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Die
Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung eines automatisiert schaltbaren
KFZ-Getriebes, bei dem mehrere Gänge durch jeweils einen
Gangradsatz mit einem ersten auf einer Getriebewelle angeordneten
Rad und einem zweiten auf einer achsparallelen Getriebewelle angeordneten
Rad gebildet sind, die Gänge getriebeintern durch das Ein-
und Ausrücken jeweils einer zwischen dem zweiten Rad und
einem zugeordneten Getriebeelement angeordneten Gangkupplung ein-
und auslegbar sind, und zumindest einige Gangkupplungen paarweise
in Schaltpaketen zusammengefasst sind, die formschlüssig
mit jeweils einer achsparallel angeordneten und axial verschiebbaren
Schaltstange in Stellverbindung stehen, mit einer tangential-normal
zu den Getriebewellen angeordneten und in mehrere Axialstellungen
verschiebbaren Schaltwelle, die mehrere Eingriffselemente aufweist,
von denen in jeder Axialstellung mindestens eines und maximal zwei
der Eingriffselemente derart in formschlüssigem Eingriff
mit jeweils einem Mitnahmeelement einer Schaltstange stehen, dass
die betreffende Schaltstange durch eine Drehung der Schaltwelle
um ihre Längsachse axial verschiebbar ist.
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Ein
Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs weist bekanntermaßen
mindestens zwei achsparallele Getriebewellen auf, die selektiv über
mehrere Gangradsätze unterschiedlicher Übersetzung
miteinander in Triebverbindung bringbar sind. Die Gangradsätze
umfassen jeweils mindestens ein auf einer der beiden Getriebewellen
drehfest angeordnetes Festrad und ein auf der anderen der beiden
Getriebewellen drehbar gelagertes Losrad. Das Losrad steht mit dem
Festrad bevorzugt über einen unmittelbaren Verzahnungseingriff
in Triebverbindung und ist mittels einer zugeordneten Gangkupplung
mit der betreffenden Getriebewelle drehfest verbindbar.
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Durch
das Schließen einer Gangkupplung wird somit das Losrad
des betreffenden Gangradsatzes mit der zugeordneten Getriebewelle
drehfest verbunden und damit der gewünschte Gang getriebeintern
eingelegt. Durch das öffnen der Gangkupplung wird die drehfeste
Verbindung des Losrades mit der zugeordneten Getriebewelle wieder
gelöst und damit der betreffende Gang getriebeintern ausgelegt.
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Üblicherweise
sind die Gangkupplungen als sperrsynchronisierte oder als unsynchronisierte Klauenkupplungen
ausgebildet, die jeweils über eine drehfest und axial verschiebbar
auf der betreffenden Getriebewelle angeordnete Schaltmuffe ein-
und ausrückbar sind. Zur Betätigung der Schaltmuffe
und somit zum getriebeinternen Ein- und Auslegen eines Gangs ist
zumeist eine Schaltstange vorgesehen, die achsparallel neben der
betreffenden Getriebewelle angeordnet ist, axial verschiebbar gelagert
ist, und über eine starr befestigte und in eine äußere
Ringnut der Schaltmuffe eingreifende Schaltgabel mit der Schaltmuffe
in Wirkverbindung steht. Alternativ dazu kann die Schaltstange auch über
eine formschlüssige Stellverbindung mit einer Schaltschwinge
in Wirkverbindung stehen, die zwischen der Schaltstange und der
Schaltmuffe angeordnet ist, um eine tangentiale Drehachse schwenkbar
gelagert ist, und mit einem gabelförmigen Teil in die äußere
Ringnut der Schaltmuffe eingreift.
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Zur
Begrenzung des Bauraumbedarfs sind die Losräder von zwei
benachbarten Gangradsätzen jeweils bevorzugt auf derselben
Getriebewelle angeordnet und die betreffenden zwei Gangkupplungen
in einem Schaltpaket mit einer gemeinsamen Schaltmuffe zusammengefasst,
so dass das Ein- und Auslegen der betreffenden zwei Gänge über
eine Axialverschiebung nur einer einzigen Schaltstange in jeweils
entgegengesetzter Richtung erfolgt.
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Bei
manuell schaltbaren Schaltgetrieben sind üblicherweise
die Gangradsätze aufeinander folgender Gänge paarweise
axial benachbart zwischen den Getriebewellen angeordnet, weisen
jeweils paarweise die gleiche Zuord nung der Fest- und Losräder zu
den Getriebewellen und ein gemeinsames Schaltpaket auf, so dass
jeweils zwei aufeinander folgende Gänge über eine
gemeinsame Schaltstange ein- und auslegbar sind. Damit entspricht
die getriebeinterne Zuordnung der Gänge zu den Schaltstangen
dem üblichen H-Schaltschema oder Mehrfach-H-Schaltschema
mit mehreren Schaltgassen und einer die Schaltgassen verbindenden
Wählgasse eines Handschalthebels, über den ein
Fahrer die Auswahl der Schaltgasse und das Ein- und Auslegen eines
der gewählten Schaltgasse zugeordneten Ganges manuell steuern
kann. Dies ermöglicht eine relativ einfache mechanische Übertragung
der Wähl- und Schaltbewegungen des Handschalthebels auf
die Schaltstangen und Schaltpakete des Schaltgetriebes, z. B. über
eine Gestängevorrichtung oder eine Seilzugvorrichtung.
Dabei entspricht eine Wählbewegung des Handschalthebels,
also ein Wechsel der Schalthebelposition zwischen zwei Schaltgassen
innerhalb der Wählgasse, getriebeintern einem Wechsel der
Wirkverbindung eines mit dem Schalthebel in Verbindung stehenden
Schaltsteuerelementes zwischen zwei den betreffenden Schaltgassen
zugeordneten Schaltstangen, und eine Schaltbewegung des Schalthebels,
also ein Wechsel der Schalthebelposition zwischen einer Schaltposition
eines ersten Gangs, einer Neutralposition und einer Schaltposition
eines zweiten Gangs innerhalb der gewählten Schaltgasse,
entspricht getriebeintern einer Axialverschiebung der betreffenden
Schaltstange zwischen einer ersten Schaltposition, in welcher der
erste Gang eingelegt ist, einer Neutralposition, in welcher beide
Gänge ausgelegt sind und einer zweiten Schaltposition,
in welcher der zweite Gang eingelegt ist.
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Eine
typische Schaltvorrichtung eines manuell schaltbaren KFZ-Getriebes,
bei dem die Schaltpakete jeweils die Gangkupplungen von zwei aufeinander
folgenden Gängen enthalten sowie Wähl- und Schaltvorgänge
von einem Fahrer manuell über einen Handschalthebel in
einem Mehrfach-H-Schaltschema vorgenommen werden, ist beispielsweise
in der
DE 39 34 733
A1 beschrieben. Die dortige Schaltvorrichtung weist eine
Schaltwelle mit einem Schaltfinger auf, die tangential-normal, also
im Wesentlichen senkrecht und mit geringem Abstand, zu den Schaltstangen
des Schaltgetriebes angeordnet sowie axial verschiebbar und um ihre
Längsachse drehbar gelagert ist. Mittels einer Gestängevorrichtung wird
eine Wählbewegung des Handschalthebels in eine Axialverschiebung
der Schaltwelle und eine Schaltbewegung des Handschalthebels in
eine Drehung der Schaltwelle umgesetzt. Durch eine Axialverschiebung
der Schaltwelle wird der Schaltfinger jeweils aus einer formschlüssigen
Kopplung mit einem Mitnehmer einer bestimmten Schaltstange gelöst
und mit einem Mitnehmer einer anderen Schaltstange formschlüssig
gekoppelt. Bei einer derartigen Anordnung wird zumeist durch Anschlagelemente
sichergestellt, dass das Lösen und Herstellen der formschlüssigen
Kopplung des Schaltfingers der Schaltwelle mit den Mitnehmern der
Schaltstangen jeweils nur in der Neutralposition der Schaltstangen
möglich ist. Durch eine Drehung der Schaltwelle wird die
betreffende Schaltstange mittels des Schaltfingers und des Mitnehmers
axial verschoben und damit ein der Schaltstange zugeordneter Gang
eingelegt sowie bei einer Gegenbewegung entsprechend ausgelegt.
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Bei
identischem getriebeinternen Aufbau kann ein derartiges Schaltgetriebe
jedoch auf einfache Weise auch automatisiert schaltbar ausgeführt sein,
indem ein Wählsteller zur Axialverschiebung und ein Schaltsteller
zur Drehung der Schaltwelle vorgesehen ist. Die von einem Getriebesteuergerät ansteuerbaren
Wähl- und Schaltsteller können als Elektromotoren,
Elektromagneten oder als hydraulische oder pneumatische Stellzylinder
ausgeführt sein und unmittelbar oder über ein
Stellgetriebe mit der Schaltwelle in Triebverbindung stehen. Eine
entsprechende add-on-Anordnung einer Schaltvorrichtung eines automatisierten
Schaltgetriebes ist beispielsweise aus der
DE 102 43 277 A1 bekannt.
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Insbesondere
bei der Bauart des Doppelkupplungsgetriebes sind zumindest einige Schaltstangen
und Schaltpakete vorhanden, denen jeweils die Gangkupplungen von
zwei nicht aufeinander folgenden Gängen zugeordnet sind.
Ein typisches Doppelkupplungsgetriebe ist beispielsweise in der
DE 103 05 241 A1 beschrieben.
Dieses Doppelkupplungsgetriebe weist zwei Teilgetrie be mit jeweils einer über
eine Trennkupplung mit einem Antriebsmotor verbindbaren Eingangswelle
und zwei Vorgelegewellen auf, wobei die Vorgelegewellen über
jeweils ein Ausgangsrad mit einem gemeinsamen Abtriebsrad des Getriebes
in Triebverbindung stehen. Die Gangradsätze der Gänge
sind wechselweise derart auf die beiden Eingangswellen verteilt,
dass die ungeraden Gänge der als Zentralwelle ausgebildeten
ersten Eingangswelle und die geraden Gänge der als Hohlwelle
ausgebildeten zweiten Eingangswelle zugeordnet sind. Die Festräder
der Gangradsätze sind jeweils auf den Eingangswellen und
die Losräder mit den zugeordneten Gangkupplungen auf den
Vorgelegewellen angeordnet, wobei mehrere Paare von Zahnradsätzen
jeweils ein gemeinsames Festrad aufweisen.
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In
der sechsgängigen Ausführungsform dieses Doppelkupplungsgetriebes
sind die Gangkupplungen des ersten Gangs und des dritten Gangs,
des zweiten Gangs und des sechsten Gangs sowie des Rückwärtsgangs
und des vierten Gangs jeweils in einem gemeinsamen Schaltpaket zusammengefasst, wogegen
die Gangkupplung des fünften Gangs ein separates Schaltpaket
bildet. Aufgrund der Zuordnung der Gänge zu den Eingangswellen
und der Zuordnung der Gänge zu den Schaltpaketen können Schaltvorgänge
zwischen zwei aufeinander folgenden Gängen bei gleichzeitig
eingelegtem Last- und Zielgang durch ein zeitlich überschnittenes Öffnen der
dem Lastgang zugeordneten Trennkupplung und Schließen der
dem Zielgang zugeordneten Trennkupplung und somit ohne Zugkraftunterbrechung durchgeführt
werden. Da ein derartiger Steuerungsablauf relativ komplex ist,
sind alle bislang bekannt gewordenen Doppelkupplungsgetriebe automatisiert ausgebildet,
welches mit einem entsprechenden steuerungstechnischen Aufwand,
wie einem Getriebesteuergerät, Schalt- und Kupplungsstellern
sowie Drehzahl- und Positionssensoren, verbunden ist.
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Eine
Schaltvorrichtung zur automatisierten Betätigung eines
derartigen Doppelkupplungsgetriebes ist beispielsweise aus der
DE 101 08 881 A1 be kannt.
Die Schaltvorrichtung umfasst eine einzige Schaltwelle, die mittels
eines Wählaktors axial verschiebbar und mittels eines Schaltaktors
um ihre Längsachse drehbar ist. Die Schaltwelle ist endseitig und
normal, also im Wesentlichen senkrecht, zu den Schaltstangen angeordnet
und über Kopplungselemente selektiv mit jeweils einer der
Schaltstangen verbindbar. Die Kopplungselemente sind derart ausgebildet
und angeordnet, dass die Schaltwelle ohne ein vorheriges Auslegen
eines zuvor eingelegten Gangs des einen Teilgetriebes mit einer
Schaltstange des anderen Teilgetriebes formschlüssig verbindbar ist.
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Um
ein aus einem derartigen Doppelkupplungsgetriebe abgeleiteten Schaltgetriebe,
bei dem die beiden Eingangswellen drehfest miteinander verbunden
oder durch eine einzige, entsprechend ausgebildete Eingangswelle
ersetzt sind, über einen Handschalthebel manuell betätigen
zu können, sind mehrere Schaltvorrichtungen mit unterschiedlichen Konvertierungsvorrichtungen
vorgeschlagen worden. Die Konvertierungsvorrichtung hat die Funktion, das übliche
H-Schaltschema oder Mehrfach-H-Schaltschema eines Handschalthebels
mit jeweils zwei aufeinander folgenden Gängen pro Schaltgasse
auf die getriebeinterne Zuordnung der Gangkupplungen zu den Schaltstangen
umzusetzen. Hierdurch können zwei Gänge, die getriebeintern zwei
verschiedenen Schaltstangen und Schaltpaketen zugeordnet sind, durch
ein Verschwenken des Handschalthebels innerhalb einer Schaltgasse
des H-Schaltschemas oder Mehrfach-H-Schaltschemas ein- und ausgelegt
werden.
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Eine
erste Ausführungsform einer derartigen Schaltvorrichtung
ist in der
DE 102
31 547 A1 beschrieben. Dort ist eine eingangsseitig über
eine Übertragungsvorrichtung mit einem Handschalthebel in
Stellverbindung stehende erste Schaltwelle vorgesehen, die gemäß der
dortigen
3 tangential-normal zu den Schaltstangen
des Schaltgetriebes angeordnet ist und mit einer achsparallel dazu
angeordneten zweiten Schaltwelle in Triebverbindung steht. Beide
Schaltwellen sind über ein Zahnradpaar entgegengesetzt
drehbar und über beidseitige Mitnehmerkränze an
einem der beiden Zahnräder gemeinsam axial verschiebbar
miteinander gekoppelt. Ein Wählvorgang des Handschalthebels
entspricht einer Axialverschiebung der beiden Schaltwellen und ein Schaltvorgang
des Handschalthebels einer Drehung der ersten Schaltwelle in die
eine Richtung und einer Drehung der zweiten Schaltwelle in die Gegenrichtung.
Die beiden Schaltstangen weisen mehrere Schaltfinger auf, die derart
axial beabstandet sind, dass in den jeweils einer Schaltgasse des
Handschalthebels entsprechenden Axialstellungen der Schaltwellen
insgesamt maximal zwei Schaltfinger mit entsprechenden U-förmigen
Mitnehmern der Schaltstangen in Eingriff stehen. Die Schaltfinger
der beiden Schaltwellen und die Mitnehmer der Schaltstangen sind
derart ausgebildet, dass mit jedem Schaltfinger jeweils nur eine
Axialverschiebung der betreffenden Schaltstange in eine Richtung
zum Einlegen des zugeordneten Gangs und zurück zum Auslegen
dieses Gangs möglich ist.
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Durch
die Anordnung der Schaltfinger an den beiden Schaltwellen sind vielfältige
Kopplungskombinationen möglich. So kann der Handschalthebel
zur Schaltung von zwei Gängen einer Schaltgasse, die unterschiedlichen
Schaltstangen zugeordnet sind, mit den betreffenden beiden Schaltstangen
gekoppelt werden, wobei durch die Aufteilung und die Ausrichtung
der betreffenden beiden Schaltfinger an den beiden Schaltwellen
und der zugeordneten Mitnehmer an den Schaltstangen auch zwei Gänge
ein- und auslegbar sind, deren Schaltstangen zum Ein- und Ausrücken
der betreffenden Gangkupplungen in dieselbe Richtung axial verschoben
werden müssen. Nachteilig an dieser Schaltvorrichtung ist
jedoch der insbesondere durch die beiden Schaltwellen bedingte hohe
Bauraumbedarf.
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Eine
andere Bauart einer derartigen Schaltvorrichtung wird in der
DE 102 53 471 A1 vorgeschlagen.
Bei dieser bekannten Schaltvorrichtung ist eine Schaltwelle im Wesentlichen
senkrecht zu den Schaltstangen angeordnet und durch so genannte Schaltrahmen
mehrerer Schaltstangen geführt. Die Schaltwelle steht in
Stellverbindung mit einem Handschalthebel, wobei eine Axialver schiebung
der Schaltwelle einer Wählbewegung und eine Drehung der
Schaltwelle um ihre Längsachse einer Schaltbewegung des
Handschalthebels entspricht. Die Schaltwelle weist mehrere Schaltfinger
auf, die derart axial beabstandet und umfangsseitig verteilt angeordnet
sind, dass in den jeweils einer Schaltgasse des Handschalthebels
entsprechenden Axialstellungen der Schaltwelle jeweils maximal zwei
Schaltfinger in Eingriff mit Mitnehmerelementen von zwei Schaltrahmen
stehen. Durch die Ausbildung und Anordnung der Schaltfinger an der
Schaltwelle und der Mitnehmerelemente in den Schaltrahmen der Schaltstangen
sind vielfältige Kopplungskombinationen und eine freie
Wahl der Bewegungsrichtungen der Schaltstangen möglich.
Nachteilig an dieser Schaltvorrichtung ist jedoch der vergleichsweise komplizierte
und aufwendig herzustellende geometrische Aufbau der Schaltwelle
mit den Schaltfingern und zusätzlichen Sperrnocken sowie
der Schaltrahmen mit den entsprechenden Mitnehmer- und Sperrelementen.
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In
Kenntnis der Schaltvorrichtungen der
DE 102 43 277 A1 und der
DE 101 08 881 A1 ist es
vorteilhaft, die für eine manuelle Betätigung
gedachten Schaltvorrichtungen der
DE 102 31 547 A1 und der
DE 102 53 471 A1 durch
eine eingangsseitige Verbindung der betreffenden Schaltwelle mit
einem Wählsteller bzw. Wählaktor und einem Schaltsteller
bzw. Schaltaktor auch automatisiert schaltbar zu gestalten. Hierdurch
laufen, unabhängig von dem inneren Aufbau des jeweiligen
Doppelkupplungsgetriebes, die Schaltvorgänge zwischen den
jeweiligen zwei Gängen der durch die Schaltvorrichtung
bestimmten logischen Schaltgassen aufgrund der jeweils eingesparten
Axialverschiebung der Schaltwelle schneller ab. Die Schaltvorgänge
zwischen zwei Gängen, die unterschiedlichen logischen Schaltgassen
zugeordnet sind, laufen aufgrund der erforderlichen Axialverschiebung
der Schaltwelle jedoch langsamer ab, selbst wenn die beiden Gänge
getriebeintern durch dasselbe Schaltpaket und dieselbe Schaltstange schaltbar
sind. Ob eine derartige Ausführungsform einer Schaltvorrichtung
eines automatisierten Doppelkupplungsgetriebes daher sinnvoll ist,
hängt von dem konkreten Aufbau des Doppelkupplungsgetriebes
mit der Anordnung der Gangradsätze und der Zuordnung der
Gangkupplungen zu den Schaltpaketen und Schaltstangen sowie von
dem jeweiligen Einsatzspektrum des Kraftfahrzeugs ab.
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Allen
vorbeschriebenen Schaltvorrichtungen ist gemeinsam, dass die Verknüpfung
zwischen den Gängen eines getriebeexternen Schaltschemas,
wie des H-Schaltschemas oder des mehrfach-H-Schaltschemas eines
Handschalthebels oder eines logischen Schaltschemas eines Getriebesteuergerätes, das
jeweils in Form einer Axialverschiebung und einer Drehung einer
Schaltwelle in die betreffende Schaltvorrichtung eingeleitet wird,
jeweils eindeutig in dasjenige getriebeinterne Schaltschema umgesetzt
wird, welches durch die jeweilige getriebeinterne Zuordnung der
Gänge zu den Schaltpaketen und den Schaltstangen gegeben
ist. Während dies bei einem manuell schaltbaren KFZ-Getriebe,
bei dem die Wähl- und Schaltvorgänge über
einen Handschalthebel manuell gesteuert werden, in bedienungstechnischer
Hinsicht unvermeidbar ist, weist eine eindeutige Zuordnung der Gänge
bei einem automatisiert schaltbaren KFZ-Getriebe in bestimmten Betriebssituationen
Nachteile auf.
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Befindet
sich beispielsweise ein mit einem automatisierten Schaltgetriebe,
bei dem die Gänge in aufsteigender Reihenfolge paarweise
jeweils einem Schaltpaket und einer Schaltstange zugeordnet sind, versehenes
Kraftfahrzeug in einem Geschwindigkeitsbereich, in dem aufgrund
eines sich ändernden Fahrwiderstandes häufig zwischen
denselben zwei Gängen gewechselt wird, und diese zwei Gänge
unterschiedlichen Schaltstangen zugeordnet sind, so dauern diese
Schaltvorgänge und die damit verbundenen Zugkraftunterbrechungen
aufgrund des jeweils erforderlichen Wechsels der Schaltstange ungünstig
lange. Der betreffende Schaltvorgang umfasst dann nämlich
jeweils das Rückdrehen der Schaltwelle in die Neutralposition,
wodurch der zuvor eingelegte Lastgang durch eine entsprechende Axialverschiebung
der betreffenden Schaltstange ausgelegt wird, die Axialverschiebung
der Schaltwelle in die Axialstellung zur Kopplung mit der Schaltstange des
einzulegenden Zielgangs und das Drehen der Schaltwelle in die Schaltposition
des Zielgangs, wodurch der Zielgang durch eine entsprechende Axialverschiebung
der betreffenden Schaltstange eingelegt wird.
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Ebenso
kann es bei einem automatisiert schaltbaren Doppelkupplungsgetriebe,
bei dem die Gänge wechselweise auf die beiden Teilgetriebe
verteilt sind und zumindest teilweise in jedem Teilgetriebe paarweise
einem Schaltpaket und einer Schaltstange zugeordnet sind, zu Mehrfachschaltvorgängen
kommen, bei denen von einem Lastgang des einen Teilgetriebes über
einen Zwischengang des anderen Teilgetriebes in einen Zielgang des
einen Teilgetriebes geschaltet wird, wobei der Lastgang und der
Zielgang unterschiedlichen Schaltstangen zugeordnet sind. In diesem
Fall umfasst der Schaltvorgang nach dem Einlegen und der Lastübernahme des
Zwischengangs die Axialverschiebung der Schaltwelle in die Axialstellung
zur Kopplung mit der Schaltstange des Lastgangs, die Drehung der Schaltwelle
in die Neutralposition, wodurch der Lastgang durch eine entsprechende
Axialverschiebung der betreffenden Schaltstange ausgelegt wird,
die Axialverschiebung der Schaltwelle in die Axialstellung zur Kopplung
mit der Schaltstange des Zielgangs, und das Drehen der Schaltwelle
in die Schaltposition des Zielgangs, wodurch der Zielgang durch eine
entsprechende Axialverschiebung der betreffenden Schaltstange eingelegt
wird. Aufgrund des erforderlichen Wechsels der Schaltstangen innerhalb
des einen Teilgetriebes dauert ein derartiger Schaltvorgang ebenfalls
ungünstig lange, welches von einem Fahrer gegebenenfalls
als mangelnde Schaltdynamik angesehen oder als zu träger
Schaltungsablauf empfunden wird.
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Vor
diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine Schaltvorrichtung eines automatisiert steuerbaren
KFZ-Getriebes der eingangs genannten Art vorzustellen, die bei möglichst
einfachem und Platz sparendem Aufbau eine höhere Schaltdynamik
ermöglicht.
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Die
Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des
Haupanspruchs. Demnach geht die Erfindung aus von einer Schaltvorrichtung
eines automatisiert schaltbaren KFZ-Getriebes, bei dem mehrere Gänge
durch jeweils einen Gangradsatz mit einem ersten auf einer Getriebewelle
angeordneten Rad und einem zweiten auf einer achsparallelen Getriebewelle
angeordneten Rad gebildet sind, die Gänge getriebeintern
durch das Ein- und Ausrücken jeweils einer zwischen dem
zweiten Rad und einem zugeordneten Getriebeelement angeordneten
Gangkupplung ein- und auslegbar sind, und zumindest einige Gangkupplungen
paarweise in Schaltpaketen zusammengefasst sind, die formschlüssig
mit jeweils einer achsparallel angeordneten und axial verschiebbaren
Schaltstange in Stellverbindung stehen, und mit einer tangentialnormal
zu den Getriebewellen angeordneten und in mehrere Axialstellungen
verschiebbaren Schaltwelle, die mehrere Eingriffselemente aufweist,
von denen in jeder Axialstellung mindestens eines und maximal zwei
der Eingriffselemente derart in formschlüssigem Eingriff
mit jeweils einem Mitnahmeelement einer Schaltstange stehen, dass
die betreffende Schaltstange durch eine Drehung der Schaltwelle
um ihre Längsachse axial verschiebbar ist. Im Zusammenhang
mit der Erfindung ist der Begriff achsparallel so zu verstehen,
dass er sowohl versetzte als auch koaxiale Anordnungen umfasst.
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Außerdem
ist bei dieser Schaltvorrichtung gemäß der Erfindung
vorgesehen, dass die Eingriffselemente der Schaltwelle und die Mitnahmeelemente
der Schaltstangen derart ausgebildet und angeordnet sind, dass die
Schaltwelle in mindestens zwei verschiedenen Axialstellungen mit
der Gangkupplung ein und desselben Gangs jeweils in Kombination mit
der Gangkupplung eines anderen Gangs gekoppelt ist.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen
Schaltvorrichtung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 21.
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Dadurch,
dass die Schaltwelle in mindestens zwei verschiedenen Axialstellungen
mit der Gangkupplung ein und desselben Gangs jeweils in Kombination
mit der Gangkupplung eines anderen Gangs gekoppelt ist, sind zwei
jeweils durch unterschiedliche Axialstellungen der Schaltwelle bestimmte
logische Schaltgassen geschaffen, in denen ein Schaltvorgang jeweils
von dem betreffenden Gang oder in den betreffenden Gang jeweils
in Kombination mit einem anderen Gang nur durch eine Drehung der Schaltwelle
um ihre Längsachse erfolgen kann.
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Im
Gegensatz dazu weisen konventionelle Schaltvorrichtungen, die eine
eindeutige Zuordnung der Gänge zu jeweils einer Schaltgasse
haben, mindestens eine der beiden Kombinationen aus dem betreffenden
Gang und einem anderen Gang auf, die unterschiedlichen Schaltpaketen
und Schaltstangen zugeordnet sind, so dass bei einem Schaltvorgang von
dem betreffenden Gang in den anderen Gang oder von dem anderen Gang
in den betreffenden Gang eine Entkoppelung der Schaltwelle von der
einen Schaltstange und eine Koppelung der Schaltwelle mit der anderen
Schaltstange durch eine Axialverschiebung der Schaltwelle erforderlich
ist. Hierdurch erhöht sich bei konventionellen Schaltvorrichtungen zwangsläufig
die Schaltdauer des betreffenden Schaltvorgangs.
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Dagegen
bietet die Schaltvorrichtung gemäß der Erfindung
die Möglichkeit, jeweils in diejenige logische Schaltgasse
zu schalten, innerhalb der mit hoher Wahrscheinlichkeit der nächste
Schaltvorgang abläuft, der dann nur durch eine Drehung
der Schaltwelle und somit entsprechend schneller erfolgt. Die konkrete
Auswahl der Gangpaare mit mehrfacher Zuordnung eines Gangs hängt
wesentlich von der Bauart des zu Grunde liegenden Schaltgetriebes
und dem Einsatzspektrum des betreffenden Kraftfahrzeuges ab.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das erste Rad
ein Festrad, das zweite Rad ein drehbar gelagertes Losrad und das
dem Losrad zugeordnete Getriebeelement die Getriebewelle, auf welcher
das Losrad drehbar gelagert ist.
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Bei
einem automatisierten Schaltgetriebe, das eine einzige über
eine Trennkupplung mit einem Antriebsmotor verbindbare Eingangswelle
aufweist, ist bevorzugt die Gangkupplung mindestens eines mittleren
Gangs in einer ersten Axialstellung der Schaltwelle in Kombination
mit der Gangkupplung des nächstniedrigeren Gangs und in
einer zweiten Axialstellung der Schaltwelle in Kombination mit der Gangkupplung
des nächsthöheren Gangs mit der Schaltwelle gekoppelt.
Je nach Fahrsituation kann somit die Schaltwelle jeweils in derjenigen
Axialstellung mit der Gangkupplung des zwei logischen Schaltgassen
zugeordneten Gangs gekoppelt werden, in welcher die Gangkupplungen
der beiden Gänge mit der Schaltwelle gekoppelt sind, zwischen
denen mit hoher Wahrscheinlichkeit der nachfolgende Schaltvorgang
abläuft.
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Beispielsweise
kann es sich dabei um die beiden Gänge handeln, zwischen
denen bei einer Überlandfahrt aufgrund eines sich leicht ändernden Fahrwiderstands
häufig hin- und hergeschaltet wird. Da beide Gänge
unabhängig davon, ob sie einer gemeinsamen Schaltstange
oder zwei verschiedenen Schaltstangen zugeordnet sind, jeweils nur
durch eine Drehbewegung der Schaltwelle ein- und ausgelegt werden,
laufen die entsprechenden Schaltvorgänge schneller und
mit kürzerer Zugkraftunterbrechung ab, was im Hinblick
auf den Fahrkomfort und die Fahrdynamik vorteilhaft ist.
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Sind
alle mittleren Gänge jeweils in Kombination mit einem anderen
Gang in zwei verschiedenen Axialstellungen der Schaltwelle ein-
und auslegbar, so ergeben sich beispielsweise für ein automatisiertes
Schaltgetriebe mit sechs Vorwärtsgängen G1 bis
G6 und einem Rückwärtsgang R die logischen Schaltgassen
G1–G2, G2–G3, G3–G4, G4–G5, G5–G6,
R. Hieraus ergeben sich demnach sechs logische Schaltgassen, wogegen
ein entsprechendes Schalt getriebe mit einer konventionellen Schaltvorrichtung
nur vier Schaltgassen aufweist, deren Anzahl zumeist identisch mit
der Anzahl der Schaltstangen ist.
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Alternativ
dazu oder zusätzlich zu den vorgenannten Merkmalen kann
bei einem automatisierten Schaltgetriebe erfindungsgemäß auch
vorgesehen sein, dass die Gangkupplung mindestens eines mittleren
Gangs in einer ersten Axialstellung der Schaltwelle in Kombination
mit der Gangkupplung des nächstniedrigeren Gangs und in
einer zweiten Axialstellung der Schaltwelle in Kombination mit der Gangkupplung
des zweitniedrigeren Gangs mit der Schaltwelle gekoppelt ist. Hierdurch
wird zusätzlich zu einer schnellen sequentiellen Rückschaltung
auch eine schnell durchführbare Rückschaltung
mit einem Überspringen des nächstniedrigeren Gangs
ermöglicht, welches beispielsweise bei einem Nutzfahrzeug bei
einer Bergabfahrt zur Erhöhung der Bremswirkung des Antriebsmotors
von Bedeutung ist.
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Ebenso
kann bei einem automatisierten Schaltgetriebe alternativ oder zusätzlich
zu den vorgenannten Merkmalen erfindungsgemäß auch
vorgesehen sein, dass die Gangkupplung mindestens eines mittleren
Gangs in einer ersten Axialstellung der Schaltwelle in Kombination
mit der Gangkupplung des nächsthöheren Gangs und
in einer zweiten Axialstellung der Schaltwelle in Kombination mit
der Gangkupplung des zweithöheren Gangs mit der Schaltwelle
gekoppelt ist. Hierdurch wird zusätzlich zu einer schnellen
sequentiellen Hochschaltung auch eine schnell durchführbare
Hochschaltung mit einem Überspringen des nächsthöheren
Gangs ermöglicht, welches beispielsweise bei einem Nutzfahrzeug
mit einem eng gestuften Schaltgetriebe für Leerfahrten relevant
ist.
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Des
weiteren ist es zur Beschleunigung eines Fahrtrichtungswechsels
beim Einparken, Rangieren oder Freischaukeln beispielsweise aus
dem Schnee von Vorteil, wenn bei einem automatisierten Schaltgetriebe,
bei dem der niedrigste Vorwätsgang G1 und der Rückwärtsgang
R unterschiedlichen Schaltstangen zugeordnet sind, die Gangkupplung des
Rückwärtsgangs R in einer bestimmten Axialstellung
der Schaltwelle in Kombination mit der Gangkupplung des niedrigsten
Vorwärtsgangs G1 mit der Schaltwelle gekoppelt ist. Bei
einer entsprechenden Ausführung der Schaltvorrichtung erfolgt
ein Schaltvorgang zwischen dem ersten Gang G1 und dem Rückwärtsgang
R nur durch eine Drehung der Schaltwelle und somit schnellstmöglich.
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Bei
einem automatisierten Doppelkupplungsgetriebe, das zwei Teilgetriebe
mit jeweils einer über eine separate Trennkupplung mit
einem Antriebsmotor verbindbare Eingangswelle aufweist, und bei
dem die Gänge wechselweise auf die beiden Teilgetriebe
verteilt sind, ist bevorzugt die Gangkupplung mindestens eines mittleren
Gangs eines Teilgetriebes in einer ersten Axialstellung der Schaltwelle
in Kombination mit der Gangkupplung des nächstniedrigeren
Gangs desselben Teilgetriebes und in einer zweiten Axialstellung
der Schaltwelle in Kombination mit der Gangkupplung des nächsthöheren
Gangs desselben Teilgetriebes mit der Schaltwelle gekoppelt.
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Hierdurch
kann bei einer Mehrfachschaltung von einem zwei logischen Schaltgassen
zugeordneten Lastgang über einen Zwischengang des anderen Teilgetriebes
in einen demselben Teilgetriebe zugeordneten Zielgang das Auslegen
des Lastgangs über diejenige logische Schaltgasse erfolgen,
die auch den Zielgang enthält. Somit erfolgen das Auslegen des
Lastgangs und das Einlegen des Zielgangs nur durch eine Drehung
der Schaltwelle, wodurch der gesamte Schaltvorgang wesentlich beschleunigt
wird.
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Sind
alle mittleren Gänge der Teilgetriebe jeweils in Kombination
mit einem anderen Gang in zwei verschiedenen Axialstellungen der
Schaltwelle ein- und auslegbar, so ergeben sich beispielsweise für
ein automatisiertes Doppelkupplungsgetriebe mit sechs Vorwärtsgängen
G1 bis G6 und einem Rückwärtsgang R, bei dem die
ungeraden Gänge G1, G3, G5 dem ersten Teilgetriebe und
die geraden Gänge G2, G4, G6 und der Rückwärtsgang
R dem zweiten Teilgetriebe zugeordnet sind, die logischen Schaltgassen
G1–G3, G2–G4, G3–G5, G4–G6 und
R. Hieraus ergeben sich demnach fünf logische Schaltgassen, wogegen
ein entsprechendes Doppelkupplungsgetriebe mit einer konventionellen
Schaltvorrichtung nur vier Schaltgassen aufweist, deren Anzahl zumeist identisch
mit der Anzahl der Schaltstangen ist.
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Bei
einem automatisierten Doppelkupplungsgetriebe, bei dem die Gänge
wechselweise auf zwei Teilgetriebe verteilt sind, und bei dem der
zweitniedrigste Vorwärtsgang G2 und der Rückwärtsgang R
unterschiedlichen Teilgetrieben sowie der niedrigste Vorwärtsgang
G1 und der Rückwärtsgang R unterschiedlichen Schaltstangen
zugeordnet sind, ist die Gangkupplung des Rückwärtsgangs
R bevorzugt in einer bestimmten Axialstellung der Schaltwelle in Kombination
mit der Gangkupplung des niedrigsten Vorwärtsgangs G1 mit
der Schaltwelle gekoppelt. Hierdurch ist ein schneller Fahrtrichtungswechsel möglich,
der jeweils durch ein schnelles Umschalten zwischen dem ersten Gang
G1 und dem Rückwärtsgang R innerhalb der betreffenden
logischen Schaltgasse und durch das Öffnen und Schließen
der Trennkupplung des betreffenden Teilgetriebes erfolgt.
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Bei
einem automatisierten Doppelkupplungsgetriebe, bei dem die Gänge
wechselweise auf zwei Teilgetriebe verteilt sind, und der niedrigste
Vorwärtsgang G1 und der Rückwärtsgang
R unterschiedlichen Teilgetrieben sowie der zweitniedrigste Vorwärtsgang
G2 und der Rückwärtsgang R unterschiedlichen Schaltstangen
zugeordnet sind, ist die Gangkupplung des Rückwärtsgangs
R in einer bestimmten Axialstellung der Schaltwelle dagegen zweckmäßig
in Kombination mit der Gangkupplung des zweitniedrigsten Vorwärtsgangs
G2 mit der Schaltwelle gekoppelt.
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Bei
dieser Anordnung werden beim Rangieren schnelle Fahrtrichtungswechsel
bei eingelegtem erstem Gang G1 und eingelegtem Rückwärtsgang
R alleine über ein überschnittenes Öffnen
und Schließen der Trennkupplungen der beiden Teilgetriebe
gesteuert. Bei einer anschließenden Anfahrt kann jedoch
schnell in den zweiten Gang G2 geschaltet werden, da zum Wechsel
von dem Rückwärtsgang R zu dem zweiten Gang G2
in dem betreffenden Teilgetriebe, also dem Ausrücken der
Gangkupplung des Rückwärtsgangs R und dem Einrücken
der Gangkupplung des zweiten Gangs G2, nur die Schaltwelle entsprechend
gedreht zu werden braucht.
-
Um
jeweils schnell von der einen in die andere logische Schaltgasse
wechseln zu können, sind die beiden Axialstellungen der
Schaltwelle, in denen jeweils die Gangkupplung ein und desselben
Gangs mit der Schaltwelle gekoppelt ist, vorteilhaft axial benachbart
zueinander angeordnet.
-
Da
einem Schaltpaket und einer Schaltstange die Gangkupplungen von
maximal zwei Gängen zugeordnet sein können, sind
mindestens in einer von zwei logischen Schaltgassen, denen derselbe Gang
jeweils in Kombination mit einem anderen Gang zugeordnet ist, die
Gangkupplungen der jeweiligen zwei Gänge unterschiedlichen
Schaltpaketen und Schaltstangen zugeordnet. Diese Funktionalität ist
dadurch erzielbar, dass die Eingriffselemente der Schaltwelle und
die zugeordneten Mitnahmeelemente der Schaltstangen derart ausgebildet
und angeordnet sind, dass in den Axialstellungen der Schaltwelle
jeweils ein Eingriffselement und ein mit diesem formschlüssig
gekoppeltes Mitnahmeelement eine einseitig wirksame Stellverbindung
der Schaltwelle mit der betreffenden Schaltstange zum Ein- und Auslegen
eines einzigen Gangs bilden.
-
Dieser
Wirkzusammenhang kann auf einfache Weise dadurch realisiert werden,
dass die Eingriffselemente der Schaltwelle und die zugeordneten Mitnahmeelemente
der Schaltstangen jeweils bezüglich der Längsachse
der Schaltwelle in einem Quadranten (I, II, III, IV) angeordnet
sind, wobei eine Anordnung in dem ersten Quadranten eine Kopplung der
Schaltwelle mit der Gangkupplung eines über eine Drehung
der Schaltwelle im Gegenuhrzeigersinn in Richtung des vierten Quadranten
einlegbaren Gangs, eine Anordnung in dem zweiten Quadranten eine
Kopplung der Schaltwelle mit der Gangkupplung eines über
eine Drehung der Schaltwelle im Uhrzeigersinn in Richtung des dritten
Quadranten einlegbaren Gangs, eine Anordnung in dem dritten Quadranten
eine Kopplung der Schaltwelle mit der Gangkupplung eines über
eine Drehung der Schaltwelle im Gegenuhrzeigersinn in Richtung des
zweiten Quadranten einlegbaren Gangs, und eine Anordnung in dem vierten
Quadranten eine Kopplung der Schaltwelle mit der Gangkupplung eines über
eine Drehung der Schaltwelle im Uhrzeigersinn in Richtung des ersten Quadranten
einlegbaren Gangs bildet.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Schaltvorrichtung ist vorgesehen, dass die Eingriffselemente der
Schaltwelle jeweils als ein radial verlaufender und um etwa 30° bis 40° von
einer Achsnormalen der Schaltwelle und der jeweiligen Schaltstange
abgewinkelter Schaltfinger mit einer axial innenliegenden bogenförmigen
Einrück-Steuerkante und einer axial außenliegenden
bogenförmigen Ausrück-Steuerkante ausgebildet
sind, und dass die Mitnahmeelemente der Schaltstangen jeweils eine
zu der Achsnormalen axial beabstandete sowie radial zu dem zugeordneten
Schaltfinger ausgerichtete offene, im Wesentlichen U-förmige
Ausnehmung mit einer axial innenliegenden, nach außen geneigten
Einrück-Steuerkante und einer axial außenliegenden,
nach außen geneigten Ausrück-Steuerkante aufweisen.
-
Eine
derartige Ausführung der Eingriffselemente und der Mitnahmeelemente
ist geometrisch relativ einfach aufgebaut und preisgünstig
herstellbar. Des Weiteren ermöglicht diese Ausführungsform auch
das Lösen und Herstellen einer Stellverbindung zwischen
der Schaltwelle und einer Schaltstange bei einer in Schaltstellung
befindlichen Schaltstange, also bei einem eingelegten Gang, welches
für die Schaltsteuerung eines Doppelkupplungsgetriebes über
eine einzige Schaltwelle unabdingbar ist.
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Da
in den jeweiligen Axialstellungen über eine Drehung der
Schaltwelle maximal zwei Gänge mit jeweils entgegengesetzter
Drehrichtung eingelegt werden können, sind die Eingriffselemente
der Schaltwelle und die zugeordneten Mitnahmeelemente der Schaltstangen
in denjenigen Axialstellungen der Schaltwelle, in denen jeweils
die Gangkupplungen von zwei Gängen mit der Schaltwelle
gekoppelt sind, jeweils in zwei bezüglich der Schaltstangen
axial oder radial benachbarten Quadranten (I, II, III, IV) angeordnet.
-
Demzufolge
sind zwei Eingriffselemente der Schaltwelle, über welche
die Schaltwelle in bestimmten Axialstellungen jeweils mit den Gangkupplungen von
zwei Gängen gekoppelt ist, die einer gemeinsamen Schaltstange
zugeordnet sind, bevorzugt in einer gemeinsamen Radialebene der
Schaltwelle und in zwei bezüglich der Schaltstange axial
benachbarten Quadranten, also in den Quadranten I und IV oder II
und III, angeordnet.
-
Zwei
Eingriffselemente der Schaltwelle, über welche die Schaltwelle
in bestimmten Axialstellungen jeweils mit den Gangkupplungen von
zwei Gängen gekoppelt ist, die zwei unterschiedlichen Schaltstangen
mit entgegengesetzter Einrückrichtung der beiden Gänge
zugeordnet sind, sind dagegen zweckmäßig in zwei
axial beabstandeten Radialebenen der Schaltwelle und in zwei bezüglich
der Schaltstangen axial benachbarten Quadranten, also in den Quadranten
I und IV oder II und III, angeordnet.
-
Analog
dazu sind zwei Eingriffselemente der Schaltwelle, über
welche die Schaltwelle in bestimmten Axialstellungen jeweils mit
den Gangkupplungen von zwei Gängen gekoppelt ist, die zwei
unterschiedlichen Schaltstangen mit gleichgerichteter Einrückrichtung
der beiden Gänge zugeordnet sind, entsprechend in zwei
axial beabstandeten Radialebenen der Schaltwelle und in zwei bezüglich
der Schaltstangen radial benachbarten Quadranten, also in den Quadranten
I und II oder III und IV, angeordnet.
-
Die
Mitnahmeelemente der Schaltstangen sind bevorzugt jeweils in einem
bezüglich der Schaltwelle radial ausgerichteten und starr
mit der betreffenden Schaltstange verbundenen Kopplungsblech angeordnet,
das preisgünstig als Blechpressbauteil und Blechstanzbauteil,
als Sintermetallbauteil oder als Kunststoff-Spritzgussbauteil hergestellt
werden kann.
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Zur
Erzielung einer hohen Anzahl von Gleichteilen können die
Kopplungsbleche der Schaltstangen mit in allen Quadranten (I, II,
III, IV) vorhandenen Mitnahmeelementen baugleich ausgeführt
sein, wobei die Schaltwelle in den zugeordneten Radialebenen dann
jeweils maximal zwei Eingriffselemente aufweisen darf.
-
Möglich
ist jedoch auch, dass die Kopplungsbleche der Schaltstangen aus
einer baugleichen Ausführung mit in allen Quadranten (I,
II, III, IV) vorhandenen Mitnahmeelementen hergestellt sind, bei denen
die jeweils nicht benötigten Mitnahmeelemente ausgeschnitten
oder herausgestanzt sind. In diesem Fall kann die Schaltwelle in
den zugeordneten Radialebenen jeweils mehr als zwei Eingriffselemente
aufweisen, von denen in der jeweiligen Axialstellung der Schaltwelle
aber nur maximal die zwei mit den vorhandenen Mitnahmeelementen
in Eingriff stehenden Eingriffselemente stelltechnisch wirksam sind.
-
Um
auch zwischen den kopplungswirksamen Axialstellungen eine Drehung
der Schaltwelle zu ermöglichen, sollten die Kopplungsbleche
der Schaltstangen zumindest bei einem automatisierten Doppelkupplungsgetriebe
in einem axialen Abstand zueinander angeordnet sein, welcher zumindest
geringfügig größer als die axiale Breite
der Eingriffselemente der Schaltwelle ist.
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Zusammenfassend
ist festzustellen, dass die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung
bei einfachem und Platz sparendem Aufbau gegenüber bekannten Schaltvorrichtungen
wesentliche Funktionsvorteile aufweist, die sich in Form einer verbesserten
Schaltdynamik und eines erhöhten Schaltkomforts des betreffenden
Schaltgetriebes auswirken.
-
Zur
Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung
mit Ausführungsbeispielen beigefügt. In dieser
zeigt
-
1 eine
schematische Radialansicht der Schaltwelle und der Schaltstangen
eines Doppelkupplungsgetriebes gemäß 15 in
einer neutralen Axialstellung der Schaltwelle,
-
2 eine
schematische Radialansicht der Schaltwelle und der Schaltstangen
des Doppelkupplungsgetriebes gemäß 15 in
einer ersten gekoppelten Axialstellung der Schaltwelle,
-
3 eine
schematische Radialansicht der Schaltwelle und der Schaltstangen
des Doppelkupplungsgetriebes gemäß 15 in
einer zweiten gekoppelten Axialstellung der Schaltwelle,
-
4 eine
schematische Radialansicht der Schaltwelle und der Schaltstangen
des Doppelkupplungsgetriebes gemäß 15 in
einer dritten gekoppelten Axialstellung der Schaltwelle,
-
5 eine
schematische Radialansicht der Schaltwelle und der Schaltstangen
des Doppelkupplungsgetriebes gemäß 15 in
einer vierten gekoppelten Axialstellung der Schaltwelle,
-
6 eine
schematische Radialansicht der Schaltwelle und der Schaltstangen
des Doppelkupplungsgetriebes gemäß 15 in
einer fünften gekoppelten Axialstellung der Schaltwelle,
-
7 eine
stirnseitige Ansicht einer Schaltwelle und eine Seitenansicht einer
Schaltstange,
-
8 eine
stirnseitige Ansicht der Schaltwelle und eine Seitenansicht der
vierten Schaltstange des Doppelkupplungsgetriebes gemäß 15 in der
ersten gekoppelten Axialstellung der Schaltwelle nach 2,
-
9 eine
stirnseitige Ansicht der Schaltwelle und eine Seitenansicht der
ersten Schaltstange des Doppelkupplungsgetriebes gemäß 15 in
der zweiten gekoppelten Axialstellung der Schaltwelle nach 3,
-
10 eine
stirnseitige Ansicht der Schaltwelle und eine Seitenansicht der
zweiten Schaltstange des Doppelkupplungsgetriebes gemäß 15 in der
dritten gekoppelten Axialstellung der Schaltwelle nach 4,
-
11 eine
stirnseitige Ansicht der Schaltwelle und eine Seitenansicht der
ersten Schaltstange des Doppelkupplungsgetriebes gemäß 15 in
der vierten gekoppelten Axialstellung der Schaltwelle nach 5,
-
12 eine
stirnseitige Ansicht der Schaltwelle und eine Seitenansicht der
dritten Schaltstange des Doppelkupplungsgetriebes gemäß 15 in
der vierten gekoppelten Axialstellung der Schaltwelle nach 5,
-
13 eine
stirnseitige Ansicht der Schaltwelle und eine Seitenansicht der
zweiten Schaltstange des Doppelkupplungsgetriebes gemäß 15 in der
fünften gekoppelten Axialstellung der Schaltwelle nach 6,
-
14 eine
stirnseitige Ansicht der Schaltwelle und eine Seitenansicht der
vierten Schaltstange des Doppelkupplungsgetriebes gemäß 15 in der
fünften gekoppelten Axialstellung der Schaltwelle nach 6,
und
-
15 eine
schematische Darstellung eines den 1 bis 14 zu
Grunde liegenden Doppelkupplungsgetriebes.
-
Die
erfindungsgemäße Schaltvorrichtung eines automatisiert
schaltbaren KFZ-Getriebes wird nachfolgend beispielhaft anhand eines
Doppelkupplungsgetriebes
51 beschrieben, das mit geringfügig anderer
Anordnung der Gangradsätze und Zuordnung der Gangkupplungen
zu den Schaltstangen und Schaltpaketen weitgehend aus der
DE 103 05 241 A1 bekannt
ist und in
15 schematisch dargestellt ist.
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Das
Doppelkupplungsgetriebe 51 gemäß 15 weist
sechs Vorwärtsgänge G1, G2, G3, G4, G5, G6 und
einen Rückwärtsgang R auf. Zur Einleitung eines
antriebsseitigen Drehmomentes sind zwei koaxial zueinander angeordnete
und über jeweils eine separate Trennkupplung K1, K2 mit
der Antriebswelle 52 eines nicht abgebildeten Antriebsmotors
verbindbare Eingangswellen 53 und 54 vorgesehen,
wobei die erste Eingangswelle 53 zentral innerhalb der
als Hohlwelle ausgebildeten zweiten Eingangswelle 54 angeordnet
ist. Die beiden Trennkupplungen K1, K2 sind axial antriebsseitig
angeordnet und weisen einen gemeinsamen Kupplungskorb 55 auf,
der drehfest mit der Antriebswelle 2 verbunden ist. Beide
Kupplungen K1, K2 sind jeweils mit einer mit dem Kupplungskorb 55 verbindbaren
Abtriebsscheibe 56, 57 versehen, die drehfest
mit der jeweils zugeordneten ersten bzw. zweiten Eingangswelle 53, 54 verbunden
sind.
-
Das
Doppelkupplungsgetriebe 51 weist zudem zwei achsparallel
neben den Eingangswellen 53, 54 angeordnete und über
jeweils ein Abtriebsrad 58, 59 mit einem gemeinsamen
Abtriebselement 60 in Triebverbindung stehende Vorgelegewellen 61, 62 auf.
Das Abtriebselement 60 ist vorliegend beispielhaft durch
das Tellerrad eines als Kegelraddifferenzial ausgebildeten Achsdifferenzialgetriebes 63 gebildet.
Die Gangradsätze der Gänge G1 bis G6 und R umfassen
jeweils mindestens ein drehfest auf einer der beiden Eingangswellen 53, 54 angeordnetes Festrad
und ein mit diesem in Triebverbindung stehendes, auf einer der beiden
Vorgelegewellen 61, 62 drehbar gelagertes und über
eine zugeordnete Gangkupplung mit dieser verbindbares Losrad.
-
Die
Festräder 64, 65 des ersten Gangs C1 und
des dritten Gangs G3 sind drehfest auf einem antriebsfernen Abschnitt 66 der
ersten Eingangswelle 53 angeordnet. Die Losräder 67 bzw. 68 des
ersten Gangs G1 und des dritten Gangs G3 sind drehbar auf der ersten
Vorgelegewelle 61 gelagert und mit dieser mittels zugeordneter,
in einem gemeinsamen Schaltpaket S1 zusammengefasster Gangkupplungen 69, 70 wechselweise
drehfest verbindbar. Die Festräder 71, 72 des
vierten Gangs G4 und des zweiten Gangs G2 sind drehfest auf der
zweiten, hohlzylindrischen Eingangswelle 54 angeordnet.
Die Los räder 73 bzw. 74 des vierten Gangs
G4 und des zweiten Gangs G2 sind drehbar auf der ersten Vorgelegewelle 61 gelagert
und mit dieser mittels zugeordneter, in einem gemeinsamen Schaltpaket
S2 zusammengefasster Gangkupplungen 75, 76 wechselweise
drehfest verbindbar. Das Festrad 65 des dritten Gangs G3
bildet zugleich das Festrad des fünften Gangs G5 und steht daher
auch mit dem Losrad 77 des fünften Gangs G5 in
Verzahnungseingriff. Das Losrad 77 des fünften Gangs
G5 ist drehbar auf der zweiten Vorgelegewelle 62 gelagert
und mit dieser über eine auf der axial antriebsfernen Außenseite
angeordnete und ein einfachwirksames Schaltpaket S3 bildenden Gangkupplung 78 drehfest
verbindbar. Das Festrad 71 des vierten Gangs G4 bildet
zugleich das Festrad des sechsten Gangs G6 und steht daher mit dem
Losrad 79 des sechsten Gangs G6 in Verzahnungseingriff.
Das Losrad 80 des Rückwärtsgangs R ist
in der Radsatzebene des zweiten Gangs G2 angeordnet. Die Losräder 79, 80 des
sechsten Gangs G6 und des Rückwärtsgangs R sind
drehbar auf der zweiten Vorgelegewelle 62 gelagert und
mit dieser mittels zugeordneter, in einem gemeinsamen Schaltpaket
S4 zusammengefasster Gangkupplungen 81, 82 wechselweise
drehfest verbindbar. Das Losrad 80 des Rückwärtsgangs R
steht zur Drehrichtungsumkehr über das Losrad 74 und
das Festrad 72 des zweiten Gangs G2 mit der ersten Eingangswelle 53 in
Triebverbindung.
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In 1 ist
eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung 1 mit
einer Schaltwelle 2 und vier Schaltstangen 3, 4, 5, 6 in
einer vereinfachten schematischen Radialansicht dargestellt, mittels
der das Doppelkupplungsgetriebe 51 gemäß 15 automatisiert
schaltbar ist. Die in 1 in einer kopplungsneutralen
Axialstellung 7 abgebildete Schaltstange 2 ist
tangential-normal zu den Vorgelegewellen 61, 62 des
Doppelkupplungsgetriebes 51 angeordnet und in Richtung
ihrer Längsachse 8 axial verschiebbar (Pfeil 9)
sowie um ihre Längsachse 8 drehbar 10 gelagert. In
vier axial voneinander beabstandeten Radialebenen 11, 12, 13, 14 ist
die Schaltwelle 2 mit Eingriffselementen 15, 16, 17, 18 versehen.
Jedes Schaltpaket S1, S2, S3, S4 des Doppelkupplungsgetriebes 51 steht
formschlüssig mit einer der Schaltstangen 3, 4, 5, 6 in
Stellverbindung, die jeweils achsparallel zu der betreffenden Vorgelegewelle 61, 62 angeordnet
und zum Ein- und Auslegen der zugeordneten Gänge axial
verschiebbar gelagert sind.
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In 1 sind
die Einrückrichtungen der betreffenden Gänge G1
bis G6 und R jeweils durch an den Schaltstangen 3, 4, 5, 6 angeordnete
Richtungspfeile in Verbindung mit dem jeweils zugeordneten Gang
angegeben. Die Schaltstangen 3, 4, 5, 6 sind mit
Mitnahmeelementen 19, 20, 21, 22 versehen,
mit denen durch eine Axialverschiebung 9 der Schaltwelle 2 in
bestimmte Axialstellungen jeweils maximal zwei der Eingriffselemente 15, 16, 17, 18 der
Schaltwelle 2 in Eingriff bringbar sind. In diesen, nachfolgend
im einzelnen beschriebenen Axialstellungen der Schaltwelle 2 besteht
jeweils eine stelltechnische Kopplung der Schaltwelle 2 mit
einer oder zwei der Schaltstangen 3, 4, 5, 6,
in der die maximal zwei zugeordneten Gänge G1–G6,
R durch eine Drehung 10 der Schaltwelle 2 ein-
und auslegbar sind.
-
Eine
bevorzugte praktische Ausführungsvariante der Eingriffselemente 15, 16, 17, 18 der
Schaltwelle 2 und der Mitnahmeelemente 19, 20, 21, 22 der Schaltstangen 3, 4, 5, 6 ist
in altgemeiner Form in 7 in einer stirnseitigen Axialansicht
mit Blickrichtung 23 gemäß 2 dargestellt.
Ein Eingriffselement 15a* der Schaltwelle 2 ist,
wie 7 verdeutlicht, als ein radial verlaufender und
um etwa 30° bis 40° von einer Achsnormalen 24 der
Schaltwelle 2 sowie von einer Schaltstange 3* abgewinkelter
Schaltfinger 25 mit einer bezogen auf die Längsachse 8 der Schaltwelle 2 axial
innenliegenden bogenförmigen Einrück-Steuerkante 26 und
einer axial außenliegenden bogenförmigen Ausrück-Steuerkante 27 ausgebildet
und in einem ersten Quadranten I bezüglich der Längsachse 8 der
Schaltwelle 2 angeordnet.
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Die
Schaltwelle 3* steht formschlüssig über eine
Schaltgabel 28 in Stellverbindung mit einem zugeordneten
fiktiven Schaltpaket S*. In einem nahe der Schaltwelle 2 mit
radialer Ausrichtung angeordneten und starr mit der Schaltstange 3* verbundenen Kopplungsblech 29 ist
ein Mitnahmeelement 19a* in dem ersten Quadranten I angeordnet,
das eine zu der Achsnormalen 24 axial beabstandete und
radial zu dem zugeordneten Schaltfinger 25 ausgerichtete offene
U-förmige Ausnehmung 30 mit einer axial innenliegenden,
nach außen geneigten Einrück-Steuerkante 31 und
einer axial außenliegenden, nach außen geneigten
Ausrück-Steuerkante 32 aufweist.
-
Durch
die Ausbildung und Anordnung des Eingriffselementes 15a* und
des Mitnahmeelementes 19a* ist eine einseitige Stellverbindung
gegeben, mittels der eine Drehung der Schaltwelle 2 im
Gegenuhrzeigersinn 33 zu einer Axialverschiebung der Schaltstange 3* aus
einer Neutralstellung N in Richtung G1*, also zum Einlegen eines
dem Schaltpaket S* zugeordneten fiktiven ersten Gangs G1* führt,
und eine Rückdrehung der Schaltwelle 2 im Uhrzeigersinn 34 entsprechend
zum Auslegen des ersten Gangs G1* führt.
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Sind
das Eingriffselement 15b* und das zugeordnete Mitnahmeelement 19b* dagegen,
wie in 7 grob strichliniert dargestellt ist, in dem zweiten Quadranten
II angeordnet, so ist eine einseitige Stellverbindung gegeben, mittels
der eine Drehung der Schaltwelle 2 im Uhrzeigersinn 34 zu
einer Axialverschiebung der Schaltstange 3* aus der Neutralstellung
N in Richtung G1*, also zum Einlegen des ersten Gangs G1* führt,
und eine Rückdrehung der Schaltwelle 2 entsprechend
ein Auslegen des ersten Gangs G1* bewirkt.
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Wenn
das Eingriffselement 15c* und das zugeordnete Mitnahmeelement 19c*,
wie in 7 strichpunktiert dargestellt, in dem dritten
Quadranten III angeordnet sind, so ist eine einseitige Stellverbindung
gegeben, mittels der eine Drehung der Schaltwelle 2 im
Gegenuhrzeigersinn 33 zu einer Axialverschiebung der Schaltstange 3* aus
der Neutralstellung N in Richtung G2*, also zum Einlegen eines dem Schaltpaket
S* zugeordneten fiktiven zweiten Gangs G2* führt, und eine
Rückdrehung der Schaltwelle 2 entsprechend ein
Auslegen des zweiten Gangs G2* bewirkt.
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Schließlich
kann durch eine Anordnung des Eingriffselementes 15d* und
des zugeordneten Mitnahmeelementes 19d* in dem vierten
Quadranten IV, wie es in 7 fein strichliniert dargestellt
ist, eine einseitige Stellverbindung hergestellt werden, mittels der
eine Drehung der Schaltwelle 2 im Uhrzeigersinn 34 zu
einer Axialverschiebung der Schaltstange 3* aus der Neutralstellung
N in Richtung G2*, also zum Einlegen des zweiten Gangs G2* führt,
und eine Rückdrehung der Schaltwelle 2 entsprechend
ein Auslegen des zweiten Gangs G2* bewirkt.
-
In
der Radialansicht von 2 ist die Schaltwelle 2 in
eine erste kopplungsaktive Axialstellung 35 verschoben,
in der sich die dritte Radialebene 13 der Schaltwelle 2 in Überdeckung
mit dem Kopplungsblech 36 der vierten Schaltstange 6 befindet.
Wie in 8 besser erkennbar ist, weist die Schaltwelle 2 in dieser
Radialebene 13 nur ein einziges Eingriffselement 17c auf,
das in dem dritten Quadranten III angeordnet ist und sich in dieser
Axialstellung 35 der Schaltwelle 2 mit einem in
dem dritten Quadranten III angeordneten Mitnahmeelement 22c des
mit der vierten Schaltstange 6 verbundenen Kopplungsbleches 36 in
Eingriff befindet.
-
Hierdurch
ist eine einseitige Stellverbindung gegeben, mittels der eine Drehung
der Schaltwelle 2 im Gegenuhrzeigersinn 33 über
das Eingriffselement 17c zu einer Axialverschiebung der
Schaltstange 6 aus einer Neutralstellung N in Richtung
R und damit zu einer Betätigung des über eine
Schaltgabel 37 mit der vierten Schaltstange 6 in
Stellverbindung stehenden vierten Schaltpaket S4 zum Einlegen des
diesem zugeordneten Rückwärtsgangs R führt,
und eine Rückdrehung der Schaltwelle 2 entsprechend
ein Auslegen des Rückwärtsgangs R bewirkt.
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Das
Kopplungsblech 36 weist zwar auch in dem zweiten Quadranten
II ein Mitnahmeelement 22b auf. Dieses Mitnahmeelement 22b ist
aber nur zur Erzielung möglichst vieler baugleicher Kopplungsbleche
vorhanden und vorliegend ohne stelltechnische Funktion. In dem ersten
Quadranten I und im vierten Quadranten IV ist das Kopplungsblech 36 völlig
freigeschnitten, so dass dort keine Mitnahmeelemente vorhanden sind.
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In
der Radialansicht von 3 ist die Schaltwelle 2 in
eine zweite kopplungsaktive Axialstellung 38 verschoben,
in der sich die erste Radialebene 11 der Schaltwelle 2 in Überdeckung
mit dem Kopplungsblech 39 der ersten Schaltstange 3 befindet. Wie
in der Axialansicht von 9 besser erkennbar ist, weist
die Schaltwelle 2 in dieser Radialebene 11 in
allen Quadranten I, II, III, IV jeweils ein Eingriffselement 15a, 15b, 15c, 15d auf.
In dieser Axialstellung 38 befinden sich jedoch nur das
in dem zweiten Quadranten II angeordnete Eingriffselement 15b und
das in dem dritten Quadranten III angeordnete Eingriffselement 15c in
Eingriff mit entsprechenden Mitnahmeelementen 19b, 19c des
mit der ersten Schaltstange 3 verbundenen Kopplungsbleches 39.
-
Hierdurch
ist eine erste einseitige Stellverbindung gegeben, mittels der eine
Drehung der Schaltwelle 2 im Uhrzeigersinn 34 über
das Eingriffselement 15b zu einer Axialverschiebung der
Schaltstange 3 aus einer Neutralstellung N in Richtung
G1 und damit zu einer Betätigung des über eine
Schaltgabel 40 mit der ersten Schaltstange 3 in
Stellverbindung stehenden ersten Schaltpakets S1 zum Einlegen des
diesem zugeordneten ersten Gangs G1 führt, und eine Rückdrehung
der Schaltwelle 2 entsprechend zum Auslegen des ersten
Gangs G1 führt. Des Weiteren ist hierdurch eine zweite
einseitige Stellverbindung gegeben, mittels der eine Drehung der
Schaltwelle 2 im Gegenuhrzeigersinn 33 über das
Eingriffselement 15c zu einer Axialverschiebung der Schaltstange 3 aus
der Neutralstellung N in Richtung G3 und damit zu einer Betätigung
des ersten Schaltpakets S1 zum Einlegen des diesem ebenfalls zugeord neten
dritten Gangs G3 führt, und eine Rückdrehung der
Schaltwelle 2 entsprechend ein Auslegen des dritten Gangs
G3 bewirkt.
-
Das
Kopplungsblech 39 der ersten Schaltstange 3 ist
baugleich wie das Kopplungsblech 36 der vierten Schaltstange 6 ausgeführt
(8). Die in dem ersten und vierten Quadranten I,
IV vorhandenen Eingriffselemente 15a, 15d der
Schaltwelle 2 sind in dieser Axialstellung 38 ohne
stelltechnische Funktion, werden jedoch in der nachfolgend beschriebenen
Axialstellung der Schaltwelle 2 benötigt.
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In
der Radialansicht von 4 ist die Schaltwelle 2 in
eine dritte kopplungsaktive Axialstellung 41 verschoben,
in der sich die erste Radialebene 11 der Schaltwelle 2 in Überdeckung
mit dem Kopplungsblech 42 der zweiten Schaltstange 4 befindet.
Wie schon anhand von 9 beschrieben wurde und auch
in der Ansicht von 10 erkennbar ist, weist die
Schaltwelle 2 in dieser Radialebene 11 in allen Quadranten
I, II, III, IV jeweils ein Eingriffselement 15a, 15b, 15c, 15d auf.
In dieser Axialstellung 41 befinden sich jedoch nur das
in dem ersten Quadranten I angeordnete Eingriffselement 15a und
das in dem vierten Quadranten IV angeordnete Eingriffselement 15d in
Eingriff mit entsprechenden Mitnahmeelementen 20a, 20d des
mit der zweiten Schaltstange 4 verbundenen Kopplungsbleches 42.
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Hierdurch
ist eine erste einseitige Stellverbindung gegeben, mittels der eine
Drehung der Schaltwelle 2 im Uhrzeigersinn 34 über
das Eingriffselement 15d zu einer Axialverschiebung der
zweiten Schaltstange 4 aus einer Neutralstellung N in Richtung
G2 und damit zu einer Betätigung des über eine
Schaltgabel 43 mit der zweiten Schaltstange 4 in Stellverbindung
stehenden zweiten Schaltpakets S2 zum Einlegen des diesem zugeordneten
zweiten Gangs G2 führt, und eine Rückdrehung der
Schaltwelle 2 entsprechend ein Auslegen des zweiten Gangs
G2 bewirkt.
-
Des
weiteren ist hierdurch eine zweite einseitige Stellverbindung gegeben,
mittels der eine Drehung der Schaltwelle 2 im Gegenuhrzeigersinn 33 über
das Eingriffselement 15a zu einer Axialverschiebung der
Schaltstange 3 aus der Neutralstellung N in Richtung G4
und damit zu einer Betätigung des zweiten Schaltpakets
S2 zum Einlegen des diesem ebenfalls zugeordneten vierten Gangs
G4 führt, und eine Rückdrehung der Schaltwelle 2 entsprechend
ein Auslegen des vierten Gangs G4 bewirkt.
-
Das
Kopplungsblech 42 der zweiten Schaltstange 4 ist
im Bereich des zweiten und dritten Quadranten II, III freigeschnitten,
so dass dort keine Mitnahmeelemente vorhanden sind. Die indem zweiten und
dritten Quadranten II, III vorhandenen Eingriffselemente 15b, 15c der
Schaltwelle 2 sind somit in dieser Axialstellung 41 ohne
stelltechnische Funktion, werden jedoch in der zuvor beschriebenen
Axialstellung 38 der Schaltwelle 2 benötigt.
-
In
der Radialansicht von 5 ist die Schaltwelle 2 in
eine vierte kopplungsaktive Axialstellung 44 verschoben,
in der sich die zweite Radialebene 12 der Schaltwelle 2 in Überdeckung
mit dem Kopplungsblech 39 der ersten Schaltstange 3 und
die vierte Radialebene 14 der Schaltwelle 2 in Überdeckung mit
dem Kopplungsblech 45 der dritten Schaltstange 5 befindet.
-
Wie
in der Axialansicht von 11 besser erkennbar
ist, weist die Schaltwelle 2 in der zweiten Radialebene 12 nur
zwei Eingriffselemente 16a und 16c auf, die in
dem ersten und dem dritten Quadranten I, III angeordnet sind. in
dieser Axialstellung 44 befindet sich jedoch nur das in
dem dritten Quadranten III angeordnete Eingriffselement 16c in
Eingriff mit dem entsprechenden Mitnahmeelement 19c des mit
der ersten Schaltstange 3 verbundenen Kopplungsbleches 39.
Hierdurch ist eine erste einseitige Stellverbindung gegeben, mittels
der eine Drehung der Schaltwelle 2 im Gegenuhrzeigersinn 33 über das
Eingriffselement 16c zu einer Axialverschiebung der ersten
Schaltstange 3 aus der Neutralstellung N in Richtung G3
und damit zu einer Betätigung des ersten Schaltpakets S1
zum Einlegen des diesem zugeordneten dritten Gangs G3 führt,
und eine Rückdrehung der Schaltwelle 2 entsprechend
ein Auslegen des dritten Gangs G3 bewirkt.
-
Das
in dem ersten Quadranten I vorhandene Eingriffselement 16a der
Schaltwelle 2 ist in dieser Axialstellung 44 ohne
stelltechnische Funktion, wird jedoch in der nachfolgend beschriebenen
Axialstellung der Schaltwelle 2 benötigt. Wie
in der Axialansicht von 12 besser
erkennbar ist, weist die Schaltwelle 2 in der vierten Radialebene 14 ebenfalls nur
zwei Eingriffselemente 18b und 18d auf, die in dem
zweiten und dem vierten Quadranten II, IV angeordnet sind. In dieser
Axialstellung 44 befindet sich jedoch nur das in dem vierten
Quadranten IV angeordnete Eingriffselement 18d in Eingriff
mit dem entsprechenden Mitnahmeelement 21d des mit der
dritten Schaltstange 5 verbundenen Kopplungsbleches 45,
da dieses baugleich zu dem Kopplungsblech 42 der zweiten
Schaltstange 4 ausgeführt ist und in dem zweiten
und dritten Quadranten II, III keine Mitnahmeelemente aufweist.
-
Hierdurch
ist eine zweite einseitige Stellverbindung gegeben, mittels der
eine Drehung der Schaltwelle 2 im Uhrzeigersinn 34 über
das Eingriffselement 18d zu einer Axialverschiebung der
Schaltstange 5 aus einer Neutralstellung N in Richtung
G5 und damit zu einer Betätigung des über eine
Schaltgabel 46 mit der dritten Schaltstange 5 in
Stellverbindung stehenden dritten Schaltpakets S3 zum Einlegen des
diesem zugeordneten fünften Gangs G5 führt, und
eine Rückdrehung der Schaltwelle 2 entsprechend
ein Auslegen des fünften Gangs G5 bewirkt. Das in dem zweiten
Quadranten II vorhandene Eingriffselement 18b der Schaltwelle 2 ist
in dieser Axialstellung 44 ohne stelltechnische Funktion,
es wird jedoch in der nachfolgend beschriebenen Axialstellung der
Schaltwelle 2 benötigt.
-
Inder
Radialansicht von 6 ist die Schaltwelle 2 in
eine fünfte kopplungsaktive Axialstellung 47 verschoben,
in der sich die zweite Radialebene 12 der Schaltwelle 2 in Überdeckung
mit dem Kopplungsblech 42 der zweiten Schaltstange 4 und
die vierte Radialebene 14 der Schaltwelle 2 in Überdeckung
mit dem Kopplungsblech 36 der vierten Schaltstange 6 befindet.
-
Wie
schon anhand von 11 beschrieben wurde und auch
in 13 erkennbar ist, weist die Schaltwelle 2 in
der zweiten Radialebene 12 nur zwei Eingriffselemente 16a, 16c auf,
die in dem ersten und dem dritten Quadranten I, III angeordnet sind.
In dieser Axialstellung 47 befindet sich jedoch nur das
in dem ersten Quadranten I angeordnete Eingriffselement 16a in
Eingriff mit dem entsprechenden Mitnahmeelement 20a des
mit der zweiten Schaltstange 4 verbundenen Kopplungsbleches 42.
Hierdurch ist eine erste einseitige Stellverbindung gegeben, mittels
der eine Drehung der Schaltwelle 2 im Gegenuhrzeigersinn 33 über
das Eingriffselement 16a zu einer Axialverschiebung der
Schaltstange 3 aus der Neutralstellung N in Richtung G4
und damit zu einer Betätigung des zweiten Schaltpakets
S2 zum Einlegen des diesem zugeordneten vierten Gangs G4 führt,
und eine Rückdrehung der Schaltwelle 2 entsprechend
ein Auslegen des vierten Gangs G4 bewirkt.
-
Das
in dem dritten Quadranten III vorhandene Eingriffselement 16c der
Schaltwelle 2 ist in dieser Axialstellung 47 ohne
stelltechnische Funktion, es wird jedoch in der zuvor beschriebenen
Axialstellung 44 der Schaltwelle 2 benötigt.
-
Wie
schon anhand von 12 beschrieben wurde und auch
in der Axialansicht von 14 erkennbar
ist, weist die Schaltwelle 2 in der vierten Radialebene 14 ebenfalls
nur zwei Eingriffselemente 18b und 18d auf, die
in dem zweiten und dem vierten Quadranten II, IV angeordnet sind.
In dieser Axialstellung 47 befindet sich jedoch nur das
in dem zweiten Quadranten II angeordnete Eingriffselement 18b in
Eingriff mit dem entsprechenden Mitnahmeelement 22b des
mit der vierten Schaltstange 6 verbundenen Kopplungsbleches 36,
da dieses in dem ersten und vierten Quadranten I, IV völlig
freigeschnitten ist und dort keine Mitnahmeelemente aufweist. Hierdurch
ist eine zweite einseitige Stellverbindung gegeben, mittels der
eine Drehung der Schaltwelle 2 im Uhrzeigersinn 34 über
das Eingriffselement 18b zu einer Axialverschiebung der
vierten Schaltstange 6 aus der Neutralstellung N in Richtung
G6 und damit zu einer Betätigung des vierten Schaltpakets
S4 zum Einlegendes diesem zugeordneten sechsten Gangs G6 führt,
und eine Rückdrehung der Schaltwelle 2 entsprechend
ein Auslegen des sechsten Gangs G6 bewirkt.
-
Das
in dem vierten Quadranten IV vorhandene Eingriffselement 18d der
Schaltwelle 2 ist in dieser Axialstellung 47 ohne
stelltechnische Funktion, es wird jedoch in der zuvor beschriebenen
Axialstellung 44 der Schaltwelle 2 benötigt.
-
Mittels
der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 1 sind
in dem Doppelkupplungsgetriebe 51 auf einfache und Platz
sparende Weise fünf jeweils durch eine kopplungsaktive
Axialstellung 35, 38, 41, 44, 47 der
Schaltwelle 2 bestimmte logische Schaltgassen mit den Gangkombinationen
G1–G3, G2–G4, G3–G5, G4–G6,
R geschaffen, wobei die mittleren Gänge G3 und G5 jeweils
in Kombination mit dem zweitniedrigeren und dem zweithöheren
Gang des betreffenden Teilgetriebes in zwei unterschiedlichen logischen
Schaltgassen G1–G3, G3–G5 bzw. G2–G4,
G4–G6 schaltbar bzw. ein- und auslegbar sind.
-
Hierdurch
können die meisten Schaltvorgänge innerhalb der
Teilgetriebe jeweils innerhalb einer Schaltgasse und somit ohne
einen Wechsel der stelltechnischen Kopplung der Schaltwelle 2 mit
unterschiedlichen Schaltstangen durchgeführt werden, welches
im Vergleich zu einem entsprechenden, mit einer konventionellen
Schaltvorrichtung versehenen Doppelkupplungsgetriebe zu einer deutlichen
Beschleunigung der Schaltvorgänge führt. Dies äußert sich
vorteilhaft in einer verbesserten Schaltdynamik und einem erhöhten
Schaltkomfort eines mit der erfindungsgemäßen
Schaltvorrichtung 1 versehenen Doppelkupplungsgetriebes.
-
- 1
- Schaltvorrichtung
- 2
- Schaltwelle
- 3
- (erste)
Schaltstange
- 3*
- Schaltstange
- 4
- (zweite)
Schaltstange
- 5
- (dritte)
Schaltstange
- 6
- (vierte)
Schaltstange
- 7
- Axialstellung
- 8
- Längsachse
- 9
- Axialverschiebung
- 10
- Drehung
- 11
- (erste)
Radialebene
- 12
- (zweite)
Radialebene
- 13
- (dritte)
Radialebene
- 14
- (vierte)
Radialebene
- 15
- Eingriffselement
- 15a
- Eingriffselement
- 15b
- Eingriffselement
- 15c
- Eingriffselement
- 15d
- Eingriffselement
- 15a*
- Eingriffselement
- 15b*
- Eingriffselement
- 15c*
- Eingriffselement
- 15d*
- Eingriffselement
- 16
- Eingriffselement
- 16a
- Eingriffselement
- 16c
- Eingriffselement
- 17
- Eingriffselement
- 17c
- Eingriffselement
- 18
- Eingriffselement
- 18b
- Eingriffselement
- 18d
- Eingriffselement
- 19
- Mitnahmeelement
- 19b
- Mitnahmeelement
- 19c
- Mitnahmeelement
- 19a*
- Mitnahmeelement
- 19b*
- Mitnahmeelement
- 19c*
- Mitnahmeelement
- 19d*
- Mitnahmeelement
- 20
- Mitnahmeelement
- 20a
- Mitnahmeelement
- 20d
- Mitnahmeelement
- 21
- Mitnahmeelement
- 21a
- Mitnahmeelement
- 21d
- Mitnahmeelement
- 22
- Mitnahmeelement
- 22b
- Mitnahmeelement
- 22c
- Mitnahmeelement
- 23
- Blickrichtung
- 24
- Achsnormale
- 25
- Schaltfinger
- 26
- Einrück-Steuerkante
- 27
- Ausrück-Steuerkante
- 28
- Schaltgabel
- 29
- Kopplungsblech
- 30
- Ausnehmung
- 31
- Einrück-Steuerkante
- 32
- Ausrück-Steuerkante
- 33
- Gegenuhrzeigersinn
- 34
- Uhrzeigersinn
- 35
- (erste)
Axialstellung
- 36
- Kopplungsblech
- 37
- Schaltgabel
- 38
- (zweite)
Axialstellung
- 39
- Kopplungsblech
- 40
- Schaltgabel
- 41
- (dritte)
Axialstellung
- 42
- Kopplungsblech
- 43
- Schaltgabel
- 44
- (vierte)
Axialstellung
- 45
- Kopplungsblech
- 46
- Schaltgabel
- 47
- (fünfte)
Axialstellung
- 51
- Doppelkupplungsgetriebe
- 52
- Antriebswelle
- 53
- (erste)
Eingangswelle
- 54
- (zweite)
Eingangswelle
- 55
- Kupplungskorb
- 56
- (erste)
Abtriebsscheibe
- 57
- (zweite)
Abtriebsscheibe
- 58
- (erstes)
Abtriebsrad
- 59
- (zweites)
Abtriebsrad
- 60
- Abtriebselement
- 61
- (erste)
Vorgelegewelle
- 62
- (zweite)
Vorgelegewelle
- 63
- Achsdifferenzial
- 64
- Festrad
(von G1)
- 65
- Festrad
(von G3)
- 66
- Abschnitt
- 67
- Losrad
(von G1)
- 68
- Losrad
(von G3)
- 69
- Gangkupplung
(von G1)
- 70
- Gangkupplung
(von G3)
- 71
- Festrad
(von G4)
- 72
- Festrad
(von G2)
- 73
- Losrad
(von G4)
- 74
- Losrad
(von G2)
- 75
- Gangkupplung
(von G4)
- 76
- Gangkupplung
(von G2)
- 77
- Losrad
(von G5)
- 78
- Gangkupplung
(von G5)
- 79
- Losrad
(von G6)
- 80
- Losrad
(von R)
- 81
- Gangkupplung
(von G6)
- 82
- Gangkupplung
(von R) erster Quadrant
- II
- zweiter
Quadrant
- III
- dritter
Quadrant
- IV
- vierter
Quadrant
- G1–G6
- (Vorwärts-)Gang
- G1*,
G2*
- (Vorwärts-)Gang
- K1,
K2
- Trennkupplung
- N
- Neutralstellung
- R
- Rückwärtsgang
- S1–S4
- Schaltpaket
- S*
- Schaltpaket
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 3934733
A1 [0007]
- - DE 10243277 A1 [0008, 0016]
- - DE 10305241 A1 [0009, 0070]
- - DE 10108881 A1 [0011, 0016]
- - DE 10231547 A1 [0013, 0016]
- - DE 10253471 A1 [0015, 0016]