DE10217746A1

DE10217746A1 - Synchronisiereinrichtung für ein Schaltgetriebe und entsprechender Kraftfahrzeug-Antriebsstrang

Info

Publication number: DE10217746A1
Application number: DE2002117746
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Kundermann; Jochen Kuhstrebe
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2002-04-20
Filing date: 2002-04-20
Publication date: 2003-11-06
Anticipated expiration: 2022-04-21
Also published as: DE10217746B4

Abstract

Vorgeschlagen wird eine Synchronisiereinrichtung für ein Schaltgetriebe, beispielsweise für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang, die dafür ausgelegt ist, beim Schalten zwischen Getriebegängen eine Synchronisation von Drehzahlen im Sinne eines Abbremsens bzw. Beschleunigens zu ermöglichen oder zumindest zu unterstützen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Synchronisiereinrichtung eine Trägheitsmassenanordnung (60j, 62j) aufweist, die mit einer zu synchronisierenden oder/und mit zu synchronisierenden Bauteilen gekoppelten oder koppelbaren Drehwelle gekoppelt oder koppelbar ist zur gemeinsamen Drehung um eine Drehachse, wobei das wirksame Trägheitsmoment der Trägheitsmassenanordnung mittels einer zugeordneten Einstelleinrichtung (80j, 88j) einstellbar ist, um die Drehwelle und damit gekoppelte Bauteile wahlweise zu beschleunigen oder abzubremsen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltgetriebe, beispielsweise für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang, eine Synchronisiereinrichtung für ein Schaltgetriebe und allgemein einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebseinheit, einem wenigstens zwei Getriebegänge aufweisenden Schaltgetriebe und wenigstens einer Kupplungseinrichtung zur Momentenübertragung zwischen der Antriebseinheit und dem Getriebe, wobei wenigstens eine Synchronisiereinrichtung vorgesehen ist, die dafür ausgelegt ist, eine Synchronisation von Drehzahlen beim Schalten zwischen Getriebegängen im Sinne eines Abbremsens bzw. Beschleunigens zu ermöglichen oder zumindest zu unterstützen.
Herkömmliche Schaltgetriebe besitzen zumindest für jeden Vorwärtsgang eine Synchronisiereinrichtung, welche beim Gangeinlegen die Winkelgeschwindigkeit eines in Eingriff zu bringenden Zahnrads und des mit diesem Zahnrad gekoppelten Teils des Getriebes auf die Winkelgeschwindigkeit der betreffenden Getriebewelle bringt. Bei schnellen Gangwechseln, automatisiert oder manuell, werden die üblicherweise verwendeten Synchroneinheiten stark belastet und können auf Dauer überlastet werden. Dies gilt sowohl für herkömmliche Schaltgetriebe mit einer Getriebeeingangswelle als auch im besonderen Maße für so genannte Doppelkupplungsgetriebe.
Doppelkupplungsgetriebe und Doppelkupplungen haben in jüngerer Zeit erneut ein größeres Interesse erfahren, da sie bei einer entsprechenden Automatisierung des Getriebes einen Schaltkomfort ähnlich wie bei einem herkömmlichen Automatikgetriebe mit Drehmomentwandler versprechen, aber hinsichtlich des energetischen Wirkungsgrads große Vorteile erwarten lassen. Ein wesentlicher Vorteil gegenüber herkömmlichen automatisierten Getriebe mit Einfachkupplung ist, dass bei entsprechender Zuordnung der Getriebegänge zu den Getriebeeingangswellen ein Schalten, insbesondere ein sequentielles Schalten, unter Erhalt der Motorzugkraft bzw. unter Erhalt von Schleppmomenten möglich ist, indem eine so genannte Überschneidungsschaltung beim Schalten von einem der einen Getriebeeingangswelle zugeordneten Gang zu einem der anderen Getriebeeingangswelle zugeordneten Gang durchgeführt wird.

Je nach Gangabstufung und den involvierten Gängen (Ausgangsgang und Zielgang; unter Umständen wird man auch zwischen nicht unmittelbar in der Gangstufung nebeneinander liegenden Gängen zugkraftunterbrechungsfrei bzw. schleppmomentunterbrechungsfrei schalten wollen) muss vergleichsweise viel Synchronisierarbeit geleistet werden. Hierzu wurde unter anderem vorgeschlagen, die Doppelkupplung selbst aktiv zur Unterstützung der Synchronisation bzw. - soweit möglich - zur Synchronisation selbst heranzuziehen durch entsprechende Betätigung der Kupplungsanordnungen. Beispielsweise offenbart speziell die DE 199 39 819 C1 ein Verfahren, das getriebeinterne Synchronisiereinrichtungen unterstützt, indem durch Schließen einer Kupplung eines Doppelkupplungsgetriebes die Drehzahldifferenz der zu synchronisierenden Teile verkleinert wird. Auf getriebeinterne Synchronisiereinrichtungen kann nicht verzichtet werden, da das in der Patentschrift vorgestellte Verfahren nur begrenzt herkömmliche Synchronringe unterstützt und nicht über die momentane Motordrehzahl hinaus hochbeschleunigen kann. Es kann in diesem Zusammenhang ferner auf die sich ebenfalls auf eine Doppelkupplung bzw. ein Doppelkupplungsgetriebe beziehende DE 100 14 879 A1 verwiesen werden.

Betreffend Doppelkupplungen und Doppelkupplungsgetriebe ist auch die DE 44 36 526 A1 von Interesse, die ein spezielles Doppelkupplungsgetriebe beschreibt, bei welchem mittels formschlüssiger Schaltkupplungen der jeweils andere Zweig eines Doppelkupplungsgetriebes synchronisiert wird.

Auch im Zusammenhang mit "normalen" Schaltgetrieben mit nur einer Getriebeeingangswelle sind aus dem Stand der Technik bereits verschiedene Möglichkeiten bekannt, um Synchronisiereinrichtungen zu verbessern, zu unterstützen oder zu ersetzen. Aus der EP 1 104 712 A2, der DE 199 63 400 A1 und aus der DE 199 50 679 A1 ist es bekannt, elektrische Maschinen (Elektromotoren) zur Synchronisation von Getriebewellen zu verwenden. Ferner kann in diesem Zusammenhang auch auf die EP 0 348 622 B1 verwiesen werden. Einschlägig in diesem Zusammenhang ist ferner auch die DE-OS 18 04 533, die einen von einer Elektronik gesteuerten Treibsatz zum Beschleunigen oder Verzögern von Getriebeteilen vorschlägt, wobei als Treibsatz alle möglichen Motoren, etwa umsteuerbare Hydromotoren, Elektromotoren, Abgasturbinen oder Schwungkraftmotore in Erwägung gezogen werden. In diesem Zusammenhang kann ferner auch auf die DE 914 710 hingewiesen werden.

In der DE 196 31 983 C1 und der EP 0 278 938 B1 sind ferner Synchronisiereinrichtungen mit Reibmitteln bzw. Reibrädern beschrieben. Einschlägig in diesem Zusammenhang ist ferner auch die DE 196 27 895 C1, die den Einsatz von reibschlüssigen Bremsen zur Synchronisierung vorschlägt.

In der DE 41 37 143 A1 wird in Bezug auf ein mehrstufiges synchronisiertes Vorgelegegetriebe vorgeschlagen, mehrere Synchroneinrichtungen zugleich zu belasten, um so die Belastung für die einzelne Synchroneinrichtung (Schaltpaket) zu reduzieren.

In der DE 199 54 605 A1 wird für die Bereitstellung eines Notfahrbetriebs eine aktive Synchronisation vermittels einer Steuerung der Motordrehzahl vorgeschlagen. Im Zusammenhang mit dem Thema "Getriebesynchronisation" dürfte ferner auch noch die DE 199 33 312 A1 von Interesse sein.

In manchen Lkw-Getrieben ist am Ende einer Vorgelegewelle eine Lamellenbremse vorgesehen, mittels welcher bei Hochschaltungen die Vorgelegewelle auf die neue Synchrondrehzahl abgebremst werden kann. Diese Einrichtung kann jedoch nur zum Abbremsen, nicht zum Beschleunigen für die Vorgelegewelle dienen. Um die Vorgelegewelle hochbeschleunigen zu können, ist es bekannt, einen Planetenradsatz vorzusehen, der dann zum Hochbeschleunigen geeignet abgebremst wird. Es wird in diesem Zusammenhang auf die DE 34 17 504 A1 verwiesen, bei der sowohl eine Lamellenbremse als auch ein bremsbarer Planetenradsatz an einer Vorgelegewelle angebaut sind.

Nachteilig an den bekannt gewordenen Lösungen ist entweder der hohe Aufwand an zusätzlichen Antriebseinheiten oder für die Bereitstellung eines speziellen Getriebes, oder aber die Tatsache, dass die Einrichtung nur in einer Drehzahlrichtung wirkt, wie dies etwa bei der Lamellenbremse oder dem Planetenradsatz der Fall ist. Herkömmliche Sperrsynchronisierungen verschleißen andererseits sehr schnell bei schnellen Schaltungen und werden durch Schleppmomente aus den Kupplungselementen zusätzlich belastet. Dies gilt insbesondere für nasslaufende Kupplungen, die beispielsweise im Zusammenhang mit Doppelkupplungsgetrieben besonders geeignet erscheinen. Nasslaufende Kupplungen zeigen bei Tiefentemperaturen sehr hohe Schleppmomente.

Aufgabe der Erfindung ist, eine weitgehend verschleißfreie Synchronisiereinrichtung bereitzustellen, die ggf. viele einzelne Synchronisiereinrichtungen herkömmlicher Art in einem Getriebe ersetzen kann (nicht aber muss; es wird auch an die Möglichkeit gedacht, derartige oder andere Synchronisiereinrichtungen durch die erfindungsgemäße Synchronisiereinrichtung nur zu unterstützen).

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass die Synchronisiereinrichtung eine Trägheitsmassenanordnung aufweist, die mit einer zu sychronisierenden oder/und mit zu synchronisierenden Bauteilen gekoppelten oder koppelbaren Drehwelle gekoppelt oder koppelbar ist zur gemeinsamen Drehung um eine Drehachse, wobei das wirksame Trägheitsmoment der Trägheitsmassenanordnung mittels einer zugeordneten Einstelleinrichtung einstellbar ist, um die Drehwelle und damit gekoppelte Bauteile wahlweise zu beschleunigen oder abzubremsen.

Vorgeschlagen wird eine Synchronisiereinrichtung, die auf einer geschickten Ausnutzung des Gesetzes der Drehimpulserhaltung beruht und die zu synchronisierenden Wellen und die mit ihnen in Eingriff stehenden Zahnräder aufgrund sich ändernder Trägheitsmomente synchronisiert. Beispielsweise werden mehrere sich mit der Drehwelle zur gemeinsamen Drehung verbundene Massen mittels eines Mechanismus (beispielsweise Hebelmechanismus) von der Drehwelle, um die die radial angeordnet sind, radial nach außen oder innen bewegt, wobei die Anordnung vorzugsweise derart ist, dass der gemeinsame Massenschwerpunkt der Massen zu jeder Zeit und in jedem Zustand auf der Drehachse liegt, so dass keine Unwucht auftritt. Um das Getriebe sowohl bei Hochschaltungen als auch bei Rückschaltungen synchronisieren zu können, befinden sich die Massen vor einem Schaltvorgang vorzugsweise in einer mittleren radialen Position relativ zur Welle, so dass es möglich ist, den Radialabstand zur Welle zu vergrößern als auch zu verkleinern, je nach Schaltrichtung.

In Bezug auf die vorstehenden Erläuterungen wird allgemein vorgeschlagen, dass wenigstens ein das wirksame Trägheitsmoment der Trägheitsmassenanordnung beeinflussender Radialabstand zur Drehwelle wenigstens eines Massenelements der Trägheitsmassenanordnung mittels der Einstelleinrichtung einstellbar ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn mehrere in vorgegebenen Winkelabständen um die Drehachse verteilt angeordnete Massenelemente mittels der Einstelleinrichtung gemeinsam radial verstellbar sind. Die Massenelemente können vorteilhaft auf einem gemeinsamen Radius angeordnet sein und gleiche Winkelabstände voneinander haben.

Bei Hochschaltungen muss der zu synchronisierende Teil des Getriebes in der Regel abgebremst werden. Dies kann erfindungsgemäß dadurch geschehen, dass das wirksame Trägheitsmoment vergrößert wird, beispielsweise dadurch, dass die um die Drehwelle angeordneten Massen radial nach außen verlagert werden. Da der Drehimpuls L während dieser Massenverlagerung erhalten bleibt, L = r × p bzw. L = J_x ω, mit J_x = Trägheitsmoment bezüglich der Drehachse, verringert sich die Rotationsgeschwindigkeit der Drehwelle, da das Trägheitsmoment proportional zum Quadrat des Abstands zur Drehachse zunimmt (J_x ~ r²).

Demgegenüber ist bei Rückschaltungen der zu synchronisierende Teil des Getriebes in der Regel zu beschleunigen. Dies kann erfindungsgemäß dadurch geschehen, dass das wirksame Trägheitsmoment reduziert wird, etwa indem die um die Drehwelle angeordneten Massen radial nach innen verlagert werden. Wegen der Drehimpulserhaltung und der Abnahme des Trägheitsmoments proportional zum Quadrat des Abstands zur Drehachse vergrößert sich die Rotationsgeschwindigkeit der Drehwelle entspechend.

Zur Synchronisation kann vorteilhaft aus der Drehzahl der Getriebeausgangswelle und der einzulegenden Getriebestufe ein Drehzahlsollwert ermittelt werden. Hierzu kann eine entsprechend ausgelegte elektronische Steuereinheit vorgesehen sein, die beispielsweise Bestandteil der Getriebesteuerung ist. Die elektronische Steuereinheit berechnet den Drehzahlsollwert und stellt diesen mittels der erfindungsgemäßen Synchronisiereinrichtung ein. Die Drehzahl der Synchronisiereinrichtung bzw. einer jeweiligen Drehwelle (beispielsweise Getriebeeingangswelle oder Vorgelegewelle) und der Getriebeausgangswelle können vorteilhaft mittels Drehzahlsensoren detektiert werden. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass auch während des Synchronisierens Drehzahländerungen der Getriebeausgangswelle berücksichtigt werden.

Die Synchronisationszeit kann gezielt über die Geschwindigkeit der Änderung des wirksamen Trägheitsmoments, also beispielsweise speziell über die Geschwindigkeit der Radialbewegung der angesprochenen Massen, eingestellt werden. Je nach Geschwindigkeit der Radialbewegung sind trägheitsbedingt entsprechende Stellkräfte für die Radialverstellung der Massen durch die Einstelleinrichtung, beispielsweise wenigstens einen Aktuator der Einstelleinrichtung, aufzubringen. Für kürzere Synchronisationszeiten sind deshalb größere Stellkräfte erforderlich.

Die Radialverschiebung einer jeweiligen Trägheitsmasse bzw. mehrerer Trägheitsmassen kann vorteilhaft vermittels wenigstens eines Aktuators erfolgen, der beispielsweise als hydraulisches Stellglied ausgebildet sein kann. Wie unten noch konkreter angesprochen wird, kann beispielsweise eine vom Aktuator erteilte Bewegung längs der Rotationsachse in eine Schwenkbewegung oder radiale Verschiebung der Massen umgesetzt werden, sofern die Massen nicht direkt durch den Aktuator bzw. die Aktuatoren radial nach innen oder außen bewegt werden.

Die verschiedenen Schaltmöglichkeiten und damit die verschiedenen Übersetzungsverhältnisse zueinander geben zumindest für den Normalfall einen eindeutigen Faktor, um den das Trägheitsmoment jeweils geändert werden muss, um die Drehzahl auf den gewünschten Wert zu bringen. Beispielsweise muss bei einem Übersetzungsverhältnis von 1,2 eine Welle, die ursprünglich mit 5.000 UPM dreht, auf 6.000 UPM beschleunigt werden. Dieselbe Welle muss beim gleichen Gangsprung bei einem Ausgangswert von 2.000 UPM auf 2.400 UPM geschleunigt werden. Die Ausgangsdrehzahl und die Zieldrehzahl stehen für ein gegebenes Übersetzungsverhältnis also in einem festen Verhältnis zueinander, und es treten dementsprechend drehzahlabhängige Differenzdrehzahlen (größere Drehzahldifferenzen für höhere Drehzahlen als für niedrigere Drehzahlen) auf.

Die je nach Übersetzungssprung erforderlichen Trägheitsmomentänderungen bzw. Änderungen eines effektiven Radialabstands der Trägheitsmassenanordnung zur Drehwelle können vorteilhaft in einem Kennfeldfeld abgespeichert sein, auf deren Grundlage die angesprochene Steuereinheit die Synchronisierung bei einem Schaltvorgang durchführen kann. Wie schon angesprochen, können verschiedene Drehzahlen, etwa die Drehzahlen der Abtriebswelle, welche die Drehzahl der zu synchronisierenden Welle vorgibt, und die Drehzahl wenigstens einer weiteren Getriebewelle (etwa Vorgelegewelle bzw. Vorgelegewellen oder/und Getriebeeingangswelle bzw. Getriebeeingangswellen) mittels einer Drehzahlsensoranordnung gemessen werden. Aufgrund dieser Messwerte oder/und daraus berechneter Stellwerte kann vorteilhaft eine Aktuatoranordnung der Einstelleinrichtung angesteuert werden, welche den effektiven Radialabstand der Trägheitsmassenanordnung zur Drehwelle einstellt, also wenigstens eine Masse, vorzugsweise mehrere Massen, entsprechend nach radial innen oder radial außen verstellt.

Es wurde schon angesprochen, dass die radiale Geschwindigkeit, gemäß welcher die Trägheitsmassenanordnung auf den Zielradius eingestellt wird, unmittelbar die Synchronisierzeit bestimmt. Soll in einem Fahrmodus (beispielsweise "Economy", "Sport", . . .) immer die gleiche Synchronisierzeit herrschen, muss die Aktuatoranordnung die Massen immer in der selben Zeit vom jeweiligen Ist- auf den jeweiligen Soll-Radius bringen. Bei der Auslegung der Aktuatoranordnung ist dabei zu berücksichtigen, dass bei größeren Drehzahlen größere auf die Massen wirkende Fliehkräfte auftreten, so dass eine größere Kraft aufgebracht werden muss, um die Massen in einer Ist-Umlaufbahn zu halten bzw. radial weiter nach innen zu ziehen.

Die Betätigungs- bzw. Haltekräfte der Aktuatoranordnung sollten deswegen drehzahlabhängig gesteuert bzw. geregelt werden. Die für die eine jeweilige Drehzahl erforderlichen Kräfte können beispielsweise in einem Kennfeld abgespeichert sein.

Erwähnt sollte werden, dass abhängig von einem jeweiligen Fahrmodus unterschiedliche Synchronisierzeiten vorgesehen sein können. Beispielsweise könnte man für einen sportlichen Modus kürzere Synchronisierzeiten als für einen "Economy"-Modus vorsehen.

Die erfindungsgemäße Synchronisiereinrichtung kann herkömmliche Synchronisiereinrichtungen, etwa Synchronringe und dergleichen, völlig ersetzen. Es ist aber auch möglich, dass die erfindungsgemäße Synchronisiereinrichtung zusätzlich zu herkömmlichen Synchronisiereinrichtungen (etwa Sperrsynchronisiereinrichtungen) vorgesehen ist, um diese zu unterstützen und so deren Verschleiß oder Überlastung zu verhindern. Ein großer Vorteil der erfindungsgemäßen Synchronisiereinrichtung gegenüber herkömmlichen Synchronisierungen ist, dass die erfindungsgemäße Synchronisiereinrichtung im Wesentlichen temperaturunabhängig arbeitet.

Für die Anordnung der erfindungsgemäßen Synchronisiereinrichtung am bzw. im Getriebe kommen diverse Möglichkeiten in Betracht. Die Synchronisiereinrichtung muss nicht unbedingt ins Getriebe integriert sein, sondern kann beispielsweise als Modul an eine Vorgelegewelle oder dergleichen von außen an das Getriebe angeflanscht sein oder aber auf der abtriebsseitigen Hälfte einer Reibungskupplungseinrichtung oder außerhalb des Getriebegehäuses an der Getriebeeingangswelle angeordnet sein.

Allgemein wird in diesem Zusammenhang vorgeschlagen, dass die Drehwelle eine Eingangswelle des Schaltgetriebes ist. Eine weitere Möglichkeit ist, dass die Drehwelle eine interne Welle des Schaltgetriebes ist. Die Drehwelle kann beispielsweise eine Vorgelegewelle des Schaltgetriebes sein.

Für viele Einsatzsituationen wird es am zweckmäßigsten sein, wenn die Trägheitsmassenanordnung innerhalb eines Gehäuses des Schaltgetriebes angeordnet ist. Es ist aber, wie schon angesprochen, auch möglich, dass die Trägheitsmassenanordnung außerhalb eines Gehäuses des Schaltgetriebes angeordnet ist.

Bei dem Schaltgetriebe kann es sich um ein Doppelkupplungsgetriebe handeln. Der Antriebsstrang wird dann eine Kupplungseinrichtung in Form einer Doppelkupplungseinrichtung aufweisen. Das Doppelkupplungsgetriebe weist dann eine einer ersten Kupplungsanordnung der Doppelkupplungseinrichtung zugeordnete erste Getriebeeingangswelle und eine einer zweiten Kupplungsanordnung der Doppelkupplungseinrichtung zugeordnete zweite Getriebeeingangswelle auf.

Man kann vorsehen, dass nur ein, die erste oder die zweite Getriebeeingangswelle umfassender Getriebezweig mit einer erfindungsgemäßen Synchronisiereinrichtung ausgestattet ist. Demgegenüber ist es aber bevorzugt, dass einem die erste Getriebeeingangswelle umfassenden ersten Getriebezweig und einem die zweite Getriebeeingangswelle umfassenden zweiten Getriebezweig jeweils eine gesonderte Synchronisiereinrichtung zugeordnet ist, die eine einer jeweiligen Drehwelle Zugeordnete Trägheitsmassenanordnung mit einstellbarem Trägheitsmoment aufweist. Eine vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass für beide Getriebezweige die jeweilige Drehwelle von einer Vorgelegewelle des betreffenden Getriebezweigs gebildet ist.

Der Trägheitsmassenanordnung kann vorteilhaft eine Führungs- und Halteanordnung zugeordnet sein, über die Drehmitnahmekräfte zwischen der Drehwelle und der Trägheitsmassenanordnung übertragbar und unter Vermittlung wenigstens eines Aktuators der Einstelleinrichtung wenigstens ein Massenelement der Trägheitsmassenanordnung definiert in einer jeweiligen Radialposition haltbar und bedarfsweise definiert radial verstellbar ist.

Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Führungs- und Halteanordnung eine Schwenkhebelanordnung mit wenigstens einem wenigstens ein Massenelement aufweisenden, mit der Drehwelle zur gemeinsamen Drehung gekoppelten oder koppelbaren und im Sinne einer Verstellung des Massenelements in radialer Richtung schwenkbaren Schwenkhebel aufweist. Eine andere, ebenfalls zweckmäßige Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Führungs- und Halteanordnung wenigstens ein axial verstellbares Führungskurvenelement und wenigstens ein zugeordnetes, in einer mit der Drehwelle zur gemeinsamen Drehung gekoppelten oder koppelbaren Radialführung radial verstellbares, wenigstens ein Massenelement aufweisendes oder unmittelbar mit wenigstens einem Massenelement verbundenes und mit dem Führungskurvenelement in Führungseingriff stehendes Führungskurvenfolgerelement umfasst, wobei das Führungskurvenelement wenigstens eine eine Axialbewegung des Führungskurvenelements in eine Radialbewegung des Führungskurvenfolgerelements umsetzende Führungskurve aufweist, an der das Führungskurvenfolgerelement angreift.

Die Einstelleinrichtung kann eine ein Betätigungsglied des Aktuators mit der Führungs- und Halteanordnung koppelnde Betätigungsmechanik aufweisen. Die Betätigungsmechanik kann dafür ausgelegt sein, von dem Aktuator aufgebrachte Stellkräfte in auf die Schwenkhebelanordnung bzw. das wenigstens eine Führungskurvenelement wirkende Stellkräfte umzusetzen.

Betreffend den Aktuator (oder allgemein eine vorgesehene Aktuatoranordnung) wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein hydraulischer Stellzylinder, vorzugsweise wenigstens ein doppelt wirkender hydraulischer Stellzylinder, vorgesehen ist.

Der Aktuator kann stationär angeordnet sein. In diesem Fall ist die Betätigungsmechanik dafür ausgebildet, vom Aktuator aufgebrachte Stellkräfte auf die sich drehende Führungs- und Halteanordnung zu übertragen. In diesem Zusammenhang wird speziell vorgeschlagen, dass die Betätigungsmechanik wenigstens ein durch den Aktuator betätigbares, stationär angeordnetes Kraftübertragungsglied aufweist, das mit einem sich mit der Führungs- und Halteanordnung mitdrehenden, in axialer Richtung verstellbaren Stellkraftaufnahmeglied der Betätigungsmechanik in axialem Mitnahmeeingriff steht.

Eine andere Möglichkeit ist, dass der Aktuator in die Führungs- und Halteanordnung integriert oder zur gemeinsamen Drehung mit dieser verbunden ist. Hierzu wird speziell vorgeschlagen, dass der Aktuator als hydraulischer Stellzylinder, vorzugsweise doppeltwirkender hydraulischer Stellzylinder, ausgebildet ist und dass wenigstens ein in radialer Richtung in einer mit der Drehwelle zur gemeinsamen Drehung gekoppelten oder koppelbaren Radialführung geführtes Kolben-Kolbenstangen-Element wenigstens ein Massenelement aufweist oder unmittelbar mit wenigstens einem Massenelement verbunden ist.

Betreffend die oben angesprochene Schwenkhebelanordnung wird weiterbildend vorgeschlagen, dass dasein sich mit der Schwenkhebelanordnung mitdrehendes, in axialer Richtung verstellbares Stellkraftaufnahmeglied der Betätigungsmechanik über eine Verkopplungsmechanik mit der Schwenkhebelanordnung bewegungsverkoppelt ist. Die Verkopplungsmechanik kann eine Hebelanordnung, ggf. Kniehebelanordnung, aufweisen. Eine andere Möglichkeit ist, dass die Verkopplungsmechanik eine Zahnstangenanordnung aufweist, die wenigstens eine axial verstellbare Zahnstange und wenigstens ein mit der Zahnstange kämmendes, der Schwenkhebelanordnung im Sinne einer Erteilung von Schwenkkräften zugeordnetes Zahnrad umfasst.

Wie oben schon angesprochen, kann eine die Einstelleinrichtung ansteuernde Steuereinheit vorgesehen sein. Hierzu wird speziell vorgeschlagen, dass eine Steuereinheit vorgesehen ist, die beim Schalten zwischen einem Ausgangsgang und einem Zielgang des Schaltgetriebes die Einstelleinrichtung in Abhängigkeit von einem Übersetzungssprung zwischen dem Ausgangsgang und dem Zielgang oder/und in Abhängigkeit von wenigstens einer mittels einer Sensoranordnung erfassten Drehzahl ansteuert, um vermittels einer Änderung des wirksamen Trägheitsmoments durch Abbremsen bzw. Beschleunigen einer Drehzahl zu synchronisieren oder eine Synchronisation zumindest zu unterstützen. Die Steuereinheit kann vorteilhaft dafür ausgelegt sein, für verschiedene Übersetzungssprünge verschiedene Stellzeiten vorzusehen, vorzugsweise derart, dass für die verschiedenen Übersetzungssprünge zumindest annähernd gleiche Synchronisierzeiten erreicht werden. Es wird auf die Erläuterungen oben verwiesen. Man kann die Steuereinheit dafür auslegen, für verschiedene wählbare oder sich einstellende Fahrmodi verschiedene Stellzeiten bzw. Synchronisierzeiten vorzusehen.

Gemäß Vorstehendem wird nach der Erfindung bereitgestellt eine Synchronisiereinrichtung für ein Schaltgetriebe, beispielsweise in einem bzw. für einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang, die dafür ausgelegt ist, beim Schalten zwischen Getriebegängen eine Synchronisation von Drehzahlen im Sinne eines Abbremsens bzw. Beschleunigens zu ermöglichen oder zumindest zu unterstützen. Erfindungsgemäß weist die Synchronisiereinrichtung eine Trägheitsmassenanordnung auf, die mit einer zu sychronisierenden oder/und mit zu synchronisierenden Bauteilen gekoppelten oder koppelbaren Drehwelle gekoppelt oder koppelbar ist zur gemeinsamen Drehung um eine Drehachse, wobei das wirksame Trägheitsmoment der Trägheitsmassenanordnung mittels einer zugeordneten Einstelleinrichtung einstellbar ist, um die Drehwelle und damit gekoppelte Bauteile wahlweise zu beschleunigen oder abzubremsen. Die Synchronisiereinrichtung kann entsprechend den vorstehend erläuterten Ausgestaltungsmöglichkeiten weitergebildet sein.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang mit einem Getriebe der Vorgelegewelle-Bauart, bei dem eine erfindungsgemäße Synchronisiereinrichtung vorteilhaft eingesetzt werden kann.
Fig. 2 zeigt in den Teilfiguren 2a bis 2d verschiedene Möglichkeiten für die Anordnung einer erfindungsgemäßen Synchronisiereinrichtung in einem Antriebsstrang bzw. in oder an einem Getriebe.
Fig. 3 zeigt in Teilfigur 3a schematisch einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang mit einer Doppelkupplung und einem Doppelkupplungsgetriebe der Vorgelegewelle-Bauart, und die Teilfiguren 3b und 3c veranschaulichen die den beiden Kupplungsanordnungen und Getriebeeingangswellen jeweils zugeordneten Getriebezweige der Doppelkupplung, die je nach Ausgangsgang und Zielgang zu Synchronisieren sind.
Fig. 4 veranschaulicht eine bevorzugte Möglichkeit, wie die beiden Getriebezweige des Doppelkupplungsgetriebes jeweils durch eine eigene Synchronisiereinrichtung nach der Erfindung synchronisierbar sein können.
Fig. 5 zeigt in den Teilfiguren 5a und 5b schematisch zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Synchronisiereinrichtung mit einer hinsichtlich dem wirksamen Trägheitsmoment einstellbaren Trägheitsmassenanordnung.
Fig. 6 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Synchronisiereinrichtung, die eine hinsichtlich dem wirksamen Trägheitsmoment verstellbare Trägheitsmassenanordnung aufweist.
Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Synchronisiereinrichtung, die eine hinsichtlich dem wirksamen Trägheitsmoment einstellbare Trägheitsmassenanordnung aufweist, wobei die Teilfiguren 7a und 7b verschiedene Betriebszustände der Synchronisiereinrichtung repräsentieren.
Fig. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Synchronisiereinrichtung, die eine hinsichtlich dem wirksamen Trägheitsmoment einstellbare Trägheitsmassenanordnung aufweist, wobei die Teilfiguren 8a und 8b verschiedene Betriebszustände der Synchronisiereinrichtung repräsentieren.
Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Synchronisiereinrichtung, die eine hinsichtlich dem wirksamen Trägheitsmoment einstellbare Trägheitsmassenanordnung aufweist, wobei die Teilfiguren 9a und 9b verschiedene Betriebszustände der Synchronisiereinrichtung repräsentieren.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang 10. Der Antriebsstrang weist eine Antriebseineit 12, beispielsweise ein Verbrennungsmotor oder allgemein eine Brennkraftmaschine 12, ein Schaltgetriebe 14 der Vorgelege-Bauart und eine zwischen der Antriebseinheit 12 und dem Schaltgetriebe 14 angeordnete Reibungskupplung 16 beispielsweise der Reibscheibenbauart auf. Eine mit einer Eingangsseite der Reibungskupplung 16 gekoppelte Ausgangswelle der Antriebseinheit 12 ist mit 18 bezeichnet. Eine mit einer Ausgangsseite der Reibungskupplung 16 verbundene Getriebeeingangswelle ist mit 20 bezeichnet. Das Getriebe treibt über eine Getriebeausgangswelle 22 auf übliche Weise angetriebene Laufräder 24 des Kraftfahrzeugs an. Entsprechend seiner Bauart weist das Getriebe 14 eine Vorgelegewelle 26 auf. Auf wenigstens einer der Getriebewellen (etwa auf der Eingangswelle 20 oder/und auf der Ausgangs- oder Abtriebswelle 22 oder/und auf der Vorgelegewelle 261 befinden sich wahlweise mit der jeweiligen Welle formschlüssig zur gemeinsamen Drehung koppelbare und von der Welle entkoppelbare Zahnräder, die in der schematischen Darstellung der Fig. 1 durch die auf der Abtriebswelle 22 angeordneten Zahnräder 26 und 26 repräsentiert sind. Zum Einlegen einer Gangstufe wird ein jeweiliges Zahnrad mit der betreffenden Getriebewelle formschlüssig verbunden, und zum Auslegen einer Gangstufe wird ein jeweiliges Zahnrad von der betreffenden Getriebewelle entkoppelt. Dies kann beispielsweise mittels eines Ganghebels 30 erfolgen, der eine Klauenkupplung betätigt. Bei automatisierten Schaltgetrieben werden die Gänge beispielsweise mittels elektromechanischer oder hydraulischer Aktuatoren ein- und ausgelegt.
Beim hier gezeigten schematischen Ausführungsbeispiel sind nur die beiden Zahnräder 26 und 28 wahlweise mit der Abflusswelle 22 koppelbar bzw. hiervon entkoppelbar. Mit der Getriebeeingangswelle 20 ist fest ein Zahnrad 32 verbunden, das mit einem drehfest auf der Vorgelegewelle 26 angeordneten Zahnrad 34 kämmt. Die schon angesprochenen Zahnräder 26 und 28 kämmen jeweils mit einem drehfest auf der Vorgelegewelle 26 angeordneten Zahnrad 36 bzw. 38.
Bei einem Gangwechsel müssen die folgenden Bauteile synchronisiert werden: Die getriebeseitige Hälfte 40 der Kupplung 12, die Getriebeeingangswelle 20, die Zahnräder 32 und 34, die Vorgelegewelle 26, die darauf angeordneten Zahnräder 36 und 38 und die mit diesen Zahnrädern kämmenden Zahnräder 26 und 28. Allgemein gesprochen müssen alle Getriebebauteile im Hinblick auf die momentane Drehzahl der Getriebeabtriebswelle 22 synchronisiert werden, die mit der Getriebeeingangswelle 20im Sinne einer unmittelbaren Drehmitnahme bzw. im Sinne einer untersetzten oder übersetzten Dreh-Bewegungsverkopplung gekoppelt sind.
Fig. 2 zeigt beispielhaft vier verschiedene Möglichkeiten, wo eine erfindungsgemäße Synchronisiereinrichtung angeordnet sein könnte. Es werden in Fig. 2 und in den sich auf die übrigen Auführungsbeispiele beziehenden Figuren für gleiche oder entsprechende Bauteile die gleichen Bezugszeichen verwendet, ergänzt um einen das jeweilige Ausführungsbeispiel kennzeichnenden kleinen Buchstaben. Es werden jeweils nur die Unterschiede gegenüber vorangehend schon erläuterten Ausführungsbeispielen erläutert; ansonsten wird ausdrücklich auf die vorangehenden Ausführungen verwiesen.
Das Getriebegehäuse ist Fig. 2 mit 42a-42d bezeichnet. Gemäß Fig. 2a ist die nur symbolhaft dargestellte Synchronisiereinrichtung 50a unmittelbar hinter der Kupplung 16a an der Getriebeeingangswelle angeordnet, und zwar außerhalb des Getriebegehäuses 42a. Fig. 2b zeigt die Möglichkeit auf, dass die erfindungsgemäße Synchronisiereinrichtung 50b innerhalb des Getriebegehäuses 42b angeordnet ist, und zwar wiederum auf der Getriebeeingangswelle.
Fig. 2c veranschaulicht die Möglichkeit, dass die erfindungsgemäße Synchronisiereinrichtung 50c wiederum im Getriebegehäuse 42c angeordnet ist, und zwar auf der Vorgelegewelle 26c. Gemäß Fig. 2d ist die Synchronisiereinrichtung 50d ebenfalls auf der Vorgelegewelle 26d angeordnet, und zwar außerhalb des Getriebegehäuses 42d. Beispielsweise kann die Synchronisiereinrichtung 50d in ein an das Getriebegehäuse 42d angebautes Anbaumodul integriert sein.
Fig. 3 zeigt beispielhaft einen Antriebsstrang mit einer Doppelkupplung 16e und einem Doppelkupplungsgetriebe 14e. Das Doppelkupplungsgetriebe 14e weist zwei Vorgelegewellen 26e-1 und 26e-2 auf, die über Zahnradpaare 34e-1, 32e-1 und 34e-2, 32e-2 mit zwei koaxial angeordneten Getriebeeingangswelle 20e-1 und 20e-2 gekoppelt sind, wobei die radial innere Getriebeeingangswelle 20e-1 mit einer ersten Kupplungsanordnung 16e-1 der Doppelkupplung 16e und die radial äußere, als Hohlwelle ausgebildete Getriebeeingangswelle 20e-2 mit einer zweiten Kupplungsanordnung 16e-2 der Doppelkupplung 16e zusammenwirkt. Bei der Doppelkupplung kann es sich wiederum um eine Kupplung der Reibscheibenbauart oder - bevorzugt - um eine Doppelkupplung der Lamellenbauart, insbesondere der nasslaufenden Lamellenbauart, handeln. Es wird beispielsweise auf von der Anmelderin vorgeschlagene Konstruktionen gemäß DE 100 04 179 A1 verwiesen.
Das Doppelkupplungsgetriebe 14e weist zwei Getriebezweige auf, von denen ein erster die Getriebeeingangswelle 20e-1 und die Vorgelegewelle 26e-1 und ein zweiter die Getriebeeingangswelle 20e-2 und die Vorgelegewelle 26e-2 aufweist. Die Getriebezweige selbst sind jeweils entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 aufgebaut und weisen drehfest auf der jeweiligen Vorgelegewelle angeordnete Zahnräder 36e-1 und 38e-1 bzw. 36e-2 und 38e-2 auf, die mit einem jeweiligen Zahnrad 26e-1, 28e-1, 26e- 2 bzw. 28e-2 kämmen, das auf der Abtriebswelle 22e angeordnet ist und wahlweise mit der Abtriebswelle 22e zur gemeinsamen Drehung koppelbar oder von dieser entkoppelbar ist, wie dies in der Figur durch einen jeweiligen Ganghebel symbolisiert ist.
Zur Verdeutlichung zeigt Fig. 13b nur den die zweite Getriebeeingangswelle 20e-2 und die zweite Vorgelegewelle 26e-2 aufweisenden zweiten Getriebezweig und Fig. 3c nur den die erste Getriebeeingangswelle 20e-1 und die erste Vorgelegewelle 26e-1 aufweisenden ersten Getriebezweig. Im Falle eines Umschaltens von einem dem einen Getriebezweig zugeordneten Ausgangsgang zu einem dem anderen Getriebezweig zugeordneten Zielgang muss der andere Getriebezweig synchronisiert werden. Wird hingegen zwischen zwei Gängen eines Getriebezweiges geschaltet, muss nur dieser Getriebezweig synchronisiert werden. Um eine so genannte Überschneidungsschaltung bei einer sequentiellen Schaltweise vorzusehen, können beispielsweise die gradzahligen Getriebegänge dem ersten und die ungradzahligen Getriebegänge dem zweiten Getriebezweig zugeordnet sein.
Fig. 4 zeigt eine Möglichkeit auf, wie ein Doppelkupplungsgetriebe der in Fig. 3 gezeigten Art für beide Getriebezweige vorteilhaft mit einer jeweiligen erfindungsgemäßen Synchronisiereinrichtung 50f-1 bzw. 50f-2 ausgestattet sein könnte. Es ist auf beiden Vorgelegewellen 26f-1 und 26f-2 eine jeweilige Synchronisiereinrichtung 50f-1 bzw. 50f-2 nach der Erfindung angeordnet, beispielsweise innerhalb des Getriebegehäuses entsprechend Fig. 2b oder außerhalb des Getriebegehäuses entsprechend Fig. 2d. Es können Drehzahlsensoren 52f-1 und 52f-2 vorgesehen sein, die eine charakteristische momentane Drehzahl des ersten bzw. zweiten Getriebezweigs erfassen, beispielsweise die momentane Drehzahl der Synchronisiereinrichtung 50f-1 bzw. der Synchronisiereinrichtung 50f-2. Alternativ könnten auch die Drehzahlen der Getriebeeingangswellen 20f-1 und 20f-2 oder der Vorgelegewellen 26f-1 und 26f-2 erfasst werden. Ferner ist gemäß Fig. 4 ein Drehzahlsensor 54f vorgesehen, der die momentane Drehzahl der Getriebeabtriebswelle 22f erfasst. Die Drehzahlsensoren sind mit einer elektronischen Steuereinheit 56f verbunden (beispielsweise gebildet von oder integriert in einer zentralen Getriebesteuerung (TCU)). Die Steuereinheit 56f betätigt in Abhängigkeit von einem Schaltwunsch über geeignete Aktuatoren die erste Synchronisiereinrichtung 50f-1 oder/und die zweite Synchronisiereinrichtung 50f-2 im Sinne einer Vergrößerung oder einer Verringerung eines wirksamen Trägheitsmoments einer mit der jeweiligen Getriebewelle, hier der Vorgelegewelle 26f-1 bzw. 26f-2, zur gemeinsamen Drehung gekoppelten Trägheitsmassenanordnung. In entsprechender Weise können die beispielhaften Antriebsstränge der Fig. 2 mit einer Drehzahlsensoranordnung und einer die jeweilige Synchronisiereinrichtung bzw. deren Trägheitsmassenanordnung in der genannten Weise ansteuernden Steuereinheit ausgeführt sein.
Im Folgenden werden nun exemplarische Beispiele für die Ausführung einer erfindungsgemäßen Synchronisiereinrichtung gegeben, die an einer im Prinzip beliebigen Getriebewelle eines Einfachkupplungsgetriebes oder Doppelkupplungsgetriebes angeordnet sein können.
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem zwei Trägheitsmassen 60g und 62g an einem jeweiligen freien Ende eines Schwenkhebels 64g bzw. 66g angeordnet sind, die über ein Gelenk 68g bzw. 70g an einem drehfest an der Getriebewelle 72g angeordneten Halteteil 74g angelenkt sind. Bei der Getriebewelle 72g kann es sich beispielsweise um eine Getriebeeingangswelle oder eine Vorgelegewelle handeln. Die Hebel 64g und 66g sind mittels einer Einstelleinrichtung derart schwenkbar, dass der Radialabstand der Trägheitsmassen 60g und 62g von der Getriebewelle 72g bzw. der gemeinsamen Drehachse einstellbar ist. Die Ausgestaltung ist derart, dass beide Trägheitsmassen 60g und 62g auf diametral gegenüber liegenden Seiten der Drehachse und jeweils auf dem gleichen Radius angeordnet sind, so dass durch die Trägheitsmassen keine Unwucht induziert wird.
Die Einstelleinrichtung weist einen doppelt wirkenden Hydraulikzylinder 80g auf, der einen Kolben 82g mit einer Kolbenstange 84g aufweist. Ein außen liegendes Ende der Kolbenstange 84g ist an einer bei 86g stationär schwenkbar angelenkter Eingriffseinheit 88g beispielsweise in der Art einer Schaltgabel angelenkt, die in ein mit den Trägheitsmassen 60g, 62g rotierendes ringförmiges Koppelteil 90g, nämlich in eine nach radial außen offene Ringnut des Koppelteils 90g, eingreift, so dass von dem doppelt wirkenden Zylinder 80g aufgebrachte Stellkräfte in axialer Richtung auf das Koppelteil 90g ausgeübt werden können. Das Koppelteil 90g und ein damit fest verbundener Anlenkabschnitt 92g sind entlang der Getriebewelle 72g axial verstellbar und über Koppelhebel 94g und 96g (auch als Gestänge 94g, 96g bezeichenbar) mit den Schwenkhebeln 64g und 66g verbunden. Eine axiale Verschiebung des Koppelelements 90g mit dem Ankoppelabschnitt 92g entlang der Getriebewelle 72g bewirkt je nach Stellrichtung ein Verschwenken der Schwenkhebel 64g und 66g in der einen oder in der anderen Richtung, so dass die Trägheitsmassen 60g entsprechend nach radial innen bzw. nach radial außen verstellt werden, wodurch sich das wirksame Trägheitsmoment der Trägheitsmassenanordnung ändert.
Fig. 5b zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die die Trägheitsmassen 60h und 62h tragenden Hebel 64h, 66h als zweiarmige Hebel ausgeführt sind, die am freien Ende des anderen, nicht die jeweilige Trägheitsmasse tragenden Hebelarms an dem Anlenkabschnitt 92h schwenkbar und radial verstellbar (in der Figur im Einzelnen nicht dargestellt) angelenkt sind. Ebenso wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5a kann durch entsprechende Betätigung des doppelt wirkenden Zylinders 80h unter Vermittlung der Eingriffseinheit 88 h und des Elements 90h der Umlaufbahnradius der Trägheitsmassen 60h und 62h vergrößert oder verkleinert werden, um das wirksame Trägheitsmoment zu vergrößern bzw. zu verkleinern.
Eine Ausführungsvariante des Beispiels der Fig. 5a ist in Fig. 6 gezeigt. Die Hebel 94j und 96j bzw. das Gestänge 94j, 96j ist gemäß Fig. 6 nicht einander überkreuzend angeordnet. Die Funktionsweise ist ansonsten wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7 ist das zur Verkopplung mit dem stationär angeordneten Hydraulikzylinder 80k dienende Ringteil 90k mit sich axial erstreckenden Zahnstangen 100k und 102k fest verbunden, die mit zugehörigen Zahnrädern 104k und 106k kämmen, die an vom Element 74k axial vorstehenden Stegen drehbar gelagert sind und deren Drehachse mit einer jeweiligen Schwenkachse des Hebels 64k bzw. 66k zusammenfällt, wobei das Zahnrad 104k mit dem Hebel 94k in Dreh- bzw. Schwenkmitnahmeverbindung steht und das Zahnrad 106k mit dem Hebel 66k in Dreh- bzw. Schwenkmitnahmeverbindung steht. Durch axiale Verschiebung der Zahnstangen 100k und 102k vermittels des Zylinders 80k und der Elemente 84k, 88k und 90k in der einen und anderen Axialrichtung können die Trägheitsmassen 60k und 62k nach radial innen und nach radial außen verstellt werden, wie dies aus einem Vergleich der Fig. 7a und 7b unmittelbar ersichtlich ist. Entsprechend dem Radialabstand zur Getriebewelle 72k resultiert ein wirksames Trägheitsmoment der Trägheitsmassenanordnung.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel mit stationär angeordnetem Aktuator, nämlich einem stationär angeordneten doppelt wirkenden hydraulischen Zylinder 80m, ist in Fig. 8 gezeigt. Bei Betätigung des Zylinders 80m werden unter Vermittlung der Elemente 84m, 88m und 90m in einem Winkel zur Getriebewelle 72m vom Abschnitt 92m vorstehende Führstangen 110m und 112m axial verschoben. Die Trägheitsmassen 60m und 62m sind am radial äußeren Ende von Armen 64m und 66m angeordnet, die in einer am Element 74m angebrachten Führungshülse 114m in einer jeweiligen Führungsaussparung radial geführt sind. Die Arme 64m und 66m weisen eine jeweilige Führdurchführung 116m bzw. 118m auf, in die die Führstangen 110m und 112m eingreifen. Vorzugsweise sind die Führdurchführungen in den Armen entsprechend dem Winkel der Führstangen 110m zur Drehachse ausgeführt. Durch axiale Verschiebung des Ring-Führstangenelements 90m, 92m, 110m, 112m auf der Welle relativ zum auf der Welle 72m axial feststehenden Führhülsenelement 74m, 114m werden die Arme 64m, 66m und damit die Trägheitsmassen 60m und 62m direkt radial nach außen bzw. innen verschoben, wie sich aus einem Vergleich der zwei Betriebszustände repräsentierenden Teilfiguren 8a und 8b unmittelbar ergibt. Entsprechend dem Radialabstand der Trägheitsmassen 60m und 62m resultiert ein wirksames Trägheitsmoment der Trägheitsmassenanordnung, das für einen kleinen Radialabstand kleiner und für einen großen Radialabstand größer ist. Genauer: Das Trägheitsmoment einer jeweiligen Trägheitsmasse ist proportional dem Quadrad des Abstands zur Drehachse.
Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Synchronisiereinrichtung zwei doppelt wirkende hydraulische Nehmerzylinder aufweist, die jeweils einer Trägheitsmasse 60n bzw. 62n zugeordnet sind und in eine sich mit den Trägheitsmassen und der Getriebewelle 72n mitdrehende Baugruppe integriert sind. Jeder Trägheitsmasse 60n, 62n ist ein radial innen liegender, mitrotierender doppelt wirkender Hydraulikzylinder 120n bzw. 122n zugeordnet, an dessen Kolben-Kolbenstangenelement 124n bzw. 126n radial außen die Trägheitsmasse 60n bzw. 62n angeordnet ist. Man kann auch davon sprechen, dass die Arme 64n bzw. 66n direkt mit den Kolben 128n und 130 der beiden Zylinder verbunden sind.
Die rotierenden Zuleitungen und Ableitungen zu den Zylindern, die als Bohrungen in einem die Zylinder 120n, 122n begrenzenden Bauteil 132n ausgeführt sein können, können beispielsweise über ein realtiv zum Getriebegehäuse feststehenden, mit diesem verschraubten Bauteil 134n mit Drucköl versorgt werden. In dem vorliegenden hülsenförmigen, sich mit der Welle 72n mitdrehenden Bauteil 132n sind beim Ausführungsbeispiel axiale Bohrungen 140n, 142n, 144n und 146n vorgesehen, die in einen zwischen dem Hülsenteil 132n und dem feststehenden Bauteil 134n ausgebildeten Ringkanal 148n bzw. in eine zwischen diesen Bauteilen gebildete rotationssymmetrische Kammer 150n münden, die über einen Anschluss 152n bzw. 154n mit Drucköl versorgt werden können, bzw. von denen über den betreffenden Anschluss Drucköl abführbar ist, wie in den Teilfiguren 9a und 9b durch Pfeile veranschaulicht ist. Entsprechend der Zufuhr bzw. Abfuhr von Drucköl werden die Kolben 128n und 130n und damit die Trägheitsmassen 60n und 62n synchron nach radial innen bzw. radial außen verstellt, mit der Folge, dass sich das wirksame Trägheitsmoment entsprechend ändert.
Das rotierende Kolben-Zylinder-Bauteil 132n kann mittels geeigneter Axial- und Radiallager in dem feststehenden Bauteil 134n, das auch als hülsenförmig charakterisierbar ist, gelagert sein. Die Axiallager können zusätzlich die nötige Dichtfunktion übernehmen und den Ringkanal 184n und die Kammer 150n gegeneinander abdichten. Grundsätzlich ist es ausreichend, wenn alle Zu- und alle Abführleitungen der Zylinder in jeweils einem gemeinsamen Verteiler (Ringsammler bzw. zentrale Kammer) münden, der mit einer Zuleitung verbunden ist. Somit sind nur zwei Druckölleitungen und zwei Druckölsammler erforderlich, unabhängig von der Anzahl von vorgesehenen Hydraulikzylindern.
Allen vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass sich durch Radialverstellung der Trägheitsmassen das wirksame Trägheitsmoment einer die Getriebewelle umfassenden Drehmassenanordnung im Sinne einer Vergrößerung oder Verkleinerung ändern lässt. Aufgrund der Drehimpulserhaltung führt eine Vergrößerung des Trägheitsmoments, hervorgerufen durch eine Verstellung der Trägheitsmassen nach radial außen, zu einer Verlangsamung der Drehbewegung der Drehmassenanordnung und damit der betreffenden Getriebewelle. In entsprechender Weise führt eine Verkleinerung des Trägheitsmoments, hervorgerufen durch eine Reduzierung des Radialabstands der Trägheitsmassen von der Drehachse, aufgrund der Drehimpulserhaltung zu einer Beschleunigung der Drehbewegung der Drehmassenanordnung und damit der betreffenden Getriebewelle. Nach der Erfindung wird die derart herbeigeführte Beschleunigung bzw. Abbremsung der Getriebewelle zur Synchronisierung des Getriebes beim Schalten oder zumindest zu einer Unterstützung der Synchronisierung des Getriebes beim Schalten ausgenutzt. Hierzu kann eine elektronische Steuereinheit oder dergleichen die jeweils vorgesehene Aktuatoranordnung (etwa der stationären hydraulischen Zylinder bzw. die sich mitdrehenden hydraulischen Zylinder) entsprechend ansteuern, im Falle einer hydraulischen Betätigungszylinderanordnung beispielsweise unter Vermittlung entsprechender Steuer/Regel-Ventile. Wie anhand des Ausführungsbeispiels der Fig. 4 erläutert, kann die Steuereinheit die Aktuatoranordnung auf Grundlage von Drehzahlmesssignalen ansteuern. Diese Ansteuerung kann auch auf abgespeicherten Kenngrößen oder Kennfeldern basieren. Es erscheint auch denkbar, einen auf erfassten Drehzahlen beruhenden Regelkreis vorzusehen, der die Drehzahl des betreffenden zu synchronisierenden Getriebezweigs, bzw. der zu synchronisierenden Getriebekomponenten auf die Drehzahl der Getriebeabtriebswelle (unter Berücksichtigung der im Zielgang herrschenden Übersetzung) einregelt.

Claims

1. Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebseinheit (12), einem wenigstens zwei Getriebegänge aufweisenden Schaltgetriebe (14) und wenigstens einer Kupplungseinrichtung (16) zur Momentenübertragung zwischen der Antriebseinheit und dem Getriebe, wobei wenigstens eine Synchronisiereinrichtung (50a; 50b; 50c; 50d; 50f- 1, 50f-2) vorgesehen ist, die dafür ausgelegt ist, eine Synchronisation von Drehzahlen beim Schalten zwischen Getriebegängen im Sinne eines Abbremsens bzw. Beschleunigens zu ermöglichen oder zumindest zu unterstützen, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisiereinrichtung eine Trägheitsmassenanordnung (60g, 62g; 60h, 62h; 60j, 62j; 60k, 62k; 60m, 62m; 60n, 62n) aufweist, die mit einer zu sychronisierenden oder/und mit zu synchronisierenden Bauteilen gekoppelten oder koppelbaren Drehwelle (72g; 72h; 72j; 72k; 72m; 72n) gekoppelt oder koppelbar ist zur gemeinsamen Drehung um eine Drehachse, wobei das wirksame Trägheitsmoment der Trägheitsmassenanordnung mittels einer zugeordneten Einstelleinrichtung (80g; 80h; 80j; 80k; 80m; 120n, 122n) einstellbar ist, um die Drehwelle und damit gekoppelte Bauteile wahlweise zu beschleunigen oder abzubremsen.

2. Antriebssstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein das wirksame Trägheitsmoment der Trägheitsmassenanordnung beeinflussender Radialabstand zur Drehwelle wenigstens eines Massenelements der Trägheitsmassenanordnung (60g, 62g; 60h, 62h; 60j, 62j; 60k, 62k; 60m, 62m; 60n, 62n) mittels der Einstelleinrichtung einstellbar ist.

3. Antriebsstrang nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere in vorgegebenen Winkelabständen um die Drehachse verteilt angeordnete Massenelemente (60g, 62g; 60h, 62h; 60j, 62j; 60k, 62k; 60m, 62m; 60n, 62n) mittels der Einstelleinrichtung gemeinsam radial verstellbar sind.

4. Antriebsstrang nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Massenelemente (60g, 62g; 60h, 62h; 60j, 62j; 60k, 62k; 60m, 62m; 60n, 62n) auf einem gemeinsamen Radius angeordnet sind und gleiche Winkelabstände voneinander haben.

5. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehwelle eine Eingangswelle (20a; 20b) des Schaltgetriebes ist.

6. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehwelle eine interne Welle (26c; 26d; 26e-1; 26e-2) des Schaltgetriebes ist.

7. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehwelle eine Vorgelegewelle (26c; 26d; 26e-1; 26e-2) des Schaltgetriebes ist.

8. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägheitsmassenanordnung innerhalb eines Gehäuses (42b; 42c) des Schaltgetriebes angeordnet ist.

9. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägheitsmassenanordnung außerhalb eines Gehäuses (42a; 42d) des Schaltgetriebes angeordnet ist.

10. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgetriebe ein Doppelkupplungsgetriebe (14f) und die Kupplungseinrichtung eine Doppelkupplungseinrichtung (16f) ist, wobei eine einer ersten Kupplungsanordnung (16f-1) der Doppelkupplungseinrichtung zugeordnete erste Getriebeeingangswelle (20f- 1) und eine einer zweiten Kupplungsanordnung (16f-2) der Doppelkupplungseinrichtung zugeordnete zweite Getriebeeingangswelle (20f-2) vorgesehen sind.

11. Antriebsstrang nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass einem die erste Getriebeeingangswelle (20f-1) umfassenden ersten Getriebezweig und einem die zweite Getriebeeingangswelle (20f-2) umfassenden zweiten Getriebezweig jeweils eine gesonderte Synchronisiereinrichtung (50f-1 bzw. 50f-2) zugeordnet ist, die eine einer jeweiligen Drehwelle Zugeordnete Trägheitsmassenanordnung mit einstellbarem Trägheitsmoment aufweist.

12. Antriebsstrang nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass für beide Getriebezweige die jeweilige Drehwelle von einer Vorgelegewelle (26f-1 bzw. 26f-2) des betreffenden Getriebezweigs gebildet ist.

13. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 12, jedenfalls nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägheitsmassenanordnung (60g, 62g; 60h, 62h; 60j, 62j; 60k, 62k; 60m, 62m; 60n, 62n) eine Führungs- und Halteanordnung zugeordnet ist, über die Drehmitnahmekräfte zwischen der Drehwelle und der Trägheitsmassenanordnung übertragbar und unter Vermittlung wenigstens eines Aktuators (80g; 80h; 80j; 80k; 80m; 120n, 122n) der Einstelleinrichtung wenigstens ein Massenelement der Trägheitsmassenanordnung definiert in einer jeweiligen Radialposition haltbar und bedarfsweise definiert radial verstellbar ist.

14. Antriebsstrang nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungs- und Halteanordnung eine Schwenkhebelanordnung (64g, 66g; 64h, 66h; 64j, 66j; 64k, 66k) mit wenigstens einem wenigstens ein Massenelement aufweisenden, mit der Drehwelle zur gemeinsamen Drehung gekoppelten oder koppelbaren und im Sinne einer Verstellung des Massenelements in radialer Richtung schwenkbaren Schwenkhebel aufweist.

15. Antriebsstrang nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungs- und Halteanordnung wenigstens ein axial verstellbares Führungskurvenelement (110m; 112m) und wenigstens ein zugeordnetes, in einer mit der Drehwelle zur gemeinsamen Drehung gekoppelten oder koppelbaren Radialführung radial verstellbares, wenigstens ein Massenelement (60m bzw. 62m) aufweisendes oder unmittelbar mit wenigstens einem Massenelement verbundenes und mit dem Führungskurvenelement (64m, 66m) in Führungseingriff stehendes Führungskurvenfolgerelement umfasst, wobei das Führungskurvenelement wenigstens eine eine Axialbewegung des Führungskurvenelements in eine Radialbewegung des Führungskurvenfolgerelements umsetzende Führungskurve aufweist, an der das Führungskurvenfolgerelement angreift.

16. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinrichtung eine ein Betätigungsglied (84g; 84j, 84k; 84m) des Aktuators (80g; 80h; 80j; 80k; 80m) mit der Führungs- und Halteanordnung koppelnde Betätigungsmechanik aufweist.

17. Antriebsstrang nach Anspruch 16 in Rückbeziehung auf Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsmechanik dafür ausgelegt ist, von dem Aktuator aufgebrachte Stellkräfte in auf die Schwenkhebelanordnung (64g, 66g; 64h, 66h; 64j, 66j, 64k, 66k) bzw. das wenigstens eine Führungskurvenelement (110m, 112m) wirkende Stellkräfte umzusetzen.

18. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator wenigstens einen hydraulischen Stellzylinder, vorzugsweise wenigstens einen doppelwirkenden hydraulischen Stellzylinder (80g; 80h; 80j; 80k; 80m; 120n, 122n), aufweist.

19. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (80g; 80h; 80j; 80k; 80m) stationär angeordnet ist und die Betätigungsmechanik dafür ausgebildet ist, vom Aktuator aufgebrachte Stellkräfte auf die sich drehende Führungs- und Halteanordnung zu übertragen.

20. Antriebsstrang nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsmechanik wenigstens ein durch den Aktuator betätigbares, stationär angeordnetes Kraftübertragungsglied (88g; 88h; 88j; 88k; 88m) aufweist, das mit einem sich mit der Führungs- und Halteanordnung mitdrehenden, in axialer Richtung verstellbaren Stellkraftaufnahmeglied (90g; 90h; 90j; 90k; 90m) der Betätigungsmechanik in axialem Mitnahmeeingriff steht.

21. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (120n, 122n) in die Führungs- und Halteanordnung (132n) integriert oder zur gemeinsamen Drehung mit dieser verbunden ist.

22. Antriebsstrang nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator als hydraulischer Stellzylinder, vorzugsweise doppelt wirkender hydraulischer Stellzylinder (120n, 122n), ausgebildet ist und dass wenigstens ein in radialer Richtung in einer mit der Drehwelle zur gemeinsamen Drehung gekoppelten oder koppelbaren Radialführung geführtes Kolben-Kolbenstangen-Element wenigstens ein Massenelement (60n bzw. 62n) aufweist oder unmittelbar mit wenigstens einem Massenelement verbunden ist.

23. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 13 bis 21, jedenfalls nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass dasein sich mit der Schwenkhebelanordnung mitdrehendes, in axialer Richtung verstellbares Stellkraftaufnahmeglied (90g; 90j; 90k) der Betätigungsmechanik über eine Verkopplungsmechanik (94g, 96g; 94j, 96j; 100k, 102k, 104k, 106k) mit der Schwenkhebelanordnung (64g, 66g; 64j, 66j; 64k, 66k) bewegungsverkoppelt ist.

24. Antriebsstrang nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkopplungsmechanik eine Hebelanordnung (94g, 96g; 94j, 96j), ggf. Kniehebelanordnung, aufweist.

25. Antriebsstrang nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkopplungsmechanik eine Zahnstangenanordnung (100k, 102k) aufweist, die wenigstens eine axial verstellbare Zahnstange und wenigstens ein mit der Zahnstange kämmendes, der Schwenkhebelanordnung im Sinne einer Erteilung von Schwenkkräften zugeordnetes Zahnrad (104k, 106k) umfasst.

26. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 25, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (56f), die beim Schalten zwischen einem Ausgangsgang und einem Zielgang des Schaltgetriebes die Einstelleinrichtung in Abhängigkeit von einem Übersetzungssprung zwischen dem Ausgangsgang und dem Zielgang oder/und in Abhängigkeit von wenigstens einer mittels einer Sensoranordnung (52f-1, 52f-2, 54f) erfassten Drehzahl ansteuert, um vermittels einer Änderung des wirksamen Trägheitsmoments durch Abbremsen bzw. Beschleunigen einer Drehzahl zu synchronisieren oder eine Synchronisation zumindest zu unterstützen.

27. Antriebseinheit nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (56f) dafür ausgelegt ist, für verschiedene Übersetzungssprünge verschiedene Stellzeiten vorzusehen, vorzugsweise derart, dass für die verschiedenen Übersetzungssprünge zumindest annähernd gleiche Synchronisierzeiten erreicht werden.

28. Antriebseinheit nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (56f) dafür ausgelegt ist, für verschiedene wählbare oder sich einstellende Fahrmodi verschiedene Stellzeiten bzw. Synchronisierzeiten vorzusehen.

29. Synchronisiereinrichtung für ein Schaltgetriebe, beispielsweise in einem Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die dafür ausgelegt ist, beim Schalten zwischen Getriebegängen eine Synchronisation von Drehzahlen im Sinne eines Abbremsens bzw. Beschleunigens zu ermöglichen oder zumindest zu unterstützen, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisiereinrichtung eine Trägheitsmassenanordnung (60g, 62g; 60h, 62h; 60j, 62j; 60k, 62k; 60m, 62m; 60n, 62n) aufweist, die mit einer zu sychronisierenden oder/und mit zu synchronisierenden Bauteilen gekoppelten oder koppelbaren Drehwelle (72g; 72h; 72j; 72k; 72m; 72n) gekoppelt oder koppelbar ist zur gemeinsamen Drehung um eine Drehachse, wobei das wirksame Trägheitsmoment der Trägheitsmassenanordnung mittels einer zugeordneten Einstelleinrichtung (80g; 80h; 80j; 80k; 80m; 120n, 122n) einstellbar ist, um die Drehwelle und damit gekoppelte Bauteile wahlweise zu beschleunigen oder abzubremsen.

30. Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 29, gekennzeichnet durch die sich auf die Synchronisiereinrichtung beziehenden Merkmale wenigstens eines der Ansprüche 1 bis 28.