Leistungsübertragungseinheit The power transmission unit
Die Erfindung betrifft eine Leistungsübertragungseinheit, im Einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a power transmission unit, in particular with the features from the preamble of claim 1.
Leistungsübertragungseinheiten, umfassend wenigstens einen Eingang und einen Ausgang sowie ein dazwischen angeordnetes Anfahrelement und ein diesem nachgeschaltetes Getriebe, sind in einer Vielzahl von Ausführungen vorbekannt. Dabei können die Anfahrelemente beliebig ausgeführt sein. Diese können als verschleißfreie Anfahrelemente, beispielsweise in Form hydrodynamischer Komponenten oder aber als reibschlüssig arbeitende Anfahrelemente ausgebildet sein. Auch für die konkrete konstruktive Ausgestaltung des Getriebes bestehen eine Mehrzahl von Möglichkeiten. Dieses kann als stufenloses Getriebe oder aber in Form eines Schaltgetriebes, umfassend wenigstens eine Schaltstufe, ausgebildet sein. Derartige Leistungsübertragungseinheiten werden in Antriebssträngen für Fahrzeuge eingesetzt, wobei der Eingang wenigstens mittelbar, d. h. direkt oder indirekt, mit einer Antriebsmaschine verbindbar ist, während der Ausgang wenigstens mittelbar drehfest mit den anzutreibenden Rädern gekoppelt wird. Aufgrund der Anordnung im Leistungsfluss zwischen Antriebsmaschine und den Rädern ist die Einleitung der Leistung sowohl vom Eingang der Leistungsübertragungseinheit, d. h. von Seiten der Antriebsmaschine als auch von Seiten des Ausganges möglich, beispielsweise beim Rückwärtsrollen am Berg oder im Schubbetrieb über die Räder. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn unerwünscht ein Rückrollen des Fahrzeuges während eines Anfahrvorganges erfolgt. Dieses Rückrollen wird in der Regel durch die Aktivierung zusätzlich dafür vorgesehener Bremseinrichtungen verhindert. Diese sind beispielsweise in Form sogenannter Feststellbremseinrichtungen, im Pkw in der Regel in Form von Handbremseinrichtungen, ausgeführt. Um ein unerwünschtes Zurückbewegen des Fahrzeuges sicher zu verhindern und einen reibungslosen Anfahrvorgang zu gewährleisten, sind eine Reihe von Maßnahmen bekannt, die insbesondere beim Anfahren am Berg die Freigabe der Bremseinrichtung im Bezug auf andere Aktivitäten in ihrer zeitlichen Abfolge betreffen. So werden beispielsweise die Feststellbremseinrichtungen gemäß DE 44 21 088 A1 erst nach Vorliegen bestimmter Bedingungen gelöst. Dies bedingt jedoch einen erheblichen zusätzlichen
steuerungstechnischen Aufwand sowie ferner ein zusätzliches Element zur Realisierung der Feststell- bzw. Haltefunktion bzw. der Verhinderung eines unerwünschten Rückrollens.Power transmission units, comprising at least one input and one output as well as a starting element arranged therebetween and a transmission connected downstream, are known in a large number of designs. The starting elements can be designed as desired. These can be designed as wear-free starting elements, for example in the form of hydrodynamic components, or as frictionally starting elements. There are also a number of options for the specific structural design of the transmission. This can be designed as a continuously variable transmission or in the form of a manual transmission, comprising at least one switching stage. Power transmission units of this type are used in drive trains for vehicles, the input being connectable at least indirectly, ie directly or indirectly, to a drive machine, while the output is coupled at least indirectly in a rotationally fixed manner to the wheels to be driven. Due to the arrangement in the power flow between the drive machine and the wheels, the introduction of the power is possible both from the input of the power transmission unit, ie from the side of the drive machine and from the side of the output, for example when rolling backwards on the mountain or in overrun with the wheels. This is particularly the case if the vehicle rolls back undesirably during a starting process. This rolling back is generally prevented by the activation of additional braking devices provided for this purpose. These are implemented, for example, in the form of so-called parking brake devices, in the form of hand brake devices in the car as a rule. In order to reliably prevent an unwanted moving back of the vehicle and to ensure a smooth start-up process, a number of measures are known which relate to the release of the braking device with regard to other activities in terms of their time sequence, particularly when starting up on a mountain. For example, the parking brake devices according to DE 44 21 088 A1 are only released after certain conditions have been met. However, this requires a considerable additional Control engineering effort and also an additional element to realize the locking or holding function or the prevention of unwanted rolling back.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Rückrollverhinderung für Antriebsstränge für den Einsatz in Fahrzeugen der eingangs genannten Art mit integrierter Leistungsübertragungseinheit derart zu schaffen, dass diese Nachteile vermieden werden und auf einfache Art und Weise ein unerwünschtes Zurückrollen, insbesondere beim Anfahren am Berg, sicher verhindert wird, wobei dies möglichst nicht mehr abhängig von steuerungstechnisch zu erfassenden und auszuwertenden Ist-Größen erfolgen muss. Femer sollte die Einrichtung auch unabhängig von der Fahrtrichtung eine unerwünschte Fortbewegung des Fahrzeugs sicher ausschließen, wobei die unerwünschte Fortbewegung auch in einer Verhinderung eines unerwünschten Vorwärtsbewegens am Berg bestehen kann.The invention is therefore based on the object of preventing rollback for drive trains for use in vehicles of the type mentioned at the outset with an integrated power transmission unit in such a way that these disadvantages are avoided and an undesired rolling back, in particular when starting off on a mountain, is safe is prevented, this possibly no longer having to be dependent on actual variables to be recorded and evaluated in terms of control technology. Furthermore, the device should also reliably preclude unwanted locomotion of the vehicle regardless of the direction of travel, the undesirable locomotion also being able to prevent undesired forward movement on the mountain.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale des Anspruches 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.The solution according to the invention is characterized by the features of claim 1. Advantageous refinements are described in the subclaims.
Erfindungsgemäß umfasst die Leistungsübertragungseinheit ein Anfahrelement und ein diesem nachgeschaltetes Getriebe, wobei in Leistungsübertragungsrichtung vom Eingang der Leistungsübertragungseinheit zum Ausgang der Leistungsübertragungseinheit betrachtet zwischen dem Ausgang des Anfahrelementes und dem Ausgang des Getriebes eine Rückrollverhinderung in Form einer synchron schaltbaren formschlüssigen Kupplung vorgesehen ist, die zwischen einem in diesem Bereich angeordneten, Leistung übertragenden oder mit einem mit dem leistungsubertragenden Element drehfest verbundenen Element und einem ruhenden bzw. ortsfesten Bauelement oder Gehäuse angeordnet ist. Dabei ist die synchron schaltbare Kupplung räumlich in axialer Richtung vom Eingang zum Ausgang der Leistungsübertragungseinheit betrachtet an beliebiger Stelle hinter dem Anfahrelement angeordnet.According to the invention, the power transmission unit comprises a starting element and a transmission connected downstream of it, wherein in the power transmission direction, viewed from the input of the power transmission unit to the output of the power transmission unit, a rollback prevention in the form of a synchronously switchable positive clutch is provided between the output of the starting element and the output of the transmission arranged in this area, transmitting power or with an element connected in a rotationally fixed manner to the power-transmitting element and a stationary or stationary component or housing. The clutch, which can be switched synchronously, is arranged spatially in the axial direction from the input to the output of the power transmission unit at any point behind the starting element.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht damit ein Festsetzen der leistungsubertragenden Bauteile auf einfache Art und Weise durch lediglich ein
zusätzliches Element im Antriebsstrang. Je nach Ausgestaltung der synchron schaltbaren formschlüssigen Kupplung kann diese Funktion dabei sogar unabhängig von der Richtung der Einleitung des Momentes in die Leistungsübertragungseinheit und damit beim Einsatz in Antriebssträngen von der Fahrtrichtung bzw. von der Betriebsart Schubbetrieb oder Traktionsbetrieb erfolgen. Bei Aktivierung der synchron schaltbaren formschlüssigen Kupplung wird immer eine Sperrwirkung erzielt, die ein Abbremsen des leistungsubertragenden Elementes und damit der mit diesem gekoppelten Elemente - dem Eingang der Leistungsübertragungseinheit und/oder dem Ausgang der Leistungsübertragungseinheit - ermöglicht. Die einzigste Maßnahme die zu treffen ist, ist das bei gewünschtem Stillstand die synchron schaltbare Kupplung zu aktivieren ist, während bei Aufhebung der Rückrollverhinderung diese wiederum deaktiviert werden muss.The solution according to the invention thus enables the power-transmitting components to be fixed in a simple manner by only one additional element in the drive train. Depending on the design of the synchronously switchable positive clutch, this function can even take place regardless of the direction of the introduction of the torque into the power transmission unit and thus, when used in drive trains, from the direction of travel or from the overrun mode or traction mode. When the synchronously switchable positive coupling is activated, a blocking effect is always achieved, which enables the power-transmitting element and thus the elements coupled to it - the input of the power transmission unit and / or the output of the power transmission unit - to be braked. The only measure to be taken is that the synchronously switchable clutch is to be activated when the standstill is desired, whereas when the rollback prevention is canceled, this must be deactivated again.
Aufgrund der Schaltbarkeit der Rückrollverhinderung wird ein Freischaukeln des Fahrzeuges zugelassen. Dieses ist immer dann erforderlich, wenn sich das Fahrzeug beispielsweise im Schnee oder Dreck festgefahren hat und durch wechselweises Anfahren und Zurückrollen in Schwung versetzt werden soll, um aus dieser Situation herauszukommen. Im Getriebe muss dabei die Fahrtrichtung nicht umgeschaltet werden.Due to the switchability of the rollback prevention, the vehicle is allowed to rock freely. This is always necessary if the vehicle has got stuck in snow or dirt, for example, and is to be set in motion by alternate starting and rolling back in order to get out of this situation. The direction of travel does not have to be changed in the transmission.
Zur nachfolgenden Erklärung werden folgende Begriffe vorab definiert:The following terms are defined in advance for the following explanation:
Leistungsübertragungsbereich - Bereich in Kraftflussrichtung bzw.Power transmission area - area in the direction of power flow or
Leistungsflussrichtung vom Eingang zum Ausgang der Leistungsübertragungseinheit betrachtet zwischen dem Anfahrelement und dem Ausgang der Leistungsübertragungseinheit rotierendes Element imDirection of power flow from the input to the output of the power transmission unit viewed between the starting element and the output of the power transmission unit rotating element in
Leistungsübertragungsbereich- leistungsübertragendes Element oder mit dem leistungsubertragenden Element gekoppeltes ElementPower transmission area - power transmitting element or element coupled to the power transmitting element
Bezüglich der Anordnung der synchron schaltbaren formschlüssigen Kupplung zwischen dem rotierenden Element im Leistungsübertragungsbereich zwischen dem
Anfahrelement und dem Ausgang der Leistungsübertragungseinheit und dem ortsfesten Element bzw. Gehäuse in der Leistungsübertragungseinheit bestehen eine Vielzahl von Möglichkeiten. Die Anordnung der synchron schaltbaren Kupplung und damit die beabsichtigte Kopplung zwischen dem rotierenden Element im Leistungsübertragungsbereich und dem Gehäuse kann, wie bereits ausgeführt, an beliebiger Stelle in axialer Richtung betrachtet zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Leistungsübertragungseinheit erfolgen. Denkbar sind beispielsweise nachfolgende Anordnungen, die durch die Ausbildung der Leistung übertragenden Elemente entsprechend der nachfolgend genannten Möglichkeiten charakterisiert sind:With regard to the arrangement of the synchronously switchable positive coupling between the rotating element in the power transmission area between the Starting element and the output of the power transmission unit and the stationary element or housing in the power transmission unit are a variety of options. The arrangement of the synchronously switchable coupling and thus the intended coupling between the rotating element in the power transmission area and the housing can, as already stated, take place anywhere in the axial direction between the input and the output of the power transmission unit. The following arrangements are conceivable, for example, which are characterized by the design of the power-transmitting elements in accordance with the following options:
Ausbildung des Leistung übertragenden Elementes als Ausgang des Anfahrelementes ( bei Ausgestaltung als hydrodynamische Kupplung beispielsweise des Sekundärrades oder des mit diesem gekoppelten Elementes)Formation of the power-transmitting element as the output of the starting element (in the case of a hydrodynamic coupling, for example, the secondary wheel or the element coupled to it)
Ausbildung des Leistung übertragenden Bauelementes in Form einer Verbindungswelle zwischen dem Anfahrelement und dem Getriebe oder einer Verbindungswelle an beliebiger Stelle im GetriebeFormation of the power-transmitting component in the form of a connecting shaft between the starting element and the transmission or a connecting shaft at any point in the transmission
Ausbildung des Leistung übertragenden Elementes als Getriebeeingangswelle Ausbildung des Leistung übertragenden Elementes als Getriebeelement bzw. ein drehfest mit diesem gekoppeltes Element, beispielsweise ein Stirnrad oder Planetenrad oder eine mit diesen drehfest gekoppelte Welle oder Nabe Ausbildung des Leistung übertragenden Elementes als Vorgelegewelle.Design of the power-transmitting element as a transmission input shaft Design of the power-transmitting element as a gear element or an element that is non-rotatably coupled to it, for example a spur gear or planet gear or a shaft or hub that is non-rotatably coupled to it.
Das Getriebe selbst kann ebenfalls vielgestaltig ausgeführt werden. Dieses kann beispielsweise in Vorgelegebauweise, als Planetenradgetriebe oder kombiniertes Planeten-Stirnradgetriebe zur Realisierung einzelner Gangstufen oder als stufenloses Getriebe ausgeführt werden. Bei Ausbildung in Vorgelegebauweise umfasst dieses wenigstens ein erstes Vorgelege, welches den Ausgang des Anfahrelementes mit dem Ausgang der Leistungsübertragungseinheit über eine Vorgelegewelle und über mit dieser koppelbare, die Schaltstufen charakterisierende weitere Vorgelege verbindet. Dabei sind den einzelnen Vorgelegen, die die einzelnen Gangstufen charakterisieren, Schaltelemente zugeordnet, die je nach Anordnung entweder das Vorgelege direkt mit dem Ausgang bzw. einer mit diesen gekoppelten
Welle oder einem rotierenden Bauelement verbinden oder aber eine Verbindung des die jeweilige Gangstufe realisierenden Vorgeleges mit der parallel zum Anfahrelement angeordneten Vorgelegewelle. Bei Zuordnung der Schaltelemente zur mit dem Ausgang der Leistungsübertragungseinheit gekoppelten Welle ist dabei eine Anordnung der synchron schaltbaren formschlüssigen Kupplung an beliebiger Stelle in axialer Richtung vom Eingang der Leistungsübertragungseinheit zum Ausgang der Leistungsübertragungseinheit betrachtet zwischen Vorgelegewelle und ortsfesten Element oder Gehäuse möglich. Die Anordnung kann dann beispielsweise hinter den die einzelnen Gangstufen realisierenden Vorgelegen erfolgen oder aber zwischen den einzelnen Vorgelegen.The transmission itself can also be designed in a variety of ways. This can be carried out, for example, in countershaft construction, as a planetary gear or a combined planetary spur gear for realizing individual gear stages or as a continuously variable transmission. In the case of a countershaft construction, this comprises at least one first countershaft which connects the output of the starting element to the output of the power transmission unit via a countershaft and via further countershaft which can be coupled and characterizes the switching stages. The individual devices that characterize the individual gear stages are assigned switching elements that, depending on the arrangement, either the gear directly with the output or one coupled to it Connect shaft or a rotating component or a connection of the countershaft implementing the respective gear stage with the countershaft arranged parallel to the starting element. When the switching elements are assigned to the shaft coupled to the output of the power transmission unit, it is possible to arrange the synchronously switchable positive coupling at any point in the axial direction from the input of the power transmission unit to the output of the power transmission unit between the countershaft and the stationary element or housing. The arrangement can then take place, for example, behind the present in the individual gear stages or between the individual present.
Bezüglich der Ausführung des Anfahrelementes sind eine Vielzahl von Möglichkeiten denkbar. Dieses kann als verschleißfreies Anfahrelement oder aber verschleißbehaftetes Anfahrelement ausgeführt sein. Im erstgenannten Fall werden vorzugsweise hydrodynamische Komponenten gewählt, die als hydrodynamische Kupplungen, umfassend mindestens ein Primärschaufelrad und ein Sekundärschaufelrad, vorlegen. Ausführungen als hydrodynamische Drehzahl- /Drehmomentwandler sind ebenfalls denkbar. In diesem Fall ist zusätzlich wenigstens ein Leitrad vorgesehen. Verschleißbehaftete Lösungen liegen in der Regel als nasslaufende oder trockenlaufende Lamellenkupplungen oder einfache Scheibenkupplungen vor. Andere Möglichkeiten der Ausgestaltung der Anfahrelemente sind ebenfalls denkbar. Beispielsweise wird auf elektrische oder hydrostatische Lösungen verwiesen. Um nur die Vorteile bestimmter Betriebsbereiche zu nutzen, kann dem Anfahrelement auch eine Einrichtung zur Überbrückung zugeordnet werden. Dabei werden der Eingang und der Ausgang des Anfahrelementes starr miteinander gekoppelt. Die Einheit aus Anfahrelement und Überbrückungseinrichtung bildet dabei eine Anfahreinheit, wobei für die Anordnung der formschlüssigen synchron schaltbaren Kupplung das gleiche gilt wie für das Anfahrelement. Zur Gewährleistung einer Rückrollverhinderung in allen Betriebszuständen der Leistungsübertragungseinheit erfolgt jedoch die Anbindung der synchron schaltbaren formschlüssigen Kupplung in dieser in einem Bereich, der durch den Ausgang der Anfahreinheit und den Ausgang der Leistungsübertragungseinheit charakterisiert ist. Die Anordnung am Ausgang des
Anfahrelementes erfolgt hinter dem Bereich, der zur drehfesten Kopplung zwischen Eingang und Ausgang des Anfahrelementes vorgesehen ist.A large number of possibilities are conceivable with regard to the design of the starting element. This can be designed as a wear-free starting element or a starting element subject to wear. In the former case, hydrodynamic components are preferably chosen which present as hydrodynamic clutches, comprising at least one primary impeller and one secondary impeller. Designs as hydrodynamic speed / torque converters are also conceivable. In this case, at least one stator is additionally provided. Solutions subject to wear are usually available as wet-running or dry-running multi-plate clutches or simple disc clutches. Other options for designing the starting elements are also conceivable. For example, reference is made to electrical or hydrostatic solutions. In order to use only the advantages of certain operating areas, a device for bridging can also be assigned to the starting element. The input and the output of the starting element are rigidly coupled to one another. The unit consisting of the starting element and the bridging device forms a starting unit, the same applies to the arrangement of the form-fitting, synchronously switchable clutch as to the starting element. To ensure rollback prevention in all operating states of the power transmission unit, however, the connection of the synchronously switchable form-locking clutch is carried out in this area, which is characterized by the output of the starting unit and the output of the power transmission unit. The arrangement at the exit of the Starting element takes place behind the area which is provided for the rotationally fixed coupling between the input and output of the starting element.
Der synchron schaltbaren formschlüssigen Kupplung ist eine Betätigungseinrichtung zugeordnet. Diese kann vielgestaltig ausgeführt sein. Denkbar sind beispielsweise mechanische, elektrische, pneumatische, hydraulische und elektro-mechanische, elektro-pneumatische, elektro-hydraulische Lösungen. Die konkrete Ausführung ist dabei von den Randbedingungen des Einsatzfalles abhängig. Vorzugsweise werden jedoch Lösungen gewählt, bei denen mit geringem Aufwand, insbesondere mit kleinen Stelleinrichtungen, große Kräfte erzeugt werden können und die einfach in Fahrsteuerungen integrierbar sind.An actuating device is assigned to the synchronously switchable positive coupling. This can take many forms. For example, mechanical, electrical, pneumatic, hydraulic and electro-mechanical, electro-pneumatic, electro-hydraulic solutions are conceivable. The specific execution depends on the boundary conditions of the application. However, solutions are preferably chosen in which large forces can be generated with little effort, in particular with small actuating devices, and which can be easily integrated into driving controls.
Die synchron schaltbare formschlüssige Kupplung umfasst wenigstens ein erstes, formschlüssige Mitnahmeelemente aufweisendes oder diese tragendes Kupplungselement, welches bei Aktivierung der Kupplung mit dazu komplementär ausgebildeten Mitnahmeelementen am zweiten Kupplungselement wenigstens mittelbar in Wirkverbindung bringbar ist. Dabei wird das erste Kupplungselement vom Gehäuse oder einem ortsfesten Bauteil, insbesondere einem daran ausgebildeten dafür vorgesehenen Bereich oder einem mit diesem verbundenen Element, gebildet, während das zweite Kupplungselement von einem im Leistungsfluss liegenden Leistung übertragenden oder drehfest mit diesem gekoppelten Element direkt gebildet wird oder aber mit diesem drehfest verbindbar ist. Dabei kann je nach Ausgestaltung des Leistung übertragenden Elementes dieses entweder direkt mit den Mitnahmeelementen am ersten Kupplungselement in Wirkverbindung gebracht werden, indem dieses beispielsweise in axialer Richtung verschiebbar ist oder indirekt über weitere Zwischenelemente. Dies gilt in Analogie auch für das erste Kupplungselement. Bei direkter Kopplung zwischen erstem und zweiten Kupplungselement ist dabei wenigstens eines der beiden, diese tragenden Elemente in seiner Lage veränderlich, insbesondere in axialer Richtung verschiebbar. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung wird jedoch der Formschluss über ein drittes Kupplungselement in Form eines Zwischenelementes erzeugt. In diesem Fall sind die das erste und zweite Kupplungselement charakterisierenden Mitnahmeelemente direkt am ortsfesten Bauteil und dem Leistung übertragenden
Bauteil bzw. einem drehfest mit diesem gekoppelten Element angeordnet. Die Anordnung erfolgt in dafür vorgesehenen Flächenbereichen. Ferner sind Mittel zur insbesondere axialen Festsetzung des verschiebbaren Kupplungselementes, insbesondere des Zwischenelementes, d. h. zur Lagefixierung dessen in axialer Richtung vom Eingang zum Ausgang der Leistungsübertragungseinheit betrachtet, vorgesehen. Diese werden gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung von der Betätigungseinrichtung mitgebildet, so dass keine zusätzlichen Maßnahmen erforderlich werden. D. h., dass beispielsweise bei Nutzung einer elektro- pneumatischen oder hydraulischen Betätigungseinrichtung der Druck zur Aktivierung der schaltbaren Kupplung auch zum Halten des Kupplungselementes in seiner Lage genutzt wird. Dazu ist beispielsweise das Zwischenelement als Kolben ausgebildet oder mit mindestens einem Kolben drehfest verbunden, wobei die Betätigungseinrichtung am Kolben wirksam wird. Bei Lösungen, bei welchen der Betätigungsdruck hydraulisch oder pneumatisch erzeugt wird, wird der Kolbendruck im Gehäuse oder dem ortsfesten Bauteil oder an beiden geführt, wobei die zur Beaufschlagung des Kolbens erforderlichen Druckkammern vom Gehäuse oder dem ortsfesten Bauteil oder beidem gebildet werden. Die Betätigungseinrichtung weist dazu ein Druckbereitstellungssystem auf, umfassend eine Druckquelle, die den Kolben auf der der Verschiebungsrichtung zum Erreichen der Eingriffsstellung entgegengesetzt aufgerichteten Stirnseite beaufschlagt. Diese Druckquelle oder eine weitere Druckquelle kann dann dazu genutzt werden, den Kolben auf einer in Verschiebungsrichtung zum Eingriff gerichteten Stirnseite zu beaufschlagen. Im erstgenannten Fall wird der Kolben oder bei Lösungen mit mehr als einem Kolben ein zweiter Kolben auf der der Verschiebungseinrichtung zum Erreichen der Eingriffsstellung entgegengesetzt ausgerichteten Stirnseite von der Druckquelle zur Deaktivierung beaufschlagt. Der Wechsel zwischen Aktivierung und Deaktivierung und damit der Beaufschlagung der unterschiedlichen Kolbenflächen wird über Mittel zur wähl weisen Beaufschlagung der einzelnen Kolbenstirnseiten oder Kolben, vorzugsweise wenigstens eine für jede Richtung gesteuert. Die Mitnahmeelemente am dritten Kupplungselement, insbesondere dem Zwischenelement und den weiteren Kupplungselementen, insbesondere dem am ortsfesten Bauteil oder Gehäuse sowie dem Leistung übertragenden Element oder dem mit diesem gekoppelten Element, sind in axialer Richtung betrachtet gerade oder gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausgestaltung schräg ausgerichtet. D. h., dass die die Mitnahmeelemente charakterisierenden Flanken bzw. Flankenlinien in axialer Richtung betrachtet im ersten Fall parallel zur theoretischen Rotationsachse des Anfahrelementes verlaufen und im zweiten Fall bei Projizierung der die Mitnahmeelemente tragenden Umfangsflächen in eine Ebene und Verschiebung der den Verlauf der Mitnahmeelemente charakterisierenden Flankenlinien in eine gemeinsame Ebene mit der Rotationsachse in einem Winkel zur Rotationsachse verlaufen. Die den Verlauf der einzelnen Mitnahmeelemente beschreibenden Flankenlinien sind dann in axialer Richtung vom Eingang zum Ausgang in Umfangsrichtung betrachtet entgegen der Drehrichtung des Anfahrelementes bzw. der mit diesem gekoppelten Antriebsmaschine ausgerichtet. Mit dieser Lösung wird es möglich, eine selbsttätige Rückstellung des Zwischenelementes bzw. dritten Kupplungselementes bei Unterbrechung oder Deaktivierung der Betätigung und Haltekraft in axialer Richtung zu erzielen, indem das Restmoment bzw. das Überschussmoment aus dem Anfahrelement, insbesondere bei Verwendung eines hydraulischen Kreislaufes bei Beendigung des Bremsvorganges bzw. beim Anfahren am Berg genutzt wird. Diese Lösung zeichnet sich dabei durch einen besonders geringen fertigungs- und steuerungstechnischen Aufwand aus, da lediglich zur Aktivierung der schaltbaren Kupplung, d. h. in axialer Richtung zum Zweck des in Eingriffbringens der Mitnahmeelemente eine Betätigungskraft und zum Halten des Kupplungselementes in seiner Position in axialer Richtung eine Haltekraft erforderlich wird, während zur Deaktivierung nur eine Unterbrechung bzw. Reduzierung dieser Kräfte bis auf Null benötigt wird. .The synchronously switchable positive coupling comprises at least a first coupling element which has positive driving elements or which carries these, which can be at least indirectly brought into operative connection with activation of the coupling with complementary driving elements on the second coupling element. The first coupling element is formed by the housing or a stationary component, in particular an area provided therefor or an element connected to it, while the second coupling element is formed directly by an element that transmits power or is non-rotatably coupled to it or else is rotatably connected with this. Depending on the design of the power-transmitting element, it can either be brought into operative connection directly with the driving elements on the first coupling element, for example by being displaceable in the axial direction, or indirectly via further intermediate elements. Analogously, this also applies to the first coupling element. In the case of a direct coupling between the first and second coupling elements, at least one of the two elements carrying these can be changed in its position, in particular displaceable in the axial direction. According to a particularly advantageous embodiment, however, the positive connection is generated via a third coupling element in the form of an intermediate element. In this case, the driver elements that characterize the first and second coupling elements are directly on the stationary component and transmit the power Component or an element rotatably coupled to this. The arrangement takes place in designated areas. Means are also provided for, in particular, axially fixing the displaceable coupling element, in particular the intermediate element, ie for fixing its position in the axial direction from the input to the output of the power transmission unit. According to a particularly advantageous embodiment, these are formed by the actuating device, so that no additional measures are necessary. This means that, for example, when using an electro-pneumatic or hydraulic actuating device, the pressure for activating the switchable clutch is also used to hold the clutch element in its position. For this purpose, for example, the intermediate element is designed as a piston or is connected in a rotationally fixed manner to at least one piston, the actuating device acting on the piston. In solutions in which the actuation pressure is generated hydraulically or pneumatically, the piston pressure is guided in the housing or the fixed component or on both, the pressure chambers required for acting on the piston being formed by the housing or the fixed component or both. For this purpose, the actuating device has a pressure supply system, comprising a pressure source which acts on the piston on the end face which is opposite the displacement direction in order to reach the engagement position. This pressure source or a further pressure source can then be used to pressurize the piston on an end face directed towards engagement in the displacement direction. In the former case, the piston or, in the case of solutions with more than one piston, a second piston is acted upon by the pressure source for deactivation on the end face oriented opposite to the displacement device in order to reach the engagement position. The change between activation and deactivation and thus the action on the different piston surfaces is controlled by means for selectively acting on the individual piston faces or pistons, preferably at least one for each direction. The driving elements on the third coupling element, in particular the intermediate element and the further coupling elements, in particular the fixed component or housing and the power-transmitting element or the element coupled to it, are straight in the axial direction or according to one particularly advantageous embodiment aligned obliquely. In other words, the flanks or flank lines that characterize the entrainment elements, viewed in the axial direction, run parallel to the theoretical axis of rotation of the starting element in the first case, and in the second case when the peripheral surfaces carrying the entrainment elements are projected into a plane and the characterize the course of the entrainment elements Flank lines run in a common plane with the axis of rotation at an angle to the axis of rotation. The flank lines describing the course of the individual entrainment elements are then oriented in the axial direction from the entrance to the exit in the circumferential direction against the direction of rotation of the starting element or the drive machine coupled to it. With this solution, it is possible to automatically reset the intermediate element or third coupling element when the actuation and holding force is interrupted or deactivated in the axial direction by the residual torque or the excess torque from the starting element, in particular when using a hydraulic circuit when the Braking process or when starting on a mountain. This solution is characterized by a particularly low manufacturing and control expenditure, since only for activating the switchable clutch, ie in the axial direction for the purpose of engaging the driving elements, an actuating force and for holding the coupling element in its position in the axial direction, a holding force is required, while for deactivation only an interruption or reduction of these forces to zero is required. ,
Zur Realisierung eines Eingriffes ausgehend von einer Ausgangsposition und der selbsttätigen Rückstellung in diese ist die Ausrichtung des einzelnen Mitnahmeelementes durch eine sehr große Steigung charakterisiert. Über die Länge in axialer Richtung betrachtet erfolgt keine vollständige Umschlingung in Umfangsrichtung, vorzugsweise nur eine teilweise Umschlingung. Die Größe des Flankenwinkels der Mitnahmeelemente liegt vorzugsweise in einem Bereich von einschließlich 20 bis einschließlich 45 Grad. Zur Überwindung der Haftreibung eines Kupplungselementes ist zwischen diesem und den mit diesen dem Gehäuse oder dem ortsfesten Bauteil eine Rückrollfedereinheit angeordnet.
Die formschlüssigen Mitnahmeelemente sind in Abhängigkeit der Ausgestaltung der einzelnen Kupplungselemente bzw. ihrer Zuordnung zu den einzelnen Elementen der Leistungsübertragungseinheit an diesen direkt oder an mit diesen drehfest gekoppelten Elementen angeordnet. Dabei werden Ausführungen mitIn order to implement an intervention based on a starting position and the automatic return to it, the orientation of the individual driving element is characterized by a very large slope. Viewed over the length in the axial direction, there is no complete wrap in the circumferential direction, preferably only a partial wrap. The size of the flank angle of the driver elements is preferably in a range from 20 to 45 degrees inclusive. In order to overcome the static friction of a coupling element, a return spring unit is arranged between the latter and the housing or the stationary component. Depending on the design of the individual coupling elements or their assignment to the individual elements of the power transmission unit, the form-fitting entrainment elements are arranged on these directly or on elements that are coupled to them in a rotationally fixed manner. In doing so, versions with
a) am Außen- und Innenumfang des dritten Kupplungselementes angeordneten Mitnahmeelementen oder b) am Außen- oder Innenumfang des dritten Kupplungselementes angeordneten Mitnahmeelementen, wobei die für die einzelnen formschlüssigen Verbindungen erforderlichen Mitnahmeelemente auf jeweils einem gemeinsamen Durchmesser oder einem unterschiedlichen Durchmesser angeordnet sinda) driving elements arranged on the outer and inner circumference of the third coupling element, or b) driving elements arranged on the outer or inner circumference of the third coupling element, the driving elements required for the individual positive connections being arranged on a common diameter or a different diameter
unterschieden. Die unter a) genannte Möglichkeit bietet den Vorteil der Möglichkeit unterschiedlicher Ausgestaltung der formschlüssigen Verbindungen von drittem Kupplungselement und ortsfestem Element und dritten Kupplungselement und Leistung übertragenden Element. Dabei kann eine der Verbindungen durch die gerade Ausrichtung der Mitnahmeelemente und die andere durch die schräge Ausrichtung der Mitnahmeelemente gekennzeichnet werden. Bei schräger Ausrichtung erfolgt diese vorzugsweise mit einer Steigung entgegen der Drehrichtung der Antriebsmaschine. Dadurch kann eine selbsttätige Zurückstellung gewährleistet werden. Diese Ausgestaltung ist bei einer Ausführung gemäß b) nur bedingt möglich. Wird das dritte Kupplungselement wenigstens teilweise als Hülse mit größerem Innendurchmesser als der Außendurchmesser des zweiten Kupplungselementes, d. h. dem oder einem drehfest mit dem Leistung übertragenden Element gekoppelten Bereich ausgebildet, sind im einfachsten Fall Mitnahmeelemente am Innenumfang und am Außenumfang des als Zwischenelement ausgebildeten dritten Kupplungselementes zur Realisierung jeweils einer formschlüssigen Verbindung mit dem Leistung übertragenden Element und dem ortsfesten Bauteil angeordnet. Die zu den Mitnahmeelementen am dritten Kupplungselement komplementär ausgebildeten Mitnahmeelemente am Leistung übertragenden Element oder einem drehfest mit diesem verbunden Element sind
dann an dessen Außenumfang angeordnet. Die zu den Mitnahmeelementen am Zwischenelement komplementär ausgebildeten Mitnahmeelemente am ortsfesten Bauteil oder dem Gehäuse sind an dessen Innenumfang angeordnet. Denkbar ist auch die umgekehrte Zuordnung.distinguished. The possibility mentioned under a) offers the advantage of the possibility of different configurations of the form-fitting connections of the third coupling element and the stationary element and the third coupling element and power-transmitting element. One of the connections can be characterized by the straight alignment of the driving elements and the other by the oblique alignment of the driving elements. In the case of oblique alignment, this is preferably carried out with an incline counter to the direction of rotation of the drive machine. This ensures an automatic reset. This embodiment is only possible to a limited extent in an embodiment according to b). If the third coupling element is at least partially designed as a sleeve with a larger inner diameter than the outer diameter of the second coupling element, that is to say the region or a region that is non-rotatably coupled to the power-transmitting element, driving elements are implemented in the simplest case on the inner circumference and on the outer circumference of the third coupling element designed as an intermediate element each arranged a positive connection with the power-transmitting element and the stationary component. The driving elements on the power-transmitting element or an element that is non-rotatably connected to the driving elements that are complementary to the driving elements on the third coupling element are then arranged on its outer circumference. The driver elements on the stationary component or the housing, which are complementary to the driver elements on the intermediate element, are arranged on the inner circumference thereof. The reverse assignment is also conceivable.
Bei dem ortsfesten Bauteil kann es sich um ein ruhendes Bauelement handeln oder ein über eine Bremseinrichtung auf Drehzahl Null abbremsbares Bauelement.The stationary component can be a stationary component or a component that can be braked to zero speed via a braking device.
Die synchron schaltbare Kupplung kann als Klauenkupplung oder Zahnkupplung ausgeführt sein. Die Mitnahmeelemente sind dann als Klauen oder Stirnverzahnung oder mit einer anderen Verzahnung ausgeführt.The synchronously switchable clutch can be designed as a dog clutch or toothed clutch. The driving elements are then designed as claws or spur teeth or with another toothing.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:The solution according to the invention is explained below with reference to figures. The following is shown in detail:
Figur 1 verdeutlicht in schematisch stark vereinfachter Darstellung denFigure 1 illustrates the schematically highly simplified representation
Grundaufbau einer erfindungsgemäß gestaltetenBasic structure of a designed according to the invention
Leistungsübertragungseinheit mit integrierter Rückrollverhinderung; Figur 2 verdeutlicht eine mögliche Ausführung der synchron schaltbaren formschlüssigen Kupplung; Figur 3 verdeutlicht eine Ausführung gemäß Figur 2 mit Anbindung des erstenPower transmission unit with integrated rollback prevention; Figure 2 illustrates a possible embodiment of the synchronously switchable positive coupling; Figure 3 illustrates an embodiment according to Figure 2 with connection of the first
Kupplungselementes über eine Bremseinrichtung an ein ortsfestes bzw. in Umfangsrichtung ruhendes Bauelement, insbesondere Gehäuse; Figur 4 verdeutlicht beispielhaft erfindungsgemäße Anordnungsmöglichkeiten einer synchron schaltbaren formschlüssigen Kupplung in einemCoupling element via a braking device to a stationary or circumferential component, in particular housing; FIG. 4 illustrates, by way of example, arrangement options according to the invention of a synchronously switchable positive coupling in one
Getriebe in Vorgelegebauweise; Figuren 5a bis 5c verdeutlichen mögliche Ausgestaltungen der synchron schaltbarenGearbox in countershaft design; Figures 5a to 5c illustrate possible configurations of the synchronously switchable
Kupplung; Figur 6 verdeutlicht eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der synchron schaltbaren Kupplung mit selbsttätiger Rückstellung; Figur 7 verdeutlicht eine Weiterentwicklung gemäß Figur 6.
Die Figur 1 verdeutlicht in schematisch vereinfachter Darstellung den Grundaufbau und das Grundprinzip einer erfindungsgemäß gestaltetenClutch; Figure 6 illustrates a particularly advantageous embodiment of the synchronously switchable clutch with automatic reset; FIG. 7 illustrates a further development according to FIG. 6. FIG. 1 illustrates the basic structure and the basic principle of a design according to the invention in a schematically simplified representation
Leistungsübertragungseinheit 1 mit Rückrollverhinderung 2 in einem Fahrzeug 3. Die Leistungsübertragungseinheit 1 ist dabei zwischen einer Antriebsmaschine 4 und den anzutreibenden Rädern 5.1 und 5.2 angeordnet. DiePower transmission unit 1 with rollback prevention 2 in a vehicle 3. The power transmission unit 1 is arranged between a drive machine 4 and the wheels 5.1 and 5.2 to be driven. The
Leistungsübertragungseinheit 1 umfasst wenigstens einen Eingang 6 und wenigstens einen Ausgang 7. Zwischen diesen ist ein Aήfahrelement 8 sowie wenigstens ein Getriebe 45, umfassend beispielsweise eine Schaltstufe 9 angeordnet. Erfindungsgemäß ist in Leistungsflussrichtung vom Eingang 6 zum Ausgang 7 betrachtet in einem Leistungsübertragungsbereich 13, der den Bereich zwischen Anfahrelement 8 und Ausgang 7 der Leistungsübertragungseinheit 1 charakterisiert, und damit dem Anfahrelement 8 nachgeordnet ist, eine formschlüssige Kupplung 11 vorgesehen, die der Realisierung einer formschlüssigen Verbindung zwischen einem Gehäuse 12, beispielsweise dem Gehäuse der Leistungsübertragungseinheit 1 oder einem anderen ortsfesten Bauteil und einem Leistung führenden oder übertragenden Element 14 bzw. einem mit diesem drehfest gekoppelten Element dient. Bei der formschlüssigen Kupplung handelt es sich um eine lösbare, synchron schaltbare, formschlüssige Kupplung. Der Formschluss erfolgt dabei in Umfangsrichtung, so dass eine Relativbewegung des Leistung führenden oder übertragenden Elementes 14 gegenüber dem Gehäuse 12 oder dem ortsfesten Bauteil in Umfangsrichtung ausgeschlossen wird bzw. nur im Rahmen des Kupplungsspieles möglich ist. Die synchron schaltbare, formschlüssige Kupplung 11 fungiert somit als Bremse bzw. Feststell- oder Rückrollverhinderung 2 für das die Leistung führende bzw. Leistung übertragende Element 14. Unter Leistung führendem bzw. übertragendem Element werden dabei Getriebeelemente, insbesondere Stirn- oder Planetenradgetriebeelemente oder mit diesen drehfest verbundene Wellen, Naben oder andere drehbar gelagerte Elemente verstanden. Die Anordnung erfolgt dabei räumlich zwischen Eingang 6 und Ausgang 7 betrachtet an beliebiger Position im Bereich 13. Bei Ausführung der synchron schaltbaren formschlüssigen Kupplung 11 mit schräg ausgerichteten Mitnahmeelementen erfolgt die Anordnung zur Sicherstellung einer Rückrollverhinderung in allen Betriebszuständen vorzugsweise in einem Bereich 13', der durch den Ausgang des Anfahrelementes 8 und einer Einrichtung zur Fahrtrichtungsumkehr 12 charakterisiert ist. Die erfindungsgemäße
Lösung ermöglicht somit mit konstruktiv sehr einfachen Mitteln eine Verhinderung unerwünschter Fortbewegung des Fahrzeuges unabhängig von der Fahrtrichtung.Power transmission unit 1 comprises at least one input 6 and at least one output 7. Between them there is an actuating element 8 and at least one gear 45, comprising, for example, a switching stage 9. According to the invention, a positive coupling 11 is provided in the power flow direction from the input 6 to the output 7, in a power transmission area 13, which characterizes the area between the starting element 8 and the output 7 of the power transmission unit 1 and is thus arranged downstream of the starting element 8, which enables the realization of a positive connection between a housing 12, for example the housing of the power transmission unit 1 or another stationary component and a power-carrying or transmitting element 14 or an element rotatably coupled thereto. The positive coupling is a releasable, synchronously switchable, positive coupling. The positive connection takes place in the circumferential direction, so that a relative movement of the power-carrying or transmitting element 14 with respect to the housing 12 or the stationary component in the circumferential direction is excluded or is only possible within the scope of the coupling play. The synchronously switchable, form-fitting clutch 11 thus functions as a brake or locking or roll-back prevention 2 for the power-carrying or power-transmitting element 14. Under power-carrying or power-transmitting element, gear elements, in particular spur gear or planetary gear elements, or with them, are rotationally fixed connected shafts, hubs or other rotatably mounted elements understood. The arrangement takes place spatially between the input 6 and the output 7, viewed at any position in the area 13. When the synchronously switchable form-fitting clutch 11 is designed with obliquely oriented entrainment elements, the arrangement for ensuring rollback prevention in all operating states is preferably carried out in an area 13 ′ through which the output of the starting element 8 and a device for reversing the direction of travel 12 is characterized. The invention The solution thus enables the construction of very simple means to prevent undesired movement of the vehicle regardless of the direction of travel.
Die synchron schaltbare formschlüssige Kupplung 11 umfasst dazu gemäß Figur 2 mindestens zwei miteinander wenigstens mittelbar in Wirkverbindung bringbare Kupplungselemente - ein erstes und zweites Kupplungselement - zur Realisierung einer drehfesten Kopplung zwischen dem Leistung führenden oder übertragenden Element 14 bzw. einem mit diesem drehfest verbundenen Bauteil und dem Gehäuse 12 oder einem anderen ruhenden Bauteil. Das erste Kupplungselement 16 ist am Gehäuse 12 oder einem anderem ruhenden oder ortsfesten Bauteil 15 gelagert oder geführt oder wird von diesem direkt gebildet. Das zweite Kupplungselement 17 ist mit dem Leistung führenden bzw. übertragenden Element 14 oder einem drehfest mit diesem gekoppelten Bauteil verbunden oder wird von diesem gebildet. Gemäß einer besonders einfachen Ausführung, bei welcher die axiale Position von erstem und zweitem Kupplungselement 16, 17 unverändert bleibt, wird die formschlüssige Verbindung zwischen Gehäuse 12 und Leistung übertragenden Element 16 über ein drittes Kupplungselement 18 gewährleistet. Dieses ist gegenüber den beiden anderen Kupplungselementen 16, 17 verschiebbar bzw. in seiner Position diesen gegenüber veränderbar. Die einzelnen Kupplungselemente 16, 17, 18 weisen dazu jeweils Mitnahmeelemente 19, 20, 21 , 22 auf, die zueinander komplementär ausgeführt sind und derart ausgerichtet und ausgeführt sind, dass diese im Zusammenwirken geeignet sind, eine Relativbewegung der einzelnen Kupplungselemente 16, 17, 18 bzw. der mit diesen verbundenen Elemente zueinander in Umfangsrichtung zu verhindern. Die Verbindung mit dem Gehäuse 12 oder einem anderen ruhenden Bauteil 15 kann dabei auch gemäß Figur 3 über eine Bremseinrichtung, hier lediglich angedeutet und mit 23 bezeichnet, erfolgen. Der übrige Grundaufbau entspricht dem in Figur 2 beschriebenen. Ist die synchron schaltbare formschlüssige Kupplung 11 dann betätigt, ist eine Abstützung des Leistung führenden Elementes 14 am Gehäuse 12 oder einem anderen ortsfesten Bauteil über die Bremseinrichtung 23 gegeben.According to FIG. 2, the synchronously switchable positive coupling 11 comprises at least two coupling elements which can be at least indirectly connected to one another - a first and a second coupling element - for realizing a rotationally fixed coupling between the power-carrying or transmitting element 14 or a component connected to it in a rotationally fixed manner and the Housing 12 or another stationary component. The first coupling element 16 is mounted or guided on the housing 12 or another stationary or stationary component 15 or is formed directly by the latter. The second coupling element 17 is connected to the power-carrying or transmitting element 14 or a component that is coupled to it in a rotationally fixed manner or is formed by the latter. According to a particularly simple embodiment, in which the axial position of the first and second coupling elements 16, 17 remains unchanged, the positive connection between the housing 12 and the power-transmitting element 16 is ensured via a third coupling element 18. This can be moved relative to the other two coupling elements 16, 17 or its position can be changed relative to the latter. For this purpose, the individual coupling elements 16, 17, 18 each have driving elements 19, 20, 21, 22, which are designed to be complementary to one another and are aligned and designed such that they are suitable for interaction, a relative movement of the individual coupling elements 16, 17, 18 or to prevent the elements connected to each other in the circumferential direction. The connection to the housing 12 or another stationary component 15 can also take place according to FIG. 3 via a braking device, only indicated here and designated by 23. The remaining basic structure corresponds to that described in FIG. 2. If the synchronously switchable positive coupling 11 is then actuated, the power-carrying element 14 is supported on the housing 12 or another fixed component via the braking device 23.
Verdeutlicht die Figur 1 allgemein die erfindungsgemäße Anordnung einer formschlüssigen synchron schaltbaren Kupplung 11 , welche im Betriebszustand, d.
h. der Betätigung ein Festsetzen wenigstens eines Leistung führenden Elementes 14 im Leistungsfluss in der Leistungsübertragungseinheit 1 und damit der mit diesem gekoppelten Elemente realisiert, verdeutlicht die Figur 4 anhand einer Leistungsübertragungseinheit 1 gemäß Figur 1 Möglichkeiten der Anordnung einer derartigen synchron schaltbaren formschlüssigen Kupplung 11. Diese ist an beliebiger Stelle zwischen dem Anfahrelement 8 und dem Ausgang 7 angeordnet. Das Anfahrelement 8 kann verschiedenartig ausgeführt sein, vorzugsweise ist dieses als verschleißfreies Anfahrelement ausgeführt. Denkbar sind dabei hier nicht dargestellte Ausbildungen als hydrodynamische Kupplung oder hydrodynamischer Wandler oder aber als verschleißbehaftetes Anfahrelement in Form einer reibschlüssigen Kupplung, beispielsweise Scheibenkupplung 10. Die einzelnen Schaltstufen 9 sind dabei dem Anfahrelement 8 nachgeordnet. Die Leistungsübertragungseinheit 1 gemäß Figur 4 ist dabei in Vorgelegebauweise ausgeführt. Zu erkennen ist das Anfahrelement 8, welches mit nachgeordneten Gangstufen bzw. Schaltstufen 9 in Vorgelegebauweise gekoppelt ist. Der die Schaltstufen 9 bildende Teil der Leistungsübertragungseinheit 1 wird dabei als Getriebe in Vorgelegebauweise gezeichnet. Dieses umfasst einen Eingang 24 und einen Ausgang 25, der dem Ausgang 7 entspricht. Das Getriebe in Vorgelegebauweise umfasst ein erstes Vorgelege 26, welches den Ausgang 28 des Anfahrelementes 8 mit einer Vorgelegewelle 29 verbindet. Diese ist beispielsweise parallel zum Eingang 6 angeordnet und ferner parallel zum Ausgang 7. Über einzelne weitere Vorgelege 27.1 bis 27.5 werden unterschiedliche Übersetzungen und damit die Gangstufen 9 realisiert. Das Vorgelege 27.5 dient der Realisierung der Rückwärtsgangstufe. Die einzelnen Vorgelege sind dabei als Stirnradsatz ausgeführt. Die Positionen 11 ' bis 11ιx verdeutlichen dabei mögliche Anordnungen der synchron schaltbaren formschlüssigen Kupplung 11 im Leistungsfluss des Getriebes, wobei die Rückrollverhinderung 2 in allen Vorwärtsfahrstufen und im Rückwärtsgang wirksam wird. Diese Anordnungsmöglichkeiten sind uneingeschränkt für Mitnahmeelemente mit gerader Ausrichtung der diese beschreibenden Flankenlinien geeignet. Demgegenüber verdeutlichen die Positionen 11 ' bis 11 ιx nur die Anordnungsmöglichkeiten, die durch eine Wirkungsweise der Rückrollverhinderung 2 mit schräg ausgerichteten Mitnahmeelementen charakterisiert sind, in allen Vorwärtsfahrstufen. Dazu ist die synchron schaltbare
Kupplung 11 mit dem Ausgang 28 der Anfahreinheit bzw. dem Eingang 24 des Getriebes 45 in Vorgelegebauweise koppelbar oder aber zwischen dem ersten Vorgelege 26 und den Vorgelegen 27.1 bis 27.5. Dabei wird die Vorgelegewelle 29 an beliebiger Stelle gegenüber dem Gehäuse 12 oder aber einem anderen ruhenden Bauteil 15 festgelegt. Entscheidend bei schräger Ausrichtung der Mitnahmeelemente an einem der Kupplungselemente und den dazu komplementären Mitnahmeelementen ist, dass die Anordnung der synchron schaltbaren Kupplung 11 vor der Rückwärtsfahrstufe 27.5 erfolgt. Nur in diesem Fall ist immer gewährleistet, dass auch bei eingelegtem Rückwärtsgang eine Sicherung gegenüber Rückrollen bei schräger Ausrichtung der Mitnahmeelemente gegeben ist.1 generally illustrates the arrangement according to the invention of a positive-locking synchronously switchable clutch 11, which in the operating state, i. H. When actuating a fixing of at least one power-carrying element 14 in the power flow in the power transmission unit 1 and thus the elements coupled to it, FIG. 4 illustrates with the aid of a power transmission unit 1 according to FIG. 1 possibilities of arranging such a synchronously switchable positive coupling 11. This is on arranged anywhere between the starting element 8 and the output 7. The starting element 8 can be designed in various ways, preferably this is designed as a wear-free starting element. Formations not shown here are conceivable as a hydrodynamic clutch or hydrodynamic converter or as a wear-prone starting element in the form of a friction clutch, for example a disk clutch 10. The individual switching stages 9 are arranged downstream of the starting element 8. The power transmission unit 1 according to FIG. 4 is designed as a countershaft construction. The starting element 8 can be seen, which is coupled to subordinate gear stages or gear stages 9 in a countershaft design. The part of the power transmission unit 1 which forms the switching stages 9 is drawn as a gearbox in a countershaft design. This comprises an input 24 and an output 25, which corresponds to the output 7. The gearbox in countershaft construction comprises a first countershaft 26, which connects the output 28 of the starting element 8 with a countershaft 29. This is arranged, for example, parallel to the input 6 and also parallel to the output 7. Different further ratios 27.1 to 27.5 are used to implement different ratios and thus the gear stages 9. The reduction gear 27.5 is used to implement the reverse gear stage. The individual countershafts are designed as a spur gear set. The positions 11 'to 11 ιx illustrate possible arrangements of the synchronously switchable positive clutch 11 in the power flow of the transmission, the rollback prevention 2 being effective in all forward driving stages and in reverse gear. These arrangement options are suitable without restriction for driving elements with a straight alignment of the flank lines describing them. In contrast, the positions 11 'to 11 ιx only illustrate the arrangement options , which are characterized by an operation of the rollback prevention 2 with inclined driving elements , in all forward driving stages . This is the synchronously switchable Coupling 11 can be coupled to the output 28 of the starting unit or the input 24 of the transmission 45 in a countershaft design or between the first countershaft 26 and the counters 27.1 to 27.5. The countershaft 29 is fixed at any point relative to the housing 12 or another stationary component 15. It is crucial in the case of an inclined alignment of the entrainment elements on one of the clutch elements and the complementary entrainment elements that the arrangement of the synchronously switchable clutch 11 takes place before the reverse gear stage 27.5. Only in this case is it always guaranteed that even when reverse gear is engaged, there is protection against rolling back when the driving elements are inclined.
Die Figuren 5 oder 6 verdeutlichen in schematisch vereinfachter Darstellung mögliche Grundausführungen der verwendeten synchron schaltbaren, formschlüssigen Kupplung 11. Der synchron schaltbaren, formschlüssigen Kupplung 11 ist dabei eine Betätigungseinrichtung 28 zugeordnet. Die synchron schaltbare, formschlüssige Kupplung 11 umfasst ein drittes Kupplungselement 18, welches Mitnahmeelemente 21 und 22 trägt. Dieses kann dabei mit den komplementär dazu ausgebildeten Mitnahmeelementen 19 am Gehäuse 12 und 20 am Leistung führenden Element 14 in Wirkverbindung treten. Das erste Kupplungselement 16 ist dabei am Gehäuse 12 oder einem anderen ruhenden Bauteil 15 gelagert oder wird von diesem gebildet. Das zweite Kupplungselement 17 wird von einem Leistung führenden Element 14 gebildet oder ist mit diesem drehfest verbunden. Das erste und zweite Kupplungselement 16, 17 sind in ihrer Lage unveränderbar ausgeführt. Das dritte Kupplungselement 18 ist gegenüber den beiden anderen Kupplungselementen 16, 17 in axialer Richtung verschiebbar angeordnet und vorzugsweise an einem der beiden Elemente geführt. In der Ausgangslage, d. h. im nicht betätigtem Zustand erfolgt kein Eingriff der Mitnahmeelemente 21 mit den Mitnahmeelementen 20 am Leistung führenden Element 14, jedoch vorzugsweise mit den Mitnahmeelementen 19 am Gehäuse oder ortsfesten Bauteil 15. Zur Realisierung der Rückrollverhinderung 2 wird die formschlüssige, synchron schaltbare Kupplung 11 betätigt. Dazu wird das dritte Kupplungselement 18 in axialer Richtung verschoben, so dass die Mitnahmeelemente 21 und die Mitnahmeelemente 18 unter Beibehaltung eines Formschlusses mit den Mitnahmeelementen 19 in
Wirkverbindung gebracht werden und eine formschlüssige Verbindung zwischen dem leistungsführenden Element 14 und dem Gehäuse 12 in Umfangsrichtung ermöglichen. Aufgrund der Lagerung des ersten Kupplungselementes 16 am Gehäuse 12 oder aber einem anderen ortsfesten bzw. ruhenden Bauteil 15 erfolgt dabei die Abstützung der über den Ausgang 7 in das erste Kupplungselement 16 eingeleiteten Kräfte am Gehäuse 12 oder dem ortsfesten Bauteil 15. Die erforderliche Kraft zur Verschiebung des dritten Kupplungselementes 18 wird dabei über eine Betätigungseinrichtung 30, die unterschiedlich ausgestaltet sein kann, realisiert. Im einfachsten Fall ist dazu vorzugsweise das dritte Kupplungselement 18 als Kolben ausgeführt, der über eine Druckbereitstellungseinheit 31 betätig wird. Denkbar ist jedoch auch die Anbindung an einen Kolben. Die Druckbereitstellungseinheit 31 wird am dritten Kupplungselement 18 vorzugsweise an seiner in Verschiebungsrichtung bei Betätigung liegenden Stirnfläche 32 wirksam. Bei der in der Figur 5 dargestellten Ausführung sind die formschlüssigen Mitnahmeelemente 9 am Kupplungselement 16 sowie 20 am leistungsführenden Element 14 und 21 bzw. 22 am dritten Kupplungselement 18 gerade ausgeführt, d. h. die Ausrichtung der Mitnahmeelemente bzw. deren Erstreckung erfolgt in axialer Richtung parallel zur Rotationsachse des leistungsführenden Bauteiles 14. Bei dieser Ausführung ist es erforderlich, bei Betätigung der synchron schaltbaren, formschlüssigen Kupplung 11 das dritte Kupplungselement 18 aktiv ein- und auszurücken. Dies bedeutet, dass die Betätigungseinrichtung 30 dementsprechend ausgeführt sein muss. Vorzugsweise wird über die Druckbereitstellungseinheit 31 eine Verschiebung des ersten Kupplungselementes 16 in beiden Richtungen ermöglicht.FIGS. 5 or 6 illustrate, in a schematically simplified representation, possible basic designs of the synchronously switchable, form-fitting coupling 11 used. The synchronously switchable, form-fitting coupling 11 is assigned an actuating device 28. The synchronously switchable, form-fitting clutch 11 comprises a third clutch element 18 which carries driver elements 21 and 22. This can come into operative connection with the complementary driving elements 19 on the housing 12 and 20 on the power element 14. The first coupling element 16 is mounted on the housing 12 or another stationary component 15 or is formed by this. The second coupling element 17 is formed by a power-carrying element 14 or is connected to it in a rotationally fixed manner. The position of the first and second coupling elements 16, 17 is unchangeable. The third coupling element 18 is arranged to be displaceable in the axial direction relative to the other two coupling elements 16, 17 and is preferably guided on one of the two elements. In the initial position, that is to say in the non-actuated state, there is no engagement of the driving elements 21 with the driving elements 20 on the power-carrying element 14, but preferably with the driving elements 19 on the housing or stationary component 15. To achieve the rollback prevention 2, the form-fitting, synchronously switchable clutch is used 11 operated. For this purpose, the third coupling element 18 is displaced in the axial direction, so that the driving elements 21 and the driving elements 18 while maintaining a positive fit with the driving elements 19 in Be brought into operative connection and enable a positive connection between the power-carrying element 14 and the housing 12 in the circumferential direction. Due to the mounting of the first coupling element 16 on the housing 12 or another stationary or stationary component 15, the forces introduced via the output 7 into the first coupling element 16 are supported on the housing 12 or the stationary component 15. The force required for displacement of the third coupling element 18 is realized via an actuating device 30, which can be configured differently. In the simplest case, the third clutch element 18 is preferably designed as a piston, which is actuated via a pressure supply unit 31. However, connection to a piston is also conceivable. The pressure supply unit 31 is effective on the third coupling element 18, preferably on its end face 32 lying in the direction of displacement when actuated. In the embodiment shown in FIG. 5, the positive driving elements 9 on the coupling element 16 and 20 on the power-carrying element 14 and 21 or 22 on the third coupling element 18 are straight, ie the alignment of the driving elements or their extension takes place in the axial direction parallel to the axis of rotation of the power-carrying component 14. In this embodiment, it is necessary to actively engage and disengage the third clutch element 18 when the synchronously switchable, form-fitting clutch 11 is actuated. This means that the actuating device 30 must be designed accordingly. A displacement of the first coupling element 16 in both directions is preferably made possible via the pressure supply unit 31.
Bei der Ausführung gemäß Figur 5a ist ferner das dritte Kupplungselement 18 beispielhaft als Hülse 33 ausgeführt, die am Außenumfang 34 die Mitnameelemente 21 zur Kopplung mit den Mitnahmeelementen 19 am Gehäuse 12 trägt und an ihrem Innenumfang 35 Mitnahmeelemente 22 zur Kopplung mit dem leistungsführenden Element 14. Die Mitnahmeelemente 19 am Gehäuse 12 sind dabei an einem Innenumfang 36 bildenden Teilbereich angeordnet, während die Mitnahmeelemente 20 am Leistung führenden oder übertragenden Element 14 an einem einen Außenumfang bildenden Teilbereich 37 angeordnet sind. Diese Möglichkeit stellt
eine Möglichkeit dar, die hinsichtlich der Anordnung der Druckbereitstellungseinrichtung 31 , der Beaufschlagung des dritten Kupplungselementes 18 und der Führung dieses relativ leicht und einfach zu gestalten ist. Ferner denkbar, sind entsprechend der Ausgestaltung der geometrischen Form der Kupplungselemente 16, 17 bzw. der diese bildenden Teilbereiche an Gehäuse 12 und Leistung führenden Element 14 Ausführungen, bei denen beispielsweise gemäß Figur 5b der Formschluss mit dem leistungsführenden Bauteil 14 über formschlüssige Mitnahmeelemente 21 an einem einen Außenumfang bildenden Teilbereich 37 des dritten Kupplungselementes 18 und einem einen Innenumfang bildenden Teilbereich 38 erfolgt. Die dazu komplementären Mitnahmeelemente 20 und 19 sind dann an einem Innenumfang bildenden Teilbereich 39 des zweiten Kupplungselementes 17 und einem Außenumfang bildenden Teilbereich 40 des ersten Kupplungselementes 16 angeordnet. Das dritte Kupplungselement 18 liegt somit quasi als Stufenhülse vor.In the embodiment according to FIG. 5 a, the third coupling element 18 is also designed, for example, as a sleeve 33, which carries the driving elements 21 on the outer circumference 34 for coupling with the driving elements 19 on the housing 12 and 35 driving elements 22 on its inner circumference for coupling with the power-carrying element 14. The driving elements 19 on the housing 12 are arranged on a partial area forming an inner circumference 36, while the driving elements 20 on the power-carrying or transmitting element 14 are arranged on a partial area 37 forming an outer circumference. This opportunity is a possibility that is relatively easy and simple to design with regard to the arrangement of the pressure supply device 31, the loading of the third coupling element 18 and the guidance thereof. Also conceivable are, according to the configuration of the geometric shape of the coupling elements 16, 17 or the sub-areas forming the housing 12 and the power-carrying element 14, in which, for example, according to FIG. 5b, the positive connection with the power-carrying component 14 via positive driving elements 21 on one an outer periphery forming portion 37 of the third coupling element 18 and an inner periphery forming portion 38. The complementary driving elements 20 and 19 are then arranged on a partial region 39 of the second coupling element 17 forming an inner circumference and a partial region 40 of the first coupling element 16 forming an outer circumference. The third coupling element 18 is thus quasi as a stepped sleeve.
Demgegenüber verdeutlicht Figur 5c eine Ausführung mit Anordnung der Mitnahmeelemente 21, 22 an einem einen Innenumfang bildenden Teilbereich des dritten Kupplungselementes 18. Diese wirken mit dazu komplementär ausgeführten Mitnahmeelementen 19 und 20 am Gehäuse 12 und dem Leistung übertragenden Element 14 zusammen.In contrast, FIG. 5c illustrates an embodiment with arrangement of the driving elements 21, 22 on a partial area of the third coupling element 18 that forms an inner circumference. These interact with driving elements 19 and 20 on the housing 12 and the power-transmitting element 14 that are complementary thereto.
Die in den Figuren 5a bis 5c dargestellten Ausführungsmöglichkeiten stellen Beispiele dar. Diese sind nicht unbedingt für jede Einbausituation geeignet. Die konkrete Auswahl hängt dabei von den Erfordernissen des Einzelfalles ab und liegt im Ermessen des zuständigen Fachmannes. Die hier beschriebenen Ausführungen sind auch mit schräg ausgerichteten Mitnahmeelementen denkbar.The possible embodiments shown in FIGS. 5a to 5c represent examples. These are not necessarily suitable for every installation situation. The specific selection depends on the requirements of the individual case and is at the discretion of the responsible specialist. The designs described here are also conceivable with inclined driving elements.
Die Mitnahmeelemente der formschlüssigen, synchron schaltbaren Kupplung 11 sind dabei vorzugsweise in Form von Klauen ausgeführt. Bestimmte Verzahnungsformen sind ebenfalls denkbar.The driving elements of the form-fitting, synchronously switchable clutch 11 are preferably designed in the form of claws. Certain types of toothing are also conceivable.
Die Figur 6 verdeutlicht eine besonders vorteilhafte Weiterentwicklung für eine Ausgestaltung gemäß Figur 5a sowie beispielhaft der Figur 2. Diese
Weiterentwicklung ist auch für die in den Figuren 5b und 5c dargestellten Ausführungen anwendbar. Voraussetzung ist, dass die zueinander komplementären Mitnahmeelemente 22 am Kupplungselement 18 und 20 am leistungsführenden Element 14 sowie 21 und 19 am Gehäuse 12 schräg ausgerichtet sind. Die Ausrichtung sowohl am Gehäuse 12 als auch im Kupplungselement 18 muss dabei in gleicher Weise erfolgen. Bei dieser Ausführung kann eine selbsttätige Rückstellung des dritten Kupplungselementes 18 in seiner Ausgangslage erfolgen, wobei dies allein aufgrund konstruktiver Maßnahmen erzielbar ist. Dazu werden die am leistungsführenden Bauelement 14 angeordneten formschlüssigen Mitnahmeelemente 20 in schräger Richtung ausgerichtet, wobei die Ausrichtung in axialer Richtung betrachtet entgegen der Rotationsrichtung des leistungsführenden Elementes 14 bei Leistungsübertragung vom Eingang 6 zum Ausgang 7 im Traktionsbetrieb erfolgen. Dies gilt in Analogie auch für die am dritten Kupplungselement 18 angeordneten Mitnahmeelemente 21 und die am Gehäuse 12 bzw. dem ortsfesten Bauteil 15 angeordneten Mitnahmeelemente 19. Die Mitnahmeelemente 19, 20 und 21 , 22 sind dabei als Klauen oder vorzugsweise Verzahnung ausgeführt. Die einzelnen Klauen oder Verzahnungen, insbesondere die diese charakterisierenden Flankenlinien sind dabei durch einen Verlauf mit großer Steigung entgegen der mittels Pfeil verdeutlichten Rotationsrichtung der Eingangswelle charakterisiert, d. h. dass in dieser Drehrichtung das dritte Kupplungselement 18 zurückgedrückt bzw. zurückgeschraubt werden kann, was zu einer Verschiebung entgegen der Eingriffsrichtung führt. Ferner ist eine Federeinrichtung 41 vorgesehen.. Diese fungiert als Rückholfeder und ist hinsichtlich ihrer Auslegung derart dimensioniert, dass die durch diese aufgebrachte Federkraft nur zur Überwindung der durch das dritte Kupplungselement 18 bedingten Reibung und der sicheren Positionierung in der Ausgangsstellung ausreicht. Zur Aktivierung ist eine hier nicht dargestellte Betätigungseinrichtung vorgesehen. Diese umfasst im einfachsten Fall eine Druckbereitstellungseinrichtung, die wenigstens mittelbar, d.h. direkt oder über weitere Elemente, beispielsweise einen Kolben das dritte Kupplungselement 18 beaufschlagt. Die Funktionsweise gestaltet sich wie folgt: Das dritte Kupplungselement 18 wird über die Druckbereitstellungseinheit in Einrückstellung gefahren und bei passender Konstellation der Mitnahmeelemente 19, 20, 21 und 22 zueinander sofort eingefahren. Entsprechend der Wahl der
Druckbereitstellungseinheit erfolgt die Beaufschlagung des dritten Kupplungselementes mit dem erforderlichen Druck entweder pneumatisch oder hydraulisch oder durch eine andere Energiequelle. Die Mittel zur Bereitstellung der auf das dritte Kupplungselement 18 aufgebrachten Kraft sind dabei derart ausgelegt, dass diese der maximal und das dritte Kupplungselement 18 abzustützenden axialen Kräfte entspricht. Bei Deaktivierung bzw. Unterbrechung der Druckbeaufschlagung über die Druckbereitstellungseinheit wird das Restmoment, welches noch vorhanden ist, ausgenutzt, um das dritte Kupplungselement 18 seine Ausgangsposition zurückzubringen. Die Rückholfeder 41 stützt dabei das dritte Kupplungselement 18 in der Ausgangsstellung. Das System basiert darauf, dass das Überschussmoment zur selbsttätigen Lösung der Kupplung genutzt wird. Dieses tritt auf, sobald das Vortriebsmoment, welches über den Eingang 6 in die Leistungsübertragungseinheit 1 eingebracht wird, größer ist als das abtriebseitige Moment, d. h. als das über den Ausgang 7 eingeleitete Moment. Dieses Überschussmoment ist somit größer als das Haltemoment für das dritte Kupplungselement 18. Beides ist abhängig von der Auslegung der formschlüssigen Mitnahmeelemente, insbesondere deren Steigung. Vorzugsweise wird dabei immer eine sehr große Steigung der Mitnahmeelemente gewählt.FIG. 6 illustrates a particularly advantageous further development for an embodiment according to FIG. 5a and, for example, of FIG. 2. This Further development can also be used for the designs shown in FIGS. 5b and 5c. The prerequisite is that the complementary driving elements 22 on the coupling element 18 and 20 on the power-carrying element 14 and 21 and 19 on the housing 12 are aligned obliquely. The alignment both on the housing 12 and in the coupling element 18 must take place in the same way. In this embodiment, the third coupling element 18 can be automatically reset in its initial position, this being achievable solely on the basis of design measures. For this purpose, the positive driving elements 20 arranged on the power-carrying component 14 are aligned in an oblique direction, the alignment, viewed in the axial direction, taking place against the direction of rotation of the power-carrying element 14 during power transmission from the input 6 to the output 7 in traction mode. In analogy, this also applies to the driving elements 21 arranged on the third coupling element 18 and the driving elements 19 arranged on the housing 12 or the stationary component 15. The driving elements 19, 20 and 21, 22 are designed as claws or preferably toothing. The individual claws or toothings, in particular the flank lines that characterize them, are characterized by a course with a large incline against the direction of rotation of the input shaft, which is indicated by the arrow, ie that the third coupling element 18 can be pushed back or screwed back in this direction of rotation, which counteracts a displacement the direction of engagement. Furthermore, a spring device 41 is provided. This functions as a return spring and is dimensioned in terms of its design such that the spring force applied by it is sufficient only to overcome the friction caused by the third clutch element 18 and to ensure secure positioning in the starting position. An activation device, not shown here, is provided for activation. In the simplest case, this comprises a pressure supply device which acts on the third coupling element 18 at least indirectly, ie directly or via further elements, for example a piston. The mode of operation is as follows: the third clutch element 18 is moved into the engagement position via the pressure preparation unit and, if the driving elements 19, 20, 21 and 22 are configured appropriately, are retracted immediately relative to one another. According to the choice of Pressure supply unit, the third coupling element is acted upon with the required pressure either pneumatically or hydraulically or by another energy source. The means for providing the force applied to the third coupling element 18 are designed such that this corresponds to the maximum axial forces to be supported and the third coupling element 18. When the pressurization via the pressure supply unit is deactivated or interrupted, the residual torque which is still present is used to bring the third coupling element 18 back to its starting position. The return spring 41 supports the third coupling element 18 in the starting position. The system is based on the fact that the excess torque is used for the automatic release of the clutch. This occurs as soon as the propulsion torque, which is introduced into the power transmission unit 1 via the input 6, is greater than the torque on the output side, ie as the torque introduced via the output 7. This excess torque is thus greater than the holding torque for the third coupling element 18. Both are dependent on the design of the form-fitting driving elements, in particular their pitch. Preferably, a very large slope of the driving elements is always chosen.
Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit einer erfindungsgemäß gestalteten Leistungsübertragungseinheit, insbesondere der formschlüssigen, synchron schaltbaren Kupplung 11 ist in der Figur 7 wiedergegeben. Der Grundaufbau entspricht dabei dem in der Figur 6 wiedergegebenen Ausführung. Die synchron schaltbare, formschlüssige Kupplung 11 umfasst ein drittes Kupplungselement 18, welches die Mitnahmeelemente 21 und 22 trägt, die jeweils mit dazu komplementär ausgeführten Mitnahmeelementen 20 am leistungsführenden Element und 19 am Gehäuse 12 oder einem anderen ortsfesten Bauteil 15 formschlüssig in Wirkverbindung bringbar sind. Dabei ist das Kupplungselement 18 als Hülse 33 ausgeführt, wobei diese an ihrem Innenumfang 35 die Mitnahmeelemente 22 aufweist, die formschlüssig mit dem an einem Außenumfang bildenden Teilbereich 37 angeordneten Mitnahmeelementen 20 am Leistung führenden Bauteil 14 in Wirkverbindung bringbar sind. Die zweite formschlüssige Verbindung zur Abstützung des dritten Kupplungselementes 18 am Gehäuse 12 oder einem ortsfesten Bauteil 15
ist zwischen dem Kupplungselement 18 und dem Gehäuse 12 bzw. dem ortsfesten Bauteil 15 ausgeführt. Dazu umfasst das Kupplungselement 18 an seinem Außenumfang 34 Mitnahmeelemente 21 , die mit den Mitnahmeelementen 19 an einem Innenumfang bildenden Teilbereich 36 am Gehäuse 12 bzw. dem ortsfesten Bauteil 15 in Wirkverbindung bringbar sind. Bei den Außen- und Innenumfängen handelt es sich dabei immer wenigstens um Teilbereiche an diesen Bauelementen. Dabei werden erfindungsgemäß die Mitna meelemente der beiden formschlüssigen Verbindungen mit unterschiedlicher Ausrichtung ausgeführt, wobei eine der formschlüssigen Verbindungen mit gerade ausgerichteten Mitnahmeelementen ausgeführt ist, während die zweite mit schräger Ausrichtung ausgebildet wird. Im dargestellten Fall ist die formschlussige Verbindung zwischen drittem Kupplungselement 18 und dem leistungsführenden Element 14 schräg verzahnt ausgeführt, d. h. die den Verlauf dieser beschreibenden Flankenlinien verlaufen in einem Winkel zur Rotationsachse. Zusätzlich wird jedoch die zweite formschlüssige Verbindung zwischen dem dritten Kupplungselement 18 und dem Gehäuse 12 mit gerader Verzahnung ausgebildet, d.h. die deren Verlauf beschreibenden Flankenlinien verlaufen parallel zur Rotationsachse R. Die am Außenumfang 34 des Kupplungselementes 18 angeordneten Mitnahmeelemente 21 sind gerade ausgeführt. Die am Innenumfang 35 angeordneten Mitnahmeelemente 22, insbesondere deren Flankenlinien verlaufen in einem Winkel zur Rotationsachse, d.h. sind beispielsweise mit einer Steigung nach rechts ausgeführt, so dass das zu Abstützung am Gehäuse 12 wirkende Drehmoment die Axialkraft bewirkt. Dabei drückt das bei rechts drehendem Antriebsmotor in die Leistungsübertragungseinheit 1 eingeleitete Moment die eine Schaltklaue beschreibenden Mitnahmeelemente außer Eingriff, d. h. während des normalen Traktionsbetriebes bei Leistungsübertragung vom Eingang 6 zum Ausgang 7. Im Stillstand am Berg bzw. im Schubbetrieb bewirkt das in den Antriebstrang vom Abtrieb, d. h. vom Ausgang 7 eingeleitete Moment, welches dem bei Leistungsübertragung aus Richtung der Antriebsmaschine entgegengerichtet ist, den Eingriff des dritten Kupplungselementes 18 am Gehäuse 12 bzw. aufgrund der baulichen Kopplung auch am leistungsführenden Bauelement 14. In Analogie wäre die Steigung in anderer Richtung auszurichten, wenn die Drehrichtung der Antriebsmaschine anders ausgerichtet wäre. Des weiteren ist es in Analogie möglich, die Zuordnung von
schräger und gerader Ausrichtung der Mitnahmeelemente zwischen den formschlüssigen Verbindungen zwischen Kupplungselement 18 und leistungsführenden Bauteil 14 sowie Kupplungselement 18 und Gehäuse 12 zu vertauschen. Das bedeutet, dass die Schrägausrichtung, d. h. geneigte Ausrichtung, der den Verlauf der Mitnahmeelemente bestimmenden Flankenlinien für die Verbindung zwischen Kupplungselement 16 und Gehäuse ebenso möglich ist. Auch hier ist es gemäß weiterer, nicht dargestellter Ausführungsformen denkbar, die formschlüssige Verbindung zwischen dem Kupplungselement 18 und dem leistungsführenden Bauteil 14 derart auszugestalten, dass die Mitnahmeelemente 22 am Kupplungselement 18 an einem Außenumfang bzw. einem Teilbereich dessen angeordnet sind und die Mitnahmeelemente 20 am leistungsführenden Bauteil 14 an einem Innenumfang, wobei in diesem Fall das dritte Kupplungselement 18 als stufenförmige Hülse auszubilden wäre, während der entsprechende Bereich am leistungsführenden Bauteil als Hohlwelle ausgeführt ist. Bezüglich der Realisierung der formschlüssigen Verbindung zwischen Kupplungselement 16 und Gehäuse 12 ist es dabei denkbar, diese bezüglich der Anordnung der Mitnahmeelemente an den Außen- und Innenumfängen von Gehäuse und Kupplungselement, wie in den Figuren 5a und 5b dargestellt, auszugestalten, oder aber hier eine Ausgestaltung zu wählen, die durch eine Anordnung der Mitnahmeelemente am Kupplungselement 18 an einem Innenumfang charakterisiert ist, während die Ausgestaltung bzw. Anordnung der Mitnahmeelemente 19 an einem Außenumfang am Gehäuse 12 vorgesehen wird. Dabei können zur Realisierung der formschlüssigen Verbindungen zwischen Gehäuse 12 und Kupplungselement 18 sowie Kupplungselement 18 und leistungsführendem Bauteil 14 die möglichen Zuordnungen bzw. Anordnungen der Mitnahmeelemente an den jeweils in Wirkverbindung zu bringenden Elementen beliebig miteinander kombiniert werden. Dies hat lediglich Auswirkung auf die Ausgestaltung des dritten Kupplungselementes 18, welches dann mit unterschiedlichen Durchmesserabschnitten auszubilden wäre. Die konkrete Ausgestaltung hängt dabei von den Erfordernissen des Einsatzfalles ab, insbesondere dem zur Verfügung stehenden axialen Bauraum und liegt im Ermessen des zuständigen Fachmannes.
Die für das dritte Kupplungselement hinsichtlich der Verschiebbarkeit getätigten Ausführungen sind auch auf die anderen Kupplungselemente übertragbar.
A further design option of a power transmission unit designed according to the invention, in particular the form-fitting, synchronously switchable clutch 11, is shown in FIG. The basic structure corresponds to that shown in FIG. 6. The synchronously switchable, form-fitting coupling 11 comprises a third coupling element 18, which carries the driving elements 21 and 22, which can be positively brought into operative connection with driving elements 20 of complementary design on the power-carrying element and 19 on the housing 12 or another stationary component 15. The coupling element 18 is designed as a sleeve 33, which has the entrainment elements 22 on its inner circumference 35, which can be positively brought into operative connection with the entrainment elements 20 arranged on an outer circumference 37 on the power-carrying component 14. The second positive connection for supporting the third coupling element 18 on the housing 12 or a stationary component 15 is carried out between the coupling element 18 and the housing 12 or the stationary component 15. For this purpose, the coupling element 18 on its outer circumference 34 comprises entrainment elements 21, which can be brought into operative connection with the entrainment elements 19 on a partial region 36 forming an inner circumference on the housing 12 or the stationary component 15. The outer and inner circumferences are always at least partial areas on these components. According to the invention, the mitna meelemente of the two form-fitting connections are carried out with different orientations, one of the form-fitting connections being designed with straight entrainment elements, while the second is designed with an oblique orientation. In the case shown, the positive connection between the third coupling element 18 and the power-carrying element 14 is designed with helical teeth, ie the flank lines describing the course of these run at an angle to the axis of rotation. In addition, however, the second positive connection between the third coupling element 18 and the housing 12 is formed with straight teeth, ie the flank lines describing their course run parallel to the axis of rotation R. The driving elements 21 arranged on the outer circumference 34 of the coupling element 18 are straight. The entrainment elements 22 arranged on the inner circumference 35, in particular their flank lines, run at an angle to the axis of rotation, ie are designed, for example, with an incline to the right, so that the torque acting on the housing 12 causes the axial force. The torque introduced into the power transmission unit 1 when the drive motor rotates to the right pushes the driving elements, which describe a shifting claw, out of engagement, ie during normal traction operation when power is transmitted from input 6 to output 7. When stationary on the mountain or in overrun mode, this causes the drive train from the output , ie the torque introduced by the output 7, which is opposite to that in the case of power transmission from the direction of the drive machine, the engagement of the third coupling element 18 on the housing 12 or, owing to the structural coupling, also on the power-carrying component 14. Analogously, the slope would have to be aligned in a different direction, if the direction of rotation of the drive machine were different. Furthermore, it is possible by analogy to assign diagonal and straight alignment of the driving elements between the positive connections between coupling element 18 and power-carrying component 14 and coupling element 18 and housing 12 to be exchanged. This means that the oblique orientation, ie inclined orientation, of the flank lines which determine the course of the entrainment elements is also possible for the connection between coupling element 16 and housing. It is also conceivable here, according to further embodiments, not shown, to design the positive connection between the coupling element 18 and the power-carrying component 14 in such a way that the driving elements 22 on the coupling element 18 are arranged on an outer circumference or a partial area thereof and the driving elements 20 on the power-carrying element Component 14 on an inner circumference, in which case the third coupling element 18 would have to be designed as a stepped sleeve, while the corresponding area on the power-carrying component is designed as a hollow shaft. With regard to the implementation of the form-fitting connection between coupling element 16 and housing 12, it is conceivable to design this with respect to the arrangement of the driving elements on the outer and inner circumferences of the housing and coupling element, as shown in FIGS. 5a and 5b, or an embodiment here to choose, which is characterized by an arrangement of the driving elements on the coupling element 18 on an inner circumference, while the configuration or arrangement of the driving elements 19 is provided on an outer circumference on the housing 12. In order to realize the form-fitting connections between the housing 12 and the coupling element 18 as well as the coupling element 18 and the power-carrying component 14, the possible assignments or arrangements of the driving elements on the elements to be brought into operative connection can be combined with one another as desired. This only has an effect on the design of the third coupling element 18, which would then have to be designed with different diameter sections. The specific design depends on the requirements of the application, in particular the available axial installation space and is at the discretion of the responsible specialist. The designs made for the third coupling element with regard to the displaceability can also be transferred to the other coupling elements.
Bezugszeichen listeReference numerals list
1 Leistungsübertragungseinheit1 power transmission unit
2 Rückrollverhinderung2 Rollback prevention
3 Fahrzeug3 vehicle
4 Antriebsmaschine4 prime mover
5.1 , 5.2 Räder5.1, 5.2 wheels
6 Eingang6 entrance
7 Ausgang7 exit
8 Anfahrelement8 starting element
9 Schaltstufe9 switching stage
10 Scheibenkupplung10 disc clutch
11 synchron schaltbare, formschlüssige Kupplung11 synchronously switchable, form-fitting coupling
12 Gehäuse12 housing
13 Bereich des Leistungsflusses13 Area of power flow
14 Leistung führendes oder Leistung übertragendes Element14 Performance leading or performance transmitting element
15 ruhendes Bauteil15 stationary component
16 erstes Kupplungselement16 first coupling element
17 zweites Kupplungselement17 second coupling element
18 drittes Kupplungselement18 third coupling element
19 Mitnahmeelemente am Gehäuse19 Driving elements on the housing
20 Mitnahmeelemente am zweiten Kupplungselement20 driving elements on the second coupling element
21 Mitnahmeelemente am Leistung führenden oder übertragenden21 Driving elements on the service leading or transferring
Elementelement
22 Mitnahmeelemente am Leistung führenden oder übertragenden22 Driving elements on the service leading or transferring
Elementelement
23 Bremseinrichtung23 braking device
24 Eingang des Getriebes24 Input of the transmission
25 Ausgang des Getriebes25 Output of the transmission
26 erstes Vorgelege26 first gear
27.1 - 27.4 Vorgelegestufen27.1 - 27.4 additional stages
27.5 Rückwärtsfahrstufe27.5 reverse gear
28 Ausgang des Anfahrelementes
Vorgelegewelle28 Output of the starting element Countershaft
Betätigungseinrichtungactuator
DruckbereitstellungseinrichtungPressure supply device
Stirnflächeface
Hülseshell
Außenumfang bildender TeilbereichPartial area forming the outer circumference
Innenumfang bildender TeilbereichPartial area forming the inner circumference
Innenumfang bildender TeilbereichPartial area forming the inner circumference
Außenumfang bildender TeilbereichPartial area forming the outer circumference
Innenumfang bildender TeilbereichPartial area forming the inner circumference
Innenumfangbildender TeilbereichPartial area forming the inner circumference
Außenumfang bildender TeilbereichPartial area forming the outer circumference
Federeinheitspring unit
Getriebe
transmission