DE202018104092U1

DE202018104092U1 - Kolben mit mehreren Bereichen

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Publication number: DE202018104092U1
Application number: DE202018104092.8U
Authority: DE
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-07-17
Filing date: 2018-07-16
Publication date: 2018-08-07
Anticipated expiration: 2028-07-17
Also published as: CN208565481U; US10697502B2; US20190017556A1

Abstract

Getriebe, umfassend:
ein Gehäuse, das eine Bohrung definiert;
einen Kolben, der in der Bohrung angeordnet ist, wobei der Kolben und das Gehäuse eine Fluidkammer in Fluidkommunikation mit einer Fluidquelle definieren, wobei der Kolben Folgendes beinhaltet:
einen ringförmigen Kolbenkörper, der eine Vielzahl von Hilfsbohrungen definiert, die entlang des ringförmigen Kolbenkörpers winkelmäßig um eine Mittelachse des ringförmigen Kolbenkörpers beabstandet sind, und
eine Vielzahl von Hilfskolben, die in den Hilfsbohrungen angeordnet sind, wobei der Kolbenkörper und die Hilfskolben Rückseiten aufweisen, die mit der Fluidkammer in Kommunikation stehen;
ein Kupplungspaket, das dem Kolben von der Fluidkammer gegenüberliegend angeordnet ist, wobei das Kupplungspaket Folgendes beinhaltet:
mindestens eine Reibscheibe,
mindestens eine Trennscheibe und
mindestens eine Trennfeder; und
eine Rückstellfeder, die dazu ausgelegt ist, den ringförmigen Kolbenkörper in einer Richtung weg vom Kupplungspaket vorzuspannen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Getriebe und in Getrieben verwendete Kupplungssysteme.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Fahrzeuggetriebe, Transaxle-Einheiten oder andere Mechanismen, die mehr als ein Übersetzungsverhältnis zwischen einer Eingabe und einer Ausgabe nutzen, können durch Einkoppeln und Auskoppeln verschiedener Kupplungen zwischen verschiedenen Übersetzungsverhältnissen wechseln. Die Kupplungen können sich abwechselnde Reibscheiben und Trennscheiben umfassen, die dazu konfiguriert sind, zwei sich drehende Elemente (Wellen, Zahnräder usw.) selektiv zu koppeln.
KURZDARSTELLUNG
Bei mindestens einem Ansatz kann ein Getriebe ein Gehäuse, das eine Bohrung definiert, und einen in der Bohrung angeordneten Kolben beinhalten. Der Kolben und das Gehäuse können eine Fluidkammer in Fluidkommunikation mit einer Fluidquelle definieren. Der Kolben kann einen ringförmigen Kolbenkörper beinhalten, der eine Vielzahl von Hilfsbohrungen definiert, die entlang des ringförmigen Kolbenkörpers winkelmäßig um eine Mittelachse des ringförmigen Kolbenkörpers beabstandet sind. Der Kolben kann ferner eine Vielzahl von Hilfskolben beinhalten, die in den Hilfsbohrungen angeordnet sind. Der Kolbenkörper und die Hilfskolben können Rückseiten aufweisen, die mit der Fluidkammer in Kommunikation stehen. Das Getriebe kann ferner ein Kupplungspaket beinhalten, das dem Kolben von der Fluidkammer gegenüberliegend angeordnet ist. Das Kupplungspaket kann mindestens eine Reibscheibe, mindestens eine Trennscheibe und mindestens eine Trennfeder beinhalten. Das Getriebe kann ferner eine Rückstellfeder beinhalten, die dazu ausgelegt ist, den ringförmigen Kolbenkörper in einer Richtung weg vom Kupplungspaket vorzuspannen.
Bei mindestens einem Ansatz wird ein Verfahren zum Betätigen eines zweistufigen Kolbens bereitgestellt. Der zweistufige Kolben kann einen ringförmigen Kolbenkörper, der eine Vielzahl von entlang des Kolbenkörpers beabstandeten Hilfsbohrungen definiert, und eine Vielzahl von Hilfskolben, die in den Hilfsbohrungen angeordnet sind, aufweisen. Das Verfahren kann das Erhöhen eines Fluiddrucks in einer Bohrungskammer bis zu einem ersten Druck zum Betätigen der Hilfskolben beinhalten. Das Verfahren kann ferner das Erhöhen des Fluiddrucks in der Bohrungskammer bis zu einem zweiten Druck, der höher als der erste Druck ist, zum Betätigen des Kolbenkörpers beinhalten.
Bei mindestens einem Ansatz kann ein Einkupplungskolben eine erste Fläche zum Bilden einer Schnittstelle mit einer Fluidkammer und eine zweite Fläche gegenüber der ersten Fläche zum Bilden einer Schnittstelle mit einem Kupplungspaket aufweisen. Der Einkupplungskolben kann einen ringförmigen Kolbenkörper beinhalten, der eine Vielzahl von Hilfsbohrungen definiert, die winkelmäßig um eine Mittelachse des Kolbenkörpers beabstandet sind. Der Einkupplungskolben kann ferner eine Vielzahl von Hilfskolben beinhalten, die in den Hilfsbohrungen angeordnet sind und relativ zum Kolbenkörper in Axialrichtung verschoben werden können.
Figurenliste

1 ist ein Teilquerschnitt, der die interne Funktionsweise eines Getriebes oder einer Transaxle-Einheit wiedergibt.
2 ist eine vergrößerte Ansicht des Bereichs, der durch den in 1 gezeigten Bereich 2-2 abgedeckt wird.
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Einkupplungskolbens und einer einrückbaren Kupplung.
4 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht des in 3 gezeigten Einkupplungskolbens.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden hier beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Demnach sind hier offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um einen Fachmann die vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren. Der Durchschnittsfachmann wird verstehen, dass verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben sind. Die Kombinationen veranschaulichter Merkmale stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Teilquerschnitt veranschaulicht, der die interne Funktionsweise eines Getriebes 10 (oder einer Transaxle-Einheit) wiedergibt. Das Getriebe 10 beinhaltet ein Getriebegehäuse 12, das sich drehende Elemente, wie etwa Zahnräder, Wellen usw. beherbergt. Eine Zahnradanordnung in dem Getriebe 10 ist eine Ansammlung dieser sich drehenden Elemente (Zahnräder, Wellen usw.) und von Kupplungen, die dazu konfiguriert sind, bestimmte Drehzahlbeziehungen zwischen Elementen durchzusetzen. Einige Drehzahlbeziehungen, die als feste Drehzahlbeziehungen bezeichnet werden, werden unabhängig vom Zustand beliebiger Kupplungen durchgesetzt. Eine Zahnradanordnung, die lediglich feste Beziehungen durchsetzt, wird als feste Zahnradanordnung bezeichnet. Andere Drehzahlbeziehungen werden lediglich dann durchgesetzt, wenn bestimmte Kupplungen vollständig eingekuppelt sind. Eine Zahnradanordnung, die Drehzahlbeziehungen selektiv durchsetzt, wird als schaltbare Zahnradanordnung bezeichnet. Bei dem Getriebe 10 kann es sich um eine Transaxle-Einheit mit separaten Übersetzungen handeln, die eine schaltbare Zahnradanordnung aufweist, die selektiv eine Vielzahl von Drehzahlverhältnissen zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle des Getriebes durchsetzt.
Eine Gruppe von Elementen (Zahnrädern, Wellen usw.) ist fest aneinandergekoppelt, wenn sie gezwungen sind, sich unter allen Betriebsbedingungen als eine Einheit zu drehen. Elemente können durch Keilverbindungen, Schweißen, Presspassen, Fertigung aus einem gemeinsamen Feststoff oder andere Mittel fest gekoppelt werden. Es kann zu leichten Variationen in der Drehverschiebung zwischen fest gekoppelten Elementen, wie etwa zur Verschiebung aufgrund von Spiel oder Wellenelastizität, kommen. Im Gegensatz dazu sind zwei Elemente selektiv durch eine Kupplung gekoppelt, wenn die Kupplung sie so einschränkt, dass sie sich stets als eine Einheit drehen, wenn die Kupplung vollständig eingekuppelt ist, und sie sich zumindest unter einigen anderen Betriebsbedingungen mit unterschiedlichen Drehzahlen drehen können. Kupplungen beinhalten aktiv gesteuerte Vorrichtungen, wie etwa hydraulisch oder elektrisch betätigte Kupplungen, und passive Vorrichtungen, wie etwa Einwegkupplungen. Eine Kupplung, die ein Element durch selektives Verbinden des Elements mit dem Gehäuse gegen Rotation festhält, kann als Bremse bezeichnet werden.
Hydraulisch betätigte Kupplungen können eingekuppelt werden, wenn Hydraulikfluid einen Kolben in einen Kontakt mit einem Kupplungspaket drückt, das aus sich abwechselnden Reibscheiben und Trennscheiben besteht. Die Reibscheiben können an einem ersten drehbaren Element befestigt sein, während die Trennscheiben an einem zweiten drehbaren Element befestigt sind, oder umgekehrt. Alternativ können die Reibscheiben mit einem ersten drehbaren Element verbunden sein, während die Trennscheiben an einem Getriebegehäuse fixiert sind, oder umgekehrt. Eine Hydraulikkupplung 14 ist in dem Getriebegehäuse 12 angeordnet. Die Hydraulikkupplung 14 beinhaltet einen Kolben 16, der mit einer inneren Bohrung 18 im Getriebegehäuse 12 in Eingriff steht.
Unter Bezugnahme auf 2 veranschaulicht eine vergrößerte Ansicht des Bereichs, der durch den Bereich 2-2 in 1 abgedeckt wird, die Hydraulikkupplung 14 und die innere Bohrung 18 im Getriebegehäuse 12 genauer. Die innere Bohrung 18 kann eine Fluidkammer zum Aufnehmen von Hydraulikfluid definieren. Das Hydraulikfluid kann den durch die innere Bohrung 18 und den Kolben 16 definierten Raum ausfüllen, um den Kolben 16 hydraulisch zu betätigen. Der Kolben 16 kann hydraulisch betätigt werden, um ein Kupplungspaket 20 einzukuppeln. Insbesondere kann der Kolben 16 hydraulisch betätigt werden, um eine oder mehrere Reibscheiben 24, Trennscheiben 26 und Trennfedern 28 zusammenzudrücken. Der Kolben 16 kann zudem durch eine ringförmige Rückstellfeder 22 außer Eingriff mit dem Kupplungspaket 20 vorgespannt sein.
Nun unter Bezugnahme auf die 3 und 4 kann der Kolben 16 ein Kolben mit mehreren Bereichen sein. Beispielsweise kann der Kolben 16 ein Kolben mit zwei Bereichen sein, der einen Kolbenkörper 30 und mindestens einen Hilfskolben 32 aufweist. Insbesondere kann der Kolbenkörper 30 eine Stirnseite 30a aufweisen, die einen ersten Bereich definiert, und die Hilfskolben 32 können Stirnseiten 32a aufweisen, die gemeinsam einen zweiten Bereich bilden.
Der Kolbenkörper 30 kann ein ringförmiger Kolbenkörper sein, der um eine Mittelachse 16a des Kolbens 16 angeordnet ist. Auf diese Weise kann die Mittelachse des Kolbenkörpers 30 koaxial mit der Mittelachse 16a des Kolbens 16 sein.
Der Kolbenkörper 30 kann einen oder mehrere Knoten 36 definieren. Die Knoten 36 können eine Eingriffsfläche definieren, bei der es sich um eine Stirnseite 30a des Kolbenkörpers 30 handeln kann. Der Kolbenkörper 30 kann beispielsweise zwei Knoten, drei Knoten, vier Knoten oder fünf oder mehr Knoten definieren. Bei mindestens einem Ansatz definiert der Kolbenkörper 30 sechzehn Knoten 36, die winkelmäßig um die Mittelachse des Kolbenkörpers 30 beabstandet sind. Die Knoten können so um den Kolbenkörper 30 beabstandet sein (z. B. winkelmäßig um die Mittelachse des Kolbenkörpers 30 beabstandet sein), dass jeder Knoten 36 gleich weit vom benachbarten Knoten 36 beabstandet ist.
Eine oder mehrere Hilfsbohrungen 34 können in den im Kolbenkörper 30 ausgebildeten Knoten 36 angeordnet sein. Bei mindestens einem Ansatz ist jeweils eine einzelne Bohrung 34 in einem einzelnen Knoten 36 ausgebildet. Bei einem anderen Ansatz sind jeweils zwei Bohrungen 34 in einem einzelnen Knoten 36 ausgebildet.
Elastische Laschen 22a der Rückstellfeder 22 können zwischen benachbarten Knoten 36 und in Eingriff mit dem Kolbenkörper 30 angeordnet sein, beispielsweise an einer axial von der Stirnseite 30a beabstandeten vertieften Fläche des Kolbenkörpers 30. Die elastischen Laschen 22a können den Kolbenkörper 30 außer Eingriff mit dem Kupplungspaket 20 vorspannen.
Die Hilfskolben 32 können um den Kolbenkörper 30 beabstandet sein. Beispielsweise können die Hilfskolben 32 winkelmäßig um die Mittelachse des Kolbenkörpers 30 beabstandet sein. Bei mindestens einem Ansatz sind die Hilfskolben 32 in den im Kolbenkörper 30 ausgebildeten Hilfsbohrungen 34 angeordnet.
Die Hilfskolben 32 können radial von einer Mittelachse des Kolbenkörpers 30 beabstandet sein. Beispielsweise können die Hilfskolben in einem radialen Abstand von etwa 90 Millimetern von der Mittelachse des Kolbenkörpers 30 angeordnet sein.
Die Hilfskolben 32 können zylindrische Hilfskolben sein. Bei mindestens einem Ansatz entspricht die Länge der einzelnen Hilfskolben 32 einer Tiefe der Bohrungen 34 oder entspricht dieser im Wesentlichen und entspricht somit einer Tiefe des Kolbenkörpers 30. Auf diese Weise weisen die Hilfskolben 32 in der eingezogenen Konfiguration eine Stirnseite 32a auf, die im Wesentlichen bündig mit einer Stirnseite 30a des Kolbenkörpers 30 abschließt. Bei mindestens einem anderen Ansatz ist die Länge der einzelnen Hilfskolben 32 größer als eine Tiefe der Bohrungen 34.
Die Hilfskolben 32 können so hergestellt sein, dass die Länge größer als der Außendurchmesser ist. Bei mindestens einem Ansatz weisen einzelne Hilfskolben 32 einen Außendurchmesser im Bereich von ungefähr 2 bis 10 Millimetern auf. Einzelne Hilfskolben 32 können beispielsweise einen Außendurchmesser von ungefähr 8 Millimetern aufweisen. Einzelne Hilfskolben 32 können eine Länge im Bereich von ungefähr 4 bis 20 Millimetern und bei einem beispielhaften Ansatz von 16 Millimetern aufweisen. Eine derartige Konfiguration kann eine zusätzliche axiale Stabilität bereitstellen, wenn die Hilfskolben 32 axial in den Bohrungen 34 versetzt werden.
Bei mindestens einem Ansatz sind die Hilfskolben 32 in den Bohrungen 34 in direktem Eingriff mit dem Kolbenkörper 30 angeordnet. Eine engtolerierte Fertigung kann ermöglichen, dass die Hilfskolben 32 in den Bohrungen 34 festgehalten werden. Beispielsweise können einzelne Hilfskolben 32 so gefertigt werden, dass sie einen Außendurchmesser aufweisen, der im Wesentlichen einem Innendurchmesser der Bohrungen 34 entspricht. Somit kann der Kolben 16 frei von Dichtungen zwischen den Hilfskolben 32 und den Bohrungen 34 des Kolbenkörpers 30 sein. Auf diese Weise kann eine Bewegung der Hilfskolben 32 relativ zu den Bohrungen 34 in der Axialrichtung ermöglicht werden, während eine axial gefluchtete Ausrichtung der Hilfskolben 32 angesteuert wird.
In einem Beispiel kann ein Kolben 16 einen Durchmesser von ungefähr 65 Millimetern aufweisen, wodurch eine Gesamtfläche von ungefähr 3.318 Millimetern gebildet wird. Insgesamt können 32 einzelne Hilfskolben 32 um die Mittelachse des Kolbenkörpers 30 angeordnet sein. Einzelne Hilfskolben 32 können einen Durchmesser von ungefähr 8 Millimetern aufweisen, sodass jeder Hilfskolben 32 eine Fläche (z. B. Fläche 32a) von ungefähr 50,265 Millimetern aufweist. Auf diese Weise können die Hilfskolben 32 zusammen eine Fläche von ungefähr 1.608,5 Millimetern aufweisen und der Kolbenkörper 30 kann eine Fläche (z. B. die durch die Knoten 36 definierte Fläche 30a) von ungefähr 1709,8 Millimetern aufweisen.
Der Kolbenkörper 30 und die Hilfskolben 32 können Rückseiten definieren, die mit der durch die innere Bohrung 18 definierten Fluidkammer in Kommunikation stehen. Auf diese Weise kann Hydraulikfluid in die innere Bohrung 18 eingespritzt werden, um bei einem ersten Druck die Hilfskolben 32 und bei einem zweiten Druck den Kolbenkörper zu betätigen, wie an anderer Stelle in dieser Schrift ausführlicher beschrieben wird. Eine Betätigung der Hilfskolben 32 veranlasst Stirnseiten 32a der Hilfskolben 32 dazu, das Kupplungspaket 20 einzukuppeln. Gleichermaßen veranlasst eine Betätigung des Kolbenkörpers 30 eine Stirnseite 30a des Kolbenkörpers 30 dazu, das Kupplungspaket 20 einzukuppeln.
In mindestens einer Anwendung kann es wünschenswert sein, die Hilfskolben 32 zu betätigen, ohne dass oder bevor der Kolbenkörper 30 betätigt wird.
In der hier beschriebenen Anordnung kann ein Kolben 16 mit mehreren Bereichen ein mehrstufiger Kolben sein. Beispielsweise kann der Kolben 16 ein zweistufiger Kolben sein, der einen ersten Bereich, der bei einem ersten Hydraulikdruck betätigt werden kann, und einen zweiten Bereich, der bei einem zweiten Hydraulikdruck, der höher als der erste Hydraulikdruck ist, betätigt werden kann, aufweist. Insbesondere können die Hilfskolben 32 in einer ersten Stufe bei einem ersten Hydraulikdruck betätigt werden und der Kolbenkörper 30 kann in einer zweiten Stufe bei einem zweiten Hydraulikdruck, der höher als der erste Hydraulikdruck ist, betätigt werden. Bei mindestens einem anderen Ansatz kann der mehrstufige Kolben ein dreistufiger Kolben sein, der einen ersten Bereich, der bei einem ersten Hydraulikdruck betätigt werden kann, einen zweiten Bereich, der bei einem zweiten Hydraulik betätigt werden kann, der höher als der erste Hydraulikdruck ist, und einen dritten Bereich, der bei einem dritten Hydraulikdruck betätigt werden kann, der höher als der zweite Hydraulikdruck ist, aufweist. Der mehrstufige Kolben kann zudem mit vier oder mehr Bereichen bereitgestellt sein und die vier oder mehr Bereiche können bei vier oder mehr separaten Hydraulikdrücken betätigbar sein.
In der ersten Stufe kann der Kolben 16 so betätigt werden, dass nur die Hilfskolben 32 und nicht der Kolbenkörper 30 betätigt werden. Im hier verwendeten Sinne wird eine Komponente des Kolbens 16 betätigt, wenn sie axial verschoben wird. Eine Axialverschiebung einer Komponente kann eine Betätigung (z. B. ein Zusammendrücken) des Kupplungspakets 20 bewirken.
Eine Betätigung der Hilfskolben 32 kann eine Axialverschiebung der Hilfskolben 32 relativ zum Kolbenkörper 30 bewirken. Die Hilfskolben 32 können so axial verschoben werden, dass Stirnseiten 32a der Hilfskolben 32 relativ zur Stirnseite 30a des Kolbenkörpers axial verschoben werden. Beispielsweise können die Stirnseiten 32a der Hilfskolben 32 von der Stirnseite 30a des Kolbenkörpers aus axial um eine Strecke im Bereich von ungefähr 1,5 Millimetern bis ungefähr 3 Millimetern verschoben werden. In einem Beispiel können die Hilfskolben 32 bei einem ersten Druck von weniger als 15 Pfund pro Quadratzoll (psi) (z. B. 14,5 psi) betätigt werden.
In der ersten Stufe kann ein Eingreifen der Hilfskolben 32 mit dem Kupplungspaket 20 das Kupplungspaket 20 in eine erste Drehmomentübertragungskonfiguration bringen (die als „Cinch“ bezeichnet werden kann). In der ersten Drehmomentübertragungskonfiguration überwinden die Reibscheiben 24 und die Trennscheiben 26 des Kupplungspakets 20 die Trennkraft der Trennfedern 28, sodass gegenüberliegende Seiten der Reibscheiben 24 und Trennscheiben 26 in Eingriff gebracht werden, um eine erste Drehmomentmenge durch das Kupplungspaket 20 zu übertragen. Die erste Drehmomentmenge kann beispielsweise im Bereich von ungefähr 2 bis 24 ft·lbf liegen. Die erste Drehmomentmenge kann ausreichen, um die durch inhärenten Widerstand erzeugte Drehmomentübertragung auszugleichen, wodurch unerwünschte Drehmomentübertragung im Getriebe beseitigt wird. Ebenfalls in der ersten Stufe kann der Kolbenkörper 30 (z. B. durch die Rückstellfeder 22) in einer beabstandeten Beziehung relativ zum Kupplungspaket 20 gehalten werden.
Der Kolben 16 kann in einer zweiten Stufe weiter betätigt werden, wenn das Hydraulikfluid in der Fluidkammer den zweiten Hydraulikdruck erreicht. In der zweiten Stufe bewirkt das Hydraulikfluid eine Bewegung des Kolbenkörpers 30 in eine betätigte Stellung. Der Kolbenkörper 30 kann beispielsweise bei einem zweiten Hydraulikdruck von mehr als 50 psi (z. B. ungefähr 50,6 psi) betätigt werden. In der zweiten Stufe kuppelt der Kolbenkörper 30 das Kupplungspaket 20 ein, um das Kupplungspaket 20 in eine zweite Drehmomentübertragungskonfiguration zu bringen. Im zweiten Drehmomentübertragungsmodus überträgt der Kolben 16 sowohl durch den Kolbenkörper 30 als auch durch die Hilfskolben 32 eine zweite Drehmomentmenge durch das Kupplungspaket 20. Die zweite Drehmomentmenge ist größer als die erste Drehmomentmenge, die übertragen wird, wenn sich das Kupplungspaket in der ersten Drehmomentübertragungskonfiguration befindet. Beispielsweise kann die zweite Drehmomentmenge im Bereich von ungefähr 80 bis 290 ft-lbf liegen.
Der Hydraulikdruck in der innerhalb der Bohrung 18 definierten Fluidkammer kann reduziert werden, um den Kolbenkörper 30 oder sowohl den Kolbenkörper 30 als auch die Hilfskolben 32 vom Kupplungspaket 20 zu lösen. Beispielsweise kann die Rückstellfeder 22, wenn der Hydraulikdruck unter den zweiten Hydraulikdruck (z. B. unter 50 psi) reduziert wird, ein Vorspannen des Kolbenkörpers 30 weg vom Kupplungspaket 20 bewirken. Wenn der Hydraulikdruck unter den ersten Hydraulikdruck (z. B. unter 15 psi) reduziert wird, können die Trennfedern 28 ein Trennen der Reibscheiben 24 von den Trennscheiben 26 des Kupplungspakets 20 bewirken. Ein Ausdehnen des Kupplungspakets 20 durch die Trennfedern 28 kann ein Vorspannen der Hilfskolben 32 in die Bohrungen 34 des Kolbenkörpers 30 bewirken und kann ferner ein Vorspannen sowohl des Kolbenkörpers 30 als auch der Hilfskolben 32 weg vom Kupplungspaket 20 in der axialen Richtung bewirken.
Der hier beschriebene Kolben 16 mit zwei Bereichen kann in herkömmlichen Getriebesystemen verwendet werden, ohne dass zusätzliche Betätigungskomponenten benötigt werden. Dies liegt daran, dass sowohl der Kolbenkörper 30 als auch die Hilfskolben 32 der Fluidkammer ausgesetzte Flächen aufweisen und somit unter Fluiddruck betätigt werden können, ohne dass zusätzliche oder dedizierte Magnetspulen, Ventile oder Federn benötigt werden. Der beschriebene Kolben 16 mit zwei Bereichen nutzt zudem das Kupplungspaket 20 (und insbesondere die Trennfedern 28 des Kupplungspakets 20) zum Rückführen der Hilfskolben 32 in die Bohrungen 34 des Kolbenkörpers 30. Auf diese Weise kann der Kolben 16 mit zwei Bereichen in herkömmlichen Getriebesystemen verwendet werden, ohne dass zusätzliche Rückführungskomponenten benötigt werden.
Während vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen beschreiben, die von den Ansprüchen eingeschlossen sind. Bei den in der Beschreibung verwendeten Ausdrücken handelt es sich um beschreibende und nicht um einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die unter Umständen nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben worden sein könnten, erkennt ein Durchschnittsfachmann, dass ein oder mehrere Merkmale oder eine oder mehrere Eigenschaften weggelassen werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erzielen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängen. Diese Attribute können unter anderem folgende beinhalten: Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Betriebsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Einfachheit der Montage usw. Von daher liegen Ausführungsformen, welche in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik beschrieben werden, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.

Claims

Getriebe, umfassend: ein Gehäuse, das eine Bohrung definiert; einen Kolben, der in der Bohrung angeordnet ist, wobei der Kolben und das Gehäuse eine Fluidkammer in Fluidkommunikation mit einer Fluidquelle definieren, wobei der Kolben Folgendes beinhaltet: einen ringförmigen Kolbenkörper, der eine Vielzahl von Hilfsbohrungen definiert, die entlang des ringförmigen Kolbenkörpers winkelmäßig um eine Mittelachse des ringförmigen Kolbenkörpers beabstandet sind, und eine Vielzahl von Hilfskolben, die in den Hilfsbohrungen angeordnet sind, wobei der Kolbenkörper und die Hilfskolben Rückseiten aufweisen, die mit der Fluidkammer in Kommunikation stehen; ein Kupplungspaket, das dem Kolben von der Fluidkammer gegenüberliegend angeordnet ist, wobei das Kupplungspaket Folgendes beinhaltet: mindestens eine Reibscheibe, mindestens eine Trennscheibe und mindestens eine Trennfeder; und eine Rückstellfeder, die dazu ausgelegt ist, den ringförmigen Kolbenkörper in einer Richtung weg vom Kupplungspaket vorzuspannen.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die Hilfskolben dazu ausgelegt sind, das Kupplungspaket einzukuppeln, wenn das Hydraulikfluid in der Fluidkammer unter einem ersten Druck steht, und wobei die Rückstellfeder den Kolbenkörper in einem Abstand zum Kupplungspaket hält, wenn das Hydraulikfluid in der Fluidkammer unter dem ersten Druck steht.
Getriebe nach Anspruch 2, wobei der Kolbenkörper dazu ausgelegt ist, das Kupplungspaket einzukuppeln, wenn das Hydraulikfluid in der Fluidkammer unter einem zweiten Druck steht, wobei der zweite Druck höher ist als der erste Druck.
Getriebe nach Anspruch 3, wobei die Rückstellfeder dazu ausgelegt ist, den Kolbenkörper vom Kupplungspaket zu trennen, wenn das Hydraulikfluid in der Fluidkammer unter den zweiten Druck reduziert wird, und wobei die mindestens eine Trennfeder des Kupplungspakets dazu ausgelegt ist, eine Axialversetzung der Hilfskolben in den Hilfsbohrungen zu bewirken, wenn das Hydraulikfluid in der Fluidkammer unter den ersten Druck reduziert wird.
Getriebe nach Anspruch 3, wobei der erste Druck weniger als 15 psi beträgt und wobei der zweite Druck mehr als 50 psi beträgt.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei der Kolbenkörper eine Vielzahl von Knoten definiert, die winkelmäßig um die Mittelachse des Kolbenkörpers beabstandet sind, und wobei die Hilfsbohrungen in den Knoten angeordnet sind.
Getriebe nach Anspruch 6, wobei ein einzelner Knoten der Vielzahl von Knoten eine Vielzahl von Hilfsbohrungen zum Aufnehmen einer Vielzahl von Hilfskolben in den einzelnen Knoten beinhaltet.
Getriebe nach Anspruch 7, wobei der Kolbenkörper sechzehn winkelmäßig um die Mittelachse des Kolbenkörpers beanstandete Knoten und zweiunddreißig Hilfsbohrungen definiert.
Getriebe nach Anspruch 8, wobei die Rückstellfeder eine Vielzahl von elastischen Laschen beinhaltet, die sich zwischen den winkelmäßig beabstandeten Knoten und in einen Eingriff mit dem Kolbenkörper erstrecken.
Anordnung mit einem zweistufigen Kolben, der einen ringförmigen Kolbenkörper, der eine Vielzahl von entlang des Kolbenkörpers beabstandeten Hilfsbohrungen definiert, und eine Vielzahl von in den Hilfsbohrungen angeordneten Hilfskolben aufweist, wobei die Anordnung den Kolben und ferner ein Gehäuse mit einer Fluidkammer sowie eine Fluidquelle aufweist, wobei die Fluidkammer in Fluidkommunikation mit der Fluidquelle steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidquelle derart ansteuerbar ist, dass der Fluiddruck in einer Bohrungskammer bis zu einem ersten Druck zum Betätigen der Hilfskolben erhöht wird; und die Fluidquelle ferner derart ansteuerbar ist, dass der Fluiddruck in der Bohrungskammer bis zu einem zweiten Druck, der höher als der erste Druck ist, zum Betätigen des Kolbenkörpers erhöht wird.
Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung derart ausgebildet ist, dass das Betätigen der Hilfskolben, wenn der Fluiddruck in der Bohrungskammer beim ersten Druck liegt, das axiale Verschieben der Hilfskolben relativ zum Kolbenkörper umfasst.
Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Anordnung derart ausgebildet ist, dass, wenn der Fluiddruck in der Bohrungskammer beim ersten Druck liegt, der zweistufige Kolben ein erstes Drehmoment durch die Hilfskolben auf ein Kupplungspaket überträgt und eine Rückstellfeder den Kolbenkörper in einer beabstandeten Beziehung relativ zum Kupplungspaket hält.
Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung derart ausgebildet ist, dass wenn der Fluiddruck in der Bohrungskammer beim zweiten Druck liegt, der zweistufige Kolben ein zweites Drehmoment durch den Kolbenkörper und die Hilfskolben auf das Kupplungspaket überträgt, wobei das zweite Drehmoment größer ist als das erste Drehmoment.
Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung derart ausgebildet ist, dass ein Verringern des Fluiddrucks in der Bohrungskammer unter den zweiten Druck erfolgt, wobei, wenn der Fluiddruck in der Bohrungskammer unter den zweiten Druck verringert wird, die Rückstellfeder den Kolbenkörper vom Kupplungspaket löst.
Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung derart ausgebildet ist, dass ein Verringern des Fluiddrucks in der Bohrungskammer unter den ersten Druck erfolgt, wobei, wenn der Fluiddruck in der Bohrungskammer unter den ersten Druck verringert wird, die Trennfedern des Kupplungspakets eine Axialversetzung der Hilfskolben in den Hilfsbohrungen des Kolbenkörpers bewirken.