WO2015078578A1 - Synchronisiervorrichtung - Google Patents

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WO2015078578A1
WO2015078578A1 PCT/EP2014/003147 EP2014003147W WO2015078578A1 WO 2015078578 A1 WO2015078578 A1 WO 2015078578A1 EP 2014003147 W EP2014003147 W EP 2014003147W WO 2015078578 A1 WO2015078578 A1 WO 2015078578A1
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WO
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drive
synchronization
synchronizing device
synchronization ring
speed
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Application number
PCT/EP2014/003147
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Inventor
Werner Adams
Achim Menne
Original Assignee
Voith Patent Gmbh
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Publication date
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T10/00—Control or regulation for continuous braking making use of fluid or powdered medium, e.g. for use when descending a long slope
    • B60T10/02—Control or regulation for continuous braking making use of fluid or powdered medium, e.g. for use when descending a long slope with hydrodynamic brake
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/02—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches
    • F16D23/04—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches with an additional friction clutch
    • F16D23/06—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches with an additional friction clutch and a blocking mechanism preventing the engagement of the main clutch prior to synchronisation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D57/00—Liquid-resistance brakes; Brakes using the internal friction of fluids or fluid-like media, e.g. powders
    • F16D57/04—Liquid-resistance brakes; Brakes using the internal friction of fluids or fluid-like media, e.g. powders with blades causing a directed flow, e.g. Föttinger type
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    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • 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
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H47/00—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing
    • F16H47/06—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the hydrokinetic type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/02—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches
    • F16D23/04—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches with an additional friction clutch
    • F16D23/06—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches with an additional friction clutch and a blocking mechanism preventing the engagement of the main clutch prior to synchronisation
    • F16D2023/0681—Double cone synchromesh clutches

Definitions

  • the invention relates to a synchronizing device for a coupling device, in particular a coupling device in a hydrodynamic machine, for coupling two assemblies, a drive assembly and an output assembly, wherein both assemblies are arranged about an axis of rotation of a shaft,
  • Synchronizing devices are used for. Example required in coupling devices, if the modules to be coupled before the coupling have different speeds.
  • Known Synchronisiervortechnikeri are usually constructed such that they are composed of two or more conical synchronizer rings. Synchronous rings are common and cost-effective elements for speed adaptation.
  • synchronizing devices can be found in manual transmissions as well as in retarders.
  • the speed difference of two different speed rotating assemblies, such as shafts / toggle wheels, can be adjusted in one stage before going through.
  • One of the objects of the invention is to propose a synchronizing device which is also suitable for greater differential speed.
  • a synchronizing device for a coupling device in particular for a coupling device in a hydrodynamic machine, according to the aforementioned type is proposed, which has a plurality of synchronization rings, wherein the friction surfaces for rotational speed synchronization can be brought into frictional contact.
  • the synchronization device is characterized in that the synchronization unit comprises at least two synchronization rings and an intermediate synchronization ring, wherein the intermediate synchronization ring is drivable independently of the synchronization rings during the synchronization process.
  • the driven intermediate synchronization ring ensures that only a smaller differential speed has to be synchronized in each friction gap. Furthermore, the realizable differential speed between the friction surfaces is lower, as a result of which less loadable friction linings can be used.
  • the intermediate synchronization ring is driven in such a way that it rotates at a rotational speed which corresponds to 10% to 90% of the drive rotational speed of the drive assembly.
  • the intermediate synchronization ring may be driven to rotate at a speed corresponding to 40% to 60% of the drive speed of the drive assembly or, more advantageously, to about 50% of the drive speed.
  • the more uniformly the differential speed is divided the more uniform the forces are distributed to the friction gaps and thus ensures a uniform wear on the friction surfaces.
  • when using different rubbing would be synonymous other speed ratios can be advantageous.
  • the intermediate synchronization ring may be coupled to the drive assembly so that no separate drive must be provided for driving the intermediate synchronization ring.
  • a transmission by means of which the speed of the intermediate synchronization ring is reduced relative to the input speed. It is also conceivable that the transmission ratio can be adjusted or regulated.
  • the planetary gear can be designed as a gear but also as a friction planetary gear.
  • the friction wheel design has the advantage that the coupling between planet carrier and ring gear or sun gear allows a certain amount of slippage.
  • the intermediate synchronization ring can be coupled to a bearing or roller bearing of the drive assembly.
  • the bearing or rolling bearing acts in this structure as a drive for the intermediate synchronization ring.
  • the rolling bearing cage is rotated by the rolling elements, wherein the speed is approximately 50% of the differential speed between the inner and outer ring.
  • a spring element may be provided between viterisationsring and drive in all versions, so that the insects are axially movable.
  • a magnetic coupling is arranged between the intermediate synchronization ring and the drive.
  • the magnetic coupling is then preferably designed so that these, when crossing a predetermined force, the intermediate synchronization ring separates from the drive.
  • the friction surfaces may for example have a coating of sintered metal or carbon.
  • sintered metals have a lower specific friction torque when the synchronizer is in the open position, whereby the power loss is noticeably reduced.
  • a synchronizing device can be used in a coupling device, in particular in a coupling device for a hydrodynamic machine.
  • the speed difference is synchronized, wherein by means of the coupling device with the synchronization then the rotationally fixed coupling between the drive unit and the output unit takes place, so that a much larger torque can be transmitted.
  • the coupling device and the synchronizing device seen in the axial direction, be arranged in front of the high-speed gear and the rotor of the hydrodynamic machine. Conceivable, however, are other arrangements, such. between high-speed gear and rotor, but also an arrangement behind the rotor or behind the rotor-stator assembly is conceivable.
  • the coupling device can also be arranged on the axis of the drive gear.
  • Figure 1 is a sketch of a first embodiment with planetary gear
  • FIG 2 is a sketch of a second embodiment, coupling with the bearing cage 1 shows a sketch of a first embodiment of the Synschreibonisiervortechnik with planetary gear is shown.
  • the sketch shows a retarder which is driven via a drive gear 24 of a drive or a transmission. To reduce the drag torque, it is provided that the retarder can be separated from the drive by means of the coupling device 4.
  • the retarder can be embodied in particular as a water retarder, the working chamber formed by the rotor 1 and the stator 2 being sealed off from the coupling device 4 and the bearings 17 a, b by means of the seal 21 and the working space seal 22.
  • the coupling device 4 is shown here in the decoupled state. It comprises the synchronizing device 3.
  • the drive assembly 5 is separated from the output assembly 6, so that the rotor 1 is not driven and thus no braking torque is generated.
  • the output assembly 6 includes the shaft 28, with which the rotor 1 and the torque support 27 are rotatably connected.
  • the shaft 28 is supported by the bearings 17a and 17b.
  • the sliding sleeve 16 is arranged, by means of which during braking operation, ie when switching the retarder, the drive assembly 5 and the output assembly 6 can be rotatably coupled. It should be noted that the sliding sleeve 16 can also be arranged on the driving teeth and is pushed accordingly when switching to the teeth of the torque arm 27.
  • the drive assembly 5 includes the high-speed gear 25, the gear or the planetary gear 11 and the synchronizer 3.
  • the drive assembly 5 is rotatably mounted on the shaft 28 substantially via the bearing 18.
  • the high-speed gear 25 and drive gear 24 are engaged, so that connected to the Hochreteszähnrad pinion 14 of the planetary gear 11 and connected to this synchronization ring 10 are rotated as soon as a drive.
  • the sun gear 13 of the planetary gear 1 is rotatably mounted on the shaft 28 and thus, in the decoupled state, not driven.
  • the ring gear 14 rotates at input speed and the sun gear 13 is rotated by the planet carrier 12 rotates according to the ratio of the planetary gear 11 and with this also the Eisensynchronisationsring 9, wherein the synchronization ring 8, depending on the existing coefficient of friction, loose rotate.
  • the speed of the planet carrier can, for example, be set to 50% of the drive speed when the sun gear 13 is stationary.
  • the coefficients of friction are in particular influenced by the distance between the rings 8, 9, 10 and the oil film between the friction surfaces.
  • the sliding sleeve 16 is moved against the locking teeth 20 of the synchronization ring 8, whereby the synchronization rings 8, 9, 10, pressed against each other and finally the shaft 28 is accelerated.
  • the speed difference between the intermediate sync ring 9 and sync ring 10 is reduced by the friction in the friction gaps more and more until they finally turn synchronously, in which case the shaft 28 rotates synchronously with.
  • the locking teeth 20 prevents the synchronization ring 10, that the sliding sleeve can be switched through and can be brought into engagement with the driving teeth 26. Since the planetary gear 11 is required in this embodiment only for the synchronization process, the planetary gear 11 can be made relatively small. The actual braking torque transmission takes place via the sliding sleeve 16.
  • FIG. 2 shows a further drive solution for the intermediate synchronization ring 9.
  • the intermediate synchronization ring 9 is coupled to the roller bearing cage 23.
  • the elements of the bearing 18, so inner ring, rolling elements, outer ring and roller bearing cage behave like a planetary gear.
  • the intermediate synchronization ring 9 rotates in the decoupled state with a certain difference to the drive speed, which depends on the circumstances or depend on the boundary conditions of the current operating condition of the bearing. Again, the differential speed is constantly reduced by the high-speed rotating shaft 28.
  • the intermediate synchronization ring 9 can also be designed in one piece with the roller bearing cage 23.
  • the rolling bearing cage 23 must allow a certain axial play, so that the intermediate synchronization ring 9 can perform the axial movements occurring during the synchronization.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Synchronisiervorrichtung (3) für eine Koppelvorrichtung (4), insbesondere für eine Koppelvorrichtung (4) in einer hydrodynamischen Maschine, zur Koppelung zweier Baugruppen (5, 6), einer Antriebsbaugruppe (5) mit Hochtriebszahnrad (25) und einer Abtriebsbaugruppe (6), wobei beide Baugruppen um eine Drehachse (7) einer Welle angeordnet sind, umfassend mehrere Synchronisationsringe (8, 9, 10) deren Reibflächen zur Drehzahlsynchronisation in Reibkontakt bringbär sind. Zur Reduzierung der Differenzdrehzahl zwischen den Reibflächen der Synchronisationseinheit wird vorgeschlagen, in der Synchronisationseinheit (3) mit zumindest zwei Synchronisationsringe (8, 10) und einen Zwischensynchronisationsring (9) vorzusehen, wobei der Zwischensynchronisationsring (9) zumindest während des Synchronisationsvorgangs antreibbar ist.

Description

Svnchronisiervorrichtuna
Die Erfindung betrifft eine Synchronisiervorrichtung für eine Koppelvorrichtung, insbesondere eine Koppelvorrichtung in einer hydrodynamischen Maschine, zur Koppelung zweier Baugruppen, einer Antriebsbaugruppe und einer Abtriebsbaugruppe, wobei beide Baugruppen um eine Drehachse einer Welle angeordnet sind,
Synchronisiervorrichtungen werden zum. Beispiel in Koppelvorrichtungen benötigt, wenn die zu koppelnden Baugruppen vor der Kopplung unterschiedliche Drehzahlen aufweisen. Bekannte Synchronisiervorrichtungeri sind meist derart aufgebaut, dass diese aus zwei oder mehr konischen Synchronringen zusammengesetzt sind. Syn- chronringe sind gängige und kostengünstige Elemente zur Drehzahlangleichung.
So sind Synchronisiervorrichtungen in Schaltgetrieben wie auch in Retardern zu finden. Die Drehzahldifferenz zweier unterschiedlich schnell drehender Baugruppen, wie zum Beispiel Wellen/Zähhräder, können so vor dem Durchschallen einstufig angeglichen werden.
Sie wjrken einstufig heißt, dass die volle Differenzdrehzahl zum Synchronisieren mittels der sich gegenüberstehen konischen Reibspalte ausgeglichen werden muss.
Weiter wirkt zwischen den unterschiedlich schnell drehenden konischen Reibflächen ein Reibmoment, woraus entsprechende Verlustleistungen entstehen. Dieses Reibmoment ist unter anderem von dem verwendeten Reibbelag abhängig, wobei die leistungsfähigeren Sorten, wie z. B. Carbon, ein höheres spezifisches Reibmoment aufweisen als z. B. Sinterbeläge.
Aufgrund der begrenzten Leistungsfähigkeit der Reibbeläge sind die möglichen synchronisierfähigen Differenzdrehzahlen natürlichen Grenzen unterworfen. Bei Anwendungen in gängigen Schaltgetrieben ist diese Gegebenheit jedoch nicht problematisch, da in der Regel nur die Differenzdrehzahl beieinanderliegender Gänge ausgeglichen werden muss. Bei Sqnderanwendungen wie z. B. der Ankoppelung von abgekoppelten, stehenden Aggregaten, wie einem Retarder, muss gegen die volle
BESTAT!GUNGS O E Betriebsdrehzahl der Antriebswelle synchronisiert werden. Dabei reichen die Leistungsgrenzen der aktuell verfügbaren Reibbeläge, insbesondere hinsichtlich der möglichen Gleitgeschwindigkeit nicht mehr aus.
Eine der Aufgaben der Erfindung ist es, eine Synchronisiervorrichtung vorzuschlagen, die auch für größere Differenzdrehzahl geeignet ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Synchronisiervorrichtung gemäß Anspruch 1 und einer Koppelvorrichtung gemäß Anspruch 13 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und bevorzugte Lösungsvarianten sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen beschrieben. Erfindungsgemäß wird eine Synchronisiervorrichtung für eine Koppelvorrichtung, insbesondere für eine Koppelvorrichtung in einer hydrodynamischen Maschine, entsprechend der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die mehrere Synchronisationsringe aufweist, wobei deren Reibflächen zur Drehzahlsynchronisation in Reibkontakt bringbar sind. Die Synchronisiervorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisationseinheit zumindest zwei Synchronisationsringe und einen Zwischensynchronisationsring umfasst, wobei der Zwischensynchronisationsring während des Synchronisationsvorgangs unabhängig von den Synchronisationsringen antreibbar ist.
Durch den angetriebenen Zwischensynchronisationsring wird erreicht, dass in jedem Reibspalt nur noch eine geringere Differenzgeschwindigkeit synchronisiert werden muss. Weiter ist die realisierbare Differenzgeschwindigkeit zwischen den Reibflächen geringer, wodurch weniger belastbare Reibbeläge eingesetzt werden können.
So kann insbesondere vorgesehen werden, dass der Zwischensynchronisationsring derart angetrieben wird, dass dieser mit einer Drehzahl rotiert, die 10 % bis 90 % der Antriebsdrehzahl der Antriebsbaugruppe entspricht. Vorzugsweise kann der Zwischensynchronisationsring derart angetrieben werden, dass dieser mit einer Drehzahl rotiert, die 40 % bis 60 % der Antriebsdrehzahl der Antriebsbaugruppe entspricht, oder weiterhin vorteilhaft mit etwa 50% der Antriebsdrehzahl. Je gleichmäßiger die Differenzdrehzahl aufgeteilt ist, desto gleichmäßiger sind die Kräfte auf die Reibspalte verteilt und damit ein gleichmäßiger Verschleiß an den Reibflächen gewährleistet. Wobei bei der Verwendung unterschiedlicher Reibbe- läge auch andere Drehzahlverhältnisse vorteilhaft sein können.
In einer bevorzugten Ausführung kann der Zwischensynchronisationsring mit der Antriebsbaugruppe gekoppelt sein, sodass kein separater Antrieb zum Antrieb des Zwischensynchronisationsrings vorgesehen werden muss. Zur Reduzierung der Antriebsdrehzahl kann zwischen Zwischensynchronisationsring und Antriebsbaugruppe ein Getriebe angeordnet sein, mittels dem die Drehzahl des Zwischensynchronisationsrings gegenüber der Antriebsdrehzahl reduziert wird. Denkbar ist auch, das Übersetzungsverhältnis einstellbar bzw. regelbar zu gestallten.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines Planetengetriebes, wobei der Zwi- schensynchronisationsring mit dem Planetenträger, das Sonnenrad mit der Welle der Abtriebsbaugruppe und das Hohlrad mit dem Hochtriebszahnrad der Antriebsbaugruppe sowie einem Synchronisationsring gekoppelt sind.
Das Planetengetriebe kann als Zahnrad- aber auch als Reibrad-Planetengetriebe ausgeführt sein. Die Reibradausführung hat den Vorteil, dass die Kopplung zwischen Planetenträger und Hohlrad bzw. Sonnenrad einen gewissen Schlupf zulässt.
In einer weiteren Ausführung kann der Zwischensynchronisationsring mit einem Lager, bzw. Wälzlager, der Antriebsbaugruppe gekoppelt sein. Das Lager bzw. Wälzlager wirkt bei diesem Aufbau als Antrieb für den Zwischensynchronisationsring. Um eine Drehzahlreduzierung zu erreichen ist es vorteilhaft, wenn die Koppelung mit dem Wälzlagerkäfig des Lagers erfolgt. Der Wälzlagerkäfig wird über die Wälzkörper in Rotation versetzt, wobei die Drehzahl in etwa 50% der differenzdrehzahl zwischen Innen- und Außenring beträgt.
Zum Ausgleich von Axialbewegungen, die der Zwischensynchronisationsring bei der Synchronisation macht, kann zwischen Zwischensynchronisationsring und Antrieb in allen Ausführungen ein Federelement vorgesehen sein, sodass der Zwischensynchronisationsring axial beweglich ist.
Weiterhin kann in allen Ausführungen vorgesehen werden, dass zwischen Zwischensynchronisationsring und Antrieb eine Magnetkupplung angeordnet ist. Die Magnetkupplung ist dann vorzugsweise derart ausgelegt, dass diese, beim überschreiten einer vorgegebenen Kraft, den Zwischensynchronisationsring von Antrieb trennt.
Die Reibflächen können beispielsweise einen Belag aus Sintermetall oder Carbon aufweisen. Insbesondere Sintermetalle haben ein geringeres spezifisches Reibmoment, wenn sich die Synchronisiervorrichtung in der Offen-Stellung befindet, wodurch die Verlustleistung spürbar gesenkt wird.
Eine Synchronisiervorrichtung entsprechend der vorangegangenen Beschreibung kann in einer Koppelvorrichtung, insbesondere in einer Koppelvorrichtung für eine hydrodynamische Maschine, eingesetzt werden. Mittels der Synchronisiervorrichtung wird die Drehzahldifferenz synchronisiert, wobei mittels der Koppelvorrichtung bei erfolgter Synchronisation anschließend die drehfeste Koppelung zwischen Antriebseinheit und Abtriebseinheit erfolgt, sodass ein wesentlich größeres Drehmoment übertragen werden kann.
Dabei kann die Koppelvorrichtung und die Synchronisiervorrichtung, in axialer Richtung gesehen, vor dem Hochtriebszahnrad und dem Rotor der hydrodynamischen Maschine angeordnet sein. Denkbar sind aber auch andere Anordnungen, wie z.B. zwischen Hochtriebszahnrad und Rotor, aber auch eine Anordnung hinter dem Rotor bzw. hinter der Rotor-Stator Baugruppe ist denkbar.
Weiterhin kann die Koppelvorrichtung auch auf der Achse des Antriebszahnrads angeordnet sein. Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Synchronisiervorrichtung bzw. der Koppelvorrichtung und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Skizzen näher erläutert. In diesen zeigen:
Figur 1 eine Skizze einer ersten Ausführung mit Planentengetriebe
Figur 2 eine Skizze einer zweiten Ausführung, Koppelung mit dem Lagerkäfig ln Figur 1 ist eine Skizze einer ersten Ausführung der Synöhronisiervorrichtung mit Planentengetriebe dargestellt. Die Skizze zeigt einen Retarder der über ein Antriebszahnrad 24 eines Antriebes bzw. eines Getriebes angetrieben wird. Zur Reduzierung des Schleppmoments ist vorgesehen, dass der Retarder mittels der Koppelvorrichtung 4 vom Antrieb getrennt werden kann.
Der Retarder kann insbesondere als Wasserretarder ausgeführt sein, wobei der durch den Rotor 1 und dem Stator 2 gebildete Arbeitsraüm gegenüber der Koppelvorrichtung 4 und den Lagern 17 a, b mittels der Dichtung 21 und der Arbeitsraumdichtung 22 - abgedichtet ist. Die Koppelvorrichtung 4 ist hier im entkoppelten Zustand dargestellt. Sie umfasst die Synchronisiervorrichtung 3. Die Antriebsbaugruppe 5 ist von der Abtriebsbaugruppe 6 getrennt ist, sodass der Rotor 1 nicht angetrieben wird und somit kein Bremsmoment erzeugt wird.
Die Abtriebsbaugruppe 6 umfasst die Welle 28, mit der der Rotor 1 und die Drehmo- mentstütze 27 drehfest verbunden sind. Die Welle 28 ist über die Lager 17a und 17b gelagert. Auf der Drehmomentstütze 27 ist die Schiebemuffe 16 angeordnet, mittels der im Bremsbetrieb, also beim Schalten des Retarders, die Antriebsbaugruppe 5 sowie die Abtriebsbaugruppe 6 drehfest gekoppelt werden können. Hier ist anzumerken, dass die Schiebemuffe 16 auch auf der Mitnahmeverzahnung angeordnet sein kann und entsprechend beim Schalten auf die Verzahnung der Drehmomentstütze 27 geschoben wird.
In der hier dargestellten Ausführung umfasst die Antriebsbaugruppe 5 das Hochtriebszahnrad 25, das Getriebe bzw. das Plänetengetriebe 11 sowie die Synchronisiervorrichtung 3. Die Antriebsbaugruppe 5 ist im Wesentlichen über das Lager 18 auf der Welle 28 drehbar gelagert. Auch im entkoppelten Zustand, wie hier dargestellt, sind Hochtriebszahnrad 25 und Antriebszahnrad 24 im Eingriff, sodass das mit dem Hochtriebszähnrad verbundene Höhlrad 14 des Planetengetriebes 11 und der mit diesem verbundene Synchronisationsring 10 in Drehung versetzt werden, sobald ein Antrieb erfolgt. Das Sonnenrad 13 des Planetengetriebes 1 ist auf der Welle 28 drehfest angeordnet und wird somit, im entkoppelten Zustand, nicht angetrieben. Beim Start des Synchronisationsvorgangs dreht das Hohlrad 14 mit Antriebsdrehzahl und das Sonnenrad 13 steht, dadurch rotiert der Planetenträger 12 entsprechend der Übersetzung des Planetengetriebes 11 und mit diesem auch der Zwischensynchronisationsring 9, wobei der Synchronisationsring 8, je nach vorliegendem Reibwert, lose mitdrehen kann.
Die Drehzahl des Planetenträgers kann, bei stehendem Sonnenrad 13, beispielsweise auf 50 % der Antriebsdrehzahl festgelegt werden. Die Reibwerte werden insbesondere beeinflusst durch den Abstand zwischen den Ringen 8, 9, 10 und den Ölfilm zwischen den Reibflächen. Zur Synchronisation wird die Schiebemuffe 16 gegen die Sperrverzahnung 20 des Synchronisationsrings 8 bewegt, wodurch die Synchronisationsringe 8, 9, 10, gegeneinander gedrückt und schließlich die Welle 28 beschleunigt wird. Während der Synchronisation wird die Drehzahldifferenz zwischen Zwischensynchronisationsring 9 und Synchronisationsring 10 durch die Reibung in den Reibspalten immer weiter reduziert, bis diese schließlich synchron drehen, wobei dann auch die Welle 28 synchron mit dreht.
Solange die Antriebsdrehzahl nicht erreicht ist, verhindert die Sperrverzahnung 20 am Synchronisationsring 10, dass die Schiebemuffe durchgeschaltet werden kann und mit der Mitnahmeverzahnung 26 in Eingriff gebracht werden kann. Da das Planetengetriebe 11 in dieser Ausführung nur für den Synchronisationsvorgang benötigt wird, kann das Planetengetriebe 11 relativ klein ausgeführt werden. Die eigentliche Bremsmomentübertragung erfolgt über die Schiebemuffe 16.
Zum Längenausgleich, in axialer Richtung, können Federelement zwischen Zwischensynchronisationsring 9 und Planetenträger 12 gesehen werden. In Figur 2 ist eine weitere Antriebslösung für den Zwischensynchronisationsring 9 dargestellt. Bei dieser Lösung ist der Zwischensynchronisationsring 9 mit dem Wälzlagerkäfig 23 gekoppelt. Die Elemente des Lagers 18, also Innenring, Wälzkörper, Außenring und Wälzlagerkäfig, verhalten sich wie ein Planetengetriebe. Auch bei dieser Anordnung dreht der Zwischensynchronisationsring 9 im entkoppelten Zustand mit einer gewissen Differenz zur Antriebsdrehzahl, die von den Gegebenheiten bzw. den Randbedingungen des aktuellen Betriebszustandes des Lagers abhängen. Auch hier wird die Differenzdrehzahl durch die beim Synchronisieren hochdrehende Welle 28 ständig verkleinert.
Der Zwischensynchronisationsring 9 kann auch einteilig mit dem Wälzlagerkäfig 23 ausgeführt sein. Dabei muss der Wälzlagerkäfig 23 ein gewisses Axialspiel zulassen, sodass der Zwischensynchronisationsring 9. die bei der Synchronisation auftretenden Axialbewegungen ausführen kann.
Des Weiteren ist auch eine magnetische Kopplung von Zwischensynchronisationsring 9 und Antrieb, Planetenträger 12 oder Wälzlagerkäfig 23, denkbar.
Bezuqszeichenliste
1 Rotor
2 Stator
3 Synchronisiervorrichtung
4 Koppelvorrichtung
5 Antriebsbaugruppen
6 Abtriebsbaugruppe
7 Drehachse
8 Synchronisationsring
9 Zwischensynchronisationsring
10 Synchronisationsring
11 Planetengetriebe
12 Planetenträger
13 Sonnenrad
14 Hohlrad
15 Reibflächen
16 Schiebemuffe
17a, b Axiallager
18,19 Lager
20 Sperrverzahnung
21 Wellendichtring
22 Arbeitsraumabdichtung
23 Wälzlagerkäfig
24 Antriebszahnrad
25 Hochtriebszahnrad
26 Mitnahmeverzahnung
27 Drehmomentstütze
28 Welle, Rotorwelle
29 Achse

Claims

Patentansprüche
1. Synchronisiervorrichtung (3) für eine Koppelvorrichtung (4), insbesondere für eine Koppelvorrichtung (4) in einer hydrodynamischen Maschine, zur Koppelung zweier Baugruppen (5, 6), einer Antriebsbaugruppe (5) mit Hochtriebszahnrad (25) und einer Abtriebsbaugruppe (6), wobei beide Baugruppen um eine Drehachse (7) einer Welle angeordnet sind, umfassend mehrere Synchronisationsringe (8, 9, 10) deren Reibflächen zur Drehzahlsynchronisation in Reibkontakt bringbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Synchronisationseinheit (3) zumindest zwei Synchronisationsringe (8, 10) und einen Zwischensynchronisationsring (9) umfasst, wobei der Zwischensynchronisationsring (9) zumindest während des Synchronisationsvorgangs antreibbar ist.
2. Synchronisiervorrichtung nach Anspruch ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Zwischensynchronisationsring (9) derart angetrieben wird, dass dieser mit einer Drehzahl rotiert, die 10 % bis 90 % der Antriebsdrehzahl der Antriebsbaugruppe (5) entspricht.
3. Synchronisiervorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Zwischensynchronisationsring (9) derart angetrieben wird, dass dieser mit einer Drehzahl rotiert, die 40 % bis 60 % der Antriebsdrehzahl der Antriebsbaugruppe (5) entspricht.
4. Synchronisiervorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Zwischensynchronisationsring (9) mit der Antriebsbaugruppe (5) gekoppelt ist.
5. Synchronisiervorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen Zwischensynchronisationsring (9) und Antriebsbaugruppe (5) ein Getriebe (11 ) angeordnet ist.
6. Synchronisiervorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Getriebe (11 ) ein Planetengetriebe ist, wobei der Zwischensynchronisationsring (9) mit dem Planetenträger (12), das Sonnenrad (13) mit der Welle (27) der Abtriebsbaugruppe (6) und das Hohlrad (14) mit dem Hochtriebszahnrad (25) der Antriebsbaugruppe (5) sowie einem Synchronisationsring (10) gekoppelt sind.
7. Synchronisiervorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Planetengetriebe(11 ) ein Reibrad-Planetengetriebe ist.
8. Synchronisiervorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Zwischensynchronisationsring (9) mit einem Lager der Antriebsbaugruppe (5) gekoppelt ist.
9. Synchronisiervorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Zwischensynchronisationsring (9) mit dem Wälzlagerkäfig des Lagers gekoppelt ist.
10. Synchronisiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen Zwischensynchronisationsring (9) und Antrieb ein Federelement vorgesehen ist.
11. Synchronisiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen Zwischensynchronisationsring (9) und Antrieb eine Magnetkupplung vorgesehen ist.
12. Synchronisiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Reibflächen einen Belag aus Sintermetall oder Carbon aufweisen.
13. Koppelvorrichtung mit einer Synchronisiervorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, insbesondere für eine Koppelvorrichtung (4) in einer hydrodynamischen Maschine, zur Koppelung zweier Baugruppen (5, 6), einer Antriebsbaugruppe (5) und einer Abtriebsbaugruppe (6), wobei beide Baugruppen um eine Drehachse (7) angeordnet sind.
14. Koppelvorrichtung nach Anspruch 13
dadurch gekennzeichnet,
dass die Koppelvorrichtung in axialer Richtung gesehen vor oder hinter dem Hochtriebszahnrad (25) und dem Rotor (1 ) der hydrodynamischen Maschine angeordnet ist.
15. Koppelvorrichtung nach Anspruch 13
dadurch gekennzeichnet,
dass die Koppelvorrichtung auf der Achse (29) des Antriebszahnrads (24) angeordnet ist.
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