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Einleitung
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Die vorliegende Erfindung betrifft drehmomentübertragende Getriebeantriebssysteme, die in automobilen Automatikgetrieben verwendet werden. Die Erklärungen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen bereit, die die vorliegende Erfindung betreffen und dem bisherigen Stand der Technik entsprechen können oder auch nicht.
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Ein automatisches Mehrgang-Getriebe verwendet reibschlüssige Kupplungen mit Reibungsflächen beispielsweise als Wandlerkupplungen, um zeitweilig einen Drehmomentwandler mit einer Getriebe-Antriebswelle sowie Kupplungen und Bremsen zu verriegeln, um Übersetzungsverhältnisse während Getriebeschaltvorgängen sowohl für Vorwärts- und Rückwärtsfahrten zu ändern. Bekannte Kupplungsanordnungen sehen Reibungsflächen an mehreren Reibscheiben vor, die in mehrere Reaktionsscheiben eingreifen, wenn Hydraulikdruck an die Kupplungsanordnung angelegt ist. Bekannte Kupplungsanordnungen verwenden Keilwellenverbindungen, um die Reaktionsscheiben und die Reibscheiben individuell an die Getriebekonstruktion oder an Komponenten des Getriebes zu koppeln. Die Keilwellenverbindungen sehen jedoch nur eine begrenzte horizontale Verschiebung vor.
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Wenn die Kupplungsanordnung nicht mit Hydraulikdruck in Eingriff steht, ist es wünschenswert, einen Abstand zwischen den Reibungsflächen und den Reaktionsscheiben aufrechtzuerhalten, um reibungsbedingte Wärme, Reibungsflächenverschleiß sowie das damit verbundene Verschlechtern des Kraftstoffeinsparens zu verringern. Das begrenzte horizontale Verschieben, das durch Keilwellenverbindungen ermöglicht ist, lässt möglichweise nicht zu, dass ein ausreichender Abstand zwischen diesen Komponenten aufrechterhalten ist und kann daher häufig Wärme, Reibung und verschlechtertes Kraftstoffeinsparen hervorrufen.
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DE 100 65 876 A1 beschreibt eine hydrodynamische Kopplungseinrichtung, insbesondere eine hydrodynamischen Drehmomentwandler oder eine Fluidkupplung, umfassend eine Gehäuseanordnung, ein in der Gehäuseanordnung bezüglich dieser um eine Drehachse drehbar angeordnetes Turbinenrad, eine Überbrückungskupplungsanordnung, durch welche wahlweise eine Drehmomentübertragungsverbindung zwischen der Gehäuseanordnung und dem Turbinenrad herstellbar ist, wobei die Überbrückungskupplungsanordnung ein Kupplungselement umfasst, das durch eine Verbindungsanordnung mit der Gehäuseanordnung drehfest, bezüglich dieser jedoch axial verlagerbar verbunden ist, wobei die Verbindungsanordnung wenigstens ein elastisch verformbares Verbindungselement umfasst, das mit der Gehäuseanordnung einerseits und mit dem Kupplungselement andererseits fest verbunden ist. Dabei ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Verbindungselement mit der Gehäuseanordnung in einem Bereich zwischeneinander zugewandten Flächen eines Gehäuseelements und eines mit dem Gehäuseelement fest verbundenen Gehäusenabenelements verbunden ist.
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DE 10 2014 218 025 A1 beschreibt eine Kupplung, aufweisend eine Anpressplatte, eine Zwischenplatte und eine Gegenplatte, die um eine gemeinsame Rotationsachse rotierbar sind, wobei durch die Anpressplatte, die Zwischenplatte und die Gegenplatte eine Hauptkupplungsscheibe und zumindest eine Nebenkupplungsscheibe antreibbar sind, wobei die Hauptkupplungsscheibe einen Hauptreibbelag und eine Hauptnabe aufweist, wobei die Hauptnabe mit dem Hauptreibbelag über eine Mehrzahl von Hauptblattfedern verbunden ist, wobei die Hauptnabe eine Verzahnung aufweist, mit der die Hauptnabe drehfest an einer Getriebeeingangswelle befestigbar ist und wobei die zumindest eine Nebenkupplungsscheibe mit der Hauptnabe zentriert und mit der Hauptnabe drehfest verbunden ist.
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DE 29 32 009 A1 beschreibt eine Reibungskupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit mindestens einer über eine Nabe auf einer Welle drehfest, jedoch axial verschiebbar angeordneten Kupplungsscheibe, die mindestens zwei in Achsrichtung relativ zueinander verlagerbare, in Drehrichtung fest miteinander verbundene Reibscheiben aufweist, die gemeinsam drehfest mit der Nabe sind sowie einer axial bewegbaren Anpreß- bzw. Druckplatte, einer Gegendruck- und mindestens einer Zwischendruckplatte, zwischen denen die Reibscheiben unter der Wirkung einer sich einerseits an einem Deckel und andererseits an der Druckplatte abstützenden Tellerfeder einspannbar sind.
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FR 2 813 651 beschreibt eine hydrodynamische Kupplungsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend: Ein Gehäuse zur drehfesten Verbindung einer Antriebswelle und eines Laufrads um eine Achse; ein Turbinenrad zur drehfesten Verbindung mit einer Abtriebswelle mittels einer Nabe und eines quer ausgerichteten Flansches, der sich bezüglich der Nabe radial nach außen erstreckt, eine Verriegelungs-Kupplung zur Verbindung der Antriebs- und der Abtriebswelle, mit einem Kolben zur ausrückbaren Verbindung des Turbinenrads mit einer im Wesentlichen quer verlaufenden Wand des Gehäuses, gegen die der Kolben zur Verriegelung der Verbindung belastet ist, und mindestens einen axial zwischen dem Turbinenrad und dem Kolben angeordneten Reibungsanschlag. welcher die relative Verschiebung des Kolbens zwischen dem Turbinenrad und dem Gehäuse verringert, und welcher jeden direkten axialen Kontakt zwischen dem Kolben und irgendeinem der Elemente des aus dem Turbinenrad und der Nabe bestehenden Systems oder einem damit verbundenen Element, insbesondere der Scheibe einer Dämpfungsvorrichtung vermeidet, wobei der Reibungsanschlag radial außerhalb des Außenumfangs des Flansches angeordnet ist.
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DE 10 2008 006 155 A1 beschreibt eine Lamellenkupplung, bei der eine erste äußere und/oder eine erste innere Lamelle Mittel zur Zwangsdistanzierung der Reibflächen der Lamellen im entkuppelten Zustand aufweist.
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Während gegenwärtige Automatikgetriebe-Kupplungsanordnungen ihren beabsichtigten Zweck erfüllen, ist es die Aufgabe der Erfindung, ein neues und verbessertes System zum Reduzieren oder Eliminieren von Keilwellenkupplungsanordnungen bereitzustellen, wodurch eine größere horizontale Bewegung ermöglicht und die Konstruktion der Kupplungsanordnung verbessert werden kann.
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Darstellung der Erfindung
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß beinhaltet ein drehmomentübertragendes Getriebeantriebssystem eine erste Reibscheibe mit einer ersten Reibungsfläche und eine zweite Reibscheibe, die eine zweite Reibungsfläche aufweist, die auf die erste Reibungsfläche gerichtet ist. Eine Reaktionsscheibe ist zwischen der ersten Reibungsfläche und der zweiten Reibungsfläche angeordnet. Ein Kolben ist durch einen Fluiddruck betätigt, um die erste Reibungsfläche in Richtung der zweiten Reibungsfläche zu versetzen, wobei die Reaktionsscheibe reibschlüssig zwischen der ersten Reibungsfläche und der zweiten Reibungsfläche in Eingriff gebracht ist. Es ist mindestens eine Riemenfeder in einem eingerasteten Zustand der Kupplung elastisch komprimiert, um einer Reaktionsscheibe zu ermöglichen, zwischen der ersten Reibungsfläche und der zweiten Reibungsfläche reibschlüssig in Eingriff gebracht zu werden. Die mindestens eine Riemenfeder dehnt sich in einem ausgerasteten Zustand der Kupplung elastisch aus, wodurch ein Abstand zwischen der Reaktionsscheibe und der ersten Reibungsfläche und der zweiten Reibungsfläche erzeugt wird. Die mindestens eine Riemenfeder ist an einem ersten Ende mit der zweiten Reibscheibe und an einem zweiten Ende mit der ersten Reibscheibe verbunden, sodass die mindestens eine Riemenfeder die erste Reibscheibe mit der zweiten Reibscheibe zusammenfügt. Die zweite Reibscheibe definiert eine doppelseitige Reibscheibe einschließlich einer dritten Reibungsfläche, die in Bezug auf die zweite Reibungsfläche entgegengesetzt gerichtet ist. Die dritte Reibungsfläche ist einem Drehmomentwandlergehäuse zugewandt und kontaktiert das Drehmomentwandlergehäuse im eingerasteten Zustand der Kupplung. Mindestens ein Befestigungselement verbindet die Reaktionsscheibe mit dem Drehmomentwandlergehäuse.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die mindestens eine Riemenfeder jeweils am ersten Ende mit der zweiten Reibscheibe mithilfe von Befestigungselementen verbunden.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die mindestens eine Riemenfeder jeweils am ersten Ende mit der zweiten Reibscheibe über eine Schweißverbindung verbunden.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die mindestens eine Riemenfeder jeweils integral am ersten Ende mit der zweiten Reibscheibe verbunden, sodass die Riemenfeder integrale Erweiterungen der zweiten Reibscheibe definiert.
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In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet die mindestens eine Riemenfeder im ausgerasteten Zustand der Kupplung eine abgestufte Form, die vom ersten Ende zum zweiten Ende abgestuft ist.
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In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet die abgestufte Form eine ebene erste Oberfläche am ersten Ende, die über einer ebenen zweiten Oberfläche am gegenüberliegenden zweiten Ende angehoben ist, wenn die Riemenfedern im ausgerasteten Zustand der Kupplung unkomprimiert sind.
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In einer weiteren Ausführungsform ist eine Differenz einer Höhe „H“ zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende ein vorbestimmter Wert, und wobei die Differenz der Höhe „H“ einen vorbestimmten Abstand zwischen der ersten Reibungsfläche, der der zweiten Reibungsfläche und der Reaktionsscheibe im ausgerasteten Zustand der Kupplung erzeugt.
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In einer weiteren Ausführungsform sind die mindestens eine Riemenfeder und das mindestens eine Befestigungselement mit einer Stützplatte derart gekoppelt, dass die mindestens eine Riemenfeder und die Reaktionsscheibe zur Stützplatte hin oder von dieser weg verschiebbar sind.
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Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hierin bereitgestellten Beschreibung ersichtlich. Es versteht sich, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur dem Zweck der Veranschaulichung dienen.
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Figurenliste
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Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur dem Zweck der Veranschaulichung.
- 1 ist ein Querschnittsseitenaufriss eines drehmomentübertragenden Getriebeantriebssystems der vorliegenden Erfindung;
- 2 ist eine ganzheitliche Aufrissansicht einer Reibscheibenanordnung mit einer doppelseitigen Reibungsfläche und mehreren Riemenfedern der vorliegenden Erfindung;
- 3 ist eine perspektivische Ansicht der rechten Seite der Reibscheibenanordnung aus 2;
- 4 ist eine ganzheitliche Aufrissansicht einer weiteren Ausführungsform einer Reibscheibenanordnung der vorliegenden Erfindung;
- 5 ist eine ganzheitliche Aufrissansicht einer weiteren Ausführungsform einer Reibscheibenanordnung der vorliegenden Erfindung;
- 6 ist eine ganzheitliche Aufrissansicht einer weiteren Ausführungsform einer Reibscheibenanordnung der vorliegenden Erfindung;
- 7 ist ein Querschnittsseitenaufriss eines weiteren drehmomentübertragenden Getriebeantriebssystems, das entsprechend 1 modifiziert ist;
- 8 ist ein Querschnittsseitenaufriss eines weiteren drehmomentübertragenden Getriebeantriebssystems, das entsprechend 1 modifiziert ist;
- 9 ist ein Querschnittsseitenaufriss eines weiteren drehmomentübertragenden Getriebeantriebssystems, das entsprechend 1 modifiziert ist;
- 10 ist eine Seitenaufrissansicht einer Riemenfeder der vorliegenden Erfindung in einer unkomprimierten abgestuften Konfiguration;
- 11 ist eine Seitenaufrissansicht einer Riemenfeder aus 10 in einem komprimierten Zustand; und
- 12 ist ein Querschnittsseitenaufriss einer Kupplungsanordnung mit mehreren Riemenfedern der vorliegenden Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung
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Unter Bezugnahme auf 1 überträgt ein drehmomentübertragendes Getriebeantriebssystem 10 für ein Kraftfahrzeug gemäß verschiedenen Ausführungsformen die Antriebskraft von einer Antriebsmaschine 12, wie etwa einem Motor oder einem Verbrennungsmotor, auf ein Getriebe 14, das innerhalb eines Getriebegehäuses 16 eingeschlossen ist. Der Drehmomentwandler 18 überträgt Rotationsenergie des Antriebsmotors 12 und beinhaltet im Allgemeinen eine Pumpe 20, eine Turbine 22 und ein Leitrad 24, die innerhalb des Drehmomentwandlergehäuses 26 angeordnet sind. Die Pumpe 20 ist mit dem Drehmomentwandlergehäuse 26 verbunden und ist von der Antriebskomponente eines Antriebsmotors 28 angetrieben. Die Turbine 22 ist fluidmäßig durch Drehung der Pumpe 20 angetrieben. Der Stator 24 befindet sich zwischen der Pumpe 20 und der Turbine 22 und dient dazu, Drehmoment innerhalb des Drehmomentwandlers 18 zu multiplizieren. Ein Torsionsschwingungsisolator 30 ist verwendet, um Drehmomentpulsationen zwischen der Antriebsmotorantriebskomponente 28, dem Drehmomentwandler 18 und einer Getriebeeingangswelle 32 zu isolieren.
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Das Getriebe 14 ist lösbar mit dem Drehmomentwandlergehäuse 26 mithilfe einer Kupplungsanordnung 36 gekoppelt. Die Kupplungsanordnung 36 beinhaltet eine flexible erste oder einseitige Reibscheibe 38, die auch als ein Kolben dient, der an der Getriebeeingangswelle 32 durch den Torsionsschwingungsisolator 30 angebracht ist. Die erste oder einseitige Reibscheibe 38 beinhaltet eine erste Reibungsfläche 40, die einer Reaktionsscheibe 42 zugewandt ist, die durch eine Keilwelle 44 mit dem Drehmomentwandlergehäuse 26 verbunden ist. Eine zweite oder doppelseitige Reibscheibe 46 ist zwischen der Reaktionsscheibe 42 und dem Drehmomentwandlergehäuse 26 angeordnet. Mehrere Riemenfedern 48 und Befestigungselemente 50, wie Nieten werden verwendet, um die zweite oder doppelseitige Reibscheibe 46 mit der ersten oder einseitigen Reibscheibe 38 zu verbinden. Die doppelseitige Reibscheibe 46 beinhaltet eine der Reaktionsscheibe 42 zugewandte zweite Reibungsfläche 52 und eine dem Drehmomentwandlergehäuse 26 zugewandte dritte Reibungsfläche 54. Ein auf die Reibscheibe 38 aufgebrachter Hydraulikdruck bewirkt eine Auslenkung der einseitigen Reibscheibe 38 in Richtung der Reaktionsscheibe 42. Dies bewirkt wiederum, dass die erste Reibungsfläche 40 reibschlüssig die Reaktionsscheibe 42 kontaktiert, die sich auslenkt, um die zweite Reibungsfläche 52 zu kontaktieren. Die doppelseitige Reibscheibe 46 ist dadurch ausgelenkt, sodass die dritte Reibungsfläche 54 das Drehmomentwandlergehäuse 26 kontaktiert.
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Um zwischen der ersten Reibungsfläche 40 und der Reaktionsscheibe 42, zwischen der Reaktionsscheibe 42 und der zweiten Reibungsfläche 52 und zwischen der dritten Reibungsfläche 54 und dem Drehmomentwandlergehäuse 26 ein Rotationsspiel vorzusehen, wenn die Kupplungsanordnung 36 nicht in im Eingriff steht, weisen die mehreren Riemenfedern 48 eine abgestufte Form oder Körpergeometrie auf. Durch Verwendung der mehreren Riemenfedern 48 bietet die Kupplungsanordnung 36 die Vorteile einer Maximierung eines gesamten Reibungsflächenbereichs der Kupplungsanordnung 36, während eine laterale Dicke der Kupplungsanordnung 36 minimiert ist, wodurch Platz eingespart und eine Anordnungsflexibilität im Drehmomentwandlergehäuse 26 bereitgestellt ist.
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Bezugnehmend auf 2 und erneut auf 1 ist gemäß mehreren Ausführungsformen eine Anordnung 55 der doppelseitigen Reibscheibe 46 an der einseitigen Reibscheibe 38 mithilfe mehrerer Riemenfedern vorgesehen, die in diesem Beispiel sechs Riemenfedern 48a, 48b, 48c, 48c, 48e, 48f aufweisen. Jede der Riemenfedern 48a, 48b, 48c, 48c, 48e, 48f ist einzeln an der einseitigen Reibscheibe 38 mithilfe eines der Befestigungselemente 50, wie etwa eines Niets, befestigt, und ein entgegengesetztes Ende jeder der Riemenfedern 48a, 48b, 48c, 48c, 48e, 48f ist einzeln an einer separaten Flügelverlängerung 56 der doppelseitigen Reibscheibe 46 mithilfe eines Befestigungselements 58, wie etwa eines Niets, befestigt. Bei dieser Ausführungsform ist jede der Flügelverlängerungen 56 von der doppelseitigen Reibscheibe 46 nach innen gerichtet. Auch bei dieser Ausführungsform ist jede der Riemenfedern 48a, 48b, 48c, 48c, 48e, 48f in der gleichen Richtung orientiert, sodass jede derselben in ähnlicher Weise belastet ist, entweder alle unter Spannung oder alle unter Druck, wenn die Kupplungsanordnung 36 unter Druck angewendet ist.
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Unter Bezugnahme auf 3 und nochmals auf 1 bis 2 hat jede der Riemenfedern 48a, 48b, 48c, 48c, 48e, 48f eine abgestufte Form, die von einem ersten Ende 60 an der Verbindung mit den Flügelverlängerungen 56 zur einseitigen Reibscheibe 38 an einem zweiten Ende 62 abgestuft ist. Die abgestufte Form der Riemenfedern 48a, 48b, 48c, 48c, 48e, 48f bietet verschiedene Vorteile, einschließlich Kompression und Ausdehnung während des Ladens und Entladens des Drucks des Hydrauliksystems an die Kupplungsanordnung 36, sodass ein Abstand in einem unbelasteten oder ausgerasteten Zustand der Kupplung der Kupplungsanordnung für die verschiedenen Reibungsflächen vorgesehen ist. Die abgestufte Form der Riemenfedern 48a, 48b, 48c, 48c, 48e, 48f sorgt auch für eine Maximierung eines Kontaktoberflächenbereiches der Reibungsflächen sowie für einen Abstand zum Einschluss der Reaktionsscheibe 42 zwischen der ersten Reibungsfläche 40 und der zweiten Reibungsfläche 52.
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Unter Bezugnahme auf 4 und nochmals auf 1 bis 3 wird gemäß weiteren Ausführungsformen eine Anordnung 64 einer doppelseitigen Reibscheibe 68 an der einseitigen Reibscheibe 38 gegenüber der Anordnung 55 modifiziert, weshalb hierin nur die Unterschiede weiter erörtert werden. Die Anordnung 64 beinhaltet mehrere Riemenfedern, in diesem Beispiel die sechs Riemenfedern 66a, 66b, 66c, 66c, 66e, 66f. Jede der Riemenfedern 66a, 66b, 66c, 66c, 66e, 66f ist entgegengesetzt zur Richtung der vorangehenden Riemenfedern ausgerichtet, sodass die aufeinanderfolgenden Riemenfedern 66a, 66b, 66c, 66c, 66e, 66f entgegengesetzt belastet werden, entweder unter Spannung oder unter Druck, wenn die Kupplungsanordnung 36 unter Druck angewendet ist. Jede der Riemenfedern 66a, 66b, 66c, 66c, 66e, 66f ist einzeln an einer separaten Flügelverlängerung der doppelseitigen Reibscheibe 68 befestigt, die unterschiedlich vom gleichen Abstand zwischen den Flügelverlängerungen 56 der Anordnung 55 beabstandet ist. Eine erste Flügelverlängerung 70, die die erste Riemenfeder 66a verbindet, ist beispielsweise weiter von einer zweiten Flügelverlängerung 72 beabstandet, die die zweite Riemenfeder 66b verbindet, wobei ein Abstand zwischen der ersten Flügelverlängerung 70 und einer dritten Flügelverlängerung 74 die sechste Riemenfeder 66f verbindet. Dieser Abstandsunterschied ist erforderlich, um die entgegengesetzte Richtung aufeinanderfolgender Riemenfedern der Anordnung 64 zu erreichen.
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Unter Bezugnahme auf 5 und nochmals auf 1 bis 4 wird gemäß weiteren Ausführungsformen eine Anordnung 76 einer doppelseitigen Reibscheibe 80 an der einseitigen Reibscheibe 38 gegenüber den Anordnungen 55 und 64 modifiziert, weshalb hierin nur die Unterschiede weiter erörtert werden. Die Anordnung 76 beinhaltet mehrere Riemenfedern, in diesem Beispiel die sechs Riemenfedern 78a, 78b, 78c, 78c, 78e, 78f. Die Riemenfedern 78a, 78b, 78c, 78c, 78e, 78f sind paarweise angeordnet, wobei jedes Paar an einem gemeinsamen Ende an einer einzelnen Flügelverlängerung befestigt ist, wodurch nur drei Flügelverlängerungen erforderlich sind, einschließlich der ersten, zweiten und dritten Flügelverlängerungen 82, 84, 86. Die Riemenfedern jedes Paares, zum Beispiel die erste Riemenfeder 78a und die zweite Riemenfeder 78b, sind einander entgegengesetzt ausgerichtet, sodass die Riemenfedern jedes Paares von Riemenfedern entweder unter Spannung oder unter Druck entgegengesetzt belastet werden, wenn die Kupplungsanordnung 36 unter Druck angewendet ist. Die ersten, zweiten und dritten Flügelverlängerungen 82, 84, 86 sind um einen Innenumfang der doppelseitigen Reibscheibe 80 gleichmäßig beabstandet, um die Belastung von den Riemenfedern zentral auszurichten.
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Unter Bezugnahme auf 6 und nochmals auf 1 bis 5 wird gemäß weiteren Ausführungsformen eine Anordnung 88 einer doppelseitigen Reibscheibe 92 an der einseitigen Reibscheibe 38 gegenüber den Anordnungen 55, 64 und 76 modifiziert, weshalb hierin nur die Unterschiede weiter erörtert werden. Die Anordnung 88 beinhaltet mehrere Riemenfedern, in diesem Beispiel die sechs Riemenfedern 90a, 90b, 90c, 90c, 90e, 90f. Anstelle der Riemenfedern 90a, 90b, 90c, 90c, 90e, 90f, die einzeln an der doppelseitigen Reibscheibe 92 befestigt sind, sind jeweils 90a, 90b, 90c, 90c, 90e, 90f einteilig mit der doppelseitigen Reibscheibe 92, zum Beispiel durch Schweißen, verbunden. Eine Anschlussfuge 94 ist daher vorgesehen, um jede der Riemenfedern 90a, 90b, 90c, 90c, 90e, 90f an der doppelseitigen Reibscheibe 92 zu befestigen. Dies erfordert entweder das Anschweißen der Riemenfedern an die doppelseitige Reibscheibe 92 oder das Zusammenprägen jeder der Riemenfedern mit der doppelseitigen Reibscheibe 92.
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Unter Bezugnahme auf 7 bis 9 und erneut auf 1 können unterschiedliche Geometrien von Drehmomentwandleranordnungen und Kupplungsanordnungen mithilfe von mit der Riemenfeder verbundenen Reibscheiben der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein.
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Zum Beispiel, und speziell auf 7 bezogen, wird ein Getriebeantriebssystem 96 für ein Kraftfahrzeug gegenüber dem Getriebeantriebssystem 10 modifiziert. Um ein größeres Kupplungsmoment vorzusehen, ist ein Drehmomentwandlergehäuse 98 gegenüber dem Drehmomentwandlergehäuse 26 modifiziert, um eine Kupplungsanordnung 100 aufzunehmen, die von der Getriebeeingangswelle radial weiter entfernt angeordnet ist, indem eine flexible einseitige Reibscheibe 102 vorgesehen ist, die länger als die Reibscheibe 38 ist. Die einseitige Reibscheibe 102 beinhaltet eine erste Reibungsfläche 104, die einer Reaktionsscheibe 106 zugewandt ist, die durch ein Befestigungselement 108 und eine Halterung 110 mit dem Drehmomentwandlergehäuse 98 verbunden ist. Eine doppelseitige Reibscheibe 112 ist zwischen der Reaktionsscheibe 106 und dem Drehmomentwandlergehäuse 98 angeordnet. Die doppelseitige Reibscheibe 112 ist mithilfe von mehreren Riemenfedern 114 und mehreren Befestigungselementen 116 verbunden. Die doppelseitige Reibscheibe 112 beinhaltet eine der Reaktionsscheibe 106 zugewandte zweite Reibungsfläche 118 und eine dem Drehmomentwandlergehäuse 98 zugewandte dritte Reibungsfläche 120. Die Position der Kupplungsanordnung 100, die weiter radial von der Getriebeeingangswelle entfernt ist als die Kupplungsanordnung 36, erzeugt ein größeres Drehmoment als die Kupplungsanordnung 36.
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Unter weiterer Bezugnahme insbesondere auf 8 wird ein Getriebeantriebssystem 122 für ein Kraftfahrzeug gegenüber dem Getriebeantriebssystem 10 modifiziert. Um eine größere Kupplungspositionsflexibilität vorzusehen, ist ein Drehmomentwandlergehäuse 124 gegenüber dem Drehmomentwandlergehäuse 26 modifiziert, um eine Kupplungsanordnung 126 aufzunehmen, die eine Reaktionsscheibe 128 aufweist, die direkt mit dem Drehmomentwandlergehäuse 124 mithilfe eines Befestigungselements 130 verbunden ist. Eine einseitige Reibscheibe 132 beinhaltet eine erste Reibungsfläche 134, die einer Reaktionsscheibe 128 zugewandt ist. Die Reibscheibe 132 ist modifiziert, um auch einen Satz von Riemenfedern 136 aufzunehmen, die verwendet werden, um eine doppelseitige Reibscheibe 138 so zu tragen, dass die Reibungsflächen der doppelseitigen Reibscheibe 138 zwischen der Reaktionsscheibe 128 und dem Drehmomentwandlergehäuse 124 angeordnet sind. Die doppelseitige Reibscheibe 138 ist mithilfe von mehreren Riemenfedern 136 und mehreren Befestigungselementen 140 mit der Reibscheibe 132 radial nach außen von der ersten Reibungsfläche 134 verbunden.
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Unter Bezugnahme auf 9 und nochmals auf 8 ist ein Getriebeantriebssystem 142 für ein Kraftfahrzeug weiter gegenüber dem Getriebeantriebssystem 96, das unter Bezugnahme auf 7 beschrieben wurde, modifiziert, um das Kupplungsmoment zu maximieren. Die Radialposition einer Kupplungsanordnung 144 ist gegenüber der Getriebeantriebswelle maximiert. Die Länge einer flexiblen einseitigen Reibscheibe 146 ist maximiert. Eine Reaktionsscheibe 148 beinhaltet einen Abschnitt, der an einem äußersten Abschnitt eines Drehmomentwandlergehäuses 150 anliegt und durch eine Kerbverzahnung 152 mit dem Drehmomentwandlergehäuse 150 verbunden ist. Eine erste Reibungsfläche 154 an der Reibscheibe 146 ist der Reaktionsscheibe 148 zugewandt. Eine zweite Reibungsfläche 156 einer doppelseitigen Reibscheibe 158 ist der Reaktionsscheibe 148 zugewandt und eine dritte Reibungsfläche 160 der doppelseitigen Reibscheibe 158 ist dem Drehmomentwandlergehäuse 150 zugewandt. Die doppelseitige Reibscheibe 158 ist mit der Reibscheibe 146 mithilfe von mehreren Riemenfedern 162 und mehreren Befestigungselementen 164 verbunden. Die Position der Kupplungsanordnung 144, die weiter radial von der Getriebeeingangswelle entfernt ist als die Kupplungsanordnung 100, erzeugt eine größere Kraft und ein größeres Drehmoment als die Kupplungsanordnung 100.
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Unter Bezugnahme auf 10 und nochmals auf 1 bis 8 sieht die Geometrie der Riemenfedern, wie etwa die hierin erwähnten Riemenfedern 48, eine abgestufte Konstruktion vor, worin eine im Wesentlichen ebene erste Fläche 166 am ersten Ende 60 über eine im Wesentlichen ebene zweite Fläche 168 am gegenüberliegenden zweiten Ende 62 ragt, wenn sich die Riemenfedern 48 in einem nicht komprimierten oder ausgerasteten Zustand der Kupplung befinden. Dieser Höhenunterschied „H“, der zwischen den Enden der Riemenfedern 48 vorgesehen ist, ist ein vorbestimmter Wert und sieht einen vorbestimmten Abstand zwischen der ersten Reibungsfläche 40 und der Reaktionsscheibe 42 und ebenso zwischen der zweiten Reibungsfläche 52 der Reaktionsscheibe 42 im ausgerasteten Zustand der Kupplung der Kupplungsanordnungen vor. Gemäß mehreren Ausführungsformen und unter weiterer Bezugnahme auf 10 beträgt der vorbestimmte Abstand daher im Wesentlichen die Hälfte der Höhe „H“. Riemenfedern der vorliegenden Erfindung können als eine einzelne Schicht aus einem einzelnen Material, wie etwa einem Federstahl, oder aus einer Laminierung mehrerer Schichten aus einem oder mehreren Materialien hergestellt werden. Die Riemenfedern können beispielsweise mit Nieten, Schrauben, durch Schweißverbindungen, durch Kleben, durch Festklemmen oder durch Kerbverzahnungen an den Reibscheiben befestigt werden. Gemäß mehreren Ausführungsformen können die Riemenfedern an den Reibscheiben oder gemäß weiteren Ausführungsformen an den Reaktionsscheiben befestigt werden. Die Verwendung von Riemenfedern der vorliegenden Erfindung sieht eine erhöhte Anzahl an Reibungsflächen in einer Kupplungsanordnung mit minimaler Wirkung auf eine Länge des Drehmomentwandlergehäuses und/oder eine Länge des Getriebes vor.
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Unter Bezugnahme auf 11 und nochmals auf 1 bis 10 komprimiert die Riemenfeder 48, wenn eine Kraft „F“ auf die Riemenfedern, wie etwa auf die Riemenfeder 48, ausgeübt ist, gegen eine Vorspannkraft, die entgegengesetzt zur Kraft „F“ wirkt, sodass die erste Oberfläche 166 im Wesentlichen koplanar mit der zweiten Oberfläche 168 gebracht ist. Hydraulikdruck ist an die Kupplungsanordnungen, wie hierin beschrieben, angelegt, wie etwa das Anlegen von Hydraulikdruck an die erste oder einseitige Reibscheibe 38. Die einseitige Reibscheibe 38 wirkt somit sowohl gegen die Reaktionsscheibe 42 als auch gegen die zweite oder doppelseitige Reibscheibe 46 als Kolben und komprimiert die Riemenfedern 48 elastisch. Eine elastische Kompression der Riemenfedern 48 führt zu einer wesentlichen Ausrichtung der ebenen ersten Oberfläche 166 mit der ebenen zweiten Oberfläche 168, bis der hydraulische Kupplungsdruck reduziert ist. Wenn der Hydraulikdruck, der auf die einseitige Reibscheibe 38 wirkt, reduziert ist, wodurch der ausgerastete Zustand der Kupplung definiert ist, stellt die Vorspannkraft der Riemenfedern 48 die abgestufte Geometrie der Riemenfedern 48 wieder her, wie in 10 dargestellt. Der Höhenunterschied „H“, der unter Bezugnahme auf 10 beschrieben ist, ist wieder hergestellt und der Abstand zwischen den Reibungsflächen und der Reaktionsscheibe ist wieder hergestellt.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Anzahl der in den hierin erörterten Kupplungsanordnungen identifizierten sechs Riemenfedern nicht beschränkend ist und die Anzahl an sechs Riemenfedern variiert werden kann, einschließlich eines Minimums an drei Riemenfedern und einer größeren Anzahl als drei Riemenfedern innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung.
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Unter Bezugnahme auf 12 kann die Riemenfederkonstruktion der vorliegenden Erfindung auch in mehreren verschiedenen Anwendungen verwendet werden, einschließlich in Getriebegangschaltungskupplungs- und Bremsenausführungen. In einer exemplarischen Kupplungsanordnung 170 ist eine Stützplatte 172 mit einem Getriebegehäuse 174 eines Getriebes verkeilt. Eine erste Reibscheibe 176 und eine zweite Reibscheibe 178 sind einzeln mit einer Nabe 180 verkeilt. Die Nabe 180 ist mit einem Getriebeelement (nicht dargestellt) verbunden, das ein Element eines Planetenradsatzes oder einer Kardanwelle beinhalten kann. Die erste Reibscheibe 176 und die zweite Reibscheibe 178 beinhalten jeweils mindestens eine Reibungsfläche, wie etwa eine erste Reibungsfläche 182 und eine zweite Reibungsfläche 184. Eine erste Reaktionsscheibe 186 ist so angeordnet, um durch die erste Reibungsfläche 182 reibschlüssig in Eingriff zu stehen, und eine zweite Reaktionsscheibe 188 ist zwischen der ersten Reibscheibe 176 und der zweiten Reibscheibe 178 angeordnet und durch mindestens die zweite Reibungsfläche 184 reibschlüssig in Eingriff gebracht. Anstelle der Verbindung der ersten und der zweiten Reaktionsscheiben 186, 188 mit dem Gehäuseelement 174 werden bekanntlich die ersten und die zweiten Reaktionsscheiben 186, 188 durch eine erste Riemenfeder 190 getrennt und eine zweite Riemenfeder 192 trennt die zweite Reaktionsscheibe 186 von der Stützplatte 172. Anstelle von Kerbverzahnungen sind die ersten und die zweiten Reaktionsscheiben 186, 188, die erste Riemenfeder 190 und die zweite Riemenfeder 192 miteinander verbunden, wobei Befestigungselemente verwendet werden, die in regelmäßigen Winkelabständen um den Durchmesser der Anordnung, wie etwa Befestigungselement 194 angeordnet sind. Die Befestigungselemente 194 können beispielsweise Nieten sein, die auf der Stützplatte 172 befestigt sind.
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Die Vorspannkraft der ersten Riemenfeder 190 und der zweiten Riemenfeder 192 wirken normalerweise so, dass sie die Reibungsflächen der ersten Reibscheibe 176 und der zweiten Reibscheibe 178 von den Reaktionsscheiben 186, 188 und der Stützplatte 172 trennen, wenn der Hydraulikdruck nicht auf die Kupplungsanordnung 170 wirkt. Hydraulikdruck wird verwendet, um die Kupplungsanordnung 170 über einen Kolben 196 zu betätigen, der auf eine Wellenplatte 198 wirkt, um die erste Reibscheibe 176, die zweite Reibscheibe 178 und die Reaktionsscheiben 186, 188 zusammen zur Stützplatte 172 zu verschieben. Um die Kupplungsanordnung 170 in Eingriff zu bringen, wird unter Druck gesetztes Hydraulikfluid in einen Kolbenraum 200 eingefüllt, was den Kolben 196 gegen die Vorspannkraft einer Rückholfeder 202 verschiebt. Der Kolbenraum 200 und der Kolben 196 befinden sich in einem Gehäuseabschnitt 204 des Getriebegehäuses 174. Der Kolben 196 kontaktiert die Wellenplatte 198, die dann bewirkt, dass die erste Reibscheibe 176, die zweite Reibscheibe 178 und die Reaktionsscheiben 186, 188 an den Befestigungselementen 194 in Richtung der Stützplatte 172 gleiten.
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Da die ersten und die zweiten Reaktionsscheiben 186, 188 nicht am Getriebegehäuse 174 befestigt sind, ermöglichen die Vorspannkraft der ersten Riemenfeder 190 und der zweiten Riemenfeder 192 daher, dass sich die ersten und die zweiten Reaktionsscheiben 186, 188 in Bezug zueinander freier bewegen und daher ist ein größerer Abstand zwischen den Reibungsflächen der ersten Reibscheibe 176 und der zweiten Reibscheibe 178 und der ersten und der zweiten Reaktionsscheibe 186, 188 vorgesehen, wenn die Kupplungsanordnung 170 nicht unter Druck gesetzt ist. Dies verringert den Reibungsabrieb und erhöht die Betriebsdauer der Kupplungsanordnung 170.
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Gemäß mehreren Ausführungsformen beinhaltet ein drehmomentübertragendes Getriebe-Antriebssystem 10 eine erste Reibscheibe 38, 102, 132, 146, 176 mit einer ersten Reibungsfläche 40, 104, 134, 154, 182. Eine zweite Reibscheibe 46, 68, 80, 92, 112, 138, 148, 178 weist eine zweite Reibungsfläche 52, 118, 156, 184 auf, die auf die erste Reibungsfläche 40, 104, 134, 154, 182 gerichtet ist. Eine Reaktionsscheibe 42, 106, 128, 148, 188 ist zwischen der ersten Reibungsfläche 40, 104, 134, 154, 182 und der zweiten Reibungsfläche 52, 118, 156, 184 angeordnet. Ein Kolben 38, 132, 196 ist durch einen Fluiddruck betätigt, um die erste Reibungsfläche 40, 104, 134, 154, 182 in Richtung der zweiten Reibungsfläche 52, 118, 156, 184 zu versetzen, wobei die Reaktionsscheibe 42, 106, 128, 148, 188 reibschlüssig zwischen der ersten Reibungsfläche und der zweiten Reibungsfläche in Eingriff gebracht ist. Es sind jeweils mehrere Riemenfedern 48, 66, 78, 90, 114, 136, 162, 190, 192 entweder mit der ersten und der zweiten Reibscheibe oder mit der Reaktionsscheibe verbunden. Im eingerasteten Zustand der Kupplung sind die mehreren Riemenfedern 48, 66, 78, 90, 114, 136, 162, 190, 192 elastisch komprimiert, um einer Reaktionsscheibe 42, 106, 128, 148, 188 zu ermöglichen, zwischen der ersten Reibungsfläche 40, 104, 134, 154, 182 und der zweiten Reibungsfläche 52, 118, 156, 184 reibschlüssig in Eingriff gebracht zu werden und sich die mehreren Riemenfedern 48, 66, 78, 90, 114, 136, 162, 190, 192 in einem ausgerasteten Zustand der Kupplung elastisch ausdehnen, wodurch ein Abstand zwischen der Reaktionsscheibe 42, 106, 128, 148, 188 und der ersten Reibungsfläche 40, 104, 134, 154, 182 und der zweiten Reibungsfläche 52, 118, 156, 184 erzeugt ist.
