DE10255054A1 - Starter unit for a motor vehicle's automatic gearbox has an input and output coupled to a hydrodynamic component's gearwheels, a non-positive braking device and an operating device - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Anfahreinheit, insbesondere für den Einsatz in Schaltgetrieben von Fahrzeugen, insbesondere automatischen oder automatisierten Schaltgetrieben, im einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1; ferner ein Schaltgetriebe, insbesondere ein automatisiertes Schaltgetriebe.The invention relates to a starting unit, especially for use in manual transmissions of vehicles, especially automatic or automated gearboxes, in detail with the features from the preamble of claim 1; also a manual transmission, especially an automated manual transmission.
Getriebe für den Einsatz in Fahrzeugen,
insbesondere Nutzkraftwagen, in Form von Schaltgetrieben oder automatisierten
Schaltgetrieben sind in einer Vielzahl von unterschiedlichen Ausführungen bekannt.
Diesen gemeinsam ist in der Regel, dass der Anfahrvorgang über eine
Kupplungseinrichtung in Form einer Reibkupplung, eines hydrodynamischen
Wandlers oder einer hydrodynamischen Kupplung realisiert wird. Eine
Ausführung
mit einer hydrodynamischen Kupplung ist dabei aus der Druckschrift
Eine weitere Ausführung einer Getriebebaueinheit, insbesondere einer Anfahreinheit, ist aus der WO 02/21020 A1 bekannt. Die Anfahreinheit umfasst dabei ein Anfahrelement in Form eines hydrodynamischen Bauelementes mit mindestens einem Primärschaufelrad und einem Sekundärschaufelrad. Die Anfahreinheit umfasst ferner einen Eingang und einen Ausgang. Das Anfahrelement selbst weist eine An- und eine Abtriebsseite auf. Die Abtriebsseite des Anfahrelementes in Form der hydrodynamischen Kupplung ist mit dem Ausgang der Anfahreinheit verbunden. Dabei ist zwischen dem Sekundärrad, d.h. dem Abtrieb des Anfahrelementes, und dem Ausgang der Anfahreinheit ein Freilauf vorgesehen. Der Freilauf ermöglicht als richtungsgeschaltete Kupplung im wesentlichen die zwei folgenden Funktionszustände:
- 1. Ist die Drehzahl auf der Abtriebsseite des Anfahrelementes, d.h. dem Sekundärrad, gleich der am Ausgang der Anfahreinheit, wird ein Moment vom Sekundärrad auf den Ausgang der Anfahreinheit übertragen.
- 2. Ist die Drehzahl des Sekundärrades, d.h. des Abtriebes des Anfahrelementes, geringer als am Ausgang der Anfahreinheit, wird über das Sekundärrad kein Moment auf den Ausgang übertragen. Das Sekundärrad ist frei.
- 1. If the speed on the output side of the starting element, ie the secondary wheel, is equal to that at the exit of the starting unit, a torque is transmitted from the secondary wheel to the exit of the starting unit.
- 2. If the speed of the secondary wheel, ie the output of the starting element, is lower than at the output of the starting unit, no torque is transmitted to the output via the secondary wheel. The secondary wheel is free.
Ferner umfasst diese Anfahreinheit eine Einrichtung zum wahlweisen Festhalten des Sekundärrades, wodurch gleichzeitig die vollwertige Funktion des hydrodynamischen Bauelementes als hydrodynamischer Retarder realisiert wird. Eine separate hydrodynamische Bremseinrichtung, welche insbesondere beim Einsatz in Nutzkraftwagen Verwendung findet, kann dann entfallen. Die Ventilationsverluste des Retarders sind im Vergleich zum konventionellen Retarder sehr gering. Die Einrichtung zum Festhalten bzw. zur Ankopplung des Sekundärrades an das Gehäuse ist im einfachsten Fall als Bremseinrichtung in Scheibenbauweise ausgeführt. Dabei stellt sich jedoch das Problem, dass eine Abstützung sehr hoher Bremsmomente nur durch die entsprechende Auslegung der Scheibenbremseinrichtung möglich ist, was wiederum eine entsprechende Dimensionierung bedingt, die sich in einer Vergrößerung des erforderlichen Bauraumes, insbesondere in axialer und/oder radialer Richtung, niederschlägt, um die kraftschlüssig miteinander in Wirkverbindung bringbaren Flächen bereitstellen zu können. Ferner ist mit beiden genannten Lösungen keine befriedigende Wirkung als Feststellbremse beim Anfahren am Berg erzielbar, da hier zur Betätigung der Bremseinrichtung immer sehr große Kräfte aufzubringen sind und geringe Schwankungen bereits zum Rutschender Bremseinrichtung führen. Auch sind Reibbremseinrichtungen erhöhtem Verschleiß unterworfen.This start-up unit also includes a device for optionally holding the secondary wheel, thereby simultaneously ensuring the full functionality of the hydrodynamic Component is implemented as a hydrodynamic retarder. A separate hydrodynamic braking device, which in particular when Use in commercial vehicles can then be omitted. The ventilation losses of the retarder are compared to the conventional retarder very low. The device for holding or for coupling of the secondary wheel to the housing is in the simplest case as a brake device in disc design executed. However, the problem arises that a support is very high braking torques only through the appropriate design of the disc brake device possible is, which in turn requires a corresponding dimensioning, the itself in an enlargement of the required space, especially in the axial and / or radial Direction, precipitates, around the non-positive to be able to provide surfaces that can be brought into operative connection. Further is with both solutions mentioned no satisfactory effect as a parking brake when starting on Mountain achievable, since it is used here the braking device must always be applied with very large forces and small fluctuations already cause the braking device to slip. Friction brake devices are also subject to increased wear.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anfahreinheit der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die genannten Nachteile vermieden werden. Diese soll dabei durch einen geringen konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand sowie eine geringe Baulänge in axialer Richtung und in radialer Richtung und eine nahezu verschleißlose Betriebsweise charakterisiert sein. Die Funktionsweise der Bremseinrichtung ist dabei möglichst einfach zu realisieren. Aufwendige Steuerungen und/oder Regelungen sind zu vermeiden.The invention is therefore based on the object of a starting unit of the aforementioned Art to develop in such a way that the disadvantages mentioned are avoided. This should be characterized by a low design and manufacturing outlay, a small overall length in the axial direction and in the radial direction and an almost wear-free mode of operation. The operation of the braking device is as simple as possible to implement. Elaborate controls and / or regulations are to be avoided.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.The solution according to the invention is characterized by the features of claim 1 characterized. Advantageous configurations are described in the subclaims.
Eine Anfahreinheit mit einem Eingang und einem Ausgang und einem zwischen diesen angeordneten hydrodynamischen Bauelement, umfassend ein mit dem Eingang koppelbares Primärrad und ein mit dem Ausgang koppelbares Sekundärrad, die miteinander einen mit Betriebsmittel befüllbaren torusförmigen Arbeitsraum bilden, umfasst eine dem Sekundärrad zugeordnete kraftschlüssige Bremseinrichtung. Das hydrodynamische Bauelement ist dabei frei von einem Leitrad. Dies bedeutet, dass das hydrodynamische Bauelement im Traktionsbetrieb zur Leistungsübertragung zwischen Eingang und Ausgang als hydrodynamische Kupplung und damit Drehzahlwandler fungiert. Dem Sekundärrad ist eine kraftschlüssige Bremseinrichtung zugeordnet, welche ein Festsetzen des Sekundärrades gegenüber dem Gehäuse oder einem ruhenden, d.h. ortsfesten Bauteil ermöglicht. Erfindungsgemäß ist dem Sekundärrad oder dessen Verbindung mit dem Ausgang eine synchron schaltbare formschlüssige Kupplung zur Realisierung einer formschlüssigen Verbindung zwischen einem Gehäuse oder einem ortsfesten Bauteil und dem Sekundärrad oder der Verbindung dessen mit dem Ausgang vorgesehen. Der Formschluss erfolgt dabei in Umfangsrichtung, so dass eine Relativbewegung des Sekundärrades bzw. des mit diesem drehfest gekoppelten Elementes gegenüber dem Gehäuse oder dem ortsfesten Bauteil in Umfangsrichtung ausgeschlossen wird, bzw. nur im Rahmen des Kupplungsspiels möglich ist. Dieser ist eine Betätigungseinrichtung zugeordnet. Zur Einstellung des normalen Bremsbetriebes, d.h. bei Auftreten eines Fahrerwunsches bzw. eines diesen wenigstens mittelbar, d.h. direkt oder indirekt charakterisierenden Signals zur Verringerung der Fahrgeschwindigkeit, der Einhaltung einer Beschleunigung oder der Erzeugung eines bestimmten Bremsmomentes wird dabei die Bremseinrichtung zum Abbremsen des Sekundärrades aktiviert. Die Abbremsung erfolgt dabei nahezu bis zum Stillstand, vorzugsweise bis zum Stillstand. Das hydrodynamische Bauelement wird entsprechend des gewünschten Bremsmomentes bzw. der erforderlichen Bremsleistung befüllt oder befindet sich noch im befüllten Zustand. Bei Erreichen des Stillstandes oder einer sehr geringen Umlaufgeschwindigkeit am Sekundärrad erfolgt eine Aktivierung der synchron schaltbaren Kupplung. Diese koppelt das Sekundärrad oder ein mit diesem drehfest gekoppeltes Element an das Gehäuse oder ein ortsfestes Bauteil. Die synchron schaltbare Kupplung übernimmt somit hier die Funktion einer Brems- bzw. Festhalteeinrichtung für das Sekundärrad bzw. das mit diesem drehfest gekoppelte Element.A starting unit with one entrance and an outlet and a hydrodynamic one disposed between them Component comprising a primary wheel that can be coupled to the input and a secondary wheel which can be coupled to the output and which unites one another can be filled with equipment toroidal Form work space, includes a non-positive brake device assigned to the secondary wheel. The hydrodynamic component is free of a stator. This means that the hydrodynamic component is used in traction mode power transmission between input and output as a hydrodynamic coupling and thus speed converter acts. The secondary wheel is a non-positive Associated braking device which fixes the secondary wheel against the casing or a dormant, i.e. fixed component enables. According to the invention secondary or its connection to the output is a synchronously switchable positive Coupling to create a positive connection between a housing or a stationary component and the secondary wheel or the connection thereof provided with the exit. The form fit takes place in the circumferential direction, so that a relative movement of the secondary wheel or with it rotatably coupled element relative to the housing or the stationary component is excluded in the circumferential direction, or only within the scope of the clutch play possible is. This is an actuator assigned. For setting the normal braking operation, i.e. at Occurrence of a driver request or at least indirectly, i.e. directly or indirectly characterizing signal for reduction the driving speed, compliance with an acceleration or The generation of a certain braking torque becomes the braking device for braking the secondary wheel activated. The braking takes place almost to a standstill, preferably to a standstill. The hydrodynamic component will be according to the desired Filled braking torque or the required braking power or is still in the filled Status. When it comes to a standstill or a very low one Circulation speed on the secondary wheel the synchronously switchable clutch is activated. This couples the secondary wheel or an element rotatably coupled to the housing or a stationary component. The synchronously switchable clutch takes over thus the function of a braking or holding device for the secondary wheel or the element coupled with this rotationally fixed.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird es möglich, die kraftschlüssige Bremseinrichtung hinsichtlich ihrer Dimensionierung sehr klein und kompakt auszulegen, beispielsweise als einfache Scheibenbremseinrichtung, da diese lediglich derart dimensioniert werden muss, dass eine Abbremsung des Sekundärrades bis zum Stillstand oder nahezu zum Stillstand möglich ist. Eine Abstützung des mittels des dann als Retarder arbeitenden hydrodynamischen Bauelementes aufgebrachten Bremsmomentes erfolgt allein über die synchron schaltbare formschlüssige Kupplung am Gehäuse oder einem ortsfesten Bauteil nahezu verschleißlos.With the solution according to the invention it possible the non-positive Braking device very small in size designed to be compact, for example as a simple disc brake device, since this only has to be dimensioned in such a way that braking of the secondary wheel until standstill or almost to standstill is possible. A support for the by means of the hydrodynamic component then working as a retarder applied braking torque occurs solely via the synchronously switchable positive Coupling on the housing or a stationary component almost wear-free.
Die schaltbare formschlüssige Kupplung kann dabei der Bremseinrichtung in Leistungsübertragungsrichtung vom Eingang zum Ausgang der Anfahreinheit betrachtet nachgeschaltet oder vorgeschaltet sein.The switchable positive coupling can the braking device in the direction of power transmission from the input considered downstream or upstream to the exit of the starting unit his.
Die Betätigungseinrichtung der synchron schaltbaren Kupplung kann vielgestaltig ausgeführt sein. Denkbar sind mechanisch, elektrisch, pneumatisch, hydraulisch oder elektro-mechanisch, elektro-pneumatisch, elektro-hydraulische Lösungen. Die konkrete Ausführung ist abhängig von den Randbedingungen des Einsatzfalles. Vorzugsweise werden jedoch Lösungen gewählt, bei denen mit geringem Aufwand, insbesondere mit kleinen Stelleinrichtungen große Kräfte erzeugt werden können und die einfach in Fahrsteuerungen integrierbar sind.The actuator of the synchronously switchable Coupling can take many forms. Mechanical are conceivable electrical, pneumatic, hydraulic or electro-mechanical, electro-pneumatic, electro-hydraulic solutions. The concrete execution depends on on the boundary conditions of the application. However, preferably solutions selected for those with little effort, especially with small actuators size personnel can be generated and which can be easily integrated into the driving controls.
Die synchron schaltbare formschlüssige Kupplung umfasst wenigstens ein axial verschiebbares formschlüssige Mitnahmeelemente aufweisendes oder tragendes erstes Kupplungselement, welches bei Aktivierung der Kupplung mit dazu komplementär ausgebildeten Mitnahmeelementen am Gehäuse oder dem ortsfesten Bauteil und dem Sekundärrad in Eingriff steht und an welchem die Betätigungseinrichtung wenigstens mittelbar, d.h. direkt oder über weitere Übertragungselemente wirksam wird. Es sind Mittel zur axialen Festsetzung des ersten Kupplungselementes, d.h. zur Lagefixierung in axialer Richtung vom Eingang zum Ausgang betrachtet vorgesehen. Diese werden gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung von der Betätigungseinrichtung mit gebildet, so dass keine zusätzlichen Maßnahmen erforderlich werden. D.h., dass beispielsweise bei Nutzung einer elektro-pneumatischen oder hydraulischen Betätigungseinrichtung der Druck zur Aktivierung der schaltbaren Kupplung zum Halten des Kupplungselementes in seiner Lage genutzt wird. Dazu ist beispielsweise das Kupplungselement als Kolben ausgebildet oder mit mindestens einem Kolben drehfest gekoppelt, wobei die Betätigungseinrichtung am Kolben wirksam wird. Bei Lösungen, bei welchem der Betätigungsdruck hydraulisch oder pneumatisch erzeugt wird, wird der Kolben druckmitteldicht im Gehäuse oder dem ortsfesten Bauteil oder an beiden geführt ist, wobei die zur Beaufschlagung des Kolbens erforderlichen Druckkammern vom Gehäuse oder dem ortsfesten Bauteil oder beiden gebildet werden. Die Betätigungseinrichtung weist dazu ein Druckbereitstellungssystem auf, umfassend eine Druckquelle, die den Kolben oder einen ersten Kolben auf der der Verschiebungsrichtung zum Erreichen der Eingriffsstellung entgegengesetzt ausgerichteten Stirnseite beaufschlagt. Diese Druckquelle oder eine weitere Druckquelle kann dann dazugenutzt werden, den Kolben oder einen zweiten Kolben auf einer in Verschiebungsrichtung zum Eingriff gerichteten Stirnseite zu beaufschlagen. Im erstgenanten Fall wird der Kolben oder bei Lösungen mit zwei Kolben ein zweiter Kolben auf der der Verschiebungsrichtung zum Erreichen der Eingriffsstellung entgegengesetzt ausgerichteten Stirnseite von der Druckquelle zur Deaktivierung beaufschlagt, und der Wechsel zwischen Aktivierung und Deaktivierung und damit der Beaufschlagung der unterschiedlichen Kolbenflächen wird über Mittel zur wahlweisen Beaufschlagung der einzelnen Kolbenstirnseiten oder Kolben, vorzugsweise eine Ventileinrichtung gesteuert.The synchronously switchable positive coupling comprises at least one axially displaceable positive driving element having or carrying first coupling element which, when the coupling is activated, engages with complementary driving elements on the housing or the stationary component and the secondary wheel and on which the actuating device is at least indirectly, ie directly or takes effect via other transmission elements. Means are provided for axially fixing the first coupling element, ie for fixing the position in the axial direction from the entrance to the exit. According to a particularly advantageous embodiment, these are also formed by the actuating device, so that no additional measures are necessary. This means that, for example, when using an electro-pneumatic or hydraulic actuating device, the pressure for activating the switchable clutch is used to hold the clutch element in its position. For this purpose, for example, the coupling element is designed as a piston or is coupled in a rotationally fixed manner to at least one piston, the actuating device acting on the piston. At Lö Solutions in which the actuating pressure is generated hydraulically or pneumatically, the piston is pressure-tight in the housing or the fixed component or on both, the pressure chambers required to act on the piston are formed by the housing or the fixed component or both. For this purpose, the actuating device has a pressure supply system, comprising a pressure source which acts on the piston or a first piston on the end face oriented opposite to the direction of displacement in order to reach the engagement position. This pressure source or a further pressure source can then be used to pressurize the piston or a second piston on an end face directed towards engagement in the displacement direction. In the former case, the piston or, in the case of solutions with two pistons, a second piston is acted upon by the pressure source for deactivation on the end face oriented opposite to the direction of displacement in order to reach the engagement position, and the change between activation and deactivation and thus the application of the different piston surfaces is made via means to selectively act upon the individual piston faces or pistons, preferably controlled by a valve device.
Die Mitnahmeelemente am Kupplungselement und dem Sekundärrad, dem Gehäuse oder dem ortsfesten Bauteil sind in axialer Richtung betrachtet gerade oder gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung schräg ausgerichtet, d.h. dass die die Mitnahmeelemente charakterisierenden Flanken bzw. Flankenlinien oder Flächen in axialer Richtung betrachtet im ersten Fall parallel zur theoretischen Rotationsachse des Sekundärrades bzw. m weiten Fall bei Projizierung der die Mitnahmeelemente tragenden Umfangsflächen in eine Ebene und Verschiebung dieser bis zur Rotationsachse in einem Winkel zur Rotationsachse verlaufen. Die den Verlauf der einzelnen Mitnahmeelemente beschreibenden Flankenlinien sind dann in axialer Richtung vom Eingang zum Ausgang in Umfangsrichtung betrachtet entgegen der Drehrichtung des Sekundärrades bzw. der mit dem Primärrad gekoppelten Antriebsmaschine ausgerichtet. Mit dieser Lösung wird es möglich, eine selbsttätige Rückstellung des Kupplungselementes bei Unterbrechung oder Deaktivierung der Betätigungs- und Haltekraft in axialer Richtung zu erzielen, indem das Restmoment bzw. Überschussmoment des hydraulischen Kreislaufes im torusförmigen Arbeitsraum bei Beendigung des Bremsvorganges bzw. Anfahren am Berg genutzt wird. Diese Lösung zeichnet sich durch einen besonders geringen fertigungs- und steuerungstechnischen Aufwand aus, da lediglich zur Aktivierung der schaltbaren Kupplung, d.h. Verschiebung in axialer Richtung zum Zweck des in Eingriff Bringens der Mitnahmeelemente eine Betätigungskraft und zum Halten des Kupplungselementes in seiner Position in axialer Richtung eine Haltekraft erforderlich sind, während zur Deaktivierung nur eine Unterbrechung bzw. Reduzierung dieser Kräfte bis auf Null erforderlich ist.The driving elements on the coupling element and the secondary wheel, the housing or the stationary component are straight when viewed in the axial direction or according to one particularly advantageous embodiment aligned obliquely, i.e. that the the flanks or flank lines characterizing the driving elements or areas viewed in the axial direction parallel to the theoretical axis of rotation in the first case of the secondary wheel or m wide case when projecting the carrying elements peripheral surfaces in a plane and shift it up to the axis of rotation in run at an angle to the axis of rotation. The course of each Flank lines describing entrainment elements are then in axial Direction from the entrance to the exit viewed in the circumferential direction the direction of rotation of the secondary wheel or the one with the primary wheel coupled drive machine aligned. With this solution it possible an automatic provision the coupling element in the event of interruption or deactivation of the Operating and holding force in to achieve axial direction by the residual torque or excess torque of the hydraulic circuit in the toroidal workspace upon termination braking or starting on the mountain. This solution draws through a particularly low manufacturing and control technology Effort because only to activate the switchable clutch, i.e. Axial displacement for the purpose of engaging the driving elements an actuating force and to hold the coupling element in position in the axial Direction a holding force is required, while for deactivation only an interruption or reduction of these forces to zero is required is.
Zur Realisierung eines Eingriffs ausgehend von einer Ausgangsposition und der selbsttätigen Rückstellung ist ein Mitnahmeelement durch eine sehr große Steigung charakterisiert. Betrachtet über die Länge in axialer Richtung erfolgt keine vollständige Umschlingung in Umfangsrichtung, vorzugsweise nur eine teilweise Umschlingung. Die Größe des Flankenwinkels der Mitnahmeelemente liegt vorzugsweise in einem Bereich von einschließlich 20° bis einschließlich 45°. Zur Überwindung der Haftreibung des Kupplungselementes ist zwischen diesem und dem Gehäuse oder dem ortfesten Bauteil eine Rückholfeder angeordnet. Die Federkraft der Rückholfeder ist dabei größer als die Gleitreibungskraft des Kupplungselementes. Die Hauptaufgabe der Federeinrichtung besteht dabei darin, das Kupplungselement im Ausgangszustand zu halten und abzustützen.To implement an intervention based on a starting position and the automatic reset is a driving element characterized by a very large slope. Considered about the Length in in the axial direction there is no complete wrap in the circumferential direction, preferably only a partial loop. The size of the flank angle the entraining elements are preferably in a range from 20 ° to 45 ° inclusive. To overcome the static friction of the coupling element is between this and the casing or a return spring is arranged on the stationary component. The Return spring is larger than the sliding friction force of the coupling element. The main task the spring device consists in the coupling element in Maintain and support the initial state.
Die formschlüssigen Mitnahmeelemente sind in Abhängigkeit der Ausgestaltung des Kupplungselementes, des Sekundärrades und des Gehäuses sowie des ortsfesten Bauteiles und deren räumlicher Zuordnung zueinander an diesen angeordnet. Ist das erste Kupplungselement wenigstens teilweise als Hülse mit größerem Innendurchmesser als der Außendurchmesser des Sekundärrades im Kupplungsbereich ausgebildet, sind die Mitnahmeelemente am Innenumfang des als Hülse ausgebildeten Teils angeordnet. Die zu den Mitnahmeelementen am ersten Kupplungselement komplementär ausgebildeten Mitnahmeelemente am Sekundärrad oder der Verbindung dessen mit dem Ausgang sind an deren Außenumfang angeordnet. Die zu den Mitnahmeelementen am ersten Kupplungselement komplementär ausgebildeten Mitnahmeelemente am ortsfesten Bauteil oder am Gehäuse können dann ebenfalls am Außenumfang dieser Elemente angeordnet sein. Ist zusätzlich wenigstens ein Teil der Mitnahmeelemente am ersten Kupplungselement oder sind diese generell an dessen Außenumfang angeordnet, werden die zu den Mitnahmeelementen am ersten Kupplungselement komplementär ausgebildeten Mitnahmeelemente am Sekundärrad oder dessen Verbindung mit dem Ausgang am Innenumfang angeordnet. Dies gilt in Analogie für die zu den Mitnahmeelementen am ersten Kupplungselement komplementär ausgebildeten Mitnahmeelemente am ortsfesten Bauteil oder am Gehäuse.The positive entrainment elements are dependent on the design of the coupling element, the secondary wheel and of the housing as well as the stationary component and their spatial allocation to each other arranged on this. Is the first coupling element at least partially as a sleeve with a larger inner diameter than the outside diameter of the secondary wheel The driving elements are formed on the inner circumference in the coupling area the as a sleeve trained part arranged. The take-along elements on first coupling element complementary driving elements on the secondary wheel or the connection thereof with the exit are on its outer circumference arranged. The driving elements on the first coupling element complementary trained driving elements on the stationary component or on the housing can then also on the outer circumference of these elements. Is at least part of it of the driving elements on the first coupling element or are these generally on its outer circumference arranged, are to the driving elements on the first coupling element complementary trained driving elements on the secondary wheel or its connection with the outlet arranged on the inner circumference. This applies analogously for the complementary to the driving elements on the first coupling element Driving elements on the stationary component or on the housing.
Die synchronschaltbare Kupplung kann als Klauenkupplung oder Zahnkupplung ausgebildet sein. Die Mitnahmeelemente sind dann als Klauen oder mit Evolventenverzahnung ausgeführt.The synchronously switchable clutch can be designed as a claw coupling or tooth coupling. The takeaway elements are then designed as claws or with involute teeth.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Anfahreinheit ist zwischen dem Sekundärrad und dem Ausgang ein Freilauf angeordnet. Die Anordnung der schaltbaren Kupplungseinrichtung kann dabei räumlich vor oder nach dem Freilauf in axialer Richtung betrachtet erfolgen, d.h. diese ist unabhängig von diesem. Funktional ist diese jedoch dem Freilauf vorgeschaltet. Der Freilauf ermöglicht als richtungsgeschaltete Kupplung im wesentlichen die zwei folgenden Funktionszustände:
- 1. Ist die Drehzahl auf der Abtriebsseite des Anfahrelementes, d. h. dem Turbinenrad gleich der am Ausgang der Multifunktionseinheit wird ein Moment vom Turbinenrad auf den Ausgang der Multifunktionseinheit übertragen.
- 2. Ist die Drehzahl des Turbinenrades, d. h. des Abtriebes des Anfahrelementes geringer als am Ausgang der Anfahreinheit wird über das Turbinenrad kein Moment auf den Ausgang übertragen, das Turbinenrad läuft frei.
- 1. If the speed on the output side of the starting element, ie the turbine wheel is equal to that at the output of the multifunction unit, a moment is transmitted from the turbine wheel to the output of the multifunction unit.
- 2. If the speed of the turbine wheel, ie the output of the starting element, is lower than at the exit of the starting unit, no torque is transmitted to the output via the turbine wheel, the turbine wheel runs freely.
Diese Lösung bietet neben der Realisierung eines nahezu verschleißfreien Anfahr- und Bremsvorganges den Vorteil, dass während des Schaltvorganges das hydrodynamische Bauelement nicht entleert werden muss und auch keine zusätzliche Trennkupplung zur Leistungsunterbrechung erforderlich ist. Die Abkoppelung des Einganges, welcher in der Regel die Getriebeeingangswelle bildet, von den nachgeordneten Schaltstufen erfolgt allein über den Freilauf und sichert somit die Funktion der Synchroneinrichtung im Schaltgetriebe.In addition to realizing a almost wear-free Starting and braking the advantage that while of the switching process, the hydrodynamic component is not emptied must be and no additional Isolation clutch is required for power interruption. The uncoupling the input, which usually forms the transmission input shaft, of the downstream switching stages takes place solely via the freewheel and thus ensures the function of the synchronizer in the manual transmission.
Unter einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Anfahreinheit neben dem Anfahrelement in Form einer hydrodynamischen Kupplung eine Überbrückungskupplung, wobei beide parallel zueinander geschaltet sind, jedoch nur während zeitlich geringer oder definierter Phasen gemeinsam im Eingriff sind, wobei der Leistungsfluss zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Anfahreinheit unterbrechbar ist. Diese Unterbrechbarkeit kann dabei beim Einsatz der Anfahreinheit in automatisierten Schaltgetrieben mit der Anfahreinheit nachgeordnetem mechanischem Getriebeteil durch die Schaltbarkeit der Überbrückungskupplung bei gleichzeitiger Entleerung bzw. bereits geleerter hydrodynamischer Kupplung oder beim Einsatz in automatisierten Schaltgetrieben mit mechanischem Getriebeteil oder Nach- bzw. Gruppenschaltsatz beim Umschalten zwischen den ersten beiden unteren Gangstufen durch die Entleerung der hydrodynamischen Kupplung erfolgen. Vorzugsweise werden bei einer derartigen Ausführung die Abtriebsseiten der hydrodynamischen Kupplung und der Überbrückungskupplung drehfest miteinander über den Freilauf gekoppelt. Der Vorteil dieser Anordnung besteht im wesentlichen darin, dass nur zwei Zustände bezüglich der Leistungsübertragung vom Eingang der Anfahreinheit bis zum Ausgang unterschieden werden müssen, wobei die Leistungsübertragung entweder rein mechanisch über die Überbrückungskupplung oder hydrodynamisch über das hydrodynamische Bauelement erfolgt. Durch die geeignete Ansteuerung können dabei die Vorteile der hydrodynamischen Leistungsübertragung für bestimmte Fahrzustände optimal genutzt werden. Dies gilt insbesondere für den Anfahrvorgang, welcher vollständig verschleißfrei erfolgen kann, wobei in allen anderen Fahrzuständen eine vollständige Überbrückung der schlupfbehafteten hydrodynamischen Kupplung realisiert wird. Ab einem bestimmten Schlupfzustand, welcher abhängig von der Auslegung der hydrodynamischen Kupplung ist, erfolgt die Überbrückung durch eine Kopplung zwischen dem Pumpen- und dem Turbinenrad mittels mechanischer Überbrückungskupplung. Die Antriebsleistung wird von einer mit der Multifunktionseinheit, insbesondere dem Eingang koppelbaren Antriebsmaschine mit nur geringen Verlusten, bedingt durch die mechanischen Übertragungssysteme und die notwendige Hilfsenergie, auf den Ausgang übertragen. Da für den Einsatz in Schaltgetrieben, insbesondere synchronisierten Schaltgetrieben beim Wechsel zwischen zwei Gangstufen die Verbindung zwischen der Antriebsmaschine und dem Abtrieb in der Regel getrennt werden sollte, wird diese Aufgabe der Überbrückungskupplung zugeordnet.Included in a further aspect of the invention the starting unit next to the starting element in the form of a hydrodynamic Clutch a lock-up clutch, whereby both are connected in parallel to each other, but only for a shorter period of time or defined phases are engaged together, whereby the power flow interruptible between the entrance and the exit of the starting unit is. This interruption can occur when using the starting unit in automated gearboxes with the starting unit downstream mechanical transmission part due to the switchability of the lock-up clutch with simultaneous emptying or already empty hydrodynamic coupling or when used in automated gearboxes with mechanical Gear part or secondary or group shift set when switching between the first two lower gears by emptying the hydrodynamic Coupling done. In such an embodiment, the Output sides of the hydrodynamic clutch and the lock-up clutch are non-rotatable with each other about coupled the freewheel. The advantage of this arrangement is essential in that only two states regarding power transmission be distinguished from the entrance of the starting unit to the exit have to, being the power transmission either purely mechanically the lock-up clutch or hydrodynamically over the hydrodynamic component takes place. With the appropriate control can the advantages of hydrodynamic power transmission for certain driving conditions can be used optimally. This applies in particular to the starting process, which Completely wear can take place, with a complete bridging of the in all other driving conditions slip hydrodynamic clutch is realized. From one certain slip condition, which depends on the design of the is hydrodynamic coupling, the bridging takes place through a coupling between the pump and turbine wheel by means of a mechanical lock-up clutch. The drive power is from a with the multifunction unit, especially the input machine that can be coupled with only a small amount Losses due to the mechanical transmission systems and the necessary auxiliary energy, transferred to the output. As for use in manual transmissions, especially synchronized manual transmissions when changing between two gears the connection between the Drive machine and the output should usually be separated, this task of the lock-up clutch assigned.
Die drehfeste Verbindung zwischen den Abtriebsseiten des hydrodynamischen Bauelementes, insbesondere der hydrodynamischen Kupplung vor dem Freilauf und der Überbrückungskupplung kann dabei lösbar oder unlösbar bezüglich der Montage erfolgen. Die Verbindung selbst kann im erstgenannten Fall form- und/oder kraftschlüssig erfolgen. Im zweiten Fall kann die Verbindung beispielsweise durch Stoffschluss oder durch Ausführung als integrale Baueinheit von Turbinenrad der Turbokupplung und Abtrieb der Überbrückungskupplung – bei Ausführung als mechanische Kupplung in Lamellenbauweise in Form der Kupplungsausgangsscheibe der Überbrückungskupplung – realisiert werden. Die konkrete Auswahl der Verbindungsart erfolgt entsprechend den Erfordernissen des Einsatzfalles.The rotatable connection between the output sides of the hydrodynamic component, in particular the hydrodynamic clutch before the freewheel and the lock-up clutch can be solvable or unsolvable in terms of assembly. The connection itself can in the former case positively and / or non-positively. In the second case, the connection can be made, for example, by a material bond or by execution as an integral unit of the turbine wheel of the turbo coupling and output the lock-up clutch - when executed as Mechanical clutch in multi-plate design in the form of the clutch output disc the lock-up clutch - realized become. The specific choice of connection type is made accordingly the requirements of the application.
Die Überbrückungskupplung ist als mechanische Reibkupplung, vorzugsweise in Lamellenbauart und vorzugsweise nass laufend ausgeführt.The lock-up clutch is as mechanical Friction clutch, preferably in a multi-plate design and preferably wet running continuously.
Vorzugsweise erfolgt die Integration der Komponenten hydrodynamische Kupplung, Überbrückungskupplung sowie des Freilaufes in einem gemeinsamen Gehäuse, wobei die Überbrückungskupplung vorzugsweise im Betriebsmittel der hydrodynamischen Kupplung mit umläuft. Das gemeinsam nutzbare Gehäuse kann dabei
- 1. vom Gehäuse des hydrodynamischen Bauelementes, insbesondere der hydrodynamischen Kupplung oder des hydrodynamischen Wandlers oder
- 2. einem separaten Gehäuse oder
- 3. dem Gehäuse von Anschlusselementen, beispielsweise einer Antriebsmaschine oder des Getriebes gebildet werden.
- 1. from the housing of the hydrodynamic component, in particular the hydrodynamic coupling or the hydrodynamic converter or
- 2. a separate housing or
- 3. the housing of connection elements, for example a drive machine or the transmission, are formed.
Denkbar ist im letzten Fall beispielsweise die Ausbildung des Gehäuses entweder allein von der mit der Anfahreinheit koppelbaren Antriebsmaschine oder der mit der Anfahreinheit koppelbaren Getriebebaueinheit oder von beiden an die Anfahreinheit anschließenden Elementen.In the latter case, it is conceivable, for example, to design the housing either solely by the drive machine that can be coupled to the starting unit or by the gear unit that can be coupled to the starting unit unit or both of the elements adjoining the starting unit.
Die erfindungsgemäß gestaltete Anfahreinheit baut sehr klein und hat somit bei Integration in einer Getriebebaueinheit, insbesondere einem manuellen Schaltgetriebe, einem automatisierten Schaltgetriebe oder Automatgetriebe, wobei letzteres sowohl Schaltstufen als auch stufenlose Getriebe umfassen kann, nur geringen Einfluss auf die Baulänge. Die bauliche Einheit aus hydrodynamischer Kupplung, Überbrückungskupplung und Freilauf kann als modulare Baueinheit vormontiert im Handel angeboten und geliefert werden. Die Integration in einer Anschlusseinheit erfolgt dann kraftschlüssig und/oder formschlüssig, beispielsweise durch Aufstecken der modularen Baueinheit auf eine Eingangswelle des Anschlusselementes, insbesondere einer Getriebebaueinheit oder die Realisierung einer Welle-Nabe-Verbindung zwischen dem Ausgang der Anfahreinheit und dem Eingang der Anschlusseinheit, wobei die Eingangswelle der Anschlusseinheit gleichzeitig die Ausgangswelle der Anfahreinheit im montierten Zustand bilden kann.The starting unit designed according to the invention builds very small and therefore has when integrated in a gear unit, especially a manual gearbox, an automated one Manual transmission or automatic transmission, the latter both switching stages as well as continuously variable transmissions can have little influence to the overall length. The structural unit consisting of hydrodynamic clutch, lock-up clutch and freewheel can be offered as a pre-assembled modular unit in stores and to be delivered. The integration in a connection unit takes place then non-positive and / or form-fitting, for example by plugging the modular unit onto one Input shaft of the connection element, in particular a gear unit or the realization of a shaft-hub connection between the output the start-up unit and the input of the connection unit, the Input shaft of the connection unit simultaneously the output shaft the starting unit can form in the assembled state.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:The solution according to the invention is described below explained by figures. The following is shown in detail:
Die
Die Anfahreinheit
Die Anfahreinheit
Die
Eine andere hier nicht dargestellte
Ausführungsmöglichkeit
besteht darin, jeden der Druckräume
Die formschlüssigen Mitnahmeelemente
Verdeutlicht die
Bei Deaktivierung bzw. Unterbrechung
der Druckbeaufschlagung über
die Druckbereitstellungseinheit
Das System basiert darauf, dass immer
das Überschussmoment
an der hydrodynamischen Baueinheit, insbesondere am Sekundärrad
Das Überschuss- oder Restmoment
wird dabei bei mit Hydraulikfluid gefülltem torusförmigen Arbeitsraum
Unter einem weiteren Aspekt der Erfindung wird
die synchron schaltbare Kupplung
Der Ausschnitt A verdeutlicht in
schematisch vereinfachter Darstellung am Beispiel des Sekundärrades
Die in
Bei den in den
- 11
- Getriebebaueinheittransmission unit
- 22
- Anfahreinheitstarter
- 33
- Anfahrelementstarting element
- 44
- hydrodynamische Kupplunghydrodynamic clutch
- 55
- Primärradprimary wheel
- 66
- Sekundärradsecondary
- 77
- torusförmiger Arbeitsraumtoroidal work space
- 88th
- Antrieb der hydrodynamischen Kupplungdrive the hydrodynamic clutch
- 99
- Abtrieb der hydrodynamischen Kupplungoutput the hydrodynamic clutch
- 1010
- hydrodynamischer Retarderhydrodynamic retarder
- 1111
- Bremseinrichtungbraking means
- 1212
- ortsfeste Scheibestationary disc
- 1313
- Gehäusecasing
- 1414
- zweites Scheibenelementsecond disk element
- 1515
- Kolbenelementpiston element
- 1616
- Synchron schaltbare formschlüssige KupplungSynchronous switchable positive clutch
- 1717
- Bremseinrichtungbraking means
- 1818
- Kolbenpiston
- 1919
- Mitnahmeelementdriving element
- 2020
- Mitnahmeelementdriving element
- 2121
- schaltbare Kupplungswitchable clutch
- 2222
- Überbrückungskupplunglock-up clutch
- 2323
- ArbeitskreislaufWorking circuit
- 2424
- KupplungseingangsscheibeClutch input disc
- 2525
- KupplungsausgangsscheibeClutch output disc
- 2626
- Federeinrichtungspring means
- 2727
- DruckbereitstellungseinheitPressure supply unit
- 2828
- Stirnflächeface
- 2929
- Verbindungsleitungconnecting line
- 3030
- Druckraumpressure chamber
- 3131
- Druckraumpressure chamber
- 3232
- Stirnflächeface
- 3333
- hydrodynamisches Bauelementhydrodynamic module
- 3434
- ortsfestes Bauteilstationary component
- 3535
- Mitnahmeelementdriving element
- 3636
- Betätigungseinrichtungactuator
- Ee
- Eingangentrance
- AA
- Ausgangoutput
- FF
- Freilauffreewheel
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