DE102016222372B3

DE102016222372B3 - Kupplung mit Wellringfeder

Info

Publication number: DE102016222372B3
Application number: DE102016222372.0A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Giehl; Ralph Schimpf; Marius Mock
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-11-15
Filing date: 2016-11-15
Publication date: 2018-02-01
Anticipated expiration: 2036-11-16

Abstract

Bei einer Kupplung bestehend aus zwei stirnverzahnten scheibenförmigen Kupplungskörpern, insbesondere einer Klauenkupplung, ist es vorgesehen, dass zwischen den Kupplungsscheiben eine Wellringfeder zur Erzeugung einer Rückstell-kraft angeordnet ist. Bei einer stirnverzahnten Klauenkupplung mit Synchronisiereinrichtung sind zwei Wellringfedern radial versetzt zueinander an-geordnet, die zum Einen jeweils am Kupplungskörper und zum Anderen an einem dem Kupplungskörper zugeordneten Synchronring axial abgestützt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplung mit zwei stirnverzahnten scheibenförmigen Kupplungskörpern und im Weiteren eine Synchronisiereinrichtung zur Angleichung der Drehzahl der Kupplungskörper, insbesondere für ein Automatikgetriebe.
Durch die DE 10 2014 209 936 B3 ist eine Synchronisiereinrichtung zur Angleichung der Drehzahl einer Kupplung oder Bremse eines Automatikgetriebes, um-fassend eine erste und eine zweite Scheibe, die jeweils eine Stirnverzahnung aufweisen, wobei die Scheiben axial voneinander beabstandet sind und die eine Scheibe zur Erwirkung eines Eingriffes der Stirnverzahnungen axial gegen die andere Scheibe bewegbar ist, wobei wenigstens eine Scheibe drehfest mit einem Synchronisierring verbunden ist, gegen die Scheibe gegen eine Rückstellkraft axial bewegbar ist und der eine Anlauffläche aufweist, mit der er bei einer Bewegung der Scheiben gegeneinander gegen eine Anlauffläche der anderen Scheibe läuft.
Die DE 10 2014 209 936 B3 weist eine selbstzentrierende Stirnverzahnung auf, z. B. eine Hirth-Verzahnung. Derartige Verzahnungen erzeugen aus den zu über-tragenden Drehmomenten eine große Axialkraftkomponente welche die Kupplungsscheiben auseinander drückt, so dass Aktuatoren zur Betätigung der Kupplung sehr groß dimensioniert werden müssen.
Weitere Kupplungen gehen aus DE 26 37 122 A1 , DE 10 2014 214 297 B4 , DE 195 46 431 A1 und DE 27 24 828 A1 hervor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Kupplung mit stirnverzahnten scheibenförmigen Kupplungskörpern zu schaffen, die eine Vorrichtung zur Unterstützung einer selbsttätigen Trennung der Kupplung aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Es ist ein besonderer Vorteil der Erfindung, dass die erfindungsgemäße Kupplung ein Federelement, insbesondere eine Wellringfeder aufweist, die an Stirnseiten der scheibenförmigen Kupplungskörper abgestützt ist. Durch diese Maßnahme werden die Kupplungsscheiben beim Öffnen der Kupplung durch die Kraft der Wellringfeder selbsttätig axial voneinander beabstandet, so dass die Stirnverzahnung außer Eingriff gelangt. Insbesondere beim Einsatz einer Klauenkupplung erweist sich die Federunterstützung als vorteilhaft.
Bei dem Einsatz einer Kupplung mit stirnverzahnten scheibenförmigen Kupplungskörpern und einer Synchronisiereinrichtung zur Drehzahlangleichung der Kupplungskörper vor dem Einkuppeln, ist es in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass die Wellringfeder zum Einen an einem ersten Kupplungskörper und zum Anderen an einem Synchronring des anderen Kupplungskörpers abgestützt ist.
Zur Optimierung der Synchronisierung ist eine zweite Wellringfeder radial versetzt zur ersten Wellringfeder angeordnet und ist einerseits an einem zweiten Kupplungskörper und andererseits am Synchronring des ersten Kupplungskörpers abgestützt. Durch diesen vorteilhaften Aufbau erzeugen die Wellringfedern gleichmäßig auf die Kupplungskörper und die Synchronringe wirkende Kräfte, sowie größere Rückstellkräfte zum Trennen der Kupplungskörper. Darüber hinaus wird durch die Synchronringe eine Drehzahlangleichung ermöglicht, in dem die Wellringfedern jeweils axial auf einen Synchronring einwirken und diesen mit seinen Reibflächen in Anlage mit Reibflächen des Kupplungskörpers bringen.
In vorteilhafter Ausgestaltung sind die Reibflächen an axial entgegengesetzt an-geordneten Stirnseiten des Synchronringes und des Kupplungskörpers angeordnet.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist es zur Erhöhung der Reibkraft und somit zur Beschleunigung der Drehzahlangleichung vorgesehen, dass die Reibflächen als umlaufende konische Reibflächen ausgebildet sind.
In den bevorzugten Ausführungsbeispielen ist es in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass ein Kupplungskörper drehfest mit einem ersten Getriebeteil verbunden ist, während der zugeordnete Synchronring gegenüber dem Kupplungskörper drehbar, jedoch drehfest mit einem zweiten Getriebeteil verbunden ist.
Der andere Kupplungskörper ist drehfest mit dem zweiten Getriebeteil verbunden, während der zugeordnete Synchronring gegenüber dem Kupplungskörper drehbar, jedoch drehfest mit dem ersten Getriebeteil verbunden ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden beschrieben. Es zeigen
1 eine stirnverzahnte scheibenförmige Kupplung mit einer Wellenringfeder,
2 eine stirnverzahnte Kupplung mit Synchronisiereinrichtung und einer Wellringfeder in perspektivischer Ansicht,
3 ein zweites Ausführungsbeispiel mit umlaufenden, axial gerichteten Reibflächen und
4 ein drittes Ausführungsbeispiel mit umlaufenden, konisch gerichteten Reibflächen.
Eine Kupplung 1 weist gemäß 1 zwei scheibenförmige Kupplungskörper 2, 3 auf, von welchen mindestens einer axial auf den anderen hin- und wegbewegbar gelagert ist. Die Kupplungskörper 2, 3 weisen Stirnverzahnungen 4, 6 auf, die vorzugsweise als Klauenverzahnung ausgebildet sind. Diese zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass die Grundrissform einer Klaue im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildet ist, wobei diese parallel oder nahezu parallel angeordnete Zahnflanken aufweist.
Der erste Kupplungskörper 2 ist drehfest mit einem ersten Getriebeteil 7, z. B. einer Welle verbunden. Der zweite Kupplungskörper 3 ist drehfest mit einem zweiten Getriebeteil 8, z. B. einem Gehäuse, einer innenverzahnten Hülse, oder anderen Getriebeelementen verbunden.
Zwischen den Kupplungskörpern 2, 3 ist ein, das erste Getriebeteil 7 koaxial um-greifendes, Federmittel 9 frei drehbar angeordnet, welches zum Einen an einer Stirnseite 11 des ersten Kupplungskörpers 2 und zum Anderen an einer der Stirn-seite 11 gegenüberliegenden Stirnseite 12 des zweiten Kupplungskörpers 3 axial abgestützt ist. Im geöffneten Zustand der Kupplung ist das Federmittel 9 zur Vermeidung von Reibungsverlusten spannungsfrei angeordnet.
Das Federmittel 9 ist vorzugsweise eine Wellringfeder.
Zum Schließen der Kupplung 1 und somit zur Herstellung einer Drehmoment-übertragung zwischen den Getriebeteilen 7, 8 wird mindestens ein Kupplungskörper 2 oder 3 gegen die Kraft der Wellringfeder 9 auf den anderen zu bewegt, bis die Verzahnungen 4, 6 ineinander greifen.
Ein Lösen der Kupplung 1 zum Trennen der Drehmomentübertragung zwischen den Getriebeteilen 7, 8 erfolgt durch die Kraft der vorgespannten Wellringfeder 9, die somit als Rückstellfeder dient.
Zur Erhöhung des Schaltkomforts beim Betätigen der Kupplung 1 ist es bei einem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 3 und 4 vorgesehen, dass eine Kupplung 13 eine Synchronisiereinrichtung aufweist. Die Kupplung 13 weist zwei scheibenförmige Kupplungskörper 14, 16 auf, von welchen mindestens Einer axial auf den Anderen zu- oder weg bewegbar gelagert ist. Die Kupplungskörper 14, 16 weisen jeweils eine Stirnverzahnung 17, 18 auf, die vorzugsweise als Klauenverzahnung mit parallel oder nahezu parallel angeordneten Zahnflanken ausgebildet ist.
Der erste Kupplungskörper 14 ist drehfest mit dem Getriebeteil 8 verbunden und weist einen Synchronring 19, z. B. einen Reibring auf, der drehfest mit dem Getriebeteil 7 verbunden ist und mit dem Kupplungskörper 14 eine gemeinsame axial gerichtete Reibfläche 21 aufweist.
Der zweite Kupplungskörper 16 ist drehfest mit dem Getriebeteil 7 verbunden und weist einen Synchronring 22, z. B. einen Reibring auf, der drehfest mit dem Getriebeteil 8 verbunden ist und mit dem Kupplungskörper 16 eine gemeinsame axial gerichtete Reibfläche 23 aufweist.
Ein erstes Federmittel 24 vorzugsweise eine Wellringfeder, umfasst das Getriebe-teil 7 koaxial und ist an einer axial gerichteten Stirnseite 26 des ersten Kupplungskörpers 14 und an einer dieser gegenüberliegend angeordneten Stirnseite 27 des Synchronringes 22 abgestützt.
Ein zweites Federmittel 28, ebenfalls eine Wellringfeder umfasst das Getriebeteil 7 koaxial und ist radial versetzt zur ersten Wellringfeder 24 angeordnet. Die Wellringfeder 28 ist an einer axial gerichteten Stirnseite 29 des zweiten Kupplungskörpers 16 und an einer dieser gegenüberliegenden Stirnseite 21 des Synchronringes 19 abgestützt.
Die Wellringfedern 24,28 sind radial versetzt zueinander angeordnet.
Bei einem Ausführungsbeispiel gemäß 4 ist es zur Verkürzung der Drehzahlangleichung vorgesehen, dass die Reibflächen 21, 23 zwischen den Kupplungskörpern 14, 16 und ihren zugehörigen Synchronringen 19, 22 dadurch vergrößert werden, dass diese eine umlaufende konische Reibfläche 21, 23 ausbilden.
Zum Schalten, insbesondere Schließen, der Kupplung 13 und somit zur Herstellung einer Drehmomentübertragung zwischen den Getriebeteilen 7, 8 wird mindestens eines der Kupplungskörper 14, 16 gegen die Kraft der vorzugsweise leicht vorgespannten Wellringfeder 24, 28 bewegt. Hierbei drücken die Wellringfedern 24, 28 axial gegen die Synchronringe 19, 22 so dass über die Reibflächen 21, 23 eine Drehzahlangleichung der Synchronringe 19, 22 an die Drehzahl der Kupplungskörper 14, 16 erfolgt, bis die Klauenverzahnungen 17, 18 der Kupplungskörper 14, 16 ineinander greifen können.
Ein Lösen der Kupplung 13 erfolgt selbsttätig durch die Rückstellkräfte der Well-ringfedern 24, 28.
Bezugszeichenliste

1: Kupplung
2: Kupplungskörper
3: Kupplungskörper
4: Stirnverzahnung (2)
5
6: Stirnverzahnung (3)
7: Getriebeteil (Welle)
8: Getriebeteil (Gehäuse)
9: Federelement
10
11: Stirnseite (2)
12: Stirnseite (3)
13: Kupplung mit Synchronisiereinrichtung
14: Kupplungskörper
15
16: Kupplungskörper
17: Stirnverzahnung (14)
18: Stirnverzahnung (16)
19: Synchronring
20
21: Reibfläche (14–19)
22: Synchronring
23: Reibfläche (16–22)
24: Federelement
25
26: Stirnseite (14)
27: Stirnseite (22)
28: Federelement
29: Stirnseite (16)
30
31: Stirnseite (19)

Claims

Kupplung (1) mit einem ersten und einem zweiten scheibenförmigen Kupplungskörper (2, 3, 14, 16) welche jeweils eine Stirnverzahnung (4, 6) aufweisen, wobei die Kupplungskörper (2, 3, 14, 16) axial voneinander beabstandet sind und der eine Kupplungskörper (2) zur Erwirkung eines Eingriffs der Stirnverzahnungen (4, 6) axial gegen den anderen Kupplungskörper (3) bewegbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Trennen der Kupplungskörper (2, 3) mindestens eine Wellringfeder (9, 24, 28) vorgesehen ist, die am ersten und zweiten Kupplungskörper (2, 3; 14,16) abgestützt ist und dass die Wellringfeder (9, 24, 28) an jeweils einer Stirnseite (26; 29) des Kupplungskörpers (2, 3, 14; 16) und einer Stirnfläche (22; 31) eines Synchronringes (19, 22) des anderen Kupplungskörpers (3, 2, 16; 14) abgestützt sind.
Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnverzahnung (17, 18) eine Klauenverzahnung mit parallel oder nahezu parallel angeordneten Zahnflanken ist.
Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (13) eine Synchronisiereinrichtung (19, 22) zur Angleichung der Drehzahl der Kupplungskörper (14, 16) aufweist,
Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisiereinrichtung jeweils einen Synchronring (19, 22) aufweist, der jeweils einem Kupplungskörper (14, 16) zugeordnet ist und dass zwei Wellringfedern (24, 28) vorgesehen sind, die direkt oder indirekt am ersten und zweiten Kupplungskörper (14, 16) abgestützt sind.
Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronring (19, 22) mit dem Kupplungskörper (14, 16) jeweils eine Reibfläche aufweist, die als umlaufende axial gerichtete Reibfläche (21, 23) ausgebildet ist.
Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronring (19, 22) mit dem Kupplungskörper (14, 16) jeweils eine Reibfläche aufweist, die als umlaufende konische Schrägfläche ausgebildet ist.
Kupplung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronring (19) des ersten Kupplungskörpers (14) drehfest gegenüber einem ersten Getriebeteil (7) und der Kupplungskörper (14) drehfest mit einem zweiten Getriebeteil (8) verbunden ist.
Kupplung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronring (22) des zweiten Kupplungskörpers (16) drehfest mit dem zweiten Getriebeteil (8) und der zweite Kupplungskörper (16) drehfest mit dem ersten Getriebeteil (7) verbunden ist.
Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellringfedern (24, 28) radial versetzt zueinander angeordnet sind.
Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (24, 28) an jeweils einer Stirnseite (26; 29) des Kupplungskörpers (14; 16) und einer Stirnfläche (22; 31) des Synchronringes (19, 22) des anderen Kupplungskörpers (16; 14) abgestützt sind.