DE102017128198A1 - Switching device with freewheeling function for a transmission and transmission with the switching device - Google Patents

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    • F16D41/00Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/04Freewheels or freewheel clutches combined with a clutch for locking the driving and driven members

Abstract

In Getrieben werden Freilaufeinrichtungen eingesetzt, welche die Eigenschaften haben, in einer ersten Drehrichtung ein Antriebsmoment zu übertragen und in einer zweiten Drehrichtung freizulaufen. Derartige Freilaufeinrichtungen werden auch als Überholkupplungen eingesetzt. Als weitere Komponenten werden Schalteinheiten in Getrieben eingesetzt, welche zwei Wellen drehfest miteinander setzen und entkoppeln können. Aus dem Stand der Technik sind ferner Komponenten bekannt, welche beide Funktionen, nämlich die Freilauffunktion und die Schaltfunktion, umsetzen können.Es wird eine Schaltvorrichtung 1 für ein Getriebe vorgeschlagen, mit einem Tragkörper 2, wobei der Tragkörper 2 auf einem ersten Bauteil anordenbar ist, mit einem Schaltmuffenkörper 4, wobei der Schaltmuffenkörper 4 auf dem Tragkörper 2 in einer axialen Richtung verschiebbar angeordnet ist, mit einem Kupplungskörper 3, wobei der Kupplungskörper 3 auf einem zweiten Bauteil anordenbar ist, wobei die Schaltvorrichtung 1 als Betriebszustände einen Freigabezustand und einen Schaltzustand einnehmen kann, wobei in dem Freigabestand der Schaltmuffenkörper 4 und der Kupplungskörper 3 außer Eingriff stehen und wobei in dem Schaltzustand der Schaltmuffenkörper 4 mit dem Kupplungskörper 3 in Eingriff steht, mit Synchronisierungsmitteln zum Synchronisieren der Drehzahlen von dem Schaltmuffenkörper 4 und dem Kupplungskörper 3 bei dem Übergang von dem Freigabezustand in den Schaltzustand, mit einer Freilaufeinrichtung 19, wobei die Freilaufeinrichtung 19 ausgebildet ist, im Schaltzustand einen Freilauf in eine erste Drehrichtung zu ermöglichen und in einer Gegenrichtung zu sperren, wobei die Freilaufeinrichtung 19 durch eine Schaltverzahnung 20 auf dem Schaltmuffenkörper 4 und einer Gegenverzahnung 21 auf dem Kupplungskörper 3 gebildet ist.Freewheel devices are used in transmissions which have the properties of transmitting a drive torque in a first direction of rotation and of releasing them in a second direction of rotation. Such freewheel devices are also used as overrunning clutches. As further components switching units are used in gearboxes, which can rotate and decouple two waves together. Components are known from the prior art, which can implement both functions, namely the freewheeling function and the switching function. A shifting device 1 for a transmission is proposed, with a supporting body 2, wherein the supporting body 2 can be arranged on a first component, with a shift sleeve body 4, wherein the shift sleeve body 4 is slidably disposed on the support body 2 in an axial direction, with a coupling body 3, wherein the coupling body 3 can be arranged on a second component, wherein the switching device 1 can assume a release state and a switching state as operating states in which in the release state of the shift sleeve body 4 and the coupling body 3 are disengaged and wherein in the switching state of the shift sleeve body 4 is in engagement with the coupling body 3, with synchronizing means for synchronizing the rotational speeds of the shift sleeve body 4 and the coupling body 3 at d em transition from the release state in the switching state, with a freewheel device 19, wherein the freewheel device 19 is designed to allow a freewheel in a first direction of rotation in the switching state and to lock in a reverse direction, wherein the freewheel device 19 by a shift teeth 20 on the shift sleeve body 4th and a counter toothing 21 is formed on the coupling body 3.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für ein Getriebe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Getriebe mit der Schaltvorrichtung.The invention relates to a switching device for a transmission with the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a transmission with the switching device.

In Getrieben werden Freilaufeinrichtungen eingesetzt, welche die Eigenschaften haben, in einer ersten Drehrichtung ein Antriebsmoment zu übertragen und in einer zweiten Drehrichtung freizulaufen. Derartige Freilaufeinrichtungen werden auch als Überholkupplungen eingesetzt. Als weitere Komponenten werden Schalteinheiten in Getrieben eingesetzt, welche zwei Wellen drehfest miteinander setzen und entkoppeln können. Aus dem Stand der Technik sind ferner Komponenten bekannt, welche beide Funktionen, nämlich die Freilauffunktion und die Schaltfunktion, umsetzen können.Freewheel devices are used in transmissions which have the properties of transmitting a drive torque in a first direction of rotation and of releasing them in a second direction of rotation. Such freewheel devices are also used as overrunning clutches. As further components switching units are used in gearboxes, which can rotate and decouple two waves together. From the prior art components are also known, which can implement both functions, namely the free-running function and the switching function.

Beispielsweise offenbart die Druckschrift DE 10 2014 215 418 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, eine Synchronträgeranordnung für ein Fahrzeuggetriebe mit einem Synchronträger, welcher eine Außenverzahnung aufweist, wobei der Synchronträger um eine Symmetrieachse ringförmig ausgebildet ist und mittelbar an einer Welle gelagert ist. Radial zwischen dem Synchronträgerkörper und der Welle ist eine Freilaufeinheit auf einem an der Welle angeordneten Freilaufinnenring positioniert.For example, the document discloses DE 10 2014 215 418 A1 , which probably forms the closest prior art, a synchronous carrier assembly for a vehicle transmission with a synchronous carrier, which has an external toothing, wherein the synchronous carrier is annular around an axis of symmetry and is mounted indirectly on a shaft. Radially between the synchronizer carrier body and the shaft, a freewheel unit is positioned on a freewheel inner ring arranged on the shaft.

Weitere Synchronträgeranordnungen sind z.B. aus der DE 1 212 358 B und der US 1,752,937 A bekannt.Other synchronous carrier arrangements are for example from DE 1 212 358 B and the US 1,752,937 A known.

Aus der DE 2 250 533 A1 ist eine reversible Freilaufkupplung bekannt, welche dort für den Antrieb von Vorderrädern verwendet wird, wenn deren Drehgeschwindigkeit unter die der Hinterräder fällt.From the DE 2 250 533 A1 is a reversible overrunning clutch, which is used there for the drive of front wheels when their rotational speed falls below that of the rear wheels.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltvorrichtung mit Freilauffunktion für ein Getriebe vorzuschlagen, welche funktionale Vorteile bietet. Diese Aufgabe wird durch eine Schaltvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Getriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.It is an object of the present invention to provide a switching device with freewheeling function for a transmission, which offers functional advantages. This object is achieved by a switching device with the features of claim 1 and by a transmission with the features of claim 10. Preferred or advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims, the following description and the accompanying drawings.

Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltvorrichtung für ein Getriebe. Bei dem Getriebe handelt es sich insbesondere um ein Fahrzeuggetriebe. Besonders bevorzugt ist das Getriebe als ein Automatikgetriebe, ein Schaltgetriebe und/oder ein Gangwechselgetriebe ausgebildet. Die Schaltvorrichtung hat die Funktion, ein erstes Bauteil und ein zweites Bauteil zumindest in einer Drehrichtung drehfest miteinander zu setzen und zu entkoppeln. Die Bauteile können beispielsweise als eine erste und eine zweite Welle ausgebildet sein. Ferner setzt die Schaltvorrichtung eine Freilauffunktion um, sodass eines der Bauteile unabhängig von einem Betriebszustand stets in eine Drehrichtung unabhängig von dem anderen Bauteil gedreht werden kann.The invention relates to a switching device for a transmission. The transmission is in particular a vehicle transmission. Particularly preferably, the transmission is designed as an automatic transmission, a manual transmission and / or a gear change transmission. The switching device has the function of rotationally fixed to set and decouple a first component and a second component at least in one direction of rotation. The components may be formed, for example, as a first and a second shaft. Further, the switching device sets a freewheeling function, so that one of the components can always be rotated independently of an operating condition in a rotational direction independently of the other component.

Die Schaltvorrichtung weist einen Tragkörper auf, wobei der Tragkörper auf dem ersten Bauteil anordenbar ist oder angeordnet ist. Insbesondere bildet das erste Bauteil einen Teil der Schaltvorrichtung. Besonders bevorzugt ist der Tragkörper drehfest mit dem ersten Bauteil verbunden.The switching device has a supporting body, wherein the supporting body can be arranged or arranged on the first component. In particular, the first component forms part of the switching device. Particularly preferably, the support body is rotatably connected to the first component.

Die Schaltvorrichtung weist einen Schaltmuffenkörper auf, wobei der Schaltmuffenkörper auf dem Tragkörper in einer axialen Richtung verschiebbar angeordnet ist. Vorzugsweise weisen der Schaltmuffenkörper und der Tragkörper in Umlaufrichtung zumindest abschnittsweise eine Axialverzahnung auf, welche eine axiale relative Verschiebung zwischen Schaltmuffenkörper und Tragkörper ermöglicht, jedoch eine formschlüssige Kopplung in Umlaufrichtung bildet. Durch den Tragkörper und/oder den Schaltmuffenkörper und/oder die Bauteile wird eine Hauptachse der Schaltvorrichtung definiert, wobei die Angaben „axial“ und „in Umlaufrichtung“ auf diese Hauptachse bezogen sind. Bevorzugt rotiert/rotieren der Tragkörper und/oder der Schaltmuffenkörper und/oder die Schaltvorrichtung im Betrieb um die Hauptachse.The switching device has a shift sleeve body, wherein the shift sleeve body is slidably mounted on the support body in an axial direction. Preferably, the shift sleeve body and the support body in the circumferential direction at least partially on an axial toothing, which allows an axial relative displacement between the shift sleeve body and support body, but forms a positive coupling in the direction of rotation. By the support body and / or the shift sleeve body and / or the components, a main axis of the switching device is defined, wherein the information "axially" and "in the direction of rotation" are based on this major axis. Preferably, the support body and / or the shift sleeve body and / or the switching device rotates / rotate in operation about the main axis.

Die Schaltvorrichtung weist einen Kupplungskörper auf, wobei der Kupplungskörper auf dem zweiten Bauteil anordenbar ist und/oder angeordnet ist. Optional bildet das zweite Bauteil einen Bestandteil der Schaltvorrichtung. Der Kupplungskörper kann einstückig ausgebildet sein, Alternativ ist der Kupplungskörper als eine Unterbaugruppe realisiert, welche mehrere Elemente oder Komponenten aufweist.The switching device has a coupling body, wherein the coupling body can be arranged on the second component and / or arranged. Optionally, the second component forms part of the switching device. The coupling body may be formed in one piece, Alternatively, the coupling body is realized as a subassembly having a plurality of elements or components.

Die Schaltvorrichtung kann als Betriebszustände mindestens einen Freigabezustand und einen Schaltzustand einnehmen. Optional kann die Schaltvorrichtung weitere Betriebszustände zum Beispiel als Zwischenzustände einnehmen. In dem Freigabezustand stehen der Schaltmuffenkörper und der Kupplungskörper außer Eingriff. In diesem Betriebszustand können das erste und das zweite Bauteil unterschiedliche Winkelgeschwindigkeiten einnehmen. In dem Schaltzustand steht der Schaltmuffenkörper mit dem Kupplungskörper in Eingriff. Insbesondere sind der Kupplungskörper und der Schaltmuffenkörper und damit der Tragkörper und das erste Bauteil in eine Umlaufrichtung oder Drehrichtung formschlüssig miteinander gekoppelt.The switching device can assume at least one release state and one switching state as operating states. Optionally, the switching device can assume further operating states, for example as intermediate states. In the release state, the shift sleeve body and the coupling body are disengaged. In this operating state, the first and the second component can assume different angular velocities. In the switching state, the shift sleeve body is engaged with the clutch body. In particular, the coupling body and the sliding sleeve body and thus the support body and the first component are positively coupled with each other in a circumferential direction or rotational direction.

Die Schaltvorrichtung weist Synchronisierungsmittel zum Synchronisieren der Drehzahlen von dem Schaltmuffenkörper und dem Kupplungskörper auf, sodass diese bei dem Übergang von dem Freigabezustand in den Schaltzustand synchronisiert sind, insbesondere mit der gleichen Drehzahl laufen. Die Synchronisierungsmittel können beliebig ausgebildet sein und auf einer beliebigen Funktionsweise beruhen.The switching device has synchronization means for synchronizing the rotational speeds of the shift sleeve body and the coupling body, so that they are synchronized in the transition from the release state to the switching state, in particular run at the same speed. The synchronization means can be designed as desired and based on any mode of operation.

Optional umfasst das Synchronisierungsmittel einen Synchronlaufsensor zum Erkennen einer synchronen relativen Drehbewegung und/oder Umkehrung der relativen Drehbewegung zwischen dem Schaltmuffenkörper und dem Kupplungskörper, welcher bei asynchroner Drehbewegung ein Schalten in den Schaltzustand verhindert und bei synchroner Drehbewegung bzw. nach einer Umkehrung der relativen Drehbewegung ein Schalten in den Schaltzustand freigibt. Optionally, the synchronization means comprises a synchronous running sensor for detecting a synchronous relative rotational movement and / or reversal of the relative rotational movement between the sliding sleeve body and the coupling body, which prevents switching to the switching state in the asynchronous rotational movement and switching in synchronous rotational movement or after a reversal of the relative rotational movement in the switching state releases.

Die Schaltvorrichtung weist eine Freilaufeinrichtung auf, wobei die Freilaufeinrichtung ausgebildet ist, im Schaltzustand einen Freilauf insbesondere des Kupplungskörpers relativ zum Tragkörper und/oder zu dem ersten Bauteil in eine erste Drehrichtung in Umlaufrichtung um die Hauptachse zu ermöglichen und in einer Gegenrichtung zu sperren. Vorzugsweise ist die Freilaufeinrichtung mit dieser Eigenschaft zugleich als eine Überholkupplung ausgebildet.The switching device has a freewheel device, wherein the freewheel device is designed to allow in the switching state a freewheel, in particular of the coupling body relative to the support body and / or to the first component in a first rotational direction in the circumferential direction about the main axis and to lock in a reverse direction. Preferably, the freewheel device is formed with this property at the same time as an overrunning clutch.

Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Freilaufeinrichtung durch eine Schaltverzahnung auf dem Schaltmuffenkörper und einer Gegenverzahnung auf dem Kupplungskörper gebildet ist. Somit wird bei der Erfindung vorgeschlagen, die Freilauffunktion durch Verzahnungen in dem Schaltmuffenkörper und dem Kupplungskörper umzusetzen. Insbesondere wird durch die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung erreicht, dass konstruktiv bedingt der Synchronisationsvorgang umgesetzt wird und erst nachfolgend die Freilaufeinrichtung aktiviert ist. Der Erfindung liegen die folgenden Überlegungen zugrunde:In the context of the invention it is proposed that the freewheel device is formed by a switching toothing on the shift sleeve body and a counter toothing on the coupling body. Thus, it is proposed in the invention to implement the freewheeling function by gears in the shift sleeve body and the coupling body. In particular, it is achieved by the switching device according to the invention that the synchronization process is implemented by design and only then the freewheel device is activated. The invention is based on the following considerations:

Bei einem aktivierbaren bzw. schaltbaren Freilauf, wie dieser beispielsweise in der eingangs genannten Druckschrift dargestellt ist, kann die Sperrfunktion des Freilaufs unabhängig von der aktuellen Drehzahldifferenz zwischen den zu verbindenden Bauteilen aktiviert werden. Vereinfacht betrachtet, können zum Zeitpunkt des Aktivierens des Freilaufs drei unterschiedliche Betriebspunkte vorherrschen:

  1. 1. Weitgehender Synchronlauf zwischen beiden zu verbindenden Bauteilen. Die Wirkung des nun aktiven Freilaufs zeigt sich erst wenn die beiden Bauteile sich relativ zueinander in Sperrrichtung des Freilaufs bewegen wollen, in dem ein Moment entgegen der Relativbewegungsrichtung übertragen wird.
  2. 2. Relative Bewegung der zu verbindenden Bauteile entgegen der Sperrrichtung. Die Wirkung des nun aktiven Freilaufs zeigt sich erst bei einer Umkehr der Relativbewegungsrichtung zwischen den Bauteilen.
  3. 3. Relative Bewegung der zu verbindenden Bauteile in Sperrrichtung. Der nun sperrende Freilauf versucht die relative Bewegung sprungartig zu unterbinden, wobei sehr große Beschleunigungen und Kräfte auftreten können.
In an activatable or switchable freewheel, as shown for example in the publication mentioned above, the blocking function of the freewheel can be activated independently of the current speed difference between the components to be connected. Simplified, at the time of enabling the freewheel three different operating points can prevail:
  1. 1. Extensive synchronous operation between the two components to be connected. The effect of the now active freewheel only appears when the two components want to move relative to each other in the reverse direction of the freewheel, in which a moment is transmitted against the direction of relative movement.
  2. 2. Relative movement of the components to be connected against the reverse direction. The effect of the now active freewheel only becomes apparent when the direction of relative movement between the components is reversed.
  3. 3. Relative movement of the components to be connected in the reverse direction. The now blocking freewheel tries to stop the relative movement abruptly, with very large accelerations and forces can occur.

Demgegenüber kann die Schaltvorrichtung aufgrund des Synchronlaufsensors bzw. die Synchronisierungsmittel nur während weitgehend synchroner Bewegung der zwei Bauteile geschaltet bzw. aktiviert werden, sodass die Situationen 2 und hauptsächlich 3 wie diese zuvor beschrieben wurde, sicher vermieden werden.On the other hand, due to the synchronous running sensor or the synchronizing means, the switching device can be switched or activated only during largely synchronous movement of the two components, so that the situations 2 and mainly 3 as described above can be safely avoided.

Damit bildet die Schaltvorrichtung eine schaltbare formschlüssige Verbindung zwischen zwei Bauteilen, welche im deaktivierten Zustand eine freie relative Bewegung zwischen den Bauteilen in beide Richtungen ermöglicht; im aktiven Zustand und bei einer relativen Bewegung der Bauteile zueinander in die eine Bewegungsrichtung sperrend wirkt und sich bei einer relativen Bewegung entgegen der Sperrrichtung sich die formschlüssige Verbindung automatisch löst; Integration von Synchronisierungsmitteln, sodass ein Aktivieren der Verbindung nur bei annähernd synchroner Bewegung freigegeben wird und ansonsten mechanisch gesperrt oder verhindert wird.Thus, the switching device forms a switchable positive connection between two components, which allows a free relative movement between the components in both directions in the deactivated state; in the active state and in a relative movement of the components to each other in the one direction of movement acts blocking and in a relative movement against the reverse direction, the positive connection automatically dissolves; Integration of synchronization means so that activation of the connection is only released when the movement is approximately synchronous and otherwise mechanically blocked or prevented.

Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist die Schaltverzahnung als ein Sägezahnprofil ausgebildet. Durch die Ausbildung als Sägezahnprofil wird erreicht, dass bei einer Relativverdrehung zwischen dem Kupplungskörper und der dem Schaltmuffelkörper in die erste Drehrichtung ermöglicht wird und in der Gegenrichtung gesperrt wird. Vorzugsweise weist das Sägezahnprofil eine Wand auf, welche in einer Axialebene zu der Hauptachse angeordnet ist und von dessen Wandgrund sich ein Sägezahnverlauf erstreckt, welcher ausgehend von der Wand in Umlaufrichtung ansteigend ausgebildet ist.In a preferred structural embodiment of the invention, the shift toothing is designed as a sawtooth profile. By forming a sawtooth profile is achieved that is made possible in a relative rotation between the coupling body and the switching muffle body in the first direction of rotation and locked in the opposite direction. Preferably, the sawtooth profile has a wall, which is arranged in an axial plane to the main axis and from the wall base extends a sawtooth, which is formed rising from the wall in the direction of rotation.

Die Gegenverzahnung ist bevorzugt als ein Negativ oder ein Komplementär zu der Schaltverzahnung ausgebildet, sodass in der ersten Drehrichtung die Sägezahnprofile aufeinander abgleiten können und ein Freilauf gegeben ist. In der Gegenrichtung kommen die Wände von Schaltverzahnung und Gegenverzahnung gegeneinander zum Anliegen, sodass eine formschlüssige Kopplung gegeben ist.The counter-toothing is preferably designed as a negative or a complementary to the switching teeth, so that in the first direction of rotation, the sawtooth profiles can slide on each other and a freewheel is given. In the opposite direction, the walls of the gear teeth and counter teeth come to rest against each other, so that a positive coupling is given.

Prinzipiell ist es möglich, dass die Synchronisierungsmittel beliebig ausgebildet sind. Es ist jedoch bevorzugt, dass die Synchronisierungsmittel einen Synchronring mit einem Sperrverzahnungsabschnitt und mit einem Reibschnitt aufweist. Der Reibabschnitt kann insbesondere als ein Konusabschnitt ausgebildet sein. Insbesondere können die Synchronisierungsmittel als eine Einkonus- oder eine Mehrkonus-Synchronisierungseinrichtung ausgebildet sein. In einer Weiterbildung ist es bevorzugt, dass der Kupplungskörper einen Gegenreibabschnitt aufweist, welcher in einen Reibschluss mit dem Reibabschnitt treten kann. Optional ergänzend sind zwischen Reibabschnitt und Gegenreibabschnitt weitere Reibkonen angeordnet.In principle, it is possible that the synchronization means are designed as desired. However, it is preferred that the synchronization means a synchronizer ring with a locking gear portion and having a friction cut. The friction section may in particular be formed as a cone section. In particular, the synchronization means can be designed as a single-cone or a multi-cone synchronization device. In a further development, it is preferable for the coupling body to have a counter-friction section which can come into frictional engagement with the friction section. Optionally, additional friction cones are arranged between the friction section and the counter friction section.

Es ist möglich, dass die Synchronisierungsarbeit durch den Synchronring geleistet wird. Alternativ kann die Synchronisierung über eine Steuereinrichtung, welche einen Teil der Schaltvorrichtung bildet, durch Ansteuerung eines Motors, welcher die Schaltvorrichtung antreibt, umgesetzt sein. In dieser Ausgestaltung kann ein Teil oder ein Hauptteil der Synchronisierungsarbeit durch den Motor umgesetzt werden. In dieser Alternative bildet der Synchronring einen Synchronsensor, der sicherstellt, dass ein Umschalten von dem Freigabezustand in den Schaltzustand erst dann erfolgt, wenn die Drehzahlen der Bauteile zueinander synchronisiert sind.It is possible that the synchronization work is done by the synchronizer ring. Alternatively, the synchronization may be implemented via a control device, which forms part of the switching device, by driving a motor which drives the switching device. In this embodiment, a part or a major part of the synchronization work can be implemented by the motor. In this alternative, the synchronizer ring forms a synchronous sensor, which ensures that switching from the release state to the switching state occurs only when the rotational speeds of the components are synchronized with each other.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Synchronisierungsmittel ein Federmodul aufweist, wobei das Federmodul zwischen dem Schaltmuffenkörper und dem Synchronring wirkt und wobei eine Synchronisierungskraft von dem Schaltmuffenkörper über das Federmodul auf den Synchronring übertragen wird.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the synchronization means comprises a spring module, wherein the spring module acts between the shift sleeve body and the synchronizer ring and wherein a synchronization force is transmitted from the shift sleeve body via the spring module to the synchronizer ring.

Das Federmodul beabstandet bevorzugt den Schaltmuffenkörper und den Synchronring, insbesondere die Sperrkontur des Schaltmuffenkörpers von der Sperrkontur des Synchronringes.The spring module preferably spaced the shift sleeve body and the synchronizer ring, in particular the locking contour of the shift sleeve body of the locking contour of the synchronizer ring.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung spannt das Federmodul, wenn sich die Schalteinrichtung in dem Freigabezustand befindet, den Schaltmuffenkörper gegen eine Bewegung in den Schaltzustand. Alternativ oder ergänzend spannt das Federmodul, wenn sich die Schalteinrichtung in dem Schaltzustand befindet, den Schaltmuffenkörper gegen eine Bewegung in den Freigabezustand. Insbesondere ist das Federmodul bistabil ausgebildet, sodass das Federmodul in dem Schaltzustand selbsthaltend ist sowie in den Freigabezustand selbsthaltend ist. Somit werden die Zustände der Schalteinrichtung auch ohne Krafteinleitung durch den Schaltmuffenkörper gehalten.In a preferred embodiment of the invention, when the switching device is in the release state, the spring module biases the shift sleeve body against movement into the switching state. Alternatively or additionally, when the switching device is in the switching state, the spring module biases the shift sleeve body against movement into the release state. In particular, the spring module is formed bistable, so that the spring module is self-holding in the switching state and is self-holding in the release state. Thus, the states of the switching device are held without force introduction by the shift sleeve body.

Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist das Federmodul als ein Totpunktfedermodul ausgebildet, wobei der Totpunkt bei dem Übergang von dem Freigabezustand in den Schaltzustand passiert oder überschritten wird. In gleicher Weise wird der Totpunkt bei einem Übergang von dem Schaltzustand in den Freigabezustand passiert oder überschreitet.In a preferred structural embodiment of the invention, the spring module is designed as a Totpunktfedermodul, wherein the dead point in the transition from the release state in the switching state happens or exceeded. In the same way, the dead point is passed or exceeded during a transition from the switching state to the release state.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Freilaufeinrichtung und das Federmodul konstruktiv ausgeführt, dass eine Betätigung der Freilaufeinrichtung zu einem Umschalten der Schaltvorrichtung von dem Schaltzustand in den Freigabezustand führt. Bei der Betätigung der Freilaufeinrichtung wird der Federmuffenkörper in axialer Richtung von dem Kupplungskörper gegen die Federkraft des Federmoduls verschoben. Der Verschiebeweg ist so bemessen, dass das Federmodul über den Totpunkt geführt wird und/oder die bistabilen Zustände umschaltet. Nach Überschreiten des Totpunkts wird der Schaltmuffenkörper von dem Federmodul in den Freigabezustand gedrückt, so dass ein Umschalten der Schaltvorrichtung erfolgt. Ein Umschalten in den Schaltzustand ist nur durch das Einbringen einer Schaltkraft, z.B. über den Schaltmuffenkörper möglich.In a preferred embodiment of the invention, the freewheel device and the spring module are designed constructively that an operation of the freewheel device leads to a switching of the switching device of the switching state in the release state. Upon actuation of the freewheel device, the spring sleeve body is displaced in the axial direction of the coupling body against the spring force of the spring module. The displacement is dimensioned so that the spring module is guided over the dead center and / or switches the bistable states. After exceeding the dead center of the shift sleeve body is pressed by the spring module in the release state, so that a switching of the switching device takes place. Switching to the switching state is only possible by introducing a switching force, e.g. possible via the sliding sleeve body.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Getriebe mit der Schaltvorrichtung wie diese zuvor beschrieben wurde bzw. nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Another object of the invention relates to a transmission with the switching device as described above or according to one of the preceding claims.

Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Diese zeigen:

  • 1 eine schematische dreidimensionale teilgeschnittene Darstellung einer Schaltvorrichtung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 2 die Schaltvorrichtung in der 1 mit weiter eingeblendeten Bauteilen;
  • 3 die Schaltvorrichtung der vorhergehenden Figuren in einem Schaltzustand;
  • 4 eine dreidimensionale Darstellung der Schaltvorrichtung der vorhergehenden Figuren mit grafisch eingeblendeter Synchronisierungseinrichtung;
  • 5 eine schematische Längsschnittdarstellung entlang der Hauptachse der Schaltvorrichtung der vorhergehenden Figuren.
Further features, advantages and effects of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment of the invention and the accompanying figures. These show:
  • 1 a schematic three-dimensional partially sectioned view of a switching device as an embodiment of the invention;
  • 2 the switching device in the 1 with further exposed components;
  • 3 the switching device of the preceding figures in a switching state;
  • 4 a three-dimensional representation of the switching device of the preceding figures with graphically superimposed synchronization device;
  • 5 a schematic longitudinal sectional view along the main axis of the switching device of the preceding figures.

Die 1 zeigt in einer schematischen dreidimensionalen, teilgeschnittenen Darstellung eine Schaltvorrichtung 1 in einem Freigabezustand. Die Schaltvorrichtung 1 hat die Funktion eine erste und eine zweite Welle (nicht dargestellt) als Bauteile wahlweise in einer Drehrichtung freilaufend zu koppeln oder zu entkoppeln. In der in der 1 dargestellten Weise ist die Schaltvorrichtung 1 in dem Freigabezustand, sodass die beiden Wellen bzw. Bauteile voneinander entkoppelt sind und in beliebige Drehrichtungen zum Beispiel mit unterschiedlichen Drehzahlen laufen können. In der 3 ist die Schaltvorrichtung 1 in dem Schaltzustand dargestellt, wobei die beiden Wellen freilaufend miteinander gekoppelt sind. Bei der freilaufenden Kopplung können die Bauteile oder Wellen in einer Drehrichtung relativ zueinander frei drehen, in der Gegenrichtung als Sperrrichtung sind die Bauteile oder Wellen formschlüssig miteinander verbunden. Die beiden nicht dargestellten Wellen bzw. Bauteile erstrecken sich koaxial zu einer angedeuteten Hauptachse H.The 1 shows a schematic three-dimensional, partially cut representation of a switching device 1 in a release state. The switching device 1 has the function of a first and a second shaft (not shown) as components either in a direction of rotation to couple freely or decouple. In the in the 1 As shown, the switching device 1 in the release state, so that the two shafts or components are decoupled from each other and in any Turning directions, for example, can run at different speeds. In the 3 is the switching device 1 shown in the switching state, wherein the two waves are coupled freely running together. In the free-running coupling, the components or shafts can rotate freely in a direction of rotation relative to each other, in the opposite direction as a locking direction, the components or waves are positively connected to each other. The two shafts or components, not shown, extend coaxially to an indicated major axis H ,

Die Schaltvorrichtung 1 weist einen Tragkörper 2 auf, welcher mit der ersten Welle drehfest verbunden ist. Ferner weist die Schaltvorrichtung 1 einen Kupplungskörper 3 auf, welcher mit der zweiten Welle drehfest verbunden ist. Statt einer ersten und einer zweiten Welle können auch andere Bauteile mit der Schaltvorrichtung 1 gekoppelt werden.The switching device 1 has a support body 2 on, which is rotatably connected to the first shaft. Furthermore, the switching device 1 a coupling body 3 on, which is rotatably connected to the second shaft. Instead of a first and a second shaft, other components with the switching device 1 be coupled.

Auf dem Tragkörper 2 ist ein Schaltmuffenkörper 4 angeordnet, welcher axial zu der Hauptachse H verschiebbar auf dem Tragkörper 2 angeordnet ist. In dem in der 1 dargestellten Freigabezustand ist der Schaltmuffenkörper 4 außer Eingriff zu dem Kupplungskörper 3 angeordnet.On the support body 2 is a shift sleeve body 4 arranged, which is axial to the main axis H slidable on the support body 2 is arranged. In the in the 1 shown release state is the shift sleeve body 4 out of engagement with the coupling body 3 arranged.

Der Tragkörper 2 weist eine Außenverzahnung 5 auf, welche als eine Axialverzahnung und/oder einer Verzahnung mit in axialer Richtung laufenden Zähnen ausgebildet ist. Der Schaltmuffenkörper 4 weist dagegen eine Innenverzahnung 7 auf, welche mit der Außenverzahnung 6 in Eingriff steht und ein axiales Verschieben des Schaltmuffenkörpers 4 auf dem Tragkörper 2 ermöglicht. Um die Verschiebung einzuleiten weist der Schaltmuffenkörper 4 eine umlaufende Nut 8 zum Eingriff eines Schaltorgans, wie zum Beispiel einer Schaltgabel auf. Sowohl der Tragkörper 2 als auch der Schaltmuffenkörper 4 sind in der Grobform als ein Hohlzylinder ausgebildet und koaxial und/oder konzentrisch zu der Hauptachse H angeordnet.The supporting body 2 has an external toothing 5 which is designed as an axial toothing and / or a toothing with teeth running in the axial direction. The shift sleeve body 4 on the other hand has an internal toothing 7 on, which with the external teeth 6 is engaged and an axial displacement of the shift sleeve body 4 on the support body 2 allows. To initiate the shift, the shift sleeve body 4 a circumferential groove 8th for engaging a switching device, such as a shift fork on. Both the support body 2 as well as the shift sleeve body 4 are formed in the coarse form as a hollow cylinder and coaxial and / or concentric with the main axis H arranged.

Die Schaltvorrichtung weist eine Synchronisierungseinrichtung 9 auf, welche ein Synchronisierungsmittel der Schaltvorrichtung 1 bildet. Die Synchronisierungseinrichtung 9 weist einen Synchronring 10 auf, welcher einen Sperrverzahnungsabschnitt 11 sowie einen Reibabschnitt 12 umfasst. Der Sperrverzahnungsabschnitt 11 ist hinsichtlich der Verzahnung deckungsgleich zu der Außenverzahnung 6 ausgebildet, sodass der Schaltmuffenkörper 4 mit der Innenverzahnung7 zunächst in der Außenverzahnung 5 verschoben und nachfolgend den Sperrverzahnungsabschnitt 11 durchdringen kann. Der Synchronring 10 kann in Umlaufrichtung um die Hauptachse H verschwenkt werden, sodass in Abhängigkeit der Winkelposition des Synchronrings 10 ein Durchqueren des Sperrverzahnungsabschnitts 11 mit der Innenverzahnung 7 ermöglicht wird und in anderen Positionen gesperrt ist.The switching device has a synchronization device 9 on which a synchronization means of the switching device 1 forms. The synchronization device 9 has a synchronizer ring 10 on which a Sperrverzahnungsabschnitt 11 and a friction section 12 includes. The locking teeth section 11 is congruent with the external toothing with regard to the toothing 6 formed so that the shift sleeve body 4 with the Innenverzahnung7 first in the outer toothing 5 moved and subsequently the Sperrverzahnungsabschnitt 11 can penetrate. The synchronizer ring 10 can be in the direction of rotation about the main axis H be pivoted so that, depending on the angular position of the synchronizer ring 10 traversing the locking gear section 11 with the internal toothing 7 is enabled and locked in other positions.

Die Synchronisierungseinrichtung 9 weist ein Federmodul 13 auf, wobei das Federmodul 13 durch eine Mehrzahl von Einzelfedern 14 gebildet ist. Die Mehrzahl der Einzelfedern 14 bzw. das Federmodul 13 stützt sich einerseits in einer ersten Aufnahmenut 15, welche an dem Schaltmuffenkörper 4 angeordnet ist und andererseits an einer zweiten Aufnahmenut 16 ab, welche an dem Synchronring 10 angeordnet ist, sodass die Einzelfedern 14 und/oder das Federmodul 13 zwischen dem Schaltmuffenkörper 4 und dem Synchronring 10 wirken. Die erste Aufnahmenut 15 ist in einem umlaufenden Stegabschnitt 17 angeordnet, welcher zugleich einen mechanischen Anschlag für die Synchronisierungseinrichtung 9 bzw. den Synchronring 10 bildet. Das Federmodul 13 kann dazu ausgebildet sein, den Synchronring 10 mindestens in einem axialen Abstand d in axialer Richtung von der Innenverzahnung des Schaltmuffenkörpers 4 zu halten. Alternativ hierzu wird der Abstand d konstruktiv anders erreicht oder sichergestellt.The synchronization device 9 has a spring module 13 on, with the spring module 13 by a plurality of individual feathers 14 is formed. The majority of individual feathers 14 or the spring module 13 supported on the one hand in a first receiving groove 15 , which on the shift sleeve body 4 is arranged and on the other hand at a second receiving groove 16 starting, which on the synchronizer ring 10 is arranged so that the individual feathers 14 and / or the spring module 13 between the shift sleeve body 4 and the synchronizer ring 10 Act. The first receiving groove 15 is in a circumferential web portion 17 arranged, which at the same time a mechanical stop for the synchronization device 9 or the synchronizer ring 10 forms. The spring module 13 may be adapted to the synchronizer ring 10 at least at an axial distance d in the axial direction of the internal toothing of the shift sleeve body 4 to keep. Alternatively, the distance d constructively achieved otherwise or ensured.

In der 2 ist die Schalteinrichtung ebenfalls im Freigabezustand gezeigt, wobei jedoch der Stegabschnitt 17 umlaufend durchgezeichnet ist, sodass die Fixierung der Einzelfedern 14 des Federmoduls 13 besser dargestellt ist. Die Funktionsweise der Schaltvorrichtung 1 ist wie folgt:In the 2 the switching device is also shown in the release state, but wherein the web portion 17 circumscribed throughout, so that the fixation of the individual feathers 14 of the spring module 13 is shown better. The operation of the switching device 1 is as follows:

In den 1 und 2 befindet sich der Schaltmuffenkörper 4 in der Endlage in Richtung des Tragkörpers 2. Der Synchronring 10 wird von den Einzelfedern 14, welche als Übertotpunktfedern ausgebildet sind, und/oder von dem Federmodul 13 in Richtung des Kupplungskörpers 3 gedrückt, wobei diese Bewegung mittels einer mechanischen Wegbegrenzung zwischen dem Schaltmuffenkörper 4 und dem Synchronring 10 begrenzt wird. Diese mechanische Wegbegrenzung ist realisiert mittels einer Schulter am Synchronring 10 und einem Ring, welcher durch den Stegabschnitt 17 gebildet wird, an dem Schaltmuffenkörper 4 zur Aufnahme der Einzelfedern 14. Der Reibabschnitt 12 des Synchronrings 10 ist kontaktfrei zu einem Gegenreibabschnitt 8 des Kupplungskörpers 3 angeordnet.In the 1 and 2 is the shift sleeve body 4 in the end position in the direction of the supporting body 2 , The synchronizer ring 10 is from the single pens 14 which are designed as Übertotpunktfedern, and / or of the spring module 13 in the direction of the coupling body 3 pressed, this movement by means of a mechanical path limitation between the shift sleeve body 4 and the synchronizer ring 10 is limited. This mechanical travel limitation is realized by means of a shoulder on the synchronizer ring 10 and a ring passing through the bridge section 17 is formed on the shift sleeve body 4 for recording the single pens 14 , The friction section 12 of the synchronizer ring 10 is non-contact to a Gegenreibabschnitt 8th of the coupling body 3 arranged.

Die Zähne des Sperrverzahnungsabschnitts 11 sind in axialer Richtung deckungsgleich zu den Zähnen der Außenverzahnung 5 angeordnet, sodass sich der Sperrverzahnungsabschnitt 11 und/oder der Synchronring 10 in einer freigebenden Position befindet bzw. befinden. Zum Sperren kann sich der Sperrverzahnungsabschnitt 11 und/oder der Synchronring 10 relativ zu dem Tragkörper 2 in Umlaufrichtung verdrehen, sodass die Zähne des Sperrverzahnungsabschnitts 11 vor den Nuten der Außenverzahnung 6 des Tragkörpers 2 stehen und dadurch den Schaltmuffenkörper 4 bei der axialen Bewegung sperren.The teeth of the locking gear section 11 are congruent in the axial direction to the teeth of the external teeth 5 arranged so that the Sperrverzahnungsabschnitt 11 and / or the synchronizer ring 10 are located in a releasing position. To lock the Sperrverzahnungsabschnitt can 11 and / or the synchronizer ring 10 relative to the support body 2 turn in the direction of rotation, so that the teeth of the locking gear section 11 in front of the grooves of the external toothing 6 of the supporting body 2 stand and thereby the shift sleeve body 4 lock during axial movement.

Bei einem Schaltvorgang wird die Schalteinrichtung 1 von dem Freigabezustand in einen Schaltzustand überführt. Hierbei wird eine Betätigungskraft in den Schaltmuffenkörper 4 in diesem Fall über die Nut 8 eingeleitet, sodass der Schaltmuffenkörper 4 in axialer Richtung verschoben wird. Durch die Verschiebung wird über das Federmodul 13 eine axial wirkende Kraft auf den Synchronring 10 eingebracht, sodass dieser ebenfalls axial verschoben wird und zunächst gleitreibend über den Reibabschnitt 12 an dem Gegenreibabschnitt 18 anliegt. Durch den gleitreibenden Kontakt erfolgt eine Synchronisierung der Drehzahlen zwischen dem Tragkörper 2 und dem Kupplungskörper 3 und somit zwischen der ersten und der zweiten Welle bzw. den Bauteilen. Der Synchronring 10 ist derart in axialer Richtung angeordnet, sodass sich dieser zumindest über einen gewissen Winkelbereich frei drehen kann und ausreichend beabstandet von der Innenverzahnung 7 ist, sodass die Verdrehung durch den Synchronring 10 zunächst nicht behindert ist. Durch den gleitreibenden Kontakt wird der Synchronring 10 um die Hauptachse H verschwenkt, sodass dieser zunächst in eine Sperrposition fährt. Sobald die Drehzahlen von dem Tragkörper 2 und dem Kupplungskörper 3 angeglichen sind und eine Umkehrung der relativen Drehbewegung zwischen dem Schaltmuffenkörper und dem Kupplungskörper erfolgt, schwenkt der Synchronring 10 derart zurück, dass die Zähne des Sperrverzahnungsabschnitts 11 in Flucht mit den Zähnen der Außenverzahnung 6 liegen. Bei einer alternativen Ausführung, kann (sobald die Drehzahlen von dem Tragkörper 2 und dem Kupplungskörper 3 angeglichen sind) der Synchronring 10 durch ein weiteres Voranschieben des Schaltmuffenkörpers 4 entsperrt werden, indem dieser derart zurückgeschwenkt wird, dass die Zähne des Sperrverzahnungsabschnitts 11 in Flucht mit den Zähnen der Außenverzahnung 6 liegen. Dann befindet sich der Sperrverzahnungsabschnitt 11 und der Synchronring 10 in der freigebenden Position. Bei einem weiteren Verschieben des Schaltmuffenkörpers 4 in axialer Richtung fährt die Innenverzahnung 7 durch den Sperrverzahnungsabschnitt 11. In a switching operation, the switching device 1 transferred from the release state in a switching state. In this case, an actuating force in the shift sleeve body 4 in this case over the groove 8th introduced so that the shift sleeve body 4 is moved in the axial direction. By the shift is over the spring module 13 an axially acting force on the synchronizer ring 10 introduced so that it is also displaced axially and initially slidingly on the friction section 12 at the Gegenreibabschnitt 18 is applied. By the sliding contact a synchronization of the rotational speeds between the support body 2 and the coupling body 3 and thus between the first and the second shaft or the components. The synchronizer ring 10 is arranged in the axial direction, so that it can rotate freely at least over a certain angular range and sufficiently spaced from the internal toothing 7 is, so that the rotation through the synchronizer ring 10 initially not obstructed. The sliding contact makes the synchronizer ring 10 around the main axis H pivoted so that it first moves into a locked position. Once the speeds of the support body 2 and the coupling body 3 are aligned and a reversal of the relative rotational movement between the shift sleeve body and the coupling body, the synchronizer ring pivots 10 such that the teeth of the ratchet portion 11 in flight with the teeth of the external teeth 6 lie. In an alternative embodiment, (as soon as the speeds of the support body 2 and the coupling body 3 are aligned) of the synchronizer ring 10 by a further advancing the shift sleeve body 4 be unlocked by this is pivoted back so that the teeth of the Sperrverzahnungsabschnitts 11 in flight with the teeth of the external teeth 6 lie. Then there is the Sperrverzahnungsabschnitt 11 and the synchronizer ring 10 in the releasing position. In a further displacement of the shift sleeve body 4 in the axial direction moves the internal teeth 7 through the ratchet portion 11 ,

In der 3 ist die Schaltvorrichtung 1 in dem Schaltzustand gezeigt, wobei der Schaltmuffenkörper 4 gegenüber dem Schaltzustand in der 1 axial verschoben ist.In the 3 is the switching device 1 shown in the switching state, wherein the shift sleeve body 4 compared to the switching state in the 1 is axially displaced.

Die Einzelfedern 14 des Federmoduls 13 sind als Totpunktfedern ausgebildet, welche eine bistabile Funktion einnehmen. Während die Einzelfedern 14 des Federmoduls 13 in dem Freigabezustand der Schalteinrichtung 1 in der 1 eine Beabstandung d zwischen dem Sperrverzahnungsabschnitt 11 und der Innenverzahnung 7 der Schaltmuffenkörpers 4 elastisch sichern (dies in Zusammenspiel mit einer mechanischen Wegbegrenzung zwischen dem Schaltmuffenkörper 4 und dem Synchronring 10), , sind die Einzelfedern 14 des Federmoduls 13 in dem Schaltzustand in der 3 über einen Totpunkt umgeklappt, sodass diese nun den Schaltzustand federnd sichern. Die mechanische Wegbegrenzung zwischen dem Schaltmuffenkörper 4 und dem Synchronring 10 stellt sicher, dass in der offenen Endlage des Schaltmuffenkörpers 4 der Reibabschnitt 12 zum Gegenreibabschnitt 18 sicher beabstandet ist, so dass die Reibungsverluste im offenen Zustand minimiert werden.The single feathers 14 of the spring module 13 are formed as Totpunktfedern, which take a bistable function. While the single feathers 14 of the spring module 13 in the release state of the switching device 1 in the 1 a spacing d between the ratchet portion 11 and the internal teeth 7 the shift sleeve body 4 secure elastically (this in conjunction with a mechanical path limitation between the shift sleeve body 4 and the synchronizer ring 10 ), are the single pens 14 of the spring module 13 in the switching state in the 3 folded over a dead center, so that they now secure the switching state springy. The mechanical travel limitation between the shift sleeve body 4 and the synchronizer ring 10 ensures that in the open end position of the shift sleeve body 4 the friction section 12 to the counterpart section 18 is safely spaced, so that the friction losses are minimized in the open state.

Bei einer Rücküberführung von dem Schaltzustand in den Freigabezustand muss der Totpunkt und somit eine Federkraft des Federmoduls 13 überwunden werden.In a return transfer from the switching state in the release state of the dead center and thus a spring force of the spring module 13 be overcome.

In der 4 ist die Schalteinrichtung 1 in einer dreidimensionalen Darstellung gezeigt, wobei der Tragkörper 2 und der Kupplungskörper 3 eine Freilaufeinrichtung 19 bilden. Die Freilaufeinrichtung 19 wird durch eine Schaltverzahnung 20 des Schaltmuffenkörpers 4 und eine Gegenverzahnung 21 des Kupplungskörpers 3 gebildet. Die Schaltverzahnung 20 ist in axialer Richtung ausgerichtet und umlaufend ausgebildet. In gleicher Weise ist die Gegenverzahnung 21 in axialer Richtung ausgerichtet und umlaufend ausgebildet. Schaltverzahnung 20 sowie Gegenverzahnung 21 sind gemeinsam ausgebildet, dass diese in einer Drehrichtung um die Hauptachse H freilaufend ist und in die Gegenrichtung gesperrt ist. Dies wird durch Sägezahnabschnitte 22a in der Schaltverzahnung sowie durch Sägezahnabschnitte 22b erreicht, welche jeweils eine Wand 23a,b und ein Sägezahnprofil 24 a, b aufweisen, die sich an der Wand 23a,b anschließen. In der Sperrrichtung liegen die Wändabschnitte 23 a, b sperrend in Umlaufrichtung aneinander, in der Gegenrichtung können die Sägezahnprofile 24 a, b aufeinander abgleiten, sodass ein Freilauf umgesetzt ist.In the 4 is the switching device 1 shown in a three-dimensional representation, wherein the support body 2 and the coupling body 3 form a freewheel device 19. The freewheel device 19 is by a gearing 20 of the shift sleeve body 4 and a counter-toothing 21 of the coupling body 3 educated. The gearing 20 is aligned in the axial direction and formed circumferentially. In the same way is the counter-toothing 21 aligned in the axial direction and formed circumferentially. shift gearing 20 as well as counter teeth 21 are formed together that these in a rotational direction about the main axis H is free-running and locked in the opposite direction. This is achieved by sawtooth sections 22a in the switching toothing as well as by sawtooth sections 22b, which each have a wall 23a , b and have a sawtooth 24 a, b, which are on the wall 23a , b. In the reverse direction, the wall portions 23 a, b are blocking in the direction of rotation together, in the opposite direction, the sawtooth profiles 24 a, b slide on each other, so that a freewheel is implemented.

Die 5 zeigt die Schaltvorrichtung 1 in einem schematischen Längsschnitt entlang der Hauptachse H. Es ist zu erkennen, dass der Sperrverzahnungsabschnitt 11 des Synchronrings 10 und die Innenverzahnung 7 des Schaltmuffenkörpers 4 mit dem Abstand d ausreichend beabstandet ist, dass der Synchronring 10 ausreichend Zeit hat, sich in die Sperrposition zu verdrehen, bis die Innenverzahnung 7 des Schaltmuffenkörpers 4 auf den Sperrverzahnungsabschnitt 11 trifft.The 5 shows the switching device 1 in a schematic longitudinal section along the main axis H , It can be seen that the locking toothed section 11 of the synchronizer ring 10 and the internal teeth 7 of the shift sleeve body 4 with the distance d is sufficiently spaced that the synchronizer ring 10 has sufficient time to turn into the locked position until the internal teeth 7 of the shift sleeve body 4 on the Sperrverzahnungsabschnitt 11 meets.

Wird in dem Schaltzustand der Kupplungskörper 3 relativ zu dem Tragkörper 2 und/oder die erste Welle relativ zu der zweiten Welle in Freilaufrichtung verdreht, so laufen die Sägezahnprofile 24a,b aufeinander ab, sodass ein axialer Abstand zwischen dem Kupplungskörper 3 und dem Schaltmuffenkörper 4 vergrößert wird.Is in the switching state of the coupling body 3 relative to the support body 2 and / or the first shaft is rotated relative to the second shaft in the freewheeling direction, the sawtooth profiles run 24a , B from each other, so that an axial distance between the coupling body 3 and the shift sleeve body 4 is enlarged.

Durch die Vergrößerung des axialen Abstands wird der Totpunkt des Federmoduls 13, insbesondere der Einzelfedern 14, überschritten, sodass das Federmodul 13 bzw. die Einzelfedern 14 umklappen und sich die Schalteinrichtung 1 in den Freigabezustand begibt. In dem Freigabezustand können der Kupplungskörper 3 und der Tragkörper 2 bzw. die erste und die zweite Welle frei und/oder unabhängig voneinander drehen. By increasing the axial distance becomes the dead center of the spring module 13 . especially the single feathers 14 , exceeded, so the spring module 13 or the individual feathers 14 fold over and the switching device 1 enters the release state. In the release state, the coupling body 3 and the support body 2 or rotate the first and second shaft freely and / or independently.

Für eine Wideraktivierung der Schaltvorrichtung 1 in den Schaltzustand mit einer gesperrten Drehrichtung muss die Schaltvorrichtung 1 wieder aktiv betätigt werden, sodass der Schaltmuffenkörper 4 wieder in axialer Richtung verschoben wird, wie dies zuvor beschrieben wurde.For a re-activation of the switching device 1 in the switching state with a locked direction of rotation, the switching device 1 be actively operated again, so that the shift sleeve body 4 is again displaced in the axial direction, as previously described.

Vorzugsweise ist der Synchronring 10 mit einem Reibabschnitt 12 sowie einem Gegenreibabschnitt 18 auf dem Kupplungskörper 3 als Synchronsensor (mit nur geringen Reibmomenten) ausgeführt, welcher wesentlich schwächer dimensioniert sein kann, wobei die Synchronisierung zwischen der ersten und der zweiten Welle bzw. zwischen dem Tragkörper 2 und dem Kupplungskörper 3 durch eine aktive Drehzahlanpassung eines antreibenden Motors erfolgt. Damit wird ein Großteil der Synchronisierungsarbeit durch den Motor umgesetzt und nicht durch den Synchronsensor. Der Vorteil eines Synchronsensors, sind die geringeren Reibverluste, wenn bereits vor Erreichen einer synchronen Drehbewegung versucht wird, die Schaltvorrichtung in den Schaltzustand zu bewegen.Preferably, the synchronizer ring 10 with a friction section 12 as well as a counter friction section 18 on the coupling body 3 designed as a synchronous sensor (with only low friction torque), which can be dimensioned much smaller, the synchronization between the first and the second shaft or between the support body 2 and the coupling body 3 is done by an active speed adjustment of a driving motor. This means that most of the synchronization work is done by the motor and not by the sync sensor. The advantage of a synchronous sensor is the lower frictional losses when attempting to move the switching device into the switching state even before reaching a synchronous rotational movement.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Schaltvorrichtungswitching device
22
Tragkörpersupporting body
33
Kupplungskörperclutch body
44
SchaltmuffenkörperShift sleeve body
55
Außenverzahnungexternal teeth
66
leerempty
77
Innenverzahnunginternal gearing
88th
Nutgroove
99
Synchronisierungseinrichtungsynchronizer
1010
Synchronringsynchronizer ring
1111
SperrverzahnungsabschnittRatchet portion
1212
Reibabschnittfriction portion
1313
Federmodulspring module
1414
EinzelfederSingle spring
1515
erste Aufnahmenutfirst recording groove
1616
zweite Aufnahmenutsecond receiving groove
1717
Stegabschnittweb section
1818
GegenreibabschnittGegenreibabschnitt
1919
FreilaufeinrichtungFreewheel device
2020
Schaltverzahnungshift gearing
2121
Gegenverzahnungcounter teeth
2222
Sägezahnabschnitteserrations
23a,b23a, b
Wandabschnittewall sections
24a,b24a, b
Sägezahnprofilesawtooth
HH
Hauptachsemain axis
dd
Abstanddistance

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102014215418 A1 [0003]DE 102014215418 A1 [0003]
  • DE 1212358 B [0004]DE 1212358 B [0004]
  • US 1752937 A [0004]US 1752937 A [0004]
  • DE 2250533 A1 [0005]DE 2250533 A1 [0005]

Claims (10)

Schaltvorrichtung (1) für ein Getriebe, mit einem Tragkörper (2), wobei der Tragkörper (2) auf einem ersten Bauteil anordenbar ist, mit einem Schaltmuffenkörper (4), wobei der Schaltmuffenkörper (4) auf dem Tragkörper (2) in einer axialen Richtung verschiebbar angeordnet ist, mit einem Kupplungskörper (3), wobei der Kupplungskörper (3) auf einem zweiten Bauteil anordenbar ist, wobei die Schaltvorrichtung (1) als Betriebszustände einen Freigabezustand und einen Schaltzustand einnehmen kann, wobei in dem Freigabestand der Schaltmuffenkörper (4) und der Kupplungskörper (3) außer Eingriff stehen und wobei in dem Schaltzustand der Schaltmuffenkörper (4) mit dem Kupplungskörper (3) in Eingriff steht, mit Synchronisierungsmitteln zum Synchronisieren der Drehzahlen von dem Schaltmuffenkörper (4) und dem Kupplungskörper (3) bei dem Übergang von dem Freigabezustand in den Schaltzustand, mit einer Freilaufeinrichtung (19), wobei die Freilaufeinrichtung (19) ausgebildet ist, im Schaltzustand einen Freilauf in eine erste Drehrichtung zu ermöglichen und in einer Gegenrichtung zu sperren, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufeinrichtung (19) durch eine Schaltverzahnung (20) auf dem Schaltmuffenkörper (4) und einer Gegenverzahnung (21) auf dem Kupplungskörper (3) gebildet ist.Switching device (1) for a transmission, with a support body (2), wherein the support body (2) can be arranged on a first component, with a shift sleeve body (4), wherein the shift sleeve body (4) on the support body (2) in an axial Direction is slidably disposed with a coupling body (3), wherein the coupling body (3) can be arranged on a second component, wherein the switching device (1) can assume a release state and a switching state as operating states, wherein in the release state of the shift sleeve body (4) and the coupling body (3) are disengaged, and wherein in the switching state, the shift sleeve body (4) is engaged with the clutch body (3) with synchronizing means for synchronizing the rotational speeds of the shift sleeve body (4) and the clutch body (3) at the transition from the release state in the switching state, with a freewheel device (19), wherein the freewheel device (19) is formed in the Sc haltzustand allow a freewheel in a first direction of rotation and lock in a reverse direction, characterized in that the freewheel device (19) by a switching toothing (20) on the shift sleeve body (4) and a counter toothing (21) on the coupling body (3) is. Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltverzahnung (20) als ein Sägezahnprofil ausgebildet ist.Switching device (1) after Claim 1 , characterized in that the switching toothing (20) is designed as a sawtooth profile. Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (2) eine Außenverzahnung (5) und der Schaltmuffenkörper (4) eine Innenverzahnung (7) aufweist, wobei die Außenverzahnung (5) und die Innenverzahnung (7) ineinandergreifen, ein axiales Verschieben ermöglichen und ein Verdrehen in Umlaufrichtung verhindern.Switching device (1) after Claim 1 or 2 , characterized in that the supporting body (2) an external toothing (5) and the sliding sleeve body (4) has an internal toothing (7), wherein the external toothing (5) and the internal toothing (7) engage, allow axial displacement and twisting in Prevent the direction of rotation. Schaltvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisierungsmittel einen Synchronring (10) mit einem Sperrverzahnungsabschnitt (11) und mit einem Reibabschnitt (12) aufweist.Switching device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the synchronization means comprises a synchronizer ring (10) with a locking toothed portion (11) and with a friction portion (12). Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungskörper (3) einen Gegenreibabschnitt (18) aufweist.Switching device (1) after Claim 4 , characterized in that the coupling body (3) has a Gegenreibabschnitt (18). Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisierungsmittel ein Federmodul (13) aufweist, wobei das Federmodul (13) zwischen dem Schaltmuffenkörper (4) und dem Synchronring (10) wirkt und wobei eine Synchronisierungskraft von dem Schaltmuffenkörper (4) über das Federmodul (13) auf den Synchronring (10) übertragen wird.Switching device (1) after Claim 4 or 5 characterized in that said synchronizing means comprises a spring module (13), said spring module (13) acting between said shift sleeve body (4) and said synchronizer ring (10) and having a synchronizing force from said shift sleeve body (4) via said spring module (13) the synchronizer ring (10) is transmitted. Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Freigabezustand das Federmodul (13) den Schaltmuffenkörper (4) gegen den Synchronring (10) elastisch beabstandet, so dass bei einer Bewegung des Schaltmuffenkörpers 4 in den Schaltzustand, der Reibflächenabschnitt 12 gegen den Gegenreibabschnitt 18 gedrückt wird und/oder in dem Schaltzustand das Federmodul (13) den Schaltmuffenkörper (4) gegen eine Bewegung in den Freigabezustand vorspannt.Switching device (1) after Claim 6 , characterized in that in the release state, the spring module (13) the shift sleeve body (4) against the synchronizer ring (10) elastically spaced, so that upon movement of the shift sleeve body 4 in the switching state, the friction surface portion 12 is pressed against the Gegenreibabschnitt 18 and / or in the switching state, the spring module (13) biases the shift sleeve body (4) against movement into the release state. Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Federmodul (13) als ein Totpunktfedermodul und/oder die Betriebszustände bistabil ausgebildet sind.Switching device (1) after Claim 6 or 7 , characterized in that the spring module (13) as a Totpunktfedermodul and / or the operating conditions are formed bistable. Schaltvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Betätigung der Freilaufeinrichtung (19) zu einem Umschalten der Schaltvorrichtung (1) von dem Schaltzustand in den Freigabezustand führt.Switching device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that an actuation of the freewheel device (19) leads to a switching of the switching device (1) from the switching state to the release state. Getriebe für ein Fahrzeug, gekennzeichnet durch eine Schaltvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Transmission for a vehicle, characterized by a switching device (1) according to one of the preceding claims.
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