DE69307794T2 - Halter zur Begrenzung relativer Verschiebung - Google Patents

Halter zur Begrenzung relativer Verschiebung

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Description

  • Diese Erfindung betrifft Halteglieder, um mechanische Komponenten in korrekter Position bezüglich einander zu halten, insbesondere Halteglieder zur Verwendung in Baugruppen, in denen die mechanischen Komponenten mit unterschiedlichen relativen Drehzahlen rotieren.
  • Im Einklang mit der derzeitigen Praxis werden die rotierenden Ringe einer Überholkupplung oder alle rotierenden Komponenten eines mechanischen Systems, wie zum Beispiel die eines Automatikgetriebes eines Automobils, unter Verwendung einer wohlbekannten herkömmlichen Technik in korrekter Position innerhalb der Baugruppe gehalten. Der Haltemechanismus schließt allgemein ein kreisförmiges Halteglied ein, das eine Oberfläche nahe einer Axialseite des äußeren rotierenden Ringteiles überlappt, das gegen eine in Bezug darauf unbewegliche Fläche an der gegenüberliegenden Axialseite gedrückt wird. Eine Vertiefung, die sich nahe der in Längsrichtung gelegenen Endseite des Haltegliedes befindet, ist auf dem Umfang eines zweiten, inneren, rotierenden Ringes ausgebildet. Ein Sprengring oder Sicherungsring wird passend über dem Umfang der Vertiefung angebracht und durch die elastische, federnde Beschaffenheit des Sprengringes in seiner Position innerhalb der Vertiefung gehalten. Der Sprengring weist die Form eines unterbrochenen Ringes auf, wobei sich die Unterbrechung über einen Winkelbereich erstreckt, der genügt, um das Anbringen des Sprengringes über dem Umfang der Vertiefung, die den Sprengring in seiner Position hält, zu gestatten. Aufgrund der Unterbrechung im Sprengring ist dessen radiale Steifigkeit relativ gering, und der Sprengring kann sich aufgrund der Zentrifugalkraft in Radialrichtung beträchtlich ausdehnen, was eine Wirkung der hohen Drehzahl (etwa 14,000 UpM) des zweiten oder inneren Ringes ist, auf den der Spreng ring gedrückt wird.
  • Um den Haltevorrichtungen radiale Steifigkeit zu verleihen, werden ein Halteglied für hohe Drehzahlen, eine ihren Umfang entlang kontinuierliche Scheibe mit abschließenden Flanschen und ein die Flansche verbindender Steg passend über dem Sprengring und dem Ende des inneren Ringes sowie in einem Spalt angebracht, der in dem Halteglied ausgebildet ist. Die Flansche versteifen das Halteglied für hohe Drehzahlen und begrenzen die radiale Ausdehnung des Sprengringes.
  • Allgemein befindet sich ein reibungsminderndes Drucklager in einem ringförmigen Raum zwischen der Endseite des inneren Ringes und einer angrenzenden Fläche einer anderen Komponente der Baugruppe. Das Drucklager überträgt längsseitig ausgerichtete Kräfte zwischen dem inneren Ring und der angrenzenden Komponente und stellt eine reibungsmindernde Fläche bereit, die die Bauteile voneinander trennt und eine Relativdrehung mit niedriger Reibung zuläßt.
  • Dieses herkömmliche Verfahren zur Sicherung der korrekten Position des inneren und äußeren rotierenden Ringes in Längsrichtung schließt eine große Anzahl an Bauteilen ein und erfordert einen mühsamen Zusammenbau von Hand.
  • Das US-Patent 4,961,486 beschreibt eine Halterungsplatte, die von dem äußeren Ring einer Einwegkupplung getragen wird, wobei das Halteglied radiale Durchgänge einschließt, die sich zwischen dem äußeren Ring und dem Halteglied befinden. Hydraulikfluidum, das durch eine Versorgungsöffnung zum äußeren Ring geleitet wird, tritt in die Durchgänge ein und wird zu den Drucklagem und einer Kupplung befördert, die sich nahe dem äußeren Ring befinden. Das Halteglied wird auf dem äußeren Ring in unbeweglicher Stellung gehalten, indem komplementäre Erhebungen und Vertiefungen, die auf dem äußeren Ring und dem Halteglied ausgebildet sind, in eine ineinandergreifende Stellung gebracht werden.
  • JP-A-59166729, das den bisherigen Stand der Technik darstellt, auf den im Obergriff des Patentanspruches 1 Bezug genommen wird, offenbart eine Halterungsvorrichtung zur Begrenzung der Verschiebung eines ersten Bauteiles (11) relativ zu einem zweiten Bauteil (12), die der hierin folgend in Abbildung 5 beschriebenen Vorrichtung in gewisser Weise ähnelt. In JP-A-59166729 berührt eine Halterungsplatte (15) sowohl das erste Bauteil als auch das zweite Bauteil. Ein reibungsminderndes Lager (50), das sich an einer vorbestimmten Position bezüglich der Halterungsplatte befindet, umfaßt zwei Laufringe, von denen der eine die Halterungsplatte berührt, um sie gegen eine Verschiebung zu sichern.
  • Im Einklang mit der vorliegenden Erfindung wird eine Halterungsbaugruppe zur Begrenzung der Verschiebung verschiedener Bauteile bereitgestellt, umfassend: Ein erstes Bauteil, das zwecks Rotation um eine erste Achse befestigt ist; ein zweites Bauteil, das zwecks Rotation um diese Achse befestigt ist; ein Halteglied, das angebracht ist, um das erste und zweite Bauteil zu berühren; ein reibungsminderndes Lager, das zur Verhinderung der Verschiebung entlang dieser Achse und zwecks Rotation um diese Achse befestigt ist; wobei das Lager erste und zweite Laufringe einschließt sowie ein reibungsminderndes Bauteil, das sich zwischen den Laufringen befindet und drehbar gelagert ist; und wobei ein Laufring so ausgebildet ist, daß seine Flächen die Halterungsplatte überlappen und damit in Verbindung gehalten werden; dadurch gekennzeichnet, daß der eine Laufring mit Zungen ausgebildet ist, die sich in einem Abstand voneinander befinden und sich von dem einen Laufring radial nach außen erstrecken, wobei diese Zungen diese Flächen umfassen, die die Halterungsplatte überlappen und berühren.
  • Die Halterungsplatte kann die Form einer entlang dem Umfang durchgehenden, kreisförmigen Platte aufweisen, die die Endflächen zumindest zweier rotierender Ringe überlappt, die durch die Halterungsbaugruppe in Position gehalten werden.
  • Ein reibungsminderndes Lager, das sich innerhalb eines ringförmigen Raumes zwischen einem der beiden gesicherten Ringe und einem anderen Bauteil der Baugruppe, dessen axiale Position fest ist, befindet, schließt einen ersten Laufring ein, der mit einem Vorsprung des angrenzenden Bauteiles in Berührung gehalten wird, sowie einen zweiten Laufring, der gegen einen der Ringe drückt, die von der Halterungsbaugruppe dieser Erfindung in Position gehalten werden. Der zweite Laufring schließt mehrere radial ausgerichtete Zungen ein, die in einem Winkelabstand voneinander um die Drehachse herum angeordnet sind. Die Zungen überlappen die Halterungsplatte und begrenzen ihre Fähigkeit, sich entlang der Achse zu bewegen, da das Lager aufgrund seiner Stellung im ringförmigen Zwischenraum gegen axiale Verschiebungen unbeweglich in Position gehalten wird. Nadeln oder Walzenteile, die drehbar auf den Laufringen des reibungsmindernden Lagers gelagert sind, sind durch eine Käfigbaugruppe, die sich zwischen den Laufringen des Lagers befindet, in einem Abstand voneinander um die Drehachse herum angebracht.
  • Ein die vorliegende Erfindung verkörperndes Halteglied sichert rotierende Bauteile einer mechanischen Baugruppe in korrekter Position ohne die Verwendung eines zusätzlichen Haltegliedes, Sprengringes oder irgendeines radial unterbrochenen Ringes, dessen radiale Steifigkeit niedrig ist und dadurch ausgeglichen werden muß, daß in die Haltevorrichtung ein weiterer, radial versteifter Ring eingeschlossen wird. Statt dessen ist ein Nadeldrucklager der Art, die gewöhnlich in der Nachbarschaft eines Haltegliedes herkömmlichen Typs vorhanden ist, angepaßt, ein relativ steifes Halteglied gegen die Flächen der rotierenden Ringe in Position zu halten, deren Stellungen durch die Halterungsbaugruppe festgelegt und gesichert werden müssen.
  • Ein Vorteil der die vorliegende Erfindung verkörpernden Halterungstechnik ist, daß die auf einem der Laufringe des Lagers ausgebildeten Zungen radial ausgerichtete Schlitze bereitstellen, die den Durchfluß von Schmiermittel radial durch das Lager nach außen erleichtern, wodurch die Schmierung verbessert und die Lebensdauer der Bestandteile des Lagers und anderer nahegelegener, rotierender Bauteile verlängert wird.
  • Das die vorliegende Erfindung verkörpernde Halteglied beseitigt bei einer gegenwärtig verwendeten herkömmlichen Konstruktion die Notwendigkeit, in das Halteglied Vertiefungen einzuarbeiten, die den Sprengring aufnehmen. Die Größe der Summe der axialen Toleranzen wird verringert, weil weniger Bauteile verwendet werden und die Toleranzen der Lagerlaufringe von Natur aus kleiner sind als jene der Halteglieder, die in der herkömmlichen Sprengringbaugruppe verwendet werden.
  • Die Erfindung wird nun auf dem Weg eines Beispiels näher beschrieben werden, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen:
  • Abbildung 1 ein Querschnitt durch einen Bereich eines automatischen Getriebes in der Nähe einer Reibungskupplung und einer Überholkupplung ist, der ein Halteglied im Einklang mit dieser Erfindung zeigt;
  • Abbildung 2 ein Querschnitt durch einen Bereich eines automatischen Getriebes in der Nähe einer Reibungskupplung und einer Kolbenrückholfeder ist, der ein Halteglied im Einklang mit dieser Erfindung zeigt;
  • Abbildung 3 ein Querschnitt durch ein reibungsminderndes Lager ist, das für die Verwendung mit dieser Erfindung geeignet ist;
  • Abbildung 4 eine Ansicht von unten eines Laufringes des reibungsmindernden Lagers aus Abbildung 3 ist; und
  • Abbildung 5 ein Querschnitt durch einen Bereich eines automatischen Getriebes ist, der eine Baugruppe nach dem bisherigen Stand der Technik zum Sichern der Relativpositionen rotierender Bauteile zeigt.
  • Nimmt man zunächst auf Abbildung 1 Bezug, schließt ein Reibungselement 10, zum Beispiel eine hydraulisch betätigte Reibungsbremse oder Reibungskupplung, mehrere Scheiben ein, die durch eine Welle 14 mit einem Kupplungsbauteil verbunden sind, das in einem Stück mit dem äußeren Ring 16 einer Überholkupplung 18 ausgebildet ist. Abwechselnd damit und zwischen jeder dieser Scheiben 12 befinden sich Abstandsplatten 20, die durch eine Welle mit dem Getriebegehäuse oder einem Bestandteil einer Reibungskupplung verbunden sind. Ein Hydraulikkolben 22, der zur Bewegung entlang einer Längsachse gelagert ist, bewegt sich unter der Wirkung des hydraulischen Drucks, der auf eine Kammer 24 ausgeübt wird, die sich hinter dem Kolben 22 in einem Hydraulikzylinder 26 befindet, auf das Reibungselement 10 zu. Ein Sprengring 28 sichert eine Druckplatte 30 auf dem Kupplungszylinder 26, wobei diese dem hydraulischen Druck entgegenwirkt, der durch den in Kammer 24 aufgebauten hydraulischen Druck auf den Kolben 22 ausgeübt wird. Der Kolben zwingt die Scheiben und Abstandsplatten zum Reibungskontakt, wodurch der äußere Laufring 16 steuerbar mit dem Getriebegehäuse oder einem anderen Kupplungsbestandteil verbunden wird.
  • Um die Kupplung oder Bremse 10 zu lösen, wird der hydraulische Druck in der Kammer 24 abgelassen, und eine Druckfedergruppe 32 zwingt den Kolben nach rechts weg von der Berührung der Scheiben und Abstandsplatten. Die Druckfedern 34 befinden sich in einem Federhalteglied 36, das durch einen Sprengring oder Sicherungsring 40 an einem Träger 38 befestigt ist.
  • Die Kupplung 18 schließt einen inneren Ring 42 ein, der eine Fläche bereitstellt, um Rollen 44 drehbar zu lagern, die sich innerhalb des ringförmigen Zwischenraumes zwischen dem inneren Ring 42 und dem äußeren Ring 16 befinden. Abbildung 5 zeigt ein Verfahren nach dem bisherigen Stand der Technik, um die Einwegkupplung 18 drehbar zu lagern. Ein Halteglied 46 wird durch einen Spreng ring oder Sicherungsring 50, der in eine im inneren Ring ausgebildete Vertiefung 52 eingepaßt ist, gegen die Längsfläche 48 des äußeren Laufringes gedrückt. Ein Halteglied für hohe Drehzahlen 54, d.h. ein radial steifer, durchgehender Ring, besitzt einen Flansch, der gegen eine Längsfläche 56 drückt, die am Ende des inneren Ringes ausgebildet ist, sowie einen Flansch, der den Sprengring 50 überlappt und in eine auf dem Halteglied 46 ausgebildete Vertiefung eingepaßt ist.
  • Ein Drucklager 60, das sich zwischen dem Träger 38 und dem inneren Ring 42 der Einwegkupplung befindet, wirkt längsseitig ausgerichteten Kräften zwischen dem Träger 38 und dem inneren Ring 42 entgegen und erleichtert deren gegenseitige Drehung um die horizontale Achse.
  • Eine Laufbuchse 62, die sich zwischen dem inneren Ring und dem Träger 38 befindet, sowie eine Laufbuchse 64, die sich zwischen dem Träger 36 und der Sonnenradwelle 66 befindet, lagern diese Teile drehbar. Die Laufbuchsen erhalten eine feste räumliche Beziehung zwischen den Bauteilen um die horizontale Achse aufrecht. Die Laufbuchsen sind mit einem Preßsitz auf eines der angrenzenden Bauteile gepreßt, d.h. auf das Bauteil, das der größten Stärkenabmessung der Laufbuchse am nächsten liegt, wobei diese Stärke aus Stahl gefertigt ist. Das Material der geringeren Stärke ist Bronze.
  • Die Endflächen des äußeren und inneren Ringes, die sich an den axial gegenüberliegenden Enden der Flächen 48 und 56 befinden, drücken gegen ein axial unbewegliches Bauteil 68. Daher sind der innere und äußere Laufring aufgrund der Berührung mit Bauteil 68 im wesentlichen unbeweglich in Bezug auf eine Verschiebung in Längsrichtung nach links.
  • Abbildung 1 zeigt eine Anordnung ähnlich der aus Abbildung 5, die aber die vorliegende Erfindung beinhaltet. In der Baugruppe aus Abbildung 1 wurden das Halteglied für hohe Drehzahlen 58 und der Sprengring 50 vollständig beseitigt. Ein Halteglied 70, d.h. ein bezüglich der Drehachse 72 symmetrischer Ring, schließt eine Fläche ein, die eine Längsfläche 74 des äußeren Ringes 16 berührt und sich radial nach innen erstreckt, wobei sie den ringförmigen Zwischenraum, der von den Walzenteilen 44 belegt ist, abdeckt und die Endfläche 76 des inneren Ringes 42 überlappt Der Träger 38 schließt einen Vorsprung 78 ein und der innere Ring besitzt eine radiale Fläche 80.
  • Ein Drucklager 82 befindet sich in dem Raum zwischen der Längsfläche des Vorsprungs 78 und der Fläche 80. Das reibungsmindernde Drucklager 82 schließt einen Laufring 84 ein, der die Oberfläche des Vorsprungs 78 berührt. Ein Laufring 86 berührt die Fläche 80 des inneren Laufringes 42 und Zungen 88 überlappen das Halteglied 70.
  • Die Abbildungen 3 und 4 zeigen Details der Konstruktion des reibungsmindernden Drucklagers 82. Der Laufring 84 schließt einen nach innen gewandten Flansch 90 ein; der Laufring 86 schließt einen nach innen gewandten Flansch 92 ein. Nadeln oder Walzenteile 94 sind durch einen Käfig, der ein Käfigelement 96 nahe der Innenfläche des Laufrings 86 und ein Käfigelement 98 nahe der Innenfläche des Laufrings 84 umfaßt, in einem Winkelabstand voneinander um die Drehachse des Lagers herum angebracht.
  • Die Laufringe und Käfige des Lagers werden vorzugsweise durch Pressen von Blechmaterial hergestellt. Der Laufring 86 wird mit einem Außendurchmesser gepreßt, der dem Außendurchmesser der Zungen 88 entspricht. Danach werden die Entlastungsvertiefungen 100 gepreßt und die Zungen werden aus dem ursprünglichen Preßstück geschnitten. Dann werden die Flansche 92 in eine zur Ebene der Zungen 88 im wesentlichen senkrechte Position gerollt. Schließlich werden am Umfang der Flansche 92 in Winkelabständen von etwa 30 Grad um die Achse die Orte der Verkerbungspunkte gebildet.
  • Abbildung 2 zeigt eine andere Anwendung der Erfindung in einer Anordnung, die konzentrisch um die Längsachse 102 einer Antriebswelle 104 angeordnet ist. Die rotierende Nabe 106 einer hydraulisch betätigten Reibungskupplung 108 wird bei 110 mit einer Antriebswelle 104 vernutet und mechanisch mit den Kupplungsträgern 112 und 114 verbunden, die untereinander durch Schweißen verbunden werden. Träger 114 besitzt eine vernutete Fläche 116, an der Abstandsplatten ähnlich den Abstandsplatten 20 aus Abbildung 1 mechanisch mit dem Träger verbunden werden. Kupplungsscheiben (nicht gezeigt) werden an der Oberfläche 118 mit einem Kupplungselement 120 vernutet, das bei 122 mechanisch mit einem rotierenden Bauteil 124 verbunden ist. Die Scheiben und Abstandsplatten wechseln einander ab und bilden einen Stapel, der sich zwischen den Druckplatten an den axial entgegengesetzten Enden der Kupplung 108 befindet.
  • Der hydraulische Kolben 126 bewegt sich innerhalb des Hydraulikzylinders 128 nach rechts, wenn die Druckkammer 130 durch Hydraulikfluidum unter Druck gesetzt wird, das durch Durchgang 132 aus einer Hydraulikdruckquelle zugeführt wird. Eine Druckfederbaugruppe 134, die sich zwischen Kolben 126 und Federhalteglied 136 befindet, schließt Druckfedern 138 ein, die den Kolben von Halteglied 136 weg und aus der Berührung mit dem Stapel aus Kupplungsscheiben und Abstandsplatten zwingen, wodurch der Reibungskontakt zwischen diesen aufgehoben und die Kupplung gelöst wird.
  • Das Drucklager 140 befindet sich zwischen dem Kupplungselement 120 und der Direktkupplungsnabe 106. Zungen 142 erstrecken sich von der horizontalen Achse des Drucklagers radial nach außen, wobei sie eine Endfläche des Federhaltegliedes 136 überlappen und dadurch eine Sperrfläche bereitstellen, die die Bewegung der Federbaugruppe 134 entlang der Achse 102 nach rechts begrenzt. Das Federhalteglied trägt eine dynamische hydraulische Dichtung 144, die die Oberfläche des Hydraulikkolbens 126 berührt.
  • Die relativen axialen Positionen von Nabe 106 und Kupplungselement 120 werden durch die Stärkeabmessung des Lagers 140 bestimmt. Die axiale Position von Halteglied 136 ist durch die tragende Berührung mit den Zungen 142 des Lagers begrenzt und das Federhalteglied wird durch die Druckfedern 138, die sich zwischen dem Kolben 126 und dem Halteglied 136 befinden, ständig nach rechts zur Berührung der Zungen gezwungen. Das Spiel des Kolbens und des Halteglieds nach links ist durch die Berührung des Kolbens mit dem Kupplungsträger 112 begrenzt. Ein zusätzliches Halteglied, wie etwa Halteglied 70 in Abbildung 1, wird nicht benötigt. Das Drucklager und, falls nötig, der Haltering 70 können zum Halten von Kupplungszylindern, Wellen, Laufringen von Einwegkupplungen und Planetenradträgern verwendet werden, von Bestandteilen also eines Automatikgetriebes.
  • Wie Abbildung 1 zeigt, zirkuliert ein schmierendes Fluidum durch die Baugruppe, da axiale Durchgänge zwischen den Wellen, die durch die Laufbuchsen 64, 62 getrennt gehalten werden, und radiale Durchgänge, die von den axialen Durchgängen nach außen führen, bereitgestellt werden. Fluidum, das durch die Zentrifugalbeschleunigung nach außen getrieben wird, tritt zwischen den Laufringen 84 und 86 in das Lager 82 ein und strömt radial durch das Lager, wobei es an den Durchgängen an der Basis der Zungen 88, wo die Flansche unterbrochen sind, austritt. Dies gestattet einen verbesserten Fluidumdurchfluß durch das Lager und einen verstärkten Fluß zu den angrenzenden Bauteilen.

Claims (1)

1. Eine Halterungsbaugruppe zur Begrenzung der Verschiebung verschiedener Bauteile, umfassend:
ein erstes Bauteil (16), das zwecks Rotation um eine erste Achse befestigt ist;
ein zweites Bauteil (42), das zwecks Rotation um diese Achse befestigt ist;
ein Halteglied (70), das angebracht ist, um das erste und zweite Bauteil zu berühren;
ein reibungsminderndes Lager (82), das zur Verhinderung der Verschiebung entlang dieser Achse und zwecks Rotation um diese Achse befestigt ist;
wobei das Lager (82) erste (84) und zweite (86) Laufringe einschließt sowie ein reibungsminderndes Bauteil, das sich zwischen den Laufringen befindet und drehbar gelagert ist; und
wobei ein Laufring (86) so ausgebildet ist, daß seine Flächen die Halterungsplatte (70) überlappen und damit in Berührung gehalten werden;
dadurch gekennzeichnet, daß der eine Laufring (86) mit Zungen (88) ausgebildet ist, die sich in einem Abstand voneinander befinden und sich von dem einen Laufring (86) radial nach außen erstrecken, wobei diese Zungen (88) diese Flächen umfassen, die die Halterungsplatte (70) überlappen und berühren.
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