DE102006031788A1

DE102006031788A1 - Schaltelementanordnung

Info

Publication number: DE102006031788A1
Application number: DE102006031788A
Authority: DE
Inventors: Gabor Diosi; Josef Haupt; Martin Dr. Brehmer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2006-07-10
Filing date: 2006-07-10
Publication date: 2008-01-17
Also published as: US20080006503A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltelementanordnung mit einem als Lamellenträger ausgebildeten Zylinder (12) einer ersten Kupplung (10) und einem als Lamellenträger oder Bandbremszylinder ausgebildeten Zylinder (23) eines zweiten Schaltelementes (20), wobei der Zylinder (12) des ersten Schaltelementes (10) eine an einer Welle (40) oder an einem Gehäuse gelagerte antreibbare Nabe (15) aufweist, und wobei der Zylinder (23) des zweiten Schaltelementes (20) den Zylinder (12) des ersten Schaltelementes (10) radial umschließt. Anstelle einer Lagerung des Zylinders (23) des zweiten Schaltelementes (20) an der Nabe (15) des Zylinders (12) des ersten Schaltelementes (10) ist vorgesehen, dass der Zylinder (23) des zweiten Schaltelementes (20) am Außendurchmesser des Zylinders (12) des ersten Schaltelementes (10) über ein Radiallager (30) verdrehbar gelagert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltelementanordnung mit einem als Lamellenträger ausgebildeten Zylinder eines ersten Schaltelementes und einem als Lamellenträger oder Bandbremszylinder ausgebildeten Zylinder eines zweiten Schaltelementes, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Anordnungen mit zwei benachbarten Kupplungen, bei denen ein zylindrischer Lamellenträger der ersten Kupplung räumlich gesehen innerhalb eines Zylinderraums eines zylindrischen Lamellenträgers der zweiten Kupplung angeordnet ist und eine Nabe des genannten Lamellenträgers der ersten Kupplung an einer Welle oder an einem Gehäuse verdrehbar gelagert ist, sind aus dem Getriebebau vielfältig bekannt. Üblicherweise weist dabei der genannte Lamellenträger der zweiten Kupplung eine Nabe auf, die entweder an der Nabe des genannten Lamellenträgers der ersten Kupplung oder ebenfalls am Gehäuse oder an der gleichen Welle wie die Nabe des genannten Lamellenträgers der ersten Kupplung oder an einer anderen Welle des Getriebes verdrehbar gelagert ist. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ist beispielsweise aus der DE 102 10 348 A1 bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltelementanordnung mit einem als Lamellenträger ausgebildeten Zylinder eines ersten Schaltelementes, der eine an einer Welle oder an einem Gehäuse gelagerte antreibbare Nabe aufweist, sowie mit einem als Lamellenträger oder Bandbremszylinder ausgebildeten Zylinder eines zweiten Schaltelementes, der den Zylinder des ersten Schaltelementes radial umschließt und an dem Zylinder des ersten Schaltelementes verdrehbar gelagert ist, zu schaffen, bei der der Zylinder des zweiten Schaltelementes hinsichtlich seiner Herstellbarkeit optimiert ist.
Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch eine Schaltelementanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.
Ausgehend vom bekannten Stand der Technik weist die Schaltelementanordnung einen als Lamellenträger ausgebildeten Zylinder eines ersten Schaltelementes und einen als Lamellenträger oder Bandbremszylinder ausgebildeten Zylinder eines zweiten Schaltelementes auf, wobei der Zylinder des ersten Schaltelementes eine an einer Welle oder an einem Gehäuse gelagerte antreibbare Nabe aufweist, und wobei der Zylinder des zweiten Schaltelementes den Zylinder des ersten Schaltelementes radial umschließt.
Im Unterschied zum gattungsgemäßen Stand der Technik, bei dem der Zylinder des (radial äußeren) zweiten Schaltelementes eine Nabe aufweist, die ihrerseits an der Nabe des Zylinders des (radial inneren) ersten Schaltelementes verdrehbar gelagert ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Zylinder des (radial äußeren) zweiten Schaltelementes am Außendurchmesser des Zylinders des (radial inneren) ersten Schaltelementes verdrehbar gelagert ist.
Dabei kann das zwischen dem Außendurchmesser des Zylinders des (radial inneren) ersten Schaltelementes und einem Innendurchmesser des Zylinders des (radial äußeren) zweiten Schaltelementes vorgesehene Radiallager wahlweise mit dem Zylinder des ersten Schaltelementes oder mit dem Zylinder des zweiten Schaltelementes verdrehfest verbunden sein.
In einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das Radiallager als Gleitlager mit voneinander getrennt am Umfang verteilt angeordneten Lagersegmenten ausgebildet ist. Vorzugsweise sind mindestens drei dieser Lagersegmente, die auch als Gleitschuhe bezeichnet werden können, vorgesehen. Zur Befestigung dieser Lagersegmente am Zylinder des ersten bzw. zweiten Schaltelementes kann beispielsweise eine so genannte Spreizzapfenbefestigung vorgesehen sein, bei der die Lagersegmente in mit dem jeweiligen Lagersegment korrespondierende Durchbrüche oder Bohrungen des entsprechenden Schaltelement-Zylinders eingeclipst sind.
In einer anderen konstruktiven Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das Radiallager als ringförmiges Gleitlager ausgebildet ist.
Vom Werkstoff her kann das als Radiallager beispielsweise im wesentlichen aus Kunststoff oder beispielsweise im wesentlichen aus Lagermetall hergestellt sein.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren am Beispiel einer ausgeführten Konstruktion einer Schaltelementanordnung eines Automatgetriebes näher erläutert, wobei gleiche Bauteile auch mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Es zeigen:
1 einen Axialschnitt eines Getriebes gemäß dem Stand der Technik;
2 einen sektionalen Axialschnitt eines Getriebes mit einer beispielhaften Schaltelementanordnung gemäß der Erfindung;
3 einen vergrößerten Ausschnitt aus 2 im Bereich der erfindungsgemäßen Radiallagerung und
4 einen vergrößerten Radialschnitt aus 2 im Bereich der erfindungsgemäßen Radiallagerung.
Der in 1 dargestellte Getriebeschnitt als Beispiel für den Stand der Technik offenbart eine Schaltelementanordnung mit einer ersten Kupplung 10 und einer zweiten Kupplung 20. Die erste Kupplung 10 weist ein Lamellenpaket 11, einen als Außenlamellenträger ausgebildeten Zylinder 12 zur Aufnahme von außenverzahnten Lamellen dieses Lamellenpaketes 11 sowie einen zylinderförmigen Innenlamellenträger 13 zur Aufnahme von innenver zahnten Lamellen dieses Lamellenpaketes 11 auf. Dabei ist eine Nabe 15 dieses Zylinders 12 bzw. Außenlamellenträgers der ersten Kupplung 10 über ein Lager 41 verdrehbar auf einer Welle 40 der Getriebes radial gelagert. Die zweite Kupplung 20 weist ein Lamellenpaket 21, einen als Innenlamellenträger ausgebildeten Zylinder 23 zur Aufnahme von innenverzahnten Lamellen dieses Lamellenpaketes 21 sowie einen zylinderförmigen Außenlamellenträger 22 zur Aufnahme von außenverzahnten Lamellen dieses Lamellenpaketes 21 auf, wobei die erste Kupplung 10 räumlich gesehen vollständig innerhalb eines Zylinderraums angeordnet ist, der durch diesen Zylinder 23 bzw. Innenlamellenträger der zweiten Kupplung 20 gebildet wird. Wie in dem mit A bezeichneten Detail ersichtlich, weist er Zylinder 23 bzw. Innenlamellenträger der zweiten Kupplung 20 dabei eine Nabe 25 auf, die über ein Lager 42 verdrehbar auf der Nabe 15 des Zylinders 12 bzw. Außenlamellenträgers der ersten Kupplung 10 radial gelagert. Da einerseits die Lamellenpakete 11, 21 der beiden Kupplungen räumlich gesehen axial nebeneinander angeordnet sind und die Nabe 25 des Zylinders 23 bzw. Innenlamellenträgers der zweiten Kupplung 20 räumlich gesehen in etwa radial unterhalb des Lamellenpaketes 21 der zweiten Kupplung 20 angeordnet ist, andererseits aber ein Abschnitt des Zylinders 23 bzw. Innenlamellenträgers der zweiten Kupplung 20 das Lamellenpaket 11 der ersten Kupplung 10 radial umschließt, ist der Zylinder 23 bzw. Innenlamellenträger der zweiten Kupplung 20 als zweiteilige Schweißkonstruktion ausgebildet.
2 zeigt nun eine beispielhafte Schaltelementanordnung gemäß der Erfindung, mit einem beispielhaft als Lamellenkupplung ausgebildeten ersten Schaltelement 10 und einem beispielhaft ebenfalls als Lamellenkupplung ausgebildeten zweiten Schaltelement 20, beide angeordnet innerhalb eines Getriebegehäuses 50. Vergleichbar zum Stand der Technik gemäß 1 weist gemäß 2 das erste Schaltelement 10 einen Zylinder 12 auf, der beispielhaft als Außenlamellenträger ausgebildet ist zur Aufnahme von außenverzahnten Lamellen 11a eines Lamellenpaketes 11 des ersten Schaltelementes 10. Dabei weist der Zylinder 12 bzw. Außenlamellenträger des ersten Schaltelementes 10 eine Nabe 15 auf, die über ein Lager 41 an einer Welle 40 des Getriebes vierdrehbar gelagert ist. Ein zur Aufnahme von innenverzahnten Lamellen 11i des Lamellenpaketes 11 vorgesehener zylinderförmiger Innenlamellenträger des ersten Schaltelementes 10 ist mit 13 bezeichnet. Eine Servoeinrichtung des ersten Schaltelementes 10 zur Betätigung deren Lamellenpaketes 11 ist mit 14 bezeichnet.
Wie in 2 weiterhin ersichtlich, weist das zweite Schaltelement 20 einen Zylinder 23 auf, der beispielhaft als Innenlamellenträger ausgebildet ist zur Aufnahme von innenverzahnten Lamellen 21i eines Lamellenpaketes 21 des zweiten Schaltelementes 20. Dabei umschließt dieses Zylinders 23 des zweiten Schaltelementes 20 das erste Schaltelement 10 zumindest weitgehend, wobei das Lamellenpaket 21 des zweiten Schaltelementes 20 räumlich gesehen axial neben dem Lamellenpaket 11 des ersten Schaltelementes 10 angeordnet ist. Ein zur Aufnahme von außenverzahnten Lamellen 11a des Lamellenpaketes 21 vorgesehener zylinderförmiger Außenlamellenträger des zweiten Schaltelementes 20 ist mit 22 bezeichnet. Eine Servoeinrichtung des zweiten Schaltelementes 20 zur Betätigung deren Lamellenpaketes 21 ist mit 24 bezeichnet.
Im Unterschied zum Stand der Technik gemäß 1 ist gemäß 2 vorgesehen, dass der Zylinder 23 des zweiten Schaltelementes 20 über ein Radiallager 30 am Außendurchmesser des (radial innerhalb dieses Zylinders 23 angeordneten) Zylinders 12 des ersten Schaltelementes 10 gelagert ist. Hierdurch entfällt die im Stand der Technik vorgesehene Nabe des (radial äußeren) Zylinders 23 des zweiten Schaltelementes 20; entsprechend einfach ist dieser Zylinder 23 bzw. Innenlamellenträger des zweiten Schaltelementes 20 nunmehr herstellbar, beispielsweise als einteiliges Tiefzieh-Blechbauteil.
In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieses erfindungsgemäße Radiallager 30 zwischen dem Außendurchmesser des Zylinders 12 des ersten Schaltelementes 10 und einem Innendurchmesser des Zylinders 23 des zweiten Schaltelementes 20 räumlich gesehen nahe dem Lamellen- Paket 11 des ersten Schaltelementes 10 angeordnet, über so genannte Spreizzapfen mit dem (radial inneren) Zylinder 12 verdrehfest verbunden und beispielhaft als Segmentlagerung ausgebildet, was nachfolgend anhand von 3 und 4 noch näher erläutert wird. Selbstverständlich kann in einer anderen konstruktiven Ausgestaltung vorgesehen sein, dass das zwischen dem Außendurchmesser des Zylinders 12 des ersten Schaltelementes 10 und dem Innendurchmesser des Zylinders 23 des zweiten Schaltelementes 20 vorgesehene Radiallager verdrehfest mit dem (radial äußeren) Zylinder 23 verbunden ist. Auch kann in einer anderen konstruktiven Ausgestaltung vorgesehen sein, und dass das zwischen dem Außendurchmesser des Zylinders 12 des ersten Schaltelementes 10 und dem Innendurchmesser des Zylinders 23 des zweiten Schaltelementes 20 vorgesehene Radiallager als ringförmiges Gleitlager (ohne oder auch mit offenem Ringstoß) ausgebildet ist. Als Werkstoff für das Radiallager 30 kann beispielsweise Kunststoff oder Lagermetall vorgehen sein.
In 3 ist ein vergrößerten Ausschnitt aus 2 im Bereich des erfindungsgemäßen Radiallagers 30 dargestellt. Wie in 2 ist der (bezüglich der erfindungsgemäßen Schaltelementanordnung radial innenliegende) Zylinder des ersten Schaltelementes 10, der hier als Außenlamellenträger ausgebildet ist, in dessen Zylinderraum das Lamellenpaket 11 des ersten Schaltelementes 10 angeordnet ist, mit 12 bezeichnet. Die in ein entsprechendes Mitnahmeprofil dieses Zylinders 12 bzw. Außenlamellenträgers des ersten Schaltelementes 10 formschlüssig eingreifenden außenverzahnten Lamellen 11a dieses Lamellenpaketes 11 sind beispielhaft als Stahllamellen ausgebildet, die innenverzahnten Lamellen 11i dieses Lamellenpaketes 11 sind beispielhaft als Belaglamellen ausgebildet. Wie in 2 ist der (bezüglich der erfindungsgemäßen Schaltelementanordnung radial außenliegende) Zylinder des zweiten Schaltelementes 20 mit 23 bezeichnet.
Radial zwischen dem Außendurchmesser des radial inneren Zylinders 12 und dem Innendurchmesser des radial äußeren Zylinders 23 ist das erfindungsgemäße Radiallager 30 angeordnet, welches hier beispielhaft als Gleitlager mit voneinander getrennt am Umfang verteilt angeordneten Lagersegmenten 31 ausgebildet ist. Zur verdrehfesten Verbindung der einzelnen Lagersegmente 31 am radial inneren Zylinder 12 weist dieser Zylinder 12 an seiner radial äußeren Mantelfläche am Umfang verteilt Bohrungen 16 bzw. Durchbrüche auf, die mit dem jeweiligen Lagersegment 31 korrespondieren. Die einzelnen Lagersegmente 31 weisen an ihrem Innendurchmesser Spreizzapfen 33 auf, welche bei der Montage der einzelnen Lagersegmente 31 an den radial inneren Zylinder 12 in die genannten Bohrungen 16 bzw. Durchbrüche des Zylinders 12 eingeclipst werden, Die Gleitfläche des Radiallagers 30 bzw. der einzelnen Lagersegmente 31 ist mit 32 bezeichnet. Rotieren die beiden Zylinder 12, 23 mit unterschiedlicher Drehzahl, so entsteht zwischen dem Außendurchmesser der Lagersegmente 31 und dem Innendurchmesser des radial äußeren Zylinders 23 eine Relativbewegung.
4 schließlich zeigt einen vergrößerten Radialschnitt im Bereich der erfindungsgemäßen Radiallagerung gemäß 2. Wie in 2 ist der bezüglich der erfindungsgemäßen Schaltelementanordnung radial innenliegende Zylinder mit 12 und der bezüglich der erfindungsgemäßen Schaltelementanordnung radial außenliegende Zylinder mit 23 bezeichnet. Gut zu erkennen ist das Mitnahmeprofil des radial inneren Zylinders 12, der den Außenlamellenträger des ersten Schaltelementes 10 bildet, für die hier nicht sichtbaren außenverzahnten Lamellen 11a des Lamellenpaketes 11 des ersten Schaltelementes 10. Radial zwischen dem Außendurchmesser des radial inneren Zylinders 12 und dem Innendurchmesser des radial äußeren Zylinders 23 ist das erfindungsgemäße Radiallager 30 angeordnet, welches hier beispielhaft als Gleitlager mit voneinander getrennt am Umfang verteilt angeordneten Lagersegmenten 31 ausgebildet ist. Wie in 4 weiterhin ersichtlich, weist jedes dieser Lagersegmente 31 in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Spreizzapfen-Verbindungen 33 zum formschlüssigen Fixieren an dem radial inneren Zylinder 12 auf.
Bei Bedarf wird der Fachmann diese Fixierung der Lagersegmente 31 beispielsweise durch Verwendung von nur einem Spreizzapfen pro Lagersegment oder durch Verwendung von mehr als zwei Spreizzapfen pro Lagersegment oder durch eine andere geeignete formschlüssige Verbindung oder durch eine geeignete kraftschlüssige Verbindung wie beispielsweise eine Verklebung oder durch eine geeignete stoffschlüssige Verbindung modifizieren. Ebenso wird der Fachmann die Anzahl und Geometrie und auch den Werkstoff der Lagersegmente des erfindungsgemäßen Radiallagers an die tatsächlichen Gegebenheiten anpassen, insbesondere unter Berücksichtigung der real auftretenden Lagerbelastungen und Umweltparametern wie Gleitgeschwindigkeit, Radiallast, Umgebungstemperatur, Schmiermitteltemperatur und Schmiermittelmenge.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht beschränkt auf das anhand der Figuren beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Wie auch die konstruktiven Modifikationen des erfindungsgemäßen Radiallagers, so fallen auch andere Schaltelementanordnungen, bei denen beispielsweise anstellen von Kupplungen Bremsen vorgesehen sind, oder bei denen der (radial innere) Zylinder des ersten Schaltelementes nicht auf einer Welle sondern an einem Gehäuseelement gelagert ist, oder bei denen die Reibelemente der beiden Schaltelemente räumlich gesehen eine andere Lage relativ zueinander haben, unter den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.

10: erstes Schaltelement, erste Kupplung
11: Lamellenpaket des ersten Schaltelementes
11a: Außenlamellen des ersten Schaltelementes, Belaglamellen
11i: Innenlamellen des ersten Schaltelementes, Stahllamellen
12: Zylinder, Außenlamellenträger des ersten Schaltelementes
13: Innenlamellenträger des ersten Schaltelementes
14: Servoeinrichtung des ersten Schaltelementes
15: Nabe des Zylinders des ersten Schaltelementes
16: Bohrung des Außenlamellenträgers
20: zweites Schaltelement, zweite Kupplung
21: Lamellenpaket des zweiten Schaltelementes
21a: Außenlamellen des ersten Schaltelementes, Stahllamellen
21i: Innenlamellen des ersten Schaltelementes, Belaglamellen
22: Außenlamellenträger des zweiten Schaltelementes
23: Zylinder, Innenlamellenträger des zweiten Schaltelementes
24: Servoeinrichtung des zweiten Schaltelementes
25: Nabe des Zylinders des zweiten Schaltelementes
30: Radiallager, Gleitlager
31: Lagersegment
32: Gleitfläche
33: Spreizzapfen
40: Welle
41: Lager
42: Lager
50: Gehäuse
A: Detail des Getriebeschnitts

Claims

Schaltelementanordnung mit einem als Lamellenträger ausgebildeten Zylinder (12) eines ersten Schaltelementes (10) und einem als Lamellenträger oder Bandbremszylinder ausgebildeten Zylinder (23) eines zweiten Schaltelementes (20), wobei der Zylinder (12) des ersten Schaltelementes (10) eine an einer Welle (40) oder an einem Gehäuse gelagerte antreibbare Nabe (15) aufweist, und wobei der Zylinder (23) des zweiten Schaltelementes (20) den Zylinder (12) des ersten Schaltelementes (10) zumindest weitgehend radial umschließt, dadurch gekennzeichnet dass der Zylinder (23) des zweiten Schaltelementes (20) am Außendurchmesser des Zylinders (12) des ersten Schaltelementes (10) verdrehbar gelagert ist.
Schaltelementanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Außendurchmesser des Zylinders (12) des ersten Schaltelementes (10) und einem Innendurchmesser des Zylinders (23) des zweiten Schaltelementes (20) ein Radiallager (30) vorgesehen ist, welches mit dem Zylinder (12) des ersten Schaltelementes (10) verdrehfest, insbesondere formschlüssig oder kraftschlüssig oder stoffschlüssig, verbunden ist.
Schaltelementanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Außendurchmesser des Zylinders des ersten Schaltelementes und einem Innendurchmesser des Zylinders des zweiten Schaltelementes ein Radiallager vorgesehen ist, welches mit dem Zylinder des zweiten Schaltelementes verdrehfest, insbesondere formschlüssig oder kraftschlüssig oder stoffschlüssig, verbunden ist.
Schaltelementanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge kennzeichnet, dass das Radiallager (30) als Gleitlager mit voneinander getrennt am Umfang verteilt angeordneten Lagersegmenten (31) ausgebildet ist.
Schaltelementanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagersegmente (31) in mit dem jeweiligen Lagersegment (31) korrespondierende Durchbrüche oder Bohrungen (16) des Zylinders (12) des ersten Schaltelementes (10) bzw. zweiten Schaltelementes eingeclipst sind.
Schaltelementanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge kennzeichnet, dass das Radiallager (30) als ringförmiges Gleitlager ausgebildet ist.
Schaltelementanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (12) des ersten Schaltelementes (10) als Außenlamellenträger zur Aufnahme von außenverzahnten Lamellen eines Lamellenpaketes (11) des ersten Schaltelementes (10) ausgebildet ist.
Schaltelementanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (23) des zweiten Schaltelementes (20) als Innenlamellenträger zur Aufnahme von innenverzahnten Lamellen eines Lamellenpaketes (21) des zweiten Schaltelementes (20) ausgebildet ist.
Schaltelementanordnung nach Anspruch 7 und 8, dadurch ge kennzeichnet, dass die Lamellenpakete (11, 21) des ersten und zweiten Schaltelementes (10, 20) räumlich gesehen axial nebeneinander angeordnet sind.
Schaltelementanordnung nach Anspruch 7 und 8, dadurch ge kennzeichnet, dass das Lamellenpaket des zweiten Schaltelementes räumlich gesehen zumindest teilweise radial über dem Lamellenpaket des ersten Schaltelementes angeordnet ist.
Schaltelementanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Radiallager (30) räumlich gesehen nahe dem Lamellenpaket (11) des ersten Schaltelementes (10) angeordnet ist.
Schaltelementanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Radiallager (30) im wesentlichen aus Kunststoff hergestellt ist.
Schaltelementanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Radiallager (30) im wesentlichen aus Lagermetall hergestellt ist.