DE102008024658A1 - Method for synchronizing two components rotating relative to each other in toothed wheel variable-speed drive, involves carrying production of synchronization between two components - Google Patents
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- F16D23/02—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches
Abstract
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Synchronisieren zweier relativ zueinander drehbarer Bauteile in einem Zahnräderwechselgetriebe, bei dem ein erstes drehbares Bauteil mit einem zweiten drehbaren Bauteil nach Herstellung eines Gleichlaufs mit einem formschlüssigen Kupplungselement drehfest verbunden wird. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Synchronisiereinrichtung eines Zahnräderwechselgetriebes.The The invention relates to a method for synchronizing two relatively mutually rotatable components in a change-speed gearbox, wherein a first rotatable member with a second rotatable Component after production of a synchronous operation with a form-locking Coupling element is rotatably connected. Furthermore it concerns the invention is a synchronizer of a gear change transmission.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Verfahren zum Synchronisieren zweier relativ zueinander drehender Bauteile in einem Zahnräderwechselgetriebe sowie entsprechende Synchronisiereinrichtung sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Dabei wird bei einer weit verbreiteten Art der Synchronisiereinrichtung eine Anordnung von Synchronringen einem Gangrad zugeordnet. Die Anordnung hat mindestens zwei und häufig drei Synchronringe, nämlich einen Synchron-Innenring, einen Synchron-Außenring und einen dazwischen angeordneten Synchron-Zwischenring.method for synchronizing two relatively rotating components in a change-speed gearbox and corresponding synchronizer are well known in the art. It will in a widespread type of synchronizer a Arrangement of synchronizer rings associated with a gear wheel. The order has at least two and often three synchronizer rings, viz a synchronous inner ring, a synchronous outer ring and a synchronous intermediate ring arranged therebetween.
Die Synchronringe sind längs der Drehachse der Getriebewelle bzw. längs der Drehachse der Synchronringe so ineinander geschoben, dass der Synchron-Außenring den Synchron-Innenring in Umfangsrichtung umfasst. Jeder Synchronring weist mindestens eine Ringfläche auf, mit der während der Synchronisation der Drehzahlen der Getriebewelle mit den Drehzahlen der zu schaltenden Gangräder ein reibschlüssiger Kontakt zu einer weiteren Ringfläche hergestellt wird. Jede der Reibflächen liegt an einem der Synchronringe einer Reibfläche eines anderen Synchronringes gegenüber.The Synchronizer rings are along the axis of rotation of the gear shaft or along the axis of rotation of the synchronizer rings into one another pushed that the synchronous outer ring the synchronous inner ring in the circumferential direction. Each synchronizer ring has at least an annular surface with that during synchronization the speeds of the gear shaft with the speeds of the switching Gear wheels a frictional contact with a another ring surface is produced. Each of the friction surfaces lies on one of the synchronizing rings of a friction surface of a opposite synchronizer ring.
Beispiele
für eine gattungsgemäße Synchronisiereinrichtung
sind in der
Es
sind auch spezielle Lösungen bekannt, mit denen der Synchronisiervorgang
durchgeführt werden kann. Beispielsweise zeigt die
Nachteilig ist bei den vorbekannten Lösungen, dass sie einen relativ aufwändigen Aufbau haben. Es werden zumeist genau gefertigte Synchronringe benötigt, die mit Schiebemuffen und Kupplungskörpern zusammenwirken, die wiederum eine relativ komplexe Form aufweisen müssen (Dachverzahnungen). Daher ergibt sich eine relativ hohe Anzahl von Bauteilen der Synchronisiereinrichtung, die im übrigen mit relativ hohem Fertigungsaufwand hergestellt werden müssen. Dies gilt insbesondere für die mit Verzahnungen ausgestatteten Bauteile. Die Fertigung der präzisen Form der Verzahnungen ist aufwändig und damit teuer. Der Synchronisiervorgang ruft weiterhin bei den vorbekannten Lösungen erhebliche Reibungswärme hervor, da die Drehzahlangleichung durch Ausübung eines Reibmoments zwischen den in der Drehzahl anzugleichenden Bauteilen erfolgt.adversely is in the previously known solutions that they are a relative have a complex structure. They are mostly manufactured exactly Synchronizer rings needed, with sliding sleeves and coupling bodies interact, which in turn have a relatively complex shape must (roof teeth). Therefore, a relative results high number of components of the synchronizer, the rest must be made with relatively high production costs. This is especially true for those equipped with gears Components. The production of the precise form of the gears is complex and therefore expensive. The synchronization process continues to call in the previously known solutions considerable Frictional heat, since the speed adjustment by Exercise a friction torque between the in the speed components to be adjusted takes place.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Synchronisieren sowie eine Synchronisiereinrichtung der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass es mit weniger Bauteilen und in energetisch günstigerer Weise möglich wird, den Synchronisiervorgang zu bewerkstelligen, was insbesondere in manuellen oder automatisierten Schaltgetrieben von Fahrzeugen erfolgen soll. Dabei sollen die benötigten Bauteile möglichst gering an der Zahl und möglichst einfach ausgebildet sein, um die Bauteile selber sowie die Synchronisiereinrichtung preiswert herstellen zu können. Dennoch soll reproduzierbar eine Drehzahldifferenz zwischen zwei Bauteilen ausgeglichen und die drehmomentübertragende Verbindung zwischen einem Losrad und einer Welle formschlüssig geschaltet werden können.Of the The present invention is therefore based on the object, a method for synchronizing and a synchronizing the above so that it with fewer components and in a more energy-efficient way, to accomplish the synchronization process, especially in Manual or automated manual transmissions of vehicles should be made. The required components should be as small as possible in number and as simple as possible to be the components themselves and the synchronizer inexpensive to be able to produce. Nevertheless, a reproducible one Speed difference between two components balanced and the torque transmitting Connection between a loose wheel and a shaft form-fitting can be switched.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung des Gleichlaufs zwischen den beiden zu synchronisierenden Bauteilen des Zahnräderwechselgetriebes erfolgt, indem das schneller drehende Bauteil mit einem elektrischen Generator mechanisch gekoppelt ist, wobei zur Abbremsung des schneller drehenden Bauteils der Generator so geschaltet wird, dass er auf das schneller drehende Bauteil ein Bremsmoment ausübt, bis Gleichlauf zwischen den Bauteilen vorliegt.The Solution of this problem by the invention is characterized in that that the production of the synchronization between the two to be synchronized Components of the change-speed gearbox takes place by the faster rotating component with an electric generator mechanically coupled, with the deceleration of the faster rotating Component of the generator is switched so that it on the faster rotating component exerts a braking torque until synchronization between the components.
Eine alternative Lösung sieht vor, dass die Herstellung des Gleichlaufs zwischen den beiden Bauteilen erfolgt, indem das langsamer drehende Bauteil mit einem elektrischen Motor mechanisch gekoppelt ist, wobei zur Beschleunigung des langsamer drehenden Bauteils der elektrische Motor so angetrieben wird, dass er auf das langsamer drehende Bauteil ein Beschleunigungsmoment ausübt, bis Gleichlauf zwischen den Bauteilen vorliegt.A alternative solution provides that the production of the Synchronization between the two components takes place by the slower rotating component mechanically coupled to an electric motor is, wherein the acceleration of the slower rotating component of the electric motor is driven so that it slows down rotating component exerts an acceleration torque until synchronization between the components.
Ob der Generator oder der Motor bei einem Schaltvorgang zum Einsatz kommt, hängt davon ab, ob ein Bauteil abzubremsen oder zu beschleunigen ist, um Gleichlauf zu erzeugen.If the generator or the motor in a switching operation used depends on whether a component is decelerating or to accelerate is to generate synchronism.
Die von dem elektrischen Generator beim Abbremsen des schneller drehenden Bauteils erzeugte elektrische Energie kann in einen elektrischen Energiespeicher eingebracht werden.The from the electric generator at Braking the faster rotating component generated electrical energy can be introduced into an electrical energy storage.
Die für den elektrischen Motor benötigte Energie kann zumindest teilweise aus dem elektrischen Energiespeicher entnommen werden.The energy required for the electric motor at least partially removed from the electrical energy storage become.
Aus dem elektrischen Energiespeicher kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung auch das elektrische Bordnetz eines Fahrzeugs zumindest teilweise gespeist werden.Out the electrical energy storage can according to a Development of the invention, the electrical system of a Vehicle are at least partially fed.
Eine spezielle Betriebsweise setzt das Zahnräderwechselgetriebe als Bestandteil eines Antriebsstranges eines Fahrzeugs ein, wobei das Zahnräderwechselgetriebe zwischen einem antriebsseitig angeordneten Verbrennungsmotor und abtriebsseitig angeordneten Rädern angeordnet ist und wobei zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Zahnräderwechselgetriebe eine erste Kupplung und zwischen dem Zahnräderwechselgetriebe und den Rädern eine zweite Kupplung wirksam angeordnet ist. Bei einer solchen Anordnung kann vorgesehen werden, dass beim Abbremsen des schneller drehenden Bauteils die erste Kupplung geöffnet und die zweite Kupplung geschlossen wird.A special mode of operation sets the gear change transmission as part of a drive train of a vehicle, wherein the change-speed gearbox between a drive side arranged internal combustion engine and driven side arranged wheels is arranged and between the internal combustion engine and the Tooth change gear a first clutch and between the Tooth change gear and the wheels a second Clutch is arranged effectively. In such an arrangement can be provided that when braking the faster rotating component the first clutch is opened and the second clutch is closed becomes.
Andererseits kann mit einer solchen Anordnung auch eine Betriebsweise gefahren werden, wobei beim Beschleunigen des langsamer drehenden Bauteils beide Kupplungen geöffnet sind.on the other hand can also run a mode of operation with such an arrangement be, while accelerating the slower rotating component both clutches are open.
Die vorgeschlagene Synchronisiereinrichtung eines Zahnräderwechselgetriebes, mit dem zwei relativ zueinander drehbare Bauteile in Gleichlauf gebracht werden, wonach ein drehfester Verbund zwischen den beiden Bauteilen mittels eines formschlüssigen Kupplungselements herstellbar ist, sieht erfindungsge mäß vor, dass das eine drehbare Bauteil mechanisch mit einem elektrischen Generator gekoppelt ist und dass das andere drehbare Bauteil mechanisch mit einem elektrischen Motor gekoppelt ist.The proposed synchronizer of a change-speed gearbox, with the two relatively rotatable components in synchronism be brought, after which a torsionally rigid bond between the two Components by means of a positive coupling element can be produced, provides erfindungsge accordance that the one rotatable component mechanically with an electric generator coupled and that the other rotatable member mechanically with is coupled to an electric motor.
Sowohl der elektrische Generator als auch der elektrische Motor sind dabei bevorzugt mit einem elektrischen Energiespeicher elektrisch verbunden. Der elektrische Energiespeicher kann mit einem elektrischen Bordnetz eines Fahrzeugs verbunden sein.Either the electric generator as well as the electric motor are included preferably electrically connected to an electrical energy store. Of the electrical energy storage can be with an electrical system be connected to a vehicle.
Dabei ist weiterhin bei der oben erläuterten Ausgestaltung der Vorrichtung insbesondere vorgesehen, dass zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Zahnräderwechselgetriebe eine erste Kupplung und zwischen dem Zahnräderwechselgetriebe und den Rädern eine zweite Kupplung angeordnet ist.there is still in the above-described embodiment of Device provided in particular that between the internal combustion engine and the change-speed gearbox, a first clutch and between the change-speed gearbox and the wheels a second clutch is arranged.
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren zum Synchronisieren sowie mit der Synchronisiereinrichtung wir ein neuartiger Getriebeaufbau und eine neue Art der Synchronisation ermöglicht, mit der reproduzierbar Drehzahldifferenzen zwischen den zu synchronisierenden Bauteilen angeglichen werden können.With the proposed method for synchronizing and with the Synchronizer we a novel transmission structure and a new type of synchronization allows, with the reproducible Speed differences between the components to be synchronized can be adjusted.
Es wird eine direkte energetische Nutzung des abzubremsenden Bauteils vorgenommen, ohne diese Energie – wie im Stand der Technik – in Reibungswärme umsetzen zu müssen. Es wird somit eine Energierückgewinnung im Getriebe möglich. Die Getriebesteuerung kann mit dem elektrischen Bordnetz eines Fahrzeugs vernetzt sein, so dass die durch das Abbremsen eines Bauteils gewonnene Energie dort weiterverwendet werden kann.It becomes a direct energetic use of the component to be braked made without this energy - as in the prior art - in To convert frictional heat. It is thus a Energy recovery in the transmission possible. The transmission control can be networked with the electrical system of a vehicle, so that the energy gained by braking a component can be used there.
Weiterhin ergeben sich eine Vereinfachung der benötigten Bauteile sowie eine Reduzierung der Anzahl derselben, was wiederum zu einer Kostenreduktion führen kann. Außerdem kann das Gewicht des Getriebes hierdurch verringert werden.Farther result in a simplification of the required components and a reduction in the number of the same, which in turn to a Cost reduction can result. In addition, that can Weight of the transmission can be reduced thereby.
Ferner kann eine optimale Abstimmung der Gangwechsel und der Motorsteuerung vorgenommen werden. Der Schaltkomfort kann damit gesteigert werden.Further can be an optimal match of gear changes and engine control be made. The shifting comfort can be increased with it.
Besonders bevorzugt kommt der Erfindungsvorschlag in einem automatisierten Schaltgetriebe zum Einsatz.Especially Preferably, the invention proposal comes in an automated Manual transmission used.
Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die einzige Figur zeigt schematisch den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Zahnräderwechselgetriebe, in dem die erfindungsgemäße Synchronisiereinrichtung zum Einsatz kommt.In The drawing is an embodiment of the invention shown. The single figure shows schematically the drive train a motor vehicle with a change-speed gearbox, in which the synchronizer according to the invention is used.
Ausführliche Beschreibung der FigurenDetailed description the figures
Der
in der Figur dargestellte Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs weist
einen Verbrennungsmotor
Das
Zahnräderwechselgetriebe ist nur sehr schematisch dargestellt.
Eine Eingangswelle
Dabei
sitzt auf der Vorgelegewelle
Insoweit entspricht die Anordnung einer vorbekannten Lösung.in this respect corresponds to the arrangement of a previously known solution.
Zur
Synchronisierung wird wie folgt vorgegangen:
Drehfest mit der
Vorgelegewelle
Rotationally with the countershaft
Zum
Angleichen der Drehzahlen zwischen dem einen drehbaren Bauteil
Beim
Herunterschalten, also beim Beschleunigen der Eingangswelle
Eine
nicht dargestellte Steuerung veranlasst in Abhängigkeit
der zu erfolgenden Schaltung eine Aktivierung des Generators
Es sei am Rande erwähnt, dass das vorgeschlagene Prinzip auch genutzt werden kann, wenn es durch klassische Synchonisierelemente unterstützt wird.It It should be mentioned in passing that the proposed principle also can be used when passing through classic synchronizing elements is supported.
Überschüssige
elektrische Kapazitäten des Energiespeichers
Durch die vorgeschlagene Ausgestaltung können Bauteile herkömmlicher Synchronisiereinrichtungen entfallen, namentlich Synchronringe. Die weiter benötigten Bauteile können vereinfacht werden, wobei vor allem an die Schiebemuffe und an die Kupplungskörper gedacht ist. Es sind hier keine komplizierten Dachverzahnungen mehr erforderlich. Ferner sind auch keine aufwändigen Geometrien zur Integration der Synchronringe erforderlich. Auch kann die Vorsynchronisation entfallen.By the proposed embodiment may components conventional Synchronizers omitted, namely synchronizer rings. The further required components can be simplified be, especially to the sliding sleeve and the coupling body thought is. There are no complicated roof teeth here required. Furthermore, no complex geometries to integrate the synchronizer rings required. Also, the pre-synchronization can omitted.
Andererseits kann durch eine optimale Abstimmung zwischen den Kupplungen, dem Elektromotor, dem Energiespeicher, dem Bordnetz des Fahrzeugs und dem Motormanagement der Schaltkomfort gesteigert und bisher hinzunehmende Energieverluste (in Form von Reibungswärme) vermindert bzw. verhindert werden.on the other hand can be achieved by an optimal match between the couplings, the Electric motor, the energy storage, the electrical system of the vehicle and the engine management the shifting comfort increased and so far to be accepted Energy losses (in the form of frictional heat) reduced or be prevented.
- 11
- ZahnräderwechselgetriebeGear shift transmission
- 22
- drehbares Bauteil (Losrad)rotatable Component (loose wheel)
- 33
- drehbares Bauteil (Vorgelegewelle)rotatable Component (countershaft)
- 4, 54, 5
- formschlüssiges Kupplungselementform-fitting coupling member
- 44
- Schiebemuffesliding sleeve
- 55
- Dach-VerzahnungRoof teeth
- 66
- elektrischer Generatorelectrical generator
- 77
- elektrischer Motorelectrical engine
- 88th
- elektrischer Energiespeicher (Batterie)electrical Energy storage (battery)
- 99
- elektrisches Bordnetzelectrical board network
- 1010
- Verbrennungsmotorinternal combustion engine
- 1111
- Radwheel
- 1212
- erste Kupplungfirst clutch
- 1313
- zweite Kupplungsecond clutch
- 1414
- Eingangswelleinput shaft
- 1515
- Zahnradgear
- 1616
- Trägerkörpersupport body
- 1717
- LosradLosrad
- 1818
- Ausgangswelleoutput shaft
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - EP 0897068 B1 [0004] - EP 0897068 B1 [0004]
- - EP 0907838 B1 [0004] EP 0907838 B1 [0004]
- - DE 4324815 A1 [0004] - DE 4324815 A1 [0004]
- - DE 4324814 A1 [0004] - DE 4324814 A1 [0004]
- - DE 19506988 A1 [0004] - DE 19506988 A1 [0004]
- - DE 19733673 A1 [0005] - DE 19733673 A1 [0005]
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2008
- 2008-05-21 DE DE200810024658 patent/DE102008024658A1/en not_active Withdrawn
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