DE112015005175T5 - Switching device for a range transmission in a transmission - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung (24) für ein Rangegetriebe (22) in einem Getriebe (2). Das Rangegetriebe umfasst ein zwischen einer Hauptwelle (11) und einer Abtriebswelle (23) im Getriebe (2) angeordnetes Planetengetriebe (22). Die Schaltvorrichtung (24) umfasst eine mit der Hauptwelle (11) drehbar fest verbundene Schalthülse (31) und ein zum Bewegen der Schalthülse (31) in einer axialen Richtung in Bezug auf die Hauptwelle (11) zu einer niedrigen Rangestellung, in der das Planetengetriebe eine niedrige Gangübersetzung zwischen der Hauptwelle (11) und der Abtriebswelle (23) bereitstellt, und einer hohen Rangestellung, in der das Planetengetriebe (22) eine hohe Gangübersetzung zwischen der Hauptwelle (11) und der Abtriebswelle (23) bereitstellt, ausgebildetes Stellglied (26). Das Getriebe (2) umfasst eine ortsfeste Kontaktfläche (36) und die Schalthülse (31) umfasst eine Kontaktfläche (35). Das Stellglied (26) kann ebenfalls die Schalthülse (31) in einer axialen Richtung in Bezug auf die Hauptwelle (11) in eine dritte Stellung bewegen, in der die Kontaktflächen (35, 36) in Kontakt miteinander kommen.The present invention relates to a shifting device (24) for a range transmission (22) in a transmission (2). The range gear comprises a between a main shaft (11) and an output shaft (23) in the transmission (2) arranged planetary gear (22). The shift device (24) comprises a shift sleeve (31) rotatably fixedly connected to the main shaft (11) and a lower arm position for moving the shift sleeve (31) in an axial direction with respect to the main shaft (11) in which the planetary gear a low gear ratio between the main shaft (11) and the output shaft (23) provides, and a high Rangderellung, in which the planetary gear (22) provides a high gear ratio between the main shaft (11) and the output shaft (23), formed actuator (26 ). The transmission (2) comprises a stationary contact surface (36) and the switching sleeve (31) comprises a contact surface (35). The actuator (26) can also move the shift sleeve (31) in an axial direction with respect to the main shaft (11) to a third position in which the contact surfaces (35, 36) come into contact with each other.
Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIKBACKGROUND OF THE INVENTION AND PRIOR ART
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für ein Rangegetriebe in einem Getriebe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The present invention relates to a shifting device for a range transmission in a transmission according to the preamble of
Ein herkömmliches Getriebe umfasst eine Hauptwelle, eine Gegenwelle und eine Vielzahl von Zahnradpaare, wobei jedes ein fest auf der Gegenwelle angeordnetes primäres Zahnrad und ein drehbar auf der Hauptwelle angeordnetes sekundäres Zahnrad umfasst. Das primäre Zahnrad und das sekundäre Zahnrad der Zahnradpaare stehen in konstantem Eingriff miteinander.A conventional transmission includes a main shaft, a countershaft, and a plurality of gear pairs, each comprising a primary gear fixedly mounted on the counter shaft and a secondary gear rotatably mounted on the main shaft. The primary gear and the secondary gear of the gear pairs are in constant mesh with each other.
Einige Getriebe umfassen ein zwischen der Hauptwelle und einer Abtriebswelle des Getriebes angeordnetes Rangegetriebe. Das Rangegetriebe stattet das Getriebe mit doppelt so vielen Gängen aus. Das Rangegetriebe umfasst ein Planetengetriebe umfassend ein Sonnenrad, Planetenräder, ein Ringrad und einen Planetenradträger. Eine Schaltvorrichtung schaltet das Rangegetriebe in einen niedrigen Rangegang und einen hohen Rangegang. Im niedrigen Rangegang ist das Ringrad ortsfest verriegelt und die Drehbewegung von der Hauptwelle wird über die Bestandteile des Planetengetriebes auf die Abtriebswelle übertragen. In diesem Fall dreht sich die Abtriebswelle mit einer niedrigeren Drehzahl als die Hauptwelle. Im hohen Rangegang bewirkt die Schaltvorrichtung eine drehbar feste Verbindung zwischen der Hauptwelle und einer Komponente des fest mit der Abtriebswelle verbundenen Planetengetriebes. In diesem Fall dreht sich die Abtriebswelle mit der gleichen Drehzahl wie die Hauptwelle.Some transmissions include a range transmission disposed between the mainshaft and an output shaft of the transmission. The range gearbox equips the transmission with twice as many gears. The range gear includes a planetary gear including a sun gear, planet gears, a ring gear and a planet carrier. A switching device switches the range gearbox into a low range gear and a high gear range. In the low range gear, the ring gear is locked in place and the rotation of the main shaft is transmitted via the components of the planetary gear to the output shaft. In this case, the output shaft rotates at a lower speed than the main shaft. In high gear range, the switching device causes a rotatably fixed connection between the main shaft and a component of the planetary gear fixed to the output shaft. In this case, the output shaft rotates at the same speed as the main shaft.
Während eines Hochschaltprozesses vom niedrigen Rangegang zum hohen Rangegang muss die Hauptwelle verzögert werden, um eine synchrone Drehzahl mit der Abtriebswelle zu erzielen, bevor die drehbar feste Verbindung zwischen der Hauptwelle und der fest mit der Abtriebswelle verbundenen Komponente des Planetengetriebes hergestellt werden kann. In einem Getriebe mit einem nicht synchronisiertem Rangegetriebe erfolgt das Verzögern der Hauptwelle mit einer Getriebebremse. Eine Getriebebremse ist normalerweise als eine Mehrscheibenbremse ausgebildet. Eine Mehrscheibenbremse ist relativ teuer, erfordert relativ viel Montageplatz, was zu einem längeren Getriebe führt, und bewirkt Widerstandsverluste in einem nicht aktivierten Zustand.During a shift-up process from the low range gear to the high gear range, the main shaft must be decelerated to achieve a synchronous speed with the output shaft before the rotatably fixed connection between the main shaft and the component of the planetary gear fixedly connected to the output shaft can be made. In a transmission with a non-synchronized range gearbox, the main shaft is decelerated with a gear brake. A transmission brake is normally designed as a multi-disc brake. A multi-disc brake is relatively expensive, requires relatively much assembly space, resulting in a longer gear, and causes resistance losses in a non-activated state.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im Bereitstellen einer Hauptwellenbremse für ein Rangegetriebe in einem Getriebe mit einem einfachen Aufbau, die im Wesentlichen keine Widerstandsverluste in einem nicht aktivierten Zustand bewirkt und wenig Platz im Getriebe erfordert.The object of the present invention is to provide a mainshaft brake for a range transmission in a transmission with a simple structure, which causes substantially no resistance losses in a non-activated state and requires little space in the transmission.
Die genannte Aufgabe wird durch die Schaltvorrichtung gemäß dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 erfüllt. Die Schaltvorrichtung umfasst eine normale Schalthülse, die durch ein Stellglied in eine niedrige Rangestellung und in eine hohe Rangestellung gebracht werden kann. Gemäß der Erfindung kann die Schalthülse ebenfalls in eine dritte Bremsstellung durch das gleiche Stellglied gebracht werden. Die Schalthülse ist drehbar fest mit der Hauptwelle verbunden. Somit kann die Hauptwelle mit der Schalthülse gebremst werden. Die Drehschalthülse umfasst eine Kontaktfläche, die in der dritten Bremsstellung in Kontakt mit einer ortsfesten Kontaktfläche kommt. Die Reibung zwischen den Kontaktflächen bewirkt eine Bremswirkung der Schalthülse und somit der Hauptwelle. Die Schaltvorrichtung weist einen normalen Aufbau auf mit Ausnahme der Kontaktfläche der Schalthülse und der ortsfesten Kontaktfläche im Getriebe. Somit umfasst die Schaltvorrichtung eine Hauptwellenbremse mit einem sehr einfachen Aufbau, die zu geringen Kosten hergestellt werden kann. In der niedrigen Rangestellung und der hohen Rangestellung ist die Kontaktfläche der Schalthülse in einem Abstand zur ortsfesten Kontaktfläche angeordnet. Somit bewirkt die Hauptwellenbremse im Wesentlichen keine Widerstandsverluste in einem nicht aktivierten Zustand. Ferner erfordert die Schaltvorrichtung im Wesentlichen nicht mehr Platz als eine normale Schaltvorrichtung ohne Hauptwellenbremse.The above object is achieved by the switching device according to the characterizing part of
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung liefert das Stellglied eine Kraft, welche die Schalthülse in einer parallelen Richtung zu einer Drehachse der Hauptwelle bewegt, wobei die Kontaktfläche der Schalthülse einen Winkel weniger als 90° zur Drehachse der Hauptwelle bildet. Ein schaltendes Stellglied in einem Rangegetriebe liefert in einer nicht synchronisierten Stellung eine wesentlich kleinere Kraft als die zum Bremsen der Hauptwelle erforderliche Kraft. Durch Ausbilden der Schalthülse mit einer Kontaktfläche, die einen geeigneten Winkel in Bezug auf die Richtung der Kraft vom Stellglied bildet, kann eine größere Kraftübersetzung vom Stellglied erzielt werden. Vorzugsweise liegt der Winkel im Bereich von 6–10° zur Drehachse der Hauptwelle. In diesem Fall kann die Kraftübersetzung vom Stellglied auf etwa das Zehnfache vergrößert werden.According to one embodiment of the invention, the actuator provides a force which moves the shift sleeve in a direction parallel to a rotation axis of the main shaft, the contact surface of the shift sleeve forms an angle less than 90 ° to the axis of rotation of the main shaft. A shifting actuator in a range gear provides a much smaller force in a non-synchronized position than the force required to brake the main shaft. By forming the switching sleeve with a contact surface which forms a suitable angle with respect to the direction of the force from the actuator, a greater force transmission can be achieved by the actuator. Preferably, the angle is in the range of 6-10 ° to the axis of rotation of the main shaft. In this case, the power transmission from the actuator can be increased to about ten times.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst wenigstens eine der Kontaktflächen einen Reibbelag. Dadurch kann eine hohe Reibung zwischen den Kontaktflächen und eine effektive Bremswirkung der Hauptwelle erzielt werden. Der Reibbelag kann die Kontaktfläche der Schalthülse bilden. Der Reibbelag kann ein integraler Bestandteil der Schalthülse oder ein von dieser lösbarer Teil sein. Alternativ oder in Kombination stellt der Reibbelag die ortsfeste Kontaktfläche dar.According to one embodiment of the invention, at least one of the contact surfaces comprises a friction lining. As a result, a high friction between the contact surfaces and an effective braking action of the main shaft can be achieved. The friction lining may form the contact surface of the shift sleeve. The friction lining can be an integral part of the Shift sleeve or a detachable from this part. Alternatively or in combination, the friction lining is the stationary contact surface.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die erste Kontaktfläche einen Teil einer ortsfesten Wand im Getriebe. Die ortsfeste Wand kann einen mit der ersten Kontaktfläche ausgestatteten konischen vorstehenden Teil umfassen. Die ortsfeste Kontaktfläche kann einen entsprechenden Winkel in Bezug auf die Drehachse der Hauptwelle als Kontaktfläche der Schalthülse bilden.According to one embodiment of the invention, the first contact surface comprises a part of a fixed wall in the transmission. The stationary wall may comprise a conical protruding part provided with the first contact surface. The stationary contact surface may form a corresponding angle with respect to the axis of rotation of the main shaft as a contact surface of the shift sleeve.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Schalthülse einen Verbindungsteil, durch den sie drehbar fest mit einem Mitnehmer auf der Hauptwelle verbunden ist. Der Verbindungsteil kann ein Zahnteil in konstantem Eingriff mit einem entsprechenden Zahnteil des Mitnehmers sein. Der Mitnehmer kann ein fest auf der Hauptwelle angeordnetes scheibenförmiges Element sein. Wenn die Kontaktfläche der Schalthülse in Kontakt mit der ortsfesten Kontaktfläche kommt, wird die Bremswirkung auf die Schalthülse über den Mitnehmer auf die Hauptwelle übertragen.According to one embodiment of the invention, the switching sleeve comprises a connecting part, by which it is rotatably fixedly connected to a driver on the main shaft. The connecting part may be a toothed part in constant engagement with a corresponding tooth part of the driver. The driver may be a disk-shaped element fixedly arranged on the main shaft. When the contact surface of the shift sleeve comes into contact with the fixed contact surface, the braking effect is transmitted to the shift sleeve on the driver to the main shaft.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Rangegetriebe ein drehbar fest mit einer Hauptwelle im Getriebe verbundenes Sonnenrad, Planetenräder und einen drehbar fest mit einer Abtriebswelle des Getriebes verbundenen Planetenradträger. Wenn sich die Schalthülse in einer niedrigen Rangestellung befindet, kann die Drehbewegung der Hauptwelle über das Sonnenrad, die Planetenräder und den Planetenradträger auf die Abtriebswelle übertragen werden. In diesem Fall dreht sich die Abtriebswelle mit einer niedrigeren Drehzahl als die Hauptwelle. In der hohen Rangestellung bewirkt die Schalthülse eine drehbar feste Verbindung zwischen der Schalthülse und einem fest auf einem Planetenradträger des Planetengetriebes angeordneten Kupplungselement, so dass die Drehzahl der Hauptwelle unverändert auf die Abtriebswelle übertragen wird.According to one embodiment of the invention, the range gear comprises a rotatably fixedly connected to a main shaft in the gear sun gear, planetary gears and a rotatably fixedly connected to an output shaft of the transmission planet carrier. When the shift sleeve is in a low command position, the rotation of the main shaft via the sun gear, the planetary gears and the planet carrier can be transmitted to the output shaft. In this case, the output shaft rotates at a lower speed than the main shaft. In the high ranking position, the shift sleeve causes a rotatably fixed connection between the shift sleeve and a fixedly arranged on a planet carrier of the planetary gear coupling element, so that the rotational speed of the main shaft is transmitted unchanged to the output shaft.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Schalthülse in der hohen Rangestellung zum Bewirken einer drehbar festen Verbindung zwischen der Schalthülse und einem fest auf dem Planetenradträger angeordneten Kupplungselement ausgebildet, so dass die Drehzahl der Hauptwelle zur gleichen Drehzahl der Abtriebswelle übertragen wird. Die Schalthülse kann einen Verbindungsteil in der Form eines Zahnteils umfassend axiale Zähe umfassen, der ausgebildet ist, mit einem Zahnteil des Kupplungselements auf einem Planetenradträger in Eingriff zu kommen. In diesem Fall weisen die Schalthülse und das Kupplungselement auf dem Planetenradträger in einem entsprechenden Abstand zur Hauptwelle angeordnete entsprechende Zahnteile auf.According to one embodiment of the invention, the shift sleeve is formed in the high ranking position for effecting a rotatable fixed connection between the shift sleeve and a fixedly arranged on the planet carrier coupling element, so that the speed of the main shaft is transmitted to the same speed of the output shaft. The shift sleeve may include a connecting part in the form of a tooth part comprising axial toe, which is adapted to engage a tooth part of the coupling element on a planet carrier. In this case, the shift sleeve and the coupling element on the planet carrier at a corresponding distance from the main shaft arranged corresponding tooth parts.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Schaltmechanismus eine zum Steuern des Stellglieds ausgebildete Steuereinheit. Die Steuereinheit kann Informationen von einer Vielzahl von Betriebsparametern empfangen und einen geeigneten Gang im Getriebe aufgrund von empfangenen Parameterwerten wählen. Die Steuereinheit aktiviert das Stellglied, so dass dieses die Schalthülse in die gewählte Rangestellung bewegt.According to one embodiment of the invention, the switching mechanism comprises a control unit designed to control the actuator. The control unit may receive information from a variety of operating parameters and select a suitable gear in the transmission based on received parameter values. The control unit activates the actuator, so that this moves the shift sleeve in the selected ranking position.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit zum Steuern des Stellglieds ausgebildet, so dass dieses die Schalthülse in die dritte Stellung bewegt, um die Drehbewegung der Hauptwelle auf eine mit der Abtriebswelle synchrone Drehzahl zu bremsen, bevor es eine Bewegung der Schalthülse in die hohe Rangestellung einleitet. Wenn das Getriebe aus dem niedrigen Rangegang in den hohen Rangegang geschaltet werden soll, muss die Drehbewegung der Hauptwelle auf eine mit der Abtriebswelle synchrone Drehzahl verzögert werden. Die Steuereinheit aktiviert das Stellglied, so dass es die Schalthülse aus der niedrigen Rangestellung in die dritte Stellung bewegt, in der die Kontaktfläche der Schalthülse mit der ortsfesten Kontaktfläche in Kontakt kommt. Die Kraft vom Stellglied und die Reibung zwischen den Kontaktflächen bewirken eine Bremswirkung auf die Schalthülse und somit auf die Hauptwelle. Sobald die Hauptwelle auf eine mit der Abtriebswelle synchrone Drehzahl verzögert wurde, aktiviert die Steuereinheit das Stellglied, so dass dieses die Schalthülse in die hohe Rangestellung bewegt. Sobald eine synchrone Drehzahl erreicht, bewegt das Stellglied die Schalthülse in die hohe Rangestellung, in welcher der Zahnteil der Schalthülse in Eingriff mit dem Zahnteil des Verbindungselements auf dem Planetenradträger gebracht wird.According to one embodiment of the invention, the control unit is designed to control the actuator so that it moves the shift sleeve in the third position to brake the rotational movement of the main shaft to a synchronous with the output shaft speed, before there is a movement of the shift sleeve in the high ranking position initiates. When the transmission is to be shifted from the low range gear to the high gear range, the rotation of the main shaft must be delayed to a synchronous with the output shaft speed. The control unit activates the actuator so that it moves the shift sleeve from the low parking position to the third position, in which the contact surface of the shift sleeve comes into contact with the fixed contact surface. The force from the actuator and the friction between the contact surfaces cause a braking effect on the shift sleeve and thus on the main shaft. As soon as the main shaft has been decelerated to a speed synchronous with the output shaft, the control unit activates the actuator, so that this moves the shift sleeve in the high ranking position. Once a synchronous speed is reached, the actuator moves the shift sleeve in the high ranking position, in which the tooth part of the shift sleeve is brought into engagement with the tooth part of the connecting element on the planet carrier.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Schaltvorrichtung eine Schaltgabel zum Übertragen der Bewegungen vom Stellglied auf die Schalthülse. Solch eine Schaltgabel kann einen in einer kreisförmigen Aussparung der sich drehenden Schalthülse angeordneten Gabelteil aufweisen. Dadurch können die Bewegungen des Stellglieds in entsprechende Bewegungen der Schalthülse in die drei verschiedenen Stellungen übertragen werden.According to one embodiment of the invention, the switching device comprises a shift fork for transmitting the movements from the actuator to the shift sleeve. Such a shift fork may have a fork portion disposed in a circular recess of the rotating shift sleeve. As a result, the movements of the actuator can be transmitted in corresponding movements of the shift sleeve in the three different positions.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Nachfolgend ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung als ein Beispiel in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.Hereinafter, a preferred embodiment of the invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
Das Getriebe
Die Antriebswelle
Das Getriebe umfasst ebenfalls ein Rangegetriebe
Die Schalthülse
Aufgrund der empfangenen Betriebsparameter
Wenn die Steuereinheit
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann beliebig innerhalb des Rahmens der Ansprüche abgeändert werden.The invention is not limited to the described embodiment, but can be modified arbitrarily within the scope of the claims.
Claims (14)
Applications Claiming Priority (3)
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