DE112015001520T5

DE112015001520T5 - Dehnbare Kolbenbaugruppe

Info

Publication number: DE112015001520T5
Application number: DE112015001520.5T
Authority: DE
Inventors: Jeffrey Hemphill; Matthias Kruse; Philip George; Vural Ari
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2015-03-27
Publication date: 2016-12-22
Also published as: WO2015148973A1; US20170211635A1; US10288130B2

Abstract

Eine dehnbare Kolbenbaugruppe für ein Kupplungspaket enthält einen Betätigungskolben, einen Stator, einen Rotor und mindestens eine an dem Stator befestigte Seitenabdeckung. Der Stator ist an dem Betätigungskolben befestigt und enthält ein erstes bogenförmiges Segment und einen ersten radialen Vorsprung, der sich von dem ersten bogenförmigen Segment aus erstreckt und ein abgewandtes Ende enthält. Der Rotor ist axial auf den Stator ausgerichtet und in Bezug auf diesen drehbar. Der Rotor enthält ein zweites bogenförmiges Segment, das sich nahe dem abgewandten Ende des ersten radialen Vorsprungs erstreckt, und einen zweiten radialen Vorsprung, der sich von dem zweiten bogenförmigen Segment aus erstreckt und ein abgewandtes Ende nach dem ersten bogenförmigen Segment enthält. Gemäß einigen beispielhaften Ausführungsformen bilden das erste und das zweite bogenförmige Segment, der erste und der zweite radiale Vorsprung und die mindestens eine Seitenabdeckung zusammen einen Teil einer ersten Kammer zum Aufnehmen einer mit Druck beaufschlagten Hydraulikflüssigkeit, um den Rotor in Bezug auf den Stator in Drehung zu versetzen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft allgemein eine Kolbenbaugruppe für ein Kupplungspaket und insbesondere eine dehnbare Kolbenbaugruppe mit einem schaufelförmigen Betätigungselement.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Hubausgleichskolben für Kupplungspakete sind bekannt. Ein Beispiel für Drehkolben ist in der an denselben Anmelder abgetretenen US-Patentanmeldung 2012/0234646 gezeigt.
KURZDARSTELLUNG
Beispielhafte Ausführungsformen umfassen allgemein eine dehnbare Kolbenbaugruppe für ein Kupplungspaket, das einen Steuerkolben, einen Stator, einen Rotor und mindestens eine mit dem Stator verbundene Seitenabdeckung enthält. Der Stator ist an dem Steuerkolben befestigt und enthält ein erstes bogenförmiges Segment und einen ersten radialen Vorsprung, der aus dem ersten bogenförmigen Segment ragt und ein abgewandtes Ende enthält. Der Rotor ist axial auf den Stator ausgerichtet und in Bezug auf diesen drehbar. Der Rotor enthält ein zweites bogenförmiges Segment, das nahe dem abgewandten Ende des ersten radialen Vorsprungs herausragt, und einen zweiten radialen Vorsprung, der aus dem zweiten bogenförmigen Segment ragt und ein abgewandtes Ende nahe dem ersten bogenförmigen Segment enthält. Gemäß einigen beispielhaften Ausführungsformen bilden das erste und das zweite bogenförmige Segment, der erste und der zweite radiale Vorsprung und die mindestens eine Seitenabdeckung zusammen einen Teil einer ersten Kammer zum Aufnehmen einer mit Druck beaufschlagten Hydraulikflüssigkeit, um den Rotor in Bezug auf den Stator in Drehung zu versetzen.
Gemäß einigen beispielhaften Ausführungsformen enthält der Stator einen dritten radialen Vorsprung mit einem abgewandten Ende nahe dem zweiten bogenförmigen Segment, und der Rotor enthält einen vierten radialen Vorsprung mit einem abgewandten Ende nahe dem ersten bogenförmigen Segment. Das erste und das zweite bogenförmige Segment, der erste und der vierte radiale Vorsprung oder der zweite und der dritte radiale Vorsprung und die mindestens eine Seitenabdeckung bilden zusammen einen Teil einer zweiten Kammer. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform beinhaltet die mindestens eine Seitenabdeckung eine erste und eine zweite Seitenabdeckung, die auf axial entgegengesetzten Seiten des Stators angeordnet sind, der Steuerkolben und die erste Seitenabdeckung enthalten Löcher zum Einströmen der mit Druck beaufschlagten Hydraulikflüssigkeit in die erste Kammer, und die zweite Seitenabdeckung enthält Löcher zum Ausströmen der Hydraulikflüssigkeit aus der zweiten Kammer.
Gemäß einigen beispielhaften Ausführungsformen weist die dehnbare Kolbenbaugruppe eine Ausgleichssperre auf, und die mindestens eine Seitenabdeckung enthält einen zylindrischen Ring, der gegen die Ausgleichssperre abgedichtet ist. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform enthält der Kolben sich axial erstreckende Zungen, die an der Ausgleichssperre anliegen.
Gemäß einigen beispielhaften Ausführungsformen weist die dehnbare Kolbenbaugruppe einen Einstellring und eine Druckscheibe auf. Der Einstellring ist drehfest mit dem Rotor verbunden und enthält eine erste sich axial erstreckende Rampe. Die Druckscheibe enthält eine zweite sich axial erstreckende Rampe, die auf die erste sich axial erstreckende Rampe ausgerichtet ist. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform sind der Einstellring und der Rotor durch Vorsprünge am Rotor, die in Schlitze des Einstellrings eingesetzt sind, drehfest miteinander verbunden, und die Druckscheibe enthält radial äußere Zähne, die in ein inneres Zahnprofil eines Kupplungsmitnehmers eingreifen.
Andere beispielhafte Aspekte umfassen allgemein eine Kupplungspaketbaugruppe für ein Automatikgetriebe, die einen Kupplungspaketmitnehmer und eine Kolbenbaugruppe enthält. Der Kupplungspaketmitnehmer weist ein inneres Zahnprofil auf. Die Kolbenbaugruppe weist ein Kolbenblech, das gegen den Kupplungspaketmitnehmer abgedichtet ist, ein an dem Kolbenblech befestigtes Seitenblech und ein schaufelförmiges Betätigungselement auf, das zwischen dem Kolbenblech und dem Seitenblech angeordnet ist. Das schaufelförmige Betätigungselement weist einen Innenring mit radial nach außen ragenden Segmenten und einen Außenring mit radial nach innen ragenden Segmenten auf. Gemäß einigen beispielhaften Ausführungsformen ist der Innenring oder der Außenring am Kolbenblech befestigt, und der jeweils andere Ring, der Außenring beziehungsweise der Innenring, ist in Bezug auf das Kolbenblech drehbar. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform enthält die Kupplungspaketbaugruppe einen Einstellring, der drehfest an dem jeweils anderen Ring, dem Innenring oder dem Außenring, befestigt ist, und eine Druckscheibe mit radial äußeren Zähnen, die drehfest an dem inneren Zahnprofil des Kupplungspaketmitnehmers befestigt und axial in Bezug auf diesen verschiebbar sind.
Gemäß einigen beispielhaften Ausführungsformen bilden das Seitenblech und der Innenring und der Außenring zumindest einen Teil einer Vielzahl Kammern, wobei eine aus der Vielzahl Kammern über Durchflusslöcher in dem Kolbenblech mit einer hydraulischen Druckquelle verbindbar sind. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist die Kupplungspaketbaugruppe eine Feder auf, die in einer aus der Vielzahl Kammern angeordnet ist.
Gemäß einigen beispielhaften Ausführungsformen weist die Kupplungspaketbaugruppe eine Ausgleichssperre auf. Der Kupplungspaketmitnehmer enthält einen sich axial erstreckenden röhrenförmigen Abschnitt, und das Kolbenblech und die Ausgleichssperre sind auf den rohrförmigen Abschnitt aufgesetzt. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform enthält das Seitenblech einen gegen die Ausgleichssperre abgedichteten Rand. Gemäß einigen beispielhaften Ausführungsformen enthält das Kolbenblech einen Innenrand, der auf den röhrenförmigen Abschnitt des Kupplungspaketmitnehmers aufgesetzt ist, und von dem Innenrand axial hervorstehende Zungen, die an der Ausgleichssperre anliegen. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform enthält der röhrenförmige Abschnitt ein erstes Durchflussloch, das sich zwischen dem Innenrand und der Ausgleichssperre nach außen öffnet, und ein zweites Durchflussloch, das sich in dem röhrenförmigen Abschnitt auf der Rückseite des Kolbenblechs nach außen öffnet, die dem Innenrand entgegengesetzt ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Das Wesen und die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung werden nunmehr ausführlich in der detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 eine perspektivische Ansicht eines Kupplungspakets mit einer dehnbaren Kolbenbaugruppe und einem Planetenträger gemäß einem beispielhaften Aspekt in Explosionsdarstellung ist;
2 eine perspektivische Ausschnittsansicht des Kupplungspakets von 1 in einem axial erweiterten Zustand ist;
3 eine perspektivische Ausschnittsansicht des Kupplungspakets von 1 in einem axial zusammengeschobenen Zustand ist;
4 eine Querschnittsansicht des Kupplungspakets von 1 ist;
5 eine Ansicht eines Kupplungspaketmitnehmers von 1 in Explosionsdarstellung ist;
6 eine perspektivische Ansicht einer dehnbaren Kolbenbaugruppe gemäß einem beispielhaften Aspekt ist;
7 eine seitliche Teilausschnittsansicht der dehnbaren Kolbenbaugruppe von 6 ist;
8 eine Querschnittsansicht der dehnbaren Kolbenbaugruppe von 6 entlang der Schnittlinie 8-8 in 7 ist;
9 eine Querschnittsansicht der dehnbaren Kolbenbaugruppe von 6 entlang der Schnittlinie 9-9 in 7 ist;
10 eine Querschnittsansicht der dehnbaren Kolbenbaugruppe von 9 im Einbauzustand in einem Getriebe ist;
11 eine perspektivische Ansicht der dehnbaren Kolbenbaugruppe von 6 in Explosionsdarstellung ist;
12 eine perspektivische Teilquerschnittsansicht der dehnbaren Kolbenbaugruppe von 6 ist;
13 eine Querschnittsansicht der dehnbaren Kolbenbaugruppe von 6 im Einbauzustand in einem Getriebe in einem gelösten Zustand ist;
14 eine perspektivische Teilquerschnittsansicht der dehnbaren Kolbenbaugruppe von 6 in einem gelösten Zustand ist;
15 eine Querschnittsansicht der dehnbaren Kolbenbaugruppe von 6 im Einbauzustand in einem Getriebe in einem Zustand mit geschlossenem Spalt ist;
16 eine perspektivische Teilquerschnittsansicht der dehnbaren Kolbenbaugruppe von 6 in einem Zustand mit geschlossenem Spalt ist;
17 eine Querschnittsansicht der dehnbaren Kolbenbaugruppe von 6 im Einbauzustand in einem Getriebe in einem Drehmomentübertragungszustand ist;
18 eine perspektivische Teilquerschnittsansicht der dehnbaren Kolbenbaugruppe von 6 in einem Drehmomentübertragungszustand ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Von vornherein sollte einsichtig sein, dass in verschiedenen Zeichnungsansichten vorkommende gleiche Zeichnungsnummern identische oder funktionell ähnliche Strukturelemente bezeichnen. Außerdem ist klar, dass diese Erfindung nicht allein auf die einzelnen beschriebenen Ausführungsformen, Verfahrensweisen, Werkstoffe und Modifikationen beschränkt ist und insofern natürlich variieren kann. Es ist auch klar, dass die hierin verwendeten Begriffe nur zum Beschreiben einzelner Aspekte dienen und nicht den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung einschränken sollen, der nur durch die beiliegenden Ansprüche eingeschränkt wird.
Sofern nicht anderweitig definiert, weisen alle hierin verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe dieselbe Bedeutung auf, wie sie dem Fachmann geläufig sind, an den sich diese Erfindung richtet. Zwar können zum Umsetzen oder Testen der Erfindung beliebige Verfahren, Einheiten oder Werkstoffe verwendet werden, die den hierin beschriebenen ähnlich oder gleichwertig sind, jedoch werden nunmehr die folgenden beispielhaften Verfahren, Einheiten und Werkstoffe beschrieben.
Die folgende Beschreibung nimmt Bezug auf 1. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Kupplungspakets 100 mit einer dehnbaren Kolbenbaugruppe 102 nach dem Stand der Technik und einem Planetenträger 200 gemäß einem beispielhaften Aspekt. Die dehnbare Kolbenbaugruppe 102 enthält einen Betätigungskolben 104, einen Stator 106, einen Rotor 108 und Seitenabdeckungen 110 und 112. Die Seitenabdeckungen 110 und 112 sind auf axial entgegengesetzten Seiten des Stators 106 angeordnet. Gemäß einigen (nicht gezeigten) Ausführungsformen wird die Funktion der Seitenabdeckung 110 durch den Kolben 104 ausgeführt. Das heißt, der Kolben 104 kann ähnlich wie die Seitenabdeckung 112 radial nach außen gedehnt und gefaltet werden, um die Seitenabdeckung 110 überflüssig zu machen. Im Kolben 104, in der Seitenabdeckung 110, im Stator 106 und in der Seitenabdeckung 112 sind Niete 114 in Öffnungen 116, 118, 120 beziehungsweise 122 angeordnet, die die Bauteile miteinander verbinden. Das heißt, der Stator ist am Betätigungskolben befestigt.
Das Kupplungspaket 100 enthält ein schaufelförmiges Betätigungselement, das den Stator und den Rotor umfasst. Der Stator oder Innenring 106 enthält ein bogenförmiges Segment 124 und einen radialen Vorsprung 126, der aus dem bogenförmigen Segment ragt. Der Vorsprung 126 ragt radial nach außen und enthält ein abgewandtes Ende 128. Der Rotor oder Außenring 108 ist axial auf den Stator 106 ausgerichtet und in Bezug auf diesen drehbar. Der Rotor 108 enthält ein radial nach innen ragendes Segment 132. Gemäß einigen (nicht gezeigten) Ausführungsformen ist der Außenring 108 am Kolben befestigt, und der Innenring ist drehbar.
Das heißt, der Stator 106 und der Rotor 108 werden durch die Seitenabdeckungen 110 und 112 axial gehaltert, sodass sie aufeinander ausgerichtet sind. Außerdem sind der Rotor und der Stator nicht aneinander befestigt, sodass sich der Rotor weiterhin in der unten beschriebenen Weise drehen kann, wenn die Drehung des Stators behindert wird. Der Rotor 108 enthält ein bogenförmiges Segment 130, das sich nahe dem abgewandten Ende 128 erstreckt, und einen radialen Vorsprung 132, der sich von dem bogenförmigen Segment 130 aus erstreckt und ein abgewandtes Ende 134 nahe dem bogenförmigen Segment 124 enthält.
Die folgende Beschreibung nimmt Bezug auf die 1 bis 3. 2 ist eine perspektivische Ausschnittsansicht des Kupplungspakets 100 in einem axial gedehnten Zustand. 3 ist eine perspektivische Ausschnittsansicht des Kupplungspakets 100 in einem axial zusammengeschobenen Zustand. Die bogenförmigen Segmente 124 und 130, die radialen Vorsprünge 126 und 132 und die Seitenabdeckungen 110 und 112 bilden zusammen einen Teil einer Kammer 136 zum Aufnehmen einer mit Druck beaufschlagten Hydraulikflüssigkeit, um den Rotor in der unten beschriebenen Weise in Bezug auf den Stator in Drehung zu versetzen.
Der Stator 106 enthält einen radialen Vorsprung 138 mit einem abgewandten Ende 140 nahe dem bogenförmigen Segment 130. Der Rotor 108 enthält einen radialen Vorsprung 142 mit einem abgewandten Ende 144 nahe dem bogenförmigen Segment 124. Die bogenförmigen Segmente 124 und 130, die radialen Vorsprünge 126 und 142 und die Seitenabdeckungen 110 und 112 bilden zusammen einen Teil einer Kammer 146. Die bogenförmigen Segmente 124 und 130, die radialen Vorsprünge 132 und 138 und die Seitenabdeckungen 110 und 112 bilden zusammen ein Teil einer Kammer 148. In den Kammern 146 und 148 sind Federn 150 angeordnet.
Beim Betrieb der dehnbaren Kolbenbaugruppe 102 kann durch Löcher 154 und 156 im Kolben 104 beziehungsweise in der Seitenabdeckung 110 eine mit Druck beaufschlagte Hydraulikflüssigkeit in die Kammer 152 eingeleitet werden. Desgleichen wird eine Flüssigkeit durch Löcher 158 in der Seitenabdeckung und ein (nicht gezeigtes) ausgerichtetes Loch im Kolben eine Flüssigkeit in die Kammer 136 eingeleitet. Die mit Druck beaufschlagte Flüssigkeit in den Kammern 136 und 152 überwindet eine Federkraft der Federn 150 in den Kammern 146 und 148, um den Rotor in Bezug auf den Stator in Drehung zu versetzen und die Kolbenbaugruppe in der unten beschriebenen Weise zu dehnen. Desgleichen enthält die Seitenabdeckung 112 mit den Kammern 146 und 148 verbundene Löcher 154 beziehungsweise 156, durch die die Hydraulikflüssigkeit aus den Kammern strömt, wenn es zu einer Undichtigkeit zum Beispiel zwischen einem radialen Vorsprung und einem bogenförmigen Segment kommt. Mit anderen Worten, die Seitenabdeckungen 110 und 112 und die Ringe 124 und 130 bilden zumindest einen Teil der Kammern 136, 146 und 148. Die Kammer 136 ist über Durchflusslöcher 154 im Kolbenblech 104 mit einer hydraulischen Druckquelle verbindbar. Die Kammern 146 und 148 sind über Durchflusslöcher in der Seitenabdeckung 112 mit einer Hydraulikölwanne verbindbar.
Die folgende Beschreibung nimmt Bezug auf die 1 bis 5. 4 ist eine Querschnittsansicht des Kupplungspakets 100. 5 ist eine Ansicht des Kupplungspaketmitnehmers in Explosionsdarstellung. Die dehnbare Kolbenbaugruppe 102 enthält eine Ausgleichssperre 158. Die Seitenabdeckung 112 enthält einen zylindrischen Ring 160, der zum Beispiel mit einer Dichtung 162 (4) gegen die Ausgleichssperre abgedichtet ist. Der Kupplungspaketmitnehmer 182 enthält einen sich axial erstreckenden rohrförmigen Abschnitt 184, der zum Beispiel durch Niete an dem Mitnehmer befestigt ist. Das Kolbenblech 104 und die Ausgleichssperre 158 sind auf den rohrförmigen Abschnitt 184 aufgesetzt. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform sind der Kolben und die Sperre in Presspassung mit dem rohrförmigen Abschnitt 184 verbunden. Ein Sprengring 188 haltert die beiden Bauteile axial. Der Kolben 104 enthält sich axial erstreckende Zungen 164, die an der Ausgleichssperre anliegen. Mit anderen Worten, das Kolbenblech 104 enthält einen Innenrand, der auf den rohrförmigen Abschnitt 184 des Kupplungspaketmitnehmers aufgesetzt ist, und axial herausragende Zungen 164, die vom Innenrand hervorstehen und an dem Ausgleichssegment anliegen. Der röhrenförmige Abschnitt 184 enthält ein Durchflussloch 193, das sich in dem rohrförmigen Abschnitt zwischen dem Innenrand und der Ausgleichssperre öffnet, und ein Durchflussloch 194, das sich in dem rohrförmigen Abschnitt an der Rückseite des Kolbenblechs öffnet, die dem Innenrand entgegengesetzt ist.
Die dehnbare Kolbenbaugruppe 102 enthält einen Einstellring 166, der durch Rotorvorsprünge 168, die in Schlitzen 170 des Einstellrings angeordnet sind, drehfest mit dem Rotor verbunden ist. Andere Ausführungsformen, zum Beispiel wenn es sich bei dem Rotor um einen (nicht gezeigten) Innenring handelt, können den Einstellring enthalten, der durch radial sich nach innen erstreckende Vorsprünge befestigt ist. Der Einstellring 166 enthält eine sich axial erstreckende Rampe 172. Das heißt, die axiale Breite der Rampe ändert sich in einer Umfangsrichtung so, dass die erste axiale Breite kleiner oder größer als eine zweite axiale Breite derselben Rampe an einer Stelle ist, die auf dem Umfang gegenüber der ersten axialen Breite versetzt ist. Die Baugruppe 102 enthält ferner eine Druckscheibe 174, die eine sich axial erstreckende Rampe 176 enthält, die auf die sich axial erstreckende Rampe 172 ausgerichtet ist. Die Druckscheibe 174 enthält radial äußere Zähne 178, die in ein inneres Zahnprofil 180 des Kupplungsmitnehmers oder des Kupplungspaketmitnehmers 182 eingreifen. Die Zähne 178 sind drehfest mit dem inneren Zahnprofil 180 des Kupplungspaketmitnehmers verbunden und axial in Bezug auf diesen verschiebbar.
Aus 4 ist deutlich zu erkennen, dass beim Einrücken des Kupplungspakets das mit Druck beaufschlagte Hydrauliköl durch das Durchflussloch 194 in dem rohrförmigen Segment in die Kammer 196 zwischen dem Kolben 104 und dem rohrförmigen Segment 182 eingeleitet wird. Durch ein Durchflussloch 192 wird auch Öl unter niedrigem Druck in die Kammer 198 zwischen dem Kolben und der Ausgleichssperre 158 eingeleitet. Dadurch verbleibt Öl zu beiden Seiten des Kolbens, und möglicherweise auf den Kolben einwirkende Zentrifugalkräfte können vernachlässigt werden. Das mit Druck beaufschlagte Öl in der Kammer 196 strömt durch Löcher 154 im Kolben 156 und in der Seitenabdeckung in die Kammer 152. Dadurch wird der Rotor 108 in eine Drehung in Richtung des Pfeils 199 (1) gegenüber dem Stator, dem Kolben, den Seitenabdeckungen, der Ausgleichssperre und dem Kupplungsmitnehmer versetzt.
Durch eine Drehung des Rotors wird der Einstellring 166 durch Vorsprünge 168 und Schlitze 170 in Bezug auf die Druckscheibe 174 in Drehung versetzt. Die Druckscheibe 174 ist durch Zähne 178 des Zahnprofils 178 drehfest mit dem Kupplungsmitnehmer verbunden. Durch eine Relativdrehung des Einstellrings und der Druckscheibe wird die Druckscheibe axial vom Einstellring weg verschoben, sodass ein (nicht gezeigter) Spalt des Kupplungspakets schnell geschlossen wird. Sobald der Spalt geschlossen ist, wird das Kupplungspaket durch den Druck auf die Kupplungsscheibe durch den Einstellring und die Druckscheibe geklemmt, und die Kupplung ist vollständig eingerückt. Die Rampen 172 und 176 können mit selbstverriegelnden Winkeln gestaltet sein, damit ein Ausklinken der Rampen bei hohen Axiallasten verhindert wird. Wenn der Druck nachlässt, drehen die Federn 150 den Einstellring in einer dem Pfeil 199 (1) entgegengesetzten Richtung, sodass sich die Rampen aufeinander schieben und die Druckscheibe sich näher zum Einstellring verschieben kann und so die Kupplung geöffnet wird.
Der Planetenträger 200 enthält ein Gehäuse 202, Planetenräder 204, Lager 206 und Stifte 208. Der Träger 200 ist durch Niete 186 an dem rohrförmigen Segment und einem Kupplungsmitnehmer befestigt.
Die folgende Beschreibung nimmt Bezug auf 6. 6 ist eine perspektivische Ansicht einer dehnbaren Kolbenbaugruppe 302 gemäß einem beispielhaften Aspekt in Explosionsdarstellung. Die dehnbare Kolbenbaugruppe 302 enthält einen Betätigungskolben oder schwimmenden Kolben 304, einen Stator 306, einen Rotor 308 und eine Seitenabdeckung 312. Der Kolben 304 und die Seitenabdeckung 312 sind auf entgegengesetzten Seiten des Stators 306 angeordnet. In Öffnungen 316 und 318 im Kolben 304 und im Stator 306 sind jeweils Befestigungselemente 314 und in Öffnungen 320 und 322 im Stator 306 und in der Seitenabdeckung 312 sind jeweils Befestigungselemente angeordnet, um die Bauteile miteinander zu verbinden. Das heißt, der Stator ist am Betätigungskolben und an der Steuereinheit befestigt.
Die dehnbare Kolbenbaugruppe 302 enthält ein schaufelförmiges Betätigungselement, das einen Stator 306 und einen Rotor 308 enthält. Der Stator oder Innenring 306 enthält ein bogenförmiges Segment 324 und einen radialen Vorsprung bzw. Leitschaufel 326, die sich von dem bogenförmigen Segment aus erstreckt. Der Vorsprung 326 ragt radial nach außen und enthält ein abgewandtes Ende 328. Der Rotor oder Außenring 308 ist axial auf den Stator 306 ausgerichtet und in Bezug auf diesen drehbar. Der Rotor 308 enthält ein radial nach innen ragendes Segment bzw. Leitschaufel 322. Gemäß einigen (nicht gezeigten) Ausführungsformen ist der Außenring 308 am Kolben befestigt, und der Innenring 306 ist drehbar.
Das heißt, der Stator 306 und der Rotor 308 werden durch den Kolben 304 und die Seitenabdeckung 312 gehaltert, sodass sie aufeinander ausgerichtet sind. Außerdem sind der Rotor und der Stator nicht fest miteinander verbunden, sodass sich der Rotor immer noch in der unten beschriebenen Weise drehen kann, wenn die Drehung des Stators behindert ist. Der Rotor 308 enthält ein bogenförmiges Segment 330, das sich nahe dem abgewandten Ende 328 erstreckt, und einen radialen Vorsprung 332, der sich von dem bogenförmigen Segment 330 aus erstreckt und ein abgewandtes Ende 334 nahe dem bogenförmigen Segment 328 enthält.
Die folgende Beschreibung nimmt Bezug auf die 6 bis 10. 7 ist eine seitliche Teilausschnittsansicht der dehnbaren Kolbenbaugruppe 300. 8 ist eine Querschnittsansicht der dehnbaren Kolbenbaugruppe 300 entlang der Schnittlinie 8-8 in 7. 9 ist eine Querschnittsansicht der dehnbaren Kolbenbaugruppe 300 entlang der Schnittlinie 9-9 in 7. 10 ist eine Querschnittsansicht der dehnbaren Kolbenbaugruppe 300 von 9 im Einbauzustand in einem Getriebe. Die bogenförmigen Segmente 324 und 330, die radialen Vorsprünge 326 und 332, der Kolben 304 und die Seitenabdeckung 312 bilden zusammen einen Teil der Kammer 336 zum Aufnehmen einer mit Druck beaufschlagten Hydraulikflüssigkeit, um den Rotor wie unten beschrieben in Bezug auf den Stator in Drehung zu versetzen.
Der Stator 306 enthält einen radialen Vorsprung 338 mit einem abgewandten Ende 340 nahe dem bogenförmigen Segment 330. Der Rotor 308 enthält einen radialen Vorsprung 342 mit einem abgewandten Ende 344 nahe dem bogenförmigen Segment 324. Die bogenförmigen Segmente 324 und 330, die radialen Vorsprünge 326 und 342, der Kolben 304 und die Seitenabdeckung 312 bilden zusammen einen Teil der Kammer 346. In der Kammer 346 sind Rückstellfedern 350 für den Rotor angeordnet.
Während des Betriebs der dehnbaren Kolbenbaugruppe 302 kann durch ein Loch 358 im Kolben eine mit Druck beaufschlagte Hydraulikflüssigkeit in die Kammer 336 eingeleitet werden. Die mit Druck beaufschlagte Flüssigkeit in den Kammern 336 übersteigt eine Federkraft der Federn 350 in der Kammer 346, um den Rotor in Bezug auf den Stator in Drehung zu versetzen und die Kolbenbaugruppe wie unten beschrieben zu dehnen. Desgleichen enthält die Seitenabdeckung 312 mit den Kammern 346 verbundene Löcher 354 und 156, damit die Hydraulikflüssigkeit aus den Kammern fließen kann, wenn es eine Undichtigkeit zum Beispiel zwischen einem radialen Vorsprung und einem bogenförmigen Segment gibt. Mit anderen Worten, der Kolben 304, die Seitenabdeckung 312 und die Ringe 324 und 330 bilden zumindest einen Teil der Kammern 336 und 346. Die Kammer 336 ist über Durchflusslöcher 354 im Kolbenblech 304 mit einer hydraulischen Druckquelle verbindbar. Die Kammer 346 ist über Durchflusslöcher 356 in der Seitenabdeckung 312 mit einer Hydraulikölwanne verbindbar.
Die dehnbare Kolbenbaugruppe 302 enthält eine Ausgleichssperre 358. Die Seitenabdeckung 312 ist mit einer Dichtung oder zum Beispiel einem Dichtring 362 gegen die Ausgleichssperre abgedichtet. Der Kupplungspaketmitnehmer 382 enthält integrierte, sich axial erstreckende rohrförmige Abschnitte 384 und 386. Das Kolbenblech 304 ist in den rohrförmigen Abschnitt 384 eingesetzt und gegen diesen abgedichtet. Die Ausgleichssperre 358 ist in den rohrförmigen Abschnitt 386 eingesetzt. Der Rotor 308 enthält einen integrierten Einstellringabschnitt 366. Der Einstellringabschnitt 366 enthält eine sich axial erstreckende Rampe 372. Das heißt, die axiale Breite der Rampe ändert sich in einer Umfangsrichtung, sodass eine erste axiale Breite der Rampe größer als eine zweite axiale Breite derselben Rampe an einer Stelle ist, die auf dem Umfang gegenüber der ersten axialen Breite versetzt ist. Die Baugruppe 302 enthält ferner eine Druckscheibe oder Lastscheibe 374, die durch Vorsprünge 368 der Seitenabdeckung drehfest mit der Seitenabdeckung verbunden ist, die in Schlitzen 370 der Druckscheibe angeordnet sind. Die Druckscheibe 374 enthält eine sich axial erstreckende Rampe 376, die auf die sich axial erstreckende Rampe 372 ausgerichtet ist. Die Druckscheibe 374 enthält sich radial erstreckende Zähne 378, die in ein inneres Zahnprofil 380 des Kupplungsmitnehmers oder des Kupplungspaketmitnehmers 382 eingreifen. Die Zähne 378 sind drehfest mit dem inneren Zahlprofil 380 des Kupplungspaketmitnehmers verbunden und axial in Bezug auf diesen verschiebbar.
10 zeigt deutlich, dass bei einem Einrücken des Kupplungspakets durch ein Durchflussloch bzw. Zufuhröffnung 394 in der Nabe 395 ein mit Druck beaufschlagtes Hydrauliköl in die Kammer 396 eingeleitet wird. Durch ein Durchflussloch 392 wird auch Öl unter niedrigem Druck in die Kammer 398 zwischen die Seitenabdeckung 312 und die Ausgleichssperre 358 eingeleitet. Dadurch verbleibt Öl zu beiden Seiten des Kolbens und in den Kammern 336 und 346, und Zentrifugalkräfte können vernachlässigt werden. Das mit Druck beaufschlagte Öl in der Kammer 396 strömt durch die Löcher 358 im Kolben in die Kammer 336. Durch diesen Druck wird der Rotor 308 in Bezug auf den Stator, dem Kolben, der Seitenabdeckung, der Ausgleichssperre und dem Kupplungsmitnehmer in Drehung versetzt.
Durch eine Drehung des Rotors wird eine Drehung des Einstellringabschnitts 366 in Bezug auf die Druckscheibe 374 in Richtung des Pfeils 399 (1) in Gang gesetzt. Die Druckscheibe 374 ist durch Zähne 378, die in dem Zahnprofil 380 angeordnet sind, drehfest mit dem Kupplungsmitnehmer verbunden. Durch die Drehung des Einstellrings in Bezug auf die Druckscheibe wird diese vom Einstellring weg verschoben, um schnell einen (nicht gezeigten) Spalt des Kupplungspakets oder Trennspalt zu schließen. Sobald der Spalt geschlossen ist und eine auf den Kolben einwirkende Druckkraft eine Vorspannung der der Trennfeder 412 übersteigt, wird das (in 10 durch den Kasten 381 schematisch gezeigte) Kupplungspaket durch den Druck auf das Kolbenblech durch Einstellscheibenteil des Rotors und die Druckscheibe geklemmt, und die Kupplung ist vollständig eingerückt. Die Rampen 372 und 376 können mit selbstverriegelnden Winkeln gestaltet sein, damit bei hohen Axiallasten ein Ausrasten der Rampen verhindert wird. Wenn der Druck nachlässt, drehen die Federn 350 den Einstellring in einer dem Pfeil 199 (1) entgegengesetzten Richtung, sodass sich die Rampen aufeinander schieben und die Druckscheibe sich näher zum Einstellring hin verschieben kann und so die Kupplung geöffnet wird. Durch die mittels Befestigungselementen 401 an der Druckscheibe befestigten Trennfedern (d. h. die Blattfedern) 400 wird sichergestellt, dass die Druckscheibe eng am Rotor anliegt, um die Kupplung vollständig zu öffnen, wenn die Rampen aufeinander geschoben sind.
Eine zweite Ausgleichssperre 402 ist mittels einer Dichtung 404 gegen die erste Ausgleichssperre 358 abgedichtet und enthält eine Öffnung 406 zum Abfließen durchsickernder Flüssigkeit. Während durch die Sperre 358 auf vorteilhafte Weise ein Druckausgleich ermöglicht wird, wird durch die Sperre 404 überschüssige Flüssigkeit abgeführt. Die Sperre 406 ist mittels einer Zahnkranzverbindung 408 drehfest mit der Nabe 395 verbunden und wird axial durch den Sprengring 410 gehaltert. Die Membrantrennfeder 412 ist zwischen den Sperren 358 und 404 angeordnet, damit die Kupplung geöffnet wird, wenn der Druck nachlässt.
Der Kolben 304 ist durch die Dichtung 414 gegen die Druckscheibe und durch die Dichtung 416 gegen die Nabe abgedichtet. Der Rotor ist mittels Gleitringdichtungen (d. h. Lippendichtungen oder O-Ringe) 418 beziehungsweise 420 gegen den Kolben und die Seitenabdeckung abgedichtet. Der Stator ist mittels Gleitringdichtungen 422 beziehungsweise 424 gegen den Kolben und die Seitenabdeckung abgedichtet. Der Rotor ist mittels Metallstiften 426 gegen den Stator abgedichtet, die durch Federn 428 mit linearer Kennlinie vorgespannt sind.
Dem Fachmann sollten natürlich Änderungen und Modifikationen an den obigen Beispielen der Erfindung offensichtlich sein, ohne vom Wesensgehalt oder Schutzumfang der beanspruchten Erfindung abzuweichen. Die Erfindung wird zwar unter Bezugnahme auf bestimmte bevorzugte und/oder beispielhafte Ausführungsformen beschrieben, jedoch sollte klar sein, dass diese variiert werden können, ohne vom Schutzumfang oder dem Wesensgehalt der beanspruchten Erfindung abzuweichen.

Claims

Dehnbare Kolbenbaugruppe für ein Kupplungspaket, wobei die Kolbenbaugruppe umfasst: einen Betätigungskolben; einen Stator, der an dem Betätigungskolben befestigt ist und enthält: ein erstes bogenförmiges Segment; und einen ersten radialen Vorsprung, der sich von dem ersten bogenförmigen Segment aus erstreckt und ein abgewandtes Ende enthält; einen Rotor, der auf den Stator ausgerichtet ist und in Bezug auf diesen drehbar ist und enthält: ein zweites bogenförmiges Segment, das sich nahe dem abgewandten Ende des ersten radialen Vorsprungs erstreckt; und einen zweiten radialen Vorsprung, der sich von dem zweiten bogenförmigen Segment aus erstreckt und ein abgewandtes Ende nahe dem ersten bogenförmigen Segment enthält; und mindestens eine Seitenabdeckung, die an dem Stator befestigt ist.
Dehnbare Kolbenbaugruppe nach Anspruch 1, wobei das erste und das zweite bogenförmige Segment, der erste und der zweite radiale Vorsprung und die mindestens eine Seitenabdeckung zusammen zumindest einen Teil einer ersten Kammer zum Aufnehmen einer mit Druck beaufschlagten Hydraulikflüssigkeit bilden, um den Rotor in Bezug auf den Stator in Drehung zu versetzen.
Dehnbare Kolbenbaugruppe nach Anspruch 1, die ferner umfasst: einen Einstellring, der drehfest mit dem Rotor verbunden ist und eine erste sich axial erstreckende Rampe enthält; und eine Druckscheibe, die eine zweite sich axial erstreckende Rampe enthält, die auf die erste sich axial erstreckende Rampe ausgerichtet ist.
Dehnbare Kolbenbaugruppe nach Anspruch 1, die ferner eine Druckscheibe umfasst, die eine erste sich axial erstreckende Rampe enthält, wobei der Rotor einen Einstellringabschnitt mit einer zweiten sich axial erstreckenden Rampe umfasst, die auf die erste sich axial erstreckende Rampe ausgerichtet ist.
Kupplungspaketbaugruppe für ein Automatikgetriebe, die umfasst: einen Kupplungspaketmitnehmer, der ein inneres Zahlprofil enthält; und eine Kolbenbaugruppe, die umfasst: ein Kolbenblech, das gegen den Kupplungspaketmitnehmer abgedichtet ist; eine Seitenabdeckung, die an dem Kolbenblech befestigt ist; und ein schaufelartiges Betätigungsglied, das zwischen dem Kolbenblech und der Seitenabdeckung angeordnet ist und umfasst: einen Innenring mit radial nach außen ragenden Segmenten; und einen Außenring mit radial nach innen ragenden Segmenten.
Kupplungspaketbaugruppe nach Anspruch 5, wobei der Innenring oder der Außenring an dem Kolbenblech befestigt ist und der jeweils andere Ring, der Außenring oder der Innenring, in Bezug auf den Kolbenblech drehbar ist.
Kupplungspaketbaugruppe nach Anspruch 5, wobei: die Seitenabdeckung sowie der Innenring und der Außenring zumindest einen Teil der Vielzahl Kammern bilden; eine aus der Vielzahl Kammern mittels Durchflusslöchern in dem Kolbenblech mit einer hydraulischen Druckquelle verbindbar ist; und eine andere aus der Vielzahl Kammern mittels Durchflusslöchern in der Seitenabdeckung mit einem Hydraulikölsumpf verbindbar ist.
Kupplungspaketbaugruppe nach Anspruch 5, die ferner eine Ausgleichssperre enthält, wobei der Kupplungspaketmitnehmer einen sich axial erstreckenden rohrförmigen Abschnitt enthält und das Kolbenblech und die Ausgleichssperre auf das rohrförmige Segment aufgesetzt sind.
Kupplungspaketbaugruppe für ein Automatikgetriebe, wobei die Kupplungspaketbaugruppe umfasst: einen Kupplungspaketmitnehmer, der ein inneres Zahnprofil und eine Nabe enthält; und eine Kolbenbaugruppe, die umfasst: ein Kolbenblech, das gegen den Kupplungspaketmitnehmer und die Nabe abgedichtet ist; eine Seitenabdeckung, die an dem Kolbenblech befestigt ist; und ein schaufelförmiges Betätigungsglied, das zwischen dem Kolbenblech und der Seitenabdeckung angeordnet ist und umfasst: einen Innenring mit radial nach außen ragenden Segmenten; und einen Außenring mit radial nach innen ragenden Segmenten.
Kupplungspaketbaugruppe nach Anspruch 9, wobei der Innenring oder der Außenring an dem Kolbenblech befestigt ist und der jeweils andere Ring, der Außenring oder der Innenring, in Bezug auf den Kolbenblech drehbar ist.