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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 Zuordnung 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 Teilgetriebe 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 bekannt. 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 Axialverschiebung 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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Aus der
DE 39 34 733 A1 ist eine Fernschalteinrichtung für Wechselgetriebe von Kraftfahrzeugen mit einem Handschalthebel, die mit diesem verbundene Schaltstange mit der quer dazu angeordneten Schaltwelle über zwei getrennt voneinander wirkende Hebelanordnungen verbunden ist. Das Schwenken der Schaltstange zum Wählen der Gasse wird über einen mit der Schaltstange fest verbundenen Hebel und Kugelgelenken sowie der Koppelstange (
6) und einem mit der Schaltwelle fest verbundenen Hebel zur axialen Verstellung der Schaltwelle übertragen. Die durch den Handschalthebel bewirkte Verschiebung der Schaltstange, die das Verdrehen der Schaltwelle und damit das Einlegen der Gänge bewirkt, wird über ein Kugelgelenk und einen schwenkbaren Hebel, der jedoch in axialer Richtung der Schaltwelle im Gehäuse festgelegt ist, übertragen. Zwischen der Büchse und der Schaltwelle ist für die Drehbewegung derselben eine Mitnahmeeinrichtung angeordnet.
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Die
DE 102 43 277 A1 betrifft ein Verfahren zur Schaltsteuerung eines automatisierten Kfz-Schaltgetriebes, das über eine trennbare Motorkupplung mit einem als Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsmotor in Verbindung steht, der eine steuerbare mechanische Motorbremse aufweist, wobei während eines Schaltvorganges, bei dem von einem alten Gang in einen neuen Gang gewechselt wird, die Motorkupplung geschlossen bleibt.
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Die
DE 103 05 241 A1 betrifft ein sechs- oder siebengängiges Doppelkupplungsgetriebe, mit zwei Kupplungen, deren Eingangsseiten mit einer Antriebswelle eines Antriebsmotors und deren Ausgangsseiten mit jeweils einer von zwei koaxial zueinander angeordneten Getriebeeingangswellen verbunden sind, mit zwei Vorgelegewellen, auf denen als Losräder ausgebildete Gangzahnräder drehbar gelagert sind, mit auf den beiden Getriebeeingangswellen ausgebildeten Gangzahnrädern, die mit den Losrädern im Zahneingriff stehen, mit Koppelvorrichtungen, die drehfest und axial verschieblich auf den beiden Vorgelegewellen gelagert und mittels Stellvorrichtungen bewegbar sind, sowie mit jeweils einem Abtriebszahnrad an den beiden Vorgelegewellen, die mit einer Verzahnung an einem Differentialgetriebe im Zahneingriff stehen. Zur Verkürzung der Baulänge und zur Reduzierung der Bauteilvielfalt sind das Sechsgang- und das Siebenganggetriebe so ausgebildet, dass auf einer Getriebeeingangswelle zwei Festräder sowie auf der anderen Getriebeeingangswelle zumindest ein weiteres Festrad zum Antrieb von jeweils zwei Losrädern angeordnet sind.
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Die
DE 101 08 881 A1 betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe, mit einem ersten Teilgetriebe, das eine erste Motorkupplung, eine erste Getriebeeingangswelle, und eine erste Gruppe von Gängen umfasst, und mit einem zweiten Teilgetriebe, das eine zweite Motorkupplung, eine zweite Getriebeeingangswelle, und eine zweite Gruppe von Gängen umfasst, wobei die Gänge in der Reihenfolge ihres Übersetzungsverhältnisses vorzugsweise abwechselnd dem ersten und dem zweiten Teilgetriebe zugeordnet und jeweils über eine axialverschiebbare Schaltstange mechanisch schaltbar sind.
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Aus der
DE 102 31 547 A1 ist eine Schaltvorrichtung für ein mehrstufiges Getriebe bekannt, insbesondere für ein Kfz, wobei in dem Getriebe mindestens einem Schaltpaket zwei nicht aufeinander folgende Übersetzungsstufen zugeordnet sind, wobei ein Schalthebel zur Betätigung der Schaltpakete vorgesehen ist und dass dem Schalthebel ein Schaltbild zugeordnet ist, bei dem sich im Wesentlichen die Schaltstellungen je zwei aufeinander folgender Gänge in Schaltgassen gegenüberliegen, und dass die innerhalb einer Schaltgasse auswählbaren Gänge unterschiedlichen Schaltpaketen zugeordnet sind.
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Aus der
DE 102 53 471 A1 ist eine Schaltvorrichtung für ein mehrstufiges Getriebe bekannt, bei dem wenigstens ein Schaltpaket zwei nicht aufeinander folgenden Übersetzungsstufen zugeordnet ist, bei der jedes dieser Schaltpakete über Schaltstangen und/oder Schaltseile mit einem Schalthebel gekoppelt und durch diesen betätigbar ist, bei der dem Schalthebel ein Schaltbild zugeordnet ist, bei dem sich zwei aufeinander folgende Übersetzungsstufen in einer Schaltgasse im Wesentlichen gegenüberliegen, bei der die innerhalb einer Schaltgasse auswählbaren Übersetzungsstufen unterschiedlichen Schaltpaketen zugeordnet sind, und bei der der Schalthebel und die Schaltpakete mit einer Konvertierungsvorrichtung verbunden sind, mit der eine Schalthebelbewegung in einer Schaltgasse zum Herausnehmen des bisherigen Ganges zu einem Herausnehmen des bisherigen Ganges im Getriebe mit Hilfe eines ersten Schaltpaketes führt, während eine Schalthebelbewegung in der gleichen Schaltgasse zum Einlegen des neuen Ganges das Einlegen dieses neuen Ganges im Getriebe mit Hilfe eines zweiten Schaltpaketes bewirkt, wobei die Konvertierungseinrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass der Schalthebel mit einer axial verschiebbaren und um ihre Längsachse verschwenkbare Schaltfingerwelle gekoppelt ist, dass die Schaltfingerwelle jeweils eine Öffnung von mit Schaltstangen verbundenen Schaltrahmen durchsetzt, dass an der Schaltfingerwelle wenigstens ein Schaltfinger pro Übersetzungsstufe bzw. je Schaltrahmen angeordnet ist, und dass jeder Schaltrahmen wenigstens eine Aussparung im Bereich seiner Öffnung aufweist, der wenigstens ein Schaltfinger zugeordnet ist.
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Die
DE 101 33 695 A1 betrifft ein Getriebe insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einer Mehrzahl von Wellen wie einer ersten und einer zweiten Getriebeeingangswelle und einer Getriebeausgangswelle sowie einer Vielzahl von Zahnradpaaren zwischen der Getriebeausgangswelle und den Getriebeeingangswellen, bestehend aus je einem um eine der Wellen angeordneten, mit dieser drehfest verbindbaren Losrad und einem mit diesem kämmenden, auf einer hierzu korrespondieren Welle drehfest angeordneten Festrad, zur Bildung von Gängen mit verschiedenen Übersetzungsstufen zwischen der Getriebeausgangswelle und jeweils einer der Getriebeeingangswellen.
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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 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. 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 Schaltgetriebe 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 Vorwärtsgang 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 und IV oder II und III, angeordnet.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit Ausführungsbeispielen beigefügt. In dieser zeigt
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1 eine schematische Radialansicht der Schaltwelle und der Schaltstangen eines Doppelkupplungsgetriebes gemäß 15 in einer neutralen Axialstellung der Schaltwelle,
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2 eine schematische Radialansicht der Schaltwelle und der Schaltstangen des Doppelkupplungsgetriebes gemäß 15 in einer ersten gekoppelten Axialstellung der Schaltwelle,
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3 eine schematische Radialansicht der Schaltwelle und der Schaltstangen des Doppelkupplungsgetriebes gemäß 15 in einer zweiten gekoppelten Axialstellung der Schaltwelle,
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4 eine schematische Radialansicht der Schaltwelle und der Schaltstangen des Doppelkupplungsgetriebes gemäß 15 in einer dritten gekoppelten Axialstellung der Schaltwelle,
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5 eine schematische Radialansicht der Schaltwelle und der Schaltstangen des Doppelkupplungsgetriebes gemäß 15 in einer vierten gekoppelten Axialstellung der Schaltwelle,
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6 eine schematische Radialansicht der Schaltwelle und der Schaltstangen des Doppelkupplungsgetriebes gemäß 15 in einer fünften gekoppelten Axialstellung der Schaltwelle,
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7 eine stirnseitige Ansicht einer Schaltwelle und eine Seitenansicht einer Schaltstange,
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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,
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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,
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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,
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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,
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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,
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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,
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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
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15 eine schematische Darstellung eines den 1 bis 14 zu Grunde liegenden Doppelkupplungsgetriebes.
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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 52 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.
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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.
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Die Festräder 64, 65 des ersten Gangs G1 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 Losräder 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 Schaltwelle 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.
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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 allgemeiner 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 Schaltstange 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.
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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.
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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.
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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.
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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 zugeordneten dritten Gangs G3 führt, und eine Rückdrehung der Schaltwelle 2 entsprechend ein Auslegen des dritten Gangs G3 bewirkt.
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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.
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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.
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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 in dem 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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In der 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.
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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.
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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.
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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 Einlegen des diesem zugeordneten sechsten Gangs G6 führt, und eine Rückdrehung der Schaltwelle 2 entsprechend ein Auslegen des sechsten Gangs G6 bewirkt.
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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.
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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.
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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.
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Bezugszeichenliste
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- 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)
- I
- 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
