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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Einrichtung zum Erzeugen von Schubkraftreaktionen in einem Automatikgetriebe, insbesondere durch die Drehmomentübertragung zwischen kämmenden Schrägverzahnungen bedingte Kräfte.
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In einem Automatikgetriebe stützt ein Planetenradträger einen Planetenradsatz, wobei jedes Glied des Satzes mit einem Sonnenrad und einem Hohlrad in Eingriff steht. In der Regel wird eine axiale Kraftkomponente, d.h. Schublast, die aufgrund des Schrägungswinkels der kämmenden Zahnräder und Planetenräder und des zwischen ihnen übertragenen Drehmoments erzeugt wird, zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlrad aufgenommen. Die Schublast vom Sonnenrad ist auf die Hohlradnabe gerichtet, und die Schublast von der Hohlradnabe ist auf das Sonnenrad gerichtet. Dadurch können die Schublasten aufgehoben werden, d.h. ihnen kann durch eine Kraft von gleicher Höhe und in entgegengesetzter Richtung entgegengewirkt werden.
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Zwischen der Hohlradnabe und der Sonnenradnabe wird in der Regel ein Axialnadellager eingesetzt, um den Schublasten entgegenzuwirken und die Relativdrehzahl zwischen den beiden Komponenten zu bewältigen. Unter Freilauffahrtlastbedingungen können sich das Hohlrad und das Sonnenrad auseinander schieben. Deshalb muss der Schub vom Hohlrad und vom Sonnenrad in beiden Richtungen aufgenommen werden.
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Bei einigen Getriebeanwendungen ist die Drehzahldifferenz zwischen dem Hohlrad und dem Sonnenrad sehr hoch. Diese hohe Drehzahldifferenz über ein Axiallager führt zu wesentlichem Reibverlust und beeinträchtigt die Kraftstoffökonomie.
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Ein in einem Getriebe Kraftreaktionen erzeugendes System umfasst ein Gehäuse mit einer Vorderseite und einer Rückseite, eine Reaktionskomponente, einen ein Hohlrad und ein Sonnenrad umfassenden Zahnradsatz, der eine Vorwärtskraft zur Vorderseite überträgt, einen ersten Weg zum Übertragen einer Rückwärtskraft vom Hohlrad zur Rückseite, einen zweiten Weg zum Übertragen einer Vorwärtskraft vom Hohlrad zur Reaktionskomponente und einen dritten Weg zum Übertragen einer Rückwärtskraft vom Sonnenrad zur Reaktionskomponente.
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Das System stellt eine alternative Art und Weise des Übertragens von Schublasten vom Hohlrad zum Sonnenrad für Fälle bereit, in denen die Drehzahldifferenz zwischen dem Hohlrad und dem Sonnenrad hoch ist.
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Ein Axiallager zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlrad ist weder erforderlich noch wird es eingesetzt.
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Der Anwendungsumfang der bevorzugten Ausführungsform geht aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen hervor. Es versteht sich, dass die Beschreibung und spezielle Beispiele zwar bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung aufzeigen, aber nur der Veranschaulichung dienen. Für den Fachmann werden verschiedene Änderungen und Modifikationen an den beschriebenen Ausführungsformen und Beispielen ersichtlich.
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Durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung besser verständlich, darin zeigen:
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1 ein Schemadiagramm, das eine Seitenansicht der kinematischen Anordnung für ein Automatikgetriebe für ein Kraftfahrzeug zeigt;
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2 einen Querschnitt eines Zwischenabschnitts der kinematischen Anordnung von 1;
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3 eine Vorderansicht der in 4 gezeigten Druckscheibe; und
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4 einen Querschnitt eines vorderen Zwischenabschnitts der kinematischen Anordnung von 1;
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5 einen Querschnitt eines hinteren Abschnitts der kinematischen Anordnung von 1.
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Die Anordnung 10 von 1 umfasst einen Eingang 12; einen Ausgang 14; eine Zwischenwelle 16; einen ersten Planetenradsatz 20 mit einem ersten Sonnenrad 22, einem ersten Hohlrad 24, einem ersten Träger 26; und einen Satz von Planetenrädern 30, die auf dem Träger 26 gestützt sind und sich in ständigem Kämmeingriff mit dem Sonnenrad 22 und dem Hohlrad 24 befinden.
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Ein zweiter Planetenradsatz 32 umfasst ein mit dem Sonnenrad 22 fest gekoppeltes zweites Sonnenrad 34; ein zweites Hohlrad 36; einen mit dem Eingang 12 fest gekoppelten zweiten Träger 38 und einen Satz von Planetenrädern 40, die auf dem Träger 38 gestützt sind und sich in ständigem Kämmeingriff mit dem Sonnenrad 34 und dem Hohlrad 36 befinden.
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Ein dritter Planetenradsatz 42 umfasst ein mit dem Hohlrad 36 fest gekoppeltes drittes Sonnenrad 44; ein drittes Hohlrad 46; einen dritten Träger 48 und einen Satz von Planetenrädern 50, die auf dem Träger 48 gestützt sind und sich in ständigem Kämmeingriff mit dem Sonnenrad 44 und dem Hohlrad 46 befinden.
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Ein vierter Planetenradsatz 52 umfasst ein mit dem Hohlrad 46 fest gekoppeltes viertes Sonnenrad 54; ein durch eine Schale 58 mit dem Träger 26 fest gekoppeltes viertes Hohlrad 56; einen mit dem Ausgang 14 fest gekoppelten vierten Träger 60 und einen Satz von Planetenrädern 62, die auf dem Träger 60 gestützt sind und sich in ständigem Kämmeingriff mit dem Sonnenrad 54 und dem Hohlrad 56 befinden.
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Eine erste Bremse 64 hält das Hohlrad 24 gezielt gegen Drehung fest. Eine zweite Bremse 66 hält die Sonnenräder 22, 34 gezielt gegen Drehung am Getriebegehäuse 124 fest.
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Eine erste Kupplung 68 koppelt das Hohlrad 36 gezielt mit einem Kupplungsgehäuse 70 gegen Drehung auch am Getriebegehäuse 124.
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Eine zweite Kupplung 72 koppelt den Träger 48 gezielt mit dem Kupplungsgehäuse 70.
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Eine dritte Kupplung 74 koppelt das Hohlrad 46 gezielt mit dem Eingang 12.
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Eine vierte Kupplung 76 koppelt die Schale 58 gezielt mit dem Kupplungsgehäuse 70.
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2 zeigt, dass der Träger 26 an der Schale 58 befestigt ist.
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Das Kupplungsgehäuse 70 enthält einen axialen Arm 82, der mit einer inneren Keilverzahnung ausgebildet ist, an der eine Außenverzahnung an den Abstandsplatten 84 der Kupplung 68 zur Drehung mit dem Kupplungsgehäuse 70 fest angebracht ist. Die Reibplatten der Kupplung 68 sind durch Keilverzahnung mit einer äußeren Keilverzahnung keilverzahnt, die an einem Ring 85 ausgebildet ist, der mit dem Hohlrad 36 ausgebildet ist, verbunden.
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Die Zwischenwelle 16, die sich entlang einer Achse 86 auf der radialen Außenseite des Eingangs 12 erstreckt, ist am Ring 84 befestigt, wobei ein Sicherungsring 88 die Verbindung gewährleistet. Das Kupplungsgehäuse 70 ist durch axial beabstandete Buchsen 90, 92 auf der radialen Außenfläche der Zwischenwelle 16 gestützt.
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Das Kupplungsgehäuse 70 enthält einen anderen axialen Arm 94, der mit einer äußeren Keilverzahnung ausgebildet ist, an der eine Innenverzahnung an den Abstandsplatten 96 der Kupplung 76 zur Drehung mit dem Kupplungsgehäuse 70 fest angebracht ist. Die Reibplatten der Kupplung 76 sind durch Keilverzahnung mit einer inneren Keilverzahnung, die an einer Schale 58 ausgebildet ist, verbunden.
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Die Außenverzahnung 98 an den Abstandsplatten der Kupplung 72 greift in die am Arm 94 des Kupplungsgehäuses 70 ausgebildete innere Keilverzahnung ein. Die Reibplatten der Kupplung 72 sind durch Keilverzahnung mit einer äußeren Keilverzahnung, die am Träger 48 ausgebildet ist, verbunden.
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Vier Zufuhrkreise befinden sich zwischen den Buchsen 90, 92 und sind in der Nabe 100 des Kupplungsgehäuses 70 ausgebildet. Eine einzige Ausgleichsölzufuhr versorgt die Druckausgleichsvolumen 102, 104, 106 der Kupplungen 68, 72, 76 mit Automatikgetriebeflüssigkeit (ATF – Automatic Transmission Fluid). Ausgleichsdämme 103, 105, 107 dichten die Druckausgleichsvolumen 102, 104, 106 an den Kolben 110, 112, 114 der Kupplungen 68, 72, 76 ab.
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Jeder der Servozylinder 69, 73, 77 der Kupplungen 68, 72, 76 wird durch in dem Kupplungsgehäuse 70 ausgebildete individuelle Kreise mit Betätigungsdruck versorgt. Wenn kein Betätigungsdruck auf die Kupplungen 68, 72, 76 ausgeübt wird, hat das Kupplungsgehäuse 70 keine feste Verbindung mit irgendeiner anderen Komponente der Anordnung 10.
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4 zeigt einen Pumpenhalter 120, der durch Schrauben 122 am Getriebegehäuse 124 befestigt ist und die Eingangswelle 12 an einer Buchse 126 stützt. Eine Nabe 128 für die Bremsen 64, 66 umfasst einen radialen Arm 130, der am Pumpenhalter befestigt ist, und einen axialen Arm, der mit einer äußeren und einer inneren axialen Keilverzahnung, an denen die Abstandsplatten der beiden Bremsen 64 bzw. 66 befestigt sind, ausgebildet ist.
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Die Reibscheiben 132 der Bremse 66 sind mit einer äußeren axialen Keilverzahnung verbunden, die an einer Scheibe 134 ausgebildet ist, die durch die Zwischenwelle 18 an den Sonnenrädern 22, 34 befestigt ist. Die Reibscheiben 136 der Bremse 64 sind mit einer inneren axialen Keilverzahnung verbunden, die an einer Scheibe 138 ausgebildet ist, die am Hohlrad 24 befestigt ist und zwischen zwei Axiallagern 140, 141 gestützt ist, die sich am Träger 26 befinden.
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Die Planetenräder 30 des Zahnradsatzes 20 sind zur Drehung auf einer Ritzelwelle 142 gestützt, die auf dem Träger 26 gestützt ist.
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Der Pumpenhalter 120 ist mit einem ersten Zylinder 144 ausgebildet, der einen Kolben 146 enthält, der sich durch Öffnungen 148 in Kontakt mit einer der Abstandsplatten der Bremse 64 erstreckt. Bremsbetätigungsdruck wird durch Durchgänge 150, 151 zum Zylinder 144 geführt. Die Öffnungen 148 im Nabenarm 130 gestatten es einem Monteur der Bremsnabenanordnung, beim Ausrichten der Reibscheiben 136 auf die Scheibe 138 durch den Arm 130 hindurchzusehen.
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Der Halter 120 ist auch mit einem zweiten Zylinder 154 ausgebildet, der einen Kolben 156 enthält, der eine der Abstandsplatten der Bremse 66 berührt. Der Bremsbetätigungsdruck wird durch den Durchgang 158 zum Zylinder 154 geführt.
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Der radiale Arm 130 der Bremsnabe 128 ist so am Getriebegehäuse 124 befestigt, dass der Arm einen axialen Anschlag 152 berührt, der die Axialverschiebung des Arms begrenzt und eine axiale Reaktionskraft zur Kraft des Kolbens 146, die an die Platten der Bremse 64 angelegt wird, und zur Kraft des Kolbens 156, die an die Platten der Bremse 66 angelegt wird, erzeugt.
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Die Schale 58 ist am Träger 26 des Zahnradsatzes 20 an einem Sicherungsring 160 angebracht.
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Die Druckscheibe 162 von 3 ist mit Nasen 164 ausgebildet, die die Vorwärtsscheibe 166 des Trägers 26 in Eingriff nehmen. Ein Haltering 168 befestigt die Druckscheibe 162 an der Trägerscheibe 166.
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Der untere Pfeil stellt die Richtung der an die Verzahnung des Sonnenrads 22 des Zahnradsatzes 20 unter Bedingungen eines positiven Antriebs angelegten Schubkraft, d.h. wenn der Motor die angetriebenen Räder, die sich am Heck des Fahrzeugs befinden, antreibt, dar.
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Der untere Pfeil stellt die Richtung der an die Verzahnung des Hohlrads 24 des Zahnradsatzes 20 unter Bedingungen eines positiven Drehmoments angelegten Schubkraft dar.
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Die vorwärts gerichtete Schubkraft des Sonnenrads 22 wird durch ein Axiallager, das sich zwischen dem Sonnenrad 22 und der Vorderseite am Pumpenhalter 120 befindet, durch den Pumpenhalter 120 zu den Schrauben 122 und in das Getriebegehäuse 124, mit dem die Schrauben 122 in Eingriff stehen, direkt übertragen.
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Die rückwärts gerichtete Schubkraft des Hohlrads 24 wird durch die Scheibe 138 zum Axiallager 141 übertragen, das diese Schubkraft an die Scheibe 166 des Trägers 26 anlegt. Der Träger 26 überträgt die Kraft auf die Schale 58.
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Die Rückwärtsschubkraft des Hohlrads 24 wird durch die Schale 58 axial rückwärts als Verankerungsgrund an einer Rückseite des Getriebegehäuses 124 in der Nähe des hinteren Teils des Getriebes übertragen. Ein Axiallager zwischen dem Sonnenrad 22 und dem Hohlrad 24 ist weder erforderlich noch wird es eingesetzt.
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Wie in 5 gezeigt, ist die Schale 58 an einer Scheibe 174 befestigt, die sich radial zur Achse 86 zwischen den Axiallagern 176, 177 erstreckt. Die Scheiben 180, 182 des Trägers 60 sind gegenseitig gesichert. Ein Lager 184 ist durch einen Haltering 186 am Getriebegehäuse 124 gesichert. Ein Ring 188, der über den Außendurchmesser der Ausgangswelle 14 angebracht ist, berührt den Träger 60 und den inneren und äußeren Laufring des Lagers 184 dort, wo der Rückwärtsschubkraft des Hohlrads 24 an der Rückseite des Getriebegehäuses 124 entgegengewirkt wird.
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Unter Bedingungen eines positiven Drehmoments wird die Schubkraft des Hohlrads 24 durch die Schale 58 axial rückwärts als Verankerungsgrund am Getriebegehäuse 124 in der Nähe des hinteren Teils des Getriebes übertragen. Die Rückwärtsschubkraft des Hohlrads 24 wird über einen Weg, der die Scheibe 174, das Axiallager 176, die Scheibe 180 des Trägers 60, die Scheibe 182 des Trägers 60, den Ring 188 und das Lager 184 umfasst, zu einer axialen Schubkraftreaktion am Getriebegehäuse 124 übertragen.
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Unter Bedingungen eines negativen Drehmoments, d.h. wenn die Räder Drehmoment zum Motor übertragen, ist die Richtung der Hohlradschubkraft und der Sonnenradschubkraft bezüglich der Richtung der in 2 gezeigten Pfeile umgekehrt.
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Unter Bedingungen eines negativen Drehmoments wird die Vorwärtsschubkraft des Hohlrads 24 über einen Weg, der die Scheibe 138, das Axiallager 140, die Druckscheibe 162, den Haltering 168, den Träger 26, die Schale 58, das Hohlrad 56, die Scheibe 174 und das Axiallager 177 umfasst, zur Scheibe 190 übertragen.
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Unter Bedingungen eines negativen Drehmoments wird die Rückwärtsschubkraft des Sonnenrads 24 über einen Weg, der das Sonnenrad 34, das Axiallager 192, den Träger 38, die Eingangswelle 12, das Axiallager 202 umfasst, zur Scheibe 190 übertragen.
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Die Scheibe 190 ist eine Reaktionszwischenkomponente, an die die Rückwärtsschubkraft des Sonnenrads 22 und die Vorwärtsschubkraft des Hohlrads 24 unter Bedingungen eines negativen Drehmoments angelegt werden und in der diesen entgegengesetzt gerichteten Kräften gegenseitig entgegengewirkt wird.
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Die bevorzugte Ausführungsform ist gemäß den Vorschriften der Patentbestimmungen beschrieben worden. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die alternativen Ausführungsformen auch auf andere Weise durchgeführt werden können, als speziell dargestellt und beschrieben wurde.
