DE102016107014B4

DE102016107014B4 - Planetengetriebeinterner Kupplungsaktor

Info

Publication number: DE102016107014B4
Application number: DE102016107014.9A
Authority: DE
Inventors: James M. Hart; Daryl A. Wilton
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2015-04-16
Filing date: 2016-04-15
Publication date: 2023-06-01
Anticipated expiration: 2036-04-16
Also published as: CN106050973B; DE102016107014A1; CN106050973A; US9382998B1

Abstract

Baugruppe für ein Getriebe (10), umfassend:einen Planetenradsatz (14), der eine Drehachse (25) definiert und ein Planetenträgerelement (24) umfasst, wobei das Planetenträgerelement (24) zumindest ein Fenster (80) aufweist;einen Kolben (54), der auf einer ersten Seite des Planetenradsatzes (14) angeordnet ist;ein Kupplungspaket (37), das auf einer zweiten Seite des Planetenradsatzes (14) entgegengesetzt zu der ersten Seite angeordnet ist; undeinen planetengetriebeinternen Aktor (70), der mit dem Kolben (54) und dem Kupplungspaket (37) in Kontakt steht und in dem Fenster (80) des Planetenträgerelements (24) verschiebbar angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft im Allgemeinen einen planetengetriebeinternen Kupplungsaktor, und genauer einen planetengetriebeinternen Kupplungsaktor in einem Getriebe eines Kraftfahrzeugs, der zulässt, dass ein Kolben und ein Plattenkupplungspaket auf entgegengesetzten Seiten eines Planetenradsatzes gelegen sein können.
Ein typisches Mehrgang-Automatikgetriebe benutzt eine Kombination aus Drehmomentübertragungseinrichtungen, wie etwa Kupplungen, Klauenkupplungen/- Synchroneinrichtungen oder Bremsen, um eine Mehrzahl von Vorwärts- und Rückwärtsübersetzungsverhältnissen oder -drehzahlverhältnissen sowie eine Neutralstellung und eine Parkstellung zu erreichen. Die Auswahl von Drehzahlverhältnissen wird in der Regel durch ein Mikroprozessorgetriebesteuermodul bewerkstelligt, das verschiedene Fahrzeugparameter, zum Beispiel Fahrzeuggeschwindigkeit, und verschiedene Fahrereingangssignale, zum Beispiel Gaspedalstellung, anwendet, um die geeigneten Drehzahlverhältnisse zu wählen. Das Getriebe rückt dann eine Kombination aus den Drehmomentübertragungseinrichtungen ein, um die gewünschten Drehzahlverhältnisse zur Verfügung zu stellen.
Um die Drehmomentübertragungseinrichtungen einzurücken, umfasst ein typisches Automatikgetriebe ein hydraulisches Kupplungssteuersystem, das ein Hydraulikfluid anwendet, um Kolben innerhalb der Drehmomentübertragungseinrichtungen selektiv zu betätigen. Eine Betätigung eines Kolbens rückt wiederum durch Zusammendrücken die Drehmoment übertragenden Elemente (d.h. Reaktionsscheiben oder -platten) innerhalb der Drehmomentübertragungseinrichtung ein, um eine Drehmomentübertragung durch die Drehmomentübertragungseinrichtung hindurch zuzulassen.
Die DE 33 39 660 A1 offenbart ein Getriebe mit einem Planetenradsatz sowie einer Kupplung. Ein Kolben eines Kupplungsaktors der Kupplung ist auf der gleichen Seite des Planetenradsatzes angeordnet, auf der auch das zugehörige Kupplungspaket angeordnet ist.
Aus der US 2014 0 041 981 A1 ist ebenfalls ein Getriebe mit einem Planetenradsatz und einer Kupplung bekannt. Ein Kolben eines Kupplungsaktors der Kupplung ist auf der gleichen Seite des Planetenradsatzes angeordnet, auf der auch das zugehörige Kupplungspaket angeordnet ist. Das Hydraulikfluid zur Betätigung des Kolbens wird durch einen Planetenradbolzen eines Planentenradträgers des Planetenradsatzes zugeführt.
Das Packen der Komponenten des Automatikgetriebes hängt von vielen Faktoren ab, die umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind, Grundfläche des Getriebegehäuses, die physikalischen Verbindungen zwischen den Zahnradsätzen und Wellen, die eine geeignete Lagerabstützung innerhalb des Gehäuses erfordern, die Lage der Kupplungen und Bremsen und ihrer Aktoren, und die Hydraulikfluidführung, die erforderlich ist, um die Kupplungen und Bremsen zu steuern sowie Schmierung und Kühlung bereitzustellen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, besondere Bauraumprobleme mit neuen und zweckmäßigen Getriebebaugruppen zu lösen.
Diese Aufgabe wird durch eine Baugruppe für ein Getriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird eine Baugruppe zur Verwendung in einem Getriebe eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Die Baugruppe umfasst einen Planetenradsatz, der eine Drehachse definiert und ein Planetenträgerelement umfasst, wobei das Planetenträgerelement zumindest ein Fenster aufweist. Ein Kolben ist auf einer ersten Seite des Planetenradsatzes angeordnet, und ein Kupplungspaket ist auf einer zweiten Seite des Planetenradsatzes entgegengesetzt zu der ersten Seite angeordnet. Ein planetengetriebeinterner Aktor steht mit dem Kolben und dem Kupplungspaket in Kontakt, und ist in dem Fenster des Planetenträgerelements verschiebbar angeordnet. Die Betätigung des Kolbens verlagert wiederum den planetengetriebeinternen Aktor, um das Kupplungspaket einzurücken.
Gemäß einem Aspekt umfasst der planetengetriebeinterne Aktor einen ringförmigen Plattenabschnitt, der eine Kupplungskontaktfläche in Kontakt mit dem Kupplungspaket aufweist.
Gemäß einem anderen Aspekt umfasst der planetengetriebeinterne Aktor zumindest ein Ansatzelement, das mit dem ringförmigen Plattenabschnitt verbunden und innerhalb des Fensters des Planetenträgerelements angeordnet ist.
Gemäß einem nochmals anderen Aspekt ist das Ansatzelement mit einem Innenumfang des ringförmigen Plattenabschnitts verbunden und erstreckt sich axial von dem ringförmigen Plattenabschnitt.
Gemäß einem nochmals anderen Aspekt umfasst der Kolben eine Umfangsnut, und ein Endabschnitt des Ansatzelements ist innerhalb der Umfangsnut angeordnet.
Gemäß einem nochmals anderen Aspekt umfasst das Ansatzelement einen axialen Vorsprung am dem Endabschnitt, wobei der axiale Vorsprung in einem Schlitz angeordnet ist, der in der Nut des Kolbens gebildet ist.
Gemäß einem nochmals anderen Aspekt umfasst das Planetenträgerelement einen ersten Satz Planetenbolzenlöcher und einen zweiten Satz Planetenbolzenlöcher, und ein erster Satz Planetenbolzen, der einen ersten Satz Planetenräder drehbar lagert, ist in dem ersten Satz Planetenbolzenlöcher angeordnet, und ein zweiter Satz Planetenbolzen, der einen ersten Satz Planetenräder drehbar lagert, ist in dem zweiten Satz Planetenbolzenlöcher angeordnet.
Gemäß einem nochmals anderen Aspekt ist das Fenster zwischen und winklig versetzt von benachbarten ersten und zweiten Planetenbolzenlöchern in dem Planetenträgerelement angeordnet.
Gemäß einem nochmals anderen Aspekt ist der Kolben in einem Kolbengehäuse angeordnet, und eine Gegenplatte ist mit dem Kolbengehäuse verbunden und an dem Kolben abgedichtet.
Weitere Aspekte, Beispiele und Vorteile werden durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen deutlich werden, in denen gleiche Bezugszeichen auf die gleiche Komponente, das gleiche Bauteil oder das gleiche Merkmal verweisen.

1 ist eine Schnittansicht eines Teils eines beispielhaften Getriebes, das eine planetengetriebeinterne Kupplungsaktorbaugruppe gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufweist;
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht von vorne einer in dem Getriebe verwendeten Baugruppe gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung; und
3 ist eine Stirnansicht eines Planetenträgerelements.

Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Teil eines Getriebes allgemein mit Bezugszeichen 10 angegeben. Das Getriebe 10 ist als ein Hinterradantriebs-Automatikgetriebe zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug (nicht gezeigt) veranschaulicht. Es ist jedoch festzustellen, dass das Getriebe 10 ein Vorderradantriebs-Getriebe sein kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Das Getriebe 10 umfasst ein in der Regel gegossenes Metallgehäuse 12, das die verschiedenen Komponenten des Getriebes 10 umschließt und schützt. Das Gehäuse 12 umfasst eine Vielfalt von Öffnungen, Durchgängen, Schultern und Flanschen, die diese Komponenten positionieren und abstützen. Allgemein gesagt, umfasst das Getriebe 10 einen Planetenradsatz 14, eine Drehmomentübertragungseinrichtung 16, genauer eine Kupplung in dem angeführten Beispiel, und eine planetengetriebeinterne Kupplungsaktorbaugruppe 18. Es ist festzustellen, dass das Getriebe 10 verschiedene andere Komponenten umfassen kann, die einschließen, aber nicht darauf beschränkt sind, Planetenradsätze, Wellen und Verbindungselemente, zusätzliche Kupplungen und/oder Bremsen und zusätzliche Kolben- und Aktorbaugruppen.
Der Planetenradsatz 14 ist als ein zusammengesetzter Planetenradsatz veranschaulicht, obwohl festzustellen ist, dass der Planetenradsatz 14 ein einfacher Planetenradsatz oder ein anderer Typ von Planetenradsatz sein kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Der Planetenradsatz 14 umfasst ein Sonnenradelement 20, ein Hohlradelement 22 und ein Planetenträgerelement 24, die jeweils um eine Drehachse 25 drehbar sind. Das Planetenträgerelement 24 lagert einen ersten Satz Planetenbolzen 26 und einen zweiten Satz Planetenbolzen 28. Ein erster Satz Planetenräder 30 ist zur Rotation auf dem ersten Satz Planetenbolzen 26 gelagert, und ein zweiter Satz Planetenräder 32 ist zur Rotation auf dem zweiten Satz Planetenbolzen 28 gelagert. Der erste Satz Planetenräder 30 kämmt jeweils mit sowohl dem Sonnenradelement 20 als auch dem zweiten Satz Planetenräder 32. Der zweite Satz Planetenräder 32 kämmt jeweils mit dem ersten Satz Planetenräder 30 und dem Hohlradelement 22.
Das Planetenträgerelement 24 ist mit der Kupplung 16 verbunden. Die Kupplung 16 koppelt das Planetenträgerelement 24 selektiv mit einem anderen drehbaren Element, zum Beispiel einem Hohlrad 34 eines zweiten Planetenradsatzes 36. Die Kupplung 16 umfasst ein Plattenkupplungspaket 37, das eine Mehrzahl von Reibscheiben 38 aufweist, die mit einer Mehrzahl von Kupplungsplatten 40 ineinandergreifen. Die Reibscheiben 38 sind an dem Hohlrad 34 des zweiten Planetenradsatzes 36 kerbverzahnt. Die Kupplungsplatten 40 sind an einer Innenfläche eines sich axial erstreckenden Flansches 44 des Planetenträgerelements 24 kerbverzahnt. Sowohl die Reibscheiben 38 als auch die Kupplungsplatten 40 sind durch die planetengetriebeinterne Kupplungsaktorbaugruppe 18 in einer axialen Richtung bewegbar. Eine Gegenplatte 46 begrenzt eine axiale Bewegung der Reibscheiben 38 und der Kupplungsplatten 40. Die Gegenplatte 46 ist an dem Planetenträgerelement 24 an einem Ende der Kupplung 16 kerbverzahnt und wird durch einen Sprengring 48 an einer axialen Bewegung gehindert.
Die planetengetriebeinterne Kupplungsaktorbaugruppe 18 ist ausgestaltet, um die Kupplung 16 bei Empfang eines hydraulischen Steuersignals selektiv einzurücken. Die planetengetriebeinterne Kupplungsaktorbaugruppe 18 umfasst ein Kolbengehäuse 50. Das Kolbengehäuse 50 ist auf einer entgegengesetzten Seite des Planetenradsatzes 14 wie die Kupplung 16 gelegen. Das Kolbengehäuse 50 definiert einen Kolbenzylinder 52. Ein Kolben 54 ist in dem Kolbenzylinder 52 verschiebbar angeordnet. Eine Gegenplatte 56 ist an dem Kolbengehäuse 50 und an dem Kolben 54 abgedichtet. Der Kolbenzylinder 52 und der Kolben 54 definieren eine anlegeseitige Druckkammer 58. Ein anlegeseitiger Fluidanschluss 60 in dem Kolbengehäuse 50 speist die anlegeseitige Druckkammer 58 mit Hydraulikfluid, wenn dies von einem hydraulischen Steuersystem (nicht gezeigt) in dem Getriebe 10 befohlen wird. Die Gegenplatte, das Kolbengehäuse 50 und der Kolben 54 definieren eine löseseitige Druckkammer 62. Die löseseitige Druckkammer 62 ist auf einer entgegengesetzten Seite des Kolbens 54 wie die anlegeseitige Druckkammer 58 gelegen. Ein löseseitiger Fluidanschluss 64 in dem Kolbengehäuse 50 speist die löseseitige Druckkammer 58 mit Hydraulikfluid. Ein Vorspannelement 66 ist innerhalb der löseseitigen Druckkammer 62 angeordnet. Das Vorspannelement 66 reagiert gegen die Gegenplatte 56, um den Kolben 58 von der Gegenplatte 56 weg vorzuspannen.
2 zugewandt und unter fortgesetzter Bezugnahme auf 1 umfasst die planetengetriebeinterne Kupplungsaktorbaugruppe 18 ferner einen planetengetriebeinternen Aktor 70, der mit dem Kolben 54 verbunden ist, der sich durch das Planetenträgerelement 24 des Planetenradsatzes 14 erstreckt, um die Kupplung 16 selektiv einzurücken. Der planetengetriebeinterne Aktor 70 umfasst einen ringförmigen Plattenabschnitt 72, der eine Kupplungskontaktfläche 74 in Kontakt mit der Kupplung 16 aufweist. Eine Mehrzahl von Ansatzelementen 76 erstreckt sich von einem Innenumfang 78 des ringförmigen Plattenabschnitts 70. Das Ansatzelement 76 erstreckt sich in einer axialen Richtung von der Kupplungskontaktfläche 74 weg. Obgleich vier Ansatzelemente 76 gezeigt sind, ist festzustellen, dass jede Zahl von Ansatzelementen 76 angewandt werden kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Die Ansatzelemente 76 sind durch Fenster 80 angeordnet, die in dem Planetenträgerelement 24 gebildet sind, wie es am besten in 3 zu sehen ist. Die Fenster 80 sind jeweils zwischen den ersten Planetenbolzenlöchern 82 und zweiten Planetenbolzenlöchern 84 angeordnet, die jeweils den ersten und zweiten Planetenbolzen 26 und 28 lagern. Mit anderen Worten, jedes der Fenster 80 weist eine Winkelverschiebung relativ zu den Planetenbolzenlöchern 82, 84 auf. Die Fenster 80 sind radial außen an dem Umfang des Planetenträgerelements 24 angeordnet. Die Fenster 80 sind bemessen, um die Ansatzelemente 76 aufzunehmen, während die Festigkeit des Planetenträgerelements 24 nicht beeinträchtigt wird.
Endabschnitte 86 der Ansatzelemente 76 sind in einer Nut 88 angeordnet, die in dem Kolben 54 gebildet ist. Die Nut 88 ist um den gesamten Umfang des Kolbens 54 herum gebildet und dem planetengetriebeinternen Aktor 70 und Planetenträgerelement 24 zugewandt. Die Nut 88 hindert die Ansatzelemente 76 daran, sich unter Fliehkräften radial nach außen zu biegen. Die Ansatzelemente 76 können auch optionale, sich axial erstreckende Vorsprünge 90 umfassen, die an den Endabschnitten 86 gebildet sind. Die Vorsprünge 90 sind in Schlitzen 94 angeordnet, die in der Nut 88 des Kolbens 54 gebildet sind.
Um die Kupplung 16 einzurücken, wird Hydraulikfluid durch den anlegeseitigen Fluidanschluss 60 in die anlegeseitige Druckkammer 58 übermittelt. Das Hydraulikdruckfluid wirkt auf den Kolben 54 und schiebt den Kolben 54 axial in Richtung der Kupplung 16 gegen die Vorspannung des Vorspannelements 66. Eine axiale Verlagerung des Kolbens 54 wiederum verlagert den planetengetriebeinternen Aktor 70, so dass die Ansatzelemente 76 innerhalb der Fenster 80 des Planetenträgerelements 24 gleiten. Wenn sich der planetengetriebeinterne Aktor 70 axial bewegt, berührt die Kupplungskontaktfläche 74 die Kupplung 16 und drückt die Reibscheiben 58 und Kupplungsplatten 60 zusammen, wodurch das Planetenträgerelement 24 mit dem Hohlradelement 34 des zweiten Planetenradsatzes 36 drehbar gekoppelt wird. Die Kupplung 16 wird ausgerückt, wenn die Übertragung des Hydraulikfluids an die anlegeseitige Druckkammer 58 beendet wird, und das Vorspannelement 66 bewegt den Kolben 54 zurück in die Lösestellung.

Claims

Baugruppe für ein Getriebe (10), umfassend: einen Planetenradsatz (14), der eine Drehachse (25) definiert und ein Planetenträgerelement (24) umfasst, wobei das Planetenträgerelement (24) zumindest ein Fenster (80) aufweist; einen Kolben (54), der auf einer ersten Seite des Planetenradsatzes (14) angeordnet ist; ein Kupplungspaket (37), das auf einer zweiten Seite des Planetenradsatzes (14) entgegengesetzt zu der ersten Seite angeordnet ist; und einen planetengetriebeinternen Aktor (70), der mit dem Kolben (54) und dem Kupplungspaket (37) in Kontakt steht und in dem Fenster (80) des Planetenträgerelements (24) verschiebbar angeordnet ist.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei der planetengetriebeinterne Aktor (70) einen ringförmigen Plattenabschnitt (72) umfasst, der eine Kupplungskontaktfläche (74) in Kontakt mit dem Kupplungspaket (37) aufweist.
Baugruppe nach Anspruch 2, wobei der planetengetriebeinterne Aktor (70) zumindest ein Ansatzelement (76) umfasst, das mit dem ringförmigen Plattenabschnitt (72) verbunden und innerhalb des Fensters (80) des Planetenträgerelements (24) angeordnet ist.
Baugruppe nach Anspruch 3, wobei das Ansatzelement (76) mit einem Innenumfang (78) des ringförmigen Plattenabschnitts (72) verbunden ist und sich axial von dem ringförmigen Plattenabschnitt (72) erstreckt.
Baugruppe nach Anspruch 4, wobei der Kolben (54) eine Umfangsnut (88) umfasst, und ein Endabschnitt (86) des Ansatzelements (76) in der Umfangsnut (88) angeordnet ist.
Baugruppe nach Anspruch 5, wobei das Ansatzelement (76) einen axialen Vorsprung (90) an dem Endabschnitt (86) umfasst, und wobei der axiale Vorsprung (90) in einem Schlitz (94) angeordnet ist, der in der Nut (88) des Kolbens (54) gebildet ist.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei das Planetenträgerelement (24) einen ersten Satz Planetenbolzenlöcher (82) und einen zweiten Satz Planetenbolzenlöcher (84) umfasst, und wobei ein erster Satz Planetenbolzen (26), der einen ersten Satz Planetenräder (30) drehbar lagert, in dem ersten Satz Planetenbolzenlöcher (82) angeordnet ist, und ein zweiter Satz Planetenbolzen (28), der einen zweiten Satz Planetenräder (32) drehbar lagert, in dem zweiten Satz Planetenbolzenlöcher (84) angeordnet ist.
Baugruppe nach Anspruch 7, wobei das Fenster (80) zwischen und winklig versetzt von benachbarten ersten und zweiten Planetenbolzenlöchern (82, 84) in dem Planetenträgerelement (24) angeordnet ist.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei der Kolben (54) innerhalb eines Kolbengehäuses (50) angeordnet ist, und eine Gegenplatte (56) mit dem Kolbengehäuse (50) verbunden und an dem Kolben (54) abgedichtet ist.