DE10346554A1

DE10346554A1 - Elektrisch betätigtes Getriebebremsband

Info

Publication number: DE10346554A1
Application number: DE10346554A
Authority: DE
Inventors: Paul D. Ann Arbor Stevenson; Jeffrey J. Dexter Biallas
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: General Motors LLC
Priority date: 2002-11-25
Filing date: 2003-10-07
Publication date: 2004-06-09
Also published as: US20040099491A1

Abstract

Ein Mechanismus zum Betätigen eines Bremsbandes umfasst eine Bremstrommel und ein die Trommel umgebendes Bremsband. Das Bremsband wird durch einen Betätigungsmechanismus, der einen elektrischen Drehmotor und ein lineares Ausgangselement umfasst, mit der Trommel zwangsweise in Eingriff gebracht oder vor ihr gelöst. Das lineare Ausgangselement ist betriebswirksam mit dem Bremsband verbunden. Ein Mechanismus zur Übertragung einer Drehbewegung in eine lineare Bewegung oder ein Drehmoment-Schub-Mechanismus ist zwischen dem drehenden Ausgang des Motors und dem linearen Eingang des Bremsbandes angeordnet, um einen Eingriff und ein Lösen des Bremsbandes zu erzwingen. Die Motorleistung ist nur während eines Anziehens und Lösens des Bandes erforderlich.

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Getriebebremsen und insbesondere auf Getriebebremsen vom Bandtyp.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Planetengetriebesätze verwendende Lastschaltgetriebe nutzen zwei Bauarten von Bremsen. Eine Bauart ist ein hydraulisch betätigter Lamellen- bzw. Mehrscheiben-Reibmechanismus, und der andere ist ein Bandmechanismus, der um eine drehbare Trommel gewickelt und an einem Getriebegehäuse verankert ist. Sowohl die Scheiben- als auch Bandbremsen werden hydraulisch betätigt. Jede dieser Vorrichtungsbauarten weist ein Servobetätigungssystem auf, bei dem ein Druck eines Hydraulikfluids einem Kolben zugeführt wird, der dann eine Kraft auf die Bremselemente überträgt.
Im Fall der Bandbremsen umfasst der Servomechanismus gewöhnlich ein Stangenelement, das mit einem Ende eines Bremsbandes in Eingriff steht, während das andere Ende über einen Ankerstift an einem stationären Gehäuse innerhalb des Getriebes befestigt oder verankert ist. Indem man dem Servomechanismus Hydraulikfluid zuführt, wird bewirkt, dass sich das Band um die Trommel festzieht, um einen Eingriff herbeizuführen, und von der Trommel löst, um den Eingriff zu lösen.
Die Verwendung hydraulischer Betätigungsmechanismen erfordert den Einsatz einer Hochdrucksteuerpumpe und einen beträchtlichen Steuerventilaufbau sowie Durchgänge, die entweder im Getriebegehäuse oder in einer Verrohrung ausgebildet sind, die im Getriebegehäuse installiert werden muss. Obgleich diese Vorrichtungen ziemlich zufriedenstellend arbeiten, sind die hydraulischen Teile nicht so effizient, wie man wünschen möchte.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Mechanismus zum Betätigen von Bandbremsen zu schaffen.

In einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Drehmoment-Schub-Mechanismus verwendet, um eine Bandbremse zu betätigen. In einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung bildet der Drehmoment-Schub-Mechanismus ein Dreh-Linear-Stellglied.

In einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung enthält der Drehmoment-Schub-Mechanismus einen Elektromotor, der ein drehbares Element antreibt, welches wiederum ein mit der Bandbremse verbundenes linear bewegliches Element betätigt.

In noch einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist das mit dem Elektromotor befestigte drehbare Element ein Schraubenelement, und der andere Teil ist ein Eingriffsglied, das in den Schraubenteil eingreift.

In noch einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist zwischen dem Elektromotorausgang und dem Bremsbandeingang eine Spiralfeder angeordnet, um die Drehbewegung des Elektromotors in eine lineare Bewegung für den Mechanismus zum Betätigen des Bandes umzuwandeln.

In noch einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist zwischen dem Dreheingang des Elektromotors und dem am Band angreifenden linearen Ausgang ein Nockenschrägen- und Kugelmechanismus angeordnet.

In noch einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist der Mechanismus zum Betätigen des Bandes so angeordnet, dass er beide Seiten eines Bremsbandsystems betätigt.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine schematische Darstellung eines Mechanismus zum Betätigen eines Getriebebremsbandes, der die vorliegende Erfindung enthält.

2 ist eine alternative Ausführungsform des Betätigungsmechanismus, der die vorliegende Erfindung enthält.

3 ist eine weitere alternative Ausführungsform des Betätigungsmechanismus, der die vorliegende Erfindung enthält.

4 ist eine weitere Ausführungsform des die vorliegende Erfindung enthaltenden Betätigungsmechanismus.

5 ist noch eine weitere Ausführungsform des die vorliegende Erfindung enthaltenden Betätigungsmechanismus.

6 ist eine schematische Darstellung eines die vorliegende Erfindung enthaltenden Mechanismus zum Betätigen eines Bremsbandes, der zwei Bänder mit jeweils halber Umschlingung nutzt.

7 ist eine 6 ähnliche Ansicht, die ein anderes Bremsbandsystem beschreibt, das zwei Bänder mit jeweils halber Umschlingung nutzt.

8 ist noch ein weiterer, die vorliegende Erfindung enthaltender Bremsbandmechanismus, der zwei Bänder mit jeweils halber Umschlingung nutzt.

Bezugnehmend auf die Zeichnungen, in denen gleiche Zeichen die gleichen oder entsprechenden Teile in den verschiedenen Ansichten repräsentieren, erkennt man in 1 ein Getriebebremssystem 10. Das Bremssystem 10 umfasst eine Bandbremse 12, ein System oder einen Mechanismus 14 zum Betätigen der Bandbremse und ein Trommelelement 16. Das Trommelelement 16 ist ein herkömmliches Getriebeelement, das im allgemeinen mit entweder mit einem Zahnrad oder einer Welle verbunden ist, das oder die man während eines gewissen Teils des Getriebebetriebs stationär halten möchte.
Die Bandbremse 12 ist eine Reibungsvorrichtung, die auf der Innenseite der Bandbremse 12 eine Reibfläche 18 aufweist, die mit der Außenfläche der Trommel 16 in Eingriff gebracht werden kann. Das Band ist an einem stationären Element 20 des Getriebegehäuses an einem ersten Ende 22 verankert und betriebswirksam oder antreibend mit einer Stange 24 an einem Ende 26 der Bandbremse 12 verbunden. Die Stange 24 ist ein Teil des Mechanismus 14 zum Betätigen der Bandbremse.
Der Mechanismus 14 zum Betätigen einer Bandbremse enthält auch einen herkömmlichen Elektromotor 28, der mit einer Welle 30 antreibend verbunden ist, auf der eine Spindel oder Schraube 32 ausgebildet ist. Im Mechanismus 14 zum Betätigen einer Bandbremse ist auch ein Gehäuse 34 enthalten, das ein zwischen den Gewindegängen der Schraube 32 in Eingriff stehendes Eingriffsglied enthält. Die Schraube 32 und das Eingriffsglied 36 bilden einen Drehmoment-Schub-Mechanismus. Das Gehäuse 34 weist eine Keilnut 38 auf, die mit einer auf einem stationären Gehäuseteil 42 ausgebildeten Keilnut 40 verschiebbar in Eingriff steht. Das Gehäuse 34 ist an der Stange 24 befestigt. Daher bewegen sich die Stange 24 und das Gehäuse 34 im Einklang.
Der Elektromotor 28 ist ein herkömmlicher Elektromotor, der durch eine nicht dargestellte elektronische Steuereinheit gesteuert wird. Die elektronische Steuereinheit ist vorzugsweise eine herkömmliche elektronische Steuereinheit, die einen programmierbaren digitalen Computer enthält. Diese Arten von Getriebesteuereinheiten sind gut bekannt.
Der Elektromotor 28 treibt die Welle 30 und die Schraube 32 drehbar an, so dass das Eingriffsglied 36 veranlasst, dass sich das Gehäuse 34 und die Stange 24 je nach der Drehrichtung der Welle 30 in den Richtungen der Pfeile A und B linear bewegen. Wenn die Welle 30 so gedreht wird, dass das Gehäuse 34 und die Stange 24 sich in Richtung des Pfeils des B bewegen, wird bewirkt, dass das Ende 26 der Bandbremse 12 fester um die Trommel 16 gewickelt wird, was ein Anziehen oder einen Eingriff der Bremse 10 zur Folge hat. Wenn der Elektromotor 28 in einer Richtung gedreht wird, so dass das Gehäuse 34 und die Stange 24 sich in Richtung des Pfeils A bewegen, wird ein reibschlüssiger Eingriff zwischen der Bandbremse 12 und der Trommel 16 gelöst, und die Trommel 16 wird ungehindert drehen. Folglich wird die Bremse 10 durch die Drehung oder Richtung des Elektromotors 28 angezogen und gelöst. Die Reibung in der Schraube 32 ist derart, dass die Motorleistung abgeschaltet werden kann, wenn das Band einmal angezogen oder gelöst ist, wobei der angezogene Zustand oder der gelöste Zustand aufrechterhalten werden.
In 2 enthält ein Betätigungsmechanismus 14A den Elektromotor 28 und die Welle 30. Die Welle 30 ist mit einer Spiralfeder 44 antreibend verbunden. Der Betätigungsmechanismus 14A umfasst auch ein Gehäuse 46, an welchem ein Eingriffsmechanismus 48 befestigt ist. Das Gehäuse 46 ist an der Stange 24 angebracht. Wie beim Gehäuse 34 weist das Gehäuse 46 eine Keilnut 50 auf, die mit einer an dem Gehäuse 42 ausgebildeten Keilnut 52 verschiebbar in Eingriff steht. Dies verhindert eine Drehung des Gehäuses 46. Wenn der Elektromotor 28 die Welle 30 drehbar antreibt, wird sich das Eingriffsglied 28 in Bezug auf die Spiralfeder 44 entweder auf- oder ab bewegen, wodurch veranlasst wird, dass das Gehäuse 46 und die Stange 24 sich in der gleichen Richtung linear bewegen.
In 3 ist ein Betätigungsmechanismus 14B dargestellt. Der Betätigungsmechanismus 14B ist dem Betätigungsmechanismus 14A ziemlich ähnlich und schließt einen Elektromotor 28 und eine Welle 30 ein. Die Welle 30 ist mit einem Gehäuse 54 verbunden, auf dem ein Eingriffsglied 56 ausgebildet ist. Eine Schraubenfeder 58 ist mit der Stange 24 antreibend verbunden oder auf andere Weise an ihr befestigt. Die Spiralfeder 58 ist im Inneren des Gehäuses 54 angeordnet und enthält eine Endnase oder einen Finger 60, der mit einer Keilnut 62 an dem Gehäuse 42 in Eingriff steht. Der Finger 60 und die Keilnut 62 verhindern eine Drehung der Spiralfeder 58, während eine lineare Bewegung der Feder gestattet wird.
Das Eingriffsglied 56 ist zwischen benachbarten Wicklungselementen der Spiralfeder 58 eingesetzt. Wenn der Motor 28 und die Welle 30 das Gehäuse 54 und das Eingriffsglied 56 drehen, wird die Spiralfeder 58 veranlasst, die Stange 24 linear zu bewegen, wodurch Eingriffs- und Lösekräfte für das in 3 nicht dargestellte Bremsband geliefert werden.
Ein in 4 dargestellter Betätigungsmechanismus 14C umfasst einen Elektromotor 28 und eine Welle 64, auf der eine spiral- oder wendelförmige Oberfläche 66 ausgebildet ist. Die wendelförmige Oberfläche 66 steht in Eingriff mit einem wendelförmigen Gegenstück 68, das an einem Ende 70 eines Bremsbandes 18C ausgebildet ist. Das Bremsband 18C ist an einem Ende 22C am Gehäuse 20 verankert, während das andere Ende 70 mit dem spiralförmigen Teil 66 der Welle 64 in Eingriff steht. Wenn man den Elektromotor 28 drehen lässt, bewirkt das wendelförmige Gegenstück 68, dass das Ende 70 des Bremsbandes 18 sich in Bezug auf die Trommel 16 kontrahiert oder in Bezug darauf expandiert, wodurch für einen Eingriff oder ein Lösen des Bremsbandes 18C um die Trommel 16 gesorgt wird.
Ein in 5 dargestellter Betätigungsmechanismus 14D umfasst einen mit der Welle 30 antreibend verbundenen Elektromotor 28. Die Welle 30 ist mit einem Schrägenelement oder ähnlichen Element 72 verbunden, auf dem eine Schräge 74 ausgebildet ist. Ein zweites Schrägenelement 76 ist ebenfalls im Betätigungsmechanismus 14D enthalten. Die Schräge 76 weist einen Keilnutteil 78 auf, der mit einer an dem Gehäuse 42 ausgebildeten Keilnut 80 in Eingriff steht. Das Schrägenelement 76 weist einen durch mehrere Kugeln oder Rollen 84 vom Schrägenteil 74 getrennten Schrägenteil 82 auf.
Obgleich der Schrägenmechanismus, wie dargestellt, eine einzige Schräge 74 und eine einzige Schräge 82 aufweist, ist bekannt, dass mehrere Schrägen genutzt werden können, um für eine Umsetzung einer Drehbewegung in eine lineare Bewegung an den Schrägenelementen 72 und 76 zu sorgen. Wenn das Schrägenelement 72 durch den Elektromotor 28 gedreht wird, wird sich das Schrägenelement 76 linear bewegen, wodurch bewirkt wird, dass die Stange 24 eine abwärts gerichtete Kraft auf das Bremsband 18D ausübt, die an einem Reaktionsende 22D durch einen Pfosten oder Anker 86 und das Gehäuse 20 abgestützt ist.
Der Mechanismus zum Betätigen einer Bremse von 5 unterscheidet sich von den anderen Betätigungsmechanismen dadurch, dass die Stange 24 auf das Bremsband drückt, um das System zu betätigen, statt am Bremsband zu ziehen, wie in dem früheren System dargestellt ist. Der Fachmann erkennt jedoch, daß die in 1, 2, 3 und 4 gezeigten Mechanismen auch auf Mechanismen zum Betätigen des Bandes vom Schubtyp angewendet werden können.
6 beschreibt ein Bremssystem, das zwei Halbbänder nutzt. Halbbandsysteme sind in der Getriebetechnik gut bekannt. Diese Bremsbänder verwenden zwei Halbbänder 88 und 90, wie in 6, 7 und 8 gezeigt ist. Bei diesen Arten von Systemen müssen die Halbbänder in im wesentlichen entgegengesetzten Richtungen betätigt werden, damit sie sich um eine Bremstrommel 82 zusammenziehen, wodurch die Bremsbänder 88 und 90 um die Getriebetrommel 16 in Eingriff kommen.
In 6 wird ein Betätigungsmechanismus 14E einer Bremse verwendet. Der Bremsmechanismus 14E kann gemäß irgendeinem der oben beschriebenen Systeme konstruiert sein. Der Mechanismus 14E zum Betätigen der Bremse ist an keinem Ende verankert und kann daher eine lineare Bewegung für ein Paar Ausgangsstangen 94 und 96 bewirken. Die Ausgangsstange 94 betätigt das Halbband 90, um einen Eingriff und ein Lösen mit der Bremstrommel 92 herbeizuführen. Die Ausgangsstange 96 weist ein Element 98 auf, das in Buchsen 100 und 102 verschiebbar angeordnet ist. Die Stange 96 und das Element 98 wirken auf das Halbband 88, um eine Kontraktion und Expansion des Bandes 88 um die Trommel 92 zu veranlassen. Das Band 88 hat einen Anker oder Reaktionssteil 104, der an einem Getriebegehäuse 106 verankert ist, und das Band 90 weist einen am Getriebegehäuse 106 verankerten Reaktionsteil 108 auf.
Der Fachmann erkennt, dass der Mechanismus 14E zum Betätigen des Bandes zwei Ausgangselemente mit dem zwischen ihnen mittig angeordneten Elektromotorteil benötigt. Der Elektromotor weist natürlich einen verankerten Teil und von jedem Ende des Motors ausgehende Ausgangswellen auf. Diese Wellen sind mit einem der vorher beschriebenen Betätigungsmechanismen verbunden.
In 7 ist ein anderes Halbbandsystem dargestellt, bei dem ein Betätigungsmechanismus 14F eine Kraft auf einem Halbband 90 über eine Stange 94 liefert und auch eine Kraft in der gleichen Richtung wie die Kräfte auf der Stange 94 über eine Stange 110 anwendet. Die Stange 110 ist mit einem Hebel 112 verbunden, der bei 114 einen Drehpunkt aufweist. Der Hebel 112 ist mit einer Betätigungsstange 116 verbunden, die für eine lineare Bewegung in einer Buchse 118 abgestützt ist. Die Stange 116 liefert eine Kraft auf dem Band 88, um dessen Kontraktion und Expansion zu bewirken, wann immer ein Betätigen oder Lösen der Bremsbänder 88 und 90 um die Trommel 92 gewünscht wird.
In 8 ist ein weiteres Halbbandsystem mit Halbbändern 88 und 90 dargestellt. Bei dem in 8 gezeigten System zum Betätigen von Bändern ist ein Mechanismus 14G zum Betätigen von Bändern so eingerichtet, dass eine entgegengesetzte Bewegung an einem Paar Ausgangsstangen 120 und 122 erzeugt wird. Die Stange 120 betätigt einen Hebel 124, der bei 126 einen Drehpunkt aufweist. Der Hebel 124 betätigt eine Stange 128, die an einem Ende 130 mit dem Halbband 90 verbunden ist, um eine Kontraktion und Expansion des Halbbandes 90 um die Bremstrommel 92 zu veranlassen. Die Stange 122 arbeitet an einem Hebel 132, der bei 134 einen Drehpunkt aufweist. Der Hebel 132 betätigt eine Stange 136, die mit einem Ende 138 des Halbbandes 88 in Eingriff steht. Die Stange 136 ist wirksam, um eine Expansion und Kontraktion des Halbbandes 88 im Einklang mit dem Halbband 90 zu veranlassen, um eine Bremsfunktion für die Trommel 92 zu liefern.
Der Mechanismus 14G zum Betätigen von Bändern kann einen der in 1 bis 5 dargestellten Betätigungsmechanismen verwenden, um die gewünschte Bewegung der Stangen 120 und 122 zu bewirken. Man beachte, dass die Richtung einer linearen Bewegung der Stangen 120 und 122 durch die Drehrichtung des Antriebsmotors und den Drehsinn der Spirale in den Teilen der wendelförmigen Schraube, die für die obigen Betätigungsmechanismen dargestellt wurden, oder die Winkelrichtung der Schrägen bestimmt ist, die im Betätigungsmechanismus 14B enthalten sind.
Ein Mechanismus zum Betätigen eines Bremsbandes umfasst eine Bremstrommel und ein die Trommel umgebendes Bremsband. Das Bremsband wird durch einen Betätigungsmechanismus, der einen elektrischen Drehmotor und ein lineares Ausgangselement umfasst, mit der Trommel zwangsweise in Eingriff gebracht oder von ihr gelöst. Das lineare Ausgangselement ist betriebswirksam mit dem Bremsband verbunden. Ein Mechanismus zur Übertragung einer Drehbewegung in eine lineare Bewegung oder ein Drehmoment-Schub-Mechanismus ist zwischen dem drehenden Ausgang des Motors und dem linearen Eingang des Bremsbandes angeordnet, um einen Eingriff und ein Lösen des Bremsbandes zu erzwingen. Die Motorleistung ist nur während eines Anziehens und Lösens des Bandes erforderlich.

Claims

Mechanismus zum Betätigen einer Bandbremse, umfassend: ein Trommelelement; ein Reibbandmittel, das zumindest einen Teil der Trommel umgibt und mindestens ein Betätigungsende und mindestens ein Reaktionsende aufweist; einen Betätigungsmechanismus, der einen Elektromotor mit einem Drehelement, ein Ausgangselement und ein Drehmoment-Schub-Mittel enthält, das zwischen dem Drehelement und dem Ausgangselement angeordnet ist, um die Drehung des Drehelements in eine lineare Bewegung des Ausgangselements umzuwandeln; und wobei das Ausgangselement mit dem Betätigungsende betriebswirksam verbunden ist, um einen Eingriff und ein Lösen des Reibbandmittels und des Trommelelements zu erzwingen.
Mechanismus zum Betätigen einer Bandbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment-Schub-Mittel ein Spiralfederelement und ein Eingriffsglied enthält.
Mechanismus zum Betätigen einer Bandbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass: innere Reibungskräfte zwischen dem Spiralfederelement und dem Eingriffsglied ausreichen, um das Reibbandmittel in der Eingriffs stellung oder gelösten Stellung zu halten, nachdem es durch den Elektromotor positioniert ist.
Mechanismus zum Betätigen einer Bandbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: das Drehmoment-Schub-Mittel ein Wendelelement und ein Eingriffsglied enthält, wobei das Wendelelement oder das Eingriffsglied mit dem Drehelement drehbar ist und das andere des Wendelelements und des Eingriffsglieds als Antwort auf eine Drehung des Drehelements auf eine lineare Bewegung eingeschränkt ist.
Mechanismus zum Betätigen einer Bandbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: das Drehmoment-Schub-Mittel ein Wendelelement enthält, das mit dem Drehelement drehbar ist, und ein Eingriffsglied, das für einen linearen Antrieb als Antwort auf einen Drehantrieb des Wendelelements angeordnet ist.
Mechanismus zum Betätigen einer Bandbremse, umfassend: ein Trommelelement; ein Paar Reibbandmittel, die zumindest einen Teil der Trommel umgeben, wobei jedes Bandmittel zumindest ein Betätigungsende und zumindest ein Reaktionsende aufweist; einen Betätigungsmechanismus, der einen Elektromotor mit einem Drehelement, ein Paar Ausgangselemente und ein Drehmoment-Schub-Mittel aufweist, das zwischen dem Drehelement und den Ausgangselementen angeordnet ist, um die Drehung des Drehele ments in eine lineare Bewegung des Ausgangselements umzuwandeln; und wobei die Ausgangselemente mit den jeweiligen Betätigungsenden betriebswirksam verbunden sind, um einen Eingriff und ein Lösen des Reibbandmittels und des Trommelelements zu erzwingen.
Mechanismus zum Betätigen einer Bandbremse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass: das Ausgangselement als Antwort auf eine Drehbewegung des Drehelements durch das Drehmoment-Schub-Mittel in im wesentlichen gleichen und entgegengesetzten linearen Richtungen bewegbar ist.
Mechanismus zum Betätigen einer Bandbremse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass: das Drehmoment-Schub-Mittel ein Paar Wendelelemente enthält, die mit dem Drehelement drehbar sind, und ein Paar Eingriffsglieder, die für einen linearen Antrieb als Antwort auf einen Drehantrieb jeweiliger Wendelelemente angeordnet sind.
Mechanismus zum Betätigen einer Bandbremse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass: das Drehmoment-Schub-Mittel eine ausreichende innere Reibung zwischen den Wendelelementen und den Eingriffsgliedern aufweist, um das Reibbandmittel in der Eingriffsstellung oder gelösten Stellung zu halten, wie es durch den Elektromotor eingestellt ist, ohne dass vom Elektromotor weiter Leistung eingespeist wird.
Mechanismus zum Betätigen einer Bandbremse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass: das Ausgangselement als Antwort auf eine Drehbewegung des Drehelements durch das Drehmoment-Schub-Mittel in der gleichen linearen Richtung bewegbar ist.