DE102010035137B4

DE102010035137B4 - Betätigungsvorrichtung für ein Doppelkupplungsgetriebe

Info

Publication number: DE102010035137B4
Application number: DE102010035137.7A
Authority: DE
Inventors: Joakim Hogberg; Uwe Krist; James M. Partyka; Robert Neil Paciotti; Stefan Gebert; Jürgen Ryba
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: 2015-07-30
Anticipated expiration: 2030-08-24
Also published as: DE102010035137A1

Abstract

Doppelkupplungs-Betätigungsvorrichtung (50) zum Betätigen einer Doppelkupplung (10) in einem Doppelkupplungsgetriebe, wobei die Doppelkupplungs-Betätigungsvorrichtung (50) umfasst: ein Gehäuse (52), das an dem Doppelkupplungsgetriebe fest angebracht ist und einen ersten und einen zweiten ringförmigen Schlitz (62, 64) definiert, wobei der zweite ringförmige Schlitz (64) konzentrisch zu dem und radial innerhalb von dem ersten ringförmigen Schlitz (62) ist; einen ersten ringförmigen Kolben (56), der wenigstens teilweise verschiebbar in dem ersten ringförmigen Schlitz (62) angeordnet ist; einen zweiten ringförmigen Kolben (54), der wenigstens teilweise verschiebbar in dem zweiten ringförmigen Schlitz (64) angeordnet ist; eine erste ringförmige Kolbenkammer (66), die durch den ersten ringförmigen Schlitz (62) und durch den ersten ringförmigen Kolben (56) definiert ist, wobei die erste ringförmige Kolbenkammer (66) mit einem Hydraulikfluid gefüllt ist; eine zweite ringförmige Kolbenkammer (68), die durch den zweiten ringförmigen Schlitz (64) und durch den zweiten ringförmigen Kolben (54) definiert ist, wobei die zweite ringförmige Kolbenkammer (68) mit dem Hydraulikfluid gefüllt ist; eine erste ringförmige Lageranordnung (58), die einen ersten Laufring in Kontakt mit dem ersten ringförmigen Kolben (56) und einen zweiten Laufring in Verbindung mit einer der Kupplungen (22) der Doppelkupplung aufweist; und eine zweite ringförmige Lageranordnung (60), die einen ersten Laufring in Kontakt mit dem zweiten ringförmigen Kolben (54) und einen zweiten Laufring in Verbindung mit der anderen der Kupplungen (20) der Doppelkupplung aufweist; und einen Positionssensor (80), der zum Erfassen der Position des ersten und des zweiten ringförmigen Kolbens (54, 56) an dem Gehäuse (52) der Betätigungsvorrichtung befestigt ist, wobei der Positionssensor (80) zwei Erfassungselemente (94, 96) enthält, eines zum Erfassen der Position des ersten ringförmigen Kolbens (56) und ein anderes zum Erfassen der Position des zweiten ringförmigen Kolbens (54); wobei die Doppelkupplung durch unabhängige ...

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Getriebe und insbesondere auf eine Doppelkupplungs-Betätigungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 für ein kompaktes Doppelkupplungs-Mehrganggetriebe, wie sie beispielsweise aus der DE 60 2004 009 042 T2 , oder der DE 60 2004 10 001 215 T2 bekannt geworden ist.
HINTERGRUND
Ein typisches Doppeleingangs-Mehrganggetriebe, wie es beispielsweise auch aus der DE 35 04 086 A1 bekannt geworden ist, weist eine erste Eingangswelle und eine zweite Eingangswelle, die eine Hohlwelle ist, die konzentrisch zu der ersten Eingangswelle ist, auf. Die erste und die zweite Eingangswelle sind über eine Doppelkupplung wahlweise mit der Motorkurbelwelle gekoppelt. Die Doppel- oder Zweifachkupplung weist zwei unabhängige Kupplungseinheiten auf, die jeweils getrennt an einer der Eingangswellen drehfest angebracht sind. Die Kupplungseinheiten enthalten Reibelemente, die gegen Reibelemente, die schließlich an der Kurbelwelle drehfest angebracht sind, axial zusammengedrückt werden. Eine Doppelkupplungs-Betätigungsvorrichtung erzeugt die Anlegekraft, die notwendig ist, um die Reibelemente axial zusammenzudrücken und die Eingangswellen drehend mit der Kurbelwelle zu koppeln.
Obwohl gegenwärtige Doppelkupplungs-Betätigungsvorrichtungen ihren beabsichtigten Zweck erfüllen, ist die Notwendigkeit neuer und verbesserter Konfigurationen, die verbesserte Leistung zeigen, insbesondere unter den Gesichtspunkten der Effizienz, der Ansprechempfindlichkeit und der Laufruhe und der verbesserten Unterbringung, hauptsächlich der verringerten Größe und des verringerten Gewichts, im Wesentlichen ständig vorhanden.
Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Doppelkupplungs-Betätigungsvorrichtung anzugeben, die eine verbesserte Unterbringungsmöglichkeit aufweist.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung schafft eine Doppelkupplungs-Betätigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 für ein Doppelkupplungsgetriebe. Das Getriebe weist zwei Eingangswellen, eine erste Welle und eine zweite Welle, die eine Hohlwelle ist, auf. Die zweite Welle ist konzentrisch zu der ersten Welle. Eine Doppelkupplung, die zwei Kupplungseinheiten aufweist, koppelt wahlweise eine Kurbelwelle eines Motors mit einer der zwei Eingangswellen. Genauer enthält die Doppelkupplung Elemente wie etwa ein Kupplungsgehäuse, das einen ersten Satz von Reibelementen aufweist, die über ein Schwungrad drehfest mit der Kurbelwelle verbunden sind, und andere Elemente wie etwa Naben, die einen zweiten Satz von Reibelementen aufweisen, die drehfest mit den Eingangswellen verbunden sind. Das erste und das zweite Reibelement werden axial gegeneinander zusammengedrückt, um eine der Naben mit dem Doppelkupplungsgehäuse zu koppeln und dadurch Drehmoment von der Kurbelwelle zu einer der Eingangswellen zu übertragen. Es wird eine Doppelkupplungs-Betätigungsvorrichtung geschaffen, um die axiale Kompressionskraft zu erzeugen, die erforderlich ist, um den ersten und den zweiten Satz von Reibelementen zusammenzudrücken. Die Doppelkupplungs-Betätigungsvorrichtung enthält einen ersten und einen zweiten ringförmigen Kolben. Die ringförmigen Kolben enthalten ein erstes Ende, das mit ringförmigen Lageranordnungen in Kontakt steht. Die ringförmigen Lageranordnungen stehen mit Betätigungshebeln in Kontakt, die mit dem ersten Satz von Reibelementen in Kontakt stehen. Die ringförmigen Kolben sind in konzentrischen ringförmigen Kolbenschlitzen angeordnet. Der Kolben und die ringförmigen Schlitze bilden zusammen ringförmige Kolbenkammern. Die Kolbenkammern sind mit Hydraulikfluid gefüllt. Wenn das Hydraulikfluid mit Druck beaufschlagt wird, gleiten die Kolben aus den ringförmigen Schlitzen und üben eine Kraft auf die Betätigungshebel aus, die wiederum eine axiale Kompressionskraft auf die Reibelemente ausüben.
In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält die Doppelkupplungs-Betätigungsvorrichtung ein Gehäuse, das einen ersten ringförmigen Schlitz aufweist, der sich radial innerhalb eines zweiten ringförmigen Schlitzes befindet.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält die Doppelkupplungs-Betätigungsvorrichtung ein Gehäuse, das eine zentrale Bohrung aufweist, die konzentrisch zu den ringförmigen Schlitzen ist und sich innerhalb des ersten ringförmigen Schlitzes befindet.
In einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält die Doppelkupplungs-Betätigungsvorrichtung einen Positionssensor, der an dem Gehäuse der Betätigungsvorrichtung befestigt ist.
In einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Positionssensor zwei Erfassungselemente, eines zum Erfassen der Position des ersten ringförmigen Kolbens und das andere zum Erfassen der Position des zweiten ringförmigen Kolbens.
Die obigen Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen leicht aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen hervor.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Teilquerschnittsansicht einer Drehmomentübertragungseinrichtung für ein Doppeleingangsgetriebe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2A ist eine perspektivische Ansicht der Vorderseite einer Betätigungsvorrichtung zum Aktivieren der Drehmomentübertragungseinrichtung aus 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2B ist eine perspektivische Ansicht der Rückseite einer Betätigungsvorrichtung zum Aktivieren der Drehmomentübertragungseinrichtung aus 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine Teilquerschnittsansicht der Betätigungsvorrichtung aus 2A und 2B gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine Vorderansicht der Betätigungsvorrichtung aus 2A und 2B, die an einer Wand des Gehäuses eines Getriebes befestigt ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
5 und 6 sind perspektivische Ansichten eines Sensors zum Erfassen der Position der in 2A und 2B gezeigten Betätigungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG
In 1 ist eine Teilquerschnittsansicht einer Drehmomentübertragungseinrichtung für ein Doppeleingangsgetriebe (nicht gezeigt) allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Drehmomentübertragungseinrichtung 10 ist z. B. eine Doppelkupplung, die in einem Fahrzeugantriebsstrang angeordnet ist. Üblicherweise enthält der Fahrzeugantriebsstrang einen Motor und ein Getriebe. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Getriebe ein Doppeleingangsgetriebe, bei dem Drehmoment vom Motor über eine Kurbelwelle 12 durch wahlweisen Betrieb der Drehmomentübertragungseinrichtung 10 auf 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 konzentrisch mit der ersten Eingangswelle 14 ist und über ihr liegt. Die Drehmomentübertragungseinrichtung 10 ist in einem Getriebegehäuse oder in einer Getriebeglocke 18 angeordnet.
Die Drehmomentübertragungseinrichtung 10 weist zwei getrennte und unabhängige Reibkupplungen 20 und 22 auf, die in einem Kupplungsgehäuse 24 angeordnet sind. Das Kupplungsgehäuse 24 ist drehfest mit einem Schwungrad 25 verbunden. Das Schwungrad 25 ist mit der Kurbelwelle 12 verbunden und ist vorzugsweise ein Zweimassenschwungrad, das zum Dämpfen und Verringern der Schwingung in der Kurbelwelle 12 konfiguriert ist. Die Reibkupplungen 20 und 22 enthalten jeweils Reibelemente 26 und 28. Die Reibelemente 26 und 28 sind an Nabenelementen 30 bzw. 32 befestigt. Die Nabenelemente 30 und 32 sind jeweils drehfest mit der ersten und mit der zweiten Eingangswelle 14 bzw. 16 verbunden. Außerdem enthält das Kupplungsgehäuse 24 eine Mittelplatte 33, die durch ein Lager gehalten ist, und Reibelemente 34 und 36, die am Gehäuse 24 befestigt und mit ihm drehfest verbunden sind. Die Reibelemente 26 und 28 und die Reibelemente 34 und 36 sind zum Bilden einer Reibkupplung, wie sie im Gebiet als eine Doppelkupplung bekannt ist, konfiguriert. Somit verbindet der wahlweise Eingriff über axiales Zusammendrücken des Reibungsglieds 26 mit dem Reibelement 34 die Kurbelwelle 12 zur gemeinsamen Drehung mit der ersten Eingangswelle 14. Der wahlweise Eingriff des Reibungsglieds 28 mit dem Reibelement 36 verbindet die Kurbelwelle 12 zur gemeinsamen Drehung mit der zweiten Eingangswelle 16. Die Reibkupplungen 20 und 22 können mehrere Reibelemente 26 und 28 enthalten, die mit einer jeweiligen Mehrzahl mit dem Gehäuse 24 verbundener Reibelemente 34 und 36 in Wechselwirkung treten. Die Anzahl und die Größe der Reibelemente variieren auf der Grundlage passender Drehmomentübertragungsanforderungen. Natürlich kann die Drehmomentübertragungsfähigkeit der Vorrichtung 10 durch Variieren der Anzahl von Reibelementen und der Größe des Oberflächeninhalts jedes Reibelements variiert werden.
Die Kopplung der Kurbelwelle 12 an die Eingangswellen 14 und 16 wird durch axiales Zusammendrücken der Reibelemente durch Betätigungshebel 38 und 40 erzielt. Die Betätigungshebel 38, 40 weisen ein erstes Ende auf, das in Kontakt mit einem Gehäuse 24 steht und zum Schwenken an ihm konfiguriert ist. Die zweiten Enden stehen in Kontakt mit einer Betätigungsvorrichtung 50 und sind zum Aufnehmen einer durch sie erzeugten Anlegekraft konfiguriert.
Nun in 1 bis 4 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 der Getriebeglocke 18 angebracht und somit drehfest mit ihr verbunden und definiert eine Mittelbohrung 61, ein Paar ringförmiger Schlitze 62 und 64. Die Mittelbohrung 61 ist so bemessen, dass sie zulässt, dass die erste Eingangswelle 14 und die zweite Eingangswelle 16 dadurch gehen. Der ringförmige Schlitz 62 ist konzentrisch zu dem ringförmigen Schlitz 64 und radial innerhalb von ihm angeordnet. Die ringförmigen Kolben 54 und 56 sind so konfiguriert, dass sie axial innerhalb der Schlitze gleiten und Kolbenkammern 66 und 68 damit bilden. Die ringförmigen Kolben 54 und 56 enthalten ferner Dichtungen 70 bzw. 72, die am Ende der Kolben 54 und 56 fixiert sind. Die Dichtungen 70 und 72 sind so konfiguriert, dass sie einen übermäßigen Leckverlust an Hydraulikfluid zwischen einer Wand der Kolbenkammern 66 und 68 und den Enden der Kolben verhindern. Die Kolbenkammern 66 und 68 werden durch die Kupplungszufuhrbohrungen 74 und 76 mit Hydraulikfluid gefüllt. Die Lageranordnungen 58 und 60 sind Betätigungslager, die die sich drehenden Elemente der Kupplung 10 (d. h. das Gehäuse 24 und die Betätigungshebel 38 und 40) von den sich nicht drehenden Elementen der Betätigungsvorrichtung 50 (d. h. den Kolben 54 und 56) torsionstechnisch [engl: ”tortionally”] entkoppeln.
Weiter in 2A, 2B und nun in 5 und 6 ist ein Positionssensor 80 zum Erfassen der Bewegung und des Orts der ringförmigen Kolben 54 und 56 am Gehäuse 52 fixiert. Der Positionssensor 80 enthält ein Sensorgehäuse 82, das ein Paar darin gebildeter Öffnungen 90 aufweist. Das Gehäuse 52 enthält Befestigungsstifte 92, die an einer Seite des Gehäuses 52 befestigt sind, die mit Öffnungen 90 zusammenwirken, die im Sensor 80 gebildet sind. Der Eingriff der Stifte 92 mit den Öffnungen 90 sichert die geforderte Orientierung und den geforderten Ort des Sensors 80 relativ zu den ringförmigen Kolben 54 und 56. Genauer enthält der Positionssensor 80 ein erstes und ein zweites Erfassungselement 94 und 96. Das erste und das zweite Erfassungselement 94 und 96 verlaufen senkrecht zu einer Basis 100 des Sensorgehäuses 82. Das erste Erfassungselement 94 ist zwischen den ringförmigen Kolben 54 und 56 angeordnet und zum Erfassen der Bewegung und Position des Kolbens 54 konfiguriert. Das zweite Erfassungselement 96 ist radial außerhalb der ringförmigen Kolben 54 und 56 angeordnet und zum Erfassen der Bewegung und Position des Kolbens 56 konfiguriert. Das zweite Erfassungselement 96 ist durch einen Ring 102 mit kreisförmigem Querschnitt in eine Klammer 104 geschraubt, die am Kolben 56 fixiert ist. Die axiale Bewegung des Rings 102 entlang des Erfassungselements 96 ändert die elektrischen Eigenschaften des Sensorelements 96 und erzeugt im Sensor 80 ein Signal, das eine Position des Kolbens 58 angibt. Der Sensor 80 ist irgendein geeigneter Sensor einschließlich Hall-Effekt-Sensoren, Sensoren mit variablem magnetischem Widerstand und dergleichen.
Im Betrieb wird Hydraulikfluid mit Druck beaufschlagt und durch die Kupplungszufuhrbohrungen 74 und 76 gedrängt, um die Kolben 54 und 56 aus ihren jeweiligen Kolbenkammern 66 und 68 in Richtung der Kupplung 10 zu schieben. Genauer wird mit Druck beaufschlagtes Hydraulikfluid durch die Kupplungszufuhrbohrung 74 in die Kolbenkammer 66 geschoben, was den ringförmigen Kolben 56 drängt, in Richtung der Kupplung 10 aus der Kammer zu gleiten. Während sich der ringförmige Kolben 56 aus der Kammer bewegt, übt die Lageranordnung 58, die in Kontakt mit dem ringförmigen Kolben 56 steht, auf ein Ende des Betätigungshebels 40 eine Kraft aus. Der Betätigungshebel 40 drückt wiederum das Reibelement 34 axial gegen das Reibungsglied 26 zusammen, was veranlasst, dass sich das Reibungsglied 26 im Wesentlichen mit derselben Drehzahl wie das Reibelement 34 dreht. Somit wird die Kurbelwelle 12 wahlweise drehend mit der ersten Eingangswelle 14 gekoppelt. Ähnlich wird mit Druck beaufschlagtes Hydraulikfluid durch die Kupplungszufuhrbohrungen 76 in die Kammer 68 geschoben, was den ringförmigen Kolben 54 drängt, aus der Kammer in Richtung der Kupplung 10 zu gleiten. Während sich der ringförmige Kolben 54 aus der Kammer bewegt, übt die Lageranordnung 60, die in Kontakt mit dem ringförmigen Kolben 54 steht, eine Kraft auf ein Ende des Betätigungshebels 38 aus. Der Betätigungshebel 38 drückt wiederum das Reibelement 36 axial gegen das Reibungsglied 28 zusammen, was veranlasst, dass sich das Reibungsglied 28 im Wesentlichen mit derselben Drehzahl wie das Reibelement 36 dreht. Somit wird die Kurbelwelle 12 wahlweise drehend mit der zweiten Eingangswelle 16 gekoppelt.

Claims

Doppelkupplungs-Betätigungsvorrichtung (50) zum Betätigen einer Doppelkupplung (10) in einem Doppelkupplungsgetriebe, wobei die Doppelkupplungs-Betätigungsvorrichtung (50) umfasst: ein Gehäuse (52), das an dem Doppelkupplungsgetriebe fest angebracht ist und einen ersten und einen zweiten ringförmigen Schlitz (62, 64) definiert, wobei der zweite ringförmige Schlitz (64) konzentrisch zu dem und radial innerhalb von dem ersten ringförmigen Schlitz (62) ist; einen ersten ringförmigen Kolben (56), der wenigstens teilweise verschiebbar in dem ersten ringförmigen Schlitz (62) angeordnet ist; einen zweiten ringförmigen Kolben (54), der wenigstens teilweise verschiebbar in dem zweiten ringförmigen Schlitz (64) angeordnet ist; eine erste ringförmige Kolbenkammer (66), die durch den ersten ringförmigen Schlitz (62) und durch den ersten ringförmigen Kolben (56) definiert ist, wobei die erste ringförmige Kolbenkammer (66) mit einem Hydraulikfluid gefüllt ist; eine zweite ringförmige Kolbenkammer (68), die durch den zweiten ringförmigen Schlitz (64) und durch den zweiten ringförmigen Kolben (54) definiert ist, wobei die zweite ringförmige Kolbenkammer (68) mit dem Hydraulikfluid gefüllt ist; eine erste ringförmige Lageranordnung (58), die einen ersten Laufring in Kontakt mit dem ersten ringförmigen Kolben (56) und einen zweiten Laufring in Verbindung mit einer der Kupplungen (22) der Doppelkupplung aufweist; und eine zweite ringförmige Lageranordnung (60), die einen ersten Laufring in Kontakt mit dem zweiten ringförmigen Kolben (54) und einen zweiten Laufring in Verbindung mit der anderen der Kupplungen (20) der Doppelkupplung aufweist; und einen Positionssensor (80), der zum Erfassen der Position des ersten und des zweiten ringförmigen Kolbens (54, 56) an dem Gehäuse (52) der Betätigungsvorrichtung befestigt ist, wobei der Positionssensor (80) zwei Erfassungselemente (94, 96) enthält, eines zum Erfassen der Position des ersten ringförmigen Kolbens (56) und ein anderes zum Erfassen der Position des zweiten ringförmigen Kolbens (54); wobei die Doppelkupplung durch unabhängige Druckbeaufschlagung des Hydraulikfluids in der ersten und/oder in der zweiten ringförmigen Kolbenkammer (66, 68) betätigt wird, was den ersten und/oder den zweiten ringförmigen Kolben (54, 56) dazu drängt, aus dem ersten und aus dem zweiten ringförmigen Schlitz (62, 64) zu gleiten; dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungselement (92) zum Erfassen der Position des ersten ringförmigen Kolbens (56) radial außerhalb der ersten ringförmigen Kammer (66) und das andere der zwei Erfassungselemente (94) zum Erfassen der Position des zweiten ringförmigen Kolbens (54) zwischen der ersten und der zweiten ringförmigen Kammer (66, 68) angeordnet ist.
Doppelkupplungs-Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (52) eine zentrale Bohrung (61) aufweist, die konzentrisch zu dem ersten und zu dem zweiten ringförmigen Schlitz (62, 64) und innerhalb des ersten ringförmigen Schlitzes (62) ist.
Doppelkupplungs-Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine erste ringförmige Dichtung (72) umfasst, die fest an einem ersten Ende des ersten ringförmigen Kolbens (56) befestigt ist, um die erste ringförmige Kolbenkammer (66) abzudichten.
Doppelkupplungs-Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine zweite ringförmige Dichtung (70) umfasst, die fest an einem ersten Ende des zweiten ringförmigen Kolbens (54) befestigt ist, um die zweite ringförmige Kolbenkammer (68) abzudichten.