DE69304964T2

DE69304964T2 - Planetengetriebe mit ausrückbarer Freilaufkupplung

Info

Publication number: DE69304964T2
Application number: DE69304964T
Authority: DE
Inventors: Eldon L Goates
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1992-03-23
Filing date: 1993-03-11
Publication date: 1997-04-24
Anticipated expiration: 2013-03-12
Also published as: DE69304964D1; US5234389A; EP0562381B1; EP0562381A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Planetengetriebesystem der in dem Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art und bekannt aus der US-A-4 978 328.
Ein solches bekanntes Getriebesystem besteht aus einem Paar Planetengetriebeeinheiten, die an einer Ausgangswellenachse montiert sind, und einem hydrokinetischen Drehmomentwandler, der an der Achse der Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine montiert ist, die in Bezug auf die Ausgangswellenachse mit einer parallelen Anordnung angeordnet ist. Das Turbinenrad des Drehmomentwandlers ist mit den Drehmomenteingangskupplungen mittels eines Drehmoment-Übertragungsantriebes zwischen der Maschinenkurbelwellenachse und der Ausgangswellenachse verbunden.
Die Kupplungen, welche in den Planetengetriebeeinheiten die Strömungswege des Drehmoments während des Betriebs in jedem von vier Vorwärts-Antriebsverhältnissen steuern, weisen ein Paar Überholkupplungen auf, die zwischen der Drehmomenteingangswelle und den Drehmomenteingangselementen des Planetengetriebes angeordnet sind. Eine Überholkupplung ist für eine Drehmomentlieferung in einer Richtung angepaßt, und die andere Überholkupplung ist für eine Drehmomentlieferung in der entgegengesetzten Richtung angepaßt. Jede der Überholkupplungen weist eine äußere Spur auf, die für eine Verbindung mit den Drehmomenteingangselementen des Getriebes angepaßt ist, welches mit dieser Kupplung über eine selektiv in Eingriff bringbare Reibungskupplung verbunden ist.
Eine der Überholkupplungen ist für eine Drehmomentlieferung in einer Vorwärts-Antriebsrichtung angepaßt, wenn das Planetengetriebe für einen Betrieb in jedem der ersten beiden Vorwärtsantrieb-Drehzahlübersetzungen eingestellt ist. Die andere Überholkupplung ist für eine Drehmomentlieferung während des Betriebs in einer dritten Vorwärts- Antriebsrichtung angepaßt. Bei einem Gangwechsel von der dritten Drehzahlübersetzung in die vierte Drehzahlübersetzung, die eine Overdrive-Übersetzung ist, ist es erforderlich, die Reibungskupplung zu lösen, die mit der ersten Überholkupplung verbunden ist, und eine Bremse für ein Reaktionszahnradelement des Planetengetriebes synchron in Eingriff zu bringen.
Diese Kupplung- und Bremsanordnung macht es erforderlich, zwei Reibungsglieder sowie auch zwei Überholungkupplungen für eine Steuerung der Gangwechsel zwischen dem vierten Gang und dem dritten Gang vorzusehen. Jedes Reibungsglied erfordert einen zusätzlichen Raum in einer Umgebung, bei welcher der verfügbare Raum eine Prämisse darstellt.
Das Erfordernis für zwei Reibungsglieder (d.h. die Reibungskupplung und die Reibungsbremse), die mit der ersten Überholkupplung verbunden sind, kompliziert die Konstruktion und macht es erforderlich, synchrone Steuerelemente zu verwenden, um den Eingriff und das Lösen der Kupplungen und Bremsen in einer zeitlich aufeinander abgestimmten Beziehung während eines Gangwechsels zwischen dem vierten Gang und dem dritten Gang zu bewirken.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung,wie beansprucht im Anspruch 1, ist ein Kupplung- und Bremssystem für eine Getriebeanordnung der in der US-A-4 978 328 gezeigten Art vorgesehen, bei welchem zwei Reibungsglieder und eine Überholkupplung durch eine vereinfachte, einzige Kupplung- und Bremskonstruktion ersetzt sind.
Die Kupplung- und Bremskonstruktion besteht aus einer Einweg-Überholkupplung, die durch Kupplungsfedern aktiviert wird sowie deaktiviert wird, sobald eine mit ihr verbundene Reibungskupplung betätigt wird. Die Überholkupplung weist Kupplungselemente auf, die innerhalb eines steuerbaren Käfigs angeordnet sind. Wenn die Reibungskupplung durch eine mit Fluiddruck betätigte Servovorrichtung kraftbeaufschlagt wird, dann wird die äußere Spur für die Überholkupplung mit dem Getriebegehäuse verankert, wodurch ein Drehmomentreaktionspunkt für das Planetengetriebesystem geschaffen wird, der das Getriebesystem für den Betrieb im vierten Gang oder Overdrive konditioniert.
Die äußere Spur besteht aus einem mit Keilnuten versehenen Bereich, der die Reibungsscheiben des einen Teils einer zweiteiligen Reibungsscheibenanordnung trägt. Die Reibungsscheiben eines zweiten Teils der Reibungsscheibenanordnung werden durch einen mit Keilnuten versehenen Bereich einer Käfiganordnung für die Kupplungselemente getragen. Das an dem zweiten Bereich der Scheibenanordnung wirkende Reibungsdrehmoment schafft ein Drehmoment an der Käfiganordnung. Dieses bewirkt, daß die Käfiganordnung in eine Position zum Lösen der Überholkupplung versetzt wird. Wenn die Reibungsscheibenanordnung voll betätigt ist, wird so die Überholkupplung deaktiviert, sodaß dadurch das Erfordernis für ein synchrones Steuern des Eingriffs und des Lösens der Reibungsglieder in dem Getriebesteuersystem entfällt.
Das Deaktivieren der Überholkupplung erfolgt, sobald ein äußerer Bereich der Spur für die Kupplung im Winkel versetzt wird in Bezug auf seinen begleitenden Bereich der äußeren Spur, wodurch die Spuren in Bezug aufeinander indexiert werden, sodaß ein Lösen der Kupplungselemente von ihren zugeordneten Kupplungsrampen an der äußeren Spur gelost werden. Die Reibungskupplung wirkt so sowohl als eine Bremse wie auch als ein Aktivator für ein Versetzen der separaten äußeren Spurenbereiche der Überholkupplung in Bezug aufeinander.
Diese Deaktivierung verläßt sich auf den Drehzahlunterschied der Getriebekomponenten, die mit dem Planetengetriebe verbunden sind, um die Kupplungselemente von den Nockenflächen der äußeren Spur wegzuziehen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Kupplungselemente Kupplungsrollen.

Kurze Beschreibung der Figuren der Zeichnung

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines im Stand der Technik bekannten Transaxle-Getriebesystems.
Fig. 2 ist eine Tabelle, welche das Muster des Eingriffs und des Lösens der Kupplungen und Bremsen bei dem in Fig. 1 gezeigten Transaxlegetriebe angibt.
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht eines Teils eines Transaxlegetriebes der Art, wie sie für die Darstellung des Standes der Technik in Fig. 1 schematisch gezeigt ist, wobei es aber für die Eingliederung der Verbesserung der Erfindung angepaßt ist.
Fig. 4 ist eine Ansicht, welche die Beziehung zwischen den Kupplungsrollenelementen für die Überholkupplung der Erfindung zeigt, wie angegeben in Fig. 3, sowie die Beziehung zwischen der mit Nockenflächen versehenen äußeren Spur und der zylindrischen inneren Spur, wenn sich die Rollenelemente in einem Freilaufzustand befinden.
Fig. 5 ist eine Ansicht, ähnlich zu der Fig. 4, wobei aber die Rollen in ihrer ein Drehmoment übertragenden Position gezeigt sind.
Fig. 6 ist eine Seitenansicht eines Käfigs für die Rollenelemente, welche den Bereich der äußeren Spur berühren, an welchem Nockenflächen ausgebildet sind.
Fig. 6A ist eine Querschnittsansicht entlang der Ebene der Schnittlinie 6A-6A der Fig. 6.
Fig. 7 ist eine Seitenansicht der äußeren Spur der Überholkupplung der Anordnung der Fig. 3.
Fig. 7A ist eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie 7A-7A der Fig. 7.
Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Durchmesserebene, welche die Käfiganordnung für die Überholkupplung der Fig. 3 zeigt.
Fig. 9 ist eine schematische Darstellung des in Fig.3 teilweise gezeigten Transaxlegetriebes.
Fig. 10 ist eine Modifizierung des in Fig. 9 gezeigten Transaxlegetriebes, bei welchem an der Achse der Maschine ein Getriebe vorgesehen ist und bei welchem eine Kupplungsanordnung, welche die Merkmale der Erfindung verkörpert, verwendet ist, um Übersetzungen mit zwei Drehzahlen bei dem Drehmoment-Übertragungsantrieb zwischen dem Getriebe an der Maschinenachse und dem Getriebe an der Ausgangswellenachse zu bewirken.

Spezielle Beschreibung der Erfindung

Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Transaxlegetriebe des Standes der Technik wird deshalb beschrieben, weil dieses Transaxlegetriebe in der Gesamtheit eine strukturelle Umgebung für die vorliegende Erfindung schafft, die unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 10 beschrieben wird. Eine Getriebeanordnung der in Fig. 1 gezeigten Art kann in der US-A-4 978 328 gefunden werden.
In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 10 einen hydrokinetischen Drehmomentwandler mit einem beschaufelten Pumpenrad 12, einem beschaufelten Turbinenrad 14 und einem beschaufelten Leitrad 16, die in einem toroidalen Fluidströmungskreislauf angeordnet sind. Das Drehmoment der Maschinenkurbelwelle wird von der Drehmomenteingangwelle 18 an das Pumpenrad 12 über das Pumpenradgehäuse 20 geliefert.
Das Turbinenrad 14 ist mit der Turbinenradwelle 22 verbunden, die mit einem Antriebskettenrad 24 für einen das Drehmoment übertragenden Kettenantrieb verbunden ist, wie bei 26 generell angegeben.
Eine Drehmomentwandler-Bypaßkupplung 28, die ein Dämpfungsglied 30 aufweist, ist für eine Verbindung der Maschinenkurbelwelle direkt mit der Turbinenradwelle 22 angepaßt. Dies ergibt einen Bypaß für den Drehmomentwandler 10 immer dann, wenn die Kupplung 28 betätigt ist. Die hydrokinetische Drehmomentreaktion des Drehmomentwandlers 10 wird von dem beschaufelten Leitrad über eine Überholkupplung 32 an eine Leitrad-Hohlwelle 34 verteilt.
Eine Getriebepumpe 26 ist mit der Maschinenkurbelwelle über eine Pumpenantriebswelle 38 antriebsmäßig verbunden, die durch den Drehmomentwandler hindurch verläuft sowie durch die Turbinenradwelle 22, die eine Hohlwelle ist, welche die Achse der Kurbelwelle umgibt.
Das Transaxlegetriebe weist ein Paar einfacher Planetengetriebeeinheiten 40 und 42 auf, die um die Achse der Drehmomentausgangswelle 44 herum montiert sind, die antriebsmäßig mit den Fahrzeug-Traktionsrädern verbunden ist, welche nicht gezeigt sind. Ein Ende der Ausgangswelle 44 ist mit einem Seitenrad 46 einer Drehmoment-Ausgangsdifferentialgetriebeeinheit 48 verbunden. Ein anderes Seitenrad 50 der Differentialgetriebeeinheit 48 ist mit einer begleitenden Achswelle für ein anderes Fahrzeug-Traktionsrad verbunden.
Ein Differentialträger 52 trägt Differentialritzel, welche mit den Seitenrädern 46 und 50 in Eingriff sind. Er ist auch mit dem Träger einer finalen Antriebsplanetengetriebeeinheit 54 verbunden, die aus einem stationären Hohlrad 56, einem Sonnenrad 58 und Planetenrädern besteht, welche mit den Rädern 56 und 58 im Eingriff sind. Diese sind an dem Planetenträger drehbar montiert.
Das Sonnenrad 58 ist mit einer Drehmomentausgangswelle 60 verbunden, die ihrerseits mit einem Träger 62 der Planetengetriebeeinheit 42 und mit dem Sonnenrad R1 der Planetengetriebeeinheit 40 verbunden ist.
Die Getriebeeinheit 42 weist zusätzlich zu dem Träger 62 und dem Hohlrad R2 ein Sonnenrad S2 auf, das für eine selektive Verankerung durch eine Bremse B2 der niedrigen Drehzahl und der Zwischendrehzahl angepaßt ist.
Der Träger 64 für die Getriebeeinheit 40 ist für eine Verankerung durch eine Rückwärtsbremse CL4 im Betrieb des Rückwärtsganges angepaßt.
Das Sonnenrad S1 für die Getriebeeinheit 40 ist mit einer Kupplungstrommel 66 verbunden, die ihrerseits mit der inneren Spur 68 einer ersten Überholkupplung OWC1 antriebsmäßig verbunden ist. Die äußere Spur 70 für die Überholkupplung OWC1 ist für eine selektive Verbindung mit einer Drehmomenteingangswelle 72 durch die Vorwärts-Reibungskupplung CL1 angepaßt.
Die Kupplungstrommel 66 ist auch mit der inneren Spur 74 einer zweiten Überholkupplung OWC2 verbunden. Die äußere Spur 76 der Überholkupplung OWC2 ist für eine selektive Verbindung mit der Drehmomenteingangswelle 72 durch eine Reibungskupplung CL3 des Direktganges angepaßt. Die Reibungskupplung CL2 des mittleren Antriebs ist für eine selektive Verbindung der Drehmomenteingangwelle 72 mit dem Träger 64 angepaßt.
Die Drehmomenteingangswelle 72 empfängt ihr Eingangsdrehmoment von einem Kettenrad 78, welches der angetriebene Teil des ein Drehmoment übertragenden Kettenantriebs 26 ist.
Wie aus der Tabelle der Fig. 2 ersichtlich ist, wird ein Antrieb mit einer niedrigen Drehzahl manuell erhalten durch einen Eingriff der Kupplungen CL1, CL3 und der Bremse B2. Wenn die Kupplung CL1 betätigt ist, wird das Eingangsdrehmoment von der Welle 72 über die Kupplung CL1 und über die Überholkupplung OWC1 an das Sonnenrad S1 geliefert. Die Planetengetriebeeinheit 40 vervielfacht das Eingangsdrehmoment und verteilt es an den Träger 62 der Getriebeeinheit 42. Weil das Sonnenrad S2 als ein Reaktionsglied agiert und das Sonnenrad S1 als ein Drehmomenteingangsglied tätig ist, wird die niedrigste Drehmomentübersetzung erhalten, sobald die beiden Getriebeeinheiten eine Drehmomentvervielfachung herstellen.
Der zweite Gang wird erhalten durch eine Betätigung der Kupplung CL2, wodurch der Träger 64 als ein Drehmomenteingangselement agiert, wenn das Drehmoment direkt an das Hohlrad R2 geliefert wird. Die Überholkupplung OWC1 läuft frei und entfernt so die Getriebeeinheit 40 aus dem Lieferweg des Drehmoments. Die Kupplung CL1 kann betätigt bleiben.
Ein Gangwechsel von dem zweiten Gang in den dritten Gang, der eine direkte Antriebsübersetzung schafft, wird durch eine Betätigung der Kupplung CL3 erhalten, während gleichzeitig die Kupplungen CL1 und CL2 betätigt bleiben. Die Bremse B2 wird gelöst. Alle Elemente der beiden Getriebeeinheiten 40 und 42 sind so für eine einheitliche Drehung miteinander verriegelt, sobald das Drehmoment direkt von der Drehmomenteingangswelle 72 an die Drehmomentausgangswelle 60 geliefert wird.
Die vierte Antriebsübersetzung, die eine Overdrive-Übersetzung ergibt, wird durch ein Lösen der Kupplung CL1 und eine Betätigung der Bremse B1 erhalten. Die Bremse B1 umgibt die Kupplungstrommel 66. Wenn die Bremse B1 betätigt ist, dann verankert sie das Sonnenrad 31. Das Sonnenrad agiert so als ein Reaktionselement, sobald sich das Hohlrad R1 im Overdrive befindet. Das Radglied 42 ist aus dem Drehmomentweg wegen der Bremse B2 entfernt, die das Sonnenrad 32 verankert, und ist während des Betriebs im vierten Gang gelöst sowie auch während des Betriebs im Direktantrieb.
Der Rückwärtsantrieb wird durch eine Betätigung der Bremse CL4 und der Kupplung CL1 erhalten. Das Drehmoment wird so von der Eingangwelle 72 über die Überholkupplung OWC1 an das Sonnenrad 31 geliefert. Da der Träger 64 als ein Reaktionspunkt agiert, wird das Hohlrad R1 in einer Rückwärtsrichtung angetrieben, sodaß die Ausgangswelle 60 in einer Rückwartsrichtung angetrieben wird.
Während des Schiebebetriebs bzw. Freilaufs ist die Überholkupplung OWC2 betätigt, sobald das Getriebe für einen Betrieb im niedrigen Übersetzungsverhältnis eingestellt ist. Das Drehmoment des Schiebebetriebs wird so über die betätigte Überholkupplung OWC2 und die Kupplung CL3 über die Eingangwelle 72 geliefert. Die Kupplung OWC1 ist ebenfalls betätigt, sobald ein Drehmoment von dem Sonnenrad S1 während des Schiebebetriebs an die Kupplungstrommel 66 geliefert wird, und zwar über die Kupplung OWC1 und über die betätigte Kupplung CL1 an die Eingangswelle 72.
Während eines Schiebebetriebs in dem zweiten Gang wird das Drehmoment von dem Träger 64 übermittelt und über die betätigte Kupplung CL2 an die Eingangwelle 72. Zu diesem Zeitpunkt sind die beiden Überholkupplungen OWC1 und OWC2 inaktiv. Während eines Schiebebetriebs in dem dritten Gang ist die Überholkupplung OWC1 für eine Drehmomentlieferung angepaßt, sobald ein Drehmoment von dem Sonnenrad S1 durch sie hindurch geliefert wird sowie durch die betätigte Kupplung CL1 an die Eingangswelle 72.
Während eines Schiebebetriebs in dem vierten Gang wird ein Drehmoment über den Träger 64 von der Welle 60 übertragen. Weil das Sonnenrad 31 als ein Reaktionsglied agiert, wird bei betätigter Bremse B1 ein Drehmoment von dem Träger 64 und über die betätigte Kupplung CL2 an die Eingangswelle 72 übertragen.
Die Verbesserungen der vorliegenden Erfindung machen es moglich, daß das Erfordernis für das Vorhandensein von getrennten Reibungsgliedern entsprechend der Bremse B1 und der Kupplung CL1 in der Kombination mit einer Überholkupplung eliminiert wird. Dies ergibt eine große Reduzierung des Raums, der für die Kupplung- und Bremssteuerelemente benötigt wird, und vereinfacht das Steuersystem; welches die Betatigung und das Lösen der Synchronkupplungen und -bremsen steuert. Für den Zweck einer Beschreibung des Betriebsmodus wird nun Bezug genommen auf die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform der Erfindung.
Für den Zweck der Wechselbeziehung der Kupplung- und Bremsstrukturen der Fig. 3 und 1 sind die Bezugsziffern in Fig. 3 und in Fig. 1 in solchen Fällen gleich, bei welchen korrespondierende strukturelle Elemente bezeichnet werden. Bspw. trägt die in Fig. 1 gezeigte Eingangswelle 72 das Bezugszeichen 72 in Fig. 3. Diese Welle ist bei 80 mit der Kupplungshohlwelle 82 verkeilt, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Die Hohlwelle ist mit der inneren Spur 84 durch eine Verkeilung 86 verbunden. Sie ist auch mit einem Kupplungszylinderglied 88 verbunden, welches Kupplungsscheiben 90 der Kupplung CL2 trägt. Ein Kupplungselement 92 trägt Kupplungsscheiben für die Kupplung CL2, die mit den Scheiben 90 verschachtelt sind. Das Kupplungselement 92 ist mit dem Träger 64 verbunden, wie es unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert wurde.
Der Kupplungszylinder 88 ist bei 94 mit einem Kupplungselement 96 verbunden, welches Reibungsscheiben 98 für die Kupplung CL3 trägt.
Eine äußere Spur für die Überholkupplung OWC2 trägt Reibungsscheiben, die bezüglich der Scheiben 98 verschachtelt sind. Diese äußere Spur ist in Fig. 3 bei 100 gezeigt. Die innere Spur 102 für die Kupplung OWC2 ist mit der Kupplungstrommel 66 mittels eines radial verlaufenden Kupplungsgliedes 104 verbunden.
Das Zylinderglied 88 definiert einen ersten ringförmigen Zylinder, der einen Kupplungskolben 106 aufnimmt. Der Kolben 106 ist für die Anlegung einer Kupplungsbetätigungskraft an die Reibscheiben der Kupplung CL3 angepaßt, wenn der ringförmige Zylinder unter Druck gesetzt ist. Gleichartig definiert das Kupplungszylinderglied 88 einen zweiten ringförmigen Zylinder, der einen ringförmigen Kolben 108 aufnimmt. Der Kolben 108 ist für die Ausübung einer Kupplungsbetätigungskraft auf die Reibungsscheiben der Kupplung CL2 angepaßt, wenn der ringförmige Zylinder unter Druck gesetzt ist. Reaktionsfedern 110 und 112 schaffen für die Kolben 106 und 108 Kolbenrückkehrkräfte.
Eine Rollenkäfiganordnung 114 ist in Fig. 8 sowie auch in Fig. 3 gezeigt. Sie weist einen ringförmigen Teil 116 auf, der Rollenöffnungen 118 hat. Er ist mit Verlängerungen 120 an einer Seite versehen, wie angegeben in Fig. 8. Diese Verlängerungen haben Vorsprünge 122, die für eine Aufnahme in einem Ende von Druckfedern (nicht gezeigt) in Fig. 8 angepaßt sind. Die Federn, die an dem Käfig wirken, sind in Fig. 3 bei 124 gezeigt. Die gegenüberliegenden Enden der Federn 124 sind im Eingriff mit einem Federhalteelement 126, das durch Stifte 128 an der äußeren Spur 130 einer überholkupplung befestigt ist, die in Fig. 3 generell mit der Bezugsziffer 132 bezeichnet ist.
Die äußere Spur 130 ist in größerem Detail in den Fig. 7 und 7A gezeigt. Sie weist einen äußeren, mit Keilnuten versehenen Bereich 134 auf, der antriebsmäßig mit einer mit inneren Keilnuten versehenen Kupplungsscheibe 136 verbunden ist, wie gezeigt in Fig. 3. Die Innenfläche 138 der äußeren Spur 130 ist mit Nockenflächen versehen, wie es am besten in Fig. 7 zu sehen ist. Die Nockenflächen sind in Fig. 7 mit der Bezugsziffer 140 bezeichnet. Diese definieren jeweils eine Rampe, die in einer gemeinsamen Richtung verläuft. Diese Rampen sind für einen Eingriff durch Kupplungsrollenelemente 142 angepaßt, die in Fig. 3 gezeigt sind.
Die Spur 130 ist an ihrer linken Seite, gemäß der Ansicht in Fig. 7A, mit einer Vielzahl von winkelmäßig beabstandeten axialen Vorsprüngen 144 versehen. Der Zwischenraum zwischen den Vorsprüngen 144 kann unter Bezugnahme auf die Fig. 7 sowie auch auf die Fig. 7A gesehen werden. Ein Vorsprung ist jeweils mit einer der Rampen verbunden, die durch diese Nockenflächen 140 definiert sind.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, umgibt ein Käfigring 145 die innere Spur 84. Er ist mit Quergliedern 146 versehen, die axial zwischen den Rollenelementen 142 verlaufen. Ein Querglied 146 ist neben jeder Rolle angeordnet. Dies ist am besten aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich. Eine Seite jedes Vorsprungs 146 agiert als eine Reaktionsschulter für eine Rollenvorspannfeder, wie am besten aus Fig. 5 ersichtlich ist. Die Federn in Fig. 5 sind bei 148 gezeigt. Die Federn, welche Wickelblattfedern sein können, sind für ein normales Andrücken der Rollen in einen Nockeneingriff mit den Nockenflächen 140 der äußeren Spur 130 angepaßt.
Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, besteht ein Zwischenraum zwischen jedem Vorsprung 146, wie gezeigt bei 150, und der benachbarten Rolle 142, wenn die Rollen mit den Nockenflächen im Eingriff sind. Wenn der Ring 145 in der Ansicht in Fig. 5 im Uhrzeigersinn relativ zu der Spur 130 versetzt wird, dann kommen die Enden 150 der Vorsprünge 146 mit den Rollen in Eingriff, wie es aus der in Fig. 4 dargestellten Ansicht der von dem Nocken freien Rolle ersichtlich ist. Die Rollen lösen sich so von den Nockenflächen, und die Kupplung wird in einen inaktiven Zustand gebracht.
Es ist so offensichtlich, daß sich der Käfigring 145 in Bezug auf die Spur 130 winkelmäßig bewegen kann. Die Grenzen der winkelmäßigen Relativbewegung zwischen dem Käfigring 145 und der Spur 130 werden durch radiale Vorsprünge 152 erhalten, wie gezeigt in Fig. 6, die in den Räumen aufgenommen werden, welche durch die Vorsprünge 144 an der Spur vorgesehen sind, wie dargestellt in den Fig. 7 und 7A. Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, ist ein Raum zwischen den Vorsprüngen 144 an der Spur 130 und den benachbarten radialen Vorsprüngen 152 an dem Käfigring vorhanden, wenn sich die Überholkupplung 132 in einem Zustand befindet, in welchem die Rolle von den Nocken entfernt ist. Wenn sich andererseits die Überholkupplung 132 in einem Zustand befindet, bei welchem sich die Rolle an dem Nocken befindet, wie gezeigt in Fig. 5, dann sind die Vorsprünge 152 direkt im Eingriff mit den Vorsprüngen 144. Die Zwischenräume zwischen den Vorsprüngen 144 und 142 definieren so die Grenzen der winkelmäßigen Totgangbewegung zwischen dem Käfigring 145 und der Spur 130.
Die Käfiganordnung 114 ist mit äußeren Keilnuten 154 versehen, die eine mit inneren Keilnuten versehene Reibscheibe 156 tragen. Diese Scheibe 156 und eine benachbarte Scheibe sind in Bezug auf die Scheiben 158 verschachtelt, welche durch das Zylinderglied 160 getragen werden.
Die Scheibe 156, die Scheibe 158 und die Scheibe 136 wirken zusammen, um eine generell mit der Bezugsziffer 162 bezeichnete Steuerung-Kupplungsscheibenanordnung zu definieren.
Das Kupplungszylinderglied 160 definiert einen ringförmigen Zylinder 164. Ein Kolben ist in dem Zylinder 164 angeordnet, wie gezeigt bei 166. Die durch den Zylinder 164 und den Kolben 166 definierte Druckkammer nimmt ein Druckfluid auf, um so eine Kupplungsbetätigungskraft zu erhalten, die an die Kupplungsscheibenanordnung 162 übertragen wird. Eine Rückkehrfeder 168 wirkt der Kraft des Fluiddruckes entgegen.
Das Kupplungsgehäuse 160 wird in einem stationären Zustand durch Ansätze 170 gehalten, die in Öffnungen 172 aufgenommen sind, welche in einer quer verlaufenden Stützwand 174 des Getriebegehäuses ausgebildet sind. Diese Wand stützt ihrerseits eine stationäre Stützwelle 176 ab, die innerhalb der Hohlwelle 82 angeordnet ist.
Wie unter Bezugnahme auf die Schemadarstellungen der Fig. 1 und 2 erläutert wurde, ist es fur Getriebeanordnungen dieser Art erforderlich, eine Reaktionsbremse an das Sonnenrad S1 während des Overdrive-Betriebs anzulegen. Es ist auch erforderlich, daß die Kupplung CL1 der Fig. 1 in dem Augenblick eines Gangwechsels von einem dritten Gang in einen vierten Gang gelöst wird. Wenn die Kupplung CL1 nicht gelöst werden würde, würde das Getriebe verriegelt werden, wenn das Band B1 angelegt wird, weil die Spur 68 zu einer Drehung in einer Rückwärtsrichtung neigen würde.
Die in Fig. 3 gezeigte Kupplungsanordnung der vorliegenden Erfindung erlaubt die Lieferung eines Drehmoments über die Überholkupplung 132 während des Betriebs in dem ersten Vorwärts-Antriebsdrehzahlverhältnis. Die Überholkupplung 132 überholt während des Betriebs in dem zweiten Vorwärts- Antriebsverhältnis. Während des Schiebebetriebs in dem dritten Gang liefert die Kupplung 132 ein Schiebedrehmoment.
Während des Betriebs in dem ersten Vorwärts-Antriebsverhältnis wird ein Drehmoment direkt von der Eingangwelle 72 über die Keilverbindung 80 und über die Hohlwelle 82 an die Innenspur 84 geliefert. Wenn sich die Überholkupplung 132 in einem verriegelten Zustand befindet, wird ein Antriebsdrehmoment durch sie hindurch an die Spur 130 übertragen sowie an das Drehmomenteingangselement des Getriebes. Andererseits wird bei Erscheinen eines Gangwechsels von dem dritten Gang in den vierten Gang die mehrfache Reibscheibenanordnung 162 bei der Einleitung dieses Gangwechsels betätigt. Die Reibscheibe 156 und die benachbarte Scheibe, die an dem Käfigring 145 verkeilt ist, werden anfänglich ein Drehmoment liefern, welches höher ist als das Drehmoment, das durch die Reibscheibe 136 an die Spur 130 übertragen werden würde. Der Ring 145 wird so anfänglich zu einem winkelmäßigen Versatz in Bezug auf die Spur 130 tendieren, sodaß die Rollen zur Einnahme der in Fig. 5 gezeigten Position gezwungen werden, bei welcher die Rolle von den Nocken entfernt ist. Die Rollen 142 werden so gelöst und wird dadurch die Überholkupplung 132 ausgeschaltet. Das fortgesetzte Anlegen eines Druckes an die Reibscheiben der Scheibenanordnung 162 wird dann bewirken, daß die Spur 130 an dem Gehäuse verankert wird, sodaß so ein Reaktionspunkt geschaffen wird, sobald das Sonnenrad S1 verankert ist.
Der voll betätigte Zustand, bei welchem das Sonnenrad S1 verankert ist, findet erst statt, nachdem die Kupplungsrollen in die in Fig. 5 dargestellte Position versetzt sind, in welcher die Rolle von dem Nocken entfernt ist. Es so nicht möglich, das Sonnenrad S1 zu bremsen, ohne daß gleichzeitig die Überholkupplung 132 gelöst wird. Dadurch wird ein Drehmoment-Blockierzustand vermieden und wird ein Gangwechsel von dem dritten Gang in den vierten Gang erhalten, ohne daß es erforderlich ist, eine besondere Reibungskupplung entsprechend der Kupplung CL1 der Fig. 1 zu benutzen. Die Benutzung einer einfachen Reibscheibenkupplung OD/CL macht es außerdem nicht erforderlich, ein Raum benötigendes Bremsband und eine mit Fluiddruck betätigte Bremsservovorrichtung zu benutzen.
Es sollte angemerkt werden, daß die Reibscheibe 136 und die Spur 130, mit welcher sie verbunden ist, einen Teil einer relativ großen Drehungträgheitsmasse bilden, da diese Elemente mit den Drehmomenteingangselementen des Getriebes verbunden sind. Andererseits ist die Drehmasse, mit welcher die Kupplungsscheibe 156 und die benachbarte Kupplungsscheibe für den Ring 145 verbunden sind, relativ klein bei der Einleitung eines Wechsels von dem dritten Gang in den vierten Gang. Dieser wesentliche Unterschied der Drehungträgheitsmassen sowie die hinzugefügte Kupplungskapazität der mehrfachen Reibscheiben, die mit dem Ring 145 verbunden sind, relativ zu der Kupplungskapazität der Scheibe, die mit der Spur 130 verbunden ist, liefert einen Beitrag zu der Fähigkeit des Ringes 145, sich bei der Einleitung eines Wechsels in den vierten Gang regelmäßig in Bezug auf die Spur 130 zu versetzen.
Wenn das Getriebe von dem vierten Gang in den dritten Gang geschaltet wird, dann findet der umgekehrte Vorgang statt. Die Bremse wird so gelöst, sobald die Kupplungsrollen für die Überholkupplung 132 wieder eine Position einnehmen, bei welcher die Rollen an den Nocken anliegen, wenn die mit dem Ring 145 verbundene Reibscheibe relativ zu der mit der Spur 130 verbundenen Reibscheibe versetzt wird.
In Fig. 9 ist eine schematische Darstellung der in Fig. 3 gezeigten Struktur wiedergegeben. Durch einen Vergleich der Schemadarstellung der Fig. 1 wird die Einfachheit eines Transaxlegetriebes augenscheinlich, welches die Verbesserungen der Erfindung fördert, weil dabei für die Kupplung CL1 der Fig. 1 ein Gegenstück bei der in Fig. 9 gezeigten Gestaltung fehlt, und ebenso fehlt ein Gegenstück für die Bremse B1 der Fig. 1.
Die Elemente in Fig. 9, die bei der Konstruktion der Fig. 1 Gegenstückelemente haben, sind durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet, bei denen aber Strichindices hinzugefügt sind.
Wie aus den Fig. 3, 4 und 5 ersichtlich ist, weist der Käfigring 145 einen mit Keilnuten versehenen Hülsenring 180 auf, der an die Außenflächen 182 der an dem Ring 144 ausgebildeten Vorsprünge 152 angepreßt ist. Die Keilzähne 184 an dem Ring 180 stimmen mit inneren Keilnuten überein, die an der Reibscheibe 156 ausgebildet sind. Drehmomentübertragungsstifte 186 können falls erwünscht benutzt werden, um eine Versatzbewegung des Keilnutenringes 184 in Bezug auf den Ring 144 zu vermeiden.
Die in den Fig. 6 und 6B dargestellte Ringkonstruktion ist nicht bei dem zusammengebauten Keilring 180 gezeigt. Dies ist für Zwecke der Klarheit geschehen.
Fig. 10 zeigt eine Anpassung der Kupplung- und Bremsstruktur der Erfindung zur Verwendung bei einer fünfgängigen Version der in Fig. 9 gezeigten Konstruktion. In diesem Fall kann eine Kupplung- und Bremsanordnung an der Achse der Turbinenradwelle zusammengebaut werden, die in Fig. 10 bei 204 dargestellt ist. Diese Welle entspricht der Welle 22 der Fig. 1.
Ein bei 24" in Fig. 10 gezeigtes Antriebskettenrad entspricht dem Antriebskettenrad 24 in Fig. 1. Anders als bei der Ausführungsform in Fig. 1 besteht keine direkte Verbindung zwischen dem Kettenrad 24" und der Turbinenradwelle. Statt dessen ist ein Planetenantrieb mit zwei Drehzahlen vorhanden, der die Welle 204 und das Kettenrad 24" antriebsmäßig verbindet. Während des Betriebs in dem niedrigsten Antriebsverhältnis für das Transaxlegetriebe befindet sich der in Fig. 10 gezeigte Planetenantrieb in dem Zustand einer Drehmomentreduzierung. Bei einem Gangwechsel von dem ersten Gang in den zweiten Gang ist bei dem in Fig. 10 gezeigten Antrieb die Vorkehrung getroffen, eine 1:1 Drehmomentübersetzung zu bewirken, sobald ein Drehmoment von der Turbinenradwelle 204 an das Kettenrad 24" geliefert wird.
Das Getriebe des in Fig. 10 gezeigten Antriebs weist ein Hohlrad 190, ein Sonnenrad 192 und Planetenräder 194 auf. Ein Träger 196 stützt die Räder 194 drehbar ab. Die Räder, die um die Achse 198 der Turbinenradwelle gleich beabstandet sind, sind mit dem Hohlrad 190 und dem Sonnenrad 192 im Eingriff. Das Hohlrad 190 ist mit dem Kettenrad 24" integriert ausgebildet. Ein Lager 200 stützt das Hohlrad 190 und das Kettenrad 24" auf einem Stützring 202 drehbar ab, der seinerseits mit der Turbinenradwelle 204 verbunden ist. Die Welle 204 ist durch ein Lager 206 in einer stationären Leitradhohlwelle 208 gelagert.
Das Hohlrad 190 weist eine Überholkupplungsspur 210 auf, die an ihrem äußeren Umfang ausgebildet ist. Eine mit Nockenflächen versehene äußere Spur 212 umgibt die Spur 210. Eine Serie von Kupplungsrollen 214 wird zwischen den Spuren 210 und 212 aufgenommen, wobei letztere mit Nocken versehen ist, um eine Vielzahl von Nockenflächen zu schaffen, wie bspw. die Nockenflächen 140 der unter Bezugnahme auf die Fig. 5 beschriebenen Kupplung. Kupplungsrollen 214 sind in einem Rollenkäfig 216 angeordnet, sodaß sie in einer winkelmäßig beabstandeten Beziehung zu einer Rolle gehalten sind, welche mit jeder der Nockenflächen der äußeren Spur in Eingriff gehalten ist.
Die äußere Spur 212 ist direkt mit dem Sonnenrad 192 durch ein Kupplungsglied 218 verbunden.
Die äußere Spur 212 ist mit äußeren Keilnuten 220 versehen, die mit inneren Keilnuten zusammenpassen, die an Bremsreibscheiben 222 ausgebildet sind, welche einen Teil einer mehrfachen Scheibenbremsanordnung 224 bilden. Trennplatten 226 für die Bremse 224 haben äußere Keilnuten, die mit den Keilnuten 228 im Eingriff sind, welche an einem stationären Bremsglied 230 ausgebildet sind, das direkt mit dem Transaxlegehäuse 232 verbunden oder damit integriert ausgebildet ist.
Die Bremse 224 besteht aus einem ringförmigen Zylinder 234, der in dem Gehäuse 232 ausgebildet ist. Dieser Zylinder nimmt einen ringförmigen Kolben 236 auf. Eine Reihe von Kolbenrückkehrfedern 238 agiert auf den Kolben 236, um den Kolben normal von den Reibscheiben der Bremse 224 zurückzuziehen.
Eine Freilauf- bzw. Schiebekupplung ist generell durch die Bezugsziffer 240 angegeben. Diese Kupplung besteht aus Kupplungsrollen 242, die zwischen der äußeren Spur 210 für das Sonnenrad 192 angeordnet sind. Nockenflächen 243 sind an der äußeren Spur 212 ausgebildet. Die Nockenflächen 243 sind im entgegengesetzten Sinn in Bezug auf die Nockenflächen für die Rollen 214 ausgebildet. Die Kupplungsrollen 240 sind so zu der Lieferung eines Freilauf- bzw. Schiebedrehmoments von dem Kettenrad 24" zu dem Sonnenrad 192 fähig, wenn das Transaxlegetriebe für den Betrieb einer niedrigen Drehmomentübersetzung konditioniert ist.
Ein Käfig 246 umgibt die äußere Spur 212. Er positioniert die Rollen 242 mit einer winkelmäßig beabstandeten Anordnung um die Achse der Turbinenradwelle.
Der Käfig 246 ist mit axial verlaufenden Vorsprüngen 250 versehen, welche den Vorsprüngen 144 an dem unter Bezugnahme auf die Fig. 4 beschriebenen Käfig entsprechen. Diese Vorsprünge passen mit Aussparungen zusammen, die an der Spur 212 ausgebildet sind. Die Aussparungen sind breiter als die Vorsprünge, sodaß ein begrenztes Ausmaß einer verlorenen Drehbewegung des Käfigs 246 relativ zu der Spur 212 erlaubt ist.
Der Käfig ist mit größeren Keilnuten 252 versehen, die mit inneren Keilnuten zusammenpassen, die an Reibscheiben 254 ausgebildet sind. Eine Trennplatte 256 wird durch das Bremsglied 230 getragen. Ein Reaktionsring 258 ist durch einen Schnappring ortsfest gehalten, um wie angedeutet eine Reaktionskraft für den Anlegedruck der Bremse zu schaffen.
Bei der in Fig. 10 gezeigten Ausführungsform werden zwei Reibscheiben 254 durch den Käfig 246 für die Rollen 242 getragen. Nur eine einzige Reibscheibe 222 wird durch die äußere Spur 212 getragen.
Wenn das Transaxlegetriebe für die niedrigste Drehzahlübersetzung konditioniert ist, dann agiert die in Fig. 10 gezeigte Getriebeeinheit mit einer 1:1 Drehzahlübersetzung, weil das Drehmoment des Turbinenrades über die Turbinenradwelle 204 an den Träger 196 geliefert wird. Das Drehmoment wird in diesem Fall über die Überholkupplung 214 an das Kettenrad 24" übertragen.
Ein Freilauf- bzw. Schiebedrehmoment kann von dem Kettenrad 24" an die Spur 212 über die Überholkupplungselemente 242 geliefert werden.
Um einen Gangwechsel von dem ersten Gang in den zweiten Gang zu bewirken, verbleiben die Kupplung- und Bremselemente des in Fig. 9 gezeigten Hauptplanetengetriebes in dem Zustand, welchen sie im Betrieb der niedrigen Drehzahlübersetzung einnehmen. Es wird jedoch die mehrfache Scheibenbremsanordnung 224 betätigt, um einen Reaktionspunkt für die Drehmomentreaktion der Planetengetriebeeinheit zu schaffen, die in Fig. 10 gezeigt ist. Wenn die mehrfache Scheibenbremsanordnung bei der Einleitung eines Steuerdruckes an den ringförmigen Zylinder 234 betätigt wird, wird das Sonnenrad 192 gebremst, sodaß dadurch eine Drehmomentreaktion geschaffen wird. Dies bewirkt ein Überholen des Hohlrades 190 und des Kettenrades 24". Wenn dies stattfindet, dann läuft die Überholkupplung 214 frei. Wie zuvor erwähnt, ist jedoch die für Freilauf- bzw. Schiebebremszwecke verwendete Überholkupplung mit ihren Nockenflächen 243 in dem entgegengesetzten Sinn in Bezug auf die Nockenflächen der Überholkupplung 214 angeordnet. Es ist daher während eines Gangwechsels erforderlich, die Überholkupplung 214 zu deaktivieren. Dies wird in einer Art und Weise ähnlich derjenigen erreicht, mit welcher das in Fig. 3 gezeigte Überholkupplungselement 132 deaktiviert wird.
Bei der Betätigung der Bremse wird anfänglich ein Drehmoment an den Kupplungskäfig 246 angelegt, weil die beiden mit dem Käfig verbundenen Kupplungsplatten eine Drehmomentkapazität größer als die Kapazität der einzigen Kupplungsplatte haben, die mit der Überholkupplungsspur 212 verbunden ist. Bei der Einleitung einer Bremsaktion durch die mehrfache Scheibenbremsanordnung wird daher ein Differentialdrehmoment an die Spur 212 und an den Käfig 246 angelegt. Dadurch wird der Käfig 246 für einen winkelmäßigen Versatz in Bezug auf die Spur 212 in einer Art und Weise ähnlich der Versatzbewegung der Kupplung der Fig. 3 bewegt. Die Kupplungsrollen 242 werden dann eine Position einnehmen, bei welcher die Rollen von den Nocken entfernt sind, ähnlich der in Fig. 4 dargestellten Position der von dem Nocken abgehobenen Rolle. Es ist somit keine Blockierung und gleichzeitiger Eingriff der Reibbremse mit der Bremswirkung der Rollenelemente 242 vorhanden. Die gleiche Reibbremse kann dann für die Bereitstellung eines Reaktionspunktes für die Getriebeeinheit der Fig. 10 und für ein Lösen der lösbaren Überholkupplungselemente 242 benutzt werden. Dies vereinfacht die Anordnung und eliminiert die Notwendigkeit für ein zusätzliches Reibungsglied. Weiterhin wird dafür nur ein minimaler Raum bei der gesamten Transaxleanordnung benötigt.
Sobald die in Fig. 10 gezeigte Getriebeeinheit ihren Overdrive-Zustand einnimmt, wird das Transaxlegetriebe seinen zweiten Übersetzungszustand eingenommen haben. Weitere Gangwechsel können dann in der zuvor beschriebenen Art und Weise erhalten werden, sobald die Kupplungen und Bremsen des in Fig. 3 gezeigten Haupttransaxlegetriebes betätigt und gelöst werden in Übereinstimmung mit dem zuvor beschriebenen Muster des Eingriffs und Lösens der Kupplungen und Bremsen. Es stehen so fünf Gänge für die gesamte Drehmomentübersetzung zur Verfügung, die für die unter Bezugnahme auf die Fig. 10 beschriebene Transaxlevariante verteilt sind.

Claims

1. Planetengetriebesystem zur Übertragung eines Drehmoments von einem Antriebsglied zu einem angetriebenen Glied, bestehend aus:

- einem Sonnenradelement (S1; 192), einem Hohlradelement (R1; 190), einem Trägerelement (64'; 196) und Planetenrädern an dem Trägerelement, welche mit den Sonnenund Hohlradelementen im Eingriff sind;

- einer lösbaren Überholkupplung (OWC1/132) mit einer Außenspur (130; 212), einer Innenspur (84; 210) und Kupplungselementen (142; 214), die zwischen den Außenund Innenspuren angeordnet und für die Übertragung eines Drehmoments zwischen diesen in einer Richtung angepaßt sind;

- wobei die lösbare Überholkupplung (OWC1/132) einen Strömungsweg des Drehmoments von dem Antriebsglied zu einem Radelement (S1; 192) des Planetengetriebesystems definiert, wenn es für den Betrieb in dem Übersetzungsverhältnis eines ersten Ganges konditioniert ist;

- einer Bremseinrichtung (162; 224) zur Verankerung des einen Radelements (S1; 192), wenn das Planetengetriebesystem für den Betrieb in dem Übersetzungsverhältnis eines zweiten Ganges konditioniert ist; und

- einer Einrichtung zur Ausschaltung der Überholkupplung (OWC1/132) in Abhängigkeit von der Betätigung der Bremseinrichtung;

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Bremseinrichtung als eine Bremseinrichtung (162; 224) ausgebildet ist, die ein mehrfaches Reibungsdrehmoment bereitstellt; und

- die Einrichtung (114, 145, 146; 216) zur Ausschaltung der Überholkupplung direkt anspricht auf die Bereitstellung eines Reibungsdrehmoments bei der Betätigung der Bremseinrichtung (162; 224) für die Einstellung der Winkelposition der Kupplungselemente (142; 114).

2. Planetengetriebesystem nach Anspruch 1, bei welchem die Überholkupplung (OWC1/132) aus einer kreisförmigen Käfiganordnung (114, 145, 146; 216) besteht, die zwischen den Außen- und Innenspuren (130, 84; 212, 210) angeordnet ist, wobei die Kupplungselemente (142; 214) an der Käfiganordnung angeordnet und durch die Käfiganordnung zwischen den Außen- und Innenspuren mit einer winkelmäßig beabstandeten Beziehung, einzeln zueinander, positioniert sind, und die Einrichtung zum Einstellen der Kupplungselemente eine Verbindung (156, 158; 222, 226) zwischen der Bremseinrichtung (162; 224) und der Käfiganordnung aufweist, wodurch die Käfiganordnung bei der Betätigung der Bremseinrichtung winkelmäßig eingestellt wird.

3. Planetengetriebesystem nach einem der Ansprüche 1 und 2, bei welchem die Bremseinrichtung (162; 224) eine erste Reibungsbremsscheibe (136; 254) aufweist, die von der Außenspur (130; 212) der lösbaren Überholkupplung (OWC1/ 132) getragen ist, und eine zweite Reibungsscheibe (156; 222), die von der Käfiganordnung (114, 145, 146; 216) getragen wird, wobei die Reibungsscheiben zum Teil eine Mehrscheiben-Bremsanordnung bilden, wobei die ersten und zweiten Scheiben relativ zueinander winkelmäßig einstellbar sind bei der anfänglichen Betätigung der Bremseinrichtung, wodurch die Überholkupplung (OWC1/132) ausgeschaltet wird, wenn die Bremseinrichtung betätigt wird.