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BEREICH DER
TECHNIK
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Synchronisierbremse
für ein
Getriebe in einem Kraftfahrzeug, die einen Bremszylinder mit einem von
einem Druckfluid beaufschlagten Kolben, der auf einen Bremsbelag
wirkt, umfasst. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Getriebe
mit einer derartigen Synchronisierbremse.
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Stufenweise
geschaltete Getriebe in Fahrzeugen umfassen in der Regel eine Hauptwelle
mit einer Anzahl lose gelagerter, unterschiedlicher Schaltrahnräder, die
im ständigen
Eingriff mit einer Anzahl fester Zahnräder auf einer Vorgelegewelle stehen.
Während
eines Schaltvorgangs, bevor eines der lose gelagerten drehfest mit
der Hauptwelle verbunden wird, wird die Drehgeschwindigkeit des Schaltrahnrads
mit der Drehgeschwindigkeit der Hauptwelle mithilfe einer Synchronisiereinrichtung für das Schaltzahnrad
synchronisiert. In letzter Zeit hat man begonnen, die für die jeweiligen
Schaltrahnrad separaten Synchronisiereinrichtungen durch eine einzige,
elektronisch gesteuerte Wellenbremse zu ersetzen, die die Drehzahl
der Vorgelegewelle soweit abbremst, dass die Drehgeschwindigkeit
eines zuzuschaltenden Schaltrahnrads mit der Drehgeschwindigkeit
der Hauptwelle synchronisiert wird. Beispiele solcher Wellenbremsen
sind in den Patentschriften US-A-4 211 313, US-A-4 727 764, DE-A-19
652 916 und SE-C-524 354 offenbart. Diese bekannten Wellenbremsen
weisen jedoch relativ komplizierte Anbauten mit vielen Teilen auf,
deren Anbau zeitraubend ist, und sie erfordern darüber hinaus
viel Platz.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Ein
Zweck der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Synchronisierbremse
bereitrustellen, die aus einer geringen Anzahl Teilen besteht und
minimalen Platz in Anspruch nimmt.
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Dieser
Zweck wird erfindungsgemäß durch die
nach nachfolgenden Ansprüche
erfüllt.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung sind der Bremszylinder, der Kolben und der
Bremsbelag ringförmig
ausgeführt,
um konzentrisch um eine Welle zwischen einer Stützfläche im Getriebe und einer dieser
gegenüber
liegenden Seitenfläche
eines Zahnrads auf der Welle im Getriebe angeordnet werden und mit
dem Kolben den Bremsbelag zum Bremseingriff mit der Seitenfläche des
Zahnrads drücken
zu können.
Durch diese ringförmige
Anordnung kann die Bremse in einen bereits vorhandenen Raum im Getriebe
zwischen dem Zahnrad und einer neben an liegenden, bereits vorhandenen
Stützfläche, wie
einer Lageröse
für die
Welle des Zahnrads, eingefügt werden,
so dass die Bremse nicht einen bereits für andere Fahrzeugkomponenten
außerhalb
des Getriebes geplanten Raum beeinträchtigt.
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Der
Zylinder und der Kolben sind jeweils bevorzugt in einem Stück aus im
Ringquerschnitt einem axialen Flansch und einem radialen Flansch
auf solche Weise ausgeformt, dass zwischen einerseits dem axialen
Flansch des Zylinders und dem radialen Flansch des Kolbens und anderseits
dem radialen Flansch des Zylinders und dem axialen Flansch des Kolbens
Steuerflächen
für die
axiale Verschiebung des Kolbens gebildet sind. Dadurch, dass auf
diese Weise sich das Stellglied der Bremse aus sich ergänzenden
Ringelementen mit im Großen
und Ganzen L-förmigen
Ringquerschnitten zusammensetzt, kann dessen axiale Ausbreitung
sehr gering gehalten werden, während
gleichzeitig der Kolben eine gute Führung im Zylinder erhält, so dass
keine Gefahr einer Verkantung und eines etwaigen Verklemmens des Kolbens
im Zylinder besteht.
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Bei
einem mit einer Synchronisierbremse gemäß der Erfindung ausgerüsteten Getriebe
kann die Synchronisierbremse auf vorteilhafte Weise an einer Rücklaufwelleneinheit
in der Nähe
einer Außenseite des
Getriebes angebaut sein, wo sie für Montage- und Wartungsarbeiten gut zugänglich ist.
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Andere
Kennzeichen und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden
ausführlichen Beschreibung
und den Ansprüchen
hervor.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
als schematisches Schnittbild eine Rücklaufwelleneinheit in einem
Getriebe für Fahrzeuge
mit einer Synchronisierbremse gemäß der Erfindung;
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2 zeigt
eine Perspektivdarstellung der eigentlichen Bremse gem. 1;
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3 zeigt
die Bremse gem. 2 in Explosionsdarstellung;
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4 zeit
in größerem Maßstab ein
Detailbild eines Teils der Bremse gem. 2;
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5A und 5B zeigen
in schematischer Darstellung einige verschiedene Kolben-Zylinder-Konfigurationen
gemäß der Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG EINES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Die
in 1 dargestellte Rücklaufachseneinheit 10 zeigt
auf bekannte Weise einen Teil eines nicht näher dargestellten stufenweise
geschalteten Fahrzeug-Getriebes 90. Die Rücklaufachseneinheit 10 weist
eine Rücklaufachse 12 mit
einem Rücklaufrad 14 auf.
Die Rücklaufachse 10 ist
im gezeigten Beispiel drehfest gelagert an zwei gegenüber einander
liegenden Wandbereichen 92, 94 im Gehäuse des
Getriebes 90, genauer an einer Außenquerwand 92 und
einer inneren Lageröse 94 des
Gehäuses. Das
Rücklaufrad 14 seinerseits
ist frei drehbar über das
Wälzlager 20 auf
der Rücklaufachse 10 gelagert. Als
Zwischenlagen auf beiden Seiten des Rücklaufrads 14 sind
Axialscheiben 22, 22 angeordnet. Auf eine nicht
dargestellte, fakultative Weise kann das Rücklaufrad 14 statt
dessen drehfest mit der Rücklaufachse 12 verbunden
sein, die dann drehbar am Gehäuse
des Getriebes 90 gelagert ist.
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Bei
der beschriebenen Ausführungsform steht
die Verzahnung 16 des Rücklaufrads 14 auf
bekannte Weise ständig
im Zahneingriff teils mit einer Verzahnung 72 auf einer
Vorgelegewelle 70 im Getriebe und teils mit einem nicht
dargestellten Rückwärtsgangzahnrad
auf der Hauptwelle 80 des Getriebes, wobei das Rückwärtsgangzahnrad
für die
Ausführung
der Rückwärtsgangfunktion
bei der Hauptwelle 80 eingekuppelt werden kann. Auf bekannte, nicht
dargestellte Weise stehen andere, frei drehbare und bei der Hauptwelle 80 zuschaltbare
Schaltzahnräder
auf der Hauptwelle 80 für
die jeweilige Schaltstufe in ständigem
Zahneingriff mit festen Zahnrädern/Verzahnungen
auf der Vorgelegewelle 70.
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Eine
ringförmige
Synchronisierbremse 30 gemäß der Erfindung ist koaxial
um die Rücklaufachse 12 zwischen
der Lageröse 94 und
einer zu dieser gerichteten ringförmigen Seitenfläche 18 des
Zahnrads 14 angeordnet. Die Bremse 30 weist eine
fluidgetriebene Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem Bremszylinder 32 und
einem darin verschiebbar gesteuerten Bremskolben 50 auf,
der angeordnet ist, um einen Bremsbelag 60 gegen die Seitenfläche 18 des
Zahnrads 14 zu drücken,
um dessen Drehbewegung bei einem Schaltvorgang im Getriebe zu bremsen.
Der Zylinder 32 ist radial durch Sperrnasen 96 und
einen etwaigen ringförmigen
Flansch auf einer Stützfläche 98 an
der Lageröse 94 und
drehfest durch die mit den entsprechenden Sperrnuten 34 (4)
zusammenwirkenden Sperrnasen 96 zwischen dem Zylinder 32 und
der Lageröse 94 fixiert. Der
Zylinder 32 kann auch auf andere, nicht dargestellte Weisen
an der Lageröse 94 fixiert
sein, z. B. durch eine Löt-,
Kleb- oder Schraubenverbindung sowie auch durch eine nicht dargestellte
Düse, die
den Bremszylinder 32 auf eine Weise mit Druckfluid versorgt,
die nachstehend beschrieben ist.
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Wie
aus 4 hervorgeht, weist der ringförmige Zylinder 32 ein
Paar innerer Zylinderflächen 36, 38 auf,
die auf verschiedenen Radien verschiebbar ein Paar äußerer Zylinderflächen 52 bzw. 54 des
Kolbens 50 führen.
In jeder Zylinderfläche 52, 54 des Kolbens 50 ist
ein Dichtring 58, 58' in einer Ringnut 56, 56' angeordnet.
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Wie
weiterhin aus 5A und 5B hervorgeht,
kann vom Zylinder 32 und Kolben 50 gesagt werden,
dass sie jeweils einen in der Hauptsache L-förmigen Ringquerschnitt aufweisen,
der einen axialen Flansch CA bzw. PA und einen radialen Flansch CR
bzw. PR aufweist. Zwischen einer seit dem axialen Flansch CA des
Zylinders 32 und dem radialen Flansch PR des Kolbens 50 und
andererseits dem radialen Flansch CR des Zylinders 32 und
dem axialen Flansch PA des Kolbens 50 sind Führungsflächen für die axiale
Verschiebung des Kolbens 50 gebildet. Diese Führungsflächen sind
dann in sowohl axialer als auch radialer Richtung voneinander getrennt,
wodurch der Kolben 50 ungeachtet der geringen radialen
Ausbreitung der Bremse 30 eine gute axiale Führung im
Zylinder 32 erhält,
so dass keine Gefahr besteht, dass er sich verkantet und sich eventuell
im Zylinder 32 verklemmt. 5B zeigt
die Möglichkeit
einer Umkehrung beim Zylinder 32 und Kolben 50 auf solche
Weise, dass der Kolben 50 statt dessen auf der Außenseite
des Zylinders 32 geführt
wird.
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Auch
der Bremsbelag 60 ist in der Zylinderfläche 38 des Zylinders 32 axial
verschiebbar geführt. Der
Bremsbelag 60 ist durch einen im Ringquerschnitt L-förmigen Sicherungsring 64 (4)
drehfest am Zylinder 32 befestigt. Im dargestellten Beispiel
weist der Sicherungsring 64 ein oder mehrere Paare nach
innen gerichteter Sperrnasen 66, 68 (nur ein Paar
ist abgebildet) auf, die in entsprechende Aussparungen 40 und 62 beim
Zylinder bzw. Bremsbelag 60 eingreifen. Zumindest die eine
der Aussparungen 40, 62 weist eine axiale Ausbreitung
auf, die dem Bremsbelag 60 unter Ausübung einer Bremswirkung und
bei einer schrittweisen Abnutzung eine Bewegung in Richtung zum
Zahnrad 14 hin gestattet.
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Wie
vorstehend genannt, wird die Bremse durch ein Druckfluid betätigt, in
dem in 1 gezeigten Beispiel genauer gesagt durch Druckluft
von einer Druckluftquelle 100, wie einem Kompressor in dem
Fahrzeug, in dem das Getriebe installiert ist. Die Druckluft wird über eine
Leitung 102 durch eine Bohrung 112 im Gehäuse des
Getriebes 90 zugeführt und
weiter durch eine Bohrung 42 (4) im Bremszylinder 32 in
den inneren, abgedichteten und zwischen dem Bremszylinder 32 und
dem Kolben 50 abgegrenzten Raum geleitet. Die Druckluft
wird mit einem Regelventil 104 geregelt, das seinerseits über eine
Signalleitung 106 von einem elektronischen Steuergerät 108 angesteuert
wird, welches auf eine nicht dargestellte Weise in einem oder mehreren Rechnern
im Fahrzeug integriert ist. Ein Drehzahlgeber 110 am Gehäuse des
Getriebes gibt ein Signal über
die momentane Drehzahl des Rücklaufrades 14 als
Istwert an die Steuerelektronik 108. Die Steuerelektronik 108 berechnet
gleichzeitig einen Sollwert für die
Drehzahl des Rücklaufrads 14 anhand
von Eingangssignalen von anderen, nicht dargestellten Gebern wie
ein vom Schaltstufengeber, der von der vom Fahrer oder Fahrzeugrechner
gewählten
Schaltstufe betätigt
wird, und ein die Drehzahl der Hauptwelle 80 erfassender
Drehzahlgeber. Beim Sollwert hat in der beschriebenen Ausführungsform
die Vorgelegewelle 70 eine solche Drehgeschwindigkeit,
dass das jeweilige Schaltzahnrad, das frei drehbar auf der Hauptwelle 80 gelagert
ist, in solchem Ausmaß synchron mit
der Hauptwelle 80 läuft,
dass sein Verkuppeln mit dieser zugelassen werden kann. Während des Schaltvorgangs
steuert die Steuerelektronik 108 somit die Bremse 30 auf
eine solche Weise, dass die Drehzahl des Rücklaufrads 14 auf
den berechneten Sollwert für
die gewählte
Schaltstufe verringert wird.