DE102013221303A1

DE102013221303A1 - Wege für die Fluidzufuhr zu Kupplungen eines Automatikgetriebes

Info

Publication number: DE102013221303A1
Application number: DE102013221303.4A
Authority: DE
Inventors: Gregory D. Goleski; Steven G. Thomas
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-10-24
Filing date: 2013-10-21
Publication date: 2014-04-24
Also published as: US20140110213A1; CN103775628A; US8834310B2; CN103775628B

Abstract

Eine Baugruppe mit einer Eingangswelle mit einer ersten, zweiten, dritten und vierten Passage, einer die Eingangswelle umschließenden Welle, einem Gehäuse mit einer Nabe, die die Welle umschließt, einem ersten Weg, der die erste Passage mit einem ersten Servozylinder verbindet, einem zweiten Weg, der die zweite Passage mit einem zweiten Servozylinder verbindet, einem dritten Weg, der die dritte Passage mit Ausgleichsvolumen verbindet, und einem vierten Weg, der die vierte Passage unter Umgehung der Nabe mit einem dritten Servozylinder verbindet.

Description

Diese Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung für eine unabhängige, sich drehende Mehrfachkupplungsbaugruppe ohne feste Verbindung mit einer Komponente eines Zahnradsatzes.
Bei der kinematischen Anordnung von Automatikgetrieben weisen bestimmte Steuerelemente wie beispielsweise hydraulisch betätigte Kupplungen keine feste Verbindung mit irgendeiner anderen Getriebehebelkomponente auf.
In solchen Fällen besteht ein Bedarf an einer Technik, die den Speisekreis zu diesen Kupplungen vereinfacht, d.h., Druckspeisungen für jeden der drei Kreise zum Ein- und Ausrücken der Kupplung und einen Schmierkreis, der drei Ausgleichsdämme (balance dams) versorgt.
Bei der kinematischen Anordnung des vorliegenden Automatikgetriebes weisen drei Kupplungen keine feste Verbindung mit irgendwelchen anderen Getriebehebelkomponenten auf. Anstatt die Kupplungen so zu positionieren, dass ihre Servozylinder in einem großen Kupplungsgehäuse eingeschlossen sind, bieten mehrere Wahlmöglichkeiten im Hinblick auf die Position von mindestens einem der Servozylinder Mittel zum Optimieren des Kupplungsmoduls.
Eine Baugruppe mit einer Eingangswelle mit einer ersten, zweiten, dritten und vierten Passage, einer die Eingangswelle umschließenden Welle, einem Gehäuse mit einer Nabe, die die Welle umschließt, einem ersten Weg, der die erste Passage mit einem ersten Servozylinder verbindet, einem zweiten Weg, der die zweite Passage mit einem zweiten Servozylinder verbindet, einem dritten Weg, der die dritte Passage mit Ausgleichsvolumen verbindet, und einem vierten Weg, der die vierte Passage unter Umgehung der Nabe mit einem dritten Servozylinder verbindet.
Drei Kupplungen sind in ein sich drehendes Kupplungsgehäuse integriert, das vier Speisekreise aufweist. Drei Kupplungs-Ausgleichsdämme werden von einem Schmierkreis versorgt. Ein Kreis zum Einrücken und Ausrücken der Kupplung steht mit jeder der Kupplungen in Verbindung.
Durch eine Änderung der Position der Kolben wird die Gesamtanzahl der erforderlichen Dichtungen verringert. Durch Trennen der Kupplungskolben werden die Anzahl und die Größe der sich drehenden Dichtungen verringert, wodurch die Wirtschaftlichkeit der Kraftstoffnutzung möglicherweise verbessert wird.
Der Umfang der Anwendbarkeit der bevorzugten Ausführungsform ist aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen ersichtlich. Es sollte beachtet werden, dass die Beschreibung sowie die speziellen Beispiele nur zur Veranschaulichung dienen, obwohl sie auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung hinweisen. Für Fachleute werden verschiedene Änderungen und Abwandlungen der beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele offensichtlich sein.
Die Erfindung ist durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen leichter verständlich, wobei die Zeichnungen Folgendes darstellen:
1 ist ein schematisches Schaubild einer kinematischen Anordnung für ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs;
2 ist ein Schnitt durch die kinematische Anordnung aus der 1;
3 ist ein schematisches Schaubild des Kupplungsgehäuses der kinematischen Anordnung und einer Anordnung von zugehörigen Wegen für die Zufuhr von Kupplungsöl;
4 ist eine Endansicht der Eingangswelle und zeigt axiale Fluidpassagen in der Welle;
5 ist ein schematisches Schaubild des Kupplungsgehäuses der kinematischen Anordnung und einer alternativen Anordnung von zugehörigen Wegen für die Zufuhr von Kupplungsöl;
6 ist ein schematisches Schaubild eines Kupplungsgehäuses der kinematischen Anordnung und einer weiteren Anordnung von zugehörigen Wegen für die Zufuhr von Kupplungsöl, und
7 ist ein schematisches Schaubild eines Kupplungsgehäuses der kinematischen Anordnung und einer weiteren Anordnung von zugehörigen Wegen für die Zufuhr von Kupplungsöl.
Die Baugruppe 10 aus der 1 enthält eine Eingangswelle 12, eine Ausgangswelle 14, eine Zwischenwelle 16; ein erstes Planetengetriebe 20 mit einem ersten Sonnenrad 22, einem ersten Hohlrad 24, einem ersten Träger 26 und einen Satz von Planetenrädern 30, die auf dem Träger 26 unterstützt werden und in ständigem kämmendem Eingriff mit dem Sonnenrad 22 und dem Hohlrad 24 stehen.
Ein zweites Planetengetriebe 32 enthält ein zweites Sonnenrad 34, das fest mit dem Sonnenrad 22 verbunden ist; ein zweites Hohlrad 36; einen zweiten Träger 38, der fest mit der Eingangswelle 12 verbunden ist und einen Satz von Planetenrädern 40, die auf dem Träger 38 unterstützt werden und in ständigem kämmendem Eingriff mit dem Sonnenrad 34 und dem Hohlrad 36 stehen.
Ein drittes Planetengetriebe 42 enthält ein drittes Sonnenrad 44, das fest mit dem Hohlrad 36 verbunden ist; ein drittes Hohlrad 46; einen dritten Träger 48 und einen Satz von Planetenrädern 50, die auf dem Träger 48 unterstützt werden und in ständigem kämmendem Eingriff mit dem Sonnenrad 44 und dem Hohlrad 46 stehen.
Ein viertes Planetengetriebe 52 enthält ein viertes Sonnenrad 54, das fest mit dem Hohlrad 46 verbunden ist; ein viertes Hohlrad 56, das durch ein Gehäuse 58 fest mit dem Träger 26 verbunden ist; einen vierten Träger 60, der fest mit der Ausgangswelle 14 verbunden ist und einen Satz von Planetenrädern 62, die auf dem Träger 60 unterstützt werden und in ständigem kämmendem Eingriff mit dem Sonnenrad 54 und dem Hohlrad 56 stehen.
Eine erste Bremse 64 hält das Hohlrad 24 selektiv gegen Drehung fest.
Eine zweite Bremse 66 hält die Sonnenräder 22, 34 selektiv gegen Drehung auf dem Getriebegehäuse 124 fest.
Eine erste Kupplung 68 verbindet das Hohlrad 36 selektiv mit einem Kupplungsgehäuse 70 Drehung ebenfalls auf dem Getriebegehäuse 124.
Eine zweite Kupplung 72 verbindet den Träger 48 selektiv mit dem Kupplungsgehäuse 70.
Eine dritte Kupplung 74 verbindet das Hohlrad 46 und das Sonnenrad 54 selektiv mit der Eingangswelle 12.
Eine vierte Kupplung 76 verbindet das Gehäuse 58 selektiv mit dem Kupplungsgehäuse 70.
Die 2 zeigt, dass der Träger 26 sicher an dem Gehäuse 58 befestigt ist. Das Kupplungsgehäuse 70 weist einen axialen Arm 82 auf, der mit inneren Keilzähnen ausgebildet ist, an denen äußere Zähne auf den Distanzplatten 84 der Kupplung 68 zwecks Drehens mit dem Kupplungsgehäuse 70 befestigt sind. Die Kupplungsscheiben der Kupplung 68 sind keilverzahnt mit äußeren Keilzähnen, die an einem Ring 85 ausgebildet sind, der mit dem Hohlrad 36 ausgebildet ist.
Die Zwischenwelle 16, die sich entlang der Achse 86 auf der radial äußeren Seite der Eingangswelle 12 erstreckt, ist sicher an dem Ring 85 befestigt, wo ein Schnappring 88 die Verbindung vervollständigt. Das Kupplungsgehäuse 70 wird von axial beabstandeten Gleitlagern 90, 92 auf der radial äußeren Oberfläche der Zwischenwelle 16 unterstützt.
Das Kupplungsgehäuse 70 weist einen weiteren axialen Arm 94 auf, der mit äußeren Keilzähnen ausgebildet ist, an denen innere Zähne auf den Distanzplatten 96 der Kupplung 76 zwecks Drehens mit dem Kupplungsgehäuse 70 befestigt sind. Die Kupplungsscheiben der Kupplung 76 sind keilverzahnt mit inneren Keilzähnen, die an dem Gehäuse 58 ausgebildet sind.
Äußere Zähne 98 an den Distanzplatten der Kupplung 72 kommen mit inneren Keilzähnen in Eingriff, die an dem Arm 94 des Kupplungsgehäuses 70 ausgebildet sind. Die Kupplungsscheiben der Kupplung 72 sind keilverzahnt mit äußeren Keilzähnen, die auf dem Träger 48 ausgebildet sind. Zwischen den Gleitlagern 90, 92 und in der Nabe 100 des Kupplungsgehäuses 70 ausgebildet, befinden sich vier Speisekreise. Ein einziger Schmierkreis versorgt die Druckausgleichsvolumen 102, 104, 106 der Kupplungen 68, 72 und 76 mit Automatikgetriebefluid (automatic transmission fluid, ATF). Die Ausgleichsdämme 103, 105, 107 dichten die Druckausgleichsvolumen 102, 104, 106 an den Kolben 110, 112, 114 der Kupplungen 68, 72, 76 ab.
Jeder der Servozylinder 69, 73, 77 der Kupplungen 68, 72, 76 wird durch in dem Kupplungsgehäuse 70 ausgebildete einzelne Kreise mit betätigendem Druck zum Ein- und Ausrücken der Kupplung versorgt. Wenn kein Betätigungsdruck auf die Kupplungen 68, 72, 76 angewendet wird, weist das Kupplungsgehäuse 70 keine feste Verbindung mit irgendeiner anderen Komponente der Baugruppe 10 auf.
Die 3 zeigt auf schematische Weise die Anordnung aus der 2, bei der sich alle drei Kupplungskolben 110, 112, 114 sowie die Ausgleichsdämme 103, 105, 107 in dem Kupplungsgehäuse 70 befinden.
Vier axiale Passagen sind in der Eingangswelle ausgebildet. Jede von drei der Passagen führt Fluid mit Kupplungs-Einrück/Ausrück-Druck zu einem entsprechenden Servozylinder 69, 73, 77, von der Eingangswelle 12 durch die Zwischenwelle 16 und in das Kupplungsgehäuse 70. Auf ähnliche Weise führt die dritte Eingangswellen-Passage Schmiermittel zu den Ausgleichsvolumen 102, 104, 106, von der Eingangswelle 12 durch die Zwischenwelle 16 und in das Kupplungsgehäuse 70.
Bei der Anordnung aus der 3 steht die Komplexität der Kupplung in Zusammenhang mit dem Kupplungsgehäuse 70, da alle drei Sätze von Ausgleichsdämmen 103, 105, 107, Kupplungsscheiben und Kupplungsdistanzplatten zu einer einzigen Einheit zusammengebaut sind. Die Kupplung 68 verbindet das Kupplungsgehäuse 70 auf lösbare Weise mit dem Hohlrad 36. Die Kupplung 72 verbindet das Kupplungsgehäuse 70 auf lösbare Weise mit dem Träger 48. Die Kupplung 76 verbindet das Kupplungsgehäuse 70 über das Gehäuse 58 auf lösbare Weise mit dem Träger 26 und dem Hohlrad 56.
Die 4 zeigt die Anordnung axialer Fluidpassagen 120, 121, 122 und 123 und lokaler radialer Passagen in der Eingangswelle 12, die um die Achse 86 zentriert ist. Jede radiale Passage verbindet eine der axialen Passagen mit einer der entsprechenden Kupplungen 68, 72, 76. Die 5 zeigt auf schematische Weise eine kinematische Anordnung, bei der zwei der Kupplungskolben 110, 114 und zwei der Ausgleichsdämme 103, 107 sich in dem Kupplungsgehäuse 70 befinden. Der Kolben 112, das Ausgleichsvolumen 104 sowie der Ausgleichsdamm 105 der Kupplung 72 befinden sich in dem Planetenträger 48'.
ATF mit Kupplungs-Einrück/Ausrück-Druck wird den Servozylindern 69, 77 zugeführt, und Schmiermittel wird den Ausgleichsvolumen 102, 106 von der Eingangswelle 12 durch die Zwischenwelle 16 in das Kupplungsgehäuse 70 zugeführt. ATF mit Kupplungs-Einrück/Ausrück-Druck wird dem Servozylinder 73 direkt von der Eingangswelle 12 zu der rechten Seite des Trägers 48' und nach links entweder durch eine axiale Passage in die Planetenräder 50' oder durch eine axiale Passage in den Träger 48' zugeführt.
Die 6 zeigt schematisch eine alternative kinematische Anordnung zu der aus der 4: Kupplungsöl und Ausgleichsöl (balance oil) werden von der Eingangswelle 12 durch die Zwischenwelle 16 in die linke Seite des Trägers 48 eingespeist.
Bei der Anordnung aus der 5 wird Öl der Kupplung 72 durch nur 1 Satz von Dichtungen zugeführt, d.h., Dichtungen für Öl, das von der Eingangswelle 12 zu dem Träger 48 strömt, während in den 3 und 6 zwei Sätze von Dichtungen erforderlich sind, ein Satz für Öl von der Eingangswelle 12 zu der Zwischenwelle 16 und ein zweiter Satz von Dichtungen für Öl, das von der Zwischenwelle 16 zu der Nabe 100 des Kupplungsgehäuses 70 strömt.
Bei den Anordnungen aus den 5 und 6 verbindet die Kupplung 68 auf lösbare Weise das Kupplungsgehäuse 70 mit dem Hohlrad 36. Die Kupplung 72 verbindet das Kupplungsgehäuse 70 auf lösbare Weise mit dem Träger 48, 48'. Die Kupplung 76 verbindet das Kupplungsgehäuse 70 über das Gehäuse 58 auf lösbare Weise mit dem Träger 26 und dem Hohlrad 56.
Die 7 zeigt auf schematische Weise eine kinematische Anordnung, bei der zwei der Kupplungskolben 112, 114 und zwei der Ausgleichsdämme 105, 107 sich in dem Kupplungsgehäuse 70 befinden. Der Kolben 110, das Ausgleichsvolumen 102 sowie der Ausgleichsdamm 103 der Kupplung 68 befinden sich in der Zwischenwelle 16, die das Hohlrad 84 und das Sonnenrad 44 verbindet.
Für die Kupplungen 72 und 76 wird Öl von der Eingangswelle 12 durch die Zwischenwelle 16 in das Kupplungsgehäuse 70 eingespeist. Für die Kupplung 68 werden Kupplungsöl sowie Ausgleichsvolumenöl direkt von der Eingangswelle 12 in die Zwischenwelle 16 eingespeist.
Bei der Anordnung aus der 6 wird dem Ausgleichsvolumen 102 Schmieröl zugeführt, und Öl mit Kupplungs-Einrück/Ausrück-Druck wird dem Servozylinder 69 für die Kupplung 68 durch nur einen Satz von Dichtungen zugeführt, d.h., Dichtungen für Öl, das von der Eingangswelle 12 zu der Zwischenwelle 16 strömt. Die Kupplung 68 verbindet das Kupplungsgehäuse 70 auf lösbare Weise mit dem Hohlrad 36. Die Kupplung 72 verbindet das Kupplungsgehäuse 70 auf lösbare Weise mit dem Träger 48. Die Kupplung 76 verbindet das Kupplungsgehäuse 70 über das Gehäuse 58 auf lösbare Weise mit dem Träger 26 und dem Hohlrad 56.
Die bevorzugte Ausführungsform wurde gemäß den Vorschriften der Patentbestimmungen beschrieben. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die alternativen Ausführungsformen auf andere als die besonders veranschaulichte und beschriebene Weise praktisch angewendet werden können.

Claims

Baugruppe, die umfasst: eine Eingangswelle mit einer ersten, einer zweiten, einer dritten und einer vierten Passage; eine Welle, die die Eingangswelle umschließt, ein Gehäuse mit einer Nabe, die die Welle umschließt, einem ersten Weg, der die erste Passage mit einem ersten Servozylinder verbindet, einem zweiten Weg, der die zweite Passage mit einem zweiten Servozylinder verbindet, einem dritten Weg, der die dritte Passage mit Ausgleichsvolumen verbindet; einen vierten Weg, der die vierte Passage unter Umgehung der Nabe mit einem dritten Servozylinder verbindet.
Baugruppe nach Anspruch 1, die außerdem umfasst: eine erste, zweite und dritte Kupplung, und wobei der erste Servozylinder und ein erstes der Ausgleichsvolumen der ersten Kupplung zugeordnet sind, der zweite Servozylinder und ein zweites der Ausgleichsvolumen der zweiten Kupplung zugeordnet sind und der dritte Servozylinder und ein drittes der Ausgleichsvolumen der dritten Kupplung zugeordnet sind.
Baugruppe nach Anspruch 2, wobei jede der Kupplungen außerdem umfasst: einen der Servozylinder, der in Verbindung mit einer aus der ersten, zweiten und dritten Passage steht; einen Kolben, der sich in diesem Servozylinder befindet; einen Ausgleichsdamm, der sich in den Servozylindern befindet und eines der Ausgleichsvolumen definiert, das in Verbindung mit der dritten Passage steht, und eine Feder, die den Kolben von dem Ausgleichsdamm wegdrückt.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei sich jeder aus dem ersten, zweiten und dritten Weg von einer der Passagen aus jeweils durch die Eingangswelle, die Welle und die Nabe erstreckt.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei sich der vierte Weg von der vierten Passage aus durch die Eingangswelle und die Welle erstreckt.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei: die Baugruppe außerdem einen Zahnradsatz mit einem Träger umfasst und der vierte Weg sich von der vierten Passage aus durch den Träger zu dem dritten Servozylinder erstreckt.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei: die Baugruppe außerdem einen Zahnradsatz mit einem Träger und ein auf dem Träger unterstütztes Ritzel umfasst, das mit einem Kanal ausgebildet ist, der sich durch das Ritzel erstreckt, und sich der vierte Weg von der vierten Passage aus zu dem Träger und durch den Kanal zu dem dritten Servozylinder erstreckt.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei die Welle eine Oberfläche von einem der Ausgleichsvolumen definiert.
Baugruppe, die umfasst: eine Eingangswelle mit einer ersten, einer zweiten, einer dritten und einer vierten Passage; einen ersten Zahnradsatz mit einem Hohlrad; einen zweiten Zahnradsatz mit einem Sonnenrad; eine die Eingangswelle umschließende Welle, die das Hohlrad und das Sonnenrad verbindet; ein Gehäuse mit einer Nabe, die die Welle umschließt, einem ersten Weg, der die erste Passage mit einem ersten Servozylinder verbindet, einem zweiten Weg, der die zweite Passage mit einem zweiten Servozylinder verbindet, und einem dritten Weg, der die dritte Passage mit Ausgleichsvolumen verbindet, und einen vierten Weg, der die vierte Passage unter Umgehung der Nabe mit einem dritten Servozylinder verbindet.
Baugruppe nach Anspruch 9, die außerdem umfasst: eine erste, zweite und dritte Kupplung, und wobei der erste Servozylinder und ein erstes der Ausgleichsvolumen der ersten Kupplung zugeordnet sind, der zweite Servozylinder und ein zweites der Ausgleichsvolumen der zweiten Kupplung zugeordnet sind und der dritte Servozylinder und ein drittes der Ausgleichsvolumen der dritten Kupplung zugeordnet sind.
Baugruppe nach Anspruch 10, wobei jede der Kupplungen außerdem umfasst: einen der Servozylinder, der in Verbindung mit einer aus der ersten, zweiten und dritten Passage steht; einen Kolben, der sich in diesem Servozylinder befindet; einen Ausgleichsdamm, der sich in den Servozylindern befindet und eines der Ausgleichsvolumen definiert, das in Verbindung mit der dritten Passage steht, und eine Feder, die den Kolben von dem Ausgleichsdamm wegdrückt.
Baugruppe nach Anspruch 9, wobei sich jeder aus dem ersten, zweiten und dritten Weg von einer der Passagen aus jeweils durch die Eingangswelle, die Welle und die Nabe erstreckt.
Baugruppe nach Anspruch 9, wobei sich der vierte Weg von der vierten Passage aus durch die Eingangswelle und die Welle erstreckt.
Baugruppe nach Anspruch 9, wobei: die Baugruppe außerdem einen Zahnradsatz mit einem Träger umfasst und sich der vierte Weg von der vierten Passage aus durch den Träger zu dem dritten Servozylinder erstreckt.
Baugruppe nach Anspruch 9, wobei: die Baugruppe außerdem einen Zahnradsatz mit einem Träger und ein auf dem Träger unterstütztes Ritzel umfasst, das mit einem Kanal ausgebildet ist, der sich durch das Ritzel erstreckt, und sich der vierte Weg von der vierten Passage aus zu dem Träger und durch den Kanal zu dem dritten Servozylinder erstreckt.
Baugruppe nach Anspruch 9, wobei die Welle eine Oberfläche von einem der Ausgleichsvolumen definiert.