DE102007031811A1

DE102007031811A1 - Schaltgetriebeeinheit

Info

Publication number: DE102007031811A1
Application number: DE200710031811
Authority: DE
Inventors: Thorsten Biermann; Michael Bogner
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-07-07
Filing date: 2007-07-07
Publication date: 2009-01-08

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Schaltgetriebeeinheit zum Schalten von zumindest zwei Getriebegängen mit wenigstens einer Kupplungsvorrichtung (22, 32, 34, 42, 52). Es wird vorgeschlagen, dass die Kupplungsvorrichtung (22, 32, 34, 42, 52) selbstschaltend und/oder magnetorheologisch ausgebildet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Schaltgetriebeeinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind bereits Schaltgetriebeeinheiten zum Schalten von zumindest zwei Getriebegängen mit wenigstens einer Kupplungsvorrichtung bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltgetriebeeinheit bereitzustellen, die axial besonders kompakt gebaut werden kann. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Schaltgetriebeeinheit zum Schalten von zumindest zwei Getriebegängen mit wenigstens einer Kupplungsvorrichtung.
Es wird vorgeschlagen, dass die Kupplungsvorrichtung selbstschaltend ausgebildet ist. Ein Bauraum für eine schaltbare Kupplungsvorrichtung kann eingespart werden und Zahnradpaare, die zur Bildung von Getriebegängen vorgesehen sind, können axial direkt nebeneinander angeordnet werden. Dadurch kann eine solche Schaltgetriebeeinheit axial besonders kompakt gebaut werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Kupplungsvorrichtung mechanisch ausgebildet ist. Mechanische Kupplungsvorrichtungen sind bereits bekannt, wodurch Entwicklungskosten eingespart werden können. Unter einer „mechanischen" Kupplungsvorrichtung soll insbesondere eine Kupplungsvorrichtung verstanden werden, bei der ein Kupplungsmoment durch eine mechanische Verbindung, wie beispielsweise durch eine form- oder kraftschlüssige Verbindung zweier Bauteile, übertragen wird.
Ist die mechanische Kupplungsvorrichtung als Freilauf ausgebildet, kann eine besonders einfache Anordnung von selbstschaltenden Kupplungsvorrichtungen gefunden werden, über die zumindest zwei Getriebegänge geschaltet werden können.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn die mechanische Kupplungsvorrichtung abhängig von einer Drehzahl der Antriebswelle ein Antriebsmoment überträgt. Dadurch kann eine vorteilhafte Spreizung der Motordrehzahl erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die einem ersten Getriebegang zugeordnete Kupplungsvorrichtung dazu vorgesehen ist, unterhalb einer Grenzdrehzahl der Antriebswelle ein Antriebsmoment zu übertragen. Dadurch kann der erste Getriebegang besonders einfach geschaltet werden. Unter „vorgesehen" soll ins besondere speziell ausgestattet, ausgelegt und/oder programmiert verstanden werden.
Ist ferner die einem letzten Getriebegang zugeordnete Kupplungsvorrichtung dazu vorgesehen, oberhalb einer Grenzdrehzahl der Antriebswelle ein Antriebsmoment zu übertragen, kann dadurch besonders einfach der letzte Getriebegang geschaltet werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Kupplungsvorrichtung hydraulisch ausgebildet ist. Selbstschaltende hydraulische Kupplungsvorrichtungen sind einfach konstruierbar und haben einen geringen Verschleiß, was insbesondere für hydrodynamische Kupplungsvorrichtungen gilt. Hydrodynamische Kupplungsvorrichtungen weisen zudem ein vorteilhaft gedämpftes Schaltverhalten auf, wodurch Bauteile eingespart werden können. Insbesondere können bei hydrodynamischen Kupplungsvorrichtungen mehrere Getriebegänge gleichzeitig geschaltet werden, da hydrodynamische Kupplungsvorrichtungen einen Schlupf aufweisen. Unter einer „hydraulischen" bzw. einer „hydrodynamischen" Kupplungsvorrichtung soll insbesondere eine Kupplungsvorrichtung verstanden werden, bei der ein Kupplungsmoment über eine hydraulische Verbindung übertragen wird, wie sie beispielsweise durch die Scherkraft eines Betriebsmittels realisiert werden kann. Als Betriebsmittel für eine hydrodynamische Kupplungsvorrichtung sind insbesondere Betriebsmittel mit einer hohen Viskosität, wie beispielsweise Silikon, vorteilhaft. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die hydrodynamische Kupplungsvorrichtung eine Lamelleneinheit umfasst. Dadurch können besonders hohe Kupplungsmomente übertragen werden.
Weiter wird eine Schaltgetriebeeinheit zum Schalten von zumindest zwei Getriebegängen mit wenigstens einer Kupplungsvorrichtung, die magnetorheologisch ausgebildet ist, vorgeschlagen. Magnetorheologische Kupplungsvorrichtungen können durch eine Steuer- und/oder Regeleinheit geschaltet werden, wodurch auf Freiläufe verzichtet werden kann. Zudem kann eine magnetorheologische Kupplungsvorrichtung die Funktion einer Trennschaltkupplung über nehmen, wodurch weitere Bauteile, Baukosten und Bauraum eingespart werden können und die Schaltgetriebeeinheit axial besonders kompakt gebaut werden kann.
In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die magnetorheologische Kupplungsvorrichtung eine Lamelleneinheit, die dazu vorgesehen ist, ein Kupplungsmoment zu übertragen. Über eine Lamelleneinheit kann ein besonders hohes Kupplungsmoment übertragen werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die magnetorheologische Kupplungsvorrichtung eine Lagereinheit, die dazu vorgesehen ist, ein Kupplungsmoment zu übertragen. Ist eine Lagereinheit zusätzlich als eine Kupplungsvorrichtung ausgebildet, lassen sich weitere Bauteile und Baukosten einsparen und der axiale Bauraum kann weiter reduziert werden. Insbesondere Nadellager eignen sich als Lagereinheiten, die als magnetorheologische Kupplungsvorrichtungen ausgebildet sind. Es sind aber auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Lagereinheiten denkbar.
Es ist vorteilhaft, wenn die magnetorheologische Kupplungsvorrichtung eine Spuleneinheit umfasst, die dazu vorgesehen ist, ein Magnetfeld zu erzeugen. Eine Spuleneinheit kann einfach insbesondere durch eine Regel- und/oder Steuereinheit angesteuert werden.
Weiterhin kann die Schaltgetriebeeinheit einen Permanentmagneten umfassen, der dazu vorgesehen ist, einen Schaltvorgang auszulösen und insbesondere einen Getriebegang zu schalten. Durch einen Permanentmagneten kann einfach ein magnetisches Feld erzeugt werden, das die magnetorheologische Kupplungsvorrichtung schließt. Ist insbesondere der Permanentmagnet verschiebbar angeordnet, kann ein vorteilhaftes magnetisches Feld erzeugt werden. Der Permanentmagnet kann insbesondere anstelle der Spuleneinheiten angeordnet werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Schaltgetriebeeinheit ein Getriebemittel umfasst, das als magnetorheologisches Betriebsmittel ausgebildet ist. Unter einem „Getriebemittel" soll insbesondere ein Mittel verstanden werden, das zu einer Schmierung der beweglichen Bauteile in der Schaltgetriebeeinheit vorgesehen ist. Ist dieses Betriebsmittel magnetorheologisch ausgebildet, kann es als ein Betriebsmittel für die Kupplungsvorrichtung verwendet werden. Insbesondere durch die Verwendung unabgedichteter Lagereinheiten für die Losräder kann so einfach eine magnetorheologische Kupplungsvorrichtung realisiert werden. Dadurch lässt sich die Konstruktion weiter vereinfachen.
Weiter wird ein Verfahren für eine Schaltgetriebeeinheit zum Schalten von zumindest zwei Getriebegängen mit wenigstens einer magnetorheologischen Kupplungsvorrichtung vorgeschlagen, bei dem durch eine verschiebbare Magneteinheit ein Schaltvorgang ausgelöst wird. Als eine „Magneteinheit" sind verschiedene Bauteile denkbar, mit denen ein Magnetfeld erzeugt werden kann, wie beispielsweise ein Elektromagnet oder besonders vorteilhaft ein Permanentmagnet. Durch eine verschiebbare Magneteinheit kann einfach eine Schaltung für Einheiten mit mehreren magnetorheologischen Kupplungsvorrichtungen realisiert werden, wie insbesondere für eine Schaltgetriebeeinheit mit magnetorheologischen Kupplungsvorrichtungen.
Zeichnung
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Schaltgetriebeeinheit mit mechanischen Kupplungsvorrichtungen,
2 eine schematische Darstellung einer Schaltgetriebeeinheit mit mechanischen Kupplungsvorrichtungen und einer hydrodynamischen Kupplungsvorrichtung, die als Trennschaltkupplung dient,
3 die hydrodynamisch ausgebildete Kupplungsvorrichtung aus 2,
4 eine schematische Darstellung einer Getriebeeinheit mit hydrodynamischen Kupplungsvorrichtungen,
5 eine schematische Darstellung einer Schaltgetriebeeinheit mit magnetorheologischen Kupplungsvorrichtungen,
6 eine beispielhafte Ausgestaltung einer magnetorheologischen Kupplungsvorrichtung,
7 eine weitere Ausgestaltung einer magnetorheologischen Kupplungsvorrichtung und
8 einen Ausschnitt aus einer Schaltgetriebeeinheit mit vier Zahnradebenen.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt schematisch eine Schaltgetriebeeinheit zum Schalten von drei Getriebegängen. Über eine Antriebswelle 10a wird ein Antriebsmoment einer nicht näher dargestellten Motoreinheit in die Schaltgetriebeeinheit eingeleitet. Die Antriebswelle 10a kann über drei Zahnradpaare, die in Zahnradebenen 20a, 30a, 40a angeordnet sind, mit einer Abtriebswelle 11a verbunden werden. Die Antriebswelle 10a und die Abtriebswelle 11a sind parallel gegeneinander versetzt angeordnet. Die Schaltgetriebeeinheit umfasst drei selbstschaltende mechanische Kupplungsvorrichtungen 22a, 32a, 42a, die an als Losräder ausgebildeten Zahnrädern 21a, 31a, 41a in den Zahnradebenen 20a, 30a, 40a angeordnet sind. Die Zahnradebenen 20a, 30a, 40a sind axial direkt nebenein ander angeordnet. Die Kupplungsvorrichtungen 22a, 32a, 42a übertragen in Abhängigkeit von einer Drehzahl der Antriebswelle 10a ein Antriebsmoment, wodurch eine Spreizung der Drehzahl der Antriebswelle 10a erreicht wird.
Die erste Zahnradebene 20a ist zur Bildung eines ersten Getriebegangs vorgesehen. Das als Losrad ausgebildete Zahnrad 21a auf der Antriebswelle 10a kämmt mit einem als Festrad ausgebildeten Zahnrad 23a auf der Abtriebswelle 11a. Das Zahnrad 21a wird oberhalb einer ersten Grenzdrehzahl der Antriebswelle 10a über die mechanische Kupplungsvorrichtung 22a mit der Antriebswelle 10a verbunden. Die mechanische Kupplungsvorrichtung 22a ist als ein selbstschaltender Klemmrollenfreilauf mit einem Innenstern ausgebildet, der Klemmrollen umfasst, die oberhalb der Grenzdrehzahl aufgrund einer an den Klemmrollen angreifenden Fliehkraft in einen Klemmspalt eintreten und eine formschlüssige Verbindung herstellen.
Schaltet die Kupplungsvorrichtung oberhalb der ersten Grenzdrehzahl, kann vermieden werden, dass ein ungewolltes Antriebsmoment übertragen wird, wie beispielsweise bei einer Leerlaufdrehzahl einer als Brennkraftmaschine ausgebildeten Motoreinheit. Alternativ kann der Schaltgetriebeeinheit eine Trennkupplungsvorrichtung 12a vorangeschaltet werden, die die Motoreinheit und die Schaltgetriebeeinheit trennt, wenn kein Antriebsmoment übertragen werden soll. Die Kupplungsvorrichtung 22a kann dann als ein Klemmrollenfreilauf ausgebildet werden, der bereits bei stehender Antriebswelle 10a das Antriebsmoment übertragen kann.
Oberhalb einer zweiten Grenzdrehzahl der Antriebswelle 10a, die größer ist als die erste Grenzdrehzahl, schaltet die mechanische Kupplungsvorrichtung 32a der zweiten Zahnradebene 30a einen zweiten Getriebegang. Zur Bildung des zweiten Getriebegangs umfasst die zweite Zahnradebene 30a ein als Losrad ausgebildetes Zahnrad 31a, das mit einem als Festrad ausgebildeten Zahnrad 33a kämmt, das auf der Abtriebswelle 11a angeordnet ist. Die Kupplungsvorrichtung 32a verbindet das Zahnrad 31a mit der Antriebswelle 10a. Die Kupplungsvorrichtung 32a ist wie auch die Kupplungsvorrichtung 22a als ein Klemmrollenfreilauf mit einem Innenstern ausgebildet. Ist der zweite Getriebegang geschaltet, wird das als Losrad ausgebildete Zahnrad 21a der ersten Zahnradebene 20a mit einer höheren Drehzahl beaufschlagt als die Antriebswelle 10a und die Kupplungsvorrichtung 22a wird überholt. Unterhalb der zweiten Grenzdrehzahl wird das Antriebsmoment durch die erste Zahnradebene 20a übertragen, oberhalb der zweiten Grenzdrehzahl wird das Antriebsmoment vollständig über die zweite Zahnradebene 30a übertragen.
Oberhalb einer dritten Grenzdrehzahl der Antriebswelle 10a, die größer ist als die zweite Grenzdrehzahl, schaltet die mechanische Kupplungsvorrichtung 42a der dritten Zahnradebene 40a, die wie auch die Kupplungsvorrichtungen 22a, 32a als ein Klemmrollenfreilauf mit einem Innenstern ausgebildet ist, und ein dritter Getriebegang wird geschaltet. Zur Bildung des dritten Getriebegangs umfasst die dritte Zahnradebene 40a ein als Losrad ausgebildetes Zahnrad 41a, das mit einem als Festrad ausgebildeten Zahnrad 43a kämmt, das auf der Abtriebswelle 11a angeordnet ist. Die Kupplungsvorrichtung 42a verbindet das Zahnrad 41a mit der Antriebswelle 10a. Ist der dritte Getriebegang geschaltet, werden die Losräder 21a, 31a der ersten und zweiten Zahnradebene 20a, 30a mit einer höheren Drehzahl beaufschlagt als die Antriebswelle 10a und die entsprechenden als Freiläufe ausgebildeten Kupplungsvorrichtungen 22a, 32a werden überholt. Das Antriebsmoment wird vollständig über die dritte Zahnradebene 40a übertragen.
Mit analogen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Anordnungen von weiteren in Zahnradebenen angeordneten Zahnrädern und drehzahlabhängigen Kupplungsvorrichtungen lassen sich auch Schaltgetriebe mit einer höheren Anzahl von Getriebegängen realisieren.
2 zeigt eine Schaltgetriebeeinheit mit einer Antriebswelle 10b, einer Abtriebswelle 11b und einer als eine Trennkupplungsvorrichtung dienenden Kupplungsvorrichtung 24b. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in der 1 durch die Buchstaben b bis f in den Bezugszeichen der Ausführungsbeispiele in den 2 bis 8 ersetzt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel in der 1, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels in der 1 verwiesen werden kann.
In der Schaltgetriebeeinheit in 2 angeordnete Kupplungsvorrichtungen 22b, 32b, 42b sind gleich ausgestaltet wie die Kupplungsvorrichtungen 22a, 32a, 42a aus 1. Die Kupplungsvorrichtung 22b kann bereits bei stehender Antriebswelle 10b ein Antriebsmoment übertragen. Ein Zahnrad 23b ist als ein Losrad ausgebildet, das über die Kupplungsvorrichtung 24b mit der Abtriebswelle 11b verbunden werden kann. Die Kupplungsvorrichtung 24b ist als eine hydraulische und insbesondere hydrodynamische Kupplungsvorrichtung 24b ausgebildet, die oberhalb einer definierten Differenzdrehzahl zwischen dem Losrad 23b und der Abtriebswelle 11b eine kraftschlüssige Verbindung herstellt.
Wird bei einer stehenden Abtriebswelle 11b die Antriebswelle 10b mit einem Antriebsmoment beaufschlagt, beginnt die Antriebswelle 10b zu rotieren. Das Antriebsmoment wird über die Kupplungsvorrichtung 22b an das Zahnrad 23b weitergeleitet, welches mit der Antriebswelle 10b rotiert. Die Kupplungsvorrichtung 24b leitet das Antriebsmoment weiter, wenn eine Relativdrehzahl zwischen der Antriebswelle 10b und der Abtriebswelle 11b eine definierte Grenzdrehzahl überschreitet. Die definierte Grenzdrehzahl ist vorteilhafterweise größer als eine Leerlaufdrehzahl einer Motoreinheit.
3 zeigt die Kupplungsvorrichtung 24b, die oberhalb der definierten Grenzdrehzahl das Losrad 23b mit der Abtriebswelle 11b verbindet. Das Losrad 23b ist mit zwei Lagereinheiten 25b auf der Abtriebswelle 11b angeordnet. Die Lagereinheiten 25b sind als Rillenkugellager ausgebildet. Die Kupplungsvorrichtung 24b umfasst eine Lamelleneinheit 26b, die zwischen den Lagereinheiten 25b angeordnet ist. Lamellen 27b der Lamelleneinheit 26b sind geschichtet angeordnet, wobei die Lamellen 27b abwechselnd zu der Abtriebs welle 11b und dem Losrad 23b gehören. Ein Zwischenraum 28b zwischen den Lamellen 27b ist mit einem Betriebsmittel gefüllt, das durch ein flüssiges Silikon mit einer hohen Viskosität gebildet wird. Die Lagereinheiten 25b sind nach innen abgedichtet, wodurch das sich zwischen den Lagereinheiten 25b, der Abtriebswelle 11b und dem Losrad 23b befindliche Betriebsmittel nicht austreten kann. Eine solche hydrodynamische Kupplungsvorrichtung 24b baut ab einer definierten Differenzdrehzahl zwischen dem Losrad 23b und der Abtriebswelle 11b ein Kupplungsmoment auf.
4 zeigt schematisch eine alternative Schaltgetriebeeinheit mit einer Antriebswelle 10c und einer Abtriebswelle 11c. Kupplungsvorrichtungen 22c, 32c, 42c sind als selbstschaltende hydrodynamische Kupplungsvorrichtungen 22c, 32c, 42c ausgebildet. Eine Ausgestaltung der Kupplungsvorrichtungen 22c, 32c, 42c ist analog zu der Kupplungsvorrichtung 24b aus 3.
Die Kupplungsvorrichtung 22c schaltet einen ersten Getriebegang. Sie verbindet ein als Losrad ausgeführtes Zahnrad 21c mit der Antriebswelle 10c, wenn eine Relativdrehzahl zwischen der Antriebswelle 10c und dem Zahnrad 21c größer ist als eine erste Grenzdrehzahl. Ein über die Antriebswelle 10c eingeleitetes Antriebsmoment wird dann über das Zahnrad 21c und ein Zahnrad 23c auf die Abtriebswelle 11c übertragen. Das Zahnrad 23c ist als Losrad ausgeführt, das mittels einer Kupplungsvorrichtung 24c mit der Abtriebswelle 11c verbunden ist. Die Kupplungsvorrichtung 24c ist als ein Freilauf ausgebildet, der nur ein Moment von der Antriebswelle 10c auf die Abtriebswelle 11c übertragen kann.
Ist der erste Getriebegang geschaltet, wird ein als Losrad ausgebildetes Zahnrad 31c einer zweiten Zahnradebene 30c mit einer Drehzahl beaufschlagt, die größer ist als eine Drehzahl des Zahnrads 21c. Das Zahnrad 31c ist mittels der Kupplungsvorrichtung 32c mit der Antriebswelle 10c verbunden. Die Kupplungsvorrichtung 32c schaltet einen zweiten Getriebegang, wenn eine Relativdrehzahl zwischen der Antriebswelle 10c und dem Zahnrad 31c größer ist als eine zweite Grenzdrehzahl. Ist der zweite Getriebegang geschaltet, dreht sich die Abtriebswelle 11c schneller als das Zahnrad 23c einer ersten Zahnradebene 20c, und die als Freilauf ausgebildete Kupplungsvorrichtung 24c entsperrt das Zahnrad 23c und die Abtriebswelle 11c. Das Antriebsmoment wird dann über das Zahnrad 31c und ein als Losrad ausgeführtes Zahnrad 33c übertragen. Das Losrad 33c ist mittels einer analog zu der Kupplungsvorrichtung 24c ausgestalteten Kupplungsvorrichtung 34c, die als ein Freilauf ausgebildet ist, mit der Abtriebswelle 11c verbunden.
Ist der zweite Getriebegang geschaltet, wird ein als Losrad ausgebildetes Zahnrad 41c einer dritten Zahnradebene 40c mit einer Drehzahl beaufschlagt, die größer ist als eine Drehzahl des Zahnrads 31c der zweiten Zahnradebene 30c. Liegt eine Relativdrehzahl zwischen dem Zahnrad 41c und der Antriebswelle 10c oberhalb einer dritten Grenzdrehzahl, verbindet die Kupplungsvorrichtung 42c die Antriebswelle 10c und das Losrad 41c miteinander und das Antriebsmoment wird über die dritte Zahnradebene 40c, die neben dem Zahnrad 41c ein auf der Abtriebswelle 11c als Festrad angeordnetes Zahnrad 43c umfasst, übertragen. Ist der dritte Gang geschaltet, dreht sich die Abtriebswelle 11c schneller als die Zahnräder 21c, 31c und die entsprechenden Kupplungsvorrichtungen 22c, 32c sind aufgrund ihrer Ausbildung als Freiläufe entsperrt.
5 zeigt schematisch eine Ausgestaltung einer Schaltgetriebeeinheit mit Kupplungsvorrichtungen 22d, 32d, 42d, die magnetorheologisch ausgebildet sind. Bei einer Verwendung von magnetorheologischen Kupplungsvorrichtungen 22d, 32d, 42d kann auf eine Trennkupplung verzichtet werden. Die magnetorheologischen Kupplungsvorrichtungen 22d, 32d, 42d können durch eine Regel- und Steuereinheit 13d, die in Einheit mit einer Motorsteuereinheit ausgeführt sein kann, drehzahlabhängig und drehzahlunabhängig geschaltet werden.
6 zeigt beispielhaft eine Ausgestaltung der Kupplungsvorrichtung 32d, die beiden anderen Kupplungsvorrichtungen 22d, 42d sind analog ausgeführt. Die Kupplungsvorrichtung 32d umfasst eine Lamelleneinheit 36d, die ein Kupplungsmoment überträgt. Ein Zwischenraum 38d zwischen Lamellen 37d ist mit einem magnetorheologischen Betriebsmittel gefüllt. Zusätzlich umfasst die Kupplungsvorrichtung 32d eine Spuleneinheit 39d, die im Zwischenraum 38d ein magnetisches Feld erzeugen kann. Die Spuleneinheit 39d umfasst zwei elektrische Spulen. Ist das magnetische Feld angelegt, erhöht sich eine Viskosität des magnetorheologischen Betriebsmittels. Eine dadurch bedingte erhöhte Scherwirkung der Lamelleneinheit 36d schließt die magnetorheologische Kupplungsvorrichtung 32d.
7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer magnetorheologischen Kupplungsvorrichtung 32e, wie sie alternativ zu den in 5 gezeigten Kupplungsvorrichtungen 22d, 32d, 42d angeordnet werden kann.
Bei der magnetorheologischen Kupplungsvorrichtung 32e wird eine Lamelleneinheit weggelassen. Eine Lagereinheit 35e ist als ein unabgedichtetes Nadellager ausgeführt. Ein Getriebemittel der Schaltgetriebeeinheit ist magnetorheologisch ausgebildet. Durch die unabgedichteten Nadellager kann das Getriebemittel in die Lagereinheiten 35e eindringen und dient dort als ein Betriebsmittel der Kupplungsvorrichtungen 32e. Wird durch eine Spuleneinheit 39e ein magnetisches Feld im Bereich der Lagereinheit 35e erzeugt, erhöht sich eine Viskosität des Betriebsmittels. Dadurch wird eine Drehbewegung der Lagereinheit 35e gehemmt und ein Kupplungsmoment übertragen. Ein entsprechender Getriebegang ist dadurch eingelegt.
8 zeigt einen Ausschnitt aus einer Schaltgetriebeeinheit mit vier Zahnradebenen 20f, 30f, 40f, 50f. Magnetorheologische Kupplungsvorrichtungen 22f, 32f, 42f, 52f umfassen Lagereinheiten 25f, 35f, 45f, 55f zur Schaltung der Kupplungsvorrichtungen 22f, 32f, 42f, 52f und sind gleich aufgebaut wie die in 7 gezeigte magnetorheologische Kupplungsvorrichtung 32e. Als Losräder ausgebildete Zahnräder 21f, 31f, 41f, 51f auf einer Antriebswelle 10f kämmen mit nicht näher dargestellten Festrädern auf einer Abtriebswelle
Auf Spuleneinheiten zur Schaltung der magnetorheologischen Kupplungsvorrichtungen 22f, 32f, 42f, 52f wird verzichtet. Stattdessen umfasst die Schaltge triebeeinheit einen koaxial zu der als eine Hohlwelle ausgebildeten Antriebswelle 10f angeordneten Permanentmagneten 14f. Der Permanentmagnet 14f ist axial verschiebbar. Durch Verschieben des Permanentmagneten 14f wird ein Schaltvorgang ausgelöst und ein anderer Getriebegang geschaltet. Ein Aktuator, der den Permanentmagneten 14f verschiebt, ist nicht näher dargestellt. Wird der Permanentmagnet 14f innerhalb eines der Losräder 21f, 31f, 41f, 51f angeordnet, wird die entsprechende magnetorheologische Kupplungsvorrichtung 22f, 32f, 42f, 52f geschlossen und damit ein entsprechender Getriebegang geschaltet.
Als Aktuator sind verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Aktuatoren denkbar. Vorteilhaft sind elektrische Aktuatoren und insbesondere hydraulische Aktuatoren, wie beispielsweise ein zweifach wirkender Zylinder, in dessen Kolbenboden der Permanentmagnet 14f eingesetzt ist.
Sollen über die Schaltgetriebeeinheit größere Antriebsmomente übertragen werden, als die magnetorheologischen Kupplungsvorrichtungen 22f, 32f, 42f, 52f übertragen können, ist zumindest eine Synchronisation der Losräder 21f, 31f, 41f, 51f der Zahnradebenen 20f, 30f, 40f, 50f möglich. Die Losräder 21f, 31f, 41f, 51f könnten dann nach der Synchronisation vergleichbar zu herkömmlichen Schaltgetriebeeinheiten gekuppelt werden.

10: Antriebswelle
11: Abtriebswelle
12: Trennkupplungsvorrichtung
13: Steuer- und Regeleinheit
14: Permanentmagnet
20: Erste Zahnradebene
21: Zahnrad
22: Kupplungsvorrichtung
23: Zahnrad
24: Kupplungsvorrichtung
25: Lagereinheit
26: Lamelleneinheit
27: Lamelle
28: Zwischenraum
30: Zweite Zahnradebene
31: Zahnrad
32: Kupplungsvorrichtung
33: Zahnrad
34: Kupplungsvorrichtung
35: Lagereinheit
36: Lamelleneinheit
37: Lamelle
38: Zwischenraum
39: Spuleneinheit
40: Dritte Zahnradebene
41: Zahnrad
42: Kupplungsvorrichtung
43: Zahnrad
45: Lagereinheit
50: Zahnradebene
51: Zahnrad
52: Kupplungsvorrichtung
55: Lagereinheit

Claims

Schaltgetriebeeinheit zum Schalten von zumindest zwei Getriebegängen mit wenigstens einer Kupplungsvorrichtung (22, 32, 34, 42, 52), dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsvorrichtung (22, 32, 34, 42) selbstschaltend ausgebildet ist.
Schaltgetriebeeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsvorrichtung (22, 32, 34, 42) mechanisch ausgebildet ist.
Schaltgetriebeeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Kupplungsvorrichtung (22, 32, 34, 42) als ein Freilauf ausbildet ist.
Schaltgetriebeeinheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Kupplungsvorrichtung (22, 32, 34, 42) dazu vorgesehen ist, abhängig von einer Drehzahl einer Antriebswelle (10) ein Antriebsmoment zu übertragen.
Schaltgetriebeeinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die einem ersten Getriebegang zugeordnete Kupplungsvorrichtung (22) dazu vorgesehen ist, unterhalb einer Grenzdrehzahl der Antriebswelle (10) ein Antriebsmoment zu übertragen.
Schaltgetriebeeinheit nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die einem letzten Getriebegang zugeordnete Kupplungsvorrichtung (42) dazu vorgesehen ist, oberhalb einer Grenzdrehzahl der Antriebswelle (10) ein Antriebsmoment zu übertragen.
Schaltgetriebeeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsvorrichtung (22, 24, 32, 42) hydraulisch ausgebildet ist.
Schaltgetriebeeinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Kupplungsvorrichtung (22, 24, 32, 42) hydrodynamisch ausgebildet ist.
Schaltgetriebeeinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrodynamische Kupplungsvorrichtung (22, 24, 32, 42) eine Lamelleneinheit (26) umfasst.
Schaltgetriebeeinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsvorrichtung (22, 32, 42, 52) magnetorheologisch ausgebildet ist.
Schaltgetriebeeinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetorheologische Kupplungsvorrichtung (32) eine Lamelleneinheit (36) umfasst, die dazu vorgesehen ist, ein Kupplungsmoment zu übertragen.
Schaltgetriebeeinheit nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetorheologische Kupplungsvorrichtung (22, 32, 42, 52) eine Lagereinheit (25, 35, 45, 55) umfasst, die dazu vorgesehen ist, ein Kupplungsmoment zu übertragen.
Schaltgetriebeeinheit nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetorheologische Kupplungsvorrichtung (22, 32, 42) eine Spuleneinheit (39) umfasst, die dazu vorgesehen ist, ein Magnetfeld zu erzeugen.
Schaltgetriebeeinheit nach einem der Ansprüche 10 bis 13, gekennzeichnet durch einen Permanentmagneten (14), die dazu vorgesehen ist, einen Schaltvorgang auszulösen.
Schaltgetriebeeinheit nach einem der Ansprüche 10 bis 14, gekennzeichnet durch ein Getriebemittel, das als magnetorheologisches Betriebsmittel ausgebildet ist.
Verfahren für eine Schaltgetriebeeinheit zum Schalten von zumindest zwei Getriebegängen, mit wenigstens einer magnetorheologischen Kupplungsvorrichtung (22, 32, 42, 52), insbesondere für eine Schaltgetriebeeinheit, nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine verschiebbare Magneteinheit ein Schaltvorgang ausgelöst wird.