DE102014118851B4

DE102014118851B4 - Getriebe mit Bandfedernabe

Info

Publication number: DE102014118851B4
Application number: DE102014118851.9A
Authority: DE
Inventors: John A. Diemer; Victor M. Roses; Addison T. Solak
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-12-23
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2022-06-30
Anticipated expiration: 2034-12-18
Also published as: DE102014118851A1; US9347502B2; US20150176661A1; CN104728397A; CN104728397B

Abstract

Getriebe (10), umfassend:ein Getriebegehäuse (78);eine axial nachgiebige Nabe (104), die eine zentrale Platte (109) mit einer axialen Öffnung (108) und einen Außenumfang (107) aufweist,wobei die zentrale Platte (109) an dem Außenumfang (107) mit zumindest einer Bandfeder (112) angebracht ist, eine erste Getriebekomponente (72), die ein Zahnrad (72) einer Planetenradanordnung (14) ist, undeine zweite Getriebekomponente (105), die mit einer Drehmomentübertragungseinrichtung (100) verbunden ist, wobei die zentrale Platte (109) antriebstechnisch unter Verwendung einer kerbverzahnten Verbindung mit dem Zahnrad (72) verbunden ist und der Außenumfang (107) antriebstechnisch unter Verwendung einer kerbverzahnten Verbindung mit einer Drehmomentübertragungseinrichtung (100) verbunden ist.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Getriebe mit einer Nabe, die ein Federband aufweist, um zuzulassen, dass die Nabe axial nachgeben kann.
Ein Typ von modernen automatischen Kraftfahrzeuggetrieben enthält mehrere Planetengetriebe, die in Reihe angeordnet sind, und mehrere Drehmomentübertragungseinrichtungen oder Kupplungen, um Drehmoment von einer Leistungsquelle, wie etwa einer Kraftmaschine, auf die Antriebsachse oder das Differenzial zu übertragen. Eine Summierung von Fehlern kann aus dem Stapeln mehrerer Planetenradsätze resultieren, was Herstellungsprobleme bei den Getriebebaugruppen bewirken kann.
Nun unter Bezugnahme auf 1 ist ein Teilquerschnitt eines Getriebes 1 aus dem Stand der Technik gezeigt. Das Getriebe 1 umfasst ein Gehäuse 2, das die internen Komponenten, die Planetenradsätze umfassen, umgibt oder umschließt. Wie es später ausführlicher beschrieben wird, können die mehreren Planetenradsätze zu einer Summierung von Fehlern führen, die schließlich bewirken können, dass die Nabe 3 nicht richtig mit einer Kupplung oder einen Zahnrad kerbverzahnt werden kann. Unzulängliche Verbindungen können zu Kerbverzahnungsblockierung oder anderen unerwünschten Problemen führen.
Aufgrund der Unsicherheit der Stellung der Nabe 3 im zusammengebauten Zustand ist ferner ein geeigneter Anschlag, um die Kraft des Kupplungskolbens zu absorbieren, nicht praktisch ausführbar, und die Kraft des Kupplungskolbens muss sich durch verschiedene Getriebekomponenten bewegen, bevor sie in das Getriebegehäuse 2 eingeleitet wird.
Die DE 10 2012 223 993 A1 offenbart ein Getriebe, umfassend: ein Getriebegehäuse; eine axial nachgiebige Nabe, die eine zentrale Platte mit einer axialen Öffnung und einen Außenumfang aufweist, wobei die zentrale Platte an dem Außenumfang mit über Blattfedern angebracht ist, eine erste Getriebekomponente, die ein Abtriebselement einer Kupplung ist, und eine zweite Getriebekomponente, die mit einem getriebeseitigen Wandler, verbunden ist. Die zentrale Platte ist antriebstechnisch mit dem Wandler verbunden und der Außenumfang ist antriebstechnisch mit der Kupplung verbunden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bessere Lösung zur Verfügung zu stellen, um mit einer aus dem Stapeln mehrerer Planetengetriebe resultierenden Summierung von Fehlern umzugehen.
Diese Aufgabe wird durch ein Getriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben:

1 ist eine Querschnittsansicht eines Getriebes gemäß dem Stand der Technik;
2 ist eine Querschnittsansicht eines Getriebes gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine Perspektivansicht von vorne einer Nabe, die eine Bandfeder aufweist; und
4 ist eine Schnittansicht einer Nabe, die eine Bandfeder aufweist.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ist in 2 ein Planetengetriebe 10 gezeigt, das einen herkömmlichen Drehmomentwandler 12, eine Planetenradanordnung 14 und einen Achsantriebsmechanismus 16 umfasst. Der Drehmomentwandler 12 umfasst ein Flügelrad 18, ein Turbinenrad 20 und ein Leitrad 22. Das Flügelrad 18 ist mit einer Kurbelwelle 24 der Kraftmaschine durch eine Flex-Plate 26 und eine Eingangsschale 28 verbunden. Eine herkömmliche Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 30 ist zwischen dem Turbinenrad 20 und der Eingangsschale 28 angeordnet. Die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 30 weist einen Abschnitt auf, der an dem Turbinenrad 20 befestigt ist, und umfasst einen Nabe 32, die an einer Eingangswelle 34 des Getriebes kerbverzahnt ist. Die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 30 weist eine Betätigungsplatte 36 auf, die eine Reibfläche 38 umfasst, die mit der Innenfläche der Eingangsschale 28 in Eingriff steht. Wenn die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung betätigt ist, ist, wie es allgemein bekannt ist, ein direkter Antrieb zwischen der Kurbelwelle 24 der Kraftmaschine und der Eingangswelle 34 des Getriebes vorgesehen. Während des Betriebs des Drehmomentwandlers ist zwischen der Kurbelwelle 24 der Kraftmaschine und der Eingangswelle 34 des Getriebes ein hydrodynamischer Antrieb vorhanden. Diese Antriebe vom hydrodynamischen Typ sind in der Technik allgemein bekannt.
Die Planetenradanordnung 14 umfasst drei Planetenradsätze 40, 42 und 44. Der Planetenradsatz 40 weist ein Sonnenradelement 48, ein Hohlradelement 52 und ein Planetenträger-Baugruppenelement 50 auf. Das Planetenträger-Baugruppenelement 50 umfasst eine Mehrzahl von Planetenrädern 54, die an einem Planetenträgerelement 50 drehbar montiert sind.
Der Planetenradsatz 42 umfasst ein Sonnenradelement 56, ein Hohlradelement 58 und ein Planetenträger-Baugruppenelement 60. Das Planetenträger-Baugruppenelement 60 umfasst eine Mehrzahl von Planetenrädern 62, die an einem Planetenträgerelement 62 drehbar montiert sind.
Der Planetenradsatz 44 umfasst ein Sonnenradelement 64, ein Hohlradelement 66 und ein Planetenträger-Baugruppenelement 68. Das Planetenträger-Baugruppenelement 66 umfasst eine Mehrzahl von Planetenrädern 70, die an einem Planetenträgerelement 68 drehbar montiert sind. Zahnrad 72 kann mit der Planetenträger-Baugruppe 70 verbunden sein. Jeder dieser Planetenradsätze weist gewisse Fertigungstoleranzen auf.
Die Eingangswelle 34 weist ein Endteilstück 74 auf, das an einer Gehäuseverlängerung 76 drehbar gelagert ist, die an einem Getriebegehäuse 78 befestigt ist. Die Gehäuseverlängerung 76 ist feststehend, ebenso wie es das Gehäuse 78 relativ zu der Drehung der Getriebeeingangswelle 34 ist. Mit dem Endteilstück 74 ist antriebstechnisch ein Kupplungsgehäuse oder eine Kupplungsnabe 80 verbunden.
Wie es in der Technik allgemein bekannt ist, umfasst die Planetenradanordnung 14 Drehmomentübertragungsmechanismen vom rotierenden Typ oder Kupplungen und Drehmomentübertragungsmechanismen vom feststehenden Typ oder Bremsen. Es wird nur eine Drehmomentübertragungseinrichtung 100 vom rotierenden Typ, eine Kupplung, besprochen. Die Kupplung 100 weist eine Mehrzahl von Reib- oder Kupplungsplatten 102 auf, die mit Nabenelement 105 kerbverzahnt sein können, die wiederum mit einem Außenumfang 107 einer Nabe 104 kerbverzahnt sein können, und eine Mehrzahl von Reibplatten 101, die mit einem Element 108 kerbverzahnt sind. Die Kupplung 100 umfasst auch einen Betätigungskolben 110. Die Nabe 104 ist mit Zahnrad 72 kerbverzahnt oder auf andere Weise antriebstechnisch verbunden. Wenn der Betätigungskolben ausreichend unter Druck gesetzt ist, wird somit die Kupplung 100 einrücken, wodurch eine Bewegung von einen der Zahnräder begrenzt wird.
Verschiedene Verbindungselemente können eines der Zahnräder des Planetenradsatzes mit einem anderen Zahnrad eines anderen Planetenradsatzes oder dem Gehäuse 78 verbinden. Die obige Beschreibung dient nur zur Bezugnahme, da eine Ausführungsform der Erfindung nicht von irgendeiner besonderen Zahnradkombination oder irgendeinem Leistungsfluss durch das Getriebe abhängt, wie es nachstehend beschrieben wird.
Ein potenzielles Problem mit der Summierung bzw. Stapelung von mehreren Planetenradsätzen ist die Aufaddierung von axialen Toleranzen, die Ausrichtungsschwierigkeiten erzeugt, wobei Komponenten nicht richtig positioniert werden können. Zum Beispiel können Summierungsfehler in diesem Fall bewirken, dass die Kerbzähne der Nabe 104 nicht vollständig mit den Kerbzähnen des Zahnrads 72 oder des Nabenelements 105 in Eingriff gelangen.
Die Nabe der vorliegenden Erfindung löst dieses Problem, indem sie axial nachgiebig ist. Wie es in den 3 und 4 gezeigt ist, umfasst Nabe 104 einen Außenumfang 107, der mit einer anderen Getriebekomponente, wie etwa Nabenelement 105 kerbverzahnt sein kann, und eine zentrale Platte 109, die mit dem Außenumfang unter Verwendung von Bandfedern 112 verbunden ist. Die Bandfedern 112 lassen zu, dass die zentrale Platte 109 eine axiale Bewegung relativ zu dem Außenumfang 107 ausführen kann. Die axiale Bewegung lässt zu, dass sowohl die zentrale Platte 109 als auch der Außenumfang 107 vollständig mit ihren jeweiligen Verbindungselementen verbunden werden können.
Obwohl die Figuren die Nabe 104 mit 5 Bandfedern zeigen, können mehr oder weniger verwendet werden. Die Bandfedern können mit dem Außenumfang 107 und der zentralen Platte 109 unter Verwendung irgendeiner von einer Vielfalt von Techniken, wie etwa permanente und entfernbare Befestigungselemente, verbunden sein. Die Zeichnungen stellen die Verwendung eines permanenten Befestigungselements 114 vom Typ eines Niets dar, das durch Löcher 109a in sowohl der zentralen Platte 109 als auch Löcher 104a in dem Außenumfang 107 und Löcher 112a durch die Bandfeder 112 in der Nähe der Enden der Bandfeder eingesetzt sind. Sobald das Befestigungselement 114 vom Typ eines Niets durch die Löcher eingesetzt ist, wird eines oder werden beide Enden verformt, um das Befestigungselement 114 vom Typ eines Niets an seiner Stelle zu verriegeln. Die Bandfeder 112 ist mit der zentralen Platte 109 und dem Außenumfang zumindest axial verbunden und kann ferner gegen radial und Rotation gesichert sein.
Die Bandfedern 112 lassen eine gewisse axiale Bewegung zwischen dem zentralen Teil 109 und dem Außenumfang 107 zu, um die Summierung von Fehlern auszugleichen und die Nabe 104 axial nachgiebig zu machen.
Die zentrale Platte 109 kann auch Öldurchgangslöcher 106 enthalten, um zuzulassen, dass Öl besser durch das Getriebegehäuse strömen kann, als durch weniger effiziente Mittel, wie etwa durch die Welle. Die zentrale Platte 109 kann direkt kerbverzahnt sein oder kann eine separate kerbverzahnte Nabe 116 aufweisen, die an der zentralen Platte 109 durch irgendwelche bekannten Techniken angebracht ist.
Der Außenumfang 107, die zentrale Platte 109 und die Bandfedern 112 können aus irgendeinem Material gefertigt sein, dass in der Lage ist, mit dem Drehmoment und anderen Betriebsbedingungen zurechtzukommen, wie etwa aus Metall.
Ein anderer Vorteil der axial nachgiebigen Nabe 104 ist, dass sie zulässt, dass die Kraft F des Betätigungskolbens 110 in das Getriebegehäuse direkt durch den Gehäuseabschnitt 120 eingeleitet wird. Das Zulassen, dass die Kraft F in das Gehäuse 78 auf diese Weise übertragen wird, sorgt für einen kleineren Bauraum im Vergleich mit dem Stand der Technik. Wegen Summierung von Toleranzen und Fehlern bei Konstruktionen aus dem Stand der Technik, war es nicht praktisch möglich, ein solches begrenztes und fest umrissenes Gehäuseelement 78 zu haben, um die Kraft F von dem Betätigungskolben 110 aufzunehmen. Die Summierung von Fehlern könnte verhindert haben, dass der Betätigungskolben 110 irgendeine Bewegung an den Reib- oder Kupplungsplatten 102 und 101 bietet.
Es ist auch ein Verfahren zum Umgang mit axialer Stapelung bzw. Summierung in einem Getriebe offenbart. Wie oben besprochen wurde, weist das Getriebe eine Mehrzahl von Planetenradsätzen 40, 42 und 44 auf, die in Reihe ausgerichtet sind. Die Planetenradsätze weisen Zahnradelemente 48 - 68 auf. Das Getriebe umfasst ferner zumindest eine Drehmomentübertragungseinrichtung 100.
Es ist eine axial nachgiebige Nabe 104 vorgesehen, die eine zentrale Platte 109 mit einer axialen Öffnung 108 und einen Außenumfang 107 aufweist. Die zentrale Platte 109 ist an dem Außenumfang 107 mit zumindest einer Bandfeder 112 angebracht. Der Außenumfang 107 ist mit der Drehmomentübertragungseinrichtung 100 verbunden. Die zentrale Platte 109 ist mit einem Zahnradelement eines Planetenradsatzes verbunden.
Der zentrale Teil 109 weist eine Mehrzahl von Anbringungslöchern 109a auf, der Außenumfang weist eine entsprechende Mehrzahl von Anbringungslöchern 104a auf, und jede Bandfeder weist ein Anbringungsloch 112a in der Nähe jedes Endes der Bandfeder auf, wobei jede Bandfeder an dem Außenumfang 104 durch Ausrichten von einem der Anbringungslöcher 112a in der Nähe eines Endes der Bandfeder mit einem Anbringungsloch des Außenumfangs 104a und Befestigen derselben zumindest axial an ihrer Stelle mit einem Befestigungselement 114 angebracht ist, und wobei jede Bandfeder an dem zentralen Teil durch Ausrichten des anderen Anbringungslochsi112a in der Nähe des anderen Endes der Bandfeder mit einem Anbringungsloch 109a des zentralen Teils und Befestigen derselben zumindest axial an ihrer Stelle mit einem Befestigungselement 114 angebracht ist.
Das Befestigungselement 114 kann ein Befestigungselement vom Typ eines Niets sein.

Claims

Getriebe (10), umfassend: ein Getriebegehäuse (78); eine axial nachgiebige Nabe (104), die eine zentrale Platte (109) mit einer axialen Öffnung (108) und einen Außenumfang (107) aufweist, wobei die zentrale Platte (109) an dem Außenumfang (107) mit zumindest einer Bandfeder (112) angebracht ist, eine erste Getriebekomponente (72), die ein Zahnrad (72) einer Planetenradanordnung (14) ist, und eine zweite Getriebekomponente (105), die mit einer Drehmomentübertragungseinrichtung (100) verbunden ist, wobei die zentrale Platte (109) antriebstechnisch unter Verwendung einer kerbverzahnten Verbindung mit dem Zahnrad (72) verbunden ist und der Außenumfang (107) antriebstechnisch unter Verwendung einer kerbverzahnten Verbindung mit einer Drehmomentübertragungseinrichtung (100) verbunden ist.
Getriebe (10) nach Anspruch 1, wobei die zentrale Platte (109) eine Mehrzahl von Öldurchgangslöchern (106) aufweist.
Getriebe (10) nach Anspruch 1, wobei die zentrale Platte (109) eine Mehrzahl von Anbringungslöchern (109a) aufweist, der Außenumfang (107) eine entsprechende Mehrzahl von Anbringungslöchern (104a) aufweist, und jede Bandfeder (112) ein Anbringungsloch (112a) in der Nähe jedes Endes der Bandfeder (112) aufweist, wobei jede Bandfeder (112) an dem Außenumfang (107) durch Ausrichten von einem der Anbringungslöcher (112a) in der Nähe eines Endes der Bandfeder (112) mit einem Anbringungsloch (104a) des Außenumfangs (107) und Befestigen derselben zumindest axial an ihrer Stelle mit einem Befestigungselement (114) angebracht ist, und wobei jede Bandfeder (112) an der zentralen Platte (109) durch Ausrichten des anderen Anbringungslochs (112a) in der Nähe des anderen Endes der Bandfeder (112) mit einem Anbringungsloch (109a) der zentralen Platte (109) und Befestigen derselben zumindest axial an ihrer Stelle mit einem Befestigungselement (114) angebracht ist.
Getriebe (10) nach Anspruch 3 wobei das Befestigungselement (114) ein Befestigungselement vom Typ eines Niets ist.
Getriebe (10) nach Anspruch 1, das ferner einen Betätigungskolben (110) umfasst, der ein erstes Ende, das an dem Getriebegehäuse (78) festgelegt ist; und einen Gehäuseabschnitt (120) aufweist, wobei der Betätigungskolben (110) eine Kraft auf die Drehmomentübertragungseinrichtung (100) ausübt, so dass die Drehmomentübertragungseinrichtung (100) dann an dem Gehäuseabschnitt (120) festgelegt ist.
Getriebe (10) nach Anspruch 1, wobei die zentrale Platte (109) eine zentrale Nabe (116) umfasst, die die axiale Öffnung (108) aufweist, wobei die zentrale Nabe (116) fest an der zentralen Platte (119) befestigt ist, wobei die zentrale Nabe (116) innere Kerbzähne in der axialen Öffnung (108) aufweist, wobei der Außenumfang (107) äußere Kerbzähne aufweist, um den Außenumfang (107) antriebstechnisch mit der Drehmomentübertragungseinrichtung (100) zu verbinden, und die axiale Öffnung (108) äußere Kerbzähne aufweist, um die zentrale Platte (109) antriebstechnisch mit dem Zahnrad (72) der Planetenradanordnung (14) zu verbinden.