DE10255537A1

DE10255537A1 - Hydraulisch betätigte Lamellenkupplung

Info

Publication number: DE10255537A1
Application number: DE2002155537
Authority: DE
Inventors: Rüdiger Dipl.-Ing. Lehnert; Kastulus Dipl.-Ing. Pichlmaier; Oliver Dipl.-Ing. Bruns
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2022-11-29
Also published as: DE10255537B4

Abstract

Bei einer hydraulisch betätigten Lamellenkupplung, insbesondere einer Anfahrkupplung für automatische Getriebe in Kraftfahrzeugen, mit mehreren, alternierend aneinander gereihten, ringförmigen Stahllamellen und Belaglamellen, die jeweils radial außen bzw. innen drehschlüssig mit Antriebselementen verbunden sind und die einerseits über ein axial unverschiebbares Stützteil abgestützt und andererseits mittels eines axial verschiebbaren Stellkolbens beaufschlagbar sind, ist zwischen dem Stützteil und dem Stellkolben zumindest eine ringförmige, federnd nachgiebige Scheibe vorgesehen, die in einfacher Weise eine gleichmäßigere Momentenübertragung und ein verbessertes Dämpfungsverhalten der Lamellenkupplung bewirkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulisch betätigte Lamellenkupplung, insbesondere als Anfahrkupplung für automatische Getriebe in Kraftfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Insbesondere wenn eine derartige, hydraulisch betätigte Lamellenkupplung als Anfahrkupplung eingesetzt wird, ist deren Übertragungscharakteristik und Dämpfungsverhalten vom beginnenden Einrücken bis zum vollen Schließen der Kupplung besonders zu beachten. Dies betrifft sowohl die Einstellung eines definierten Lüftspiels, die gezielte Steuerung ggf. eines Kriechmomentes, als auch einen ruckfreien Übergang des Kupplungsmomentes vom Schleifzustand in den geschlossenen, schlupffreien Zustand. Dabei sind die in der Lamellenkupplung auftretenden Toleranzen (z.B. Planlauftehler) im Lamellenpaket und in den angrenzenden Antriebselementen zu berücksichtigen, die ggf. eine ungleichmäßiges Kupplungsmoment bewirken können (Ruckeln).

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lamellenkupplung der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, deren Übertragungs- und Dämpfungsverhalten mit einfachen Mitteln verbessert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar. Ferner beschreibt Patentanspruch 7 eine besonders vorteilhafte Verwendung der Lamellenkupplung.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass im Kraftfluss zwischen dem axial unverschieblichen Stützteil und dem Stellkolben der Lamellenkupplung zumindest eine ringförmige, federnde Scheibe vorgesehen ist. Die federnde Scheibe, bevorzugt eine Wellscheibe aus Stahl mit einer definierten, sinusförmig umlaufenden Wellung, bewirkt einerseits einen Toleranzausgleich mit einer gleichmäßigeren axialen Aufreihung bzw. Verteilung der Kupplungslamellen (Stahllamellen und Belaglamellen) und zudem ein verbessertes Dämpfungsverhalten mit einem sanfteren Anstieg des Kupplungsmomentes bei hydraulischer Druckbeaufschlagung.

Besonders vorteilhaft können zwei federnd nachgiebige Scheiben vorgesehen sein, von denen die eine bevorzugt zwischen dem unverschieblichen Stützteil und einer benachbarten Stahllamelle und die zweite etwa mittig des Lamellenpaketes zwischen zwei Stahllamellen angeordnet ist. Die damit erzielte Verteilung der Federungs- und Dämpfungseigenschaften der beiden federnden Scheiben über die Lamellenkupplung bewirkt eine weiter deutlich verbesserte Kupplungs- und Anfahrcharakteristik mit einem zunächst flach und dann progressiv ansteigendem, gleichmäßigem Kupplungsmoment im Verhältnis zum eingesteuerten Kupplungsdruck.

Schließlich wird erfindungsgemäß die Verwendung der Lamellenkupplung in einer hydraulisch betätigten Anfahrkupplung für ein automatisches Getriebe in einem Kraftfahrzeug vorgeschlagen, mit einer ersten federnden Scheibe innerhalb und mittig des Lamellenpaketes und einer zweiten federnden Scheibe zwischen dem Stützteil und der benachbarten Stahllamelle, wobei die Stahllamellen und die Belaglamellen bei geschlossener Lamellenkupplung zwei Antriebselemente eines Planetenradsatzes zur Erzielung eines starren Durchtriebes miteinander verbinden.

Eine derartige Lamellenkupplung ermöglicht mit einfachen Mitteln ein verbessertes Anfahrverhalten des Kraftfahrzeuges mit gezielter Steuerung eines Kriechmomentes z.B. an Steigungen und einer sanft einsetzenden, gleichmäßigen und ruckfreien Übertragung des Kupplungsmomentes.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden mit weiteren Einzelheiten näher beschrieben.
Die anliegende schematische Zeichnung zeigt in:
1 einen teilweisen Längsschnitt durch eine als Anfahrkupplung für ein automatisches Getriebe für Kraftfahrzeuge dienende Lamellenkupplung mit zwei dazwischen befindlichen federnden Wellscheiben; und
2 einen Abschnitt einer Wellscheibe in einer Ansicht gemäß Pfeil X der 1.
Die in 1 ersichtliche Lamellenkupplung 10 ist ringförmig um ein radial inneres Antriebelement 12 und ein radial äußeres Antriebselement 14 angeordnet. Es ist in der Zeichnung nur die oberhalb der Mittelachse 16 liegende Hälfte dargestellt. Gleiches gilt für die Antriebselemente 12, 14, die im übrigen nur abschnittsweise ersichtlich sind.
Der topfförmige Abschnitt 18 des Antriebselementes 14 bildet mit dem radial innenliegenden, hülsenförmigen Abschnitt 20 des Antriebselementes 12 einen ringförmigen Kupplungsraum 22, in dem die Stahllamellen 24 und die Belaglamellen 26 alternierend angeordnet sind. Die Stahllamellen 24 sind dabei über entsprechende Verzahnungen 28 mit dem Abschnitt 20 des Antriebselementes 12 drehschlüssig verbunden, während die Belaglamellen 26 über Verzahnungen 30 mit dem radial äußeren Abschnitt 18 drehschlüssig verbunden sind.
Die Antriebselemente 12, 14 sind in nicht dargestellter Weise mit einem Sonnenrad und einem Außenrad eines Planetenradsatzes trieblich verbunden, dessen Planetenradträger mit den Planetenrädern als Abtriebselement für das nicht dargestellte, automatische Getriebe dient. Das Sonnenrad sitzt dabei auf einer Getriebeeingangswelle.
Dementsprechend liegt bei geschlossener Lamellenkupplung 10 eine Antriebsübersetzung von 1 : 1 vor, während bei geöffneter Lamellenkupplung 10 kein Antriebsmoment übertragbar ist. Die Lamellenkupplung dient somit als Anfahrkupplung für das Kraftfahrzeug.
Die auf der Zeichnung 1 rechte, außenliegende Stahllamelle 24 stützt sich unter Zwischenschaltung einer federnd nachgiebigen Scheibe bzw. Wellscheibe 32 aus Stahl an einem scheibenförmigen Stützteil 34 des Antriebselementes 12 ab, welches in nicht dargestellter Weise axial unverschiebbar auf der ebenfalls nicht dargestellten Eingangswelle des automatischen Getriebes gehalten ist.
Des weiteren wirkt ein nur teilweise dargestellter, scheibenförmiger Stellkolben 36 auf die linke, ebenfalls außenliegende Stahllamelle 24 der Lamellenkupplung 10. Der Stellkolben 36 kann sich bei hydraulischer Druckbeaufschlagung auf der Zeichnung 1 nach rechts verschieben und somit zum Schließen der Lamellenkupplung 10 die Stahllamellen 24 und die Belaglamellen 26 entsprechend zusammenpressen.
Wie aus der Zeichnung 1 ersichtlich ist, sind in der Mitte des Lamellenpaketes zwei einander unmittelbar benachbarte Stahllamellen 24 angeordnet, zwischen denen eine weitere, federnd nachgiebige Wellscheibe 32 eingelegt ist.
Mittels der beiden Wellscheiben 32 werden die Stahllamellen 24 und die Belaglamellen 26 gleichmäßig verteilt gehalten, wobei ggf. vorhandene Toleranzen oder Planlauffehler ausgeglichen werden. Bei einer Druckbeaufschlagung des Stellkolbens 36 wird dieser nach rechts verschoben, wobei unter zunehmender Verformung auch der Wellscheiben 32 eine gleichmäßige Momentenübertragung der Lamellenkupplung 10 einsetzt, bis die Lamellenkupplung 10 vollständig geschlossen ist und kein Schlupf mehr vorliegt.
Die federnd nachgiebigen Wellscheiben 32 können eine sinusförmig umlaufende Wellung aufweisen, wie dies aus der 2 ersichtlich ist.
Abweichend von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel können auch noch weitere federnd nachgiebige Scheiben 32 verwendet sein. Dabei ist es möglich, bei Einsatz mehrerer federnder Scheiben deren Anordnung so zu treffen, dass dabei eine in der Mitte des betreffenden Lamellenpaketes angeordnet ist. Eine andere Alternative wäre, davon keine in der Mitte des Lamellenpaketes anzuordnen. Eine weitere Alternative wäre, grundsätzlich je Belaglamelle eine federnde Scheibe anzuordnen. Ferner können die Scheiben 32 auch als Tellerfedern ausgeführt oder mit einer anderen Wellung versehen sein.

Claims

Hydraulisch betätigte Lamellenkupplung, insbesondere Anfahrkupplung für automatische Getriebe in Kraftfahrzeugen, mit mehreren, alternierend aneinander gereihten, ringförmigen Stahllamellen und Belaglamellen, die jeweils radial außen bzw. innen drehschlüssig mit Antriebselementen verbunden sind und die einerseits über ein axial unverschiebbares Stützteil abgestützt und andererseits mittels eines axial verschiebbaren Stellkolbens beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Stützteil (34) und dem Stellkolben (36) zumindest eine ringförmige, federnd nachgiebige Scheibe (32) vorgesehen ist.
Lamellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die federnde Scheibe (32) zwischen dem axial unverschieblichen Stützteil (34) und einer benachbarten Stahllamelle (24) angeordnet ist.
Lamellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die federnde Scheibe (32) innerhalb des Lamellenpaketes (24, 26) mehrfach anordenbar ist.
Lamellenkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die von mehreren Scheiben (32) eine in der Mitte des Lamellenpaketes (24, 26) anordenbar ist.
Lamellenkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die von mehreren Scheiben (32) keine in der Mitte des Lamellenpaketes (24, 26) anordenbar ist.
Lamellenkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine federnde Scheibe (32) je Belaglamelle (26) anordenbar ist.
Lamellenkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die federnde Scheibe (32) zwischen zwei einander benachbarten Stahllamellen (24) innerhalb des Lamellenpaketes (24, 26) angeordnet ist.
Lamellenkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei federnde Scheiben (32) vorgesehen sind.
Lamellenkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die federnde Scheibe (32) innerhalb des Lamellenpaketes (24, 26) etwa in der Mitte dessen Gesamtlänge positioniert ist.
Lamellenkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die federnden Scheiben Wellscheiben (32) aus Stahl sind.
Verwendung einer Lamellenkupplung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche in einer hydraulisch betätigten Anfahrkupplung für ein automatisches Getriebe in einem Kraftfahrzeug mit einer ersten federnden Scheibe (32) innerhalb des Lamellenpaketes (24, 26) und einer zweiten federnden Scheibe (32) zwischen dem Stützteil (34) und der benachbarten Stahllamelle (24), wobei die Stahllamellen (24) und die Belaglamellen (26) bei geschlossener Lamellenkupplung (10) zwei Antriebselemente (12, 14) zur Erzielung eines starren Durchtriebes miteinander verbinden.