Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung mit zumindest einer Klauenkupplung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.

Aus der Fahrzeugtechnik sind Anordnungen mit zumindest einer Klauenkupplung als Schaltelement zum Verbinden einer Welle eines Getriebes mit einem Bauteil bekannt. Beispielsweise in der Druckschrift GB 2 368 102 wird ein automatisches Getriebe mit einer Einrichtung zum Entkoppeln des Getriebes von einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges beschrieben. Die Einrichtung ist als Klauenkupplung ausgebildet, welche hydraulisch über einen Betätigungskolben betätigt wird, der im Inneren einer Welle angeordnet ist. Der Betätigungskolben wird einseitig mit Druck beaufschlagt, um gegen eine Rückstellfeder bewegt zu werden. Zum Betätigen der Schaltklaue wird ein mit dem Betätigungskolben gekoppelter Schaltfinger verwendet, der durch eine Ausnehmung der Welle geführt wird.

Ferner ist aus der Druckschrift US 5 667 330 eine weitere Anordnung mit einer Klauenkupplung als Schaltelement bekannt. Bei der bekannten Anordnung wird die Klauenkupplung verwendet, um eine Zapfwelle mit einer Getriebeausgangswelle eines Traktors zu verbinden. Dazu wird ein Betätigungskolben im Inneren der Ausgangswelle hydraulisch betätigt, wobei die Schaltklaue über einen Bolzen betätigt wird, der durch eine Ausnehmung der Ausgangswelle von dem Betätigungskolben zur Schaltklaue geführt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine möglichst bau- raumneutrale Anordnung für eine Klauenkupplung in einem Automatgetriebe vorzusehen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Zeichnungen und den Unteransprüchen. Demnach wird eine Anordnung mit zumindest einer Klauenkupplung oder dergleichen zum schaltbaren Koppeln und Entkoppeln einer Welle eines Automatgetriebes in Planetenbauweise mit zumindest einem Bauteil vorgeschlagen, wobei die Welle mit einem Bauteil eines Planetenradsatzes verbindbar ist, und wobei die Klauenkupplung zentrisch im Wesentlichen innerhalb eines Sonnenrades des Planetenradsatzes angeordnet ist. Auf diese Weise ist die Klauenkupplung bezogen auf die axiale Erstreckung etwa innerhalb des Sonnenrades des Planetenradsatzes vorgesehen. Folglich kann eine bauraumsparende Anordnung realisiert werden, da die Klauenkupplung quasi in den Planetenradsatz integriert wird.

Vorzugsweise kann ein Hohlrad als Bauteil des Planetenradsatzes mit der Schaltklaue und damit mit der Antriebswelle oder dergleichen gekoppelt werden. Es können aber auch andere Bauteile des Planetenradsatzes mit der Schaltklaue geschaltet werden.

Im Rahmen einer möglichen Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Klauenkupplung einen als Schaltklaue ausgebildeten Betätigungskolben aufweist. Somit werden zwei Bauteile in ein gemeinsames Bauteil integriert. Dadurch kann weiterer Bauraum eingespart werden. Zur Abdichtung können innen und außen aufgrund der geringen Axialkräfte günstiger Weise Rechteckringe verwendet werden. Die Abdichtung kann aber auch zum Beispiel über O-Ringe oder dergleichen erfolgen. Zudem ist eine Abdichtung auch ohne Dichtelement über eine geringe Spielpassung zwischen den aneinander geführten Flächen möglich.

Beispielsweise kann zur Rückstellung der Schaltklaue beziehungsweise des Betätigungskolben eine Rückstellfeder oder dergleichen vorgesehen sein, die im Inneren, beispielsweise in einer Bohrung der Antriebswelle angeordnet ist. Die Rückstellfeder kann mit einer Mitnahme oder dergleichen zur Rückstellung der Schaltklaue gekoppelt sein, wobei die Mitnahme durch Öffnungen in der Antriebswelle hindurchragt und mit der Schaltklaue beziehungsweise dem Betätigungskolben gekoppelt ist. Gemäß einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Rückstellfeder zur Rückstellung der Schaltklaue in radialer Richtung zwischen der Antriebswelle und der Schaltklaue angeordnet ist, wobei die Rückstellung z. B. direkt mit dem als Schaltklaue ausgebildeten Betätigungskolben gekoppelt ist. Diese Ausführung kann unabhängig davon eingesetzt werden, ob die Schaltklaue und der Betätigungskolben als ein gemeinsames oder auch als separate Bauteile ausgeführt sind.

Bei der Rückstellung des Betätigungskolbens über eine Rückstellfeder kann auch vorgesehen sein, dass die Rückstellung durch den Schmierdruck beziehungsweise durch den hydraulischen Druck unterstützt wird. Es ist auch denkbar, dass eine gezielte Schmiereölzuführung durch den Betätigungskolben hindurch erfolgt. Die Höhe des vorgesehenen Schmieröldrucks kann variiert werden. Ein federseitig gekürzter Betätigungskolben könnte im unbetätigten Zustand des Schmiereröls beziehungsweise des Druckmittels durch die Öffnungen für die Mitnahmen beziehungsweise Bolzen frei beziehungsweise gedrosselt abfließen. Im betätigten Zustand kann der Durchfluss z.B. unterbrochen werden und damit der Druck des Schmiermittels erhöht werden.

Eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorsehen, dass die Schaltklaue koaxial zur Antriebswelle, beispielsweise an ihrem äußeren Umfang anliegt, wobei der Betätigungskolben vorzugsweise im Inneren der Antriebswelle, z.B. in einer Bohrung oder dergleichen angeordnet ist. Bei dieser Ausführung kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Schaltklaue über zumindest einen durch die Antriebswelle ragenden Bolzen oder dergleichen, der mit dem Betätigungskolben verbunden beziehungsweise gekoppelt ist, betätigt wird. Es sind auch andere Betätigungsarten der Schaltklaue möglich.

Eine andere Ausführungsvariante zur Betätigung der Schaltklaue kann vorsehen, dass der Betätigungskolben über mehrere radial durch die Antriebswelle hindurchragende Mitnahmefinger mit der Schaltklaue zur Axialbewegung gekoppelt ist. Beispielsweise können die Mitnahmefinger quasi ein Ankerblech oder dergleichen bilden, deren radialer Steg durch den Mitnahmefinger gebildet wird. Vorzugsweise sind mehrere am Umfang in einem vorbestimmten Winkel zueinander verteilt angeordnete Mitnahmefinger vorgesehen. Auf diese Weise kann eine flächige Anlage sowohl an der Schaltklaue als auch an dem Betätigungskolben realisiert werden, wodurch ein Verkippen oder Verklemmen sicher vermieden wird.

Bei der vorgeschlagenen Anordnung kann gemäß einer nächsten Weiterbildung auch vorgesehen sein, dass der Betätigungskolben in beide Bewegungsrichtungen hydraulisch betätigbar ist. Auf diese Weise kann die Rückstellfeder eingespart werden. Bei der beidseitig vorgesehenen hydraulischen Betätigung kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass die Ansteuerung aber nur von einer Seite her erfolgt, welches den erforderlichen Bauraum reduziert. Vorzugsweise kann zur Druckmittelversorgung ein Rohr oder dergleichen in einem gehäusefesten Deckel ein gepresst sein und durch den Betätigungskolben in die als Zylinderraum des Betätigungskolben vorgesehene Bohrung der Antriebswelle geführt werden, um dem Betätigungskolben zum Öffnen der Schaltklaue mit Druckmittel zu beaufschlagen. Zum Schließen der Schaltklaue kann zum Beispiel zumindest ein in dem gehäusefesten Deckel vorgesehener Druckmittel-Zuführungskanal oder dergleichen vorgesehen sein, der das Druckmittel in den als Zylinderraum des Betätigungskolbens vorgesehene Bohrung der Antriebswelle führt. Es sind auch andere konstruktive Ausgestaltungen der hydraulischen Betätigung der Schaltklaue beziehungsweise des Betätigungskolbens möglich.

Vorzugsweise kann zwischen dem Innendurchmesser der Bohrung in der Antriebswelle und dem Außendurchmesser des Betätigungskolbens eine Spielpassung vorgesehen sein. Auf diese Weise wird einerseits eine freie Bewegung des Betätigungskolbens realisiert und andererseits eine Abdichtung zwischen den Druckmittelströmen zum Schließen und Öffnen der Schaltklaue, also zum Koppeln und Entkoppeln der Antriebswelle mit dem Bauteil des Planetenradsatzes vorgesehen.

Unabhängig von den jeweiligen Ausführungsvarianten kann die Schaltklaue und das korrespondierende Gegenstück an dem zu schaltenden Bauteil zum Beispiel über eine gemeinsame Kronverzahnung oder auch über eine gemeinsame Steckverzahnung oder dergleichen verbunden werden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung können die Kronverzahnung oder auch die Steckverzahnung der Schaltklauenhälften ballig und/oder konisch beziehungsweise mit Hinterschnitt und/oder stirnseitig mit einer Fase oder einem Radius und/oder mit einem Zentrierkonus ausgeführt werden.

Es ist auch möglich, dass die Schaltklaue über eine Steckverzahnung mit der Antriebswelle drehfest verbunden und damit auch zentriert ist. Das korrespondierende Gegenstück der Schaltklaue zum Beispiel an dem Hohlrad des Planetenradsatzes ist vorzugsweise über ein Gleitlager oder dergleichen auf der Antriebswelle gelagert.

Im Rahmen einer vorteilhaften Ausführungsvariante kann bei der erfindungsgemäßen Anordnung vorgesehen sein, dass zur Dämpfung der Schaltbewegung der Schaltklaue zumindest ein Kolben oder dergleichen als Überdruckventil mit einer Rückstellfeder im Wesentlichen im Inneren der Antriebswelle angeordnet ist. Um den bei einer Zahn-auf-Zahn-Stellung zwischen der Verzahnung der Schaltklaue und dem korrespondierenden Gegenstück auftretenden Stoß dämpfen zu können, kann die Druckspitze über das Überdruckventil abgebaut werden. Dazu kann der Kolben über eine z.B. stärker als die Rückstellfeder des Betätigungskolbens ausgebildete Feder zurückgestellt werden. Durch die Hubbewegung des Kolbens wird das sich bei der Zahn-auf-Zahn-Stellung auf staunende Druckmittel aufgenommen. Bei einer Zahn-auf-Lückestellung wird dieser Druckmittelanteil in vorteilhafter Weise wieder zur schnellen Befüllung des Zylinderraumes des Betätigungskolbens genutzt. Wahlweise kann eine Bohrung vorgesehen werden, über welche während der Bewegung des inneren Kolbens das überschüssige Öl abfließen kann.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische, geschnittene Teilansicht einer ersten möglichen Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einer Klauenkupplung in einem Automatgetriebe in Planetenbauweise; Fig. 2 eine schematische, geschnittene Teilansicht einer zweiten Ausführungsvariante der Anordnung;

Fig. 3 eine schematische, geschnittene Teilansicht einer dritten Ausführungsvariante der Anordnung;

Fig. 4 eine schematische, geschnittene Teilansicht einer vierten Ausführungsvariante der Anordnung;

Fig. 5 eine schematische, geschnittene Teilansicht einer fünften Ausführungsvariante der Anordnung;

Fig. 6 eine geschnittene Teilansicht an der Schnittlinie A gemäß Figur 5;

Fig. 7 eine schematische, geschnittene Teilansicht einer sechsten Ausführungsvariante der Anordnung;

Fig. 8 eine geschnittene Teilansicht an der Schnittlinie B gemäß Figur 7; und

Fig. 9 eine schematische, geschnittene Teilansicht einer siebenten Ausführungsvariante der Anordnung.

In den Figuren sind verschiedene Ausführungsvarianten einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einer Klauenkupplung zum schaltbaren Koppeln und Entkoppeln einer Antriebswelle 1 eines Automatgetriebes in Planetenbauweise mit zumindest einem Bauteil des Planetenradsatzes 4 dargestellt, wobei als Bauteil bei sämtlichen Ausführungsvarianten exemplarisch ein Hohlrad 2 des Planetenradsatzes 4 verwendet wird, welches über die Klauenkupplung mit der Antriebswelle 1 verbunden wird. Gleiche Bauteile sind mit den selben Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren bezeichnet. Unabhängig von den jeweiligen Ausführungsvarianten ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Klauenkupplung zentrisch im Wesentlichen innerhalb eines Sonnenrades 3 des Planetenradsatzes 4 angeordnet ist, um eine bauraumneutrale Anordnung der Klauenkupplung in dem Automatgetriebe zu realisieren.

Bei der ersten und der zweiten Ausführungsvariante gemäß den Figuren 1 und 2 sind die Schaltklaue 5 und der Betätigungskolben 6 als ein gemeinsames Bauteil ausgebildet, welches mit dem Bezugszeichen der Schaltklaue 5 bezeichnet ist und nachfolgend nur als Schaltklaue 5 bezeichnet wird. Die Schaltklaue 5 ist koaxial zur Antriebswelle 1 angeordnet und liegt an dem äußeren Umfang der Antriebswelle 1 an. Um in axialer Richtung zum Koppeln und Entkoppeln der Antriebswelle mit dem Hohlrad 2 des Planetenradsatzes 4 bewegt zu werden, ist ein Zylinderraum zwischen der Antriebswelle 1 und dem Sonnenrad 3 vorgesehen, der mit Druckmittel beaufschlagt wird.

Zur Rückstellung des gemeinsamen Bauteils ist bei der ersten Ausführungsvariante eine Rückstellfeder 7 innerhalb der Antriebswelle 1 in einer Bohrung 8 angeordnet. An der Rückstellfeder 7 ist ein Mitnahmeblech 9 vorgesehen, welches durch eine oder mehrere Öffnungen in der Antriebswelle 1 in radialer Richtung hindurch ragt, um die Schaltklaue 5 zurückzustellen. Die Öffnung in der Antriebswelle 1 ist als Langloch 10 ausgeführt. Die Schaltklaue 5 und das korrespondierende Gegenstück 1 1 an dem Hohlrad 2 weisen eine gemeinsame Kronverzahnung 12 auf. Die Schaltklaue 5 ist über eine gemeinsame Steckverzahnung 13 auf der Antriebswelle 1 zentriert und drehfest aber axial verschieblich verbunden.

Sowohl bei der ersten als auch bei der zweiten Ausführungsvariante wird die Schaltklaue 5 innen und außen aufgrund der geringen Axialkräfte über Rechteckringdichtungen 14 und über O-Ringdichtungen 15 abgedichtet.

Im Unterschied zur ersten Ausführungsvariante wird bei der zweiten Ausführungsvariante gemäß Figur 2 die Rückstellfeder 7A außerhalb der Antriebswelle 1 zwischen der Schaltklaue 5 und der Antriebswelle 1 angeordnet. Ferner ist bei der zweiten Ausführungsvariante ein weiterer Kolben 16 als Überdruckventil vorgesehen, um einen Stoß zu dämpfen, welcher entsteht, wenn bei der Zuschaltung an der Schaltklaue 5 eine Zahn-auf-Zahn-Stellung auftritt. Der Kolben 16 ist im Inneren der Antriebswelle 1 angeordnet und über eine stärker als die Rückstellfeder 7A ausgebildete Feder 17 zurückgestellt. Durch die Hubbewegung des Kolbens 16 wird das bei einer Zahn-auf-Zahn-Stellung aufstauende Druckmittel aufgenommen. Wenn schließlich eine Zahn-auf-Lückestellung bei der Schaltklaue 5 erreicht wird, kann dieser Druckmittelanteil wieder zur schnellen Befüllung verwendet werden, um die Schaltklaue 5 weiter zu bewegen. Wahlweise kann eine Bohrung 18, welche mit einer gestrichelten Linie in Figur 2 angedeutet ist, vorgesehen werden, über welche während der Bewegung des Kolbens 16 das überschüssige Druckmittel abfließen kann.

Auch bei der zweiten Ausführungsvariante wird wie bei der ersten Ausführungsvariante ein Zylinderraum zwischen der Antriebswelle 1 und dem Sonnenrad 3 gebildet, der mit Druckmittel zur Betätigung der Schaltklaue 5 beaufschlagt wird.

In Figur 3 ist eine dritte mögliche Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt. Hierbei sind die Schaltklaue 5A und der Betätigungskolben 6 als separate Bauteile ausgeführt. Der Betätigungskolben 6 ist in einer Bohrung 8 im Inneren der Antriebswelle 1 axial bewegbar angeordnet. Zur Betätigung des Betätigungskolbens 6 wird Druckmittel über einen Druckmittel-Zuführkanal 20 zugeführt, um den Betätigungskolben 6 mit Druckmittel zu beaufschlagen und eine Bewegung in der Zeichnungsebene nach links gegen die Federkraft der Rückstellfeder 7 zu realisieren. Um die Bewegung des Betätigungskolbens 6 auf die Schaltklaue 5A zu ü- bertragen, ist ein Bolzen 21 vorgesehen, der durch zwei vorzugsweise kreisrunde Öffnungen hindurch ragt und mit der Schaltklaue 5A verbunden ist.

In Figur 4 ist eine vierte mögliche Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt, welche analog zur dritten Ausführungsvariante gemäß Figur 3 ausgeführt ist, jedoch wird die Übertragung der Bewegung des Betätigungskolbens mit drei Mitnahmefingern 22 realisiert und wobei jedoch zusätzlich ein Überdruckventil verwendet wird, dessen Funktion mit der des zusätzlichen Kolbens 16 bei der zweiten Ausführungsvariante gemäß Figur 2 vergleichbar ist, so dass auf die Beschreibung zu Fig. 2 verwiesen wird. Eine fünfte Ausführungsvariante der vorgeschlagenen Anordnung ist in Figur 5 und 6 dargestellt. Die fünfte Ausführungsvariante ist vergleichbar mit der dritten Ausführungsvariante gemäß Figur 3, jedoch wird die Übertragung der Bewegung des Betätigungskolbens 6 wie in Fig. 4 mit drei Mitnahmefingern 22 realisiert, wodurch ein Verkippen beziehungsweise Verklemmen vermieden wird. Die Schaltklaue 5B und das korrespondierende Gegenstück 1 1 A an dem Hohlrad 2 weisen bei der fünften Ausführungsvariante eine gemeinsame Steckverzahnung 23 auf. Das Gegenstück 11 A an dem Hohlrad 2 ist über ein Gleitlager 24 auf der Antriebswelle 1 gelagert. Die Schaltklaue 5B ist über eine gemeinsame Steckverzahnung 13 mit der Antriebswelle 1 drehfest verbunden und auf dieser zentriert.

In Figur 6 ist eine geschnittene Teilansicht an der Schnittlinie A in Figur 5 gezeigt, aus der die etwa ankerförmige Ausgestaltung der Mitnahmefinger 22 verdeutlicht wird. Aufgrund der konstruktiven Form der Mitnahmefinger 22 ergibt sich quasi eine flächige Anlage sowohl an der Schaltklaue 5B als auch an dem Betätigungskolben 6. Im Inneren des Betätigungskolbens 6 ist ein Schmierölkanal 19 zur Schmierölversorgung angeordnet.

In Figur 7 ist eine sechste Ausführungsvariante der Anordnung dargestellt. Hierbei wird auf eine Rückstellfeder verzichtet, da die Betätigung des Betätigungskolbens 6 in beide Bewegungsrichtungen hydraulisch erfolgt. Die Ansteuerung erfolgt jedoch nur von einer Seite. Dazu wird ein Rohr 26 in einen gehäusefesten Deckel 27 eingepresst. Das Rohr 26 ist derart angeordnet, dass es durch den Betätigungskolben 6 geführt wird und Druckmittel in der Zeichnungsebene linksseitig des Betätigungskolbens 6 in die Bohrung 8 der Antriebswelle 1 zuführt, um den Betätigungskolben 6 bei Druckbeaufschlagung in der Zeichnungsebene nach rechts zu bewegen, um dadurch die Schaltklaue 5C in ihre geöffnete Position beziehungsweise in ihre entkoppelte Position zu bringen. Ferner sind in dem Deckel 27 weitere Zuführkanäle 25 vorgesehen, die Druckmittel in der Zeichnungsebene rechtsseitig des Betätigungskolbens 6 in die Bohrung 8 der Antriebswelle 1 führen, um den Betätigungskolben 6 bei Druckbeaufschlagung in der Zeichnungsebene nach links zu bewegen, wodurch die Schaltklaue 5C in ihre geschlossene Position beziehungsweise in ihre gekoppelte Position gebracht wird. In Figur 8 ist eine geschnittene Teilansicht gemäß der Schnittlinie B in Figur 7 dargestellt. Aus dieser Ansicht wird deutlich, dass in dem Deckel 27 drei Zuführkanälen 25 vorgesehen sind, um die rechte Seite des Betätigungskolbens 6 mit Druckmittel zu beaufschlagen, um die Schaltklaue 5C zu schließen. Die Zuführkanäle 25 sind vorzugsweise in einem Winkel von 120° zueinander versetzt angeordnet.

Schließlich zeigt Figur 9 eine siebente Ausführungsvariante, bei der der Betätigungskolben in der Bohrung der Antriebswelle 1 angeordnet ist und hydraulisch gegen die Kraft einer Rückstellfeder 7 bewegbar ist. Die Schaltklaue 5B und das korrespondierende Gegenstück 1 1 A ist wie bei der fünften Ausführungsvariante gemäß Figur 5 mit einer gemeinsamen Steckverzahnung 23 ausgeführt. Im Unterschied dazu ist bei der siebenten Ausführungsvariante eine Klauenkupplung der Art „normalerweise geschlossen" (normally closed) ausgeführt. Dies bedeutet, dass sich die Schaltklaue 5B ohne Druckbeaufschlagung in ihrer geschlossenen Position beziehungsweise in der gekoppelten Position befindet. Sobald eine Druckbeaufschlagung des Betätigungskolbens 6 erfolgt, wird die Schaltklaue 5B geöffnet beziehungsweise entkoppelt von dem Gegenstück 1 1 A.

Bei sämtlichen Ausführungsvarianten ausgenommen bei der siebenten Ausführungsvariante gemäß Figur 9 ist die Schaltklaue in ihrer geöffneten beziehungsweise entkoppelten Position dargestellt. In Figur 9 ist die Schaltklaue 5B nämlich in ihrer geschlossenen beziehungsweise gekoppelten Position gezeigt.

Bezuqszeichen

Antriebswelle, Welle

Hohlrad

Sonnenrad

Planetenradsatz

Schaltklaue A Schaltklaue B Schaltklaue C Schaltklaue

Betätigungskolben

Rückstellfeder A Rückstellfeder

Bohrung

Mitnahmeblech 0 Langloch 1 Gegenstück 1 A Gegenstück 2 Kronverzahnung 3 Steckverzahnung 4 Rechteckringdichtungen 5 O-Ringdichtungen 6 Kolben 7 Feder 8 Bohrung 9 Schmierölkanal 0 Zuführkanal 1 Bolzen 2 Mitnahmefinger 3 Steckverzahnung 4 Gleitlager 5 Zuführkanal Rohr Deckel