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WO2019080960A1 - Vorrichtung und verfahren zum synchronisieren - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum synchronisieren

Info

Publication number
WO2019080960A1
WO2019080960A1 PCT/DE2018/100830 DE2018100830W WO2019080960A1 WO 2019080960 A1 WO2019080960 A1 WO 2019080960A1 DE 2018100830 W DE2018100830 W DE 2018100830W WO 2019080960 A1 WO2019080960 A1 WO 2019080960A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gear
actuating
transmission
synchronizing
locking
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2018/100830
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Oswald Friedmann
Wolfgang Haas
Dominik Hans
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority to EP18786665.2A priority Critical patent/EP3701162A1/de
Priority to DE112018004976.0T priority patent/DE112018004976A5/de
Priority to CN201880080310.5A priority patent/CN111527320B/zh
Publication of WO2019080960A1 publication Critical patent/WO2019080960A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/02—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches
    • F16D23/04—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches with an additional friction clutch
    • F16D23/06—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches with an additional friction clutch and a blocking mechanism preventing the engagement of the main clutch prior to synchronisation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/02—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches
    • F16D23/04—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches with an additional friction clutch
    • F16D23/06—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches with an additional friction clutch and a blocking mechanism preventing the engagement of the main clutch prior to synchronisation
    • F16D2023/0637—Details relating to the hub member on which the sliding is arranged
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/12—Mechanical clutch-actuating mechanisms arranged outside the clutch as such
    • F16D2023/123—Clutch actuation by cams, ramps or ball-screw mechanisms

Definitions

  • the invention relates to a device for synchronizing between a shaft and a loose wheel, which is rotatably mounted on the shaft, with an actuating device, a synchronizer and a coupling device.
  • the invention further relates to a transmission with pairs of wheels, each comprising a fixed gear and a loose wheel to represent gears in the transmission.
  • the invention further relates to a method for synchronizing between a transmission shaft and a loose wheel, which is rotatably mounted on the transmission shaft, with a device previously described.
  • a synchronizer for a transmission with a rotationally fixed on a gear shaft in the circumferential direction of the transmission shaft synchronizer body is known, with a slidably mounted on the synchronizer body along the longitudinal center axis of the transmission shaft sliding sleeve, with at least one rotatable on the transmission shaft mounted and connected to the synchronizer body gear, which is connected to a coupling body or provided with a coupling toothing and can be coupled via the coupling body or the coupling teeth by means of the sliding sleeve with the synchronizer body.
  • German Offenlegungsschrift DE 0 2009 027 438 A1 discloses a synchronizing device for a manual transmission with a synchronizer body and at least one synchronizer ring, which can be fixed relative to one another in the circumferential direction by means of an indexing, wherein the indexing of at least one arranged on the synchronizer ring and in Substantially extending in the axial direction projection is formed, which engages in at least one recess of the synchronizer body, wherein the recess has at least one inclined surface portion on which the projection rests on a rotation of the synchronizer ring relative to the synchronizer body slidably.
  • a synchronization for a vehicle transmission which has a sliding sleeve, a synchronizer ring, a clutch comprises at least one inclined surface on which the synchronizer body and the synchronizer ring surface contact, and at least one acting between the synchronizer body and the synchronizer ring elastic element is provided, the one generates force acting in the circumferential direction, which press the inclined surfaces of synchronizer body and synchronizer ring to each other so that on the synchronizer ring a force acting in the direction of the synchronizer body force component arises.
  • the object of the invention is to optimize a device for synchronizing between a shaft and a loose wheel, which is rotatably mounted on the shaft, with an actuating device, a synchronizer and a coupling device with respect to the required space.
  • the object is in a device for synchronizing between a shaft and a loose wheel, which is rotatably mounted on the shaft, with an actuator, a synchronizer and a coupling device, achieved in that a locking device, the barrier effect between the, with respect to the idler gear , Is arranged radially outwardly operable actuator and the radially arranged within the idler gear synchronizer, is received radially within the idler gear.
  • the locking device is advantageously arranged overlapping in the axial direction to the idler gear. As a result, axial space can be saved.
  • the locking device prevents too early engagement of the clutch device. Only when a differential speed between the shaft and the idler gear is reduced substantially to zero, the locking device allows an actuating movement in the axial direction, which is converted from an actuating movement in the circumferential direction and transmitted to the coupling device.
  • the actuating movement in the circumferential direction is advantageously applied via an actuating element, such as a gear, radially outside the idler gear.
  • the synchronizer comprises a synchronizer ring package having synchronizer rings which are frictionally contacted by application of an axial actuation force to generate a frictional torque, also referred to as synchronous torque.
  • the coupling device is preferably designed as a form-locking coupling, for example as a dog clutch.
  • the lock pure direction via which the synchronizer can be actuated, arranged between an actuating element of the actuating device and a synchronizer ring of the synchronizer.
  • a preferred embodiment of the device is characterized in that the locking means is actuated by ramps to convert a rotational movement of an actuating element of the actuating device into an axial actuating movement.
  • a further preferred embodiment of the device is characterized in that the locking device comprises at least one blocking element.
  • the locking element is secured against rotation with respect to the idler gear, for example by a transmission element.
  • the blocking element can be designed as a locking ring.
  • the blocking element may also comprise a plurality of blocking segments.
  • the locking device may also comprise more than one blocking element.
  • a further preferred embodiment of the device is characterized in that the blocking element is provided with operating bevels.
  • the operating bevels which are also referred to as roof slopes, are advantageously also provided on the synchronizer and / or the coupling device.
  • a synchronizing ring of the synchronizing ring packet can rotate relative to the synchronizing device by a width of a roof slope or guide slope and thus prevent a further shifting of the synchronizing device.
  • the synchronizer device rotates back a synchronizer ring of the synchronizer ring packet and shifts further in the axial direction, but advantageously only by the amount of a wear reserve.
  • a further preferred embodiment of the device is characterized in that the blocking element is axially movable via ramps. If the actuator is rotated relative to the idler gear, then the locking member is displaced axially over the ramps in the direction of the synchronizer. The ramps thus act between the actuating element and the blocking element, which is non-rotatably but axially displaceable, coupled to the idler gear.
  • a spring device is arranged between the blocking element and a synchronizing ring of the synchronizing device.
  • the spring device is designed for example as a spring ring.
  • the spring device may also comprise a plurality of spring segments, for example, three spring segments or spring arches.
  • the synchronizer rings of the synchronizer ring packet are applied, that is brought into frictional contact. As a result, a slight friction torque is generated, wherein the synchronizer ring is rotated relative to the blocking element.
  • the guide slopes or roof slopes are then axially next to each other. About the guide slopes or roof slopes, a relatively large force can be transmitted to the synchronizer ring.
  • a further preferred embodiment of the device is characterized in that the blocking element is designed as a locking ring.
  • the guide slopes or roof slopes are, for example, mounted radially on the outside of the locking ring.
  • actuating ramps are attached to the locking ring. By way of the actuating ramps, in cooperation with corresponding counter-ramps provided on an actuating element, for example a planetary carrier, an actuating movement of the actuating element in the circumferential direction can be converted into an axial movement of the blocking ring.
  • a further preferred embodiment of the device is characterized in that the locking device comprises three blocking elements.
  • the three blocking elements are advantageously distributed uniformly in the circumferential direction.
  • guide slopes or sloping roofs are mounted, which cooperate with corresponding guide slopes or sloping roofs on the synchronizer ring of the synchronizer.
  • a further preferred embodiment of the device is characterized in that the actuating device comprises a planetary gear element of a planetary gear.
  • An actuating element of the actuating device is, for example, a planet carrier, a ring gear or a sun gear of the planetary gear.
  • the actuating element may be integrally connected to the planet carrier, the ring gear or the sun gear of the planetary gear.
  • the ring gear, the sun gear or the planet carrier but also represent the actuating element of the actuator.
  • the planetary gear element is defined for actuating the device rotated or pivoted to produce a relative rotation. This relative rotation is converted into an axial actuating movement, preferably by ramps.
  • a further preferred embodiment of the device is characterized in that the synchronizing device comprises a sliding sleeve.
  • the sliding sleeve is provided, for example radially inward, with a toothing which cooperates with a complementary toothing, which is provided radially on the outside of a coupling body, in order to enable torque transmission between the shaft and the idler gear when the coupling device is closed.
  • the toothing is designed, for example, as a spline so that the sliding sleeve in the axial direction is movable relative to the coupling body.
  • At the mutually facing ends of the sliding sleeve and the Kupplungsungskör- pers bevels or sloping roofs are advantageously provided. As a result, the engagement of the teeth between the sliding sleeve and the coupling body is simplified.
  • a further preferred embodiment of the device is characterized in that the blocking element is rotatably connected by at least one transmission element with the idler gear.
  • the transmission element may be positively connected to the idler gear, for example via a pin which engages in a recess.
  • the transmission element can also be designed as a nose or tab.
  • the transmission element is, for example, attached to the sliding sleeve. brought.
  • the transmission element allows a return movement of an actuating movement, which were caused by the previously described ramps.
  • a plurality of transmission elements are distributed uniformly in the circumferential direction.
  • Another preferred embodiment of the device is characterized in that act between a synchronizer ring of the synchronizer and the transmission element stops with a torsional backlash.
  • the coupling device is designed as a self-opening positive locking coupling. This means that the clutch device is open in the unactuated state, so no torque between the idler gear and the shaft is transmitted.
  • the coupling device is locked in a closed state. The locking is advantageously represented by the ramps, in particular by corresponding plateaus on the ramps.
  • the sliding sleeve comprises a ball pressure piece, which cooperates with a return ramp to hold the sliding sleeve in an end position.
  • the above object is alternatively or additionally achieved in that at least one previously described device for synchronizing between two on a transmission shaft adjacent idler gears of the transmission is arranged.
  • the planetary gear is preferably arranged between the two loose wheels.
  • a relative rotation of an actuating element of the planetary gear that is, for example, a sun gear, a ring gear or a planet carrier of the planetary gear, generates a synchronization of the corresponding idler gear.
  • the actuators can be coupled for example via stops with the associated idler gear, wherein only one in each case a predetermined direction of rotation, the one or the other idler gear from the stop or the attacks is released. This can be safely prevented in a simple manner an undesirable simultaneous insertion of two courses.
  • the above object is alternatively or additionally achieved in that the synchronizer and the coupling device be displaced successively by a relative movement of the actuator to the idler gear so that the idler gear is rotatably connected to the transmission shaft, the locking device ensures that the corresponding idler gear is then connected to the transmission shaft rotationally fixed when the transmission shaft and the idler gear substantially the same Have speed.
  • FIG. 1 shows a transmission with a transmission input shaft, on which two fixed wheels are arranged, and with a transmission output shaft, on which two loose wheels are arranged, which mesh with the fixed wheels;
  • Figure 2 shows a detail of Figure 1 with a device for synchronizing between the transmission output shaft and the two loose wheels;
  • FIG. 3 shows an enlarged detail from FIG. 2, in which an actuation of the left-hand idler gear shown in FIG. 3 is illustrated;
  • Figure 4A is a perspective view of a sliding sleeve of the device of Figures 1 to 3 with the clutch device open;
  • FIG. 4B shows the same illustration as in FIG. 4A with the coupling device closed;
  • Figure 5 is a perspective view of a planet carrier of the device of Figures 1 to 3 with a blocking element designed as a locking element;
  • Figure 6 is an exploded view of the device of Figures 1 to 3 with the
  • Figure 7 is a similar view as in Figure 2 with a device according to a second embodiment with a ball pressure piece and a return ramp;
  • FIG. 8 shows an enlarged detail from FIG. 7
  • FIG. 9 is a perspective sectional view of the left idler wheel in FIG. 7 with the clutch device open;
  • Figure 10 is the same view as in Figure 9 with closed and locked
  • Figure 1 1 is a perspective view of a synchronizer ring with a locking device
  • Figure 12 is a perspective sectional view of a planet carrier with the synchronizer ring and the locking device of Figure;
  • Figure 3 is a similar view as in Figure 2 with a complete longitudinal section through the two idler gears according to a further embodiment
  • Figure 14 is an enlarged detail of Figure 13;
  • Figure 15A is a perspective view of a sliding sleeve with a movement device for the sliding sleeve with the coupling device open;
  • FIG. 15B shows the same illustration as in FIG. 15B with the door closed and locked
  • FIG. 16 is an exploded view of a two-part planetary carrier with a locking device
  • Figure 17 is a partially cutaway perspective view of a moving means for synchronization with a sun gear and a locking device
  • Figure 18 is an exploded view of the locking device of Figure 17 with a
  • FIG. 1 shows a transmission 10 with a transmission input shaft 1 and a transmission output shaft 2.
  • the transmission output shaft 2 is rotatably mounted with the aid of two bearing devices 3, 4 parallel to the transmission input shaft 1 and in Figure 1 about a horizontally extending axis of rotation.
  • the fixed wheels 5, 6 are arranged on the transmission input shaft 1.
  • the fixed wheels 5, 6 are rotatably connected to the transmission input shaft 1.
  • two idler gears 7, 8 are arranged on the transmission output shaft 2.
  • the idler gear 7 meshes with the fixed gear 5.
  • the idler gear 8 meshes with the fixed gear. 6
  • the idler gears 7, 8 are rotatably mounted relative to the transmission output shaft 2, but can be rotatably connected to the transmission output shaft 2 at an actuation to represent a gear in the transmission 10 together with the corresponding fixed gear 5, 6.
  • the actuation takes place via an actuating device 9 radially outside the idler gears 7, 8.
  • the transmission designated by 10 in FIG. 1 comprises two synchronizing devices 1 1, 12.
  • the device for synchronizing 1 1 is assigned to the idler gear 7 arranged on the left in FIGS. 2, 7 and 13.
  • the device for synchronizing 12 is assigned to the idler wheel 8 arranged on the right in FIGS. 2, 7 and 13.
  • the actuating device 9 comprises an actuating wheel 13, which is provided on an outer diameter with a toothing. The outer diameter of the actuating wheel 13 is greater than the outer diameter of the two loose wheels 7, 8. In the axial direction, the operating wheel 13 between the two loose wheels 7, 8 is arranged.
  • the devices 1 1, 12 are received in corresponding recesses radially within the idler gears 7, 8.
  • the operating wheel 13 is led out between the two loose wheels 7, 8 from the receiving space for the devices 1 1, 12 within the idler gears 7, 8 radially outward.
  • the operating wheel 13 for example by means of a driven gear, radially outside the idler gears 7, 8 are actuated.
  • pressing the operating wheel 13 is rotated or pivoted.
  • the actuating device 9 comprises a planetary gear 14.
  • the planetary gear 14 is disposed in a cavity radially inwardly and axially between the adjacent idler gears 7, 8.
  • the axial space for the actuator 9 can be reduced in the transmission.
  • the planetary gear 14 comprises a sun gear 15, a ring gear 16 and Planetenrä- 7.
  • the planet gears 7 are rotatably mounted in a planet carrier
  • the sun gear 15 meshes with the planet gears 17, which in turn mesh with the ring gear 16.
  • the planet carrier 18 rotates in an unactuated state of the devices, 12 substantially synchronously with the idler gear 7.
  • the sun gear 5 rotates in the unactuated state of the devices 1 1, 12 substantially synchronously with the idler gear.
  • substantially synchronous in this context also means that the sun gear 15 and the planetary carrier 18 after actuation by the actuator 9 by a limited angle relative to the idler gears 7, the eighth can rotate to trigger a clutch, switching and / or synchronizing.
  • the ring gear 16 When operating the actuator 9, the ring gear 16 is rotated. In the actuated and unactuated state of the actuator 9, the ring gear 16 is fixed. Then the ring gear 16 has the same speed as the transmission, which is established. Thus, the ring gear 16 of the planetary gear 14 in the unactuated state of the actuator 9 has a speed of zero. When the ring gear 16 is rotated, then either the planet carrier 18 or the sun or the sun gear 15 rotates relative to the associated idler gear 7, 8. This relative twist angle is then used in an operation of one of the devices 1 1, 12 for synchronization.
  • the devices 1 1, 12 for synchronization comprise a coupling device 20 and a synchronizer 21.
  • the coupling device 20 comprises a coupling body 22, which serves to represent a rotationally fixed connection between the shaft 2 and one of the idler gears 7, 8.
  • the left idler gear 7 associated device 1 1 also comprises a locking device 23 with a locking element 24.
  • the locking device 23 is interlocking between the actuator 9 and a sliding sleeve 25, which in turn the coupling device 20th and the synchronization device 21 is assigned.
  • the synchronization device 21 comprises a synchronizer ring packet with synchronizer rings, of which the outer, that is the radially outer, synchronizer ring is provided with the reference numeral 26.
  • the device 1 1 further comprises a movement device 27 or an actuating device 27 for the blocking element 24.
  • FIG. 3 shows that the synchronizing device 21 is assigned a movement device or actuating device 30.
  • the movement device or actuating device 30 comprises a ramp 28.
  • the blocking element 24 comprises a groove 32 for showing a rotationally fixed connection to the idler gear 7.
  • the groove 32 secures the locking element 24 from rotating with respect to the idler gear 7.
  • the transmission element 33 projects radially outwards from the sliding sleeve 25.
  • the device 1 1 further comprises a spring means 34 which is designed as a spring ring or as a wire form spring.
  • the spring device 34 ensures that the synchronizer rings of the synchronizer ring packet of the synchronizer 21 are applied in order to generate a slight frictional torque. This results in that the synchronizer ring 26 is rotated relative to the blocking element 24, until guide bevels, which are also referred to as actuating bevels or sloping roofs, lie axially next to one another. About this roof slopes then a large force can be transmitted to the synchronizer ring 26.
  • FIGS. 4A, 4B and 6 it can be seen that a plurality of transmission elements 33, 35 designed as a pin are provided on the sliding sleeve 25 radially on the outside.
  • a total of three transmission elements 33, 35 distributed uniformly over the circumference of the sliding sleeve 25.
  • Radially inside the sliding sleeve 25 has a spline, which serves for producing a rotationally fixed connection with the coupling body 22 of the coupling device 20.
  • the Kupplungsungskör- per 22 and the hub portion of the idler gear 7 radially outside a complementary spline.
  • the transmission elements 33 and 35 engage in recesses of the dashed line in Figures 4A and 4B indicated return member 42.
  • the recesses are equipped with return ramps 36, 37, 35 together with the transmission elements 33, 35 cause a reset of the sliding sleeve 25.
  • the blocking element 24 serves to actuate the synchronization between the actuating element 19, the planet carrier 18 and the synchronizer ring 26. Between the actuating element 19 and the blocking element 24 act ramps, which are designated in Figure 5 with 28 and 46. The blocking element 24 is secured against rotation by the transmission elements 33, 35 via the sliding sleeve 25 with respect to the idler gear 7. If the actuating element 19 is rotated relative to the idler gear 7, then the blocking element 24 is displaced axially via the ramps 28, 46 in the direction of the synchronization device 21, which is also referred to as the synchronizing device 21 in abbreviated form.
  • the spring ring 34 takes the synchronizer ring 26, until the clearance of the synchronizer ring packet is closed and the synchronizer rings abut each other.
  • the synchronizer ring 26 is rotated by a certain angle of rotation, so that the roof slopes 44 of the locking element 24 are located in front of the roof slopes or operating bevels 43 of the synchronizer ring 26.
  • the blocking element 24 designed as a blocking ring blocks the further movement of the actuating element 19.
  • the actuator 19 rotates back until the entrainment at the upper stop 39 of the recess on the return plate 42 of the actuator 27 abuts the sliding sleeve 25.
  • the sliding sleeve 25 is then withdrawn.
  • the locking element 24 is brought via the tab 49 and the ramps 48 on the return plate 29 in its initial position.
  • the synchronizing device or synchronizing device 21 has a common outer synchronizing ring 81 for the two synchronizing ring packets of the devices 11 and 12.
  • the device 11 associated with the left-hand idler 7 in FIG. 7 comprises in addition to the synchronizing device 21 and the coupling device 20 is a locking device 83.
  • the locking device 83 is combined with a transmission element 84 and cooperates with a sliding sleeve 85.
  • the sliding sleeve 85 is combined with a ball pressure piece 87, which bears against a return ramp 86 which is formed on a hub body 92 of the idler gear 7.
  • the coupling device 20 and the synchronizer 21 are shown enlarged.
  • the coupling element 88 is rotatably connected via an axial toothing with the sliding sleeve 85.
  • the transmission element 84 is arranged in the axial direction between an inner synchronizer ring 89 and the actuating element 9 of the actuating device 9 and firmly connected to the idler gear 7 at least in the circumferential direction (not visible).
  • FIGS. 9 and 10 show an actuating device or movement device 90 for the sliding sleeve 85 in an opened or closed state.
  • the movement means or actuator 90 for the sliding sleeve 85 comprises a ramp 91 of a plurality of ramps on the sliding sleeve 85.
  • the sliding sleeve 85 and the coupling element 88 have an axial toothing 95 for the rotationally fixed connection of the sliding sleeve 85 with the Coupling 88 on.
  • the coupling element 88 is rotatably connected to the shaft 2 via the coupling body 20.
  • the locking device 83 is shown with the synchronizer ring 89 in a plan view.
  • the synchronizer ring 89 is applied to a lower stop 1 13 of the transmission element 84.
  • the roof slopes or operating slopes 101 and 102 are in contact with the complementary roof slopes of the locking element 1 1 1.
  • the blocking element 1 1 1 is moved in the axial direction to the left.
  • the dashed ring ramp ring 106 with the ramp for Ansynchronmaschine 107 comes with its right face on the synchronizer ring 89 to the plant.
  • FIG 12 the moving means for Ansynchronmaschine 1 5 and the moving means for synchronizing 1 12 is shown in a partially sectioned view.
  • One of a plurality of ball thrust pieces 93 is accommodated in a bore in the plane carrier 1 18, which is firmly connected to the planet carrier 18 and forms the actuating element 19.
  • the ball of the ball pressure piece is in an initial state in one of a plurality of detents 1 17 of an actuating ring for the Ansynchronmaschine 120th
  • Ansynchron is taken from the actuator 9, here the planet carrier 18, via the ball pressure piece 93, an actuating ring for the Ansynchronmaschine 20.
  • This actuating ring 120 displaces via a ramp 107 the ramp ring 106, which is indicated transparently in FIG. 11, in the axial direction, which in turn axially displaces the synchronizer ring 89. If the Ansynchronisierkraft is reached, the ball pressure piece 93 disengages from the latch 1 17.
  • the synchronizer ring 89 has been applied to one of the stops 108 or 1 13 of the transmission element 84 depending on the effective direction of the Ansynchronisiermoments. Roof slopes or operating bevels 101 to 103 of a total of three locking elements 1 1 1 of the locking device 83 come to the operating slopes or roof slopes 104 of the synchronizer ring 89 to the plant.
  • Thieves- actuating ramp of the movement device for synchronizing 1 12 on the actuating element 19 comes to the operating ramp 1 10 of the locking element 1 1 1 to the plant.
  • the synchronizing torque is here partially supported by the roof slopes on the blocking element 11, and this in turn by the stop 108, 113 of the transmission element 84, and partially by the synchronizing ring 89 on the transmission element 84.
  • the angles of the roof slopes or operating bevels 101 to 104 are designed so that the axial counterforce generated by the synchronizing torque on the operating slopes is greater than the axial force required to generate the synchronizing torque.
  • the blocking elements 1 1 1 lock the further rotation of the actuating element 19 during the synchronization.
  • the sliding sleeve 85 has a self-opening axial toothing 95. If the coupling device 20 designed as a form-locking coupling is closed, then the sliding sleeve 85, as can be seen in FIG. 10, is locked via a plateau 98 at the end of the ramp 91.
  • FIGS. 13 to 19 show an exemplary embodiment in which the synchronization device 21 comprises two outer synchronizer rings 161, 162.
  • the synchronizer ring 161 is associated with the device 1 1 for the left idler gear 7 in FIG.
  • the synchronizer ring 162 is associated with the device 12 for the right-hand idler 8 in FIG.
  • the devices 1 1, 12 are designed substantially the same, wherein the actuation tion in the device 1 1 via the planet carrier 18 and in the device 12 via the sun gear 15 is introduced.
  • the device 1 1 comprises a sliding sleeve 164 and a locking device 165.
  • the locking device 165 comprises a blocking element 166.
  • the blocking element 166 is assigned a return device 167.
  • the return device 167 cooperates with a counter-ramp (197 in FIG. 16) on the blocking element 166.
  • a ramp 168 on the blocking element 166 interacts with a counter ramp 169 on a planetary carrier part 191.
  • a movement device or actuating device for the sliding sleeve 164 is denoted by 170 in FIGS. 13, 14 and 15. As shown in FIG. 13, the movement device 170 for the sliding sleeve 164 comprises a movement element 171 for the sliding sleeve 164.
  • a movement device for the synchronizing device or synchronization device 21 is designated by 173 in FIG.
  • An anti-rotation is designated in Figure 14 with 178.
  • a recess in the sliding sleeve 164 is designated 179 in FIG.
  • the moving element 71 of the movement device 170 for the sliding sleeve 164 comprises transmission elements 181 and 182.
  • the sliding sleeve 64 has a recess 79.
  • the planet carrier side-flank forms a return ramp 85, and the coupling body-side edge forms an actuating ramp 186.
  • the transmission elements 181, 182 of the movement element 171 engage in the groove 180 of the sliding sleeve 164.
  • a nose 183 is attached to the torque drive.
  • the nose 183 serves to represent the rotation against the planet carrier 18th
  • the positive coupling of the coupling device 20 is shown open.
  • Figure 15B the positive coupling of the coupling device 20 is shown closed and locked.
  • the planet carrier 18 is composed of a planet carrier part 191 and a planet carrier part 192.
  • Return elements 193, 194 and 195 are equipped with ramps 196 which cooperate with counter-ramps 197 on the blocking element 166.
  • the return elements 193 to 195 are fixed in rivet-like manner in the planet carrier 18 between the planet carrier part 191 and 192 with the aid of pins 199.
  • On the blocking element 166 guide slopes or sloping roofs or operating slopes 198 are provided.
  • the actuating ramps 168 provide, in cooperation with the counter ramps 169 on the planet carrier part 191 for an axial displacement of the locking element 166 in Figure 16 to the right.
  • the blocking element 166 is reset via the ramps 196 on the return elements 193 to 195 in cooperation with the counter ramps 197.
  • FIGS. 17 to 19 show how the device 12 assigned to the right-hand gearwheel 8 in FIG. 13 is actuated via the sun gear 15 as an actuating element.
  • the actuation takes place in the same manner as in the exemplary embodiment illustrated in FIGS. 5 and 16 via a movement element 225.
  • the movement element 225 interacts with a blocking device 205, which comprises a blocking element 206 with ramps 207.
  • a blocking device 205 which comprises a blocking element 206 with ramps 207.
  • guide inclines or sloping roofs 209 are provided.
  • the blocking element 206 comprises a plurality of torque supports 21 1, which engage in recesses 228 of the sliding sleeve 204 and serve to prevent rotation of the blocking element 206.
  • the tabs or transmission elements 210 are integral with the moving member 225 and this in turn firmly connected to the sun gear 15.
  • the transmission elements 210 engage in a groove 227 provided in the sliding sleeve 204.
  • FIG. 18 it can be seen that the locking device 205 is combined with a spring device 215.
  • the spring device 215 comprises three wire-form springs 216 to 218.
  • the wire-form springs 216 to 218 each have a hook-like bent end 231, 232.
  • the wire form springs 216 are arranged in the assembled state in the groove 221 in the synchronizer ring 162.
  • the nose 233 of the wire-forming spring 216 to 2 8 engages in a recess 234 of the locking element 206.
  • the nose 233 is biased radially there and thus forms a detent.
  • the locking member 206 is shown with the synchronizer ring 162 in perspective in the assembled state.
  • stops 238, 239 shown with backlash.
  • the actuator, the planet carrier 18, or the sun gear 15 is rotated relative to the idler gears 7 or 8.
  • the counter ramp 169 or 226 is rotated relative to the ramp 168 or 207 of the blocking element 166 or 206 and displaces it in the axial direction until the clearance of the synchronizing ring packet is closed.
  • the spring device 215 prevents the synchronizer ring 161 or 162 from shifting axially relative to the blocking element 166 or 206.
  • the transfer member 181, 182 or 210 of the moving member 171 or 225 moves in this phase in a portion of the groove 80 or 227 of the sliding sleeve 164 or 204, which has no slope.
  • the blocking element 166 or 206 blocks the further rotation of the actuating element. Is a synchronism of idler gear and shaft reached, then the synchronous torque drops to zero, and the actuator can be further rotated relative to the idler gear. In this case, the blocking element 166 or 206 is further displaced in the axial direction via the ramp 168 or 207, wherein the blocking element pushes further on the synchronizer ring, while the idler gear 7 or 8 on the guide slopes 198 or 209 and 220 rotates back by a small angle of rotation.
  • the wire-form springs 216 to 218 thereby snap out of the recess 234 of the locking element 66 or 206.
  • the blocking element 166 or 206 is released in the axial direction.
  • the transmission element 181, 182 or 210 of the movement element 171 or 225 reaches the area of the actuation ramp 186 in the groove 180 or 227 of the sliding sleeve 164 or 204. Further rotation of the actuation element displaces the sliding sleeve 164 or 204 in the axial direction and via the actuation ramp 186 thus creates the positive connection between idler shaft.
  • the sliding sleeve is locked by rotating the plateau 188 of the transmission element 181, 182 or the transmission element 210 into a further section of the groove 180 or 227 of the sliding sleeve 164 or 204, which has no pitch.
  • the actuator, the planet carrier 18, or the sun gear 5 is rotated relative to the idler gears 7 or 8 in the opposite direction.
  • the transmission element 181, 182 or 210 pulls the sliding sleeve 64 or 204 via the return ramp 185 in the direction of the idler gear 7 or 8.
  • the ramp 196 of the return elements 193 to 195, or the return ramp 212 in engagement with the counter ramp 197 or 229.
  • the blocking element 166 or 206 in the axial direction to the idler gear 7 or 8 is pulled.
  • the synchronizer ring 161 or 162 abuts the planet carrier member 191 or the moving member 225.
  • the wire-forming spring 216 to 218 again engages in the recess 234 of the blocking element 166 or 206.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (11,12) zum Synchronisieren zwischen einer Welle (2) und einem Losrad (7), das drehbar auf der Welle (2) angeordnet ist, mit einer Betätigungseinrichtung (9), einer Synchronisiereinrichtung (21) und einer Kupplungseinrichtung (20). Um die Vorrichtung im Hinblick auf den benötigten Bauraum zu optimieren, ist eine Sperreinrichtung, die sperrwirksam zwischen der, in Bezug auf das Losrad (7,8), von radial außen betätigbaren Betätigungseinrichtung (9) und der radial innerhalb einer Laufverzahnung des Losrads (7) angeordneten Synchronisiereinrichtung (21) angeordnet ist, radial innerhalb der Laufverzahnung des Losrads (7) aufgenommen.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Synchronisieren
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Synchronisieren zwischen einer Welle und einem Losrad, das drehbar auf der Welle angeordnet ist, mit einer Betätigungseinrichtung, einer Synchronisiereinrichtung und einer Kupplungseinrichtung. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Getriebe mit Radpaaren, die zur Darstellung von Gängen in dem Getriebe jeweils ein Festrad und ein Losrad umfassen. Die Erfindung betrifft dar- über hinaus ein Verfahren zum Synchronisieren zwischen einer Getriebewelle und einem Losrad, das drehbar auf der Getriebewelle angeordnet ist, mit einer vorab beschriebenen Vorrichtung.
Aus der deutschen Patentschrift DE 99 82 494 C1 ist eine Synchronisiereinrichtung für ein Schaltgetriebe mit einem auf einer Getriebewelle in Umfangsrichtung der Getriebewelle verdrehfest angeordneten Synchronkörper bekannt, mit einer auf dem Synchronkörper entlang der Längsmittelachse der Getriebewelle verschiebbar angeordneten Schiebemuffe, mit mindestens einem auf der Getriebewelle drehbar gelagerten und an den Synchronkörper anschließenden Gangrad, das mit einem Kupplungs- körper verbunden oder mit einer Kupplungsverzahnung versehen ist und über den Kupplungskörper oder die Kupplungsverzahnung mittels der Schiebemuffe mit dem Synchronkörper kuppelbar ist. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 0 2009 027 438 A1 ist eine Synchronisiervorrichtung für ein Schaltgetriebe mit einem Synchronkörper und wenigstens einem Synchronring bekannt, welche mittels einer Inde- xierung in Umfangsrichtung gegeneinander festlegbar sind, wobei die Indexierung aus mindestens einem an dem Synchronring angeordneten und sich im Wesentlichen in axiale Richtung erstreckenden Vorsprung gebildet ist, welcher in mindestens eine Ausnehmung des Synchronkörpers eingreift, wobei die Ausnehmung wenigstens einen schrägen Flächenabschnitt aufweist, auf dem der Vorsprung bei einer Verdrehung des Synchronrings relativ zum Synchronkörper gleitend aufliegt. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2010 002 932 A1 ist eine Synchronisierung für ein Fahrzeuggetriebe bekannt, die eine Schiebemuffe, einen Synchronring, einen Kupplungs- körper und einen Synchronkörper umfasst, wobei an dem Synchronkörper und an dem Synchronring jeweils wenigstens eine geneigte Fläche vorgesehen ist, an denen sich der Synchronkörper und der Synchronring flächig berühren, und wenigstens ein zwischen dem Synchronkörper und dem Synchronring wirkendes elastisches Element vorgesehen ist, das eine in Umfangsrichtung wirkende Kraft erzeugt, die die geneigten Flächen von Synchronkörper und Synchronring so aufeinander drücken, dass auf den Synchronring eine in Richtung des Synchronkörpers wirkende Kraftkomponente entsteht. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Synchronisieren zwischen einer Welle und einem Losrad, das drehbar auf der Welle angeordnet ist, mit einer Betätigungseinrichtung, einer Synchronisiereinrichtung und einer Kupplungseinrichtung, im Hinblick auf den benötigten Bauraum zu optimieren. Die Aufgabe ist bei einer Vorrichtung zum Synchronisieren zwischen einer Welle und einem Losrad, das drehbar auf der Welle angeordnet ist, mit einer Betätigungseinrichtung, einer Synchronisiereinrichtung und einer Kupplungseinrichtung, dadurch gelöst, dass eine Sperreinrichtung, die sperrwirksam zwischen der, in Bezug auf das Losrad, von radial außen betätigbaren Betätigungseinrichtung und der radial innerhalb des Losrads angeordneten Synchronisiereinrichtung angeordnet ist, radial innerhalb des Losrads aufgenommen ist. Die Sperreinrichtung ist in axialer Richtung vorteilhaft überlappend zu dem Losrad angeordnet. Dadurch kann axialer Bauraum eingespart werden. Die Sperreinrichtung verhindert ein zu frühes Einkuppeln der Kupplungseinrichtung. Erst wenn eine Differenzdrehzahl zwischen der Welle und dem Losrad im We- sentlichen auf null reduziert ist, lässt die Sperreinrichtung eine Betätigungsbewegung in axialer Richtung zu, die aus einer Betätigungsbewegung in Umfangsrichtung umgewandelt und auf die Kupplungseinrichtung übertragen wird. Die Betätigungsbewegung in Umfangsrichtung wird vorteilhaft über ein Betätigungselement, wie ein Zahnrad, radial außerhalb des Losrads aufgebracht. Die Synchronisiereinrichtung umfasst ein Synchronringpaket mit Synchronringen, die durch Aufbringen einer axialen Betätigungskraft in Reibkontakt gebracht werden, so dass ein Reibmoment erzeugt wird, das auch als Synchronmoment bezeichnet wird. Die Kupplungseinrichtung ist vorzugsweise als Formschlusskupplung, zum Beispiel als Klauenkupplung, ausgeführt. Um den axialen Aufbau der Vorrichtung kompakt und sicher zu gestalten, ist die Sper- reinrichtung, über welche die Synchronisiereinrichtung betätigt werden kann, zwischen einem Betätigungselement der Betätigungseinrichtung und einem Synchronring der Synchronisiereinrichtung angeordnet. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sperreinrichtung über Rampen betätigbar ist, um eine Drehbewegung eines Betätigungselements der Betätigungseinrichtung in eine axiale Betätigungsbewegung umzuwandeln. Sobald die Welle und das Losrad im Wesentlichen die gleiche Drehzahl haben, überwindet eine von dem Betätigungselement erzeugte Betätigungskraft die entgegengesetzt wirkende Sperrkraft der Sperreinrichtung und die Kupplungseinrichtung verbindet die Welle drehfest mit dem Losrad.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sperreinrichtung mindestens ein Sperrelement umfasst. Das Sper- relement ist gegenüber dem Losrad, zum Beispiel durch ein Übertragungselement, verdrehgesichert. Das Sperrelement kann als Sperrring ausgeführt sein. Das Sperrelement kann aber auch mehrere Sperrsegmente umfassen. Die Sperreinrichtung kann auch mehr als ein Sperrelement umfassen. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement mit Betätigungsschrägen versehen ist. Die Betätigungsschrägen, die auch als Dachschrägen bezeichnet werden, sind vorteilhaft auch an der Synchronisiereinrichtung und/oder der Kupplungseinrichtung vorgesehen. Bei einer Betätigung der Vorrichtung durch die Betätigungseinrichtung erfolgt eine Kraft- Übertragung über die Dachschrägen oder Führungsschrägen auf das Synchronringpa- ket. Bei einem Ansynchronisieren kann sich ein Synchronring des Synchronringpakets gegenüber der Synchronisiereinrichtung um eine Breite einer Dachschräge oder Führungsschräge verdrehen und somit ein weiteres Verschieben der Synchronisiereinrichtung verhindern. Bei erreichtem Gleichlauf von Losrad und Welle dreht die Synchroni- siereinrichtung einen Synchronring des Synchronringpakets zurück und verschiebt sich weiter in axialer Richtung, jedoch vorteilhaft lediglich um den Betrag einer Verschleißreserve. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement über Rampen axial bewegbar ist. Wenn das Betätigungselement relativ zu dem Losrad verdreht wird, dann wird das Sperrelement über die Rampen axial in Richtung der Synchronisiereinrichtung verlagert. Die Rampen wirken also zwischen dem Betätigungselement und dem Sperrelement, das drehfest, aber axial verlagerbar, mit dem Losrad gekoppelt ist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Federeinrichtung zwischen dem Sperrelement und einem Syn- chronring der Synchronisiereinrichtung angeordnet ist. Die Federeinrichtung ist zum Beispiel als Federring ausgeführt. Die Federeinrichtung kann aber auch mehrere Federsegmente, zum Beispiel drei Federsegmente oder Federbögen umfassen. Über die zum Beispiel als Drahtformfeder ausgeführte Federeinrichtung werden die Synchronringe des Synchronringpakets angelegt, das heißt in Reibkontakt gebracht. Dadurch wird ein leichtes Reibmoment erzeugt, wobei sich der Synchronring gegenüber dem Sperrelement verdreht. Die Führungsschrägen oder Dachschrägen liegen dann axial nebeneinander. Über die Führungsschrägen oder Dachschrägen kann eine relativ große Kraft auf den Synchronring übertragen werden. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement als Sperrring ausgeführt ist. Die Führungsschrägen oder Dachschrägen sind zum Beispiel radial außen an dem Sperrring angebracht. Darüber hinaus sind an dem Sperrring Betätigungsrampen angebracht. Über die Betätigungsrampen kann im Zusammenwirken mit entsprechenden Gegenrampen, die an einem Betätigungselement, zum Beispiel einem Planetenträger, vorgesehen sind, eine Betätigungsbewegung des Betätigungselements in Umfangsrichtung in eine axiale Bewegung des Sperrrings umgewandelt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekenn- zeichnet, dass die Sperreinrichtung drei Sperrelemente umfasst. Die drei Sperrelemente sind in Umfangsrichtung vorteilhaft gleichmäßig verteilt angeordnet. An den Sperrelementen sind Führungsschrägen oder Dachschrägen angebracht, die mit entsprechenden Führungsschrägen oder Dachschrägen an dem Synchronring der Synchronisiereinrichtung zusammenwirken. Durch das Zusammenwirken der Führungs- schrägen oder Dachschrägen wird der Synchronring bei einer axialen Bewegung der Sperrelemente leicht verdreht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekenn- zeichnet, dass die Betätigungseinrichtung ein Planetengetriebeelement eines Planetengetriebes umfasst. Ein Betätigungselement der Betätigungseinrichtung ist zum Beispiel ein Planetenträger, ein Hohlrad oder ein Sonnenrad des Planetengetriebes. Das Betätigungselement kann einstückig mit dem Planetenträger, dem Hohlrad oder dem Sonnenrad des Planetengetriebes verbunden sein. Je nach Ausführung kann das Hohlrad, das Sonnenrad oder der Planetenträger aber auch das Betätigungselement der Betätigungseinrichtung darstellen. Das Planetengetriebeelement wird zur Betätigung der Vorrichtung definiert verdreht beziehungsweise verschwenkt, um eine Relativverdrehung zu erzeugen. Diese Relativverdrehung wird, vorzugsweise durch Rampen, in eine axiale Betätigungsbewegung umgewandelt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisiereinrichtung eine Schiebemuffe umfasst. Die Schiebemuffe ist, zum Beispiel radial innen, mit einer Verzahnung ausgestattet, die mit einer komplementären Verzahnung, die zum Beispiel radial außen an einem Kupp- lungskörper vorgesehen ist, zusammenwirkt, um bei geschlossener Kupplungseinrichtung eine Drehmomentübertragung zwischen der Welle und dem Losrad zu ermöglichen. Die Verzahnung ist dabei zum Beispiel als Steckverzahnung so ausgeführt, dass die Schiebemuffe in axialer Richtung relativ zu dem Kupplungskörper bewegbar ist. An den einander zugewandten Enden der Schiebemuffe und des Kupplungskör- pers sind vorteilhaft Führungsschrägen oder Dachschrägen vorgesehen. Dadurch wird das Ineingriffbringen der Verzahnungen zwischen der Schiebemuffe und dem Kupplungskörper vereinfacht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekenn- zeichnet, dass das Sperrelement durch mindestens ein Übertragungselement drehfest mit dem Losrad verbunden ist. Das Übertragungselement kann formschlüssig mit dem Losrad verbunden sein, zum Beispiel über einen Stift, der in eine Ausnehmung greift. Das Übertragungselement kann aber auch als Nase oder Lasche ausgeführt sein. Je nach Ausführung ist das Übertragungselement zum Beispiel an der Schiebemuffe an- gebracht. Das Übertragungselement ermöglicht vorteilhaft ein Rücksteilen einer Betätigungsbewegung, die durch die vorab beschriebenen Rampen bewirkt wurden. Vorteilhaft sind mehrere Übertragungselemente in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Synchronring der Synchronisiereinrichtung und dem Übertragungselement Anschläge mit einem Verdrehspiel wirken. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung als selbstöffnende Formschlusskupplung ausgeführt ist. Das bedeutet, dass die Kupplungseinrichtung im unbetätigten Zustand offen ist, also kein Drehmoment zwischen dem Losrad und der Welle übertragen wird. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung in einem geschlossenen Zustand verriegelt ist. Die Verriegelung wird vorteilhaft mit den Rampen dargestellt, insbesondere durch entsprechende Plateaus an den Rampen. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebemuffe ein Kugeldruckstück umfasst, das mit einer Rückholrampe zusammenwirkt, um die Schiebemuffe in einer Endlage zu halten.
Bei einem Getriebe mit Radpaaren, die zur Darstellung von Gängen in dem Getriebe jeweils ein Festrad und ein Losrad umfassen, ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass mindestens eine vorab beschriebene Vorrichtung zum Synchronisieren zwischen zwei auf einer Getriebewelle benachbarten Losrädern des Getriebes angeordnet ist. Das Planetengetriebe ist vorzugsweise zwischen den beiden Losrädern angeordnet. Eine Relativverdrehung eines Betätigungs- elements des Planetengetriebes, also zum Beispiel eines Sonnenrads, eines Hohlrads oder eines Planetenträgers des Planetengetriebes, erzeugt eine Synchronisierung des entsprechenden Losrads. Die Betätigungselemente sind zum Beispiel über Anschläge mit dem zugeordneten Losrad koppelbar, wobei nur bei jeweils einer vorgegebenen Drehrichtung das eine oder das andere Losrad von dem Anschlag beziehungsweise den Anschlägen freigestellt wird. Dadurch kann auf einfache Art und Weise ein unerwünschtes gleichzeitiges Einlegen von zwei Gängen sicher verhindert werden.
Bei einem Verfahren zum Synchronisieren zwischen einer Getriebewelle und einem Losrad, das drehbar auf der Getriebewelle angeordnet ist, mit einer vorab beschriebenen Vorrichtung, insbesondere in einem vorab beschriebenen Getriebe, ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass die Synchronisiereinrichtung und die Kupplungseinrichtung durch eine Relativbewegung der Betätigungseinrichtung zum Losrad nacheinander so verlagert werden, dass das Losrad drehfest mit der Getriebewelle verbunden wird, wobei die Sperreinrichtung sicherstellt, dass das entsprechende Losrad erst dann mit der Getriebewelle drehfest verbunden wird, wenn die Getriebewelle und das Losrad im Wesentlichen die gleiche Drehzahl haben. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
Figur 1 ein Getriebe mit einer Getriebeeingangswelle, auf der zwei Festräder angeordnet sind, und mit einer Getriebeausgangswelle, auf der zwei Losräder angeordnet sind, die mit den Festrädern kämmen;
Figur 2 einen Ausschnitt aus Figur 1 mit einer Vorrichtung zum Synchronisieren zwischen der Getriebeausgangswelle und den beiden Losrädern;
Figur 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 2, in welchem eine Betätigung des in Figur 3 linken Losrads veranschaulicht wird;
Figur 4A eine perspektivische Darstellung einer Schiebemuffe der Vorrichtung aus den Figuren 1 bis 3 bei geöffneter Kupplungseinrichtung;
Figur 4B die gleiche Darstellung wie in Figur 4A bei geschlossener Kupplungseinrichtung; Figur 5 eine perspektivische Darstellung eines Planetenträgers der Vorrichtung aus den Figuren 1 bis 3 mit einem als Sperrring ausgeführten Sperrelement;
Figur 6 eine Explosionsdarstellung der Vorrichtung aus den Figuren 1 bis 3 mit der
Getriebeausgangswelle und den beiden Losrädern;
Figur 7 eine ähnliche Darstellung wie in Figur 2 mit einer Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit einem Kugeldruckstück und einer Rückholrampe;
Figur 8 einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 7;
Figur 9 eine perspektivische Schnittdarstellung des in Figur 7 linken Losrads bei geöffneter Kupplungseinrichtung;
Figur 10 die gleiche Darstellung wie in Figur 9 bei geschlossener und verriegelter
Kupplungseinrichtung;
Figur 1 1 eine perspektivische Darstellung eines Synchronrings mit einer Sperreinrichtung;
Figur 12 eine perspektivische Schnittdarstellung eines Planetenträgers mit dem Synchronring und der Sperreinrichtung aus Figur ;
Figur 3 eine ähnliche Darstellung wie in Figur 2 mit einem kompletten Längsschnitt durch die beiden Losräder gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
Figur 14 einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 13;
Figur 15A eine perspektivische Darstellung einer Schiebemuffe mit einer Bewegungseinrichtung für die Schiebemuffe bei geöffneter Kupplungseinrichtung;
Figur 15B die gleiche Darstellung wie in Figur 15B bei geschlossener und verriegelter
Kupplungseinrichtung; Figur 16 eine Explosionsdarstellung eines zweiteiligen Planetenträgers mit einer Sperreinrichtung; Figur 17 eine teilweise geschnittene perspektivische Darstellung einer Bewegungseinrichtung für eine Synchronisierung mit einem Sonnenrad und einer Sperreinrichtung;
Figur 18 eine Explosionsdarstellung der Sperreinrichtung aus Figur 17 mit einer
Schiebemuffe, einem Synchronring und einem Bewegungselement für die
Sperreinrichtung; und
Figur 19 die Sperreinrichtung aus Figur 18 mit dem Synchronring im montierten Zustand.
In Figur 1 ist ein Getriebe 10 mit einer Getriebeeingangswelle 1 und einer Getriebeausgangswelle 2 dargestellt. Die Getriebeausgangswelle 2 ist mit Hilfe von zwei Lagereinrichtungen 3, 4 parallel zu der Getriebeeingangswelle 1 und in Figur 1 um eine horizontal verlaufende Drehachse drehbar gelagert.
Auf der Getriebeeingangswelle 1 sind zwei Festräder 5, 6 angeordnet. Die Festräder 5, 6 sind drehfest mit der Getriebeeingangswelle 1 verbunden. Auf der Getriebeausgangswelle 2 sind zwei Losräder 7, 8 angeordnet. Das Losrad 7 kämmt mit dem Festrad 5. Das Losrad 8 kämmt mit dem Festrad 6.
Die Losräder 7, 8 sind relativ zu der Getriebeausgangswelle 2 drehbar gelagert, können aber bei einer Betätigung drehfest mit der Getriebeausgangswelle 2 verbunden werden, um zusammen mit dem entsprechenden Festrad 5, 6 eine Gangstufe in dem Getriebe 10 darzustellen. Die Betätigung erfolgt über eine Betätigungseinrichtung 9 radial außerhalb der Losräder 7, 8.
In den Figuren 2, 7 und 13 sieht man in den dargestellten Schnitten, die verschiedene Ausführungsbeispiele darstellen, dass das in Figur 1 mit 10 bezeichnete Getriebe zwei Vorrichtungen zum Synchronisieren 1 1 , 12 umfasst. Die Vorrichtung zum Synchroni- sieren 1 1 ist dem in den Figuren 2, 7 und 13 links angeordneten Losrad 7 zugeordnet. Die Vorrichtung zum Synchronisieren 12 ist dem in den Figuren 2, 7 und 13 rechts angeordneten Losrad 8 zugeordnet. Die Betätigungseinrichtung 9 umfasst ein Betätigungsrad 13, das an einem Außendurchmesser mit einer Verzahnung versehen ist. Der Außendurchmesser des Betätigungsrads 13 ist größer als der Außendurchmesser der beiden Losräder 7, 8. In axialer Richtung ist das Betätigungsrad 13 zwischen den beiden Losrädern 7, 8 angeordnet.
Die Vorrichtungen 1 1 , 12 sind in entsprechenden Ausnehmungen radial innerhalb der Losräder 7, 8 aufgenommen. Das Betätigungsrad 13 ist zwischen den beiden Losrädern 7, 8 aus dem Aufnahmeraum für die Vorrichtungen 1 1 , 12 innerhalb der Losräder 7, 8 radial nach außen herausgeführt. So kann das Betätigungsrad 13, zum Beispiel mit Hilfe eines angetriebenen Zahnrads, radial außerhalb der Losräder 7, 8 betätigt werden. Beim Betätigen wird das Betätigungsrad 13 verdreht oder verschwenkt.
In den Figuren 2, 3, 7, 8 und 13, 14 sieht man, dass die Betätigungseinrichtung 9 ein Planetengetriebe 14 umfasst. Das Planetengetriebe 14 ist in einem Hohlraum radial innerhalb und axial zwischen den benachbarten Losrädern 7, 8 angeordnet. Durch das Planetengetriebe 14 kann der axiale Bauraum für die Betätigungseinrichtung 9 in dem Getriebe reduziert werden.
Das Planetengetriebe 14 umfasst ein Sonnenrad 15, ein Hohlrad 16 und Planetenrä- der 7. Die Planetenräder 7 sind in einem Planetenträger 18 drehbar gelagert. Das Sonnenrad 15 kämmt mit den Planetenrädern 17, die wiederum mit dem Hohlrad 16 kämmen. Der Planetenträger 18 dreht sich in einem unbetätigten Zustand der Vorrichtungen , 12 im Wesentlichen synchron mit dem Losrad 7. Das Sonnenrad 5 dreht sich im unbetätigten Zustand der Vorrichtungen 1 1 , 12 im Wesentlichen synchron mit dem Losrad 8.
Der Begriff im Wesentlichen synchron bedeutet in diesem Zusammenhang auch, dass sich das Sonnenrad 15 und der Planetenträger 18 nach einer Betätigung durch die Betätigungseinrichtung 9 um einen begrenzten Winkel relativ zu den Losrädern 7, 8 verdrehen können, um einen Kupplungs-, Schalt- und/oder Synchronisiervorgang auszulösen.
Beim Betätigen der Betätigungseinrichtung 9 wird das Hohlrad 16 verdreht. Im betätig- ten und unbetätigten Zustand der Betätigungseinrichtung 9 steht das Hohlrad 16 fest. Dann hat das Hohlrad 16 die gleiche Drehzahl wie das Getriebe, das feststeht. Somit hat das Hohlrad 16 des Planetengetriebes 14 im unbetätigten Zustand der Betätigungseinrichtung 9 eine Drehzahl von null. Wenn das Hohlrad 16 verdreht wird, dann verdreht sich entweder der Planetenträger 18 oder die Sonne beziehungsweise das Sonnenrad 15 gegenüber dem zugeordneten Losrad 7, 8. Dieser Relativverdrehwinkel wird dann bei einer Betätigung einer der Vorrichtungen 1 1 , 12 zum Synchronisieren benutzt. Die Vorrichtungen 1 1 , 12 zum Synchronisieren umfassen eine Kupplungseinrichtung 20 und eine Synchronisiereinrichtung 21 . Die Kupplungseinrichtung 20 umfasst einen Kupplungskörper 22, der zur Darstellung einer drehfesten Verbindung zwischen der Welle 2 und einem der Losräder 7, 8 dient. Bei dem in den Figuren 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die dem linken Losrad 7 zugeordnete Vorrichtung 1 1 darüber hinaus eine Sperreinrichtung 23 mit einem Sperrelement 24. Die Sperreinrichtung 23 ist sperrwirkungsmäßig zwischen der Betätigungseinrichtung 9 und einer Schiebemuffe 25 angeordnet, die wiederum der Kupplungseinrichtung 20 und der Synchronisierungseinrichtung 21 zugeordnet ist. Die Synchronisierungseinrichtung 21 umfasst ein Synchronringpaket mit Synchronringen, von denen der äußere, also der radial äußere, Synchronring mit dem Bezugszeichen 26 versehen ist.
In Figur 2 unten sieht man, dass die Vorrichtung 1 1 des Weiteren eine Bewegungsein- richtung 27 oder Betätigungseinrichtung 27 für das Sperrelement 24 umfasst. Die Betätigung des Sperrelements 24 erfolgt über eine Betätigungsrampe 28. Eine Rückstellung des Sperrelements 24 erfolgt über ein Rückholelement 29, das zum Beispiel als Rückholblech ausgeführt ist. In Figur 3 sieht man, dass der Synchronisiereinrichtung 21 eine Bewegungseinrichtung oder Betätigungseinrichtung 30 zugeordnet ist. Die Bewegungseinrichtung oder Betätigungseinrichtung 30 umfasst eine Rampe 28. Das Sperrelement 24 umfasst zur Darstellung einer drehfesten Verbindung mit dem Losrad 7 eine Nut 32. Die Nut 32 si- chert das Sperrelement 24 am Verdrehen gegenüber dem Losrad 7. Zu diesem Zweck greift ein zum Beispiel als Stift ausgeführtes Übertragungselement 33 in die Nut 32 ein. Das Übertragungselement 33 steht von der Schiebemuffe 25 radial nach außen ab. Die Vorrichtung 1 1 umfasst des Weiteren eine Federeinrichtung 34, die als Federring oder als Drahtformfeder ausgeführt ist. Die Federeinrichtung 34 sorgt dafür, dass die Synchronringe des Synchronringpakets der Synchronisiereinrichtung 21 angelegt werden, um ein leichtes Reibmoment zu erzeugen. Das führt dazu, dass sich der Synchronring 26 gegenüber dem Sperrelement 24 verdreht, bis auch als Betätigungs- schrägen oder Dachschrägen bezeichnete Führungsschrägen axial nebeneinanderliegen. Über diese Dachschrägen kann dann eine große Kraft auf den Synchronring 26 übertragen werden.
In den Figuren 4A, 4B und 6 sieht man, dass an der Schiebemuffe 25 radial außen mehrere als Stift ausgeführte Übertragungselemente 33, 35 vorgesehen sind. Vorteilhaft sind insgesamt drei Übertragungselemente 33, 35 gleichmäßig über den Umfang der Schiebemuffe 25 verteilt. Radial innen weist die Schiebemuffe 25 eine Steckverzahnung auf, die zum Herstellen einer drehfesten Verbindung mit dem Kupplungskörper 22 der Kupplungseinrichtung 20 dient. Zu diesem Zweck weist der Kupplungskör- per 22 und das Nabenteil des Losrads 7 radial außen eine komplementäre Steckverzahnung auf.
Die Übertragungselemente 33 und 35 greifen in Ausnehmungen des in den Figuren 4A und 4B gestrichelt angedeuteten Rückholelements 42. Die Ausnehmungen sind mit Rückholrampen 36, 37 ausgestattet, die zusammen mit den Übertragungselementen 33, 35 ein Zurückstellen der Schiebemuffe 25 bewirken.
Das Sperrelement 24 dient zur Betätigung der Synchronisierung zwischen dem Betätigungselement 19, dem Planetenträger 18 und dem Synchronring 26. Zwischen dem Betätigungselement 19 und dem Sperrelement 24 wirken Rampen, die in Figur 5 mit 28 und 46 bezeichnet sind. Das Sperrelement 24 ist durch die Übertragungselemente 33, 35 über die Schiebemuffe 25 gegenüber dem Losrad 7 verdrehgesichert. Wird das Betätigungselement 19 relativ zum Losrad 7 verdreht, so wird das Sperrelement 24 über die Rampe 28, 46 axial in Richtung der Synchronisierungsein- richtung 21 verlagert, die verkürzt auch als Synchronisiereinrichtung 21 bezeichnet wird.
Zu Beginn einer Betätigung nimmt der Federring 34 den Synchronring 26 mit, bis das Lüftspiel des Synchronringpakets geschlossen ist und die Synchronringe aneinander anliegen. Der Synchronring 26 verdreht sich um einen gewissen Verdrehwinkel, so dass die Dachschrägen 44 des Sperrelements 24 vor den Dachschrägen oder Betätigungsschrägen 43 des Synchronrings 26 liegen. Solange ein Synchronisiermoment wirkt, sperrt das als Sperrring ausgeführte Sperrelement 24 die weitere Bewegung des Betätigungselements 19.
Die Verdrehsicherung des Sperrelements 24 gegenüber dem Losrad 7 und damit auch die Drehmomentübertragung vom Sperrelement 24 auf das Losrad 7 erfolgt über die Übertragungselemente 33, 35, die an der Schiebemuffe 25 vorgesehen sind und die in die Nuten 32, 45 radial innen an dem Sperrelement 24 eingreifen.
Nach einer Beendigung der Synchronisierung kann der Synchronring 26 über die Dachschrägen oder Betätigungsschrägen 43, 44 zurückgedreht werden. Bei weiterer Verdrehung des Betätigungselements 19 gegenüber dem Losrad 7 kommt eine (nicht gezeigte) Mitnahme am Betätigungselement 9 in Anschlag mit dem unteren Anschlag 38 der Ausnehmung am Rückholelement 42 der Betätigungseinrichtung oder Bewegungseinrichtung 27 für die Schiebemuffe 25, wie man in den Figuren 4A und 4B sieht. Das als Rückholblech ausgeführte Rückholelement 42 und der Rampenring 31 sind stoff- oder formschlüssig miteinander verbunden. Durch Verdrehung der Betätigungseinrichtung oder Bewegungseinrichtung 27 für die Schiebemuffe 25 wird die Schiebemuffe 25 in Eingriff mit dem Kupplungskörper 22 der Kupplungseinrichtung 20 gebracht. In der Endlage verriegelt das Plateau 41 am Ende der Rampe 40, die man in Figur 4B sieht, den Synchronring 26, so dass die Schiebemuffe 25 keine Hinter- schneidung braucht, um sicher eingekuppelt zu bleiben.
Beim Auslegen des Gangs dreht das Betätigungselement 19 soweit zurück, bis die Mitnahme am oberen Anschlag 39 der Ausnehmung am Rückholblech 42 der Betätigungseinrichtung 27 für die Schiebemuffe 25 anliegt. Über die Rampen 36, 37 am Rückholblech 42 wird dann die Schiebemuffe 25 zurückgezogen. Weiter wird das Sperrelement 24 über die Lasche 49 und die Rampen 48 am Rückholblech 29 in seine Ausgangsstellung gebracht.
Bei dem in den Figuren 7 bis 12 dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Synchronisiereinrichtung oder Synchronisierungseinrichtung 21 einen gemeinsamen äußeren Synchronring 81 für die beiden Synchronringpakete der Vorrichtungen 11 und 12. Die dem in Figur 7 linken Losrad 7 zugeordnete Vorrichtung 1 1 umfasst zusätzlich zu der Synchronisierungseinrichtung 21 und der Kupplungseinrichtung 20 eine Sperreinrichtung 83. Die Sperreinrichtung 83 ist mit einem Übertragungselement 84 kombiniert und wirkt mit einer Schiebemuffe 85 zusammen. Die Schiebemuffe 85 ist mit einem Kugeldruckstück 87 kombiniert, das an einer Rückholrampe 86 anliegt, die an einem Nabenkörper 92 des Losrads 7 ausgebildet ist.
In Figur 8 sind die Kupplungseinrichtung 20 und die Synchronisiereinrichtung 21 vergrößert dargestellt. Das Kupplungselement 88 ist über eine Axialverzahnung drehfest mit der Schiebemuffe 85 verbindbar. Das Übertragungselement 84 ist, wie man in Figur 8 sieht, in axialer Richtung zwischen einem inneren Synchronring 89 und dem Be- tätigungselement 9 der Betätigungseinrichtung 9 angeordnet und mit dem Losrad 7 mindestens in Umfangsrichtung fest verbunden (nicht sichtbar).
In den Figuren 9 und 10 ist eine Betätigungseinrichtung oder Bewegungseinrichtung 90 für die Schiebemuffe 85 in einem geöffneten, beziehungsweise einem geschlossenen Zustand dargestellt. Die Bewegungseinrichtung oder Betätigungseinrichtung 90 für die Schiebemuffe 85 umfasst eine Rampe 91 von mehreren Rampen an der Schiebemuffe 85. Die Schiebemuffe 85 und das Kupplungselement 88 weisen eine Axialverzahnung 95 zur drehfesten Verbindung der Schiebemuffe 85 mit dem Kupplungselement 88 auf. Das Kupplungselement 88 ist über den Kupplungskörper 20 drehfest mit der Welle 2 verbunden.
In Figur 1 1 ist die Sperreinrichtung 83 mit dem Synchronring 89 in einer Draufsicht dargestellt. Der Synchronring 89 ist an einen unteren Anschlag 1 13 des Übertragungselements 84 angelegt. Die Dachschrägen oder Betätigungsschrägen 101 und 102 sind in Kontakt mit den komplementären Dachschrägen des Sperrelements 1 1 1 . Das Sperrelement 1 1 1 ist in axialer Richtung nach links verschoben. Der gestrichelt dargestellte Rampenring 106 mit der Rampe zur Ansynchronisierung 107 kommt mit seiner rechten Stirnfläche am Synchronring 89 zur Anlage.
In Figur 12 ist die Bewegungseinrichtung zur Ansynchronisierung 1 5 und die Bewegungseinrichtung zum Synchronisieren 1 12 in einer teilweise geschnittenen Ansicht dargestellt. Eines von mehreren Kugeldruckstücken 93 ist in einer Bohrung im Plane- tenträger 1 18 aufgenommen, der mit dem Planetenträger 18 fest verbunden ist und das Betätigungselement 19 bildet. Die Kugel des Kugeldruckstücks liegt in einem Anfangszustand in einer von mehreren Rasten 1 17 eines Betätigungsrings für die Ansynchronisierung 120.
Die Schiebemuffe ist in den Figuren 1 1 und 12 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
Zum Ansynchronisieren wird von dem Betätigungselement 9, hier dem Planetenträger 18, über das Kugeldruckstück 93 ein Betätigungsring für die Ansynchronisierung 20 mitgenommen.
Dieser Betätigungsring 120 verlagert über eine Rampe 107 den in Figur 1 1 durchsichtig angedeuteten Rampenring 106 in axialer Richtung, welcher wiederum den Synchronring 89 axial verschiebt. Ist die Ansynchronisierkraft erreicht, rastet das Kugeldruckstück 93 aus der Raste 1 17 aus. Der Synchronring 89 hat sich je nach Wirkrichtung des Ansynchronisiermoments an einen der Anschläge 108 oder 1 13 des Übertragungselements 84 angelegt. Dachschrägen oder Betätigungsschrägen 101 bis 103 von insgesamt drei Sperrelementen 1 1 1 der Sperreinrichtung 83 kommen an den Betätigungsschrägen oder Dachschrägen 104 des Synchronrings 89 zur Anlage. Die Be- tätigungsrampe der Bewegungseinrichtung zum Synchronisieren 1 12 am Betätigungselement 19 kommt an der Betätigungsrampe 1 10 des Sperrelements 1 1 1 zur Anlage. Das Synchronisiermoment stützt sich hier teilweise über die Dachschrägen am Sperrelement 1 1 1 und dieses wiederum am Anschlag 108, 1 13 des Übertra- gungselements 84, und teilweise vom Synchronring 89 an dem Übertragungselement 84 ab. Die Winkel der Dachschrägen oder Betätigungsschrägen 101 bis 104 sind so ausgelegt, dass die vom Synchronmoment über die Betätigungsschrägen erzeugte axiale Gegenkraft größer ist als die zur Erzeugung des Synchronmoments erforderliche Axialkraft. Dadurch Sperren die Sperrelemente 1 1 1 während des Synchronisie- rens die weitere Verdrehung des Betätigungselements 19.
Nach Beendigung der Synchronisierung kann der Synchronring 89 über die Dachschrägen 101 bis 104 zurückgedreht werden, indem durch eine Verdrehung des Betätigungselements über die Betätigungsrampe das Sperrelement 1 1 1 axial in Richtung des Synchronrings 89 verlagert wird. Bei weiterer Verdrehung des Betätigungselements 19 gegenüber dem Losrad 7 wird die Schiebemuffe 85 über die Rampe 91 axial verlagert.
Die Schiebemuffe 85 weist eine selbstöffnende axiale Verzahnung 95 auf. Ist die als Formschlusskupplung ausgeführte Kupplungseinrichtung 20 geschlossen, so ist die Schiebemuffe 85, wie man in Figur 10 sieht, über eine Plateau 98 am Ende der Rampe 91 verriegelt.
Beim Öffnen muss nun nur die Verriegelung geöffnet werden. Die Schiebemuffe 85 wird durch ein kleines Drehmoment zwischen der Getriebewelle 2 und dem Losrad 7 zurückgedrückt. Mehrere Kugeldruckstücke 87, die auf die Rampen beziehungsweise Rückholrampen 86 im Losrad 7 wirken, bewegen die Schiebemuffe 85 dann in ihre Endlage. In den Figuren 13 bis 19 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Synchro- nisierungseinrichtung 21 zwei äußere Synchronringe 161 , 162 umfasst. Der Synchronring 161 ist der Vorrichtung 1 1 für das in Figur 13 linke Losrad 7 zugeordnet. Der Synchronring 162 ist der Vorrichtung 12 für das in Figur 13 rechte Losrad 8 zugeordnet. Die Vorrichtungen 1 1 , 12 sind im Wesentlichen gleich ausgeführt, wobei die Betäti- gung bei der Vorrichtung 1 1 über den Planetenträger 18 und bei der Vorrichtung 12 über das Sonnenrad 15 eingeleitet wird.
Die Vorrichtung 1 1 umfasst eine Schiebemuffe 164 und eine Sperreinrichtung 165. Die Sperreinrichtung 165 umfasst ein Sperrelement 166. Dem Sperrelement 166 ist eine Rückholeinrichtung 167 zugeordnet. Die Rückholeinrichtung 167 wirkt mit einer Gegenrampe (197 in Figur 16) an dem Sperrelement 166 zusammen. Eine Rampe 168 an dem Sperrelement 166 wirkt, wie man ebenfalls in Figur 16 sieht, mit einer Gegenrampe 169 an einem Planetenträgerteil 191 zusammen.
Eine Bewegungseinrichtung oder Betätigungseinrichtung für die Schiebemuffe 164 ist in den Figuren 13, 14 und 15 mit 170 bezeichnet. Die Bewegungseinrichtung 170 für die Schiebemuffe 164 umfasst, wie man in Figur 13 sieht, ein Bewegungselement 171 für die Schiebemuffe 164.
Eine Bewegungseinrichtung für die Synchronisiereinrichtung oder Synchronisierungs- einrichtung 21 ist in Figur 14 mit 173 bezeichnet. Eine Verdrehsicherung ist in Figur 14 mit 178 bezeichnet. Eine Aussparung in der Schiebemuffe 164 ist in Figur 14 mit 179 bezeichnet.
In den Figuren 15A und 15B sieht man, dass das Bewegungselement 71 der Bewegungseinrichtung 170 für die Schiebemuffe 164 Übertragungselemente 181 und 182 umfasst. Die Schiebemuffe 64 weist eine Aussparung 79 auf. An der Schiebemuffe 164 ist darüber hinaus eine Nut 180 vorgesehen, deren Planetenträgerteil-seitige Flanke eine Rückholrampe 85 bildet, und deren Kupplungskörper-seitige Flanke eine Betätigungsrampe 186 bildet. Die Übertragungselemente 181 , 182 des Bewegungselements 171 greifen in die Nut 180 der Schiebemuffe 164 ein.
An dem Bewegungselement 171 ist eine Nase 183 zur Drehmomentmitnahme ange- bracht. Die Nase 183 dient zur Darstellung der Verdrehsicherung gegenüber dem Planetenträger 18. In Figur 15A ist die Formschlusskupplung der Kupplungseinrichtung 20 geöffnet dargestellt. In Figur 15B ist die Formschlusskupplung der Kupplungseinrichtung 20 geschlossen und verriegelt dargestellt. In Figur 16 sieht man, dass der Planetenträger 18 aus einem Planetenträgerteil 191 und einem Planetenträgerteil 192 zusammengesetzt ist. Rückholelemente 193, 194 und 195 sind mit Rampen 196 ausgestattet, die mit Gegenrampen 197 an dem Sperrelement 166 zusammenwirken. Die Rückholelemente 193 bis 195 werden mit Hilfe von Stiften 199 nietartig in dem Planetenträger 18 zwischen dem Planetenträgerteil 191 und 192 befestigt. An dem Sperrelement 166 sind Führungsschrägen oder Dachschrägen oder Betätigungsschrägen 198 vorgesehen.
Die Betätigungsrampen 168 sorgen im Zusammenwirken mit den Gegenrampen 169 an dem Planetenträgerteil 191 für eine axiale Verschiebung des Sperrelements 166 in Figur 16 nach rechts. Beim Auslegen eines Gangs wird das Sperrelement 166 über die Rampen 196 an den Rückholelementen 193 bis 195 im Zusammenwirken mit den Gegenrampen 197 zurückgestellt.
In den Figuren 17 bis 19 ist gezeigt, wie die dem in Figur 13 rechten Zahnrad 8 zuge- ordnete Vorrichtung 12 über das Sonnenrad 15 als Betätigungselement betätigt wird. Die Betätigung erfolgt in gleicher Art und Weise, wie bei dem in den Figuren 5 und 16 dargestellten Ausführungsbeispiel über ein Bewegungselement 225. Das Bewegungselement 225 wirkt mit einer Sperreinrichtung 205 zusammen, die ein Sperrelement 206 mit Rampen 207 umfasst. An dem Sperrelement 206 sind Führungsschrä- gen oder Dachschrägen 209 vorgesehen. Weiter umfasst das Sperrelement 206 mehrere Drehmomentabstützungen 21 1 , die in Aussparungen 228 der Schiebemuffe 204 eingreifen und der Verdrehsicherung des Sperrelements 206 dienen.
Zur Betätigung der Schiebemuffe 204 dienen als Übertragungselement Laschen 210. Die Laschen oder Übertragungselemente 210 sind einstückig mit dem Bewegungselement 225 und dieses wiederrum fest mit dem Sonnenrad 15 verbunden. Die Übertragungselemente 210 greifen in eine Nut 227, die in der Schiebemuffe 204 vorgesehen ist. ln Figur 18 sieht man, dass die Sperreinrichtung 205 mit einer Federeinrichtung 215 kombiniert ist. Die Federeinrichtung 215 umfasst drei Drahtformfedern 216 bis 218. Die Drahtformfedern 216 bis 218 weisen jeweils ein hakenartig umgebogenes Ende 231 , 232 auf. In der Mitte weisen die Drahtformfedern 216 bis 218, wie am Beispiel der Drahtformfeder 217 gezeigt ist, eine Nase 233 auf. Die Drahtformfedern 216 sind im zusammengebauten Zustand in der Nut 221 im Synchronring 162 angeordnet. Die Nase 233 der Drahtformfeder 216 bis 2 8 greift in eine Ausnehmung 234 des Sperrelements 206. Die Nase 233 ist dort radial vorgespannt und bildet so eine Rastierung. In Figur 19 ist das Sperrelement 206 mit dem Synchronring 162 perspektivisch im montierten Zustand dargestellt. Darüber hinaus sind in Figur 19 Anschläge 238, 239 mit Verdrehspiel gezeigt.
Bei einer Betätigung wird das Betätigungselement, der Planetenträger 18, oder das Sonnenrad 15 relativ zu den Losrädern 7 oder 8 verdreht. Dadurch verdreht sich die Gegenrampe 169 oder 226 gegenüber der Rampe 168 oder 207 des Sperrelements 166 oder 206 und verlagert diesen in axialer Richtung bis das Lüftspiel des Synchronringpakets geschlossen ist. Hierbei verhindert die Federeinrichtung 215, dass sich der Synchronring 161 oder 162 axial gegenüber dem Sperrelement 166 oder 206 ver- schiebt. Das Übertragungselement 181 , 182 oder 210 des Bewegungselements 171 oder 225 bewegt sich in dieser Phase in einem Abschnitt der Nut 80 oder 227 der Schiebemuffe 164 oder 204, der keine Steigung aufweist.
Bei geschlossenem Lüftspiel des Synchronringpakets entsteht aufgrund der Rastie- rung der Federeinrichtung 2 5 und der axialen Verschiebung des Sperrelements 166 oder 206 ein Ansynchronisiermoment, aufgrund dessen sich der Synchronring 161 oder 162 in Umfangsrichtung bis zur Anlage an einem der Anschläge 238 oder 239 verdreht. Dadurch kommen die Führungsschrägen oder Dachschrägen 198 oder 209 des Sperrelements in Anlage mit den Führungsschrägen 220 des Synchronrings 161 oder 162. Der Winkel der Führungsschrägen ist so gewählt, dass die vom Synchronmoment über die Führungsschrägen erzeugte axiale Gegenkraft größer ist als die zur Erzeugung des Synchronmoments erforderliche Axialkraft. Dadurch sperrt das Sperrelement 166 oder 206 die weitere Verdrehung des Betätigungselements. Ist ein Gleichlauf von Losrad und Welle erreicht, so fällt das Synchronmoment auf Null ab, und das Betätigungselement kann weiter gegenüber dem Losrad verdreht werden. Dabei wird über die Rampe 168 oder 207 das Sperrelement 166 oder 206 weiter in axialer Richtung verlagert, wobei sich das Sperrelement weiter über den Synchronring schiebt, und dabei das Losrad 7 oder 8 über die Führungsschrägen 198 oder 209 und 220 um einen geringen Verdrehwinkel zurückdreht. Die Drahtformfedern 216 bis 218 rasten dabei aus der Ausnehmung 234 des Sperrelements 66 oder 206 aus.
Nach Erreichen des Rampenendes der Rampen 168 oder 207 und deren Gegenram- pe 169 oder 226 wird das Sperrelement 166 oder 206 in axialer Richtung freigestellt. Gleichzeitig erreicht das Übertragungselement 181 , 182 oder 210 des Bewegungselements 171 oder 225 in der Nut 180 oder 227 der Schiebemuffe 164 oder 204 den Bereich der Betätigungsrampe 186. Eine weitere Verdrehung des Betätigungselements verschiebt über die Betätigungsrampe 186 die Schiebemuffe 164 oder 204 in axialer Richtung und stellt so den Formschluss zwischen Losrad Welle her.
Abschließend wird die Schiebemuffe verriegelt, indem das Plateau 188 des Übertragungselements 181 , 182 oder das Übertragungselement 210 in einen weiteren Abschnitt der Nut 180 oder 227 der Schiebemuffe 164 oder 204, der keine Steigung auf- weist, gedreht wird.
Beim Auslegen des Ganges wird das Betätigungselement, der Planetenträger 18, oder das Sonnenrad 5 relativ zu den Losrädern 7 oder 8 in entgegengesetzter Richtung verdreht. Das Übertragungselement 181 , 182 oder 210 zieht die Schiebemuffe 64 oder 204 über die Rückholrampe 185 in Richtung des Losrads 7 oder 8. Bei weiterer Rückdrehung des Betätigungselements gegenüber den Losrädern 7 oder 8 kommt die Rampe 196 der Rückholelemente 193 bis 195, bzw. die Rückholrampe 212 in Eingriff mit der Gegenrampe 197 bzw. 229. Dadurch wird das Sperrelement 166 oder 206 in axialer Richtung zum Losrad 7 oder 8 gezogen. Sobald das Lüftspiel im Synchronringpaket wiederhergestellt ist, schlägt der Synchronring 161 oder 162 am Planetenträgerteil 191 oder am Bewegungselement 225 an. Durch weitere axiale Verschiebung des Sperrelements 166 oder 206 rastet die Drahtformfeder 216 bis 218 wieder in die Ausnehmung 234 des Sperrelements 166 oder 206 ein. Bezugszeichenliste
Getriebeeingangswelle
Getriebeausgangswelle
Lagereinrichtung
Lagereinrichtung
Festrad
Festrad
Losrad
Losrad
Betätigungseinrichtung
Getriebe
Vorrichtung zum Synchronisieren
Vorrichtung zum Synchronisieren
Betätigungsrad
Planetengetriebe
Sonnenrad
Hohlrad
Planetenrad
Planetenträger
Betätigungselement
Kupplungseinrichtung
1 Synchronisierungseinnchtung
Kupplungskörper
3 Sperreinrichtung
4 Sperrelement
5 Schiebemuffe
6 Synchronring
7 Bewegungseinrichtung
8 Betätigungsrampe
9 Rückholelement
0 Bewegungseinrichtung Rampenring
Nut
Übertragungselement Federeinrichtung Übertragungselement Rückholrampe
Rückholrampe
Anschlag
Anschlag
Betätigungsrampe Plateau
Rückholelement Betätigungsschräge Betätigungsschräge Nut
Betätigungsrampe Rampe
Lasche
Synchronring
Sperreinrichtung Übertragungselement Schiebemuffe
Rückholrampe
Kugeldruckstück Kupplungselement innerer Synchronring Bewegungseinrichtung Rampe
Nabenkörper
Kugeldruckstück Rückholrampe
Axialverzahnung Plateau
1 Betätigungsschräge 102 Betätigungsschräge
103 Betätigungsschräge
104 Betätigungsschräge
106 Rampenring
107 Rampe zur Ansynchronisierung
108 Anschlag
1 10 Betätigungsrampe
1 1 1 Sperrelement
1 12 Bewegungseinrichtung zum Synchronisieren
1 13 Anschlag
1 15 Bewegungseinrichtung zur Ansynchronisierung
1 17 Raste
1 18 Planetenträger
120 Betätigungsring für Ansynchronisierung
161 Synchronring
162 Synchronring
164 Schiebemuffe
165 Sperreinrichtung
166 Sperrelement
167 Rückholeinrichtung
168 Rampe
169 Gegenrampe
70 Bewegungseinrichtung
171 Bewegungselement
73 Bewegungseinrichtung
175 Betätigungsrampe
178 Verdrehsicherung
179 Aussparung
180 Nut
181 Übertragungselement
182 Übertragungselement
183 Nase
185 Rückholrampe
186 Betätigungsrampe 188 Plateau
191 Planetenträgerteil
192 Planetenträgerteil
193 Rückholelement
194 Rückholelement
195 Rückholelement
196 Rampe
197 Gegenrampe
198 Führungsschräge
199 Stift
204 Schiebemuffe
205 Sperreinrichtung
206 Sperrelement
207 Betätigungsrampe
209 Führungsschräge
210 Übertragungselement
21 1 Drehmomentabstützung
212 Rückholrampe
213 Bewegungseinrichtung
215 Federeinrichtung
216 Drahtformfeder
217 Drahtformfeder
2 8 Drahtformfeder
220 Führungsschräge
221 Nut
225 Bewegungselement
226 Gegenram e
227 Nut
228 Aussparung
229 Gegenrampe
231 Ende
132 Ende
233 Nase
234 Ausnehmung 238 Anschlag
239 Anschlag

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung (1 1 , 12) zum Synchronisieren zwischen einer Welle (2) und einem Losrad (7,8), das drehbar auf der Welle (2) angeordnet ist, mit einer Betäti- gungseinrichtung(9), einer Synchronisiereinrichtung (21 ) und einer Kupplungseinrichtung (20), dadurch gekennzeichnet, dass eine Sperreinrichtung
(23;83; 165,205), die sperrwirksam zwischen der, in Bezug auf das Losrad (7,8), von radial außen betätigbaren Betätigungseinrichtung (9) und der radial innerhalb einer Laufverzahnung des Losrads (7,8) angeordneten Synchronisiereinrichtung (21 ) angeordnet ist, radial innerhalb der Laufverzahnung des Losrads (7,8) aufgenommen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sperreinrichtung (23;83; 165,205) über Rampen (48; 1 10, 168) betätigbar ist, um eine Drehbewegung eines Betätigungselement (19) der Betätigungseinrichtung (9) in eine axiale Betätigungsbewegung umzuwandeln.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperreinrichtung (23;83; 165,205) mindestens ein Sperrelement (24; 1 1 1 ; 166,206) umfasst.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (23;83; 165,205) mit Betätigungsschrägen (44; 101 , 102,103, 198;221 ) versehen ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (23;83; 165,205) über Rampen (48; 0; 168,207) axial bewegbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Federeinrichtung (34;215) zwischen dem Sperrelement (23;83; 165,205) und einem Synchronring (26;81 ) der Synchronisiereinrichtung (21 ) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (24; 166;206) als Sperrring ausgeführt ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperreinrichtung (83) drei Sperrelemente (1 1 1 ) umfasst.
9. Getriebe mit Radpaaren, die zur Darstellung von Gängen in dem Getriebe jeweils ein Festrad (5,6) und ein Losrad (7,8) umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Vorrichtung (1 1 , 12) zum Synchronisieren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zwischen zwei auf einer Getriebewelle (2) benachbarten Losrädern (7,8) des Getriebes angeordnet ist.
10.Verfahren zum Synchronisieren zwischen einer Getriebewelle (2) und einem Losrad (7,8), das drehbar auf der Getriebewelle (2) angeordnet ist, mit einer Vorrichtung (1 1 , 12) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, insbesondere in einem Getriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisier- einrichtung (21 ) und die Kupplungseinrichtung(20) durch eine Relativbewegung der Betätigungseinrichtung (9) zum Losrad (7,8) nacheinander so verlagert werden, dass das Losrad (7,8) drehfest mit der Getriebewelle (2) verbunden wird, wobei die Sperreinrichtung (23;83; 165,205) sicherstellt, dass das entsprechende Losrad (7,8) erst dann mit der Getriebewelle (2) drehfest verbunden wird, wenn die Getriebewelle (2) und das Losrad (7,8) im Wesentlichen die gleiche Drehzahl haben.
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