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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Führen eines Drehmomentes von
einer ersten Welle auf eine zweite Welle einer Getriebeeinrichtung,
insbesondere eines Vorgelegegetriebes, gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches
1 näher
definierten Art.
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Aus
der Praxis bekannte Vorgelegegetriebe, Doppelkupplungsgetriebe,
automatisierte Schaltgetriebe, Handschaltgetriebe oder dergleichen,
sind üblicherweise
mit auf einer Welle drehbar gelagerten Zahnrädern ausgeführt, welche mit einer weiteren Welle
drehfest verbunden Zahnrädern
in Eingriff stehen und so genannte Zahnradpaarungen ausbilden. Durch
wechselweises drehfestes Verbinden der drehbar auf der Welle gelagerten
Zahnräder
sind die Zahnradpaarungen zur Darstellung unterschiedlicher Gangstufen
eines Vorgelegegetriebes in den Kraftfluss eines Vorgelegegetriebes über entsprechende Schaltelemente,
wie Synchronisierungen, Klauen oder Reibelemente, zuschaltbar.
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Die
Betätigung
der zum Zuschalten der Zahnradpaarungen vorgesehenen Schaltelemente erfolgt
dabei in Bezug auf die Welle, auf welcher die drehbar gelagerten
Zahnräder
bzw. Losräder
eines Vorgelegegetriebes angeordnet sind, mechanisch, hydraulisch,
pneumatisch oder magnetisch von außen oder von innen.
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Die
DE 102 06 584 A1 ,
die
DE 43 25 964 A1 sowie
die
DE 103 02 502
A1 stellen hierbei allgemeinen Stand der Technik hinsichtlich
der Betätigung von
Schaltelementen aus dem Inneren einer Welle heraus zum Zu- bzw.
Abschalten von Losrädern
bzw. Zahnradpaarungen dar.
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Eine
Betätigung
der Schaltelemente einer Getriebeeinrichtung von außen wird üblicherweise über Schaltgabeln
oder ähnliches
realisiert, wobei eine Betätigung
der Schaltelemente aus dem Inneren der die Losräder tragenden Welle im Vergleich
zu einer Betätigung
der Losräder
in Bezug auf die Wellenoberfläche
von außen
aufgrund der welleninternen Schaltmimik durch einen geringeren Bauraumbedarf
in radialer Richtung gekennzeichnet ist. Im Gegensatz dazu weisen
Getriebeeinrichtungen mit innerer Betätigung der Losräder im Vergleich
zu Getriebeeinrichtungen mit äußerer Betätigung der Schaltelemente
in axialer Richtung einen größeren Bauraumbedarf
auf.
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Dies
resultiert aus der Tatsache, dass die Beaufschlagung der Schaltelemente
mit der zum Betätigen
der Losräder
erforderlichen Betätigungskraft aus
dem Inneren der die Losräder
tragenden Welle heraus zu den ebenfalls auf der die Losräder tragenden
Welle angeordneten Schaltelementen, die zwischen den Losrädern vorgesehen
sind, zu führen
ist. Da weder die Lagerbreiten der auf der Welle angeordneten Losräder noch
der axiale Bauraumbedarf der Schaltelemente veränderbar ist und die Führung der
Betätigungskraft
durch die Weile in diesen Bereichen nur bedingt möglich ist,
ist die Betätigung
der Schaltelemente von innen in Bereichen der Welle vorzusehen,
die nicht von den Losrädern
oder den Schaltelementen funktionell beansprucht sind. Das bedeutet,
dass freie Bereiche der Welle benötigt werden, die jedoch nur
durch eine Verlängerung
der Welle zur Verfügung
gestellt werden können.
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Ein
Bauraumbedarf in axialer Richtung einer Getriebeeinrichtung wird
dadurch noch weiter erhöht, wenn
die Zahnradpaarungen eines Vorgelegegetriebes schrägverzahnt
ausgeführt
sind, um eine Geräuschentwicklung
während
eines Betriebes einer Getriebeeinrichtung möglichst gering zu halten. Der
erhöhte
axiale Bauraumbedarf resultiert daraus, dass im Bereich von zugeschalteten
und schräg
verzahnten Zahnradpaarungen, über
welche von einer Welle zur anderen Welle einer Getriebeeinrichtung
Drehmoment übertragen
wird, neben Normal- und Umfangskräften auch eine achsversetzte
Axialkraft in die Zahnräder
eingeleitet wird.
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In
Fällen,
in welchen eine Getriebeeinrichtung ohne symmetrische Wellenanordnung
ausgeführt
ist, greifen an den zugeschalteten Zahnrädern aus den achsversetzten
Axialkräften
resultierende Kippmomente an, welche eine Schrägstellung der Zahnräder verursachen.
Derartige Schrägstellungen der
Zahnräder
erhöhen
unerwünschterweise
eine Geräuschentwicklung
im Betrieb einer Getriebeeinrichtung und verringern zudem eine Lebensdauer, wobei
diese beiden Phänomene
mit steigender Schrägstellung
zunehmen, weshalb Schrägstellungen
von Zahnrädern
nur im Bereich weniger Winkelminuten liegen dürfen.
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Eine
Schrägstellung
der Zahnräder
ist möglichst
gering, wenn diese über
ausreichend steife Lagerungen auf den Wellen gelagert sind, wobei
diese Anforderung bei Festrädern
konstruktiv einfacher umsetzbar ist als bei Losrädern. Um Lagerungen von Losrädern jeweils
mit der gewünschten
Steifigkeit auszuführen,
sind die Lagerungen von Losrädern
mit entsprechenden Lagerbreiten auszubilden. In der Regel werden
die Lagerungen von Losrädern
aus Kostengründen
als breite Nadellager, teilweise als zweireihige Nadellager ausgeführt, wobei
die erforderlichen Lagerbreiten der Losräder eine Getriebegesamtlänge nachteilig
beeinflussen und in Verbindung mit einer Betätigung der Schaltelemente von
innen, d. h. aus der Welle heraus, eine Getriebeeinrichtung einen
sehr hohen axialen Bauraumbedarf aufweist.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zum Führen
eines Drehmomentes von einer ersten Welle auf eine zweite Welle
einer Getriebeeinrichtung mit einem auf der ersten Welle drehbar
gelagerten ersten Zahnrad zur Verfügung zu stellen, mit welcher
eine Getriebeeinrichtung mit im Vergleich zu herkömmlich ausgeführten Getriebeeinrichtungen
reduzierten axialem Bauraumbedarf ausführbar ist.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe, mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches
1 gelöst.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Führen
eines Drehmomentes von einer ersten Welle auf eine zweite Welle
einer Getriebeeinrichtung, insbesondere eines Vorlegegetriebes,
mit einem auf der ersten Welle über
eine Lagereinrichtung drehbar gelagerten ersten Zahnrad, welches
in montiertem Zustand mit einem auf der zweiten Welle angeordneten zweiten
Zahnrad in Eingriff steht, wobei das erste Zahnrad in einen zugeschalteten
Zustand überführbar ist,
zu dem das erste Zahnrad mit der ersten Welle drehfest verbunden
ist, ist dem ersten Zahnrad eine Abstützeinrichtung zugeordnet, über welche
an dem ersten Zahnrad zumindest im zugeschalteten Zustand angreifende
Kippmomente neben der Lagereinrichtung in die Welle einleitbar und
abstützbar sind.
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Damit
ist einem so genannten Losrad einer Getriebeeinrichtung, an welchem
im Wesentlichen nur in zugeschaltetem Zustand, d. h. in einem drehmomentübertragenden
Zustand, nennenswerte Kippmomente angreifen, eine zumindest in zugeschaltetem
Zustand neben der Lagerreinrichtung Kippmomente abstützende Abstützeinrichtung
zugeordnet, so dass das zugeschaltete Losrad bzw. das erste Zahnrad
in zugeschaltetem Zustand mit einer steiferen Lagerbasis ausgeführt ist
als im abgeschaltetem Zustand.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen des Gegenstandes nach der Erfindung ergeben sich
aus den Patentansprüchen
und den unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen
Ausführungsbeispielen,
wobei in der Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele der Übersichtlichkeit
halber für
bau- und funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet
werden.
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Es
zeigt:
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1 eine
erste Ausführungsform
einer Vorrichtung zum Führen
eines Drehmomentes von einer ersten Welle auf eine zweite Welle
eines Vorgelegegetriebes;
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2 eine
zweite Ausführungsform
einer Vorrichtung zum Führen
eines Drehmomentes mit einer einem ersten Zahnrad zugeordneten Abstützeinrichtung;
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3 ein
drittes Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung zum Führen
eines Drehmomentes mit einem Schaltelement zum wechselseitigen Zuschalten zweier
als Losräder
ausgeführter
Zahnräder;
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4 eine
vierte Ausführungsform
einer Vorrichtung zum Führen
eines Drehmomentes;
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5 eine
fünfte
Ausführungsform
einer Vorrichtung zum Führen
eines Drehmomentes; und
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6 eine
Abwicklung eines Rampensystems einer Betätigungseinrichtung zum Betätigen der Abstützeinrichtung
der Vorrichtung gemäß 5.
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1 zeigt
eine Vorrichtung 1 zum Führen eines Drehmomentes von
einer ersten Welle 2 auf eine zweite Welle 3 eines
Vorgelegegetriebes mit einem auf der ersten Welle 2 über eine
Lagereinrichtung 4 drehbar gelagerten ersten Zahnrad 5,
welches in montiertem Zustand mit einem auf der zweiten Welle 3 angeordneten
zweiten Zahnrad 6 in Eingriff steht. Dabei ist das erste
Zahnrad 5 als ein so genanntes Losrad ausgeführt und über eine
Betätigungseinrichtung 7 in
einen zugeschalteten Zustand überführbar, in
dem das erste Zahnrad 5 mit der ersten Welle 2 drehfest
verbunden ist und ein Drehmoment von der ersten Welle 2 auf
das erste Zahnrad 5 führbar
ist.
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Anschließend wird
das in das erste Zahnrad 5 eingeleitete Drehmoment über das
mit dem ersten Zahnrad 5 in Eingriff stehende zweite Zahnrad 6 übertragen
und auf die zweite Welle 3 geführt, da das zweite Zahnrad 6 als
ein so genanntes Festrad, welches mit der zweiten Weile 3 drehfest
verbunden ist, ausgebildet ist.
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Hiervon
abweichend ist die Vorrichtung 1 auch in anderen Getriebeeinrichtungen,
wie Handschaltgetrieben, automatisierten Schaltgetrieben, Doppelkupplungsgetrieben
oder Planetengetrieben, zum Führen
eines Drehmomentes von einer ersten Welle auf eine zweite Welle
sowie für
eine automatisierte Betätigung
einer Getriebeeinrichtung während Schaltvorgängen und
dergleichen einsetzbar.
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Die
Betätigungseinrichtung 7 umfasst
vorliegend ein in einem Langloch 8 der ersten Welle 2 in axialer
Richtung der ersten Welle 2 längs verschieblich angeordneten
Bolzen 9, der die erste Welle 2 in radialer Richtung
durchgreift und mit einer Schaltmuffe 10 der Betätigungseinrichtung 7 wirkverbunden
ist, wobei eine axiale Bewegung des Bolzens 9 eine axiale
Bewegung der Schaltmuffe 10 gegenüber der ersten Welle 2 bewirkt.
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Die
Schaltmuffe 10 ist vorliegend über eine Schiebeverzahnung 11 drehfest
mit der ersten Welle 2 verbunden, in axialer Richtung der
Welle 2 auf dieser verschiebbar angeordnet und an seiner
der ersten Welle 2 abgewandten äußeren Umfangsfläche bereichsweise
mit einem Zahnprofil 12 ausgeführt, welches bei entsprechender
axialer Stellung der Schaltmuffe 10 mit einem Zahnprofil 13 des
ersten Zahnrades 5 in Eingriff bringbar ist. Das Zahnprofil 12 der
Schaltmuffe 10 und das Zahnprofil 13 des ersten Zahnrades 5 bilden
eine so genannte Sperrverzahnung für das erste Zahnrad 5 aus,
wobei das erste Zahnrad 5 bei miteinander in Eingriff stehenden Zahnprofilen 12 und 13 aufgrund
einer formschlüssigen
Verbindung drehfest mit der ersten Welle 2 verbunden ist.
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Zusätzlich ist
am äußeren Umfang
der Schaltmuffe 10 ein im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführtes Bauteil 14 vorgesehen,
dass in der in 1 dargestellten Position der
Schaltmuffe 12 über ein
Zahnprofil 15 mit dem Zahnprofil 12 der Schaltmuffe 10 in
Eingriff steht und somit drehfest mit der Schaltmuffe 12 sowie
der ersten Welle 2 verbunden ist. Darüber hinaus ist eine Relativbewegung
zwischen dem Bauteil 14 und der Schaltmuffe 10 über einen über eine
Federeinrichtung 16 gegen das Bauteil 14 angefederten
Sperrkörpper 17 erst
ab Überschreiten
einer zu der Federkraft der Federeinrichtung 16 äquivalenten
und an der Schaltmuffe 10 angreifenden axialen Betätigungskraft
möglich.
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Das
Bauteil 14 stellt vorliegend einen Teil einer dem ersten
Zahnrad 5 zugeordneten Abstützeinrichtung 18 dar, über welche
an dem ersten Zahnrad 5 zumindest im zugeschalteten Zustand
angreifende Kippmomente neben der Lagereinrichtung 4 in
die erste Welle 2 einleitbar und abstützbar sind. Die Kippmomente
resultieren im Wesentlichen aus den vorliegend mit Schrägverzahnungen
ausgeführten und
miteinander in Eingriff stehenden Zahnrädern 5 und 6,
die sich im zugeschalteten Zustand des ersten Zahnrades 5 hinsichtlich
der Geräuschentwicklung und
der Lebensdauer der Verzahnungen der beiden Zahnräder 5 und 6 mit
zunehmender Schrägstellung der
miteinander kämmenden
Zahnräder 5 und 6 negativ
auswirken.
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Um
die im Bereich des Losrades bzw. des ersten Zahnrades 5 in
zugeschaltetem Zustand des ersten Zahnrades 5 auftretenden
Kippmomente in gewünschtem
Umfang in die erste Welle 2 einleiten zu können, liegt
der Betätigungseinrichtung 7 in
Verbindung mit der Abstützeinrichtung 18 jeweils
die nachbeschriebene Funktionsweise zu Grunde.
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Ausgehend
von einem vollständig
abgeschaltetem Zustand des ersten Zahnrades 5, in welchem
sich der Bolzen 9 in einer ersten Schaltstellung SR befindet,
ist das Bauteil 14 mit einem vorliegend kegelförmig ausgebildeten
Bereich 14A beabstandet zu einem ebenfalls kegelförmig ausgebildeten
Bereich 5A des ersten Zahnrades 5 angeordnet.
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Bei
Vorliegen einer Anforderung zum Zuschalten des ersten Zahnrades 5 bzw.
zum drehfesten Verbinden des ersten Zahnrades 5 mit der
ersten Welle 2 wird der Bolzen 9 der Betätigungseinrichtung 7 zunehmend
in Richtung der in 1 dargestellten zweiten Schaltstellung
SM geführt,
wodurch das Bauteil 14 mit seinem Bereich 14A zunehmend
in Reibeingriff mit dem Bereich 5A des ersten Zahnrades 5 gebracht
wird. Aufgrund des Reibeingriffes zwischen den Bereichen 5A und 14A des
ersten Zahnrades 5 und des Bauteiles 14 wird eine
Differenzdrehzahl zwischen dem ersten Zahnrad 5 und der ersten
Welle 2 mit zunehmender Betätigungskraft der Betätigungseinrichtung 7 ausgeglichen.
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Übersteigt
die Betätigungskraft
der Betätigungseinrichtung 7 die
von der Federeinrichtung 16 auf den Sperrkörper 17 aufgebrachte
Sperrkraft, wird der Sperrkörper 17 aufgrund
einer Relativbewegung der Schaltmuffe 10 gegenüber dem
Bauteil 14 in eine die Federeinrichtung 16 aufnehmende
Bohrung 19 gedrückt
und die Schaltmuffe 10 in axialer Richtung zunehmend in
Richtung des in axialer Richtung nicht verschiebbaren ersten Zahnrades 5 verschoben.
Mit zunehmendem Verstellweg der Schaltmuffe 10 kommt die
Schaltmuffe 10 mit einem vorliegend kegelförmig ausgebildeten
Bereich 10A mit einem ebenfalls kegelförmig ausgebildeten zweiten
Bereich 14B des Bauteils in Anlage. Die Schaltmuffe 10 steht in
einer dritten Schaltstellung SL des Bolzens 9 der Betätigungseinrichtung 7 sowohl
mit seinem Zahnprofil 12 mit den Zahnprofil 13 des
ersten Zahnrades 5 vollständig in Eingriff und liegt
zusätzlich
spielfrei mit seinem Bereich 10A an dem zweiten Bereich 14B des
Bauteils 14 an, wobei das erste Zahnrad 5 in diesen
Zustand der Betätigungseinrichtung 7 vollständig zugeschaltet
ist.
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Ein
an dem ersten Zahnrad 5 angreifendes Kippmoment ist somit über den
Bereich 5A und den ersten Bereich 14A des Bauteils 14 in
das Bauteil 14 der Abstützeinrichtung 18 einleitbar
und im Anlagebereich zwischen dem zweiten Bereich 14B des
Bauteils 14 und des Bereiches 10A der Schaltmuffe 10 wiederum über die
Schaltmuffe 10 auf der ersten Welle in gewünschtem
Umfang abstützbar.
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Der
Bolzen 9 ist vorliegend mechanisch, hydraulisch, pneumatisch,
magnetisch oder mittels einer beliebigen Kombination aus den vorgenannten Betätigungsmöglichkeiten
betätigbar
und in axialer Richtung relativ zu der Welle 2 bzw. zu
dem ersten Zahnrad 5 verschiebbar, um das erste Zahnrad 5 in vorbeschriebener
Art und Weise zuzuschalten oder durch Verbringen des Bolzens 9 aus
seiner dritten Schaltstellung SL in seine erste Schaltstellung SR abzuschalten
und die drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Zahnrad 5 und
der ersten Welle 2 zu lösen.
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2 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel der
Vorrichtung 1 zum Führen
eines Drehmomentes von der ersten Welle 2 auf die zweite
Welle 3 eines Vorgelegegetriebes, wobei das Bauteil 14 vorliegend scheibenartig
ausgebildet ist und über
eine Gleitlagereinrichtung 20 in die durch den Doppelpfeil
A dargestellten Richtungen relativ zu der ersten Welle 2 verschiebbar
ausgeführt
ist.
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Der
Bereich 14A des Bauteils 14 ist vorliegend kegelförmig ausgeführt und
steht in zugeschaltetem Zustand des ersten Zahnrades 5 mit
dem ebenfalls kegelförmig
ausgeführten
Bereich 5A des ersten Zahnrades 5 in der in 2 dargestellten
Art und Weise in reibschlüssiger
Wirkverbindung. Zusätzlich
ist dem ersten Zahnrad 5 auf der dem Bauteil 14 abgewandten
Seite ein Wellenbund 21 zugeordnet, der an seiner dem ersten
Zahnrad 5 zugewandten Um fangsfläche 21A kegelförmig ausgebildet
ist und mit einem äquivalent
zu dem Bereich 5A des ersten Zahnrades 5 ausgeführten zweiten
Bereich 5B zusammenwirkt, womit am ersten Zahnrad 5 angreifende
Kippmomente im Bereich des Wellenbundes 21 in derselben
Art und Weise wie durch das Bauteil 14 abstützbar sind.
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Dabei
ist das erste Zahnrad 5 vorliegend auf der ersten Welle 2 in
axialer Richtung der ersten Welle 2 verschiebbar angeordnet,
so dass das erste Zahnrad 5 bei einem Zuschalten, bei dem
das Bauteil 14 durch eine in 2 nicht
näher dargestellte
Betätigungseinrichtung 7 gemäß 1 in
Richtung des Wellenbundes 21 verschiebbar ist. Bei einer
entsprechenden Anlage des Bauteiles 14 an dem ersten Zahnrad 5 wird
das erste Zahnrad 5 in Richtung des ersten Wellenbundes 21 verschoben,
wobei in der Endstellung des ersten Zahnrades 5 bzw. im
vollständig
zugeschalteten Zustand des ersten Zahnrades 5 im Anlagebereich 5B zwischen
dem Bereich 5B des Zahnrades 5 und dem Bereich 21A des
Wellenbundes 21 sowie zwischen dem Bereich 14A des
Bauteiles 14 und des Bereiches 5A des ersten Zahnrades 5 ein
Kräftegleichgewicht
vorliegt.
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Dabei
ist es vorliegend vorgesehen, dass die Schrägen der kegeligen Flächen der
Bereiche 5A, 14A, 5B und 21A kleiner
als so genannte Reibwinkel sind, so dass sich das erste Zahnrad 5 beim
Lösen der
Betätigungseinrichtung 7,
d. h. bei einem Abschalten der Betätigungskraft für das Bauteil 14, selbsttätig aus
der Anlage mit dem ersten Zahnrad 5 löst und dieses frei drehbar
gegenüber
der ersten Welle 2 ist. Um einen Lösevorgang des ersten Zahnrades 5 zu
unterstützen,
ist sowohl zwischen dem Wellenbund 21 und dem ersten Zahnrad 5 sowie
zwischen dem ersten Zahnrad 5 und dem Bauteil 14 jeweils
eine Federeinrichtung 22A, 22B vorgesehen. Dabei
federt die Federeinrichtung 22A das erste Zahnrad 5 in
Richtung des Bauteils 14 an, wohingegen die Federeinrichtung 22B das
Bauteil 14 mit einer von dem ersten Zahnrad 5 weggerichteten
Federkraft beaufschlagt.
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Bei
einer in der Zeichnung nicht näher
dargestellten Weiterbildung der in 2 dargestellten zweiten
Ausführungsform
der Vorrichtung 1 nach der Erfindung wird das erste Zahnrad 5 neben
den reibschlüssigen
Verbindungen zwischen dem Zahnrad 5 und dem Wellenbund 21 sowie
zwischen dem Zahnrad 5 und dem Bauteil 14 über eine
in 1 näher dargestellte
Sperrverzahnung zwischen dem ersten Zahnrad 5 und einer
mit der ersten Welle 2 drehfest verbundenen Schaltmuffe
hergestellt, um die drehfeste Verbindung des ersten Zahnrades 5 mit
der ersten Welle 2 in allen Betriebssituationen eines Vorgelegegetriebes
sicher gewährleisten
zu können.
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In 3 ist
eine dritte Ausführungsform
der Vorrichtung 1 zum Führen
eines Drehmomentes von der ersten Welle 2 auf die zweite
Welle 3 eines Vorgelegetriebes gezeigt, bei der die Schaltmuffe 10 relativ
zu der ersten Welle 2 in axialer Richtung in die durch
den Doppelpfeil A dargestellten Richtungen verschiebbar ist und
mit seinem Zahnprofil 12 mit dem Zahnprofil 13 des
ersten Zahnrades 5 oder mit einem Zahnprofil 23 eines
dritten Zahnrades 24 in Eingriff bringbar ist, um entweder
das erste Zahnrad 5 oder das dritte Zahnrad 24 über einen
Formschluss drehfest mit der ersten Welle 2 zu verbinden.
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Dabei
ist die Schaltmuffe 10 Teil einer Synchronisierung, welche
grundsätzlich
einen an sich bekannten Aufbau aufweist. In der in 3 dargestellten
zweiten Schaltstellung SM des Bolzens 9 ist die Schaltmuffe 10 weder
mit dem ersten Zahnrad 5 noch mit dem dritten Zahnrad 24 formschlüssig verbunden.
In der zweiten Schaltstellung SM ist die Schaltmuffe 10 sowohl
mit einem ersten Synchronring 25 als auch mit einem zweiten
Synchronring 26 über
das Zahnprofil 12 formschlüssig verbunden. Die Synchronringe 25 und 26 sind
auf ihren der Schaltmuffe 10 abgewandten Außenseiten
kegelförmig ausgeführt und
mit ihren Kegelflächen
jeweils mit einem Gegenkonus eines jeweils mit dem ersten Zahnrad 5 oder
dem dritten Zahnrad 24 drehfest verbundenen weiteren Synchronring 27 bzw. 28 reibschlüssig in
Wirkverbindung bringbar.
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Dazu
sind die in der mittleren Schaltstellung SM des Bolzens 9 formschlüssig mit
der Schaltmuffe 10 verbundenen Synchronringe 25 und 26 durch
den über
die Federeinrichtung 16 in Richtung der Synchronringe 25 und 26 angefederten
Sperrkörper 17 bis
zum Erreichen einer zu der Federkraft der Federeinrichtung 16 äquivalenten
Kraftkomponente gegen eine Relativbewegung in axialer Richtung gegenüber der
Schaltmuffe 10 gesperrt.
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Das
bedeutet, dass der Synchronring 25 bei einer axialen Verschiebung
der Schaltmuffe 10 ausgehend von der zweiten Schaltstellung
SM in Richtung der dritten Schaltstellung SL des Bolzens 9 zunehmend
mit der kegeligen Fläche
des drehfest mit dem ersten Zahnrad 5 verbundenen weiteren
Synchronringes 27 in Eingriff gebracht wird, womit eine Drehzahldifferenz
zwischen der ersten Welle 2 und dem ersten Zahnrad 5 durch
einen Reibeingriff ausgeglichen wird.
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Mit
zunehmend auf die Schaltmuffe 10 einwirkender Betätigungskraft
wird die Federkraft der Federeinrichtung 16 ab Überschreiten
einer Schwellkraftkomponente überwunden
und der Sperrkörper 17 in
die Bohrung 19 gedrückt.
In diesem Zustand der Betätigungseinrichtung 7 führt die
Schaltmuffe 10 gegenüber
dem formschlüssig
mit der Schaltmuffe 10 verbundenen Synchronring 25 eine
Relativbewegung aus und kommt mit seinem Zahnprofil 12 mit
dem Zahnprofil 13 des weiteren Synchronringes 27 in
Eingriff. Während
der axialen Verschiebung der Schaltmuffe 10 ausgehend von
der zweiten Schaltstellung SM des Bolzens 9 in Richtung
der dritten Schaltstellung SL wird das vorliegend mit der Schaltmuffe 10 einstückig ausgeführte Bauteil 14 in
eine zylindrische Ausnehmung zwischen dem ersten Zahnrad 5 und der
ersten Welle 2 geschoben, um an dem ersten Zahnrad 5 angreifende
Kippmomente über
das Bauteil 14 in die erste Welle 2 einleiten
zu können.
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Wird
die Schaltmuffe 10 ausgehend von der zweiten Schaltstellung
SM des Bolzens 9 in Richtung der ersten Schaltstellung
SR des Bolzens 9 verschoben, wird eine Drehzahldifferenz
zwischen der ersten Welle 2 und dem dritten Zahnrad 24 durch
zunehmende Reibung zwischen den Synchronringen 26 und 28 ausgeglichen.
Nahe des Synchronzustandes zwischen dem dritten Zahnrad 24 und
der ersten Welle 2 wird das Zahnprofil 12 der
Schaltmuffe 10 mit dem Zahnprofil 23 des weiteren
Synchronringes 28, der drehfest mit dem als Losrad ausgeführten dritten Zahnrad 24 verbunden
ist, in Eingriff gebracht.
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In 4 ist
ein viertes Ausführungsbeispiel der
Vorrichtung 1 nach der Erfindung dargestellt, bei welcher
das als Losrad ausgeführte
erste Zahnrad 5 mit einem mit dem ersten Zahnrad 5 fest
verbundenen Abstützelement 29 in
einen im Querschnitt wenigstens annähernd u-förmig ausgebildeten Abschnitt 30 des
fest mit der ersten Welle 2 verbundenen Bauteiles 14 eingreift,
um ein an dem ersten Zahnrad 5 angreifendes Kippmoment
in die erste Welle 2 einleiten und dort abstützen zu
können.
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Dabei
greift das Abstützelement 29 mit
einem vorliegend scheibenartigen Bereich in den wenigstens annähernd u-förmigen Abschnitt 30 des Bauteils 14 ein.
Der scheibenartige Bereich des Abstützelementes 29 ist
mit zwei Planflächen 31, 32 ausgeführt, die
jeweils mit einer Planfläche 33 oder 34 des
Bauteils 14 zum Abstützen
eines an dem ersten Zahnrad 5 angreifenden Kippmomentes
in Eingriff kommen. Die Planflächen
des Abstützelementes 29 und
des Bauteils 14 der Abstützeinrichtung 18 sind
in einem kippmomentfreien Zustand des ersten Zahnrades 5 zueinander
beabstandet angeordnet, um in einem abgeschalteten Zustand des Zahnrades 5 einen
möglichst
momentfreien Zustand des ersten Zahnrades 5 darstellen
zu können.
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Ein
fünftes
Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist
in 5 dargestellt, wobei die Abstützeinrichtung 18 der
Vorrichtung 1 gemäß 5 im
Wesentlichen der zu 2 beschriebenen Abstützeinrichtung 18 entspricht,
weshalb an dieser Stelle bezüglich
des grundlegenden Aufbaus der Abstützeinrichtung gemäß 5 auf
die Beschreibung zu 2 verwiesen wird.
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Die
Vorrichtung 1 gemäß 5 ist
mit einer Betätigungseinrichtung 7 ausgeführt, welche
ein in 6 näher
dargestelltes Rampensystem aufweist. Die Betätigungseinrichtung 7 durchgreift
die erste Welle 2 mit einem in axialer Richtung gegenüber der ersten
Welle 2 verschiebbaren Bolzen 9, der über eine
in der ersten Welle 2 axial verschiebbar geführte Schaltstange 36 verfahrbar
ist. Dabei umfasst die Betätigungseinrichtung 7 neben
dem in 5 dargestellten Bolzen 9 einen weiteren
Bolzen 37, der gemeinsam mit dem Bolzen 9 mit
einem auf der ersten Welle 2 drehbar und in axialer Richtung
verschiebbar gelagerten Betätigungselement 38 zusammenwirkt. Dabei
ist das Betätigungselement 38 über die
verschiebbar ausgeführten
und als Sperrelemente wirkenden Bolzen 9 und 37 in
Abhängigkeit
einer Schaltstellung der Betätigungseinrichtung 7 drehfest
mit der ersten Welle 2 verbindbar oder gegenüber der ersten
Welle 2 verdrehbar.
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Das
ringförmig
ausgeführte
Betätigungselement 38 ist
mit mit einer senkrecht zur Symmetrielinie 39 der ersten
Welle 2 stehenden Querschnittebene jeweils einen Winkel
einschließenden
Flanken 381 bis 392 ausgeführt und steht im Bereich jeweils
zwei einander zugewandter Flanken 392 und 381, 382 und 383, 384 und 385, 386 und 387, 388 und 389 sowie 390 und 391 jeweils
mit einem fest mit der ersten Welle 2 verbundenen Betätigungskörper 40 bis 45 derart
in Wirkverbindung, dass das Betätigungselement 38 in
gegenüber
der ersten Welle 2 drehbarem Zustand bei einer Drehzahldifferenz
zwischen der ersten Welle 2 und dem ersten Zahnrad 5 das
Bauteil 14 mit einer in Eingriffsrichtung mit dem ersten
Zahnrad 5 wirkenden Betätigungskraft
beaufschlagt. Dabei ist der Winkel zwischen der Querschnittsebene und
den Flanken 381, 383, 385, 387, 389 und 391 bzw.
den Flanken 382, 384, 386, 388, 390 und 392 verschieden
ausgeführt,
da im Schub- und Zugbetrieb unterschiedliche Schleppmomente wirken.
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Zusätzlich ist
zwischen dem Betätigungselement 38 und
dem Bauteil 14 eine Federeinrichtung 46 vorgesehen,
mittels welcher auf das Bauteil 14 während einer Zuschaltung des
ersten Zahnrades 5 eine eine Differenzdrehzahl zwischen
dem ersten Zahnrad 5 und der ersten Welle ausgleichende
Synchronisierungskraft aufbringbar ist. Bei Überschreiten eines Grenzwertes
der betätigungselementseitigen
Betätigungskraft
auf das Bauteil 14 wird eine eine Relativbewegung zwischen
dem Betätigungselement 38 und
dem Bauteil 14 unterbindende Wirkverbindung 47 zwischen
der Federeinrichtung 46 und dem Betätigungselement 38 gelöst und das
Bauteil 14 wird direkt von dem Betätigungselement 38 in Richtung
des ersten Zahnrades 5 betätigt, so dass das erste Zahnrad 5 mit
der ersten Welle 2 über
die reibschlüssige
Verbindung zwischen dem Bauteil 14 und dem ersten Zahnrad 5 drehfest
verbünden
wird und zusätzlich
an dem ersten Zahnrad 5 angreifende Kippmomente über das
Bauteil 14 in die erste Welle 2 einleitbar sind.
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Generell
ist ein als Losrad ausgeführtes Zahnrad
eines Vorgelegegetriebes mit der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung
durch Einschieben mindestens eines Zylinderbauteils, eines Kegelbauteils
oder durch Anlegen einer Planfläche
des ersten Zahnrades an mindestens einer wellenfesten Planfläche in zugeschaltetem
Zustand auf der dem Losrad zugeordneten Welle festsetzbar und ein
an dem Losrad angreifendes Kippmoment über das eingeschobene Bauteil
oder die Planflächen
in die Welle einleitbar und dort abstützbar.
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Die
Betätigung
des einzuschiebenden Bauteils bzw. das Anlegen des Losrades an einer
Planfläche
kann auf einem mechanischen, hydraulischen, pneumatischen, elektromotorischen
oder auf einem gemischten Wirkprinzip beruhen, wobei auch ein in 5 und 6 dargestelltes
Rampensystem zur Betätigung
geeignet ist, welches aufgrund von im Betrieb eines Vorgelegege triebes
auftretenden Schleppmomenten das Zahnrad in der vorbeschriebenen
Art und Weise festsetzt und abstützt.
-
Zudem
ist die Betätigungskraft
zum Festsetzen des Zahnrades über
das Bauteil auch mittels eines außerhalb der Welle angeordneten
und mit einem entsprechenden Aktor zusammenwirkenden Schaltgestänges auf
die betreffenden Bauteile aufbringbar, um ein oder mehrere Losräder in der
vorbeschriebenen Art und Weise festzusetzen und ein angreifendes
Kippmoment in die den Losrädern
zugeordnete Welle einzuleiten und dort abzustützen.
-
- 1
- Vorrichtung
- 2
- erste
Welle
- 3
- zweite
Welle
- 4
- Lagereinrichtung
- 5
- erstes
Zahnrad
- 5A
- Bereich
- 5B
- zweiter
Bereich
- 6
- zweites
Zahnrad
- 7
- Betätigungseinrichtung
- 8
- Langloch
- 9
- Bolzen
- 10
- Schaltmuffe
- 10A
- Bereich
- 11
- Schiebeverzahnung
- 12
- Zahnprofil
- 13
- Zahnprofil
- 14
- Bauteil
- 14A
- Bereich
- 14B
- zweiter
Bereich
- 15
- Zahnprofil
- 16
- Federeinrichtung
- 17
- Sperrkörper
- 18
- Abstützeinrichtung
- 19
- Bohrung
- 20
- Gleitlagereinrichtung
- 21
- Wellenbund
- 21A
- Umfangsfläche
- 22A,
B
- Federeinrichtung
- 23
- Zahnprofil
- 24
- drittes
Zahnrad
- 25
- Synchronring
- 26
- Synchronring
- 27
- weiterer
Synchronring
- 28
- weiterer
Synchronring
- 29
- Abstützelement
- 30
- Abschnitt
- 31
- Planfläche
- 32
- Planfläche
- 33
- Planfläche
- 34
- Planfläche
- 35
- Rampensystem
- 36
- Schaltstange
- 37
- Bolzen
- 38
- Betätigungselement
- 39
- Symmetrielinie
- 40
bis 45
- Betätigungskörper
- 46
- Federeinrichtung
- 47
- Wirkverbindung
- 381
bis 392
- Flanke