DE102009026709A1

DE102009026709A1 - Anordnung mit zumindest einem beidseitig hydraulisch betätigbaren Schaltelement

Info

Publication number: DE102009026709A1
Application number: DE102009026709A
Authority: DE
Inventors: Thore Bohnstedt
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2009-06-04
Filing date: 2009-06-04
Publication date: 2010-12-09
Also published as: US20100311532A1; US8251852B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit zumindest einem in einem Gehäuse (1) eines Getriebes angeordneten Schaltelement (2), welches sowohl zum Koppeln mit als auch zum Entkoppeln von wenigstens einem Bauteil des Getriebes hydraulisch mit Druckmittel einer Druckmittelversorgung beaufschlagbar ist. Es wird vorgeschlagen, dass die Druckmittelversorgung dieses Schaltelements (2) zusätzlich zur kontinuierlichen Schmiermittel- und/oder Kühlmittelversorgung von zumindest einem anderen im Gehäuse (1) des Getriebes angeordneten Bauelement verwendet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung mit zumindest einem beidseitig hydraulisch betätigbaren Schaltelement, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Aus der Fahrzeugtechnik sind Anordnungen mit zumindest einer Klauenkupplung als Schaltelement zum Verbinden einer Welle eines Getriebes mit einem Bauteil bekannt. Beispielsweise in der Druckschrift GB 2 368 102 A wird ein automatisches Getriebe mit einer Einrichtung zum Entkoppeln des Getriebes von einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges beschrieben. Die Einrichtung ist als Klauenkupplung ausgebildet, welche hydraulisch über einen Betätigungskolben betätigt wird, der im Inneren einer Welle angeordnet ist. Der Betätigungskolben wird einseitig mit Druck beaufschlagt, um gegen eine Rückstellfeder bewegt zu werden. Zum Betätigen der Schaltklaue wird ein mit dem Betätigungskolben gekoppelter Schaltfinger verwendet, der durch eine Ausnehmung der Welle geführt wird.
Ferner ist aus der Druckschrift US 5 667 330 A eine weitere Anordnung mit einer Klauenkupplung als Schaltelement bekannt. Bei der bekannten Anordnung wird die Klauenkupplung verwendet, um eine Zapfwelle mit einer Getriebeausgangswelle eines Traktors zu verbinden. Dazu wird ein Betätigungskolben im Inneren der Ausgangswelle einseitig gegen eine Rückstellfeder hydraulisch beaufschlagt, wobei die Schaltklaue über einen Bolzen betätigt wird, der durch eine Ausnehmung der Ausgangswelle von dem Betätigungskolben zur Schaltklaue geführt wird.
Bei diesen bekannten Anordnungen ist neben der Druckmittelversorgung für die hydraulische Betätigung der Klauenkupplung auch eine zusätzliche Schmier- und/oder Kühlmittelversorgung insbesondere für die Lagerstellen in dem Getriebe erforderlich.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, bei einer möglichst bauraumneutralen Anordnung eines beidseitig hydraulisch betätigbaren Schaltelements auch den baulichen Aufwand für die Schmier- und/oder Kühlmittelversorgung zu reduzieren.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Demnach wird eine Anordnung mit zumindest einem in einem Gehäuse eines Getriebes angeordneten Schaltelement, welches sowohl zum Koppeln mit als auch zum Entkoppeln von wenigstens einem Bauteil des Getriebes hydraulisch mit Druckmittel einer Druckmittelversorgung beaufschlagbar – also beidseitig hydraulisch betätigbar – ist, vorgeschlagen, bei der die Druckmittelversorgung dieses Schaltelements zusätzlich verwendet wird zur kontinuierlichen Schmiermittel- und/oder Kühlmittelversorgung von zumindest einem anderen Bauelement, welches ebenfalls im Gehäuse des Getriebes angeordnet ist.
In vorteilhafter Weise können auf diese Weise die sonst erforderlichen separaten Kanäle und Leitungen, die das Gehäuse mit der zur Schmierung und/oder Kühlung dieses anderen Bauelementes erforderlichen separaten Schmiermittel- und/oder Kühlmittelversorgung verbinden, entfallen, so dass der bauliche Aufwand und die entsprechenden Kosten für die Bereitstellung von Schmiermittel und/oder Kühlmittel im Getriebe erheblich reduziert werden.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass das beidseitig hydraulisch betätigbare Schaltelement über einen ersten Versorgungskanal zum Koppeln und über einen zweiten Versorgungskanal zum Entkoppeln mit Druckmittel – wie beispielsweise Öl oder dergleichen – beaufschlagbar ist, wobei diese beiden Versorgungskanäle des Schaltelementes zusätzlich gemeinsam verwendet werden zur kontinuierlichen Schmiermittel- und/oder Kühlmittelversorgung von zumindest einer Lagerstelle in dem Gehäuse des Getriebes. Somit kann die Druckmittelversorgung des Schaltelements auf sehr einfache Weise auch zur Schmiermittel- und/oder Kühlmittelversorgung eines anderen Getriebebauteils verwendet werden.
Vorzugsweise ist dabei jeder Versorgungskanal über zumindest einen Kanal zum Schmieren und/oder Kühlen mit der gleichen Lagerstelle der Getriebes verbunden. Da im Falle des beidseitig hydraulisch betätigten Schaltelements während des Betriebs zu jeder Zeit entweder der erste Versorgungskanal oder der zweite Versorgungskanal mit Druckmittel beaufschlagt ist, können diese Versorgungskanäle zusammengenommen zusätzlich auch eine kontinuierliche Schmier- und/oder Kühlmittelzufuhr über die vorgesehenen Kanäle bzw. Abzweigungen zur Lagerstelle sicherstellen.
Gemäß einer nächsten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Schaltelement im Wesentlichen radial innerhalb eines Lagerträgers oder dergleichen des Getriebes angeordnet ist. Auf diese Weise wird ein möglichst bauraumneutrales Schaltelement insbesondere für ein beispielsweise als Planetenradgetriebe ausgebildetes Automatgetriebe realisiert. Jedoch kann die vorgeschlagene Anordnung auch in anderen Getrieben eingesetzt werden. Aufgrund der Anordnung im Bereich des Lagerträgers kann der vorhandene Bauraum in dem Getriebegehäuse optimal ausgenutzt werden.
Vorzugsweise ist dabei der erste Versorgungskanal die Druckmittelversorgung mit einem einer ersten zu beaufschlagenden Fläche dem Schaltelement zugeordneten Druckraum und der zweite Versorgungskanal die Druckmittelversorgung mit einem einer zweiten zu beaufschlagenden Fläche dem Schaltelement zugeordneten Druckraum verbunden, wobei die Versorgungskanäle jeweils separat radial durch den Lagerträger geführt werden. Beispielsweise können die Versorgungskanäle in Umfangsrichtung des Lagerträgers versetzt zueinander angeordnet sein, und jeweils axial verlaufende Kanalabschnitte aufweisen, welche mit dem zugeordneten Kanal zum Schmieren und/oder Kühlen der Lagerstelle verbunden sind. Es sind auch andere konstruktive Ausgestaltungen insbesondere der Versorgungskanäle möglich, die eine separate Versorgung der Druckräume und gleichzeitig eine kontinuierliche Versorgung der zu schmierenden und kühlenden Lagerstellen realisieren.
Darüber hinaus kann bei der vorgeschlagenen Anordnung das Schaltelement radial außen an einer Welle, z. B. einer Antriebswelle oder dergleichen des Getriebes, axial verschiebbar angeordnet sein. Zum Festsetzen des Bauteils des Getriebes kann das Schaltelement drehfest z. B. an dem gehäusefesten Lagerträger eines Zahnrades oder dergleichen befestigt sein. Somit kann durch das Schaltelement ein beliebiges Radsatzelement des Getriebes festgesetzt werden. Vorzugsweise kann auch zum Beispiel ein Bauteil eines Planetenradsatzes, z. B. ein Sonnenrad oder dergleichen durch das Schaltelement mit dem Gehäuse verbunden bzw. gelöst werden. Beispielsweise kann dazu vorgesehen sein, dass das beidseitig hydraulisch betätigbare Schaltelement in seiner geschlossenen Position zum Beispiel über eine Kopplungsverzahnung, eine Steckverzahnung oder dergleichen mit dem festzusetzenden Bauteil, z. B. mit dem Sonnenrad, verbunden wird.
Das Schaltelement kann sowohl als formschlüssiges als auch als reibschlüssiges Schaltelement ausgebildet sein, beispielsweise in Bauart einer Klauenkupplung, Lamellenkupplung oder Konuskupplung, oder beispielsweise in Bauart einer Klauenbremse, Lamellenbremse oder Konusbremse. Wesentlich bei der Schaltelement-Konstruktion ist hier lediglich, dass sowohl zum Öffnen als auch zum Schließen des Schaltelementes jeweils eine eigene hydraulische Betätigungsvorrichtung vorhanden sein muss.
Ist das Schaltelement als Klauenkupplung oder Klauenbremse ausgeführt, so kann die Anzahl der erforderlichen Bauteile im Getriebe weiter reduziert werden, indem die Schaltklaue und der Betätigungskolben der Klauenkupplung bzw. Klauenbremse als ein gemeinsames Bauteil ausgebildet sind.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische, geschnittene Teilansicht einer beispielhaften erfindungsgemäßen Anordnung mit einem hydraulisch beidseitig betätigbaren formschlüssigen Schaltelement in einer mit einem Bauteil eines Getriebes gekoppelten Position; und
2 eine schematische, geschnittene Teilansicht der Anordnung mit dem Schaltelement gemäß 1 in einer von dem Bauteil entkoppelten Position.
In den Figuren ist eine mögliche Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Anordnung am Beispiel eines als Klauenkupplung ausgebildeten Schaltelementes 2 exemplarisch in einem Gehäuse 1 eines Automatgetriebes in Planetenbauweise dargestellt, wobei das Schaltelement 2 sowohl zum Koppeln mit als auch zum Entkoppeln von wenigstens einem Bauteil des Getriebes hydraulisch mit Druckmittel (beispielsweise Öl) einer Druckmittelversorgung beaufschlagt wird. Gleiche Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren bezeichnet.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Druckmittelversorgung zum hydraulischen Betätigen des Schaltelementes 2 zusätzlich auch zur kontinuierlichen Schmiermittel- und/oder Kühlmittelversorgung von zumindest einem weiteren Bauelement im Gehäuse 1 vorgesehen ist, so dass auf eine separate Schmiermittel- und/oder Kühlmittelversorgung für dieses weitere Bauelement und die dazu erforderlichen zusätzlichen Kanäle und Leitungen verzichtet werden kann.
Eine Schaltklaue 2a des Schaltelementes 2 der vorgeschlagenen beispielhaften Anordnung bildet gleichzeitig den Betätigungskolben zur hydraulischen Betätigung und ist im Wesentlichen radial innerhalb eines gehäusefesten Lagerträgers 3 angeordnet und mit diesem über eine Steckverzahnung 19 drehfest aber axial verschiebbar verbunden. Zur Druckmittelversorgung ist ein erster Druckmittel-Versorgungskanal 4 vorgesehen, der einen Druckraum 5 mit Druckmittel versorgt, um eine erste Fläche 6 der Schaltklaue 2a mit Druckmittel zu beaufschlagen. Zudem ist ein zweiter Druckmittel-Versorgungskanal 7 vorgesehen, der einen Druckraum 8 mit Druckmittel versorgt, um eine zweite Fläche 9 der Schaltklaue 2a mit Druckmittel zu beaufschlagen.
Die beiden Versorgungskanäle 4, 7 verlaufen etwa radial durch den Lagerträger 3, wobei die Versorgungskanäle 4, 7 in Umfangsrichtung des Lagerträgers 3 versetzt zueinander angeordnet sind, so dass separate Versorgungskanäle 4, 7 gebildet werden können. Zudem weisen die Versorgungskanäle 4, 7 jeweils im Wesentlichen axial verlaufende Kanalabschnitte 10, 11 auf, welche jeweils mit einem zugeordneten Kanal 12, 13 verbunden sind, der das Druckmittel zu vorbestimmten Lagerstellen des Getriebes führt, so dass die Lagerstellen über das Druckmittel geschmiert und gekühlt werden. Die erste dieser Lagerstellen ist in dem dargestellten Beispiel eine Lagerung 17 eines Zahnrades 18.
Über die Versorgungskanäle 4, 7 kann die Schaltklaue 2a zwischen ihrer gekoppelten beziehungsweise geschlossenen Position und ihrer entkoppelten beziehungsweise geöffneten Position hin und her bewegt werden, welches in den Figuren durch entsprechende Pfeile angedeutet ist.
Bei der gezeigten Ausführungsvariante der Anordnung wird über das Schaltelement 2 bzw. die Schaltklaue 2a als Bauteil ein Sonnenrad 14 eines Planetenradsatzes 15 des Automatgetriebes festgesetzt beziehungsweise freigegeben. Dazu weisen die Schaltklaue 2a und das an dem Sonnenrad 14 vorgesehene korrespondierende Gegenstück eine gemeinsame Kopplungsverzahnung 16, die hier beispielhaft als Kronverzahnung ausgebildet ist.
In 1 ist die gekoppelte beziehungsweise geschlossene Position des Schaltelementes 2 dargestellt, in der die Schaltklaue 2a aufgrund der Druckbeaufschlagung der ersten Fläche 6 über den ersten Versorgungskanal 4 in der Zeichnungsebene nach rechts verschoben ist. Gleichzeitig kann Druckmittel auch über den axialen Kanalabschnitt 10 und den zugeordneten Kanal 12 der Lagerung 17 des Zahnrades 18 zugeführt werden, um diese zu schmieren und zu kühlen. Zudem kann das nun als Schmiermittel beziehungsweise Kühlmittel fungierende Druckmittel auch zur Schmierung und Kühlung des benachbarten Planetenradsatzes 15 verwendet werden, welches durch Pfeile in 1 angedeutet ist.
Auf diese Weise ist für die Lagerung 17 und den Planetenradsatz 15 keine zusätzliche Schmiermittel- und Kühlmittelversorgung erforderlich. Über die gemeinsame Kopplungsverzahnung 16 kann die Schaltklaue 2a mit dem Sonnenrad 14 des benachbarten Planetenradsatzes 15 verbunden werden, so dass das Sonnenrad 14 gehäusefest gehalten wird.
In 2 ist die entkoppelte beziehungsweise geöffnete Position des Schaltelementes 2 dargestellt. In dieser Position ist die Schaltklaue 2a in der Zeichnungsebene nach links verschoben, so dass die gemeinsame Kopplungsverzahnung 16 zwischen der Schaltklaue 2a und dem Sonnenrad 14 nicht in Eingriff steht. Somit ist das Sonnenrad 14 jetzt nicht festgesetzt. Diese Position wird dadurch erreicht, dass Druckmittel über den zweiten Versorgungskanal 7 in den zugeordneten Druckraum 8 zum Beaufschlagen der zweiten Fläche 9 der Schaltklaue 2a geführt wird. Über den axialen Kanalabschnitt 11 und den zugeordneten Kanal 13 kann auch in dieser Position Druckmittel der Lagerung 17 des Zahnrades 18 zugeführt werden.
Aufgrund der über die Kanäle 12, 13 realisierten Druckmittelabzweigung ist die Schmierung und Kühlung der Lagerstellen in dem Getriebe über das Druckmittel zur hydraulischen Betätigung des Schaltelementes 2 zu jeder Zeit sichergestellt, da entweder der erste Versorgungskanal 4 zum Schließen oder der zweiten Versorgungskanal 7 zum Öffnen des Schaltelementes 2 mit Druckmittel versorgt wird.
Die hier am Beispiel einer Klauenkupplung beschriebene Erfindung ist auch in Verbindung mit anderen Ausführungen eines beidseitig hydraulisch betätigbaren Schaltelementes anwendbar. So kann das Schaltelement beispielsweise auch als formschlüssige Bremse oder als reibschlüssiges Schaltelemente in Bauart einer Lamellenkupplung, Konuskupplung, Lamellenbremse oder Konusbremse ausgeführt sein.
Zusätzlich oder auch alternativ zur Versorgung von Lagerstellen im Getriebe kann die kontinuierliche Abzweigung von Druckmittel auch zur Schmierung und/oder Kühlung anderer Getriebebauteile wie beispielsweise Lamellen eines anderen Schaltelementes eingesetzt werden.

1: Gehäuse
2: Schaltelement
2a: Schaltklaue
3: Lagerträger
4: erster Versorgungskanal
5: Druckraum
6: erste mit Druck zu beaufschlagende Fläche
7: zweiter Versorgungskanal
8: Druckraum
9: zweite mit Druck zu beaufschlagende Fläche
10: axial verlaufender Kanalabschnitt
11: axial verlaufender Kanalabschnitt
12: Kanal
13: Kanal
14: Sonnenrad
15: Planetenradsatz
16: Kopplungsverzahnung
17: Lagerung
18: Zahnrad
19: Steckverzahnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- GB 2368102 A [0002]
- US 5667330 A [0003]

Claims

Anordnung mit zumindest einem in einem Gehäuse (1) eines Getriebes angeordneten Schaltelement (2), welches sowohl zum Koppeln mit als auch zum Entkoppeln von wenigstens einem Bauteil des Getriebes hydraulisch mit Druckmittel einer Druckmittelversorgung beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmittelversorgung dieses Schaltelements (2) zusätzlich zur kontinuierlichen Schmiermittel- und/oder Kühlmittelversorgung von zumindest einem anderen im Gehäuse (1) des Getriebes angeordneten Bauelement verwendet wird.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (2) über einen ersten Versorgungskanal (4) zum Koppeln und über einen zweiten Versorgungskanal (7) zum Entkoppeln mit Druckmittel beaufschlagbar ist, wobei beide Versorgungskanäle (4, 7) zusätzlich gemeinsam verwendet werden zur kontinuierlichen Schmiermittel und/oder Kühlmittelversorgung von zumindest einer in dem Gehäuse (1) des Getriebes angeordneten Lagerstelle.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Versorgungskanal (4, 7) über zumindest einen Kanal (12, 13) zum Schmieren und/oder Kühlen mit der gleichen Lagerstelle in dem Gehäuse (1) verbunden ist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (2) im Wesentlichen radial innerhalb eines Lagerträgers (3) des Getriebes angeordnet ist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Versorgungskanal (4) die Druckmittelversorgung mit einem einer ersten zu beaufschlagenden Fläche (6) des Schaltelements (2) zugeordneten Druckraum (5) verbindet, und dass der zweite Versorgungskanal (7) die Druckmittelversorgung mit einem einer zweiten zu beaufschlagenden Fläche (9) des Schaltele ments (2) zugeordneten Druckraum (8) verbindet, wobei die Versorgungskanäle (4, 7) radial durch den Lagerträger (3) geführt sind.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die radial verlaufenden Versorgungskanäle (4, 7) in Umfangsrichtung des Lagerträgers (3) versetzt zueinander angeordnet sind, und jeweils axial verlaufende Kanalabschnitte (10, 11) aufweisen, welche mit dem zugeordneten Kanal (12), (13) zum Schmieren und/oder Kühlen der Lagerstelle verbunden sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (2) als formschlüssiges Schaltelement ausgeführt ist.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (2) und das Bauteil über eine gemeinsame Kopplungsverzahnung (16) miteinander verbindbar sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (2) über eine Steckverzahnung (19) mit dem Lagerträger (3) drehfest und axial verschiebbar verbunden ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement als reibschlüssiges Schaltelement ausgeführt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil ein Sonnenrad (14) eines Planetenradsatzes (15) eines Automatgetriebes in Planetenbauweise ist.