DE19800490A1 - Vorrichtung zur Kühlung zweier auf einer Getriebewelle angeordneter Lamellenkupplungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung zweier auf einer Ge­ triebewelle angeordneter Lamellenkupplungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei derartigen Kupplungen, insbesondere wenn sie als Anfahrkupplungen in einem Geschwindigkeits-Wechselgetriebe eines Kraftfahrzeugs dienen, ist für eine ausreichende Kühlung zu sorgen, um Überhitzung zu vermei­ den.

Aufgabe der Erfindung ist es, für gattungsgemäße Lamellenkupplungen mit einfachen Mitteln und geringem Steuerungsaufwand eine zuverlässige Kühlung sicherzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merk­ malen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.

Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Gedanken kann es zweck­ mäßig sein, wenn das Hydraulikfluid zur Kühlung bei einer Vorwärtsan­ fahrt auch zumindest teilweise durch die Rückwärtsfahrtkupplung fließt. Ebenso kann es vorteilhaft sein, wenn das Hydraulikfluid zur Kühlung bei einer Rückwärtsanfahrt auch zumindest teilweise durch die Vorwärts­ kupplung fließt.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, ein bewegliches Kupplungsele­ ment einer der Lamellenkupplungen so auszulegen, daß es die Zufuhr von zur Kühlung dienendem Hydraulikfluid zu der jeweils geschlossenen Kupplung steuert. Das bewegliche Kupplungselement kann insbesondere eine Anpreßplatte der einen Lamellenkupplung sein, die in der geschlos­ senen oder der geöffneten Position den zur Kühlung dienenden Fluid­ strom entsprechend lenkt. Separate Steuerungsmittel, wie beispielsweise elektromagnetische Ventile, können dadurch entfallen; zudem ist bei ver­ ringertem Teileaufwand eine hohe Funktionssicherheit gegeben.

Bevorzugt kann die Anpreßplatte eine Blende tragen, insbesondere eine die korrespondierende Getriebewelle umschließende Ringblende, die in Verbindung mit einem radial verlaufenden Abströmkanal den Fluidstrom entsprechend steuert. Bevorzugt kann die Ringblende dabei ventilartig mit benachbarten, ortsfesten Leitblechen zusammenwirken.

Die Leitbleche können zum Teil elastisch ausgebildet sein, so daß sie bei einseitig axial fester Einspannung bei einer Bewegung der anderen Seite einen Wegausgleich durchführen können.

Durch die Anordnung einer Saugstrahlpumpe im Zuführbereich des zur Kühlung dienenden Hydraulikfluids können hohe Durchflußraten und da­ mit verbunden eine hohe Kühlleistung erzielt werden, während die zur Hydraulikfluidförderung vorhandene Hydraulikpumpe auf eine nicht zu hohe Förderleistung ausgelegt sein muß; beispielsweise eine separate Pumpe für die Förderung des Hydraulikfluids für die Kühlung kann da­ durch entfallen.

Über das bewegliche Kupplungselement bzw. die daran angeordnete Ringblende kann zusätzlich die Schmierung eines benachbart den Lamel­ lenkupplungen angeordneten Planetenradsatzes gesteuert werden. So kann dessen Schmierung dann angebracht sein, wenn der Planetenrad­ satz durch Schließen der einen Lamellenkupplung in einer inneren Über­ setzungsstufe geschaltet ist, während in einer 1 : 1-Übersetzungsstufe (kein Umlauf der Planetenräder) die Schmierung des Planetenradsatzes unterbrochen sein kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Ein­ zelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in

Fig. 1 einen Längsschnitt entlang einer Antriebswelle eines Ge­ schwindigkeits-Wechselgetriebes für ein Kraftfahrzeug, mit zwei Lamellenkupplungen und einem Planetenradsatz und mit der Hydraulikfluidzufuhr zur Kühlung der Lamellenkupplungen; und

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Lamellenkupplungen mit Steuerung des zur Kühlung dienenden Hydraulikfluids.

In der Fig. 1 ist mit 10 ein Geschwindigkeits-Wechselgetriebe eines Kraftfahrzeugs bezeichnet, das jedoch nur so weit dargestellt ist, als dies im Rahmen der Erfindung erforderlich ist. Das Getriebe kann beispiels­ weise ein CVT-Getriebe sein, mit einer elektronisch-hydraulischen Steue­ rung, die sich im wesentlichen zusammensetzt aus einer Hydraulikpumpe 12, einem Schieberkasten 14 und einer daran angeflanschten Elektronik 16.

Das Getriebe kann vorteilhaft ein stufenlos einstellbares Kegelschei­ benumschlingungsgetriebe sein, das zwei Kegelscheibenpaare aufweist, die mittels eines Umschlingungsmittels drehmomentübertragend verbun­ den sind.

Eingangsseitig des Getriebes 10 ist in einem Gehäuseabschnitt 18 eine Getriebewelle bzw. die Antriebswelle 20 über Wälzlager 22, 24 drehbar gelagert. Auf der Antriebswelle 20 sind radial übereinander zwei Lamel­ lenkupplungen 26, 28 angeordnet, die den Kraftfluß einer auf die An­ triebswelle 20 geschalteten Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) zu ei­ nem innerhalb des Getriebes 10 auf der Antriebswelle 20 befestigten Ab­ triebszahnrad 30 leiten, und zwar über einen Planetenradsatz 32 entwe­ der im starren Durchtrieb (Übersetzung 1 : 1, Vorwärtsfahrt), oder in einer Rückwärtsfahrstufe (Drehrichtungsumkehr).

Dazu werden alternativ über mit dem Schieberkasten 14 der hydrauli­ schen Steuerung verbundene Druckleitungen 34, 36 die Lamellenkupp­ lung 28 (Vorwärtsfahrt) oder die Lamellenkupplung 26 (Rückwärtsfahrt) geschlossen.

Zur Kühlung der jeweils geschlossenen Lamellenkupplung 26, 28 ist in der Antriebswelle 20 ein zentraler Längskanal 38 mit mehreren, radial ver­ laufenden Abströmkanälen 40 vorgesehen, der über eine Zuführleitung 42 mit einer integrierten Saugstrahlpumpe 44 über den Schieberkasten 14 der hydraulischen Steuerung mit Hydraulikfluid versorgt wird.

Die Saugstrahlpumpe 44 saugt zusätzlich Hydraulikfluid über eine Saug­ leitung 46 mit einem Rückschlagventil 48 aus dem Ölsumpf 50 des Ge­ triebes 10 an und fördert dieses in den Hydraulikfluidstrom zu den La­ mellenkupplungen 26, 28.

Auch die Hydraulikpumpe 12 saugt das Hydraulikfluid der Getriebesteue­ rung über einen Ölfilter 52 und eine Saugleitung 54 aus dem Ölsumpf 50.

Die Anordnung und Ansteuerung der Lamellenkupplungen 26, 28 sowie die Steuerung des zur Kühlung dienenden Hydraulikstroms ist im Detail aus der Fig. 2 ersichtlich.

Zunächst ist auf der Antriebswelle 20 das Sonnenrad 56 des Planeten­ radsatzes 32 ausgebildet, das über drei umfangsmäßig verteilte Zwillings- Planetenräder 58, 59 (jeweils zwei Planetenräder 58, 59 kämmen mitein­ ander, wobei das eine Planetenrad mit dem Sonnenrad 56 und das je­ weils zweite Planetenrad mit dem Außenrad 60 des Planetenradsatzes 32 kämmt) trieblich mit dem Außenrad 60 verbunden ist. Die Planetenräder 58, 59 sind über Lagerbolzen 62 mit dem Planetenradträger 64, 66 ver­ bunden, der einerseits einen Kupplungstopf 68 der Lamellenkupplung 28 und andererseits einen Verzahnungsabschnitt 70 trägt, wobei der Ver­ zahnungsabschnitt 70 drehfest mit Nabe 30a des Abtriebszahnrades 30 verbunden ist.

Das Sonnenrad 56 ist drehfest mit einer Kupplungsnabe 72 bestückt die die allgemein mit 74 bezeichneten Kupplungslamellen zwischen Kupp­ lungstopf 68 und Kupplungsnabe 72 aufnimmt.

Auf der Antriebswelle 20 ist ferner eine Anpreßplatte 76 als bewegliches Kupplungselement verschiebbar geführt, die im Zusammenwirken mit ei­ nem wellenfesten Ringflansch 78 eine Hydraulikkammer 80 begrenzt. Die Hydraulikkammer 80 ist über die Kanäle 82, 84 in der Antriebswelle 20 an die Druckleitung 36 angeschlossen und bewirkt bei entsprechender Ein­ leitung eines Hydraulikdrucks ein Schließen der Lamellenkupplung 28.

Ein Rückstellen der Anpreßplatte 76 wird mittels einer Tellerfeder 86 er­ reicht.

Durch Schließen der Lamellenkupplung 28 werden der Planetenradträger 64, 66 und das Sonnenrad 56 miteinander reibschlüssig gekuppelt, wo­ durch der Planetenradsatz 32 in einen starren Durchtriebsbetrieb ge­ schaltet ist.

Das Außenrad 60 des Planetenradsatzes 32 trägt einen weiteren Kupp­ lungstopf 88, der über allgemein mit 90 bezeichnete Kupplungslamellen festbremsbar ist (die getriebegehäuseseitigen Kupplungslamellen 90 sind über nicht dargestellte, formschlüssige Verbindungen im Getriebege­ häuse 18 axial verschiebbar, jedoch unverdrehbar geführt).

Das Schließen der Lamellenkupplung 26 erfolgt über einen Anpreßring 92, der in einer ringnutförmigen Gehäuseaufnahme 94 des stirnseitigen Getriebedeckels 95 verschiebbar geführt ist. Die ringförmige Hydraulik­ kammer 96 ist dabei über einen Radialkanal 98 (Fig. 1) mit der Druck­ leitung 34 verbunden.

Durch Schließen der Lamellenkupplung 26 wird das Außenrad 60 des Planetenradsatzes 32 festgebremst und dadurch das Abtriebszahnrad 30 bei zwar unverändertem Übersetzungsverhältnis 1 : 1 entgegengesetzt zur Drehrichtung der Antriebswelle 20 angetrieben (Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs). Eine Rückstellung des Anpreßrings 92 erfolgt über eine weitere Tellerfeder 100.

Das bewegliche Kupplungselement bzw. die Anpreßplatte 76 der Lamel­ lenkupplung 28 trägt eine Ringblende 102, die über die Abstützung der Tellerfeder 86 der Anpreßplatte 76 festgelegt ist.

Die Ringblende 102 ist kreisringförmig ausgestaltet und umgreift an ihrem einen axialen Endbereich einen Abstützring 130, der zwischen Kraftspei­ cher 86, wie Tellerfeder, und der Ringblende 102 angeordnet ist, die Ringblende 102 zentriert den offenen oder geschlossenen Abstützring 130 radial außen. Die Ringblende 102 ihrerseits liegt radial außen an ei­ nem Absatz, wie radialer Abstützung, des beweglichen Kupplungsele­ mentes 76 an.

Die Tellerfeder 86 ist radial außen ebenfalls mittels eines offenen oder geschlossenen Abstützringes 132 gegen die Kupplungsnabe 72 abge­ stützt.

Vorzugsweise sind die Abstützringe 130, 132 als offene Drahtringe ausge­ bildet, die in einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel auch ge­ schlossen sein können.

Die Ringblende 102 wirkt ventilartig mit zwei ringförmigen Leitblechen 104, 106 zusammen, wobei das Leitblech 104 über einen Federring 108 an der Antriebswelle 20 und das Leitblech 106 mittels der Tellerfeder 86 an der Kupplungsnabe 72 gehalten ist.

Bei geöffneter Lamellenkupplung 28 und geschlossener Lamellenkupp­ lung 26 (siehe obere Zeichnungshälfte der Fig. 2 - Rückwärtsfahrt) liegt die die radialen Abströmkanäle 40 für das kühlende Hydraulikfluid teil­ weise überdeckende, stufenförmig gebogene Ringblende 102 an dem Leitblech 104 an, wodurch das Hydraulikfluid entsprechend den einge­ zeichneten Pfeilen entlang dem Leitblech 106 durch Öffnungen 110 in der Kupplungsnabe 72, durch Öffnungen 112 in einem Leitring 114 und schließlich durch Öffnungen 116 in dem Kupplungstopf 88 zu der Lamel­ lenkupplung 26 geleitet wird und radial durch diese hindurch in den Öl­ sumpf 50 des Getriebes 10 abströmt.

Durch den Leitring 114, der zugleich eine axiale Sicherung für die Lager­ bolzen 62 der Planetenräder 58, 59 bildet, wird ein Anteil des Hydraulik­ fluidstroms durch weitere Öffnungen 118 im Planetenradträger 64 in den Planetenradsatz 32 zu dessen Schmierung geleitet.

Beim Öffnen der Lamellenkupplung 26 und Schließen der Lamellenkupp­ lung 28 (Vorwärtsfahrt - siehe untere Zeichnungshälfte der Fig. 2) wird die Ringblende 102 mit der Anpreßplatte 76 nach rechts verschoben, wo­ bei sich die Ringblende 102 an dem Leitblech 106 anlegt und den Hy­ draulikfluidstrom nunmehr durch Öffnungen 120 in der Ringblende 102 entlang der entgegengesetzten Seite des Leitblechs 106 durch Ausneh­ mungen 122 in der Tellerfeder 86 zur Lamellenkupplung 28 leitet, wobei das Hydraulikfluid radial durch die Lamellenkupplung 28 bzw. die mit ent­ sprechenden Radialnuten versehenen Lamellen 74 hindurch zum Getrie­ beölsumpf 50 abfließt.

Dementsprechend wird die Kühlung der Lamellenkupplungen 26, 28 ab­ hängig von der Position des beweglichen Kupplungselements bzw. der Anpreßplatte 76 entsprechend den dick eingezeichneten Linien und Pfei­ len gesteuert.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulie­ rungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patent­ schutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmale zu beanspru­ chen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merk­ male der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Die Gegenstände dieser Unteransprüche bilden jedoch auch selbständige Erfindungen, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Un­ teransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Erfindung ist auch nicht auf die Ausführungsbeispiele der Beschrei­ bung beschränkt. Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Ab­ änderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den An­ sprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten erfinderisch sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims (16)

1. Vorrichtung zur Kühlung zweier auf einer Getriebewelle angeordneter Lamellenkupplungen, insbesondere in einem Geschwindigkeits- Wechselgetriebe in einem Kraftfahrzeug, die alternativ durch Druck­ beaufschlagung mittels eines Hydraulikfluids schließbar sind, dadurch gekennzeichnet, das ein bewegliches Kupplungselement (76) die Zufuhr von zur Kühlung dienendem Hydraulikfluid zu der jeweils ge­ schlossenen Kupplung (26, 28) steuert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das be­ wegliche Kupplungselement die Anpreßplatte (76) der einen Lamel­ lenkupplung (28) ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßplatte (76) eine Blende (102) trägt, die den Hydraulik­ fluidstrom steuert.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lamellenkupplungen (26, 28) radial übereinander an­ geordnet sind, daß die Zufuhr des Hydraulikfluidstroms über die Ge­ triebewelle (20) erfolgt und daß die Blende eine die Abströmkanäle (40) der Getriebewelle (20) teils freigebende, teils überdeckende Ringblende (102) ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ring­ blende (102) mit zwei feststehenden, ringförmigen Leitblechen (104, 106) ventilartig zusammenwirkt, wobei die Leitbleche (104, 106) den Hydraulikfluidstrom zur inneren oder zur äußeren Lamellenkupplung (26, 28) lenken).

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zufuhr von zur Kühlung dienendem Hydraulikfluid über einen separaten Kanal (38) in der Getriebewelle (20) erfolgt, der an die hydraulische Steuerung (14) über eine Druck­ leitung (42) angeschlossen ist, in der zusätzlich eine Hydraulikfluid vom Getriebeölsumpf (50) absaugende Saugstrahlpumpe (44) ange­ ordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß über das bewegliche Kupplungs­ element in der einen Stellung zusätzlich die Schmierung eines be­ nachbart den Lamellenkupplungen (26, 28) angeordneten Planeten­ radsatzes (32) gesteuert ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Blende einen ringförmigen Bereich aufweist, der mittels eines Kraftspeichers gegen das bewegliche Kupplungs­ element beaufschlagt wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kraftspeicher und Blende ein offener oder geschlossener Abstützring angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ab­ stützring an einem Absatz des beweglichen Kupplungselementes ra­ dial außen abgestützt ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Blende den Abstützring zumindest teilweise radial außen umfaßt.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Leitblech (104) als Anschlag für die Blende dient.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kraftspeicher das Leitblech (106) in axialer Richtung beaufschlagt und/oder abdichtet.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitblech (106) elastisch ausgebildet ist und einen Wegausgleich durch eine elastische Verformung sicherstellt.

15. Vorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß Hydraulikfluid zur Kühlung bei ei­ ner Vorwärtsanfahrt auch zumindest teilweise durch die Rückwärts­ fahrtkupplung fließt.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kraftspeicher, wie Tellerfeder, radial außen und/oder innen mittels offener oder geschlossener Ringe, wie Draht­ ringe, abgestützt wird.