WO2018072790A2

WO2018072790A2 - Vorrichtung und verfahren zum synchronisieren

Info

Publication number: WO2018072790A2
Application number: PCT/DE2017/100892
Authority: WO
Inventors: Oswald Friedmann; Dominik Hans
Original assignee: Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date: 2016-10-21
Filing date: 2017-10-17
Publication date: 2018-04-26
Also published as: DE102016220702A1; DE102016220702B4; WO2018072790A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Synchronisieren zwischen einer Getriebewelle und einem Losrad, das drehbar auf der Getriebewelle angeordnet ist, wobei die Vorrichtung eine Synchronisiereinrichtung und eine Kupplungseinrichtung umfasst. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Synchronisiereinrichtung und die Kupplungseinrichtung in axialer Richtung überlappend angeordnet sind.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Synchronisieren

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Synchronisieren zwischen einer Getriebewelle und einem Losrad, das drehbar auf der Getriebewelle angeordnet ist, wobei die Vorrichtung eine Synchronisiereinrichtung und eine Kupplungseinrichtung umfasst. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Getriebe mit Radpaaren, die zur Darstellung von Gängen in dem Getriebe jeweils ein Festrad und ein Losrad umfassen.

Aus der deutschen Patentschrift DE 199 82 494 C1 ist eine Synchronisiereinrichtung für ein Schaltgetriebe mit einem auf einer Getriebewelle in Umfangsrichtung der Getriebewelle verdrehfest angeordneten Synchronkörper bekannt, mit einer auf dem Synchronkörper entlang der Längsmittelachse der Getriebewelle verschiebbar angeordneten Schiebemuffe, mit mindestens einem auf der Getriebewelle drehbar gelagerten und an den Synchronkörper anschließenden Gangrad, das mit einem Kupplungskörper verbunden oder mit einer Kupplungsverzahnung versehen ist und über den Kupplungskörper oder die Kupplungsverzahnung mittels der Schiebemuffe mit dem Synchronkörper kuppelbar ist. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2009 027 438 A1 ist eine Synchronisiervorrichtung für ein Schaltgetriebe mit einem Synchronkörper und wenigstens einem Synchronring bekannt, welche mittels einer Indexierung in Umfangsrichtung gegeneinander festlegbar sind, wobei die Indexierung aus mindestens einem an dem Synchronring angeordneten und sich im Wesentlichen in axiale Richtung erstreckenden Vorsprung gebildet ist, welcher in mindestens eine Ausnehmung des Synchronkörpers eingreift, wobei die Ausnehmung wenigstens einen schrägen Flächenabschnitt aufweist, auf dem der Vorsprung bei einer Verdrehung des Synchronrings relativ zum Synchronkörper gleitend aufliegt. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2010 002 932 A1 ist eine Synchronisierung für ein Fahr- zeuggetriebe bekannt, die eine Schiebemuffe, einen Synchronring, einen Kupplungskörper und einen Synchronkörper umfasst, wobei an dem Synchronkörper und an dem Synchronring jeweils wenigstens eine geneigte Fläche vorgesehen ist, an denen sich der Synchronkörper und der Synchronring flächig berühren, und wenigstens ein zwischen dem Synchronkörper und dem Synchronring wirkendes elastisches Element vorgesehen ist, das eine in Umfangsrichtung wirkende Kraft erzeugt, die die geneigten Flächen von Synchronkörper und Synchronring so aufeinander drücken, dass auf den Synchronring eine in Richtung des Synchronkörpers wirkende Kraftkomponente entsteht.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Synchronisieren zwischen einer Getriebewelle und einem Losrad, das drehbar auf der Getriebewelle angeordnet ist, wobei die Vorrichtung eine Synchronisiereinrichtung und eine Kupplungseinrichtung umfasst, im Hinblick auf den benötigten Bauraum zu optimieren.

Die Aufgabe ist bei einer Vorrichtung zum Synchronisieren zwischen einer Getriebewelle und einem Losrad, das drehbar auf der Getriebewelle angeordnet ist, wobei die Vorrichtung eine Synchronisiereinrichtung und eine Kupplungseinrichtung umfasst, dadurch gelöst, dass die Synchronisiereinrichtung und die Kupplungseinrichtung in axialer Richtung überlappend angeordnet sind. Durch die überlappende Anordnung der Synchronisiereinrichtung und der Kupplungseinrichtung kann auf einfache Art und Weise axialer Bauraum eingespart werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisiereinrichtung und die Kupplungseinrichtung über eine Kulissenführung durch eine Betätigungseinrichtung betätigbar sind. Die Kulissenführung dient vorteilhaft dazu, Relativverdrehungen in axiale Bewegungen umzuwandeln, die wiede- rum zum Synchronisieren zwischen der Getriebewelle und dem Losrad verwendet werden. Die Kulissenführung umfasst vorteilhaft mindestens einen Kulissenstein, insbesondere einen Kulissenstift, der in einer Kulisse, insbesondere einer Kulissenbahn beziehungsweise einer Nut, geführt ist. Die Betätigungseinrichtung umfasst vorteilhaft ein Planetengetriebeelement, das definiert verdreht beziehungsweise verschwenkt wird, um die Relativverdrehung zu erzeugen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung eine Kupplungsmuffe umfasst, die mit einer Kupplungskulisse zusammenwirkt. Die Kupplungskulisse umfasst vorteilhaft mindes- tens eine Führungsnut, mindestens ein Gewinde und/oder mindestens eine Rampe. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Kupplungskulisse ein Gewinde und eine Führungsnut. Durch das Gewinde wird auf einfache Art und Weise eine bessere Kraftverteilung erreicht. Eine ähnlich gute Kraftverteilung kann aber auch mit einer Rampe beziehungsweise mit mehreren in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Rampen erreicht werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisiereinrichtung eine Synchronisierhülse umfasst, die mit einer Synchronisierkulisse zusammenwirkt. Die Synchronisierkulisse umfasst vorteilhaft mindestens eine Führungsnut, mindestens ein Gewinde und/oder eine Rampe. Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die

Synchronisierkulisse ein Gewinde und eine Führungsnut oder Kulissenbahn. In die Führungsnut oder Kulissenbahn greift ein Kulissenstein, insbesondere ein Kulissenstift ein. Durch den Kulissenstein, insbesondere den Kulissenstift, wird ein Wiedereinfädeln des Gewindes erheblich vereinfacht.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisierhülse und die Synchronisierkulisse radial mit der Kupplungsmuffe und der Kupplungskulisse verschachtelt sind. Dadurch kann auf einfache Art und Weise axialer Bauraum eingespart werden. Die Kupplungsmuffe ist vorteilhaft radial innen angeordnet. Die Synchronisierhülse ist vorteilhaft radial außen angeordnet. Die der Kupplungsmuffe zugeordnete Kupplungskulisse ist zusammen mit der der Synchronisierkulisse zugeordneten Synchronisierhülse vorteilhaft radial da- zwischen angeordnet.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisierkulisse so mit der Kupplungskulisse gekoppelt ist, dass die Synchronisierhülse unabhängig von der Kupplungsmuffe in axialer Richtung begrenzt verlagerbar ist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise ein stabiler Betrieb der Synchronisiervorrichtung in einem Getriebe ermöglicht.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsmuffe drehfest mit dem Losrad verbunden ist. Die dreh- feste Verbindung wird zum Beispiel mit mindestens einer Schiebeverzahnung dargestellt. Durch die Schiebeverzahnung wird auf einfache Art und Weise eine axiale Bewegung der Kupplungsmuffe relativ zu dem Losrad ermöglicht. Bei einem Getriebe mit Radpaaren, die zur Darstellung von Gängen in dem Getriebe jeweils ein Festrad und ein Losrad umfassen, ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass zwei vorab beschriebene Vorrichtungen zum Synchronisieren zwischen zwei auf einer Getriebewelle benachbarten Losrädern des Getriebes angeordnet sind. Dadurch kann das Getriebe besonders kompakt aus- geführt werden. Bei dem Getriebe handelt es sich vorzugsweise um ein Doppelkupplungsgetriebe. Das Doppelkupplungsgetriebe ist vorzugsweise in einer Front-Quer- Anordnung in ein Kraftfahrzeug eingebaut, insbesondere in ein Kraftfahrzeug, das einen Hybridantrieb aufweist.

Bei einem Verfahren zum Synchronisieren zwischen einer Getriebewelle und einem Losrad, das drehbar auf der Getriebewelle angeordnet ist, mit einer vorab beschriebenen Vorrichtung, insbesondere in einem vorab beschriebenen Getriebe, ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass die

Synchronisiereinrichtung und die Kupplungseinrichtung durch eine Relativbewegung der Betätigungseinrichtung zum Losrad nacheinander so verlagert werden, dass das Losrad mit der Getriebewelle gekoppelt wird. Dabei werden die

Synchronisierbewegung und die Kupplungsbewegung besonders vorteilhaft in demselben axialen Bauraum durchgeführt. Die Kopplung des Losrads mit der Getriebewelle erfolgt vorteilhaft über ein Drehübertragungselement, das auch als Kupplungskörper bezeichnet wird.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Betätigung der Synchronisierkulisse und der Kupplungskulisse durch eine Relativverdrehung gegenüber dem Losrad erfolgt. Die Relativverdrehung wird vorteil- haft durch ein Planetengetriebeelement eines Planetengetriebes bereitgestellt, das den zwei auf der Getriebewelle benachbarten Losrädern des Getriebes zugeordnet ist. Die Planetengetriebeelemente sind vorteilhaft platzsparend radial innerhalb von Verzahnungen der Losräder platziert. Darüber hinaus sind die Planetengetriebeelemente vorteilhaft zwischen den beiden benachbarten Losrädern radial verschachtelt. Ein zentral angeordnetes Sonnenrad des Planetengetriebes ist vorteilhaft hohl ausgeführt. In dem Hohlraum ist vorteilhaft mindestens eine vorab beschriebene Vorrichtung untergebracht. Vorteilhaft sind in dem Hohlraum radial innerhalb des Sonnenrads und zwischen den Losrädern besonders platzsparend zwei vorab beschriebene Vorrich- tungen zum Synchronisieren untergebracht.

Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch eine Synchronisiereinrichtung, insbesondere eine Synchronisierhülse und/oder eine Synchronisierkulisse, und/oder eine Kupplungseinrichtung, insbesondere eine Kupplungsmuffe und/oder eine Kupplungskulisse, für eine vorab beschriebene Vorrichtung zum Synchronisieren. Die genannten Teile sind separat handelbar.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschie- dene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:

Figur 1 eine Prinzipdarstellung einer axial kurz bauenden Vorrichtung zum Synchronisieren; Figur 2 im Vergleich dazu eine herkömmliche Vorrichtung zum Synchronisieren;

Figur 3 eine etwas ausführlichere, aber immer noch vereinfachte Darstellung einer axial kurz bauenden Vorrichtung zum Synchronisieren mit einer Kulissenführung; Figur 4 eine Ansicht der Vorrichtung aus Figur 3 mit Blick auf die Kulissenführung;

Figuren 5 und 6 ähnliche Darstellungen wie in den Figuren 3 und 4 mit einem zusätzlichen Federring und angedeuteten Dachschrägen oder Führungsschrägen; Figur 7 ein Getriebe mit zwei Getriebeeingangswellen, auf denen zwei Paar Festräder angeordnet sind, und eine Getriebeausgangswelle mit zwei Paar Losrädern, die mit den Festrädern kämmen, teilweise im Schnitt;

Figur 8 einen vergrößerten Ausschnitt auf Figur 7; Figur 9 eine Explosionsdarstellung eines Ausschnitts aus Figur 8;

Figur 10 eine Explosionsdarstellung einer Synchronisiereinrichtung und einer Kupp- lungseinrichtung, und

Figur 1 1 eine Explosionsdarstellung der Getriebeausgangswelle mit zwei Losrädern und zwei Vorrichtungen zum Synchronisieren. In Figur 2 ist eine Vorrichtung 10 zum Synchronisieren zwischen einer Getriebewelle und einem Losrad, das drehbar auf der Getriebewelle angeordnet ist, stark vereinfacht dargestellt. Die Vorrichtung 10 umfasst zwei Teilvorrichtungen 1 1 , 12, die radial verschachtelt und in axialer Richtung überlappend angeordnet sind. Die axiale Richtung entspricht in Figur 2 einer horizontalen Linie.

Die Teilvorrichtung 1 1 ist mit einer Synchronisiereinrichtung 15 kombiniert. Die Teilvorrichtung 12 ist mit einer Kupplungseinrichtung 16 kombiniert. Die

Synchronisiereinrichtung 15 und die Kupplungseinrichtung 16 sind ebenfalls radial verschachtelt und in axialer Richtung überlappend angeordnet.

Durch einen Pfeil 17 ist in Figur 2 ein Betätigungsweg beim Synchronisieren angedeutet. Durch einen Pfeil 18 ist in Figur 2 ein Betätigungsweg beim Kuppeln angedeutet. Die entsprechenden Verschiebungen der Teilvorrichtungen 1 1 , 12 beim Synchronisieren und Kuppeln sind in Figur 2 durch gestrichelte Linien angedeutet.

Durch einen Doppelpfeil 19 ist der axiale Platzbedarf für die Vorrichtung 10 in Figur 2 angedeutet. Um den axialen Platzbedarf zu verkleinern, sind die Funktionen einer Synchronisierungsbetätigung und eines Verkoppeins oder Kuppeins voneinander getrennt und radial übereinander angeordnet.

In Figur 1 ist eine herkömmliche Vorrichtung 20 zum Synchronisieren zum Vergleich mit Figur 2 ebenfalls prinzipiell dargestellt. Die Vorrichtung 20 umfasst eine

Synchronisiereinrichtung 25 und eine Kupplungseinrichtung 26. Die

Synchronisiereinrichtung 25 ist in axialer Richtung von der Kupplungseinrichtung 26 beabstandet. Durch einen Pfeil 27 ist ein Betätigungsweg beim Synchronisieren angedeutet. Durch einen Pfeil 28 ist ein Betätigungsweg beim Kuppeln angedeutet.

Durch einen Doppelpfeil 29 ist eine axiale Baulänge der Vorrichtung 20 mit der Synchronisiereinrichtung 25 und der Kupplungseinrichtung 26 angedeutet. Die entsprechenden Verschiebewege der Vorrichtung 20 beim Synchronisieren und Kuppeln sind in Figur 1 durch gestrichelte Linien angedeutet.

Bei der Vorrichtung 20 wird zunächst eine Schiebemuffe axial verschoben, wobei die Schiebemuffe zuerst auf einen Synchronring drückt. Sobald ein Gleichlauf von einem Losrad und einer Getriebewelle erreicht ist, kann die Schiebemuffe über den Synchronring auf einen Kupplungskörper geschoben werden.

In Figur 3 ist eine Vorrichtung 30 zum Synchronisieren ausführlicher als in Figur 2, aber noch immer vereinfacht dargestellt. Die Vorrichtung 30 dient zum Synchronisieren zwischen einer Getriebewelle 31 und einem Losrad 32. Das Losrad 32 ist mit Hilfe einer Lagereinrichtung 33 drehbar auf der Getriebewelle 31 gelagert.

Eine Betätigungseinrichtung 35 zum Betätigen der Vorrichtung 30 umfasst vorteilhaft ein Planetengetriebeelement eines (in Figur 3 nicht dargestellten) Planetengetriebes.

Die Vorrichtung 30 umfasst ein Synchronringpaket 40, eine Synchronisiereinrichtung 41 und eine Kupplungseinrichtung 42. Die Synchronisiereinrichtung 41 und die Kupplungseinrichtung 42 sind axial überlappend und radial verschachtelt angeordnet. Ein Kulissenstein 43 ist radial innen an der Synchronisiereinrichtung 41 vorgesehen. Ein Kulissenstein 44 ist radial außen an der Kupplungseinrichtung 42 vorgesehen.

In Figur 4 sieht man, dass die Kulissensteine 43, 44 in Führungsnuten 46, 47 oder Kulissenbahnen einer Kulissenführung 45 geführt sind. Durch einen Pfeil 48 ist in Figur 4 eine Bewegung der Kulissenführung 45 beim Betätigen durch die Betätigungseinrichtung (35 in Figur 3) angedeutet.

Durch gestrichelte Linien sind in Figur 3 die axialen Verschiebewege der

Synchronisiereinrichtung 41 und der Kupplungseinrichtung 42 beim Betätigen durch die Betätigungseinrichtung 35 angedeutet. Beim Betätigen durch die Betätigungseinrichtung 35 werden Relativverdrehungen in axiale Bewegungen der

Synchronisiereinrichtung 41 und der Kupplungseinrichtung 42 umgewandelt. Der Begriff axial bezieht sich im Rahmen der beanspruchten Vorrichtung 10, 30 auf eine Drehachse 49 der Getriebewelle 31 . Bei der Getriebewelle 31 handelt es sich um eine Getriebeausgangswelle eines mit dem Losrad 32 ausgestatteten Getriebes.

In den Figuren 5 und 6 ist eine Vorrichtung 50 zum Synchronisieren dargestellt, die der in den Figuren 3 und 4 dargestellten Vorrichtung 30 zum Synchronisieren ähnelt. Zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Teile werden die gleichen Bezugszeichen wie in den Figuren 3 und 4 verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die vorangegangene Beschreibung der Figuren 3 und 4 verwiesen. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zwischen den Vorrichtungen 30 und 50 eingegangen.

In Figur 5 sind an der Synchronisiereinrichtung 41 und an dem Synchronringpaket 40 Dachschrägen oder Führungsschrägen 51 , 52 angedeutet. Darüber hinaus sind an der Kupplungseinrichtung 42 und der Getriebewelle 31 Dachschrägen oder Führungsschrägen 53, 54 angedeutet. Schließlich ist durch einen Kreis 55 ein Federring zwi- sehen der Synchronisiereinrichtung 41 und dem Synchronringpaket 40 angedeutet.

Bei einer Betätigung der Vorrichtung 50 durch die Betätigungseinrichtung 35 erfolgt eine Kraftübertragung von der Synchronisiereinrichtung 41 auf das Synchronringpaket 40 über die Dachschrägen oder Führungsschrägen 51 , 52. Beim Synchronisieren kann sich ein Synchronring des Synchronringpakets 40 gegenüber der

Synchronisiereinrichtung 41 um die Breite einer Dachschräge oder Führungsschräge 51 , 52 verdrehen und somit ein weiteres Verschieben der Synchronisiereinrichtung 41 verhindern. Bei erreichtem Gleichlauf von Losrad 32 und Getriebewelle 31 dreht die Synchronisiereinrichtung 41 einen Synchronring des Synchronringpakets 40 zurück und verschiebt sich weiter in axialer Richtung, jedoch lediglich um den Betrag einer Verschleißreserve.

Nach dem Entsperren kann die Kupplungseinrichtung 42 auf ein Drehübertragungselement 58 übergeschoben werden, das auch als Kupplungskörper bezeichnet wird. Das Drehübertragungselement 58 ist in Figur 5 einstückig mit der Getriebewelle beziehungsweise Getriebeausgangswelle 31 verbunden. Die axialen Bewegungen der Synchronisiereinrichtung 41 und der Kupplungseinrichtung 42 werden von der Kulissenführung (45 in Figur 6) gesteuert.

Zur Darstellung der Kulissensteine 43, 44 sind an der Synchronisiereinrichtung 41 und der Kupplungseinrichtung 42 zum Beispiel Stifte angebracht, die in die Führungsnuten oder Kulissenbahnen 46, 47 der Kulissenführung 45 eingreifen. Bei einer Betätigung/Verdrehung der Kulissenführung 45 wird zunächst die Synchronisiereinrichtung 41 über einen schrägen Abschnitt der Kulissenbahn 46 axial verschoben. Der Stift 44 der Kupplungseinrichtung 42 läuft dabei in einer tangentialen Bahn und wird daher nicht axial verschoben. Die Kulissenbahn 47 ist in Figur 6 gestrichelt angedeutet.

Sobald der Stift 43 der Synchronisiereinrichtung 41 von seinem schrägen Abschnitt in einen tangentialen Abschnitt der Kulissenbahn 46 wechselt, kommt der Stift 44 der Kupplungseinrichtung 42 in einen schrägen Abschnitt der Kulissenbahn 47 und verschiebt die Kupplungseinrichtung 42 axial.

In Figur 7 ist eine Getriebe 60 mit einer inneren Getriebeeingangswelle 61 und einer äußeren Getriebeeingangswelle 62 teilweise geschnitten dargestellt. An einem Getriebeausgang 64 ist eine Endstufe 65 zu einem (nicht dargestellten) Differential angeordnet. Die Endstufe 65 wird auf als Final Drive bezeichnet.

Auf seiner in Figur 7 rechten Seite weist das Getriebe 60 zwei Lagerstellen 66, 67 auf. Am Getriebeausgang 64 weist das Getriebe 60 einen Lagerzapfen 68 auf. Auf der inneren Getriebeeingangswelle 61 sind zwei Festräder 73, 74 angeordnet. Auf der äußeren Getriebeeingangswelle 62 sind zwei Festräder 71 , 72 angeordnet.

Das Festrad 71 kämmt, zum Beispiel zur Darstellung eines ersten Gangs, mit einem Losrad 75. Das Festrad 72 kämmt, zum Beispiel zur Darstellung eines dritten Gangs, mit einem Losrad 76. Das Festrad 73 kämmt, zum Beispiel zur Darstellung eines zweiten Gangs, mit einem Losrad 77. Das Festrad 74 kämmt, zum Beispiel zur Darstellung eines vierten Gangs, mit einem Losrad 78. Die Losräder 75 bis 78 sind mit Hilfe von geeigneten Lagereinrichtungen drehbar auf einer Getriebeausgangswelle 80 angeordnet, die verkürzt auch als Getriebewelle 80 bezeichnet wird. Die Losräder 75, 76 stellen ein erstes Losradpaar dar. Die Losräder 77, 78 stellen ein zweites Losradpaar dar.

Dem ersten Losradpaar 75, 76 sind zwei Vorrichtungen 81 , 82 zum Synchronisieren zugeordnet. Zur Betätigung der Vorrichtungen 81 , 82 zum Synchronisieren dient eine Betätigungseinrichtung 85. Dem Losradpaar 77, 78 sind entsprechende Vorrichtungen zugeordnet, die über eine Betätigungseinrichtung 86 betätigt werden.

Die Betätigungseinrichtung 85 umfasst ein Planetengetriebe 84. Das Planetengetriebe 84 ist in einem Hohlraum radial innerhalb und axial zwischen den benachbarten Losrädern 75, 76 angeordnet. Durch das Planetengetriebe 84 kann der axiale Bauraum über die Betätigungseinrichtung 85 in dem Getriebe reduziert werden.

In Figur 8 sieht man, dass das Planetengetriebe 84 ein Hohlrad 87, ein Sonnenrad 90 sowie Planetenräder 91 , 92 (siehe Figur 1 1 ) umfasst. Die Planetenräder 91 , 92 sind auf einem Planetenträger 93 mit einem Steg drehbar gelagert. Das Sonnenrad 90 kämmt mit den Planetenrädern 91 , 92, die wiederum mit dem Hohlrad 87 kämmen.

Der Planetenträger 93 mit dem Steg dreht sich im unbetätigten Zustand der Vorrichtungen 81 , 82 im Wesentlichen synchron mit dem Losrad 75. Das Sonnenrad 90 dreht sich im unbetätigten Zustand der Vorrichtungen 81 , 82 im Wesentlichen synchron mit dem Losrad 76.

Der Begriff im Wesentlichen synchron bedeutet in diesem Zusammenhang auch, dass sich das Sonnenrad 90 und der Planetenträger 93 mit dem Steg nach einer Betätigung durch die Betätigungseinrichtung 85 in einem begrenzten Umfang relativ zu den Losrädern 75, 76 verdrehen können, um einen Kupplungs-, Schalt- und/oder

Synchronisiervorgang auszulösen.

Beim Betätigen der Betätigungseinrichtung 85 wird das Hohlrad 87 verdreht. Im unbetätigten Zustand der Betätigungseinrichtung 85 steht das Hohlrad 87 fest. Dann hat das Hohlrad 87 die gleiche Drehzahl wie das Getriebe 60, das feststeht. Somit hat das Hohlrad 87 im unbetätigten Zustand der Betätigungseinrichtung 85 eine Drehzahl von null.

Wenn das Hohlrad 87 verdreht wird, dann verdreht sich entweder der Planetenträger 93 mit dem Steg oder die Sonne beziehungsweise das Sonnenrad 90 gegenüber dem zugeordneten Losrad 75, 76. Diese Relativverdrehung wird dann zu einer Betätigung einer der Vorrichtungen 81 , 82 zum Synchronisieren genutzt.

Das Losrad 75 ist durch eine Lagereinrichtung 88 drehbar auf der Getriebeausgangswelle 80 gelagert. Das Losrad 76 ist durch eine Lagereinrichtung 89 drehbar auf der Getriebeausgangswelle 80 gelagert. Der Planetenträger 93 ist durch ein Kopplungselement 94 mit der Vorrichtung 81 gekoppelt. Das Kopplungselement 94 ist Teil des Planetenträgers 93, der auch als Steg bezeichnet wird. Das Sonnenrad 90 ist über ein Kopplungselement 95 mit der Vorrichtung 82 gekoppelt.

Ein Drehübertragungselement 98 ist über eine Steckverzahnung 101 drehfest mit der Getriebewelle 80 verbunden. Die Steckverzahnung 101 , die verkürzt auch als Verzahnung 101 bezeichnet wird, ermöglicht eine Drehmomentübertragung zwischen der Getriebewelle 80 und dem Drehübertragungselement 98, und umgekehrt.

Das Drehübertragungselement 98 ist radial außen an seinen Enden mit Führungsschrägen 99, 100 ausgestattet. Die Führungsschrägen 99, 100 wirken mit komplementär ausgebildeten Führungsschrägen zusammen, die im Folgenden noch erläutert werden. Die Führungsschräge 99 ist der in Figur 8 linken Vorrichtung 81 zugeordnet. Die Führungsschräge 100 ist der in Figur 8 rechts angeordneten Vorrichtung 82 zugeordnet.

Das Drehübertragungselement 98, das auch als Kupplungskörper bezeichnet werden kann, erstreckt sich radial nach außen in einen Hohlraum, der zwischen den beiden Losrädern 75, 76 ausgespart ist. Radial außen weist das Drehübertragungselement 98 zwischen den Führungsschrägen 99, 100 eine Verzahnung 102 auf, die als Schiebeverzahnung ausgeführt ist. In die Schiebeverzahnung 102 sind radial außen angeordnete Synchronringe 121 , 131 von Synchronringpaketen 120, 130 eingehängt. Durch die Schiebeverzahnung 102 wird eine Drehmomentübertragung zwischen dem Drehübertragungselement 98 und den äußeren Synchronringen 121 , 131 ermöglicht, und umgekehrt. Eine axiale Ver- Schiebung der äußeren Synchronringe 121 , 131 relativ zu dem Drehübertragungselement 98 wird durch einen Sicherungsring, insbesondere einen Federring oder Sprengring, und axiale Anlageflächen an dem Drehübertragungselement beziehungsweise Kupplungskörper 98 verhindert. Der Begriff axial bezieht sich auf eine Drehachse 103 der Getriebewelle 80 beziehungsweise der Losräder 75, 76. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Drehachse 103. Analog bedeutet der Begriff radial quer zur Drehachse 103.

Die Vorrichtungen 81 , 82 sind besonders platzsparend in dem Hohlraum zwischen den Losrädern 75, 76 untergebracht. Nur die Betätigungseinrichtung 85 für die beiden Vorrichtungen 81 , 82 ragt radial nach außen aus dem Hohlraum zwischen den Losrädern 75, 76 heraus. Dadurch wird auf einfache Art und Weise ein Zusammenwirken der Betätigungseinrichtung 85, insbesondere des Hohlrads 87 des Planetengetriebes 84, mit einer entsprechenden Aktorvorrichtung, zum Beispiel einem Zahnrad, das von einem Elektromotor angetrieben wird, ermöglicht.

Die Vorrichtungen 81 , 82 umfassen jeweils eine Synchronisiereinrichtung 104, 106 und eine Kupplungseinrichtung 105, 107. Die in Figur 8 links angeordnete Vorrichtung 81 mit der Synchronisiereinrichtung 104 und der Kupplungseinrichtung 105 ist dem in Figur 8 ebenfalls links angeordneten Losrad 75 zugeordnet. Die in Figur 8 rechts angeordnete Vorrichtung 82 mit der Synchronisiereinrichtung 106 und der Kupplungseinrichtung 107 ist dem in Figur 8 ebenfalls rechts angeordneten Losrad 76 zugeordnet.

Die Synchronisiereinrichtungen 104, 106 und die Kupplungseinrichtungen 105, 107 sind mit Kulissenführungen 108, 109 kombiniert. Die Kulissenführungen 108, 109 dienen dazu, Relativverdrehungen definiert in axiale Bewegungen umzuwandeln, die zum Synchronisieren und Kuppeln beziehungsweise Koppeln des jeweiligen Losrads 75, 76 mit der Getriebewelle 80 verwendet werden. Die Kupplungseinrichtungen 105, 107 umfassen jeweils eine Kupplungsmuffe 1 10, 1 12 und eine Kupplungskulisse 1 1 1 , 1 13. Die Synchronisiereinrichtungen 104, 106 umfassen jeweils eine Synchronisierhülse 1 14, 1 16 und eine Synchronisierkulisse 1 15, 1 17.

Die Kupplungsmuffe 1 10, die Kupplungskulisse 1 1 1 , die Synchronisierhülse 1 14 und die Synchronisierkulisse 1 15 der in Figur 8 links angeordneten Vorrichtung 81 sind radial verschachtelt und in axialer Richtung überlappend angeordnet.

Die Kupplungsmuffe 1 12, die Kupplungskulisse 1 13, die Synchronisierhülse 1 16 und die Synchronisierkulisse 1 17 der in Figur 8 rechts angeordneten Vorrichtung 82 sind ebenfalls radial verschachtelt und in axialer Richtung überlappend angeordnet.

Die Synchronringpakete 120, 130 umfassen jeweils insgesamt vier Synchronringe 121 bis 124, 131 bis 134. Die Synchronringe 121 bis 124 der in Figur 8 links angeordneten Vorrichtung 81 sind radial außerhalb der Synchronisiereinrichtung 104 und der Kupplungseinrichtung 105 angeordnet. Allerdings sind die Synchronringe 121 bis 124 in axialer Richtung überlappend zu der Kupplungseinrichtung 105 und der

Synchronisiereinrichtung 104 angeordnet.

Analog sind die Synchronringe 131 bis 134 der in Figur 8 rechts angeordneten Vorrichtung 82 radial außerhalb der Synchronisiereinrichtung 106 und der Kupplungseinrichtung 107 angeordnet. Allerdings sind die Synchronringe 131 bis 134 axial überlappend zu der Synchronisiereinrichtung 106 und der Kupplungseinrichtung 107 angeordnet.

Die radial äußeren Synchronringe 121 , 131 liegen in der Mitte zwischen den Vorrichtungen 81 , 82 aneinander an und greifen gemeinsam in die Verzahnung 102 des Drehübertragungselements 98 ein. Die radial innen angeordneten Synchronringe 124, 134 der Synchronringpakete 120, 130 sind, wie im Folgenden noch erläutert wird, mit den Synchronisierhülsen 1 14, 1 16 koppelbar.

Zwischen den Synchronisierhülsen 1 14, 1 16 und den radial inneren Synchronringen 124, 134 ist jeweils eine Federeinrichtung in Form eines Federrings 1 18, 1 19 ange- ordnet. Die Federeinrichtungen mit den Federringen 1 18, 1 19 dienen zum Ansynchronisieren, wie im Folgenden noch erläutert wird.

In Figur 9 sind Teile der Vorrichtungen 81 , 82 perspektivisch dargestellt. Die Teile der Vorrichtung 82, die in Figur 8 rechts angeordnet und dem Losrad 76 zugeordnet ist, sind in Figur 9 zusätzlich in Explosionsdarstellung gezeigt. In Figur 10 sind die Teile der Vorrichtung 82, die in Figur 9 teilweise zusammen dargestellt sind, in Explosionsdarstellung gezeigt. In Figur 9 sieht man, dass an dem radial inneren Synchronring 134 des Synchronringpakets 130 radial innen Führungselemente 140 vorgesehen sind. Die Führungselemente 140 weisen jeweils zwei Führungsschrägen 141 , 142 auf. An der

Synchronisierhülse 1 16 sind komplementär ausgebildete Führungselemente 145 mit jeweils zwei Führungsschrägen 146, 147 vorgesehen.

Die Führungselemente 140 an dem radial inneren Synchronring 134 sind als Vorsprünge ausgeführt, die radial nach innen vorstehen. Die Führungselemente 145 an der Synchronisierhülse 1 16 sind als Ausnehmungen in der Synchronisierhülse 1 16 ausgeführt, die in Figur 9 auf ihrer linken Seite offen sind.

Durch das Eingreifen der Führungselemente 140 in die Führungselemente 145 wird eine Kopplung der Synchronisierhülse 1 16 mit dem radial inneren Synchronring 132 ermöglicht. Durch den Federring 1 19 wird eine gewisse Vorspannung zum

Ansynchronisieren zwischen der Synchronisierhülse 1 16 und dem radial inneren Syn- chronring 134 erzeugt.

Auf der in den Figuren 9 und 10 rechten Seite weist die Synchronisierhülse 1 16 insgesamt vier Verdrehsicherungselemente 151 bis 154 auf. Die

Verdrehsicherungselemente 151 bis 154 erstrecken sich in axialer Richtung. Die Kupplungsmuffe 1 12 weist auf ihrer in den Figuren 9 und 10 rechten Seite insgesamt vier Umgriffe 155 bis 158 auf.

Die Umgriffe 155 bis 158 an der Kupplungsmuffe 1 12 stellen in axialer Richtung Anschläge für die Synchronisierkulisse 1 17 dar. Darüber hinaus wirken die Umgriffe 155 bis 158 an der Kupplungsmuffe 1 12 in Umfangsrichtung mit den

Verdrehsicherungselementen 151 bis 154 an der Synchronisierhülse 1 16 zusammen.

An der Synchronisierkulisse 1 17 sind auf der in den Figuren 9 und 10 rechten Seite insgesamt vier Mitnehmerelemente 161 bis 164 vorgesehen, die sich in axialer Richtung erstrecken. In Figur 9 sieht man, dass die Umgriffe 155 bis 158 der Kupplungsmuffe 1 12 in Umfangsrichtung jeweils zwischen einem der

Verdrehsicherungselemente 151 bis 154 der Synchronisierhülse 1 16 und einem der Mitnehmerelemente 161 bis 164 der Synchronisierkulisse 1 17 angeordnet sind.

An der Synchronisierkulisse 1 17 ist des Weiteren ein Kulissenstift 166 angebracht. Der Kulissenstift 166 steht radial innen so von der Synchronisierkulisse 1 17 ab, dass er in eine Kulissenbahn eingreift, die, wie man in Figur 10 sieht, außen an der

Synchronisierhülse 1 16 mit einem Außengewinde 171 kombiniert ist. Ein komplemen- tär dazu ausgebildetes Innengewinde 172 ist radial innen an der Synchronisierkulisse 1 17 ausgebildet.

Das Außengewinde 171 wird an der Synchronisierhülse 1 16 auf der in Figur 10 rechten Seite von einer Kulissenbahn 173 begrenzt, die im Unterschied zu dem Außenge- winde 171 keine Steigung aufweist. Über den in die Kulissenbahn 173 eingreifenden Kulissenstift 166 wird ein Einfädeln der Gewinde 171 , 172 vereinfacht.

Die Gewinde 171 , 172 stellen zusammen mit der Kulissenbahn 173 und dem Kulissenstift 166 einen Teil der Kulissenführung 109 dar. Die Kulissenführung 109 kann al- ternativ oder zusätzlich auch Rampen umfassen.

An der Kupplungsmuffe 1 12 ist ein Außengewinde 175 vorgesehen, das mit einem komplementären Innengewinde 176 zusammenwirkt, das an der Kupplungskulisse 1 13 vorgesehen ist. Anstelle der Gewinde 175, 176 können zur Darstellung der Kulis- senführung 109 auch Rampen angebracht werden.

In Figur 1 1 ist die Getriebewelle 80 mit den beiden Losrädern 75, 76, mit dem Final Drive 65 und mit den beiden zwischen den Losrädern 75, 76 untergebrachten Vorrichtungen 81 , 82 zum Synchronisieren in Explosionsdarstellung gezeigt. Die Vorrichtun- gen 81 , 82 werden über das Hohlrad 87 des Planetengetriebes betätigt. Zu diesem Zweck weist das Hohlrad 87 außen eine Verzahnung auf.

Eine Dreheinführung erfolgt über das Planetengetriebe 84. Die linke Vorrichtung 81 zum Synchronisieren wird durch den Planetenträger 93 betätigt. Die rechte Vorrichtung 82 zum Synchronisieren wird von dem Sonnenrad 90 des Planetengetriebes 84 betätigt.

Die Kupplungsmuffe 1 10, 1 12 und die jeweilige Synchronisierhülse 1 14, 1 16 sind auf dem zugehörigen Losrad 75, 76 gegen Verdrehen gesichert. Wird zur Betätigung der Planetenträger 93 beziehungsweise das Sonnenrad 90 relativ zum Losrad 75, 76 verdreht, so wird über die Kulissenführungen 108, 109 und die Gewinderampen die Synchronisierhülse 1 14, 1 16 axial in Richtung des radial inneren Synchronrings 124, 134 bewegt.

Dabei sorgt der Federring 1 18, 1 19 anfänglich für eine axiale Anpressung des radial inneren Synchronrings 124, 134, so dass sich der radial innere Synchronring 124, 134 im Rahmen eines begrenzten Umfangsspiels verdrehen kann. Das wird auch als Ansynchronisieren bezeichnet.

Die Führungsschrägen 141 , 142 an dem radial inneren Synchronring 124 kommen beim Ansynchronisieren vor den Führungsschrägen 146, 147 der Synchronisierhülse 1 16 zu liegen. Bei weiterer Betätigung presst die Synchronisierhülse 1 16 über die Führungsschrägen 146, 147 und 141 , 142 den radial inneren Synchronring 124 an.

Bei Synchrondrehzahl von Losrad 75 und Getriebewelle 80 kann der Synchronring 124 zurückgedreht werden. Bei weiterer Betätigung kommt der Kulissenstift 166 an der Synchronisierkulisse 1 17 in die Kulissenbahn 173 ohne Steigung und das Gewinde 171 , 172 ist auseinandergefahren.

In dieser Stellung kommen die Mitnehmerelemente 161 bis 164 der

Synchronisierkulisse 1 17 an den Umgriffen 155 bis 158 der Kupplungskulisse 1 13 zur Anlage, wie man in Figur 9 sieht. Bei weiterer Betätigung wird dann nur noch die Kupplungsmuffe 1 12 durch Verdrehen der Kupplungskulisse 1 13 axial bis in ihre Endlage verlagert.

In Figur 9 ist durch einen Pfeil 181 angedeutet, wie die Mitnehmerelemente 161 bis 164 der Synchronisierkulisse 1 17 an den Umgriffen 155 bis 158 der Kupplungskulisse 1 13 anschlagen. Danach werden dann die inneren Teile, also die Kupplungskulisse 1 13 und die Kupplungsmuffe 1 12, in Drehung versetzt.

Durch einen Pfeil 182 ist in Figur 9 angedeutet, dass die Verdrehsicherungselemente 151 bis 154 an der Synchronisierhülse 1 16 verhindern, dass die Synchronisierhülse 1 16 beim Verdrehen mitverdreht wird. Durch die Verdrehsicherungselemente 151 bis 154 wird die Synchronisierhülse 1 16 praktisch festgehalten.

Bezuqszeichenliste

Vorrichtung zum Synchronisieren

Teilvorrichtung

Synchronisiereinrichtung

Kupplungseinrichtung

Pfeil

Doppelpfeil

Vorrichtung zum Synchronisieren

Synchronisiereinrichtung

Kupplungseinrichtung

Pfeil

Doppelpfeil

Vorrichtung zum Synchronisieren

Getriebewelle

Losrad

Lagereinrichtung

Betätigungseinrichtung

Synchronringpaket

Synchronisiereinrichtung

Kupplungseinrichtung

Kulissenstein

Kulissenführung

Führungsnut (Kulissenbahn)

Pfeil

Drehachse

Vorrichtung zum Synchronisieren Führungsschräge Führungsschräge

Führungsschräge

Kreis

Drehübertragungselement Getriebe

innere Getriebeeingangswelle äußere Getriebeeingangswelle Getriebeausgang

Endstufe

Lagerstelle

Lagerzapfen

Festrad

Losrad

Getriebeausgangswelle

Vorrichtung zum Synchronisieren Vorrichtung zum Synchronisieren Planetengetriebe

Betätigungseinrichtung

Hohlrad

Lagereinrichtung

Sonnenrad

Planetenrad

Planetenrad 93 Planetenträger

94 Kopplungselement

95 Kopplungselement

98 Drehübertragungselement

99 Führungsschräge

100 Führungsschräge

101 Verzahnung

102 Verzahnung

103 Drehachse

104 Synchronisiereinrichtung

105 Kupplungseinrichtung

106 Synchronisiereinrichtung

107 Kupplungseinrichtung

108 Kulissenführung

109 Kulissenführung

1 10 Kupplungsmuffe

1 1 1 Kupplungskulisse

1 12 Kupplungsmuffe

1 13 Kupplungskulisse

1 14 Synchronisierhülse

1 15 Synchronisierkulisse

1 16 Synchronisierhülse

1 17 Synchronisierkulisse

1 18 Federring

1 19 Federring

20 Synchronringpaket

121 Synchronring

122 Synchronring

123 Synchronring

124 Synchronring

30 Synchronringpaket

131 Synchronring

132 Synchronring

133 Synchronring 134 Synchronring

140 Führungselement

141 Führungsschräge

142 Führungsschräge

145 Führungselement

146 Führungsschräge

147 Führungsschräge

151 Verdrehsicherungselement

152 Verdrehsicherungselement

153 Verdrehsicherungselement

154 Verdrehsicherungselement 55 Umgriff

156 Umgriff

157 Umgriff

158 Umgriff

161 Mitnehmerelement

162 Mitnehmerelement

163 Mitnehmerelement

164 Mitnehmerelement 166 Kulissenstift

171 Außengewinde

172 Innengewinde

173 Kulissenbahn

175 Außengewinde

176 Innengewinde

181 Pfeil

82 Pfeil

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung (10;50;81,82) zum Synchronisieren zwischen einer Getriebewelle (31 ;80) und einem Losrad (32;75,76), das drehbar auf der Getriebewelle (31;80) angeordnet ist, wobei die Vorrichtung (10;50;81 ,82) eine

Synchronisiereinrichtung (15;41 ; 104, 106) und eine Kupplungseinrichtung (16;42;105,107) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die

Synchronisiereinrichtung (15;41;104,106) und die Kupplungseinrichtung (16;42;105,107) in axialer Richtung überlappend angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die

Synchronisiereinrichtung (15;41 ; 104, 106) und die Kupplungseinrichtung (16;42;105,107) über eine Kulissenführung (45; 108, 109) durch eine Betätigungseinrichtung (35;85,86) betätigbar sind.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung (16;42;105,107) eine Kupplungsmuffe (110,112) umfasst, die mit einer Kupplungskulisse (111,113) zusammenwirkt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die

Synchronisiereinrichtung (15;41 ; 104, 106) eine Synchronisierhülse (114,116) umfasst, die mit einer Synchronisierkulisse (115,117) zusammenwirkt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die

Synchronisierhülse (114,116) und die Synchronisierkulisse (115,117) radial mit der Kupplungsmuffe (110,12) und der Kupplungskulisse (111,113) verschachtelt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die

Synchronisierkulisse (115, 117) so mit der Kupplungskulisse (111,113) gekoppelt ist, dass die Synchronisierhülse (114,116) unabhängig von der Kupplungsmuffe (110,112) in axialer Richtung begrenzt verlagerbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsmuffe (110,112) drehfest mit dem Losrad (75,76) verbunden ist.

8. Getriebe (60) mit Radpaaren, die zur Darstellung von Gängen in dem Getriebe (60) jeweils ein Festrad (71 -74) und ein Losrad (75-76) umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Vorrichtungen (81 ,82) zum Synchronisieren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zwischen zwei auf einer Getriebewelle (80) benachbarten Losrädern (75,76) des Getriebes (60) angeordnet sind.

9. Verfahren zum Synchronisieren zwischen einer Getriebewelle (80) und einem Losrad (75,76), das drehbar auf der Getriebewelle (80) angeordnet ist, mit einer Vorrichtung (81 ,82) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, insbesondere in einem Getriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die

Synchronisiereinrichtung (15;41 ; 104, 106) und die Kupplungseinrichtung

(16;42;105, 107) durch eine Relativbewegung der Betätigungseinrich- tung(35;85,86) zum Losrad (75,76) nacheinander so verlagert werden, dass das Losrad mit der Getriebewelle (80) gekoppelt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Betätigung der Synchronisierkulisse (1 15, 1 17) und der Kupplungskulisse (1 1 1 , 1 13) durch eine Relativverdrehung gegenüber dem Losrad (75,76) erfolgt.