DE102010035134A1

DE102010035134A1 - Doppelkupplung für ein Getriebe mit mehreren Eingangswellen

Info

Publication number: DE102010035134A1
Application number: DE102010035134A
Authority: DE
Inventors: Servet Yildiz; Markus Hähle; James M. Clarkston Partyka; Robert Neil White Lake Paciotti
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-08-26
Filing date: 2010-08-23
Publication date: 2011-04-07
Anticipated expiration: 2030-08-24
Also published as: CN102003528A; US8413780B2; DE102010035134B4; US20110053697A1; CN102003528B

Abstract

Eine Vorrichtung zum Übertragen von Drehmoment zwischen einem Schwungrad, das mit einem Motor drehbar verbunden ist, und einem Doppelkupplungsgetriebe. Die Vorrichtung umfasst ein erstes im Wesentlichen u-förmiges Element, das an einem Umfang einer Doppelkupplung des Doppelkupplungsgetriebes befestigt ist. Das erste im Wesentlichen u-förmige Element definiert einen Schlitz mit einem offenen Ende. Das zweite im Wesentlichen u-förmige Element ist an einem Umfang des Schwungrads befestigt. Das zweite im Wesentlichen u-förmige Element enthält ein Unterstützungselement, um ein Eingriffelement zu unterstützen. Das erste im Wesentlichen u-förmige Element passt wenigstens teilweise in das zweite im Wesentlichen u-förmige Element. Die beiden Buchsen sind in der Nähe des Eingriffelements zwischen dem ersten und dem zweiten Kopplungselement angeordnet. Das Eingriffelement das zweiten im Wesentlichen u-förmigen Elements ist konfiguriert, um mit dem offenen Ende des Schlitzes des ersten u-förmigen Elements in Eingriff zu gelangen und um das erste im Wesentlichen u-förmige Element auf das zweite im Wesentlichen u-förmige Element auszurichten, um dadurch Drehmoment zwischen dem Schwungrad und dem Doppelkupplungsgetriebe zu übertragen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/237,100, eingereicht am 26. August 2009, die hiermit durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Getriebe und insbesondere auf eine Doppelkupplung für ein kompaktes Doppelkupplungs-Mehrganggetriebe.
HINTERGRUND
Die Angaben in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen bereit, die mit der vorliegenden Offenbarung in Beziehung stehen, wobei sie nicht notwendig Stand der Technik bilden.
Ein typisches Doppeleingangs-Mehrganggetriebe besitzt eine erste Eingangswelle und eine zweite Eingangswelle, die eine hohle Hülsenwelle ist, die zu der ersten Eingangshalle konzentrisch ist. Die erste und die zweite Eingangswelle werden über eine Doppelkupplung wahlweise mit der Motorkurbelwelle gekoppelt. Die Doppel- oder Zweifachkupplung besitzt zwei unabhängige Kupplungseinheiten, die jeweils getrennt drehfest an einer der Eingangswellen angebracht sind. Die Kupplungseinheiten enthalten Reibelemente, die axial gegen Reibelemente gedrückt werden, die letztlich an der Kurbelwelle drehfest angebracht sind. Eine Doppelkupplungs-Betätigungsvorrichtung erzeugt die Anlegekraft, die notwendig ist, um die Reibelemente axial zusammenzudrücken und um die Eingangswellen mit der Kurbelwelle rotatorisch zu koppeln.
Obwohl derzeitige Doppelkupplungen ihren beabsichtigten Zweck erreichen, ist der Bedarf an neuen und verbesserten Konfigurationen, die eine verbesserte Leistung zeigen, im Wesentlichen konstant. Beispielsweise ist ein Problem, das im Stand der Technik nicht angesprochen wird, die relative Bewegung zwischen dem Schwungrad und dem Doppelkupplungsmodul. Daher besteht auf dem Gebiet ein Bedarf an einer Doppelkupplung mit verbesserter Drehmomentübertragungsfähigkeit, verbesserter Unterbringung und vereinfachter Montage, wobei ein Mechanismus geschaffen wird, um Geräusche oder Vibrationen zu reduzieren oder zu beseitigen.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung schafft eine Doppelkupplung für ein Doppelkupplungsgetriebe. Das Getriebe besitzt zwei Eingangswellen, nämlich eine erste Welle und eine zweite Welle, die eine hohle Hülsenwelle ist. Die zweite Welle ist zur ersten Welle konzentrisch. Die Doppelkupplung besitzt zwei Kupplungseinheiten, die eine Kurbelwelle eines Motors wahlweise mit einer der zwei Eingangswellen koppeln. Genauer umfasst die Doppelkupplung Elemente wie etwa ein Kupplungsgehäuse mit einer ersten Menge Reibelemente, die an der Kurbelwelle über ein Schwungrad drehfest angebracht sind, und andere Elemente wie etwa Naben mit einer zweiten Menge Reibelemente, die an den Eingangswellen drehfest angebracht sind. Die ersten und zweiten Reibelemente werden axial zusammengedrückt, um eine der Naben mit dem Doppelkupplungsgehäuse zu koppeln, um dadurch Drehmoment von der Kurbelwelle an eine der Eingangswellen zu übertragen. Es ist eine Doppelkupplungs-Betätigungsvorrichtung vorgesehen, um die axiale Druckkraft zu erzeugen, die erforderlich ist, um die erste und die zweite Menge Reibelemente zusammenzudrücken. Die Doppelkupplungs-Betätigungsvorrichtung umfasst einen ersten und einen zweiten ringförmigen Kolben. Die ringförmigen Kolben besitzen ein erstes Ende, das mit ringförmigen Lageranordnungen in Kontakt ist. Die ringförmigen Lageranordnungen sind mit Betätigungshebeln in Kontakt, die mit der ersten Menge Reibelemente in Kontakt sind. Die ringförmigen Kolben sind in konzentrischen, ringförmigen Kolbenschlitzen angeordnet. Der Kolben und die ringförmigen Schlitze bilden gemeinsam ringförmige Kolbenkammern. Die Kolbenkammern sind mit Hydraulikfluid gefüllt. Wenn das Hydraulikfluid mit Druck beaufschlagt wird, gleiten die Kolben aus den ringförmigen Schlitzen und üben auf die Betätigungshebel eine Kraft aus, die ihrerseits eine axiale Druckkraft auf die Reibelemente ausüben.
In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält die Doppelkupplung ein erstes Kopplungselement, das an einer Mittelplatte befestigt ist.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält das erste Kopplungselement der Doppelkupplung einen Schlitz mit einer Öffnung, die sich gegenüber dem Schwungrad befindet.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält das Schwungrad ein zweites Kopplungselement, das an einem Umfang des Schwungrads fest angebracht ist, wobei sich das zweite Kopplungselement gegenüber dem ersten Kopplungselement der Doppelkupplung befindet.
In einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält das zweite Kopplungselement einen Stift, der konfiguriert ist, um mit dem Schlitz in dem ersten Kopplungselement in Eingriff zu gelangen.
In einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält das zweite Kopplungselement angewinkelte Flansche, die den Eingriff des zweiten Kopplungselements in dem ersten Kopplungselement erleichtern.
Die obigen Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindungen gehen aus der folgenden genauen Beschreibung der besten Arten für die Ausführung der Erfindung ohne weiteres hervor, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine Teilquerschnittsansicht einer Drehmomentübertragungsvorrichtung, einer Betätigungsvorrichtung und eines Schwungrads gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine perspektivische Ansicht der Drehmomentübertragungsvorrichtung und des Schwungrads von 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
3 ist eine Teilquerschnittsansicht des ersten und des zweiten Kopplungselements zum rotatorischen Koppeln der Drehmomentübertragungsvorrichtung mit dem Schwungrad gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG
In 1 ist eine Teilquerschnittsansicht einer Drehmomentübertragungsvorrichtung für ein Doppeleingangsgetriebe (nicht gezeigt) allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 ist beispielsweise eine Doppelkupplung, die in einem Fahrzeugantriebsstrang angeordnet ist. Typischerweise enthält der Fahrzeugantriebsstrang einen Motor und ein Getriebe. In der momentanen Ausführungsform ist das Getriebe einen Doppeleingangsgetriebe, bei dem Drehmoment über die wahlweise Betätigung der Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 vom Motor über eine Kurbelwelle 12 an zwei Eingangswellen in dem Getriebe übertragen wird: eine erste Eingangswelle 14 und eine zweite Eingangswelle 16. Die zweite Eingangswelle 16 ist eine Hülsenwelle (oder Hohlwelle), die zu der ersten Eingangswelle 14 konzentrisch ist und über dieser liegt. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 ist in einem Getriebegehäuse oder Glockengehäuse 18 angeordnet.
Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 besitzt zwei getrennte und unabhängige Reibkupplungen 20 und 22, die in einem Kupplungsgehäuse 24 angeordnet sind. Das Kupplungsgehäuse 24 ist an einem Schwungrad 26 drehfest angebracht, wie später genauer beschrieben wird. Das Schwungrad 26 ist mit einer Kurbelwelle 12 verbunden und ist vorzugsweise ein Doppelmassen-Schwungrad, das konfiguriert ist, um Vibrationen in der Kurbelwelle 12 zu dämpfen und zu reduzieren. Die Reibkupplung 20 enthält ein Reibelement 28, während die Reibkupplung 22 ein Reibelement 30 enthält. Das Reibelement 28 ist an einem Nabenelement 34 befestigt. Das Reibelement 30 ist an einem Nabenelement 32 befestigt. Die Nabenelemente 32 und 34 sind jeweils getrennt an der ersten bzw. zweiten Eingangswelle 14, 16 drehfest angebracht. Das Kupplungsgehäuse 24 enthält außerdem Reibelemente 36, 38 und eine Kupplungsmittelplatte 40, die jeweils am Gehäuse 24 drehfest angebracht sind. Die Reibelemente 28, 30, die Kupplungsmittelplatte 40 und die Reibelemente 36 und 38 sind konfiguriert, um eine Reibkupplung zu bilden, die auf dem Gebiet als Doppelkupplung bekannt ist. Somit verbindet ein wahlweiser Eingriff durch axialen Druck des Reibelements 28 mit dem Reibelement 36 und mit der Kupplungsmittelplatte 40 die Kurbelwelle 12 für eine gemeinsame Drehung mit der zweiten Eingangswelle 16. Der wahlweise Eingriff des Reibelementes 30 mit dem Reibelement 38 und der Kupplungsmittelplatte 40 verbindet die Kurbelwelle 12 für eine gemeinsame Drehung mit der ersten Eingangswelle 14. Die Reibkupplungen 20 und 22 können mehrere Reibelemente 28 und 30 enthalten, die mit einer entsprechenden Mehrzahl von Reibelementen 36 und 38 zusammenwirken, die mit dem Gehäuse 24 verbunden sind. Die Anzahl und die Größe der Reibelemente können anhand geeigneter Drehmomentübertragungsanforderungen verändert werden. Selbstverständlich kann die Drehmomentübertragungsfähigkeit der Vorrichtung 10 durch Verändern der Anzahl von Reibelementen und der Größe der Oberfläche jedes Reibelementes verändert werden.
Die Kopplung der Kurbelwelle 12 mit den Eingangswellen 14 und 16 wird durch axiales Drücken der Reibelemente und der Kupplungsmittelplatte 40 durch Betätigungshebel 42 und 44 erzielt. Die Betätigungshebel 42, 44 besitzen ein erstes Ende 46, das mit dem Gehäuse 24 in Kontakt ist und konfiguriert ist, um daran zu schwenken. Die zweiten Enden 48 der Betätigungshebel 42, 44 sind mit einer Betätigungsvorrichtung 50 im Kontakt und konfiguriert, um eine Anlegekraft, die hiervon erzeugt wird, aufzunehmen.
Wie weiterhin in 1 gezeigt ist, enthält die Betätigungsvorrichtung 50 ein ringförmiges Gehäuse 52, ein Paar ringförmiger Kolben 54 und 56 und ein Paar Lageranordnungen 58 und 60. Das Gehäuse 52 ist an einem Glockengehäuse 18 angebracht und daran drehfest befestigt und definiert eine Mittelbohrung 61 sowie ein Paar ringförmiger Schlitze 62 und 64. Die Mittelbohrung 61 ist so bemessen, dass sich die erste Eingangswelle 14 und die zweite Eingangswelle 16 hindurch bewegen können. Der ringförmige Schlitz 62 ist zu dem ringförmigen Schlitz 64 konzentrisch und radial innerhalb angeordnet. Die ringförmigen Kolben 54 und 56 sind konfiguriert, um in den Schlitzen axial zu gleiten, und bilden damit Kolbenkammern 66 und 68. Die ringförmigen Kolben 54 und 56 enthalten ferner Dichtungen 70 und 72, die am Ende der Kolben 54 bzw. 56 befestigt sind. Die Dichtungen 70 und 72 sind konfiguriert, um ein übermäßiges Entweichen von Hydraulikfluid zwischen einer Wand der Kolbenkammern 66 und 68 und den Enden der Kolben zu verhindern. Die Kolbenkammern 66 und 68 werden durch (nicht gezeigte) Kupplungsversorgungsbohrungen mit Hydraulikfluid gefüllt. Die Lageranordnungen 58 und 60 sind Betätigungslager, die die Drehelemente der Kupplung 10 (d. h. das Gehäuse 24 und die Betätigungshebel 42 und 44) von den nicht rotierenden Elementen der Betätigungsvorrichtung 50 (d. h. die Kolben 54 und 56) torsionstechnisch entkoppeln.
Im Betrieb wird Hydraulikfluid mit Druck beaufschlagt und durch Kupplungsversorgungsbohrungen gedrängt, um die Kolben 54 und 56 aus ihren jeweiligen Kolbenkammern 66 und 68 zu den Hebeln 42 und 44 zu schieben. Genauer wird mit Druck beaufschlagtes Hydraulikfluid durch die Kupplungsversorgungsbohrung in die Kolbenkammer 66 geschoben, wodurch der ringförmige Kolben 54 gedrängt wird, aus der Kammer zum Hebel 42 zu gleiten. Wenn sich der ringförmige Kolben 56 aus der Kammer 66 bewegt, übt die Lageranordnung 58, die mit dem ringförmigen Kolben 54 in Kontakt ist, auf ein Ende des Betätigungshebels 42 eine Kraft aus. Der Betätigungshebel 42 drückt seinerseits das Reibelement 38 axial gegen das Reibelement 32 und die Mittelplatte 40, wodurch das Reibelement 32 veranlasst wird, sich im Wesentlichen mit derselben Drehzahl wie das Reibelement 38 zu drehen. Dadurch ist die Kurbelwelle 12 wahlweise mit der ersten Eingangswelle 14 rotatorisch gekoppelt. Ebenso wird mit Druck beaufschlagtes Fluid durch Kupplungsversorgungsbohrungen in die Kammer 68 geschoben, wodurch der ringförmige Kolben 56 dazu gedrängt wird, aus der Kammer 68 zum Hebel 44 zu gleiten. Wenn sich der ringförmige Kolben 56 aus der Kammer 68 bewegt, übt die Lageranordnung 60, die mit dem ringförmigen Kolben 56 in Kontakt ist, eine Kraft auf ein Ende des Betätigungshebels 44 aus. Der Betätigungshebel 44 drückt seinerseits das Reibelement 36 axial gegen das Reibelement 28 und die Mittelplatte 40, wodurch das Reibelement 28 veranlasst wird, sich im Wesentlichen mit derselben Drehzahl wie das Reibelement 36 und die Mittelplatte 40 zu drehen. Dadurch ist die Kurbelwelle 12 wahlweise mit der zweiten Eingangswelle 16 rotatorisch gekoppelt.
In den 2 und 3 sind eine perspektivische Teilansicht bzw. eine Teilquerschnittsansicht des Schwungrads und der Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Wie gezeigt ist, enthält die Kupplungsmittelplatte 40 einen Ansatz oder ein erstes Kopplungselement 80, das in einem Umfang der Platte 40 gebildet oder daran befestigt ist. Der Ansatz 80 definiert einen ”u-förmigen” Schlitz 82, der ein offenes Ende 84 besitzt. Das offene Ende 84 befindet sich gegenüber einem zweiten Kopplungselement 86, das am Schwungrad 26 befestigt ist, oder ist zu diesem geöffnet. In der vorliegenden Ausführungsform sind drei erste Kopplungselemente 80 in gleichen Abständen um einen Umfang der Platte 40 angeordnet. Die vorliegende Erfindung zieht jedoch in Betracht, dass in alternativen Ausführungsformen zusätzliche erste Kopplungselemente in gleichen Abständen um einen Umfang der Platte 40 angeordnet sind.
Das zweite Kopplungselement 86, das am Schwungrad 26 befestigt ist, enthält einen Bügel 90, einen Stift 92 und eine Buchse 94. Der Bügel 90 besitzt eine Basis 100 und ein Paar vorstehender Flanschelemente 102 und 104. Die Basis 100 ist an einem Ring 106 befestigt oder einteilig damit ausgebildet. Der Ring 106 ist durch Befestigungseinrichtungen 108 am Schwungrad 96 befestigt. Daher ist der Bügel 90 für eine gemeinsame Drehung mit dem Schwungrad 26 konfiguriert. In der vorliegenden Ausführungsform sind drei zweite Kopplungselemente 86 in gleichen Abständen um einen Umfang des Rings 106 gegenüber den ersten Kopplungselementen 80 angeordnet. Die vorliegende Erfindung zieht jedoch in Betracht, dass in alternativen Ausführungsformen zusätzliche zweite Kopplungselemente in gleichen Abständen um einen Umfang des Rings 106 angeordnet sind. An der Basis 100 sind im Wesentlichen unter einem 90°-Winkel vorstehende Flanschelemente 102 und 104 befestigt. Die Flanschelemente 102 und 104 besitzen entfernt von der Basis 100 Enden 110 bzw. 112, die relativ zu der Basis unter einem Winkel, der wesentlich größer als 90° ist, angewinkelt sind. Die Flanschelemente 102 und 104 weisen ferner Öffnungen auf, die konfiguriert sind, um den Stift 92 aufzunehmen. Der Stift 92 ist so bemessen, dass er in den Schlitz 82 des ersten Kopplungselements 80 passt. Am Stift 92 sind benachbart zu jedem Flanschelement 102 und 104 Buchsen 94 (wovon nur eine gezeigt ist) angeordnet. Die Buchsen 94 sind konfiguriert, um den Raum zwischen den Seiten des ersten Kopplungselements 80 und des zweiten Kopplungselements 86 zu verringern oder zu beseitigen, wenn die Kopplungselemente in einer zusammenpassenden Beziehung stehen, wie später beschrieben wird.
Wie in den 1 und 3 gezeigt ist, ist die Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 für eine gemeinsame Drehung mit dem Schwungrad 96 über den zusammenpassenden Eingriff des ersten Kopplungselements 80 mit dem zweiten Kopplungselement 86 gekoppelt. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 wird durch axiale Translation der Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 zum Schwungrad 26 in einen schnellen und sicheren Eingriff mit dem Schwungrad 26 gebracht. Genauer wird, wenn die Vorrichtung 10 axial translatorisch bewegt wird, der Stift 92 des zweiten Kopplungselements 80 in die Öffnung 84 des Schlitzes 82 des ersten Kopplungselements 80 eingesetzt. Der Abstand zwischen den Flanschen 102 und 104 und die Dicke der Buchsen 94 sind so bemessen, dass sie im Wesentlichen an die Abmessungen des ersten Kopplungselements 80 angepasst sind, so dass eine relative Drehbewegung der ersten und der zweiten Kopplung verringert oder beseitigt wird.
Obwohl die besten Arten für die Ausführung der Erfindung im einzelnen beschrieben worden sind, wird der Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich diese Erfindung bezieht, verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen erkennen, um die Erfindung innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche in die Praxis umzusetzen.

Claims

Vorrichtung zum Übertragen von Drehmoment zwischen einem Schwungrad, das mit einem Motor drehbar verbunden ist, und einem Doppelkupplungsgetriebe, wobei die Vorrichtung umfasst: ein erstes Kopplungselement, das an einem Umfang einer Doppelkupplung des Doppelkupplungsgetriebes befestigt ist, wobei das erste Kopplungselement einen Schlitz mit einem offenen Ende definiert; und ein zweites Kopplungselement, das an einem Umfang des Schwungrads befestigt ist, wobei das zweite Kopplungselement ein Unterstützungselement aufweist, um ein Eingriffelement zu unterstützen, wobei das Eingriffelement des zweiten Kopplungselements konfiguriert ist, um mit dem offenen Ende des Schlitzes des ersten Kopplungselements in Eingriff zu gelangen und das erste Kopplungselement mit dem zweiten Kopplungselement auszurichten, um dadurch Drehmoment zwischen dem Schwungrad und dem Doppelkupplungsgetriebe zu übertragen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Unterstützungselement eine Basis und ein Paar Flanschelemente, die von der Basis vorstehen, aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Basis und das Paar Flanschelemente des Unterstützungselements einen u-förmigen Bügel bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die beiden Flanschelemente einen ersten Flanschabschnitt, der zu der Basis senkrecht ist, und einen zweiten Flanschabschnitt, der von dem ersten Flanschabschnitt unter einen Winkel von weniger als 90° in Bezug auf den ersten Flanschabschnitt vorsteht, umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Eingriffelement ein Stift ist, der so bemessen ist, dass er in den Schlitz des ersten Kopplungselements passt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner ein Paar Buchsen umfasst, die in der Nähe des Eingriffelements zwischen dem ersten und dem zweiten Kopplungselement angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die beiden Buchsen so bemessen sind, dass sie einen Raum zwischen dem ersten und dem zweiten Kopplungselement füllen, um Drehmoment zwischen dem ersten und dem zweiten Kopplungselement zu übertragen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei drei erste Kopplungselemente in gleichen Abständen um den Umfang der Doppelkupplung angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei drei zweite Kopplungselemente in gleichen Abständen um den Umfang des Schwungrads angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste und das zweite Kopplungselement konfiguriert sind, um eine axiale Bewegung der Doppelkupplung relativ zu dem Schwungrad zuzulassen.