DE102006020142A1 - Synchronisierbremse für ein Getriebe in einem Kraftfahrzeug und Getriebe mit Synchronisierbremse - Google Patents

Synchronisierbremse für ein Getriebe in einem Kraftfahrzeug und Getriebe mit Synchronisierbremse Download PDF

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Abstract

Synchronisierbremse (30) für ein Getriebe in einem Kraftfahrzeug, die einen Bremszylinder (32) mit einem druckfluidbetätigten, auf einen Bremsbelag (60) wirkenden Bremskolben (50) aufweist. Zur Bereitstellung einer Bremse, die eine geringe Anzahl von Teilen und einen minimalen Platzbedarf aufweist, sind Bremszylinder (32), der Bremskolben (50) und der Bremsbelag (60) ringförmig gestaltet, um konzentrisch um eine Achse (12) zwischen einer Stützfläche (12) im Getriebe und einer dieser entgegen gerichteten Seitenfläche (18) eines Zahnrads (14) auf der Achse (12) im Getriebe montiert zu werden und um mit dem Kolben (50) den Bremsbelag (60) zum Bremseingriff gegen die Seitenfläche (18) des Zahnrads (14) zu drücken.

Description

  • BEREICH DER TECHNIK
  • 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.
  • 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.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Zweck der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Synchronisierbremse bereitrustellen, die aus einer geringen Anzahl Teilen besteht und minimalen Platz in Anspruch nimmt.
  • Dieser Zweck wird erfindungsgemäß durch die nach nachfolgenden Ansprüche erfüllt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Andere Kennzeichen und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung und den Ansprüchen hervor.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt als schematisches Schnittbild eine Rücklaufwelleneinheit in einem Getriebe für Fahrzeuge mit einer Synchronisierbremse gemäß der Erfindung;
  • 2 zeigt eine Perspektivdarstellung der eigentlichen Bremse gem. 1;
  • 3 zeigt die Bremse gem. 2 in Explosionsdarstellung;
  • 4 zeit in größerem Maßstab ein Detailbild eines Teils der Bremse gem. 2;
  • 5A und 5B zeigen in schematischer Darstellung einige verschiedene Kolben-Zylinder-Konfigurationen gemäß der Erfindung.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (8)

  1. Synchronisierbremse (30) für ein Getriebe in einem Kraftfahrzeug, die einen Bremszylinder (32) mit einem druckfluidbetätigten, auf einen Bremsbelag (60) wirkenden Bremskolben (50) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremszylinder (32), der Bremskolben (50) und der Bremsbelag (60) ringförmig gestaltet sind, um konzentrisch um eine Achse (12) zwischen einer Stützfläche (98) und einer dieser entgegen gerichteten Seitenfläche (18) eines Zahnrads (14) auf der Achse (12) im Getriebe montiert zu werden, und um mit dem Kolben (50) den Bremsbelag (60) zum Bremseingriff gegen die Seitenfläche (18) des Zahnrads (14) zu drücken.
  2. Synchronisierbremse nach Anspruch 1, wobei der Zylinder (32) und der Kolben (50) jeweils aus einem Stück aus einem im Ringquerschnitt axialen Flansch (CA, PA) und einem radialen Flansch (CR, PR) auf solche Weise gebildet sind, dass zwischen einerseits dem axialen Flansch (CA) des Zylinders und dem radialen Flansch (PR) des Kolbens und andererseits dem radialen Flansch (CR) des Zylinders und dem axialen Flansch (PA) des Kolbens Führungsflächen für die axiale Verschiebung des Kolbens gebildet sind.
  3. Synchronisierbremse nach Anspruch 2, wobei der Bremsbelag axial verschiebbar auf dem axialen Flansch (CA) des Zylinders geführt ist.
  4. Synchronisierbremse nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei der radiale Flansch (CR) des Zylinders nach innen gerichtet ist.
  5. Synchronisierbremse nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei der radiale Flansch (CR) des Zylinders nach außen gerichtet ist.
  6. Getriebe (90) für ein Kraftfahrzeug mit einer Synchronisierbremse (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
  7. Getriebe nach Anspruch 6, wobei die Synchronisierbremse (30) an einer Rücklaufachseneinheit (10) für einen Eingriff mit einem Rücklaufrad auf der Rücklaufachseneinheit (10) montiert ist.
  8. Getriebe nach Anspruch 6, wobei das Rücklaufrad (12) über einen Freilauf auf einer Rücklaufachse (12) der Rücklaufachseneinheit (10) gelagert ist.
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