DE102020129812A1

DE102020129812A1 - Schaltsystem mit Schaltanordnung und Verfahren zum Betreiben desselben

Info

Publication number: DE102020129812A1
Application number: DE102020129812.9A
Authority: DE
Inventors: Xinqian Xiang; Calahan B. Campton; R. Keith Martin
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2019-12-10
Filing date: 2020-11-11
Publication date: 2021-06-10
Also published as: CN112943813A; US11326651B2; CN112943813B; US20210172482A1

Abstract

Ein Schaltsystem umfasst ein Eingabeelement, eine Trennvorrichtung, ein Ausgabeelement und eine Schaltanordnung, um das Eingabeelement und das Ausgabeelement selektiv drehbar zu koppeln. Die Schaltanordnung umfasst eine Eingabenabe mit einer trennbaren Komponente, die mit der Trennvorrichtung in Eingriff steht, und eine Kupplungseingriffskomponente, die sich radial von einer Achse weg erstreckt. Mehrere Kupplungsscheiben sind mit der Kupplungseingriffskomponente gekoppelt und zwischen einer eingerückten und einer ausgerückten Position beweglich. Ein Vorspannelement ist mit den Kupplungsscheiben gekoppelt, um die Kupplungsscheiben in Richtung der eingerückten Position vorzuspannen, und eine Aufbringplatte ist mit dem Vorspannelement verbunden. Die Aufbringplatte ist zwischen einer ersten Plattenposition, an der sich die Kupplungsscheiben in der eingerückten Position befinden, und einer zweiten Plattenposition, an der sich die Kupplungsscheiben in der ausgerückten Position befinden, beweglich. Ein Kupplungsscheibenträger ist mit den Kupplungsscheiben und dem Ausgabeelement gekoppelt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Schaltsystem mit einer Schaltanordnung für ein Fahrzeuggetriebe und ein Verfahren zum Betreiben des Schaltsystems.
Beschreibung der verwandten Kunst
Herkömmliche Fahrzeuge, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, umfassen typischerweise einen Motor mit einer Rotationsausgabe als Rotationseingabe in ein Fahrzeuggetriebe. Der Motor ist typischerweise ein Verbrennungsmotor oder ein Elektromotor und erzeugt die Drehleistung, die selektiv auf das Fahrzeuggetriebe übertragen wird, das seinerseits das Drehdrehmoment auf ein oder mehrere Räder des Fahrzeugs überträgt. Das Fahrzeuggetriebe ändert die Drehzahl und das Drehmoment, die vom Motor über eine Reihe vorgegebener Zahnradsätze erzeugt werden, wobei das Wechseln zwischen den Zahnradsätzen es dem Fahrzeug ermöglicht, bei einer bestimmten Motordrehzahl mit unterschiedlichen Fahrzeuggeschwindigkeiten zu fahren. Üblicherweise ist der Motor der Elektromotor, der mit dem Fahrzeuggetriebe über eine Achse gekoppelt ist, die mit den Rädern des Fahrzeugs verbunden ist.
Eine Rotationseingabe in das Fahrzeuggetriebe erfordert typischerweise ein Schaltsystem, um das Drehmoment selektiv auf die Komponenten des Fahrzeuggetriebes zu übertragen. Ein typisches Schaltsystem umfasst ein Eingabeelement (z. B. die Drehausgabe des Motors), das um eine Achse drehbar ist, eine mit dem Eingabeelement gekoppelte Trennvorrichtung, und ein Ausgabeelement (z. B. die Rotationseingabe in das Fahrzeuggetriebe), das selektiv mit dem Eingabeelement um die Achse drehbar ist. Typischerweise ist auch eine Schaltanordnung erforderlich, um das Eingabeelement und das Ausgabeelement selektiv drehbar zu koppeln.
Die im Stand der Technik bekannten Schaltsysteme führen häufig zu hohen Widerstandsverlusten, wodurch die Effizienz der Drehmomentübertragung zwischen dem Motor und dem Fahrzeuggetriebe verringert wird. Darüber hinaus erzeugen typische Schaltsysteme durch die Verbindung mit der Trennvorrichtung einen rauen Eingriff zwischen dem Motor und den Komponenten des Fahrzeuggetriebes, was zu Vibrationen des Fahrzeugs und einem unangenehmen Fahrerlebnis führt.
Dementsprechend ist es wünschenswert, ein verbessertes Schaltsystem für Fahrzeuggetriebe bereitzustellen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG UND DER VORTEILE
Die vorliegende Erfindung stellt ein Schaltsystem für ein Fahrzeuggetriebe bereit, das ein Eingabeelement umfasst, das sich entlang einer Achse zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende, das von dem ersten Ende beabstandet sind, erstreckt. Das Eingabeelement ist um die Achse drehbar. Das Schaltsystem umfasst auch eine mit dem Eingabeelement gekoppelte Trennvorrichtung, und die Trennvorrichtung ist zwischen einer ersten Trennposition und einer zweiten Trennposition beweglich. Das Schaltsystem umfasst ferner ein vom Eingabeelement beabstandetes Ausgabeelement, und das Ausgabeelement kann mit dem Eingabeelement selektiv um die Achse gedreht werden. Das Schaltsystem umfasst ferner eine Schaltanordnung zum selektiven Drehen des Eingabeelements und des Ausgabeelements.
Die Schaltanordnung umfasst eine Eingabenabe, die mit dem Eingabeelement gekoppelt ist. Die Eingabenabe weist eine trennbare Komponente auf, die mit der Trennvorrichtung in Eingriff steht, die sich entlang der Achse erstreckt. Die trennbare Komponente der Eingabenabe wird von der Trennvorrichtung getrennt, wenn sich die Trennvorrichtung in der ersten Trennvorrichtungsposition befindet, und die trennbare Komponente der Eingabenabe wird mit der Trennvorrichtung verbunden, wenn sich die Trennvorrichtung in der zweiten Trennvorrichtungsposition befindet. Die Eingabenabe weist zudem eine Kupplungseingriffskomponente auf, die sich radial von der Achse weg erstreckt.
Die Schaltanordnung umfasst zudem mehrere Kupplungsscheiben, die mit der Kupplungseingriffskomponente der Eingabenabe gekoppelt sind. Die mehreren Kupplungsscheiben sind zwischen einer eingerückten Position, in der die mehreren Kupplungsscheiben miteinander in Eingriff stehen, und einer ausgerückten Position, in der die mehreren Kupplungsscheiben voneinander gelöst sind, beweglich. Ein Vorspannelement ist mit den mehreren Kupplungsscheiben gekoppelt, um die mehreren Kupplungsscheiben in Richtung der eingerückten Position vorzuspannen.
Die Schaltanordnung umfasst ferner eine mit dem Vorspannelement gekoppelte Aufbringplatte. Die Aufbringplatte ist beweglich zwischen einer ersten Plattenposition, bei der sich mehrere Kupplungsscheiben in der eingerückten Position befinden, und einer zweiten Plattenposition, bei der die Aufbringplatte mit dem Vorspannelement in Eingriff steht und sich mehrere Kupplungsscheiben in der ausgerückten Position befinden.
Die Schaltanordnung umfasst ferner einen Kupplungsscheibenträger, der mit den mehreren Kupplungsscheiben und dem Ausgabeelement gekoppelt ist, um das Drehmoment von der Kupplungseingriffskomponente der Eingabenabe über mehrere Kupplungsscheiben und den Kupplungsscheibenträger auf das Abtriebselement zu übertragen.
Dementsprechend führt das Schaltsystem zu geringen Widerstandsverlusten, wodurch die Effizienz der Drehmomentübertragung zwischen dem Motor und dem Fahrzeuggetriebe erhöht wird. Darüber hinaus erzeugt das Schaltsystem einen reibungslosen Eingriff zwischen dem Motor und dem Fahrzeuggetriebe sowohl durch die Verbindung mit der Trennvorrichtung als auch durch den Eingriff der mehreren Kupplungsscheiben, was zu weniger Vibrationen des Fahrzeugs und einem komfortableren Fahrerlebnis führt. Außerdem ist das Schaltsystem energieeffizient, da sich mehrere Kupplungsscheiben des ruhenden Schaltsystems in der eingerückten Position befinden, weil das Vorspannelement die mehreren Kupplungsscheiben in die eingerückte Position vorspannt. Anders ausgedrückt ist das Schaltsystem energieeffizient, da die Leistung eines elektronischen Aktuators oder eines hydraulischen Aktuators nicht benötigt wird, um die mehreren Kupplungsscheiben in der eingerückten Position zu halten.
Figurenliste
Andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leicht erkannt, da dieselbe unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung besser verstanden wird, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird, wobei:

1 eine Tabelle ist, die Folgendes zeigt: Stufen eines Schaltsystems und den Eingriffsstatus einer zwischen der ersten und zweiten Trennposition beweglichen Trennvorrichtung und mehrere Kupplungsscheiben, die gemäß der vorliegenden Erfindung zwischen eingerückten und ausgerückten Positionen beweglich sind, wobei X das Einrücken und O das Ausrücken bezeichnet;
2A eine Querschnittsansicht des Schaltsystems mit einer Aufbringplatte und mehreren Kupplungsscheiben ist, wobei sich die Trennvorrichtung in der ersten Trennvorrichtungsposition befindet, in der die Trennvorrichtung mit einer Eingabenabe ausgerückt ist, und sich die Aufbringplatte in der ersten Plattenposition befindet, in der sich mehrere Kupplungsscheiben in einer eingerückten Position befinden;
2B eine Querschnittsansicht des Schaltsystems ist, wobei sich die Trennvorrichtung in der ersten Trennvorrichtungsposition befindet, in der die Trennvorrichtung mit der Eingabenabe ausgerückt ist, und sich die Aufbringplatte in der zweiten Plattenposition befindet, in der sich die mehreren Kupplungsscheiben in einer ausgerückten Position befinden;
2C eine Querschnittsansicht des Schaltsystems ist, wobei sich die Trennvorrichtung in der zweiten Trennvorrichtungsposition befindet, in der die Trennvorrichtung mit der Eingabenabe eingerückt ist, und sich die Aufbringplatte in der zweiten Plattenposition befindet, in der sich die mehreren Kupplungsscheiben in der ausgerückten Position befinden;
2D eine Querschnittsansicht des Schaltsystems ist, wobei sich die Trennvorrichtung in der zweiten Trennvorrichtungsposition befindet, in der die Trennvorrichtung mit der Eingabenabe eingerückt ist, und sich die Aufbringplatte in der ersten Trennvorrichtungsposition befindet, in der sich mehrere Kupplungsscheiben in der eingerückten Position befinden;
3A eine Querschnittsansicht des Schaltsystems ist, wobei die Trennvorrichtung ein Synchronisierer ist und sich die Trennvorrichtung in der ersten Trennvorrichtungsposition befindet, in der die Trennvorrichtung von einer Eingabenabe ausgerückt ist und sich die Aufbringplatte in der ersten Plattenposition befindet, in der sich mehrere Kupplungsscheiben in einer eingerückten Position befinden;
3B eine Querschnittsansicht des Schaltsystems ist, wobei die Trennvorrichtung ein Synchronisierer ist und sich die Trennvorrichtung in der ersten Trennvorrichtungsposition befindet, in der die Trennvorrichtung von der Eingabenabe ausgerückt ist und sich die Aufbringplatte in der zweiten Plattenposition befindet, in der sich die mehreren Kupplungsscheiben in einer ausgerückten Position befinden;
3C eine Querschnittsansicht des Schaltsystems ist, wobei die Trennvorrichtung ein Synchronisierer ist und sich die Trennvorrichtung in der zweiten Trennvorrichtungsposition befindet, in der die Trennvorrichtung mit der Eingabenabe eingerückt ist und sich die Aufbringplatte in der zweiten Plattenposition befindet, in der sich die mehreren Kupplungsscheiben in der ausgerückten Position befinden;
3D eine Querschnittsansicht des Schaltsystems ist, wobei die Trennvorrichtung ein Synchronisierer ist und sich die Trennvorrichtung in der zweiten Trennvorrichtungsposition befindet, in der die Trennvorrichtung mit der Eingabenabe eingerückt ist und sich die Aufbringplatte in der ersten Trennvorrichtungsposition befindet, in der sich mehrere Kupplungsscheiben in der eingerückten Position befinden;
4A eine Querschnittsansicht des Schaltsystems ist, wobei sich die Trennvorrichtung in der ersten Trennvorrichtungsposition befindet, in der die Trennvorrichtung mit der Eingabenabe ausgerückt ist, und sich die Aufbringplatte in der ersten Plattenposition befindet, in der sich mehrere Kupplungsscheiben in der eingerückten Position befinden;
4B eine Querschnittsansicht des Schaltsystems ist, wobei sich die Trennvorrichtung in der ersten Trennvorrichtungsposition befindet, in der die Trennvorrichtung mit der Eingabenabe ausgerückt ist, und sich die Aufbringplatte in der zweiten Plattenposition befindet, in der sich die mehreren Kupplungsscheiben in der ausgerückten Position befinden;
4C eine Querschnittsansicht des Schaltsystems ist, wobei sich die Trennvorrichtung in der zweiten Trennvorrichtungsposition befindet, in der die Trennvorrichtung mit der Eingabenabe eingerückt ist, und sich die Aufbringplatte in der zweiten Plattenposition befindet, in der sich die mehreren Kupplungsscheiben in der ausgerückten Position befinden; und
4D eine Querschnittsansicht des Schaltsystems ist, wobei sich die Trennvorrichtung in der zweiten Trennvorrichtungsposition befindet, in der die Trennvorrichtung mit der Eingabenabe eingerückt ist, und sich die Aufbringplatte in der ersten Trennvorrichtungsposition befindet, in der sich mehrere Kupplungsscheiben in der eingerückten Position befinden.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen gleiche Ziffern gleiche Teile in den verschiedenen Ansichten anzeigen, ist ein Schaltsystem 10 zur Verwendung in Verbindung mit einem Fahrzeuggetriebe gezeigt. Das Schaltsystem 10 umfasst ein Eingabeelement 12, das sich entlang einer Achse A zwischen einem ersten Ende 14 und einem zweiten Ende 16, das vom ersten Ende 14 beabstandet ist, erstreckt. Das Eingabeelement 12 ist um die Achse A drehbar. Das Schaltsystem 10 umfasst zudem eine Trennvorrichtung 18, die mit dem Eingabeelement 12 verbunden ist. Die Trennvorrichtung 18 ist zwischen einer ersten Trennvorrichtungsposition (z. B. 2A) und einer zweiten Trennvorrichtungsposition (z. B. 2C) beweglich. Das Schaltsystem 10 umfasst ferner ein Ausgabeelement 20, das von dem Eingabeelement 12 beabstandet ist, und das Ausgabeelement 20 ist selektiv mit dem Eingabeelement 12 um die Achse A drehbar. Das Schaltsystem 10 umfasst ferner eine Schaltanordnung 22, um das Eingabeelement 12 und das Ausgabeelement 20 selektiv drehbar zu koppeln.
Die Schaltanordnung 22 umfasst eine Eingabenabe 24, die mit dem Eingabeelement 12 gekoppelt ist. Die Eingabenabe 24 weist eine trennbare Komponente 26 auf, die mit der Trennvorrichtung 18 in Eingriff steht und sich entlang der Achse A erstreckt. Die trennbare Komponente 26 der Eingabenabe 24 wird von der Trennvorrichtung 18 gelöst, wenn sich die Trennvorrichtung 18 in der ersten Trennvorrichtungsposition befindet, und die trennbare Komponente 26 der Eingabenabe 24 wird mit der Trennvorrichtung 18 verbunden, wenn sich die Trennvorrichtung 18 in der zweiten Trennvorrichtungsposition befindet. Die Eingabenabe 24 weist zudem eine Kupplungseingriffskomponente 28 auf, die sich radial von der Achse A weg erstreckt.
Die Schaltanordnung 22 umfasst zudem mehrere Kupplungsscheiben 30, die mit der Kupplungseingriffskomponente 28 der Eingabenabe 24 gekoppelt sind. Die mehreren Kupplungsscheiben 30 sind zwischen einer eingerückten Position, in der die mehreren Kupplungsscheiben 30 miteinander in Eingriff stehen, und einer ausgerückten Position, in der die mehreren Kupplungsscheiben 30 voneinander gelöst sind, beweglich. Ein Vorspannelement 32 ist mit den mehreren Kupplungsscheiben 30 gekoppelt, um die mehreren Kupplungsscheiben 30 in Richtung der eingerückten Position vorzuspannen.
Die Schaltanordnung 22 umfasst ferner eine Aufbringplatte 34, die mit dem Vorspannelement 32 gekoppelt ist. Die Aufbringplatte 34 ist beweglich zwischen einer ersten Plattenposition (z. B. 2A), in der sich mehrere Kupplungsscheiben 30 in der eingerückten Position befinden, und einer zweiten Plattenposition (z. B. 2B), in der die Aufbringplatte 34 mit dem Vorspannelement 32 in Eingriff steht und sich mehrere Kupplungsscheiben 30 in der ausgerückten Position befinden.
Die Schaltanordnung 22 umfasst ferner einen Kupplungsscheibenträger 36, der mit den mehreren Kupplungsscheiben 30 und dem Ausgabeelement 20 gekoppelt ist, um ein Drehmoment von der Kupplungseingriffskomponente 28 der Eingabenabe 24 über die mehreren Kupplungsscheiben 30 und den Kupplungsscheibenträger 36 auf das Ausgabeelement 20 zu übertragen.
Dementsprechend führt das Schaltsystem 10 zu geringen Widerstandsverlusten, wodurch die Effizienz der Drehmomentübertragung zwischen dem Motor und dem Fahrzeuggetriebe erhöht wird. Darüber hinaus erzeugt das Schaltsystem 10 einen reibungslosen Eingriff zwischen dem Motor und dem Fahrzeuggetriebe sowohl durch Verbinden mit der Trennvorrichtung 18 als auch durch Einrücken der mehreren Kupplungsscheiben 30, was zu weniger Vibrationen des Fahrzeugs und einem komfortableren Fahrerlebnis führt. Zusätzlich ist das Schaltsystem 10 energieeffizient, da sich die mehreren Kupplungsscheiben 30 des Schaltsystems 10 im Ruhezustand in der eingerückten Position befinden, weil das Vorspannelement 32 die mehreren Kupplungsscheiben 30 in die eingerückte Position vorspannt. Anders ausgedrückt ist das Schaltsystem 10 energieeffizient, da die Leistung von einem elektronischen Aktuator oder einem hydraulischen Aktuator nicht benötigt wird, um die mehreren Kupplungsscheiben 30 in der eingerückten Position zu halten.
Die Trennvorrichtung 18 trennt das Eingabeelement 12 und die trennbare Komponente 26 rotierend, wodurch das Eingabeelement 12 und die Eingabenabe 24 rotierend getrennt werden. In einer Ausführungsform ist die Trennvorrichtung 18 eine Trennkupplung. Alternativ ist in einer anderen Ausführungsform die Trennvorrichtung 18 ein Synchronisierer. In den Ausführungsformen, in denen die Trennvorrichtung 18 ein Synchronisierer ist, kann der Synchronisierer einen Synchronisierring, einen Synchronisierkegel, eine Synchronisierernabe und eine Synchronisierhülse aufweisen. In einer weiteren Ausführungsform ist die Trennvorrichtung 18 eine Klauenkupplung.
In einer Ausführungsform sind die Aufbringplatte 34 und die Trennvorrichtung 18 unabhängig voneinander beweglich. Die Aufbringplatte 34 kann von der ersten Plattenposition in die zweite Plattenposition bewegt werden, was dazu führt, dass sich mehrere Kupplungsscheiben 30 von der eingerückten Position in die ausgerückte Position bewegen, unabhängig davon, ob sich die Trennvorrichtung 18 in der ersten Trennvorrichtungsposition oder in der zweiten Trennvorrichtungsposition befindet und ohne die Trennvorrichtungsposition 18 zu beeinflussen. Ebenso kann die Trennvorrichtung 18 von der ersten Trennvorrichtungsposition in die zweite Trennvorrichtungsposition bewegt werden, was dazu führt, dass die Eingabenabe 24 eingerückt ist, unabhängig davon, ob sich die Aufbringplatte 34 in der ersten Plattenposition oder in der zweiten Plattenposition befindet und ohne die Position der Applikationsplatte 34 zu beeinflussen.
In der Ausführungsform, in der die Aufbringplatte 34 und die Trennvorrichtung 18 unabhängig voneinander beweglich sind, kann das Schaltsystem 10 auch Folgendes umfassen: einen ersten Aktuator, der mit der Trennvorrichtung 18 gekoppelt ist, um die Trennvorrichtung 18 unabhängig von der Aufbringplatte 34 von der ersten Trennvorrichtungsposition in die zweite Trennvorrichtungsposition zu bewegen, und einen zweiten Aktuator, der mit der Aufbringplatte 34 gekoppelt ist, um die Aufbringplatte 34 unabhängig von der Trennvorrichtung 18 von der ersten Plattenposition in die zweite Plattenposition zu bewegen. Es versteht sich, dass der erste und der zweite Aktuator, ohne darauf beschränkt zu sein, durch mechanische Betätigung, elektrische Betätigung, hydraulische Betätigung oder pneumatische Betätigung bewegt werden können.
In einigen Ausführungsformen ist das Eingabeelement 12 drehbar mit dem Ausgabeelement 20 gekoppelt, wenn sich die Trennvorrichtung 18 in der zweiten Trennvorrichtungsposition befindet und sich die Aufbringplatte 34 in der ersten Plattenposition befindet. Mit anderen Worten kann das Eingabeelement 12 drehbar mit dem Ausgabeelement 20 gekoppelt sein, wenn sich die Aufbringplatte 34 in der ersten Plattenposition befindet, in der das Vorspannelement 32 die mehreren Kupplungsscheiben 30 in Richtung der eingerückten Position vorspannen kann, und wenn sich die Trennvorrichtung 18 in der zweiten Trennvorrichtungsposition befindet, in der die Trennvorrichtung 18 mit der Eingabenabe 24 in Eingriff steht. In diesen Positionen kann das Drehmoment vom Eingabeelement 12 über die Eingabenabe 24, die mehreren Kupplungsscheiben 30 und den Kupplungsscheibenträger 36 auf das Ausgabeelement 20 übertragen werden. In diesen Positionen kann das Drehmoment vom Motor auf das Fahrzeuggetriebe übertragen werden.
In einigen Ausführungsformen ist das Eingabeelement 12 rotierend von dem Ausgabeelement 20 entkoppelt, wenn sich die Trennvorrichtung 18 in der ersten Trennvorrichtungsposition befindet und/oder wenn sich die Aufbringplatte 34 in der zweiten Plattenposition befindet. Mit anderen Worten ist das Eingabeelement 12 drehbar vom Ausgabeelement 20 entkoppelt, wenn sich entweder die Trennvorrichtung 18 in der ersten Trennvorrichtungsposition befindet und sich die Aufbringplatte 34 in der zweiten Plattenposition befindet, oder wenn sich sowohl die Trennvorrichtung 18 in der ersten Trennvorrichtungsposition als auch die Aufbringplatte 34 in der zweiten Plattenposition befindet. In diesen Positionen kann das Drehmoment nicht vom Eingabeelement auf das Ausgabeelement übertragen werden, und folglich kann das Drehmoment nicht vom Motor auf das Fahrzeuggetriebe übertragen werden.
Die Trennvorrichtung 18 und die mehreren Kupplungsscheiben 30 sind in den Ausführungsformen in Reihe zueinander angeordnet, wobei das Eingabeelement 12 nur dann drehbar mit dem Ausgabeelement 20 gekoppelt ist, wenn sich die Trennvorrichtung 18 in der zweiten Trennvorrichtungsposition befindet und sich die Aufbringplatte 34 in der ersten Plattenposition befindet. Anders ausgedrückt, wenn sich entweder die Trennvorrichtung 18 in der ersten Trennvorrichtungsposition befindet, in der die Trennvorrichtung 18 von der Eingabenabe 24 gelöst ist, oder sich die Aufbringplatte 34 in der zweiten Plattenposition befindet, in der die mehreren Kupplungsscheiben 30 gelöst sind, dann wird das Eingabeelement 12 rotierend von dem Ausgabeelement 20 entkoppelt. Daher müssen bei einer Reihenanordnung sowohl die Trennvorrichtung 18 mit der Eingabenabe 24 in Eingriff stehen als auch die mehreren Kupplungsscheiben 30 miteinander 30 in Eingriff stehen, um das Drehmoment vom Eingabeelement 12 auf das Ausgabeelement 20 zu übertragen und damit das Drehmoment vom Motor auf das Fahrzeuggetriebe zu übertragen.
Die trennbare Komponente 26 der Eingabenabe 24 und die Kupplungseingriffskomponente 28 der Eingabenabe 24 können miteinander integriert sein. Alternativ können die trennbare Komponente 26 der Eingabenabe 24 und die Kupplungseingriffskomponente 28 der Eingabenabe 24 separate Komponenten sein, wie in 2A - 4D gezeigt. In den in den 2A - 3D gezeigten Ausführungsformen kann die Kupplungseingriffskomponente 28 der Eingabenabe 24 durch Verwendung von Passfedern, Laschen oder Schrauben drehbar mit der trennbaren Komponente 26 der Eingabenabe 24 verbunden sein. Es versteht sich, dass die Eingabenabe 24 mehr als zwei Komponenten umfassen kann und eine dritte Komponente oder mehr umfassen kann, um das Drehmoment vom Eingabeelement 12 auf die mehreren Kupplungsscheiben 30 zu übertragen.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Schaltanordnung 22, wie in 2A - 3D gezeigt, ferner eine Zwischenaufbringplatte 3 8, die mit der Aufbringplatte 34 so gekoppelt ist, dass die Aufbringplatte 34 zwischen der Zwischenaufbringplatte 38 und dem Vorspannelement 32 angeordnet ist. Die Aufbringplatte 34 ist durch die Zwischenaufbringplatte 3 8 in der ersten Plattenposition berührbar, um in die mehreren Kupplungsscheiben 30 einzugreifen. In dieser Ausführungsform überträgt die Zwischenaufbringplatte 3 8 Kraft auf die Aufbringplatte 34 und damit auf das Vorspannelement 32, um das Vorspannelement 32 zu bewegen, wodurch sich die mehreren Kupplungsscheiben 30 in der ausgerückten Position befinden. Es versteht sich, dass die Zwischenaufbringplatte 38 üblicherweise auch als Freigabeplatte bezeichnet werden kann.
Obwohl nicht erforderlich, kann die Schaltanordnung 22 auch einen Stützring 40 umfassen, der zwischen dem Vorspannelement 32 und der Kupplungseingriffskomponente 28 angeordnet ist, um die mehreren Kupplungsscheiben 30 zu tragen. Der Stützring 40 kann um die Achse A angeordnet sein und kann entweder mit dem Eingabeelement 12 oder dem Ausgabeelement 20 drehbar sein. Der Stützring 40 kann entlang der Achse A von den mehreren Kupplungsscheiben 30 beabstandet sein, wie in 4A - 4D gezeigt, und kann mit dem Kupplungsscheibenträger 36 drehbar gekoppelt sein.
In einigen Ausführungsformen ist, wie in 4A - 4D gezeigt, das Vorspannelement von der Kupplungseingriffskomponente der Eingabenabe 24 und dem Kupplungsscheibenträger 36 entlang der Achse A beabstandet, so dass die Kupplungseingriffskomponente 28 der Eingabenabe 24 zwischen dem Vorspannelement 32 und dem Kupplungsscheibenträger 36 angeordnet ist. In dieser Ausführungsform ist der Stützring 40 zwischen dem Vorspannelement 32 angeordnet und die mehreren Kupplungsscheiben 30 sind zwischen dem Vorspannelement 32 und der Kupplungseingriffskomponente 28 der Eingabenabe 24 angeordnet.
In anderen Ausführungsformen ist, wie in 2A - 3D gezeigt, die Kupplungseingriffskomponente 28 der Eingabenabe 24 entlang der Achse A von dem Vorspannelement 32 und dem Kupplungsscheibenträger 36 beabstandet, so dass das Vorspannelement 32 zwischen der Kupplungseingriffskomponente 28 der Eingabenabe 24 und dem Kupplungsscheibenträger 36 angeordnet ist. In dieser Ausführungsform ist der Stützring 40 zwischen dem Vorspannelement 32 und der Kupplungseingriffskomponente 28 angeordnet.
In einigen Ausführungsformen ist das Vorspannelement 32 eine Belleville-Feder. Es versteht sich jedoch, dass das Vorspannelement 32 jede Art von Feder sein kann, einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein, eine Wellenfeder, eine Schraubenfeder und eine konische Feder.
Wie in 2A - 3D gezeigt, kann das Ausgabeelement 20 entlang der Achse A von dem Eingabeelement 12 beabstandet sein. In den Ausführungsformen, in denen das Ausgabeelement 20 entlang der Achse A vom Eingabeelement 12 beabstandet ist, kann das Eingabeelement 12 eine Welle sein, und das Ausgabeelement 20 kann ebenfalls eine Welle sein. In dieser Ausführungsform kann das Ausgabeelement 20 der einzige Ausgang des Schaltsystems 10 sein.
Es versteht sich, dass in den in den 2A - 3D dargestellten Ausführungsformen die Aufbringplatte 34 entlang der Achse von der ersten Plattenposition zur zweiten Plattenposition verschoben werden kann, um das Vorspannelement 32 entlang der Achse zu verschieben. Dabei werden die mehreren Kupplungsscheiben 30 von der eingerückten Position in die ausgerückte Position bewegt.
Wie in 4A - 4D gezeigt, kann das Ausgabeelement 20 radial von dem Eingabeelement 12 beabstandet und um dieses angeordnet sein. In den Ausführungsformen, in denen das Ausgabeelement 20 radial von dem Eingabeelement 12 beabstandet und um dieses angeordnet ist, kann das Ausgabeelement 20 einer von mindestens zwei Ausgaben des Schaltsystems 10 sein. Eine andere Ausgabe als das Ausgabeelement 20 selbst kann das Eingabeelement 12 sein. Anders ausgedrückt, wenn sich die Trennvorrichtung 18 in der ersten Trennvorrichtungsposition befindet oder sich die Aufbringplatte 34 in der zweiten Plattenposition befindet, kann das Eingabeelement 12 möglicherweise noch Drehmoment auf das Fahrzeuggetriebe übertragen. Es versteht sich, dass das Ausgabeelement 20 in den Ausführungsformen ein Zahnrad sein kann, in dem das Ausgabeelement 20 radial von dem Eingabeelement 12 beabstandet und um dieses angeordnet ist.
Es versteht sich, dass in den in 4A - 4D dargestellten Ausführungsformen das Vorspannelement 32 um einen Drehpunkt des Vorspannelements 32 schwenken kann, wenn ein Abschnitt der Aufbringplatte 34, der dem Eingabeelement 12 am nächsten liegt, entlang der Achse verschoben wird. Dabei wird ein Abschnitt der Aufbringplatte 34, der am weitesten vom Eingabeelement 12 entfernt ist, von den mehreren Kupplungsscheiben 30 wegbewegt, und die mehreren Kupplungen 30 werden von der eingerückten Position in die ausgerückte Position bewegt. Es wird darauf hingewiesen, dass der Drehpunkt, an dem das Vorspannelement 32 schwenken kann, an der Stelle gezeigt ist, an der der Stützring 40 und eine zusätzliche Trägerplatte beide das Vorspannelement 32 berühren. Die Kontaktbereiche des Stützrings 40 und der zusätzlichen Stützplatte, in denen der Stützring 40 und/oder die zusätzliche Stützplatte das Vorspannelement 32 berühren, können gegen Verschleiß gehärtet sein.
Ein Verfahren zum Betreiben des Schaltsystems 10 wird ebenfalls bereitgestellt. Das Verfahren umfasst den Schritt des Lösens der mehreren Kupplungsscheiben 30 durch Bewegen der Aufbringplatte 34 von der ersten Plattenposition, in der sich die mehreren Kupplungsscheiben 30 in der eingerückten Position befinden, in die zweite Plattenposition, in der die Aufbringplatte 34 mit dem Vorspannelement 32 in Eingriff steht und sich die mehreren Kupplungsscheiben 30 in der ausgerückten Position befinden. Das Verfahren umfasst zudem den Schritt des Einrückens der Trennvorrichtung 18 durch Bewegen der Trennvorrichtung 18 von der ersten Trennvorrichtungsposition, in der die trennbare Komponente der Eingabenabe 24 von der Trennvorrichtung 18 ausgerückt ist, in die zweite Trennvorrichtungsposition, in der die trennbare Komponente 26 der Eingabenabe 24 mit der Trennvorrichtung 18 in Eingriff steht, wenn sich die Trennvorrichtung 18 in der zweiten Trennvorrichtungsposition befindet. Das Verfahren umfasst ferner den Schritt des Wiedereinrückens der mehreren Kupplungsscheiben 30 durch Bewegen der Aufbringplatte 34 aus der zweiten Plattenposition, in der sich die mehreren Kupplungsscheiben 30 in der ausgerückten Position befinden, in die erste Plattenposition, in der sich die mehreren Kupplungsscheiben 30 in der eingerückten Position befinden.
Das Verfahren ermöglicht, dass das Eingabeelement 12 und das Ausgabeelement 20 reibungslos in Eingriff stehen und miteinander drehbar gekoppelt sind. Das Ausrücken und anschließende Wiedereinrücken der mehreren Kupplungsscheiben 30 durch Bewegen der Aufbringplatte 34 von der ersten Plattenposition in die zweite Plattenposition und anschließend von der zweiten Plattenposition in die erste Plattenposition ermöglicht dem Eingabeelement 12 und dem Ausgabeelement 20 eine reibungslose drehbare Kopplung. Zusätzlich verringert das Wiedereinrücken der mehreren Kupplungsscheiben 30 die Widerstandsverluste, die mit der drehbaren Kopplung des Eingabeelements 12 und des Ausgabeelements 20 verbunden sind.
Der Schritt des Ausrückens der mehreren Kupplungsscheiben 30 kann dem Schritt des Einrückens der Trennvorrichtung 18 vorausgehen, um zu verhindern, dass das Eingabeelement 12 und das Ausgabeelement 20 durch die Trennvorrichtung 18 drehbar koppeln. In den Ausführungsformen, in denen der Schritt des Ausrückens der mehreren Kupplungsscheiben 30 dem Schritt 46 des Einrückens der Trennvorrichtung 18 vorausgeht, ist die Trennvorrichtung 18 eingerückt, während sich die mehreren Kupplungsscheiben 30 in der ausgerückten Position befinden, so dass die Trennvorrichtung 18 auch eingerückt ist, während das Eingabeelement 12 vom Ausgabeelement 20 drehbar entkoppelt ist. Wenn das Eingabeelement 12 drehbar vom Ausgabeelement 20 entkoppelt ist, verhindert das Einrücken der Trennvorrichtung 18, dass durch das Einrücken der Trennvorrichtung 18 der Motor und das Fahrzeuggetriebe grob einrücken.
Der Schritt des Einrückens der Trennvorrichtung 18 kann dem Schritt des Wiedereinrückens der mehreren Kupplungsscheiben 30 vorausgehen, damit das Eingabeelement 12 und das Ausgabeelement 20 durch das Einrücken der mehreren Kupplungsscheiben 30 reibungslos rotieren können. Wenn sich die Trennvorrichtung 18 in der zweiten Trennvorrichtungsposition befindet und mit der trennbaren Komponente 26 der Eingabenabe 24 in Eingriff steht, erfolgt das Wiedereinrücken der mehreren Kupplungsscheiben 30 gleichzeitig mit der Drehkopplung des Eingabeelements 12 und des Ausgabeelements 20. Somit wird durch erneutes Einrücken der mehreren Kupplungsscheiben 30 nach dem Einrücken der Trennvorrichtung 18 die Drehkopplung des Eingabeelements 12 und des Ausgabeelements 20 reibungslos erreicht. Daher erfolgt auch die Übertragung des Drehmoments vom Motor auf das Fahrzeuggetriebe reibungslos. Auf diese Weise wird ein komfortableres Fahrerlebnis erzielt.
Die Erfindung wurde auf veranschaulichende Weise beschrieben, und es versteht sich, dass die verwendete Terminologie eher als beschreibende anstatt als einschränkende Worte aufzufassen ist. Viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung sind im Lichte der obigen Lehren möglich, und die Erfindung kann anders als wie speziell beschrieben praktiziert werden.

Claims

Schaltanordnung zum selektiven Drehen eines Eingabeelements und eines Ausgabelements mit einer Trennvorrichtung, die mit dem Eingabeelement gekoppelt ist, wobei die Schaltanordnung Folgendes umfasst: eine Eingabenabe, die dafür konfiguriert ist, mit dem Eingabeelement gekoppelt zu werden, und eine trennbare Komponente, die dafür konfiguriert ist, mit der Trennvorrichtung gekoppelt zu werden und sich entlang einer Achse zu erstrecken, wobei die trennbare Komponente dafür konfiguriert ist, selektiv von der Trennvorrichtung eingerückt zu werden, wobei die Eingabenabe eine Kupplungseingriffskomponente aufweist, die sich radial von der Achse weg erstreckt; mehrere Kupplungsscheiben, die mit der Kupplungseingriffskomponente der Eingabenabe gekoppelt sind, wobei die mehreren Kupplungsscheiben beweglich sind zwischen einer eingerückten Position, in der die mehreren Kupplungsscheiben miteinander in Eingriff stehen, und einer ausgerückten Position, in der die mehreren Kupplungsscheiben voneinander gelöst sind; ein Vorspannelement, das mit den mehreren Kupplungsscheiben gekoppelt ist, um die mehreren Kupplungsscheiben in Richtung der eingerückten Position vorzuspannen; eine Aufbringplatte, die mit dem Vorspannelement gekoppelt ist, wobei die Aufbringplatte beweglich ist zwischen einer ersten Plattenposition, bei der sich die mehreren Kupplungsscheiben in der eingerückten Position befinden, und einer zweiten Plattenposition, bei der die Aufbringplatte mit dem Vorspannelement in Eingriff steht und sich die mehreren Kupplungsscheiben in der ausgerückten Position befinden; und einen Kupplungsscheibenträger, der mit den mehreren Kupplungsscheiben und dem Ausgabeelement gekoppelt ist, um ein Drehmoment von der Kupplungseingriffskomponente der Eingabenabe über die mehreren Kupplungsscheiben und den Kupplungsscheibenträger auf das Ausgabeelement zu übertragen.
Schaltanordnung nach Anspruch 1, wobei die trennbare Komponente der Eingabenabe und die Kupplungseingriffskomponente der Eingabenabe miteinander integriert sind.
Schaltanordnung nach Anspruch 1, die ferner eine Zwischenaufbringplatte umfasst, die mit der Aufbringplatte so gekoppelt ist, dass die Aufbringplatte zwischen der Zwischenaufbringplatte und dem Vorspannelement angeordnet ist, wobei die Aufbringplatte durch die Zwischenaufbringplatte in der ersten Plattenposition berührt werden kann, um die mehreren Kupplungsscheiben in Eingriff zu bringen.
Schaltanordnung nach Anspruch 1, wobei die Schaltanordnung ferner einen Stützring umfasst, der zwischen dem Vorspannelement und der Kupplungseingriffskomponente angeordnet ist, um die mehreren Kupplungsscheiben zu stützen.
Schaltanordnung nach Anspruch 1, wobei das Vorspannelement entlang der Achse von der Kupplungseingriffskomponente der Eingabenabe und dem Kupplungsscheibenträger beabstandet ist, so dass die Kupplungseingriffskomponente der Eingabenabe zwischen dem Vorspannelement und dem Kupplungsscheibenträger angeordnet ist.
Schaltanordnung nach Anspruch 1, wobei das Kupplungseingriffselement der Eingabenabe entlang der Achse von dem Vorspannelement und dem Kupplungsscheibenträger beabstandet ist, so dass das Vorspannelement zwischen dem Kupplungseingriffselement der Eingabenabe und dem Kupplungsscheibenträger angeordnet ist.
Schaltanordnung nach Anspruch 1, wobei das Vorspannelement eine Belleville-Feder ist.
Schaltsystem für ein Fahrzeuggetriebe, das Folgendes umfasst: ein Eingabeelement, das sich entlang einer Achse zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende, das von dem ersten Ende beabstandet ist, erstreckt, wobei das Eingabeelement um die Achse drehbar ist, eine mit dem Eingabeelement gekoppelte Trennvorrichtung, die zwischen einer ersten Trennvorrichtungsposition und einer zweiten Trennvorrichtungsposition beweglich ist; ein Ausgabeelement, das von dem Eingabeelement beabstandet ist, wobei das Ausgabeelement selektiv mit dem Eingabeelement um die Achse drehbar ist; und die Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, um das Eingabeelement und das Ausgabeelement selektiv drehbar zu koppeln.
Schaltsystem nach Anspruch 8, wobei die Aufbringplatte und die Trennvorrichtung unabhängig voneinander beweglich sind und wobei das Schaltsystem optional ferner Folgendes umfasst: einen ersten Aktuator, der mit der Trennvorrichtung gekoppelt ist, um die Trennvorrichtung unabhängig von der Aufbringplatte von der ersten Trennvorrichtungsposition zur zweiten Trennvorrichtungsposition zu bewegen, und einen zweiten Aktuator, der mit der Aufbringplatte gekoppelt ist, um die Aufbringplatte unabhängig von der Trennvorrichtung von der ersten Plattenposition in die zweite Plattenposition zu bewegen.
Schaltsystem nach Anspruch 8, wobei dasEingabeelement drehbar mit dem Ausgabeelement gekoppelt ist, wenn sich die Trennvorrichtung in der zweiten Trennvorrichtungsposition befindet und sich die Aufbringplatte in der ersten Plattenposition befindet.
Schaltsystem nach Anspruch 8, wobei das Eingabeelement drehbar vom Ausgabeelement entkoppelt ist, wenn sich die Trennvorrichtung in der ersten Trennvorrichtungsposition befindet und/oder wenn sich die Aufbringplatte in der zweiten Plattenposition befindet.
Schaltsystem nach Anspruch 8, wobei das Ausgabeelement entlang der Achse von dem Eingabeelement beabstandet ist.
Schaltsystem nach Anspruch 8, wobei das Ausgabeelement radial von dem Eingabeelement beabstandet und um dieses angeordnet ist.
Verfahren zum Betreiben des Schaltsystems nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Lösen der mehreren Kupplungsscheiben durch Bewegen der Aufbringplatte von der ersten Plattenposition, bei der sich die mehreren Kupplungsscheiben in einer eingerückten Position befinden, bei der die mehreren Kupplungsscheiben miteinander in Eingriff stehen, zu der zweiten Plattenposition, bei der die Aufbringplatte mit dem Vorspannelement in Eingriff steht und die mehreren Kupplungsscheiben sich in einer ausgerückten Position befinden, bei der die mehreren Kupplungsscheiben voneinander gelöst sind; Einrücken der Trennvorrichtung durch Bewegen der Trennvorrichtung von einer ersten Trennvorrichtungsposition, bei der die trennbare Komponente der Eingabenabe von der Trennvorrichtung gelöst ist, in eine zweite Trennvorrichtungsposition, in der die trennbare Komponente der Eingabenabe mit der Trennvorrichtung in Eingriff steht, wenn sich die Trennvorrichtung in der zweiten Trennvorrichtungsposition befindet, und Wiedereinrücken der mehreren Kupplungsscheiben durch Bewegen der Aufbringplatte von der zweiten Plattenposition, bei der sich die mehreren Kupplungsscheiben in der ausgerückten Position befinden, in die erste Plattenposition, bei der sich die mehreren Kupplungsscheiben in der eingerückten Position befinden.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Schritt des Ausrückens der mehreren Kupplungsscheiben dem Schritt des Einrückens der Trennvorrichtung vorausgeht, um zu verhindern, dass sich das Eingabeelement und das Ausgabeelement durch die Trennvorrichtung drehbar koppeln.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Schritt des Einrückens der Trennvorrichtung dem Schritt des Wiedereinrückens der mehreren Kupplungsscheiben vorausgeht, damit sich das Eingabeelement und das Ausgabeelement durch das Einrücken der mehreren Kupplungsscheiben drehbar reibungslos koppeln können.