DE102013019093A1 - Form-fitting coupling device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Formschlusskopplungsvorrichtung mit einem ersten Koppelelement (10) und einem zweiten Koppelelement (11), die in einem eingerückten Zustand drehfest miteinander verbunden sind und in einem ausgerückten Zustand drehbar zueinander angeordnet sind, sowie mit einer Einrücksperrvorrichtung (12), die dazu vorgesehen ist, bei einer Zahn-auf-Zahn-Stellung ein Durchschalten in den eingerückten Zustand zumindest zu verzögern, wobei die Einrücksperrvorrichtung (12) hydraulisch und/oder pneumatisch ausgebildet ist.The invention relates to a form-locking coupling device having a first coupling element (10) and a second coupling element (11), which are rotatably connected together in an engaged state and are rotatably arranged in a disengaged state to each other, as well as with a Einrücksperrvorrichtung (12) provided for this purpose is, in a tooth-on-tooth position, at least to delay switching through in the engaged state, wherein the engagement lock device (12) is formed hydraulically and / or pneumatically.
Description
Die Erfindung betrifft eine Formschlusskopplungsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeuggetriebe.The invention relates to a form-locking coupling device, in particular for a motor vehicle transmission.
Aus der
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine besonders verschleißarme Formschlusskopplungsvorrichtung bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung entsprechend dem Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.The invention is in particular the object of providing a particularly low-wear form-locking coupling device. This object is achieved by an embodiment according to the invention according to claim 1. Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Die Erfindung geht aus von einer Formschlusskopplungsvorrichtung mit einem ersten Koppelelement und einem zweiten Koppelelement, die in einem eingerückten Zustand drehfest miteinander verbunden sind und in einem ausgerückten Zustand drehbar zueinander angeordnet sind, sowie mit einer Einrücksperrvorrichtung, die dazu vorgesehen ist, bei einer Zahn-auf-Zahn-Stellung oder einer kritischen Einspursituation ein Durchschalten in Richtung des eingerückten Zustands zumindest zu verzögern.The invention is based on a form-locking coupling device having a first coupling element and a second coupling element, which are rotatably connected to each other in an engaged state and are rotatably arranged in a disengaged state to each other, as well as with a Einrücksperrvorrichtung, which is intended to a tooth-on Tooth position or a critical Einspursituation delay switching through in the direction of the engaged state at least.
Es wird vorgeschlagen, dass die Einrücksperrvorrichtung hydraulisch und/oder pneumatisch ausgebildet ist. Dadurch kann das Durchschalten in den eingerückten Zustand bei der Zahn-auf-Zahn-Stellung oder bei einer kritischen Einspursituation und damit ein ungewünschtes Aufeinandertreffen von Verzahnungen der Koppelelemente zumindest teilweise berührungslos vermieden werden, wodurch zum einen der Verschleiß der Verzahnungen und zum anderen der Verschleiß der Einrücksperrvorrichtung reduziert werden kann. Durch die hydraulische und/oder pneumatische Ausbildung der Einrücksperrvorrichtung kann eine besonders verschleißarme Formschlusskopplungsvorrichtung bereitgestellt werden, wodurch eine Lebensdauer der Formschlusskopplungsvorrichtung erhöht werden kann. Unter einer „Formschlusskopplungsvorrichtung” soll insbesondere sowohl eine formschlüssige Kupplungsvorrichtung als auch eine formschlüssige Bremsvorrichtung verstanden werden. Unter einer „Kupplungsvorrichtung” soll insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, zwei drehbar angeordnete Koppelelemente wahlweise drehfest miteinander zu verbinden oder voneinander zu trennen. Unter einer „Bremsvorrichtung” soll insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, ein drehbares Koppelelement und ein feststehendes Koppelelement, das vorzugsweise permanent drehfest mit einem feststehenden Bauteil verbunden oder einstückig mit diesem ausgebildet ist, wahlweise drehfest miteinander zu verbinden oder voneinander zu trennen. Das feststehende Bauteil ist vorteilhaft als ein Getriebegehäuse ausgebildet. Die drehbaren Koppelelemente sind vorzugsweise drehfest mit einer Getriebewelle oder einem Getriebezahnrad verbunden oder einstückig mit der Getriebewelle oder dem Getriebezahnrad ausgebildet. Vorzugsweise ist die Einrücksperrvorrichtung dazu vorgesehen, das Durchschalten in Richtung des eingerückten Zustands lediglich bei Vorliegen der Zahn-auf-Zahn-Stellung oder bei Vorliegen der kritischen Einspursituation zu verhindern. Fehlt eine Zahn-auf-Zahn-Stellung erlaubt die Einrücksperrvorrichtung das Durchschalten in den eingerückten Zustand, wodurch der eingerückte Zustand ohne einen Eingriff der Einrücksperrvorrichtung geschaltet wird. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell ausgebildet, ausgelegt, ausgestattet und/oder angeordnet verstanden werden.It is proposed that the engagement locking device is designed hydraulically and / or pneumatically. As a result, the switching to the engaged state in the tooth-on-tooth position or a critical Einspursituation and thus an undesirable encounter of teeth of the coupling elements are at least partially avoided without contact, which on the one wear of the teeth and on the other the wear of Einrücksperrvorrichtung can be reduced. Due to the hydraulic and / or pneumatic design of the engagement locking device, a particularly low-wear positive locking coupling device can be provided, whereby a service life of the positive locking coupling device can be increased. A "form-locking coupling device" is to be understood in particular as meaning both a form-locking coupling device and a form-locking braking device. A "coupling device" is to be understood in particular a device which is provided to selectively connect two rotatably arranged coupling elements rotatably with each other or to separate from each other. A "braking device" is to be understood in particular to mean a device which is intended to connect a rotatable coupling element and a fixed coupling element, which is preferably permanently connected to a stationary component in a rotationally fixed manner or integrally formed therewith, optionally to be connected to one another in a rotationally fixed manner or separated from one another , The fixed component is advantageously designed as a transmission housing. The rotatable coupling elements are preferably non-rotatably connected to a transmission shaft or a transmission gear or formed integrally with the transmission shaft or the transmission gear. Preferably, the Einrücksperrvorrichtung is provided to prevent the switching through in the direction of the engaged state only in the presence of the tooth-on-tooth position or in the presence of the critical Einspursituation. In the absence of a tooth-on-tooth position, the engagement lock allows the engagement in the engaged state, thereby switching the engaged state without engagement of the engagement lock. By "provided" is to be understood in particular to be specially designed, designed, equipped and / or arranged.
Unter der kritischen Einspursituation ist eine Zahn-auf-Zahn-Stellung oder eine Stellung mit geringer Überdeckung von Zähnen gemeint. Bei einer zu geringen Überdeckung von Zähnen besteht die Gefahr eines Abweisens des einzuspurenden Koppelelementes und damit die Gefahr eines Ratschens der Kupplungsvorrichtung. Außerdem besteht bei geringer Überdeckung die Gefahr einer plastischen Verformung von Zähnen. Unter der Überdeckung wird ein Ausmaß an Überlappung von momentübertragenden Flächen der Zähne der Koppelelemente verstanden.Under the critical Einspursituation is meant a tooth-on-tooth position or a position with low coverage of teeth. With too little overlap of teeth there is a risk of rejection of einzuspurenden coupling element and thus the risk of ratcheting of the coupling device. In addition, there is a risk of plastic deformation of teeth with low coverage. Under the overlap is understood to mean a degree of overlap of moment-transmitting surfaces of the teeth of the coupling elements.
Um in der kritischen Einspursituation das Durchschalten in den eingerückten Zustand zu verhindern, wird weiter vorgeschlagen, dass die Einrücksperrvorrichtung zumindest einen Sensordruckraum aufweist, der dazu vorgesehen ist, bei der Zahn-auf-Zahn-Stellung oder der kritischen Einspursituation dem Durchschalten in den eingerückten Zustand hydraulisch oder pneumatisch entgegenzuwirken, wodurch eine hydraulische oder pneumatische Sperrkraft, die einer Einrückkraft entgegen wirkt, bereitgestellt werden kann.In order to prevent the switching in the engaged state in the critical Einspursituation, it is further proposed that the engagement lock device has at least one sensor pressure chamber, which is intended, in the tooth-on-tooth position or the critical Einspursituation switching through in the engaged state counteract hydraulically or pneumatically, whereby a hydraulic or pneumatic locking force, which counteracts an engagement force, can be provided.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Formschlusskopplungsvorrichtung zumindest einen zur Schaltung in den eingerückten Zustand vorgesehenen Einrückdruckraum aufweist, dem der Sensordruckraum bei der kritischen Einspursituation hydraulisch oder pneumatisch entgegenwirkt, wodurch das Durchschalten in den eingerückten Zustand besonders einfach zumindest verzögert werden kann. Darunter, dass „der Sensordruckraum dem Einrückdruckraum hydraulisch oder pneumatisch entgegenwirkt” soll insbesondere verstanden werden, dass eine durch einen Betriebsmitteldruck in dem Sensordruckraum resultierende, auf eine axial verschiebbare Verzahnung wirkende Kraft einer durch einen Betriebsmitteldruck in dem Einrückdruckraum resultierenden, auf die axial verschiebbare Verzahnung wirkenden Kraft entgegenwirkt. Die in dem Sensordruckraum resultierende, auf die axial verschiebbare Verzahnung wirkende Kraft ist als die Sperrkraft ausgebildet, durch die vorteilhaft das Durchschalten in den eingerückten Zustand zumindest verzögert wird. Die in dem Einrückdruckraum resultierende, auf die axial verschiebbare Verzahnung wirkende Kraft ist als die Einrückkraft ausgebildet, durch die vorteilhaft in den eingerückten Zustand geschaltet wird.It is also proposed that the positive-locking coupling device has at least one engaging pressure space provided for switching into the engaged state, which the sensor pressure chamber counteracts hydraulically or pneumatically during the critical on-track situation, whereby switching through into the engaged state can be particularly easily delayed at least. Under that "the sensor pressure chamber the Einrückdruckraum hydraulically or pneumatically counteracts "is to be understood in particular that a force resulting from an operating pressure in the sensor pressure chamber, acting on an axially displaceable tooth force counteracts a force resulting from an operating pressure in the Einrückdruckraum, acting on the axially displaceable toothing force. The resulting in the sensor pressure chamber, acting on the axially displaceable toothing force is formed as the blocking force, is advantageously delayed by the switching through in the engaged state at least. The force acting on the axially displaceable toothing resulting in the engagement pressure chamber is embodied as the engagement force, which is advantageously switched into the engaged state.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Formschlusskopplungsvorrichtung zumindest einen zur Schaltung in den ausgerückten Zustand vorgesehenen Ausrückdruckraum aufweist, der dazu vorgesehen ist, dem Einrückdruckraum hydraulisch oder pneumatisch entgegenzuwirken, wodurch der ausgerückte Zustand besonders einfach eingestellt werden kann. Darunter, dass „der Einrückdruckraum dem Ausrückdruckraum hydraulisch oder pneumatisch entgegenwirkt”, soll insbesondere verstanden werden, dass die durch einen Betriebsmitteldruck in dem Einrückdruckraum resultierende, auf die axial verschiebbare Verzahnung wirkende Kraft einer durch einen Betriebsmitteldruck in dem Ausrückdruckraum resultierenden, auf die axial verschiebbare Verzahnung wirkenden Kraft entgegenwirkt. Die in dem Ausrückdruckraum resultierende, auf die axial verschiebbare Verzahnung wirkende Kraft ist als eine Ausrückkraft ausgebildet, durch die vorteilhaft in den ausgerückten Zustand geschaltet wird. DIn particular, it is advantageous if the form-fitting coupling device has at least one release pressure space provided for switching into the disengaged state, which is provided to counteract the engagement pressure chamber hydraulically or pneumatically, whereby the disengaged state can be set particularly easily. The fact that "the engagement pressure chamber counteracts the disengagement pressure chamber hydraulically or pneumatically" is to be understood in particular as meaning that the force resulting from an operating pressure in the engagement pressure chamber acting on the axially displaceable gearing results in an axially displaceable gearing due to an operating medium pressure in the disengagement pressure space counteracts acting force. The force acting on the axially displaceable toothing resulting in the disengaging pressure chamber is designed as a disengaging force which advantageously switches into the disengaged state. D
Alternativ kann der Ausrückdruckraum durch ein Federpaket ersetzt werden.Alternatively, the Ausrückdruckraum be replaced by a spring package.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Formschlusskopplungsvorrichtung zumindest ein axial verschiebbar angeordnetes Kolbenelement aufweist, das mit dem ersten Koppelelement permanent drehfest verbunden ist und mit dem zweiten Koppelelement drehfest verbindbar ist, sowie dazu vorgesehen ist, in den Sensordruckraum einzugreifen, wodurch realisiert werden kann, dass sich ein Betriebsmitteldruck in dem Sensordruckraum in Abhängigkeit einer axialen Verschiebung des Kolbenelements und damit in Abhängigkeit eines Schaltfortschritts selbstständig verändert. Unter „axial” soll insbesondere eine Richtung verstanden werden, die zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Rotationsachse wenigstens eines der Koppelelemente orientiert ist. Unter „zumindest im Wesentlichen parallel” soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Winkelbereich um eine parallele Orientierung verstanden werden, der maximal 20 Grad, vorteilhaft maximal 10 Grad und besonders vorteilhaft maximal 5 Grad beträgt.Further, it is advantageous if the form-fitting coupling device has at least one axially displaceably arranged piston element, which is permanently connected in a rotationally fixed manner to the first coupling element and can be connected in a rotationally fixed manner to the second coupling element, and is intended to intervene in the sensor pressure space, whereby it can be realized an operating medium pressure in the sensor pressure chamber in dependence of an axial displacement of the piston element and thus changed independently depending on a switching progress. By "axial" is meant in particular a direction which is oriented at least substantially parallel to a rotation axis of at least one of the coupling elements. By "at least substantially parallel" is meant in this context in particular an angular range about a parallel orientation, which is a maximum of 20 degrees, advantageously at most 10 degrees and most preferably at most 5 degrees.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Einrücksperrvorrichtung zumindest eine hydraulische oder pneumatische Schalteinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, den Betriebsmitteldruck in dem Sensordruckraum zu steuern. Dadurch kann der Betriebsmitteldruck in dem Sensordruckraum und damit die Sperrkraft zumindest reduziert werden, wenn eine Zahn-auf-Zahn-Stellung fehlt und damit Gleichlauf zwischen den Verzahnungen der Koppelelemente besteht, wodurch das Durchschalten in den eingerückten Zustand bei fehlender Zahn-auf-Zahn-Stellung erlaubt und bei einer kritischen Einspursituation verhindert werden kann. Vorzugsweise ist die Schalteinheit dazu vorgesehen, bei fehlender kritischer Einspursituation den Sensordruckraum freizugeben und damit einen Betriebsmittelfluss aus dem Sensordruckraum zu erlauben und bei einer kritischen Einspursituation den Sensordruckraum zu sperren und damit einen Betriebsmittelfluss aus dem Sensordruckraum zu verhindern. Grundsätzlich kann die Schalteinheit auch dazu vorgesehen sein, in einem anderen Druckraum, wie beispielsweise in dem Einrückdruckraum oder dem Ausrückdruckraum, einen Betriebsmitteldruck zu steuern.Furthermore, it is advantageous if the engagement locking device has at least one hydraulic or pneumatic switching unit which is provided to control the operating medium pressure in the sensor pressure chamber. As a result, the operating medium pressure in the sensor pressure chamber and thus the blocking force can be at least reduced if a tooth-on-tooth position is missing and thus synchronization between the teeth of the coupling elements, whereby the switching through in the engaged state in the absence of tooth-on-tooth Position allowed and can be prevented in a critical Einspursituation. Preferably, the switching unit is provided to release the sensor pressure chamber in the absence of critical Einspursituation and thus allow a resource flow from the sensor pressure chamber and lock the sensor pressure chamber in a critical Einspursituation and thus prevent operating fluid flow from the sensor pressure chamber. In principle, the switching unit can also be provided to control an operating medium pressure in another pressure space, such as in the engagement pressure chamber or the release pressure space.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist die Schalteinheit ein mit einem der Koppelelemente drehfest verbundenes Lochstrukturelement, das eine Lochstruktur umfasst, und ein mit dem anderen Koppelelement drehfest verbundenes Schließelement, das dazu vorgesehen ist, bei fehlender Zahn-auf-Zahn-Stellung die Lochstruktur des Lochstrukturelements zumindest teilweise zu verschließen, auf. Dadurch kann eine Zahn-auf-Zahn-Stellung und eine fehlende Zahn-auf-auf-Stellung hydraulisch oder pneumatisch und insbesondere ohne eine teure und komplizierte Sensorik erkannt werden, wodurch eine besonders kostengünstige Formschlusskopplungsvorrichtung bereitgestellt werden kann. Unter einem „Lochstrukturelement” soll insbesondere ein Element verstanden werden, das eine Lochstruktur mit wenigstens einem Loch aufweist, durch das ein Betriebsmittel strömen kann.In a particularly advantageous embodiment, the switching unit has a perforated structure element which is non-rotatably connected to one of the coupling elements and which comprises a hole structure, and a closing element which is non-rotatably connected to the other coupling element and which is provided, if the tooth-on-tooth position is missing, the hole structure of the hole structure element at least partially close up. As a result, a tooth-on-tooth position and a missing tooth-on-position can be detected hydraulically or pneumatically, and in particular without expensive and complicated sensors, whereby a particularly cost-effective positive-locking coupling device can be provided. A "hole structure element" is to be understood in particular an element having a hole structure with at least one hole through which a resource can flow.
Um zu realisieren, dass das Betriebsmittel zumindest in dem ausgerückten Zustand ungehindert durch den Sensordruckraum strömen kann, wird weiter vorgeschlagen, dass die Formschlusskopplungsvorrichtung zumindest ein Federelement aufweist, das dazu vorgesehen ist, das Lochstrukturelement und das Schließelement beabstandet zueinander anzuordnen. Dadurch kann eine Funktionalität der Schalteinheit in dem ausgerückten Zustand aufgelöst werden, wodurch ein Betriebsmittel unabhängig davon wie die Verzahnungen relativ zueinander angeordnet sind, strömen kann.In order to realize that the operating medium can flow unhindered through the sensor pressure chamber at least in the disengaged state, it is further proposed that the positive-locking coupling device has at least one spring element which is provided to arrange the hole-structured element and the closing element at a distance from one another. Thereby, a functionality of the switching unit can be dissolved in the disengaged state, whereby a resource can flow irrespective of how the gears are arranged relative to each other.
Um zu realisieren, dass der eingerückte Zustand nach einer Auflösung der Zahn-auf-Zahn-Stellung besonders schnell und dynamisch geschaltet wird, wird ferner vorgeschlagen, dass die Formschlusskopplungsvorrichtung zumindest ein Dichtelement aufweist, das dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit eines Schaltfortschritts den Sensordruckraum abzudichten, wodurch realisiert werden kann, dass sich in dem Sensordruckraum erst ab einem bestimmten Schaltfortschritt und damit erst ab einer bestimmten axialen Verschiebung der Verzahnung ein Betriebsmitteldruck aufbauen kann.To realize that the engaged state after a resolution of the tooth-on-tooth position switched particularly fast and dynamic is, it is further proposed that the form-fitting coupling device has at least one sealing element which is provided to seal the sensor pressure chamber depending on a switching progress, which can be realized that in the sensor pressure chamber only from a certain switching progress and thus only from a certain axial displacement the toothing can build up a working fluid pressure.
Insbesondere ist eine Verwendung der erfindungsgemäßen Formschlusskopplungsvorrichtung in einem Kraftfahrzeuggetriebe vorteilhaft, wodurch ein besonders verschleißarmes Kraftfahrzeuggetriebe mit geringem Schleppverlusten bereitgestellt werden kann, mittels dem geräuscharm und damit komfortabel Getriebegänge schaltbar sind.In particular, a use of the form-locking coupling device according to the invention in a motor vehicle transmission is advantageous, whereby a particularly low-wear motor vehicle transmission can be provided with low drag losses, by means of which low-noise and therefore comfortable transmission gears are switchable.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. in den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages will become apparent from the following description of the figures. in the figures, an embodiment of the invention is shown. The figures, the description of the figures and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.
Dabei zeigen:Showing:
Die Formschlusskopplungsvorrichtung weist ein erstes Koppelelement
Das Kolbenelement
Das Kolbenelement
Zur Schaltung des eingerückten Zustands weist die Formschlusskopplungsvorrichtung einen Einrückdruckraum
Zur Schaltung des ausgerückten Zustands weist die Formschlusskopplungsvorrichtung einen Ausrückdruckraum
Der eingerückte Zustand und der ausgerückte Zustand sind hydraulisch schaltbar. Ein Betriebsmittel ist als eine Flüssigkeit und der Betriebsmitteldruck somit als ein Flüssigkeitsdruck ausgebildet. Das Betriebsmittel ist als ein Öl ausgebildet. Grundsätzlich kann die Schaltung des eingerückten Zustands und des ausgerückten Zustands pneumatisch erfolgen und das Betriebsmittel damit als ein Gas, beispielsweise als Luft, ausgebildet sein.The engaged state and the disengaged state are hydraulically switchable. A resource is thus formed as a liquid and the operating medium pressure thus as a liquid pressure. The resource is designed as an oil. In principle, the circuit of the engaged state and the disengaged state can be effected pneumatically and the operating means can thus be designed as a gas, for example as air.
Um zu vermeiden, dass die Verzahnung
Die Einrücksperrvorrichtung
Um den Sensordruckraum
Das Kolbenelement
Um den kritischen Einspurzustand zu erkennen und in Abhängigkeit davon den Betriebsmitteldruck in dem Sensordruckraum
Die Schalteinheit
Das Schließelement
Grundsätzlich kann das Schließelement
Um das Lochstrukturelement
In der
In der
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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