DE112014000339T5

DE112014000339T5 - Synchronisationsvorrichtung für ein Getriebe, Getriebe mit einer solchen Synchronisationsvorrichtung und Fahrzeug mit einem solchen Getriebe

Info

Publication number: DE112014000339T5
Application number: DE112014000339.5T
Authority: DE
Inventors: Dieter Slapak
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 2013-01-28
Filing date: 2014-01-27
Publication date: 2015-10-29
Also published as: SE1350083A1; KR101740011B1; SE540199C2; KR20150105427A; WO2014116176A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Synchronisationsvorrichtung (10) für ein Getriebe (6), umfassend ein erstes Bremsrad (12) zum Ineingriffkommen mit einem ersten Zahnrad (14) auf einer ersten Welle (16), ein zweites Bremsrad (18) zum Ineingriffkommen mit einem zweiten Zahnrad (20) auf einer zweiten Welle (22), wobei das erste Zahnrad (14) so angeordnet ist, dass es das erste Bremsrad (12) antreibt, und das zweite Zahnrad (20) so angeordnet ist, dass es das zweite Bremsrad (18) antreibt. Ein Bremselement (24) ist zwischen dem ersten und dem zweiten Bremsrad (12, 18) angeordnet, wobei das Bremselement (24) so angeordnet ist, dass es den Drehzahlunterschied zwischen der ersten und der zweiten Welle (16, 22) verringert, wenn das Bremselement (24) ein Bremsmoment zwischen dem ersten und dem zweiten Bremsrad (12, 18) ausübt. Die Erfindung betrifft auch ein Getriebe (6), das eine solche Synchronisationsvorrichtung (10) umfasst. Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug (1), das ein solches Getriebe (6) umfasst.

Description

Hintergrund und Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Synchronisationsvorrichtung für ein Getriebe gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, ein Getriebe mit einer solchen Synchronisationsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 7 und ein Fahrzeug mit einem solchen Getriebe gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 9.
Ein Getriebe enthält eine große Anzahl zusammenwirkender Komponenten, die die geometrische Form und das Gewicht des Getriebes beeinflussen. Falls das Getriebe in einem Fahrzeug montiert ist, beeinflussen die Länge und das Gewicht des Getriebes die Länge und das Gewicht des gesamten Fahrzeugs. Die Anzahl der Komponenten beeinflusst auch die Funktion des Getriebes. Synchronisierte Getriebe, die eine große Anzahl von Gangstufen enthalten, umfassen manchmal mehrere Synchronisationsringe, wobei ihre Aufgabe darin besteht, ein synchrones Schalten zwischen verschiedenen Gangstufen zu erreichen.
Ein Doppelkupplungsgetriebe umfasst eine erste und eine zweite Hauptwelle, auf denen eine Anzahl von Zahnrädern angeordnet ist. Ein solches Getriebe umfasst auch eine erste und eine zweite Nebenwelle, auf denen eine Anzahl von Zahnrädern angeordnet ist. Die Zahnräder auf der ersten und der zweiten Hauptwelle wirken mit den Zahnradelementen auf der ersten und der zweiten Nebenwelle zusammen, wenn eine Verbindung und Trennung von Wellen, Zahnrädern und Zahnradelementen mit Hilfe von Synchronisationsringen synchron stattfindet. Synchronisationsringe beeinflussen die Länge des Getriebes, was dazu führt, dass das Gewicht des Getriebes zunimmt.
In relevanten Fällen ist das Getriebe um einen Retarder und ein Bereichsgetriebe ergänzt, die ebenfalls Synchronisationsringe umfassen.
Das Dokument EP-B1-2322822 betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe, das zwei Hauptwellen und zwei Nebenwellen umfasst, auf denen eine Anzahl von Zahnrädern und Zahnradelementen angeordnet sind.
Kurzfassung der Erfindung
Trotz des Standes der Technik besteht Bedarf, eine Synchronisationsvorrichtung für ein Getriebe zu entwickeln, so dass das Getriebe und somit das Fahrzeug, in dem das Getriebe montiert ist, kürzer und mit einem geringeren Gewicht konstruiert werden kann, was zu einer Kosteneinsparung bei der Fertigung sowohl des Getriebes als auch des Fahrzeugs und einer Kraftstoffeinsparung beim Betrieb des Fahrzeugs führen würde. Wenn der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs verringert werden kann, besteht auch ein Potenzial für die Verringerung von Emissionen aus dem Fahrzeug.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Synchronisationsvorrichtung für ein Getriebe bereitzustellen, die zu einer begrenzten Längenverteilung des Getriebes führt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Synchronisationsvorrichtung für ein Getriebe bereitzustellen, die zu einem geringen Gewicht des Getriebes führt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Synchronisationsvorrichtung für ein Getriebe bereitzustellen, die zu einer längeren Lebensdauer des Getriebes führt.
Diese Aufgaben werden mit einer Synchronisationsvorrichtung für ein Getriebe der oben genannten Art erreicht, die durch die in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gekennzeichnet ist.
Durch Ersetzen der Synchronisationsringe durch Synchronisationsvorrichtungen, die ein Bremselement zwischen dem ersten und dem zweiten Bremsrad umfassen, können die erste und die zweite Welle auf eine geeignete Drehzahl abgebremst werden, so dass ein synchrones Schalten zwischen den Gangstufen im Getriebe durchgeführt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann das Bremselement aus einer Mehrscheibenbremse bestehen, die pneumatisch oder hydraulisch gesteuert werden kann. Mit der ersten und der zweiten Welle kann mindestens ein Drehzahlsensor verbunden sein, um die Drehzahl der ersten und der zweiten Welle zu erfassen und somit die Steuerung der Synchronisationsvorrichtungen zu bestimmen, wenn ein Schalten zwischen verschiedenen Gängen durchgeführt werden soll.
Durch Bewegen der Synchronisationsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die Drehzahl der Eingangswelle eines Bereichsgetriebes gesteuert werden, so dass ein Schalten zwischen den verschiedenen Gängen im Bereichsgetriebe ohne Beeinflussung oder Notwendigkeit von Synchronisationsringen stattfinden kann.
Beispielsweise kann ein herkömmliches Doppelkupplungsgetriebe mit acht Synchronisationsringen durch vier erfindungsgemäße Synchronisationsvorrichtungen ersetzt werden. Somit können die Größe, das Gewicht und die Fertigungskosten des Getriebes mit Hilfe der vorgeschlagenen Erfindung reduziert werden. Durch Kombinieren eines Doppelkupplungsgetriebes mit einem Bereichsgetriebe kann eine sehr große Anzahl von Gangstufen gewonnen werden, was zu einer besseren Steuerbarkeit eines Fahrzeugs führt. Wenn das Doppelkupplungsgetriebe mit einem Bereichsgetriebe kombiniert wird, können die Synchronisationsringe des Bereichsgetriebes entfallen, was zu einer reduzierten Größe, einem reduzierten Gewicht und reduzierten Fertigungskosten des Bereichsgetriebes führt. Eine längere Lebensdauer des Doppelkupplungsgetriebes und des Bereichsgetriebes kann ebenfalls erwartet werden.
Die oben angegebenen Aufgaben werden auch mit einem Getriebe der oben genannten Art erreicht, das durch die in Patentanspruch 7 angegebenen Merkmale gekennzeichnet ist.
Die oben angegebenen Aufgaben werden auch mit einem Fahrzeug der oben genannten Art erreicht, das durch die in Patentanspruch 9 angegebenen Merkmale gekennzeichnet ist.
Sonstige Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in den nachstehenden beispielhaften Beschreibungen dargelegt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Das Folgende ist eine beispielhafte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, wobei:
1 in einer schematischen Seitenansicht ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Getriebe zeigt,
2 eine Teilansicht des erfindungsgemäßen Getriebes mit einer Synchronisationsvorrichtung zeigt,
3 eine Teilansicht des Getriebes gemäß 2 in einer anderen Schnittebene zeigt, und
4 eine Teilansicht des erfindungsgemäßen Getriebes zeigt, das mit einem Bereichsgetriebe ausgestattet ist.
Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
1 zeigt ein Fahrzeug 1 in einer schematischen Seitenansicht, wobei das Fahrzeug 1 mit einem Verbrennungsmotor 2 ausgestattet ist, der die Antriebsräder 4 des Fahrzeugs 1 über ein erfindungsgemäßes Getriebe 6 antreibt. Das Getriebe 6 ist über eine konventionelle Kraftübertragung, die unter anderem eine Antriebswelle 8 umfasst, mit den Antriebsrädern 4 verbunden.
2 zeigt eine Teilansicht des Getriebes 6 mit einer erfindungsgemäßen Synchronisationsvorrichtung 10. Die Synchronisationsvorrichtung 10 umfasst ein erstes Bremsrad 12 zum Ineingriffkommen mit einem ersten Zahnrad 14 auf einer ersten Welle 16 und ein zweites Bremsrad 18 zum Ineingriffkommen mit einem zweiten Zahnrad 20 auf einer zweiten Welle 22. Das erste Zahnrad 14 ist so angeordnet, dass es das erste Bremsrad 12 antreibt, und das zweite Zahnrad 20 ist so angeordnet, dass es das zweite Bremsrad 18 antreibt. Die Synchronisationsvorrichtung 10 umfasst auch ein Bremselement 24 in Form einer Mehrscheibenbremse 24, die zwischen dem ersten und dem zweiten Bremsrad 12, 18 angeordnet ist. Die Aufgabe der Mehrscheibenbremse 24 besteht darin, den Drehzahlunterschied zwischen der ersten und der zweiten Welle 16, 22 zu verringern, indem ein Bremsmoment zwischen dem ersten und dem zweiten Bremsrad 12, 18 ausgeübt wird. Im Fall eines vorbestimmten Drehzahlunterschieds zwischen der ersten und der zweiten Welle 16, 22 oder wenn die erste und die zweite Welle 16, 22 stillstehen oder sich mit derselben Drehzahl drehen, erfolgt ein Schalten zwischen verschiedenen Gangstufen im Getriebe 6. Um die Drehzahl der ersten und der zweiten Welle 16, 22 zu erfassen, ist mindestens ein Drehzahlsensor 26 an der ersten und der zweiten Welle 16, 22 angeordnet. Als Alternative können die erste und die zweite Welle 16, 22 jeweils mit einem Drehzahlsensor ausgestattet sein. Mit Kenntnis der Drehzahl der ersten und der zweiten Welle 16, 22 können die erste und die zweite Welle 16, 22 mit Hilfe der Synchronisationsvorrichtung 10 auf eine Drehzahl und einen Drehzahlunterschied abgebremst werden, die ein synchrones Schalten zwischen zwei Gangstufen im Getriebe 6 ermöglichen.
Das erste Bremsrad 12 ist auf einer ersten Bremswelle 28 angeordnet, und das zweite Bremsrad 18 ist auf einer zweiten Bremswelle 30 angeordnet, wobei die Bremswellen 28, 30 im Getriebe 6 koaxial und drehbar gelagert sind. Die erste und die zweite Bremswelle 28, 30 sind mit der Mehrscheibenbremse 24 verbunden. Das erste und das zweite Bremsrad 12, 18 sind zum Ineingriffkommen mit dem jeweiligen ersten und zweiten Zahnrad 14, 20 mit Zähnen 32 ausgestattet. Somit sind die Bremsräder 12, 18 gemäß der dargestellten Ausführungsform als Zahnräder oder Zahnkränze konstruiert.
Das Getriebe 6 ist gemäß der dargestellten beispielhaften Ausführungsform ein Doppelkupplungsgetriebe, bei dem die erste und die zweite Welle 16, 22 koaxial zueinander angeordnet sind. Die erste und die zweite Welle 16, 22 können abwechselnd mittels einer Kupplungsvorrichtung 34 mit der Antriebswelle 36 des Verbrennungsmotors 2 verbunden und von ihr getrennt werden. Das erste Zahnrad 14 ist gemäß der in 2 gezeigten Ausführungsform auf der ersten Welle 16 angeordnet, und das zweite Zahnrad 20 ist auf der zweiten Welle 22 angeordnet.
3 zeigt eine Teilansicht des Getriebes 6 gemäß 2, aber in einer anderen Schnittebene. 3 zeigt, dass das erste und das zweite Zahnrad 14, 20 mit dem jeweiligen ersten und zweiten Zahnradelement 38, 40 im Eingriff stehen, die auf einer Nebenwelle 42 drehbar gelagert sind. Durch Abbremsen der ersten und der zweiten Welle 16, 22 auf eine geeignete Drehzahl können die Zahnradelemente 38, 40 auf der Nebenwelle 42 durch Schaltmuffen 44, die durch nicht gezeigte Schaltgabeln gesteuert werden, mit der Nebenwelle 42 verbunden und von dieser getrennt werden. Somit können verschiedene Gänge im Getriebe 6 erreicht werden. Bei einem Doppelkupplungsgetriebe 6 ist je nach der Anzahl der Gangstufen mehr als eine Nebenwelle 42 angeordnet. In den Figuren wird jedoch nur eine Nebenwelle 42 gezeigt. Im Fall, dass im Getriebe 6 mehrere Nebenwellen 42 angeordnet sind, sind erfindungsgemäß vorzugsweise mehrere Synchronisationsvorrichtungen 10 im Getriebe 6 angeordnet. Beispielsweise kann ein herkömmliches Doppelkupplungsgetriebe mit acht Synchronisationsringen durch vier erfindungsgemäße Synchronisationsvorrichtungen 10 ersetzt werden. Somit können die Größe, das Gewicht und die Fertigungskosten des Getriebes 6 reduziert werden.
Durch Kombinieren des Doppelkupplungsgetriebes 6 mit einem Bereichsgetriebe 46 kann eine sehr große Anzahl von Gangstufen gewonnen werden, was zu einer besseren Steuerbarkeit des Fahrzeugs 1 führt. Wenn das Doppelkupplungsgetriebe 6 mit einem Bereichsgetriebe 46 kombiniert wird, können die Synchronisationsringe des Bereichsgetriebes 46 entfallen, was zu einer reduzierten Größe, einem reduzierten Gewicht und reduzierten Fertigungskosten des Bereichsgetriebes 46 führt. Eine längere Lebensdauer des Doppelkupplungsgetriebes 6 und des Bereichsgetriebes 46 kann ebenfalls erwartet werden, wenn herkömmliche Synchronisationsringe durch erfindungsgemäße Synchronisationsvorrichtungen 10 ersetzt werden.
4 zeigt eine Teilansicht des erfindungsgemäßen Getriebes. An der Abtriebswelle des Getriebes 6 ist ein Bereichsgetriebe 46 angeordnet. Das Bereichsgetriebe 46 umfasst ein Planetengetriebe 48 mit einem Sonnenrad 50, einen Planetenradhalter 52, auf dem ein Planetenrad 54 gelagert ist, und ein axial verschiebbares Hohlrad 56. Gemäß der in 4 gezeigten Ausführungsform besteht die erste Welle 16 aus dem Sonnenrad 50 im Bereichsgetriebe 46, wobei das Sonnenrad 50 mit dem ersten Bremsrad 12 der Synchronisationsvorrichtung 10 im Eingriff steht. Die zweite Welle 22 besteht aus dem Planetenradhalter 52, der auf der auf der ersten Welle 16 gelagert ist. Der Planetenradhalter 52 steht im Eingriff mit dem zweiten Bremsrad 18, so dass die Synchronisationsvorrichtung 10 dafür konstruiert ist, das Sonnenrad 50 und den Planetenradhalter 52 auf einen Drehzahlunterschied zu steuern, der es ermöglicht, dass das Hohlrad 56 mit dem Planetenradhalter 52 oder mit einem Getriebegehäuse 58, das um das Bereichsgetriebe 46 herum angeordnet ist, in Eingriff gebracht wird, je nachdem, ob das Bereichsgetriebe 46 in einen niedrigen oder einen hohen Gang geschaltet werden soll.
Die oben angegebenen Komponenten und Merkmale können im Rahmen der Erfindung mit verschiedenen angegebenen Ausführungsformen kombiniert werden.

Claims

Synchronisationsvorrichtung für ein Getriebe (6), umfassend: ein erstes Bremsrad (12) zum Ineingriffkommen mit einem ersten Zahnrad (14) auf einer ersten Welle (16), ein zweites Bremsrad (18) zum Ineingriffkommen mit einem zweiten Zahnrad (20) auf einer zweiten Welle (22), wobei das erste Zahnrad (14) so angeordnet ist, dass es das erste Bremsrad (12) antreibt, und das zweite Zahnrad (20) so angeordnet ist, dass es das zweite Bremsrad (18) antreibt, dadurch gekennzeichnet, dass: ein Bremselement (24) zwischen dem ersten und dem zweiten Bremsrad (12, 18) angeordnet ist, wobei das Bremselement (24) so angeordnet ist, dass es den Drehzahlunterschied zwischen der ersten und der zweiten Welle (16, 22) verringert, wenn das Bremselement (24) ein Bremsmoment zwischen dem ersten und dem zweiten Bremsrad (12, 18) ausübt, und dass das Bremselement (24) eine Mehrscheibenbremse ist.
Synchronisationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bremsrad (12) auf einer ersten Bremswelle (28) angeordnet ist und das zweite Bremsrad (18) auf einer zweiten Bremswelle (30) angeordnet ist, wobei die Bremswellen (28, 30) im Getriebe (6) koaxial und drehbar gelagert sind.
Synchronisationsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Bremswelle (28, 30) mit dem Bremselement (24) verbunden sind.
Synchronisationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Bremsrad (12, 18) zum Ineingriffkommen mit dem jeweiligen ersten und zweiten Zahnrad (14, 20) mit Zähnen (32) ausgestattet sind.
Synchronisationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Drehzahlsensor (26) so angeordnet ist, dass er die Drehzahl der ersten und der zweiten Welle (16, 22) erfasst.
Synchronisationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Welle (16) mit einem Sonnenrad (50) in einem Bereichsgetriebe (46) verbunden ist, wobei das Sonnenrad (50) mit dem ersten Bremsrad (12) im Eingriff steht, und die zweite Welle (22) mit einem Planetenradhalter (52), der auf dem Sonnenrad (50) im Bereichsgetriebe (46) gelagert ist, verbunden ist, wobei der Planetenradhalter (52) mit dem zweiten Bremsrad (18) im Eingriff steht, so dass die Synchronisationsvorrichtung (10) dafür konstruiert ist, das Sonnenrad (50) und den Planetenradhalter (52) auf einen Drehzahlunterschied zu steuern, der es ermöglicht, dass ein im Bereichsgetriebe (46) angeordnetes Hohlrad (56) mit dem Planetenradhalter (52) oder mit einem Getriebegehäuse (58), das um das Bereichsgetriebe (46) herum angeordnet ist, in Eingriff gebracht wird, je nachdem, ob das Bereichsgetriebe (46) in einen niedrigen oder einen hohen Gang geschaltet werden soll.
Getriebe (6), dadurch gekennzeichnet, dass es eine Synchronisationsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 umfasst.
Getriebe (6) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (6) ein Doppelkupplungsgetriebe ist.
Fahrzeug (1), dadurch gekennzeichnet, dass es ein Getriebe (6) nach Anspruch 7 oder 8 umfasst.