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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Federvorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1 und insbesondere eine Federvorrichtung der Art, wie
sie in Automatikgetrieben für
Kraftfahrzeuge verwendet wird. Automatikgetriebe für Fahrzeuge
weisen oft eine Vielzahl von Schraubenfedern auf, die ausgelegt
sind, eine Vorspannkraft gegen Kupplungsplatten aufzubringen, die
das Einlegen verschiedener Gänge
im Getriebe steuern bzw. regeln. Diese Schraubenfedern sind in einer
ringförmigen Vorrichtung
eingebaut, die zwei ringförmige
Platten mit mehreren, ringsum beabstandeten und parallel zueinander
dazwischen montierten Schraubendruckfedern aufweist. Solch eine
ringförmige
Federvorrichtung ist aus der
US
5,306,086 (Orlowski) bekannt, die hier als allgemeiner
Hintergrund angegeben wird, auf den die vorliegende Erfindung abstellt.
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Hintergrund
der Erfindung
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In
der ringförmigen
Federvorrichtung, die aus der
US
5,306,086 bekannt ist, ist ein Paar voneinander beabstandeter
ringförmiger
Stützplatten – eine erste
und eine zweite Stützplatte – vorgesehen, welche
die Ringform der Federvorrichtung bestimmen. Mehrere ringsum angeordnete,
parallel ausgerichtete Schraubenfedern sind zwischen den ringförmigen Stützplatten
angeordnet, so dass eine vertikale Bewegung einer der Platten in
Richtung der anderen die Federn zusammendrückt. Um die Platten untereinander
zu verbinden, ist an einer der Platten ein Haken einstückig und
an der anderen Platte eine Lasche einstückig ausgebildet. Der Haken
und die Lasche sind so gestaltet, dass die Vorrichtung zusammengebaut
werden kann, indem nur die verschiedenen Federn angeordnet und dann
die eine Platte gegen die andere Platte gedrückt wird. Der Haken schnappt über die
Lasche, um die Platten zusammenzuhalten, wobei die Federn teilweise
zusammengedrückt
werden. Wenn die ringförmige
Federvorrichtung jedoch in ein Getriebe eingebaut ist, wird sie weiter
zusammengedrückt,
so dass der Haken effektiv aus der Lasche ausrückt. Während der sich wiederholenden
Betätigung
der Federvorrichtung über viele
Jahre hinweg können
sich die einzelnen Schraubenfedern infolgedessen verkanten, so dass die
Federkonstante verringert wird und ein Schaden verursacht wird und/oder
unbeabsichtigte Spannkräfte
auftreten. Durch das Zusammendrücken
der Federvorrichtung zum Wechseln der Gänge des Automatikgetriebes
werden Verformungen der Schraubenfedern in Umfangsrichtung verstärkt. Infolge
dessen wendet die vorbekannte ringförmige Federvorrichtung wie
in der
US 5,306,086 gezeigt,
nur das Prinzip von einstückig
ausgebildeten Verbindungsmitteln an und behandelt nicht das Problem
der Steuerung oder Regelung der Bewegung der beabstandeten Platten
in Umfangsrichtung während
des Langzeitbetrieb der Federvorrichtung.
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Die
US 5,772,191 offenbart eine
Abhilfe für die
Verformung der Schraubenfedern in Umfangsrichtung. Zu diesem Zweck
steht von der Außenumfangskante
der ersten ringförmigen
Platte in Richtung der zweiten Platte eine erste Führungsanordnung rechtwinklig
ab. Ein entsprechender Gegenpart besteht aus einer zweiten Führungsanordnung,
die an der Außenumfangskante
der zweiten ringförmigen Platte
vorgesehen ist, welche der ersten Führungsanordnung an der ersten
ringförmigen
Platte gegenübersteht.
Die zweite Führungsanordnung
greift in die gegenüberliegende
erste Führungsanordnung
ein. Dadurch wird ein Verformen der Schraubenfedern in Umfangsrichtung
verhindert.
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Die Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine ringförmige Federvorrichtung. Wie
die
US 5,306,086 zeigt,
sind mehrere Führungsanordnungen
an in Umfangsrichtung beabstandeten Positionen entlang des Rings
angeordnet. Jede der Führungsanordnungen weist
einen ersten Vorsprung auf, der von einer der Platten in Richtung
auf die andere der Platten vorragt, und weist einen zweiten Vorsprung
auf, der von der anderen Platte in Richtung auf die erste der Platten
vorragt, um einen im Wesentlichen gleitenden Kontakt zwischen den
ersten und zweiten Vorsprüngen
zu schaffen, wenn die Platten sich vertikal bewegen, um die Schraubenfedern
zusammenzupressen und zu entspannen. Der erste Vorsprung weist einen Führungsschlitz
auf, der eine vorgegebene Breite hat. Der Schlitz erstreckt sich
rechtwinklig zu den Platten. Der zweite Vorsprung trägt ein zugehöriges, längliches
Führungselement,
das sich in Radialrichtung durch den Schlitz erstreckt, um eine
Vertikalbewegung zwischen den Platten zu führen. Es sind keine einstückig ausgebildeten
Verbindungsmittel vorhanden, da die zwei Vorsprünge der Platten durch ein drittes
Element verbunden sind, das aus einem länglichen Führungsbauteil besteht. Der
Führungsschlitz hat
ein von der Platte entferntes Ende, von dem aus sich der zweite
Vorsprung erstreckt. Der Abstand des Endes von der Platte bewirkt
beim Zusammenbau der Vorrichtung ein Zusammendrücken der Schraubenfedern durch
die Wirkung des Führungselements. Die
Federn sind dabei zwischen den zwei ringförmigen Platten angeordnet und
die Platten sind so ausgerichtet, dass die beabstandeten Vorsprünge der
einen Platte im gleitenden Kontakt mit den beabstandeten Vorsprüngen der
anderen Platte stehen. Die Federn werden dann zusammengedrückt und
das längliche
Führungselement
wird durch einen Vorsprung eingepresst und ragt in den Führungsschlitz des
anderen Vorsprungs. Zur Halterung des Führungselements weist der zweite
Vorsprung eine Bohrung auf, die von einem gezogenen Vorsprung definiert
ist, wobei die Bohrung eine Presspassung des Führungselements in den Vorsprung
ermöglicht,
um das Führungselement
in der geeigneten horizontalen Lage zu halten. Das verfahren zum
Zusammenbau der Anordnung und der Betrieb der vorliegenden Erfindung
ist anders als bei der ringförmigen
Federvorrichtung aus der
US 5,036,086 .
Die zusätzlichen
Besonderheiten haben den Vorteil, dass es möglich ist, die geeignete Ausrichtung
in Umfangrichtung der beabstandeten Platten während des Langzeitbetriebes der
Federvorrichtung in einem automatischen Getriebe beizubehalten.
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In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind die deckungsgleichen, ringförmigen Platten
entlang ihres Umfangs mit einer gradzahligen Anzahl von Führungsanordnungen
versehen. Bei einer Gruppe der Führungsanordnungen
ragt der erste Vorsprung von der ersten Platte und bei einer zweiten Gruppe
von Führungsanordnungen
ragt der erste Vorsprung von der zweiten Platte. Durch die Verwendung
von zwei Gruppen von Führungsanordnungen wechseln
die Vorsprünge
einer Platte zwischen einem Vorsprung mit dem Führungsschlitz und einem Vorsprung
mit dem Führungselement
ab. Die Vorsprünge
sind einstückig
an den Führungsplatten
ausgebildet, so dass die zwei Platten identisch sind. In einer bevorzugten
Ausgestaltung werden vier Führungsanordnungen
verwendet, welche die einstückig ausgebildeten
Vorsprünge
der einen Art an der Zwölf-Uhr-Position
und der Sechs-Uhr-Position
und die Vorsprünge
der anderen Art an der Drei-Uhr- und Neun-Uhr-Position der anderen
Konfiguration aufweisen. Durch Drehen der Platten um 90°, können baugleiche
Platten verwendet werden, um die ringförmige Federvorrichtung zu konstruieren.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, wird eine
ringförmige
Federvorrichtung mit zwei ringförmigen
Platten verwendet, um entlang des Umfangs beabstandete Schraubenfedern
aufzunehmen und örtlich
festzulegen, wobei die Federvorrichtung die Bewegung der ringförmigen Platten
führt,
während
die Federn zusammengedrückt
oder entspannt werden.
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Eine
weitere Ausführung
der Erfindung ist durch eine Federvorrichtung gegeben, wie oben
beschrieben ist, die einen Stift in einem Schlitz verwendet, um
die Bewegung eines der Vorsprünge
an einer der Platten relativ zu einem gleitenden Vorsprung an der
anderen Platte zu steuern oder zu regeln.
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Noch
eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist das Merkmal einer ringförmigen Federvorrichtung
auf, wobei voneinander beabstandete ringförmige Platten durch Führungsanordnungen
zusammengehalten werden, die Mittel aufweisen, so dass die Bewegung
zwischen den Platten im Allgemeinen auf eine vertikal gleitende
Bewegung beschränkt
wird, während
die Platten sich vertikal bewegen, um die Schraubenfedern zusammenzudrücken und/oder
zu entspannen. Diese und andere Merkmale und Vorteile werden aus
der folgenden Beschreibung zusammen mit der Zeichnung klar werden.
Es zeigt:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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2 eine
vergrößerte perspektivische
Ansicht der erfindungsgemäßen bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 eine
Draufsicht auf eine Hälfte
der ringförmigen
Federvorrichtung, die gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gestaltet ist;
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4 eine
vergrößerte Schnittansicht
entlang der Linie 4-4 aus 3, die einen
Teil der ringförmigen
Federvorrichtung mit einer geschnitten dargestellten Schraubenfeder
und die Vorrichtung im vorgespannten Zustand zum Einbau in ein Getriebe zeigt.
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4a ist
eine ähnliche
Ansicht wie 4 mit einer weiter zusammengedrückten Federvorrichtung
und mit einem gleitenden, die Bewegung steuernden Vorsprung mit
einer Ausnehmung;
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5 eine
Schnittansicht entlang der Linie 5-5 der 3;
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6 eine
Schnittansicht entlang der Linie 6-6 der 3; und
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7 eine
Explosionsdarstellung, die den Zusammenbau der bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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Bevorzugte
Ausführungsform
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Bezugnehmend
auf die Zeichnungen, in denen die Darstellungen zum Zweck der Beschreibung einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung und nicht zur Beschränkung derselben dienen, zeigen 1 und 3 ringförmige, voneinander
beabstandete Platten 10, 12 mit äußeren Rändern 14, 16. An
Kanten der Platte 10 abgewinkelte Vorsprünge 20 und
Vorsprünge 22 der
Platte 12 sind nach unten gebogen, um an in Umfangsrichtung
beabstandeten Stellen eine Anzahl von Schraubenfedern 30 anzuordnen.
Die die Federn tragenden Vorsprünge 20, 22 sind
am besten in 2, 4, 6 und 7 dargestellt.
Sie weisen voneinander entfernte Kanten 20A, 22A mit
einer dazwischenliegenden Lücke
auf. Durch die Bauhöhe
der im Wesentlichen gegeneinanderstehenden Vorsprünge 20, 22 verbleibt
eine Lücke
zwischen den Kanten 20A, 22A. Die Breite W der die
Federn örtlich
festlegenden Vorsprünge,
wie in 7 gezeigt ist, sind nur ein wenig größer als
der Durchmesser des Innenbereichs der Federn 30. Eine beliebige
Anzahl von Vorsprüngen
und Federn kann in Umfangsrichtung beabstandet um die Platten 10, 12 angeordnet
werden. In der bevorzugten Ausführungsform
werden zwanzig Federn in 5er Gruppen verwendet. Vier Führungsanordnungen 40, 42, 44 und 46 sind
zwischen den Federgruppen angeordnet. Alle Führungsanordnungen sind im Wesentlichen
baugleich, außer
dass sie an abwechselnden Positionen in entgegenstehenden Richtungen
ausgebildet sind. In der bevorzugten Ausführungsform sind die Führungsanordnungen 40, 44 in
einer Richtung ausgerichtet und die Führungsanordnungen 42, 46 sind
in die Gegenrichtung ausgerichtet. Jede der Führungsanordnungen weist den
gleichen zugrundeliegenden Aufbau auf. Es ist möglich, daß alle Führungsanordnungen die gleiche
Orientierung aufweisen; es wird jedoch eine alternierende Ausrichtung der
Führungsanordnungen
verwendet, um identische Platten 10, 12 zur Verwendung
an gegenüberliegenden
Seiten der Vorrichtung A zu erhalten. Daher sind in der bevorzugten
Ausführungsform
die Platten 10 und 12 strukturell gleich. Die
Platten 10, 12 sind sich einander gegenüberstehend
angeordnet und um 90° gegeneinander
gedreht, um die Baugruppe der Führungsanordnungen 40, 42, 44 und 46 zu
bilden. Die Vorteile der Idee der Verwendung gleicher Platten können mit
jeglicher Anzahl von gleich beabstandeter Führungsanordnung um die ringförmigen Platten 10, 12 herum
erzielt werden.
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Im
Folgenden wird speziell auf die 2, 5 und 7 Bezug
genommen. Alle Führungsanordnungen
sind gleich. Nur die Führungsanordnung 40 wird
in Einzelheiten beschrieben, wobei diese Beschreibung auf die anderen
Führungsanordnungen auch
zutrifft. Im Wesentlichen in einem Gleitkontakt stehende Vorsprünge 50, 52 sind
an den gegenüberliegenden
Platten 10, 12 ausgebildet. Wenn die Platten mit
den Federn 30 an den gewünschten Stellen zusammengebaut
sind, gleiten die Vorsprünge 50, 52 im
Allgemeinen aneinander entlang. Der Vorsprung 50 weist
einen herausgedrückten
Vorsprung 54 auf, der eine innere, im wesentlichen zylindrische
Bohrung 56 begrenzt. Ein sich in radialer Richtung erstreckendes
Führungselement
in der Form eines Stiftes 60 weist einen Rumpfabschnitt 62 mit
einer außen aufgerauhten
Oberfläche 42A auf,
so daß der
Stift in die Bohrung 56 des Vorsprungs 50 eingepreßt werden
kann. Ein Kopf 64 des Stifts 60 grenzt an die äußere Fläche des
herausgedrückten
Vorsprungs 56 an, um die eingeschobene Lage des Stifts 60 zu
begrenzen. Der Stift 60 weist eine Breite oder einen Durchmesser
auf, der im wesentlichen an die Breite eines vertikalen Führungsschlitzes 70 angepaßt ist, so
daß der
Stift 60 und der Schlitz 70 zusammenwirken, um
die vertikale Bewegung der Platten 10, 12 zu führen, während die
Bewegung des Getriebes die Vorrichtung A zwischen den in 4 und
in 4A gezeigten Stellungen zusammendrückt. Um
die Zusammenbaulage der Vorrichtung A festzulegen, wie in 4 dargestellt
ist, weist der Schlitz 70 ein von der Platte 12 im
Abstand a entferntes Ende 72 auf, wie
in 5 und 7 dargestellt ist. Das andere Ende
oder das Bodenende 74 des Schlitzes 70 ist hinreichend
beabstandet und berührt
normalerweise nicht den Stift 60, auch wenn die Platten 10, 12 zusammengedrückt werden,
wie in 4A dargestellt ist. Nachdem
der Stift 60 in die Bohrung 56 gedrückt wird,
wie am besten in 5 dargestellt ist, bildet der Rumpf 62 ein
mit dem vertikal angeordneten Schlitz zusammenwirkendes Führungselement,
um die Bewegung der beiden Platten vertikal zu führen. Die Führungsanordnung 40 weist
den geschlitzten Vorsprung 42 an der Platte 12 auf.
Die benachbarten Führungsanordnungen 42, 46 weisen
die geschlitzten Vorsprünge
an der Platte 10 auf. Ansonsten sind die Führungsanordnungen
gleich. Durch die Verwendung der Führungsanordnungen bewegen sich
die Platten 10 nur in einer vertikalen Richtung. Auch wenn
sie in einem erheblichen Maße
zusammengedrückt
sind, wie es in 4A dargestellt ist, wird eine Kontrolle
bzw. Steuerung beibehalten, so daß keine Verwinkelung einer
der Platten relativ zu der Anderen auftritt. Dieser Vorteil wird
in der bevorzugten Ausführungsform
durch das Zusammenspiel eines Stifts und eines Schlitzes erzielt.
Natürlich
können
andere Änderungen
gemacht werden, wie z.B. ein zylindrischer Stift an einer der Platten,
der in eine vertikale zylindrische Ausnehmung an der anderen Platte
eingreift. Auf diese Weise wird das gleitende Zusammen wirken zwischen
einem Element an einer der Platten mit einem Element an der zweiten
Platte in vertikaler Richtung kontrolliert bzw. gesteuert. Andere Änderungen
können
gemacht werden, um die gleiche Wirkungsweise zu erreichen.