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Die Erfindung betrifft einen Nehmerzylinder für eine Getriebeanordnung und eine Getriebeanordnung für ein Fahrzeug mit dem Nehmerzylinder. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer Getriebeanordnung und ein Verfahren zur Rückstellung eines Ringkolbens des Nehmerzylinders von einer Verdrehstellung in eine Nullstellung.
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Nehmerzylinder zur Betätigung einer Lamellen- oder Scheibenkupplung oder einer Bremseinrichtung für eine Kupplung in einer elektrischen Antriebsachse eines Fahrzeugs sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt.
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Beispielsweise beschreibt die Druckschrift
DE 10 2019 111 526 A1 eine Getriebeanordnung mit einer Lamellenbremsvorrichtung und mit einem Planetengetriebeabschnitt zur Umsetzung von Antriebsmomenten eines Elektromotors und/oder eines Verbrennungsmotors, wobei die Lamellenbremsvorrichtung zur Bremsung eines Organs des Planetengetriebeabschnitts angeordnet ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen funktional verbesserten Nehmerzylinder zur Erreichung einer fehlerfreien Betätigung einer Bremseinrichtung für ein Kupplungsgetriebe bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch einen Nehmerzylinder für eine Getriebeanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Getriebeanordnung für ein Fahrzeug mit dem Nehmerzylinder mit den Merkmalen des Anspruchs 7, durch ein Fahrzeug mit der Getriebeanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und durch ein Verfahren zur Rückstellung eines Ringkolbens des Nehmerzylinders von einer Verdrehstellung in eine Nullstellung gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und/oder den beigefügten Figuren.
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Es wird ein vorzugsweise hydraulisch betreibbarer Nehmerzylinder für eine Getriebeanordnung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Pkws oder eines Nutzfahrzeugs, vorgeschlagen. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein mittels einer elektrischen Antriebseinrichtung und/oder oder mittels eines Verbrennungsmotors angetriebenes Fahrzeug. Insbesondere weist das Fahrzeug eine mit der elektrischen Antriebseinrichtung gekoppelte elektrische Antriebsachse und/oder eine mit dem Verbrennungsmotor gekoppelte Antriebsachse auf.
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Der Nehmerzylinder umfasst ein Zylindergehäuse, das optional aus Aluminiumdruckguss oder Kunststoff gebildet ist und somit kostengünstig herstellbar ist. Der Nehmerzylinder weist einen Druckraum auf, welcher insbesondere einen ringförmigen Zylinderraum bildet. Der Druckraum ist in dem Zylindergehäuse integriert, insbesondere ausgeformt. Optional weist das Zylindergehäuse einen Wandabschnitt auf, der den Druckraum zumindest abschnittsweise begrenzt. Der Nehmerzylinder weist einen Zulauf auf, mittels dem ein Fluid, zum Beispiel ein Hydrauliköl, in den Druckraum einleitbar ist.
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Der Nehmerzylinder weist einen Ringkolben auf. Der Ringkolben kann spanend oder durch Kaltumformung von Blech hergestellt werden. Alternativ kann der Ringkolben aus Kunststoff bestehen und durch Spritzguss hergestellt sein. Er ist beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung gebildet. Der Druckraum und der Ringkolben definieren eine Hauptachse. Insbesondere ist der Ringkolben bei Einleitung des Fluids und einer daraus resultierenden hydraulischen Druckbeaufschlagung bezogen auf die Hauptachse in dem Druckraum axial beweglich angeordnet.
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In dem Druckraum ist der Ringkolben in einer Ausgangsposition angeordnet. In Hinblick auf einen Drehversatz um die Hauptachse weist der Ringkolben eine Nullstellung auf. Insbesondere ist der Ringkolben nach einer ersten Inbetriebnahme des Nehmerzylinders und/oder der Getriebeanordnung in der Ausgangsposition unverdreht um die Hauptachse angeordnet.
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Durch die hydraulische Druckbeaufschlagung kann der Ringkolben von der Ausgangsposition in eine auf die Hauptachse bezogene axiale Richtung in eine Betätigungsposition bewegt werden. Der Ringkolben kann insbesondere in eine Gegenrichtung zu der axialen Richtung von der Betätigungsposition in die Ausgangsposition zurückbewegt werden. Beispielsweise weist die Getriebeanordnung, insbesondere der Nehmerzylinder oder eine Lamellenbremseinrichtung der Getriebeanordnung hierzu eine Rückholfeder, insbesondere eine koaxial zu der Hauptachse angeordnete Tellerfeder auf, welche ausreichend Vorlast aufweist, um den Ringkolben in die Ausgangsposition zurück zu bewegen. Beispielsweise weist der Ringkolben in Umlaufrichtung um die Hauptachse Kontaktabschnitte für Kontaktelemente der Rückholfeder auf. Insbesondere greift die Rückholfeder mit den Kontaktelementen in die Kontaktabschnitte ein und beaufschlagt den Ringkolben mit ihrer Vorlast, um den Ringkolben zurückzubewegen.
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In der Betätigungsposition kann der Ringkolben Rotationskräften unterworfen sein. Insbesondere kann der Ringkolben dadurch bei der Zurückbewegung in die Ausgangsposition um die Hauptachse drehversetzt und/oder in eine Verdrehstellung verdreht sein. Dies kann insbesondere zur Folge haben, dass der Ringkolben an der Rückholfeder ansteht, insbesondere, dass die Kontaktelemente seitlich an den Kontaktabschnitten anliegen, was im Betrieb zu einem unerwünschten Abrieb zwischen dem Ringkolben und der Rückstellfeder und schlimmstenfalls zu einem Ausfall des Nehmerzylinders führen kann.
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Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Nehmerzylinder eine Rückstelleinrichtung umfasst, welche dazu ausgebildet ist, den Ringkolben von der Verdrehstellung in die Nullstellung zurückzustellen. Dadurch kann in vorteilhafter Weise das Anliegen zwischen dem Ringkolben und der Rückstellfeder vermieden werden und somit der sichere Betrieb des Nehmerzylinders gewährleistet werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Rückstelleinrichtung mindestens ein Eingriffselement und mindestens eine Aufnahme auf. Vorzugsweise sind das mindestens eine Eingriffselement und die mindestens eine Aufnahme korrespondierend zueinander und/oder füreinander passend angeordnet und/oder ausgebildet. Bevorzugt weist die mindestens eine Aufnahme eine Längsachse auf, welche sich in die axiale Richtung erstreckt.
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Vorzugsweise ist die mindestens eine Aufnahme in den Wandabschnitt des Zylindergehäuses eingebracht, der den Druckraum zumindest abschnittsweise begrenzt. Beispielsweise ist der Wandabschnitt in axialer Richtung hinter dem Ringkolben angeordnet. Insbesondere bildet der Wandabschnitt eine Anschlagsfläche für den Ringkolben bei der Zurückbewegung in die Ausgangsposition.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das mindestens eine Eingriffselement an dem Ringkolben angeordnet. Vorzugsweise weist der Ringkolben eine Gegenanschlagsfläche für die Anschlagsfläche auf. Insbesondere bilden die Anschlagsfläche und die Gegenanschlagsfläche bei gegenseitiger Kontaktierung einen Endanschlag für den Ringkolben bei der Zurückbewegung in die Ausgangsposition. Bevorzugt steht das mindestens eine Eingriffselement von der Gegenanschlagsfläche in die Gegenrichtung ab. Somit kann das mindestens eine Eingriffselement bei der Bildung des Endanschlags zwischen dem Ringkolben und dem Wandabschnitt in die mindestens eine Aufnahme in der Anschlagsfläche eingreifen.
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Beispielsweise ist das mindestens eine Eingriffselement als mindestens ein Kegel oder Kegelstumpf ausgebildet. Insbesondere bildet die mindestens eine Aufnahme eine Negativform zu dem Kegel oder zu dem Kegelstumpf. Der Kegel oder Kegelstumpf weist vorzugsweise eine Außenmantelfläche auf, welche eine Mittelhochachse des Kegels oder Kegelstumpfes umläuft. Insbesondere schließt die Mittelhochachse mit der Außenmantelfläche einen Winkel ein. Bevorzugt weist die mindestens eine Aufnahme eine Innenmantelfläche auf, welche eine Mittelhochachse der Aufnahme als Negativform umläuft.
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In einer bevorzugten konstruktiven Realisierung der Erfindung ist zwischen der Außenmantelfläche und der Innenmantelfläche eine Gleitpassung gebildet. Insbesondere ist der Winkel zwischen der Mittelhochachse und der Außenmantelfläche so ausgelegt, dass zwischen dem Eingriffselement und der Aufnahme keine Selbsthemmung auftreten kann. Dadurch kann in vorteilhafter Weise gewährleistet werden, dass das Eingriffselement bei der Bildung des Endanschlags in die Aufnahme eingleiten kann und dadurch von der Verdrehstellung in die Nullstellung zurückgestellt werden kann.
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Eine weitere bevorzugte konstruktive Realisierung der Erfindung sieht vor, dass der Ringkolben mehrere, zum Beispiel mindestens vier, vorzugsweise mindestens sechs und/oder maximal bis zu zehn Eingriffselemente aufweist. Vorzugsweise sind die Eingriffselemente in Umlaufrichtung des Ringkolbens um die Hauptachse in regelmäßigen Abständen angeordnet. Insbesondere sind in den Wandabschnitt mehrere korrespondierende Aufnahmen in gleicher Anzahl eingebracht.
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Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet eine Getriebeanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere wie es bisher beschrieben wurde. Die Getriebeanordnung umfasst den Nehmerzylinder nach der bisherigen Beschreibung und/oder nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
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Die Getriebeanordnung weist ein Planetengetriebe auf, welches zur Übersetzung eines Antriebsmoments einer Antriebsachse des Fahrzeugs, insbesondere zur Drehzahlanpassung der Antriebsachse, angeordnet und/oder ausgebildet ist. Das Planetengetriebe umfasst mehrere Komponenten, insbesondere ein Hohlrad, ein Sonnenrad und mindestens ein Planetenrad, wobei das Sonnenrad und das mindestens eine Planetenrad innerhalb des Hohlrads kämmen. Vorzugsweise ist das Planetengetriebe konzentrisch zu der Hauptachse des Nehmerzylinders angeordnet, wobei die Hauptachse einer Getriebeachse der Getriebeanordnung entsprechen kann. Die Getriebeachse kann beispielsweise durch die elektrische Antriebsachse gebildet sein.
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Die Getriebeanordnung umfasst eine Lamellenbremseinrichtung, welche zum Abbremsen mindestens einer der Komponenten des Planetengetriebes ausgebildet ist. Vorzugsweise steht die Lamellenbremseinrichtung in einer Wirkverbindung mit dem Planetengetriebe, sodass zumindest eine der Komponenten abgebremst werden kann. Vorzugsweise weist die Lamellenbremse um die Hauptachse rotierbare, insbesondere im Betrieb rotierende Bremslamellen und optional ergänzend stehende Bremslamellen auf. Bevorzugt sind die rotierenden Bremslamellen und die stehenden Bremslamellen in axialer Richtung im gegenseitigen Wechsel nacheinander angeordnet. Insbesondere kann der Ringkolben in der Betätigungsposition die Lamellenbremseinrichtung betätigen. Hierfür drückt der Ringkolben gegen eine der stehenden Bremslamellen und bringt diese mit den übrigen Bremslamellen in eine reibschlüssige Anlage, wodurch mindestens eine der Komponenten des Planetengetriebes blockiert werden kann.
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Optional kann die Getriebeanordnung einen weiteren Nehmerzylinder und eine weitere Lamellenbremsvorrichtung zum Abbremsen eines weiteren Planetengetriebes umfassen, um ein Drehmoment einer weiteren Antriebsachse des Fahrzeugs umzusetzen. Bevorzugt sind der weitere Nehmerzylinder, die weitere Lamellenbremseinrichtung und das weitere Planetengetriebe bau- und funktionsgleich zu den entsprechenden vorgenannten Teilen ausgebildet.
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Alternativ zu der Lamellenbremsvorrichtung und dem Planetengetriebe umfasst die Getriebeanordnung eine Lamellenkupplung, welche zur Übersetzung des Antriebsmoments der Antriebsachse des Fahrzeugs, insbesondere zur Drehzahlanpassung der Antriebsachse, ausgebildet ist. Vorzugsweise umfasst die Lamellenkupplung um die Hauptachse rotierbare, insbesondere im Betrieb rotierende Kupplungslamellen und optional ergänzend stehende Kupplungslamellen. Bevorzugt sind die rotierenden Kupplungslamellen und die stehenden Kupplungslamellen in axialer Richtung im gegenseitigen Wechsel nacheinander angeordnet. Bevorzugt steht der Ringkolben mit der Lamellenkupplung, z.B. unter Zwischenschaltung eines Ausrücklagers und einer Übertragungseinrichtung, in einer Wirkverbindung. Insbesondere kann der Ringkolben in der Betätigungsposition die Lamellenkupplung betätigen. Hierfür drückt der Ringkolben gegen das Ausrücklager, wodurch die Übertragungseinrichtung veranlasst wird, gegen eine der stehenden Kupplungslamellen zu drücken. Dadurch wird diese stehende Kupplungslamelle mit den übrigen Kupplungslamellen in eine reibschlüssige Anlage gebracht.
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In einer Überlegung der Erfindung werden die Rotationskräfte von den rotierbaren Bremsamellen oder von den rotierbaren Kupplungslamellen auf den Ringkolben übertragen, wenn dieser in der Betätigungsposition angeordnet ist, selbst wenn der Ringkolben zur Betätigung der Lamellenbremseinrichtung beziehungsweise der Lamellenkupplung mittelbar oder unmittelbar gegen eine der stehenden Bremslamellen beziehungsweise gegen eine der stehenden Kupplungslamellen drückt. Dies kann insbesondere daraus resultieren, dass auch die stehende Brems- bzw. Kupplungslamelle innerhalb eines geringen Toleranzspiels um die Hauptachse verdreht wird, was sich auf den Ringkolben übertragen kann. Wenn der hydraulische Druck in dem Druckraum nachlässt, kehrt der Ringkolben in eine Stellung zurück, welche gegenüber der Nullstellung ein minimales Stück um die Hauptachse verdreht ist. Insbesondere weist der Ringkolben die Verdrehstellung auf und kehrt nicht mehr selbständig in die Nullstellung zurück. Im Speziellen vergrößert sich der Drehversatz des Ringkolbens um die Hauptachse nach mehrmaliger Betätigung der Lamellenbremseinrichtung beziehungsweise der Lamellenkupplung.
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Um zu verhindern, dass der Ringkolben dauerhaft in der Verdrehstellung angeordnet wird und dadurch die Funktionsfähigkeit des Nehmerzylinders und/oder der Getriebeanordnung eingeschränkt wird, ist die Rückstelleinrichtung des Nehmerzylinders vorgesehen. Vorzugsweise wird der Ringkolben nach erfolgter Betätigung der Lamellenbremseinrichtung beziehungsweise der Lamellenkupplung in die Ausgangsposition zurückbewegt und mittels der Rückstelleinrichtung in die Nullstellung zurückgestellt und zentriert. Dies erfolgt insbesondere dadurch, dass das mindestens eine Eingriffselement in die mindestens eine Aufnahme eingeleitet und der Ringkolben wieder so justiert wird, dass er die Nullstellung aufweist.
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Ein Fahrzeug mit der Getriebeanordnung nach der bisherigen Beschreibung und/oder nach Anspruch 7 oder 8 bildet einen weiteren Gegenstand der Erfindung.
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Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zur Rückstellung eines Ringkolbens eines Nehmerzylinders für eine Getriebeanordnung. Der Nehmerzylinder ist nach der bisherigen Beschreibung und/oder nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet.
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Im Rahmen des Verfahrens gleitet das mindestens eine Eingriffselement bei und/oder nach dem Zurückbewegen des Ringkolbens von der Betätigungsposition in die Ausgangsposition und/oder während der Bildung des Endanschlags in die mindestens eine Aufnahme ein. Währenddessen wird der Ringkolben von der Verdrehstellung in die Nullstellung zurückgestellt. Insbesondere wird der Ringkolben durch die winklig angeordnete Außenmantelfläche des Eingriffselements und der korrespondierenden Innenmantelfläche der Aufnahme zum gegenseitigen Eingriff geführt und dadurch in die Nullstellung zurück justiert.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
- 1 ein axialer Längsschnitt durch eine Getriebeanordnung für ein Fahrzeug mit einem Nehmerzylinder und einer Lamellenbremseinrichtung, wobei ein Ringkolben des Nehmerzylinders in einer Betätigungsposition angeordnet ist, in der er die Lamellenbremseinrichtung betätigt;
- 2 der axiale Längsschnitt durch die Getriebeanordnung, wobei der Ringkolben in einer Ausgangsposition angeordnet ist, in der die Lamellenbremseinrichtung unbetätigt ist;
- 3 eine perspektivische Schnittansicht des Ringkolbens des Nehmerzylinders;
- 4 ein axialer Längsschnitt durch eine alternative Getriebeanordnung für ein Fahrzeug mit einem Nehmerzylinder und mit einer Lamellenkupplung, wobei ein Ringkolben des Nehmerzylinders in einer Ausgangsposition angeordnet ist, in der die Lamellenkupplung unbetätigt ist.
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Einander entsprechende oder gleiche Teile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die 1 und 2 zeigen einen axialen Längsschnitt durch eine Getriebeanordnung 10 für ein Fahrzeug, insbesondere für einen rein elektrisch oder hybrid angetriebenen Pkw oder Nutzfahrzeug. Das Fahrzeug weist eine elektrische Antriebsachse auf.
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Die Getriebeanordnung 10 umfasst einen Nehmerzylinder 1 und eine Lamellenbremseinrichtung 2, wobei der Nehmerzylinder 1 zur Betätigung der Lamellenbremseinrichtung 2 angeordnet und/oder ausgebildet ist. Die Lamellenbremseinrichtung 2 ist dazu vorgesehen, mindestens eine von mehreren Komponenten eines nicht gezeigten Planetengetriebes der Getriebeanordnung 10 zu blockieren. Die Komponenten des Planetengetriebes sind durch einen Hohlrad, ein Sonnenrad und durch mindestens ein Planetenrad gebildet, wobei diese miteinander kämmen. Das Planetengetriebe ist dazu vorgesehen, ein Antriebsmoment der elektrischen Antriebsachse zu übersetzen. Bei der Betätigung der Lamellenbremseinrichtung 2 durch den Nehmerzylinder 1 wird die Übersetzung des Antriebsdrehmoments und ein Schalten in einen anderen Getriebegang veranlasst. Der Nehmerzylinder 1, die Lamellenbremseinrichtung 2 und das Planetengetriebe sind in einem nicht gezeigten Getriebegehäuse der Getriebeanordnung 1 aufgenommen. Als Nassläufergetriebe wird das Planetengetriebe innerhalb des Getriebegehäuses in einem Ölbad betrieben.
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Der Nehmerzylinder 1 weist ein Zylindergehäuse 3 aus Aludruckguss auf. Das Zylindergehäuse 3 weist eine Gehäuseaußenverzahnung auf, mittels der sie in eine Innenverzahnung des Getriebegehäuses eingreift und dadurch in dem Getriebegehäuse formschlüssig lagegesichert ist.
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In dem Zylindergehäuse 3 ist ein Druckraum 4 als Zylinderraum integriert, insbesondere ausgeformt. In den Druckraum 4 ist ein Fluid, zum Beispiel ein Hydrauliköl, einleitbar. Der Druckraum 4 ist ringförmig ausgebildet und konzentrisch und/oder koaxial zu einer Hauptachse 5 des Nehmerzylinders 1 angeordnet, wobei die Hauptachse 5 entlang einer Getriebeachse der Getriebeanordnung 10 verläuft. Die Getriebeachse kann durch die elektrische Antriebsachse des Fahrzeugs definiert sein. Die Hauptachse 5 definiert eine axiale Richtung 6.
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Der Nehmerzylinder 1 weist einen Ringkolben 7 auf, welcher aus einer Aluminiumlegierung gebildet ist und konzentrisch zu der Hauptachse 5 angeordnet ist. Der Ringkolben 7 ist in die axiale Richtung 6 und in eine Gegenrichtung zu der axialen Richtung 6 beweglich in dem Druckraum 4 angeordnet, sodass er im Betrieb des Nehmerzylinders 1 abschnittsweise in die axiale Richtung 6 aus dem Druckraum 4 ausrücken kann und in die Gegenrichtung wieder zurückgestellt werden kann. Zur Abdichtung des Druckraums 4 sind Dichtungseinrichtungen 8a, 8b bewegungsfest in Nuten an einem Innenumfang und an einem Außenumfang des Ringkolbens 7 angeordnet.
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Das Zylindergehäuse 3 umfasst einen Wandabschnitt 9, welcher den Druckraum 4 in der Gegenrichtung begrenzt. Der Wandabschnitt 9 bildet eine Anschlagsfläche 11 für eine Gegenanschlagsfläche 12 des Ringkolbens 7. Wenn der Ringkolben 7 in die Gegenrichtung zurückbewegt wird, ist zwischen der Gegenanschlagsfläche 12 und der Anschlagsfläche 11 ein Endanschlag gebildet.
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Von der Gegenanschlagsfläche 12 steht in axialer Richtung 6 mindestens ein Eingriffselement 13 ab, welches als ein Kegelstumpf ausgebildet ist. Der Kegelstumpf weist einen Außenmantel und eine Mittelhochachse auf, welche gemeinsam einen Winkel β (2) einschließen. In die Anschlagsfläche 11 ist mindestens eine mit dem Eingriffselement 13 korrespondierende Aufnahme 14 (1) eingebracht, welche eine Negativform zu dem Kegelstumpf bildet.
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Gemäß der 3, welche den Ringkolben 7 in einer perspektivischen Schnittansicht zeigt, sind mehrere Eingriffselemente 13 vorgesehen, welche in Umlaufrichtung um die Hauptachse 5 in regelmäßigen Abständen nacheinander an der Gegenanschlagsfläche 12 angeordnet sind. In entsprechender Weise sind mehrere Aufnahmen 14 vorgesehen, welche in Umlaufrichtung um die Hauptachse 5 in den gleichen regelmäßigen Abständen nacheinander in den Wandabschnitt 9 eingebracht sind.
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Wie aus den 1 und 2 ersichtlich, weist der Nehmerzylinder 1 eine als Tellerfeder ausgebildete Rückstellfeder 15 auf, welche koaxial zu der Hauptachse 5 angeordnet ist. Der Nehmerzylinder 1 umfasst auch einen Sicherungsring 16, welcher in dem Zylindergehäuse 3 formschlüssig in einer Nut aufgenommen ist. Mittels des Sicherungsrings 16 ist die Rückstellfeder 15 in axialer Richtung 6 lagegesichert. Der Ringkolben 7 kann bei der Druckbeaufschlagung entgegen einer Vorlast der Rückstellfeder 15 in die axiale Richtung 6 bewegt werden. Wenn der hydraulische Druck in dem Druckraum 4 nachlässt, kann der Ringkolben 7 mittels der Rückstellfeder 15 in die Gegenrichtung zurückbewegt werden.
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Die Lamellenbremseinrichtung 2 ist in dem Getriebegehäuse angeordnet. Sie umfasst einen Lamellenträger 17, welcher mehrere stehende Lamellen 18a, 18b und mehrere im Betrieb um die Hauptachse 5 rotierende Lamellen 19a, 19b trägt. Die stehenden Lamellen 18a, 18b und die rotierenden Lamellen 19a, 19b sind in axialer Richtung 6 abwechselnd nacheinander angeordnet. Durch Druckbeaufschlagung in axialer Richtung können die Lamellen 18a, 18b, 19a, 19b reibschlüssig aneinandergelegt werden, sodass eine Bremskraft erzeugt und in das Planetengetriebe zum Abbremsen der mindestens eine Komponente eingeleitet werden kann. Bei dem reibschlüssigen Aneinanderlegen der Lamellen 18a, 18b, 19a, 19b sind die Lamellen in axialer Richtung in dem Getriebegehäuse geführt. Hierzu greifen die Lamellen 18a, 18b, 19a, 19b mit ihren am Außenumfang angeordneten Zähnen in die Innenverzahnung des Getriebegehäuses ein.
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Gemäß der 1 ist der Ringkolben 7 in einer Betätigungsposition 21 angeordnet. In der Betätigungsposition 21 weist der Ringkolben 7 eine Verdrehstellung 24 auf. In der Verdrehstellung 24 ist der Ringkolben 7 in geringem Maße um die Hauptachse 5 verdreht. Gemäß der 2 ist der Ringkolben 7 in einer Ausgangsposition 20 angeordnet, in der er im Hinblick auf einen Drehversatz um die Hauptachse 5 in einer Nullstellung 23 angeordnet ist, insbesondere um die Hauptachse 5 nicht verdreht ist. Wie in der 2 gezeigt, ist der Ringkolben 7 in der Ausgangsposition 20 vollständig in dem Druckraum 4 angeordnet. Durch die Bewegung in die axiale Richtung 6 kann der Ringkolben 7 von der Ausgangsposition 20 in die Betätigungsposition 21 überführt werden, wobei er mittels der Rückstellfeder 15 von der Betätigungsposition 21 in die Ausgangsposition 20 zurückbewegt werden kann.
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Der Ringkolben 7 weist einen in die axiale Richtung 6 abragenden Betätigungsring 22 auf. Aus der 1 ist zu entnehmen, dass der Ringkolben 7 in der Betätigungsposition 21 teilweise aus dem Druckraum 4 ausgerückt ist und mit dem Betätigungsring 22 gegen eine erste stehende Lamelle 18a der Lamellenbremseinrichtung 2 drückt, um dadurch zumindest eine der Komponenten des Planetengetriebes abzubremsen.
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Bei dem Druck gegen die erste stehende Lamelle 18a wird ausgehend von einer benachbarten ersten rotierenden Lamelle 19a eine Rotationskraft über die stehende Lamelle 18a in den Ringkolben 7 eingeleitet. Dadurch werden die erste stehende Lamelle 18a und der Ringkolben 7 in einem minimalen Drehversatz um die Hauptachse 5 angeordnet, insbesondere um die Hauptachse 5 in sehr geringem Maße verdreht. Der minimale Drehversatz entspricht insbesondere einem Verzahnungsspiel zwischen den Zähnen an der ersten rotierenden Lamelle 19a und der Innenverzahnung des Getriebegehäuses.
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Nach dem Lösen der Lamellenbremseinrichtung 2 kehrt die erste stehende Lamelle 18a durch die Innenverzahnung geführt in ihre Ursprungslage zurück. Der um die Hauptachse 5 drehversetzte Ringkolben 7 wird, die Verdrehstellung 24 aufweisend, in die Ausgangsposition 20 gemäß der 2 zurückgestellt. Mit jedem Ausrücken des Ringkolbens 7 und mit jeder Betätigung der Lamellenbremseinrichtung 2 würde sich der Drehversatz durch den Kontakt des Ringkolbens 7 mit der ersten stehenden Lamelle 18a vergrößern. Der Drehversatz, insbesondere die Verdrehung des Ringkolbens 7 um die Hauptachse 5, kann im weiteren Betrieb des Nehmerzylinders 1 und/oder der Getriebeanordnung 10 zu einer ungewollten Anlage zwischen dem Ringkolben 7 und der Rückstellfeder 15 und zum Auftreten von gegenseitiger Reibung führen, aus welcher Einschränkungen in der Funktionsfähigkeit bis hin zum Ausfall des Nehmerzylinders 1 resultieren können.
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Diese Nachteile zu verhindern, umfasst der Nehmerzylinder 1 eine Rückstelleinrichtung 25. Die Rückstelleinrichtung 25 umfasst die Eingriffselemente 13, welche von der Gegenanschlagsfläche 12 in die Gegenrichtung abstehen und die Aufnahmen 14, welche in den Wandabschnitt 9 eingebracht sind. Die Rückstelleinrichtung 25 ist dazu ausgebildet, den die Verdrehstellung 24 aufweisenden Ringkolben 7, insbesondere bei und/oder nach jeder Zurückbewegung in die Ausgangsposition 20, in die Nullstellung 23 zurückzustellen. Die Zurückstellung erfolgt dadurch, dass die Eingriffselemente 13 bei und/oder während der Bildung des Endanschlags in die Aufnahmen 14 eingleiten und in Folge vollständig in diese eingreifen. Das Eingleiten wird durch den Winkel β erleichtert, welcher so ausgelegt ist, dass zwischen den Eingriffselementen 13 und den Aufnahmen 14 keine Selbsthemmung entstehen kann. Insbesondere sind die Eingriffselemente 13 und die Aufnahmen 14 in einer Gleitpassung angeordnet, wenn die Eingriffselemente 13 in die Aufnahmen 14 eingreifen. Bei und/oder während des Eingleitens wird der Ringkolben 7 justiert und wieder in die Nullstellung 23 zurückgestellt. Hierbei unterstützt das in dem Getriebegehäuse angeordnete Ölbad das Eingleiten und die Zentrierung des Ringkolbens 7. Somit kann eine dauerhafte und sichere Funktionsfähigkeit über eine Lebenszeit des Nehmerzylinders 1 und/oder der Getriebeanordnung 10 gewährleistet werden.
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In der 4 ist ein axialer Längsschnitt durch eine alternative Getriebeanordnung 26 für das Fahrzeug gezeigt. Die alternative Getriebeanordnung 26 umfasst ein Getriebegehäuse 33, den Nehmerzylinder 1 und eine Lamellenkupplung 27, wobei der Nehmerzylinder 1 und die Lamellenkupplung 27 in dem Getriebegehäuse 33 aufgenommen sind.
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Die Lamellenkupplung 27 umfasst ein Kupplungslamellenpaket 30 mit einer Mehrzahl an stehenden Kupplungslamellen 31a, 31 b, 31c, 31 d und mit einer Mehrzahl an im Betrieb rotierenden Kupplungslamellen 32. Außerdem umfasst die Lamellenkupplung 27 ein Ausrücklager 28 und eine Übertragungseinrichtung 29, welche z. B, einen Drucktopf zum Drücken gegen das Kupplungslamellenpaket 31 umfasst. Das Ausrücklager 28 weist einen Außenring 35, einen Innenring 36 und dazwischen abwälzende Wälzkörper 37 auf.
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Der Ringkolben 7 ist in dem mit dem Fluid befüllbaren Druckraum 4 in die axiale Richtung 6 und in die Gegenrichtung beweglich angeordnet. Zur Abdichtung des Druckraums 4 sind alternative Dichtungseinrichtungen 33a, 33b vorgesehen, welche an dem Zylindergehäuse 3 form- und/oder kraftschlüssig befestigt sind.
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Der Ringkolben 7 ist gemäß der 4 in der Ausgangsposition 20 angeordnet. Ausgehend von der Ausgangsposition 20 kann der Ringkolben 7 in die axiale Richtung 6 bewegt werden, sodass er die Betätigungsposition 21 (siehe 1) überführt wird. In der Betätigungsposition 21 betätigt der Ringkolben 7 das Lamellenpaket 30 um eine Getriebestufe zu schalten. Zur Betätigung des Lamellenpakets 30 ist der Ringkolben 7 über eine Ausgleichsscheibe 34 mit dem Außenring 35 des Ausrücklagers 28 wirkverbunden. Mittels des Außenrings 35 wird der Innenring 36 gegen die Übertragungseinrichtung 39 gedrückt, welche wiederrum gegen eine erste stehende Kupplungslamelle 31 a des Kupplungslamellenpakets 30 drückt. Dadurch wird ein Reibschluss zwischen der ersten Kupplungslamellen 31a und den übrigen Kupplungslamellen 31 b, 31c, 31 d, 32 erzeugt, sodass das von der Antriebsachse übertragende Antriebsmoment übersetzt werden kann.
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Die Rotationskräfte der rotierenden Kupplungslamellen 32 werden in der Betätigungsposition 21 über die erste stehende Kupplungslamelle 31a auf die Übertragungseinrichtung 29 und von dieser auf das Ausrücklager 28 übertragen, wobei sie schließlich in den Ringkolben 7 eingeleitet werden. Die daraus resultierende Verdrehstellung des Ringkolbens 7 kann mittels der Rückstelleinrichtung 25 korrigiert werden, sodass der Ringkolben 7 bei der Bildung des Endanschlags wieder in der Nullstellung 23 angeordnet wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Nehmerzylinder
- 2
- Lamellenbremseinrichtung
- 3
- Zylindergehäuse
- 4
- Druckraum
- 5
- Hauptachse
- 6
- Axiale Richtung
- 7
- Ringkolben
- 8
- a, b Dichtungseinrichtungen
- 9
- Wandabschnitt
- 10
- Getriebeanordnung
- 11
- Anschlagsfläche
- 12
- Gegenanschlagsfläche
- 13
- Eingriffselemente
- 14
- Aufnahmen
- 15
- Rückstellfeder
- 16
- Sicherungsring
- 17
- Lamellenträger
- 18
- a, b stehende Lamellen
- 19
- a, b rotierende Lamellen
- 20
- Ausgangsposition
- 21
- Betätigungsposition
- 22
- Betätigungsring
- 23
- Nullstellung
- 24
- Verdrehstellung
- 25
- Rückstelleinrichtung
- 26
- alternative Getriebeanordnung
- 27
- Lamellenkupplung
- 28
- Ausrücklager
- 29
- Übertragungseinrichtung
- 30
- Kupplungslamellenpaket
- 31
- a, b, c, d stehende Kupplungslamellen
- 32
- rotierende Kupplungslamellen
- 33
- a, b alternative Dichtungseinrichtungen
- 34
- Ausgleichsscheibe
- 35
- Außenring
- 36
- Innenring
- 37
- Wälzkörper
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019111526 A1 [0003]
