EP1000265A1 - Formschlüssige schaltkupplung - Google Patents

Formschlüssige schaltkupplung

Info

Publication number
EP1000265A1
EP1000265A1 EP98938712A EP98938712A EP1000265A1 EP 1000265 A1 EP1000265 A1 EP 1000265A1 EP 98938712 A EP98938712 A EP 98938712A EP 98938712 A EP98938712 A EP 98938712A EP 1000265 A1 EP1000265 A1 EP 1000265A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
clutch
clutch according
flow resistance
gear
component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP98938712A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ünal GAZYAKAN
Gerhard Bailly
Detlef Baasch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of EP1000265A1 publication Critical patent/EP1000265A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/02—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches
    • F16D23/04—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches with an additional friction clutch
    • F16D23/06—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches with an additional friction clutch and a blocking mechanism preventing the engagement of the main clutch prior to synchronisation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/02—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches
    • F16D23/04—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches with an additional friction clutch
    • F16D23/06—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches with an additional friction clutch and a blocking mechanism preventing the engagement of the main clutch prior to synchronisation
    • F16D2023/0643—Synchro friction clutches with flat plates, discs or lamellae

Definitions

  • the invention relates to a positive clutch with the features according to the preamble of claim 1.
  • the sleeve carrier can be a synchronizer body lying in the sliding sleeve or an outside guide ring which is fastened to the other gear element and to which the sliding sleeve is axially displaceably connected by means of driving teeth.
  • the driving toothing can simultaneously perform another function, in particular it can be designed as a switching toothing or a running toothing.
  • the shifted gear determines the gear ratio and thus the speed ratio between the input shaft and an output shaft of the transmission.
  • the non-coupled gear elements e.g. B. free circulation, constantly engaged gears, the other gears run at a differential speed corresponding to their ratio to the switched gear elements. If changing from one gear to another, the parts to be coupled must be brought to approximately the same speed during shifting before the gear teeth of the sliding sleeve can engage in the gear teeth of the clutch body to be engaged.
  • a synchronization device is used for this. It usually consists of friction surfaces, e.g. B. a friction cone or lining plates, which are non-rotatably connected to the gear elements to be switched via plate carriers and form a slip clutch. When the sliding sleeve is axially displaced, the slip clutch is activated until the gear elements to be coupled are at least approximately synchronized.
  • a shift clutch is known from EP 0 184 077 B1, specifically for gearboxes in countershaft construction.
  • a sliding sleeve is slidably arranged on an inner synchronizer body.
  • the friction surfaces are in the form of a friction cone on the clutch body and a counter cone on a synchronizer ring which rotates with the sliding sleeve; the synchronizer ring can rotate between two stops relative to the sliding sleeve by a limited angle of rotation so that a locking device is brought into the locking position, for. B. a locking toothing on the synchronizer ring.
  • the synchronizer ring with its counter-cone is pressed against the friction cone of the clutch body via flexible locking means.
  • the syn- chronring relative to the sliding sleeve, so that front oblique surfaces of the gear teeth meet corresponding locking surfaces of the locking teeth.
  • an axial force is exerted on the synchronizing ring and the friction surfaces.
  • the switching force simultaneously generates a restoring force on the synchronizer ring via the inclined surfaces.
  • a generic, positive clutch is known, the sliding sleeve of an outer driver ring, which engages a shift fork, and a shift hub, which is rotatably but axially displaceably arranged on a synchronizer body.
  • the gearshift hub has a gear toothing which has end faces lying in a rotating surface and cooperates with a coupling toothing on a clutch body, the end faces of which also lie in a rotating surface.
  • the coupling body is non-rotatably but axially elastically resiliently connected to a gear wheel which is rotatably mounted on a gear shaft.
  • a slip clutch in the form of a spring-loaded clutch plate clutch is arranged between the synchronizer body, which is non-rotatably connected to the transmission shaft, and the driver ring, the driver ring serving as the outer disk carrier and the shift hub as the inner disk carrier. Lids are attached to the front of the shift hub, which run with little radial play to the driving ring and between which the lining plates are supported under the pressure of a corrugated spring.
  • the driver ring has on its outer circumference a single-toothing which cooperates with a driver toothing of a driver which is connected to the gearwheel in a rotationally fixed but axially resilient manner.
  • the teeth of the driver toothing are narrower than the tooth gaps, so that an ample play is formed in the circumferential direction, which facilitates the engagement of the single-toothing during switching.
  • the end faces of the driver toothing and the single-track toothing lie in a conical rotational surface, so that they form an angle in the axial direction to the peripheral surface and to the end face.
  • the end faces of the driver toothing, the single-toothing toothing, the coupling toothing and the shift toothing, which run in rotating surfaces, ensure that the torques generated by the gear elements to be coupled do not exert any reaction forces on the switching force. Furthermore, contact impacts on the driver teeth and coupling teeth are absorbed softly, and this results in a relatively uniform shifting force over the entire shift travel, which improves shifting comfort.
  • the invention has for its object to build up the synchronous torque more slowly in a clutch of the type mentioned and to control and regulate by operating parameters.
  • a fluid clutch is used as the slip clutch, in which the torque is transmitted via a viscous means.
  • Volumetric pumps, centrifugal pumps or viscous couplings can be used as the liquid coupling.
  • a viscous coupling is characterized in that rotating surfaces move with little play relative to one another in a space filled with liquid, the transmissible torque being essentially determined by the viscosity of the liquid and the distance between the surfaces.
  • the pumps which can be of different types, convey the liquid from a pressure side via a flow resistance to a suction side.
  • the transmissible torque is essentially dependent on the size of the flow resistance, which results on the one hand from its geometric design and on the other hand from the viscosity of the liquid. Since the viscosity of the liquid changes with temperature, it is advisable to design the flow resistance as a variable throttle point. As a result, temperature influences can be compensated and desired characteristics for the transmissible torque for upshifts and downshifts can be controlled or regulated differently.
  • the flow resistance can be controlled or regulated as a function of a rotational speed of a component or a rotational speed difference between two components or an nth derivative of the rotational speed according to time, where n can take any integer value.
  • the speeds of the components of the slip clutch are particularly suitable for this.
  • a simple speed control can be achieved by designing the flow resistance as a centrifugal valve. This detects the speed of the component and controls the flow resistance at the same time. However, it is also possible to record the speed separately and to control a controllable valve according to predetermined characteristic curves or characteristic fields via an electronic evaluation unit.
  • a temperature-dependent control is expedient, which can be used alone or in combination with the speed-dependent control.
  • Component, equipment or ambient temperatures or their temperature gradients can be used for control. Since the heat transfer processes always take place with considerable delays, the use of temperature gradients is suitable for fast control or regulation. Simple control devices can be achieved with standard thermostatic valves, and more complex control methods use electronic aids and evaluation devices.
  • Simple regulating and control methods also result from the fact that the flow resistance is controlled or regulated as a function of a predetermined period of time over a time course.
  • the timing can be started depending on the switching path or another suitable event.
  • An internal gear pump can also be used as a slip clutch. It is simple in construction and reliable and can easily be accommodated in the given installation space.
  • the internal gear pump expediently has planet gears mounted in a planet carrier, which mesh with a ring gear attached to the driving ring and are located in a space filled with liquid. Gear oil is usually used as the liquid.
  • the planet gears convey the liquid from a suction side to a pressure side, which are connected to the suction side of an adjacent planet gear via design gaps. The gaps form flow resistances and are dimensioned accordingly for the torques to be transmitted.
  • the suction side of a planet gear can be connected to the pressure side of another planet gear via a connecting channel.
  • the other planet gear is expediently an adjacent planet gear, but this is not absolutely necessary.
  • the flow resistance is expediently arranged in the connection channel or the connection channel itself is designed to be a flow resistance.
  • the flow resistance in the connecting channel is expediently formed by a rotary slide valve or axial slide valve, which can be controlled or regulated by means of appropriate adjusting means depending on the parameters mentioned above or characteristic values derived therefrom.
  • Fig. 2 shows a cross section along the line II-II in Fig. 1 and
  • FIG. 3 shows a cross section of a variant of FIG. 2.
  • gears 2 and 3 On a gear shaft 1, two gears 2 and 3 are mounted by means of bearings 4, preferably needle bearings.
  • the clutch is arranged between the gears 2 and 3. It is designed as a double filling and is therefore essentially symmetrical. Because of the comprehensibility of the description and the clarity of the drawing, components that occur several times are provided with the same code number or only identified once.
  • the clutch has a sliding sleeve 9, which is constructed from a drive ring 10 and a shift hub 12, which are connected to one another via a slip clutch 14 in the form of an internal gear pump.
  • the slip clutch 14 comprises a ring gear 22, which is integrally connected to the driving ring 10, but can also be designed as a separate component, planet gears 24, which are mounted in a planet carrier 23 and cover 27, which with the Shift hub 12 are firmly connected and form an oil-filled and sealed by means of seals 28 with this and the driving ring 10.
  • the planet gears 24 are mounted with their teeth directly in recesses 26 of the planet carrier 23 and mesh with the ring gear 22. To save weight, they have holes 25.
  • the planet carrier 23 is rotatably connected to the gear hub 12.
  • the planet gears 24 form small gear pumps with the ring gear 22, the pressure sides 30 of which are connected to suction sides 29 of adjacent planet gears via appropriately dimensioned gaps 33.
  • column 33 FIG. 2
  • connection channels 31 in the form of bores are provided in the embodiment according to FIG. 3, in which flow resistances 32 are arranged.
  • the gear hub 12 is connected via its gear teeth 13 in a rotationally fixed but axially displaceable manner to a synchronizer body 8 which is arranged in a rotationally fixed manner on the gear shaft 1.
  • the planet gears 24 convey liquid via the gaps 33 or connecting channels 31 dimensioned as throttling resistances, optionally with additionally arranged flow resistances 32, and thus transmit a torque between the driving ring 10 and the shifting hub 12. until these parts are synchronized.
  • This so-called synchronization torque depends on the viscosity of the liquid and the speed difference and thus the volume flow of the gear pump and the size of the throttle resistance.
  • the flow resistance 32 is changed by means of parameter-controlled axial slides or rotary slides or a combination of both.
  • the clutch is switched by means of a shift fork, not shown, which engages in a groove 11 of the driving ring 10 and moves the sliding sleeve 9 axially in the direction of the gears 2 or 3.
  • the shift fork can be adjusted by hand or by automatic actuators.
  • a single-toothing 20 on the driving ring 10 butt meets a driving toothing 17 on a driving 15, which is non-rotatably connected via a driving toothing 16 to a gearwheel 2, 3 and by a wave spring 18 which is supported with respect to the gearwheel 2, 3 , is pressed against a stop disk 19.
  • the driver 15 can deflect axially elastically until the engagement teeth 20 engage in the tooth gaps of the driver teeth 17 due to a peripheral force of a driven gear element 1 or 2, 3.
  • Due to the coupling between the driver 15 and the driver ring 10 a synchronous torque is built up in the slip clutch 14, which acts until synchronism between the gear 2 or 3 and the transmission shaft 1 is achieved.
  • Locking devices, not shown, or a corresponding software at a automatic switching prevent that the sliding sleeve 9 can be switched on before approximately synchronism has been achieved.
  • the sliding sleeve 9 is shifted further and its switching teeth 13 meet a coupling toothing 6 of a coupling body 5, which is non-rotatably connected to the gearwheel 2 or 3 via driving teeth 7 and is axially elastically flexible via a wave spring 21 on the gearwheel 2 or 3 supports. If the gear teeth 13 meet tooth gaps in the dome teeth 6, they engage in the dome teeth 6 and the shift is complete.
  • the switching position is expediently secured by conventional locking means, for. B. undercuts, resilient locking elements or the like.
  • the coupling body 5 deviates axially until a circumferential force rotates the gear teeth 13 with respect to the coupling teeth 6 by a corresponding angular range and engages the gear teeth 13 in the coupling teeth 6.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Operated Clutches (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine formschlüssige Schaltkupplung mit einem Muffenträger (8), der mit einem zu kuppelnden Bauteil (1) drehfest verbunden ist, und mit einer Schiebemuffe (9), die aus einem Mitnehmerring (10) und einer Schaltnabe (12) aufgebaut ist, die über eine Rutschkupplung (14) miteinander verbunden sind. Der Mitnehmerring (10) wirkt mit einem Mitnehmer (15) zusammen, der mit einem zweiten zu kuppelnden Bauteil (2, 3) drehfest verbunden ist. Ferner ist die Schaltnabe (12) drehfest, aber axial verschiebbar mit dem Muffenträger (8) verbunden und wirkt mit einem Kupplungskörper (5) zusammen, der drehfest an dem zweiten zu kuppelnden Bauteil (2, 3) angebracht ist. Um das Losbrechmoment der Rutschkupplung zu minimieren und das Synchronisiermoment den Betriebsverhältnissen einfach anpassen zu können, wird vorgeschlagen, daß die Rutschkupplung (14) eine Flüssigkeitskupplung ist, bei der das Drehmoment über ein viskoses Mittel übertragen wird.

Description

Formschlüssige Schaltkupplung
Die Erfindung betrifft eine formschlüssige Schaltkupplung mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
In Schaltgetrieben, die unter Zugkraftunterbrechung geschaltet werden, d. h., daß eine Eingangswelle während des Schaltvorgangs durch eine Kupplung von einer Antriebsmaschine getrennt wird, kann man den jeweiligen Gang mit einer Schaltkupplung der eingangs beschriebenen Art einlegen, indem eine Schaltverzahnung einer Schiebemuffe in eine KuppeIverzahnung eines Kupplungskörpers geschoben wird, der an einem zu kuppelnden Getriebeelement befestigt ist, z. B. an einem Zahnrad oder Getriebegehäuse. Dabei wird das Drehmoment im geschalteten Zustand von dem einen Getriebeelement über den Kupplungskörper, die KuppeIverzahnung, die Schaltverzahnung, die Schiebemuffe und einen Muffenträger auf ein anderes Getriebeelement, z. B. ein Zahnrad oder eine Welle, übertragen oder am Getriebegehäuse abgestützt. Der Muffenträger kann ein in der Schiebemuffe liegender Synchronkörper oder ein außerhalb angeordneter Führungsring sein, der an dem anderen Getriebeelement befestigt und mit dem die Schiebemuffe über eine Mitnahmeverzahnung axial verschiebbar verbunden ist. Die Mitnahmeverzahnung kann gleichzeitig eine andere Funktion übernehmen, insbesondere kann sie als Schaltverzahnung oder Laufverzahnung ausgebildet sein.
Der geschaltete Gang bestimmt das Übersetzungsverhältnis und damit das Drehzahlverhältnis zwischen der Eingangswelle und einer Ausgangswelle des Getriebes. Die nicht gekuppelten Getriebeelemente, z. B. frei umlaufende, ständig im Eingriff befindliche Zahnräder, der übrigen Gänge laufen mit einer ihrer Übersetzung entsprechenden Differenzdrehzahl zu den geschalteten Getriebeelementen. Wird von einem Gang zu einem anderen gewechselt, müssen die zu kuppelnden Teile während des Schaltens auf eine annähernd gleiche Drehzahl gebracht werden, bevor die Schaltverzahnung der Schiebemuffe in die Kuppelverzahnung des zu schaltenden Kupplungskörpers eingreifen kann.
Hierzu dient eine Synchronisiereinrichtung. Sie besteht in der Regel aus Reibflächen, z. B. einem Reibkonus oder Belaglamellen, die mit den zu schaltenden Getriebeelementen über Lamellenträger drehfest verbunden sind und eine Rutschkupplung bilden. Beim axialen Verschieben der Schiebemuffe wird die Rutschkupplung solange aktiviert, bis ein Gleichlauf der zu kuppelnden Getriebeelemente zumindest annähernd erreicht ist.
Aus der EP 0 184 077 Bl ist eine Schaltkupplung bekannt, und zwar für Schaltgetriebe in Vorgelegebauweise. Dabei ist eine Schiebemuffe auf einem inneren Synchronkörper verschiebbar angeordnet. Die Reibflächen befinden sich in Form eines Reibkonus am Kupplungskörper und eines Gegenkonus an einem Synchronring, der mit der Schiebemuffe umläuft; der Synchronring kann sich zwischen zwei Anschlägen gegenüber der Schiebemuffe um einen begrenzten Drehwinkel drehen, damit eine Sperrvorrichtung in Sperrstellung gebracht wird, z. B. eine Sperrverzahnung am Synchronring.
Bewegt man die Schiebemuffe in Richtung des zu schaltenden Kupplungskörpers, wird der Synchronring mit seinem Gegenkonus über nachgebende Rastmittel gegen den Reibkonus des Kupplungskörpers gedrückt. Dabei verdreht sich der Syn- chronring relativ zur Schiebemuffe, so daß stirnseitige Schrägflächen der Schaltverzahnung auf entsprechende Sperrflächen der Sperrverzahnung stoßen. Dadurch wird eine Axialkraft auf den Synchronisierring und die Reibflächen ausgeübt. Die Schaltkraft erzeugt gleichzeitig über die Schrägflächen eine Rückstellkraft auf den Synchronring. Diese überwiegt bei Gleichlauf der Teile die an den Reibflächen wirkende Umfangskraft und bringt den Synchronring in eine Mittelstellung, bei der die Schiebemuffe durchgeschaltet werden kann. Sobald die Sperrflächen den Schaltweg freigeben, wird keine Axialkraft mehr auf den Synchronring übertragen und die Rutschkupplung löst sich. Beim Weiterschalten der Schiebemuffe wird die Schaltverzahnung durch ihre Schrägflächen und entsprechende Schrägflächen an der KuppeIverzahnung auf diese ausgerichtet, wobei durch die trägen Massen der zu verdrehenden Bauteile und durch Schleppmomente der Schmier- und Kühlmittel der Schaltkraft entgegenwirkende Widerstandskräfte zu überwinden sind.
Aus der DE 195 06 987 AI ist eine gattungsmäßige, formschlüssige Schaltkupplung bekannt, deren Schiebemuffe aus einem äußeren Mitnehmerring, an dem eine Schaltgabel angreift, und einer Schaltnabe aufgebaut ist, die auf einem Synchronkörper drehfest, aber axial verschiebbar, angeordnet ist. Die Schaltnabe trägt eine Schaltverzahnung, die in einer Rotationsfläche liegende Stirnflächen aufweist und mit einer Kuppelverzahnung an einem Kupplungskörper zusammenarbeitet, deren Stirnflächen ebenfalls in einer Rotationsfläche liegen. Der Kupplungskörper ist drehfest, aber axial elastisch nachgiebig mit einem Zahnrad verbunden, das drehbar auf einer Getriebewelle gelagert ist. Zwischen dem Synchronkörper, der drehfest mit der Getriebewelle verbunden ist, und dem Mitnehmerring ist eine Rutschkupplung in Form einer federbelasteten Belaglamellenkupplung angeordnet, wobei der Mitnehmerring als äußerer Lamellenträger und die Schaltnabe als innerer Lamellenträger dient. An der Schaltnabe sind stirnseitig Deckel angebracht, die mit geringem radialen Spiel zum Mitnehmerring laufen, und zwischen denen sich die Belaglamellen unter dem Druck einer Wellfeder abstützen.
Der Mitnehmerring trägt an seinem äußeren Umfang eine Einspurverzahnung, die mit einer Mitnehmerverzahnung eines Mitnehmers zusammenarbeitet, der drehfest, aber axial elastisch nachgiebig, mit dem Zahnrad verbunden ist. Die Zähne der Mitnehmerverzahnung sind schmaler als die Zahnlücken, so daß in Umfangsrichtung ein reichliches Spiel gebildet wird, das das Einspuren der Einspurverzahnung während des Schaltens erleichtert. Die Stirnflächen der Mitnehmerverzahnung und der Einspurverzahnung liegen in einer konischen Rotationsfläche, so daß sie in axialer Richtung zur Um- fangsflache und zur Stirnfläche einen Winkel bilden.
Wird die Schiebemuffe aus ihrer Neutralposition in Richtung Schaltposition verschoben, gelangt zunächst die Einspurverzahnung des Mitnehmerrings mit der Mitnehmerverzahnung des Mitnehmers in Berührung und in Eingriff, so daß über die Belaglamellen ein Drehmoment vom Zahnrad auf die Getriebewelle übertragen wird. Dieses Drehmoment ist abhängig von der Kraft der Wellfeder. Es ist maßgebend für die Zeit, die benötigt wird, um Gleichlauf zwischen dem Zahnrad und der Getriebewelle herzustellen. Sperrflächen an der Mitnehmerverzahnung verhindern, daß die Schaltverzahnung des Nabenteils mit der KuppeIverzahnung in Kontakt kommt, bevor nicht annähernd ein Gleichlauf zwischen dem Zahnrad und der Getriebewelle erreicht ist.
Durch die in Rotationsflächen verlaufenden Stirnflächen der Mitnehmerverzahnung, der Einspurverzahnung, der Kuppelverzahnung und der Schaltverzahnung wird erreicht, daß die von den zu kuppelnden Getriebeelementen erzeugten Drehmomente keine Reaktionskräfte auf die Schaltkraft ausüben. Ferner werden Kontaktstöße an der Mitnehmerverzahnung und Kuppelverzahnung weich aufgefangen, und es ergibt sich somit über den gesamten Schaltweg eine relativ gleichmäßige Schaltkraft, was den Schaltkomfort verbessert.
Da die Belaglamellen der Rutschkupplung vor der Schaltung aneinander haften, besteht zwischen ihnen Haftreibung, durch die ein wesentlich größeres Moment übertragen werden kann als durch Gleitreibung. Wird nun die Mitnahmeverzahnung geschaltet, wird zunächst ein großes, der Haftreibung entsprechendes Moment übertragen, das bei Relativbewegung der Belaglamellen zueinander auf ein wesentlich kleineres Gleitreibungsmoment abfällt. Solche Spitzenmomente sind wegen der hohen Bauteilbelastung, des Verschleißes, der Geräuschentstehung und der Erwärmung der Bauteile unerwünscht .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Schaltkupplung der eingangs genannten Art das Synchronmoment langsamer aufzubauen und durch Betriebsparameter zu steuern und zu regeln.
Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Nach der Erfindung wird als Rutschkupplung eine Flüssigkeitskupplung verwendet, bei der das Drehmoment über ein viskoses Mittel übertragen wird. Als Flüssigkeitskupplung können volumetrische Pumpen, Kreiselpumpen oder Viskosekupplungen verwendet werden. Sie erfordern zunächst ein geringes Anfahrdrehmoment, das im wesentlichen durch die zu beschleunigenden Massen der Flüssigkeitskupplung bestimmt wird. Erst mit zunehmender Drehzahldifferenz wirken die Schleppmomente und Strömungswiderstände, durch die das Drehmoment vom Mitnehmerring auf die Schaltnabe übertragen wird.
Eine Viskosekupplung ist dadurch gekennzeichnet, daß in einem mit Flüssigkeit gefüllten Raum sich rotierende Flächen mit geringem Spiel relativ zueinander bewegen, wobei das übertragbare Moment im wesentlichen durch die Viskosität der Flüssigkeit und den Abstand der Flächen bestimmt wird.
Die Pumpen, die von unterschiedlicher Bauart sein können, fördern die Flüssigkeit von einer Druckseite über einen Strömungswiderstand zu einer Saugseite. Das übertragbare Drehmoment ist im wesentlichen abhängig von der Größe des StrömungswiderStands, der sich einerseits aus seiner geometrischen Auslegung und andererseits aus der Viskosität der Flüssigkeit ergibt. Da sich die Viskosität der Flüssigkeit mit der Temperatur verändert, ist es zweckmäßig, den Strömungswiderstand als veränderbare Drosselstelle zu gestalten. Dadurch können Temperatureinflüsse ausgeglichen und gewünschte Kennlinien für das übertragbare Drehmoment für Hoch- und Rückschaltungen unterschiedlich gesteuert bzw. geregelt werden. Der Strömungswiderstand kann abhängig von einer Drehzahl eines Bauteils oder einer Drehzahldifferenz zweier Bauteile oder einer n-ten Ableitung der Drehzahl nach der Zeit gesteuert oder geregelt werden, wobei n einen beliebigen ganzzahligen Wert annehmen kann. Hierfür eignen sich vor allem Drehzahlen der Bauteile der Rutschkupplung. Eine einfache Drehzahlsteuerung läßt sich verwirklichen, indem der Strömungswiderstand als Fliehkraftventil ausgebildet ist. Dieses erfaßt die Drehzahl des Bauteils und steuert gleichzeitig den Strömungswiderstand. Es ist aber auch möglich, die Drehzahl getrennt zu erfassen und über eine elektronische Auswerteeinheit ein ansteuerbares Ventil nach vorgegebenen Kennlinien oder Kennfeldern anzusteuern.
Neben einer drehzahlabhängigen Regelung des Strömungswiderstands ist eine temperaturabhängige Regelung zweckmäßig, die allein oder in Kombination mit der drehzahlabhängigen Steuerung angewendet werden kann. Zur Regelung können Bauteil-, Betriebsmittel- oder Umgebungstemperaturen oder deren Temperaturgradienten herangezogen werden. Da die Wärmeübertragungsvorgänge stets mit erheblichen Verzögerungen ablaufen, ist die Verwendung von Temperaturgradienten für eine schnelle Steuerung bzw. Regelung geeignet. Einfache Steuereinrichtungen können mit üblichen Thermostatventilen erreicht werden, komplexere Regelverfahren bedienen sich elektronischer Hilfs- und Auswertemittel.
Einfache Regel- und Steuerverfahren ergeben sich auch dadurch, daß der Strömungswiderstand abhängig von einer vorgegebenen Zeitspanne über einen Zeitverlauf gesteuert oder geregelt ist. Der Zeitablauf kann in Abhängigkeit vom Schaltweg oder einem anderen geeigneten Ereignis gestartet werden. Als Rutschkupplung kann auch eine Innenzahnradpumpe verwendet werden. Sie ist einfach im Aufbau und betriebssicher und kann leicht in dem vorgegebenen Bauraum untergebracht werden. Zweckmäßigerweise hat die Innenzahnradpumpe in einem Planetenträger gelagerte Planetenräder, die mit einem am Mitnehmerring angebrachten Hohlrad kämmen und sich in einem mit Flüssigkeit gefüllten Raum befinden. Als Flüssigkeit dient in der Regel Getriebeöl. Die Planetenräder fördern die Flüssigkeit von einer Saugseite zu einer Druckseite, die über konstruktionsbedingte Spalte mit der Saugseite eines benachbarten Planetenrads verbunden sind. Die Spalte bilden Strömungswiderstände und sind entsprechend für die zu übertragenden Drehmomente dimensioniert.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann die Saugseite eines Planetenrads über einen Verbindungskanal mit der Druckseite eines anderen Planetenrads verbunden sein. Zweckmäßigerweise ist das andere Planetenrad ein benachbartes Planetenrad, dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. In dem Verbindungskanal wird zweckmäßigerweise der Strömungswiderstand angeordnet oder der Verbindungskanal wird selbst zu einem Strömungswiderstand ausgebildet. Zweckmäßigerweise ist der Strömungswiderstand in dem Verbindungskanal von einem Drehschieber oder Axialschieber gebildet, der über entsprechende Stellmittel in Abhängigkeit der oben erwähnten Parameter oder daraus abgeleiteten Kennwerten angesteuert oder geregelt werden kann.
In der Beschreibung und in den Ansprüchen sind zahlreiche Merkmale im Zusammenhang dargestellt und beschrieben. Der Fachmann wird die kombinierten Merkmale zweckmäßigerweise im Sinne der zu lösenden Aufgaben auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Schaltkupplung,
Fig. 2 einen Querschnitt entsprechend der Linie II-II in Fig. 1 und
Fig. 3 einen Querschnitt einer Varianten zu Fig. 2.
Auf einer Getriebewelle 1 sind zwei Zahnräder 2 und 3 mittels Lager 4, vorzugsweise Nadellager, gelagert. Zwischen den Zahnrädern 2 und 3 ist die Schaltkupplung angeordnet. Sie ist als Doppel upplung ausgebildet und daher im wesentlichen symmetrisch aufgebaut. Wegen der Verständlichkeit der Beschreibung und der Übersichtlichkeit der zeichnerischen Darstellung sind mehrfach vorkommende Bauteile mit einer gleichen Kennziffer versehen bzw. nur einmal gekennzeichnet .
Die Schaltkupplung hat eine Schiebemuffe 9, die aus einem Mitnehmerring 10 und einer Schaltnabe 12 aufgebaut ist, die über eine Rutschkupplung 14 in Form einer Innenzahnradpumpe miteinander verbunden sind. Die Rutschkupplung 14 umfaßt ein Hohlrad 22, das mit dem Mitnehmerring 10 einstückig verbunden ist, aber auch als getrenntes Bauteil ausgeführt sein kann, Planetenräder 24, die in einem Planetenträger 23 gelagert sind und Deckel 27, die mit der Schaltnabe 12 fest verbunden sind und mit dieser und dem Mitnehmerring 10 einen ölgefüllten und mittels Dichtungen 28 abgedichteten Raum bilden.
Die Planetenräder 24 sind mit ihrer Verzahnung unmittelbar in Ausnehmungen 26 des Planetenträgers 23 gelagert und kämmen mit dem Hohlrad 22. Um Gewicht einzusparen, haben sie Bohrungen 25. Der Planetenträger 23 ist drehfest mit der Schaltnabe 12 verbunden. Dadurch bilden die Planetenräder 24 mit dem Hohlrad 22 kleine Zahnradpumpen, deren Druckseiten 30 über entsprechend dimensionierte Spalte 33 mit Saugseiten 29 benachbarter Planetenräder verbunden sind. Anstelle der Spalte 33 (Fig. 2) sind bei der Ausführung nach Fig. 3 Verbindungskanäle 31 in Form von Bohrungen vorgesehen, in denen Strömungswiderstände 32 angeordnet sind.
Die Schaltnabe 12 ist über ihre Schaltverzahnung 13 drehfest, aber axial verschiebbar, mit einem Synchronkörper 8 verbunden, der drehfest auf der Getriebewelle 1 angeordnet ist. Wenn zwischen der Schaltnabe 12 und dem Mitnehmerring 10 eine Drehzahldifferenz auftritt, fördern die Planetenräder 24 über die als Drosselwiderstände dimensionierten Spalte 33 oder Verbindungskanäle 31, gegebenenfalls mit zusätzlich angeordneten Strömungswiderständen 32, Flüssigkeit und übertragen somit zwischen dem Mitnehmerring 10 und der Schaltnabe 12 ein Moment, bis der Gleichlauf dieser Teile erreicht ist. Dieses sogenannte Synchronisierungsmo- ent ist abhängig von der Viskosität der Flüssigkeit und der Drehzahldifferenz und damit dem Volumenstrom der Zahnradpumpe sowie der Größe des Drosselwiderstands. Das sich die Viskosität der Flüssigkeit mit der Betriebstemperatur ändert und die Drehzahldifferenz entsprechend dem Schaltablauf verändert, ist es wünschenswert, den Strömungswiderstand 32 in Abhängigkeit dieser Parameter so zu verändern, daß das Synchronisierungsmoment unter Berücksichtigung der Schaltfunktion und des Schaltkomforts einen günstigen Verlauf annimmt. Daher ist es vorteilhaft, daß die Strömungswiderstände 32 durch parametergesteuerte Axialschieber oder Drehschieber oder eine Kombination von beiden verändert werden.
Die Schaltkupplung wird mittels einer nicht näher dargestellten Schaltgabel geschaltet, die in eine Nut 11 des Mitnehmerrings 10 eingreift und die Schiebemuffe 9 axial in Richtung auf die Zahnräder 2 oder 3 bewegt. Die Schaltgabel kann von Hand oder durch automatische Stellmittel verstellt werden.
Nach einem kurzen Schaltweg trifft eine Einspurverzahnung 20 am Mitnehmerring 10 stumpf auf eine Mitnehmerverzahnung 17 an einem Mitnehmer 15, der drehfest über eine Mitnahmeverzahnung 16 mit einem Zahnrad 2, 3 verbunden ist und von einer Wellfeder 18, die sich gegenüber dem Zahnrad 2, 3 abstützt, gegen eine Anschlagscheibe 19 gedrückt wird. Wenn die Einspurverzahnung 20 stumpf auf die Mitnehmerverzahnung 17 trifft, kann der Mitnehmer 15 axial elastisch nachgiebig ausweichen, bis aufgrund einer Umfangs- kraft eines angetriebenen Getriebeelements 1 oder 2, 3 die Einspurverzahnung 20 in die Zahnlücken der Mitnehmerverzahnung 17 einspurt. Durch die Kopplung zwischen dem Mitnehmer 15 und dem Mitnehmerring 10 wird in der Rutschkupplung 14 ein Synchronmoment aufgebaut, das solange wirkt, bis Gleichlauf zwischen dem Zahnrad 2 bzw. 3 und der Getriebewelle 1 erreicht ist. Nicht näher dargestellte Sperrvorrichtungen oder eine entsprechende Software bei einer automatischen Schaltung verhindern, daß die Schiebemuffe 9 weitergeschaltet werden kann, bevor annähernd Gleichlauf erzielt wurde.
Bei Gleichlauf wird die Schiebemuffe 9 weitergeschaltet und ihre Schaltverzahnung 13 trifft auf eine Kuppelverzahnung 6 eines Kupplungskörpers 5, der drehfest über eine Mitnahmeverzahnung 7 mit dem Zahnrad 2 bzw. 3 verbunden ist und sich axial elastisch nachgiebig über eine Wellfeder 21 am Zahnrad 2 bzw. 3 abstützt. Trifft dabei die Schaltverzahnung 13 auf Zahnlücken der Kuppelverzahnung 6, spurt sie in die Kuppelverzahnung 6 ein und die Schaltung ist abgeschlossen. Die Schaltstellung wird zweckmäßigerweise durch übliche Rastmittel gesichert, z. B. Hinterschneidungen, federnde Rastelemente oder dergleichen. Trifft die Schaltverzahnung 13 stumpf auf die Kuppelverzahnung 6, weicht der Kupplungskörper 5 axial aus, bis eine Umfangskraft die Schaltverzahnung 13 gegenüber der Kuppelverzahnung 6 um einen entsprechenden Drehwinkelbereich verdreht und die Schaltverzahnung 13 in die Kuppelverzahnung 6 einspurt.
Da die Umfangskräfte, die das Einspuren der Einspurverzahnung 20 und der Schaltverzahnung 13 bewirken, keine axialen Reaktionskräfte erzeugen, wird die Schaltkraft über den Schaltverlauf nur von den geringen Widerständen der Rastmittel und der Wellfedern 18 bzw. 21 bestimmt. Dadurch ergeben sich über den gesamten Schaltweg geringe, weitgehend gleichmäßige Schaltkräfte. Bezugszeichen
1 Getriebewelle 30 Druckseite
2 Zahnrad 31 Verbindungskanal
3 Zahnrad 32 Strömungswiderstand
4 Lager 33 Spalt
5 Kupplungskörper
6 Kuppelverzahnung
7 Mitnähmeverzahnung
8 Synchronkörper
9 Schiebemuffe
10 Mitnehmerring
11 Nut
12 Schaltnabe
13 Schaltverzahnung
14 Rutschkupplung
15 Mitnehmer
16 Mitnahmeverzahnung
17 Mitnehmerverzahnung
18 Wellfeder
19 Anschlagscheibe
20 Einspurverzahnung
21 Wellfeder
22 Hohlrad 3 Planetenträger 4 Planetenrad
25 Bohrung 6 Ausnehmung 7 Deckel 8 Dichtung 9 Saugseite

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Formschlüssige Schaltkupplung mit einem Muffenträger (8), der mit einem zu kuppelnden Bauteil (1) drehfest verbunden ist, mit einer Schiebemuffe (9), die aus einem Mitnehmerring (10) und einer Schaltnabe (12) aufgebaut ist, die über eine Rutschkupplung (14) miteinander verbunden sind, wobei der Mitnehmerring (10) mit einem Mitnehmer (15) zusammenwirkt, der mit einem zweiten zu kuppelnden Bauteil (2, 3) drehfest verbunden ist, und die Schaltnabe (12) drehfest, aber axial verschiebbar mit dem Muffenträger (8) verbunden ist und mit einem Kupplungskörper (5) zusammenwirkt, der drehfest an dem zweiten zu kuppelnden Bauteil (2, 3) angebracht ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Rutschkupplung (14) eine Flüssigkeitskupplung ist, bei der das Drehmoment über ein viskoses Mittel übertragen wird.
2. Schaltkupplung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Rutschkupplung (14) eine volumetrische Pumpe ist.
3. Schaltkupplung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Rutschkupplung (14) eine Kreiselpumpe ist.
4. Schaltkupplung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Rutschkupplung (14) eine Viskosekupplung ist.
5. Schaltkupplung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Rutschkupplung (14) Flüssigkeit über einen Strömungswiderstand (32) fördert.
6. Schaltkupplung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Strömungswiderstand (32) eine veränderbare Drosselstelle ist.
7. Schaltkupplung nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Strömungswiderstand (32) abhängig von einer Drehzahl eines Bauteils, einer Drehzahldifferenz oder einer n-ten Ableitung der Drehzahl nach der Zeit gesteuert oder geregelt ist.
8. Schaltkupplung nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Strömungswiderstand (32) ein Fliehkraftventil ist.
9. Schaltkupplung nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Strömungswiderstand (32) abhängig von einer Bauteil-, Betriebsmitteloder Umgebungstemperatur oder einem Temperaturgradienten gesteuert oder geregelt ist.
10. Schaltkupplung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Strömungswiderstand (32) abhängig von einer vorgegebenen Zeitspanne oder über einen Zeitverlauf gesteuert oder geregelt ist.
11. Schaltkupplung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Rutschkupplung (14) eine Innenzahnradpumpe ist.
12. Schaltkupplung nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Rutschkupplung (14) mehrere, in einem Planetenträger (23) gelagerte Planetenräder (24) aufweist, die mit einem am Mitnehmerring (10) angebrachten Hohlrad 22 kämmen und sich in einem mit Flüssigkeit gefüllten Raum befinden.
13. Schaltkupplung nach Anspruch 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Saugseite (29) eines Planetenrads (24) über einen Verbindungskanal (31) mit einer Druckseite (30) eines anderen Planetenrads (24) verbunden ist.
14. Schaltkupplung nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Strömungswiderstand (32) in dem Verbindungskanal (31) angeordnet ist.
15. Schaltkupplung nach Anspruch 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Strömungswiderstand (32) von einem Drehschieber oder Axialschieber gebildet ist.
EP98938712A 1997-08-04 1998-07-29 Formschlüssige schaltkupplung Withdrawn EP1000265A1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19733673 1997-08-04
DE1997133673 DE19733673A1 (de) 1997-08-04 1997-08-04 Formschlüssige Schaltkupplung
PCT/EP1998/004742 WO1999008015A1 (de) 1997-08-04 1998-07-29 Formschlüssige schaltkupplung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1000265A1 true EP1000265A1 (de) 2000-05-17

Family

ID=7837947

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP98938712A Withdrawn EP1000265A1 (de) 1997-08-04 1998-07-29 Formschlüssige schaltkupplung

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1000265A1 (de)
JP (1) JP2001512811A (de)
DE (1) DE19733673A1 (de)
WO (1) WO1999008015A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007031297A1 (de) 2007-07-05 2009-01-08 Schaeffler Kg Synchronisiereinrichtung für ein Schaltgetriebe
ES2336501T3 (es) * 2007-09-04 2010-04-13 Technology From Ideas Limited Sistema de frenado hidrostatico.
DE102008024658A1 (de) 2008-05-21 2009-11-26 Schaeffler Kg Verfahren zum Synchronisieren zweier relativ zueinander drehbarer Bauteile in einem Zahnräderwechselgetriebe und Synchronisiereinrichtung eines Zahnräderwechselgetriebes

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2930462A (en) * 1956-10-29 1960-03-29 Mack Trucks Pre-balk synchronizer
US4047602A (en) * 1975-12-11 1977-09-13 Dynetics, Inc. Synchronizing coupling
DE2922658A1 (de) * 1979-06-02 1980-12-11 Zahnradfabrik Friedrichshafen Synchronisier- und gangschalteinrichtung
DE3444670C1 (de) 1984-12-07 1986-07-17 Getrag Getriebe- Und Zahnradfabrik Gmbh, 7140 Ludwigsburg Synchronisiereinrichtung fuer Schaltkupplungen
FR2623581B1 (fr) * 1987-11-25 1991-09-27 Valeo Systeme de commande automatique d'un embrayage d'accouplement de deux arbres rotatifs
JPH084350Y2 (ja) * 1988-06-01 1996-02-07 栃木富士産業株式会社 動力伝達装置
DE19506987A1 (de) 1995-02-28 1996-08-29 Zahnradfabrik Friedrichshafen Lamellensynchronisierung

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO9908015A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001512811A (ja) 2001-08-28
DE19733673A1 (de) 1999-02-11
WO1999008015A1 (de) 1999-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10244523B4 (de) Getriebe und Verfahren zum Steuern eines Getriebes mit wenigstens einem Schaltelement
DE69918931T2 (de) Synchronisierte Bereichsschalteinrichtung für Verteilergetriebe
DE4302518B4 (de) Kombination von mehreren Reibelementen für ein Automatikgetriebe
DE102015111356B4 (de) Schaltvorrichtung für ein Kraftfahrzeuggetriebe
DE3812327C2 (de)
EP1482195B1 (de) Kupplungsvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Lamellenkupplung
DE2621447A1 (de) Schaltbare kraftuebertragungseinrichtung fuer motorfahrzeuge
DE4427358A1 (de) Dynamisch schaltendes Verteilergetriebe
EP1097311A1 (de) Lamellenkupplung in einem leistungsverzweigten getriebe
EP0812398B1 (de) Lamellensynchronisierung
DE3931137C2 (de) Steuereinrichtung für eine Überbrückungskupplung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers
DE4014603C2 (de) Getriebe mit Einwegkupplungen und Vorrichtung zur Steuerung des Getriebes
EP0276255B1 (de) Schaltkupplung, insbesondere für automatisch schaltbare kraftfahrzeuggetriebe
EP1644651A1 (de) Automatikgetriebe mit einem hydraulisch betätigbaren schaltglied
DE3026773C2 (de) Hydraulische Retardervorrichtung im Antriebsstrang eines Fahrzeuges
DE3909265C2 (de)
DE69703524T2 (de) Bolzentyp Synchronisiereinrichtung
EP1000265A1 (de) Formschlüssige schaltkupplung
EP0728966A2 (de) Schalt-/Regelventil zum Steuern von hydrodynamischen Drehmomentwandlern automatischer Schaltgetriebe
DE4036230A1 (de) Schaltbare viskokupplung
EP1398520A2 (de) Lamellenkupplung
DE69505621T2 (de) Drehmomentübertragungseinrichtung und seine Steuerung
DE2305953A1 (de) Fahrzeug-kraftuebertragungseinrichtung
DE2816244A1 (de) Fuenfganggetriebe fuer kraftfahrzeuge
DE3903010B4 (de) Verfahren zur Steuerung eines stufenlosen hydrostatisch mechanischen Verzweigungsgetriebes

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 19991211

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): DE FR GB SE

17Q First examination report despatched

Effective date: 20000711

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20001122