DE102014211505B4

DE102014211505B4 - Reibbremse für eine klauenkupplung

Info

Publication number: DE102014211505B4
Application number: DE102014211505.1A
Authority: DE
Inventors: Bradley R. Heuver
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-06-25
Filing date: 2014-06-16
Publication date: 2024-05-08
Anticipated expiration: 2034-06-17
Also published as: DE102014211505A1; CN104251268B; CN104251268A; US20140374208A1; US9109644B2

Abstract

Kupplung (30), die Folgendes umfasst:einen ersten Ring (32), der an einem rotierbaren Laufring (18) einer Auflaufbremse (12) befestigt ist und erste Zähne (38) und eine erste Scheibe (46) enthält;einen nichtrotierenden axial verschiebbaren zweiten Ring (42), der zweite Zähne (40),die mit den ersten Zähnen (38) in Eingriff gelangen können, und eine zweite Scheibe (60), die mit der ersten Scheibe (46) in Eingriff gelangen kann, enthält, wobei der zweite Ring (42) bezüglich der Scheiben (46, 60) winkelverschiebbar ist;eine Feder (48), die die Scheiben (46, 60) in gegenseitigen Kontakt drückt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine nicht synchronisierte Reibbremse zur Betätigung einer Klauenkupplung.
Beim Eingriff der Zähne einer Klauenkupplung, während deren Komponenten rotieren, bei einem Kraftfahrzeug kann ein unerwünschtes Scheppern gehört und gespürt werden. Dieses Scheppern kann beseitigt werden, wenn die Zähne in Eingriff genommen werden, während die Komponenten stationär sind.
Eine Einrichtung zur vollen Synchronisierung stellt eine herkömmliche Lösung für das Problem des Schepperns dar; jedoch erfordert eine Einrichtung zur vollen Synchronisierung eine große Anzahl an Teilen und verursacht relativ hohe Kosten. Es ist empirisch belegt, dass eine volle Synchronisierung nicht nötig ist, wenn hohe Kupplungsbetätigungsdrücke zur Klauenkupplungsbetätigung verfügbar sind.
Aus der DE 101 11 602 A1 ist eine Schaltkupplung zum drehfesten Verbinden von zumindest einem rotierend auf einer Getriebewelle angeordnetem Gangrad mit der Getriebewelle bekannt, die eine axial auf der Getriebewelle verschiebbare Schaltmuffe aus Blechformteilen aufweist.
Die DE 103 47 266 A1 offenbart eine Schaltkupplung für ein Schaltgetriebe, bei der eine Schaltmuffe zwischen zwei Gangrädern axial verschiebbar auf einer Getriebewelle drehfest angeordnet ist. Die Getriebewelle ist als Hohlwelle ausgeführt. Innerhalb der Getriebewelle ist eine Schaltstange axial verschiebbar angeordnet. Die axialen Schaltbewegungen der Schaltstange werden über radial verlaufende Verbindungselemente auf die Schaltmuffe übertragen. Zwischen der Schaltmuffe und den Gangrädern sind Synchronringe angeordnet, um die Drehzahlen der Schaltmuffe und des zu schaltenden Gangrades während des Schaltvorganges aneinander anzugleichen.
Aus DE 10 2011 120 966 A1 ist eine Drehmomentübertragungsanordnung bekannt, welche zum selektiven Übertragen von Drehmoment zwischen einem ersten Glied und einem zweiten Glied dient, und die eine Scheibenkupplung enthält, die zwischen dem ersten Glied und dem zweiten Glied verbunden ist, wobei die Scheibenkupplung eine maximale Drehmomentkapazität aufweist, die begrenzt ist, um Vollgas-Einzelübergangs-Heraufschaltvorgänge in dem Getriebe zu ermöglichen, wenn die Scheibenkupplung vollständig eingerückt ist. Eine Klauenkupplung ist mit dem ersten Glied verbunden und ist selektiv mit dem zweiten Glied verbunden. Die Klauenkupplung ist mit der Scheibenkupplung in Reibungseingriff, wenn die Scheibenkupplung eingerückt ist, wobei die Klauenkupplung mit dem zweiten Glied verbunden wird, bevor das übertragene Drehmoment die maximale Drehmomentkapazität der Scheibenkupplung übersteigt.
Die US 2 044 930 A offenbart einen synchronisierten Arbeitsmechanismus, die US 3 175 662 A eine Reibungs- und Formschluss-Kupplung.
Es besteht jedoch in der Industrie ein Bedarf an einer technischen Methode, die die Rotation der Klauenkupplung auf die kostengünstigste Weise stoppt und den Hydraulikwiderstand eines rotierenden Reibelements bei offener Klauenkupplung auf ein Minimum reduziert.
Eine Klauenkupplung enthält einen ersten Ring, der an einem rotierbaren Laufring einer Auflaufbremse befestigt ist und erste Zähne und eine erste Scheibe enthält, wobei der zweite Ring bezüglich der Scheiben winkelverschiebbar ist, einen nichtrotierenden axial verschiebbaren zweiten Ring, der zweite Zähne, die mit den ersten Zähnen in Eingriff gelangen können, und eine zweite Scheibe, die mit der ersten Scheibe in Eingriff gelangen kann, enthält, eine erste Feder, die die Scheiben in gegenseitigen Kontakt drückt, und eine zweite Feder, die den ersten und den zweiten Ring auseinander drückt.
Da sich die rotierenden Teile aufgrund eines geöffneten Kupplungspakets mit Trägheitskraft und Widerstand drehen, ist die abzuführende Energie gering, und die Wahrscheinlichkeit, dass die Energie abgeführt wird, ist hoch.
Die Klauenkupplung verlangsamt die Rotation des ersten Laufrings der Klauenkupplung vor dem Eingriff der Klauenzähne durch Drücken der Scheiben in Reibkontakt, wobei eine der Scheiben gegen Drehung gehalten wird.
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 zeigen, aber nur der Veranschaulichung dienen. Verschiedene Änderungen und Modifikationen an den beschriebenen Ausführungsformen und Beispielen werden für den Fachmann offensichtlich.
Durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung verständlicher; in den Zeichnungen zeigen:

1 eine Querschnittsseitenansicht eines Abschnitts der kinematischen Anordnung eines Automatikgetriebes;
2 eine perspektivische Ansicht, die die Zähne der Klauenkupplung im ausgerückten Zustand und eine Reibscheibe in einem Schlitz in dem ersten Ring zeigt;
3 eine perspektivische Ansicht, die den ersten Ring winkelverschoben bezüglich seiner Position in 2 zeigt; und
4 eine Draufsicht der Kupplung, die die Klauenzähne im eingerückten Zustand zeigt.

1 ist eine Querschnittsseitenansicht einer Anordnung 10, die einen Abschnitt der kinematischen Anordnung eines Automatikgetriebes darstellt. Die Anordnung 10 enthält eine Freilauf- oder Auflaufbremse 12 mit einem äußeren Ring 14, der mit winkelförmig um eine Achse 16 verteilten Nocken ausgebildet ist, einem rotierbaren inneren Laufring 18 und Drehmomentübertragungsgliedern 20, wie z. B. Kipphebeln, wobei jedes Drehmomentübertragungsglied in einer Tasche 22 des inneren Laufrings gestützt wird und in und außer Eingriff mit einem der Nocken schwenken kann. Bei eingerückter Auflaufbremse 12 wird der Laufring 18 durch die Kipphebel und Nocken gegen Drehung festgehalten, da der äußere Laufring 14 durch eine Keilverzahnungsverbindung 24 an einem Getriebegehäuse 26 befestigt ist. Bei ausgerückter Auflaufbremse 12 kann sich der innere Laufring 18 bezüglich des äußeren Laufrings 14 frei drehen.
Die Anordnung 10 enthält ferner eine Klauenkupplung 30, die ein inneres oder erstes Ringglied 32 enthält, das zur Rotation als eine Einheit mit dem inneren Laufring durch eine axiale Keilverzahnung 34 mit dem inneren Laufring 18 antriebsverbunden durch einen Sicherungsring 36 gegen Axialverschiebung befestigt ist. Der erste Ring 32 enthält erste axial ausgerichtete Klauenzähne 38, die um die Achse 16 herum in einem Winkel voneinander beabstandet und auf passende axial ausgerichtete Klauenzähne 40 an dem zweiten Ring 42 der Klauenkupplung 30 ausgerichtet sind.
Der zweite Ring 42 der Klauenkupplung 30 ist durch eine axiale Keilverzahnung 44 mit dem Gehäuse 26 antriebsverbunden. Eine Reibscheibe 46 wird zur Axialverschiebung bezüglich des ersten Ringglieds 32 auf dem zweiten Ring 42 gestützt. Eine Schraubendruckfeder 48 drückt die Reibscheibe 46 fortwährend in Kontakt mit einer Reibfläche 50, die auf dem ersten Ring 32 gestützt wird und auf die Reibscheibe 46 ausgerichtet ist. Eine Bellevillefeder 52, die durch einen Sicherungsring 54 an der mittleren Stütze 56 des Gehäuses 26 befestigt ist und den zweiten Ring 42 berührt, drückt den zweiten Ring fortwährend nach rechts vom ersten Ring 32 weg.
2 zeigt, dass die Reibfläche 50 auf einer Scheibe 60 gestützt wird, die in einem in dem ersten Ring 32 ausgebildeten ringförmigen Schlitz 62 positioniert ist und festgehalten wird. Die radiale Breite des ringförmigen Schlitzes 62 ist größer als die radiale Abmessung des Abschnitts 64 der Scheibe 60, der in dem Schlitz positioniert ist, wodurch eine Winkelverschiebung des ersten Rings 32 um eine Achse 16 bezüglich der Scheibe 60 und der Reibscheibe 46, wenn die Scheiben miteinander in Eingriff stehen, gestattet wird.
Da sich die rotierenden Teile aufgrund eines geöffneten Kupplungspakets mit Trägheitskraft und Widerstand drehen, ist die abzuführende Energie gering, und die Wahrscheinlichkeit, dass die Energie abgeführt wird, ist hoch.
Wenn Hydraulikfluid im Zylinder 66 mit Druck beaufschlagt wird, wird der zweite Ring 42 axial nach links verschoben, wodurch seine Klauenzähne 40 zu den Klauenzähnen 38 hin befördert werden. Bevor die Klauenzähne 38, 40 ineinander eingreifen, kann der erste Ring 32 entlang eines radialen Abstands x in der Richtung von Pfeil A von der in
2 gezeigten Position um die Achse 16 rotieren, damit die Kopfflächen der Kupplungszähne 38 auf die Täler zwischen den Kupplungszähnen 40 ausgerichtet werden, während die Positionen der Scheiben 46, 60 und der Reibkontakt zwischen den Scheiben aufrechterhalten werden.
3 zeigt, dass der erste Ring 32 durch die radiale Abmessung x winkelverschoben wurde, so dass die Kopfflächen der Kupplungszähne 38 auf die Täler zwischen den Kupplungszähnen 40 ausgerichtet wurden, wodurch ein Eingriff des ersten Rings 32 und des zweiten Rings 42 gestattet wird, während die radialen Positionen der Scheiben 40, 60 und der Reibkontakt zwischen den Scheiben aufrechterhalten werden.
4 ist eine Draufsicht der Kupplung, die die Klauenzähne im eingerückten Zustand zeigt.
Während die Freilaufbremse 12 überholt, sind die Klauenkupplung 30 und eine Reibbremse vom rotierenden inneren Laufring 18 der Auflaufbremse 12 vollständig zurückgezogen, wodurch ein Zustand minimaler Drehverluste bereitgestellt wird. Wenn ein Eingriff der Klauenkupplung 30 erforderlich ist, wird ein Kolben 68 durch Druck im Zylinder 66 zuerst nach links betätigt, um die Reibbremsenbetätigungsfeder 48 zu betätigen. Die zum Zusammendrücken der Betätigungsfeder 48 nötige Kraft ist ausreichend höher als die zur Betätigung des zweiten Rings 42 nötige Kraft; daher nehmen die Klauenzähne 38, 40 den rotierenden, sich verlangsamenden ersten Ring 32 noch nicht in Eingriff. Die Hydraulikkraft an Kolben 68 wird dann durch den zweiten Ring 42 und die in Eingriff stehenden Reibscheiben 46, 60 an den ersten Ring 32 angelegt.
Sowohl die Masse der rotierenden Anordnung 10 als auch die ungefähre Anfangsdrehzahl sind bekannt, wodurch die Energie der Anordnung eine bekannte Größe ist. Die Kraft an Kolben 68 und seine mit Druck beaufschlagte Fläche sind ebenfalls bekannt, wodurch die benötigte Zeitdauer, um den ersten Laufring 18 auf eine Drehzahl von null zu bringen, auch bekannt ist. Nach dieser Zeitdauer wird der Kolbendruck bis zu dem Punkt, an dem die Kraft der Feder 52 überschritten wird, erhöht, und die Klauenkupplung 30 vollendet ihren Eingriff mit dem ersten Laufring 18 bei einer Drehzahl von null.
Wenn der erste Ring 32 der Klauenkupplung 30 rotiert, zieht er die Reibscheibe 60 zur Seite des ringförmigen Schlitzes 62. Wenn der erste Ring 32 eine Drehzahl von null aufweist und der zweite Ring 42 den Eingriff des ersten Rings beginnt, dreht das Sägezahnprofil der Klauenzähne 38 den ersten Ring 32 bezüglich seines Überholzustands in die entgegengesetzte Richtung. Der ringförmige Schlitz 62 gestattet eine Drehung des ersten Rings 32, ohne die Winkelposition der ineinander eingreifenden Reibscheiben 46, 60 zu ändern.
Bei Entlüftung des Zylinders 66 wird die Klauenkupplung 30 ausgerückt, wodurch gestattet wird, dass die Feder 52 den zweiten Ring 42 nach rechts vom ersten Ring 32 weg bewegt, wodurch die kämmenden Klauenzähne 38, 40 außer Eingriff gebracht werden.

Claims

Kupplung (30), die Folgendes umfasst: einen ersten Ring (32), der an einem rotierbaren Laufring (18) einer Auflaufbremse (12) befestigt ist und erste Zähne (38) und eine erste Scheibe (46) enthält; einen nichtrotierenden axial verschiebbaren zweiten Ring (42), der zweite Zähne (40), die mit den ersten Zähnen (38) in Eingriff gelangen können, und eine zweite Scheibe (60), die mit der ersten Scheibe (46) in Eingriff gelangen kann, enthält, wobei der zweite Ring (42) bezüglich der Scheiben (46, 60) winkelverschiebbar ist; eine Feder (48), die die Scheiben (46, 60) in gegenseitigen Kontakt drückt.
Kupplung (30) nach Anspruch 1, die ferner eine zweite Feder (52) umfasst, die den ersten und den zweiten Ring (32, 42) auseinander drückt.
Kupplung (30) nach Anspruch 1, die ferner Folgendes umfasst: einen Zylinder (66), der mit einer Hydraulikdruckquelle in Verbindung steht; einen in dem Zylinder (66) positionierten Kolben (68) zum Verschieben des zweiten Rings (42) zum ersten Ring (32) aufgrund des Drucks im Zylinder (66).
Kupplung (30) nach Anspruch 1, wobei die erste Scheibe (46) auf dem ersten Ring (32) so gestützt ist, dass eine radiale Position der ersten und der zweiten Scheibe (46, 60) in gegenseitigem Eingriff konstant bleibt, wenn eine Winkelposition des ersten Rings (32) bezüglich einer Winkelposition des zweiten Rings (42) variiert.
Kupplung (30) nach Anspruch 1, wobei: der erste Ring (32) mit einem Schlitz (62) ausgebildet ist, der die zweite Scheibe (60) enthält, wobei eine radiale Abmessung des Schlitzes (62) eine Winkelverschiebung des ersten Rings (32) bezüglich der ersten und der zweiten Scheibe (46, 60) gestattet, wobei diese Verschiebung gestattet, dass die ersten Zähne (38) die zweiten Zähne (40) in Eingriff nehmen.
Kupplung (30) nach Anspruch 1, wobei: eine radiale Position der zweiten Scheibe (60) konstant ist; eine radiale Position der ersten Scheibe (46) im Eingriff mit der zweiten Scheibe (60) konstant ist; und die Winkelverschiebung des ersten Rings (32) bezüglich der ersten und der zweiten Scheibe (46, 60), wenn diese ineinander eingreifen, variieren kann.
Kupplung (30) nach Anspruch 1, wobei die Auflaufbremse (12) Folgendes enthält: einen nichtrotierbaren Laufring (14), der gegen Drehung gesichert ist; ein Drehmomentübertragungsglied (20), das abwechselnd in Eingriff mit dem nichtrotierbaren Laufring (14) und dem rotierbaren Laufring (18), wodurch der rotierbare Laufring (18) gegen Drehung gehalten wird, und außer Eingriff mit dem nichtrotierbaren Laufring (14), wodurch eine Rotation des rotierbaren Laufrings (18) gestattet wird, steht.
Kupplung (30), die Folgendes umfasst: einen ersten Ring (32), der an einem rotierbaren Laufring (18) einer Auflaufbremse befestigt ist und erste Zähne (38) und eine erste Scheibe (46) enthält; einen nichtrotierenden axial verschiebbaren zweiten Ring (42), der zweite Zähne (40), die mit den ersten Zähnen (38) in Eingriff gelangen können, und eine zweite Scheibe (60), die mit der ersten Scheibe (46) in Eingriff gelangen kann, enthält, wobei der zweite Ring (42) bezüglich der Scheiben (46, 60) winkelverschiebbar ist; eine Feder (48), die die Scheiben (46, 60) in gegenseitigen Kontakt drückt; einen Servo zum Bewegen des zweiten Rings (42) zum ersten Ring (32) hin.
Kupplung (30) nach Anspruch 8, die ferner eine zweite Feder (52) umfasst, die den ersten und den zweiten Ring (32, 42) auseinander drückt.
Kupplung (30) nach Anspruch 8, wobei der Servo Folgendes umfasst: einen Zylinder (66), der mit einer Hydraulikdruckquelle in Verbindung steht; einen in dem Zylinder (66) positionierten Kolben (68) zum Verschieben des zweiten Rings (42) zum ersten Ring (32) aufgrund des Drucks im Zylinder (66).