DE102008027070A1

DE102008027070A1 - Sperrmechanismus für Kupplungen und Bremsen

Info

Publication number: DE102008027070A1
Application number: DE102008027070A
Authority: DE
Inventors: Mavinkal Broadview Hts Jayaram; Philip Wooster George
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-06-20
Filing date: 2008-06-05
Publication date: 2008-12-24
Also published as: US8074778B2; US20080314711A1

Abstract

Eine Kupplung, die Folgendes aufweist: einen ersten Kolben, der beweglich ist um ein Kupplungspaket zu betätigen; einen zweiten Kolben; eine erste Fluidkammer, die teilweise von den Kolben gebildet wird, wobei der zweite Kolben von Fluiddruck in der ersten Fluidkammer bewegt werden kann; und eine Verriegelungseinrichtung, die von dem zweiten Kolben festgelegt werden kann um das Kupplungspaket in Eingriff zu halten. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Verriegelungseinrichtung mindestens eine bewegliche Kugel auf. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der zweite Kolben als Reaktion auf einen Verlust des Fluiddrucks in der ersten Kammer bewegt werden um ein Bewegen der Verriegelungseinrichtung zu ermöglichen um das Kupplungspaket zu lösen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Kupplung eine zweite Kammer auf, die von der ersten Kammer getrennt ist und teilweise von dem ersten Kolben gebildet wird. Der erste Kolben ist als Reaktion auf den Fluiddruck in der zweiten Kammer beweglich. Das Paket bleibt nach dem Verlust oder der Reduzierung des Fluiddrucks in der zweiten Kammer im Eingriff.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Kupplungen und Bremsen, und insbesondere auf eine hydraulisch in Eingriff gebrachte Bremsanordnung, die in Eingriff bleibt, nachdem der Grossteil des Bremsdrucks entfernt wurde.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Automatische Getriebe verwenden Hydraulikdruck um Kupplungen und Bremsen in Eingriff zu bringen und zu lösen um das Übersetzungsverhältnis zu ändern. Üblicherweise wird ein hoher Druck auf dem Kupplungskolben aufrechterhalten, so dass die Kupplung oder Bremse genug Drehmoment überträgt um das Fahrzeug anzutreiben. Jedoch muss eine fortlaufend arbeitende Getriebepumpe einen hohen Druck erzeugen, um die Kupplung in Eingriff zu halten. Ein fortlaufender Betrieb dieser Pumpe erhöht den Kraftstoffverbrauch.
Das U.S. Patent Nr. 4,729,462 verwendet aussenliegende Hebel und Stellvorrichtungen um die Kupplung zu betätigen, was zusätzliche Kosten verursacht und den Einbauraum vergrössert. Das U.S. Patent Nr. 6,771,031 verwendet Elektromotoren um die Kupplung zu betätigen, was Kosten für den Motor und Energieverbrauch verursacht um den Eingriff aufrechtzuerhalten.
Daher gibt es seit Langem einen Bedarf für eine wirtschaftliche und raumsparende Konstruktion um die Drehmomentübertragung in einer hydraulisch betätigten Kupplung aufrechtzuerhalten, während der Kraftstoffverbrauch durch den Betrieb auf niedrigem Druckniveau verringert wird. Es gibt auch einen Bedarf für eine ausfallsichere Vorrichtung, um eine Getriebekupplung zu lösen, wenn ein Minimaldruck nicht aufrechterhalten werden kann.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung umfasst allgemein eine Kupplung die Folgendes aufweist: einen ersten Kolben, der bewegt werden kann, um ein Kupplungspaket zu betätigen; einen zweiten Kolben; eine erste Fluidkammer, die zumindest teilweise von dem ersten und dem zweiten Kolben gebildet wird, wobei der zweite Kolben durch Fluiddruck in der ersten Fluidkammer bewegt werden kann; und eine Verriegelungseinrichtung, die von dem zweiten Kolben festgelegt werden kann, um das Kupplungspaket in einer geschlossenen Position zu halten. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Verriegelungseinrichtung mindestens eine radial bewegliche Kugel auf. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Kolben als Reaktion auf ein Absinken des Fluiddrucks in der ersten Kammer beweglich, um eine Bewegung der Verriegelungseinrichtung zu ermöglichen, um das Kupplungspaket zu lösen.
In einer Ausführungsform weist die Kupplung eine Nockenfolgevorrichtung und einen Nockenring auf, der in die Nockenfolgevorrichtung eingreift. Durch Druckbeaufschlagung der ersten Fluidkammer ist der erste Kolben beweglich, um die Nockenfolgevorrichtung in Eingriff zu bringen, um das Kupplungspaket zu schliessen; die Verriegelungseinrichtung ist axial mit dem Nockenring ausgerichtet um die Nockenfolgevorrichtung axial festzulegen; und der zweite Kolben befindet sich mit der Verriegelungseinrichtung in Eingriff um die Verriegelungseinrichtung radial festzulegen.
In einer Ausführungsform weist die Kupplung eine zweite Fluidkammer auf, die teilweise von dem ersten Kolben gebildet wird, und von der ersten Kammer getrennt ist; eine dritte Fluidkammer, die von der ersten und der zweiten Fluidkammer getrennt ist und teilweise von dem zweiten Kolben gebildet wird; und ein Steuerventil, welches durch Bewegen des zweiten Kolbens betätigt werden kann um den Fluiddruck in der dritten Fluidkammer zu steuern. Das Bewegen des zweiten Kolbens kann durch den jeweiligen Fluiddruck in der ersten, zweiten, und dritten Kammer gesteuert werden, der zweite Kolben kann bewegt werden um die Verriegelungseinrichtung festzulegen, wenn der Fluiddruck in der ersten Kammer in einem ausreichenden Masse den Fluiddruck in der dritten Kammer übersteigt, und die Verriegelungseinrichtung kann bewegt werden um ein axiales Bewegen des ersten Kolbens zu ermöglichen, wenn der jeweilige Fluiddruck in der ersten und dritten Kammer im Wesentlichen gleich ist.
In einer anderen Ausführungsform weist die Kupplung eine zweite Fluidkammer auf, die teilweise von dem ersten Kolben gebildet wird, und von der ersten Fluidkammer getrennt ist; eine dritte Fluidkammer, die von der ersten Fluidkammer und der zweiten Fluidkammer getrennt ist und teilweise von dem zweiten Kolben gebildet wird; und ein Steuerventil, welches durch Bewegen des zweiten Kolbens betätigt werden kann, um die fluidische Verbindung zwischen der ersten und der dritten Fluidkammer zu steuern. Das Bewegen des zweiten Kolbens ist durch den jeweiligen Fluiddruck in der ersten, der zweiten, und der dritten Fluidkammer steuerbar, der zweite Kolben ist beweglich um die Verriegelungseinrichtung festzulegen, wenn die erste und dritte Fluidkammer fluidisch getrennt sind, und die Verriegelungseinrichtung ist beweglich um das axiale Bewegen des erstens Kolbens zu ermöglichen, wenn sich die erste und die zweite Kammer in fluidischer Verbindung befinden.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Kupplung eine Verschleissausgleichsfeder auf, die sich mit dem ersten Kolben und dem Kupplungspaket in Eingriff befindet. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Kupplung eine zweite Kammer auf, die von der ersten Kammer getrennt ist, und teilweise von dem ersten Kolben gebildet wird. Der erste Kolben ist als Reaktion auf den Fluiddruck in der zweiten Kammer beweglich. Das Kupplungspaket bleibt nach einem Verlust oder einer Reduzierung des Fluiddrucks in der zweiten Kammer geschlossen.
Die vorliegende Erfindung enthält auch ein Verfahren zum Betreiben einer Kupplung.
Allgemein ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine hydraulisch betätigte Bremsanordnung zur Verfügung zu stellen, die in Eingriff bleibt, nachdem der Grossteil des Druckes abgelassen ist.
Diese und andere Ziele und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung und aus den beigefügten Zeichnungen und Patentansprüchen ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Art und Betriebsweise der vorliegenden Erfindung wird nun in der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert:
1A ist eine perspektivische Ansicht eines Zylinderkoordinatensystems, welches räumliche Bezeichnungen vorstellt, die in der vorliegenden Patentanmeldung verwendet werden;
1B ist eine perspektivische Ansicht eines Gegenstands in dem Zylinderkoordinatensystem von 1A, welches räumliche Bezeichnungen vorstellt, die in der vorliegenden Patentanmeldung verwendet werden;
2 ist eine Querschnittsansicht einer Getriebekupplung gemäss der vorliegenden Erfindung in einem vorgegebenen offenen Zustand, und in einem offenen ausfallsicheren Zustand;
3 ist eine Querschnittsansicht der in 2 gezeigten Getriebekupplung in geschlossenem Zustand unter hohem Druck;
4 ist eine Querschnittsansicht der in 2 gezeigten Getriebekupplung in einem geschlossenen Zustand unter hohem Druck mit einem im Eingriff befindlichen Verriegelungsmechanismus;
5 ist eine Querschnittsansicht der in 2 gezeigten Getriebekupplung in einem geschlossenen Zustand unter niedrigem Druck;
6 ist eine Querschnittsansicht einer Getriebebremse gemäss der vorliegenden Erfindung;
7 ist eine Querschnittsansicht einer Getriebekupplung gemäss der vorliegenden Erfindung in einem vorgegebenen offenen Zustand, und in einem ausfallsicheren offenen Zustand;
8 ist eine Querschnittsansicht der in 7 gezeigten Getriebekupplung in geschlossenem Zustand unter hohem Druck;
9 ist eine Querschnittsansicht der in 7 gezeigten Getriebekupplung in geschlossenem Zustand unter hohem Druck und mit im Eingriff befindlichem Verriegelungsmechanismus;
10 ist eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform der in 7 gezeigten Getriebekupplung in geschlossenem Zustand unter hohem Druck;
11 ist eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform der in 7 gezeigten Getriebekupplung in geschlossenem Zustand unter hohem Druck zu Begin des Öffnungsvorganges;
12 ist eine Querschnittsansicht einer Getriebebremse des Stands der Technik;
13 ist eine Querschnittsansicht der Getriebekupplung in einem vorbestimmten offenen Zustand und in einem ausfallsicheren offenen Zustand;
14 ist eine Querschnittsansicht der in 16 gezeigten Getriebekupplung in einem geschlossenen Zustand unter hohem Druck;
15 ist eine Querschnittsansicht der in 16 gezeigten Getriebekupplung in geschlossenem Zustand unter niedrigem Druck mit einem im Eingriff befindlichen Verriegelungsmechanismus;
16 ist eine Querschnittsansicht der in 16 gezeigten Getriebekupplung in geschlossenem Zustand unter hohem Druck zu Begin des Öffnungsvorgangs;
17 ist eine Querschnittsansicht der in 16 gezeigten Getriebekupplung in geöffnetem Zustand unter niedrigem Druck am Ende eines Öffnungsvorgangs;
18 ist eine Querschnittsansicht einer Getriebekupplung gemäss der vorliegenden Erfindung in einem ausfallsicheren offenen Zustand;
19 ist eine Querschnittsansicht einer Getriebebremse gemäss der vorliegenden Erfindung; und
20 ist eine Querschnittsansicht einer Getriebekupplung gemäss der vorliegenden Erfindung, welche einen Rückstellvorgang zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eingangs ist festzuhalten, dass gleiche Bezugszahlen in verschiedenen Zeichnungsansichten gleiche oder funktional ähnliche elementare Bestandteile der Erfindung kennzeichnen. Obgleich die vorliegende Erfindung in Bezug auf derzeit bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wird ist festzuhalten, dass die beanspruchte Erfindung nicht auf die offengelegten Ausführungsformen beschränkt ist.
Weiterhin ist festzuhalten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die betreffende Methodik und Werkstoffe und die beschriebenen Modifikationen beschränkt ist und als solche natürlich variiert werden kann. Es ist ebenso festzuhalten, dass die hier verwendeten Bezeichnungen nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen dienen und den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken, der nur durch die beigefügten Ansprüche begrenzt ist.
Falls nicht anders bestimmt, dann haben alle technischen und wissenschaftlichen Ausdrücke, die hier verwendet werden die gleiche Bedeutung, wie sie allgemein von Fachleuten im Bereich der Technik, wo die Erfindung angesiedelt ist verstanden wird. Obgleich beliebige Verfahren, Vorrichtungen oder Werkstoffe, die ähnlich oder gleichwertig zu den Beschriebenen sind beim Ausführen oder Ausprobieren der Erfindung verwendet werden können, werden nun bevorzugte Verfahren, Vorrichtungen und Werkstoffe beschrieben.
1A ist eine perspektivische Ansicht eines Zylinderkoordinatensystems 80, welches räumliche Bezeichnungen vorstellt, die in der vorliegenden Patentanmeldung verwendet werden. Die vorliegende Erfindung wird zumindest teilweise in Zusammenhang mit einem Zylinderkoordinatensystem beschrieben. Das System 80 weist eine Längsachse 81 auf, welche im Folgenden als Bezug für Richtungsbezeichnungen und räumliche Bezeichnungen verwendet wird. Die Adjektive „axial", „radial", und „umfänglich" beziehen sich jeweils auf eine Ausrichtung parallel zur Achse 81, zum Radius 82 (der senkrecht zur Achse 81 ist), und zum Umfang 83. Die Adjektive „axial", „radial", und „umfänglich" beziehen sich auch auf Ausrichtungen parallel zu den betreffenden Ebenen. Um die Anordnung von verschiedenen Ebenen zu verdeutlichen werden Gegenstände 84, 85 und 86 verwendet. Die Fläche 87 des Gegenstands 84 bildet eine axiale Ebene. Das bedeutet, die Achse 81 bildet eine Mantellinie. Die Fläche 88 des Gegenstands 85 bildet eine radiale Fläche. Das heisst, der Radius 82 bildet eine Mantellinie. Die Oberfläche 89 des Gegenstands 86 bildet eine Umfangsfläche. Das heisst, der Umfang 83 bildet eine Mantellinie. In einem weiteren Beispiel erfolgt die axiale Bewegung oder Anordnung parallel zur Achse 81, die radiale Bewegung oder Anordnung erfolgt parallel zum Radius 82, und die umfängliche Bewegung oder Anordnung erfolgt parallel zum Umfang 83. Die Drehung erfolgt mit Bezug auf die Achse 81.
Die Adverbien „axial", „radial", und „umfänglich" beziehen sich jeweils auf eine Ausrichtung parallel zur Achse 81, zum Radius 82, oder zum Umfang 83. Die Adverbien „axial", „radial", und „umfänglich" beziehen sich auch auf Ausrichtungen parallel zu den entsprechenden Ebenen.
1B ist eine perspektivische Ansicht des Objekts 90 in einem Zylinderkoordinatensystems 80 von 1A, welche räumliche Bezeichnungen vorstellt, die in der vorliegenden Patentanmeldung verwendet werden. Der zylindrische Gegenstand 90 steht für einen zylindrischen Gegenstand in einem Zylinderkoordinatensystem und schränkt die vorliegende Erfindung in keinster Weise ein. Der Gegenstand 90 weist eine axiale Fläche 91, eine radiale Fläche 92 und eine Umfangsfläche 93 auf. Die Fläche 91 ist Teil einer axialen Ebene, die Fläche 92 ist Teil einer radialen Ebene, und die Fläche 93 ist Teil einer Umfangsfläche.
2 ist eine Querschnittsansicht einer Getriebekupplung 100 gemäss der vorliegenden Erfindung in einem offenen vorgegebenen Zustand und in einem ausfallsicheren offenen Zustand.
3 ist eine Querschnittsansicht einer Getriebekupplung 100 in einem geschlossenen Zustand unter hohem Druck.
4 ist eine Querschnittsansicht einer Getriebekupplung 100 in geschlossenem Zustand unter hohem Druck, wobei sich der Verriegelungsmechanismus im Eingriff befindet.
5 ist eine Querschnittsansicht einer Getriebekupplung 100 in geschlossenem Zustand unter niedrigem Druck. Das nun Folgende ist mit Bezug auf die 2 bis 5 zu sehen. Die Getriebekupplung 100 enthält die Kolben 102 und 103. Der Kolben 103 ist beweglich, z. B. durch Steuern von Druck in der Fluidkammer 113, um das Kupplungspaket 109 zu betätigen, z. B. zu schliessen oder zu öffnen. Die Kammer 113 wird teilweise von dem Kolben 103 und dem Gehäuse 114 gebildet. Die Fluidkammer 116 wird teilweise von dem Kolben 102 und dem Kolben 103 gebildet. Der Kolben 102 kann durch den Fluiddruck in der Kammer 116 bewegt werden. Die Verriegelungseinrichtung 107 kann durch den Kolben 102 oder unter Verwendung des Kolbens 102 festgelegt werden, wie im Folgenden weiter beschrieben wird, um das Kupplungspaket in einer geschlossenen Position zu halten. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Einrichtung 107 zumindest eine Kugel. Die Kugel kann axial und radial bewegt werden. Wie im Folgenden weiter beschrieben, wenn der Fluiddruck in der Kammer 116 verloren geht, gleichgültig ob absichtlich oder auf Grund einer Fehlfunktion, ist der Kolben 102 beweglich, um die Verriegelungseinrichtung zu lösen, und es der Kupplung zu ermöglichen zu öffnen.
Das Kupplungspaket 109 überträgt Drehmoment in dem Getriebe 118. Das Kupplungspaket kann ein beliebiges in der Technik bekanntes Kupplungspaket sein. Das Kupplungspaket 109 erhält den Schliessdruck von der Verschleissausgleichsfeder 110. Die Verschleissausgleichsfeder 110 wird dazu verwendet um die axiale Position der Bauteile der Getriebekupplung aufrechtzuerhalten, wenn Reibmaterial (nicht gezeigt) in dem Kupplungspaket 109 während der Lebensdauer des Fahrzeuges abgenutzt wird.
Die Feder 110 wirkt auf den Primärkolben 103, der eine Klemmkraft zur Verfügung stellt, wenn eine Kupplungsbeaufschlagung gewünscht wird. Bedrücktes Fluid wird auf den Kolben 103 durch den Druckkanal 104 aufgebracht. Haltedruck wird auf den eingesteckten Kolben 102 durch die Kammer 116 und den Druckkanal 105 aufgebracht. Der Aussendurchmesser des Kolbens 103 ist in Bezug auf das Gehäuse abgedichtet und der Innendurchmesser des Kolbens 103 ist gegenüber dem Druckring 106 abgedichtet. Der Innendurchmesser des Druckrings 106 ist gegenüber dem Gehäuse abgedichtet.
Der eingesteckte Kolben 102 ist an seinem äusseren und inneren Durchmesser gegenüber dem eingesteckten Zylinder 111 abgedichtet. Der eingesteckte Zylinder 111 wird durch die Rückführfeder 101 in Richtung des Kolbens 103 gedrückt. Der Zylinder 111 ist an dem Primärkolben 103 festgelegt. Der eingesteckte Kolben 102 wird durch die Rückführfeder 108 in Richtung des Kolbens 103 gedrückt. Die Kugel 107 wird jeweils in den Durchgangsbohrungen 120, 122, und 124 in dem Kolben 103, dem Zylinder 111 und dem Druckring 106 aufgenommen.
Nun wird der Betrieb der Kupplungsanordnung beschrieben. Um die Kupplung 109 in Eingriff zu bringen wird Öl mit hohem Druck, z. B. mit 10 bar, in die Kammer 113 durch den Druckkanal 104 wie in 3 gezeigt eingebracht. Dieser Druck drückt den Hauptkolben 103 nach rechts (alle Richtungen in der nun folgenden Erörterung beziehen sich auf die Figuren) und bringt das Kupplungspaket 109, wie in 3 gezeigt, in Eingriff. Dieser Vorgang drückt auch die Kante des eingesteckten Zylinders 111 gegen eine Öldichtung, wie in 3 gezeigt. Der Primärkolben 103 trägt den eingesteckten Kolben 102, die Kugel/Rollenverriegelung 107, den eingesteckten Zylinder 111, und die Rückführfeder 108 für den eingesteckten Kolben in die Eingriffsposition, wie in 4 gezeigt. Ein extern gesteuertes Hydraulikventil (nicht gezeigt) wird aktiviert um Öl mit niedrigem Druck, z. B. 2 bar, an die Öffnung 105 wie in 4 gezeigt zu liefern. Das Hochdrucköl wird während diesem Vorgang auf konstantem Niveau gehalten. Das Niederdrucköl bewegt den eingesteckten Kolben 102 nach rechts wie in 4 gezeigt. Die Bewegung des eingesteckten Kolbens 102 drückt die eingesteckte Kolbenrückführfeder 108 zusammen und schiebt die Kugel/Rollenverriegelung 107 in die Tasche zurück, die von Löchern in dem Kolben 103, dem Zylinder 111 und dem Druckring 106 gebildet werden. Das heisst, der Kolben 102 fixiert die Kugelverriegelung oder hält sie am Ort fest. Der Öldurchgang 112, der an der Oberfläche des Primärkolbens 103 eingeschnitten ist, ermöglicht es dem Öl in die Kammer 116 einzutreten.
Das Hochdrucköl zur Kammer 113 wird abgestellt während die Niederdruckölversorgung wie in 5 gezeigt aktiv bleibt. Die Feder 110 drückt den Kolben 103 nach links, aber die Kugel/Rollenverriegelung 107 wird in die Tasche in dem Druckring 106 gedrückt, ebenso wie der Kolben 103 von der angewinkelten Fläche des eingesteckten Kolbens 102, was die Bewegung des Kolbens 103 verhindert. Dies hält die Kupplungskapazität aufrecht, auch wenn der hohe Druck entfernt wird. Das heisst, die Kugel verriegelt oder fixiert den Kolben 103 in Bezug auf den Druckring, welcher mit Bezug auf das Gehäuse festgelegt ist.
Die Berührungswinkel zwischen der Kugel/Rollenverriegelung 107 und dem eingesteckten Kolben 102 und der Kugel/Rollenverriegelung 107 und dem Druckring 106 sind so ausgelegt, dass die von dem eingesteckten Kolben 102 erzeugte Kraft dauernd erforderlich ist, um die Kugel/Rollenverriegelung 107 in Position zu halten. Die Kraft auf dem Kolben 103 von der Feder 110 wird gegen den Druckring 106 durch die Kugel/Rollenführung 107 aufgebracht. Das heisst, ohne die Kraft auf den Kolben neigt die Kugelverriegelung dazu, sich aus dem verriegelten Eingriff mit dem Kolben 103 zu bewegen.
Um das Kupplungspaket 109 zu lösen, wird die Hochdruckölversorgung durch die 10-bar Drucköffnung 104 wieder eingebracht, und die Niederdruckölversorgung wird entfernt. Die Rückführfeder 108 drückt den eingesteckten Kolben 102 nach links und gibt die Kugel/Rollenverriegelung 107 frei. Die Hochdruckölversorgung wird abgesenkt um das Kupplungspaket 109 zu lösen.
In vorteilhafte Weise, wird die Kupplung 109 automatisch getrennt, wenn Öldruck in der Drucköffnung 105 verloren geht. Dieser gegen Versagen gesicherte Betrieb ist in 2 gezeigt. Zum Beispiel wird, wenn kein Fluiddruck in der Kammer 116 vorliegt der Kolben 102 nicht gegen die Kugelverriegelung 107 gedrückt. Insbesondere wird der eingesteckte Kolben 102 durch die Rückführfeder 108 für den eingesteckten Kolben nach links gedrückt, was die Kugel/Rollenverriegelung 107 freigibt. Der Kolben 103 wird sofort freigegeben und von den Federn 101 und 110 losgelassen.
In vorteilhafter Weise erfordert die in den 2 bis 5 gezeigte Konstruktion kein Rückstellverfahren für das System, nachdem der Öldruck auf das Normalniveau zurückgeführt ist, da ein Verlust des Öldrucks die Komponenten in den in 2 gezeigten vorgegebenen Zustand schaltet.
6 ist eine Querschnittsansicht einer Getriebebremse 200. Die Konstruktion der Kupplung 100 kann auch wie in 6 gezeigt in einer Getriebebremse verwendet werden. Allgemein weist die Bremse 200 die gleichen Komponenten auf, wie die Kupplung 100, und die Erörterung mit Bezug auf die Kupplung 100 ist auf die Bremse 200 anwendbar. Die Bauteile „1xx" in den 2–5 werden als „2xx" in 6 bezeichnet und weisen in beiden Figuren ähnliche Funktionen auf. Zum Beispiel, weist der Zylinder 202 in 6 eine ähnliche Funktion wie der Zylinder 102 in 2 auf. Jedoch ist das Kupplungspaket 209 an dem Gehäuse 214 abgestützt.
7 ist eine Querschnittsansicht einer Getriebekupplung 300 gemäss der vorliegenden Erfindung in einem vorgegebenen geöffneten Zustand.
8 ist eine Querschnittsansicht der Getriebekupplung 300 in geschlossenem Zustand unter hohem Druck.
9 ist eine Querschnittsansicht der Getriebekupplung 300 in geschlossenem Zustand unter hohem Druck und mit im Eingriff befindlichem Verriegelungsmechanismus.
10 ist eine Querschnittsansicht der Getriebekupplung 300 in geschlossenem Zustand unter hohem Druck.
11 ist eine Querschnittsansicht der Getriebekupplung 300 in geschlossenem Zustand unter hohem Druck zu Begin eines Lösevorgangs. Das Folgende ist mit Bezug auf die 7 bis 11 zu sehen. Die Getriebekupplung 300 enthält die Kolben 302 und 303. Der Kolben 303 ist beweglich, z. B. durch Steuern des Druckes in der Druckkammer 320, um das Kupplungspaket 309 zu betreiben. Die Kammer 320 wird teilweise durch den Kolben 303 und das Gehäuse 340 gebildet. Die Fluidkammer 322 wird teilweise durch die Kolben 302 und 303 gebildet. Die Kammer 324 wird zumindest teilweise von dem Kolben 302 und dem eingesteckten Zylinder 311 gebildet. Der Kolben 302 ist durch den Fluiddruck in den Kammern 322 und 324 beweglich. Die Verriegelungseinrichtung 307 kann durch den Kolben 302 festgelegt werden, wie im Folgenden näher beschrieben wird, um das Kupplungspaket in der geschlossenen Position zu halten. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Einrichtung 307 mindestens eine Feder. Die Feder ist axial und radial beweglich. Wie im Folgenden weiter beschrieben wird ist, falls der Fluiddruck in der Kammer 322 verloren geht, gleichgültig ob absichtlich oder wegen einer Fehlfunktion, der Kolben 302 beweglich, um die Verriegelungseinrichtung zu lösen, und es der Kupplung zu ermöglichen zu öffnen.
Das Kupplungspaket 309 überträgt Drehmoment in dem Getriebe 326. Das Kupplungspaket kann jedes in der Technik bekannte Kupplungspaket sein. Das Kupplungspaket 309 erhält die Klemmkraft von der Verschleissausgleichsfeder 310. Die Verschleissausgleichsfeder 310 wird verwendet um die Axialposition der Bauteile der Getriebekupplung aufrechtzuerhalten, wenn das Reibmaterial (nicht gezeigt) in dem Kupplungspaket 309 während der Lebensdauer des Fahrzeuges verschleisst.
Die Feder 310 drückt auf den Primärkolben 303, der eine Klemmkraft liefert, wenn eine Kupplungsbeaufschlagung gewünscht wird. Bedrücktes Fluid wird durch die Drucköffnung 304 auf den Kolben 303 aufgebracht. Druck wird auf den eingesteckten Kolben 302 durch die Drucköffnung 305 aufgebracht. Der Aussendurchmesser des Kolbens 303 wird gegenüber dem Gehäuse abgedichtet und der Innendurchmesser des Kolbens 303 wird gegenüber dem Druckring 306 abgedichtet. Der Innendurchmesser des Druckringes 306 wird gegenüber dem Gehäuse abgedichtet.
Der eingesteckte Kolben 302 wird an seinem Aussendurchmesser und seinem Innendurchmesser gegenüber dem eingesteckten Zylinder 311 abgedichtet. Der eingesteckte Zylinder 311 wird von der Rückführfeder 301 zu dem Kolben 303 gedrückt. Der Zylinder 311 ist an dem Primärkolben 303 befestigt. Der eingesteckte Kolben 302 wird von der Rückführfeder 308 in Richtung des Kolbens 303 gedrückt. Die Kugel 307 wird jeweils in den Durchgangslöchern 328, 327 und 329 in dem Kolben 303, dem Zylinder 311 und dem Druckring 306 aufgenommen.
Die Kupplung 300 weist auch ein Hydraulikventil 316 mit einem Ventilkolben 314 auf. Das Ventil 316 steuert die fluidische Verbindung zwischen den Kammern 322 und 324 über den Kanal 330 wie im Folgenden näher beschrieben wird. Durch Einbeziehen des hydraulischen Ventils 316 in den eingesteckten Zylinder 311 ist ein extern gesteuertes Hydraulikventil nicht erforderlich. Eine Ölversorgung mit niedrigem Druck wird in die Anordnung 300 durch die Öffnung 305 geleitet. Das Hydraulikventil 316 wird durch die Bewegung des Primärkolbens 303 und des eingesteckten Kolbens 302 aktiviert. Damit ist die in 7 gezeigte Anordnung von Kolben und Verriegelungseinrichtung ähnlich zu der in 2 gezeigten Anordnung. Die hauptsächlichen Unterschiede liegen in der Fluidkammer 324 und dem Ventil 316. Die jeweiligen Fluiddrücke in den Kammern 322 und 324 werden verwendet, um die Verlagerung des Kolbens 302 und damit die Position der Kugelverriegelung 307 zu steuern. Wie im Folgenden beschrieben wird das Ventil 316 verwendet, um die fluidische Verbindung zwischen den Kammern 322 und 324 zu steuern. Insbesondere steuert die Bewegung des Kolbens 302 die Position des Kolbens 314 mit Bezug auf die Dichtscheibe 315. Die Bewegung des Kolbens steuert die Betriebszustände des Ventils.
Bevor das Kupplungspaket 309 eingreift wird die Anordnung 300 zuerst in einen zurückgestellten Zustand wie in 7 gezeigt gebracht. In diesem Zustand sind der Primärkolben 303 und der eingesteckte Kolben 302 in ihrer vorbestimmten Position und das Hydraulikventil 316 befindet sich in geöffnetem Zustand und ermöglicht es dem Öl durch das Ventil 316 zu strömen.
Der Betrieb der Kupplungsanordnung wird nun beschrieben. Im Grundzustand ist das Ventil 316 offen und der Kanal 330 ist daher offen. Ein niedriger Druck wird in die Kammer 322 eingebracht und durch das Ventil in die Kammer 324. Das Fluid mit niedrigerem Druck wird an dem Durchlass 305 während dem gesamten im nun folgenden beschriebenen Betrieb aufrechterhalten. Im Wesentlichen gleiche Drücke in den Kammern 322 und 324 hindern den Kolben 302 daran, die Kugelverriegelung in Eingriff zu bringen. Um die Kupplung 309 in Eingriff zu bringen wird Öl mit hohem Druck, z. B. 10 bar, in die Kammer 320 durch den Druckkanal 304 wie in 8 gezeigt eingebracht. Dieser Druck veranlasst den Primärkolben 303 sich nach rechts zu bewegen, und das Kupplungspaket 309 in Eingriff zu bringen. Ebenso wird der Kolben 314 in das Ventil gedrückt und schliesst das Ventil. In 9 wird Druck in der Kammer 324 abgelassen, während Druck in den verbleibenden Kammern aufrechterhalten wird. Das Ventil 316 hindert Fluid daran in die Kammer 324 von der Kammer 322 einzutreten. Der Primärkolben 303 trägt den eingesteckten Kolben 302, die Kugel/Rollenverriegelung 307, den eingesteckten Zylinder 311, die Rückführfeder 308 für den eingesteckten Kolben und das Ventil 306 in die Eingriffsposition. Das heisst, der Kolben 302 legt die Kugelverriegelung fest. Dieser Vorgang drückt auch die Kante des eingesteckten Zylinders 311 gegen eine Öldichtung.
In 10 ist das Hochdrucköl durch die Öffnung 304 abgesperrt, während die Niederdruckölversorgung durch die Drucköffnung 305 fortgesetzt wird. Die Feder 310 drückt den Kolben 303 nach links, aber die Kugel/Rollenverriegelung 307 wird in die Tasche in dem Druckring 306 und dem Kolben 303 durch die abgewinkelte Fläche des eingesteckten Kolbens 302 gedrückt, was die Bewegung des Kolbens 303 verhindert. Dies hält die Kupplungskapazität auch dann aufrecht, wenn der hohe Druck entfernt wird. Das heisst, die Kugel verriegelt oder fixiert den Kolben 303 mit Bezug auf den Druckring, der mit Bezug auf das Gehäuse festgelegt ist.
Die Kontaktwinkel zwischen der Kugel/Rollenverriegelung 307 und dem eingesteckten Kolben 302 und der Kugel/Rollenverriegelung 307 und dem Druckring 306 sind so ausgelegt, dass die von dem eingesteckten Kolben 302 erzeugte Kraft dauernd erforderlich ist, um die Kugel/Rollenverriegelung 307 in Position zu halten. Die Kraft auf den Kolben 303 aus der Feder 310 wird gegen den Druckring 306 über die Kugel/Rollenverriegelung 307 aufgebracht. Das Ventil 316 bleibt in geschlossenem Zustand.
Um das Kupplungspaket 309 zu lösen wird die Hochdruckölversorgung wieder durch die Öffnung 304 aufgebracht und drückt den Kolben 303 dadurch wie in 11 gezeigt nach rechts. Ein Zusammendrücken des Kolbens 314 veranlasst eine Änderung des Zustandes von geschlossen nach offen, was die Übertragung von Fluid von der Kammer 322 auf die Kammer 324 ermöglicht. Die Rückführfeder 308 bewegt den eingesteckten Kolben 302 nach links und gibt die Kugel/Rollenverriegelung 307 frei. Die Hochdruckölversorgung durch die Öffnung 304 wird verringert um das Kupplungspaket 309 zu lösen.
In vorteilhafter Weise wird die Kupplung 309 automatisch gelöst, wenn Öldruck in der Drucköffnung 305 verlorengeht. Dieser gegen Versagen gesicherte Betrieb wird in 7 gezeigt. Der eingesteckte Kolben 302 wird von der Rückführfeder 308 für den eingesteckten Kolben nach links gedrückt und gibt die Kugel/Rollenverriegelung 307 frei. Der Primärkolben 303 wird sofort von der Feder 301 freigegeben und losgelassen. Ein Rückstellverfahren wird verwendet um den momentanen Zustand des Ventils 316 zu bestimmen und den Normalbetrieb wieder aufzunehmen.
Damit ist, wenn das Ventil 316 geschlossen ist und den Kanal 330 blockiert, der Druck in der Kammer 322 grösser als der Druck in der Kammer 324 und der Kolben 302 kann bewegt werden um die Kugelverriegelung 307 festzulegen. Zum Beispiel ist die Kammer 322 mit Druck beaufschlagt und die Kammer 324 ist abgelassen. Andersherum gesagt, wenn die Kammern 322 und 324 durch Absperren des Kanals 330 fluidisch getrennt sind kann der Kolben 302 bewegt werden, um die Kugelverriegelung 307 festzulegen. Weiterhin, wenn das Ventil 316 offen ist, was den Kanal 330 öffnet, ist der Druck in der Kammer 322 im Wesentlichen der Gleiche wie der Druck in der Kammer 324, und der Kolben 302 kann bewegt werden, um eine axiale Bewegung des Kolbens 303 zu ermöglichen. Das heisst, der Kolben 302 kann bewegt werden um es der Kugelverriegelung 307 zu ermöglichen, sich aus der verriegelten/im Eingriff befindlichen Position zu bewegen. Anders ausgedrückt, wenn sich die Kammern 322 und 324 über den Kanal 330 in fluidischer Verbindung befinden, dann kann der Kolben 302 bewegt werden um eine axiale Bewegung des Kolbens 303 zu ermöglichen.
12 ist eine Querschnittsansicht der Getriebebremse 400. Die Konstruktion der Kupplung 300 kann auch in einer Getriebebremse wie in 12 gezeigt verwendet werden. Allgemein weist die Bremse 400 die gleichen Komponenten wie die Kupplung 300 auf und die Erörterung mit Bezug auf die Kupplung 300 ist auf die Bremse 400 anwendbar. Die Bauteile „3xx" in 7–11 werden als „4xx" in 12 bezeichnet, und weisen in beiden Figuren ähnliche Funktionen auf. Zum Beispiel weist der Zylinder 402 in 12 eine ähnliche Funktion wie der Zylinder 302 in 7 auf. Jedoch ist das Kupplungspaket 400 am Gehäuse 440 festgelegt.
13 ist eine Querschnittsansicht der Getriebekupplung 500 gemäss der vorliegenden Erfindung in einem offenen vorgegebenen Zustand.
14 ist eine Querschnittsansicht der Getriebekupplung 500 in einem geschlossenen Zustand unter hohem Druck.
15 ist eine Querschnittsansicht der Getriebekupplung 500 in einem geschlossenen Zustand unter niedrigem Druck mit einem im Eingriff befindlichen Verriegelungsmechanismus.
16 ist eine Querschnittsansicht der Getriebekupplung 500 in geschlossenem Zustand unter hohem Druck zu Begin des Öffnungsvorganges.
17 ist eine Querschnittsansicht der Getriebekupplung 500 in geöffnetem Zustand unter niedrigem Druck am Ende eines Öffnungsvorganges.
18 ist eine Querschnittsansicht einer Getriebekupplung 500 in einem ausfallsicheren offenen Zustand.
Das Folgende ist mit Bezug auf die 13 bis 17 zu sehen. Die Getriebekupplung 500 weist die Kolben 502 und 503 auf. Der Kolben 503 ist beweglich, z. B. durch Steuern des Druckes in der Fluidkammer 520, um das Kupplungspaket 509 zu betätigen. Die Kammer 520 wird zumindest teilweise von den Kolben 502 und 503 gebildet. Der Kolben 502 kann durch Fluiddruck in der Kammer 520 bewegt werden. Die Verriegelungseinrichtung 507 kann durch den Kolben 502 festgelegt werden, wie im Folgenden weiter beschrieben wird, um das Kupplungspaket in einer geschlossenen Position zu halten. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Einrichtung 507 mindestens eine Kugel. Die Kugel ist axial und radial beweglich. Wie im Folgenden weiter beschrieben wird ist, wenn der Fluiddruck in der Kammer 520 verloren geht, gleichgültig ob absichtlich oder wegen einer Fehlfunktion, der Kolben 502 beweglich, um die Verriegelungseinrichtung freizugeben und der Kupplung das Öffnen zu ermöglichen.
Das Kupplungspaket 509 überträgt Drehmoment in dem Getriebe 522. Das Kupplungspaket kann jedes in der Technik bekannte Kupplungspaket sein. Das Kupplungspaket 509 erhält seine Klemmkraft von der Verschleissausgleichsfeder 510. Die Verschleissausgleichsfeder 510 wird dazu eingesetzt, um die axiale Position der Komponenten der Getriebekupplung aufrechtzuerhalten, wenn das Reibmaterial (nicht gezeigt) in dem Kupplungspaket 509 während der Lebensdauer des Fahrzeuges abgenutzt wird.
Die Feder 510 wirkt auf den Primärkolben 503 über die Nockenfolgevorrichtung 512, die eine Klemmkraft zur Verfügung stellt, wenn die Kupplungsbeaufschlagung gewünscht wird. Druckbeaufschlagtes Fluid wird auf den Kolben 503 durch die Drucköffnung 504 aufgebracht. Druck wird auch auf den Kolben 502 durch die Drucköffnung 504 aufgebracht. Der Aussendurchmesser des Kolbens 503 ist gegenüber dem Nockenring 501 abgedichtet, und der Innendurchmesser des Kolbens 503 ist gegenüber dem Druckring 524 abgedichtet. Der Innendurchmesser des Druckrings 524 ist gegenüber dem Gehäuse abgedichtet.
Der Aussendurchmesser des Kolbens 502 ist gegenüber dem Nockenring 501 abgedichtet, und der Innendurchmesser des Kolbens 502 ist gegenüber dem Druckring 524 abgedichtet. Der Kolben 502 wird von der Rückführfeder 508 gegen den Kolben 503 gedrückt. Die Kugel 507 wird in dem Raum 526 zwischen dem Stützring 511 und dem Nockenring aufgenommen. Die Feder 527 drückt den Kolben 503 in Richtung auf den Kolben 502.
Nun wird der Betrieb der Kupplungsanordnung beschrieben. Um die Kupplung 500 in Eingriff zu bringen wird Öl mit hohem Druck, z. B. 10 bar, in die Kammer 520 durch die Öffnung 504 wie in 14 gezeigt eingebracht. Dies veranlasst den Kolben 503 zu einer Bewegung nach rechts, was auf die Nockenfolgevorrichtung 512 drückt und das Kupplungspaket 509 in Eingriff bringt. Wenn die Nockenfolgevorrichtung 512 über einen bestimmten Punkt hinaus gedrückt wird, dann greift die Nockenfolgevorrichtung 512 in Drehrichtung ein. Das Drucklager 513 verringert die Reibung zwischen dem Kupplungspaket 509 und der Verschleissausgleichsfeder 510.
In 15 wird der hohe Druck an der Öffnung 504 durch einen niedrigeren Druck ersetzt, z. B. 2 bar, um die Nockenfolgevorrichtung 512 an ihrer momentanen Eingriffsposition festzulegen. In diesem Zustand sitzt die Nockenfolgevorrichtung 512 auf dem Nockenring 501 auf. Die Feder 510 drückt die Nockenfolgevorrichtung 512 nach links, aber der Nockenring 501 und die Kugel/Rollenverriegelung 507 wirken auf den Stützring 511 und halten den Kolben 502. Der Kolben 502 wird durch den niedrigeren Druck der Ölversorgung in der Kammer 520 in Position gehalten. Die Hochdruckversorgung an der Öffnung 504 kann auf einen höheren Druckwert moduliert werden, oder kann mit einer Ölversorgung mit niedrigerem Druck ersetzt werden. Der Druck in der Kammer 520 wird auf genügend hohem Niveau gehalten um die Position des Haltekolbens 502 aufrechtzuerhalten.
Wie in 16 gezeigt, wird um das Kupplungspaket 509 zu lösen, Öl mit hohem Druck wieder durch die Öffnung 504 eingebracht. Dies bewegt den Primärkolben 503 nach rechts und drückt auf die Nockenfolgevorrichtung 512 und legt sie gleichzeitig fest. Wie in 17 gezeigt, wird die Hochdruckversorgung dann abgeschaltet, was den Primärkolben und die Nockenfolgevorrichtung 512 veranlasst, sich nach links zu bewegen. Die Nockenfolgevorrichtung 512 folgt einer Nut im Nockenring 501, während sie von der Rückstellkraft der Feder 510 gedrückt wird. Die Nut ist lang genug, um die Nockenfolgevorrichtung 512 weit genug ausweichen zu lassen, um das Kupplungspaket 509 zu lösen.
Die Kupplung 509 wird automatisch gelöst, wenn der Öldruck in der Kammer 520 verloren geht. Der Haltekolben 502 wird von der Haltekolbenfeder 508 nach rechts gedrückt und gibt die Kugel/Rollenverriegelung 507 frei. Der Nockenring 501 wird sofort freigegeben und ermöglicht es der Nockenfolgevorrichtung 512, sich nach links zu bewegen um das Kupplungspaket 509 freizugeben. Dieser gegen Versagen abgesicherte Betrieb ist in 18 gezeigt.
19 ist eine Querschnittsansicht der Getriebebremse 600. Die Konstruktion der Kupplung 500 kann auch wie in 19 gezeigt als Getriebebremse verwendet werden. Allgemein weist die Bremse 600 die gleichen Komponenten auf, wie die Kupplung 500 und die Erörterung in Bezug auf die Kupplung 500 ist auf die Bremse 600 anwendbar. Die Komponenten „5xx" in den 13–18 werden in 19 als „6xx" bezeichnet und weisen in beiden Figuren ähnliche Funktionen auf. Zum Beispiel weist der Kolben 602 in 19 eine ähnliche Funktion auf, wie der Kolben 502 in 13. Jedoch ist das Kupplungspaket 609 an dem Gehäuse 614 abgestützt.
20 ist eine Querschnittsansicht einer Getriebekupplung 700 gemäss der vorliegenden Erfindung, die einen Rückstellvorgang darstellt. Allgemein ist die Erörterung mit Bezug auf die Kupplung 500 in den Beschreibungen der 13 bis 18 auf die Kupplung 700 anwendbar, und die Kupplung 700 weist die gleichen Bauteil wie die Kupplung 500 auf. Die Bauteile „5xx" in den 13–18 werden als „7xx" in 20 bezeichnet und weisen in beiden Figuren ähnliche Funktionen auf. Zum Beispiel weist der Kolben 702 in 20 eine ähnliche Funktion wie der Kolben 502 in 13 auf. Die Kupplung 500 erfordert einen Rückstellvorgang, nachdem der Druck nach einem Druckverlustvorgang. Während des Rückstellvorganges ist es notwendig, den Zustand des Haltekolbens 502 festzustellen, d. h. ob er sich in einem Rückstellzustand, wie in 13 gezeigt, oder in einem Versagenszustand, wie in 18 gezeigt, befindet. Die Kupplung 700 ist eine Anpassung der Kupplung 500, die eine solche Feststellung ermöglicht. Insbesondere ist der Kolben 702 eine modifizierte Version des Kolbens 502 und das Entlüftungsloch 742 wurde hinzugefügt. Der Gegendruck wird gemessen, nachdem niedriger Druck auf die Rückkopplungsöffnung 701 für die Rückstellung aufgebracht wird. Falls Gegendruck besteht, dann befindet sich der Haltekolben 702 in einem Rückstellzustand und ermöglicht, dass Öl, welches über eine Rückkopplungsöffnung 744 zum Rückstellen eingebracht wurde, durch das Ablassloch 703 abgelassen wird, ohne dass sich ein Gegendruck aufbaut.
Die vorliegende Erfindung weist auch ein Verfahren zum Betreiben einer Kupplung auf. Obgleich das Verfahren zur Klarheit als Abfolge dargestellt ist, ist aus dieser Abfolge keine Reihenfolge abzuleiten, es sei denn dies ist ausdrücklich festgehalten. Ein erster Schritt bringt Fluiddruck auf eine erste Fluidkammer auf, die teilweise von dem ersten und dem zweiten Kolben gebildet wird; ein zweiter Schritt bewegt den ersten Kolben axial, um eine Verriegelungseinrichtung in Eingriff zu bringen und zu bewegen; ein dritter Schritt fixiert die Verriegelungseinrichtung in Bezug auf den ersten Kolben; und ein vierter Schritt hält das Kupplungspaket mit der Verriegelungseinrichtung in einer geschlossenen Position. In einer bevorzugten Ausführungsform bringt ein Schritt Fluiddruck auf eine zweite Fluidkammer auf, die teilweise von dem zweiten Kolben gebildet wird, und ein anderer Schritt versetzt den zweiten Kolben in axialer Richtung, um das Kupplungspaket in Eingriff zu bringen. In einer Ausführungsform verringert oder beseitigt ein weiterer Schritt den Fluiddruck in der zweiten Kammer und noch ein weiterer Schritt hält die Eingriffsstellung mit der Verriegelungseinrichtung aufrecht. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform bewegt ein fünfter Schritt den zweiten Kolben axial um das Kupplungspaket in Eingriff zu bringen.
In einer Ausführungsform weist das axiale Bewegen des zweiten Kolbens um das Kupplungspaket in Eingriff zu bringen, das in Eingriff Bringen einer Nockenfolgevorrichtung um das Kupplungspaket in Eingriff zu bringen auf, und ein weiterer Schritt richtet die Verriegelungseinrichtung mit einem Nockenring axial mit dem ersten Kolben aus, um die Nockenfolgevorrichtung axial festzulegen. In einer anderen Ausführungsform bringt ein Schritt Fluiddruck auf eine zweite Kammer auf, die teilweise von dem zweiten Kolben gebildet wird; und ein anderer Schritt versetzt den zweiten Kolben in axialer Richtung um ein Kupplungspaket in Eingriff zu bringen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Halten des Kupplungspakets mit der Verriegelungsvorrichtung in einer Eingriffsposition das axiale Festlegen des zweiten Kolbens mit der Verriegelungseinrichtung auf.
In einer weiteren Ausführungsform steuert ein Schritt jeweils den Fluiddruck in der ersten Kammer und in der zweiten und dritten Kammer um das Bewegen des ersten Kolbens zu steuern, wobei die zweite Fluidkammer teilweise von dem zweiten Kolben gebildet wird, und von der ersten Fluidkammer getrennt ist, und die dritte Fluidkammer von der ersten und zweiten Fluidkammer getrennt ist und teilweise von dem ersten Kolben gebildet wird; und ein anderer Schritt bewegt den ersten Kolben um ein Steuerventil zu betreiben um den Fluiddruck in der ersten Kammer mit Bezug auf den Fluiddruck in der dritten Kammer zu erhöhen. Dann weist das axiale Versetzen des ersten Kolbens ein axiales Versetzen des ersten Kolbens als Reaktion auf einen Fluiddruckunterschied zwischen der ersten und der dritten Kammer auf. Ein weiterer Schritt versetzt den ersten Kolben um das Steuerventil zu betätigen um den betreffenden Fluiddruck in der ersten und der dritten Kammer im Wesentlichen auszugleichen; und noch ein weiterer Schritt löst als Reaktion auf den jeweiligen ausgeglichen Fluiddruck den ersten Kolben von der Verriegelungseinrichtung um das Lösen des Kupplungspaket zu ermöglichen.
In noch einer weiteren Ausführungsform steuert ein Schritt den jeweiligen Fluiddruck in der ersten Kammer und in der dritten Kammer um das Bewegen des ersten Kolbens zu steuern, wobei die zweite Fluidkammer teilweise von dem zweiten Kolben gebildet wird, und von der ersten Fluidkammer getrennt ist, und die dritte Fluidkammer von der ersten und zweiten Fluidkammer getrennt ist, und teilweise von dem zweiten Kolben gebildet wird; noch ein weiterer Schritt bewegt den ersten Kolben, um ein Steuerventil zu betätigen, um die erste und die dritte Fluidkammer in fluidisch zu trennen. Dann weist axiales Bewegen des ersten Kolbens axiales Bewegen des zweiten Kolbens auf und trennt als Reaktion die erste und die dritte Kammer. Ein weiterer Schritt bewegt den ersten Kolben um das Steuerventil zu betätigen um die erste und die dritte Kammer in fluidische Verbindung zu bringen; und noch ein anderer Schritt löst als Reaktion auf die fluidische Verbindung, den ersten Kolben von der Verriegelungseinrichtung um das Lösen des Kupplungspakets zu ermöglichen.
Daraus ist ersichtlich, dass die Ziele der vorliegenden Erfindung wirksam erreicht werden, obgleich Modifikationen und Änderungen an der Erfindung für Fachleute einfach ersichtlich sind, und sich diese Modifikationen innerhalb des Schutzumfangs der beanspruchten Erfindung befinden. Ebenso ist festzuhalten, dass die vorgehende Beschreibung die vorliegende Erfindung beispielhaft darstellt, sie aber nicht einschränkt. Daher sind andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung möglich, ohne über den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung hinauszugehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 4729462 [0003]
- US 6771031 [0003]

Claims

Kupplung, die Folgendes aufweist: einen ersten Kolben, der beweglich ist um ein Kupplungspaket zu betätigen; einen zweiten Kolben; eine erste Fluidkammer, die zumindest teilweise von dem ersten und dem zweiten Kolben gebildet wird, wobei der zweite Kolben vom Fluiddruck in der ersten Fluidkammer bewegt werden kann; und eine Verriegelungseinrichtung, die von dem zweiten Kolben fixiert werden kann, um das Kupplungspaket in einer Eingriffsposition zu halten.
Kupplung nach Anspruch 1, wobei die Verriegelungseinrichtung zumindest eine radial bewegliche Kugel aufweist.
Kupplung nach Anspruch 1, wobei der zweite Kolben als Reaktion auf einen Verlust des Fluiddrucks in der ersten Kammer bewegt werden kann, um ein Bewegen der Verriegelungseinrichtung zu ermöglichen um das Kupplungspaket zu lösen.
Kupplung nach Anspruch 1, die weiterhin Folgendes aufweist: eine Nockenfolgevorrichtung; und einen Nockenring, der sich mit der Nockenfolgevorrichtung in Eingriff befindet, wobei bei Druckbeaufschlagung der ersten Fluidkammer: der erste Kolben beweglich ist, um die Nockenfolgevorrichtung in Eingriff zu bringen um das Kupplungspaket in Eingriff zu bringen; die Verriegelungseinrichtung axial mit dem Nockenring ausgerichtet wird, um die Nockenfolgevorrichtung axial festzulegen; und der zweite Kolben sich mit der Verriegelungseinrichtung in Eingriff befindet um die Verriegelungseinrichtung festzulegen.
Kupplung nach Anspruch 1, die weiterhin Folgendes aufweist: eine zweite Fluidkammer, die teilweise von dem ersten Kolben gebildet wird und von der ersten Fluidkammer getrennt ist; eine dritte Fluidkammer, die von der ersten und zweiten Fluidkammer getrennt ist und teilweise von dem zweiten Kolben gebildet wird, wobei das Bewegen des zweiten Kolbens von dem jeweiligen Fluiddruck in der ersten, zweiten, und dritten Fluidkammer gesteuert werden kann; und ein Steuerventil, welches durch Bewegen des zweiten Kolbens betätigt werden kann, um Fluiddruck in der dritten Fluidkammer zu steuern, wobei der zweite Kolben beweglich ist, um die Verriegelungseinrichtung festzulegen, wenn die erste Kammer mit Druck beaufschlagt wird, und die dritte Kammer abgelassen ist, und wobei die Verriegelungseinrichtung beweglich ist, um eine axiale Bewegung des ersten Kolbens zu ermöglichen, wenn der jeweilige Fluiddruck in der ersten und in der dritten Kammer im Wesentlichen gleich ist.
Kupplung nach Anspruch 1, die weiterhin Folgendes aufweist: eine zweite Fluidkammer, die teilweise von dem ersten Kolben gebildet wird und von der ersten Fluidkammer getrennt ist; eine dritte Fluidkammer, die von der ersten und zweiten Fluidkammer getrennt ist und teilweise von dem zweiten Kolben gebildet wird, wobei die Bewegung des zweiten Kolbens von dem jeweiligen Fluiddruck in der ersten, zweiten, und dritten Fluidkammer steuerbar ist; und ein Steuerventil, das durch Bewegen des zweiten Kolbens betätigt werden kann, um eine fluidische Verbindung zwischen der ersten und der dritten Fluidkammer zu steuern, wobei der zweite Kolben beweglich ist, um die Verriegelungseinrichtung festzulegen, wenn die erste und die dritte Fluidkammer fluidisch getrennt ist, und wobei die Verriegelungseinrichtung bewegt werden kann, um eine axiale Bewegung des ersten Kolbens zu ermöglichen, wenn sich die erste und die zweite Kammer in fluidischer Verbindung befinden.
Kupplung nach Anspruch 1, die weiterhin eine Verschleissausgleichsfeder aufweist, die in den ersten Kolben und in das Kupplungspaket eingreift.
Kupplung nach Anspruch 1, die weiterhin eine zweite Kammer aufweist, die von der ersten Kammer getrennt ist und teilweise von dem ersten Kolben gebildet wird, wobei der erste Kolben als Reaktion auf den Fluiddruck in der zweiten Kammer beweglich ist.
Kupplung nach Anspruch 8, wobei das Kupplungspaket nach einem Verlust oder einer Reduzierung des Fluiddrucks in der zweiten Kammer im Eingriff bleibt, während die erste Kammer mit Druck beaufschlagt bleibt.
Kupplung nach Anspruch 1, wobei der erste Kolben axial mit der Verriegelungseinrichtung fixiert werden kann.
Kupplung, die Folgendes aufweist: einen ersten Kolben; eine erste Fluidkammer, die zumindest teilweise von dem ersten Kolben gebildet wird, wobei der erste Kolben vom Druck in der ersten Fluidkammer bewegt werden kann um ein Kupplungspaket zu betätigen; einen zweiten Kolben; eine zweite Fluidkammer, die zumindest teilweise von dem ersten und dem zweiten Kolben gebildet wird und von der ersten Kammer getrennt ist, wobei der zweite Kolben von dem Fluiddruck in der zweiten Fluidkammer bewegt werden kann; mindestens eine Kugel, die von dem zweiten Kolben bewegt werden kann, wobei mindestens eine Kugel bewegt werden kann, um den ersten Kolben axial festzulegen um das Kupplungspaket in Eingriff zu bringen, wenn die zweite Fluidkammer mit Druck beaufschlagt wird, wobei der zweite Kolben als Reaktion auf einen Verlust des Fluiddrucks in der zweiten Kammer beweglich ist, um eine Bewegung der mindestens einen Kugel zu ermöglichen um das Kupplungspaket zu lösen, und wobei die mindestens eine Kugel axial festgelegt bleibt, wenn der Druck in der ersten Fluidkammer aufgehoben wird und die zweite Kammer mit Druck beaufschlagt bleibt.
Verfahren zum Betätigen einer Kupplung, das die folgenden Schritte aufweist: Aufbringen von Fluiddruck auf eine erste Fluidkammer, die teilweise von einem ersten und von einem zweiten Kolben gebildet wird; axiales Bewegen des ersten Kolbens um eine Verriegelungseinrichtung in Eingriff zu bringen und zu bewegen; Festlegen der Verriegelungseinrichtung unter Verwendung des ersten Kolbens; und Halten des Kupplungspakets mit der Verriegelungseinrichtung in einer Eingriffsposition.
Verfahren nach Anspruch 12, das weiterhin den Schritt des axialen Bewegens des zweiten Kolbens aufweist, um das Kupplungspaket in Eingriff zu bringen.
Verfahren nach Anspruch 12, das weiterhin die folgenden Schritte aufweist: Aufbringen des Fluiddrucks auf eine zweite Fluidkammer, die teilweise von dem zweiten Kolben gebildet wird; und axiales Bewegen des zweiten Kolbens um das Kupplungspaket zu schliessen.
Verfahren nach Anspruch 14, das weiterhin die folgenden Schritte aufweist: Verringern oder Aufheben des Fluiddrucks in der zweiten Kammer, während der Fluiddruck in der ersten Kammer aufrechterhalten wird; und Aufrechterhalten der geschlossenen Position durch die Verriegelungseinrichtung.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das axiale Bewegen des zweiten Kolbens um das Kupplungspaket zu schliessen das in Eingriff Bringen einer Nockenfolgevorrichtung aufweist um das Kupplungspaket in Eingriff zu bringen, wobei das Verfahren weiterhin den Schritt des axialen Ausrichtens der Verriegelungsvorrichtung mit einem Nockenring mit dem ersten Kolben aufweist um die Nockenfolgevorrichtung axial festzulegen.
Verfahren nach Anspruch 12, welches weiterhin Folgendes aufweist: Steuern des jeweiligen Fluiddrucks in der ersten Kammer und in der zweiten und in der dritten Kammer um das Bewegen des ersten Kolbens zu steuern, wobei die zweite Fluidkammer teilweise von dem zweiten Kolben gebildet wird und von der ersten Fluidkammer getrennt ist, und die dritte Fluidkammer von der ersten und der zweiten Fluidkammer getrennt ist und teilweise von dem ersten Kolben gebildet wird; und Bewegen des ersten Kolbens um ein Steuerventil zu betätigen um den Fluiddruck in der ersten Kammer mit Bezug auf den Fluiddruck in der dritten Kammer zu erhöhen, und wobei axiales Bewegen des ersten Kolbens axiales Bewegen des ersten Kolbens als Reaktion auf einen Unterschied im Fluiddruck zwischen der ersten und der dritten Kammer aufweist.
Verfahren nach Anspruch 17, welches weiterhin die folgenden Schritte aufweist: Bewegen des ersten Kolbens um das Steuerventil zu betätigen um den jeweiligen Fluiddruck in der ersten und der dritten Kammer im Wesentlichen auszugleichen; und Lösen des ersten Kolbens von der Verriegelungseinrichtung als Reaktion auf den jeweiligen ausgeglichenen Fluiddruck um ein Lösen des Kupplungspakets zu ermöglichen.
Verfahren nach Anspruch 12, welches Folgendes aufweist: Steuern des jeweiligen Fluiddrucks in der ersten Kammer und in der zweiten und in der dritten Kammer um das Bewegen des ersten Kolbens zu steuern, wobei die zweite Fluidkammer teilweise von dem zweiten Kolben gebildet wird und von der ersten Fluidkammer getrennt ist, und die dritte Fluidkammer von der ersten und der zweiten Fluidkammer getrennt ist und teilweise von dem zweiten Kolben gebildet wird; und Bewegen des ersten Kolbens um ein Steuerventil zu betätigen um die erste und die dritte Fluidkammer fluidisch zu trennen, und wobei das axiale Bewegen des ersten Kolbens axiales Bewegen des zweiten Kolbens aufweist und als Reaktion die erste und die dritte Kammer trennt.
Verfahren nach Anspruch 19, das weiterhin die folgenden Schritte aufweist: Bewegen des ersten Kolbens um das Steuerventil zu betätigen um die erste und die dritte Kammer fluidisch in Verbindung zu bringen; und Lösen des ersten Kolbens von der Verriegelungseinrichtung als Reaktion auf die fluidische Verbindung um das Öffnen des Kupplungspakets zu ermöglichen.
Verfahren zum Betätigen einer Kupplung, das die folgenden Schritte aufweist: Aufbringen eines ersten Fluiddrucks auf eine Fluidkammer, die teilweise von einem ersten Kolben gebildet wird; axiales Bewegen des ersten Kolbens um ein Kupplungspaket in Eingriff zu bringen; Aufbringen eines zweiten Fluiddrucks auf eine zweite Fluidkammer, die von der ersten Fluidkammer getrennt ist und teilweise von dem ersten Kolben und einem zweiten Kolben gebildet wird; axiales Bewegen des zweiten Kolbens um mindestens eine Kugel in Eingriff zu bringen und zu bewegen; Festlegen der mindestens einen Kugel unter Verwendung des zweiten Kolbens; axiales Festlegen des ersten Kolbens mit der mindestens einen Kugel um das Kupplungspaket in einer Eingriffsposition zu halten; Entfernen des Drucks in der ersten Fluidkammer, während der Druck in der zweiten Fluidkammer aufrechterhalten bleibt; und Aufrechterhalten eines Eingriffs der mindestens einen Kugel und des ersten Kolbens unter Verwendung des zweiten Kolbens um das Kupplungspaket in der Eingriffsposition zu halten.