WO2009065686A1 - Load shifting element - Google Patents
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- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
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- F16D25/06—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch
- F16D25/062—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces
- F16D25/063—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces with clutch members exclusively moving axially
- F16D25/0635—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces with clutch members exclusively moving axially with flat friction surfaces, e.g. discs
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- F16D48/02—Control by fluid pressure
- F16D2048/0212—Details of pistons for master or slave cylinders especially adapted for fluid control
Definitions
- the present invention relates to a load switching element according to the preamble of patent claim 1.
- Power shift elements are usually used in automatic transmissions, for example in automatic transmissions in planetary design.
- Planetary-type automatic transmissions include planetary gear sets and load shifting elements designed as frictionally engaged multi-plate clutches and brakes for shifting the planetary gear sets, wherein the shifting elements are as a rule hydraulically actuated by means of pistons.
- the dimensioning of the switching elements, in particular with respect to the diameter and the number of lamellae and the piston depends on the maximum torque to be transmitted in the various gears of the transmission.
- a switching element is provided which is actuated only in the first forward gear and in reverse gear and which, especially in reverse, a significantly higher torque must support as in the first forward.
- this function is taken over by the brake D.
- the Applicant shows a load switching element, which has both a frictional and a positive mode of action.
- the known power shift element comprises a frictional and a form-locking switching element, which are preferably connected in series and are operable for closing the switching element by an actuator in this order.
- an axially movable element for example a piston
- a force which presses via a transmission element both on a disk set of a frictionally engaged switching element and on a displaceable jaw element.
- the known power shift element comprises a frictional and a form-locking switching element which are connected in parallel and are operable to close the switching element of an actuator in the order frictional switching element, form-locking switching element.
- the friction-locked shifting element comprises a disk pack, the form-fitting shifting element having a claw assembly comprising an axially displaceable claw element guided in the housing of the shifting element.
- a spring element is provided, which is on the one hand with an actuator, which is preferably designed as a hydraulically operated piston and on the other hand with the end plate of the plate pack and with the jaw member in operative connection.
- the frictional and the positive switching element by means of a piston or an actuator via a spring element are actuated such that first the frictional switching element for generating a friction torque (and also for synchronization) and from a defined piston or Aktuatorkraft the positive switching element is actuated whereby the jaw member is engaged in a corresponding dog teeth of a plate carrier of the plate pack, so that a positive connection is established.
- the present invention has for its object to provide a load switching element, which can be small in size, is suitable for transmitting high torques, in a specific work area with lower forces can be controlled and in the open state has lower drag torques than those of the prior art known load switching elements. Furthermore, the switching element according to the invention should open at signal or power interruption, so that an existing safety concept in the transmission can remain unchanged.
- a designed as a frictional shift element load switching element comprising a disk set, wherein for actuation or loading of the disk set with force at least two pistons are provided, which are arranged radially offset in the same piston chamber. These pistons are held by spring force in the initial position and returned to this, wherein for each of the at least two pistons in dependence on the piston surface and / or the spring design, a pressure is defined, from which the piston moves.
- the frictional switching element may in this case be designed as a multi-plate clutch, multi-disc brake, as a cone clutch, etc.
- an axially displaceable seal is arranged between each two radially adjacent pistons, whereby the pistons are sealed to each other, so that is sealed by the movable sealing point of the pressure chamber even with axial movement of one or both pistons against the environment; Accordingly, the at least two pistons are actuated with the same pressure medium, for example with oil, air, water etc.
- the axially displaceable seal in the event that two pistons are provided, if the order of movement of the pistons when pressurized is that only at higher pressure movable piston have a sealing ring for sealing against the other piston.
- both pistons are held by spring force in the starting position, wherein the spring force is also used to return the piston according to the invention.
- a separate spring is provided for each piston; Alternatively, it can be provided that acts on the at least two pistons a single spring via a common abutment.
- the springs may be formed, for example, as disc springs with or without slotting and with any linear or non-linear characteristic or as coil springs, wherein any other mechanical spring design can be used as a spring.
- the springs and / or the piston surfaces are coordinated so that one of the at least two pistons from a first pressure, preferably from the application pressure is moved and applies to the disk set, the second piston only at a (clearly ) moves higher pressure and also applies to the disk pack to exert an additional force on the disk pack.
- each additional piston by means of the spring design and the piston surface, a pressure is assigned, from which the piston moves, wherein the piston associated pressures have different values. In this way, the characteristic of the switching element can meet any requirements.
- the first pressure range in which only the first piston acts, is used to control / regulate the friction torque in the slip state of the frictional engagement element during a drive, engage a gear or during a gear change or to set a defined slip for vibration decoupling within a corridor.
- the second pressure range in which the second piston acts in addition, serves to safely transmit an applied torque on the frictional switching element without slip within an inserted gear.
- the fail-safe principle as in switching elements according to the prior art maintained so that when signal or power interruption, the switching element opens, whereby an existing safety concept in the transmission can remain unchanged.
- Figure 1 A schematic sectional view of an advantageous embodiment of the invention in the open state
- Figure 2 is a schematic sectional view of the embodiment of the invention shown in Figure 1 in a state in which the first piston is applied;
- Figure 3 is a schematic sectional view of the embodiment of the invention shown in Figure 1 in a state in which the first and the second piston are applied;
- Figure 4 A pressure-force diagram illustrating an exemplary pressure-force curve of a switching element according to the invention.
- the load switching element according to the invention as a multi-disc brake, comprising a disk set 1 is formed.
- two pistons 2, 5 are provided for actuating or for acting on the disk set 1 with force, which pistons 2, 5 are arranged radially offset in the same piston chamber 7.
- an axially displaceable seal 4 is preferably arranged, whereby the pistons 2, 5 are sealed to each other.
- G denotes a housing.
- each piston 2, 5 associated with a spring 3 and 6, which serves to hold the respective piston in the starting position and to the provision thereof.
- the springs 3, 6 and / or the piston surfaces of the pistons 2, 5 are coordinated so that a piston is moved from the contact pressure, and applies to the disk set 1, so that this for controlling the friction torque in the slip state of frictionally engaged switching element is used wherein the second piston moves only at a higher pressure and also applies to the disk set, which is used for safe transfer of an applied torque on the frictional switching element without slippage.
- a first step the common piston chamber 7 is filled and the first piston 2 is applied against the force of the spring 3 to the disk set 1. Subsequently, the pressure in the piston chamber 7 is increased, whereby a friction torque is generated in the disk set by the piston 2. Subsequently, the circuit can be carried out, wherein modulation of the pressure, a control / regulation of the friction torque in the disk set is possible.
- the pressure can be increased to a first holding pressure, wherein the second piston is not moved, since the Holding pressure is below the pressure at which the second piston 5 can be moved against the force of the spring 6.
- the piston pressure can be further increased in defined gears and with a required holding function, whereby the piston 5 is applied and a higher torque can be supported.
- Fig. 2 the power switching element shown in Fig. 1 is shown in a state in which the piston 2 is applied, and in Fig. 3, the switching element shown in Figs. 1 and 2 is shown in a state in which both pistons 2, 5 are applied ,
- FIG 4 shows an exemplary pressure-force curve of a switching element according to the invention is shown.
- the first piston 2 acts in the first region A and generates a force F corresponding to the piston surfaces on the disk set 1.
- the second piston 5 also commences accordingly its surface to generate an additional force F on the disk set.
- the first area A can advantageously serve the slip control and the second area B of the secure torque transmission or torque support.
- the power shift element according to the invention can be used in any automatic transmission systems, for example in planetary gears, Vorgelegelastschaltgetriebe, dual-clutch transmissions or continuously variable transmissions.
- the load switch element may be employed in the V / R group of stepless wrap-around lifts and in a range of multi-range split power friction gearboxes, continuously variable hydrostatic transmissions, or multi-range electric power split transmissions.
Abstract
The invention relates to a frictionally configured load shifting element, comprising a lamella packet (1), wherein at least two pistons (2, 5) are provided for the activation or application of force onto the lamella packet (1), which are disposed at a radial offset in the same piston chamber (7), and are held in the initial position by means of spring force, and can be returned thereto, wherein a pressure is defined for each of the at least two pistons (2, 5) as a function of the piston surface and/or of the spring layout, from which point the piston (2, 5) moves.
Description
Lastschaltelement Load switching element
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Lastschaltelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a load switching element according to the preamble of patent claim 1.
Lastschaltelemente werden üblicherweise in Automatgetrieben, beispielsweise in Automatgetrieben in Planetenbauweise eingesetzt.Power shift elements are usually used in automatic transmissions, for example in automatic transmissions in planetary design.
Automatgetriebe in Planetenbauweise umfassen Planetensätze und als reibschlüssige Lamellenkupplungen und Bremsen ausgebildete Lastschaltelemente zum Schalten der Planetensätze, wobei die Schaltelemente in der Regel mittels Kolben hydraulisch betätigt werden. Die Dimensionierung der Schaltelemente, insbesondere hinsichtlich des Durchmessers und der Anzahl der Lamellen sowie der Kolben richtet sich hierbei nach den maximal zu übertragenden Drehmomenten in den verschiedenen Gängen des Getriebes.Planetary-type automatic transmissions include planetary gear sets and load shifting elements designed as frictionally engaged multi-plate clutches and brakes for shifting the planetary gear sets, wherein the shifting elements are as a rule hydraulically actuated by means of pistons. The dimensioning of the switching elements, in particular with respect to the diameter and the number of lamellae and the piston depends on the maximum torque to be transmitted in the various gears of the transmission.
Insbesondere bei sehr großen zu übertragenden Drehmomenten werden zum einen sehr große Durchmesser und eine große Anzahl an Lamellen benötigt. Dies ist zum einen hinsichtlich der auftretenden Schleppmomente der Schaltelemente in jenen Gängen, in denen diese nicht geschaltet sind sehr ungünstig. Zum anderen müssen die durch Öldruck und Kolbenfläche erzeugten Kolbenkräfte sehr groß sein, was sich hinsichtlich der Druckauflösung bzw. der Steuerbarkeit unterschiedlicher Reibmomente und/oder der Befüllungsge- schwindigkeit der Kolbenräume als ungünstig erweist.Especially with very large torques to be transmitted on the one hand very large diameter and a large number of fins are needed. On the one hand, this is very unfavorable with regard to the drag torques of the shift elements occurring in those gears in which these are not engaged. On the other hand, the piston forces generated by oil pressure and piston surface must be very large, which proves to be unfavorable with regard to the pressure resolution or the controllability of different friction torques and / or the filling speed of the piston chambers.
Bei einigen bekannten Planetengetrieben, wie z.B. beim Getriebe gemäß EP 0 434.525 B1 oder gemäß US 4,070,927 A ist ein Schaltelement vorgesehen, welches nur im ersten Vorwärtsgang und im Rückwärtsgang betätigt wird und welches speziell im Rückwärtsgang ein deutlich höheres Drehmoment
abstützen muss als im ersten Vorwärtsgang. Beim Getriebe gemäß EP 0 434.525 B1 wird diese Funktion von der Bremse D übernommen.In some known planetary gearboxes, such as the transmission according to EP 0 434 525 B1 or US 4,070,927 A, a switching element is provided which is actuated only in the first forward gear and in reverse gear and which, especially in reverse, a significantly higher torque must support as in the first forward. In the transmission according to EP 0 434 525 B1, this function is taken over by the brake D.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, einen Kolben eines Lastschaltelementes durch zwei getrennt voneinander ansteuerbare Druckräume, welche entweder gegeneinander oder miteinander wirken, anzusteuern. In nachteiliger Weise entsteht durch den zusätzlichen Kolbenraum und die damit verbundene zusätzliche Bearbeitung, die zusätzliche Ölzuführung und die zusätzliche Ansteuerung ein deutlicher Mehraufwand gegenüber einer konventionellen Ein- kolben-Lösung.From the prior art it is known to control a piston of a load switching element by two separately controllable pressure chambers, which act either against each other or with each other. In a disadvantageous manner, the additional piston chamber and the associated additional processing, the additional oil supply and the additional control result in a significant additional effort compared to a conventional single-piston solution.
Aus der noch nicht veröffentlichten DE 10 2007036100 der Anmelderin geht ein Lastschaltelement hervor, welches sowohl eine reibschlüssige als auch eine formschlüssige Wirkungsweise aufweist. Das bekannte Lastschaltelement umfasst ein reibschlüssiges und ein formschlüssiges Schaltelement, die vorzugsweise in Reihe geschaltet sind und zum Schließen des Schaltelementes von einem Aktuator in dieser Reihenfolge betätigbar sind. Hierbei wird mit einer Kraft ein axial bewegliches Element (beispielsweise ein Kolben) verschoben, welches über ein Übertragungselement sowohl auf ein Lamellenpaket eines reibschlüssigen Schaltelementes als auch auf ein verschiebbares Klauenelement drückt.From the not yet published DE 10 2007036100 the Applicant shows a load switching element, which has both a frictional and a positive mode of action. The known power shift element comprises a frictional and a form-locking switching element, which are preferably connected in series and are operable for closing the switching element by an actuator in this order. In this case, an axially movable element (for example a piston) is displaced with a force, which presses via a transmission element both on a disk set of a frictionally engaged switching element and on a displaceable jaw element.
Des weiteren ist aus der noch nicht veröffentlichten DE 10 2007036097 der Anmelderin ein weiteres Lastschaltelement bekannt, welches sowohl eine reibschlüssige als auch eine formschlüssige Wirkungsweise aufweist. Das bekannte Lastschaltelement umfasst ein reibschlüssiges und ein formschlüssiges Schaltelement, die parallel geschaltet sind und zum Schließen des Schaltelementes von einem Aktuator in der Reihenfolge reibschlüssiges Schaltelement, formschlüssiges Schaltelement betätigbar sind.
Das reibschlüssige Schaltelement umfasst gemäß der DE 10 2007036097 ein Lamellenpaket, wobei das formschlüssige Schaltelement eine Klauenbaugruppe, umfassend ein axial verschiebbares und im Gehäuse des Schaltelementes geführtes Klauenelement aufweist. Zudem ist ein Federelement vorgesehen, welches einerseits mit einem Aktuator, der vorzugsweise als hydraulisch betätigter Kolben ausgeführt ist und andererseits mit der Endlamelle des Lamellenpakets und mit dem Klauenelement in Wirkverbindung steht.Furthermore, from the not yet published DE 10 2007036097 of the Applicant another load switching element is known, which has both a frictional and a positive mode of action. The known power shift element comprises a frictional and a form-locking switching element which are connected in parallel and are operable to close the switching element of an actuator in the order frictional switching element, form-locking switching element. According to DE 10 2007036097, the friction-locked shifting element comprises a disk pack, the form-fitting shifting element having a claw assembly comprising an axially displaceable claw element guided in the housing of the shifting element. In addition, a spring element is provided, which is on the one hand with an actuator, which is preferably designed as a hydraulically operated piston and on the other hand with the end plate of the plate pack and with the jaw member in operative connection.
Hierbei sind das reibschlüssige und das formschlüssige Schaltelement mittels eines Kolbens bzw. eines Aktuators über ein Federelement derart betätigbar, dass zuerst das reibschlüssige Schaltelement zur Erzeugung eines Reibmomentes (und auch zum Synchronisieren) und ab einer definierten Kolben- bzw. Aktuatorkraft das formschlüssige Schaltelement betätigt wird, wodurch das Klauenelement in eine korrespondierende Klauenverzahnung eines Lamellenträgers des Lamellenpakets eingerückt wird, so dass eine formschlüssige Verbindung hergestellt wird.Here, the frictional and the positive switching element by means of a piston or an actuator via a spring element are actuated such that first the frictional switching element for generating a friction torque (and also for synchronization) and from a defined piston or Aktuatorkraft the positive switching element is actuated whereby the jaw member is engaged in a corresponding dog teeth of a plate carrier of the plate pack, so that a positive connection is established.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lastschaltelement anzugeben, welches klein dimensioniert werden kann, zur Übertragung von hohen Drehmomenten geeignet ist, in einem spezifischen Arbeitsbereich mit geringeren Kräften ansteuerbar ist und im geöffneten Zustand geringere Schleppmomente aufweist, als die aus dem Stand der Technik bekannten Lastschaltelemente. Des weiteren soll das erfindungsgemäße Schaltelement bei Signal- oder Energieunterbrechung öffnen, so dass ein bestehendes Sicherheitskonzept im Getriebe unverändert bleiben kann.The present invention has for its object to provide a load switching element, which can be small in size, is suitable for transmitting high torques, in a specific work area with lower forces can be controlled and in the open state has lower drag torques than those of the prior art known load switching elements. Furthermore, the switching element according to the invention should open at signal or power interruption, so that an existing safety concept in the transmission can remain unchanged.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Demnach wird ein als reibschlüssiges Schaltelement ausgeführtes Lastschaltelement vorgeschlagen, umfassend ein Lamellenpaket, wobei zur Betätigung bzw. Beaufschlagung des Lamellenpakets mit Kraft zumindest zwei Kolben vorgesehen sind, welche radial versetzt im selben Kolbenraum angeordnet sind. Diese Kolben werden durch Federkraft in der Ausgangsposition gehalten und in diese zurückgestellt, wobei für jeden der zumindest zwei Kolben in Abhängigkeit von der Kolbenfläche und/oder der Federauslegung ein Druck definiert ist, ab dem sich der Kolben bewegt.This object is achieved by the features of claim 1. Further advantages and advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims. Accordingly, a designed as a frictional shift element load switching element is proposed, comprising a disk set, wherein for actuation or loading of the disk set with force at least two pistons are provided, which are arranged radially offset in the same piston chamber. These pistons are held by spring force in the initial position and returned to this, wherein for each of the at least two pistons in dependence on the piston surface and / or the spring design, a pressure is defined, from which the piston moves.
Das reibschlüssige Schaltelement kann hierbei als Lamellenkupplung, Lamellenbremse, als Konuskupplung etc. ausgebildet sein.The frictional switching element may in this case be designed as a multi-plate clutch, multi-disc brake, as a cone clutch, etc.
Gemäß der Erfindung ist zwischen zwei radial benachbarten Kolben jeweils eine axial verschiebbare Dichtung angeordnet, wodurch die Kolben zueinander abgedichtet sind, so dass durch die bewegliche Dichtstelle der Druckraum auch bei Axialbewegung eines oder beider Kolben gegen die Umgebung abgedichtet ist; die zumindest zwei Kolben werden demnach mit dem gleichen Druckmedium betätigt, beispielsweise mit Öl, Luft, Wasser etc. Alternativ oder zusätzlich zu der axial verschiebbaren Dichtung kann für den Fall, dass zwei Kolben vorgesehen sind, wenn die Reihenfolge der Bewegung der Kolben bei Druckbeaufschlagung festgelegt ist, der erst bei höherem Druck bewegliche Kolben einen Dichtring zur Abdichtung gegenüber dem anderen Kolben aufweisen.According to the invention, an axially displaceable seal is arranged between each two radially adjacent pistons, whereby the pistons are sealed to each other, so that is sealed by the movable sealing point of the pressure chamber even with axial movement of one or both pistons against the environment; Accordingly, the at least two pistons are actuated with the same pressure medium, for example with oil, air, water etc. Alternatively or in addition to the axially displaceable seal, in the event that two pistons are provided, if the order of movement of the pistons when pressurized is that only at higher pressure movable piston have a sealing ring for sealing against the other piston.
Des weiteren werden gemäß der Erfindung beide Kolben durch Federkraft in der Ausgangsposition gehalten, wobei die Federkraft auch zur Rückstellung der Kolben dient. Vorzugsweise ist für jeden Kolben eine separate Feder vorgesehen; alternativ kann vorgesehen sein, dass auf die zumindest zwei Kolben eine einzige Feder über ein gemeinsames Widerlager wirkt.
Die Federn können beispielsweise als Tellerfedern mit oder ohne Schlitzung und mit beliebiger linearer oder nicht-linearer Kennlinie oder als Spiralfedern ausgebildet sein, wobei auch jeder andere mechanische Federbauart als Feder eingesetzt werden kann.Furthermore, both pistons are held by spring force in the starting position, wherein the spring force is also used to return the piston according to the invention. Preferably, a separate spring is provided for each piston; Alternatively, it can be provided that acts on the at least two pistons a single spring via a common abutment. The springs may be formed, for example, as disc springs with or without slotting and with any linear or non-linear characteristic or as coil springs, wherein any other mechanical spring design can be used as a spring.
Gemäß der Erfindung sind die Federn und/oder die Kolbenflächen so aufeinander abgestimmt, dass einer der zumindest zwei Kolben ab einem ersten Druck, vorzugsweise ab dem Anlegedruck, bewegt wird und sich an das Lamellenpaket anlegt, wobei der zweite Kolben sich erst bei einem (deutlich) höheren Druck bewegt und ebenfalls an das Lamellenpaket anlegt, um eine zusätzliche Kraft auf das Lamellenpaket auszuüben.According to the invention, the springs and / or the piston surfaces are coordinated so that one of the at least two pistons from a first pressure, preferably from the application pressure is moved and applies to the disk set, the second piston only at a (clearly ) moves higher pressure and also applies to the disk pack to exert an additional force on the disk pack.
Für den Fall, dass mehr als zwei Kolben vorgesehen sind, ist vorgesehen, dass jedem weiteren Kolben mittels der Federauslegung und der Kolbenfläche ein Druck zugeordnet ist, ab dem sich der Kolben bewegt, wobei die den Kolben zugeordneten Drücke unterschiedliche Werte aufweisen. Auf diese Weise kann die Charakteristik des Schaltelementes beliebigen Anforderungen genügen.In the event that more than two pistons are provided, it is provided that each additional piston by means of the spring design and the piston surface, a pressure is assigned, from which the piston moves, wherein the piston associated pressures have different values. In this way, the characteristic of the switching element can meet any requirements.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dient der erste Druckbereich, in dem nur der erste Kolben wirkt, zum Steuern/Regeln des Reibmoments im Schlupfzustand des reibschlüssigen Schaltelementes während einer Anfahrt, eines Einlegens eines Ganges oder während eines Gang- Wechsels oder zur Einstellung eines definierten Schlupfs zur Schwingungsentkopplung innerhalb eines Ganges. Der zweite Druckbereich, in dem der zweite Kolben zusätzlich wirkt, dient dahingegen zum sicheren Übertragen eines anliegenden Moments am reibschlüssigen Schaltelement ohne Schlupf innerhalb eines eingelegten Ganges.According to an advantageous development of the invention, the first pressure range, in which only the first piston acts, is used to control / regulate the friction torque in the slip state of the frictional engagement element during a drive, engage a gear or during a gear change or to set a defined slip for vibration decoupling within a corridor. The second pressure range, in which the second piston acts in addition, on the other hand serves to safely transmit an applied torque on the frictional switching element without slip within an inserted gear.
In vorteilhafter Weise wird bei dem erfindungsgemäßen Schaltelement das fail-safe Prinzip, wie bei Schaltelementen nach dem Stand der Technik
beibehalten, so dass bei Signal- oder Energieunterbrechung das Schaltelement öffnet, wodurch ein bestehendes Sicherheitskonzept im Getriebe unverändert bleiben kann.Advantageously, in the switching element according to the invention, the fail-safe principle, as in switching elements according to the prior art maintained so that when signal or power interruption, the switching element opens, whereby an existing safety concept in the transmission can remain unchanged.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying figures by way of example. Show it:
Figur 1 : Eine schematische Schnittansicht einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung im offenen Zustand;Figure 1: A schematic sectional view of an advantageous embodiment of the invention in the open state;
Figur 2: Eine schematische Schnittansicht der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung in einem Zustand, bei dem der erste Kolben angelegt ist;Figure 2 is a schematic sectional view of the embodiment of the invention shown in Figure 1 in a state in which the first piston is applied;
Figur 3: Eine schematische Schnittansicht der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung in einem Zustand, bei dem der erste und der zweite Kolben angelegt sind; undFigure 3 is a schematic sectional view of the embodiment of the invention shown in Figure 1 in a state in which the first and the second piston are applied; and
Figur 4: Ein Druck-Kraft-Diagramm, welches einen beispielhaften Druck-Kraft Verlauf eines erfindungsgemäßen Schaltelementes darstellt.Figure 4: A pressure-force diagram illustrating an exemplary pressure-force curve of a switching element according to the invention.
Bezugnehmend auf Figur 1 ist das erfindungsgemäße Lastschaltelement als Lamellenbremse, umfassend ein Lamellenpaket 1 ausgebildet. Wie der Figur zu entnehmen sind zur Betätigung bzw. zur Beaufschlagung des Lamellenpakets 1 mit Kraft zwei Kolben 2, 5 vorgesehen, welche radial versetzt im selben Kolbenraum 7 angeordnet sind.
Zwischen den Kolben 2, 5 ist vorzugsweise eine axial verschiebbare Dichtung 4 angeordnet, wodurch die Kolben 2, 5 zueinander abgedichtet sind. Durch die Dichtung 4 ist der gemeinsame Druckraum 7 auch bei Axialbewegung eines oder beider Kolben 2, 5 gegen die Umgebung abgedichtet. In Figur 1 ist mit G ein Gehäuse bezeichnet.Referring to Figure 1, the load switching element according to the invention as a multi-disc brake, comprising a disk set 1 is formed. As can be seen from the figure, two pistons 2, 5 are provided for actuating or for acting on the disk set 1 with force, which pistons 2, 5 are arranged radially offset in the same piston chamber 7. Between the piston 2, 5, an axially displaceable seal 4 is preferably arranged, whereby the pistons 2, 5 are sealed to each other. By the seal 4 of the common pressure chamber 7 is sealed even with axial movement of one or both pistons 2, 5 against the environment. In FIG. 1, G denotes a housing.
Bei dem in Figur 1 gezeigten Beispiel ist jedem Kolben 2, 5 eine Feder 3 bzw. 6 zugeordnet, welche zum Halten des jeweiligen Kolbens in der Ausgangsposition und zur Rückstellung desselben dient.In the example shown in Figure 1, each piston 2, 5 associated with a spring 3 and 6, which serves to hold the respective piston in the starting position and to the provision thereof.
Vorzugsweise sind die Federn 3, 6 und/oder die Kolbenflächen der Kolben 2, 5 so aufeinander abgestimmt, dass ein Kolben ab dem Anlegedruck, bewegt wird und sich an das Lamellenpaket 1 anlegt, so dass dies zum Steuern/Regeln des Reibmoments im Schlupfzustand des reibschlüssigen Schaltelementes dient wobei der zweite Kolben sich erst bei einem höheren Druck bewegt und ebenfalls an das Lamellenpaket anlegt, was zum sicheren Übertragen eines anliegenden Moments am reibschlüssigen Schaltelement ohne Schlupf dient.Preferably, the springs 3, 6 and / or the piston surfaces of the pistons 2, 5 are coordinated so that a piston is moved from the contact pressure, and applies to the disk set 1, so that this for controlling the friction torque in the slip state of frictionally engaged switching element is used wherein the second piston moves only at a higher pressure and also applies to the disk set, which is used for safe transfer of an applied torque on the frictional switching element without slippage.
Gemäß der Erfindung kann folgender beispielhafter Schaltablauf realisiert werden:According to the invention, the following exemplary switching sequence can be realized:
In einem ersten Schritt wird der gemeinsame Kolbenraum 7 befüllt und der erste Kolben 2 gegen die Kraft der Feder 3 an das Lamellenpaket 1 angelegt. Anschließend wird der Druck im Kolbenraum 7 erhöht, wodurch durch den Kolben 2 ein Reibmoment im Lamellenpaket erzeugt wird. Anschließend kann die Schaltung durchgeführt werden, wobei durch Modulation des Drucks eine Steuerung/Regelung des Reibmoments im Lamellenpaket möglich ist.In a first step, the common piston chamber 7 is filled and the first piston 2 is applied against the force of the spring 3 to the disk set 1. Subsequently, the pressure in the piston chamber 7 is increased, whereby a friction torque is generated in the disk set by the piston 2. Subsequently, the circuit can be carried out, wherein modulation of the pressure, a control / regulation of the friction torque in the disk set is possible.
Nach Abschluss der Schaltung kann der Druck auf einen ersten Haltedruck erhöht werden, wobei der zweite Kolben noch nicht bewegt wird, da der
Haltedruck unterhalb des Drucks liegt, ab dem der zweite Kolben 5 gegen die Kraft der Feder 6 bewegt werden kann.After completion of the circuit, the pressure can be increased to a first holding pressure, wherein the second piston is not moved, since the Holding pressure is below the pressure at which the second piston 5 can be moved against the force of the spring 6.
Gemäß der Erfindung kann in definierten Gängen und bei einer geforderten Haltefunktion der Kolbendruck weiter erhöht werden, wodurch der Kolben 5 angelegt wird und ein höheres Drehmoment abgestützt werden kann.According to the invention, the piston pressure can be further increased in defined gears and with a required holding function, whereby the piston 5 is applied and a higher torque can be supported.
In Figur 2 ist das in Figur 1 gezeigte Lastschaltelement in einem Zustand gezeigt, bei dem der Kolben 2 angelegt ist, wobei in Figur 3 das in Figuren 1 und 2 gezeigte Schaltelement in einem Zustand gezeigt ist, bei dem beide Kolben 2, 5 angelegt sind.In Fig. 2, the power switching element shown in Fig. 1 is shown in a state in which the piston 2 is applied, and in Fig. 3, the switching element shown in Figs. 1 and 2 is shown in a state in which both pistons 2, 5 are applied ,
In Figur 4 ist ein beispielhafter Druck-Kraft-Verlauf eines erfindungsgemäßen Schaltelementes dargestellt. Hierbei wirkt im ersten Bereich A nur der erste Kolben 2 und erzeugt eine der Kolbenflächen entsprechende Kraft F auf das Lamellenpaket 1. In einem zweiten Bereich, der anhand des Knicks im Kraftverlauf als Funktion des Drucks P erkennbar ist, fängt auch der zweite Kolben 5 entsprechend seiner Fläche eine zusätzliche Kraft F auf das Lamellenpaket zu erzeugen. Der erste Bereich A kann in vorteilhafter Weise der Schlupfregelung und der zweite Bereich B der sicheren Momentübertragung bzw. Momentabstützung dienen.4 shows an exemplary pressure-force curve of a switching element according to the invention is shown. In this case, only the first piston 2 acts in the first region A and generates a force F corresponding to the piston surfaces on the disk set 1. In a second region, which is recognizable as a function of the pressure P on the basis of the buckling, the second piston 5 also commences accordingly its surface to generate an additional force F on the disk set. The first area A can advantageously serve the slip control and the second area B of the secure torque transmission or torque support.
Das erfindungsgemäße Lastschaltelement ist bei beliebigen automatischen Getriebesystemen einsetzbar, beispielsweise bei Planetengetrieben, Vorgelegelastschaltgetriebe, Doppelkupplungsgetrieben oder bei stufenlosen Getrieben. In vorteilhafter Weise kann das Lastschaltelement in der V/R- Gruppe von stufenlosen Umschlingungsgetheben und in einer Bereichsgruppe von leistungsverzweigten Mehrbereichs-Reibradgetrieben, stufenlos- hydrostatischen Getrieben oder Mehrbereichs-elektrisch-leistungsverzweigten Getrieben eingesetzt werden.
Selbstverständlich fällt auch jede konstruktive Ausbildung, insbesondere jede räumliche Anordnung der Bauteile des erfindungsgemäßen Schaltelementes an sich sowie zueinander und soweit technisch sinnvoll, unter den Schutzumfang der vorliegenden Ansprüche, ohne die Funktion des Schaltelementes, wie sie in den Ansprüchen angegeben ist, zu beeinflussen, auch wenn diese Ausbildungen nicht explizit in den Figuren oder in der Beschreibung dargestellt sind.
The power shift element according to the invention can be used in any automatic transmission systems, for example in planetary gears, Vorgelegelastschaltgetriebe, dual-clutch transmissions or continuously variable transmissions. Advantageously, the load switch element may be employed in the V / R group of stepless wrap-around lifts and in a range of multi-range split power friction gearboxes, continuously variable hydrostatic transmissions, or multi-range electric power split transmissions. Of course, any structural design, in particular any spatial arrangement of the components of the switching element according to the invention per se and to one another and as far as technically feasible, within the scope of the present claims, without affecting the function of the switching element, as defined in the claims, also if these training are not explicitly shown in the figures or in the description.
BezuqszeichenREFERENCE CHARACTERS
1 Lamellenpaket1 disc pack
2 Kolben2 pistons
3 Feder3 spring
4 Dichtung4 seal
5 Kolben5 pistons
6 Feder6 spring
7 Kolbenraum
7 piston chamber
Claims
1. Als reibschlüssiges Schaltelement ausgeführtes Lastschaltelement, umfassend ein Lamellenpaket (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass zur Betätigung bzw. Beaufschlagung des Lamellenpakets (1) mit Kraft zumindest zwei Kolben (2, 5) vorgesehen sind, welche radial versetzt im selben Kolbenraum (7) angeordnet sind und durch Federkraft in der Ausgangsposition gehalten und in diese rückstellbar sind, wobei für jeden der zumindest zwei Kolben (2, 5) in Abhängigkeit von der Kolbenfläche und/oder der Federauslegung ein Druck definiert ist, ab dem sich der Kolben (2, 5) bewegt.1. As a frictional shift element designed load switching element, comprising a disk set (1), characterized in that for actuating or loading of the disk set (1) by force at least two pistons (2, 5) are provided which radially offset in the same piston chamber (7 are arranged and held by spring force in the starting position and are reset in this, wherein for each of the at least two pistons (2, 5) in dependence on the piston surface and / or the spring design, a pressure is defined, from which the piston (2 , 5) moves.
2. Lastschaltelement nach Anspruch 1 , dadurch g e k e n n - zeichnet, dass zwischen zwei radial benachbarten Kolben (2, 5) eine axial verschiebbare Dichtung (4) angeordnet ist, wodurch die Kolben (2, 5) zueinander abgedichtet sind.2. Powershift element according to claim 1, characterized g e k e n n - characterized in that between two radially adjacent pistons (2, 5) an axially displaceable seal (4) is arranged, whereby the pistons (2, 5) are sealed to each other.
3. Lastschaltelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n - zeichnet, dass für den Fall, dass zwei Kolben (2, 5) vorgesehen sind, wenn die Reihenfolge der Bewegung der Kolben (2, 5) bei Druckbeaufschlagung festgelegt ist, der erst bei höherem Druck bewegliche Kolben (5) einen Dichtring (4) zur Abdichtung gegenüber dem weiteren Kolben (2) aufweist.3. Powershift element according to claim 1 or 2, characterized marked - characterized in that in the event that two pistons (2, 5) are provided when the order of movement of the piston (2, 5) is set when pressurized, the only at Higher pressure movable piston (5) has a sealing ring (4) for sealing against the other piston (2).
4. Lastschaltelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass für jeden Kolben (2, 5) eine separate Feder (3, 6) vorgesehen ist.4. Load switching element according to one of the preceding claims, characterized in that for each piston (2, 5) a separate spring (3, 6) is provided.
5. Lastschaltelement nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, dass eine einzige Feder vorgesehen ist, die auf die zumindest zwei Kolben (2, 5) über ein gemeinsames Widerlager wirkt. 5. Powershift element according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that a single spring is provided which acts on the at least two pistons (2, 5) via a common abutment.
6. Lastschaltelement nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn (3, 6) als Tellerfedern mit oder ohne Schlitzung und mit beliebiger linearer oder nicht-linearer Kennlinie oder als Spiralfedern ausgebildet sind.6. Powershift element according to claim 4 or 5, characterized in that the springs (3, 6) are designed as disc springs with or without slotting and with any linear or non-linear characteristic or as spiral springs.
7. Lastschaltelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Federn (3, 6) und/oder die Kolbenflächen so aufeinander abgestimmt sind, dass einer der zumindest zwei Kolben (2, 5) ab einem ersten Druck bzw. ab dem Anlegedruck bewegt wird und sich an das Lamellenpaket anlegt, wobei der zweite Kolben (5) sich erst bei einem höheren Druck bewegt und ebenfalls an das Lamellenpaket (1) anlegt, um eine zusätzliche Kraft auf das Lamellenpaket (1) auszuüben.7. Power shift element according to one of the preceding claims, characterized in that the springs (3, 6) and / or the piston surfaces are coordinated so that one of the at least two pistons (2, 5) from a first pressure or from the Applying pressure is moved and applies to the disk set, wherein the second piston (5) moves only at a higher pressure and also applies to the disk set (1) to exert an additional force on the disk set (1).
8. Lastschaltelement nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n - zeichnet, dass der erste Druckbereich (A), in dem nur der erste Kolben (2) wirkt, zum Steuern/Regeln des Reibmoments im Schlupfzustand des reibschlüssigen Schaltelementes während einer Anfahrt, eines Einlegens eines Ganges oder eines Gang-Wechsels oder zur Einstellung eines definierten Schlupfs zur Schwingungsentkopplung innerhalb eines Ganges dient und dass der zweite Druckbereich (B), in dem der zweite Kolben (5) zusätzlich wirkt, der sicheren Übertragung eines anliegenden Moments am reibschlüssigen Schaltelement ohne Schlupf innerhalb eines eingelegten Ganges dient.8. Powershift element according to claim 7, characterized - characterized in that the first pressure range (A) in which only the first piston (2) acts to control / regulate the friction torque in the slip state of the frictional switching element during a journey, an engagement of a gear or a gear change or for setting a defined slip for vibration decoupling within a gear serves and that the second pressure range (B), in which the second piston (5) additionally acts, the safe transmission of an applied torque on the frictional engagement element without slippage within a Inlaid Ganges serves.
9. Lastschaltelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass das reibschlüssige Schaltelement hierbei als Lamellenkupplung, Lamellenbremse oder als Konuskupplung ausgeführt ist.9. Power shift element according to one of the preceding claims, characterized in that the frictional engagement element is designed here as a multi-plate clutch, multi-disc brake or as a cone clutch.
10. Lastschaltelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die zumindest zwei Kolben (2) mit Öl, Luft oder Wasser betätigbar sind. 10. Load switching element according to one of the preceding claims, characterized in that the at least two pistons (2) with oil, air or water can be actuated.
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