DE102013214456B4

DE102013214456B4 - Kupplungsanordnung mit Kupplungsträgerplatte für Lageraufhängung

Info

Publication number: DE102013214456B4
Application number: DE102013214456.3A
Authority: DE
Inventors: Timothy J. Reinhart; Douglas Scott Burchett; Kenneth D. Schoch; Gregory W. Kempf
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2013-07-24
Publication date: 2021-11-11
Anticipated expiration: 2033-07-25
Also published as: DE102013214456A1; US9038802B2; US20140027237A1

Abstract

Kupplungsanordnung (12), die umfasst:einen ersten Satz von Kupplungsplatten (26) und einen zweiten Satz von Kupplungsplatten (29), der mit dem ersten Satz von Kupplungsplatten (26) verschränkt ist, wobei der zweite Satz von Kupplungsplatten (29) mit einer drehbaren Eingangswelle (20) drehstarr gekoppelt ist;eine Trägerplatte (28), die um die Eingangswelle (20) angebracht ist, wobei der erste Satz von Kupplungsplatten (26) mit der Trägerplatte (28) gekoppelt ist und wobei, wenn die Kupplungsanordnung (12) eingerückt ist, der erste Satz von Kupplungsplatten (26) und der zweite Satz von Kupplungsplatten (29) zusammengedrückt sind und der erste Satz oder der zweite Satz von Kupplungsplatten (26, 29) gegen die Trägerplatte (28) anliegt;eine Verbindungsnabe (42), die in der Weise mit einer Rotornabe (44) gekoppelt ist, dass sich die Verbindungsnabe (42) und die Rotornabe (44) mit derselben Drehzahl drehen; undein Kugellager (46) mit einem Innenring und einem Außenring; dadurch gekennzeichnet , dassdie Trägerplatte (28) feststehend ist;wobei das Kugellager (46) in der Weise zwischen der Verbindungsnabe (42) und der Trägerplatte (28) angeordnet ist, dass die Trägerplatte (28) eine Lageraufhängung für die Verbindungsnabe (42) und für die Rotornabe (44) bereitstellt, wobei der Innenring mit der Verbindungsnabe (42) und der Außenring mit der Trägerplatte (28) verbunden ist;wobei die Eingangswelle (20) die Kupplungsanordnung (12) mit einem Zahnradsatz (14) koppelt, wenn die Kupplungsanordnung (12) eingerückt ist; undwobei sich das Kugellager (46) in axialer Richtung zwischen der Kupplungsanordnung (12) und dem Zahnradsatz (14) befindet.

Description

GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsanordnung für ein Mehrganggetriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie der Art nach im Wesentlichen aus der DE 10 2008 006 062 A1 bekannt ist. Bezüglich des weitergehenden Standes der Technik sei an dieser Stelle auf die Druckschriften DE 10 2009 053 608 A1 und DE 11 2005 002 193 T5 hingewiesen.
HINTERGRUND
Moderne Mehrganggetriebe nutzen üblicherweise eine Mehrzahl von Planetenradsätzen, die Sonnenräder, Planetenradträger und Hohlräder aufweisen, die dauerhaft miteinander gekoppelt sind oder durch Kupplungsanordnungen wahlweise miteinander verbunden werden, um ein Rückwärtsübersetzungsverhältnis und eine Mehrzahl von Vorwärtsübersetzungsverhältnissen zu erzielen.
Die Auswahl der Drehzahlverhältnisse wird üblicherweise durch ein Mikroprozessor-Getriebesteuermodul ausgeführt, das verschiedene Fahrzeugparameter, z. B. die Fahrzeuggeschwindigkeit, und verschiedene Fahrereingangssignale, z. B. die Fahrpedalposition, nutzt, um die geeigneten Drehzahlverhältnisse auszuwählen. Daraufhin betätigt das Getriebe eine Kombination der Kupplungsanordnungen oder rückt sie ein, um die gewünschten Drehzahlverhältnisse bereitzustellen.
Im Allgemeinen enthält eine Kupplungsanordnung ein Kupplungspaket mit einem Satz von Kupplungsplatten, die mit einem weiteren Satz von Kupplungsplatten verschränkt und in Eingriff sind. Ferner enthält die Kupplungsanordnung üblicherweise eine Trägerplatte, wobei die Platte in der Weise eine Unterstützung für das Kupplungspaket bereitstellt, dass sich die Kupplungsplatten um einen gewünschten Betrag durchbiegen, um eine geeignete Lastverteilung über die Platten bereitzustellen. Obwohl die Kopplung der Kupplungsanordnungen mit den zugeordneten Zahnradsätzen in der Vergangenheit wunschgemäß funktioniert hat, besteht allerdings ein Bedarf an Getrieben mit verringerten Komplexitäten der Komponenten und mit verringerten Platzanforderungen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, diesem Bedarf zu entsprechen.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird mit einer Kupplungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Kupplungsanordnung enthält einen ersten Satz von Kupplungsplatten und einen zweiten Satz von Kupplungsplatten, der mit dem ersten Satz von Kupplungsplatten verschränkt ist. Der zweite Satz von Kupplungsplatten ist mit einer drehbaren Eingangswelle gekoppelt. Außerdem ist der erste Satz von Kupplungsplatten mit einer feststehenden Trägerplatte gekoppelt, die um die Eingangswelle angebracht ist. Wenn die Kupplungsanordnung eingerückt ist, sind der erste Satz von Kupplungsplatten und der zweite Satz von Kupplungsplatten zusammengedrückt, wobei der erste Satz oder der zweite Satz von Kupplungsplatten gegen die Trägerplatte anliegt. Ferner enthält die Kupplungsanordnung eine Verbindungsnabe, die in der Weise mit einer Rotornabe gekoppelt ist, dass sich die Verbindungsnabe und die Rotornabe mit derselben Drehzahl drehen. Zwischen der Verbindungsnabe und der Trägerplatte ist ein Lager in der Weise angeordnet, dass die Trägerplatte für die Verbindungsnabe und für die Rotornabe eine Lageraufhängung bereitstellt.
In einer anderen Implementierung enthält eine Zahnrad- und Kupplungsanordnung eine Kupplungsanordnung mit einem ersten Satz von Kupplungsplatten und mit einem zweiten Satz von Kupplungsplatten, der mit dem ersten Satz von Kupplungsplatten verschränkt ist. Der zweite Satz von Kupplungsplatten ist mit einer drehbaren Eingangswelle gekoppelt. Außerdem ist der erste Satz von Kupplungsplatten mit einer um die Eingangswelle angebrachten feststehenden Trägerplatte gekoppelt. Der erste Satz von Kupplungsplatten und der zweite Satz von Kupplungsplatten sind zusammengedrückt, wobei der erste Satz oder der zweite Satz von Kupplungsplatten gegen die Trägerplatte anliegt, wenn die Kupplungsanordnung eingerückt ist. Ferner enthält die Kupplungsanordnung eine Verbindungsnabe, die in der Weise mit einer Rotornabe gekoppelt ist, dass sich die Verbindungsnabe und die Rotornabe mit derselben Drehzahl drehen. Zwischen der Verbindungsnabe und der Trägerplatte ist ein Lager in der Weise angeordnet, dass die Trägerplatte für die Verbindungsnabe und für die Rotornabe eine Lageraufhängung bereitstellt. Außerdem enthält die Zahnrad- und Kupplungsanordnung eine Zahnradanordnung mit einem ersten Element, das mit der Eingangswelle gekoppelt ist. Wenn die Kupplungsanordnung eingerückt ist, sind die Zahnradanordnung und die Kupplungsanordnung miteinander gekoppelt.
Die Zahnradanordnung kann eine Planetenradanordnung sein, die außer dem ersten Element ein zweites Element und ein drittes Element enthält.
In einigen Anordnungen ist das erste Element ein Planetenradträger, ist das zweite Element ein Sonnenrad und ist das dritte Element ein Hohlrad. Der Planetenradträger kann eine Mehrzahl von Planetenrädern enthalten, die zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlrad angeordnet sind und mit jedem von ihnen kämmen.
Figurenliste
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur zur Veranschaulichung. Die Komponenten in den Figuren sind nicht notwendig maßstabsgerecht, wobei der Schwerpunkt stattdessen auf der Darstellung der Prinzipien der Erfindung liegt. Darüber hinaus bezeichnen gleiche Bezugszeichen in den Figuren überall in den mehreren Ansichten einander entsprechende Teile. In den Zeichnungen ist:

1 eine Schnittansicht eines Abschnitts eines Mehrganggetriebes in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung; und
2 eine vergrößerte Teilansicht des Gebiets 2 in 1, die eine Kupplungsanordnung mit Kupplungsträgerplatte in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In den Zeichnungen ist ein Getriebe, das die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpert, in 1 dargestellt und mit 10 bezeichnet. Das Getriebe 10 enthält ein Metallgehäuse, üblicherweise ein Gussmetallgehäuse, wie etwa das Gehäuse 11, das die verschiedenen Komponenten des Getriebes 10 einschließt und schützt. Das Gehäuse 11 enthält eine Vielzahl von Öffnungen, Durchlässen, Schultern und Flanschen, die diese Komponenten positionieren und stützen. Ferner enthält das Getriebe 10 eine Zahnrad- und Kupplungsanordnung 12.
Die Zahnrad- und Kupplungsanordnung 12 enthält eine Mehrzahl von Zahnradsätzen und eine Mehrzahl von Wellen. Die Mehrzahl von Zahnradsätzen kann einzelne miteinander kämmende Zahnräder wie etwa Planetenradsätze, die mit der Mehrzahl von Wellen verbunden sind oder wahlweise verbunden werden können, enthalten. Die Mehrzahl von Wellen kann Nebenwellen oder Vorgelegewellen, Hohl- und Mittelwellen, Rückwärts- oder Leerlaufwellen oder Kombinationen davon enthalten. Es sollte gewürdigt werden, dass die spezifische Anordnung und die Anzahl der Zahnradsätze und die spezifische Anordnung und die Anzahl der Wellen innerhalb des Getriebes 10 variieren können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. In der besonderen in den Zeichnungen gezeigten Anordnung enthält die Zahnrad- und Kupplungsanordnung 12 eine Kupplungsanordnung 13 und eine Planetenradanordnung 14, die innerhalb des Getriebegehäuses 11 enthalten sind und die um eine Welle 16 angebracht sind. Die Planetenradanordnung 14 enthält einen Planetenradträger 18, der mit einer Eingangswelle 20 gekoppelt ist.
Obwohl die hier beschriebene und dargestellte Planetenradanordnung 14 eine kombinierte Anordnung ist, die eine Mehrzahl von Zahnradzügen aufweist, die zwei Planetenräder in dem Planetenradträger 18 umfasst, ist festzustellen, dass die vorliegende Erfindung alternativ mit einer einfachen Planetenradanordnung, d. h. mit einer Planetenradanordnung, die eine Mehrzahl von Planetenrädern aufweist, die zwischen einem Sonnenrad und einem Hohlrad angeordnet sind und mit jedem von ihnen kämmen, genutzt werden kann. Als eine weitere Alternative kann der Planetenradträger 18 durch irgendein ein Drehmoment übermittelndes Element wie etwa eine Welle, eine Hohlwelle oder eine ähnliche Komponente ersetzt sein.
In der besonderen in 2 gezeigten Anordnung enthält die Planetenradanordnung 14 ebenfalls ein Sonnenrad 22, das durch einen ineinander eingreifenden Keilprofilsatz mit der Hauptwelle 16 gekoppelt ist und in ständigem Kämmen mit dem Paar von Planetenrädern 24 oder mit einem Hohlrad 26, das in ständigem Kämmen mit dem anderen jedes der Paare von Planetenrädern 24 ist, ist.
Die Kupplungsanordnung 13 enthält eine erste Mehrzahl von Kupplungsplatten oder -scheiben 26, die mit einer feststehenden ringförmigen Trägerplatte 28, die mit dem Gehäuse 11 verbunden ist, gekoppelt sind. Die erste Mehrzahl von Kupplungsplatten oder -scheiben 26 ist mit einer zweiten Mehrzahl von Kupplungsplatten oder -scheiben 29, die mit der Eingangswelle 20 gekoppelt sind, verschachtelt. Dementsprechend arbeitet die Kupplungsanordnung 13 als eine Bremse, wenn die Kupplungsanordnung 13 eingerückt ist. Die Trägerplatte 28 kann als ein einheitliches einteiliges Element oder als mehrere Komponenten gebildet sein. Die Trägerplatte 28 kann z. B. durch Gießen, maschinelle Bearbeitung oder Stanzen hergestellt sein. Ferner kann die Trägerplatte aus einem Metallpulver hergestellt sein. Die Trägerplatte 28 kann aus irgendeinem geeigneten Material wie etwa z. B. Stahl hergestellt sein. Die Kupplungsplatten oder -scheiben 26 und 29 können ebenfalls ringförmig sein. Die Kupplungsscheiben 26 und 29 können aus irgendeinem geeigneten Material wie etwa Stahl hergestellt sein. Sie können jeweils auf beiden Seiten eine Schicht eines Materials zum Verbessern ihrer Reibungsfähigkeiten aufweisen.
Außerdem enthält die Kupplungsanordnung 13 ein entlastetes Hydraulikbetätigungsorgan 30, das einen Anwendungszylinder, eine Anwendungskammer oder einen Anwendungshohlraum 32 aufweist. Innerhalb des Anwendungszylinders oder -hohlraums 32 ist axial und gleitfähig ein Kolben 34 angeordnet, der mit der ersten und mit der zweiten Mehrzahl von Kupplungsplatten oder -scheiben 26 und 29 in Eingriff ist und sie zusammendrückt und löst. An die Anwendungskammer 32 des entlasteten Hydraulikbetätigungsorgans 30 wird gesteuertes Druckhydraulikfluid geliefert.
Auf der Seite oder Fläche des Kolbens 34, die der Anwendungskammer oder dem Anwendungshohlraum 32 gegenüberliegt, befindet sich eine Ausgleichskammer oder ein Ausgleichshohlraum 36. Eine kreisförmige Platte oder eine kreisförmige Sperre 38, die geeignete fluiddichte Dichtungen enthält, verschließt die Ausgleichskammer oder den Ausgleichshohlraum 36 und ermöglicht die axiale Verlagerung des Kolbens 34. Innerhalb der Ausgleichskammer oder des Ausgleichshohlraums 36 ist eine Tellerfeder oder Wellenscheibe 40 angeordnet, die eine Vorbelastungs- oder Wiederherstellungskraft bereitstellt, um den Kolben 34 in 1 und 2 nach links zu verlagern, und zur Lösung der Kupplungsanordnung 13 drängt. Der Kolben 34 drückt die Kupplungsplatten oder -scheiben 26 und 29 wahlweise in der Weise gegen die Trägerplatte 28, dass eine der Kupplungsplatten 29 gegen die Trägerplatte 28 anliegt, damit sie mit der Kupplungsanordnung 13 in Eingriff ist.
Außerdem enthält die Zahnrad- und Kupplungsanordnung 12 eine Rotornabe 44, die um die Eingangswelle 20 positioniert ist. Mit der Rotornabe 44 ist eine getrennte Verbindungsnabe 42 z. B. durch ein Keilprofil in der Weise gekoppelt, dass sich die Verbindungsnabe 42 und die Rotornabe 44 mit derselben Drehzahl drehen. Die Trägerplatte 28 stellt eine Lageraufhängung für die Verbindungsnabe und für die Rotornabe 44 bereit. Genauer ist zwischen der feststehenden Trägerplatte 28 und der Verbindungsnabe 42 ein Kugellager 46 in der Weise angeordnet, dass die Trägerplatte die Lageraufhängung für die Verbindungsnabe 42 und für die Rotornabe 44 bereitstellen kann. Die Anordnung der Zahnrad- und Kupplungsanordnung 12 schafft verschiedene Vorteile. Zum Beispiel weist die Rotornabe 44 einen vereinfachten Entwurf auf, um durch Nutzung der Trägerplatte 28 mehr axialen Platz für die Lageraufhängung zu ermöglichen. Die Anordnung ermöglicht die Verwendung von weniger Komponenten, was die Komponentenkosten und die Platzanforderungen verringert. Ferner ermöglicht die direkte Kopplung der feststehenden Trägerplatte 28 mit dem Gehäuse 11 akzeptable Positionstoleranzfähigkeiten. Eine solche Anordnung schafft besondere Vorteile für die Bereitstellung einer Lageraufhängung in einem Motor für ein Kraftfahrzeug vom Hybridtyp.

Claims

Kupplungsanordnung (12), die umfasst: einen ersten Satz von Kupplungsplatten (26) und einen zweiten Satz von Kupplungsplatten (29), der mit dem ersten Satz von Kupplungsplatten (26) verschränkt ist, wobei der zweite Satz von Kupplungsplatten (29) mit einer drehbaren Eingangswelle (20) drehstarr gekoppelt ist; eine Trägerplatte (28), die um die Eingangswelle (20) angebracht ist, wobei der erste Satz von Kupplungsplatten (26) mit der Trägerplatte (28) gekoppelt ist und wobei, wenn die Kupplungsanordnung (12) eingerückt ist, der erste Satz von Kupplungsplatten (26) und der zweite Satz von Kupplungsplatten (29) zusammengedrückt sind und der erste Satz oder der zweite Satz von Kupplungsplatten (26, 29) gegen die Trägerplatte (28) anliegt; eine Verbindungsnabe (42), die in der Weise mit einer Rotornabe (44) gekoppelt ist, dass sich die Verbindungsnabe (42) und die Rotornabe (44) mit derselben Drehzahl drehen; und ein Kugellager (46) mit einem Innenring und einem Außenring; dadurch gekennzeichnet , dass die Trägerplatte (28) feststehend ist; wobei das Kugellager (46) in der Weise zwischen der Verbindungsnabe (42) und der Trägerplatte (28) angeordnet ist, dass die Trägerplatte (28) eine Lageraufhängung für die Verbindungsnabe (42) und für die Rotornabe (44) bereitstellt, wobei der Innenring mit der Verbindungsnabe (42) und der Außenring mit der Trägerplatte (28) verbunden ist; wobei die Eingangswelle (20) die Kupplungsanordnung (12) mit einem Zahnradsatz (14) koppelt, wenn die Kupplungsanordnung (12) eingerückt ist; und wobei sich das Kugellager (46) in axialer Richtung zwischen der Kupplungsanordnung (12) und dem Zahnradsatz (14) befindet.
Kupplungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die Trägerplatte (28) eine Ringform aufweist.
Kupplungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die Trägerplatte (28) aus einem Metallpulver hergestellt ist.
Kupplungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die Trägerplatte (28) aus Stahl hergestellt ist.
Kupplungsanordnung nach Anspruch 1, wobei sowohl der erste Satz von Kupplungsplatten (26) als auch der zweite Satz von Kupplungsplatten (29) eine Ringform aufweist.
Kupplungsanordnung nach Anspruch 1, wobei sowohl der erste Satz von Kupplungsplatten (26) als auch der zweite Satz von Kupplungsplatten (29) aus Stahl hergestellt ist.
Kupplungsanordnung nach Anspruch 1, wobei eine jede von dem ersten Satz von Kupplungsplatten (26) und dem zweiten Satz von Kupplungsplatten (29) auf einer oder beiden Seiten der Platte eine Schicht eines Materials zum Verbessern der Reibungsfähigkeiten der Platte aufweist.
Kupplungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die Kupplungsanordnung (12) ein Hydraulikbetätigungsorgan (30) enthält, wobei das Hydraulikbetätigungsorgan (30) eine Kammer (32) enthält, die Hydraulikfluid zum Betätigen des Hydraulikbetätigungsorgans (30) aufnimmt.
Kupplungsanordnung nach Anspruch 8, wobei das Hydraulikbetätigungsorgan (30) einen Kolben (34) enthält, der innerhalb der Kammer angeordnet ist, wobei der Kolben (34) den ersten und den zweiten Satz von Kupplungsplatten (26, 29) zusammendrückt und löst, während Hydraulikfluid in die und aus der Kammer (32) strömt, um die Kupplungsanordnung (12) einzurücken und auszurücken.