WO2007110013A1 - Getriebe - Google Patents

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WO2007110013A1
WO2007110013A1 PCT/DE2007/000231 DE2007000231W WO2007110013A1 WO 2007110013 A1 WO2007110013 A1 WO 2007110013A1 DE 2007000231 W DE2007000231 W DE 2007000231W WO 2007110013 A1 WO2007110013 A1 WO 2007110013A1
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drive
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gears
countershaft
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PCT/DE2007/000231
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Werner Kochsiek
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Werner Kochsiek
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    • F16H3/02—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H3/08—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts
    • F16H3/12—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts with means for synchronisation not incorporated in the clutches
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/04—Smoothing ratio shift
    • F16H61/0403—Synchronisation before shifting
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    • F16H—GEARING
    • F16H2306/00—Shifting
    • F16H2306/40—Shifting activities
    • F16H2306/48—Synchronising of new gear

Definitions

  • the invention relates to a change gear, comprising a plurality of engageable by engagement and disengagement with gears of an additional gear change wheels.
  • Change gear of the type mentioned are known and proven in various embodiments. By engaging and disengaging change wheels to obtain different ratios between a drive shaft and an output shaft, connected via meshing gears on a countershaft.
  • the invention has the object to design a change gear of the type mentioned in such a way that it is exactly and easily switchable.
  • a change gear comprising a plurality of engageable by engagement and disengagement with gears of a counter gear engageable change wheels according to claim 1 by the measures that sensors the speed of a countershaft, a
  • Drive shaft, an output shaft and / or the change gears detect and that a processor is provided which accelerates or decelerates the countershaft to the speed required for a gear change by means of a drive based on the detected speeds.
  • the sensors detecting the speeds are less critical in their training. Whether mechanical, opto-electronic or other sensors are used, will be determined primarily by the intended use of the transmission, by its size or the cost.
  • processor which may be part of a device controlling and monitoring a device by the way, or, for example, an independent industrial processor.
  • the processor will accelerate the countershaft to the speed required for a gear change by means of a drive, if necessary, decelerate until a synchronization of the speeds between the switching to be switched gears, the gears of the countershaft and the drive or output shaft. It may be useful if the processor calculates speeds from a gear specification, so that, for example, the peripheral speed of a change wheel from the rotational speed of the input or output shaft is calculated and thus can be dispensed with the detection of the speed of a change gear. In such a case, in addition to the detection of the speeds, a switching sequence should also be recorded or specified.
  • the drive of the countershaft is not very critical, but should be very precisely controlled.
  • Such drives are available in the form of a hydraulic motor and in particular an electric motor. Their exact speed control is usually less expensive.
  • an electric motor is provided as a drive, this can be operated in an advantageous manner during the switching-free phases as a generator and supplement or replace, for example, when using the gearbox according to the invention in a motor vehicle, the usual alternator.
  • a further preferred use of the change gear according to the invention takes place in machine tools, in particular lathes, milling devices or the like.
  • the engagement and disengagement of the change gears can be done by a sliding sleeve, whose operation is synchronized by the processor.
  • a fast switching is the result, since the speeds can then be optimally matched and in no time.
  • the change gear 1 shown in Figure 1 is conventionally constructed according to the reason.
  • the storage of a drive shaft 2, an output shaft 3 and a countershaft 4 on a base plate is not shown in the drawing for reasons of clarity.
  • the drive shaft 2 as well as the output shaft 3 each have two change gears 5.6 and 7.8.
  • the change gears 5-8 are in constant engagement with four gears 9-12 of an additional 13th
  • the engagement or disengagement of the change gears 5.6 and 7.8 is carried out by sliding sleeves 14,15 so that alternately one of the change gears 5.6 in fixed engagement with the drive shaft 2 and one of the change gears 7.8 in tight engagement with the output shaft 3 is.
  • the speed of the drive shaft 2, the output shaft 3 and the countershaft 4, possibly also the change gears 5-8 are detected by sensors 16-18, here only by
  • a processor 19 evaluates the data acquired by the sensors 16-18 and controls a drive 20, preferably an electric motor, indicated by the arrow 21, in such a way that the countershaft 4 that for engaging one of the change gears 5.6 on the drive shaft 2 or one of the change gears 7, 8 on the output shaft 3 necessary speed and thus has a gear change.
  • the engagement or disengagement of the change gears 5-8 by means of the two sliding sleeves 14,15 can be done synchronized by the processor 19 via a shift linkage 22, for example, hydraulically or by electric motor operated, creating an optimal time window for engagement and disengagement is created ,
  • the drive 20 is an electric motor, it can be provided that it is operated as a generator during switching-free phases, for example as a replacement or supplement for an alternator in a motor vehicle.
  • the output of electrical energy is merely indicated by the arrow 23.
  • change gear 1 Another, preferred use of the change gear 1 according to the invention takes place in machine tools, in particular turning and Fräsbänken.

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Abstract

Bei einem Wechselgetriebe mit mehreren, durch Ein- und Ausrücken mit Zahnrädern 9-12 eines Vorgeleges in Eingriff bringbare Wechselräder 5-8, erfassen Sensoren 16-18 die Drehzahl einer Vorgelegewelle 4, einer Antriebswelle 2, einer Abtriebswelle 3 und/oder der Wechselräder 5-8. Durch einen Prozessor 19 wird, basierend auf den erfassten Drehzahlen, die Vorgelegewelle 4 auf die für einen Gangwechsel erforderliche Drehzahl mittels eines Antriebs 20 beschleunigt oder abbremst.

Description

Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Wechselgetriebe, aufweisend mehrere, durch Ein- und Ausrücken mit Zahnrädern eines Vorgeleges in Eingriff bringbare Wechselräder.
Wechselgetriebe der genannten Art sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt und bewährt. Durch Ein- und Ausrücken von Wechselrädern erhält man verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle, verbunden über in Eingriff befindliche Zahnräder auf einer Vorgelegewelle.
Zumeist kann nach Betätigung einer Kupplung ein derartiges Getriebe mechanisch, beispielsweise über ein Gestänge, geschaltet werden.
Derzeit finden vermehrt wieder unsynchronisierte Getriebe Verwendung. Bei diesen Getrieben ist es notwendig, dass bei einem Gangwechsel nach einem erstmaligen Betätigen einer Kupplung die Drehzahl der Vorgelegewelle erneut erhöht werden muss, in dem durch Lösen der Kupplung der Strang zur Antriebseinheit wieder freigegeben wird. Nach einem zweiten Betätigen der Kupplung kann dann der Gang eingelegt werden.
Durch das zweimalige Betätigen der Kupplung erfolgt ein Gangwechsel relativ langsam und es ist schwierig, die Drehzahl der Vorgelegewelle beim Gangwechsel genau anzupassen, bspw. durch Zwischengas bei einem Kraftfahrzeug, um eine Synchronisierung der in Eingriff zu bringenden Zahnräder zu erreichen. Vor diesem technischen Hintergrund macht die Erfindung es sich zur Aufgabe, ein Wechselgetriebe der eingangs genannten Art derart auszugestalten, dass es exakt und einfach schaltbar ist.
Gelöst wird diese technische Problematik bei einem Wechselgetriebe, aufweisend mehrere, durch Ein- und Ausrücken mit Zahnrädern eines Vorgeleges in Eingriff bringbare Wechselräder gemäß des Anspruchs 1 durch die Maßnahmen, dass Sensoren die Drehzahl einer Vorgelegewelle, einer
Antriebswelle, einer Abtriebswelle und/oder der Wechselräder erfassen und dass ein Prozessor vorgesehen ist, der basierend auf den erfassten Drehzahlen die Vorgelegewelle auf die für einen Gangwechsel erforderliche Drehzahl mittels eines Antriebs beschleunigt oder abbremst.
Die die Drehzahlen erfassenden Sensoren sind in ihrer Ausbildung wenig kritisch. Ob mechanische, opto-elektronische oder andere Sensoren herangezogen werden, wird in erster Linie durch den Verwendungszweck des Getriebes bestimmt werden, durch seine Größe oder die Kosten.
Gleiches gilt für den Prozessor, der Bestandteil eines eine Vorrichtung im Übrigen steuernde und überwachende Rechnereinheit sein kann oder beispielsweise ein eigenständiger Industrieprozessor .
Entsprechend den vorgegebenen Drehzahlen wird der Prozessor mittels eines Antriebs die Vorgelegewelle auf die für einen Gangwechsel erforderliche Drehzahl beschleunigen, gegebenenfalls abbremsen, bis eine Synchronisierung der Drehzahlen zwischen den zu schaltenden Wechselrädern, den Zahnrädern des Vorgeleges und der Antriebs- oder Abtriebswelle erfolgt ist. Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn der Prozessor Drehzahlen aus einer Gangvorgabe berechnet, so dass beispielsweise die Umfangsgeschwindigkeit eines Wechselrades aus der Drehzahl der An- oder Abtriebswelle berechnet wird und somit auf das Erfassen der Drehzahl eines Wechselrades verzichtet werden kann. In einem solchen Falle sollte zusätzlich zu der Erfassung der Drehzahlen eine Schaltabfolge mit erfasst bzw. mit vorgegeben werden.
Auch der Antrieb der Vorgelegewelle ist wenig kritisch, sollte jedoch sehr genau steuerbar sein. Solche Antriebe bieten sich in Form eines Hydraulikmotors und insbesondere eines Elektromotors an. Deren exakte Drehzahlsteuerung ist zumeist wenig aufwendig.
Ist ein Elektromotor als Antrieb vorgesehen, kann dieser in vorteilhafter Weise während der schaltfreien Phasen als Generator betrieben werden und beispielsweise bei der Verwendung des Wechselgetriebes nach der Erfindung in einem Kraftfahrzeug die übliche Lichtmaschine ergänzen oder ersetzen.
Eine weiter bevorzugte Verwendung des erfindungsgemäßen Wechselgetriebes erfolgt in Werkzeugmaschinen, insbesondere Drehbänken, Fräsvorrichtungen oder dergleichen mehr.
In an sich üblicher Weise kann das Ein- und Ausrücken der Wechselräder durch eine Schiebemuffe erfolgen, deren Betätigung durch den Prozessor synchronisiert wird. Ein schnelles Schalten ist die Folge, da die Drehzahlen dann optimal und in kürzester Zeit aufeinander abgestimmt werden können.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, in der lediglich schematisch ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt die einzige Figur 1 ein Wechselgetriebe 1 mit vier Gängen.
Das in Figur 1 dargestellte Wechselgetriebe 1 ist dem Grund nach konventionell aufgebaut . Die Lagerung einer Antriebswelle 2, einer Abtriebswelle 3 und einer Vorgelegewelle 4 über einer Grundplatte ist in der Zeichnung aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt.
Die Antriebswelle 2 wie auch die Abtriebswelle 3 weisen jeweils zwei Wechselräder 5,6 bzw. 7,8 auf. Die Wechselräder 5-8 stehen in ständigem Eingriff mit vier Zahnrädern 9-12 eines Vorgeleges 13.
Das Ein- bzw. Ausrücken der Wechselräder 5,6 bzw. 7,8 erfolgt durch Schiebemuffen 14,15, so dass wechselweise eins der Wechselräder 5,6 in festem Eingriff mit der Antriebswelle 2 und eins der Wechselräder 7,8 in festem Eingriff mit der Abtriebswelle 3 steht .
In permanent festem Eingriff mit der Vorgelegewelle 4 stehen die Zahnräder 9-12.
Dieser konstruktive Aufbau erlaubt vier unterschiedliche Übersetzungen des Wechselgetriebes 1 zwischen der Antriebswelle 2 und der Abtriebswelle 3.
Die Drehzahl der Antriebswelle 2, der Abtriebswelle 3 und der Vorgelegewelle 4, gegebenenfalls auch der Wechselräder 5-8, werden von Sensoren 16-18 erfasst, hier lediglich durch
Doppelpfeile angedeutet. Ein Prozessor 19 wertet die von den Sensoren 16-18 erfassten Daten aus und steuert einen Antrieb 20, vorzugsweise einen Elektromotor, angedeutet durch den Pfeil 21, derart an, dass die Vorgelegewelle 4 die für ein Einrücken eines der Wechselräder 5,6 auf der Antriebswelle 2 oder eines der Wechselräder 7 , 8 auf der Abtriebswelle 3 nötige Drehzahl und damit für einen Gangwechsel aufweist .
Das Ein- bzw. Ausrücken der Wechselräder 5-8 mittels der beiden Schiebmuffen 14,15 kann durch den Prozessor 19 synchronisiert über ein Schaltgestänge 22 erfolgen, beispielsweise auch hydraulisch oder elektromotorisch betätigt, womit ein optimales Zeitfenster für das Ein- bzw. Ausrücken geschaffen ist .
Ist der Antrieb 20 ein Elektromotor, so kann vorgesehen sein, dass dieser während schaltfreier Phasen als Generator betrieben wird, beispielsweise als Ersatz oder Ergänzung für eine Lichtmaschine in einem Kraftfahrzeug. Die Abgabe elektrischer Energie ist durch den Pfeil 23 lediglich angedeutet .
Eine andere, bevorzugte Verwendungsmöglichkeit des Wechselgetriebes 1 nach der Erfindung erfolgt in Werkzeugmaschinen, insbesondere Dreh- und Fräsbänken.

Claims

GetriebeAnsprüche:
1. Wechselgetriebe, aufweisend mehrere, durch Ein- und Ausrücken mit Zahnrädern eines Vorgeleges in Eingriff bringbare Wechselräder, dadurch gekennzeichnet, dass Sensoren (16-18) die Drehzahl einer Vorgelegewelle (4) , einer Antriebswelle (2) , einer Abtriebswelle (3) und/oder der Wechselräder (5-8) erfassen und dass ein Prozessor
(19) vorgesehen ist, der basierend auf den erfassten Drehzahlen die Vorgelegewelle (4) auf die für einen Gangwechsel erforderliche Drehzahl mittels eines Antriebs
(20) beschleunigt oder abbremst.
2. Wechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (19) Drehzahlen aus einer Gangvorgabe berechnet.
3. Wechselgetriebe nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb ein Hydraulikmotor ist.
4. Wechselgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (20) eine Elektromotor ist.
5. Wechselgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (20) während schaltfreier Phasen als Generator betrieben wird.
6. Wechselgetriebe nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ein- und Ausrücken der Wechselräder 85-8) durch eine
Schiebemuffe (14,15) erfolgt, deren Betätigung durch den Prozessor (19) synchronisiert wird.
7. Wechselgetriebe nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch seine Verwendung in einem Kraftfahrzeug.
8. Wechselgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch seine Verwendung in einer Werkzeugmaschine .
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