DE102013220524A1

DE102013220524A1 - Bremsmechanismus für ein hybridgetriebe

Info

Publication number: DE102013220524A1
Application number: DE201310220524
Authority: DE
Inventors: Anthony James Corsetti; Goro Tamai
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-10-15
Filing date: 2013-10-11
Publication date: 2014-04-17
Anticipated expiration: 2033-10-12
Also published as: CN103727150A; DE102013220524B4; CN103727150B

Abstract

Ein Bremsmechanismus umfasst eine Kupplungseinheit und eine Scheibe. Die Kupplungseinheit umfasst einen ersten und zweiten Einrückungsmechanismus. Jeder Einrückungsmechanismus weist zumindest einen Zahn auf. Die Scheibe bildet zumindest einen Schlitz. Jeder Einrückungsmechanismus ist relativ zu der Scheibe zwischen einer ausgerückten Stellung und einer eingerückten Stellung bewegbar. Der Zahn des ersten Einrückungsmechanismus ist derart ausgestaltet, dass er mit dem Schlitz der Scheibe in Eingriff steht, wenn er sich in der eingerückten Stellung befindet, um eine Drehung der Scheibe in einer ersten Drehrichtung zu beenden. Der Zahn des zweiten Einrückungsmechanismus ist derart ausgestaltet, dass er mit dem Schlitz der Scheibe in Eingriff steht, wenn er sich in der eingerückten Stellung befindet, um eine Drehung der Scheibe in einer zweiten Drehrichtung, die der ersten Drehrichtung entgegengesetzt ist, zu beenden. Die Scheibe ist derart ausgestaltet, dass sie um eine Drehachse relativ zu der Kupplungseinheit rotiert, wenn sich jeder Einrückungsmechanismus in der ausgerückten Stellung befindet.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/713,662, die am 15. Oktober 2012 eingereicht wurde und deren Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit mit aufgenommen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Bremsmechanismus für ein Hybridgetriebe.
HINTERGRUND
Um ein effizienteres Fahrzeug herzustellen, kombinieren Hybridfahrzeug-Antriebsstränge einen Elektromotor und eine herkömmliche Brennkraftmaschine. Drehmoment von der Kraftmaschine und dem Elektromotor wird in der Regel zu den angetriebenen Rädern des Fahrzeugs über ein Getriebe kanalisiert. Der Wirkungsgrad eines Hybridfahrzeug-Antriebsstrangs steht im Allgemeinen mit dem Prozentsatz der Zeit, die die Maschine zusätzlich zu oder anstelle des Elektromotors laufen gelassen werden muss, um das Fahrzeug mit Leistung zu beaufschlagen, in Beziehung.
Einige Hybridantriebsstränge wenden einen einzigen Elektromotor in Kombination mit der Kraftmaschine an. In derartigen Antriebssträngen stehen der Getriebeausgang sowie die Fahrzeuggeschwindigkeit direkt mit den Drehzahlen und Drehmomenten der Kraftmaschine und des Elektromotors in Beziehung. Andere Hybridantriebsstränge wenden zwei Elektromotoren in Kombination mit der Kraftmaschine an, um das Fahrzeug mit Leistung zu beaufschlagen. Zusätzlich kann ein Fahrzeug einen rein elektrischen Antrieb anwenden. In einem solchen Fall wird der Antriebsstrang des Fahrzeugs einen oder mehrere Motoren/Generatoren und keine Brennkraftmaschine aufweisen.
In einem hybriden oder rein elektrischen Antriebsstrang sind die Elektromotoren funktional mit einem Getriebe verbunden, das eine Planetenradanordnung umfasst, so dass das Drehmoment und die Drehzahl der Elektromotoren unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit und der gewünschten Beschleunigung gewählt werden können. In einem Hybridantriebsstrang wird die Steuerung der Kraftmaschine in der Regel erreicht, indem der einzelne Drehmomentbeitrag von dem Elektromotor/den Elektromotoren variiert wird. Somit können derartige hybride und rein elektrische Antriebsstränge jeweils einen wählbaren Drehmomentbeitrag von ihren Elektromotoren liefern, und in dem Fall des Hybridantriebsstrangs kann er ähnlich einen wählbaren Drehmomentbeitrag von der Kraftmaschine zum Antreiben des betreffenden Fahrzeugs liefern.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Bremsmechanismus für ein Hybridgetriebe umfasst eine Kupplungseinheit und eine Scheibe. Die Kupplungseinheit umgibt eine Drehachse. Die Kupplungseinheit umfasst einen ersten Einrückungsmechanismus und einen zweiten Einrückungsmechanismus, die jeweils die Drehachse umgeben. Ein jeder von dem ersten und zweiten Einrückungsmechanismus weist zumindest einen Zahn auf. Die Scheibe umgibt die Drehachse, wobei die Scheibe zumindest einen Schlitz bildet. Ein jeder von dem ersten und zweiten Einrückungsmechanismus ist relativ zu der Scheibe zwischen einer ausgerückten Stellung und einer eingerückten Stellung bewegbar. Der Zahn des ersten Einrückungsmechanismus ist ausgestaltet, um mit dem Schlitz der Scheibe in Eingriff zu stehen, wenn er sich in der eingerückten Stellung befindet, um eine Rotation der Scheibe in einer ersten Drehrichtung zu beenden. Der Zahn des zweiten Einrückungsmechanismus ist derart ausgestaltet, dass er mit dem zumindest einen Schlitz der Scheibe in Eingriff steht, wenn er sich in der eingerückten Stellung befindet, um eine Rotation der Scheibe in einer zweiten Drehrichtung, die der ersten Drehrichtung entgegengesetzt ist, zu beenden. Die Scheibe ist derart ausgestaltet, dass sie um die Drehachse relativ zu der Kupplungseinheit rotiert, wenn sich ein jeder von dem ersten und zweiten Einrückungsmechanismus in der ausgerückten Stellung befindet.
In einem anderen Aspekt umfasst ein Hybridgetriebe eine Eingangswelle, zumindest einen Elektromotor/Generator, einen Zahnradsatz und einen Bremsmechanismus. Die Eingangswelle und der Zahnradsatz sind um eine Drehachse drehbar. Der Bremsmechanismus umfasst eine Kupplungseinheit und eine Scheibe. Die Kupplungseinheit umgibt die Drehachse. Die Kupplungseinheit umfasst einen ersten Einrückungsmechanismus und einen zweiten Einrückungsmechanismus, die jeweils die Drehachse umgeben. Ein jeder von dem ersten und zweiten Einrückungsmechanismus weist zumindest einen Zahn auf. Die Scheibe umgibt die Drehachse, und die Scheibe definiert zumindest einen Schlitz. Ein jeder von dem ersten und zweiten Einrückungsmechanismus ist relativ zu der Scheibe zwischen einer ausgerückten Stellung und einer eingerückten Stellung bewegbar. Der zumindest eine Zahn des ersten Einrückungsmechanismus ist derart ausgestaltet, dass er mit dem zumindest einen Schlitz der Scheibe in Eingriff steht, wenn er sich in der eingerückten Stellung befindet, um eine Rotation der Scheibe in einer ersten Drehrichtung zu beenden. Der zumindest eine Zahn des zweiten Einrückungsmechanismus ist ausgestaltet, um mit dem zumindest einen Schlitz der Scheibe in Eingriff zu stehen, wenn er sich in der eingerückten Stellung befindet, um eine Rotation der Scheibe in einer zweiten Drehrichtung, die der ersten Drehrichtung entgegengesetzt ist, zu beenden. Die Scheibe ist derart ausgestaltet, dass sie um die Drehachse relativ zu der Kupplungseinheit rotiert, wenn sich ein jeder von dem ersten und zweiten Einrückungsmechanismus in der ausgerückten Stellung befindet.
Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von einigen der besten Ausführungsarten und anderen Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen, leicht deutlich werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das ein Hybridgetriebe und einen Controller aufweist, der einen Bremsmechanismus innerhalb des Hybridgetriebes steuert;
2 ist eine schematische Seitenansicht im Querschnitt des Bremsmechanismus, der in dem Hybridgetriebe angeordnet ist, wobei sich der Bremsmechanismus in einer ausgerückten Stellung befindet;
3 ist eine schematische Seitenansicht im Querschnitt des Bremsmechanismus, der in dem Hybridgetriebe angeordnet ist, wobei sich der Bremsmechanismus in einer eingerückten Stellung befindet;
4 ist eine schematische Perspektivansicht des Bremsmechanismus von 2, teilweise weggeschnitten, die den Bremsmechanismus in der ausgerückten Stellung veranschaulicht;
5 ist eine schematische Perspektivansicht des Bremsmechanismus von 3, teilweise weggeschnitten, die den Bremsmechanismus in der eingerückten Stellung veranschaulicht;
6 ist eine schematische Seitenansicht im Querschnitt einer anderen Ausführungsform des Bremsmechanismus, der in dem Hybridgetriebe angeordnet ist;
7 ist eine schematische Perspektivansicht des Bremsmechanismus von 6;
8 ist eine schematische Stirnansicht im Teilquerschnitt einer anderen Ausführungsform des Bremsmechanismus, der in dem Hybridgetriebe angeordnet ist, wobei sich der Bremsmechanismus in einer eingerückten Stellung befindet;
9 ist eine schematische Stirnansicht im Teilquerschnitt eines nochmals anderen Bremsmechanismus, der in dem Hybridgetriebe angeordnet ist, wobei sich der Bremsmechanismus in einer eingerückten Stellung befindet;
10 ist eine schematische Stirnansicht im Teilquerschnitt einer anderen Ausführungsform des Bremsmechanismus, wobei sich der Bremsmechanismus in einer eingerückten Stellung befindet;
11 ist eine schematische Stirnansicht im Teilquerschnitt des Bremsmechanismus von 10, wobei sich der Bremsmechanismus in einer teilweise ausgerückten Stellung befindet;
12 ist eine schematische Stirnansicht im Teilquerschnitt des Bremsmechanismus von 10, wobei sich der Bremsmechanismus in einer ausgerückten Stellung befindet; und
13 ist eine schematische perspektivische Stirnansicht im Teilquerschnitt der Einrückungsmechanismen des Bremsmechanismus von 10 in der eingerückten Stellung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, wobei gleiche Bezugszeichen sich auf gleiche Komponenten beziehen, veranschaulicht 1 einen Hybridantriebsstrang 20, der ausgestaltet ist, um ein Fahrzeug 22 anzufahren und anzutreiben, d. h. um das Fahrzeug 22 in allen Geschwindigkeitsbereichen zwischen niedrigen und hohen Straßengeschwindigkeiten zu betreiben. Der Hybridantriebsstrang 20 kann mehrere Energiequellen, die eine Brennkraftmaschine 24 einschließen, und ein Hybridgetriebe 25 umfassen. Das Hybridgetriebe 25 kann einen ersten Motor/Generator 26 und einen zweiten Motor/Generator 28 und ein ”elektrisch verstellbares Getriebe” (EVT) 27 umfassen.
Der Antriebsstrang 20 weist zusätzlich ein Energiespeichersystem 30 auf, das eine oder mehrere Batterien umfasst, die nicht genauer gezeigt sind, jedoch Fachleuten bekannt sind. Das Energiespeichersystem 30 ist funktional mit dem ersten und zweiten Motor/Generator 26, 28 verbunden, so dass die Motoren/Generatoren 26/28 Drehmoment auf die Kraftmaschine übertragen oder Drehmoment von dieser aufnehmen können. Es ist festzustellen, dass es mehr oder weniger als zwei Motoren/Generatoren 26, 28 geben könnte. Der Antriebsstrang 20 umfasst auch einen Controller 32 oder eine elektronische Steuerungseinheit (ECU). Der Controller 32 ist funktional mit den Energiequellen und mit dem Energiespeichersystem 30 verbunden, um die Verteilung von Drehmoment von den Energiequellen auf das EVT 27 zu steuern.
Das EVT 27 umfasst einen Getriebeplanetenradstrang, der funktional mit einem jeden von der Kraftmaschine und den Motoren/Generatoren 26, 28 verbunden ist. Das Kanalisieren jeweiliger Drehmomente der Kraftmaschine und der Motoren/Generatoren 26, 28 zu unterschiedlichen Elementen des Planetenradstrangs lässt zu, dass eine der Energiequellen die Arbeit von einer jeden der beiden anderen unterstützt oder ausgleicht. Somit lässt die Kombination aus einer Kraftmaschine und den Motoren/Generatoren 26, 28, die funktional mit dem EVT 27 verbunden sind, zu, dass Drehzahlen und Drehmomente der Kraftmaschine und der Motoren/Generatoren 26, 28 unabhängig gesteuert und gewählt werden können, um das Fahrzeug 22 effizienter mit Leistung zu beaufschlagen.
Obwohl der in 1 gezeigt Hybridantriebsstrang 20 die Kraftmaschine umfasst, kann das EVT 27 auch alleine mit den Motoren/Generatoren 26, 28 verbindbar sein. In einem solchen Fall wäre der Antriebsstrang 20 nicht länger ein Hybrid-Typ, sondern würde rein elektrisch werden, und das EVT 27 kann dann weitgehend als eine elektromechanische Antriebseinheit beschrieben werden. Der Einfachheit und Klarheit wegen wird sich der Rest der vorliegenden Beschreibung auf die elektromechanische Antriebseinheit beziehen, da das EVT 27 sowohl mit der Kraftmaschine als auch mit den Motoren/Generatoren 26, 28 verbunden ist.
Unter Bezugnahme auf 1 kann das EVT 27 einen oder mehrere Planetenradsätze 36 umfassen. Jeder Planetenradsatz 36 kann ein einzelner Planetenradsatz 36, eine zusammengesetzte Planetenradanordnung mit zwei oder mehr miteinander verbundenen Planetenradsätzen 36 oder ein Außenradsatz sein. Die Kraftmaschine, die Motoren/Generatoren 26, 28 und der Zahnradsatz können auf einer Drehachse 38 angeordnet sein.
Wieder unter Bezugnahme auf 1 sind die Kraftmaschine und die Motoren/Generatoren 26, 28 funktional mit dem EVT 27 über eine Eingangsanordnung 44 verbunden, die Drehmoment von der Kraftmaschine auf ein Getriebeeingangselement 40 überträgt. Die Eingangsanordnung 44 umfasst eine Ausgangswelle 42 der Kraftmaschine, die auch als das Eingangselement 40 in das Hybridgetriebe 25 dient. Das Eingangselement 40 ist auf der Drehachse 38 angeordnet und um diese drehbar, um Kraftmaschinen-Drehmoment an das EVT 27 zu liefern. Das EVT 27 umfasst auch ein Getriebeausgangselement 52, das auf der Drehachse 38 angeordnet ist. Das Getriebeausgangselement 52 ist ständig mit einem Satz Antriebsräder 54 verbunden und ist ausgestaltet, um Ausgangsdrehmoment, das von dem EVT 27 empfangen wird, an die Antriebsräder 54 zu liefern, um das Fahrzeug 22 anzufahren und anzutreiben.
Wie in 1 zu sehen ist, umfasst das Getriebe auch ein feststehendes Element, wie etwa einen Getriebekasten 34 oder ein Gehäuse 56. Das EVT 27 kann auch einen Bremsmechanismus 58 umfassen, wie in den 2–5 gezeigt ist und nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Dementsprechend kann der Bremsmechanismus 58 verwendet werden, um eine Rotation des Planetenradsatzes 36, um die Drehachse 38 relativ zu dem Gehäuse 56 zu stoppen.
Wie in 1 gezeigt ist, kann das EVT 27 auch einen Dämpfer 59 umfassen. Der Dämpfer 59 kann funktional mit der Kraftmaschine verbunden sein und ist ausgestaltet, um Torsionsschwingungen, die durch die Kraftmaschine erzeugt werden, zu absorbieren, bevor derartige Schwingungen über das Eingangselement 40 auf den Planetenradsatz 36 übertragen werden.
Wie in den 2–5 gezeigt ist, ist der Bremsmechanismus 58 ausgestaltet, um als eine Doppelklauenkupplung zu arbeiten, die auf der Drehachse 38 angeordnet ist. Der Bremsmechanismus 58 umfasst eine Kupplungseinheit 60 und eine Scheibe 46. Die Kupplungseinheit 60 ist an dem Gehäuse 56 befestigt, während sie auch die Drehachse 38 radial umgibt. Deshalb rotiert die Kupplungseinheit 60 aufgrund der Anbringung der Kupplungseinheit 60 an dem Gehäuse 56 nicht um die Drehachse 38.
Die Kupplungseinheit 60 umfasst einen Kasten 34, einen ersten Einrückungsmechanismus 48 und einen zweiten Einrückungsmechanismus 50. Der Kasten 34 umfasst eine erste Wand 62, eine zweite Wand 64, eine Verbindungswand 66, eine erste Lippe 68 und eine zweite Lippe 70, die sich derart zusammenfügen, dass sie eine Kammer 72 bilden, die die Eingangswelle und somit die Drehachse 38 radial umgibt. Die erste und zweite Wand 62, 64 erstrecken sich radial von der Drehachse 38. Die erste Wand 62 erstreckt sich in axial beabstandeter und paralleler Beziehung zu der zweiten Wand 64. Die Verbindungswand 66 umgibt die Drehachse 38 in Umfangsrichtung und verbindet die erste Wand 62 und die zweite Wand 64 axial. Die erste Lippe 68 und die zweite Lippe 70 umgeben die Drehachse 38 in Umfangsrichtung und sind radial von der Verbindungswand 66 beabstandet, so dass die erste und zweite Lippe 68, 70 näher bei der Drehachse 38 liegen als die Verbindungswand 66. Die erste und zweite Lippe 68, 70 erstrecken sich axial aufeinander zu, um einen axialen Spalt 74 dazwischen zu bilden. Deshalb arbeiten die erste und zweite Wand 62, 64, die Verbindungswand 66 und die erste und zweite Lippe 68, 70 zusammen, um einen im Allgemeinen C-förmigen Querschnitt zu bilden, was bei Verschiebung 360 Grad um die Drehachse 38 herum einen torusförmigen Hohlraum bildet.
Die Scheibe 46 erstreckt sich radial von der Eingangswelle und ist drehbar an dieser angebracht. Die Scheibe 46 kann in kerbverzahntem Eingriff mit der Eingangswelle stehen. Die Scheibe 46 erstreckt sich radial durch den Spalt, der zwischen der ersten und zweiten Lippe 68, 70 gebildet ist, in den Hohlraum hinein. Die Scheibe 46 ist ausgestaltet, um in Ansprechen auf eine Drehung der Eingangswelle relativ zu dem Kasten 34 um die Drehachse 38 zu rotieren. Genauer kann die Scheibe 46 in einer Uhrzeigerrichtung 76 oder einer Gegenuhrzeigerrichtung 78 rotieren. Die Scheibe 45 weist eine erste Fläche 80 und eine zweite Fläche 82 auf, die der ersten Fläche 80 entgegengesetzt ist. Die erste Fläche 80 bildet eine Mehrzahl von ersten Schlitzen 84, und die zweite Fläche 82 bildet eine Mehrzahl von zweiten Schlitzen 86. Die ersten und zweiten Schlitze 84, 86 sind in Umfangsrichtung voneinander beabstandet und umgeben die Drehachse 38 radial. Jeder Schlitz 84, 86 kann durch eine vertiefte Rampe 88, einen vertieften Boden 90 und eine vertiefte Begrenzungswand 92 gebildet sein. Wie im Querschnitt betrachtet, erstreckt sich die vertiefte Rampe 88 in einer im Allgemeinen diagonalen Richtung zu dem vertieften Boden 90, und die vertiefte Begrenzungswand 92 erstreckt sich im Allgemeinen senkrecht von der jeweiligen Fläche 80, 82 zu dem vertieften Boden 90. Der vertiefte Boden 90 erstreckt sich zwischen der vertieften Rampe 88 und der vertieften Begrenzungswand 92, um jeden der ersten und zweiten Schlitze 84, 86 zu bilden, die jeweils eine vierseitige Form aufweisen. Zusätzlich sind die ersten und zweiten Schlitze 84, 86, die in der jeweiligen ersten und zweiten Fläche 80, 82 der Scheibe 46 gebildet sind, axiale Umfangsspiegelbilder voneinander.
Der erste und zweite Einrückungsmechanismus 48, 50 sind in der Kammer 72 angeordnet und umgeben die Drehachse 38 radial. Der erste und zweite Einrückungsmechanismus 48, 50 sind axial derart voneinander beabstandet, dass die Scheibe 46 axial dazwischen angeordnet ist. Jeder Einrückungsmechanismus 48, 50 ist in der Kammer 72 angeordnet und axial zwischen einer ausgerückten Stellung 94, wie in 2 gezeigt ist, und einer eingerückten Stellung 96, wie in 3 gezeigt ist, bewegbar, wie es nachstehend ausführlicher erläutert wird. Jeder Einrückungsmechanismus 48, 50 weist eine Innenfläche 98 und eine Außenfläche 100 auf, die der Innenfläche 98 axial entgegengesetzt ist. Die Außenfläche 100 eines jeden von dem ersten und zweiten Einrückungsmechanismus 48, 50 ist der jeweiligen ersten und zweiten Wand 62, 64 zugewandt und bildet auch eine Nut 102, die die Drehachse 38 in Umfangsrichtung umgibt. Gleichermaßen sind die Innenflächen 98 der jeweiligen ersten und zweiten Fläche 80, 82 der Scheibe 46 zugewandt. Eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten ersten Zähnen 104 und zweiten Zähnen 106 erstreckt sich axial von der Innenfläche 98 des jeweiligen ersten und zweiten Einrückungsmechanismus 48, 50. Die Zähne 104, 106 sind derart ausgestaltet, dass sie im Allgemeinen eine den jeweiligen Schlitzen 84, 86 komplementäre Form aufweisen, so dass jeder Schlitz 84, 86 ausgestaltet ist, um darin einen entsprechenden Zahn 104 aufzunehmen. Deshalb umfasst ein jeder der Zähne 104, 106 eine Einrückungsrampe 108, einen Einrückungsboden 110 und eine Einrückungsbegrenzungswand 112. Die Einrückungsrampe 108 erstreckt sich im Allgemeinen diagonal von der Innenfläche 98 des Einrückungsmechanismus 48 zu dem Einrückungsboden 110, und die Einrückungsbegrenzungswand 112 erstreckt sich im Allgemeinen senkrecht von der Innenfläche 98 des Einrückungsmechanismus 48 zu dem Einrückungsboden 110. Der Einrückungsboden 110 verbindet die Einrückungsrampe 108 und die Einrückungsbegrenzungswand 112. Zusätzlich sind die Zähne 104, 106, die sich von der Innenfläche 98 von einem der Einrückungsmechanismen 48, 50 erstrecken, Umfangsspiegelbilder der Zähne 104, 106, die sich von der Innenfläche 98 des anderen Einrückungsmechanismus 48, 50 erstrecken.
Ein Vorsprung 114 erstreckt sich von der Verbindungswand 66 in den Hohlraum hinein, so dass der Vorsprung 114 sich zwischen der Verbindungswand 66 und der Scheibe 46 erstreckt. Der Vorsprung 114 weist entgegengesetzte Reaktionsflächen 116 auf, die einander axial entgegengesetzt sind. Eine Vorspanneinrichtung 118 ist zwischen jeder Reaktionsfläche 116 und der Innenfläche 98 des jeweiligen ersten und zweiten Einrückungsmechanismus 48, 50 angeordnet. Die Vorspanneinrichtung 118 kann eine Feder, wie eine Schraubenfeder, sein. Die Vorspanneinrichtung 118 übt eine axiale Last auf den Einrückungsmechanismus 48 aus, um den Einrückungsmechanismus 48 von der Scheibe 46 weg und in die ausgerückte Stellung 94 axial vorzuspannen.
Dichtungen 120 sind radial zwischen einem jeden der Einrückungsmechanismen 48, 50 und der jeweiligen Verbindungswand 66, der ersten Lippe 68 und der zweiten Lippe 70 angeordnet. Die Nuten 102, die in den Einrückungsmechanismen 48, 50 gebildet sind, die jeweilige erste und zweite Wand 62, 64 und die Dichtungen 120 arbeiten zusammen, um Druckhohlräume 122 dazwischen zu bilden. Der Bremsmechanismus 58 ist funktional an einer Pumpe, wie etwa einer Schmierpumpe 124, angebracht. Die Pumpe ist ausgestaltet, um Fluid 126, wie etwa Öl und dergleichen, in die Druckhohlräume 122 durch Anschlüsse (nicht gezeigt), zuzuführen. Die Pumpe ist auch funktional an dem Controller 32 angebracht. Wenn es erwünscht ist, eine Rotation der Eingangswelle zu stoppen, sendet der Controller 32 ein Signal an die Pumpe, um Fluid 126 zuzuführen und somit die Druckhohlräume 122 unter Druck zu setzen. Wenn der Druck innerhalb des Druckhohlraums 122 auf einen vorbestimmten Schwellenwert erhöht wird, wird der entsprechende Einrückungsmechanismus 48, 50 axial in die eingerückte Stellung 96 vorgespannt, um eine Rotation der Scheibe 46 zu beenden. Anhand eines nicht einschränkenden Beispiels kann Fluid 126 von der Pumpe annähernd 0,8 bar Druck innerhalb des Druckhohlraums 122 liefern, so dass zumindest 34 Nm (25 foot pounds (lbs) force) auf den Einrückungsmechanismus 48, 50 wirken.
Wenn sich die Einrückungsmechanismen 48, 50 in der eingerückten Stellung 96 befinden, wie es in 3 gezeigt ist, stehen der erste und zweite Zahn 104, 106 in Eingriff mit dem entsprechenden ersten und zweiten Schlitz 84, 86, um eine Rotation der Scheibe 46 relativ zu dem Kasten 34 zu verhindern. Wenn z. B. die Eingangswelle die Scheibe 46 in der Uhrzeigerrichtung 76 rotiert, steht die vertiefte Rampe 88 der ersten Schlitze 94, die in der ersten Fläche 80 der Scheibe 46 gebildet sind, mit der Einrückungsrampe 108 des Zahns des entsprechenden Einrückungsmechanismus 48, 50 in Kontakt und zwischen den entsprechenden vertieften Begrenzungswänden 92 und Einrückungsbegrenzungswänden 112 ist Spiel 128 gebildet. Gleichermaßen stehen die vertieften Begrenzungswände 92 der zweiten Schlitze 96, die in der zweiten Fläche 82 der Scheibe 46 gebildet sind, mit der Einrückungsbegrenzungswand 112 der zweiten Zähne 106 des zweiten Einrückungsmechanismus 50 in Kontakt und zwischen den entsprechenden Einrückungsrampen 108 und vertieften Rampen 88 ist Spiel 128 gebildet. Deshalb wird Drehmoment, das in der Sperrrichtung im Uhrzeigersinn 76 aufgebracht wird, bewirken, dass die Zähne 104, 106 eingerückt bleiben, selbst wenn Öldruck abgelassen wird. Jedoch gestattet eine kleine Drehung in der nicht sperrenden Richtung, d. h. der Entgegensperrrichtung 78, dass die Vorspanneinrichtungen 118 auf den ersten und zweiten Einrückungsmechanismus 48, 50 wirken und diese in die ausgerückte Stellung 94 zurückziehen, was durch die Schräge der vertieften Rampen 88 und Einrückungsrampen 108 ermöglicht wird. Deshalb ist das Spiel 128, das zwischen den vertieften Rampen 88 und den Einrückungsrampen 108 oder den vertieften Begrenzungswänden 92 und den Einrückungsbegrenzungswänden 112 gebildet wird, derart ausgestaltet, dass zumindest ein Einrückungsmechanismus 48, 50 immer durch die entsprechende Vorspanneinrichtung 118 zurückgezogen sein wird, wenn nicht länger Öldruck innerhalb des Druckhohlraums 122 aufgebracht wird. Als eine Alternative zu der oben beschriebenen hydraulischen Betätigung ist festzustellen, dass der Einrückungsmechanismus 48, 50 über einen elektromechanischen Aktor und dergleichen betätigt werden kann. Es ist festzustellen, dass auch andere Aktoren verwendet werden können.
In den 6 und 7 ist eine andere Ausführungsform des Bremsmechanismus 158 gezeigt. Ähnlich der vorhergehenden Ausführungsform ist der Bremsmechanismus 258 auch ausgestaltet, um als eine Doppelklauenkupplung zu arbeiten, die auf der Drehachse 38 angeordnet ist. Der Bremsmechanismus 258 umfasst eine Kupplungseinheit 260 und eine Scheibe 246. Die Kupplungseinheit 260 ist an dem Gehäuse 56 befestigt, während sie auch die Drehachse 38 radial umgibt. Aufgrund der Anbringung der Kupplungseinheit 260 an dem Gehäuse 56 rotiert deshalb die Kupplungseinheit 260 nicht um die Drehachse 38.
Die Kupplungseinheit 260 umfasst einen Kasten 234, einen ersten Einrückungsmechanismus 248, einen zweiten Einrückungsmechanismus 250 und einen Kolben 230. Der Kasten 234 umfasst eine erste Wand 262, eine zweite Wand 264 und eine Verbindungswand 266, die sich zusammenfügen, um eine Kammer 272 zu definieren, die die Drehachse 38 radial umgibt. Die erste und zweite Wand 262, 264 erstrecken sich radial von der Drehachse 38. Die erste Wand 262 erstreckt sich in einer axial beabstandeten und parallelen Beziehung zu der zweiten Wand 264. Die Verbindungswand 266 umgibt die Drehachse 38 in Umfangsrichtung und verbindet die erste Wand 262 und die zweite Wand 264 axial. Eine Lippe 270 erstreckt sich axial von der zweiten Wand 264 in beabstandeter und paralleler Beziehung zu der Verbindungswand 266. Die Lippe 270 erstreckt sich axial zu der ersten Wand 262 hin, um einen axialen Spalt 274 dazwischen zu bilden. Deshalb arbeiten die erste und zweite Wand 262, 264, die Verbindungswand 266 und die Lippe 270 zusammen, um einen im Allgemeinen C-förmigen Querschnitt zu bilden, der, wenn er um die Drehachse 38 bewegt wird, eine torusförmige Kammer bildet.
Die Scheibe 246 erstreckt sich radial von dem Eingangselement 40 und ist drehbar an diesem angebracht. Die Scheibe 246 kann in kerbverzahntem Eingriff mit dem Eingangselement 40 stehen. Die Scheibe 246 erstreckt sich radial durch den axialen Spalt 274, der zwischen der ersten Wand 262 und der Lippe 270 gebildet ist, in die Kammer hinein. Die Scheibe 246 ist derart ausgestaltet, dass sie in Ansprechen auf eine Drehung des Eingangselements 40 relativ zu dem Kasten 234 um die Drehachse 38 rotiert. Genauer kann die Scheibe 246 in der Uhrzeigerrichtung 76 oder der Gegenuhrzeigerrichtung 78 um die Drehachse 38 rotieren. Die Scheibe 246 weist eine erste Fläche 280 und eine zweite Fläche 282 auf, die der ersten Fläche 280 entgegengesetzt ist. Die zweite Fläche 282 umfasst einen ersten Ring 132 und einen zweiten Ring 134. Der erste und zweite Ring 132, 134 sind konzentrisch und umgeben die Drehachse 38. Der erste Ring 132 ist konzentrisch mit dem zweiten Ring 134, so dass der zweite Ring 134 einen kleineren Radius als der erste Ring 132 aufweist. Ferner ist der zweite Ring 134 axial von dem ersten Ring 132 beabstandet, so dass der zweite Ring 134 axial zwischen dem ersten Ring 132 und der zweiten Wand 264 angeordnet ist. Der erste Ring 132 bildet eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten ersten Schlitzen 284, und der zweite Ring 134 bildet eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten zweiten Schlitzen 286, die die Drehachse 38 radial umgeben.
Der Kolben 230 ist axial in der Kammer 272 zwischen der zweiten Wand 264 des Kastens 234 und einem jeden von dem ersten und zweiten Einrückungsmechanismus 248, 250 angeordnet. Der Kolben 230 umgibt die Drehachse 38 radial. Der Kolben 230 ist axial bewegbar, wie es nachstehend ausführlicher erläutert wird. Der Kolben 230 weist eine Innenfläche 298 und eine Außenfläche 200 auf, die der Innenfläche 298 axial entgegengesetzt ist. Die Außenfläche 200 ist der zweiten Wand 264 zugewandt. Gleichermaßen ist die Innenfläche 298 dem ersten und zweiten Einrückungsmechanismus 248, 250 zugewandt.
Der erste und zweite Einrückungsmechanismus 248, 250 umgeben die Drehachse 38 und sind konzentrisch miteinander. Der Kolben 230 schlägt axial an einem jeden von dem ersten und zweiten Einrückungsmechanismus 248, 250 an. Der erste und zweite Einrückungsmechanismus 248, 250 sind in Ansprechen auf eine axiale Bewegung des Kolbens 230 axial zwischen der eingerückten Stellung 96 und der ausgerückten Stellung 94 bewegbar. Jeder Einrückungsmechanismus 248, 250 umfasst eine Mehrzahl von sich axial erstreckenden Pfosten 236. Der erste und zweite Einrückungsmechanismus 248, 250, die in den 6 und 7 gezeigt sind, umfassen jeweils drei in Umfangsrichtung beabstandete Pfosten 236. Die Pfosten 236 sind in der Umfangsrichtung relativ zu der Drehachse 38 gekrümmt geformt. Der Kolben 230 ist axial zwischen den Pfosten 236 und der zweiten Wand 264 des Kastens 234 angeordnet. Jeder Pfosten 236 weist eine Anlegefläche 238 auf, die der Innenwand 298 des Kolbens 230 zugewandt ist. Die Anlegeflächen 238 der Pfosten 236 sind im Allgemeinen planar zueinander. Die Anlageflächen 238 der Pfosten 236 stehen mit der Innenwand 298 des Kolbens 230 in Kontaktbeziehung. Die Pfosten 236 des ersten Einrückungsmechanismus 248 greifen in Umfangsrichtung mit den Pfosten 236 des zweiten Einrückungsmechanismus 250 derart ineinander, dass die Pfosten 236 die Drehachse 38 in einer abwechselnden Beziehung zueinander umgeben.
Ein jeder von dem ersten und zweiten Einrückungsmechanismus 248, 250 umfasst auch ein Band 240, das die jeweiligen Pfosten 236 in Umfangsrichtung verbindet. Genauer erstreckt sich das Band 240 für jeden Einrückungsmechanismus 248, 250 von den jeweiligen Pfosten 236 radial nach innen zu der Drehachse 38 hin. Das Band 240 des ersten Einrückungsmechanismus 248 ist axial beabstandet und in paralleler Beziehung zu dem Band 240 des zweiten Einrückungsmechanismus 250 angeordnet, so dass das Band 240 des ersten Einrückungsmechanismus 248 axial zwischen dem Band 240 des zweiten Einrückungsmechanismus 250 und der ersten Wand 262 angeordnet ist. Gleichermaßen ist das Band 240 des zweiten Einrückungsmechanismus 250 axial zwischen dem Band 240 des ersten Einrückungsmechanismus 248 und der zweiten Wand 264 des Kastens 234 angeordnet.
Eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten ersten Zähnen 204 erstreckt sich axial von dem Band 240 für den ersten Einrückungsmechanismus 248, und eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten zweiten Zähnen 206 erstreckt sich axial von dem Band 240 für den zweiten Einrückungsmechanismus 250. Die ersten und zweiten Zähne 204, 206 des jeweiligen Bandes 240 entsprechen den jeweiligen ersten und zweiten Schlitzen 284, 286 der Scheibe 246. Deshalb entsprechen die ersten Zähne 204 des Bandes 240 für den ersten Einrückungsmechanismus 248 den ersten Schlitzen 284 der ersten Scheibe 246, und die zweiten Zähne 206 des Bandes 240 für den zweiten Einrückungsmechanismus 250 entsprechen den zweiten Schlitzen 286 der zweiten Scheibe 246. Die ersten und zweiten Zähne 204, 206 sind derart ausgestaltet, dass sie eine im Allgemeinen zu den jeweiligen ersten und zweiten Schlitzen 284, 286 komplementäre Form aufweisen, so dass der erste und zweite Schlitz 284, 286 ausgestaltet sind, um darin einen entsprechenden ersten und zweiten Zahn 204, 206 aufzunehmen. Zusätzlich sind die ersten Zähne 204, die sich von der internen Fläche des Bandes 240 des ersten Einrückungsmechanismus 248 erstrecken, Umfangsspiegelbilder der zweiten Zähne 206, die sich von der internen Fläche des Bandes 240 des zweiten Einrückungsmechanismus 250 erstrecken.
Eine Vorspanneinrichtung 218 ist zwischen der ersten Wand 262 des Kastens 234 und zumindest einem der Pfosten 236 für einen jeden von dem ersten und zweiten Einrückungsmechanismus 248, 250 gegenüber den jeweiligen Anlegeflächen 238 angeordnet. Die Vorspanneinrichtung 218 kann eine Feder, wie etwa eine Schraubenfeder, sein. Jede Vorspanneinrichtung 218 übt über einen Kontakt mit dem Pfosten 236 eine axiale Last auf den Einrückungsmechanismus aus, um die Einrückungsmechanismen 248, 250, und somit den Kolben 230, von der Scheibe 246 weg und in die ausgerückte Stellung 94 axial vorzuspannen.
Dichtungen 220 sind radial zwischen dem Kolben 230 und der Verbindungswand 266 und zwischen dem Kolben 230 und der Lippe 270 angeordnet. Der Kolben 230, die Verbindungswand 266, die zweite Wand 264 und die Lippe 270 arbeiten zusammen, um eine Druckkammer 122 dazwischen zu bilden. Wenn Druck innerhalb der Druckkammer 122 auf eine vorbestimmte Schwelle erhöht wird, wirkt Druck auf die Außenfläche 200 des Kolbens 230, und der Kolben 230 wird axial zu der Scheibe 246 hin vorgespannt, so dass der Kolben 230 wiederum den jeweiligen ersten und zweiten Einrückungsmechanismus 248, 250 axial in die eingerückte Stellung 96 bewegt, um eine Rotation der Scheibe 246 zu beenden. Genauer berührt der Kolben 230 die Anlegefläche 238 der Pfosten 236 eines jeden von dem ersten und zweiten Einrückungsmechanismus 248, 250, um den ersten und zweiten Einrückungsmechanismus 248, 250 in die eingerückte Stellung 96 vorzuspannen. Anhand eines nicht einschränkenden Beispiels ist die Oberfläche der Außenfläche 200 des Kolbens 230 groß genug, so dass Fluid 126 von einer Schmiermittelpumpe 124 annähernd 1,0 bar Druck innerhalb der Druckkammer 222 liefern kann, um die Einrückungsmechanismen 248, 250 in die eingerückte Stellung 96 zu bewegen. Es ist festzustellen, dass als eine Alternative zu der oben beschriebenen hydraulischen Betätigung die Einrückungsmechanismen 248, 250 über einen elektromechanischen Aktor und dergleichen betätigt werden können.
Wenn die Einrückungsmechanismen 248, 250 sich in der eingerückten Stellung 96 befinden, stehen die ersten und zweiten Zähne 204, 206 mit den entsprechenden ersten und zweiten Schlitzen 284, 286 in Eingriff, um eine Rotation der Scheibe 246 relativ zu dem Kasten 234 zu verhindern. Wenn z. B. das Eingangselement 40 die Scheibe 46 in der Uhrzeigerrichtung 76 rotiert, stehen die Schlitze 284, 286 mit den Zähnen 204, 206 des entsprechenden Einrückungsmechanismus 248, 250 in Kontakt und zwischen den Zähnen 204, 206 und einer Wand des Schlitzes 284, 286 ist Spiel gebildet. Deshalb wird Drehmoment, das in der Entgegensperrrichtung im Uhrzeigersinn 76 aufgebracht wird, bewirken, dass die Zähne 204, 206 in Eingriff bleiben, selbst wenn Öldruck abgelassen wird. Jedoch gestattet eine kleine Drehung in der Nichtsperrrichtung, d. h. der Entgegensperrrichtung 78, dass die Vorspanneinrichtungen 218 auf den ersten und zweiten Einrückungsmechanismus 248, 250 wirken und in die ausgerückte Stellung 94 zurückziehen, was durch eine Schräge der Wände, die die Schlitze 284, 286 bilden, und eine Schräge der Zähne 204, 206 ermöglicht wird. Deshalb ist das Spiel, das zwischen den Zähnen 204, 206 und den Schlitzen 284, 286 gebildet ist, derart ausgestaltet, dass immer zumindest ein Einrückungsmechanismus 248, 258 durch die entsprechende Vorspanneinrichtung 218 zurückgezogen sein wird, wenn nicht länger Öldruck innerhalb der Druckkammer 222 aufgebracht wird.
Ein anderer Aspekt des Bremsmechanismus 358 ist in 8 gezeigt. Der Bremsmechanismus 358 arbeitet als eine Doppelklauenkupplung, die auf der Drehachse 38 angeordnet ist. Der Bremsmechanismus 358 umfasst eine Kupplungseinheit 360 und eine Scheibe 346. Die Kupplungseinheit 360 ist an dem Gehäuse 56 befestigt, während sie auch die Drehachse 38 radial umgibt. Deshalb rotiert die Kupplungseinheit 360 aufgrund der Anbringung der Kupplungseinheit 60 an dem Gehäuse 56 nicht um die Drehachse 38.
Die Kupplungseinheit 360 umfasst einen Kasten 334, einen ersten Einrückungsmechanismus 348, einen zweiten Einrückungsmechanismus 350 und einen Aktor 330. Der Kasten 334 umfasst zumindest eine Wand 362, die darin eine Kammer 372 bildet.
Die Scheibe 346 erstreckt sich radial von dem Eingangselement 40 und ist drehbar an diesem angebracht. Die Scheibe 346 kann in kerbverzahntem Eingriff mit dem Eingangselement 40 stehen. Die Scheibe 346 ist in der Kammer 372 angeordnet. Die Scheibe 346 ist derart ausgestaltet, dass sie in Ansprechen auf eine Drehung des Eingangselements 40 relativ zu dem Kasten 34 um die Drehachse 38 rotiert. Genauer kann die Scheibe 346 in der Uhrzeigerrichtung 76 oder der Gegenuhrzeigerrichtung 78 um die Drehachse 38 rotieren. Die Scheibe 346 bildet eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten Schlitzen 384, die die Drehachse 38 radial umgeben und sich von einer Außenkante 332 der Scheibe 346 radial nach innen erstrecken. Jeder Schlitz 384 kann durch ein Paar vertiefte Begrenzungswände 92 und einen vertieften Boden 90 gebildet sein. Der vertiefte Boden 90 erstreckt sich zwischen den Begrenzungswänden 92, um den Schlitz 384 zu bilden, der eine im Allgemeinen gekrümmte, rechteckige Form aufweist.
Der erste und zweite Einrückungsmechanismus 348, 350 sind in radial beabstandeter Beziehung zu der Drehachse 38 angeordnet. Jeder Einrückungsmechanismus 348, 350 kann eine Sperrklinke sein, die eine im Allgemeinen gekrümmte Form aufweist und sich zwischen einem Einrückungsende 335 und einem Löseende 336 erstreckt. Das Einrückungsende 335 umfasst einen Zahn 304, der sich radial nach innen zu der Drehachse 38 hin erstreckt. Jeder Zahn 304 umfasst eine Einrückungsrampe 108, einen Einrückungsboden 110 und eine Einrückungsbegrenzungswand 112. Die Einrückungsrampe 108 erstreckt sich im Allgemeinen diagonal von einer internen Fläche 338 des jeweiligen Einrückungsmechanismus 348, 350 zu dem Einrückungsboden 110, und die Einrückungsbegrenzungswand 112 erstreckt sich im Allgemeinen senkrecht von der internen Fläche 338 des jeweiligen Einrückungsmechanismus 348, 350 zu dem Einrückungsboden 110. Der Einrückungsboden 110 verbindet die Einrückungsrampe 108 und die Einrückungsbegrenzungswand 112. Zusätzlich sind der erste und zweite Einrückungsmechanismus 348, 350 relativ zu der Scheibe 346 derart angeordnet, dass sie Umfangsspiegelbilder voneinander sind. Deshalb ist der Zahn 304, der sich von dem Einrückungsende 335 des ersten Einrückungsmechanismus 348 erstreckt, in der Kammer 373 derart angeordnet, dass er das Umfangsspiegelbild des Zahns 304 ist, der sich von dem Einrückungsende 335 des zweiten Einrückungsmechanismus 350 erstreckt. Jeder Einrückungsmechanismus 348, 350 ist schwenkbar an dem Kasten 34 an einer Drehstelle 340 angebracht, die zwischen dem Einrückungsende 335 und dem Löseende 336 angeordnet ist.
Eine Vorspanneinrichtung 318 ist zwischen der Wand 362 und dem Einrückungsende 335 jedes Einrückungsmechanismus 348, 350 angeordnet. Die Vorspanneinrichtung 318 kann eine Feder, wie eine Schraubenfeder, sein. Jede Vorspanneinrichtung 318 übt eine Last auf das Löseende 336 des Einrückungsmechanismus aus, um den Zahn 304 des jeweiligen Einrückungsmechanismus 348, 350 von der Scheibe 346 weg und in die ausgerückte Stellung 94 schwenkbar vorzuspannen. Darüber hinaus ist eine Halteeinrichtung 342 funktional an der Wand 362 in der Nähe der Vorspanneinrichtung 318 für jeden Einrückungsmechanismus 348, 350 angebracht. Jede Halteeinrichtung 342 ist auch funktional an dem Controller 32 angebracht. Die Halteeinrichtung 342 kann ein Solenoid sein, das ausgestaltet ist, um das Löseende 336 des entsprechenden Einrückungsmechanismus zu halten und somit den Einrückungsmechanismus in der ausgerückten Stellung 94 zurückzuhalten. Das Solenoid kann keine sich bewegenden Teile aufweisen und zum Halten des Einrückungsmechanismus in der ausgerückten Stellung optimiert sein. Anhand eines nicht einschränkenden Beispiels braucht das Solenoid nur 1,3 Watt (W) bei 12 Volt haben, um den Einrückungsmechanismus in der ausgerückten Stellung mit nur 62 Newton (14 Pfund (lbs)) zu halten. Gleichermaßen ist die Halteeinrichtung 342 ausgestaltet, um das Löseende 336 des entsprechenden Einrückungsmechanismus bei Empfang eines Signals von dem Controller 3 selektiv zu lösen, um zuzulassen, dass der Einrückungsmechanismus an der Drehstelle 340 verschwenken kann.
Der Aktor 330 ist funktional an dem Kasten 334 in der Nähe des Einrückungsendes 335 jedes Einrückungsmechanismus 348, 350 angebracht. Der Aktor 330 ist derart ausgestaltet, dass er auf die Einrückungsenden 334 jedes Einrückungsmechanismus 348, 350 über eine gemeinsame Vorspanneinrichtung 318, wie etwa eine Feder, wirkt. Die Vorspanneinrichtung 318 ist derart ausgestaltet, dass die Einrückungsmechanismen 348, 350 vorbelastet werden und bereit sind, mit den entsprechenden Schlitzen 384 in Eingriff zu gelangen, wenn der Zahn 304 sich mit dem jeweiligen Schlitz 348 ausrichtet. Der Aktor 330 kann hohe Leistung haben, d. h. zumindest 10 W, da der Aktor 353 ausgestaltet ist, um während der Anwendung des Bremsmechanismus 358 gepulst oder auf andere Weise intermittierend verwendet zu werden. Es ist festzustellen, dass auch andere Aktoren verwendet werden können, wie es Fachleuten bekannt ist.
Wenn sich die Einrückungsmechanismen 348, 350 in der eingerückten Stellung 96 befinden, stehen die Zähne 304 mit den entsprechenden Schlitzen 384 in Eingriff, um eine Rotation der Scheibe 346 relativ zu dem Kasten 34 zu verhindern. Wenn zum Beispiel das Eingangselement 40 die Scheibe 346 in der Uhrzeigerrichtung 76 rotiert, steht die vertiefte Begrenzungswand 92 von einem der Schlitze 384, die in der Scheibe 346 gebildet sind, mit der entsprechenden Begrenzungswand 112 des Zahns 204 des ersten Einrückungsmechanismus 348 in Kontakt und zwischen der anderen vertieften Begrenzungswand 92 und dem Schlitz 384 und der Einrückungsrampe 108 des Zahns 304 ist Spiel 328 gebildet. Gleichermaßen ist die vertiefte Begrenzungswand 92 eines anderen Schlitzes 384, der in der Scheibe 346 gebildet ist, im Allgemeinen in anschlagender Beziehung mit der Einrückungsbegrenzungswand 112 des Zahns 304 des zweiten Einrückungsmechanismus 350 angeordnet, und zwischen der anderen vertieften Begrenzungswand 92 des Schlitzes 394 und der Einrückungsrampe 108 des Zahns 304 ist Spiel 328 gebildet. Deshalb wird Drehmoment, das in der Sperrrichtung im Uhrzeigersinn 76 aufgebracht wird, bewirken, dass die Zähne 304 mit der Scheibe 346 in Eingriff bleiben. Jedoch wird eine kleine Drehung in der Nichtsperrrichtung (d. h. der Entgegensperrrichtung 78, zulassen, dass die Feder auf das Löseende 336 der Einrückungsmechanismen 348, 350 wirkt, um die Einrückungsmechanismen 348, 350 und die Drehachse zu verschwenken, so dass die Einrückungsenden 334 in die ausgerückte Stellung zurückgezogen werden. Das Zurückziehen des Zahns 304 des Einrückungsmechanismus aus dem entsprechenden Schlitz 384 wird durch die Schräge der Einrückungsrampe 108 erleichtert, die der entsprechenden vertieften Begrenzungswand 92 folgt, wenn die Scheibe 346 gedreht wird. Da die Einrückungsrampe 108 der vertieften Begrenzungswand 92 folgt, bewegt sich das Einrückungsende 335 des jeweiligen Einrückungsmechanismus radial aus dem Schlitz 384 heraus, bis der Einrückungsmechanismus in der ausgerückten Stellung gehalten wird. Der Controller 32 kann derart ausgestaltet sein, dass er die Ausrückung erfasst, so dass der Controller 32 die Scheibe 346 systematisch zwischen der Uhrzeiger- und Gegenuhrzeigerrichtung 76, 78 rotiert, bis beide Einrückungsmechanismen 348, 350 die ausgerückte Stellung 94 vollständig erreicht haben. Deshalb ist das Spiel 328, das zwischen den Einrückungsrampen 108 und der entsprechenden vertieften Begrenzungswand 92 gebildet ist, derart ausgestaltet, dass immer zumindest ein Einrückungsmechanismus 348, 350 in der Lage sein wird, von dem entsprechenden Einrückungsmechanismus 348, 350 zurückgezogen zu werden, wenn der Aktor 330 nicht länger eine Betätigungskraft auf das Einrückungsende 335 ausübt.
In 9 ist eine andere Ausführungsform des Bremsmechanismus 458 gezeigt. In dieser Ausführungsform ist ein Paar Aktoren 430 funktional an einem Löseende 436 des jeweiligen ersten Einrückungsmechanismus 448 und zweiten Einrückungsmechanismus 450 angebracht. Die Aktoren 430 können einen Körper 437 umfassen, der ein erstes Solenoid 452 und ein zweites Solenoid 454 beherbergt. Eine Pleuelstange 576 erstreckt sich aus dem Inneren des Körpers 437 im Allgemeinen zu der Drehachse 38 und ist funktional an dem Einrückungsende 434 des jeweiligen Einrückungsmechanismus 448, 450 an einem Anbringungsende 478 angebracht. Eine Bewegung der Pleuelstange 476 von der Drehachse 38 weg bewirkt, dass der jeweilige Einrückungsmechanismus 448, 450 um die Drehstelle 440 herum verschwenkt und die Zähne 404 an dem Einrückungsende 434 sich in Eingriff mit dem Schlitz 484 der Scheibe 446 bewegen. Gleichermaßen bewirkt eine Bewegung der Pleuelstange 476 zu der Drehachse 38 hin, dass der jeweilige Einrückungsmechanismus 448, 450 um die Drehstelle 440 herum verschwenkt und der Zahn 404 an dem Einrückungsende 434 aus dem Eingriff mit dem Schlitz 484 der Scheibe 446 heraus bewegt wird. Eine erste Verbindungsplatte 486 und eine zweite Verbindungsplatte 488 erstrecken sich von der Pleuelstange 476 in einer beabstandeten Beziehung zueinander. Das erste Solenoid 452 ist funktional zwischen der ersten Verbindungsplatte 486 und einer ersten Reaktionsplatte 490 angeordnet. Gleichermaßen ist das zweite Solenoid 454 funktional zwischen der zweiten Verbindungsplatte 488 und einer zweiten Reaktionsplatte 492 angeordnet. Das erste Solenoid 452 ist als Einzugssolenoid ausgestaltet, das hohe Leistung haben kann, d. h. zumindest 10 W, um die Pleuelstange 476 von der Drehachse 38 weg zu ziehen und somit den Zahn 404 mit dem Schlitz 484 in Eingriff zu bringen. Das zweite Solenoid 454 ist ein Haltesolenoid mit niedriger Leistung, d. h. annähernd 1–2 W mit annähernd 67 N (15 lbs). Deshalb ist das erste Solenoid 452 nur erforderlich, um den Zahn 404 in Eingriff zu ziehen, und das zweite Solenoid 454 ist ausgestaltet, um den Einrückungsmechanismus 450 in Eingriff mit dem Schlitz 484 in der Scheibe 446 mit sehr wenig Leistung ohne die Hilfe des ersten Solenoids 452 zu halten. Eine Vorspanneinrichtung 118, wie etwa eine Schraubenfeder und dergleichen, kann funktional zwischen einer Außenseite des Körpers 437 und dem Löseende 436 des Einrückungsmechanismus 448, 450 angeordnet sein. Die Vorspanneinrichtung 118 ist ausgestaltet, um zwischen dem Körper 437 des Aktors 430 und dem Einrückungsende 434 zu reagieren und somit eine Lösekraft gegen das Löseende 436 des Einrückungsmechanismus 448, 450 auszuüben. Deshalb reagiert die Vorspanneinrichtung 118 bei Fehlen der Betätigung der Solenoide 452, 454 gegen den Körper 437 des Aktors 430, um die Pleuelstange 476 zu der Drehachse 38 hin zu bewegen und somit zu bewirken, dass der Einrückungsmechanismus 448, 450 um die Drehstelle 440 herum verschwenkt und den Zahn 404 aus dem Eingriff mit dem Schlitz 484 bewegt. Die zwei Solenoide 452, 454 in jedem Aktor 430 liefern eine Rückführung für den Controller 32, die aufgrund einer großen Differenz der Induktivität angibt, ob die Einrückungsmechanismen 448, 450 sich in der eingerückten Stellung 96 oder der ausgerückten Stellung 94 befinden. Es ist jedoch festzustellen, dass die Aktoren nicht auf die hierin gezeigten und beschriebenen begrenzt sind, da auch andere Aktoren verwendet werden können.
Die Einrückungsmechanismus 448, 450 können die Sperrklinken sein, die in der vorhergehenden in 8 gezeigten Ausführungsform beschrieben sind, die aber funktional derart angeordnet sind, dass der erste Einrückungsmechanismus 448 ausgestaltet ist, um eine Drehung der Scheibe 446 in der Gegenuhrzeigerdrehrichtung 78 zu stoppen, und der zweite Einrückungsmechanismus 450 ausgestaltet ist, um eine Drehung der Scheibe 446 in der Uhrzeigerdrehrichtung 76 zu stoppen. Wenn dementsprechend die Einrückungsbegrenzungswand 112 des zweiten Einrückungsmechanismus 50 mit der vertieften Begrenzungswand 92 des entsprechenden Schlitzes 484 in Kontakt steht, ist zwischen der Einrückungsbegrenzungswand 112 des ersten Einrückungsmechanismus 448 und der vertieften Begrenzungswand 92 des entsprechenden Schlitzes 484 Spiel 428 gebildet.
In den 10–13 ist eine nochmals andere Ausführungsform des Bremsmechanismus 558 gezeigt. In dieser Ausführungsform liegt der erste Einrückungsmechanismus 548 über dem zweiten Einrückungsmechanismus 550, und die Zähne 504 jedes Einrückungsmechanismus 548, 550 können Umfangsspiegelbilder voneinander sein. Der erste und zweite Einrückungsmechanismus 548, 550 sind schwenkbar an dem Kasten 534 angebracht und derart ausgestaltet, dass sie um eine Drehstelle 540 herum verschwenken. Wenn die Scheibe 546 in der Gegenuhrzeigerrichtung 78 rotiert, steht eine Einrückungsbegrenzungswand 512 des Zahns 504 des zweiten Einrückungsmechanismus 550 mit der vertieften Begrenzungswand 592 des Schlitzes 584 in Kontakt und zwischen der Einrückungsbegrenzungswand 512 des Zahns 504 des ersten Einrückungsmechanismus 548 und dem Schlitz 584 ist Spiel 528 bildet. Gleichermaßen tritt das Gegenteil auf, wenn die Scheibe 546 in der Uhrzeigerrichtung 76 rotiert.
Jeder Zahn 504 umfasst auch eine Einrückungsrampe 508. Ein Zurückziehen des Zahns 504 des Einrückungsmechanismus 548, 550 aus dem entsprechenden Schlitz 584 wird durch eine Schräge der Einrückungsrampe 508 erleichtert, die der entsprechenden vertieften Begrenzungswand 592 folgt, wenn die Scheibe 586 gedreht wird. Da die Einrückungsrampe 508 der vertieften Begrenzungswand 592 folgt, bewegt sich ein Einrückungsende 535 des jeweiligen Einrückungsmechanismus radial aus dem Schlitz 584 heraus, bis der Einrückungsmechanismus in der ausgerückten Stellung gehalten ist.
Die Pleuelstange 576 ist funktional an dem Einrückungsende 534 des ersten Einrückungsmechanismus 548 angebracht, während eine Vorspanneinrichtung 518, wie etwa eine Rückstellfeder, funktional an dem zweiten Einrückungsmechanismus 550 angebracht ist. Die Vorspanneinrichtung 518 kann auf den zweiten Einrückungsmechanismus 550 um die Drehstelle 540 herum wirken. Der zweite Einrückungsmechanismus 550 kann auch eine sich axial erstreckende Nase 594 umfassen, die zwischen dem Einrückungsende 534 und der Drehstelle 540 angeordnet ist. Die Nase 594 ist derart ausgestaltet, dass sichergestellt ist, dass beide Einrückungsmechanismen 548, 550 immer gleichzeitig auf den Schlitz 484 aufgebracht werden. Wenn jedoch die Scheibe 546 den zweiten Einrückungsmechanismus 550 belastet, d. h. die Kraftmaschine 24 versucht, in der entgegengesetzten Richtung, d. h. der Gegenuhrzeigerrichtung 78, zu rotieren, ist der erste Einrückungsmechanismus 548 frei und kann durch ein Solenoid 530 mit sehr wenig Kraft von dem Schlitz 584 ausgerückt werden. Sobald der erste Einrückungsmechanismus 548 ausgerückt ist, wird jede Drehung der Richtung in der Vorwärtsrichtung, z. B. Uhrzeigerrichtung 76, den zweiten Einrückungsmechanismus 550 in die ausgerückte Stellung 94 drücken.
Als eine Alternative zu der oben beschriebenen elektromagnetischen Betätigung ist festzustellen, dass die Einrückungsmechanismen über einen hydraulischen Aktor und dergleichen betätigt werden können.
Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren sind für die Erfindung unterstützend und beschreibend, aber der Umfang der Erfindung ist allein durch die Ansprüche definiert. Obgleich einige der besten Ausführungsarten und andere Ausführungsformen zum Ausführen der beanspruchten Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, gibt es verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur praktischen Ausführung der in den beigefügten Ansprüchen definierten Erfindung.

Claims

Bremsmechanismus für ein Hybridgetriebe, wobei der Bremsmechanismus umfasst: eine Kupplungseinheit, die eine Drehachse umgibt; wobei die Kupplungseinheit einen ersten Einrückungsmechanismus und einen zweiten Einrückungsmechanismus umfasst, die jeweils die Drehachse umgeben; wobei ein jeder von dem ersten und zweiten Einrückungsmechanismus zumindest einen Zahn aufweist; eine Scheibe, die die Drehachse umgibt, wobei die Scheibe zumindest einen Schlitz bildet; wobei ein jeder von dem ersten und zweiten Einrückungsmechanismus relativ zu der Scheibe zwischen einer ausgerückten Stellung und einer eingerückten Stellung bewegbar ist; wobei der zumindest eine Zahn des ersten Einrückungsmechanismus derart ausgestaltet ist, dass er mit dem zumindest einen Schlitz der Scheibe in Eingriff steht, wenn er sich in der eingerückten Stellung befindet, um eine Drehung der Scheibe in einer ersten Drehrichtung zu beenden; wobei der zumindest eine Zahn des zweiten Einrückungsmechanismus derart ausgestaltet ist, dass er mit dem zumindest einen Schlitz der Scheibe in Eingriff steht, wenn er sich in der eingerückten Stellung befindet, um eine Drehung der Scheibe in einer zweiten Drehrichtung, die der ersten Drehrichtung entgegengesetzt ist, zu beenden; und wobei die Scheibe derart ausgestaltet ist, dass sie um die Drehachse relativ zu der Kupplungseinheit rotiert, wenn sich ein jeder von dem ersten und zweiten Einrückungsmechanismus in der ausgerückten Stellung befindet.
Bremsmechanismus nach Anspruch 1, wobei der erste und zweite Einrückungsmechanismus in axial benachbarter Beziehung zueinander angeordnet sind; wobei ein jeder von dem ersten und zweiten Einrückungsmechanismus eine Innenfläche aufweist, die sich in einer im Allgemeinen senkrechten Beziehung zu der Drehachse erstreckt; wobei der zumindest eine Zahn sich von der Innenfläche eines jeden von dem ersten und zweiten Einrückungsmechanismus axial erstreckt; und wobei ein jeder von dem ersten und zweiten Einrückungsmechanismus axial entlang der Drehachse zwischen der eingerückten Stellung und der ausgerückten Stellung bewegbar ist.
Bremsmechanismus nach Anspruch 2, wobei der zumindest eine Zahn ferner als eine Mehrzahl von ersten Zähnen und eine Mehrzahl von zweiten Zähnen gebildet ist; wobei die Mehrzahl von ersten Zähnen sich von der Innenfläche des ersten Einrückungsmechanismus axial erstreckt und die Drehachse in Umfangsrichtung umgibt; wobei die Mehrzahl von zweiten Zähnen sich von der Innenfläche des zweiten Einrückungsmechanismus axial erstreckt und die Drehachse in Umfangsrichtung umgibt; wobei der zumindest eine Schlitz ferner als eine Mehrzahl von ersten Schlitzen und eine Mehrzahl von zweiten Schlitzen gebildet ist; wobei die Mehrzahl von ersten Schlitzen die Drehachse in Umfangsrichtung umgibt; wobei die Mehrzahl von zweiten Schlitzen die Drehachse in Umfangsrichtung umgibt; und wobei ein jeder von dem ersten und zweiten Einrückungsmechanismus axial entlang der Drehachse zwischen der eingerückten Stellung und der ausgerückten Stellung bewegbar ist.
Bremsmechanismus nach Anspruch 3, wobei die Scheibe eine erste Fläche und eine zweite Fläche umfasst, die der ersten Fläche entgegengesetzt ist; wobei die erste Scheibe axial zwischen dem ersten Einrückungsmechanismus und dem zweiten Einrückungsmechanismus angeordnet ist, so dass die erste Fläche der Innenfläche des ersten Einrückungsmechanismus zugewandt ist und die zweite Fläche der Innenfläche des zweiten Einrückungsmechanismus zugewandt ist; wobei die erste Fläche die Mehrzahl von ersten Schlitzen bildet, die die Drehachse in Umfangsrichtung umgeben; und wobei die zweite Fläche die Mehrzahl von zweiten Schlitzen bildet, die die Drehachse in Umfangsrichtung umgeben.
Bremsmechanismus nach Anspruch 4, wobei der zumindest eine Zahn, der sich von der Innenfläche des ersten Einrückungsmechanismus erstreckt, ein Umfangsspiegelbild des zumindest einen Zahns ist, der sich von der Innenfläche des zweiten Einrückungsmechanismus erstreckt.
Bremsmechanismus nach Anspruch 3, wobei ein jeder der Zähne und ein jeder der Schlitze eine vierseitige Form aufweist.
Bremsmechanismus nach Anspruch 6, wobei jeder Schlitz durch eine vertiefte Rampe, einen vertieften Boden und eine vertiefte Begrenzungswand gebildet ist; wobei sich die vertiefte Rampe zu dem vertieften Boden in einer im Allgemeinen diagonalen Richtung von der jeweiligen ersten und zweiten Fläche erstreckt; wobei sich die vertiefte Begrenzungswand im Allgemeinen senkrecht von der jeweiligen ersten und zweiten Fläche zu dem vertieften Boden von der jeweiligen ersten und zweiten Fläche erstreckt; und wobei sich der vertiefte Boden zwischen der vertieften Rampe und der vertieften Begrenzungswand erstreckt.
Bremsmechanismus nach Anspruch 7, wobei jeder Zahn eine Einrückungsrampe, einen Einrückungsboden und eine Einrückungsbegrenzungswand umfasst; wobei sich die Einrückungsrampe von der jeweiligen Innenfläche zu dem Einrückungsboden in einer im Allgemeinen diagonalen Richtung erstreckt; wobei sich die Einrückungsbegrenzungswand im Allgemeinen senkrecht von der jeweiligen Innenfläche zu dem Einrückungsboden erstreckt; und wobei sich der Einrückungsboden zwischen der Einrückungsrampe und der Einrückungsbegrenzungswand erstreckt.
Bremsmechanismus nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine Zahn eine komplementäre Form zu dem zumindest einen in der Scheibe gebildeten Schlitz aufweist.
Bremsmechanismus nach Anspruch 1, der ferner einen Kasten umfasst, der eine Kammer bildet, die die Drehachse umgibt; wobei der erste und zweite Einrückungsmechanismus und die Scheibe in der Kammer angeordnet sind; wobei ein Druckhohlraum zwischen einem jeden von dem ersten und zweiten Einrückungsmechanismus und dem Kasten gebildet ist; wobei der Druckraum ausgestaltet ist, um ein Fluid aufzunehmen; wobei der erste und zweite Einrückungsmechanismus derart ausgestaltet sind, dass sie sich in Ansprechen auf eine Zunahme eines Drucks des Fluids innerhalb des Druckhohlraums relativ zu dem Kasten in die eingerückte Stellung bewegen; und wobei der erste und zweite Einrückungsmechanismus derart ausgestaltet sind, dass sie sich in Ansprechen auf eine Abnahme des Drucks des Fluids innerhalb des Druckhohlraums relativ zu dem Kasten in die ausgerückte Stellung bewegen.