DE102006049277A1

DE102006049277A1 - Gear wheel connecting device for drive train of vehicle, has idler gear and actuating unit that are connected to countershaft by tapered fit assembly in torque-proof condition of idler gear

Info

Publication number: DE102006049277A1
Application number: DE200610049277
Authority: DE
Inventors: Matthias Reisch
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2006-10-19
Filing date: 2006-10-19
Publication date: 2008-04-30

Abstract

The device (1) has an actuating unit (6) that is connected with a countershaft (2) in a torque-proof manner, where a rotational speed difference is formed between an idler gear (3) and the countershaft by an actuator (9). The idler gear and the actuating unit are connected to the countershaft by a tapered fit assembly (20) in a torque-proof condition of the gear. The assembly is detachably made between a friction surface (6A) of the actuating unit and a friction surface (3A) of the gear by applying force pulse produced by the actuator on the gear and the actuating unit.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum drehfesten Verbinden einer Welle mit einem drehbar auf der Welle gelagerten Bauteil gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.The The invention relates to a device for non-rotatably connecting a Shaft with a rotatably mounted on the shaft component according to the Preamble of claim 1 further defined type.

Üblicherweise werden als Losräder ausgeführte Zahnräder verschiedener Gangstufen einer Getriebeeinrichtung mit einer Getriebewelle, auf welcher die Losräder angeordnet sind, mittels so genannter Synchronisierungen drehfest verbunden. Mit den Synchronisierungen werden beim Schalten eines Ganges einer Getriebeeinrichtung zunächst Drehzahldifferenzen zwischen einem zuzuschaltenden Losrad und der diesem Losrad zugeordneten Getriebewelle reibschlüssig ausgeglichen. Bei Erreichen einer Drehzahlgleichheit zwischen dem Losrad und der Getriebewelle liegt kein dynamisches Reibmoment mehr vor und eine so genannte Sperrverzahnung ergibt eine Klaue einer zum Zuschalten des Losrades vorgesehenen Synchronisierung frei, so dass der gewünschte Gang formschlüssig einlegbar ist.Usually be as loose wheels executed gears different gear ratios of a transmission device with a transmission shaft, on which the loose wheels are arranged, rotatably by means of so-called synchronizers connected. With the synchronization, when switching a Ganges a transmission device initially difference in speed between a zuzuschaltenden idler gear and associated with this idler gear shaft friction balanced. When a speed equality between the Idler gear and the gear shaft is no dynamic friction more before and a so-called locking teeth results in a claw one Synchronization provided for connecting the idler gear, so that the desired Gear form-fitting can be inserted.

Nachteilhafterweise sind derartige Synchronisierungen aufgrund der Ausführung mit Reibelementen, Sperrelementen und Klauen durch einen unerwünscht hohen Bauraumbedarf gekennzeichnet und verursachen hohe Herstellkosten.Disadvantageously are such synchronizations due to the execution with Friction elements, locking elements and claws by an undesirably high Required space requirements and cause high production costs.

Alternativ zu den vorbeschriebenen Synchronisierungen sind aus der Praxis bekannte Getriebeeinrichtungen zum Zuschalten von Losrädern mit konstruktiv einfach ausgeführten reibschlüssigen Schaltelementen, wie Lamellenschaltelementen, ausgebildet. Zum Halten derartiger Schaltelemente in geschlossenem Zustand, sind diese im Allgemeinen mit einer zu dem geschlossenen Zustand der Schaltelemente äquivalenten Haltekraft, die meist hydraulisch erzeugt wird, zu beaufschlagen. Diese permanent aufzubringende Haltekraft verschlechtert jedoch nachteilhafterweise einen Gesamtwirkungsgrad einer Getriebeeinrichtung.alternative to the above synchronizations are known from practice Transmission devices for connecting Losrädern with structurally simple executed frictional switching elements, like lamellar switching elements, formed. To hold such Switching elements in the closed state, these are in general with an equivalent to the closed state of the switching elements Holding force, which is usually generated hydraulically to apply. However, this permanently applied holding force deteriorates disadvantageously an overall efficiency of a transmission device.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum drehfesten Verbinden einer Welle mit einem drehbar auf der Welle gelagerten Bauteil zur Verfügung zu stellen, welche durch einen geringen Bauraumbedarf gekennzeichnet ist, kostengünstig herstellbar ist und deren Verwendung einen Gesamtwirkungsgrad einer Getriebeeinrichtung im Vergleich zu mit Lamellenschaltelementen ausgeführten Getriebeeinrichtungen verbessert.Of the The present invention is therefore based on the object, a device for rotatably connecting a shaft with a rotatable on the shaft stored component available to provide, which characterized by a small space requirement is, inexpensive can be produced and their use has an overall efficiency of Gear device compared to with lamellar switching elements executed Improved transmission devices.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.According to the invention this Task with a device according to the features of claim 1 solved.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum drehfesten Verbinden einer Welle mit einem drehbar auf der Welle gelagerten Bauteil, vorzugsweise zum Verbinden eines als Losrad ausgeführten Zahnrades einer Gangstufe einer Getriebeeinrichtung mit einer Getriebewelle, wobei eine Differenzdrehzahl zwischen dem Bauteil und der Welle mittels einem über einen Aktor betätigbaren und drehfest mit der Welle verbundenen Betätigungselement reibschlüssig wenigstens annähernd ausgleichbar ist, sind das Bauteil und das Betätigungselement in drehfestem Zustand des Bauteiles auf der Welle über einen schaltbaren Kegelpressverband verbunden.at the device according to the invention for rotatably connecting a shaft with a rotatable on the shaft mounted component, preferably for connecting a loose wheel executed Gear of a gear stage of a transmission device with a transmission shaft, wherein a differential speed between the component and the shaft by means of one over one Actuator actuated and rotatably connected to the shaft actuator frictionally at least nearly is compensated, the component and the actuator in non-rotatable Condition of the component on the shaft via a switchable cone press fit connected.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein drehbar auf einer Welle gelagertes Bauteil über einen schaltbaren Kegelpressverband drehfest mit der Welle verbindbar, wobei die drehfeste Verbindung vorliegend in zwei Phasen hergestellt wird. In einer ersten Phase wird eine Differenzdrehzahl zwischen dem Bauteil und der Welle reibschlüssig ausgeglichen bzw. das Bauteil und die Welle werden miteinander synchronisiert. Während dieser ersten Phase wird mittels einer aktorseitigen Schaltkraft ein Reibmoment zwischen dem drehfest mit der Welle verbundenen Betätigungselement und dem Bauteil erzeugt, um einen Synchronzustand zwischen dem Bauteil und der Welle herzustellen.With the device according to the invention is a rotatably mounted on a shaft component via a switchable cone press fit rotatably connected to the shaft, wherein the rotationally fixed connection in the present case made in two phases becomes. In a first phase, a differential speed between the component and the shaft frictionally balanced or the Component and the shaft are synchronized with each other. During this first phase is a friction torque by means of an actuator-side switching force between the rotatably connected to the shaft actuator and the component generated to a synchronous state between the component and the wave.

Zusätzlich wird während einer sich an die erste Phase anschließenden zweiten Phase die Betätigungskraft vorzugsweise aktorseitig erhöht und im Bereich von Reibflächen des Betätigungselementes und des Bauteiles der Kegelpressverband mit Überschreiten einer Schwellkraft zugeschaltet.In addition will while a subsequent to the first phase second phase, the actuating force preferably increased on the actuator side and in the area of friction surfaces of the actuating element and of the component of the conical compression bandage with exceeding a threshold force switched on.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung stellt gegenüber herkömmlich ausgeführten Synchronisierungen eine kompaktere und kostengünstigere Ausführung dar, da ein Bauteil auf einer Welle ohne formschlüssige Verbindung, d. h. beispielsweise ohne eine mechanischen Klaue, drehfest mit einer Welle verbindbar ist und somit im Vergleich zu herkömmlichen Synchronisierungen mit Klauenschaltung durch einen geringeren Fertigungsaufwand gekennzeichnet ist und eine verringerte Teileanzahl aufweist.The inventive device faces conventional executed Synchronizations are a more compact and cost-effective design, because a component on a shaft without positive connection, d. H. for example without a mechanical claw, rotatably connected to a shaft is and therefore compared to conventional synchronizers marked with claw switching by a lower production cost is and has a reduced number of parts.

Zusätzlich ist zwischen dem Bauteil, vorzugsweise einem Losrad einer Getriebeeinrichtung, an welchem im Wesentlichen nur im zugeschalteten Zustand, d. h. in einem Drehmoment übertragenden Zustand, nennenswerte Kippmomente angreifen, und der Welle eine zumindest in zugeschaltetem Zustand neben einer Lagereinrichtung Kippmomente abstützende und als Abstützeinrichtung fungierende Verbindung vorgesehen, womit das Losrad bzw. das Bauteil in zugeschaltetem Zustand mit einer steiferen Lagerbasis ausgeführt ist als in abgeschaltetem Zustand.In addition is between the component, preferably a loose wheel of a transmission device to which essentially only in the switched-on state, d. H. in a torque transmitting state, attack significant tilting moments, and the wave at least one in switched-on state next to a bearing device tilting moments and supporting as a support device acting compound provided, bringing the idler gear or the component is executed in the switched-on state with a stiffer bearing base as in switched off state.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Kegelpressverband selbsthaltend ausgeführt. Dies ist dann der Fall, wenn die Kegelwinkel der den schaltbaren Kegelpressverband ausbildenden Kegelflächen des Bauteiles und des Betätigungselementes kleiner einem so genannten Reibwinkel sind. Dann ist auf kostengünstige Art und Weise gewähr leistet, dass sich der Kegelpressverband bei einem Absenken der vorzugsweise vom Aktor erzeugten Betätigungskraft nicht selbsttätig löst und erst bei einer den Kegelpressverband lösenden Betätigungskraft abgeschaltet bzw. aufgehoben wird.at an advantageous embodiment of the device according to the invention the conical-compression dressing is self-holding. This is the case when the cone angle of the switchable cone compression dressing forming conical surfaces of the component and the actuating element smaller than a so-called friction angle. Then is in a cost effective way and manner, that the conical compression bandage at a lowering of preferably Actuator force generated by the actuator not automatic triggers and only switched off at an operating force releasing the conical compression bandage or will be annulled.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes nach der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und dem unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.advantageous Further developments of the article according to the invention will become apparent from the claims and with reference to the drawings in principle Embodiment.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine stark schematisierte Teillängsschnittansicht der Vorrichtung nach der Erfindung.The only figure of the drawing shows a highly schematic partial longitudinal section view the device according to the invention.

Die Figur zeigt eine Vorrichtung 1 zum drehfesten Verbinden einer Welle 2 mit einem drehbar auf der Welle 2 gelagerten Bauteil 3, wobei die Welle 2 vorliegend als eine Vorgelegewelle eines Vorgelegegetriebes ausgeführt ist, auf welchem das als Losrad ausgebildete Bauteil 3 angeordnet ist.The figure shows a device 1 for non-rotatably connecting a shaft 2 with a rotatable on the shaft 2 stored component 3 , where the wave 2 in the present case is designed as a countershaft of a countershaft transmission, on which the formed as a loose wheel component 3 is arranged.

Hiervon abweichend ist die Vorrichtung 1 auch in anderen Getriebeeinrichtungen, wie automatisierten Schaltgetrieben, Doppelkupplungsgetrieben oder Plantetengetrieben, als Synchronisierung und Schaltelement für eine automatisierte Betätigung einer Getriebeeinrichtung während Schaltvorgängen und dergleichen einsetzbar.Deviating from the device 1 also in other transmission devices, such as automated manual transmissions, dual-clutch transmissions or planetary gears, as a synchronization and switching element for automated operation of a transmission device during switching operations and the like used.

Parallel zu der Vorgelegewelle 2 ist eine Getriebehauptwelle 4 vorgesehen, auf welcher ein als Festrad ausgeführtes Zahnrad 5 angeordnet ist, wobei das Zahnrad 5 mit dem auf der Vorgelegewelle 2 drehbar gelagerten Losrad 3 kämmt.Parallel to the countershaft 2 is a transmission main shaft 4 provided on which a gear designed as a fixed gear 5 is arranged, wherein the gear 5 with that on the countershaft 2 rotatably mounted idler gear 3 combs.

Das Losrad 3 ist über die Vorrichtung 1 dahingehend betätigbar, dass das Losrad 3 aus einem auf der Vorgelegewelle 2 drehbaren Zustand in einen gegenüber der Vorgelegewelle 2 drehfesten Zustand oder aus einem drehfes ten Zustand in einen gegenüber der Vorgelegewelle 2 drehbaren Zustand überführbar ist, um ein an der Vorgelegewelle 2 anliegendes Drehmoment über das Losrad 3 und über das Zahnrad 5 in die Getriebehauptwelle 4 einleiten zu können. Darüber hinaus ist ein an der Getriebehauptwelle 4 anliegendes Drehmoment auch über das Zahnrad 5 und das drehfest mit der Vorgelegewelle 2 verbundene Losrad 3 in die Vorgelegewelle 2 einleitbar.The idler wheel 3 is about the device 1 be actuated so that the idler gear 3 from one on the countershaft 2 rotatable state in one opposite the countershaft 2 rotationally fixed state or from a drehfes th state in one opposite the countershaft 2 rotatable state is convertible to one at the countershaft 2 applied torque via the idler gear 3 and about the gear 5 in the transmission main shaft 4 to be able to initiate. In addition, one is on the transmission main shaft 4 applied torque also over the gear 5 and the rotation with the countershaft 2 connected idler gear 3 into the countershaft 2 introduced.

Dazu ist die Vorrichtung 1 mit einem drehfest und in axialer Richtung nicht verschiebbar mit der Vorgelegewelle 2 fest verbundenen Betätigungselement 6 ausgeführt. Das Betätigungselement 6 ist radial innerhalb des Losrades 3 angeordnet und unterteilt einen von dem Losrad 3 und einem Scheibenelement 7 begrenzten Ringraum 8 in zwei Kolbenräume 8A und 8B, welche von einem Aktor 9 jeweils mit hydraulischem Betätigungsdruck über im Inneren der Vorgelegewelle 2 verlaufende Hydraulikleitungen 100, 110 beaufschlagbar sind.This is the device 1 with a non-rotatable and in the axial direction not displaceable with the countershaft 2 firmly connected actuator 6 executed. The actuator 6 is radially inside the idler gear 3 arranged and divided one of the idler gear 3 and a disk element 7 limited annulus 8th in two piston chambers 8A and 8B , which by an actor 9 each with hydraulic actuating pressure over inside the countershaft 2 running hydraulic lines 100 . 110 can be acted upon.

Bei einer hiervon abweichenden Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung wird der vom Aktor erzeugte Betätigungsdruck im Bezug auf die Oberfläche der Vorgelegewelle von außen zu den Kolbenräumen geführt.at a different embodiment thereof The device according to the invention is the actuation pressure generated by the actuator in terms of the surface the countershaft from the outside to the piston chambers guided.

Die Kolbenräume 8A und 8B sind im Bereich zwischen dem Betätigungselement 6 und der Vorgelegewelle 2 aufgrund der drehfesten Verbindung zwischen dem Betätigungselement 6 und der Vorgelegewelle 2, die vorliegend durch Aufschrumpfen des Betätigungselementes 6 auf der Vorgelegewelle 2 hergestellt ist, gegeneinander abgedichtet. Hierzu abweichend ist das Betätigungselement 6 auch durch Verschweißen oder andere geeignete Verbindungsarten drehfest und in axialer Richtung nicht verschieblich mit der Vorgelegewelle 2 verbindbar.The piston chambers 8A and 8B are in the area between the actuator 6 and the countershaft 2 due to the rotationally fixed connection between the actuating element 6 and the countershaft 2 , Which in the present case by shrinking the actuating element 6 on the countershaft 2 is made, sealed against each other. Deviating from this is the actuator 6 also by welding or other suitable types of connection rotationally fixed and not displaceable in the axial direction with the countershaft 2 connectable.

Im Bereich zwischen dem Losrad 3 und dem Betätigungselement 6 ist eine Gleitdichtung 10 als Dichteinrichtung zwischen den beiden Kolbenräu men 8A und 8B vorgesehen, welche trotz der Relativbewegung zwischen dem Losrad 3 und dem Betätigungselement 6 in allen Schaltstellungen der Vorrichtung 1 eine für die Funktionsweise der Vorrichtung 1 erforderliche druckdichte Abdichtung zwischen den beiden Kolbenräumen 8A und 8B sicherstellt. Zusätz sich sind die Kolbenräume 8A und 8B im Bereich zwischen dem Losrad 3 und der Vorgelegewelle 2 sowie im Bereich zwischen dem Scheibenelement 7 und der Vorgelegewelle 2 durch weitere Gleitdichteinrichtungen 11 und 12 gegenüber der Umgebung des Ringraumes 8 abgedichtet, wobei diese zusätzlich als Gleitlager ausgeführt sind.In the area between the idler gear 3 and the actuator 6 is a sliding seal 10 as a sealing device between the two Kolbenräu men 8A and 8B provided, which despite the relative movement between the idler gear 3 and the actuator 6 in all switching positions of the device 1 one for the operation of the device 1 required pressure-tight seal between the two piston chambers 8A and 8B ensures. Add are the piston chambers 8A and 8B in the area between the idler gear 3 and the countershaft 2 as well as in the area between the disc element 7 and the countershaft 2 by further Gleitdichteinrichtungen 11 and 12 opposite the environment of the annulus 8th sealed, which are additionally designed as a plain bearing.

Das Losrad 3 ist im Bereich seiner der Vorgelegewelle 2 zugewandten Innenseite abschnittsweise mit einer kegelig ausgeführten Reibfläche 3A ausgeführt, welche mit einer kegelförmig ausgebildeten Reibfläche 6A des Betätigungselementes 6 bei entsprechender Schaltstellung der Vorrichtung 1 reibschlüssig in Wirkverbindung bringbar ist. Des Weiteren sind das Losrad 3 und das Betätigungselement 6 jeweils mit an die Reibflächen 3A und 6A angrenzenden und zylindrisch ausgeführten Wirkflächen 3B und 6B ausgebildet, wobei die zylindrische Wirkfläche 3B eine Anlagefläche für die Gleitdichtung 10 darstellt.The idler wheel 3 is in the area of its countershaft 2 facing inside sections with a conical friction surface 3A executed, which with a conical friction surface 6A of the actuating element 6 with appropriate switching position of the device 1 frictionally engaged in operative connection. Furthermore, the idler gear 3 and the actuator 6 each with to the friction surfaces 3A and 6A adjacent and cylindrical running surfaces 3B and 6B formed, wherein the cylindrical active surface 3B a contact surface for the sliding seal 10 represents.

Die Reibfläche 6A des Betätigungselementes 6 ist vorliegend mit mehreren Radialnuten 61 bis 63 und mit mehreren Axialnuten 64 ausgeführt, wobei von den Axialnuten 64 in der Figur lediglich eine dargestellt ist. Das Losrad 3 ist in der in der Figur dargestellten Schaltstellung der Vorrichtung 1 drehfest mit der Vorgelegewelle 2 verbunden, wobei die drehfeste Verbindung zwischen dem Losrad 3 und der Vorgelegewelle 2 durch eine im Bereich zwischen der Reibfläche 3A des Losrades 3 und der Reibfläche 6A des Betätigungselementes 6 hergestellten und schaltbaren Kegelpressverband 20 bewirkt ist. Dabei wird das Losrad 3 in der nachfolgend beschriebenen Art und Weise aus einem aus der Vorgelegewelle 2 drehbaren Zustand in einen gegenüber der Vorgelegewelle 2 drehfesten Zustand oder aus einem drehfesten Zustand in einen gegenüber der Vorgelegewelle 2 drehbaren Zustand in der nachbeschriebenen Art und Weise überführt.The friction surface 6A of the actuating element 6 is present with several radial grooves 61 to 63 and with several axial grooves 64 executed, wherein of the axial grooves 64 in the figure only one is shown. The idler wheel 3 is in the switching position of the device shown in the figure 1 rotatably with the countershaft 2 connected, wherein the rotationally fixed connection between the idler gear 3 and the countershaft 2 through one in the area between the friction surface 3A of the idler wheel 3 and the friction surface 6A of the actuating element 6 manufactured and switchable cone compression dressing 20 is effected. This is the idler gear 3 in the manner described below from one of the countershaft 2 rotatable state in one opposite the countershaft 2 rotationally fixed state or from a rotationally fixed state in one opposite the countershaft 2 rotatable state in the manner described above.

Um den in der Figur dargestellten Schaltzustand der Vorrichtung 1, in dem das Losrad 3 drehfest mit der Vorgelegewelle 2 verbunden ist, in einen Schaltzustand, in dem das Losrad 3 drehbar gegenüber der Vorgelegewelle 2 ausgeführt ist, überführen zu können, wird der Kolbenraum 8A über die Hydraulikleitung 100 ausgehend vom Aktor 9 mit einem Betätigungsdruck beaufschlagt, während der Druck im Kolbenraum 8B derart abgesenkt wird, dass der im Kolbenraum 8A wirkende Betätigungsdruck nach einem Lösen des Kegelpressverbandes 20 das Losrad 3A in axialer Richtung der Vorgelegewelle 2 auf dieser verschiebt.To the switching state of the device shown in the figure 1 in which the idler gear 3 rotatably with the countershaft 2 is connected, in a switching state in which the idler gear 3 rotatable with respect to the countershaft 2 is executed to convert, the piston chamber 8A over the hydraulic line 100 starting from the actuator 9 subjected to an actuating pressure, while the pressure in the piston chamber 8B is lowered so that in the piston chamber 8A acting actuating pressure after release of the conical-pressing dressing 20 the idler wheel 3A in the axial direction of the countershaft 2 on this shifts.

Zum Lösen des Kegelpressverbandes 20 wird zwischen dem Betätigungselement 6 und dem Losrad 3 im Kolbenraum 8A zunächst ein Druckimpuls aufgegeben. Die zum Zuschalten oder Abschalten des Kegelpressverbandes 20 erforderliche Zuschalt- bzw. Abschaltkraft, welche durch einen Druckimpuls erzeugt wird, wird mittels einer Hydraulikpumpe zur Verfügung gestellt, welche mit einer vorzugsweise auf einer Motorwelle eines Antriebsaggregates eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges angeordneten Schwungmasse in Wirkverbindung bringbar ist.To release the cone press dressing 20 is between the actuator 6 and the idler wheel 3 in the piston chamber 8A first a pressure pulse abandoned. The for switching on or off the cone press dressing 20 required Zuschalt- or shutdown, which is generated by a pressure pulse is provided by means of a hydraulic pump, which is engageable with a preferably arranged on a motor shaft of a drive unit of a drive train of a vehicle flywheel in operative connection.

Anschließend wird das Losrad 3 durch weitere Druckbeaufschlagung des Kolbenraumes 18A auf der Vorgelegewelle 2 axial verschoben, so dass die Reibfläche 6A des Betätigungselementes 6 zunehmend aus dem Eingriff der Reibfläche 3A des Losrades 3 geführt wird. Dabei sind die beiden kegelig ausgeführten Reibflächen 3A und 6A über den Verschiebeweg des Losrades 3 gegenüber der Vorgelegewelle 2 bzw. dem Betätigungselement 6 derart aufeinander abgestimmt, dass in einer das Losrad 3 gegenüber der Vorgelegewelle 2 freigebenden Endstellung des Losrades 3 die Wirkverbindung zwischen dem Betätigungselement 6 und dem Losrad 3 im Wesentlichen im Bereich der Reibflächen 3A und 6A vollständig aufgehoben ist. Damit werden den Wirkungsgrad eines Vorgelegegetriebes beeinträchtigende Reibmomente bzw. Schleppmomente im Bereich einer abgeschalteten Gangstufe auf ein Minimum reduziert und ein Vorgelegegetriebe ist mit möglichst gutem Wirkungsgrad betreibbar.Subsequently, the idler gear 3 by further pressurization of the piston chamber 18A on the countershaft 2 axially displaced so that the friction surface 6A of the actuating element 6 increasingly out of engagement of the friction surface 3A of the idler wheel 3 to be led. Here are the two conical friction surfaces 3A and 6A over the displacement of the loose wheel 3 opposite the countershaft 2 or the actuating element 6 coordinated so that in one the idler gear 3 opposite the countershaft 2 releasing end position of the loose wheel 3 the operative connection between the actuating element 6 and the idler wheel 3 essentially in the area of friction surfaces 3A and 6A is completely removed. Thus, the efficiency of a countershaft impairing friction moments or drag torques in the range of a disengaged gear ratio are reduced to a minimum and a countershaft transmission is operable with the best possible efficiency.

Um ein unbeabsichtigtes Zuschalten einer Gangstufe auf einfache Art und Weise zu verhindern, wird das Losrad 3 durch Beaufschlagen des Kolbenraumes 8A mit einem entsprechenden hydraulischen Druck beaufschlagt. Dieser Druck entspricht vorzugsweise einem Schmierdruck eines hydraulischen Steuersystems eines Vorgelegegetriebes.To prevent inadvertent engagement of a gear in a simple manner, the idler gear 3 by applying the piston chamber 8A subjected to a corresponding hydraulic pressure. This pressure preferably corresponds to a lubricating pressure of a hydraulic control system of a countershaft transmission.

Liegt nach dem Abschalten der durch das Losrad 3 und das Zahnrad 5 gebildeten Gangstufe des Vorgelegegetriebes wiederum eine Anforderung zum Zuschalten dieser Gangstufe vor, wird der Kolbenraum 8B mit dem für das Zuschalten der Gangstufe erforderlichen Betätigungsdruck beaufschlagt, während der Druck im Kolbenraum 8A auf einen die Zuschaltung nicht beeinträchtigenden Druckwert eingestellt wird. Dies hat zur Folge, dass das Losrad 3 auf der Vorgelegewelle 2 verschoben wird. Mit zunehmendem axialen Verschiebeweg des Losrades 3 werden die Reibfläche 3A des Losrades 3 und die Reibfläche 6A des Betätigungselementes 6 immer stärker miteinander in Eingriff gebracht, womit in diesem Bereich ein eine Differenzdrehzahl zwischen dem Losrad 3 und der Vorgelegewelle 2 minimierendes Reibmoment ansteigt.Lies after switching off by the idler gear 3 and the gear 5 In turn, formed gear stage of the countershaft transmission before a request for switching on this gear before, the piston chamber 8B pressurized with the required for the connection of the gear stage actuating pressure, while the pressure in the piston chamber 8A is set to a pressure that does not affect the connection. This has the consequence that the loose wheel 3 on the countershaft 2 is moved. With increasing axial displacement of the idler gear 3 become the friction surface 3A of the idler wheel 3 and the friction surface 6A of the actuating element 6 increasingly engaged with each other, bringing in this area a differential speed between the idler gear 3 and the countershaft 2 minimizing friction torque increases.

Dem Losrad 3 und der Vorgelegewelle 2 ist vorliegend ein Steuergerät 13 zugeordnet, mittels welchem ein Synchronzustand zwischen dem Losrad 3 und der Vorgelegewelle 2 ermittelbar ist. Dabei ist über die aktuelle Überwachung der Betriebszustände des Losrades 3 und der Vorgelegewelle 2 auch ein Zeitpunkt, zu welchem der Synchronzustand erreicht wird, vorherbestimmbar.The idler gear 3 and the countershaft 2 is present a control unit 13 assigned, by means of which a synchronous state between the idler gear 3 and the countershaft 2 can be determined. It is about the current monitoring of the operating states of the idler gear 3 and the countershaft 2 Also a time at which the synchronous state is reached, predictable.

Wird über das Steuergerät 13 aktuell der Synchronzustand zwischen dem Losrad 3 und der Vorgelegewelle 2 ermittelt, wird der Kolbenraum 8B ausgehend von dem Aktor 9 über die Hydraulikleitung 110 mit einem Druckimpuls beaufschlagt, um im Bereich der Reibflächen 3A und 6A den zum drehfesten Verbinden des Losrades 3 mit der Vorgelegewelle 2 erforderlichen Kegelpressverband 20 zuzuschalten. Anschließend werden die Kolbenräume 8A und 8B drucklos geschaltet, da der Kegelpressverband 20 zwischen dem Losrad 3 und der Vorgelegewelle 2 bzw. dem Betätigungselement 6 als so genannter selbsthaltender Kegelpressverband 20 ausgeführt ist, bei dem die Kegelwinkel der Reibflächen 3A und 6A kleiner dem Reibwinkel sind. Damit ist der Kegelpressverband 20 nur durch Aufbringen eines entsprechenden Kräfteimpulses lösbar. Zusätzlich ist der Kegelpressverband 20 derart ausgelegt, dass dieser durch im Betrieb des Vorgelegegetriebes am Losrad 3 angreifende Axialkräfte nicht gelöst wird.Is via the control unit 13 currently the synchronous state between the idler gear 3 and the countershaft 2 determines the piston chamber 8B starting from the actuator 9 over the hydraulic line 110 subjected to a pressure pulse to the area of the friction surfaces 3A and 6A for non-rotatably connecting the idler gear 3 with the countershaft 2 required cone compression bandage 20 to switch on. Subsequently, the piston chambers 8A and 8B depressurized because of the conical compression bandage 20 between the idler gear 3 and the countershaft 2 or the actuating element 6 as a so-called self-holding cone press dressing 20 is executed, wherein the cone angle of the friction surfaces 3A and 6A are smaller than the friction angle. This is the cone compression dressing 20 solvable only by applying a corresponding force pulse. In addition is the cone compression bandage 20 designed so that this by during operation of the countershaft transmission on the idler gear 3 attacking axial forces is not released.

Hiervon abweichend besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Kolbenraum 8B in fahrkomfortunkritischen Betriebssituationen des Vorgelegegetriebes bereits vor Erreichen des über das Steuergerät 13 ermittelten Synchronzeitpunktes mit dem für das Zuschalten des Kegelpressverbandes 20 erforderlichen Druckimpuls zu beaufschlagen, um eine Zuschaltzeit der aus dem Losrad 3 und dem Zahnrad 5 bestehenden Gangstufe zu verkürzen. Eine Schaltzeitverkürzung kann beispielsweise auch in Abhängigkeit einer Fahrertypbewertung, die beispielswelse einen sportlichen Fahrer erkennt, vorgegeben werden.Deviating from this, however, there is also the possibility of the piston chamber 8B in Fahrkomfortunkritischen operating situations of the countershaft transmission already before reaching via the control unit 13 determined synchronous time with the for the connection of the conical interference fit 20 to apply the required pressure pulse to a connection time of the idler gear 3 and the gear 5 shorten existing gear ratio. A shortening of the shift time can also be predefined, for example, as a function of a driver type evaluation, which, for example, recognizes a sporting driver.

Der Kegelpressverband 20 ist vorliegend ölgeschmiert bzw. nass, so dass beim Aufpressen des Losrades 3 auf das Betätigungselement 6 ein im Bereich der beiden Reibflächen 3A und 6A vorhandener hydrodynamischer Schmierfilm einen Verschleiß auf einfache Art und Weise reduziert. Um einen Zuschaltvorgang des Kegelpressverbandes 20 durch das Vorhandensein von Hydraulikfluid zwischen dem Losrad 3 und dem Betätigungselement 6 nicht in unerwünschtem Umfang zu beeinträchtigen, sind die Radialnuten 61 bis 63 und die Axialnuten 64 vorgesehen, über welche das Hydraulikfluid vor und beim Zuschalten des Kegelpressverbandes 20 auf einfache Art und Weise aus dem Bereich zwischen der Reibfläche 3A des Losrades 3 und der Reibfläche 6A des Betätigungselementes 6 abführbar ist.The cone compression bandage 20 is in this case oil lubricated or wet, so that when pressing the idler gear 3 on the actuator 6 one in the area of the two friction surfaces 3A and 6A existing hydrodynamic lubricating film reduces wear in a simple manner. To a connection process of the cone press dressing 20 by the presence of hydraulic fluid between the idler gear 3 and the actuator 6 not to adversely affect, are the radial grooves 61 to 63 and the axial grooves 64 provided, via which the hydraulic fluid before and when connecting the cone compression dressing 20 in a simple way from the area between the friction surface 3A of the idler wheel 3 and the friction surface 6A of the actuating element 6 is deductible.

Abweichend von dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung besteht auch die Möglichkeit, die Reibfläche des Losrades mit Radialnuten und Axialnuten zum Abführen von Hydraulikfluid aus dem Bereich zwischen dem Losrad und dem Betätigungselement auszubilden. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung ist es vorgesehen, dass sowohl die Reibfläche des Losrades als auch die Reibfläche des Betätigungselementes mit Radial- und Axialnuten ausgebildet sind, um zwischen den Reibflächen angeordnetes Hydraulikfluid beim Zuschalten des Kegelpressverbandes auf einfache Art und Weise abführen zu können.deviant from the embodiment of the device shown in the figure According to the invention, it is also possible, the friction surface of Idler wheel with radial grooves and axial grooves for discharging hydraulic fluid form the area between the idler gear and the actuator. In an advantageous embodiment of the device, it is provided that both the friction surface of the loose wheel and the friction surface of the actuating element are formed with radial and axial grooves to arranged between the friction surfaces Hydraulic fluid when connecting the cone press fit to simple Dissipate way to be able to.

Das Losrad 3 ist vorliegend schrägverzahnt ausgeführt. Dabei ist eine Schrägungsrichtung der Schrägverzahnung des Losrades 3 derart ausgebildet, dass im Betrieb des Vorgelegegetriebes aus der Schrägverzahnung resultierende und am Losrad 3 angreifende Axialkräfte das Aufschrumpfen des Losrades 3 auf dem Betätigungselement 6 unterstützt. Vorzugsweise wird das Aufschrumpfen durch die aus der Verzahnung resultierenden Axialkräfte im Zugbetrieb unterstützt. Dies hat jedoch zur Folge, dass am Losrad 3 während eines Schubbetriebes den Kegelpressverband 20 unter Umständen lösende Axialkräfte angreifen. Um im Schubbetrieb ein Lösen bzw. ein Abschalten des Kegelpressverbandes 20 zu verhindern, ist der Kolbenraum 8B mit einem den Kegelpressverband 20 in zugeschaltetem Zustand haltenden Betätigungsdruck beaufschlagbar.The idler wheel 3 is in this case designed helical. In this case, a helical direction of the helical gear of the idler gear 3 designed such that during operation of the countershaft gear from the helical teeth resulting and the idler gear 3 attacking axial forces shrinking the idler gear 3 on the actuator 6 supported. Preferably, the shrinkage is supported by the axial forces resulting from the teeth in the train operation. However, this has the consequence that at the idler gear 3 during a push operation the cone compression bandage 20 under certain circumstances attack releasing axial forces. To release or switch off the conical-compression dressing in overrun mode 20 to prevent is the piston chamber 8B with a cone compression bandage 20 acted upon in switched-state holding operating pressure.

Diese Vorgehensweise verschlechtert zwar einen Wirkungsgrad des Vorgelegegetriebes. Dies ist jedoch unkritisch, da die für die Druckbeaufschlagung des Kolbenraumes 8B während des Schubbetriebes vergrößerte Pum penaufnahmeleistung durch das Schubmoment zur Verfügung gestellt wird und sich somit vernachlässigbar auf einen Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeuges auswirkt.Although this procedure worsens an efficiency of the countershaft transmission. However, this is not critical because of the pressurization of the piston chamber 8B during overrun operation increased Pum penaufnahmeleistung is provided by the thrust torque available and thus negligible effect on fuel consumption of a vehicle.

Ist ein Vorgelegegetriebe mit mehreren in der vorbeschriebenen Art und Weise zuschaltbaren Gangstufen ausgeführt und sind die verschiedenen Gangstufen aus Bauraum- und Kostengründen lediglich über einen einzigen Aktor anzusteuern, ist eine so genannte und vorzugsweise im Inneren der Vorgelegewelle 2 angeordnete Multiplexeinheit, welche im Falle einer hydraulischen Betätigung als Umschaltventil ausgeführt sein kann, vorzusehen, um die vom Aktor erzeugte hydraulische Betätigungskraft jeweils der zuzuschaltenden Gangstufe in entsprechendem Umfang zuführen zu können.If a countershaft transmission is designed with a plurality of gearshifts that can be engaged in the manner described above, and if the different gear ratios are to be controlled via a single actuator for space and cost reasons, a so-called and preferably inside the countershaft is required 2 arranged multiplex unit, which may be executed in the case of hydraulic actuation as a changeover valve, to provide the hydraulic actuation force generated by the actuator in each case zuzuschaltenden the gear ratio to be able to perform in a corresponding extent.

Bei einer in der Zeichnung nicht näher dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung wird der schaltbare und selbsthaltend ausgeführte Kegelpressverband zwischen dem Losrad und der Vorgelegewelle über eine elektromechanisch erzeugte Betätigungskraft zu- oder abgeschaltet, wobei die Betätigungskraft ebenfalls durch das Innere der Vorgelegewelle zu der jeweils zuzuschaltenden oder abzuschaltenden Gangstufe oder in Bezug auf die Oberfläche der Vorgelegewelle von außen, beispielsweise über eine Schaltgabel, aufbringbar ist.at one in the drawing no closer illustrated embodiment the device according to the invention is the switchable and self-holding executed Kegelpressverband between the idler gear and the countershaft via a electromechanically generated actuating force switched on or off, the actuating force also by the interior of the countershaft to the zuzuschaltenden or gearshift or in relation to the surface of the Countershaft from the outside, for example about a shift fork, can be applied.

Bei letztgenannter Ausführung der Vorrichtung nach der Erfindung mit einem elektromechanischen Aktor ist der Kegeipressverband ohne separate Ölzuführung trocken ausgeführt, so dass die Reibfläche des Losrades und/oder die Reibfläche des Betätigungselementes ohne entsprechende Radialnuten und Axialnuten ausführbar ist.at latter embodiment the device according to the invention with an electromechanical Actuator is the Kegeipressverband performed without a separate oil supply dry, so that the friction surface the loose wheel and / or the friction surface of the actuating element is executable without corresponding radial grooves and axial grooves.

Zusätzlich wird ein selbsttätiges Zuschalten des Kegelpressverbandes 20 bei einem elektromechanischen Aktor, vorzugsweise einem Elektromotor mit zugeordneter Spindel-Mutter-Anordnung zum Wandeln des rotatori schen Antriebs in eine translatorische Betätigungsbewegung, durch eine zwischen dem Losrad und dem Betätigungselement entsprechend angeordnete Federeinrichtung oder eine aktorseitige Haltekraft vermieden.In addition, an automatic activation of the conical-compression dressing 20 in an electromechanical actuator, preferably an electric motor with associated spindle-nut arrangement for converting the rule rule rule in a translational actuator movement, avoided by a correspondingly arranged between the idler gear and the actuator spring means or a aktorseitige holding force.

Der zum Zu- oder Abschalten erforderliche Betätigungsimpuls wird bei einer elektromechanischen Betätigung des Kegelpressverbandes 20 beispielsweise mittels einer Schwungmasse erzeugt, die auf einer einen rotatorischen Antrieb eines Elektromotors in eine translatorische Antriebsbewegung für das Losrad umwandelnde Spindel einer Spindelmutteranordnung angeordnet ist.The required for connection or disconnection Actuating pulse is at an electromechanical actuation of the conical-pressing dressing 20 For example, generated by means of a flywheel, which is arranged on a rotational drive of an electric motor in a translational drive movement for the idler gear converting spindle of a spindle nut assembly.

Alternativ zu den vorbeschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung nach der Erfindung ist es bei einer Weiterbildung der Vorrichtung vorgesehen, dass das Betätigungselement drehfest mit der Welle verbunden ist und in axialer Richtung gegenüber der dem drehbar auf der Welle und in axialer Richtung fest mit der Welle verbundenen Bauteil verschiebbar ist und der Kegelpressverband durch axiales Verschieben des Betätigungselementes auf der Welle gegenüber dem Bauteil zu- oder abgeschaltet wird.alternative to the above-described embodiments The device according to the invention is in a development the device provided that the actuator rotatably with the shaft is connected and in the axial direction opposite to the the rotatable on the shaft and in the axial direction fixed to the shaft connected component is displaceable and the cone press fit by axial displacement of the actuating element on the shaft opposite the component is switched on or off.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche mit einer elektrische Maschine zum Aufbringen der Betätigungskraft zum Zu- bzw. Abschalten des Kegelpressverbandes ausgeführt ist, ist dem Aktor ein so genannter Auswählaktor zugeordnet. Mittels des Auswählaktors ist zwischen mehreren zu betätigenden Bauteilen, die auf einer Welle drehbar angeordnet sind und wechselweise mit dieser drehfest zu verbinden sind, eine Auswahl durchführbar, so dass das über den Auswählaktor ausgewählte Bauteil bzw. das diesem zugeordnete Schaltelement mit der von der elektrischen Maschine erzeugten Betätigungsenergie beaufschlagt wird.at a further advantageous embodiment of the device according to the invention, which with an electric machine for applying the actuating force to connect or disconnect the cone press dressing is executed, the actuator is assigned a so-called selection factor. through of the selection actuator is between several to be operated Components that are rotatably mounted on a shaft and alternately to be connected with this rotatable, a selection feasible, so that's over the selection actuator selected Component or the associated switching element with that of the electrical Machine generated actuation energy is charged.

Dabei umfasst der Auswählaktor vorzugsweise einen oder mehrere Schaltmagneten, die zwischen dem elektrischen Aktor der Vorrichtung und dem über die Vorrichtung zu betätigenden Bauteil jeweils eine für die Betätigung des Bauteiles bzw. diesem zugeordneten Schaltelement erforderliche Verbindung herstellt.there includes the selection actuator preferably one or more switching magnets, which between the electrical actuator of the device and the device to be operated via the device Component one for each the operation the component or this associated switching element required Makes connection.

11: Vorrichtungcontraption
22: Welle, VorgelegewelleWave, Countershaft
33: Bauteil, Losradcomponent Losrad
3A3A: Reibflächefriction surface
3838: Wirkflächeeffective area
44: GetriebehauptwelleTransmission main shaft
55: Zahnradgear
66: Betätigungselementactuator
6A6A: Reibflächefriction surface
6B6B: Wirkflächeeffective area
77: Scheibenelementdisk element
88th: Ringraumannulus
8A, B8A, B: Kolbenraumpiston chamber
99: Aktoractuator
1010: Gleitdichtungsliding seal
11, 1211 12: GleitdichteinrichtungGleitdichteinrichtung
1313: Steuergerätcontrol unit
2020: KegelpressverbandCone Press Association
61, 62, 6361, 62, 63: Radialnutradial groove
6464: Axialnutaxial groove
100, 110100 110: Hydraulikleitunghydraulic line

Claims

Contraption ( 1 ) for non-rotatably connecting a shaft ( 2 ) with a rotatable on the shaft ( 2 ) mounted component ( 3 ), preferably for connecting a gear designed as a loose gear of a gear stage of a transmission device with a transmission shaft, wherein a differential speed between the component ( 3 ) and the wave ( 2 ) by means of an actuator ( 9 ) and a rotationally fixed with the shaft ( 2 ) associated actuator ( 6 ) is frictionally at least approximately compensated, characterized in that the component ( 3 ) and the actuating element ( 6 ) in non-rotatable state of the component ( 3 ) on the shaft ( 2 ) via a switchable cone compression dressing ( 20 ) are connected.

Device according to claim 1, characterized in that the cone compression dressing ( 20 ) is designed to be self-holding.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the cone compression dressing ( 20 ) between a conical friction surface ( 6A ) of the actuating element ( 6 ) and a cone-shaped friction surface ( 3A ) of the component ( 3 ) by applying a force pulse to at least one of the components to be interconnected ( 3 . 6 ) is producible and solvable.

Apparatus according to claim 3, characterized in that the force pulse by means of the actuator ( 9 ) is producible.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the speed compensation between the component ( 3 ) and the wave ( 2 ) as well as an actuation of the cone press dressing ( 20 ) between the actuator ( 6 ) and the component ( 3 ) by Aktorseitiges moving the component ( 3 ) in the axial direction of the shaft ( 2 ) in the axial direction fixed to the shaft ( 2 ) associated actuator ( 6 ) is feasible.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the rotational speed compensation between the component and the shaft and an actuation of the conical pressing association between the actuating element and the component by Aktorseitiges displacement of the actuating element in the axial direction of the shaft relative to the fixed in the axial direction with the Shaft connected component is feasible.

Device according to one of claims 3 to 6, characterized in that at least the friction surface ( 6A ) of the actuating element ( 6 ) or at least the friction surface ( 3A ) of the component ( 3 ) for discharging between the friction surfaces ( 3A . 6A ) located hydraulic fluid with grooves ( 61 to 64 ) is executed.

Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that an electronic control unit ( 13 ) is provided by soft a differential speed between the component ( 3 ) and the wave ( 2 ) can be determined.

Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the component ( 3 ) is formed with a helical toothing, wherein the angle of the helical toothing with respect to a longitudinal axis of the shaft ( 2 ) is designed such that when a torque is applied to the component ( 3 ) at this one a connection of the conical compression dressing ( 20 ) attacks supporting actuating force.