DE19903115C2 - Getriebe für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraft­ fahrzeug, mit wenigstens einer Welle, einem frei drehbar an der Welle gelagerten Drehelement und einer Schaltkupplung zur form­ schlüssigen Drehverbindung von Welle und Drehelement, wobei der Schaltkupplung drehelastische Mittel zugeordnet sind zum Dämp­ fen von relativen Drehbewegungen von Welle und Drehelement wäh­ rend eines Schaltvorganges.

Ein solches Getriebe ist aus der DE-A-197 02 541 bekannt.

Bei sogenannten Stufengetrieben für Kraftfahrzeuge, die eine Vorgelegewelle und eine Mehrzahl von Radsätzen umfassen, ist es zum Einlegen von Gängen notwendig, ein an einer Welle drehbar gelagertes Losrad drehfest mit der Welle zu verbinden.

Bei den zu diesem Zweck bekannten Schaltkupplungen unterschei­ det man generell zwischen sogenannten Klauenkupplungen und Syn­ chronkupplungen. Unter Klauenkupplungen sollen vorliegend alle Arten von Schaltkupplungen verstanden werden, die ohne eigene zugeordnete Synchronisierung eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Drehelement (Losrad) und der Welle in beiden Dreh­ richtungen gestatten, beispielsweise also auch sogenannte Stiftkupplungen. Hingegen besitzen Synchronkupplungen generell eine zugeordnete Synchronisierung, in der Regel ausgebildet als Reibkegel.

Klauenkupplungen sind an sich wesentlich kostengünstiger herzu­ stellen und gestatten schnellere Schaltvorgänge als Synchron­ kupplungen. Da die Drehzahlanpassung zwischen Welle und Dreh­ element schlagartig erfolgt, sind Klauenkupplungen auf dem Ge­ biet der Personenkraftwagen jedoch wegen der damit verbundenen Komforteinbußen immer mehr von den Synchronkupplungen verdrängt worden. Selbst dann, wenn der Fahrer selber für eine gewisse Vorsynchronisierung sorgt (z. B. Zwischengas), ist ein gewisser Schaltschlag immer spürbar.

Als Abhilfe sind sogenannte zentrale Synchronisierungen be­ kannt. Insbesondere bei automatischen Stufengetrieben können zur Synchronisierung zentrale Mittel zur Drehzahlbeeinflussung der Welle vorgesehen sein. Solche zentralen Synchronisierungen sind jedoch relativ aufwendig und gestatten zudem häufig keine perfekte Synchronisierung.

Aus der eingangs genannten DE-A-197 02 541 ist es bekannt, bei einem Stufengetriebe mit zentraler Synchronisierung ein Losrad zweiteilig auszubilden und die zwei Teile innerhalb eines be­ stimmten, relativ kleinen Winkels gegeneinander verdrehbar vor­ zusehen. Hierdurch wird erreicht, daß bei einer nicht ganz per­ fekten Synchronisierung mittels der zentralen Synchronisie­ rungsmittel die zwei Teile eine Ausweichbewegung vollziehen können, um ein Schaltkratzen zu verhindern. Die zwei Elemente werden im unbelasteten Zustand durch Federn in einer Mittel­ stellung gehalten. Die zur Winkelbegrenzung vorgesehenen An­ schläge sind darüber hinaus mit einer dünnen Lage aus elasti­ schem Material zur Dämpfung versehen.

Durch den zweiteiligen Aufbau des Losrades ist dieses bekannte Getriebe relativ empfindlich gegenüber der Anregung von Reso­ nanzschwingungen. Dies gilt insbesondere aufgrund der zusätzli­ chen Elastizitäten durch die Federn, die zwischen die zwei Ele­ mente des Losrades geschaltet sind. Zudem ist bei diesem Ge­ triebe eine zentrale Synchronisierung und zusätzliches Verdreh­ spiel im geschalteten Gang unbedingt erforderlich, um einen an­ gemessenen Schaltkomfort zu bieten.

Ferner ist es bei herkömmlichen Sperr-Synchronkupplungen be­ kannt (DE-OS 19 65 844, DE-OS 19 40 133, DE-GM 18 09 832, EP 0 444 785 A1), entweder an der Welle oder an dem Drehelement eine begrenzte Drehbeweglichkeit zwischen dem jeweiligen Ele­ ment und einem Reibelement einzurichten und dazwischen feder­ elastische Elemente anzuordnen. Bei der EP 0 444 785 A1 dient diese Konstruktion dazu, den Synchronring zum Kupplungskörper verdrehen zu können, wenn Gleichlauf erreicht ist, ohne den Reibschluß zwischen Synchronring und Reibkegel losbrechen zu müssen.

Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Er­ findung darin, ein Getriebe der eingangs genannten Art dahin­ gehend weiterzubilden, daß Schaltvorgänge mit der Schaltkupp­ lung gedämpft werden, bei einer weitgehenden Unempfindlichkeit gegenüber Schwingungsanregungen im Antriebsstrang.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Getriebe dadurch gelöst, daß die Welle und das Drehelement bei geschlossener Schaltkupplung in beiden Drehrichtungen formschlüssig miteinan­ der verbunden sind und daß die zwischen Welle und Drehelement wirkenden drehelastischen Mittel parallel zu einer formschlüs­ sigen Schaltverzahnung der Schaltkupplung vorgesehen sind und durch Herstellen eines Formschlusses zwischen einem Mitnehmer­ element und einem Fangelement zur Wirkung kommen.

Die Maßnahme, einerseits drehelastische Mittel zum Dämpfen von relativen Drehbewegungen zwischen Welle und Drehelement und gleichzeitig Mittel zum formschlüssigen Verbinden dieser beiden Elemente in beiden Drehrichtungen vorzusehen, ermöglicht, die drehelastischen Mittel so auszubilden, daß hohe Momentenstöße aufgenommen werden können, so daß bei geeigneter Auslegung der drehelastischen Mittel auf eine Synchronisierung verzichtet werden kann. Ferner ist durch die Maßnahme, daß die beiden Elemente bei geschlossener Schaltkupplung, also bei eingelegtem Gang, in beiden Drehrichtungen formschlüssig miteinander ver­ bunden sind, gewährleistet, daß sich keine unerwünschten Schwingungen im Antriebsstrang aufbauen können.

Generell können solche drehelastischen Mittel somit Störungen, die während des Schaltvorganges auftreten, dämpfen. Da ferner vorgesehen ist, daß die drehelastischen Mittel aufgrund der in beiden Drehrichtungen wirkenden Schaltkupplung im geschalteten Zustand nicht im Eingriff sind, haben die drehelastischen Mit­ tel in diesem Zustand keinen negativen Einfluß auf das Schwin­ gungssystem "Antriebsstrang".

Vor diesem Hintergrund versteht sich jedoch, daß der Begriff der formschlüssigen Verbindung im vorliegenden Fall nicht aus­ schließen soll, daß zwischen Verzahnungen ein gewisses Flanken­ spiel vorhanden ist.

Durch die Parallelität wird auf konstruktiv einfache Weise er­ reicht, daß die drehelastischen Mittel bei geschalteter bzw. geschlossener Schaltkupplung keine Wirkung entfalten. Dies er­ möglicht, wie gesagt, daß die drehelastischen Mittel mit einer vergleichsweise großen Elastizität versehen werden können, um auch große Momentenstöße aufzunehmen.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die drehelastischen Mittel zwischen zwei gegeneinander verdrehbaren Elementen angeordnet sind, die entweder beide der Welle oder beide dem Drehelement zugeordnet sind.

Hierdurch ist eine abgeschlossene, kompakte Einbauweise der drehelastischen Mittel möglich. Die drehelastischen Mittel kön­ nen gemeinsam mit der Welle oder dem Drehelement vormontiert sein.

Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die zwei gegeneinander verdrehbaren Elemente jeweils wenigstens einen Nocken aufwei­ sen, die radial in entgegengesetzte Richtungen vorstehen und derart zueinander angeordnet sind, daß ein sich in Umfangsrich­ tung erstreckender Raum geschaffen wird, in dem die drehelasti­ schen Mittel angeordnet sind.

Diese Lösung ist konstruktiv besonders einfach realisierbar, so daß das Getriebe insgesamt kostengünstig ausführbar ist. Bei relativ geringem Materialeinsatz können relativ große Stoß­ momente übertragen werden.

Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn zwischen den zwei gegen­ einander verdrehbaren Elementen mehrere sich in Umfangsrichtung erstreckende Räume zur Anordnung von mehreren drehelastischen Mitteln vorgesehen sind.

Hierdurch können die zu übertragenden Elemente in Umfangsrich­ tung verteilt werden, um für eine möglichst gleichmäßige Bela­ stung zu sorgen. Insofern ist es besonders bevorzugt, wenn die Räume in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt vorgesehen sind.

Bei einer weiteren Ausführungsform weisen die zwei gegeneinan­ der verdrehbaren Elemente jeweils zwei diametral gegenüberste­ hende Nocken auf.

Auf diese Weise lassen sich vier Räume auf einfache Weise gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilen. Ferner ist es mög­ lich, einen guten Kompromiß zwischen möglichst großen Nocken einerseits und möglichst großen Räumen zur Aufnahme möglichst großer drehelastischer Mittel andererseits zu finden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die drehelasti­ schen Mittel ein elastisches Formteil auf.

Solche Formteile lassen sich vergleichsweise kostengünstig her­ stellen und einfach montieren. Ferner können solche drehelasti­ schen Mittel hohe Momente übertragen und sind auch im Dauer­ betrieb störungssicher. Besonders geeignet sind Formteile aus einem Elastomer.

Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn das Formteil im Radial­ schnitt von einer Rechteckform abweichend etwa polygonal, ins­ besondere etwa knochenförmig ausgebildet ist.

Hierdurch wird erreicht, daß es einerseits möglich ist, das Formteil in dem Raum verschiebungssicher einzulegen. Durch die Knochenform wird der Raum jedoch nicht vollkommen ausgefüllt, so daß sich das Formteil bei einer Komprimierung in Umfangs­ richtung in Radialrichtung ausdehnen kann, denn insbesondere Elastomere sind nur wenig kompressibel.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform weisen die drehelasti­ schen Mittel eine oder mehrere Federn auf.

Auch Federn sind günstig herzustellen und einfach zu montieren.

Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform weisen die drehelastischen Mittel ein in einem Hohlraum angeordnetes Fluid auf.

Ein Fluid als Mittel zur Dämpfung ermöglicht eine Vielzahl von nachträglichen Einstellmöglichkeiten und bildet daher ein be­ sonders flexibles Dämpfungsmittel.

Insgesamt ist es besonders bevorzugt, wenn die Verdrehbarkeit der zwei Elemente durch einen Anschlag begrenzt ist.

Durch diese Maßnahme werden unzulässig hohe Belastungen der drehelastischen Mittel, insbesondere plastische Verformungen, verhindert.

Besonders bevorzugt ist es, wenn eines der zwei gegeneinander verdrehbaren Elemente das Drehelement selbst ist und wenn das andere Element drehbar an dem Drehelement gelagert ist.

Zum einen ist bei dieser Ausführungsform vorteilhafterweise neben dem ohnehin vorhandenen Drehelement nur ein weiteres Ele­ ment vorzusehen. Zum anderen läßt sich die Verdrehbarkeit von zwei Elementen an dem Drehelement, wie einem Losrad, günstiger realisieren als an einer Welle oder einem drehfest hiermit ver­ bundenen Element.

Bei einer insgesamten bevorzugten Ausführungsform ist die Schaltkupplung eine Klauenkupplung, und die drehelastischen Mittel sind so angeordnet, daß ein aufgrund von relativen Dreh­ bewegungen zwischen Welle und Drehelement beim Schaltvorgang auftretender Momentenstoß gedämpft wird, so daß es nicht not­ wendig ist, weitere Mittel zur Synchronisierung vorzusehen.

Alternativ hierzu ist es bevorzugt, wenn die Schaltkupplung eine Kegel-Synchronkupplung ist und wenn die drehelastischen Mittel so angeordnet sind, daß Schwingungen des Synchronmomen­ tes gedämpft werden.

Es hat sich gezeigt, daß durch die drehelastischen Mittel un­ gleichförmige Verläufe des Reibmomentes bei Kegel-Synchroni­ sierungen in ihrer Wirkung reduziert werden können. Denn solche unregelmäßigen Verläufe des Reibmomentes können zu Schwingungs­ anregungen des Triebstranges führen, insbesondere bei Schaltun­ gen mit geringen Schaltkräften oder hohen Schaltdrehzahlen, da hierbei aufgrund der langen Schaltzeiten der Antriebsstrang aufschwingen kann.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der bei­ gefügten Zeichnung.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach­ stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Schema eines Antriebsstranges eines erfindungs­ gemäßen Kraftfahrzeuggetriebes;

Fig. 2 eine Detailansicht einer Welle, eines Losrades und einer Schaltkupplung des in Fig. 1 gezeigten Getrie­ bes;

Fig. 3 eine Detailschnittansicht einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform eines klauengeschalteten Losrades;

Fig. 4 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Aus­ führungsform der Fig. 3 in schematisierter Form;

Fig. 5 eine schematische Ansicht von zwei gegeneinander verdrehbaren Elementen mit zwischengelegtem elasti­ schem Formteil;

Fig. 6 eine schematische Darstellung von zwei gegeneinander verdrehbaren Elementen mit zwischengelegter Feder;

Fig. 7 eine schematische Darstellung von zwei gegeneinander verdrehbaren Elementen mit Fluiddämpfung;

Fig. 8 eine Detail-Schnittansicht einer weiteren bevorzug­ ten Ausführungsform eines Losrades mit bedämpfter Synchronkupplung;

Fig. 9 eine vereinfachte Schnittansicht entlang der Linie IX-IX von Fig. 8;

Fig. 10a bis 10c Schnittansichten von zwei gegeneinander verdrehbaren Elementen in der Abwicklung, mit zwischengelegtem elastischem Formteil aus Elastomer in unterschiedli­ chen Drehphasen bis zum Auftreffen auf einen An­ schlag.

In Fig. 1 ist ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges generell bei 10 gezeigt.

Der Antriebsstrang 10 umfaßt eine Trennkupplung 12 und ein Stu­ fengetriebe 14.

Die Trennkupplung 12 in Form einer Reibungskupplung umfaßt ein mit einer Abtriebswelle 16 eines Kraftfahrzeugmotors verbunde­ nes Eingangselement 18 und ein Ausgangselement 20. Das Aus­ gangselement 20 ist mit einer Getriebeeingangswelle 22 verbun­ den.

Das Stufengetriebe 14 umfaßt ferner eine Getriebeausgangswelle 24 und eine Vorgelegewelle 26. Ein Konstanten-Radsatz 28 über­ trägt Drehmoment von der Getriebeeingangswelle 22 auf die Vor­ gelegewelle 26.

Das Stufengetriebe 14 umfaßt ferner eine Mehrzahl von Rad­ sätzen, von denen in Fig. 1 nur einer beispielhaft dargestellt ist. Der in Fig. 1 dargestellte Radsatz 30 umfaßt ein drehfest mit der Vorgelegewelle 26 verbundenes Festrad 32 und ein an der Getriebeausgangswelle 24 drehbar gelagertes Losrad 34.

Das Losrad 34 ist mit der Getriebeausgangswelle 24 mittels einer Schaltkupplung 36 drehfest verbindbar. Hierzu wird in an sich herkömmlicher Weise eine Schiebemuffe in axialer Richtung bewegt, wie es schematisch bei 37 gezeigt ist. Die Betätigung der Schiebemuffe kann bei einem automatisierten Getriebe bzw. einem automatisierten Antriebsstrang mittels eines Aktuators 38 erfolgen, wie es in Fig. 1 schematisch dargestellt ist. Der Aktuator könnte zur automatischen Steuerung des gesamten Antriebsstranges ferner mit einer zentralen Steuereinrichtung verbunden sein. Eine solche, in Fig. 1 nicht dargestellte Steu­ ervorrichtung könnte gleichfalls dazu verwendet werden, die Trennkupplung 12 mittels eines geeigneten Aktuators zu steuern.

In Fig. 2 ist in ebenfalls schematischer Form eine Detail­ ansicht des Getriebes von Fig. 1 gezeigt, mit dem an der Ge­ triebeausgangswelle 24 gelagerten Losrad 34 und der zugeordne­ ten Schaltkupplung 36. Die Schaltkupplung 36 umfaßt eine dreh­ fest an dem Losrad 34 angeordnete Verzahnung 42 und eine an einer Schaltmuffe der Schaltkupplung 36 vorgesehene, entspre­ chende Verzahnung 44.

Wenn die Verzahnungen 42, 44 durch axiales Verschieben der Schaltmuffe der Schaltkupplung 36 miteinander in Eingriff ge­ bracht werden, sind die Welle 24 und das Losrad 34 in beiden Drehrichtungen formschlüssig miteinander verbunden. Die Verzah­ nungen 42, 44 bilden daher in der vorliegenden Nomenklatur eine Klauenkupplung.

Parallel zu den Verzahnungen 42, 44 sind drehelastische Mittel 46 vorgesehen, die bei einem Schaltvorgang zur Wirkung kommen. Die drehelastischen Mittel 46 sind in Fig. 2 nur schematisch angedeutet; man erkennt dennoch, daß bei einem axialen Versatz der Schaltmuffe der Schaltkupplung 36 in Richtung auf das Los­ rad 34 zunächst die drehelastischen Mittel 46 ihre Wirkung ent­ falten, bevor die Verzahnungen 42, 44 ineinandergreifen. Hier­ durch wird gewährleistet, daß die drehelastischen Mittel 46 zu­ nächst die Drehzahlen von Welle 24 und Losrad 34 aneinander an­ gleichen, bevor die Verzahnungen 42, 44 in Eingriff gelangen.

Auf diese Weise ist es möglich, Schaltvorgänge mittels der Klauenkupplung 36 ohne zentrale Mittel zur Synchronisierung und ohne dem Losrad zugeordnete Reibkegel-Synchronisierungen durch­ zuführen.

Eine bevorzugte Ausführungsform einer Anordnung aus einem Los­ rad 34a, einer Welle 24a und einer Klauenkupplung 36a ist in Fig. 3 im Detail gezeigt.

In an sich herkömmlicher Weise ist an der Welle 24a benachbart zu dem Losrad 34a eine Führungsmuffe 50 vorgesehen. Eine in axialer Richtung (Pfeil 54) bewegbare, an der Muffe 50 gelager­ te Schaltmuffe 52 trägt eine Innenverzahnung 44a.

An dem Losrad 34a ist in Zuordnung zu der Schaltmuffe 52 ein Kupplungskörper 56 an sich ebenfalls herkömmlicher Bauart vor­ gesehen. Der Kupplungskörper 56 und die Schaltmuffe 52 sind in der Ausgangsstellung, die in Fig. 3 gezeigt ist, um eine Ent­ fernung 55 voneinander beabstandet.

An der drehfest mit der Welle 24a verbundenen Führungsmuffe 50 ist ferner eine ringförmige Mitnehmerscheibe 58 axial ver­ schieblich gelagert. Von der Mitnehmerscheibe 58 stehen zum Losrad 34a hin zwei diametral gegenüberliegende Mitnehmerstifte 60 vor (Fig. 4).

An dem Losrad 34a ist in Zuordnung zu der Mitnehmerscheibe 58 eine ebenfalls im wesentlichen ringförmige Fangscheibe 62 gela­ gert. Die Fangscheibe 62 liegt radial innerhalb des Verfahr­ weges der Schaltmuffe 52. Sie ist ferner in axialer Richtung direkt benachbart zu dem Kupplungskörper 56 angeordnet.

Die Mitnehmerstifte 60 enden in axialer Richtung etwa mit der Stirnseite der Schaltmuffe 52.

Die Fangscheibe 62 weist für jeden Mitnehmerstift 60 eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Fangrille bzw. -nut 64 auf, wo­ bei sich jede der Fangrillen 64 über einen Winkel α erstreckt.

Das Zusammenwirken von Mitnehmerscheibe 58 und Fangscheibe 62 läßt sich näher anhand der Fig. 4 erläutern, die diese Elemente in teils schematisierter Form darstellt.

In Fig. 4 besitzt eine Mitnehmerscheibe 58b zwei diametral ge­ genüberliegende Mitnehmerstifte 60b. Eine Fangscheibe 62b weist zwei Fangrillen 64b auf, die sich jeweils über einen Winkel α erstrecken. Der Winkel α liegt bei zwei Mitnehmerstiften 60b, wie in Fig. 4 dargestellt, im Bereich zwischen 45 und 175° und ist vorzugsweise < 100°. Wenn vier Mitnehmerstifte vorgesehen wären, würden sich die Fangrillen 64 über einen Winkelbereich zwischen 45° und etwa 85° erstrecken. Generell wird der Fang­ winkel in Abhängigkeit von der maximalen Relativdrehzahl der Elemente und der Betätigungsgeschwindigkeit der Klauenkupplung 36a ausgelegt. Denn die Mitnehmerstifte 60 sollen möglichst weit in die Fangrille 64 der Fangscheibe 62 eintauchen können.

Die Fangscheibe 62b ist an ihrem Innenumfang mit zwei diametral gegenüberliegenden Fangscheibennocken 66 versehen. Das Losrad 34b ist zumindest in dem Bereich, an dem die Fangscheibe 62b gelagert ist, mit zwei ebenfalls diametral gegenüberstehenden Drehelementnocken 68 versehen. Durch die innenseitige Anordnung der Fangscheibennocken 66 und die außenseitige Anordnung der Drehelementnocken 68 sind vier Zwischenräume gebildet, in denen jeweils ein drehelastisches Mittel in Form eines Formteils 46b aus einem Elastomer angeordnet ist.

Die Formelemente 46b können, wie dies entsprechend für das Formelement 46a in Fig. 3 gezeigt ist, im Radialschnitt einen im wesentlichen knochenförmigen Querschnitt besitzen.

Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 3 ist in der Mitnehmerschei­ be 58 eine Zentner- bzw. Rastkugel 70 unter Federvorspannung gelagert. Die Zentrierkugel 70 greift in eine entsprechende Zentriervertiefung 72 an der Innenseite der Schaltmuffe 52.

Die Mitnehmerscheibe 58 ist an der Führungsmuffe 50 relativ zu der Schaltmuffe 52 in axialer Richtung bewegbar, wie dies durch einen Pfeil 73 angedeutet ist. Ferner ist die Zentriervertie­ fung 72 zum Losrad 34a hin mit einer steilen Schräge 74 verse­ hen. An der Seite abgewandt vom Losrad 34a ist die Zentrierver­ tiefung 72 mit einer relativ flachen Schräge 75 versehen. Schließlich ist an der Schaltmuffe 52 auf der von dem Losrad 34a abgewandten Seite hinter der Zentriervertiefung 72 eine weitere, sehr flache Schräge 76 vorgesehen.

Die Funktionsweise der Klauenkupplung 36a und der drehelasti­ schen Mittel 46a ist wie folgt:
Ausgehend von der Ausgangsstellung, die in Fig. 3 gezeigt ist, bei der das Losrad 34a frei auf der Welle 24a drehbar ist, wird zur drehfesten Verbindung des Losrades 34a mit der Welle 24a die Schaltmuffe 52 auf das Losrad 34a zu bewegt. Aufgrund der Schräge 75 der Zentriervertiefung 72 wird dabei die Mitnehmer­ scheibe 58 mitgenommen. Aufgrund der Entfernung 55 zwischen der Schaltmuffe 52 und dem Kupplungskörper 56 gelangen dabei zu­ nächst die Mitnehmerstifte 60 in Eingriff mit der Fangscheibe 62. Die Mitnehmerstifte 60 dringen aufgrund der Axialbewegung in die Fangrillen 64 ein. Da beim Einlegen eines Ganges in aller Regel eine Drehzahldifferenz zwischen der Welle 24a und dem Losrad 34a vorliegt, laufen die Mitnehmerstifte 60 zunächst in den entsprechenden Fangrillen 64 bis zum Ende dieser Fang­ rillen 64. Ab diesem Zeitpunkt wird die Fangscheibe 62 schlag­ artig mit der Mitnehmerscheibe 58 mitgerissen. Die Fang­ scheibennocken 66 drücken dann in Umfangsrichtung auf die Form­ elemente 46a, so daß die Formelemente 46a in ihrem jeweiligen Raum zwischen den Fangscheibennocken 66 und den Drehelement­ nocken 68 in Umfangsrichtung zusammengedrückt werden.

Aufgrund der drehelastischen Eigenschaften, also der Elastizi­ tät in Umfangsrichtung der Formelemente 46a, wird der durch das Mitreißen der Fangscheibe 62 in bezug auf das Losrad 34a auf­ tretende Momentenstoß elastisch aufgenommen. Mit anderen Worten wird die Drehzahldifferenz zwischen dem Losrad 34a und der nun­ mehr mit der Drehzahl der Welle 24a drehenden Fangscheibe 62 durch die Formelemente 46a aufgenommen bzw. angeglichen.

Während dieser Zeit der Drehzahlangleichung ist die Schaltmuffe 52 weiter auf das Losrad 34a zu bewegt worden. Aufgrund der mittels der elastischen Formelemente 46 erfolgten Drehzahl­ angleichung gelangt die Verzahnung 44a der Schaltmuffe 52 mit der Außenverzahnung 42a des Kupplungskörpers 56 in Eingriff, ohne ein Schaltkratzen oder einen Schaltschlag hervorzurufen.

Während dieser Zeit ist die Mitnehmerscheibe 58 in Anlage an die Fangscheibe 62 gelangt. Da die Schaltmuffe 52 axial weiter auf das Losrad 34a zu bewegt wird, und zwar relativ zu der Mit­ nehmerscheibe 58, ist die Zentrierkugel 70 durch den Vorsprung zwischen den Schrägen 75, 76 in die Aufnahme in der Mitnehmer­ scheibe 58 hineingedrückt worden. Sobald der Formschluß zwi­ schen den Verzahnungen 42a, 44a erreicht ist, liegt die Schräge 76 der Kugel 70 gegenüber. Sobald daher ein Formschluß zwischen Schaltmuffe 52 und Losrad 34a in beiden Richtungen erreicht ist, wird die Mitnehmerscheibe 58 durch die Wirkung der Feder auf die Zentrierkugel 70 in die entgegengesetzte Richtung be­ wegt, so daß die Mitnehmerstifte aus den Fangrillen 64 heraus­ treten. Hierdurch wird vermieden, daß die Mitnehmerstifte beim Auslegen des Ganges noch in den Fangrillen 64 positioniert sind und das Losrad 34a abbremsen. Die steile Schräge 74 ist hinge­ gen so ausgelegt, daß die Zentrierkugel 70 über deren Kontur nicht hinauswandern kann. Falls der über die Schräge 76 einge­ richtete Rückstellmechanismus versagen sollte, wird die Mitneh­ merscheibe 58 folglich beim Auslegen des Ganges mit der Schalt­ muffe 52 in die Mittenstellung bewegt, so daß die Mitnehmer­ stifte 60 sich aus den Fangrillen 64 lösen.

Die obigen Ausführungen in bezug auf die Funktionsweise der Klauenkupplung 36a der Fig. 3 gelten entsprechend für die Aus­ führungsform der Fig. 4.

Sobald die Verzahnungen 42a, 44a miteinander in Eingriff ste­ hen, sind die Formelemente 46a sozusagen "außer Funktion". Mit anderen Worten beeinflussen die elastischen Eigenschaften der Formelemente 46a im geschalteten Zustand der Klauenkupplung 36a nicht das Schwingungssystem "Antriebsstrang".

Aus der Kraft-Weg-Kennlinie der Formelemente 46a ergeben sich die Zeit zur Drehzahlangleichung und das abzustützende Drehmo­ ment.

Alternativ könnte die Fangscheibe 62 auch drehfest an dem Los­ rad 34a angeordnet sein; in diesem Fall müßten die elastischen Formelemente 46a zwischen entsprechende Nocken der Mitnehmer­ scheibe 58 und der Führungsmuffe 50 vorgesehen sein. Ferner ist es auch denkbar, die Fangscheibe 62 mit Stiften und die Mitneh­ merscheibe 58 entsprechend mit Rillen zu versehen.

Durch die drehelastischen Mittel in Form der elastischen Form­ teile 46a ist es möglich, auch in Personenkraftwagen eine Klau­ enschaltung in Stufengetrieben einzusetzen. Denn die dreh­ elastischen Mittel verhindern die ansonsten mit Klauenkupplun­ gen einhergehenden Komforteinbußen und Geräuschentwicklungen. Ferner wird die Belastung der Bauteile durch die weichere An­ gleichung der Drehzahlen reduziert. Die Ausführungsform mit der Klauenkupplung 36a ist insbesondere bei automatisierten Stufen­ getrieben von Vorteil, da Klauenkupplungen eine höhere Schalt­ geschwindigkeit zulassen als Synchronkupplungen. Ferner sind Klauenkupplungen unter Kostengesichtspunkten interessant, da gegenüber Synchronkupplungen einige komplexe Bauteile entfal­ len. Die Fangscheibe und die Mitnehmerscheibe sind dagegen geo­ metrisch deutlich einfachere Bauteile.

In den Fig. 5 bis 7 sind alternative drehelastische Mittel gezeigt.

In Fig. 5 ist, ähnlich wie bei den Ausführungsformen der Fig. 3 und 4, ein drehelastisches Mittel in der Form eines Form­ stücks 46c aus einem Elastomer dargestellt, das in einen Raum zwischen zwei gegeneinander verdrehbaren Elementen 34c, 62c eingesetzt ist.

In Fig. 6 ist gezeigt, daß anstelle des Formelementes 46c eine Druckfeder 46d in diesen Raum einsetzbar ist.

In Fig. 7 ist dargestellt, daß als drehelastische Mittel auch in Frage kommt, den Raum mit einem Fluid 78 zu füllen. In die­ sem Fall sind zwischen den Elementen 62e, 34e entsprechende Dichtungen 80 vorzusehen.

Der mit dem Fluid 78 gefüllte Raum zwischen den zwei Elementen 62e, 34e ist über ein Rückschlagventil 82 mit einem Fluid- Reservoir 84 verbunden. Über das Rückschlagventil 82 kann der Raum im lastfreien Zustand von radial innen durch das Element 34e mit dem Fluid befüllt werden. Damit der Raum im lastfreien Zustand seine ursprüngliche Größe annimmt, ist ferner eine Feder 88 angeordnet. Die Dämpfung erfolgt durch eine Entleerung des mit Fluid 78 gefüllten Raumes durch eine Drosselbohrung 86.

Als Feder kann in den Fällen der Fig. 6 und 7 anstelle einer Druckfeder auch eine Feder einer anderen Bauform eingesetzt werden, wie eine Spiralfeder, eine Schlingfeder oder ähnliches.

In den Fig. 8 und 9 ist eine weitere Ausführungsform ge­ zeigt, bei der ein drehelastisches Mittel in Form eines elasti­ schen Formstückes 46f zur Dämpfung einer Kegel-Synchronisierung einer Synchronkupplung 36f eingesetzt wird.

Die Synchronkupplung 36f umfaßt eine in axialer Richtung ver­ schiebbare Schaltmuffe 52f. An einem Losrad 34f ist ein Kupp­ lungskörper 56f mit einer Außenverzahnung 42f angeordnet. Ein Synchronring 90 ist in an sich herkömmlicher Weise an einem Synchronkegel 92 drehbar gelagert. Der Synchronkegel 92 ist, ähnlich wie die Fangscheibe 62 der Ausführungsform der Fig. 3, an dem Losrad 34f gelagert, wobei in entsprechende Räume zwi­ schen dem Synchronkegel 92 und dem Losrad 34f die elastischen Formteile 46f eingelegt sind. Dabei treten Synchronkegelnocken 94 anstelle der in Fig. 4 gezeigten Fangscheibennocken 66.

Durch eine solche drehelastische Anbindung des Synchronkegels 92 an das Losrad 34f kann eine zusätzliche Dämpfung vorgesehen werden, die schwankende Verläufe des Synchronmomentes dämpft. Denn solche schwankenden Synchronmomentenverläufe können zu Schwingungsanregungen des Antriebsstranges führen.

Bei Mehrfachkegelsynchronisierungen würde man sowohl den Konus­ ring als auch den Synchronkegel am Losrad 34f, sofern vorhan­ den, drehelastisch befestigen. Die drehelastische Anbindung des Synchronkegels 92 an das Losrad 34f bringt auch eine Erhöhung des Geräuschkomforts während des Schaltvorganges mit sich.

In Fig. 10 ist eine Abwicklung von zwei gegeneinander verdreh­ baren Elementen 34g, 62g gezeigt. Durch entsprechende Nocken 66g, 68g ist ein Raum 100 gebildet, in den ein elastisches Formteil 46g aus einem Elastomer eingelegt ist. Ferner sind an den Elementen 34g, 62g gegenüberstehende Schultern 102, 104 vorgesehen, die bei Relativbewegungen der zwei Elemente einen Anschlag bilden.

In der Ausgangsstellung, die in Fig. 10a gezeigt ist, sind die Schultern 102, 104 um eine Entfernung 106 voneinander beabstan­ det. In diesem Zustand ist der Raum 100 durch das Formteil 46g nicht vollständig gefüllt. Bei einer Relativverdrehung der zwei Elemente 34g, 62g bewegen sich die Schultern 102, 104 aufein­ ander zu, bis sie schließlich aufeinanderstoßen, wie es in Fig. 10c gezeigt ist. In diesem Zustand füllt das Formteil 46g den verbleibenden Raum 100 vollkommen aus.

Claims (14)

1. Getriebe (14) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Welle (24), einem frei drehbar an der Welle (24) gelager­ ten Drehelement (34) und einer Schaltkupplung (36) zur formschlüssigen Drehverbindung von Welle (24) und Dreh­ element (34), wobei der Schaltkupplung (36) drehelastische Mittel (46) zugeordnet sind zum Dämpfen von relativen Drehbewegungen von Welle (24) und Drehelement (34) während eines Schaltvorganges, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (24) und das Drehelement (34) bei geschlossener Schaltkupplung (36) in beiden Drehrichtungen formschlüssig miteinander verbunden sind und daß die zwischen Welle (24) und Drehelement (34) wirkenden drehelastischen Mittel (46) parallel zu einer formschlüssigen Schaltverzahnung (42, 44) der Schaltkupplung (36) vorgesehen sind und durch Herstel­ len eines Formschlusses zwischen einem Mitnehmerelement (60; 52f) und einem Fangelement (62; 90, 92) zur Wirkung kommen.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drehelastischen Mittel (46) zwischen zwei gegeneinander verdrehbaren Elementen (34, 62; 34, 92) angeordnet sind, die entweder beide der Welle (24) oder beide dem Dreh­ element (34) zugeordnet sind.

3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei gegeneinander verdrehbaren Elemente (34, 62; 34, 92) jeweils wenigstens einen Nocken (66, 68; 94, 68) aufwei­ sen, die radial in entgegengesetzte Richtungen vorstehen und derart zueinander angeordnet sind, daß ein sich in Um­ fangsrichtung erstreckender Raum geschaffen wird, in dem die drehelastischen Mittel (46) angeordnet sind.

4. Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den zwei gegeneinander verdrehbaren Elementen (34, 62; 34, 92) mehrere sich in Umfangsrichtung erstre­ ckende Räume zur Anordnung von mehreren drehelastischen Mitteln (46) vorgesehen sind.

5. Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Räume in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt vorgesehen sind.

6. Getriebe nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zwei gegeneinander verdrehbaren Elemente (34, 62; 34, 92) jeweils zwei diametral gegenüberstehende Nocken (66, 68; 94, 68) aufweisen.

7. Getriebe nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die drehelastischen Mittel (46) ein elasti­ sches Formteil (46a; 46b; 46c; 46f; 46g) aufweisen.

8. Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil (46a; 46f) im Radialschnitt von einer Rechteck­ form abweichend etwa polygonal, insbesondere etwa knochen­ förmig ausgebildet ist.

9. Getriebe nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die drehelastischen Mittel (46) eine Feder (46d; 88) aufweisen.

10. Getriebe nach einem der Ansprüche 1-6 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die drehelastischen Mittel (46e) ein in einem Hohlraum angeordnetes Fluid (78) aufweisen.

11. Getriebe nach einem der Ansprüche 2-10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verdrehbarkeit der zwei Elemente (34, 62; 34, 92) durch einen Anschlag (102, 104) begrenzt ist.

12. Getriebe nach einem der Ansprüche 2-11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eines der zwei gegeneinander verdrehbaren Elemente (34, 62; 34, 92) das Drehelement (34) ist und daß das andere Element (62; 92) drehbar an dem Drehelement (34) gelagert ist.

13. Getriebe nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schaltkupplung (36) eine Klauenkupplung (36a) ist und daß die drehelastischen Mittel (46) so ange­ ordnet sind, daß ein aufgrund von relativen Drehbewegungen zwischen Welle (24) und Drehelement (34) beim Schalt­ vorgang auftretender Momentenstoß gedämpft wird, so daß es nicht notwendig ist, weitere Mittel zur Synchronisierung vorzusehen.

14. Getriebe nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schaltkupplung (36) eine Kegel-Synchron­ kupplung (36f) ist und daß die drehelastischen Mittel (46) so angeordnet sind, daß Schwingungen des Synchronmomentes gedämpft werden.