei jedes Rückhalteelement (14) an einem der Ringsegmente (24) befestigt ist.

Description

Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen eine integrierte einteilige Ritzelträgerscheibe und den Laufring eines Freilaufsteuerelements, wie beispielsweise einer Einwegkupplung oder -bremse.
Ein Ritzelträger ist eine Vorrichtung für ein automatisches Getriebe, die Ritzel eines Planetenradsatzes in Drehung und Umdrehung um eine externe Achse trägt. Eine Freilaufkupplung ist eine Vorrichtung, welche Drehleistung zwischen zwei drehbaren Komponenten in einer Drehrichtung überträgt und in der Gegenrichtung frei läuft. Eine Freilaufbremse hält eine Komponente gegen Drehung in einer Drehrichtung und läuft in der Gegenrichtung frei, um dadurch die Komponente frei drehen zu lassen.
Zum Stand der Technik sei auf die US 2010 / 0 029 435 A1 verwiesen.
Herkömmliche Ritzelträger werden in Kombination mit Freilaufsteuerelementen, wie beispielsweise einer Einwegkupplung oder -bremse, verwendet. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Ritzelträger bereitzustellen, der bei Verwendung in der Automobilindustrie eine Verringerung des Gewichts ermöglicht. Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Ritzelträger gemäß Anspruch 1.
So umfasst ein Ritzelträger gemäß der Erfindung eine erste Scheibe (Ritzelträgerscheibe), die Ringsegmente umfasst, wobei sich jedes Ringsegment winkelig um eine Achse erstreckt und von den anderen Ringsegmenten winkelig beabstandet ist, eine zweite Scheibe (Ritzelträgerscheibe), Abstandshalter, die an den Scheiben befestigt sind und die Scheiben axial trennen, und Rückhalteelemente, wobei jedes Rückhalteelement an einem der Ringsegmente befestigt ist.
Durch Integrieren des Ritzelträgers und des Freilaufsteuerelements konnte Material zwischen jedem der Ritzel ohne Beeinträchtigung der strukturellen Kontinuität, Zuverlässigkeit und Betriebslebensdauer entfernt werden.
Diese Gewichteinsparung ist bei einer herkömmlichen Konstruktion infolge des Fehlens von Material, welches das Steuerelement zusammenhält, nicht möglich.
Das integrierte Teil hat nur eine Verbindung und daher weniger Spiel.
Der Anwendungsbereich der bevorzugten Ausführungsform ist aus der folgenden ausführlichen Beschreibung sowie den Ansprüchen und Zeichnungen ersichtlich. Es versteht sich von selbst, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele lediglich Veranschaulichungszwecken dienen, auch wenn sie bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen. Für Fachleute sind verschiedene Änderungen und Modifikationen an den beschriebenen Ausführungsformen und Beispielen zu erkennen.
Die Erfindung wird durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich, wobei:

1 eine perspektivische Ansicht einer Ritzelträgerscheibe mit integrierten Eingriffselementen ist;
2 eine perspektivische Ansicht einer Teilbaugruppe ist, welche die integrierte Ritzelträgerscheibe von 1 zusammen mit einer zweiten Trägerplatte umfasst;
3 eine perspektivische Ansicht ist, die einen Außenring zusammen mit der integrierten Ritzelträgerbaugruppe von 2 darstellt; und
4 ein schematischer Querschnitt an einer diametrischen Ebene durch einen der Abstandshalter der Baugruppe von 3 ist.

1 veranschaulicht eine Teilbaugruppe 10, die eine Ritzelträgerscheibe, nachfolgend als „erste Ritzelträgerscheibe 12“ bezeichnet, integriert mit Rückhalteelementen 14 einer Freilaufdrehmoment-Übertragungsvorrichtung umfasst, wie beispielsweise einer Einwegkupplung (OWC - one-way clutch) oder einer Einwegbremse (OWB - one-way brake). Die Baugruppe 10 umfasst vorzugsweise mindestens drei der Rückhalteelemente 14.
Die Innenfläche der ersten Ritzelträgerscheibe 12 ist mit Löchern 18, die um eine Achse 16 winkelig voneinander beabstandet sind, und Abstandshaltern 20 ausgebildet, die um die Achse 16 winkelig voneinander beabstandet sind. Die erste Ritzelträgerscheibe 12 ist mit einer mittigen Öffnung 26 ausgebildet, die mit der Achse 16 ausgerichtet ist.
Ein unterbrochener Ring ist in drei abgewinkelten Segmenten, nachfolgend als „Ringsegmente“ bezeichnet, ausgebildet, die um die Achse 16 winkelig voneinander beabstandet sind, wobei sich jedes Segment radial außerhalb eines jeden Abstandshalters 20 befindet. Jedes Segment des Rings 24 umfasst einen Satz von axialen Keilzähnen 22, die auf einer Oberfläche des Ringsegments ausgebildet sind, das vom Außenumfang der ersten Ritzelträgerscheibe 12 vorragt. Jedes Rückhalteelement 14 wird auf einem der Ringsegmente 24 getragen.
Die Teilbaugruppe 10 von 2 ist vorzugsweise als ein integriertes Einzelstück aus pulverisiertem Sintermetall ausgebildet.
Eine zweite Ritzelträgerscheibe 28 ist mit Löchern 32, wobei jedes Loch 32 mit einem der Löcher 18 ausgerichtet ist; inneren Keilzähnen 34; einer mittigen Öffnung 36; und einem Kreis von axialen Keilzähnen 38 ausgebildet, der die mittige Öffnung 36 umgibt. Der Durchmesser des Außenumfangs 40 der zweiten Ritzelträgerscheibe 28 entspricht im Wesentlichen dem Durchmesser der ersten Ritzelträgerscheibe 12 in der Region außerhalb der Löcher 18.
Jedes Paar von ausgerichteten Löschern 18, 32 trägt eine Ritzelwelle (nicht dargestellt), welche ein Planetenritzel (nicht dargestellt) trägt, das sich im axialen Raum zwischen der ersten Ritzelträgerscheibe 12 und zweiten Ritzelträgerscheibe 28 befindet. Ritzelwellen und Ritzel, die jenen ähneln, die in dieser Baugruppe verwendet werden, sind in der US 8 187 141 B2 dargestellt und beschrieben, dessen gesamte Offenbarung hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Wie 3 und 4 zeigen, ist jedes Rückhalteelement 14 mit einer Aussparung 42 ausgebildet, in der sich ein Eingriffselement 50 wie beispielsweise ein Kipphebel oder ein Hemmkörper einer OWC oder OWB befindet. Jedes Rückhalteelement 14 ist außerdem mit einer Kerbe 44 ausgebildet, in welcher sich eine Druckfeder (nicht dargestellt) befindet. Jede Feder treibt eines der Eingriffselemente 50 derart an, dass es sich in seiner Aussparung 42 radial nach außen und in Eingriff mit einem der Nocken 52 dreht, der auf einer Innenfläche eines Außenrings 54 ausgebildet ist. Kipphebel, Nocken und Federn, die jenen ähneln, die in dieser Baugruppe verwendet werden, sind in der US 7 661 518 B2 und der US 7 614 486 B2 dargestellt und beschrieben, deren gesamte Offenbarungen hierin durch Bezugnahme aufgenommen werden.
Eine gestanzte Verschleißplatte 56, die sich benachbart zum Außenring 54 befindet und durch einen Keil 22 an der Trägerscheibe 12 zur Drehung mit der ersten Ritzelträgerscheibe 12 befestigt ist, hält jedes Eingriffselement 50 in seiner Aussparung 42 und jede Feder in ihrer Kerbe 44 zurück und verhindert eine Beschädigung der Eingriffselemente 50 und der Federn infolge von Drehung der Scheibe 12 in Bezug auf den Außenring 54.
Wenn die Eingriffselemente 50 in die Nocken 52 auf dem Außenring 54 eingreifen, werden die erste Ritzelträgerscheibe 12 und zweite Ritzelträgerscheibe 28 lösbar am Außenring gesichert, um dadurch relative Drehung dazwischen zu verhindern. Wenn die Eingriffselemente 50 aus den Nocken 52 ausrücken, sind die erste Ritzelträgerscheibe 12 und zweite Ritzelträgerscheibe 28 frei, um sich in Bezug auf den Außenring 54 frei zu drehen.
Wenn die Baugruppe in einer Kupplungsanwendung verwendet wird, wird der Außenring 54 zur Drehung um die Achse 16 gestützt. Wenn die Baugruppe in einer Bremsenanwendung verwendet wird, wird der Außenring 54 an einem Getriebegehäuse gegen Drehung durch Keilzähne 58 fixiert, die auf der Außenfläche des Außenrings 54 ausgebildet sind.
Die erste Ritzelträgerscheibe 12 sowie die Rückhalteelemente 14 und Abstandshalter 20 sind aus pulverisiertem Sintermetall in einer einzigen Einheit ohne mechanische Verbindung oder Befestigungselemente einstückig ausgebildet. Die zweite Ritzelträgerscheibe 28, die ebenfalls aus pulverisiertem Sintermetall in einer einzigen Einheit ohne mechanische Verbindung und Befestigungselemente einstückig ausgebildet ist, ist durch Sintern an einer Oberfläche 30 an die Abstandshalter 20 gelötet, wie in 4 dargestellt. Durch Kombinieren dieser ersten Ritzelträgerscheibe 12 und zweiten Ritzelträgerscheibe 28 in einem Teil ohne Einbeziehung von Material in der Nachbarschaft der Ritzel, das ringförmige Strukturkontinuität zwischen den Ringsegmenten 24 erzeugen würde, kann die Gewichteinsparung maximiert werden.

Claims

Ritzelträger, umfassend: eine erste Ritzelträgerscheibe (12), welche Ringsegmente (24) umfasst, wobei sich jedes Ringsegment (24) winkelig um eine Achse (16) erstreckt und von den anderen Ringsegmenten (24) winkelig beabstandet ist; eine zweite Ritzelträgerscheibe (28); Abstandshalter (20), die an den Ritzelträgerscheiben (12, 28) befestigt sind und die Ritzelträgerscheiben (12, 28) axial trennen; und Rückhalteelemente (14), wobei jedes Rückhalteelement (14) an einem der Ringsegmente (24) befestigt ist.
Ritzelträger nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Außenring (54), der die erste Ritzelträgerscheibe (12) umschließt; und wobei jedes Rückhalteelement (14) so ausgelegt ist, dass es ein Eingriffselement (50) und eine Feder aufnimmt, welche das Eingriffselement (50) zum Eingriff mit dem Außenring (54) antreibt.
Ritzelträger nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Ritzelträgerscheibe (12), die zweite Ritzelträgerscheibe (28), die Abstandshalter (20) und die Rückhalteelemente (14) ohne eine mechanische Verbindung oder ein mechanisches Befestigungselement einstückig ausgebildet sind.
Ritzelträger nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste Ritzelträgerscheibe (12), die zweite Ritzelträgerscheibe (28), die Abstandshalter (20) und die Rückhalteelemente (14) aus pulverisiertem Sintermetall gebildet sind.
Ritzelträger nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste Ritzelträgerscheibe (12) und die Abstandshalter (20) in einem Stück einteilig ausgebildet sind und ferner eine Oberfläche (30) umfassen, an welcher die zweite Ritzelträgerscheibe (28) durch Sintern an die Abstandshalter (20) gelötet ist.
Ritzelträger nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: jedes Rückhalteelement (14) eine Aussparung (42) mit einem offenen Ende und eine Kerbe (44) mit einem offenen Ende umfasst; jedes Ringsegment (24) Keilzähne (22) umfasst; und ferner umfassend eine Verschleißplatte (56), die mit den Keilzähnen (22) in Eingriff steht und die offenen Enden der Aussparungen (42) und der Kerben (44) abdeckt.
Ritzelträger nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: jedes Rückhalteelement (14) eine Aussparung (42) mit einem offenen Ende umfasst, wobei jede Aussparung (42) so ausgelegt ist, dass sie ein Eingriffselement (50) enthält, das gestützt wird, um sich in der Aussparung (42) zu drehen; jedes Rückhalteelement (14) eine Kerbe (44) mit einem offenen Ende umfasst, wobei jede Kerbe (44) so ausgelegt ist, dass sie eine Feder enthält, welche das Eingriffselement (50) zur Drehung antreibt; jedes Ringsegment (24) Keilzähne (22) umfasst; und ferner umfassend eine Verschleißplatte, die mit den Keilzähnen (22) in Eingriff steht und die offenen Enden der Aussparungen (42) und der Kerben (44) abdeckt.