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Querverweis auf verwandte Anmeldungen
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Dies ist eine nicht vorläufige Patentanmeldung, welche gemäß 35 USC §119(e) die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/147,674 beansprucht, die am 15. April 2015 eingereicht wurde.
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Gebiet der Offenbarung
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Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Freilaufkupplungen für Automobilgetriebe und insbesondere multimodale Kupplungen, die in solchen Getrieben eingesetzt werden.
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Hintergrund der Offenbarung
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Ein Automobil umfasst in der Regel einen Verbrennungsmotor, der eine Kurbelwelle enthält, die dazu ausgestaltet ist, Bewegungsleistung von dem Motor durch eine Antriebswelle zu übertragen, um die Räder zu drehen. Ein Getriebe ist zwischen Verbrennungsmotor- und Antriebswellenkomponenten positioniert, um selektiv Drehmoment- und Drehzahlverhältnisse zwischen der Kurbelwelle und der Antriebswelle zu steuern. Bei einem manuell geschalteten Getriebe kann eine entsprechende manuell betätigte Kupplung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe positioniert sein, um selektiv die Kurbelwelle in und außer Eingriff mit/von der Antriebswelle zu bringen, um das manuelle Schalten zwischen den verfügbaren Übersetzungsverhältnissen des Getriebes zu erleichtern.
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Ist das Getriebe andererseits automatisch, umfasst das Getriebe normalerweise eine innere Vielzahl von automatisch betätigten Kupplungen, die dazu geeignet sind, ohne Intervention durch den Fahrer dynamisch zwischen verschiedenen verfügbaren Übersetzungsverhältnissen zu schalten. In derartigen Getrieben werden Vielzahlen von Kupplungen, die auch als Kupplungsmodule bezeichnet werden, eingesetzt, um automatische Wechsel zwischen Übersetzungsverhältnissen zu erleichtern.
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In einem Automatikgetriebe für ein Automobil können insgesamt zwischen drei und zehn Vorwärts-Übersetzungsverhältnisse verfügbar sein, wobei ein Rückwärtsgang nicht eingerechnet ist. Die verschiedenen Zahnradsätze oder Gänge können aus Innenzahnrädern, Zwischenrädern wie Planeten- oder Antriebszahnrädern, die von Trägern getragen werden, sowie aus äußeren Hohlrädern bestehen. Den verschiedenen Sätzen von auswählbaren Zahnrädern oder Gängen innerhalb des Getriebes können spezifische Getriebekupplungen zugeordnet sein, um die gewünschten Übersetzungsänderungen zu erleichtern.
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Da Automatikgetriebe Vielzahlen von Zahnradsätzen umfassen, um mehrere Übersetzungsverhältnisse zu ermöglichen, sind unnötige Reibung oder parasitäre Reibungsverluste ein ständiges Problem; die Reibungsverluste entstehen durch mechanische Wechselwirkungen der verschiedenen eingesetzten Teile. Große Anstrengungen wurden unternommen, um Wege zu finden, die Reibungsverluste innerhalb von Automatikgetriebe-Komponenten und -systemen zu verringern.
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Zum Beispiel kann sich eines der Kupplungsmodule eines Automatikgetriebes, das ersten (niedrigen) und Rückwärts-Übersetzungsverhältnissen zugeordnet ist, normalerweise an der Vorderseite des Getriebes und eng benachbart zu der Motorkurbelwelle befinden. Die Kupplung kann einen inneren Laufring und einen äußeren Laufring umfassen, der um den inneren Laufring umlaufend angeordnet ist. Einer der Laufringe, zum Beispiel der innere Laufring, kann in nur einer Richtung drehend antreibbar sein. Der innere Laufring kann selektiv mit dem äußeren Laufring über einen Eingriffsmechanismus gesperrt sein, der, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, beispielsweise etwa eine Rolle, ein Hemmschuh oder eine Sperrklinke sein kann. In einer Richtung kann der innere Laufring wirksam sein, um die Drehbewegung von dem Motor direkt auf den Antriebsstrang zu übertragen.
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Innerhalb des letztgenannten Systems kann der äußere Laufring an einem Innengehäuse eines zugehörigen Planetenelements des Automatikgetriebes gesichert sein. Unter solchen Umständen kann in einer ersten Konfiguration der innere Laufring angepasst werden müssen, um in einer Drehrichtung anzutreiben, in der entgegengesetzten Richtung jedoch freizulaufen, in einem Zustand, der als Überlauf oder Freilauf bezeichnet wird. Dem Fachmann wird klar sein, dass dieser Freilauf in bestimmten Betriebszuständen besonders wünschenswert ist, zum Beispiel, wenn ein Fahrzeug bergab fährt. In einem solchen Zustand kann ein Antriebsstrang gelegentlich dazu neigen, sich schneller zu drehen als eine zugehörige Motorkurbelwelle. Ein Überlauf des inneren Laufrings in Bezug auf den äußeren Laufring kann Beschädigungen des Motors und/oder von Getriebekomponenten verhindern.
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In einer zweiten Konfiguration, etwa wenn ein Fahrzeug im Rückwärtsgang sein kann, kann der Eingriffsmechanismus dazu geeignet sein, aktiv in beiden Drehrichtungen des inneren Laufrings einzurücken und somit in einer nicht vorwärts weisenden Antriebsrichtung den Überlaufzustand nicht zu erlauben.
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Über bestimmten Drehzahlschwellen kann ein Zusammenwirken der Eingriffsmechanismen, insbesondere jene, die den ersten (niedrigen) und/oder Rückwärts-Übersetzungsverhältnisse zugeordnet sind, nicht länger notwendig sein. Somit kann es, zum Beispiel bei Geschwindigkeiten auf Autobahnen, eine beträchtliche Motivation geben, anstatt die Reibungsverluste zu vergrößern, das Zusammenwirken der Eingriffsmechanismen mit einem der Kupplungsteile zu verringern und/oder zu vermeiden, insbesondere jene, die dem Kupplungsmodul für die niedrige bzw. Rückwärtsübersetzung zugeordnet sind.
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Zusammenfassung der Offenbarung
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Gemäß einem Aspekt der Offenbarung weist ein multimodales Kupplungsmodul einen gesicherten äußeren Laufring, einen drehbaren inneren Laufring, konzentrisch relativ zu dem äußeren Laufring angeordnet ist, sowie eine Vielzahl von Sperrklinken auf, die in zwei konzentrischen Reihen umlaufend zwischen dem inneren und äußeren Laufring angeordnet sind. Eine Reihe verhindert die relative Drehung in einer Richtung; die zweite Reihe verhindert die relative Drehung in einer entgegengesetzten Richtung.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung ist eine Reihe von Sperrklinken an dem inneren Laufring gesichert; eine weitere Reihe von Sperrklinken ist an dem äußeren Laufring gesichert.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung umfasst das multimodale Kupplungsmodul eine Stellglied-Nockenplatte, die dazu ausgestaltet ist, in die Reihe von Sperrklinken einzugreifen, die an dem äußeren Laufring gesichert ist, um diese Reihe von Sperrklinken aus dem normalerweise federvorgespannten Eingriff zu lösen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung wird die Reihe von Sperrklinken, die an dem inneren Laufring gesichert ist, durch die Fliehkraft aus dem normalerweise federvorgespannten Eingriff bei einer spezifischen vorbestimmten Schwellendrehzahl gelöst.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann das Kupplungsmodul separat gesperrte, Einweg- und Freilaufmodi des inneren Laufrings relativ zu dem äußeren Laufring bereitstellen.
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Diese und weitere Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen deutlicher werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein Seitenriss eines multimodalen Kupplungsmoduls, das gemäß der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist, wobei Teile entfernt sind, um bestimmte Details freizulegen.
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2 ist eine vergrößerte Ansicht eines eingekreisten Abschnitts von 1, wobei der eingekreiste Abschnitt als 2 markiert ist.
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3 ist eine Querschnittsansicht des Kupplungsmoduls von 1 entlang der Linien 3-3.
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4 ist eine Seitenansicht des Abschnitts des Kupplungsmoduls, der in 2 gezeigt ist.
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5 ist eine Seitenansicht ähnlich jener von 4, zeigt jedoch das Kupplungsmodul in einem anderen Betriebsmodus.
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6 ist eine weitere Seitenansicht ähnlich jenen von 4 und 5, zeigt jedoch das Kupplungsmodul in noch einem weiteren Betriebsmodus.
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7 ist ein Querschnitt eines Abschnitts einer alternativen Ausführungsform des Kupplungsmoduls, das in Übereinstimmung mit den Lehren dieser Offenbarung konstruiert ist.
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8 ist eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Kupplungsmoduls, das in Übereinstimmung mit den Lehren dieser Offenbarung konstruiert ist.
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9 ist eine weitere perspektivische Darstellung des Kupplungsmoduls von 8 und zeigt das Kupplungsmodul in einem weiteren Betriebsmodus.
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10 ist eine weitere perspektivische Darstellung des Kupplungsmoduls von 8 und 9 und zeigt das Kupplungsmodul in noch einem weiteren Betriebsmodus.
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Es sollte klar sein, dass die Zeichnungen nicht im Maßstab sind, und dass die offenbarten Ausführungsformen rein schematisch und in Teilansichten veranschaulicht sind. Es sollte weiters klar sein, dass diese Offenbarung nicht auf die hierin veranschaulichten bestimmten Ausführungsformen beschränkt sind.
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Detaillierte Beschreibung
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Zuerst bezugnehmend auf 1 weist ein Kupplungsmodul 10 eine Achse A-A auf und kann dazu ausgestaltet sein, als eine Teileinheit eines Automatikgetriebes (nicht dargestellt) verwendet zu werden. Ein solches Getriebe kann zum Beispiel in einem Automobil mit Vorderradantrieb eingesetzt werden. Das Kupplungsmodul 10 umfasst einen äußeren Laufring 12 (in 1 bruchstückhaft als eingeschobene oder eingebettete Teile 12A und 12B gezeigt), einen inneren Laufring 20 (ebenfalls bruchstückhaft als eingebettete Teile 20A und 20B in 1 gezeigt), sowie zwei Sätze konzentrisch angeordneter, federvorgespannter umlaufender Reihen von Sperrklinken 30 (als 30A und 30B gezeigt und beschrieben), die sich zwischen den Laufringen zur gesteuerten Relativbewegung der Laufringe befinden. Alle Laufringe und Sperrklinken, die hierin beschrieben werden, erstrecken sich in Umfangsrichtung um eine Achse A-A herum.
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Der äußere Laufring 12 weist Außenzähne 14 auf und ist einem unabhängig beweglichen Nockenring 16 zugeordnet, der dazu ausgestaltet ist, sich über einen kurzen Bogen zu bewegen, um die radial äußerste Reihe 18 von Sperrklinken 30B zu steuern. Jede der Sperrklinken 30B, die zum Beispiel als Sperrklinken für den Rückwärtsgang arbeiten können, ist an dem äußeren Laufring 12 gesichert.
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Der innere Laufring 20 des Kupplungsmoduls 10 umfasst eine Innenkeilverzahnung 28 (3) zur Sicherung desselben an einer Getriebekomponente 40 (3), etwa an einem Träger eines Planetengetriebes (beide nicht dargestellt). In dieser beschriebenen Ausführungsform ist nur der innere Laufring 20 drehbar. Die Sperrklinken 30A sind in einer radial innersten umlaufenden Reihe 22 angeordnet, die konzentrisch relativ zu der radial äußersten Reihe 18 von Sperrklinken 30B angeordnet ist. Die Sperrklinken 30A sind an dem inneren Laufring 20 zur Steuerung durch Fliehkräfte gesichert, wie noch erläutert wird.
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Nun bezugnehmend auf 2 zeigt darin eine vergrößerte perspektivische Darstellung eines Einschubs von 1 die Verhältnisse zwischen spezifischen Komponenten in größerer Deutlichkeit. In dieser beschriebenen Ausführungsform ist der Querschnitt des äußeren Laufrings 12 L-förmig, mit einem sich axial erstreckenden Abschnitt 12A, und einem sich radial erstreckenden Abschnitt 12B. Der innere Laufring 20 weist einen C-förmigen Querschnitt auf und umfasst zwei sich axial erstreckende Abschnitte 20A und 20B, zwischen denen sich der Abschnitt 12A des äußeren Laufrings 12 befindet. Wie bereits erwähnt kann der äußere Laufring 12 als in den inneren Laufring 20 eingebettet beschrieben werden, um die zu beschreibende Funktionalität zu erreichen.
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Die Sperrklinken 30A der radial innersten umlaufenden Reihe 22 (1) sind jeweils an dem inneren Laufring 20 gesichert. Die Sperrklinken 30A sind normalerweise an dem verschränkten, sich axial erstreckenden Abschnitt 12A in den Eingriff mit dem äußeren Laufring 12 vorgespannt. Zu diesem Zweck sind, nun auch bezugnehmend auf 3, sich in Umfangsrichtung erstreckende Zähne 26A dazu ausgestaltet, den Eingriff der Sperrklinken 30A auf die in 2 gezeigte Weise zu ermöglichen. In dieser beschriebenen Ausführungsform dreht sich der innere Laufring 20, während der äußere Laufring 12 drehfest oder gesichert bleibt. Wenn die Sperrklinken 30A, die an dem inneren Laufring 20 für Winkelbewegungen getragen werden, eine Schwellengeschwindigkeit erreichen, unterliegen sie einem vorbestimmten Ausmaß der Fliehkraft, das ausreicht, um die Federvorspannung zu überwinden. Die Sperrklinken 30A werden dann radial nach außen abgehoben, und somit außer Eingriff von dem verschränkten, sich axial erstreckenden Abschnitt 12A des äußeren Laufrings 12 gebracht.
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Nun weiter bezugnehmend auf 2 und 3 enthält der radiale Abschnitt 12B des äußeren Laufrings 12 die Sperrklinken 30B und trägt sie zur Interaktion mit dem sich axial erstreckenden Abschnitt 20B des inneren Laufrings 20. Wie die Sperrklinken 30A sind auch die Sperrklinken 30B in Eingriff in eine Normalstellung federvorgespannt. Das Ausrücken der Sperrklinken 30B gegen die Federvorspannung wird durch einen Nockenring 16 erreicht, der ein Sperrklinken-Betätigungsprofil 24 umfasst, das so gestaltet ist, um die Positionen der Sperrklinken 30B zwischen ihrer in den Laufring eingerückten und ihrer aus dem Laufring ausgerückten Stellung zu verändern, wie dem Fachmann klar sein wird.
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Nun weiter speziell auf 3 bezugnehmend, halten linke und rechte Schwenkträger 32, 34, die jeweils innerhalb radialer Abschnitte 12B und 12C gesichert sind, die Sperrklinken 30B für eine begrenzte Schwenkbewegung in und außer Eingriff mit den sich in Umfangsrichtung erstreckenden, sägezahnförmigen Zähnen 26B des inneren Laufrings 20 an dem äußeren Laufring 12. Nur ein Schwenkträger 36 (in 2 ganz dargestellt, in 3 nur in Phantomlinien) ist innerhalb des inneren Laufrings 20 gesichert, um die Schwenkbewegung der Sperrklinken 30A zu tragen. Statt eines kantileverartigen Trägers könnte der innere Laufring 20 einen entgegengesetzten, sich radial erstreckenden Abschnitt, oder eine solche Platte, für zusätzlichen Halt der Sperrklinken 30A einsetzen, ähnlich dem sich radial erstreckenden Abschnitt 12C des äußeren Laufrings 12, der zum Tragen der Sperrklinken 30B verwendet wird.
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Nun bezugnehmend auf 4 ist, wie man bemerken wird, der Nockenring 16 dazu ausgestaltet, drehbar über einen kleinen Winkel um die Achse A-A zwischen zwei in Umfangsrichtung beabstandeten Positionen umgestellt zu werden. Somit ist in 4 der Nockenring 16 in einer linken oder ersten seiner zwei Stellungen dargestellt, die die normalen eingerückten Stellungen der Sperrklinken 30B durch die Kraft von Vorspannfedern 44 mit einzelnen Kerben 54 der sich in Umfangsrichtung erstreckenden Zähne 26B darstellen. Die Federn 44 liegen gegen die Fußabschnitte 48 der Sperrklinken 30B an, um deren Einrücken in die Kerben 54 zu veranlassen.
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Der Nockenring 16 kann selektiv gedreht werden, um die Federvorspannung zu überwinden, und so die Sperrklinken 30B auszurücken. Zu diesem Zweck umfasst der Nockenring 16 ein Sperrklinken-Betätigungsprofil 24, das dazu ausgestaltet ist, gegen die Fersen 46 der Sperrklinken 30B zu drücken, und so die Sperrklinken 30B um ihre Schwenkträger 32, 34 (3) und außer Eingriff oder Kontakt mit den Kerben 54 zu schwenken. In der ersten Nockenringstellung von 4 steht das Betätigungsprofil 24 nicht in Kontakt mit den Fersen 46 der Sperrklinken 30B. Auch stehen in dem Modus von 4 die Spitzen 50 der Sperrklinken 30A des inneren Laufrings 12 in Eingriff mit den Kerben 52 der sich in Umfangsrichtung erstreckenden, sägezahnförmigen Zähne 26A des äußeren Laufrings 12A, ein Zustand, der nur unterhalb einer Schwellengeschwindigkeit auftreten kann. Somit ist in 4 der innere Laufring 20 drehfest mit dem äußeren Laufring 12 gesperrt, und daher in einem "doppelt gesperrten" Modus, bei dem in keiner Richtung ein Überlaufzustand auftreten kann (weder im noch gegen den Uhrzeigersinn). Insofern als, wie zuvor angemerkt, die Sperrklinken 30B als Rückwärts-Sperrklinken dienen können, kann dieser Zustand als einer der selektiven Modi des Kupplungsmoduls 10 erwünscht sein.
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Nun bezugnehmend auf 5 werden die Sperrklinken 30B des äußeren Laufrings (oder die Rückwärtssperrklinken) mit einer kleinen Winkelverschiebung des Nockenrings 16 nach rechts, in seine zweite Stellung, außer Eingriff gebracht. So sind, im Vergleich mit dem doppelt gesperrten Modus von 4 (bei dem der innere Laufring 20 in beiden Richtungen, also in und gegen den Uhrzeigersinn, relativ zu dem äußeren Laufring 12 gesperrt war) die Vorspannkräfte der Federn 44 überwunden und die Spitzen 48 aller Rückwärts-Sperrklinken 30B außer Eingriff von allen jeweiligen Kerben 54 gebracht. Die Konfiguration von 5, die einen Einwegkupplungs-Modus darstellt, erlaubt die Drehung, und somit den Überlauf, des inneren Laufrings 20 in der Richtung im Uhrzeigersinn, wenn die Rückwärts-Sperrklinken 30B aus dem inneren Laufring 20 ausgerückt sind. Die Spitzen 50 der Sperrklinken 30A des inneren Laufrings, die zum Beispiel als Vorwärts-Sperrklinken arbeiten können, bleiben in Eingriff mit den Kerben 52 der Zähne 26B in dem äußeren Laufring-Abschnitt 12A, ein Zustand, der aufrecht bleibt, bis eine Schwellendrehzahl des inneren Laufrings 20 erreicht ist.
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Nun bezugnehmend auf 6, wo der Nockenring 16 in derselben Stellung ist wie in 5, sollte nun klar sein, dass nach Erreichen der vorbestimmten Schwellendrehzahl die Fliehkräfte die Spitzen 50 von den Kerben 52 abgehoben haben, wobei der innere Laufring 20 nun frei ist, in beiden Richtungen überzulaufen; d. h., frei von jeglichem Sperreingriff eines Laufrings mit dem anderen. Wie gezeigt bleiben die Rückwärts-Sperrklinken 30B in diesem Freilaufmodus, bei dem ein Überlauf in beiden Richtungen ermöglicht wird, aus dem inneren Laufring 20 ausgerückt, und der innere Laufring 20 dreht sich bei einer Drehzahl oberhalb der Schwellendrehzahl, bei der eine vorbestimmte gewichtete Masse der Spitzen 50 der Sperrklinken 30A Fliehkräften unterliegt, die ausreichen, um die Kräfte der Federn 42 zu überwinden, in einer Richtung im Uhrzeigersinn oder einer Vorwärtsrichtung. Somit werden die Vorwärts-Sperrklinken 30A ganz außer Eingriff gebracht, um jeden unerwünschten Beitrag zu parasitären Reibungsverlustkräften zu verhindern.
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Wie hier offenbart können die Sperrklinken 30 aus länglichen Elementen aus gehärtetem Stahl bestehen, die um die Achse A-A des Kupplungsmoduls 10 umlaufend positioniert sind. Alternativ können die Sperrklinken aus Schmiedeteilen oder anderen hergestellten Strukturen bestehen, die ansonsten allgemein dazu geeignet sind, die erforderlichen Belastungen durch den Eingriff zu bewältigen, wie dies jeweils für eine konkrete Kupplungskonstruktion erforderlich ist. Die Sperrklinken 30A und 30B sind in Sätzen von entgegengesetzten konzentrischen Reihen 18, 22 angeordnet und somit dazu ausgestaltet, in der beschriebenen Ausführungsform und auf die beschriebene Weise sowohl mit dem inneren Laufring 20 als auch dem äußeren Laufring 12 zusammenzuwirken.
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Nun bezugnehmend auf 7 wird dort eine alternative Ausführungsform eines multimodalen Kupplungsmoduls 10’ offenbart. In der alternativen Konfiguration haben die zuvor beschriebenen radialen und axialen Abschnitte des äußeren Laufrings 12 (2–6) Gegenabschnitte 12A’ und 12B’, die in Form eines T statt der vorstehend beschriebenen L-förmigen Struktur gestaltet sind. Zusätzlich wird man erkennen, dass der C-förmige innere Laufring 20 umgekehrt ist, so dass der sich axial erstreckende Abschnitt 20A’ ein radial äußerer Abschnitt ist statt ein radial innerer Abschnitt 20A ist, wie in Bezug auf die vorhergehende Ausführungsform gezeigt und beschrieben. So bildet der zuvor beschriebene radial äußere Abschnitt 20B in der Ausführungsform von 7 einen radial inneren Abschnitt 20B’, der in den drehbaren Träger 40’ eines Planetenradsatzes eines Getriebes (nicht dargestellt) eingreift.
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Obwohl die beiden beschriebenen Sätze von umgekehrt zusammenwirkenden Sperrklinken 30A und 30B nur in Bezug auf eine radial beabstandete Orientierung der Reihen 18 und 22 gezeigt und beschrieben wurden, könnten diese Reihen auch axial beabstandet konzipiert werden. Die Motivation für einen solchen alternativen Ansatz ergibt sich aus Überlegungen für den Motorraum und/oder den Teilantriebsstrang/Baugrößen. Letztere können bestimmte Beschränkungen für Größen, Dimensionen und Leistungsgrenzen diktieren und damit bestimmen, ob eine radiale/umlaufende Anordnung zugunsten einer axialen Anordnung aufgegeben wird.
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8, 9 und 10 stellen eine Ausführungsform eines axial orientierten Kupplungsmoduls 100 dar. Die Orientierungen (oder Kupplungsmodi) des Kupplungsmoduls 100 entsprechen jenen des Kupplungsmoduls 10, wie in 4, 5 und 6 dargestellt. Bezugnehmend zunächst auf 8 umfasst das Kupplungsmodul 100 einen äußeren Laufring 112, einen Nockenring 116 und einen inneren Laufring 120, ähnlich dem äußeren Laufring 12, dem Nockenring 16 und dem inneren Laufring 20 des Kupplungsmoduls 10 (4), die zuvor beschrieben wurden. Die Vielzahlen von axial angeordneten Sperrklinken 130A und 130B sind somit analog zu, und arbeiten auf ähnliche Weise, wie die radial angeordneten Sperrklinken 30A und 30B, die vorher beschrieben wurden.
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Somit sind die Sperrklinken 130A an dem inneren Laufring 120 gesichert und einem Vorwärts-Getriebemodus 120 des Kupplungsmoduls 100 zugeordnet. Außerdem sind die Sperrklinken 130A dazu ausgestaltet, bei Erreichen einer Vorwärts-Schwellendrehzahl durch die Fliehkraft freigegeben zu werden. Umgekehrt sind die Sperrklinken 130B an dem äußeren Laufring 112 gesichert und einem Rückwärts-Getriebemodus zugeordnet. Somit sollte klar sein, dass die Sperrklinken 130A ebenfalls durch die Fliehkraft ausgerückt werden, ähnlich den Sperrklinken 30A, während die Sperrklinken 130B gegen die Federkräfte über den Nockenring 116 zum Ausrücken gezwungen werden, ähnlich dem Ausrücken der Sperrklinken 30B über den Nockenring 16. In 8 sind beide Sätze der Sperrklinken 130A, 130B in einer doppelt gesperrten Konfiguration abgebildet, um einen Modus ähnlich dem in 4 gezeigten Modus zu bewirken.
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Nun bezugnehmend auf 9 sind dort die jeweiligen Sätze von Sperrklinken 130A, 130B in einem Einwegkupplungs-Modus gezeigt, in dem die Vorwärts-Sperrklinken 130A für die Vorwärts-Bewegung gesperrt sind, und die Rückwärts-Sperrklinken 130B entsperrt oder ausgerückt sind. Diese Moduskonfiguration ist ähnlich jener für das in 5 gezeigte Kupplungsmodul 10.
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Schließlich sind unter Bezugnahme auf 10 beide Sätze von Sperrklinken 130A, 130B im nicht gesperrten oder freilaufenden Zustand gezeigt, und stellen so einen Modus des Kupplungsmoduls 100 dar, der analog zu dem unter Bezugnahme auf 6 beschriebenen Freilaufmodus des Kupplungsmoduls 10 ist.
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Obwohl hierin mehrere Ausführungsformen im Detail offenbart sind, werden auch zahlreiche weitere Ausführungsformen in Betracht gezogen. Obwohl das konzentrische Kupplungsmodul 10 von 1–7 einen äußeren Laufring 12, der als an dem Getriebegehäuse gesichert beschrieben wird, und einen inneren Laufring 20 aufweist, der relativ dazu beweglich ist, könnte das Kupplungsmodul 10 zum Beispiel auch so ausgestaltet sein, dass der innere Laufring 20 gesichert sein könnte. In ähnlicher Weise könnte, obwohl das axial angeordnete Kupplungsmodul 100 von 8–10 einen äußeren Laufring 112 aufweist, der als in Bezug auf das Getriebegehäuse gesichert beschrieben wird, alternativ der als beweglich beschriebene innere Laufring 120 gesichert sein und der äußere Laufring 112 stattdessen beweglich.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Das Kupplungsmodul dieser Offenbarung kann in einer Reihe von Anwendungen eingesetzt werden, darunter, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Automobile, Lastwagen, geländegängige Fahrzeuge und andere Maschinen von einem Typ, der Motoren, Automatikgetriebe und Antriebsstränge aufweist.
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Das offenbarte Kupplungsmodul bietet einen einzigartigen Ansatz, um parasitäre Reibungsverluste zu verhindern, die mit Sperrklinken in Zusammenhang stehen, die im Allgemeinen eingesetzt werden, um innere und äußere (oder treibende und angetriebene) Laufringe von Kupplungen in Automatikgetrieben in Eingriff zu setzen. Jede konzentrische Reihe von Sperrklinken befindet sich zwischen einem gesicherten äußeren Laufring und einem drehbaren inneren Laufring, wobei jede Reihe von Sperrklinken dazu ausgestaltet ist, selektiv in Kerben einzugreifen, um eine begrenzte Winkelbewegung zu erlauben. Alternativ können axial beabstandete Reihen, anstelle von konzentrischen Reihen, von Sperrklinken auf ähnliche Weise positioniert werden.
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Insofern als eine der Reihen von Sperrklinken rein durch Fliehkraft aus ihrem normalen Eingriff heraus betätigt werden kann, sorgt dieser Ansatz für eine relativ einfache Konstruktion, die nur ein Stellglied erfordert, um geringe Reibungsverluste bei Fahrgeschwindigkeiten zu erzielen. Somit können die Vorwärts-Sperrklinken 30A und/oder 130A dazu ausgestaltet sein, automatisch auszurücken, wenn sie nicht notwendig oder erforderlich sind. Das Ergebnis ist eine zuverlässige Verringerung von parasitären Reibungsverlusten oberhalb von Drehzahlen, die keinen kontinuierlichen Eingriff oder keine kontinuierliche Interaktion der inneren und äußeren Laufringelemente erfordern, zum Beispiel eines ersten (niedrigen) und eines Rückwärts-Kupplungsmoduls eines Automatikgetriebes.
