DE102021122441A1

DE102021122441A1 - Nehmerzylinder sowie Getriebeanordnung mit dem Nehmerzylinder

Info

Publication number: DE102021122441A1
Application number: DE102021122441.1A
Authority: DE
Inventors: Kirill Prokhorov; Christian Schühle
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2021-08-31
Filing date: 2021-08-31
Publication date: 2023-03-02

Abstract

Es wird ein Nehmerzylinder 8 mit einem Zylindergehäuse 12, wobei das Zylindergehäuse 12 mindestens einen mit einem Fluid gefüllten Druckraum 17 aufweist, mit mindestens einem Kolben 16, wobei der Kolben 16 in Bezug auf eine Hauptachse 100 koaxial in dem Zylinderraum 17 zwischen einer Grundstellung 101 und einer Betätigungsstellung 102 bewegbar ist, mit mindestens einer Rückstelleinrichtung 23 zur Rückstellung des Kolbens 16 von der Betätigungsstellung 102 in die Grundstellung 101, wobei die Rückstelleinrichtung 23 eine Tellerfeder 24 zur Erzeugung einer Rückstellkraft sowie einen an dem Zylindergehäuse 12 festgelegten Sicherungsring 25 aufweist, wobei die Tellerfeder 24 in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse 100 einerseits an dem Sicherring 25 und andererseits an dem Kolben 16 abgestützt ist, vorgeschlagen, wobei die Tellerfeder 24 eine Stützkontur 29 aufweist, wobei die Tellerfeder 24 über die Stützkontur 29 radial an dem Sicherungsring 25 abstützbar ist, um den Sicherungsring 25 in radialer Richtung gegen ein Lösen zu sichern.

Description

Die Erfindung betrifft einen Nehmerzylinder mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Getriebeanordnung mit dem Nehmerzylinder.
Es sind Nehmerzylinder bekannt, welche zur Übertragung einer Betätigungskraft auf eine hydraulische oder pneumatische Kupplungs- oder Bremseinheit dienen. In einer konzentrischen Ausführung bestehen derartige Nehmerzylinder im Wesentlichen aus einem Ringgehäuse und einem in dem Ringgehäuse axial verlagerbaren Ringkolben. Der Ringkolben ist dabei üblicherweise über einen Dichtring gegen das Ringgehäuse abgedichtet und wird über eine Rückstellfeder mit einer Rückstellkraft beaufschlagt.
Die Druckschrift DE 4041159 A1 offenbart eine druckmittelbetätigte Reibungskupplung mit ausschließlich axial bewegten Reibscheiben, die durch wenigstens eine Einrückfeder eingerückt wird und unter Vermittlung eines die Einrückfeder überwindenden Druckmittel-Ausrückstellgliedes der Axialkolbenbauart ausrückbar ist, wobei zusätzlich ein im Einrücksinn auf die Reibscheiben zur Wirkung bringbares Druckmittel-Einrückstellglied der Axialkolbenbauart verwendet ist. Insbesondere ist als Einrückfeder eine Tellerfeder verwendet.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Nehmerzylinder vorzuschlagen, welcher sich durch eine hohe Betriebssicherheit auszeichnet.
Diese Aufgabe wird durch einen Nehmerzylinder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Getriebeanordnung gemäß dem Anspruch 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Gegenstand der Erfindung ist ein Nehmerzylinder, welcher insbesondere zur Übertragung einer Betätigungskraft auf mindestens eine Getriebekomponente einer Getriebeanordnung ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere steht der Nehmerzylinder hierzu mit mindestens einer Brems- oder Kupplungsvorrichtung in Wirkverbindung, um diese zu betätigen. Bevorzugt ist die Brems- oder Kupplungsvorrichtung in Lamellenbauweise ausgeführt.
Der Nehmerzylinder weist ein Zylindergehäuse auf. Insbesondere ist das Zylindergehäuse als ein hohlzylindrisches und/oder ringförmiges Gehäuse ausgebildet. Das Zylindergehäuse ist bevorzugt zur Integration in die Getriebeanordnung ausgebildet. Das Zylindergehäuse weist hierzu vorzugsweise eine Formschlusskontur auf, über welche das Zylindergehäuse zumindest drehfest in der Getriebeanordnung, insbesondere einem Getriebegehäuse, festlegbar ist. Vorzugsweise ist die Formschlusskontur durch eine am Außenumfang des Zylindergehäuses angeordnete Verzahnungsgeometrie gebildet. Das Zylindergehäuse weist vorzugsweise eine zentrale Durchgangsöffnung, insbesondere eine Bohrung, auf, durch welche in einer Einbausituation des Nehmerzylinders eine Welle, vorzugsweise eine Getriebewelle der Getriebeanordnung, hindurchgeführt sein kann. Das Zylindergehäuse kann prinzipiell als ein Kunststoffgehäuse oder als ein Blechgehäuse ausgebildet sein. Bevorzugt jedoch ist das Zylindergehäuse aus einem Aluminiumdruckguss gefertigt.
Das Zylindergehäuse weist mindestens oder genau einen mit einem Fluid befüllbaren Druckraum auf. Insbesondere ist der Druckraum des Nehmerzylinders fluidtechnisch mit einem Druckraum eines Geberzylinders verbunden. Der Druckraum ist vorzugsweise als ein in axialer Richtung geöffneter Zylinderraum ausgebildet. Im Speziellen weist das Zylindergehäuse genau zwei Druckräume auf, welche fluidtechnisch voneinander getrennt und/oder in entgegengesetzter Richtung geöffnet sind. Vorzugsweise sind die beiden Druckräume jeweils fluidtechnisch mit einem separaten Geberzylinder verbunden. Die beiden Druckräume können koaxial und/oder konzentrisch zu einer gemeinsamen Hauptachse des Nehmerzylinders angeordnet sein. Insbesondere ist das Fluid eine hydraulische Flüssigkeit, im Speziellen ein Hydrauliköl.
Der Nehmerzylinder weist mindestens oder genau einen Kolben auf. Insbesondere ist der Druckraum zur Aufnahme des Kolbens ausgebildet. Vorzugsweise ist der Druckraum in einer durch den Kolben begrenzten axialen Richtung einseitig geöffnet und in einer axialen Gegenrichtung geschlossen ausgebildet. Besonders bevorzugt steht der Kolben mit der Brems- oder Kupplungsvorrichtung in Wirkverbindung, um die Betätigungskraft auf diese zu übertragen. Im Speziellen weist der Nehmerzylinder genau zwei Kolben auf, welche jeweils in einem der beiden Druckräume bewegbar aufgenommen sind. Vorzugsweise sind die beiden Kolben unabhängig voneinander bewegbar. Besonders bevorzugt steht der eine Kolben mit einer ersten Brems- oder Kupplungsvorrichtung in Wirkverbindung und der andere Kolben mit einer zweiten Brems- oder Kupplungsvorrichtung in Wirkverbindung.
Der Kolben ist in Bezug auf die Hauptachse koaxial in dem Zylinderraum zwischen einer Grundstellung und einer Betätigungsstellung bewegbar. Insbesondere überträgt der Kolben in der Betätigungsstellung die Betätigungskraft auf die Brems- oder Kupplungsvorrichtung. Die Betätigungskraft ist dabei als eine in Bezug auf die Hauptachse axial gerichtete Druckraft zu verstehen. Bei einer Betätigung des Geberzylinders wird eine Fluidsäule in Richtung des Nehmerzylinders verschoben, wobei der Druck auf das Fluid verändert wird und der Kolben mit der Betätigungskraft beaufschlagt wird. Anders gesagt, wird die Betätigungskraft aufgrund des in dem Druckraum steigenden Drucks erzeugt und auf den Kolben übertragen, sodass dieser axial in dem Druckraum von der Grundstellung in die Betätigungsstellung bewegt wird.
Der Nehmerzylinder weist zudem mindestens oder genau eine Rückstelleinrichtung auf, welche zur Rückstellung des Kolbens von der Betätigungsstellung in die Grundstellung ausgebildet und/oder geeignet ist. Die Rückstelleinrichtung weist eine Tellerfeder zur Erzeugung einer Rückstellkraft sowie einen an dem Zylindergehäuse festgelegten Sicherungsring auf. Insbesondere ist die Tellerfeder ausgebildet, den Kolben in axialer Richtung in die Grundstellung mit einer Rückstellkraft zu beaufschlagen. Hierzu ist die Tellerfeder in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse an dem Sicherring und in einer axialen Gegenrichtung unter einer Vorspannung an dem Kolben abgestützt. Im Speziellen ist der Nehmerzylinder symmetrisch, vorzugsweise spiegelsymmetrisch, aufgebaut, wobei der Nehmerzylinder eine weitere Rückstelleinrichtung zur Rückstellung des weiteren Kolbens aufweist.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Tellerfeder eine Stützkontur aufweist, über welche die Tellerfeder radial in Bezug auf die Hauptachse an dem Sicherungsring abstützbar ist und/oder abgestützt ist, um den Sicherungsring in radialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse gegen ein Lösen bzw. ein radiales Aufweiten zu sichern. Insbesondere ist die Tellerfeder zumindest unter Einwirkung der Betätigungskraft radial an dem Sicherungsring abgestützt. Insbesondere ist der Sicherungsring in radialer Richtung in Bezug auf Hauptachse formschlüssig zwischen dem Zylindergehäuse und der Stützkontur der Tellerfeder gehalten. Im Speziellen weisen alle Tellerfedern der mehreren Rückstelleinrichtungen jeweils die Stützkontur auf, um den jeweils zugehörigen Sicherungsring radial zu sichern.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Sicherungsring während der Betätigung des Nehmerzylinders aufgrund der einwirkenden Betätigungskraft radial aufgeweitet wird. Nach einer bestimmten Anzahl an Betätigungen hat der Sicherungsring sich so weit aufgeweitet, dass dieser sich aus seinem Sitz lösen kann. Dies kann somit zu einem Ausfall des Nehmerzylinders führen. Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die Stützkontur eine Tellerfeder vorgeschlagen wird, welche den Sicherungsring in einfacher Weise radial festhält, um diesen gegen ein Lösen zu sichern. Dadurch wird ein Nehmerzylinder vorgeschlagen, welcher sich durch eine hohe Betriebssicherheit auszeichnet. Weiterhin kann durch die Integration der Stützkontur an der Tellerfeder eine bauraumneutrale und besonders kostengünstige Fixierung des Sicherungsrings realisiert werden.
In einer konkreten Umsetzung ist vorgesehen, dass das Zylindergehäuse eine umlaufende Aufnahmenut aufweist, welche zur Aufnahme des Sicherungsrings ausgebildet und/oder geeignet ist. Je nach Ausgestaltung des Nehmerzylinders kann die Aufnahmenut wahlweise als Wellen- oder Bohrungsnut ausgebildet sein. Der Sicherungsring ist in der Aufnahmenut aufgenommen und wird bei einer Betätigung des Nehmerzylinders über die Stützkontur radial in die Aufnahmenut gedrückt. Insbesondere ist der Sicherungsring derart über die Stützkontur an dem Sicherungsring abgestützt, dass bei einer Betätigung des Nehmerzylinders eine auf die Tellfeder wirkende Axialbewegung in eine auf den Sicherungsring wirkende Radialbewegung umgesetzt wird. Dadurch wird der Sicherungsring bei jeder Betätigung des Nehmerzylinders von der Stützkontur radial zurück in die Aufnahmenut gedrückt.
In einer weiteren konkreten Realisierung ist vorgehen, dass die Tellerfeder zumindest oder ausschließlich in der Betätigungsstellung über die Stützkontur radial an dem Sicherungsring abgestützt ist, um den Sicherungsring in radialer Richtung mit einer aus der Bremskraft resultierenden Stützkraft zu beaufschlagen. Insbesondere führt die Tellerfeder bei einer axialen Bewegung des Kolbens eine Kipp- bzw. Hebelbewegung aus, infolge derer sich die Tellerfeder bei einer Verschiebung des Kolbens von der Grundstellung in die Betätigungsstellung zunehmend über die Stützkontur radial an dem Sicherungsring abstützt. Insbesondere wird die auf den Kolben wirkende Druckkraft an der Kontaktstelle zwischen Stützkontur und Sicherungsring in eine axiale Kraftkomponente (Betätigungskraft) und eine radiale Kraftkomponente (Stützkraft) aufgeteilt. Vorzugsweise nimmt die radiale Stützkraft bei einer Verschiebung des Kolbens in Richtung der Betätigungsstellung zu und bei einer Verschiebung des Kolbens in Richtung der Grundstellung ab. Es wird somit eine Rückstelleinrichtung vorgeschlagen, bei der der Sicherungsring dem Hebeleffekt und somit dem radial Aufweiten nach Außen aufgrund der entgegenwirkenden Stützkraft widersteht.
In einer konstruktiven Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Stützkontur eine axiale Stützfläche zur axialen Abstützung an dem Sicherungsring und eine radiale Stützfläche zur radialen Abstützung an dem Sicherungsring aufweist. Insbesondere liegt die Tellerfeder in Abhängigkeit der Kolbenstellung über die axiale Stützfläche in axialer Richtung und/oder über die radiale Stützfläche in radialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse an dem Sicherungsring an. Insbesondere ist die axiale Stützfläche durch eine die Hauptachse umlaufende Ringfläche und die radiale Stützfläche durch eine die Hauptachse umlaufende Ringkante definiert. Insbesondere geht die axiale Stützfläche unmittelbar in die Stützfläche über. Es wird somit eine Stützkontur vorgeschlagen, welche sich besonders einfach und kostengünstigen an bekannten Tellerfedern integrieren lässt.
In einer konstruktiven Umsetzung ist vorgesehen, dass die Stützkontur mittels eines Trennverfahrens hergestellt ist. Insbesondere kann die Stützkontur durch ein spanendes Trennverfahren, wie z.B. Drehen, Schleifen oder Fräsen, gebildet sein. Vorzugsweise ist unter einem Trennverfahren ein Fertigungsverfahren nach DIN 8580 zu verstehen. Die die Stützkontur ist durch einen umlaufenden Materialabtrag der Tellerfeder gebildet. Insbesondere ist die axiale Stützfläche durch eine Schnittfläche und die radiale Stützfläche durch eine Schnittkante gebildet. Es wird somit eine Stützkontur vorgeschlagen, welche nachträglich in einfacher Weise an einer beliebigen Tellerfeder erzeugt werden kann.
In einer alternativen konstruktiven Umsetzung ist vorgesehen, dass die Stützkontur mittels eines Stanz- und/oder Umformverfahrens hergestellt ist. Insbesondere kann die Stützkontur durch Zugdruckumformen, wie z.B. Tiefziehen, gebildet sein. Alternativ kann die Stützkontur durch integriertes Stanzumformen gebildet sein, wobei die Stützkontur während eines Stanzprozesses der Tellerfeder durch Umformen erzeugt wird. Vorzugsweise ist unter einem Stanz- und/oder Umformverfahren ein Fertigungsverfahren nach DIN 8580 zu verstehen. Die Stützkontur ist durch eine Umformung der Tellerfeder in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse gebildet. Insbesondere sind die axiale und die radiale Stützfläche im Längsschnitt betrachtet durch eine stufenförmige Einprägung gebildet. Es wird somit eine Stützkontur vorgeschlagen, welche in einfacher Weise in den Fertigungsprozess der Tellerfeder integriert oder nachträglich erzeugt werden kann.
In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass die Tellerfeder an einer radialen Außenseite an dem Kolben und an einer radialen Innenseite an dem Sicherungsring abgestützt ist. Anders ausgedrückt, ist die Tellerfeder in einer axialen Richtung außenseitig an dem Kolben und in einer axialen Gegenrichtung innenseitig an dem Sicherungsring abgestützt. Die Stützkontur ist an der radialen Innenseite, insbesondere an einem radialen Innenrand der Tellerfeder angeordnet.
In einer weiteren konkreten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Nehmerzylinder als ein konzentrischer Nehmerzylinder, auch als „concentric slave cylinder“ (CSC) bekannt, ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist der konzentrische Nehmerzylinder als ein Zentralausrücker ausgebildet. Hierzu sind der mindestens eine, vorzugsweise beide Druckräume jeweils als ein die Hauptachse umlaufender Ringraum und der mindestens eine, vorzugsweise beide Kolben als Ringkolben ausgebildet, wobei der bzw. die Sicherungsringe und die Tellerfeder(n) koaxial und/oder konzentrisch zur Hauptachse angeordnet sind. Insbesondere ist der Ringkolben in einer radialen Richtung in Bezug auf die Hauptachse an einer ersten Dichtfläche und in einer radialen Gegenrichtung an einer zweiten Dichtfläche des Ringraums dichtend abgestützt. Insbesondere begrenzen die erste und die zweite Dichtfläche den Druckraum in radialer Richtung. Bevorzugt weist der Nehmerzylinder mindestens oder genau eine Dichtungseinrichtung auf, über welche der Ringkolben gegenüber dem Zylindergehäuse abgedichtet ist. Prinzipiell kann die Dichtungseinrichtung an dem Zylindergehäuse festgelegt sein, sodass bei einer Relativbewegung zwischen Kolben und Zylindergehäuse die Dichtungseinrichtung dichtend an dem Kolben anläuft. Bevorzugt jedoch ist die Dichtungseinrichtung an dem Kolben festgelegt, sodass bei einer Relativbewegung zwischen Kolben und Zylindergehäuse die Dichtungseinrichtung dichtend an dem Zylindergehäuse, insbesondere der ersten und/oder zweiten Dichtfläche, anläuft. Insbesondere ist die Dichtungseinrichtung als ringförmige Berührungsdichtung, insbesondere ein Dichtring, vorzugsweise ein Kolbendichtring, ausgebildet. Besonders bevorzugt ist der Ringkolben über eine erste Dichtungseinrichtung an der ersten Dichtfläche und über eine zweite Dichtungseinrichtung an der zweiten Dichtfläche dichtend abgestützt.
In einer konstruktiven Umsetzung ist vorgesehen, dass das Zylindergehäuse einen sich axial an den Druckraum anschließenden Gehäuseabschnitt aufweist. Insbesondere ist der Gehäuseabschnitt durch einen zylindrischen und/oder wellenförmigen Ansatz gebildet, welcher an seinem Außenumfang die Aufnahmenut für den Sicherungsring trägt. Der Gehäuseabschnitt ist über einen radialen Absatz zu dem Druckraum versetzt angeordnet. Insbesondere ist der Gehäuseabschnitt zur Bildung des Absatzes gegenüber dem Druckraum radial nach innen versetzt. Der Sicherungsring ist axial beabstandet zu dem Absatz an dem Gehäuseabschnitt angeordnet, insbesondere in der Aufnahmenut aufgenommen, wobei die Tellerfeder axial zwischen dem Sicherungsring und dem Absatz aufgenommen ist. Insbesondere ist die Tellerfeder in axialer Richtung mit einem Spiel zwischen Sicherungsring und Absatz aufgenommen. Die Tellerfeder kann somit innerhalb das Abstandes derart verkippen bzw. die Hebelbewegung ausführen, dass die Tellerfeder in der Betätigungsstellung mit dem Stützabschnitt radial und in der Grundstellung mit dem Stützabschnitt axial an dem Sicherungsring abgestützt ist.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung für ein Fahrzeug. Die Getriebeanordnung weist ein Planetengetriebe auf, welches zur Übersetzung eines von einer elektrischen Antriebsachse des Fahrzeugs erzeugten Drehmoments ausgebildet und/oder geeignet ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein Elektro- oder Hybridfahrzeug. Insbesondere weist das Fahrzeug die elektrische Antriebsachse auf. Das Planetengetriebe umfasst mehrere Getriebekomponenten, insbesondere ein Hohlrad, ein Sonnenrad und mindestens ein Planetenrad, wobei das Sonnenrad und das mindestens eine Planetenrad innerhalb des Hohlrads miteinander kämmen. Vorzugsweise sind der Nehmerzylinder und das Planetengetriebe in Bezug auf die Hauptachse koaxial zueinander angeordnet. Die Hauptachse ist vorzugsweise durch eine Hauptdrehachse des Planetengetriebes und/oder der elektrischen Antriebsachse definiert.
Die Getriebeanordnung weist einen Nehmerzylinder auf, wie dieser bereits zuvor beschrieben wurde bzw. nach einem der Ansprüche 1 bis 11. Der Nehmerzylinder ist zur Übertragung der Betätigungskraft auf mindestens eine Getriebekomponente des Planetengetriebes ausgebildet und/oder geeignet. Insbesondere wird auf Basis der Betätigungskraft ein Bremsmoment erzeugt, um die mindestens eine Getriebekomponente zur Änderung einer Übersetzung und/oder Drehrichtung des Planetengetriebes festzuhalten. Vorzugsweise ist der Nehmerzylinder hierzu über die Brems- oder Kupplungsvorrichtung mit der mindestens einen Getriebekomponente wirkverbunden. Bei einer Übertragung der Betätigungskraft wird die Brems- oder Kupplungsvorrichtung geschlossen und somit das Bremsmoment auf die Getriebekomponente übertragen. Insbesondere ist die Getriebekomponente durch das Hohlrad, das Sonnenrad oder das mindestens eine Planetenrad, vorzugsweise einen Planetenträger, gebildet.
Optional kann die Getriebeanordnung mindestens ein weiteres bau- und funktionsgleiches Planetengetriebe umfassen aufweisen, wobei der Nehmerzylinder zur Übertragung jeweils einer Betätigungskraft auf jeweils mindestens eine Komponente der beiden Planetengetriebe ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere kann durch das Planetengetriebe eine erste Gangstufe und durch das weitere Planetengetriebe eine weitere Gangstufe umgesetzt sein. Insbesondere steht ein erster Kolben des Nehmerzylinders über eine erste Brems- oder Kupplungsvorrichtung mit dem einen Planetengetriebe und ein zweiter Kolben des Nehmerzylinders über eine zweite Brems- oder Kupplungsvorrichtung mit dem anderen Planetengetriebe in Wirkverbindung.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:

1 eine schematische Schnittdarstellung einer Getriebeanordnung mit einem Nehmerzylinder als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsvariante einer Tellerfeder für den Nehmerzylinder;
3 eine zweite Ausführungsvariante der Tellerfeder in gleicher Darstellung wie 2;
4 eine schematische Schnittdarstellung des Nehmerzylinders aus 1 in einem betätigten Zustand.

1 zeigt einen schematischen Längsschnitt entlang einer Hauptachse H durch eine Getriebeanordnung 1. Die Getriebeanordnung 1 dient zur Übersetzung eines Antriebsmoments einer elektrischen Achse eines rein elektrisch oder hybrid angetriebenen Kraftfahrzeuges.
Hierzu weist die Getriebeanordnung 1 ein Planetengetriebe 2 auf, welches zur Übersetzung des Antriebsmoments ausgebildet ist. Das Planetengetriebe 2 weist ein Sonnenrad 3, mehrere Planetenräder 4 sowie ein Hohlrad 5 auf, wobei die Planetenräder 4 einerseits mit dem Sonnenrad 3 und andererseits mit dem Hohlrad 5 kämmend in Eingriff stehen. Das Sonnenrad 3 ist drehfest mit einer Getriebewelle 6 verbunden, wobei die Getriebewelle 6 einen Antrieb des Planetengetriebes 2 bilden kann. Die Planetenräder 4 sind an einem Planetenträger, nicht dargestellt, gelagert, welcher beispielsweise einen Abtrieb des Planetengetriebes 4 bilden kann.
Damit durch das Planetengetriebe 3 unterschiedliche Übersetzungen realisiert werden können, kann je nach Bedarf das Hohlrad 5 oder alternativ das Sonnenrad 3 bzw. die Planetenräder 4 durch eine Bremsvorrichtung 7 festgehalten werden, welche durch einen Nehmerzylinder 8 betätigbar ist. Die Bremsvorrichtung 7 ist als eine Lamellenbremse ausgebildet und weist hierzu abwechselnd hintereinander angeordnete Innen- und Außenlamellen 9, 10 auf. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Innenlamellen 9 drehfest mit dem Hohlrad 5 und die Außenlamellen 10 drehfest mit einem Getriebegehäuse 11 der Getriebeanordnung 1 verbunden.
Der Nehmerzylinder 8 ist als ein konzentrischer Nehmerzylinder (CSC) ausgebildet, welcher in Bezug auf eine Hauptachse 100 der Getriebeanordnung 1 koaxial zu dem Planetengetriebe 2 angeordnet ist. Die Hauptachse 100 ist beispielsweise durch eine Rotationsachse der Getriebewelle 6 definiert.
Der Nehmerzylinder 8 weist ein Zylindergehäuse 12 auf, welches in das Getriebegehäuse 11 integriert ist. Das Zylindergehäuse 12 weist dabei eine zentrale Durchgangsöffnung 13 auf, wobei die Getriebewelle 6 durch die Durchgangsöffnung 13 geführt ist. Das Zylindergehäuse 12 ist beispielsweise aus einem AluminiumDruckguss gefertigt.
Damit das Zylindergehäuse 12 in das Getriebegehäuse 11 integriert werden kann, weist das Zylindergehäuse 12 umfangsseitige zudem eine Formschlusskontur 14 auf, über welche das Zylindergehäuse 12 zumindest drehfest an dem Getriebegehäuse 11 festgelegt ist. Beispielsweise kann die Formschlusskontur durch eine Verzahnungsgeometrie gebildet sein, welche in die gleiche Verzahnung wie die Außenlamellen 10 der Bremsvorrichtung 7 eingreift. Damit das Zylindergehäuse 12 Axialkräfte aufnehmen kann, wird es zusätzlich in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse H beidseitig an dem Getriebegehäuse 11 durch jeweils ein Sicherungsorgan 15, z.B. zwei Sicherungsringe (rechts und links), gesichert.
Der Nehmerzylinder 8 weist einen als Ringkolben ausgebildeten Kolben 16 und einen als Ringraum ausgebildeten Druckraum 17 auf, wobei der Kolben 16 in axialer Richtung in Bezug auf eine Hauptachse 100 zwischen einer Grundstellung 101 und einer Betätigungsstellung 102 in dem Druckraum 17 verschiebbar aufgenommen ist. Der Kolben 16 und das Getriebegehäuse 11 sind in Bezug auf die Hauptachse 100 koaxial und konzentrisch zueinander angeordnet. Beispielsweise ist der Kolben 16 aus Aluminium, insbesondere einer Aluminiumlegierung, gefertigt.
Der Druckraum 17 ist in einer axialen Richtung 103 geöffnet und in einer axialen Gegenrichtung 104 durch das Zylindergehäuse 12 begrenzt. Der Kolben 16 liegt in radialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse 100 dichtend an dem Zylindergehäuse 12 an, sodass der Druckraum 17 in der axialen Richtung 103 durch den Kolben 16 begrenzt bzw. abgedichtet ist. Zur Abdichtung des Druckraums 17 weist der Nehmerzylinder 8 eine äußere und eine innere Dichtungseinrichtung 18, 19 auf, wobei der Kolben 16 in einer radialen Richtung 105 über die äußere Dichtungseinrichtung 18 an einer äußeren Dichtfläche 20 und in einer radialen Gegenrichtung 106 über die innere Dichtungseinrichtung 19 an einer inneren Dichtfläche 21 des Zylindergehäuses 12 dichtend anliegt. Die beiden Dichtungseinrichtungen 18, 19 sind jeweils als eine Elastomerdichtung, insbesondere als Kolbendichtringe, ausgebildet.
Beispielsweise ist der Nehmerzylinder 8 hydraulisch betätigbar, wobei der Druckraum 17 hierzu mit einem Fluid, z.B. Hydrauliköl, befüllt ist. Der Druckraum 17 ist beispielsweise hydraulisch mit einem Geberzylinder, nicht dargestellt, verbunden, wobei bei einer Betätigung des Geberzylinders über eine hydraulische Strecke eine Fluidsäule in Richtung des Nehmerzylinders 8 verschoben und eine Betätigungskraft auf den Kolben 16 übertragen wird. Dabei wird Kolben 16 in der axialen Richtung 103 in Richtung der Betätigungsstellung 102 bewegt und die Betätigungskraft auf die Bremsvorrichtung 7 übertragen. Dabei bilden die Innen- und die Außenlamellen 9, 10 einen Reibschluss, um ein Bremsmoment auf das Hohlrad 5 zu übertragen. Der Kolben 16 weist dabei einen Übertragungsabschnitt 22 auf, über welchen der Kolben 16 zur Übertragung der Betätigungskraft in der axialen Richtung 103 an der Bremsvorrichtung 7, z.B. einer Außen- oder Innenlamelle 9 ,10, abgestützt bzw. abstützbar ist.
Der Nehmerzylinder 8 weist eine Rückstelleinrichtung 23 auf, welche ausgebildet ist, den in der Betätigungsstellung 102 angeordneten Kolben 16 in die Grundstellung 101 zurückzustellen. Die Rückstellung erfolgt insbesondere dann, wenn der hydraulische Druck in dem Druckraum 17 nachlässt, wodurch die Bremsvorrichtung 7 somit sicher geöffnet wird.
Die Rückstelleinrichtung 23 weist hierzu eine konzentrisch bzw. koaxial zu der Hauptachse 100 angeordnete Tellerfeder 24 auf, welche den Kolben 16 in Richtung der Grundstellung 101 bzw. in der axialen Gegenrichtung 104 mit einer Rückstellkraft (Federkraft) beaufschlagt. Das Ausrücken des Kolbens 16 von der Grundstellung 101 in die Bremsstellung 102 erfolgt entgegen der Rückstellkraft der Tellerfeder 24, wobei die Rückstellung mittels der Rückstellkraft erfolgt. Die Tellerfeder 24 ist beispielsweise aus einer Stahllegierung gefertigt.
Die Rückstelleinrichtung 23 weist zudem einen Sicherungsring 25 auf, welcher an dem Zylindergehäuse 12 form- und/oder kraftschlüssig festgelegt ist und zur axialen Sicherung der Tellerfeder 24 dient. Die Tellerfeder 24 ist in der axialen Richtung 103 am Innendurchmesser an dem Sicherungsring 25 und in der axialen Gegenrichtung 104 am Außendurchmesser an dem Kolben 16 abgestützt.
Das Zylindergehäuse 12 weist einen Gehäuseabschnitt 26 auf, welcher sich in der axialen Richtung 103 an den Druckraum 17 anschließt. Der Gehäuseabschnitt 26 ist beispielsweise als ein hohlzylindrischer Ansatz gebildet. Der Gehäuseabschnitt 26 ist in der radialen Gegenrichtung 106 gegenüber der inneren Dichtfläche 21 versetzt angeordnet, sodass ein Absatz 27 gebildet ist. Der Gehäuseabschnitt 26 weist eine die Hauptachse umlaufende Aufnahmenut 28 auf, in welcher der Sicherungsring 25 aufgenommen ist. Die Tellerfeder 25 ist zwischen dem Sicherungsring 25 und dem Absatz 27 mit einem axialen Spiel angeordnet, wobei die Tellerfeder 24 bei einer Verschiebung des Kolbens 16 eine Kipp- bzw. Hebelbewegung ausführt.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es während der Betätigung des Nehmerzylinders 8 zu einer radialen Aufweitung des Sicherungsringes 25 kommen kann, wobei nach einer bestimmten Anzahl an Betätigungen der Sicherungsring 25 sich so weit aufgeweitet haben kann, dass dieser aus der Aufnahmenut 28 herausspringt. Dies kann zu einem Ausfall des Nehmerzylinders 8 und somit der gesamten Getriebeanordnung 1 führen.
Damit der Sicherungsring 25 dem Hebeleffekt, welcher während einer Betätigung entsteht, und somit dem radial Aufweiten nach Außen widersteht, muss eine dem radialem Aufweiten entgegenwirkende Kraft entstehen. Diese entgegenwirkende Kraft wird dadurch erzeugt, dass die Tellerfeder 24 an der Kontaktstelle zum Sicherungsring 25 eine Stützkontur 29 aufweist. Der Sicherungsring 25 wird dabei radial, insbesondere in der radialen Richtung 105, durch die Stützkontur 29 in der Tellerfeder 24 abgesichert.
Die 2 und 3 zeigen jeweils die Tellerfeder 24 in einer schematischen Schnittdarstellung in zwei unterschiedlichen Ausführungsvarianten. Wie den 2 und 3 zu entnehmen, weist die Stützkontur 29 eine axiale Stützfläche 30 und eine radiale Stützfläche 31 auf, wobei die Tellerfeder 24 über die axiale Stützfläche 30 in der axialen Richtung 103 und über die radiale Stützfläche 31 in der radialen Gegenrichtung 106 an dem Sicherungsring 25, wie in 1 gezeigt, abstützbar ist.
In 2 ist die Stützkontur 29 durch ein Trennverfahren, z.B. durch eine spanende Bearbeitung, hergestellt, wobei die Stützkontur 29 durch einen die Hauptachse H umlaufenden Materialabtrag erzeugt wird.
In 3 ist die Stützkontur 29 durch ein Stanz- und/oder Umformverfahren hergestellt, wobei die Stützkontur 29 durch eine Umformung in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse erzeugt wird.
4 zeigt den Nehmerzylinder 8 in gleicher Darstellung wie 1, wobei der Kolben in der Bremsstellung 102 angeordnet ist. Dabei ist die Tellerfeder 24 über die Stützkontur 29, insbesondere über die radiale Stützfläche 31, in der radialen Gegenrichtung 106 an einem Außenumfang des Sicherungsrings 25 abgestützt. Beim Einrücken bzw. Zurückfahren des Kolbens 16 in die Grundstellung 101 (druckloser Zustand) entsteht an der Kontaktstelle zwischen der Tellerfeder 24 und dem Sicherungsring 25 aufgrund der Hebelbewegung der Tellerfeder 24 ein Hebeleffekt, welcher dazu führt, dass der Sicherungsring 25 stückweise in der radialen Richtung 105 aufgeweitet bzw. aus der Aufnahmenut 28 herausgehebelt wird.
Durch die Stützkontur 29 wird der Sicherungsring 25 bei jeder Betätigung bzw. Ausfahren des Kolbens 16 in die Bremsstellung 102 von der Stützkontur 29 radial zurück in die Aufnahmenut 28 gedrückt. Dabei wird bei einer Betätigung des Nehmerzylinders 8 über die Stützkontur 29 eine aus der Betätigungskraft resultierende Stützkraft (s. Pfeil) in der radialen Gegenrichtung 106 auf den Sicherungsring 25 übertragen, welche den Sicherungsring 25 in die Aufnahmenut 28 drückt. Es wird somit ein kostengünstiges sowie bauraumneutrales Konzept zur Fixierung des Sicherungsringes 25 vorgeschlagen.
Bezugszeichenliste

1: Getriebeanordnung
2: Planetengetriebe
3: Sonnenrad
4: Planetenrad
5: Hohlrad
6: Getriebewelle
7: Bremsvorrichtung
8: Nehmerzylinder
9: Innenlamellen
10: Außenlamellen
11: Getriebegehäuse
12: Zylindergehäuse
13: Durchgangsöffnung
14: Formschlusskontur
15: Sicherungsorgan
16: Kolben
17: Druckraum
18: äußere Dichtungseinrichtung
19: innere Dichtungseinrichtung
20: äußere Dichtfläche
21: innere Dichtfläche
22: Übertragungsabschnitt
23: Rückstelleinrichtung
24: Tellerfeder
25: Sicherungsring
26: Gehäuseabschnitt
27: Absatz
28: Aufnahmenut
29: Stützkontur
30: axiale Stützfläche
31: radiale Stützfläche
100: Hauptachse
101: Grundstellung
102: Betätigungsstellung
103: axiale Richtung
104: axiale Gegenrichtung
105: radiale Richtung
106: radiale Gegenrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4041159 A1 [0003]

Claims

Nehmerzylinder (8) mit einem Zylindergehäuse (12), wobei das Zylindergehäuse (12) mindestens einen mit einem Fluid gefüllten Druckraum (17) aufweist, mit mindestens einem Kolben (16), wobei der Kolben (16) in Bezug auf eine Hauptachse (100) koaxial in dem Zylinderraum (17) zwischen einer Grundstellung (101) und einer Betätigungsstellung (102) bewegbar ist, mit mindestens einer Rückstelleinrichtung (23) zur Rückstellung des Kolbens (16) von der Betätigungsstellung (102) in die Grundstellung (101), wobei die Rückstelleinrichtung (23) eine Tellerfeder (24) zur Erzeugung einer Rückstellkraft sowie einen an dem Zylindergehäuse (12) festgelegten Sicherungsring (25) aufweist, wobei die Tellerfeder (24) in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse (100) einerseits an dem Sicherring (25) und andererseits an dem Kolben (16) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfeder (24) eine Stützkontur (29) aufweist, wobei die Tellerfeder (24) über die Stützkontur (29) radial an dem Sicherungsring (25) abstützbar ist, um den Sicherungsring (25) in radialer Richtung gegen ein Lösen zu sichern.
Nehmerzylinder (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylindergehäuse (12) eine die Hauptachse (100) umlaufende Aufnahmenut (28) aufweist, wobei der Sicherungsring (25) in der Aufnahmenut (28) aufgenommen ist und bei einer Betätigung des Nehmerzylinders (8) über die Stützkontur (29) radial in die Aufnahmenut (28) gedrückt wird.
Nehmerzylinder (8) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfeder (24) zumindest in der Betätigungsstellung (102) über die Stützkontur (29) radial an dem Sicherungsring (25) abgestützt ist, um den Sicherungsring (25) radial mit einer aus der Bremskraft resultierenden Stützkraft zu beaufschlagen.
Nehmerzylinder (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützkontur (29) eine axiale Stützfläche (30) zur axialen Abstützung an dem Sicherungsring (25) und eine radiale Stützfläche (31) zur radialen Abstützung an dem Sicherungsring (25) aufweist.
Nehmerzylinder (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützkontur (29) mittels eines Trennverfahrens hergestellt ist, wobei die Stützkontur (29) durch einen umlaufenden Materialabtrag der Tellerfeder (24) gebildet ist.
Nehmerzylinder (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützkontur (29) mittels eines Stanz- und/oder Umformverfahrens hergestellt ist, wobei die Stützkontur (29) durch eine Umformung in axialer Richtung der Tellerfeder (24) gebildet ist.
Nehmerzylinder (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfeder (24) mit einer radialen Außenseite axial an dem Kolben (16) abgestützt ist und an einer radialen Innenseite axial an dem Sicherungsring (25) abgestützt ist, wobei die Stützkontur (29) an der radialen Innenseite der Tellerfeder (24) angeordnet ist.
Nehmerzylinder (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nehmerzylinder (8) als ein konzentrischer Nehmerzylinder ausgebildet ist, wobei der Druckraum (17) als ein die Hauptachse (100) umlaufender Ringraum und der Kolben (1) als ein Ringkolben ausgebildet ist, wobei der Sicherungsring (25) und die Tellerfeder (24) koaxial zur Hauptachse (100) angeordnet sind.
Nehmerzylinder (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylindergehäuse (12) einen sich axial an den Druckraum anschließenden Gehäuseabschnitt (26) aufweist, wobei der Gehäuseabschnitt (26) über einen radialen Absatz (27) zu dem Druckraum (17) versetzt ist, wobei der Sicherungsring (24) axial beabstandet zu dem Absatz (27) an dem Gehäuseabschnitt (26) angeordnet ist und wobei die Tellerfeder (25) axial zwischen dem Sicherungsring (25) und dem Absatz (27) aufgenommen ist.
Getriebeanordnung (1) für ein Fahrzeug, mit einem Planetengetriebe (2) zur Übersetzung eines von einer elektrischen Antriebsachse des Fahrzeugs erzeugten Drehmoments, wobei das Planetengetriebe (2) mehrere Getriebekomponenten (3, 4, 5) umfasst, mit einem Nehmerzylinder (8) zur Übertragung einer Betätigungskraft auf mindestens eine der Getriebekomponenten (3, 4, 5) des Planetengetriebes (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.