DE10255940B4

DE10255940B4 - Planetenradeinheit

Info

Publication number: DE10255940B4
Application number: DE10255940A
Authority: DE
Inventors: Takashi Yasuda; Akihiko Kita
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2013-07-18
Anticipated expiration: 2022-11-30
Also published as: US6824494B2; JP2003166605A; JP3772736B2; US20030104895A1; DE10255940A1

Abstract

Planetenradeinheit, die mit einem Planetengetriebe (2) versehen ist und einer Kupplung (C1) mit Reibungsscheiben (16, 19) und einer Kupplungstrommel (9), die in der Nachbarschaft des Planetengetriebes angeordnet ist, wobei die Planetenradeinheit Folgendes aufweist: ein Eingriffselement (4), das mit einem Element des Planetengetriebes gekoppelt ist und sich in Eingriff mit einer Innenfläche der Kupplungstrommel der Kupplung für eine Drehung mit dieser befindet; ein erstes Anschlagelement (18), das an der Innenfläche der Kupplungstrommel angeordnet ist zum Verhindern einer axialen Bewegung der Reibungsscheiben der Kupplung in einer axialen Richtung; und ein zweites Anschlagelement (14), das an der Innenfläche der Kupplungstrommel angeordnet ist zum Verhindern einer axialen Bewegung des Eingriffselements in der einen axialen Richtung; wobei das Eingriffselement (4) durch sandwichartiges Anordnen zwischen dem ersten Anschlagelement (18) und dem zweiten Anschlagelement (14) axial positioniert und gestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (2) schräg verzahnte Zahnräder umfasst, die Kupplungstrommel (9) eine ringförmige Vertiefung (304) in der Innenfläche hat und das erste Anschlagelement (18) ein kegeliger Sprengring mit einer kegeligen Fläche (300), die an einer Ecke (301) der Vertiefung (304) anliegt, und einer Anlagefläche (302) ist, die an einer Innenseitenfläche (303) der Vertiefung (304) anliegt, der kegelige Sprengring so angeordnet ist, dass die Anlagefläche (302) dem Eingriffselement (4) zugewandt ist, die Reibungsscheiben (16, 19) durch die Anlagefläche(302), die an der Innenfläche der Vertiefung (304) ohne Spalt anliegt, axial positioniert und gestützt sind, falls die Kupplung eingerückt ist und ein Betriebsdruck in der einen axialen Richtung wirkt, das Eingriffselement (4) durch die kegelige Fläche (300), die an der Ecke (301) der Vertiefung (304) ohne Spalt anliegt, axial positioniert und gestützt ist, falls die Kupplung ausgerückt ist und eine Druckkraft durch die schräg verzahnten Zahnräder in der entgegensetzten axialen Richtung erzeugt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Planetenradeinheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Planetenradeinheiten werden im Allgemeinen in Automatikgetrieben verwendet. Beispielsweise wird eine Planetenradeinheit verwendet als ein Vorwärts-Rückwärtsschaltmechanismus zum Schalten zwischen einer Vorwärts- und Rückwärtsfahrt unter Verwendung eines Riemengetriebes der kontinuierlich variablen Art (das nachfolgend als ein CVT bezeichnet wird).
6 zeigt eine Schnittansicht einer herkömmlichen Planetenradeinheit 100 einschließlich eines Planetengetriebes 200, einer Kupplung für vorwärts (die nachfolgend als Vorwärtskupplung C1 bezeichnet wird) und einer Bremse B1 für rückwärts (die nachfolgend als Rückwärtsbremse B1 bezeichnet wird). Das Planetengetriebe 200 umfasst ein Sonnenrad S, einen Zahnkranz R, einen Träger CR und ein Ritzel C, das durch den Träger CR gestützt wird und mit sowohl dem Zahnkranz R als auch dem Sonnenrad S kämmt, wobei alle Elemente um eine Eingangswelle 103 herum angeordnet sind.
Ein hydraulisches Stellglied 111 für die Betätigung der Vorwärtskupplung C1 hat eine Kupplungstrommel 109, ein Kolbenelement 112, eine Rückkehrfeder 113 und dergleichen. Des Weiteren ist ein hydraulisches Stellglied 123 für die Betätigung der Rückwärtsbremse B1 in einem Teilungswandabschnitt eines Gehäuses 106 ausgebildet und umfasst des Weiteren ein Kolbenelement 124, eine Rückkehrfeder 125 und dergleichen.
Die vorstehend erwähnte Eingangswelle 103 ist sowohl mit einem Abtriebsabschnitt eines (nicht gezeigten) Drehmomentwandlers als auch mit der Kupplungstrommel 109 gekoppelt. Der Zahnkranz R ist axial positioniert und gestützt (in der durch die Pfeile A-B in 6 angedeuteten Richtung) durch sandwichartiges Anordnen zwischen zwei Sprengringen 240 und 241 und ist durch eine Keilwellenverbindung mit einem Endnabenabschnitt der Kupplungstrommel 109 verbunden. Ein Druckaufnahmeelement 244 der äußeren Reibungsscheiben 116 der Vorwärtskupplung C1 ist axial positioniert und gestützt (in der durch die Pfeile A-B in 6 angedeuteten Richtung) durch eine Sprengring 242 (sandwichartig angeordnet) und eine Keilwellenverbindung mit der Innenfläche eines Endnabenabschnitts der Kupplungstrommel 109.
Innere Reibungsscheiben 117 der Vorwärtskupplung C1 sind durch eine Keilwellenverbindung mit einem Endnabenabschnitt des Scheibenelements 114 verbunden. Das Scheibenelement 114 ist mit seinem inneren Umfangsabschnitt an dem Sonnenrad S fixiert. Außerdem ist das Sonnenrad S durch eine Keilwellenverbindung mit dem Primärriemenrad 105 verbunden.
Äußere Reibungsscheiben 118 der Rückwärtsbremse B1 sind durch eine Keilwellenverbindung mit dem vorstehend erwähnten Gehäuse 106 verbunden. Darüber hinaus sind innere Reibungsscheiben 119 der Rückwärtsbremse B1 durch eine Keilwellenverbindung mit der Außenfläche eines Endnabenabschnitts eines Seitenscheibe 230 verbunden, die ein Abschnitt des Planetenträgers CR ist.
Wenn bei der vorstehend beschriebenen Planetenradeinheit ein Betriebsdruck auf das hydraulische Stellglied 111 der Vorwärtskupplung C1 aufgebracht wird, gleitet das Kolbenelement 112 in der durch den Pfeil A in 6 angedeuteten Richtung gegen die Kraft der Rückkehrfeder 113. Somit werden die äußeren Reibungsscheiben 116 und die inneren Reibungsscheiben 117 der Vorwärtskupplung C1 gegeneinander gezwungen, so dass sie durch die Reibungskraft in Eintritt treten. In Folge dessen wird die Eingangsdrehung der Kupplungstrommel 109, die sich in Eingriff mit der vorstehend erwähnten Eingangswelle 103 befindet, auf das Primärriemenrad 105 übertragen über die Vorwärtskupplung C1, das Scheibenelement 114 und das Sonnenrad S. Wenn demgemäß die Vorwärtskupplung C1 in Eingriff gebracht wird und die Rückwärtsbremse B1 gelöst wird, wird das Drehmoment der Eingangswelle 103 als eine normale Drehung (Vorwärtsdrehung) des Primärriemenrads 105 abgegeben.
Wenn darüber hinaus der Betriebsdruck auf das hydraulische Stellglied 123 der Rückwärtsbremse B1 aufgebracht wird, wird das Kolbenelement 124 zum Gleiten in der durch den Pfeil A in 6 angedeuteten Richtung gezwungen gegen die Kraft einer Rückkehrfeder 125. Somit werden die äußeren Reibungsscheiben 118 und die inneren Reibungsscheiben 119 der Rückwärtsbremse B1 gegeneinander gezwungen, so dass sie in Eingriff treten durch die Reibungskraft. In Folge dessen wird der Träger CR bezüglich dem Gehäuse 106 fixiert über die Rückwärtsbremse B1. Die Eingangsdrehung der Kupplungstrommel 109, die sich in Eingriff mit der Eingangswelle 103 befindet, wird als Rückwärtsdrehung auf das Primärriemenrad 105 übertragen über den Zahnkranz R, den Träger CR, der bezüglich dem Gehäuse 106 fixiert ist, und das Sonnenrad S. Wenn demgemäß die Rückwärtsbremse B1 in Eingriff gebracht wird und die Vorwärtskupplung C1 gelöst wird, wird das Drehmoment der Eingangswelle 103 als eine Rückwärtsdrehung auf das Primärriemenrad 105 abgegeben.
Um jedoch bei der vorstehend erwähnten Planetenradeinheit 100 den Zahnkranz R und das Druckaufnahmeelement 244 axial zu positionieren und zu stützen bezüglich der Kupplungstrommel 109 werden drei Sicherungs- oder Sprengringe 240, 241 und 242 angewandt. Diese Konfiguration ermöglicht keine Kosteneinsparung, die andererseits durch eine Verminderung der Teile erzielbar wäre. Darüber hinaus führt eine Konfiguration, bei der Sprengringe 241 und 242 zwischen dem Zahnkranz R und der Vorwärtskupplung C1 angeordnet sind, zu Konstruktionsproblemen bezüglich der Festigkeit und der Montage. Andererseits ist Raum erforderlich für die Aufnahme der Sprengringe 241 und 242, wodurch eine Herstellung eines axial kompakten Planetenradgetriebes 100 erschwert wird.
Die US 5 480 361 A offenbart eine gattungsbildende Planetenradeinheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Planetenradeinheit vorzusehen, die im Hinblick auf Herstellungskosten und einen axialen Bauraum verbessert ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einer Planetenradeinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 erreicht.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Erfindungsgemäß sind die Reibungsscheiben axial positioniert und gestützt durch das erste Anschlagelement und das Eingriffselement ist axial positioniert und gestützt durch sandwichartiges Anordnen zwischen dem ersten Anschlagelement und dem zweiten Anschlagelement. Demgemäß ist es möglich, Kosten zu sparen durch eine Verminderung der Anzahl der Teile. Da darüber hinaus die Reibungsscheiben (insbesondere ein Druckaufnahmeabschnitt dieser) axial positioniert und gestützt sind durch das erste Anschlagelement und das Eingriffselement axial positioniert und gestützt ist durch sandwichartiges Anordnen zwischen dem ersten Anschlagelement und dem zweiten Anschlagelement, beträgt der Raum zwischen den Reibungsscheiben und dem Eingriffselement nur der, der notwendig ist für das Vorsehen des ersten Anschlagelements. Demgemäß ist der Raum zwischen dem Eingriffselement und den Reibungsscheiben (insbesondere der Druckaufnahmeabschnitt dieser) klein und es ist möglich, die gesamte Planetenradeinheit axial kompakter herzustellen.
Erfindungsgemäß hat die vorstehend erwähnte Kupplungstrommel eine ringförmige Vertiefung in ihrer inneren Umfangsfläche und das erste Anschlagelement ist ein kegeliger Sprengring mit einer kegeligen Fläche, die an einen Eckabschnitt der Vertiefung anliegt und einer Anlagefläche, die an einer Innenfläche der Vertiefung anliegt.
Der kegelige Sprengring (erstes Anschlagelement) wird in die ringförmige Vertiefung eingepasst, die in der Innenfläche der Kupplungstrommel ausgebildet ist, ohne ein Spiel. In Folge dessen ist es möglich, eine sehr genaue Positionierung der Reibungsscheiben der Kupplung und des Eingriffselements aufrecht zu erhalten. Darüber hinaus kann der kegelige Sprengring eine sehr genaue Positionierung der Reibungsscheiben der Kupplung aufrecht erhalten, selbst wenn Druck von dem hydraulischen Servo der Kupplung aufgenommen wird. Demgemäß ist es möglich, eine sehr genaue hydraulische Steuerung der Kupplung auszuführen. Außerdem ist es auch möglich, eine sehr genaue Positionierung der Reibungsscheiben der Kupplung aufrecht zu erhalten, selbst wenn die Kupplung gelöst ist. In Folge dessen ist es möglich, den Raum zwischen den Reibungsscheiben der Kupplung mit einem sehr hohen Genauigkeitsgrad aufrecht zu erhalten, wodurch ein Kontakt zwischen den Reibungsscheiben verhindert wird, wodurch wiederum ein unerwünschter Verschleiß und ein Fressen der Reibungsscheiben verhindert wird.
Die Anlagefläche des vorstehend erwähnten kegeligen Sprengrings ist so angeordnet, dass sie dem Eingriffselement zugewandt ist. In Folge dessen ist es möglich, die Position des kegeligen Sprengrings mit einem hohem Genauigkeitsgrad aufrecht zu erhalten, selbst wenn Druck von dem hydraulischen Servo der Kupplung aufgenommen wird. Demgemäß ist es möglich, die axiale Positionierung der Reibungsscheiben oder des Eingriffselements aufrecht zu erhalten und eine stabile und sehr genaue hydraulische Steuerung der Kupplung auszuführen.
Die Planetenradeinheit der vorliegenden Erfindung hat vorzugsweise das vorstehend erwähnte Eingriffselement, das mit einem axial sich erstreckenden Vorsprung versehen ist, der sich radial inwärts des kegeligen Sprengrings befindet, wodurch ein Herausrutschen des ersten Anschlagelements aus der Kupplungstrommel verhindert wird.
Die Planetenradeinheit der vorliegenden Erfindung hat ein Planetengetriebe, das Schrägzahnräder umfasst. Obwohl die Schrägzahnräder es ermöglichen, ein Zahnradgeräusch des Planetengetriebes zu vermindern, erzeugen die Schrägzahnräder auch eine Schubkraft. Da jedoch das erste Anschlagelement und das zweite Anschlagelement das Eingriffselement axial positionieren, werden die Positionen des Eingriffselements und der Reibungsscheiben mit einem hohen Genauigkeitsgrad aufrechterhalten. Wenn darüber hinaus insbesondere das erste Anschlagelement ein kegeliger Sprengring ist, ist es möglich, die axialen Positionen des Eingriffselements und der Reibungsscheiben mit einem noch größeren Genauigkeitsgrad aufrecht zu erhalten.
Bevorzugt ist das Planetengetriebe derart konfiguriert ist, das keine Schubkraft durch die Schrägzahnräder erzeugt wird, wenn sich die Kupplung in Eingriff befindet. Die Erzeugung der Schubkraft in dem ersten Anschlagelement wird verhindert durch Koppeln des Eingriffselements mit einem Element des Planetengetriebes. Demgemäß ist es möglich, die Beeinflussung der axialen Positionierung und der Stütze der Reibungsscheiben der Kupplung zu vermeiden und in Folge dessen ist es möglich, eine sehr genaue hydraulische Steuerung der Kupplung zu schaffen.
Das eine Drehelement des Planetengetriebes, mit dem das Eingriffselement gekoppelt ist, kann ein Zahnkranz sein. Bei dieser Konfiguration ist das Eingriffselement mit dem Zahnkranz fixiert und erstreckt sich radial auswärts in Eingriff mit der Innenfläche der Kupplungstrommel. In Folge dessen ist es möglich, das Eingriffselement axial zu positionieren und zu stützen und den Zahnkranz mit einem hohem Genauigkeitsgrad bezüglich der Kupplungstrommel.
Alternativ ist das eine Drehelement des Planetengetriebes, mit dem das Eingriffselement gekoppelt ist, ein Sonnenrad. Bei dieser Konfiguration ist das Eingriffselement mit einem Sonnenrad fixiert und erstreckt sich radial nach außen von dem Sonnenrad in Eingriff mit der Innenfläche der Kupplungstrommel. In Folge dessen ist es möglich, das Eingriffselement axial zu positionieren und zu stützen mit einem hohen Genauigkeitsgrad bezüglich der Kupplungstrommel.
Die Terminologie ”fixiert” wie sie hier verwendet wird, bedeutet eine einstückige Bauweise, wie für Elemente R und 4 in 1 gezeigt ist, eine Anbringung wie für Elemente S und 470 in 5 gezeigt ist oder eine andere Art einer direkten Kopplung, die veranlasst, dass sich das Eingriffselement mit dem Drehelement des Planetengetriebes dreht, mit dem es direkt gekoppelt oder fixiert ist.
Die Planetenradeinheit der vorliegenden Erfindung kann als ein Vorwärts/Rückwärtsschaltmechanismus dienen zum Schalten der Drehung von einer Antriebsquelle zwischen einer Normaldrehung (Vorwärtsdrehung und einer Rückwärtsdrehung), die dann auf die Antriebsräder übertragen wird. In Folge dessen ist es möglich, die Kosten zu vermindern durch Vermindern der Anzahl der Teile und darüber hinaus einen Vorwärts/Rückwärtsmechanismus zu schaffen zum Schalten zwischen der normalen Drehung und der Rückwärtsdrehung, der axial kompakt ist.
1 zeigt eine Schnittansicht einer Planetenradeinheit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Schnittansicht eines Teils von 1 in vergrößerter Ansicht.
3a zeigt eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils der Planetenradeinheit von 1 bei einem Antriebszustand während einem Rückwärtsantrieb und 3b zeigt einen Verlauf der Last an einem Zahnkranz in 3a, die von der durch den Pfeil C angedeuteten Richtung auferlegt wird.
4a zeigt eine Schnittansicht eines Abschnitts der Planetenradeinheit von 1 bei einem sogenannten Coastdown-Zustand während einem Rückwärtsantrieb und 4b zeigt einen Verlauf der Last auf ein Ritzel in 4a, die von der durch den Pfeil C angedeuteten Richtung auferlegt wird.
5 zeigt eine Schnittansicht einer Planetenradeinheit gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt eine Schnittansicht eines kontinuierlich variablen Riemengetriebes mit einer herkömmlichen Planetenradeinheit.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Erstes Ausführungsbeispiel
Die Planetenradeinheit eines ersten Ausführungsbeispiels ist in 1 gezeigt, die in ein kontinuierlich variables Riemengetriebe eingebaut ist (das nachfolgend als CVT bezeichnet wird), wobei es als ein Vorwärts/Rückwärtsschaltmechanismus dient. Wie in 1 gezeigt ist, umfasst die Planetenradeinheit des ersten Ausführungsbeispiels das Planetengetriebe 2, eine Vorwärtskupplung C1 und eine Rückwärtsbremse B1. Das Planetengetriebe 2 umfasst ein Sonnenrad S, einen Zahnkranz R, einen Plantenträger CR und ein Ritzel P (siehe 2), das durch den Träger CR gestützt wird und mit dem Zahnkranz R kämmt, und das Sonnenrad S, die alle um eine Eingangswelle 3 herum angeordnet sind.
Die Eingangswelle 3 ist mit einem Abtriebs- oder Ausgangsabschnitt eines Drehmomentwandlers gekoppelt, der mit einem (nicht gezeigten) Motor (Antriebsquelle) verbunden ist. Die Eingangswelle 3 befindet sich auch in Eingriff mit einer Kupplungstrommel 9. Der kegelige Sprengring 18 (ein erstes Anschlagelement), positioniert auf axiale Weise und stützt (in der durch den Pfeil A in 1 angedeuteten Richtung) äußere Reibungsscheiben 16 der Vorwärtskupplung C1 und einen Druckaufnahmeabschnitt 44 der äußeren Reibungsscheiben, die alle durch eine Keilwellenverbindung mit der Innenfläche eines Endnabenabschnitts der Kupplungstrommel 9 verbunden sind. Die inneren Reibungsscheiben 19 der Vorwärtskupplung C1 sind durch eine Keilwellenverbindung mit einer äußeren Umfangsfläche 60a eines Endnabenabschnitts eines Scheibenelements 60 verbunden. Das Scheibenelement 60 hat einen inneren Umfangsabschnitt 60b, der an dem Sonnenrad S fixiert ist. Außerdem ist das Sonnenrad S durch eine Keilwellenverbindung mit dem Primärriemenrad 5 verbunden. Ein Axiallager 33 und ein Nadellager 36 positionieren auf axiale Weise und stützen das Sonnenrad S, so dass es frei drehbar ist um die Eingangswelle 3 herum.
Ein flanschförmiges Eingriffselement ist, wie am besten aus 3a ersichtlich ist, einstückig mit dem Zahnkranz R ausgebildet und erstreckt sich radial nach außen von diesem. Der äußere Umfang des Eingriffselements 4 ist durch eine Keilwellenverbindung mit der Kupplungstrommel 9 verbunden und wird axial positioniert und gestützt (in der durch die Pfeile A-B in 1 angedeuteten Richtung) durch sandwichartiges Anordnen zwischen dem kegeligen Sprengring 18 und einem Sprengring 14 (ein zweites Anschlagelement).
Wenn darüber hinaus der Zahnkranz R mit dem Ritzel P des Trägers CR wie vorstehend beschrieben kämmt, wird das Ritzel P durch eine Seitenscheibe 17 und eine Seitenscheibe 34 einschließlich des Trägers CR gestützt. Darüber hinaus ist die Seitenscheibe 34 durch eine Keilwellenverbindung mit den inneren Reibungsscheiben 31 der Rückwärtsbremse B1 durch eine Keilverbindung 34a verbunden, die in einem Endnabenabschnitt der äußeren Fläche der Seitenscheibe 34 ausgebildet ist. Äußere Reibungsscheiben 27 der Rückwärtsbremse B1 sind durch eine Keilwellenverbindung mit Keilen 6b verbunden, die an einem äußeren Umfangsflächenabschnitt des Gehäuses 6 ausgebildet sind, und sind axial positioniert und gestützt durch einen Sprengring 29. Der Träger CR umfasst die Seitenscheibe 34 und die Seitenscheibe 17 wie vorstehend beschrieben ist. Darüber hinaus sind die Seitenscheibe 34 und die Seitenscheibe 17 derart positioniert, dass sie das Ritzel P dazwischen sandwichartig anordnen und sind einstückig mit einer Ritzelwelle 35 gekoppelt.
Außerdem ist jedes Zahnrad des Planetengetriebes 2, nämlich der Zahnkranz R, das Ritzel des Trägers CR und das Sonnenrad S ein Schrägzahnrad HG, wie in 3b und in 4b gezeigt ist, um ein Zahnradgeräusch während dem Kämmen der Zahnräder zu vermindern.
Ein hydraulisches Stellglied 11 für die Vorwärtskupplung C1 umfasst die Kupplungstrommel 9, ein Kolbenelement 10, einen Halter 13, eine Rückkehrfeder 12 und eine Rückschlagkugel 15 für eine Zentrifugalhydraulikabgabe. Das Kolbenelement 10 ist in die Kupplungstrommel 9 so eingepasst, dass sie öldicht ist. Darüber hinaus ist ein Innenumfangsabschnitt des Halters 13 an der Kupplungstrommel 9 fixiert. Die Rückkehrfeder 12 ist positioniert und gestützt durch sandwichartiges Anordnen zwischen dem Halter 13 und dem Kolbenelement 10. Darüber hinaus wird die Rückkehrfeder 12 durch den Halter 13 derart gestützt, dass das Kolbenelement 10 in der durch den Pfeil B in 1 angedeuteten Richtung vorgespannt ist.
Das hydraulische Stellglied 23 für die Rückwärtsbremse B1 umfasst einen Zylinder 21, ein Kolbenelement 22, einen Halter 26 und eine Rückkehrfeder 25. Das Kolbenelement 22 ist in eine ring- oder wulstförmige Vertiefung in einer Seite einer Teilungswand 6a des Gehäuses 6 eingepasst. Darüber hinaus ist ein äußerer Umfangsabschnitt des Halters 26 an dem Gehäuse 6 fixiert. Die Rückkehrfeder 25 ist positioniert und gestützt durch sandwichartiges Anordnen zwischen dem Halter 26 und dem Kolbenelement 22. Darüber hinaus ist die Rückkehrfeder 25 durch den Halter 26 derart gestützt, dass das Kolbenelement 22 in der durch den Pfeil A in 1 angedeuteten Richtung vorgespannt ist.
Eine Schmierölzufuhröffnung 3a ist im Wesentlichen entlang der Achse der Eingangswelle 3 ausgebildet. Außerdem sind Queröffnungen 3b und 3c in der Eingangswelle 3 ausgebildet, die zu ihrer äußeren Umfangsfläche führen von der Schmierölzufuhröffnung 3a aus. Schmieröl, das von den Queröffnungen 3b und 3c abgegeben wird, wird zu den Axiallagern 32 und 33 sowie zu jeder Zahnflanke der Zahnräder des Planetengetriebes 2 der Vorwärtskupplung C1 und der Rückwärtskupplung b1 zugeführt über eine Öffnung a, die in der Kupplungstrommel 9 ausgebildet ist.
Die Planetengetriebeeinheit 1 ist in dem Gehäuse 6 zusammen mit anderen Komponenten des Riemengetriebes CVT untergebracht.
Die Struktur der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben, die wesentlich ist für die axiale Positionierung und Stützung des Eingriffselements 4 und des Druckaufnahmeabschnitts 44 der Reibungsscheiben (in der durch die Pfeile A-B von 2 angedeuteten Richtung) bezüglich der Kupplungstrommel 9 mittels des kegeligen Sprengrings 18 und des Sprengrings 14.
Keile 9b sind an der äußeren Umfangsfläche eines Endnabenabschnitts der Kupplungstrommel 9 ausgebildet (siehe 2). Außerdem sind eine erste Wulst beziehungsweise ringförmige Sprengringnut (Vertiefung) 304 sowie eine zweite Sprengringnut 305, die um einen im Wesentlichen gleich der Dicke des Eingriffselements 4 getrennten Abstand angeordnet ist, an dem Umfang der Kupplungstrommel 9 ausgebildet. Der kegelige Sprengring 18 umfasst eine kegelige Fläche 300 mit einer kegeligen Seitenfläche und einer ersten flachen Anlagefläche 306 an einer Seite und eine zweite flache Anlagefläche 302 an der anderen Seite. Die erste Anlagefläche 306 und die zweite Anlagefläche 302 sind im Wesentlichen parallel miteinander.
Bei der Montage werden zunächst eine Vielzahl an äußeren Reibungsscheiben 16 der Vorwärtskupplung C1 in Eingriff gebracht mit den Keilen 9b. Als nächstes wird eine Vielzahl an inneren Reibungsscheiben 19 der Vorwärtskupplung C1 so angeordnet, dass sie mit der Vielzahl der äußeren Reibungsscheiben 16 eingeschichtet werden und in Eingriff gebracht werden mit Keilen an der äußeren Umfangsfläche 60a eines Endnabenabschnitts des Scheibenelements 60. Dann wird ein Druckaufnahmeelement 44, das die äußerste der äußeren Reibungsscheiben 16 ist, in die Keile 9b eingesetzt. Der kegelige Sprengring 18 wird in die Vertiefung 304 eingesetzt und die erste Anlagefläche 306 des kegeligen Sprengrings 18 liegt an der Seitenfläche des Druckaufnahmeabschnitts 44 an. Demgemäß wird die Vielzahl der äußeren Reibungsscheiben 16, die Vielzahl der inneren Reibungsscheiben 19 und das Druckaufnahmeelement 44 axial positioniert und gestützt bezüglich der Kupplungstrommel 9.
Das Eingriffselement 4, das mit dem Zahnkranz R gekoppelt ist (ein Element des Planetengetriebes 2) wird in Eingriff gebracht mit den Keilen 9b und liegt an der Fläche 302 des kegeligen Sprengrings 18 an. Demgemäß wird das Eingriffselement 4 axial positioniert und gestützt bezüglich der Kupplungstrommel 9 durch die Anlage seiner Seitenfläche 4b an der Fläche 302 des kegeligen Sprengrings 18.
Der Sprengring 14 wird in die zweite Sprengringnut 305 eingesetzt an der Seite einer Fläche 4c des Eingriffselements 4. Dies ist möglich, da die zweite Sprengringnut 305 und die Vertiefung 304 beabstandet sind um einen Abstand im Wesentlichen gleich der Dicke des Eingriffselements 4, wie vorstehend beschrieben ist. In Folge dessen liegt die Seitenfläche 4c des Eingriffselements 4 an einer Seitenfläche des Sprengrings 14 an und somit wird das Eingriffselement 4 axial positioniert und gestützt bezüglich der Kupplungstrommel 9.
Demgemäß wird die Vielzahl der äußeren Reibungsscheiben 16, die Vielzahl der inneren Reibungsscheiben 19, die Reibungsscheiben sind, und der Druckaufnahmeabschnitt 44 positioniert und gestützt in einer axialen Richtung (die durch den Pfeil A angedeutete Richtung) an den Keilen 9b durch den kegeligen Sprengring 18. Des Weiteren wird das Eingriffselement 4 axial positioniert und gestützt (in den durch die Pfeile A-B angedeuteten Richtungen) bezüglich der Kupplungstrommel 9 durch sandwichartiges Anordnen zwischen den kegeligen Sprengring 18 und dem Sprengring 14.
Wenn der kegelige Sprengring 18 in die Vertiefung 304 eingepasst wird, liegt die kegelige Fläche 300 des kegeligen Sprengrings 18 an einem Eckabschnitt 301 der Vertiefung 304 ohne ein Spiel an. Gleichzeitig wird die zweite Anlagefläche 302 des kegeligen Sprengrings 18 derart eingepasst, dass sie (ohne Spiel) an einer Innenfläche 303 der entgegengesetzten Seite des Eckabschnitts 301 der Vertiefung 304 anliegt.
Ein wulst- beziehungsweise ringförmiger axial vorstehender Abschnitt 4a ist an der Seitenfläche 4b des Eingriffselement 4 bei einer Position ausgebildet, bei der er in Eingriff tritt mit der inneren Umfangsseite des kegeligen Sprengrings 18, um ein Herausrutschen des kegeligen Sprengrings 18 zu verhindern. Die Position dieses axialen Vorsprungs 4a ist axial ausgerichtet mit der inneren Umfangsseite des kegeligen Sprengrings 18. Der Vorsprungabschnitt 4a ist nicht auf die wulst- beziehungsweise ringförmige Form begrenzt und kann eine beliebige Form sein, solange wie das Herausrutschen des kegeligen Sprengrings 18 verhindert wird. Er kann beispielsweise nur an einer Umfangsposition oder als eine Vielzahl an Vorsprüngen bei verschiedenen Positionen ausgebildet sein.
Wenn der Betriebsdruck auf das hydraulische Stellglied 11 der Vorwärtskupplung C1 durch eine (nicht gezeigte) hydraulische Steuereinheit aufgebracht wird, wird das Kolbenelement 10 zum Gleiten in der durch den Pfeil A in 1 angedeuteten Richtung gezwungen gegen die Kraft einer Rückkehrfeder 12. Folglich werden die äußeren Reibungsscheiben 16 und die inneren Reibungsscheiben 19 der Vorwärtskupplung C1 gegeneinander gedrückt, so dass sie in Eingriff treten durch die Reibungskraft. In Folge dessen wird die Eingangswelle 3 und das Primärriemenrad 5 direkt über die Kupplungstrommel 9, das Scheibenelement 60 und das Sonnenrad S verbunden. Wenn demgemäß die Vorwärtskupplung C1 in Eingriff gebracht wird und die Rückwärtsbremse B1 gelöst wird, wird das Drehmoment der Eingangswelle 3 als eine normale Drehung auf das Primärriemenrad 5 abgegeben und treibt dadurch das Primärriemenrad 5 in einer Vorwärtsrichtung an.
Bei dem vorstehend beschriebenen Vorwärtsantriebszustand wirkt der Betriebsdruck auf den kegeligen Sprengring 18 in der durch den Pfeil A in 1 angedeuteten Richtung über die äußeren Reibungsscheiben 16 und die inneren Reibungsscheiben 19 der Vorwärtskupplung C1 und den Druckaufnahmeabschnitt 44. Wie jedoch vorstehend beschrieben ist, ist die zweite Anlagefläche 302 dem Eingriffselement 4 zugewandt und die zweite Anlagefläche 302 liegt an der Innenfläche 303 der Vertiefung 304 (ohne Spiel) derart an, dass der kegelige Sprengring 18 in der Vertiefung 304 gehalten wird. In Folge dessen wird der kegelige Sprengring 18 nicht axial bewegt durch den Betriebsdruck. Selbst wenn die Vorwärtskupplung C1 in Eingriff gebracht wird, ist es demgemäß möglich, eine genaue axiale Positionierung und Stützung des Druckaufnahmeabschnitts 44 aufrecht zu erhalten. Folglich ist es möglich, eine sehr genaue hydraulische Steuerung der Vorwärtskupplung C1 auszuführen.
Was hier als Eingriff der Vorwärtskupplung C1 bezeichnet wird bezieht sich nicht nur auf den Zustand, wobei die Vorwärtskupplung C1 sich vollständig in Eingriff befindet, sondern auch auf einen Zustand des Teileingriffs der Vorwärtskupplung C1, das heißt einen sogenannten Schlupfzustand, Mitnahmezustand etc.. Zum Zweck der Vereinfachung der Erläuterung werden alle diese Zustände jedoch einfach als Eingriff der Vorwärtskupplung C1 bezeichnet.
Wie in 3b und 4b gezeigt ist, sind die Zahnräder (das Sonnenrad S, das Ritzel des Trägers CR und der Zahnkranz R), die das Planetengetriebe 2 zusammensetzen, Schrägzahnräder HG. Während dem Vorwärtsantrieb mit der in Eingriff befindlichen Vorwärtskupplung C1 ist der Träger nicht fixiert bezüglich dem Gehäuse 6, wenn die Rückwärtsbremse B1 gelöst ist. In Folge dessen wird eine Last nicht übertragen zwischen dem Zahnkranz R und dem Ritzel P und das Drehmoment der Eingangswelle 3 wird nicht direkt mit dem Primärriemenrad 5 gekoppelt über die Kupplungstrommel 9, die Vorwärtskupplung C1, das Scheibenelement 60 und das Sonnenrad S auf die vorstehend beschriebenen Weise. Wenn demgemäß die Vorwärtskupplung C1 in Eingriff gebracht wird (während eines Vorwärtsantrieb), erzeugt der schräg verzahnte Zahnkranz R keine Axialkraft auf das Planetengetriebe 2, wie später beschrieben wird. Deshalb hat der Zahnkranz R, der ein Element des Planetengetriebes 2 ist, keinen Einfluss auf die axiale Positionierung und Stützung des kegeligen Sprengrings 18 über das Eingriffselement 4.
Wenn der Betriebsdruck auf das hydraulische Stellglied 23 der Rückwärtsbremse B1 aufgebracht wird durch eine (nicht gezeigte) hydraulische Steuereinheit, wird der Kolben 22 zum Gleiten in der durch den Pfeil B in 1 angedeuteten Richtung gezwungen gegen die Kraft einer Rückkehrfeder 25. Folglich werden die äußeren Reibungsscheiben 27 und die inneren Reibungsscheiben 31 der Rückwärtsbremse B1 zusammengezwungen, so dass sie durch die Reibungskraft in Eingriff treten und die inneren Reibungsscheiben 31 werden bezüglich dem Gehäuse 6 fixiert. In Folge dessen wird der Träger CR an dem Gehäuse 6 fixiert über die Rückwärtsbremse B. Die Eingangsdrehung der Kupplungstrommel 9, die mit der Eingangswelle 3 gekoppelt ist, wird als eine Rückwärtsdrehung auf das Primärriemenrad 5 übertragen über den Zahnkranz R, den mit dem Gehäuse 6 fixierten Träger CR und das Sonnenrad S. Wenn demgemäß die Rückwärtsbremse B1 sich in Eingriff befindet und die Vorwärtskupplung C1 gelöst ist, wird das Drehmoment der Eingangswelle 3 als eine Rückwärtsdrehung auf das Primärriemenrad 5 abgegeben.
Während dem vorstehend erwähnten Rückwärtsantrieb, wenn die Vorwärtskupplung C1 gelöst wird, wird der Träger CR an dem Gehäuse 6 fixiert über die Rückwärtsbremse B1, wie vorstehend beschrieben ist. In Folge dessen wird die Last von dem Zahnkranz R auf das Ritzel P bei einem Antriebszustand übertragen und von dem Ritzel P auf den Zahnkranz R bei einem sogenannten Coast-Down-Zustand (Freilaufzustand).
In anderen Worten überträgt der Zahnkranz R bei einem Rückwärtsantrieb eine Last 401 senkrecht zu einem Schrägverzahnungswinkel E des schräg verzahnten Zahnrad HG auf das Ritzel P, wie in 3b gezeigt ist. In Folge dessen wirkt eine Reaktionskraft 402, die in der zu der Last 401 entgegengesetzten Richtung von dem Ritzel P wirkt, auf den Zahnkranz R. Diese Reaktionskraft 402 wird durch den Schrägverzahnungswinkel E des schräg verzahnten Zahnkranz R aufgelöst in eine Reaktionskraft 406, die eine Komponente der Reaktionskraft 402 in der Drehrichtung ist, und eine Axialkraft 400, die eine axiale Komponente ist (in den durch die Pfeile A-B in 3 angedeuteten Richtungen). Demgemäß wird bei dem Rückwärtsantrieb die Axialkraft 400 in dem Zahnkranz R erzeugt. Darüber hinaus wirkt die Axialkraft 400 in der durch den Pfeil A in 1 bis 3 angedeuteten Richtung auf Grund des Zahnkranzes R.
Wenn die Axialkraft 400 in dem Zahnkranz R erzeugt wird, wirkt sie, um den Sprengring 14 in der durch den Pfeil A in 3a angedeuteten Richtung zu drücken. Ein Spiel zwischen dem Sprengring 14 und der zweiten Sprengringnut 305 ist vorgesehen zum Einpassen und Berücksichtigung von Fehlern während dem Herstellungsprozess und dergleichen. Wenn in Folge dessen der Sprengring 14 in der durch den Pfeil A angedeuteten Richtung gedrückt wird durch den Zahnkranz R und das Eingriffselement 4, bewegen sich der Zahnkranz R, das Eingriffselement 4 und der Sprengring 14 um eine kleine Strecke gleich diesem Spiel. Selbst wenn der Sprengring 14 sich um eine kleine Strecke bewegt, hat dies jedoch keinen Einfluss auf ein anderes Element, da nichts in der durch den Pfeil A angedeuteten Richtung angeordnet ist (die Richtung nach links in der Figur) von dem Sprengring 14. Sobald der Zahnkranz R und das Eingriffselement 4 sich darüber hinaus um diesen kleinen Betrag bewegt haben, werden sie positioniert und gestützt bezüglich der Kupplungstrommel 9 über den Sprengring 14 und die zweite Sprengringnut 305. Somit werden der Zahnkranz R und das Eingriffselement 4 axial positioniert und gestützt. Selbst wenn der Zahnkranz R und das Eingriffselement 4 sich in der durch den Pfeil A angedeuteten Richtung bewegen, wird darüber hinaus der kegelige Sprengring 18 positioniert und gestützt in der Vertiefung 304. In Folge dessen hat diese Bewegung keinen Einfluss auf die Genauigkeit der Positionierung und Stützung der äußeren Reibungsscheiben 16 und der inneren Reibungsscheiben 19 der Vorwärtskupplung C1 oder auf den Druckaufnahmeabschnitt 44.
Andererseits bei einem sogenannten Coast-Down-Zustand während dem Rückwärtsantrieb übt das Ritzel P eine Last 404 senkrecht zu einem Schrägverzahnungswinkel E des schräg verzahnten Zahnrads HG auf den Zahnkranz R aus, wie in 4b gezeigt ist. Diese Last 404 wird aufgelöst durch den Schrägverzahnungswinkel des schräg verzahnten Zahnkranzes R in eine Komponente 407 in der Drehrichtung und eine Axialkraft 403, die eine axiale Komponente ist, (die durch Pfeile A-B in 3b von 4 angedeutet ist). Demgemäß wird bei dem Rückwärtsantrieb die Axialkraft 403 in dem Zahnkranz R erzeugt, die in der durch den Pfeil A von 1 bis 3 angedeuteten Richtung wirkt. Auf ähnliche Weise wird bei einem Coast-Down-Zustand während dem Rückwärtsantrieb eine Axialkraft 403 in dem Zahnkranz R erzeugt, die in der durch den Pfeil B in 1 angedeuteten Richtung wirkt.
Demgemäß wirkt bei einem Coast-Down-Zustand während dem Rückwärtsantrieb die Axialkraft 403, die in dem Zahnkranz R erzeugt wird, so dass der kegelige Sprengring 18 in die durch den Pfeil B in 3 angedeutete Richtung gedrückt wird über das Eingriffselement 4. Wenn jedoch beispielsweise der kegelige Sprengring 18 ein normaler Sprengring ist und das vorstehend beschriebene Spiel vorgesehen ist, bewegt sich der kegelige Sprengring 18 leicht in der durch den Pfeil B angedeuteten Richtung. In Folge dessen wird der Druckaufnahmeabschnitt 44 in der durch den Pfeil B angedeuteten Richtung gedrückt und es besteht eine Möglichkeit des Kontakts zwischen den äußeren Reibungsscheiben 16, den inneren Reibungsscheiben und dem Druckaufnahmeabschnitt 44, der zu einem unerwünschten Verschleiß und zu Fressen führen kann.
Da der kegelige Sprengring 18 in die Vertiefung 304 hinein derart eingepasst ist, dass die kegelige Fläche 300 an einem Eckabschnitt 301 der Vertiefung 304 ohne ein Spiel anliegt und die zweite Anlagefläche 302 an der Innenfläche 303 der Vertiefung 304 ohne ein Spiel anliegt, tritt eine Bewegung des Zahnkranzes R und des Eingriffselements 4 in der durch den Pfeil B angedeuteten Richtung nicht auf. Deshalb wird die genaue axiale Positionierung und Stützung des Zahnkranzes R und des Eingriffselements 4 aufrecht erhalten. Demgemäß ist es möglich, einen Kontakt der äußeren Reibungsscheiben 16, der inneren Reibungsscheiben und des Druckaufnahmeabschnitts 44 zu verhindern, wodurch wiederum ein unerwünschter Verschleiß und ein Fressen verhindert wird.
Darüber hinaus wenn bei einem Coast-Down-Zustand während dem Rückwärtsantrieb die Axialkraft 403, die in den Zahnkranz R erzeugt wird, groß ist und auf den kegeligen Sprengring 18 wirkt über das Eingriffselement 4, die viel höher ist als die während der normalen Fahrt erzeugte Axialkraft. Dabei gibt es die Möglichkeit, dass der kegelige Sprengring 18 herausrutscht in der radial inwärtigen Richtung auf Grund einer Kraft, die in Richtung auf die Mitte in 1 wirkt, da die kegelige Fläche 300 an der Seite des Druckaufnahmeabschnitts 44 vorgesehen ist, wie in 2 gezeigt ist. Um dies zu verhindern, ist der ring- beziehungsweise wulstförmige Vorsprungsabschnitt 4a an der Seitenfläche des Zahnkranzes R vorgesehen, um ein Herausrutschen radial nach innen des kegeligen Sprengrings 18 zu verhindern.
Darüber hinaus ist es durch Einrichten des Winkels der kegeligen Fläche 300 des kegeligen Sprengrings 18 innerhalb eines gewissen Winkelbereichs (wenn beispielsweise das Material Stahl ist ein Winkel von 16°) bezüglich einer zu den durch die Pfeile A-B angedeuteten Richtung senkrechten Richtung möglich, eine ausreichende Reibungskraft bezüglich der Normalaxialkraft 403 bei dem Anlageabschnitt der kegeligen Fläche 300 und des Eckabschnitts 301 zu erhalten. In Folge dessen ist es während der normalen Fahrt möglich, eine genaue Positionierung und Stützung des kegeligen Sprengrings 18 aufrecht zu erhalten und ein Abgleiten in Richtung auf die Mitte zu verhindern.
Bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel sind die schrägverzahnten Zahnräder HG, wie sie in 3b oder 4b gezeigt sind, so ausgebildet, dass sie nach rechts abwärts gewandt sind. Die schräg verzahnten Zahnräder HG können jedoch so ausgebildet sein, dass sie in eine Richtung nach links in 4b abwärts zeigen. Wenn die schräg verzahnten Zahnräder HG so ausgebildet sind, dass sie in entgegengesetzte Richtungen gewandt sind, ist die Richtung, in der die Axialkraft 400 und die Axialkraft 403 bei dem Antriebszustand und dem Coast-Down-Zustand während dem Rückwärtsantrieb wirkt, die entgegengesetzt axiale Richtung, die eine der durch die Pfeile A-B angedeuteten Richtungen ist.
Mit dem Vorwärts/Rückwärtsschaltmechanismus gemäß diesem Ausführungsbeispiel tritt ein Coast-Down-Zustand während dem Rückwärtsantrieb nicht häufig auf. Demgemäß sind die schräg verzahnten Zahnräder HG derart ausgebildet, dass die Axialkraft bei dem Coast-Down-Zustand während dem Rückwärtsantrieb in der durch den Pfeil B in 3b angedeuteten Richtung wirkt. In Folge dessen tritt eine Axialkraft, die auf den kegeligen Sprengring 18 wirkt, selten auf. Das ist zu bevorzugen, da es möglich ist, die Wahrscheinlichkeit zu vermindern, dass der kegelige Sprengring 18 in der inwärtigen Richtung abgleitet.
Wie vorstehend beschrieben ist, sind bei der Planetenradeinheit 1 gemäß der vorliegenden Erfindung die äußeren Reibungsscheiben 16 und die inneren Reibungsscheiben 19, die die Vorwärtskupplung C1 bilden, und der Druckaufnahmeabschnitt 44 axial positioniert und gestützt durch den kegeligen Sprengring 18. Des Weiteren ist das Eingriffselement 4 axial positioniert und gestützt durch sandwichartiges Anordnen zwischen dem kegeligen Sprengring 18 und dem Sprengring 14. In Folge dessen ist es möglich, Kosten einzusparen durch eine Verminderung der Anzahl der Teile. Da darüber hinaus das Eingriffselement 4, die äußeren Reibungsscheiben 16 und die inneren Reibungsscheiben 19 der Vorwärtskupplung C1 und der Druckaufnahmeabschnitt 44 axial positioniert und gestützt sind, ist es nicht notwendig, einen Raum zwischen dem Druckaufnahmeabschnitt 44 und dem Eingriffselement 4 zu lassen zum Vorsehen des kegeligen Sprengrings 18, wodurch die Planetenradeinheit insgesamt axial kompakter hergestellt wird.
Zweites Ausführungsbeispiel
Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 5 beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen verwendet werden zum Bezeichnen von Elementen des zweiten Ausführungsbeispiels, die dieselben sind wie jene des ersten Ausführungsbeispiels. Demgemäß wird mit der Ausnahme von Abwandlungen die Beschreibung derartiger Elemente nicht wiederholt.
Eine Planetenradeinheit 500, die in einem Riemengetriebe CVT als eine Vorwärts/Rückwärtsschaltmechanismus eingebaut ist, ist in 5 gezeigt. Diese Planetenradeinheit 500 umfasst ein Planetengetriebe 600, die Vorwärtskupplung C1, die Rückwärtskupplung B1 und so weiter. Das Planetengetriebe 600 umfasst das Sonnenrad S, den Zahnkranz R und den Träger CR sowie das Ritzel P und die Seitenscheiben 34 und 17.
Die vorstehend erwähnte Eingangswelle 3 befindet sich in Eingriff mit einem Abtriebs- oder Ausgangsabschnitt eines Drehmomentwandlers, der mit einem (nicht gezeigten) Motor (Antriebsquelle) verbunden ist. Die Planetenradeinheit 3 befindet sich auch in Eingriff mit einem inneren Umfangsabschnitt der Kupplungstrommel 9. Der kegelige Sprengring 18 positioniert und stützt auf axiale Weise (in den durch die Pfeile A-B in 5 angedeuteten Richtung) äußere Reibungsscheiben 16 der Vorwärtskupplung C1, die durch eine Keilwellenverbindung mit der Innenfläche eines Endnabenabschnitts der Kupplungstrommel 9 zusammen mit einem Druckaufnahmeabschnitt 44 verbunden sind. Darüber hinaus sind die inneren Reibungsscheiben 19 der Vorwärtskupplung C1 durch eine Keilwellenverbindung mit der äußeren Umfangsfläche 460a eines Endnabenabschnitts eines Scheibenelements 460 verbunden.
Ein zylindrisches Hülsenelement 474 mit einem Flansch ist angeordnet zwischen dem Scheibenelement 460 und dem Primärriemenrad 5. Ein Nabenabschnitt 460b des Scheibenelements 460 ist durch eine Keilwellenverbindung verbunden, um sich in Eingriff zu befinden mit Keilen 474a, die an der Innenfläche eines Nabenabschnitts des Hülsenelements 474 ausgebildet sind. Außerdem hat das Hülsenelement 474 Keile an seiner äußeren Fläche für den Eingriff mit dem Primärriemenrad 5.
Das Sonnenrad S ist frei drehbar um die Eingangswelle 3 herum und ist axial positioniert und gestützt (siehe Pfeil A in 5) durch den Flanschabschnitt des Hülsenelements 474, der an einer Seite der Seitenscheibe 34 anliegt über ein Axiallager 472 und durch ein Axiallager 473, das an der anderen Seite der Seitenscheibe 34 anliegt.
Ein Scheibenelement 470 ist durch eine Keilwellenverbindung mit einem Nabenabschnitt der Kupplungstrommel 9 verbunden und ist axial positioniert und gestützt (in der durch die Pfeile A-B in 5 angedeuteten Richtung) durch sandwichartiges Anordnen zwischen dem Sprengring 14 und dem kegeligen Sprengring 18. Das Scheibenelement 470 ist mit einem inneren Umfangsabschnitt an dem Sonnenrad S fixiert. Das Sonnenrad S kämmt mit dem Ritzel P, das durch den Träger CR getragen wird, und das Ritzel P kämmt auch mit dem Träger CR. Außerdem befindet sich der Zahnkranz R in Eingriff mit dem Außenumfang eines Scheibenelements 471, das an dem Flansch des Hülsenelements 474 bei dem inneren Umfang fixiert ist. Die Keile 474b des Hülsenelements 474 befinden sich in Eingriff mit den Keilen des Primärriemenrads 5, wie vorher beschrieben ist.
Die inneren Reibungsscheiben 31 der Rückwärtsbremse B1 befinden sich in Eingriff durch eine Keilwellenverbindung mit der Außenfläche eines Endnabenabschnitts der Seitenscheibe 17. Somit befinden sich die äußeren Reibungsscheiben 27 der Rückwärtsbremse B1 in Eingriff mit den Keilen 6b, die an dem Inneren des Gehäuses 6 ausgebildet sind, und sind axial positioniert und gestützt (in der durch den Pfeil A-B in 5 angedeuteten Richtung) durch den Sprengring 29.
Darüber hinaus ist jedes Zahnrad des Planetengetriebes 600 (das Sonnenrad S, das Ritzel P und der Träger CR und der Zahnkranz R) das selbe schräg verzahnte Zahnrad HG, das bei dem ersten Ausführungsbeispiel eingesetzt ist.
Wenn bei der Planetenradeinheit 500 der Betriebsdruck auf das hydraulische Stellglied 11 der Vorwärtskupplung C1 aufgebracht wird durch eine (nicht gezeigte) hydraulische Steuereinheit, wird das Kolbenelement 10 so gedrückt, dass es in der durch den Pfeil A in 1 angedeuteten Richtung gleitet gegen die Kraft der Rückkehrfeder 12. Folglich werden die äußeren Reibungsscheiben 16 und die inneren Reibungsscheiben 19 der Vorwärtskupplung C1 zusammengedrückt, so dass sie durch die Reibungskraft in Eingriff treten. In Folge dessen werden die Eingangswelle 3 und das Primärriemenrad 5 direkt verbunden über die Kupplungstrommel 9, die Vorwärtskupplung C1, das Scheibenelement 460 und das Hülsenelement 474. Demgemäß wird die Vorwärtskupplung C1 in Eingriff gebracht und die Rückwärtsbremse B1 wird gelöst, so dass das Drehmoment der Eingangswelle 3 als eine Normaldrehung (Vorwärtsdrehung) auf das Primärriemenrad 5 abgegeben wird.
Der Betriebsdruck wirkt auf den kegeligen Sprengring 18 über die äußeren Reibungsscheiben 16 und die inneren Reibungsscheiben 19 der Vorwärtskupplung C1 und den Druckaufnahmeabschnitt 44. Auf eine ähnliche Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist jedoch die Anlagefläche 302 des Sprengrings 18 so angeordnet, dass sie dem Scheibenelement 470 zugewandt ist, und es gibt kein Spiel zwischen der Anlagefläche 302 und der inneren Fläche 302 der Vertiefung 304. In Folge dessen wird der kegelige Sprengring 18 nicht in der axialen Richtung 15 bewegt durch den Betriebsdruck. Demgemäß ist es möglich, eine genaue axiale Positionierung und Stützung des Druckaufnahmeabschnitts 44 bezüglich der Kupplungstrommel 9 aufrecht zu erhalten und eine sehr genaue hydraulische Steuerung der Vorwärtskupplung C1 vorzusehen.
Darüber hinaus wird während dem Vorwärtsantrieb bei in Eingriff befindlicher Vorwärtskupplung C1 das Drehmoment der Eingangswelle 3 auf das Sonnenrad S übertragen über die Kupplungstrommel 9 und das Scheibenelement 470. Während dem Vorwärtsantrieb wird jedoch wie vorher beschrieben ist die Rückwärtsbremse B1 gelöst und somit läuft der Träger CR leer. In Folge dessen gibt es keine Drehmomentübertragung auf das Ritzel P des Trägers CR von dem Sonnenrad S. Wenn demgemäß die Vorwärtskupplung C1 sich in Eingriff befindet (während dem Vorwärtsantrieb) wird keine Last auf das Sonnenrad S übertragen und somit wird keine Axialkraft in dem Sonnenrad S erzeugt. Demgemäß hat das Sonnenrad S, das ein Element des Planetengetriebes 600 ist, keinen Einfluss auf die Genauigkeit der axialen Positionierung und Stützung des kegeligen Sprengrings 18 und des Sprengrings 14 über das Scheibenelement 470. Selbst wenn die Vorwärtskupplung C1 sich in Eingriff befindet ist es somit möglich, eine sehr genaue hydraulische Steuerung der Kupplung auszuführen.
Wenn der Betriebsdruck zu dem hydraulischen Stellglied 23 der Rückwärtsbremse B1 zugeführt wird durch eine (nicht gezeigte) hydraulische Steuereinheit, wird das Kolbenelement 22 zum Gleiten in die durch den Pfeil P in 5 angedeutete Richtung gezwungen gegen die Kraft der Rückkehrfeder 25. Folglich werden die äußeren Reibungsscheiben 27 und die inneren Reibungsscheiben 31 der Rückwärtsbremse B1 zusammengezwungen in einen Reibungseingriff und die inneren Reibungsscheiben 31 werden bezüglich dem Gehäuse 6 fixiert. In Folge dessen wird der Träger CR bezüglich dem Gehäuse 6 über die Rückwärtsbremse B fixiert. Die Eingangsdrehung der Kupplungstrommel 9, die mit der Eingangswelle 3 gekoppelt ist, wird als eine Rückwärtsdrehung auf das Primärriemenrad 5 übertragen über das Scheibenelement 470, das Sonnenrad S, den Träger CR, den Zahnkranz R und das Scheibenelement 471. Wenn die Vorwärtskupplung C1 gelöst ist und die Rückwärtsbremse B1 sich in Eingriff befindet wird demgemäß das Drehmoment der Eingangswelle 3 als eine Rückwärtsdrehung auf das Primärriemenrad 5 abgegeben.
Jedes Zahnrad des Planetengetriebes 600 ist ein schräg verzahntes Zahnrad HG und während dem Rückwärtsantrieb auf eine ähnliche Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird ein Drehmoment auf das Sonnenrad S übertragen. In Folge dessen wirkt eine Axialkraft auf das Sonnenrad in der durch einen Pfeil A oder den Pfeil B angedeuteten Richtung, wenn ein Antriebszustand vorwärts ist oder ein Coast-Down-Zustand rückwärts ist auf Grund des an dem Träger CR fixierten Ritzels P. Wenn die Axialkraft in der durch den Pfeil A angedeuteten Richtung wirkt, wird das Sonnenrad S positioniert und gestützt bezüglich dem zylindrischen Hülsenelement 474 über die Axiallager 472 und 473 und die Seitenscheibe 34 wie vorstehend beschrieben ist. Demgemäß bewegen sich das Sonnenrad S und das Scheibenelement 47 nicht in der Richtung des Pfeils A.
Wenn andererseits die Axialkraft in der durch den Pfeil B angedeuteten Richtung wirkt, wirkt die in dem Sonnenrad S erzeugte Axialkraft über das Scheibenelement 470 so, dass der kegelige Sprengring 18 in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung gedrückt wird. Da jedoch der kegelige Sprengring 18 in die Vertiefung 304 derart eingepasst ist, dass die kegelige Fläche 300 an dem Kernabschnitt 301 der Vertiefung 304 ohne ein Spiel anliegt und die Anlagefläche 302 an der Innenfläche 303 der Vertiefung 304 ohne ein Spiel anliegt, tritt eine fehlerhafte Ausrichtung des Sonnenrads S und des Scheibenelements 470 bezüglich der durch den Pfeil B angedeuteten Richtung nicht auf und die axiale Positionierung und Stützung des Sonnenrads S und des Scheibenelements 470 bleibt genau aufrecht erhalten. Demgemäß ist es auf eine ähnliche Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel möglich, den Kontakt der äußeren Reibungsscheiben 16, der inneren Reibungsscheiben und des Druckaufnahmeabschnitts 44 zu verhindern, wodurch wiederum ein unerwünschter Verschleiß und ein Fressen verhindert wird.
Darüber hinaus durch Einrichten des Winkels der kegeligen Fläche 300 des kegeligen Sprengrings 18 bei einem gewissen Winkel (beispielsweise wenn das Material Stahl ist bei einem Winkel von 16°) bezüglich der Richtung, die senkrecht ist zu den durch die Pfeile A-B angedeuteten Richtung, ist es möglich, eine ausreichende Reibungskraft zu erhalten bezüglich einer Normalaxialkraft des Anlageabschnitts an den Kernabschnitt 301. In Folge dessen ist es während der normalen Fahrt möglich, eine genau Positionierung und Stützung des kegeligen Sprengrings 18 aufrecht zu erhalten und ein Herausrutschen in die Mitte hinein zu verhindern.
Darüber hinaus in Abhängigkeit von der Richtung, in der die schräg verzahnten Zahnräder HG zeigen, werden die Richtungen der Axialkraft, die bei dem Antriebszustand rückwärts erzeugt wird, und die Richtung der Axialkraft, die bei dem Coast-Down-Zustand bei rückwärts erzeugt wird, so bestimmt, dass sie eine der Richtungen sind, die durch den Pfeil A und dem Pfeil B angedeutet sind. Jedoch mit dem Vorwärts/Rückwärtsschaltmechanismus dieses Ausführungsbeispiels tritt der Coast-Down-Zustand während dem Rückwärtsantrieb nicht häufig auf. Demgemäß sind die schräg verzahnten Zahnräder HG derart ausgebildet, dass die Axialkraft bei dem Coast-Down-Zustand während dem Rückwärtsantrieb in der durch den Pfeil B angedeuteten Richtung wirkt. Dies ist zu bevorzugen, da in Folge dessen der Zustand, dass die Axialkraft auf den kegeligen Sprengring 18 wirkt, kaum auftritt.
Wie vorstehend beschrieben ist, sind bei der Planetenradeinheit 500 gemäß der vorliegenden Erfindung die äußeren Reibungsscheiben 16 und die inneren Reibungsscheiben 19, die die Reibungsscheiben der Vorwärtskupplung C1 sind, und der Druckaufnahmeabschnitt 44 axial positioniert und gestützt bezüglich der Kupplungstrommel 9 durch den konischen Sprengring 18. Das Scheibenelement 470 ist axial positioniert und gestützt bezüglich der Kupplungstrommel 9 durch sandwichartiges Anordnen zwischen dem kegeligen Sprengring 18 und dem Sprengring 14. In Folge dessen ist es möglich, Kosten einzusparen durch Vermindern der Anzahl der Teile. Demgemäß ist es nicht notwendig, einen Raum zu lassen zwischen dem Druckaufnahmeabschnitt 44 und dem Scheibenelement 470 zum Vorsehen des kegeligen Sprengrings 18, wodurch es ermöglicht wird, die gesamte Planetenradeinheit 500 axial kompakter herzustellen.
Während darüber hinaus das erste und zweite Ausführungsbeispiel beschrieben sind als eine einzelne Planetenradeinheit für die Verwendung eines Vorwärts/Rückwärtsschaltmechanismus ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und kann angewandt werden entweder als eine Einzelplanetenradeinheit für die Verwendung bei einem mehrstufigen Automatikgetriebe oder als eine Dualplanetenradeinheit oder kann verwendet werden bei einer Planetenradeinheit, wobei eine Vielzahl an Planetenradsätzen kombiniert ist. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung auf andere Planetenradeinheiten als jene angewandt werden, die bei Automatikgetrieben verwendet werden.
Reibungsscheiben einer Kupplung sind axial positioniert und gestützt bezüglich der Trommel einer Kupplung unter Verwendung eines kegeligen Sprengrings. Darüber hinaus wird ein mit einem Zahnkranz gekoppeltes Eingriffselement axial positioniert und gestützt durch sandwichartiges Anordnen zwischen dem kegeligen Sprengring und einem anderen Sprengring. Demgemäß nimmt die Struktur den hydraulischen Druck auf sowie eine Axialkraft des Zahnkranzes.

Claims

Planetenradeinheit, die mit einem Planetengetriebe (2) versehen ist und einer Kupplung (C1) mit Reibungsscheiben (16, 19) und einer Kupplungstrommel (9), die in der Nachbarschaft des Planetengetriebes angeordnet ist, wobei die Planetenradeinheit Folgendes aufweist: ein Eingriffselement (4), das mit einem Element des Planetengetriebes gekoppelt ist und sich in Eingriff mit einer Innenfläche der Kupplungstrommel der Kupplung für eine Drehung mit dieser befindet; ein erstes Anschlagelement (18), das an der Innenfläche der Kupplungstrommel angeordnet ist zum Verhindern einer axialen Bewegung der Reibungsscheiben der Kupplung in einer axialen Richtung; und ein zweites Anschlagelement (14), das an der Innenfläche der Kupplungstrommel angeordnet ist zum Verhindern einer axialen Bewegung des Eingriffselements in der einen axialen Richtung; wobei das Eingriffselement (4) durch sandwichartiges Anordnen zwischen dem ersten Anschlagelement (18) und dem zweiten Anschlagelement (14) axial positioniert und gestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (2) schräg verzahnte Zahnräder umfasst, die Kupplungstrommel (9) eine ringförmige Vertiefung (304) in der Innenfläche hat und das erste Anschlagelement (18) ein kegeliger Sprengring mit einer kegeligen Fläche (300), die an einer Ecke (301) der Vertiefung (304) anliegt, und einer Anlagefläche (302) ist, die an einer Innenseitenfläche (303) der Vertiefung (304) anliegt, der kegelige Sprengring so angeordnet ist, dass die Anlagefläche (302) dem Eingriffselement (4) zugewandt ist, die Reibungsscheiben (16, 19) durch die Anlagefläche(302), die an der Innenfläche der Vertiefung (304) ohne Spalt anliegt, axial positioniert und gestützt sind, falls die Kupplung eingerückt ist und ein Betriebsdruck in der einen axialen Richtung wirkt, das Eingriffselement (4) durch die kegelige Fläche (300), die an der Ecke (301) der Vertiefung (304) ohne Spalt anliegt, axial positioniert und gestützt ist, falls die Kupplung ausgerückt ist und eine Druckkraft durch die schräg verzahnten Zahnräder in der entgegensetzten axialen Richtung erzeugt wird.
Planetenradeinheit nach Anspruch 1, wobei das Eingriffselement (4) einen sich axial erstreckenden Vorsprung (4a) hat, der in Eingriff tritt mit einer Innenumfangsseite des ersten Anschlagelements (18).
Planetenradeinheit nach Anspruch 1, wobei durch die schräg verzahnten Zahnräder keine Druckkraft erzeugt wird, wenn die Kupplung eingerückt ist.
Planetenradeinheit nach Anspruch 1, wobei das eine Element des Planetengetriebes (2) ein Zahnkranz ist.
Planetenradeinheit nach Anspruch 4, wobei das Eingriffselement (4) an dem Zahnkranz fixiert ist und sich von diesem radial erstreckt zu der Innenfläche der Kupplungstrommel (9).
Planetenradeinheit nach Anspruch 1, wobei das eine Element des Planetengetriebes (2) ein Sonnenrad ist.
Planetenradeinheit nach Anspruch 6, wobei das Eingriffselement an dem Sonnenrad fixiert ist und sich radial von diesem erstreckt zu der Innenfläche der Kupplungstrommel (9).
Planetenradeinheit nach Anspruch 1, die eine Drehung von einer Antriebsquelle aufnimmt und die aufgenommene Drehung zwischen einer normalen Drehung und einer Rückwärtsdrehung umschaltet und die Drehung auf Antriebsräder überträgt.