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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe, mit einem Gehäuse, einer Schaltwelle, Einlegeelementen, Auslegeelementen, Schaltstangen und Getriebestufen,
- - wobei die Schaltwelle eine Wellenachse aufweist und im Gehäuse derart gelagert ist, dass sie in Richtung der Wellenachse verschiebbar und um die Wellenachse drehbar ist,
- - wobei den Schaltstangen Übertragungsrahmen zugeordnet sind, die in einer quer zur Wellenachse verlaufenden Schaltrichtung auslenkbar sind,
- - wobei die Übertragungsrahmen mit den Ein- und Auslegeelementen zusammenwirken, so dass die Schaltstangen, wenn der jeweilige Übertragungsrahmen mit einem Einlegeelement zusammenwirkt, je nach Drehrichtung der Schaltwelle von einer Mittelstellung in die eine oder die andere von zwei Endstellungen überführbar sind und, wenn der jeweilige Übertragungsrahmen mit einem Auslegeelement zusammenwirkt, unabhängig von der Drehrichtung der Schaltwelle von jeder der Endstellungen in die Mittelstellung überführbar sind,
- - wobei jeder Endstellung jeder Schaltstange maximal eine Getriebestufe proprietär zugeordnet ist, so dass durch das Überführen der Schaltstangen in die jeweilige Endstellung die zugeordnete Getriebestufe einlegbar und durch das Überführen der Schaltstangen in die Mittelstellung die zugeordnete Getriebestufe auslegbar ist.
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Ein derartiges Getriebe ist z. B. aus der
WO-A-02/066870 bekannt. Bei diesem bekannten Getriebe sind die Einlegeelemente und die Auslegeelemente starr mit der Schaltwelle verbunden. Auf Grund der starren Verbindung der Einlegeelemente und der Auslegeelemente mit der Schaltwelle ergeben sich jedoch verschiedene Nachteile. Insbesondere muss die Schaltwelle stets in ihre Neutralstellung zurückgedreht werden, bevor sie in Richtung der Wellenachse verschoben werden kann. Rasch aufeinanderfolgende Schaltvorgänge benötigen daher eine relativ große Zeit. Ferner müssen bei einer Verschiebung der Schaltwelle in Richtung der Wellenachse und bei einem Drehen der Schaltwelle um die Wellenachse alle Ein- und Auslegeelemente mit bewegt werden. Es muss also eine relativ große träge Masse in eine Linearbewegung versetzt und wieder abgebremst werden bzw. ein relativ großes Trägheitsmoment in eine Drehbewegung versetzt und wieder abgebremst werden. Auch dies verlängert die erforderlichen Schaltzeiten.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, das bekannte Getriebe derart auszugestalten, dass mit ihm kürzere Schaltzeiten erreichbar sind.
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Die Aufgabe wird durch ein Getriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe wird also durch ein Getriebe mit einem Gehäuse, einer Schaltwelle, Einlegeelementen, Auslegeelementen, Schaltstangen und Getriebestufen gelöst, bei dem
- - die Schaltwelle eine Wellenachse aufweist und im Gehäuse derart gelagert ist, dass sie in Richtung der Wellenachse verschiebbar und um die Wellenachse drehbar ist,
- - den Schaltstangen Übertragungsrahmen zugeordnet sind, die in einer quer zur Wellenachse verlaufenden Schaltrichtung auslenkbar sind,
- - die Einlegeelemente und die Auslegeelemente im Gehäuse derart gelagert sind, dass sie in Richtung der Wellenachse unverschiebbar sind, so dass jeder Schaltstange ein Einlegeelement und mindestens eines der Auslegeelemente proprietär zugeordnet sind,
- - die Schaltwelle, die Einlegeelemente und die Auslegeelemente zusammenwirkende Aktivierungselemente aufweisen, so dass durch die jeweilige Axiallage der Schaltwelle bestimmt ist, welches der Einlegeelemente mit der Schaltwelle drehfest verbunden ist und welche der Auslegeelemente mit der Schaltwelle drehfest verbunden sind,
- - die Übertragungsrahmen mit den ihnen zugeordneten Ein- und Auslegeelementen zusammenwirken, so dass bei mit der Schaltwelle drehfest verbundenem Einlegeelement die zugeordnete Schaltstange je nach Drehrichtung der Schaltwelle von einer Mittelstellung in die eine oder die andere von zwei Endstellungen überführbar ist und bei mindestens einem mit der Schaltwelle drehfest verbundenen Auslegeelement die zugeordnete Schaltstange unabhängig von der Drehrichtung der Schaltwelle von jeder der Endstellungen in die Mittelstellung überführbar ist, und
- - jeder Endstellung jeder Schaltstange maximal eine Getriebestufe proprietär zugeordnet ist, so dass durch das Überführen der Schaltstange in die jeweilige Endstellung die zugeordnete Getriebestufe einlegbar und durch das Überführen der Schaltstange in die Mittelstellung die zugeordnete Getriebestufe auslegbar ist.
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Vorzugsweise sind die Übertragungsrahmen mit den Schaltstangen starr verbunden. Denn dann ist das Getriebe konstruktiv relativ einfach aufgebaut und arbeitet im Betrieb besonders zuverlässig.
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Vorzugsweise sind weiterhin die Übertragungsrahmen in Richtung der Wellenachse gesehen hintereinander angeordnet. Denn dadurch ergibt sich ein einheitlicher, konstruktiv noch einfacherer Aufbau.
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Wenn das Getriebe der vorliegenden Erfindung als sogenanntes ASG ausgebildet ist, also als Getriebe, das eine einzige Kupplung aufweist, ist die Anzahl von einer Schaltstange zugeordneten Auslegeelementen vorzugsweise um eins kleiner als die Anzahl von Schaltstangen.
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Bei dieser Ausgestaltung des Getriebes ergibt sich ein einfacher Aufbau des Getriebes dadurch, dass bezüglich jedes der Übertragungsrahmen die zugeordneten Ein- bzw. Auslegeelemente in Richtung der Wellenachse gesehen einen konstanten Elementabstand voneinander aufweisen und dass bezüglich unmittelbar benachbarter Schaltstangen die in Richtung der Wellenachse gesehen einander nächstliegenden Ein- bzw. Auslegeelemente um das Doppelte des Elementabstands voneinander beabstandet sind.
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Ein ordnungsgemäßes Schalten des Getriebes kann in diesem Fall z. B. dadurch erreicht werden, dass die Anzahl von auf der Schaltstange angeordneten Aktivierungselementen um eins größer ist als die Anzahl von Schaltstangen und dass in Richtung der Wellenachse gesehen die auf der Schaltwelle angeordneten Aktivierungselemente um das Produkt von Anzahl von Schaltstangen und Elementabstand voneinander beabstandet sind.
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Wenn das Getriebe der vorliegenden Erfindung hingegen als sogenanntes DCT ausgebildet ist, also als Getriebe mit zwei Übertragungssträngen, denen jeweils eine eigene Kupplung zugeordnet ist, bilden die Schaltstangen mindestens zwei Schaltstangengruppen mit je mindestens zwei Schaltstangen. In diesem Fall gilt bei jeder Axiallage der Schaltwelle vorzugsweise folgendes:
- - Bezüglich einer der Schaltstangen einer der Schaltstangengruppen ist dessen zugeordnetes Einlegeelement mit der Schaltwelle drehfest verbunden.
- - Bezüglich der anderen Schaltstangen dieser Schaltstangengruppe ist jeweils mindestens eines der zugeordneten Auslegeelemente mit der Schaltwelle drehfest verbunden.
- - Bezüglich der Schaltstangen der anderen Schaltstangengruppen ist keines der zugeordneten Ein- und Auslegeelemente mit der Schaltwelle drehfest verbunden.
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Die auf der Schaltwelle und den Ein- bzw. Auslegeelementen angeordneten Aktivierungselemente können verschiedenartig ausgebildet sein. Im einfachsten Fall sind sie z. B. als sich in Richtung der Wellenachse erstreckende Verzahnungen ausgebildet.
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Die Verzahnungen sind vorzugsweise auf die Wellenachse bezogen mit einem Verzahnungswinkel periodisch. Wenn die Schaltwelle nach dem drehfesten Verbinden eines der Auslegeelemente mit der Schaltwelle zum Auslegen der jeweiligen Getriebestufe um einen Auslegewinkel um die Wellenachse gedreht wird und der Auslegewinkel ein ganzzahliges Vielfaches des Verzahnungswinkels ist, ist eine Axialverschiebung der Schaltwelle zum Aktivieren anderer Ein- und Auslegeelemente unmittelbar nach dem Auslegen einer Getriebestufe möglich, ohne dass die Schaltwelle nach dem Auslegen einer Getriebestufe nochmals um die Wellenachse gedreht werden muss.
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In analoger Weise wird die Schaltwelle nach dem drehfesten Verbinden eines der Einlegeelemente mit der Schaltwelle zum Einlegen der jeweiligen Getriebestufe vorzugsweise um einen Einlegewinkel um die Wellenachse gedreht, der ebenfalls ein ganzzahliges Vielfaches des Verzahnungswinkels ist.
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Vorzugsweise weist mindestens eine der Verzahnungen der Schaltwelle einerseits und der Ein- und Auslegeelemente andererseits Einführschrägen auf. Denn dann arbeitet das Getriebe besonders zuverlässig und sanft.
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Vorzugsweise sind den Ein- und den Auslegeelementen Rückführelemente zugeordnet, mittels derer sie, wenn sie mit der Schaltwelle nicht drehfest verbunden sind, in einer Zentralstellung gehalten werden bzw. in die Zentralstellung überführt werden. Denn dann erfolgt beim Lösen der drehfesten Verbindung eine automatische Rücküberführung in die Neutralstellung. Dadurch befinden sich die Einlegeelemente und die Auslegeelemente bei nicht drehfester Verbindung und beim Herstellen der drehfesten Verbindung mit der Schaltwelle in einer definierten Stellung, nämlich der Neutralstellung. Insbesondere kann dadurch ein versehentliches „eigenmächtiges“ Auslegen einer Getriebestufe durch ein Auslegeelement oder - noch schlimmer - ein „eigenmächtiges“ Einlegen einer Getriebestufe durch ein Einlegeelement vermieden werden.
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Bevor eine der Getriebestufen eingelegt wird, müssen etwaige erforderliche Auslegevorgänge zuvor abgeschlossen worden sein. Dies kann beispielsweise durch folgende Ausgestaltung erreicht werden:
- - Die Auslegeelemente legen die ihnen zugeordneten Getriebestufen spätestens nach einem Drehen der Schaltwelle um einen Auslegewinkel aus.
- - Die Einlegeelemente weisen jeweils zwei Einlegefinger auf, die in Richtung der Wellenachse gesehen gegeneinander versetzt sind.
- - Die Übertragungsrahmen sind derart ausgebildet, dass je nach Drehrichtung nur der eine oder nur der andere der Einlegefinger mit dem jeweiligen Übertragungsrahmen zusammenwirkt.
- - Die Einlegefinger sind derart angeordnet, dass sie frühestens ab dem Drehen der Schaltwelle um den Auslegewinkel mit dem jeweiligen Übertragungsrahmen zusammenwirken.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Dabei zeigen in Prinzipdarstellung:
- 1 schematisch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes,
- 2 schematisch einen Schnitt längs einer Linie II-II von 1,
- 3 eine Draufsicht auf die Darstellung von 2,
- 4 schematisch einen Schnitt längs einer Linie IV-IV von 1,
- 5 schematisch einen Ausschnitt einer Schaltwelle,
- 6 schematisch eine Ausgestaltung eines Verzahnungselements der Schaltwelle,
- 7 schematisch eine Ausgestaltung eines Verzahnungselements eines Ein- bzw. Auslegeelements,
- 8 schematisch eine Anordnung von Ein- und Auslegeelementen einerseits und von Aktivierungselementen auf einer Schaltwelle andererseits gemäß einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes und
- 9 schematisch eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes.
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Gemäß den 1 bis 4 weist ein Getriebe ein - in 1 nur schematisch dargestelltes, durch eine Umrandung angedeutetes - Gehäuse 1 auf. In dem Gehäuse 1 ist unter anderem eine Schaltwelle 2 gelagert, die eine Wellenachse 3 aufweist. Die Lagerung der Schaltwelle 2 im Gehäuse 1 ist dabei derart, dass die Schaltwelle 2 im Gehäuse 1 in Richtung der Wellenachse 3 verschiebbar und um die Wellenachse 3 drehbar ist. Dies ist in 1 durch Doppelpfeile A und B schematisch angedeutet.
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Im Gehäuse 1 sind weiterhin Schaltstangen 4 gelagert. Die Lagerung der Schaltstangen 4 im Gehäuse 1 ist dabei in der Regel derart, dass sie in einer senkrecht zur Wellenachse 3 verlaufenden Ebene auslenkbar sind. Meist sind sie in einer quer zur Wellenachse 3 verlaufenden Schaltrichtung auslenkbar. Dies ist in den 1 bis 4 durch einen Doppelpfeil C angedeutet.
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Die Schaltstangen 4 nehmen in der Regel (siehe 4) jeweils eine von zwei Endstellungen E1, E2 oder eine Mittelstellung M ein. Wird eine der Schaltstangen 4 in eine ihrer jeweiligen Endstellungen E1, E2 ausgelenkt (bzw. allgemeiner überführt), so bewirkt dieses Auslenken in allgemein bekannter Weise, dass eine der jeweiligen Endstellung E1, E2 der jeweiligen Schaltstange 4 proprietär zugeordnete Getriebestufe eingelegt wird. Wird die jeweilige Schaltstange 4 hingegen wieder in ihre Mittelstellung M ausgelenkt (bzw. allgemeiner überführt), so wird die zuvor eingelegte Getriebestufe wieder ausgelegt.
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Zum Überführen der Schaltstangen 4 aus ihrer jeweiligen Mittelstellung M in ihre jeweiligen Endstellungen E1, E2 sind den Schaltstangen 4 Übertragungsrahmen 5 zugeordnet. Die Übertragungsrahmen 5 sind, wie aus den 2 und 3 ersichtlich ist, in der Schaltrichtung auslenkbar.
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Zum Überführen der Schaltstangen 4 aus ihren jeweiligen Endstellungen E1, E2 in ihre Mittelstellung M sind den Schaltstangen 4 weiterhin Auslegeübertragungsrahmen 6 zugeordnet. Auch die Auslegeübertragungsrahmen 6 sind in der Schaltrichtung auslenkbar.
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Im einfachsten Fall sind die Übertragungsrahmen 5, 6 mit den Schaltstangen 4 starr verbunden. Dies ist in 1 für eine der Schaltstangen 4 dargestellt. Auch sind sie im einfachsten Fall in Richtung der Wellenachse 3 gesehen hintereinander angeordnet. Gegebenenfalls können dabei die Übertragungsrahmen 5, 6 pro Schaltstange 4 auch zu einem gemeinsamen Übertragungsrahmen für die jeweilige Schaltstange 4 zusammengefasst sein.
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Zum Auslenken der Übertragungsrahmen 5, 6 und damit auch der Schaltstangen 4 sind im Gehäuse 1 weiterhin Einlegeelemente 7 und Auslegeelemente 8 gelagert. Die Einlegeelemente 7 und die Auslegeelemente 8 sind dabei im Gehäuse 1 derart gelagert, dass sie in Richtung der Wellenachse 3 unverschiebbar sind. Jeder Schaltstange 4 sind somit ein Einlegeelement 7 und mindestens eines der Auslegeelemente 8 proprietär zugeordnet.
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Den Einlegeelementen 7 sind - siehe 2 - Rückführelemente 9 zugeordnet. Die Rückführelemente 9 sind dabei gemäß 2 z. B. als Rückholfedern 9 ausgebildet. Mittels der Rückführelemente 9 werden die Einlegeelemente 7 in einer Zentralstellung gehalten bzw. in die Zentralstellung überführt, wenn sie nicht durch die Schaltwelle 2 ausgelenkt sind bzw. ausgelenkt werden. Diese Zentralstellung ist in 2 (und auch in 3) dargestellt.
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Die Einlegeelemente 7 und die Übertragungsrahmen 5 sind derart ausgestaltet, dass - ausgehend von der Neutralstellung der Einlegeelemente 7 - die Einlegeelemente 7 zumindest um einen Freigangwinkel α um die Wellenachse 3 gedreht werden können, während dessen sie noch nicht auf den korrespondierenden Übertragungsrahmen 5 wirken. Erst bei einem weiteren Drehen des Einlegeelements 7 um die Wellenachse 3 bis zu einem Einlegewinkel β wirkt das jeweilige Einlegeelement 7 auf den zugeordneten Übertragungsrahmen 5 und bewirkt so das Überführen der zugeordneten Schaltstange 4 von ihrer Mittelstellung M in eine der Endstellungen E1 bzw. E2, im Ergebnis also das Einlegen der zugeordneten Getriebestufe. Welche der Endstellungen E1, E2 die Schaltstange 4 annimmt, hängt dabei selbstverständlich von der Drehrichtung der Schaltwelle 2 ab.
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Zum Realisieren des Freigangwinkels α sind verschiedene Ausgestaltungen möglich. Gemäß den 2 und 3 wird der Freigangwinkel α z. B. dadurch realisiert, dass die Einlegeelemente 7 jeweils zwei Einlegefinger 10 aufweisen, die - siehe 3 - in Richtung der Wellenachse 3 gesehen gegeneinander versetzt sind. Sie bilden - siehe 2 - miteinander einen Fingerwinkel γ, der im Wesentlichen doppelt so groß ist wie der Freigangwinkel α. Die Übertragungsrahmen 5 hingegen sind derart ausgebildet, dass je nach Drehrichtung der Schaltwelle 2 nur der eine oder nur der andere Einlegefinger 10 mit dem jeweiligen Übertragungsrahmen 5 zusammenwirkt. Auch dies ist aus den 2 und 3 ersichtlich.
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Den Auslegeelementen 8, von denen eines in 4 dargestellt ist, sind ebenso wie den Einlegeelementen 7 Rückführelemente zugeordnet. Auch hier werden die Auslegeelemente 8 mittels der Rückführelemente in einer Zentralstellung gehalten bzw. in die Zentralstellung überführt, wenn sie nicht durch die Schaltwelle 2 ausgelenkt werden bzw. ausgelenkt sind. Der Aufbau und auch die übrige Ausgestaltung des Rückführmechanismus ist völlig analog zu dem der Einlegeelemente 7. Er ist daher in 4 der besseren Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
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Wie weiterhin aus 4 ersichtlich ist, sind die Auslegeelemente 8 und die Auslegeübertragungsrahmen 6 symmetrisch ausgebildet. Wenn das Auslegeelement 8 sich in seiner Neutralstellung befindet und dann um einen Auslegewinkel δ um die Wellenachse 3 der Schaltwelle 2 gedreht wird, wird daher der zugeordnete Auslegeübertragungsrahmen 6 und damit auch die zugeordnete Schaltstange 4 stets von ihrer momentanen Endstellung E1, E2 in ihre Mittelstellung M ausgelenkt. Dadurch wird eine etwa eingelegte Getriebestufe spätestens nach einem Drehen der Schaltwelle 2 um den Auslegewinkel δ ausgelegt. Das Überführen in die Mittelstellung M erfolgt dabei unabhängig von der Drehrichtung der Schaltwelle 2 und unabhängig von der momentan angenommenen Endstellung E1, E2 der Schaltstange 4. Dargestellt sind in 4
- - mit durchgezogenen Linien die Neutralstellung des Auslegeelements 8 und die Mittelstellung M des Auslegeübertragungsrahmens 6 sowie
- - mit gestrichelten Linien das um den Auslegewinkel δ ausgelenkte Auslegeelement 8 und die Endstellungen E1, E2 des Auslegeübertragungsrahmens 6.
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Um ein ordnungsgemäßes Funktionieren des obenstehend beschriebenen Getriebes zu gewährleisten, müssen mehrere Bedingungen erfüllt sein. So darf bei jeder Axiallage der Schaltwelle 2 zunächst pro Schaltstange 4 maximal eines der der jeweiligen Schaltstange 4 proprietär zugeordneten Ein- und Auslegeelemente 7, 8 mit der Schaltwelle 2 drehfest verbunden sein. Weiterhin muss gewährleistet sein, dass es nicht zu Blockierungen mehrerer eingelegter Getriebestufen kommt. Es muss daher erreicht werden, dass bei jeder Axiallage der Schaltwelle 2 beim Überführen einer Schaltstange 4 in eine ihrer Endstellungen E1, E2 (also dem Einlegen einer Getriebestufe) alle im selben Übertragungsstrang angeordneten Getriebestufen zuvor ausgelegt werden.
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Im vorliegenden Fall werden diese Erfordernisse zum Einen dadurch erreicht, dass die Schaltwelle 2, die Einlegeelemente 7 und die Auslegeelemente 8 zusammenwirkende Aktivierungselemente 11, 12 aufweisen. Denn dadurch ist durch die jeweilige Axiallage der Schaltwelle 2 bestimmt, welches der Einlegeelemente 7 mit der Schaltwelle 2 drehfest verbunden ist und welche der Auslegeelemente 8 mit der Schaltwelle 2 drehfest verbunden sind. Nur diese Ein- und Auslegeelemente 7, 8 werden beim Drehen der Schaltwelle 2 um die Wellenachse 3 mit gedreht. Die anderen Ein- und Auslegeelemente 7, 8 verharren auch bei einem Drehen der Schaltwelle 2 um ihre Wellenachse 3 in ihrer Neutralstellung.
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Weiterhin muss der Freigangwinkel α mindestens so groß wie der Auslegewinkel δ sein. Denn dann ist das Auslegen aller anderen „kritischen“ Getriebestufen abgeschlossen, bevor mit dem Einlegen einer neu angewählten Getriebestufe begonnen wird. Gemäß den 2 und 3 wird dies im vorliegenden Fall dadurch erreicht, dass die Einlegefinger 10 entsprechend angeordnet sind, dass sie frühestens ab dem Drehen der Schaltwelle 2 um den Auslegewinkel δ mit dem Übertragungsrahmen 5 zusammenwirken.
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Wie aus den 1 und 5 ersichtlich ist, sind die auf der Schaltwelle 2 angeordneten Aktivierungselemente 11 als Verzahnungen 11 ausgebildet, die sich in Richtung der Wellenachse 3 erstrecken. In analoger Weise sind - siehe 2 und 4 - selbstverständlich auch die auf den Ein- bzw. Auslegeelementen 7, 8 angeordneten Aktivierungselemente 12 als korrespondierende Verzahnungen 12 ausgebildet, die sich ebenfalls in Richtung der Wellenachse 3 erstrecken. Nur der besseren Übersichtlichkeit halber sind dabei die Verzahnungen 11 der Schaltwelle 2 in den 2 und 4 nicht mit dargestellt.
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Wie aus 6 ersichtlich ist, weisen die Verzahnungen 11, die auf der Schaltwelle 2 angeordnet sind, Einführschrägen 13 auf. Ebenso weisen gemäß 7 auch die auf den Ein- und Auslegeelementen 7, 8 angeordneten Verzahnungen 12 Einführschrägen 14 auf. Durch diese Maßnahmen ist ein leichtes Einführen der Verzahnungen 11 der Schaltwelle 2 in die Verzahnungen 12 der Ein- und Auslegeelemente 7, 8 ohne die Gefahr eines Verhakens möglich.
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Gemäß 5 sind die Verzahnungen 11, 12 auf die Wellenachse 3 bezogen mit einem Verzahnungswinkel ε periodisch. Vorzugsweise ist dabei der Verzahnungswinkel ε ein Bruchteil des Einlegewinkels β. Umgekehrt ist also der Einlegewinkel β vorzugsweise ein ganzzahliges Vielfaches des Verzahnungswinkels ε. Denn dann kann die Schaltwelle 2 nach dem Einlegen einer Getriebestufe ohne Weiteres axial verschoben werden, um andere Ein- und Auslegeelemente 7, 8 drehfest mit der Schaltwelle 2 zu verbinden, ohne die Schaltwelle 2 zuvor erneut um die Wellenachse 3 drehen zu müssen. Insbesondere muss die Schaltwelle 2 in diesem Fall die Ein- und Auslegeelemente 7, 8 nicht zuvor in ihre Neutralstellungen zurück überführen.
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In analoger Weise ist vorzugsweise der Verzahnungswinkel ε auch ein Bruchteil des Auslegewinkels δ bzw. umgekehrt der Auslegewinkel δ ein ganzzahliges Vielfaches des Verzahnungswinkels ε. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der Einlegewinkel β ein ganzzahliges Vielfaches des Auslegewinkels δ ist. Beispielsweise kann der Einlegewinkel β das Zwei-, Drei- oder Vierfache des Auslegewinkels δ sein, der Auslegewinkel δ das Ein- oder Zweifache des Verzahnungswinkels ε.
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Das in 1 dargestellte Getriebe ist ein Getriebe, dem eine einzige Kupplung zugeordnet ist. Es ist also ein sogenanntes ASG. Bei einem derartigen Getriebe darf stets nur eine einzige Getriebestufe eingelegt sein, sich also eine einzige Schaltstange 4 in einer ihrer Endstellungen E1, E2 befinden. Alle anderen Schaltstangen 4 müssen sich beim Einlegen einer Getriebestufe in ihrer Mittelstellung M befinden bzw. zuvor dorthin überführt worden sein. Aus diesem Grund muss bei einem ASG die Anzahl von einer Schaltstange 4 zugeordneten Auslegeelementen 8 um genau eins kleiner sein als die Anzahl von Schaltstangen 4.
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Bei einer derartigen Ausgestaltung lässt sich das gewünschte und geforderte Schaltverhalten des Getriebes dadurch am einfachsten realisieren, dass bezüglich jeder der Schaltstangen 4 die dieser Schaltstange 4 zugeordneten Ein- bzw. Auslegeelemente 7, 8 in Richtung der Wellenachse 3 gesehen einen konstanten Elementabstand a voneinander aufweisen. Bezüglich unmittelbar benachbarter Schaltstangen 4 sind dann die in Richtung der Wellenachse 3 gesehen einander nächstliegenden Ein- bzw. Auslegeelemente 7, 8 um das Doppelte des Elementabstands a voneinander beabstandet. Denn dies führt zu einem relativ kompakten Aufbau des Getriebes.
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Für die Anordnung der Aktivierungselemente 11 auf der Schaltwelle 2 sind mehrere Ausgestaltungen möglich. Bei einem Fünfganggetriebe mit Rückwärtsgang, wie es in 1 dargestellt ist, also bei einem Getriebe mit drei Schaltstangen 4, ist es gemäß 1 beispielsweise möglich, auf der Schaltwelle 2 fünf Aktivierungselemente 11 vorzusehen. Die Abstände der Aktivierungselemente 11 in Richtung der Wellenachse 3 gesehen betragen dann das Dreifache, das Zweifache, das Dreifache und das Zweifache des Elementabstands a.
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Unabhängig von der Anzahl der Schaltstangen 4 und damit auch unabhängig von der Anzahl an Getriebestufen ist aber auch eine Anordnung der Aktivierungselemente 11 der Schaltwelle 2 möglich, die nachfolgend in Verbindung mit 8 näher erläutert wird. Der guten Ordnung halber sei dabei erwähnt, dass die Darstellung von 8 sehr schematisch ist, gegenüber 1 aber nur die Anordnung der Aktivierungselemente 11 auf der Schaltwelle 2 variiert wird. Alle übrigen, obenstehend in Verbindung mit den 1 bis 7 getroffenen Ausführungen sind weiterhin gültig.
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Gemäß 8 ist die Anzahl von auf der Schaltwelle 2 angeordneten Aktivierungselementen 11 um eins größer als die Anzahl von Schaltstangen 4. In Richtung der Wellenachse 3 gesehen weisen die auf der Schaltwelle 2 angeordneten Aktivierungselemente 11 einen zweiten Elementabstand b auf. Der zweite Elementabstand b entspricht dem Produkt von Anzahl von Schaltstangen 4 und dem ersten Elementabstand a, gemäß 8 also das Dreifache des ersten Elementabstands a.
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Auch bei einem Getriebe, das zwei Übertragungsstränge aufweist, wobei jedem Übertragungsstrang eine eigene Kupplung zugeordnet ist, also einem sogenannten DCT, sind die obenstehend getroffenen Ausführungen prinzipiell anwendbar. Allerdings bilden in diesem Fall die Schaltstangen 4 des einen Getriebestrangs (gemäß 9 die erste und die dritte Schaltstange 4 von oben) eine erste Schaltstangengruppe, die Schaltstangen 4 des anderen Getriebestranges (gemäß 9 die zweite und vierte Schaltstange 4 von oben) eine zweite Schaltstangengruppe. Jede der Schaltstangengruppen weist somit zwei Schaltstangen 4 auf. Dadurch ist es gemäß 9 möglich, bei jeder Axiallage der Schaltwelle 2 bezüglich einer der Schaltstangen 4 einer der Schaltstangengruppen dessen zugeordnetes Einlegeelement 7 mit der Schaltwelle 2 drehfest zu verbinden. Gemäß 9 ist dies beispielsweise das der zweiten Schaltstange 4 von oben zugeordnete Einlegeelement 7. In diesem Fall sind zusätzlich auch die Auslegeelemente 8 mit der Schaltwelle 2 drehfest verbunden, deren zugeordnete Schaltstangen 4 derselben Schaltstangengruppe angehören. Gemäß 9 ist dies (nur) die unterste der Schaltstangen 4. Die den Schaltstangen 4 der anderen Schaltstangengruppe zugeordneten Ein- und Auslegeelemente 7, 8 müssen dagegen nicht mit der Schaltwelle 2 drehfest verbunden sein. Bei diesen Ein- und Auslegeelementen 7, 8 ist es also möglich, dass sie sich nicht um die Wellenachse 3 drehen, obwohl die Schaltwelle 2 um die Wellenachse 3 gedreht wird.
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Mittels des erfindungsgemäßen Getriebes ist somit auf einfache Weise ein schnelles Schalten des Getriebes möglich, da die zu bewegenden trägen Massen minimiert sind und darüber hinaus ein Drehen der Schaltwelle 2 zum Rücküberführen der Ein- und Auslegeelemente 7, 8 in ihre Neutralstellungen nicht erforderlich ist. Dies gilt sowohl bei der Ausbildung des Getriebes als ASG als auch bei Ausbildung des Getriebes als DCT.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Schaltwelle
- 3
- Wellenachse
- 4
- Schaltstangen
- 5
- Übertragungsrahmen
- 6
- Übertragungsrahmen
- 7
- Einlegeelemente
- 8
- Auslegeelemente
- 9
- Rückführelemente
- 10
- Einlegefinger
- 11
- Aktivierungselemente der Schaltwelle 2
- 12
- Aktivierungselemente der Ein- und Auslegeelemente 7, 8
- 13
- Einführschrägen der Aktivierungselemente 11
- 14
- Einführschrägen der Aktivierungselemente 12
- A - C
- Doppelpfeile
- a, b
- Elementabstände
- E1, E2
- Endstellungen
- M
- Mittelstellung
- α
- Freigangwinkel
- β
- Einlegewinkel
- γ
- Fingerwinkel
- δ
- Auslegewinkel
- ε
- Verzahnungswinkel
