DE102017125461B4

DE102017125461B4 - Passiv öffnendes Getriebekupplungssystem

Info

Publication number: DE102017125461B4
Application number: DE102017125461.7A
Authority: DE
Inventors: Daryl A. Wilton; James M. Hart
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-11-01
Filing date: 2017-10-30
Publication date: 2023-03-23
Anticipated expiration: 2037-10-31
Also published as: US20180119751A1; CN108006101B; CN108006101A; US10203005B2; DE102017125461A1

Abstract

Passiv öffnendes Getriebekupplungssystem (10), umfassend:
eine Hinterlegplatte (12) mit mehreren Laschenschlitzen (48);
eine erste Reaktionsplatte (30) mit mehreren ersten konischen Keilzähnen (46, 92),
wobei einzelne der ersten konischen Keilzähne (46, 92) zumindest teilweise in einzelnen der Laschenschlitze (48) in einem Kupplungsausrückzustand positioniert sind; und
eine erste Reibscheibe (16) in Reibkontakt mit der ersten Reaktionsplatte (30) wenn die ersten konischen Keilzähne (46, 92) weiter in die Laschenschlitze (48) und in Richtung Hinterlegplatte (12) verschoben werden und somit einen Kupplungseingriffszustand definieren,;
wobei die erste Reibscheibe (16) ausgestaltet ist, beim Drehen eine Drehkraft auf der ersten Reaktionsplatte (30) zu erzeugen;
wobei die Drehkraft gegen die ersten konischen Keilzähne (46, 92) wirkt, um zu bewirken, dass sich die erste Reaktionsplatte (30) gleitend von der Hinterlegplatte (12) wegbewegt.

Description

Einleitung
Die vorliegende Erfindung betrifft Reibungskupplungsanordnungen, die in Kraftfahrzeug-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.
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 Reaktionsplatten eingreifen, wenn Hydraulikdruck an die Kupplungsanordnung angelegt ist. Bekannte Kupplungsanordnungen verwenden Keilwellenverbindungen, um die Reaktionsplatten und die Reibscheiben individuell an die Getriebekonstruktion oder an Komponenten des Getriebes zu koppeln. Die Keilwellenverbindungen sehen jedoch nur eine begrenzte horizontale Verschiebung vor.
Wenn die Kupplungsanordnung nicht mit Hydraulikdruck in Eingriff steht, ist es wünschenswert, einen Abstand zwischen den Reibungsflächen und den Reaktionsplatten aufrechtzuerhalten, um reibungsbedingte Wärme, Reibungsflächenverschleiß sowie die damit verbundene Verschlechterung der Kraftstoffeinsparung zu verringern. Die begrenzte horizontale Verschiebung, die durch Keilwellenverbindungen ermöglicht wird, kann nicht zulassen, dass ein ausreichender Abstand zwischen diesen Komponenten aufrechterhalten ist und kann daher häufig Wärme, Reibung und verschlechterte Kraftstoffeinsparung hervorrufen.
Die DE 10 2014 203 959 A1 beschreibt eine Kupplungseinrichtung zum Übertragen eines axialen Drehmoments um eine Drehachse zwischen einem inneren Träger einer Abtriebsseite und einem äußeren Träger einer Antriebsseite, umfassend zumindest einen drehmomentenschlüssig mit dem inneren Träger verbundenen ersten Reibpartner, zumindest einen drehmomentenschlüssig mit dem äußeren Träger verbundenen zweiten Reibpartner und zumindest einen drehmomentenschlüssig mit dem inneren Träger verbundenen dritten Reibpartner, wobei die Reibpartner durch eine Anpresskraft derart in Reibeingriff bringbar sind, um das Drehmoment zwischen der Antriebsseite und der Abtriebsseite zu übertragen, wobei zumindest zwei Reibpartner derart über wenigstens ein erstes Verbindungselement miteinander verbunden sind, dass ein erstes Verdrehen der zwei gekoppelten Reibpartner in einer ersten Drehrichtung ein erstes translatorisches Bewegen der gekoppelten Reibpartner in Richtung der Drehachse generiert.
Während gegenwärtige Automatikgetriebe-Kupplungsanordnungen ihren beabsichtigten Zweck erfüllen, ist es die Aufgabe der Erfindung, eine neue und verbesserte Vorrichtung zum Reduzieren oder Eliminieren von Keilwellenkupplungsanordnungen bereitzustellen, wodurch ein größeres horizontales Bewegen der Reaktionsplatten ermöglicht ist, um das Design der Kupplungsanordnung zu verbessern.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein passiv öffnendes Getriebekupplungssystem, das eine Hinterlegplatte mit mehreren Laschenschlitzen umfasst, gelöst. Eine erste Reaktionsplatte weist mehrere erste konische Keilzähne auf. Einzelne der ersten konischen Keilzähne sind zumindest teilweise in einzelnen der Laschenschlitze positioniert. Eine erste Reibscheibe ist in Reibungskontakt mit der ersten Reaktionsplatte, wenn die ersten konischen Keilzähne weiter in die Laschenschlitze und zu der Hinterlegplatte hin verschoben werden, und einen Kupplungseingriffszustand definieren. Die erste Reibscheibe erzeugt beim Drehen eine Drehkraft auf der ersten Reaktionsplatte. Die Drehkraft wirkt gegen die ersten konischen Keilzähne, um zu bewirken, dass sich die erste Reaktionsplatte gleitend von der Hinterlegplatte wegbewegt.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verfügt eine zweite Reaktionsplatte über mehrere zweite konische Keilzähne, die jeweils teilweise in einem der Laschenschlitze positioniert sind und weiter in die Laschenschlitze in dem Kupplungseingriffszustand verschoben sind.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet jeder der ersten konischen Keilzähne und jeder der zweiten konischen Keilzähne eine Kante, eine der Kanten jedes der zweiten konischen Keilzähne und eine der Kanten jedes der ersten konischen Keilzähne, berühren auch direkt eine aus einer Vielzahl von verjüngten Wänden von jedem der Laschenschlitze, und erzeugen die Kraft, um die erste Reaktionsplatte und die zweite Reaktionsplatte dazu zu bringen, sich gleitend von der Hinterlegplatte wegzubewegen.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die erste Reibscheibe nahe der ersten Reaktionsplatte angeordnet, wobei die erste Reibscheibe gegenüberliegende erste und zweite Reibungsflächen aufweist; und eine zweite Reibscheibe ist in der Nähe der zweiten Reaktionsplatte positioniert, wobei die zweite Reibscheibe gegenüberliegende dritte und vierte Reibungsflächen aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung berührt die erste Reaktionsplatte die erste Reibungsfläche im Kupplungseingriffszustand.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung berührt die zweite Reaktionsplatte die zweite Reibungsfläche und die dritte Reibungsfläche im Kupplungseingriffszustand.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist jeder der ersten konischen Keilzähne im Wesentlichen quer zu einer durch die erste Reaktionsplatte definierten Ebene ausgerichtet.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist jeder der zweiten konischen Keilzähne im Wesentlichen quer zu einer durch die zweite Reaktionsplatte definierten Ebene ausgerichtet.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist jeder der ersten konischen Keilzähne und jeder der zweiten konischen Keilzähne in einem Winkel in Bezug auf eine Längsmittellinie der zweiten Reaktionsplatte ausgerichtet.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Winkel kleiner als 90 Grad.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bewirkt die Drehkraft, dass die erste Reaktionsplatte gleitend von der Hinterlegplatte in einer Richtung quer zu einer Drehrichtung der ersten Reibscheibe wegbewegt wird.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet jeder der Laschenschlitze eine konische Wand; und jeder der mehreren ersten konischen Keilzähne weist eine Kante auf, wobei die Kante die konische Wand eines der Laschenschlitze direkt berührt.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Wellenscheibe in der Nähe der ersten Reaktionsplatte angeordnet; und ein Kolben wirkt, wenn er einem unter Druck stehenden Fluid unterzogen wird, um die Wellenscheibe sowohl in die erste Reaktionsplatte als auch in die erste Reibscheibe zu verschieben, um die ersten konischen Keilzähne in Richtung Hinterlegplatte zu verschieben.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wirkt ein Vorspannelement, um den Kolben von der Wellenscheibe wegzubewegen, wenn das unter Druck stehende Fluid entlüftet ist.
Figurenliste

1 ist ein Querschnittsseitenaufriss eines passiven offenen Kupplungspakets der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Teilquerschnitts-Draufsicht von Abschnitt 2 der 1;
3 ist eine Teilquerschnitts-Draufsicht modifiziert ausgehend von 2;
4 ist eine Teilquerschnitts-Draufsicht von Abschnitt 4 der 1;
5 ist eine Teilquerschnitts-Draufsicht modifiziert ausgehend von 4; und
6 ist ein Querschnittsseitenaufriss eines passiven offenen Kupplungspakets der vorliegenden Erfindung.

Ausführliche Beschreibung
Unter Bezugnahme auf 1 beinhaltet ein System mit einer passiven offenen Kupplungspackung 10 der vorliegenden Erfindung eine Hinterlegplatte 12, die zum Beispiel durch eine Keilverzahnung mit einem Getriebegehäuse 14 eines automatischen Kraftfahrzeuggetriebes verbunden ist. Eine erste Reibscheibe 16 und eine zweite Reibscheibe 18 sind einzeln mit einer Nabe 20 verkeilt. Die Nabe 20 ist mit einem Getriebeelement (nicht dargestellt) verbunden, das ein Element eines Planetenradsatzes oder einer Kardanwelle beinhalten kann. Die erste Reibscheibe 16 und die zweite Reibscheibe 18 drehen sich daher in Bezug auf das Getriebegehäuse. Die erste Reibscheibe 16 beinhaltet einer ersten Reibungsfläche 22 und eine gegenläufige zweite Reibungsfläche 24. Die zweite Reibscheibe 18 beinhaltet eine dritte Reibungsfläche 26 und eine gegenläufige vierten Reibungsfläche 28. Eine erste Reaktionsplatte 30 ist so positioniert, dass sie durch die erste Reibungsfläche 22 reibschlüssig in Eingriff gebracht ist, wenn die passive offene Kupplungspackung 10 angewendet ist (Hydraulikdruck ist angelegt). Eine zweite Reaktionsplatte 32 ist zwischen der ersten Reibscheibe 16 und der zweiten Reibscheibe 18 positioniert, sodass, wenn das passive offene Kupplungspaket 10 angewendet ist, die zweite Reibscheibe 18 durch sowohl die zweite Reibungsfläche 24 als auch die dritte Reibungsfläche 26 reibschlüssig in Eingriff gebracht ist. Wenn das passive offene Kupplungspaket 10 angewendet wird, steht die vierte Reibungsfläche 28 in reibschlüssigem Eingriff mit der Hinterlegplatte 12.
Anstelle der Verbindung der ersten und der zweiten Reaktionsplatte 30, 32 mit dem Gehäuse 14, wie es bekannt ist, sind die erste und die zweite Reaktionsplatte 30, 32 in Bezug auf das Gehäuse 14 frei angeordnet, wie weiter unten und mit Bezug auf die 2 bis 5 beschrieben. Die erste und die zweite Reaktionsplatte 30, 32 stehen mit der ersten und der zweiten Reibscheibe 16, 18 in Eingriff, indem ein Kolben 34 in einer Kupplungseingriffsrichtung „A“ verschoben ist, sodass der Kolben 34 eine Wellenscheibe 36 kontaktiert und Wellenscheibe 36 in der Kupplungseingriffsrichtung „A“ in die erste und die zweite Reaktionsplatte 30, 32 und die erste und die zweite Reibscheibe 16, 18 verschiebt. Der Kolben 34 wird verschoben, indem ein unter Druck gesetztes Fluid, wie Hydraulikfluid in einen Hohlraum 38 eingebracht wird, wodurch ein Vorspannelement 40 elastisch abgelenkt wird, wenn sich der Kolben 34 verschiebt. Eine Vorspannkraft des Vorspannelements 40 führt den Kolben 34 in die gezeigte Position zurück, nachdem das unter Druck stehende Fluid aus dem Hohlraum 38 abgelassen wurde. Der Kolben 34 und der Hohlraum 38 befinden sich in einem Gehäuseabschnitt 42 des Gehäuses 14. Eine Halteklammer 44 ist in einem Schlitz des Gehäuseabschnitts 42 positioniert, um das Vorspannelement 40, wie bekannt, zu halten.
Anstatt die erste und die zweite Reaktionsplatte 30, 32 mit dem Gehäuse 14 zu verbinden, beinhaltet die erste Reaktionsplatte 30 mehrere erste konische Keilzähne 46 (von denen nur einer in dieser Ansicht sichtbar ist), die um einen Umfang der ersten Reaktionsplatte 30 angeordnet sind. Jeder der ersten konischen Keilzähne 46 wird in einem von mehreren Laschenschlitzen 48 aufgenommen (von denen nur einer in dieser Ansicht sichtbar ist), die in der Hinterlegplatte 12 erzeugt wurden. In ähnlicher Weise enthält die zweite Reaktionsplatte 32 mehrere zweite konische Keilzähne 50 (von denen nur einer in dieser Ansicht sichtbar ist), die um einen Umfang der zweiten Reaktionsplatte 32 angeordnet sind. Jeder der zweiten konischen Keilzähne 50 wird in einem der Vielzahl von Laschenschlitzen 48 aufgenommen (von denen nur einer in dieser Ansicht sichtbar ist), die in der Hinterlegplatte 12 erzeugt wurden, oder in einem ähnlichen, aber separaten Schlitz, der in der Hinterlegplatte 12 für diesen Zweck erzeugt wurde. Gemäß mehreren Ausführungsformen kann jeder zweite konische Keilzahn 50 (radial nach innen positioniert) mit einem entsprechenden der ersten konischen Keilzähne 46 verschachtelt sein. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann jeder der zweiten konischen Keilzähne 50 an einem kleineren radialen Positionierkreis von den ersten konischen Keilzähnen 46 befestigt werden, jedoch umlaufen von jedem der ersten konischen Keilzähne 46 versetzt sein. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann sich jeder der zweiten konischen Keilzähne 50 auf einem gleichen Radius mit einem der ersten konischen Keilzähne 46 abwechseln, und daher wird nur einer der ersten konischen Keilzähne 46 oder einer der zweiten konischen Keilzähne 50 in einer der Laschenschlitze 48 positioniert sein. Obwohl nur zwei Reibscheiben und zwei Reaktionsplatten gezeigt sind, kann das passive offene Kupplungspaket 10 auch eine dritte oder mehr Reibscheiben und eine dritte oder mehr Reaktionsplatten innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung beinhalten.
Unter Bezugnahme auf 2 und erneuter Bezugnahme auf 1, ist jeder der ersten konischen Keilzähne 46 als eine integrale Verlängerung oder Zunge der ersten Reaktionsplatte 30 ausgebildet. Gemäß mehreren Ausführungsformen sind die ersten konischen Keilzähne 46 im Wesentlichen quer zu einer durch die erste Reaktionsplatte 30 definierten Ebene „P₁“ ausgerichtet. Die ersten konischen Keilzähne 46 weisen einen rechteckigen ersten Abschnitt 52 auf, der in eine erste konische Kante 54 und eine gegenüberliegende zweite konische Kante 56 übergeht. Die ersten und zweiten konischen Kanten 54, 56 verbinden sich an einem konischen Ende 58. In einer gezeigten geöffneten oder ausgerückten Kupplungsstellung ist das konische Ende 58 innerhalb eines der Laschenschlitze 48 positioniert, sodass das konische Ende 58 in einer konischen Öffnung des Laschenschlitzes 48 aufgenommen wird, die durch eine erste konische Wand 60 und eine gegenläufige zweite konische Wand 62 definiert ist. Die erste und die zweite konische Wand 60, 62 gehen in eine Durchgangsbohrung 64 über, die sich durch die Hinterlegplatte 12 erstreckt. In der geöffneten oder ausgerückten Stellung der Kupplung ist nur eine Kontaktstelle 66 zwischen einer der ersten oder zweiten konischen Kanten 54 oder 56 in direktem Kontakt mit einer der ersten oder zweiten konischen Wände 60, 62 definiert. In dem gezeigten Beispiel ist der Kontaktpunkt 66 zwischen der zweiten konischen Kante 56 des ersten konischen Keilzahns 46 und der zweiten konischen Wand 62 definiert, wenn sich die erste Reibscheibe 16 in einer Drehrichtung „B“ dreht (in die Seite, wie in 2 dargestellt).
In der dargestellten geöffneten oder ausgerückten Stellung der Kupplung wird ein erster Abstand „C₁“ zwischen der ersten Reaktionsplatte 30 und der ersten Reibungsfläche 22 beibehalten. Ebenfalls in der geöffneten oder ausgerückten Stellung der Kupplung wird ein zweiter Abstand „C₂“ zwischen der zweiten Reibungsfläche 24 und der zweiten Reaktionsplatte 32 beibehalten. Der erste Abstand „C₁“ und der zweite Abstand „C₂“ werden durch eine Gleitkraft beibehalten, die auf die ersten konischen Keilzähne 46 in einer Gleitrichtung „D“ wirkt, die am Kontaktpunkt 66 erzeugt wird, der zwischen der zweiten konischen Kante 56 des ersten konischen Keilzahns 46 und der zweiten konischen Wand 62 definiert ist, wenn sich die erste Reibscheibe 16 in einer Drehrichtung „B“ dreht. Die Gleitkraft sorgt für ein passives Trennen der Reaktionsplatten von den Reibscheiben, die ausreicht, um einen reibschlüssigen Eingriff der ersten und der zweiten Reibungsfläche 22, 24 zu verhindern, und stellt daher ein passives Lösen der Reibungselemente des passiven offenen Kupplungspakets 10 bereit, ohne ein Vorspannelement oder unter Druck gesetztes Fluid zu erfordern, um die Elemente des passiven offenen Kupplungspakets 10 zu verschieben.
Unter Bezugnahme auf 3 und erneuter Bezugnahme auf 1 bis 2 verschiebt der auf den Kolben 34 ausgeübte Hydraulikdruck in der dargestellten geöffneten oder ausgerückten Stellung der Kupplung die Wellenscheibe 36 in der Kupplungseingriffsrichtung „A“ in die erste und die zweite Reaktionsplatte 30, 32 und die erste und die zweite Reibscheibe 16, 18. Die ersten konischen Keilzähne 46 werden gleichzeitig weiter in die Laschenschlitze 48 verschoben, bis die erste Reaktionsplatte 30 durch die erste Reibungsfläche 22 der ersten Reibscheibe 16 reibschlüssig in Eingriff ist und die zweite Reibungsfläche 24 der ersten Reibscheibe 16 mit der zweiten Reaktionsplatte 32 eingerückt ist. Zu diesem Zeitpunkt sind die ersten konischen Keilzähne 46 jeweils positioniert, um einen vollständigen Kontakt entlang der zweiten konischen Wand 62 des Laschenschlitzes 48 durch einen Abschnitt der zweiten konischen Kante 56 des ersten konischen Keilzahnes 46 zu erzeugen. Bei dieser vollständigen Kontaktposition ist das konische Ende 58 im Wesentlichen innerhalb der Durchgangsbohrung 64 positioniert. Es ist anzumerken, dass selbst bei der vollen Kontaktposition mit der zweiten konischen Wand 62 ein Abstand „E“ an der gegenüberliegenden konischen Wand beibehalten ist, in diesem Beispiel zwischen der ersten konischen Kante 54 und der ersten konischen Wand 60 des Laschenschlitzes 48. Der Abstand „D“ gewährleistet, dass die ersten konischen Keilzähne 46 nicht reibschlüssig in den Laschenschlitzen 48 verriegeln.
Mit weiterer Bezugnahme auf 3 und erneuter Bezugnahme auf 1 und 2, wirkt die passive Gleitkraft, wenn der Fluiddruck zum Kolben 34 entlastet ist und das Vorspannelement 40 wirkt, um den Kolben 34 vom Kontakt mit der Wellenscheibe 36 wegzubewegen, die auf die ersten konischen Keilzähne 46 in der Gleitrichtung „D“ wirkt, um die erste Reaktionsplatte 30, die zweite Reaktionsplatte 32 und die erste Reibscheibe 16 zurück in die in 2 gezeigte ausgerückte Kupplungsstellung zu verschieben. Es wird angemerkt, dass eine entgegengesetzte Drehrichtung der Reibscheiben von der Drehrichtung „B“ einen gleichen, aber entgegengesetzten Kontakt zwischen den ersten konischen Keilzähnen 46 in den Laschenschlitzen 48 verursacht, wobei jedoch die passive Gleitkraft, die auf die ersten konischen Keilzähne 46 in der Gleitrichtung „D“ wirkt, immer noch erzeugt wird.
Unter Bezugnahme auf 4 und erneuter Bezugnahme auf 1 bis 3, ist jeder der zweiten konischen Keilzähne 50 als eine integrale Verlängerung oder Zunge der zweiten Reaktionsplatte 32 ausgebildet. Gemäß mehreren Ausführungsformen sind die zweiten konischen Keilzähne 50 im Wesentlichen quer zu einer durch die zweite Reaktionsplatte 32 definierten Ebene „P₂“ ausgerichtet. Die zweiten konischen Keilzähne 50 weisen einen rechteckigen ersten Abschnitt 68 auf, der in eine erste konische Kante 70 und eine gegenüberliegende zweite konische Kante 72 übergeht. Im Unterschied zu der Geometrie der ersten konischen Keilzähne 46 enden die ersten und zweiten konischen Kanten 70, 72 der zweiten konischen Keilzähne 50 an einer Verbindungsstelle 74. Von der Verbindungsstelle 74 aus definieren eine erste gerade Kante 76 und eine gegenüberliegende zweite gerade Kante 78 ein Zahnende 80. Die erste gerade Kante 76 und die zweite gerade Kante 78 sind beide im Wesentlichen parallel zu der durch die Durchgangsbohrung 64 definierten Wand ausgerichtet.
In der dargestellten geöffneten oder ausgerückten Stellung der Kupplung ist jeder zweite konische Keilzahn 50 innerhalb eines der Laschenschlitze 48 so positioniert, dass das Zahnende 80 in der konischen Öffnung des Laschenschlitzes 48 aufgenommen wird, die durch die erste konische Wand 60 und die gegenläufig zweite konische Wand 62 definiert wird. Das Zahnende 80 erstreckt sich teilweise in die Durchgangsbohrung 64, die sich durch die Hinterlegplatte 12 erstreckt. In der geöffneten oder ausgerückten Stellung der Kupplung ist nur eine Kontaktstelle 82 zwischen einer der ersten oder zweiten konischen Kanten 70, 72 in direktem Kontakt mit einer der ersten oder zweiten konischen Wände 60, 62 definiert. In dem gezeigten Beispiel ist der Kontaktpunkt 82 zwischen der zweiten konischen Kante 72 des zweiten konischen Keilzahns 50 und der zweiten konischen Wand 62 definiert, wenn sich die zweite Reibscheibe 18 in einer Drehrichtung „B“ dreht (in die Seite, wie in 4 dargestellt).
In der dargestellten geöffneten oder ausgerückten Stellung der Kupplung ist ein erster Abstand „F₁“ zwischen der zweiten Reaktionsplatte 32 und der dritten Reibungsfläche 26 beibehalten. Ebenfalls in der geöffneten oder ausgerückten Stellung der Kupplung ist ein zweiter Abstand „F₂“ zwischen der vierten Reibungsfläche 28 und der Hinterlegplatte 12 beibehalten. Der erste Abstand „F₁“ und der zweite Abstand „F₂“ werden durch eine passive Gleitkraft beibehalten, die auf die zweiten konischen Keilzähne 50 in einer Gleitrichtung „D“ wirkt, die am Kontaktpunkt 82 erzeugt wird, der zwischen der zweiten konischen Kante 72 des zweiten konischen Keilzahns 50 und der zweiten konischen Wand 62 definiert ist, wenn sich die zweite Reibscheibe 18 in einer Drehrichtung „B“ dreht. Die passive Gleitkraft reicht aus, um einen reibschlüssigen Eingriff der dritten und der vierten Reibungsfläche 26, 28 zu verhindern, und stellt daher eine passive Freigabe der Reibungselemente des passiven offenen Kupplungspakets 10 bereit.
Unter Bezugnahme auf 5 und erneuter Bezugnahme auf 1 bis 4 verschiebt der auf den Kolben 34 ausgeübte Hydraulikdruck in der dargestellten geöffneten oder ausgerückten Stellung der Kupplung die Wellenscheibe 36 in der Kupplungseingriffsrichtung „A“ in die erste und die zweite Reaktionsplatte 30, 32 und die erste und die zweite Reibscheibe 16, 18. Die zweiten konischen Keilzähne 50 werden gleichzeitig weiter in die Laschenschlitze 48 verschoben, bis die zweite Reaktionsplatte 32 durch die dritte Reibungsfläche 26 der zweiten Reibscheibe 18 reibschlüssig in Eingriff ist und die vierte Reibungsfläche 28 der zweiten Reibscheibe 18 mit der Hinterlegplatte 12 eingerückt ist. Zu diesem Zeitpunkt sind die zweiten konischen Keilzähne 50 jeweils positioniert, um einen vollständigen Kontakt entlang der zweiten konischen Wand 62 des Laschenschlitzes 48 durch einen Abschnitt der zweiten konischen Kante 72 des zweiten konischen Keilzahnes 50 zu erzeugen und ein Abstand ist zwischen der zweiten geraden Kante 78 des Zahnendes 80 und der Wand bereitgestellt, die durch die Durchgangsbohrung 64 definiert ist. In dieser Kontaktposition ist das Zahnende 80 vollständig innerhalb der Durchgangsbohrung 64 positioniert. Es ist anzumerken, dass selbst bei der vollen Kontaktposition mit der zweiten konischen Wand 62 ein Abstand „G“ an der gegenüberliegenden konischen Wand beibehalten ist, in diesem Beispiel der ersten konischen Kante 70 und der ersten konischen Wand 60 des Laschenschlitzes 48. Der Abstand „G“ gewährleistet, dass die zweiten konischen Keilzähne 50 nicht reibschlüssig in den Laschenschlitzen 48 verriegeln.
Mit weiterer Bezugnahme auf 5 und erneuter Bezugnahme auf 1 und 4, wirkt die passive Gleitkraft, wenn der Fluiddruck zum Kolben 34 entlastet ist und das Vorspannelement 40 wirkt, um den Kolben 34 vom Kontakt mit der Wellenscheibe 36 wegzubewegen, die auf die zweiten konischen Keilzähne 50 in der Gleitrichtung „D“ wirkt, um die erste Reaktionsplatte 30, die zweite Reaktionsplatte 32 und die zweite Reibscheibe 18 zurück in die in 4 gezeigte ausgerückte Kupplungsstellung zu verschieben. Es wird angemerkt, dass eine entgegengesetzte Drehrichtung der Reibscheiben von der Drehrichtung „B“ einen gleichen, aber entgegengesetzten Kontakt zwischen den zweiten konischen Keilzähnen 50 in den Laschenschlitzen 48 verursacht, wobei jedoch die passive Gleitkraft, die auf die zweiten konischen Keilzähne 50 in der Gleitrichtung „D“ wirkt, immer noch erzeugt wird.
Unter Bezugnahme auf 6 und erneuter Bezugnahme auf 1 bis 5, ist ein passives offenes Kupplungspaket 84 der vorliegenden Erfindung gegenüber des passiven offenen Kupplungspakets 10 modifiziert, daher werden hierin nur die Unterschiede weiter erörtert. Elemente des passiven offenen Kupplungspakets 84, die mit dem passiven offenen Kupplungspaket 10 gemeinsam sind, sind mit einem Apostroph identifiziert.
Das passive offene Kupplungspaket 84 beinhaltet eine Hinterlegplatte 86, die zum Beispiel durch eine Kerbverzahnung mit einem Getriebegehäuse 14' eines automatischen Kraftfahrzeuggetriebes verbunden ist. Eine erste Reibscheibe 16' und eine zweite Reibscheibe 18' sind einzeln mit einer Nabe 20' verkeilt. Die Nabe 20 ist mit einem drehenden Getriebeelement (nicht dargestellt) verbunden, das ein Element eines Planetenradsatzes oder einer Kardanwelle beinhalten kann. Die erste Reibscheibe 16' und die zweite Reibscheibe 18' drehen sich daher in Bezug auf das Getriebegehäuse 14'. Die erste Reibscheibe 16' beinhaltet einer ersten Reibungsfläche 22' und eine gegenläufige zweite Reibungsfläche 24'. Die zweite Reibscheibe 18' beinhaltet eine dritte Reibungsfläche 26' und eine gegenläufige vierte Reibungsfläche 28'. Eine erste Reaktionsplatte 88 ist so positioniert, dass sie durch die erste Reibungsfläche 22' reibschlüssig in Eingriff gebracht wird, wenn das passive offene Kupplungspaket 84 angewendet wird (Hydraulikdruck wird angelegt). Eine zweite Reaktionsplatte 90 ist zwischen der ersten Reibscheibe 16' und der zweiten Reibscheibe 18' positioniert, sodass, wenn das passive offene Kupplungspaket 84 angewendet wird, die zweite Reibscheibe 18' durch sowohl die zweite Reibungsfläche 24' als auch die dritte Reibungsfläche 26' reibschlüssig in Eingriff gebracht wird. Wenn das passive offene Kupplungspaket 84 angewendet wird, steht die vierte Reibungsfläche 28' in reibschlüssigem Eingriff mit der Hinterlegplatte 86.
Die erste Reaktionsplatte 88 beinhaltet eine Vielzahl von ersten konischen Keilzähnen 92, die ähnlich zu den ersten konischen Keilzähnen 46 konfiguriert sind. Eine zweite Reaktionsplatte 90 beinhaltet eine Vielzahl von zweiten konischen Keilzähnen 94 die ähnlich zu den zweiten konischen Keilzähnen 50 konfiguriert sind. Anstatt im Wesentlichen senkrecht zu einer Ebene ausgerichtet zu sein, die durch die erste Reaktionsplatte 88 oder die zweite Reaktionsplatte 90 definiert ist, sind die ersten konischen Keilzähne 92 und die zweiten konischen Keilzähne 94 in einem Winkel Alpha (α) kleiner als 90 Grad in Bezug auf eine zentrale Längsachse der Reaktionsplatten 88, 90 Zähne, wie z. B. eine Mittellängsachse 98 der zweiten Reaktionsplatte 90, ausgerichtet. Die ersten und zweiten konischen Keilzähne 92, 94 sind daher auch in Bezug auf eine Ebene P₁, P₂ der ersten Reaktionsplatte 88 und der zweiten Reaktionsplatte 90 winkelmäßig ausgerichtet. Eine Vielzahl von Laschenschlitzen 100, die in der Hinterlegplatte 86 erzeugt werden, sind ebenfalls mit dem Winkel α ausgerichtet. Wie in 6 gezeigt, können die ersten konischen Keilzähne 92 und die zweiten konischen Keilzähne 94 teilweise in den Laschenschlitzen 100 aufgenommen werden, jedoch können die ersten konischen Keilzähne 92 auch direkt auf und in direktem Reibkontakt mit den zweiten konischen Keilzähnen 94 verschachtelt sein, um immer noch die Gleitkraft zu erreichen, die sowohl auf die ersten konischen Keilzähne 92 als auch die zweiten konischen Keilzähne 50 in der Gleitrichtung „D“ wirkt, die eine passive Öffnung des Kupplungspakets 84 erreicht.
Gemäß mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein passiv öffnendes Getriebekupplungssystem 10 oder Kupplungspaket 84 eine Hinterlegplatte 12, 86 mit mehreren Laschenschlitzen 48, 96, wobei jeder der Laschenschlitze eine konische Wand 60, 62 aufweist. Eine erste Reaktionsplatte 30, 88 weist mehrere erste konische Keilzähne 46, 92 auf, die in Bezug auf eine Ebene P₁ der ersten Reaktionsplatte 30, 88 winklig ausgerichtet sind. Einzelne der ersten konischen Keilzähne 46, 92 sind zumindest teilweise in einzelnen der Nuten der Laschenschlitze 48, 96 in einem Kupplungsausrückzustand positioniert. Die ersten konischen Keilzähne 46, 92 definieren einen Kupplungseingriffszustand, wenn sie weiter in die Laschenschlitze 48, 96 und in Richtung Hinterlegplatte 12, 86 verschoben werden. Eine erste Reibscheibe 16, 16' befindet sich im Kupplungseingriffszustand in Reibkontakt mit der ersten Reaktionsplatte 30, 88. Die erste Reibscheibe 16, 16' erzeugt beim Drehen eine Drehkraft auf der ersten Reaktionsplatte 30, 88. Eine zweite Reaktionsplatte 32, 90 weist mehrere erste konische Keilzähne 50, 94 auf, die in Bezug auf eine Ebene P₂ der zweiten Reaktionsplatte 32, 90 winklig ausgerichtet sind. Einzelne der zweiten konischen Keilzähne 50, 94 sind zumindest teilweise in einzelne der Laschenschlitze 48, 96 in dem Kupplungsausrückzustand positioniert. Eine zweite Reibplatte 18, 18' befindet sich im Kupplungseingriffszustand in Reibkontakt mit der zweiten Reaktionsplatte 32, 90. Die Drehkraft wirkt gegen die ersten konischen Keilzähne 46, 92 und die zweiten konischen Keilzähne 50, 94, um zu bewirken, dass sich die erste Reaktionsplatte 30, 88 und die zweite Reaktionsplatte 32, 90 gleitend von der Hinterlegplatte 12, 86 wegbewegen.
Passive offene Kupplungspakete der vorliegenden Erfindung bieten mehrere Vorteile. Dazu gehören das Verwenden von konischen Keilzähnen, die auf einer Reaktionsplatte erzeugt werden, um ein Trennen der Kupplungselemente bei geöffneter Kupplung zu bewirken. Das Verwenden einer flachen Spitze an den konischen Keilzähnen begrenzt einen Trennungsabstand in einer offenen Kupplung. Die Reaktionsplatten in der vorliegenden Erfindung fungieren auch als Teilrückholfedern, die dazu dienen, die Kupplungsscheiben zu trennen, um die Verluste der offenen Kupplungspakete zu verringern. Der Kraft- oder Schleppeffekt einer offenen Kupplung wird an den Reaktionsplatten verwendet, um zu bewirken, dass sich die Platten öffnen.

Claims

Passiv öffnendes Getriebekupplungssystem (10), umfassend: eine Hinterlegplatte (12) mit mehreren Laschenschlitzen (48); eine erste Reaktionsplatte (30) mit mehreren ersten konischen Keilzähnen (46, 92), wobei einzelne der ersten konischen Keilzähne (46, 92) zumindest teilweise in einzelnen der Laschenschlitze (48) in einem Kupplungsausrückzustand positioniert sind; und eine erste Reibscheibe (16) in Reibkontakt mit der ersten Reaktionsplatte (30) wenn die ersten konischen Keilzähne (46, 92) weiter in die Laschenschlitze (48) und in Richtung Hinterlegplatte (12) verschoben werden und somit einen Kupplungseingriffszustand definieren,; wobei die erste Reibscheibe (16) ausgestaltet ist, beim Drehen eine Drehkraft auf der ersten Reaktionsplatte (30) zu erzeugen; wobei die Drehkraft gegen die ersten konischen Keilzähne (46, 92) wirkt, um zu bewirken, dass sich die erste Reaktionsplatte (30) gleitend von der Hinterlegplatte (12) wegbewegt.
Passiv öffnendes Getriebekupplungssystem (10) nach Anspruch 1, ferner beinhaltend eine zweite Reaktionsplatte (32) mit mehreren zweiten konischen Keilzähnen (50, 94), die jeweils teilweise in einem der Laschenschlitze (48) positioniert sind und weiter in die Laschenschlitze (48) in dem Kupplungseingriffszustand verschoben sind.
Passiv öffnendes Getriebekupplungssystem (10) nach Anspruch 2, wobei jeder der ersten konischen Keilzähne (46, 92) und jeder der zweiten konischen Keilzähne (50, 94) eine Kante beinhaltet, eine der Kanten (70, 72) jedes der zweiten konischen Keilzähne (50, 94) und eine der Kanten (54, 56) jedes der ersten konischen Keilzähne (46, 92), auch direkt eine aus einer Vielzahl von verjüngten Wänden (60, 62) von jedem der Laschenschlitze (48) berühren, und die Kraft erzeugen, um die erste Reaktionsplatte (30) und die zweite Reaktionsplatte (32) dazu zu bringen, sich gleitend von der Hinterlegplatte (12) wegzubewegen.
Passiv öffnendes Getriebekupplungssystem (10) nach Anspruch 2, wobei die erste Reibscheibe (16) in der Nähe der ersten Reaktionsplatte (30) angeordnet ist, wobei die erste Reibscheibe (16) gegenüberliegende erste und zweite Reibungsflächen (22, 24) aufweist; und wobei das passiv öffnende Getriebekupplungssystem (10) ferner umfasst: eine zweite Reibscheibe (18), die nahe der zweiten Reaktionsplatte (32) positioniert ist, wobei die zweite Reibscheibe (18) gegenüberliegende dritte und vierte Reibungsflächen (26, 28) aufweist.
Passiv öffnendes Getriebekupplungssystem (10) nach Anspruch 4, wobei die erste Reaktionsplatte (30) die erste Reibungsfläche (22) im Kupplungseingriffszustand berührt.
Passiv öffnendes Getriebekupplungssystem (10) nach Anspruch 4, wobei die zweite Reaktionsplatte (32) die zweite Reibungsfläche (24) und die dritte Reibungsfläche (26) in dem Kupplungseingriffszustand berührt.
Passiv öffnendes Getriebekupplungssystem (10) nach Anspruch 1, wobei jeder der ersten konischen Keilzähne (46, 92) quer in Bezug auf eine durch die erste Reaktionsplatte (30) definierte Ebene ausgerichtet ist.
Passiv öffnendes Getriebekupplungssystem (10) nach Anspruch 2, wobei jeder der zweiten konischen Keilzähne (50, 94) quer in Bezug auf eine durch die zweite Reaktionsplatte (32) definierte Ebene ausgerichtet ist.
Passiv öffnendes Getriebekupplungssystem (10) nach Anspruch 2, wobei jeder der ersten konischen Keilzähne (46, 92) und jeder der zweiten konischen Keilzähne (50, 94) in einem Winkel (α) in Bezug auf eine Längsmittellinie der zweiten Reaktionsplatte (32) ausgerichtet ist.
Passiv öffnendes Getriebekupplungssystem (10) nach Anspruch 9, wobei der Winkel (α) kleiner als 90 Grad ist.