DE102005001909A1

DE102005001909A1 - Reibungseingriffsvorrichtung

Info

Publication number: DE102005001909A1
Application number: DE200510001909
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Toyota Kohno; Yuji Toyota Yasuda
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-01-15
Filing date: 2005-01-14
Publication date: 2005-08-11
Also published as: JP2005201372A; US20050155826A1

Abstract

Eine Membranfeder (24) ist so geformt, daß sie elastisch verformbar ist zwischen einer ersten Form zur Aufrechterhaltung eines Eingriffszustands einer Bremsscheibe (14) mit einer Druckplatte (20), ohne eine kontinuierliche Aktion eines hydraulischen Zylinders (40) zu erfordern, und einer zweiten Form zur Aufrechterhaltung eines Lösezustands zum Lösen der Bremsscheibe (14) von der Druckplatte (20), ohne der Mitwirkung des Hydraulikzylinders (40) zu bedürfen. Deshalb ist nach der Einstellung der Membranfeder (24) auf die erste Form oder die zweite Form mittels der zeitweiligen Aktion des Hydraulikzylinders (40) Energie für den kontinuierlichen Betrieb des Hydraulikzylinders (40) zur Aufrechterhaltung des Eingriffszustands oder des Lösezustands nicht erforderlich. Als Ergebnis wird ein Energieverlust nicht verursacht und die Wirtschaftlichkeit des Kraftstoffverbrauchs verbessert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Reibungseingriffsvorrichtung, bei welcher einander paarweise zugeordnete Elemente entsprechend der Aktion einer Betätigungseinrichtung in oder außer Eingriff bringbar sind, um eine Feder elastisch zu verformen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Technologie zur Reduzierung eines Energieverlusts während der kontinuierlichen Betätigung der Betätigungseinrichtung.

Es gibt ein bekanntes Fahrzeug mit einer trockenen Einscheibenkupplung als Reibungseingriffsvorrichtung, die zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Getriebe vorgesehen ist und die Kraftübertragung vom Motor durchführt oder unterbricht, oder mit einer Kupplung und einer Bremse als einer Mehrzahl von hydraulischen Reibungseingriffsvorrichtungen, deren Eingriff/Trennung gesteuert wird, um einen Gang eines automatischen Stufengetriebes zu betätigen. Beispielsweise offenbart die offengelegte Japanische Patentveröffentlichung No. 08-189534 eine Einscheibentrockenreibungskupplung. Diese Einscheibentrockenreibungskupplung gelangt in Eingriff, wenn eine Kupplungsscheibe und ein Schwungrad durch eine Membranfeder gegen eine Druckplatte gepreßt werden und deshalb eine Druckkraft erzeugt wird. Die Einscheibentrockenreibungskupplung wird außer Eingriff gebracht, wenn die Membranfeder unter der Wirkung eines Hydraulikzylinders elastisch verformt wird und deshalb die von der Membranfeder erzeugte Drucklast auf die Druckplatte reduziert wird.

Um die Kupplungsscheibe unter Nutzung der elastischen Verformung des Membranfeder vom Schwungrad zu trennen, das heißt, um die Membranfeder elastisch zu verformen und den elastisch verformten Zustand aufrechtzuerhalten, muß der Hydraulikzylinder kontinuierlich aktiviert sein. Auch wenn die Kupplungsscheibe mit dem Schwungrad durch die elastische Verformung der Membranfeder in Eingriff gehalten wird, muß der Hydraulikzylinder kontinuierlich aktiviert bleiben. Selbst wenn die Druckplatte direkt zur Ausübung der Druckkraft veranlaßt wird, ohne die Membranfeder einzusetzen, oder wenn eine hydraulische Reibungseingriffsvorrichtung dadurch in Eingriff gebracht wird, daß sie mit einer Druckkraft durch die Aktion eines Kolbens unter Hydraulikdruck beaufschlagt wird, muß der Hydraulikzylinder oder der Hydraulikkolben kontinuierlich in Betrieb bleiben.

Obwohl vom Eingriffszustand und dem Lösezustand der Reibungseingriffsvorrichtung ein Zustand durch die Membranfeder, eine Rückholfeder oder dergleichen aufrechterhalten wird, muß der andere Zustand durch eine Betätigungsvorrichtung, wie einen Hydraulikzylinder aufrechterhalten werden.

Deshalb wird Energie für die Erzeugung des Hydraulikdrucks zur Betätigung des Hydraulikzylinders oder dergleichen benötigt. Beispielsweise wird Energie für die Erzeugung des Hydraulikdrucks zur Aufrechterhaltung des gelösten Zustands der Einscheibentrockenreibungskupplung oder zur Auswahl eines Gangs des automatischen Stufengetriebes benötigt, auch wenn das Schalten des automatischen Stufengetriebes nicht erfolgt. Demgemäß kann ein Energieverlust im Beharrungszustand nicht vermieden werden und die Wirtschaftlichkeit des Kraftstoffverbrauchs. Kann verringert werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung ist im Lichte der oben erwähnten Umstände entstanden. Es ist ein Aufgabe der Erfindung, den Energieverlust aufgrund eines kontinuierlichen Betriebs eine Betätigungsvorrichtung zur Aufrechterhaltung eines Eingriffszustands oder eines Lösezustands einer Reibungseingriffsvorrichtung zu reduzieren, bei der einander paarweise zugeordnete Elemente durch die Aktion einer Betätigungsvorrichtung miteinander in Eingriff oder voneinander getrennt werden.

Um eine solche Aufgabe zu lösen, ist eine Reibungseingriffsvorrichtung vorgesehen. Diese erfindungsgemäße Reibungseingriffsvorrichtung umfaßt ein Reibungsele ment, das an einem Element einander paarweise zugeordneter Elemente angebracht ist, die derart koaxial angeordnet sind, daß sie gegeneinander drehbar sind; ein Druckelement, das geeignet ist, das Reibungselement gegen das andere Element der einander paarweise zugeordneten Elemente zu drücken; und eine Feder, die geeignet ist, das Druckelement zu veranlassen, eine Drucklast zu erzeugen, die das Reibungselement gegen das andere Element der einander paarweise zugeordneten Elemente drückt. Die Feder ist derart geformt, daß sie elastisch zwischen einer ersten Form zur Aufrechterhaltung des Zustands, in dem das Druckelement zur Erzeugung der Drucklast veranlaßt ist, und einer zweiten Form zur Aufrechterhaltung des Zustands, in dem das Druckelement nicht zur Erzeugung einer Drucklast veranlaßt ist, verformbar ist. Die Feder ist von der ersten Form zur zweiten Form durch die Aktion einer Betätigungsvorrichtung elastisch verformbar, um die einander paarweise zugeordneten Elemente miteinander in Eingriff zu bringen. Die Feder ist von der zweiten zur ersten Form durch die Aktion der Betätigungsvorrichtung elastisch verformbar, um die einander paarweise zugeordneten Elemente außer Eingriff zu bringen.

In diesem Falle kann die Feder eine Membranfeder mit einem konusförmigen Abschnitt sein, in dem ein innerer Umfang gegenüber einem äußeren Umfang in einer axialen Richtung versetzt ist.

Bei einer solchen Konstruktion können die erste Form und die zweite Form leicht realisiert werden aufgrund einer Wendecharakteristik der Membranfeder und diese Konstruktion kann realisiert werden ohne Kostensteigerung im Vergleich mit einer Reibungseingriffsvorrichtung entsprechend dem Stand der Technik.

Die obenerwähnte Reibungseingriffsvorrichtung kann wenigstens eine aus einer eine Bremse und eine Kupplung umfassenden Gruppe sein, deren Eingriffsaktion gesteuert ist, um einen Gang eines automatischen Stufengetriebes für ein Fahrzeug zu schalten.

Mit einer solchen Konstruktion wird ein Energieverlust durch die Gangwahl des automatischen Stufengetriebes verhindert oder reduziert, wenn der Schaltvorgang des automatischen Stufengetriebes nicht durchgeführt wird.

Außerdem kann die Reibungseingriffsvorrichtung eine Fahrzeugkupplung ist, die zwischen einem Motor und einer Antriebswelle in einem Fahrzeug angeordnet ist und die zur Übertragung/Unterbrechung der Motorenergie benutzt ist.

Mit einer solchen Konstruktion wird die Reibungseingriffsvorrichtung bei der Kupplung für ein Fahrzeug angewandt, die zwischen dem Motor und der Antriebswelle des Fahrzeugs angeordnet ist und die zur Übertragung/Unterbrechung der Antriebsenergie vom Motor benutzt wird, beispielsweise eine bekannte, zwischen Motor und Getriebe angeordnete Reibungskupplung. Dadurch wird ein Energieverlust durch die Aufrechterhaltung des gelösten Zustands oder des Eingriffszustands der Reibungskupplung verhindert.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorstehende genannte Ausführungsform und andere Ausführungsformen, Aufgaben, Merkmale, Vorteile und technische und industrielle Bedeutungen der Erfindung werden besser verständlich durch das Lesen der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen zeigt:
1 einen Querschnitt, der die Konstruktion einer Bremse zeigt, die eine Reibungseingriffsvorrichtung ist zur Bildung eines automatischen Fahrzeugstufengetriebes, auf das die Erfindung angewandt wird, wobei die Bremse im wesentlichen symmetrisch zur Achse gestaltet ist und die 1 die obere Hälfte der Bremse in Bezug auf die Achse zeigt;
2A eine Ansicht einer Membranfeder gesehen von der linken Seite in der Achsrichtung in 1:
2B einen Querschnitt nach der Linie A-A in 2A:
3 eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Membranfeder gegenüber der in 1 gezeigten Form aufgrund einer Aktion des Hydraulikzylinders elastisch verformt und weiter gewendet ist;
4A und 4B Ansichten zur Darstellung der Wendecharakteristik der Membranfeder am Beispiel eines Hubs entsprechend der Verschiebung der Betätigungsvorrichtung und einer Drucklast;
5A und 5B Ansichten zur Darstellung der Wendecharakteristik der Membranfeder unter Berücksichtigung der Hysteresis, zusammen mit einer Membranfeder gemäß dem Stand der Technik;
6 einen Querschnitt durch die Konstruktion einer Zwillingskupplung; die ein Reibungseingriffselement ist, auf das die Erfindung angewandt wurde, wobei die Zwillingskupplung im wesentlichen achsensymmetrisch ausgebildet ist und die 6 nur die obere Hälfte der Zwillingskupplung bezogen auf die Achse und weitere Ausgestaltungen zur 1 zeigt;
7 eine Ansicht einer gegenüber 6 anderen Ausführungsform, bei der ein Elektromotor anstelle des Hydraulikzylinders in 6 vorgesehen ist als Betätigungsvorrichtung für die elastische Verformung der ersten und der zweiten Membranfeder; und
8 eine Ansicht einer anderen Ausführungsform als der nach 7, wobei Positionen und Konstruktionen einer ersten und einer zweiten Kupplung in 8 sich von denen der in 7 gezeigten Ausführungsform unterscheiden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In der folgenden Beschreibung wird die vorliegende Erfindung mehr im Detail in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben.
Die 1 ist ein Querschnitt durch die Konstruktion einer Bremse 12, die eine Reibungseingriffsvorrichtung zur Bildung eines automatischen Stufengetriebes 10 für ein Fahrzeug ist, bei dem die Erfindung angewandt wird. Weil die Bremse 12 in Bezug auf eine in 1 gezeigte Achse C symmetrisch ausgebildet ist, ist in 1 nur eine in Bezug auf die Achse C obere Hälfte der Bremse 12 dargestellt. Das automatische Stufengetriebe 10 umfaßt hauptsächlich eine Mehrzahl von Planetengetriebesätzen. Eine bestimmte Gangstufe aus einer Mehrzahl von Gangstufen wird selektiv erreicht durch eine derartige Kombination von Eingriffsaktionen einer Kupplung und einer Bremse, einschließlich der Bremse 12, die als Reibungseingriffselemente ausgebildet sind, daß das Fahrzeug in geeigneter Weise auf der Basis eines Fahrzeugbetriebszustands, wie der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Grades der Fahrpedalbetätigung, bewegt werden kann. Dadurch wird die Ausgangsleistung eines Verbrennungsmotors, der als Antriebsquelle für die Fahrt des Fahrzeugs dient, und die über einen Drehmomentwandler oder dergleichen eingegeben wird, über eine Differentialgetriebeeinheit, eine Achse und dergleichen auf eine Antriebswelle übertragen (nicht dargestellt).
Die Bremse 12 umfaßt ein ringförmiges Reibungselement 16, eine ringförmige Druckplatte 22 und eine Membranfeder 24. Das ringförmige Reibungselement 16 ist am äußeren Umfangsabschnitt einer ringförmigen Bremsscheibe 14 angebracht, die ein Element einander paarweise zugeordneter Elemente ist, die koaxial so angeordnet sind, daß sie relativ zueinander drehbar sind. Die ringförmige Druckplatte 22 ist ein drückendes Element, das das ringförmige Reibungselement 16 gegen eine ringförmige Gegenplatte 20 (gedrücktes Element) drückt, die das andere Element der einander paarweise zugeordneten Elemente ist und das an einem Gehäuse 18 so angebracht ist, daß es gegenüber dem Gehäuse 18 nicht drehbar und in Richtung der Achse C beweglich ist. Die Membranfeder 24 sorgt als Feder dafür, daß die Druckplatte 22 eine Druckkraft P ausübt, um das Reibungselement 16 mit der Gegenplatteplatte 20 in Eingriff zu drücken, das heißt, das Reibungselement 16 gegen die Gegenplatte 20 zu drücken. Die Bremse 12 kuppelt selektiv ein Rotationselement oder dergleichen, das allein durch ein Element aus einer Gruppe gebildet wird, die ein Sonnenrad, einen Planetenradträger und einen Zahnkranz umfaßt, die einen Planetengetriebesatz bilden, oder das durch das Zusammenkuppeln von Teilen einer Mehrzahl von Planetengetriebesätzen, eines Sonnenrads, eines Planetenradträgers und eines Zahnkranzes, gebildet wird, mit dem nicht drehbaren Gehäuse über eine mit der Bremsscheibe 14 gekuppelte Zwischenwelle 26, und stoppt die Drehung.
Beispielsweise ist die Bremsscheibe 14 durch ein Niet 30 an ihrem inneren Umfangsbereich integrierend mit einer Scheibennabe 28 verbunden. Die Bremsscheibe 14 ist so angeordnet, daß sie nicht gegenüber der Zwischenwelle 26 drehbar ist und so, daß sie in der Richtung der Achse C beweglich ist, wenn die Bremsscheibennabe 28 mit einem mit einer Keilwellenverzahnung versehenen Verbindungsabschnitt 32 an einem Wellenende der Zwischenwelle 26 in Keilwelleneingriff steht. Das Reibungselement 16 ist integrierend auf jeder der beiden äußeren Umfangsflächen der Bremsscheibe 14 in einer Position angebracht, in der die Bremsscheibe 14 die Gegenplatte 20 und die Druckplatte 22 berührt, das heißt im wesentlichen die gleiche Position in radialer Richtung bei der Druckplatte 22 und der Gegenplatte 20.
Die Gegenplatte 20 und die Druckplatte 22 sind so angeordnet, daß sie gegenüber dem Gehäuse 18 nicht drehbar, aber in Richtung der Achse C beweglich sind, wenn die Gegenplatte 20 und die Druckplatte 22 keilwellenartig mit einem eine Keilwellenverzahnung aufweisenden Befestigungsabschnitt 34 an einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses 18 in Eingriff stehen. Ein ringförmiger Sicherungsring 36, der als Anschlag dient, ist in eine ringförmige Nut am Befestigungsabschnitt 34 des Gehäuses eingepaßt. Durch diese Konstruktion ist die Gegenplatte 20 so positioniert, daß sie in der in 1 nach links gerichteten Richtung unbeweglich ist, das heißt in der Richtung, in der die Bremsscheibe 14 gegen die Gegenplatte 20 gedrückt wird (nachfolgend als „Druckrichtung" bezeichnet). Zusätzlich ist an der Druckplatte 22 ein Vorsprung 22a zur Aufnahme der von der Membranfeder 24 ausgeübten Drucklast P ausgebildet.
Die Membranfeder 24 ist ein Federelement mit einer konischen Gestalt, derart, daß ein innerer Umfang gegenüber einem äußeren Umfang in axialer Richtung versetzt ist, das heißt ein Federelement mit einer kegelstumpfartigen Form mit einem dem gesamten Kegel zugeordneten Scheitelwinkel r. Die Membranfeder 24 ist in eine im Gehäuse 18 ausgebildete Stütznut 38 eingesetzt. Die 2A ist eine Ansicht, die die Membranfeder 24 von links zeigt, bezogen auf die Achse C in 1. Die 2B ist ein Querschnitt nach der Linie A-A in 2A. Wie in 2B gezeigt, besitzt die Membranfeder 24 einen ringförmigen Abschnitt 24a, der den Teil einer Kegelform bildet mit dem durch die Federkraft zu allen Zeiten vorgegebenen Scheitel- oder Spitzenwinkel r auf der äußeren Umfangsseite; und mit einer Mehrzahl von vorspringenden Abschnitten 24b, die gegen das Zentrum des ringförmigen Abschnitts 24a vorspringen. Die Drucklast P wird auf die Druckplatte 22 durch Nutzung der Kraft aufgebracht, die bestrebt ist, die teilweise Konusform der Membranfeder 24 aufrechtzuerhalten. Bei dem in 1 gezeigten Zustand der Bremse 12 wird die Drucklast P auf die Druckplatte 22 durch die Membranfeder 24 unter Nutzung der Stütznut 38 als Stützpunkt übertragen. Zu diesem Zeitpunkt ist die Bremsscheibe 14 in den Eingriffszustand gebracht, in dem die Bremsscheibe 14 gegen die Gegenplatte 20 und die Druckplatte 22 gepreßt ist. Dadurch ist die Drehung der Bremsscheibe gestoppt. Die Federkraft, die Form, die Position und dergleichen der Membranfeder 24 sind so gewählt, daß die Bremse 12 durch Nutzung der der Kraft in den Eingriffszustand versetzt wird, die bestrebt ist, die Membranfeder 24 in ihrer teilweisen Konusform zu halten. Die Form der Membranfeder 24 zur Aufrechterhaltung des Eingriffszustands wird als eine erste Form bezeichnet.
Als nächstes wird der Fall beschrieben, daß der Zustand der Bremsscheibe 14 aus dem in 1 gezeigten Eingriffszustand in den außer Eingriff befindlichen Zustand überführt wird, in dem die Bremsscheibe 14 nicht gegen die Gegenplatte 20 und die Druckplatte 22 gepreßt wird, das heißt der Zustand, in dem die Bremsscheibe 14 drehbar ist.
Wie in 1 gezeigt, schließt das automatische Stufengetriebe 10 eine Betätigungsvorrichtung zur elastischen Verformung der Membranfeder 24 ein, beispielsweise einen Hydraulikzylinder 40. Die Membranfeder 24 wird mittels eines Membranfederbetätigungselements 42 elastisch verformt und die Drucklast P, die durch die Membranfeder in Druckrichtung ausgeübt wird, wird aufgehoben, wodurch die Bremse 12 außer Eingriff kommt. Beispielsweise umfaßt der Hydraulikzylinder 40 hauptsächlich ein ringförmiges Zylindergehäuse 44 und einen Kolben 46. Der Hydraulikzylinder 40 besitzt eine erste Ölkammer 50, die über einen im Zylindergehäuse ausgebildeten ersten Ölkanal 48 einen Öldruck empfängt, und eine zweite Ölkammer 54, die über einen zweiten im Zylindergehäuse 44 ausgebildeten Ölkanal 52 einen Hydraulikdruck erhält. O-Ringe 56 und 57 und O-Ringe 58 und 59 sind zur Abdichtung vorgesehen. Das Membranfederbetätigungselement 42 besteht aus einem ersten ringförmigen Element 42a und einem zweiten ringförmigen Element 42b, die durch ein Niet 60 integrierend miteinander verbunden sind, und aus einem Verbindungsabschnitt 42c, der durch das erste Element 42a und das zweite Element 42b gebildet wird. Das innere Umfangsende der vorspringenden Abschnitte 24b der Membranfeder 24 wird durch den Verbindungsabschnitt 42c erfaßt.
Dann ist das Membranfederbetätigungselement 42 an einem Kupplungsabschnitt 52 mit dem Kolben 46 gekuppelt, so daß es gegenüber dem Kolben 46 in Richtung der Achse C unbeweglich ist. Wenn der Hydraulikdruck in der zweiten Ölkammer 54 höher gemacht wird als in der ersten Ölkammer 50, bewegt sich der Kolben 46 in die der Druckrichtung entgegengesetzte Richtung (nachfolgend als „nichtdrückende Richtung" bezeichnet. Dadurch werden die vorspringenden Abschnitte 24b, die durch den Verbindungsabschnitt 42c gehalten werden, in die nichtdrückende Richtung gezogen und damit wird die Membranfeder elastisch verformt. Als Ergebnis wird, wie in 3 gezeigt, die Drucklast P aufgehoben und die Bremse 12 außer Eingriff gebracht.
Die durch die Membranfeder 24 zu diesem Zeitpunkt erzeugte Drucklast wird in die nichtdrückende Richtung abgegeben aufgrund einer Wendecharakteristik (nachfolgend als eine „T(/O-Charakteristik" (turnover characteristic) bezeichnet) der Membranfeder 24. In diesem Zustand bleibt der gelöste Zustand der Bremse 12 erhalten, selbst wenn ein Zug auf die vorspringenden Abschnitte 24 der Membranfeder 24 aufgrund der Aktion des Hydraulikzylinders 40 nicht ausgeübt wird. Die Form der Membranfeder 24 zur Aufrechterhaltung des gelösten Zustands wird als eine zweite Form bezeichnet.
Die T/O-Charakteristik der Membranfeder 24 wird nachfolgend beschrieben. Die T/O-Charakteristik entspricht der Charakteristik des ringförmigen Abschnitts 24a der Membranfeder 24, der ein Federelement darstellt. Wenn eine Kraft aufgebracht wird, um den Scheitelwinkel r des ringförmigen, eine teilweise Konusform aufweisenden Abschnitts 24a zu vergrößern, das heißt, wenn eine Kraft aufgebracht wird, um die teilweise Konusform flachzudrücken, nimmt der Innendurchmesser des ringförmigen Abschnitts 24a ab. Jedoch wirkt auf den ringförmigen Abschnitt 24a eine Kraft ein, die bestrebt ist, den Innendurchmesser wieder von dem verkleinerten Innendurchmesser auf den ursprünglichen Innendurchmesser zurückzuführen, das heißt, eine Kraft, die versucht, die teilweise Konusform mit dem vorgegebenen Scheitelwinkel r zu allen Zeiten aufrechtzuerhalten. Dann, wenn der ringförmige Abschnitt 24a den flachen Zustand überschreitet, wirkt auf den ringförmigen Abschnitt 24a ein Kraft ein, die bestrebt ist, auf der symmetrisch gegenüberliegenden Seite eine teilweise Konusform mit dem vorgegebenen Scheitelwinkel r herzustellen, wodurch die teilweise Konusform erhalten bleibt. Das ist die T/O-Charakteristik der Membranfeder 24. Wenn die Membranfeder 24 von einem Zustand, in welchem der ringförmige Abschnitt 24a die teilweise Konusform mit dem vorgegebenen Scheitelwinkel r aufweist, in den Zustand überführt wird, in dem der ringförmige Abschnitt 24a gewendet ist, so daß er die teilweise Konusform mit dem Scheitelwinkel r nun auf der in Bezug auf den flachen Zustand, in dem der ringförmige Abschnitt 24a flach ist, symmetrisch gegenüberliegenden Seite einnimmt, ist eine äußere Kraft erforderlich, bis so viel Kraft vorhanden ist, um den umgekehrten Zustand zu realisieren. Für etwas anderes als hierfür ist eine äußere Kraft nicht erforderlich.
Wie oben erwähnt, ist die Membranfeder 24 so ausgebildet, daß sie elastisch zwischen der ersten Form und der zweiten Form verformt werden kann. Wie in 1 gezeigt, wird die erste Form benutzt, um den Zustand aufrechtzuerhalten, in dem die Druckplatte 22 veranlaßt wird, die Drucklast P so zu erzeugen, daß der Eingriffszustand der Bremse 12 ohne Betätigung des Hydraulikzylinders 40 aufrechterhalten wird. Wie in 3 gezeigt. Wird die zweite Form benutzt zur Aufrechterhaltung des Zustands, in dem die Druckplatte 22 kein Drucklast P ausübt, so daß der gelöste Zustand der Bremse aufrechterhalten wird, ohne daß der Hydraulikzylinder 40 betätigt wird. Wenn die Bremse 12 vom gelösten in den Eingriffszustand zurückgeführt wird, wird der Hydraulikdruck in der ersten Ölkammer 50 gegenüber dem Hydraulikdruck in der zweiten Ölkammer 54 im Hydraulikzylinder 40 erhöht und dadurch bewegt sich der Kolben 46 in der Druckrichtung, und die vom Verbindungsabschnitt 42c gehaltenen vorspringenden Abschnitte 24b werden in Druckrichtung gedrückt, wodurch die Membranfeder 24 elastisch von der zweiten in die erste Form umgeformt wird. Demgemäß muß der Hydraulikzylinder 40 nur betätigt werden, wenn die Membranfeder 24 elastisch von der ersten Form in die zweite Form oder von der zweiten Form in die erste Form umgeformt werden soll. Es muß somit der Hydraulikzylinder 40 nur betätigt werden, wenn ein Schaltvorgang beim automatischen Stufengetriebe 10 ausgeführt wird. Im Beharrungszustand, in dem keine Schaltvorgänge stattfinden, ist eine Aktion des Hydraulikzylinders nicht erforderlich. Somit wird kein Energieverlust durch eine kontinuierliche Aktion des Hydraulikzylinders verursacht und die Wirtschaftlichkeit des Brennstoffverbrauchs wird erhöht. Der oben erwähnte Hydraulikdruck benutzt als Originaldruck den Hydraulikdruck, der durch eine elektrische Ölpumpe erzeugt wird, die angetrieben wird durch die elektrische Energie von, beispielsweise, einer durch den Verbrennungsmotor angetrie benen mechanischen Ölpumpe, einer Batterie oder dergleichen im automatischen Stufengetriebe Vorgesehenem. Falls der Hydraulikzylinder ständig betätigt wird, wird der Energieverbrauch erhöht und dadurch kann die Wirtschaftlichkeit des Brennstoffverbrauchs reduziert werden.
Die 4 ist eine Ansicht, die die T/O-Charakteristik der Membranfeder 24 unter Verwendung eines Hubs darstellt, der der Verschiebung der Betätigungsvorrichtung und der Drucklast P entspricht. In 4 sind die Konstruktionen der Membranfeder 24 und der Bremse 12 im wesentlichen die gleichen wie in 1. Jedoch ist der Unterstützungspunkt für die Membranfeder nicht am äußeren Umfangsende. Als Stützpunkt dienende Stützelemente 64 und 66 sind zwischen dem äußeren Umfang und dem inneren Umfang vorgesehen, beispielsweise zwischen dem ringförmigen Abschnitt 24a und den vorspringenden Abschnitten 24b. Bezüglich der Drucklast P wird die rechte Seite in 4, das heißt die Seite, auf der die Druckplatte 22 veranlaßt wird, die Drucklast P zu erzeugen, als die positive Seite benutzt. Wie in 4 gezeigt, steht die Drucklast P auf der positiven Seite während des Hubs von S₀ nach S₃ an und dabei wird der Eingriffszustand der Bremse 12 aufrechterhalten (Aufrechterhaltung des Eingriffs). Andererseits steht die Drucklast während des Hubs von S₀ nach S₃' auf der negativen Seite an und dabei wird die gelöste Zustand der Bremse 12 aufrechterhalten (Aufrechterhaltung des Lösezustands). Wenn beispielsweise die Membranfeder 24 so angeordnet ist, daß sich der Hub zwischen S₀ und S₃ befindet; wird bei der Aufrechterhaltung des Eingriffs bei S₁ oder bei der Aufrechterhaltung des Lösezustand bei S₁' die durch die Aktion der Betätigungsvorrichtung erzeugte Kraft (Energie) nicht benötigt. Andererseits wird bei der Änderung des Zustands von der Aufrechterhaltung des Eingriffs zur Aufrechterhaltung des Lösezustands die Kraft der Betätigungsvorrichtung benötigt während des Hubs von S₁ nach S₀. In ähnlicher Weise wird bei der Änderung des Zustands von der Aufrechterhaltung des Lösezustands zur Aufrechterhaltung des Eingriffs die Kraft der Betätigungsvorrichtung benötigt während des Hubs von S₁' nach S₀. Außerdem ist die Membranfeder 24 vorzugsweise so angeordnet, daß der Hub zwischen S₂ und S₂' stattfindet.
Die 5A und 5B sind Ansichten, die die T/O-Charakteristik der Membranfeder 24 zeigen, die unter Berücksichtigung der Hysteresis in Verbindung mit der Membranfeder gemäß dem Stand der Technik erhalten wird. In den 5A und 5B sind die Konstruktionen der Membranfeder 24 und der Stützelemente 64 und 66 im wesentlichen die gleichen wie die in 4 gezeigten. Es entspricht nämlich wie im Falle der 4 der Hub der Verschiebung der Betätigungsvorrichtung und hinsichtlich der Drucklast P wird die rechte Seite in 5B als die positive Seite betrachtet. Auch zeigt die 5B den Vorgang der elastischen Verformung der Membranfeder 24 in Abhängigkeit vom Hub. Wie in 5A gezeigt, steht sowohl auf der positiven wie auch auf der negativen Seite abhängig vom Hub die Drucklast P zur Verfügung. Andererseits tritt bei der Membranfeder nach dem Stand der Technik die Drucklast P während des gesamten Hubs auf der positiven Seite auf. Beim Stand der Technik wird eine Verfahrensweise angewandt, bei der die Drucklast P nur in einer Richtung ausgeübt wird und die Drucklast durch eine Aktion der Betätigungsvorrichtung aufgehoben wird. Diese Verfahrensweise ist ungünstig, wenn, wie bei der Ausführungsform der Erfindung, die Membranfeder gewendet wird. Deshalb wird in 5A die Charakteristik der Membranfeder nach dem Stand der Technik im Vergleich mit der Membranfeder der Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Auch wird bei der Ausführungsform die positive und die negative Wirkungsrichtung der Druckkraft P nur umgekehrt, wenn der Hub seinen Nullpunkt S₀ um ein durch die Hysteresis-Charakteristik vorgegebenes Maß überschreitet. Um die Membranfeder elastisch von der ersten Form zur zweiten Form oder von der zweiten Form zur ersten Form umzuformen, bedarf es der Drucklast P, bis die Form der Membranfeder durch die Aktion der Betätigungsvorrichtung den im wesentlichen flachen Zustand beim Übergang vom Zustand der einen Seite zum Zustand der anderen Seite um einen vorgegebenen Betrag überschreitet. Der Punkt, an dem die Form der Membranfeder den im wesentlichen flachen Zustand um den vorgegebenen Betrag überschreitet, wird als Betriebspunkt der Membranfeder 24 bezeichnet. Die unterbrochene Linie in 5A zeigt den vorzugsweise festgelegten Bereich in dem die Membranfeder 24 benutzt wird (nutzbarer Bereich). Der vorgegebene Betrag ausgehend vom Hub S₀ hängt von der Charakteristik und der Anwendung der Membranfeder 24 ab.
Wie vorstehend beschrieben, ist nach der Ausführungsform die Membranfeder 24 so geformt, daß sie elastisch zwischen ihrer ersten Form und ihrer zweiten Form verformbar ist. In diesem Fall ist, nachdem die Membranfeder 24 durch die Aktion des Hydraulikzylinders 40 von der zweiten Form zur ersten Form oder von ersten Form zur zweiten Form verformt worden ist, die Energie zur kontinuierlichen Betätigung des Hydraulikzylinders 40 zur Aufrechterhaltung des Eingriffszustands oder des Lösezustands nicht erforderlich. Somit wird, wenn der Eingriffszustand oder der Lösezustand aufrechterhalten wird, ein Leistungsverlust (Energieverlust) im Beharrungszustand nicht verursacht. Es wird also der gesamte Energieverbrauch einschließlich des Energieverbrauchs während der Betätigung des Hydraulikzylinders reduziert. Als Ergebnis wird die Wirtschaftlichkeit der Brennstoffnutzung des Fahrzeugs verbessert.
Erfindungsgemäß wird auch die Membranfeder 24, die den konusförmigen Abschnitt aufweist, dessen innerer Umfang gegenüber dem äußeren Umfang versetzt ist. als Feder benutzt. Somit kann die erste Form und die zweite Form durch Nutzung der Wendecharakteristik der Membranfeder leicht realisiert werden. Auch diese Konstruktion kann ohne Kostensteigerung im Vergleich mit Reibungseingriffsvorrichtungen nach dem Stand der Technik realisiert werden.
Gemäß der Ausführungsform ist die Reibungseingriffsvorrichtung die Bremse 12, deren Eingriffsaktion gesteuert wird, um eine Gangwechsel bei einem automatischen Stufengetriebe 10 zu bewirken. Es ist deshalb ein Gangwechsel des automatischen Stufengetriebes 10 nicht erforderlich, wenn ein Schaltvorgang am automatische Stufengetriebe 10 nicht angestrebt wird, Es wird dann ein Energieverbrauch durch die Bremse nicht verursacht.
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Es ist zu beachten, daß die gleichen Bezugszahlen den gleichen Elementen zugeordnet werden, wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform, und deren Beschreibung deshalb nicht hier erfolgt.
Die 6 ist ein Querschnitt, der die Konstruktion einer Zwillingskupplung 68 zeigt, die eine Reibungseingriffsvorrichtung für ein Fahrzeug ist, bei dem die Erfindung angewandt wird. Die Zwillingskupplung ist so ausgebildet, daß sie im wesentlichen symmetrisch zur Achse C ist, wobei nur die obere Hälfte der Zwillingskupplung 68 in 6 gezeigt ist. Die Zwillingskupplung 68 ist zwischen dem Verbrennungsmotor und einem automatischen Stufengetriebe 77 mit einer ersten Eingangswelle 74 und einer zweiten Eingangswelle 76 auf der gleichen Achse angeordnet. Die Zwillingskupplung 68 überträgt/unterbricht die Energie, die vom Verbrennungsmotor auf das automatische Stufengetriebe 77 unter Benutzung der ersten Kupplung 70 über die erste Eingangswelle 74, und die Energie, die vom Verbrennungsmotor auf das automatische Stufengetriebe 77 unter Benutzung der zweiten Kupplung 72 über die zweite Eingangswelle 76 übertragen wird. Das automatische Stufengetriebe ist ein Getriebe mit konstantem Eingriff in Zwei-Achsen-Bauart, das als handbetätigtes Getriebe gut bekannt ist. Jedoch ist das automatische Stufengetriebe ein automatisches Getriebe, in dem der Gang unter mehreren Gängen durch einen Wählzylinder und einen Schaltzylinder ausgewählt werden kann. Durch Bildung des nächsten Gangs im voraus und Entkuppeln einer der Kupplungen der Zwillingskupplung 68, während die andere Kupplung der Zwillingskupplung 68 in Eingriff gebracht wird, wird der Schaltvorgang durchgeführt, während der Übertragungszustand der Antriebskraft aufrechterhalten wird, um die Möglichkeit der Verursachung eines Verzögerungs- oder Stoßeffekts bei der automatischen Durchführung des Schaltvorgangs zu reduzieren. Bei der Ausführungsform ist ein Getriebe für ungerade Gänge auf der ersten Eingangswelle 74 vorgesehen. Ebenfalls ist ein Getriebe für die geraden Gänge auf der zweiten Eingangswelle 76 vorgesehen. Wenn der Gang auf einen ungeraden Gang gewechselt wird, wird die erste Kupplung 70 eingekuppelt, das heißt in einen Eingriffszustand gebracht. Wenn der Gang auf einen geraden Gang gewechselt wird, wird die zweite Kupplung 72 eingekuppelt, das heißt in einen Eingriffszustand gebracht.
Die erste Kupplung 70 umfaßt ein ringförmiges Reibungselement 80, eine ringförmige erste Druckplatte 88 und eine erste Membranfeder 90. Das ringförmige Reibungselement 80 ist an einem äußeren Umfangsabschnitt einer ersten ringförmigen Kupplungsscheibe 78 angebracht, die ein Element von einander paarweise zugeordneten Elementen ist, die koaxial derart vorgesehen sind, daß sie sich relativ zueinander drehen können. Die ringförmige erste Druckplatte 88 ist ein drückendes Element, um das Reibungselement 80 gegen eine Gegenplatte 86 zu drücken, die das andere Element der einander paarweise zugeordneten Elemente ist und die mit einem Bolzen 84 integrierend an einem in ein Schwungrad 82 einbezogenen Tragabschnitt befestigt ist. Die erste Membranfeder 90 wird benutzt, um die erste Druckplatte 88 zu veranlassen, eine Drucklast P zu erzeugen, die die erste Kupplungsscheibe 78 in Eingriff mit der Gegenplatte 86 bringt, das heißt, um die erste Kupplungsscheibe 78 gegen die Gegenplatte 86 zu pressen. Die erste Kupplung 70 überträgt über die mit der ersten Kupplungsscheibe 78 gekoppelte erste Eingangswelle 74 Energie vom Verbrennungsmotor zum automatischen Stufengetriebe 77.
In ähnlicher Weise umfaßt die zweite Kupplung 72 ein ringförmiges Reibungselement 94, eine ringförmige zweite Druckplatte 96 und eine zweite Membranfeder 98. Das ringförmige Reibungselement 94 ist an einer zweiten ringförmigen Kupplungsscheibe 92 angebracht, die ein Element von einander paarweise zugeordneten Elementen ist, die koaxial derart vorgesehen sind, daß sie sich relativ zueinander drehen können. Die ringförmige zweite Druckplatte 96 ist ein drückendes Element, um das Reibungselement 94 gegen die Gegenplatte 86 zu drücken, die das andere Element der einander paarweise zugeordneten Elemente ist. Die zweite Membranfeder 98 wird benutzt, um die zweite Druckplatte 96 zu veranlassen, eine Drucklast P zu erzeugen, die die zweite Kupplungsscheibe 92 in Eingriff mit der Gegenplatte 86 bringt, das heißt, um die zweite Kupplungsscheibe 92 gegen die Gegenplatte 86 zu pressen. Die zweite Kupplung 72 schließt die zweite Membranfeder 98 ein und überträgt über die mit der zweiten Kupplungsscheibe 92 gekoppelte zweite Eingangswelle 76 Energie vom Verbrennungsmotor zum automatischen Stufengetriebe 77.
Bei der Ausführungsform ist die erste Kupplungsscheibe 78 an ihrem inneren Umfangsbereich mittels eines Niets 102 integrierend an einer ersten Kupplungsscheibennabe 100 befestigt. Wenn die erste Kupplungsscheibennabe 100 mit einem mit einer Keilwellenverzahnung versehenen Befestigungsabschnitt 104 am Ende der ersten Eingangswelle 74 in Eingriff steht, kann die erste Kupplungsscheibe 78 ist auf diese Weise nicht gegenüber der ersten Eingangswelle 74 gedreht werden, ist aber in Richtung der Achse C beweglich. Das Reibungselement 80 ist integrierend auf jeder der beiden äußeren Umfangsseiten der ersten Kupplungsscheibe 78 in einer Position angebracht, in der die Kupplungsscheibe 68 die Gegenplatte 86 und die erste Druckplatte 88 berührt, das heißt im wesentlichen in der gleichen radialer Position wie die Gegenplatte 86 und die Druckplatte 88. Die erste Druckplatte 88 steht mit ihrem äußeren Umfangsbereich in einem keilwellenartigen Eingriff mit einem eine Keilwellenverzahnung aufweisenden Verbindungsabschnitt 106, der an der inneren Umfangsfläche des in das Schwungrad 82 einbezogenen Tragabschnitts angeordnet ist. Durch eine solche Konstruktion kann die erste Druckplatte 88 sich nicht gegenüber dem Schwungrad 82 und seinem integrierten Tragabschnitt verdrehen, jedoch relativ zu ihm eine Bewegung in Richtung der Achse C ausführen. Ein ringförmiger Vorsprung 88a zur Aufnahme der Drucklast P von der ersten Membranfeder 90 ist an der ersten Druckplatte 88 vorgesehen. Außerdem ist das Schwungrad 82 mit dem integrierten Tragabschnitt durch eine Schraube 108 mit einer Kurbelwelle 110 des Verbrennungsmotors verbunden.
In ähnlicher Weise ist eine zweite Kupplungsscheibe 92 mit ihrem inneren Umfangsabschnitt integrierend mittels eines Niets 114 an einer zweiten Kupplungsscheibennabe 112 befestigt. Wenn die zweite Kupplungsscheibennabe 112 mit einem mit einer Keilwellenverzahnung versehenen Befestigungsabschnitt 116 am Ende der zweiten Eingangswelle 76 in Eingriff steht, kann die zweite Kupplungsscheibe 92 auf diese Weise nicht gegenüber der zweiten Eingangswelle 76 gedreht werden, ist aber in Richtung der Achse C beweglich. Das Reibungselement 94 ist integrierend auf jeder der beiden äußeren Umfangsseiten der zweiten Kupplungsscheibe 78 in einer Position angebracht, in der die Kupplungsscheibe 78 die Gegenplatte 86 und die zweite Druckplatte 96 berührt, das heißt im wesentlichen in der gleichen radialer Position wie die Gegenplatte 86 und die Druckplatte 96. Die zweite Druckplatte 96 steht mit ihrem äußeren Umfangsbereich in einem keilwellenartigen Eingriff mit einem eine Keilwellenverzahnung aufweisenden Verbindungsabschnitt 118, der an der inneren Umfangsfläche des in das Schwungrad 82 einbezogenen Tragabschnitts angeordnet ist. Durch eine solche Konstruktion kann die zweite Druckplatte 96 sich nicht gegenüber dem Schwungrad 82 und seinem integrierten Tragabschnitt verdrehen, jedoch relativ zu ihm eine Bewegung in Richtung der Achse C ausführen. Ein ringförmiger Vorsprung 96a zur Aufnahme der Drucklast P von der zweiten Membranfeder 98 ist an der zweiten Druckplatte 96 vorgesehen.
Jede der beiden Membranfedern 90 und 98 hat die teilweise Konusform mit dem vorgegebenen Scheitelwinkel r, wie im Falle der in 2 gezeigten Membranfeder 24 in der in den 1 und 3 gezeigten Ausführungsform. Die erste Membranfeder 90 hat einen ringförmigen Abschnitt 90a und einen vorspringen Abschnitt 90b. Die zweite Membranfeder 98 hat einen ringförmigen Abschnitt 98a und einen vorspringenden Abschnitt 98b. Jeder der beiden Membranfedern 90 und 98 der Ausführungsform hat die gleiche T/O-Charakteristik wie die Membranfeder 24 in der ersten Ausführungsform. Die erste Membranfeder 90 ist so angeordnet, daß der vorspringende Abschnitt 90b in einen Stützelemente 124 und 125 aufweisenden, integrierend mit dem in das Schwungrad 82 einbezogenen Tragabschnitt ausgebildeten Stützabschnitt 128, durch eine Durchbrechung 120 in diesem Tragabschnitt eingreift. In ähnlicher Weise ist die zweite Membranfeder 98 so angeordnet, daß der vorspringende Abschnitt 98b in einen Stützelemente 126 und 127 aufweisenden, integrierend mit dem in das Schwungrad 82 einbezogenen Tragabschnitt ausgebildeten Stützabschnitt 130, durch eine Durchbrechung 122 in diesem Tragabschnitt eingreift. Bei dem Zustand der in 6 gezeigten ersten Kupplung 70 wird die Drucklast P auf die erste Druckplatte 88 in einer in 6 nach rechts weisenden Richtung, das heißt in der Druckrichtung A, durch die erste Membranfeder 90 aufgebracht, wobei die Stützelemente 124 und 125 als Stützpunkte dienen. Zu diesem Zeitpunkt ist die erste Kupplungsscheibe 78 im Eingriffszustand, das heißt, die erste Kupplungsscheibe 78 wird gegen die Gegenplatte 86 und die erste Druckplatte 88 gepreßt. Es wird also die Antriebsenergie vom Motor über die erste Kupplung 70 auf das automatische Stufengetriebe übertragen. Andererseits wird bei dem in 6 gezeigten Zustand der zweiten Kupplung 72 die Drucklast P nicht durch die die Stützelemente 126 und 127 als Stützpunkte nutzende zweite Membranfeder 98 auf die zweite Druckplatte 96 übertragen. Zu dieser Zeit befindet sich die zweite Kupplungsscheibe 92 im gelösten Zustand, das heißt die zweite Kupplungsscheibe 92 wird nicht gegen die Gegenplatte 86 und die zweite Druckplatte 96 gepreßt. Es ist also die Energieübertragung vom Motor auf das automatische Stufengetriebe 77 über die zweite Kupplung 72 unterbrochen. Wie oben erwähnt, sind die Federkraft, die Form, die Position und dergleichen der ersten Membranfeder 90 und der zweiten Membranfeder 98 in geeigneter Weise so gewählt, daß die erste Kupplung 70 in den Eingriffszustand gebracht oder die zweite Kupplung 72 in den Lösezustand gebracht wird durch Nutzung der Kraft, die versucht, die teilweise Konusform der ersten Membranfeder 90 und der zweiten Membranfeder 98 aufrechtzuerhalten.
Als nächstes folgt eine Beschreibung, die den Fall betrifft, in dem die in 6 gezeigte erste Kupplung 70 vom Eingriffszustand in den Lösezustand gebracht wird, und den Fall, in dem die in 6 gezeigte zweite Kupplung 72 vom Lösezustand in den Eingriffszustand gebracht wird.
Wie in 6 gezeigt, umfaßt die Reibungseingriffsvorrichtung nach der Ausführungsform eine Betätigungsvorrichtung zur elastischen Verformung der ersten Membranfeder 90 und der zweiten Membranfeder 98, beispielsweise den Hydraulikzylinder 40, der der gleiche ist wie der in der in den 1 und 3 gezeigten Ausführungsform. Die erste Membranfeder 90 und die zweite Membranfeder 98 werden, wie in unterbrochenen Linien dargestellt, durch ein Membranfederbetätigungselement 132 elastisch verformt. Nachdem die erste Membranfeder 90 und die zweite Membranfeder 98 elastisch verformt worden sind, wird die durch die erste Membranfeder 90 auf die erste Druckplatte 88 übertragene Drucklast P aufgehoben und die erste Kupplung 70 außer Eingriff gebracht. Inzwischen wird die der zweiten Membranfeder zugeordnete Drucklast P in der in 6 nach links weisenden Richtung, das heißt in der Druckrichtung B, auf die zweite Druckplatte 96 übertragen und die zweite Kupplung 72 in Eingriff gebracht.
Beispielsweise umfaßt das Membranfederbetätigungselement 132 ein ringförmiges erstes Element 132a und ein ringförmiges zweites Element 132b, die miteinander integrierend durch ein Niet 134 verbunden sind, und einen ersten Eingriffsabschnitt 132c und einen zweiten Eingriffsabschnitt 132d, die durch das erste Element 132a und das zweite Element 132b gebildet werden. Der ringförmige Abschnitt 90a der ersten Membranfeder 90 wird durch den ersten Eingriffsabschnitt 132c gehalten. Ebenso wird der ringförmige Abschnitt 98a der zweiten Membranfeder 98 durch den zweiten Eingriffsabschnitt 132d gehalten. Das Membranfederbetätigungselement 132 ist mit dem Kolben 46 in einem Kupplungsabschnitt 140 über ein Lager 136 und ein Lagerkupplungselement 138 derart gekuppelt, daß es relativ zum Kolben 46 drehbar ist und in Bezug auf die Achse C gegenüber dem Kolben 46 unbeweglich ist. Durch diese Konstruktion bewegt sich der Kolben 46, wenn der Hydraulikdruck in der zweiten Ölkammer 54 gegenüber dem Hydraulikdruck in der ersten Ölkammer 50 erhöht wird, in 6 nach rechts. Dadurch werden der vom ersten Eingriffsabschnitt 132c gehaltene ringförmige Abschnitt 90a und der vom zweiten Eingriffsabschnitt 132d gehaltene ringförmige Abschnitt 98a in die in 6 nach rechts weisende Richtung gezogen. Als Ergebnis werden die erste Membranfeder 90 und die zweite Membranfeder 98 elastisch verformt und umgewendet. Nachdem die erste Membranfeder 90 und die zweite Membranfeder 98 elastisch verformt sind, wie dies durch unterbrochene Linien gezeigt ist, wird die durch die erste Membranfeder 90 auf die erste Druckplatte 88 ausgeübte Drucklast P aufgehoben und die erste Kupplung gelöst. Inzwischen wird die Drucklast P von der zweiten Membranfeder 98 auf die zweite Druckplatte 96 übertragen und die zweite Kupplung 72 in Eingriff gebracht. Beim Ausführungsbeispiel wird als Lager 136 ein Schrägkugellager gezeigt. Es ist jedoch das Lager 136 nicht auf das Schrägkugellager beschränkt Das Lager 136 kann jede Lagerbauart aufweisen, sofern es so gestaltet werden kann, daß das Membranfederbetätigungselement 132 und das Lagerkupplungselement 138 in Richtung der Achse C zueinander unbeweglich sind. Es können beispielsweise Kegelrollenlager verwendet werden.
Zu diesem Zeitpunkt wird aufgrund der T/O-Charakteristik der ersten Membranfeder 90 die Drucklast P der ersten Membranfeder 90 in die nichtdrückende Richtung A' ausgeübt, die entgegengesetzt zur Druckrichtung A ausgerichtet ist. Gleichermaßen wird aufgrund der T/O-Charakteristik die Drucklast P der zweiten Membranfeder 98 in die Druckrichtung B ausgeübt. In diesem Zustand werden der Lösezustand der ersten Kupplung und der Eingriffszustand der zweiten Kupplung 72 aufrechterhalten, selbst wenn ein Ziehen des ringförmigen Abschnitts 90a und des ringförmigen Abschnitts 98a aufgrund der Aktion des Hydraulikzylinders 40 in der in 6 nach rechts weisenden Richtung nicht durchgeführt wird.
Deshalb ist die erste Membranfeder 90 zu geformt, daß sie elastisch zwischen der in 6 mit durchgehenden Linien gezeigten ersten Form und der in 6 mit unterbrochenen Linien gezeigten zweiten Form verformt werden kann. In diesem Fall wird die erste Form für die Aufrechterhaltung des Zustands benutzt, in dem die Drucklast auf die erste Druckplatte 88 ausgeübt wird, so daß der Eingriffszustand der ersten Kupplung 70 ohne Aktion des Hydraulikzylinders 40 aufrechterhalten wird. Ebenso wird die zweite Form benutzt um dem Zustand aufrechtzuerhalten, in dem die Drucklast P nicht auf die erste Druckplatte 88 übertragen wird und somit der Lösezustand der ersten Kupplung 70 ohne Aktion des Hydraulikzylinders 40 erhalten bleibt.
Auch die zweite Membranfeder 98 ist so geformt, daß sie elastisch zwischen der in 6 in unterbrochenen Linien gezeigten ersten Form und der in 6 in durchgehenden Linien gezeigten zweiten Form verformbar ist. In diesem Fall wird die erste Form zur Aufrechterhaltung des Zustands benützt, in dem die Drucklast P auf die zweite Druckplatte 96 übertragen wird, so daß der Eingriffszustand der zweiten Kupplung 72 ohne Aktion des Hydraulikzylinders 40 erhalten bleibt. Ebenso wird die zweite Form benutzt, um den Zustand aufrechtzuerhalten, in dem die Drucklast P nicht auf die zweite Druckplatte 96 übertragen wird, so daß der Lösezustand der zweiten Kupplung 72 ohne Aktion des Hydraulikzylinders 40 erhalten bleibt.
Als nächstes wird der Fall beschrieben, in dem die erste Kupplung 70 vom Lösezustand in den Eingriffszustand überführt wird, und der Fall, daß die zweite Kupplung 72 vom Eingriffszustand in den Lösezustand überwechselt. Zunächst wird aufgrund der Betätigung des Hydraulikzylinders 40 der Hydraulikdruck in der ersten Ölkammer gegenüber dem Hydraulikdruck in der zweiten Ölkammer 54 erhöht und der Kolben 46 in 6 nach links bewegt. Damit wird der vom ersten Eingriffsabschnit 132c gehaltene ringförmige Abschnitt 90a und der vom Eingriffsabschnitt 132d gehaltene ringförmige Abschnitt 98a in 6 nach links gezogen. Als Ergebnis wird die erste Membranfeder 90 elastisch von der zweiten Form in die erste Form umgeformt. Gleichzeitig wird die zweite Membranfeder 98 elastisch von der ersten Form zur zweiten Form umgeformt.
Als nächstes wird der Fall beschrieben, daß die erste Kupplung 70 vom Eingriffszustand zum Lösezustand umgestellt wird, und der Fall, in dem die zweite Kupplung 72 vom Lösezustand in den Eingriffszustand umgestellt wird. Zunächst wird für den Betrieb des Hydraulikzylinders 40 der Hydraulikdruck in der zweiten Ölkammer 54 gegenüber dem Hydraulikdruck in der ersten Ölkammer 50 erhöht und der Kolben 46 in 6 nach rechts bewegt. Somit werden der von dem ersten Eingriffsabschnitt 132c gehaltene ringförmige Abschnitt 90a und der vom zweiten Eingriffsabschnitt 132d gehaltene ringförmige Abschnitt 98a in 6 nach rechts gezogen. Als Ergebnis wird die erste Membranfeder 90 elastisch von der ersten Form in die zweite Form umgeformt. Ebenfalls wird die zweite Membranfeder 98 elastisch von der zweiten Form in die erste Form umgeformt.
Als Ergebnis wird die Tätigkeit des Hydraulikzylinders 40 nur erforderlich, wenn die erste Membranfeder 90 und die zweite Membranfeder 98 elastisch von der ersten Form in die zweite Form oder von der zweiten Form in die erste Form umgeformt werden. In der Zwischenzeit, im Beharrungszustand in der die erste Membranfeder 90 und die zweite Membranfeder 98 in der ersten oder der zweiten Form gehalten werden, ist die Betätigung des Hydraulikzylinders 40 nicht erforderlich. Somit wird kein Energieverbrauch durch einen kontinuierlichen Betrieb des Hydraulikzylinders verursacht und deshalb wird die Wirtschaftlichkeit des Kraftstoffverbrauchs erhöht. Außerdem kann die Zwillingskupplung 68 durch Benutzung des Hydraulikzylinders 40 als Betätigungsvorrichtung in und außer Eingriff gebracht werden. Deshalb entsteht aufgrund der Ausführungsform ein Vorteil in Bezug auf die Kosten, den für die Montage der Rei bungseingriffsvorrichtung erforderlichen Platz im Fahrzeug, den Zusammenbau und dergleichen, im Vergleich mit dem Fall, daß Betätigungsvorrichtungen sowohl für die erste als auch für die zweite Kupplung vorgesehen sind. Wie im Falle der ersten Ausführungsform wird der oben erwähnte Hydraulikdruck zugeführt als der Originaldruck des Hydraulikdrucks, der durch die vom Verbrennungsmotor betriebene Ölpumpe oder die durch Batteriestrom betriebene elektrische Ölpumpe oder dergleichen erzeugt wird. Demgemäß könnte durch den kontinuierlichen Betrieb des Hydraulikzylinders 40 ein Energieverlust auftreten und die Wirtschaftlichkeit des Brennstoffverbrauchs würde reduziert.
Die 7 zeigt eine dritte Ausführungsform. Bei der dritten Ausführungsform wird als Betätigungsvorrichtung für die elastische Verformung der ersten Membranfeder 80 und der zweiten Membranfeder 98 anstelle des Hydraulikzylinders 40 nach der zweiten Ausführungsform ein Elektromotor 142 vorgesehen. Wie im Falle der zweiten Ausführungsform werden die erste Membranfeder 90 und die zweite Membranfeder 98 durch das Membranfedernbetätigungselement 132 so elastisch verformt, daß sie sich in der durch die ausgezogenen Linien oder in der durch die unterbrochenen Linien gezeigten Form befinden. Aufgrund der elastischen Umformung wird die erste Kupplung 70 in Eingriff und die zweite Kupplung 72 außer Eingriff gebracht. Alternativ kann auch die erste Kupplung 70 außer Eingriff und die zweite Kupplung 72 in Eingriff gebracht werden. Es ist zu beachten, daß die Konstruktion und die Aktionen der Zwillingskupplung 68 und dergleichen bei der dritten Ausführungsform die gleichen sind wie bei der in 6 gezeigten Ausführungsform mit Ausnahme der Konstruktion zur Kuppelung des Elektromotors 142 mit dem Membranfernbetätigungselement 132. Deshalb erfolgt die Beschreibung der genannten, in 6 gezeigten gleichen Elemente nicht hier.
Beispielsweise ist der Elektromotor 142 operativ mit dem Membranventilbetätigungselemente 132 über ein Schneckengetriebe 148, das eine Schnecke 144 und ein Schneckenrad 146 einschließt; ein Kupplungselement 152, das mit dem Schneckenrad durch einen Stift 150 verbunden ist; das Lagerkupplungselement 138, das mit dem Kupplungselement 152 durch einen Stift 156 verbunden ist, so daß es gegenüber dem Kupplungselement 152 wenigstens in der Richtung um die Achse C nicht drehbar ist; und das Lager 136 gekuppelt. Durch diese Konstruktion wird die Drehung des Elektromotors 142 in eine Bewegung in Richtung der Achse C umgewandelt. Wenn die erste Kupplung 70 in Eingriff und die zweite Kupplung außer Eingriff ist, wird der Elektromotor 142 so gedreht, daß der vom ersten Eingriffsabschnitt 132c gehaltene erste ringförmige Abschnitt 90a und der vom zweiten Eingriffselement 132d gehaltene ringförmige Abschnitt 98a in 7 nach links gezogen werden und die erste Membranfeder 90 elastisch von der zweiten Form in die erste Form und die zweite Membranfeder 98 elastisch von der ersten Form in die zweite Form umgeformt wird. Inzwischen, wenn die erste Kupplung 70 außer Eingriff und die zweite Kupplung 72 in Eingriff gebracht ist, wird der Elektromotor 142 so gedreht, daß der vom ersten Eingriffsabschnitt 132c gehaltene ringförmige Abschnitt 90a und der vom zweiten Eingriffselement 132d gehaltene ringförmige Abschnitt 98a in 7 nach rechts gezogen werden und die erste Membranfeder 90 elastisch von der ersten Form in die zweite Form und die zweite Membranfeder 98 elastisch von der zweiten Form in die erste Form umgeformt wird.
Wie oben erwähnt, wird bei der dritten Ausfuhrungsform ebenso wie bei der zweiten Ausführungsform die Aktion der Betätigungsvorrichtung, also hier des Elektromotors 142 nur benötigt, wenn jede der ersten Membranfeder 90 und der zweiten Membranfeder 98 elastisch von der ersten Form in die zweite Form oder von der zweiten Form in die erste Form verformt wird. Im Beharrungszustand wird die Aktion des Elektromotors, die durch elektrische Energie aus der Batterie oder dergleichen gespeist wird, nicht erforderlich. Demgemäß wird ein Energieverlust nicht verursacht und die Wirtschaftlichkeit des Kraftstoffverbrauchs erhöht. Auch kann die Zwillingskupplung 68 durch den Elektromotor 142 als Betätigungsvorrichtung in oder außer Eingriff gebracht werden. Deshalb ergibt sich durch die Ausführungsform ein Vorteil hinsichtlich der Kosten, des für den Einbau der Reibungseingriffsvorrichtung im Fahrzeug benötigen Raums, der Montage und dergleichen, im Vergleich mit dem Fall, in dem Betätigungsvorrichtungen sowohl für die erste Kupplung 70, als auch für die zweite Kupplung 72 vorgesehen sind. Außerdem wird die Wirtschaftlichkeit des Brennstoffverbrauchs verbessert.
Die 8 zeigt eine vierte Ausführungsform. Die Positionen und Konstruktionen der ersten Kupplung 70 und der zweiten Kupplung 72 bei der vierten Ausführungsform unterscheiden sich von jenen in der dritten Ausführungsform. Genauer gesagt dient bei der dritten Ausführungsform die Gegenplatte 86 als ein Element der einander paarweise so zugeordneten Elemente, daß sie relativ zueinander drehbar sind, und die der ersten Kupplungsscheibe 78 zur Bildung der ersten Kupplung 70 zugeordnet sind, auch als ein Element der einander paarweise so zugeordneten Elemente, daß sie relativ zueinander drehbar sind, und die der zweiten Kupplungsscheibe 92 zur Bildung der zweiten Kupplung 7 zugeordnet sind. Statt der einen Gegenplatte 86 ist bei der vierten Ausführungsform der ersten Kupplungsscheibe 78 eine erste Gegenplatte 158 und der zweiten Kupplungsscheibe 92 eine zweite Gegenplatte 160 zugeordnet. Auch sind bei der vierten Ausführungsform die erste Kupplung 70 und die zweite Kupplung 72 so angeordnet, daß ihre rechte und ihre linke Seite im Vergleich zur dritten Ausführungsform vertauscht sind.
Wie im Falle der ersten Druckplatte 88 besitzt die erste Gegenplatte 158 eine ringförmige Gestalt. Auch ist die erste Druckplatte 88 so angeordnet, daß sie gegenüber dem in das Schwungrad 62 einbezogenen Tragabschnitt nicht drehbar ist. und in Richtung der Achse C beweglich ist, wenn die erste Druckplatte 88 mit ihrem äußeren Umfangsabschnitt nach Art einer Keilwellenverbindung mit einem eine Keilwellenverzahnung aufweisenden Verbindungsabschnitt 106 an der inneren Umfangsfläche dieses Tragabschnitts in Eingriff steht. Die erste Gegenplatte 158 ist unbeweglich angeordnet und mit einem ringförmigen, in den Verbindungsabschnitt 106 eingepaßten Sicherungsring so fixiert, daß sie einen Druck auf die erste Kupplungsscheibe 78 ausüben kann. Wie im Falle der zweiten Druckplatte 96 besitzt die zweite Gegenplatte 160 eine ringförmige Gestalt. Auch ist die zweite Druckplatte 96 so angeordnet, daß sie gegenüber dem in das Schwungrad 62 einbezogenen Tragabschnitt nicht drehbar ist. und in Richtung der Achse C beweglich ist, wenn die zweite Druckplatte 96 mit ihrem äußeren Um fangsabschnitt nach Art einer Keilwellenverbindung mit einem eine Keilwellenverzahnung aufweisenden Verbindungsabschnitt 118 an der inneren Umfangsfläche dieses Tragabschnitts in Eingriff steht. Die zweite Gegenplatte 160 ist unbeweglich angeordnet und mit einem ringförmigen, in den Verbindungsabschnitt 118 eingepaßten Sicherungsring so fixiert, daß sie einen Druck auf die zweite Kupplungsscheibe 92 ausüben kann.
Wie oben erwähnt, ist die Konstruktion bei der vierten Ausführungsform die gleiche wie bei der dritten Ausführungsform mit Ausnahme der Tatsache, daß die Aktion der Zwillingskupplung 68 in der in Bezug auf die Achse C in der Gegenrichtung erfolgt und die Konstruktionen der ersten Kupplung 70 und der zweiten Kupplung 72 sich zwischen der dritten und der vierten Ausführungsform unterscheiden. Deshalb erfolgt die Beschreibung der übereinstimmenden Elemente nicht hier, nachdem die gleichen Wirkungen auch bei der vierten Ausführungsform auftreten. Die vierte Ausführungsform ist ein Beispiel für die Position und Konstruktion der Zwillingskupplung 68, die sich von der bei der dritten Ausführungsform unterscheidet, und es können verschiedene andere Ausführungsformen realisiert werden. Beispielsweise kann der Betriebspunkt, an dem die erste Membranfeder 90 oder die zweite Membranfeder 98 elastisch verformt werden von der ersten Form zur zweiten Form oder von der zweiten Form zur ersten Form, bei der ersten Membranfeder 90 und der zweiten Membranfeder 90 unterschiedlich sei. Es können dann mit nur einer Betätigungsvorrichtung die erste Kupplung 70 und die zweite Kupplung 72 gleichzeitig oder unabhängig voneinander in oder außer Eingriff gebracht werden.
Soweit wurden die Ausführungsformen gemäß der Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Jedoch kann die Erfindung auch in anderen Ausführungsformen realisiert werden.
Beispielsweise wird in den oben erwähnten Ausführungsformen die Reibungseingriffsvorrichtung durch die Bremse 12 dargestellt, die das automatische Stufengetriebe für ein Fahrzeug bildet oder durch die Zwillingskupplung 68 zur Übertragung/Unterbrechung der Antriebsenergie vom Motor zum automatischen Stufenge triebe 77 einschließlich der zwei Eingangswellen. Jedoch ist die Reibungseingriffsvorrichtung darauf nicht beschränkt. Die Erfindung kann auf eine Kupplung angewandt werden, die ein automatisches Stufengetriebe 10, eine automatische Kupplung der Bauart als Einscheibentrockenkupplung mit einer Membranfeder, die mit einem manuell schaltbaren Getriebe verbunden ist, eine Eingangskupplung die die Antriebskraft vom Motor zu einem kontinuierlich veränderbaren Getriebe mit sich kontinuierlich ändernder Ausgangsdrehzahl überträgt/unterbricht, oder eine Vorrichtung zur Umschaltung zwischen Vorwärtsfahrt und Rückwärtsfahrt, die mit einem kontinuierlich veränderbaren Getriebe verbunden ist. Insbesondere kann die Erfindung auf alle Arten von Reibungseingriffsvorrichtungen angewandt werden, solang die Reibungseingriffsvorrichtung zum Stoppern einer Rotation benutzt wird, oder zur Übertragung/Unterbrechung oder Veränderung der Antriebsenergie eines Motors in einem Übertragungspfad zur Übertragung der Antriebsenergie auf ein angetriebenes Rad. Beispielsweise ist, wenn die Erfindung auf eine Kupplung oder Bremse als Teil eines automatischen Stufengetriebes 10 angewandt wird, die Aktion des Hydraulikzylinders 40 zur Auswahl eines Gangs des automatischen Stufengetriebes 10 nicht erforderlich, wenn das Schalten des automatischen Stufengetriebes nicht ausgeführt wird. Als Ergebnis wird ein Energieverlust durch kontinuierlichen Betrieb des Hydraulikzylinders 40 nicht verursacht und die Wirtschaftlichkeit des Kraftstoffverbrauchs wird verbessert. Auch kann als Quelle der Antriebskraft für die Aktion ein Elektromotor oder dergleichen anstelle des Verbrennungsmotors benutzt werden. Die Erfindung kann auch auf ein Reibungseingriffselement angewandt werden, die für ein anderes Element als ein Fahrzeug benutzt wird.
Bei den oben erwähnten Ausführungsformen hat jede der Membranfeder 24, der ersten Membranfeder 90 und der zweiten Membranfeder 98 einen ringförmigen Abschnitt 24a, der ein ringförmiges Federelement ist, und den vorspringenden Abschnitt 24b. Jedoch kann die Erfindung auch auf sogenannte Scheibenfedern angewandt werden, die den vorspringenden Abschnitt 24b nicht besitzen.
Auch ist bei den oben erwähnten Ausführungsformen sowohl die Bremse 12 als auch die Zwillingskupplung 68 eine Einscheibenreibungseingriffsvorrichtung, bei wel cher die Zahl der Bremsscheibe 14, der ersten Kupplungsscheibe 78 oder der zweiten Kupplungsscheibe 92 eins ist. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Es können auch Mehrscheibenreibungseingriffsvorrichtungen benutzt werden, die mehr als eine Reibungsscheibe oder -platte aufweisen. In diesem Falle sind in Richtung der Achse C die der Druckplatte 22 ohne die vorspringenden Abschnitte entsprechenden Druckplatten und die Mehrzahl der Reibungsscheiben abwechselnd angeordnet. Es können auch verschiedene Ausführungsformen realisiert werden, die die Kupplungsform zwischen der Zwischenwelle 26 und der ersten Eingangswelle 74 und dergleichen betreffen, und den Sicherungsring 36 zur Positionierung und ähnliches. Beispielsweise kann der Befestigungsabschnitt 34 so ausgebildet sein, daß er eine Funktion als Teil zur Positionierung der Gegenplatte 20 besitzt.
Auch weist der Hydraulikzylinder 40 der oben erwähnten Ausführungsformen hauptsächlich ein ringförmiges Zylindergehäuse 44 und den Kolben 46 auf. In diesem Falle, muß das Lager 146 nicht vorgesehen werden.
Weiter wird bei den oben erwähnten Ausführungsformen der Hydraulikzylinder 40 oder der Elektromotor 142 benutzt. Jedoch können auch bidirektionale Betätigungsvorrichtungen benutzt werden, wie verschiedene Formen von Motoren, Zylindern und dergleichen, beispielsweise können hydraulische, elektromagnetische oder pneumatische Motoren und Zylinder benutzt werden.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf eine Anzahl von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist dies doch so zu verstehen, daß die Erfindung nicht auf die als Beispiel gewählten Ausführungsformen oder Konstruktionen beschränkt ist. Im Gegenteil ist es beabsichtigt, die Erfindung auf verschiedene Modifikationen, Ausführungsformen und äquivalente Anordnungen zu erstrecken. Obwohl die verschiedenen Elemente der Ausführungsbeispiele in verschiedenen Kombinationen und Anordnungen gezeigt wurden, die Beispiele sind, liegen andere Kombinationen und Anordnungen einschließlich solcher mit mehr, weniger oder nur einem einzigen Element innerhalb Geist und Umfang der Erfindung.

Claims

Reibungseingriffsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt; ein Reibungselement (16, 80, 94), das an einem Element (14, 78, 92) einander paarweise zugeordneter Elemente angebracht ist, die derart koaxial angeordnet sind, daß sie gegeneinander drehbar sind; ein Druckelement (22, 86, 158, 160), das geeignet ist, das Reibungselement (16, 80, 94) gegen das andere Element (20) der einander paarweise zugeordneten Elemente zu drücken: eine Feder (24, 90, 98), die geeignet ist, das Druckelement zu veranlassen, eine Drucklast zu erzeugen, die das Reibungselement (16, 80, 94) gegen das andere Element (20) der einander paarweise zugeordneten Elemente drückt; und eine Betätigungsvorrichtung (40, 142) zur elastischen Verformung der Feder, wobei die Feder (24, 90, 98) derart geformt ist, daß sie elastisch zwischen einer ersten Form zur Aufrechterhaltung des Zustands, in dem das Druckelement (22, 88, 96) zur Erzeugung der Drucklast veranlaßt ist, und einer zweiten Form zur Aufrechterhaltung des Zustands, in dem, das Druckelement (22, 88, 96) nicht zur Erzeugung einer Drucklast veranlaßt ist, verformbar ist, die Feder von der ersten Form zur zweiten Form durch die Aktion einer Betätigungsvorrichtung (142) elastisch verformbar ist, um die einander paarweise zugeordneten Elemente miteinander in Eingriff zu bringen, und die Feder (24, 90, 98) von der zweiten zur ersten Form durch die Aktion der Betätigungsvorrichtung (142) elastisch verformbar ist, um die einander paarweise zugeordneten Elemente außer Eingriff zu bringen.
Reibungseingriffsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (20, 90, 98) eine Membranfeder mit einem konusförmigen Abschnitt ist, in dem ein innerer Umfang gegenüber einem äußeren Umfang in einer axialen Richtung versetzt ist.
Reibungseingriffsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungseingriffsvorrichtung (68) wenigstens ein Element aus einer eine Kupplung und eine Bremse umfassenden Gruppe ist, deren Eingriffsaktion gesteuert ist, um einen Gang eines automatischen Stufengetriebes für ein Fahrzeug zu schalten.
Reibungseingriffsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungseingriffsvorrichtung (68) eine Fahrzeugkupplung ist, die zwischen einem Motor und einer Antriebswelle in einem Fahrzeug angeordnet ist und die zur Übertragung/Unterbrechung der Motorenergie benutzt ist.