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Die
Erfindung betrifft ein Stufengetriebe mit einer Schalt- und Wählvorrichtung
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus
der
US 3 429 194 ist
ein gattungsbildendes Stufengetriebe mit einer Schalt- und Wählvorrichtung
zum Auswählen
und Schalten von Schaltgabeln bekannt. Die Schalt- und Wählvorrichtung
besitzt eine Steuerwelle, die axial verschiebbar und drehbar gelagert
ist. An einem Ende der Steuerwelle ist ein Gewinde eingebracht, über das
die Steuerwelle mit einem Schraubentrieb in axialer Richtung mit einer überlagerten
Rotationsbewegung antreibbar ist.
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Die
Steuerwelle trägt
einen Nocken, der zum Wählen
einer Getriebestufe durch eine axiale Bewegung der Steuerwelle wechselweise
mit drei Stellgliedern verbindbar ist. Die Stellglieder werden von
Stellhebeln gebildet, die jeweils an einem ersten Ende schwenkbar
gelagert und an einem zweiten Ende jeweils über einen Gelenkkopf mit axial
verschiebbaren Schaltstangen verbunden sind. An den Schaltstangen
sind die Schaltgabeln befestigt. Beim Wählen eines Stellglieds wird
der Nocken in einen mittigen Durchbruch des Stellglieds mit bogenförmigen Nasen
geführt.
Zum Schalten wird der Nocken im Durchbruch gedreht, und das entsprechende
Stellglied wird über
den Nocken und die bogenförmigen Nasen
geschwenkt, wodurch die betreffende Schaltstange mit der Schaltgabel
axial verschoben wird.
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Ferner
ist aus der
DE 195
09 477 A1 ein Stufengetriebe mit einer Schalt- und Wählvorrichtung bekannt.
Die Schalt- und Wählvorrichtung
besitzt eine Schaltwalze mit Steuerkurven. In die Steuerkurven greift
jeweils ein mit Schaltkupplungen verbundener Schaltstift ein. Beim
Drehen der Schaltwalze werden nacheinander Getriebegänge des
Stufengetriebes geschaltet. Um auch Getriebegänge außerhalb der von der Schaltwalze
vorgegebenen Schaltreihenfolge schalten zu können, sind die Schaltstifte
in einer zwischen jedem Getriebegang vorgesehenen Leerlaufposition
aus den Steuerkurven aushebbar, wobei die Schaltstifte gleichzeitig
gegen ein Verschieben in Schaltrichtung blockiert werden. Die Schaltwalze kann
anschließend
in eine beliebige andere Leerlaufposition gedreht werden, an der
die Schaltstifte wieder eingreifen. Von der neuen Leerlaufposition
aus kann ein anderer vorwählbarer
Getriebegang geschaltet werden. Ein Ausheben der Schaltstifte kann durch
Nocken oder durch Rampen am Grund der Steuerkurven erfolgen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stufengetriebe mit einer
Schalt- und Wählvorrichtung
zu schaffen, das bei einer insbesondere einfachen Konstruktion mit
wenigen Bauteilen ein willkürliches,
schnelles und sicheres Auswählen
und Schalten von Schaltelementen ermöglicht. Sie wird gemäß der Erfindung
durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Erfindung geht aus von einem Stufengetriebe mit einer Schalt- und
Wählvorrichtung
zum Auswählen
und Schalten von Schaltelementen, wobei die Schalt- und Wählvorrichtung
zumindest ein erstes Übertragungselement
aufweist, das verschiebbar und drehbar gelagert und mit zumindest zwei
Kurvengliedern in Wirkverbindung bringbar ist.
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Es
wird vorgeschlagen, daß das Übertragungselement
zum Wählen
einer Getriebestufe translatorisch und zum Schalten der Getriebestufe rotatorisch
antreibbar ist und dabei über
wenigstens ein Zahnrad selektiv mit Zahnrädern an Kurvengetrieben, die
die Kurvenglieder umfassen, zur Umsetzung einer rotatorischen Bewegung
in eine translatorische Bewegung der Schaltelemente in eine bewegungsübertragende
Verbindung bringbar ist. Es kann mit wenigen Bauteilen, insbesondere
nur mit einem Übertragungselement,
eine konstruktiv einfache Schalt- und Wählvorrichtung erreicht werden,
die ein flexibles, schnelles und sicheres Auswählen und Schalten von Schaltelementen
ermöglicht.
Es kann eine vorteilhafte Kräfteübertragung
insbesondere zum Schalten erreicht und eine Kräfteübertragung über lange Hebelarme und ein
konstruktiv aufwendiges Gestänge
und damit verbundene, durch Toleranzen bedingte Behinderungen beim
Wählen
und Schalten können
sicher vermieden werden.
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Die
Schaltelemente können
durch das erste Übertragungselement
in einer willkürlichen
Reihenfolge nacheinander und/oder auch gleichzeitig geschaltet werden,
beispielsweise indem gezielt das Übertragungselement über zumindest
zwei Zahnräder gleichzeitig
mit wenigstens zwei Zahnrädern
von wenigstens zwei Kurvengliedern in Wirkverbindung gebracht werden
kann. Die Schalt- und Wählvorrichtung
ist vorteilhaft neben dem ersten Übertragungselement mit zumindest
einem dem ersten Übertragungselement
entsprechenden zweiten Übertragungselement
ausgeführt,
und/oder das Übertragungselement
ist mit einer Schraubbewegung antreibbar ausgeführt, beispielsweise mit zwei
Motoren oder mit einem speziell ausgebildeten Übersetzungsgetriebe. Zumindest
einzel ne Wähl-
und Schaltvorgänge
können
wenigstens teilweise zeitlich überschneidend
ausgeführt,
es kann eine kurze Wähl- und
Schaltphase erreicht und Verluste können reduziert werden.
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Die
Kurvenglieder können
von verschiedenen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Bauteilen
gebildet sein. Besonders vorteilhaft werden die Kurvenglieder jedoch
von Schaltwalzen gebildet, wodurch einfach in zwei Schaltrichtungen
eine formschlüssige
Verbindung zwischen einem Kurvenglied und einem Schaltelement erreicht
werden kann.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß zumindest
ein Übertragungselement
auf einer in Drehrichtung antreibbaren Welle drehfest und axial
verschiebbar gelagert ist. Eine Verbindung für den rotatorischen Antrieb
des Übertragungselements
kann vorteilhaft auf der Welle axial feststehend ausgeführt werden.
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Besitzt
das Kurvenglied zumindest eine Steuerkurve, die in zumindest einer
Schaltstellung senkrecht zu wenigstes einer Schaltrichtung eines dem
Kurvenglied zugeordneten Schaltelements verläuft, kann in der Schaltstellung
vermieden werden, daß in
die Schaltrichtung auf das Schaltelement wirkende Kräfte zu einem
auf das Kurvenglied wirkenden Drehmoment führen. Ein selbständiges Verschieben
eines Schaltelements aus einer Schaltstellung kann vermieden werden.
Das Schaltelement und/oder das Kurvenglied kann zudem vorteilhaft über eine
Rastvorrichtung in definierten Stellungen gehalten sein, beispielsweise über einen
Rastzapfen, der in den definierten Stellungen in entsprechende Öffnungen
einrastet.
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Ferner
wird vorgeschlagen, daß zumindest ein Übertragungselement
und zumindest ein Kurvenglied über
Zahnräder
in Wirkver bindung bringbar sind, deren Zähne in wenigstens eine Wählrichtung des Übertragungselements
eine sich verjüngende Kontur
aufweisen. Die Zähne
können
abgerundet oder besonders vorteilhaft kostengünstig durch einen Fräsvorgang
angespitzt sein. Treffen bei einem Wählvorgang Zähne aufeinander, verdrehen
sich die Zahnräder
automatisch, und zwar bis die Zahnräder in Eingriff gebracht werden
können.
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Die
Kurvenglieder können
mit über
360° geschlossenen
Steuerkurven ausgeführt
sein, wodurch diese vorteilhaft stets in eine Drehrichtung betätigt werden
können.
Ist zwischen zumindest einem Kurvenglied und einem Übertragungselement
zumindest ein Zahnrad zur Drehrichtungsumkehr angeordnet, können bei
gleichbleibender Drehrichtung des Übertragungselements zumindest
bei bestimmten Schaltvorgängen
das Kurvenglied in eine zweite Drehrichtung angetrieben, besonders
kurze Schaltwege erreicht und Schaltzeit eingespart werden. Ferner
können
Kurvenglieder mit über
360° offenen
Steuerkurven verwendet werden. Die Steuerkurven der Kurvenglieder
sind vorteilhaft in der Art ausgeführt, daß die Schaltelemente über die
Steuerkurven in zumindest drei Schaltstellungen geführt werden
können, wodurch
beispielsweise mit einem zwischen zwei Losrädern angeordneten Schaltelement
beide Losräder
mit einer Getriebewelle gekoppelt werden können.
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Das Übertragungselement
kann von einem ersten Motor translatorisch und von einem zweiten Motor
rotatorisch angetrieben sein, wodurch das Übertragungselement besonders
flexibel angetrieben werden kann. Die Motoren können verschiedene, dem Fachmann
als sinnvoll erscheinende Bauformen aufweisen, beispielsweise können elektrische, elektromagnetische
und/oder hydraulische umlaufende Motoren und/oder Linearmotoren
verwendet werden usw.
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Ist
zumindest ein Übertragungselement
von einem Motor über
ein Übersetzungsgetriebe
translatorisch und rotatorisch antreibbar, können jedoch ein Motor, Bauraum,
Gewicht, Montageaufwand und Kosten eingespart werden. Der Motor
kann ein oder mehrere im Kraftfluß in Reihe geschaltete oder
parallel geshaltete Wellen antreiben.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung besitzt das Übersetzungsgetriebe ein auf
einer Welle gelagertes Kurvenglied, das für einen translatorischen Antrieb
mit zumindest einem Übertragungselement
in Wirkverbindung steht und mit der Welle über einen in zumindest eine
erste Richtung sperrenden Freilauf gekoppelt ist. Das Übersetzungsgetriebe
besitzt ferner ein auf der Welle gelagertes Zahnrad, das mit einem
mit dem Übertragungselement
in Wirkverbindung stehenden Zahnrad kämmt und mit der Welle über einen
in zumindest eine zweite Richtung sperrenden Freilauf gekoppelt
ist. Parallel vom Motor angetriebene Wellen können eingespart und es können mit
einem Motor und einem konstruktiv einfachen Übersetzungsgetriebe einzelne
Schaltelemente unabhängig
von anderen Schaltelementen in einer gewünschten Reihenfolge ausgewählt und
geschaltet werden.
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Die
Freiläufe
können
stets nur in eine Richtung sperrend oder können vorteilhaft schaltbar
ausgeführt
sein. Zusätzliche
Freiheitsgrade können
geschaffen und es können
zwei Drehrichtungen zum Wählen
und zum Schalten genutzt werden. Kurze Schaltwege und Schaltzeiten
sind erreichbar.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ferner vorgeschlagen,
daß das Übersetzungsgetriebe
ein mit zumindest einem Übertragungselement
in Wirkverbindung stehendes, translatorisch antreibbares Bauteil
aufweist, wodurch ebenfalls zwei Drehrichtungen zum Wählen und
zum Schalten genutzt werden können.
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Konstruktiv
einfach und platzsparend kann dies erreicht werden, indem das Übersetzungsgetriebe
eine Welle aufweist, die axial verschiebbar gelagert und über eine
Hülse mit
einem zur Welle weisenden Gewinde rotatorisch und translatorisch
antreibbar ist. Bei einer axialen Arretierung der Welle treibt der
Motor die Welle über
die Hülse
und das Gewinde ausschließlich
rotatorisch an. Bei einer Arretierung der Welle in Drehrichtung
treibt der Motor die Welle über
die Hülse
und das Gewinde ausschließlich translatorisch
an. Um möglichst
kleine Reibwerte und geringe Verluste zu erreichen, ist das Gewinde
vorteilhaft von einer Kugelbahn gebildet.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Übersetzungsgetriebe
eine Arretiervorrichtung mit zumindest einer schaltbaren Wippe aufweist, über die
die Welle axial und/oder in Drehrichtung arretierbar ist. Mit wenigen Bauteilen
und insbesondere nur einem Aktuator kann die Welle in axialer Richtung
und in Drehrichtung arretiert werden, beispielsweise indem an einem
Arretiermittel ein Element zur Betätigung der Wippe angeformt
wird. Ferner können
die axiale Arretierung und die Arretierung in Drehrichtung über die
Wippe in eine feste Beziehung zueinander gesetzt werden, beispielsweise
daß die
Arretierung in Drehrichtung die Arretierung in axialer Richtung
ausschließt
und umgekehrt. Ist die Welle über
die Wippe in axialer Richtung und gleichzeitig in Drehrichtung arretierbar, kann
die Arretiervorrichtung zudem in Verbindung mit einem eingelegten
Getriebegang vorteilhaft als Parksperre genutzt werden. Ferner kann
die Arretiervorrichtung als Sicherung einer Schaltstellung genutzt werden.
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Die
Wippe kann von einem zusätzlichen
Aktuator, beispielsweise von einem Elektromagneten, oder vorteilhaft über einen
bereits vorhandenen Aktuator betätigt
werden, beispielsweise über
einen Kupplungsaktuator. Zusätzliche
Bauteile, Bauraum, Montageaufwand und Kosten können eingespart werden.
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Vorteilhaft
ist die Welle über
eine Arretiervorrichtung in axialer Richtung arretierbar, die einen
mit der Welle drehbar aber in axialer Richtung fest verbundenen
Zapfen und ein Bauteil aufweist, in dem der Zapfen in einer Längsnut in
axialer Richtung führbar
und durch Verschieben des Bauteils in einer Verzahnung im Bauteil
in axialer Richtung arretierbar ist. Die Welle kann konstruktiv
einfach in axialer Richtung arretiert und insbesondere können Bauteile
für eine
axiale Arretierung und Bauteile für eine radiale Arretierung überlappend
ausgeführt
und axialer Bauraum eingespart werden.
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Um
Schaltstellungen sicher halten zu können, kann ferner das Übertragungselement über eine zusätzliche
Arretiervorrichtung in zumindest einer Schaltstellung arretiert
werden. Die Arretiervorrichtung greift dabei vorteilhaft an einer
Welle an, über die
zumindest ein Übertragungselement
translatorisch und rotatorisch antreibbar ist, wodurch das Übertragungselement
mit wenigen Bauteilen in axialer Richtung und gleichzeitig in Drehrichtung
arretierbar ist.
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Die
erfindungsgemäße Lösung kann
bei verschiedenen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Stufengetrieben
eingesetzt werden. Insbesondere bei Doppelkupplungsgetrieben ist
jedoch eine besonders flexible Betätigung von Schaltelementen
von Vorteil, wodurch die erfindungsgemäße Lösung vorzugsweise bei Doppelkupplungsgetrieben
eingesetzt wird.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten
zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale
zweckmäßigerweise
auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es
zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung einer Wähl-
und Schaltvorrichtung,
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2 eine
Abwicklung einer Schaltwalze,
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3 eine
Abwicklung einer Wählwalze,
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4 eine
alternative Schaltwalze vergrößert dargestellt,
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5 einen
schematisch dargestellten Ausschnitt einer Verzahnung bei einem
Wählvorgang
vor einer Verdrehbewegung,
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6 eine
Verzahnung nach 5 nach einer Verdrehbewegung,
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7 eine
Variante nach 1,
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8 ein
vergrößert dargestelltes
Arretiermittel aus 7 in einer Seitenansicht und
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9 das
Arretiermittel aus 8 von oben.
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1 zeigt
eine Schalt- und Wählvorrichtung 10, über die
Schaltgabeln 59, 60, 61, 62 eines nicht
näher dargestellten
Doppelkupplungsgetriebes eines Kraftfahrzeugs ausgewählt und
geschaltet werden können.
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Erfindungsgemäß besitzt
die Schalt- und Wählvorrichtung 10 ein Übertragungselement 12, das
auf einer Keilwellenverzahnung 72 einer drehbar gelagerten Übertragungswelle 17 drehfest
und axial verschiebbar gelagert ist. Die Übertragungswelle 17 ist
in einem Festlager 66 und in einem Loslager 67 gelagert.
Das Übertragungselement 12 ist
von einem nicht näher
dargestellten Elektromotor über
ein Übersetzungsgetriebe 40 zum
Wählen
einer Getriebestufe translatorisch und zum Schalten einer Getriebestufe
rotatorisch antreibbar.
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Der
Elektromotor treibt über
ein Stirnrad 68 und ein Schneckenrad 69 eine Antriebswelle 42 an, die über ein
Festlager 70 und über
ein Loslager 71 gelagert und parallel zur Übertragungswelle 17 angeordnet
ist. Das Übersetzungsgetriebe 40 besitzt
eine Wählwalze 43,
die auf der Antriebswelle 42 gelagert und über einen
in eine erste Richtung sperrenden Freilauf 44 mit der Antriebswelle 42 gekoppelt
ist. Die Wählwalze 43 besitzt
eine Steuerkurve 63, in der ein Übertragungsstift 64 geführt ist,
der in eine umlaufende Nut 65 des Übertragungselements 12 eingreift. Ferner
besitzt das Übersetzungsgetriebe 40 ein
auf der Antriebswelle 42 gelagertes Zahnrad 45,
das mit einem auf der Übertragungswelle 17 drehfest
gelagerten Zahnrad 46 kämmt
und mit der Abtriebswelle 42 über einen in eine zweite Richtung
sperrenden Freilauf 47 verbunden ist.
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Soll
eine bestimmte Schaltgabel 59, 60, 61, 62 für einen
Schaltvorgang ausgewählt
werden, wird über
den Elektromotor die Antriebswelle 42 in eine erste Drehrichtung
angetrieben, und zwar in der der Freilauf 44 sperrt und
der Freilauf 47 öffnet.
Das Übertragungselement 12 wird
vom Elektromotor über das
Stirnrad 68, das Schneckenrad 69, die Antriebswelle 42,
den Freilauf 44, die Wählwalze 43,
die Steuerkurve 63, den Übertragungsstift 64 und über die Nut 65 translatorisch
bzw. in eine Wählrichtung 35 oder 36 angetrieben.
Ein rotatorischer Antrieb der Übertragungswelle 17 wird über den
Freilauf 47 verhindert.
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Das Übertragungselement 12 kann
mit zwei Zahnrädern 28, 29 wahlweise
mit Zahnrädern 30, 31, 32, 102 von
vier getrennten, vorteilhaft auf einer gemeinsamen Achse 73 drehbar
gelagerten und axial fixierten Schaltwalzen 13, 14, 15, 16 in
Wirkverbindung gebracht werden. Auf den Schaltwalzen 13, 14, 15, 16 sind
die Schaltgabeln 59, 60, 61, 62 in
axialer Richtung bzw. in zwei Schaltrichtungen 26, 27 verschiebbar
gelagert und greifen jeweils mit einem nicht näher dargestellten Übertragungsstift
in jeweils eine Steuerkurve 18, 19, 20, 21 der
Schaltwalzen 13, 14, 15, 16.
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Die
Zahnräder 28, 29 des Übertragungselements 12 und
die Zahnräder 30, 31, 32, 102 der Schaltwalzen 13, 14, 15, 16 besitzen
Zähne 33, 34, die
in die Wählrichtungen 35, 36 des Übertragungselements 12 angespitzte,
gefräste
Konturen aufweisen (5). Ein Blockieren der Wählbewegung
durch ein Aufeinandertreffen von Zähnen 33, 34 kann
sicher vermieden werden, und zwar verdrehen sich die Zahnräder 28, 29 bzw.
das Übertragungselement 12 und/oder
die Zahnräder 30, 31, 32, 102 bzw.
die Schaltwalzen 13, 14, 15, 16,
bis das Übertragungselement 12 über die
Zahnräder 28, 29, 30, 31, 32, 102 mit
einer ausgewählten
Schaltwalze 13, 14, 15, 16 in Wirkverbindung
gebracht werden kann (5 und 6).
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Greift
ein Zahnrad 29 des Übertragungselements 12 in
ein Zahnrad 31 einer ausgewählten Schaltwalze 15,
treibt der Elektromotor die Antriebswelle 42 in eine der
für den
Wählvorgang
vorgesehenen Drehrichtung entgegengesetzte Drehrichtung an, und
zwar in der der Freilauf 47 sperrt und der Freilauf 44 öffnet. Das Übertragungselement 12 wird vom
Elektromotor über
das Stirnrad 68, das Schneckenrad 69, die Antriebswelle 42,
den Freilauf 47, das Zahnrad 45, das Zahnrad 46,
die Übertragungswelle 17 und über die
Keilwellenverzahnung 72 rotatorisch angetrieben. Das Übertragungselement 12 überträgt seine
Drehbewegung über
die Zahnräder 29, 31 auf
die Schaltwalze 15. Mit der Schaltwalze 15 wird
die Schaltgabel 61 über
die Steuerkurve 20 in eine axiale Richtung bzw. in eine
Schaltrichtung 26 oder 27 geschaltet.
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Die
Steuerkurve 63 der Wählwalze 43 und die
Steuerkurven 18, 19, 20, 21 sind über 360° geschlossen,
wodurch diese stets in eine Drehrichtung betätigt werden können. In 2 ist
die Steuerkurve 20 der Schaltwalze 15 abgewickelt
dargestellt, die den Steuerkurven 18, 19, 21 entspricht.
Jede Schaltgabel 59, 60, 61, 62 kann über die
Schaltwalzen 13, 14, 15, 16 in
die Schaltrichtungen 26, 27 in eine linke, in
eine mittlere und in eine rechte Schaltstellung 74, 75, 76 geführt werden,
wodurch vorteilhaft jeweils in der linken Schaltstellung 74 ein
links von der Schaltgabel 59, 60, 61, 62 angeordnetes
Losrad und in der rechten Schaltstellung 76 ein rechts
von der Schaltgabel 59, 60, 61, 62 angeordnetes
Losrad über
die Schaltgabel 59, 60, 61, 62 mit
einer Getriebewelle gekoppelt werden können. In der mittleren Schaltstellung 75,
in einer sogenannten Neutralstellung, ist keines der Losräder über die
Schaltgabel 59, 60, 61, 62 mit
der Getriebewelle gekoppelt. Den drei Schaltstellungen 74, 75, 76 der
Schaltgabeln 59, 60, 61, 62 sind
vier Schaltstellungen 22, 23, 24, 25 der
Steuerkurven 18, 19, 20, 21 zugeordnet,
wobei der mittleren Schaltstellung 75 bzw. der Neutralstellung
zwei Schaltstellungen 23, 25 zugeordnet sind.
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In
den Schaltstellungen 22, 23, 24, 25 verlaufen
die Steuerkurven 18, 19, 20, 21 senkrecht
zu den Schaltrichtungen 26, 27, wodurch sicher
vermieden wird, daß auf
die Schaltgabeln 59, 60, 61, 62 in
die Schaltrichtungen 26, 27 wirkende Kräfte auf
die Schaltwalzen 13, 14, 15, 16 wirkende
Drehmomente erzeugen. Zusätzlich
sind die Schaltwalzen 13, 14, 15, 16 in
ihren Schaltstellungen 22, 23, 24, 25 über eine
nicht näher
dargestellte Arretiervorrichtung in Drehrichtung auf der Achse 73 arretiert,
wodurch ein Lösen
einer Schaltwalze 13, 14, 15, 16 bzw.
einer Schaltgabel 59, 60, 61 aus ihrer
Schaltstellung 74, 75, 76 sicher vermieden
wird. Die Arretiervorrichtung besitzt in der Achse 73 gelagerte,
federbelastete Arretierstifte, die in den Schaltstellungen 74, 75, 76 bzw. 22, 23, 24, 25 in
entsprechende Ausnehmungen der Schaltwalzen 13, 14, 15, 16 eingreifen.
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Die
Steuerkurve 63 der Wählwalze 43 besitzt sechs
Wählstellungen 77, 78, 79, 80, 81, 82,
die vier Wählstellungen 83, 84, 85, 86 des Übertragungselements 12 zugeordnet
sind (3). In der Wählstellung 83,
kann die Schaltwalze 13, in der Wählstellung 84 kann
die Schaltwalze 14, in der Wählstellung 85 kann
die Schaltwalze 15 und in der Wählstellung 86 kann
die Schaltwalze 15 über
das Übertragungselement 12 geschaltet
werden. In den Wählstellungen 77, 78, 79, 80, 81, 82 verläuft die
Steuerkurve 63 vorteilhaft senkrecht zu den Wählrichtungen 35, 36,
wodurch sicher vermieden wird, daß Kräfte in die Wählrichtungen 35, 36 auf
das Übertragungselement 12 zu
auf die Wählwalze 43 wirkenden
Drehmomenten führen.
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In 4 ist
eine alternative Schaltwalze 37 mit zwei Zahnrädern 39, 87 dargestellt.
Im wesentlichen gleichbleibende Bauteile sind in den dargestellten
Ausführungsbeispielen
grundsätzlich
mit den gleichen Bezugszeichen beziffert. Ferner kann bezüglich gleichbleibender
Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung zum Ausführungsbeispiel
in 1 bis 3 verwiesen werden. Zwischen
der Schaltwalze 37 und dem Übertragungselement 12 ist ein
Zahnrad 38 zur Drehrichtungsumkehr drehbar auf einer Achse 88 gelagert.
Mit einer Drehrichtung des Übertragungselements 12 kann
die Schaltwalze 37 in zwei Drehrichtungen betätigt und
Schaltwege können
verkürzt
werden.
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7 zeigt
eine alternative Schalt- und Wählvorrichtung 11 mit
einem Übersetzungsgetriebe 41.
Das Übersetzungsgetriebe 41 besitzt
eine axial verschiebbar gelagerte und parallel zur Übertragungswelle 17 angeordnete
Antriebswelle 49. Die Antriebswelle 49 ist an
einem dem Elektromotor zugewandten Ende in einem Gleitlager 89 und
an einem gegenüberliegenden
Ende axial verschiebbar, jedoch drehfest über eine Keilwellenverzahnung 90 in
einer Hülse 91 gelagert,
die mit einem Zahnrad 92 drehfest verbunden ist, das mit
dem Zahnrad 46 der Übertragungswelle 17 kämmt. Die
Hülse 91 ist
in einem Festlager 93 und in einem Loslager 94 drehbar gelagert.
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Auf
der Antriebswelle 49 ist eine Scheibe 48 befestigt,
die in die Nut 65 des Übertragungselements 12 eingreift.
Die Antriebswelle 49 ist über eine Hülse 50 mit einem zur
Antriebswelle 49 weisenden, von einer Kugelbahn gebildeten
Gewinde 51 rotatorisch und translatorisch antreibbar. An
die axial verschiebbar, jedoch drehfest gelagerte Hülse 50 ist eine
Zahnstange 95 angeformt, die vom Elektromotor über das
Stirnrad 68 antreibbar ist.
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Ferner
besitzt das Übersetzungsgetriebe 41 eine
Arretiervorrichtung 52, über die die Antriebswelle 49 axial
und/oder in Drehrichtung arretierbar ist, und die eine schaltbare
Wippe 53 aufweist. Auf einer ersten Seite der Wippe 53 besitzt
die Arretiervorrichtung 52 eine Arretiereinheit 96 zur
Arretierung der Antriebswelle 49 in Drehrichtung. Die Arretiereinheit 96 besitzt
einen Stift 98, der über
eine an der Wippe 53 angreifende Spiraldruckfeder 97 in
Richtung der Antriebswelle 49 belastet und in Längsnuten 99 einführbar ist,
die in die Antriebswelle 49 eingebracht sind.
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Auf
einer zweiten Seite der Wippe 53 besitzt die Arretiervorrichtung 52 eine
Arretiereinheit 54 zur Arretierung der Antriebswelle 49 in
axialer Richtung. Die Arretiereinheit 54 besitzt einen
in eine Umfangsnut 101 der Antriebswelle 49 eingreifenden,
mit der Antriebswelle 49 drehbar, jedoch in axialer Richtung fest
verbundenen Zapfen 55 und ein in axialer Richtung fixiertes
und quer zur Antriebswelle 49 verschiebbares Bauteil 56.
Im Bauteil 56 ist der Zapfen 55 in einer Längsnut 57 in
axialer Richtung führbar, und
durch Verschieben des Bauteils 56 quer zur Antriebswelle 49 ist
der Zapfen 55 in einer Verzahnung 58 im Bauteil 56 in
axialer Richtung arretierbar (7, 8 und 9).
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Am
Bauteil 56 ist ein Keil 100 zur Betätigung der
Wippe 53 angeformt. Das Bauteil 56 kann über einen
nicht näher
dargestellten Kupplungsaktuator oder beispielsweise einen Elektromagneten
verschoben werden. Wird das Bauteil 56 quer zur Antriebswelle 49 verschoben,
so daß die
Antriebswelle 49 über
den Zapfen 55 in der Verzahnung 58 des Bauteils 56 in
axialer Richtung arretiert ist, wird der Keil 100 unter
die Wippe 53 geschoben, die Wippe 53 wird gegen
die Spiraldruckfeder 97 verkippt, der Stift 98 wird
aus der Längsnut 99 geführt, und die
Arretiereinheit 96 zur Arretierung der Antriebswelle 49 in Drehrichtung
wird geöffnet.
Wird das Bauteil 56 durch den Kupplungsaktuator in die
entgegengesetzte Richtung verschoben, so daß der Zapfen 55 in
der Längsnut 57 axial
verschiebbar geführt
werden kann, wird über
die Spiraldruckfeder 97 der Stift 98 in die Längsnut 99 geführt und
die Antriebswelle 49 in Drehrichtung arretiert.
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Soll
eine bestimmte Schaltgabel 59, 60, 61, 62 für einen
Schaltvorgang ausgewählt
werden, wird die Antriebswelle 49 über die Arretiervorrichtung 52 in
Drehrichtung arretiert und die Antriebswelle 49 wird über den
Elektromotor, das Stirnrad 68, die Zahnstange 95,
die Hülse 50 und
das Gewinde 51 translatorisch angetrieben. Über die
auf der Antriebswelle 49 befestigte Scheibe 48 wird
das Übertragungselement 12 in
axialer Richtung verschoben, und zwar bis das Übertragungselement 12 mit
einem seiner Zahnräder 28, 29 in
ein Zahnrad 30, 31, 32, 102 einer
Schaltwalze 13, 14, 15, 16 eingreift.
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Anschließend wird
die Antriebswelle 49 über die
Arretiervorrichtung 52 in axialer Richtung arretiert und
in Drehrichtung freigegeben. Die Antriebswelle 49 wird
vom Elektromotor über
das Stirnrad 68, die Zahnstange 95, die Hülse 50 und über das
Gewinde 51 rotatorisch angetrieben. Die Drehbewegung der Antriebswelle 49 wird über die
Keilwellenverzahnung 90 auf die Hülse 91 und von der
Hülse 91 über die Zahnräder 92, 46 auf
die Übertragungswelle 17 übertragen.
Die Übertragungswelle 17 treibt über die
Keilwellenverzahnung 72 das Übertragungselement 12 rotatorisch
an, das seine Drehbewegung über
die Zahnräder 29, 31 auf
die Schaltwalze 15 überträgt, die über die
Steuerkurve 20 die Schaltgabel 61 schaltet. Das Übertragungselement 12 kann
unabhängig von
der Stellung des Übertragungsgetriebes 41 vom Elektromotor
in beide axiale Richtungen und in beide Drehrichtungen angetrieben
werden, wodurch besonders kurze Wähl- und Schaltwege erreicht
werden können.
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Wird
das Kraftfahrzeug in einem geschalteten Getriebegang abgestellt,
wird das Bauteil 56 vom Kupplungsaktuator in eine Stellung
geführt,
in der die Antriebswelle 49 durch die Arretiervorrichtung 52 sowohl
in axialer Richtung als auch in Drehrichtung arretiert ist. Die
Arretiervorrichtung 52 wird neben der Funktion in der Schalt-
und Wählvorrichtung 11 als Parksperre
genutzt.