DE102007051733A1

DE102007051733A1 - Gangwahlbaugruppe mit verschachteltem differentiell drehbarem Rohr

Info

Publication number: DE102007051733A1
Application number: DE102007051733A
Authority: DE
Inventors: Jeff Copley Hemphill; Mavinkal Broadview Heights Jayaram; Brian Lee; Robert Southam
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-10-26
Filing date: 2007-10-25
Publication date: 2008-06-26
Also published as: WO2008049893A1; WO2008049892A2; DE102007051736A1; WO2008049892A3; DE102007051732A1; DE102007051738A1; WO2008049894A1; WO2008049895A1; WO2008049896A1; US20120043174A1; US20080099295A1; US8544625B2; DE102007051734A1; WO2008049891A1; DE102007051735A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung enthält allgemein eine Gangwahlbaugruppe mit einem Rohr mit mindestens einem Eingriffsmerkmal, das so beschaffen ist, dass es innerhalb einer Antriebswelle für ein Getriebe angeordnet ist, wobei das Getriebe mindestens ein Zahnrad enthält und die Antriebswelle mindestens eine Zahnradbetätigungsbaugruppe enthält; und einem Differentialdrehelement, das mit dem Rohr gekoppelt ist und so beschaffen ist, dass es mit der Antriebswelle gekoppelt ist, so dass das Rohr in Bezug auf die Antriebswelle differentiell drehbar ist. Das Rohr ist so beschaffen, dass es sich differentiell dreht, so dass das Eingriffsmerkmal mit der Betätigungsbaugruppe in Eingriff kommt und das Getriebe ein jeweiliges Zahnrad von dem mindestens einen Zahnrad einrückt. Die Baugruppe enthält ein Mittel zum Verlagern eines Abschnitts des Differentialdrehelements, so dass sich das Rohr axial und rotatorisch in Bezug auf die Antriebswelle verlagert. Der Abschnitt steht axial und rotatorisch mit einem Schnittstellenelement in Eingriff, um das Rohr steuerbar zu positionieren.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Auswählen und Einrücken eines Gangs in einem Kraftfahrzeuggetriebe. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein verschachteltes, differentiell drehbares Rohr in einer Antriebswelle, das verwendet wird, um den Betrieb der Gangwahl- und Einrückbaugruppen im Getriebe zu steuern.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Es ist bekannt, Synchronisationseinrichtungen, die typischerweise aus einer Kegelkupplung und einer Klauenkupplung bestehen, zu verwenden, um Zahnräder in einem Getriebe auszuwählen und in Eingriff zu bringen. Eine separate Synchronisationseinrichtung muss für jedes Zahnrad verwendet werden. Leider nimmt jede Synchronisationseinrichtung beträchtlichen axialen Raum im Getriebe ein. Dieser axiale Raum vergrößert unerwünscht die Länge einer Abtriebswelle, an der die Zahnräder angebracht sind, was anschließend die Län ge des Getriebes vergrößert. Die Synchronisationseinrichtungen bewegen sich auch axial während Betätigungen, was die Längenanforderung der Welle weiter erhöht. Die Vergrößerung der Wellenlänge kann durch die Verwendung von zwei kürzeren Wellen angegangen werden; die zwei Wellen erhöhen jedoch das Gewicht und die Kosten des Getriebes.
Folglich besteht ein lange empfundener Bedarf an einem Mittel zum Auswählen und Einrücken von Zahnrädern, die weniger axialen Platz in einem Getriebe nutzen würden.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung enthält allgemein eine Gangwahlbaugruppe mit: einem ersten Rohr mit mindestens einem ersten Eingriffsmerkmal, wobei das erste Rohr so beschaffen ist, dass es innerhalb einer Antriebswelle für ein Getriebe angeordnet ist, wobei das Getriebe mindestens ein Zahnrad enthält und die Antriebswelle mindestens eine Zahnradbetätigungsbaugruppe enthält; und ein Differentialdrehelement, das mit dem ersten Rohr gekoppelt ist und so beschaffen ist, dass es mit der Antriebswelle gekoppelt ist, so dass das erste Rohr in Bezug auf die Antriebswelle differentiell drehbar ist. Das erste Rohr ist so beschaffen, dass es sich differentiell dreht, so dass das mindestens eine erste Eingriffsmerkmal mit der mindestens einen Zahnradbetätigungsbaugruppe in Eingriff kommt und das Getriebe mit einem jeweiligen Zahnrad von dem mindestens einen Zahnrad in Eingriff kommt. Die Gangwahlbaugruppe enthält ein Mittel zum Verlagern eines Abschnitts des Differentialdrehelements, so dass sich das erste Rohr axial und rotatorisch in Bezug auf die Antriebswelle verlagert. Die Gangwahlbaugruppe enthält ein Schnittstellenelement, das so beschaffen ist, dass es innerhalb der Antriebswelle angeordnet ist und an der Antriebswelle rotatorisch fixiert ist. Der Abschnitt des Differentialdrehelements steht mit dem Schnittstellenelement axial und rotatorisch in Eingriff, um das erste Rohr steuerbar zu positionieren.
In einigen Aspekten enthält das steuerbare Positionieren des ersten Rohrs das Drehen oder axiale Verlagern des ersten Rohrs. In einigen Aspekten enthält das Differentialdrehelement einen Zahnradsatz. In einigen Aspekten enthält der Zahnradsatz einen Planetenradsatz, wobei der Planetenradsatz einen ersten Ringträger, der stabil am ersten Rohr befestigt ist, und einen zweiten Ringträger, der so beschaffen ist, dass er stabil an der Antriebswelle befestigt ist, enthält, und der Abschnitt des Differentialdrehelements enthält den ersten Ringträger. In einigen Aspekten enthält der erste Ringträger mindestens einen Vorsprung, das Schnittstellenelement enthält mindestens einen Schlitz und der mindestens eine Vorsprung ist axial und rotatorisch durch den mindestens einen Schlitz verlagerbar. In einigen Aspekten enthält das Mittel zum Verlagern eines Abschnitts des Differentialdrehelements eine Welle, die mit dem Abschnitt des Differentialdrehelements verbunden ist und so beschaffen ist, dass sie eine Drehbewegung auf den Abschnitt des Differentialdrehelements überträgt.
In einigen Aspekten enthält das Mittel zum Verlagern eines Abschnitts des Differentialdrehelements einen Aktor, die Welle ist mit dem Aktor verbunden und der Aktor ist so beschaffen, dass er die Welle dreht. In einigen Aspekten ist der Aktor aus der Gruppe ausgewählt, die aus einem Elektromotor und einem hydraulischen Aktor besteht. In einigen Aspekten enthält das mindestens eine erste Eingriffsmerkmal mehrere erste Eingriffsmerkmale, die mindestens eine jeweilige Zahnradbetätigungsbaugruppe enthält mehrere Zahnradbetätigungsbaugruppen und die mehreren ersten Eingriffsmerkmale sind derart angeordnet, dass nicht mehr als eine Zahnradbetätigungsbaugruppe von den mehreren Zahnradbetätigungsbaugruppen mit den mehreren ersten Eingriffsmerkmalen auf einmal in Eingriff steht.
In einigen Aspekten enthält das mindestens eine erste Eingriffsmerkmal eine Kerbe in einer äußeren Oberfläche des ersten Rohrs, die mindestens eine jeweilige Zahnradbetätigungsbaugruppe enthält einen Stift, der gegen das erste Rohr gedrückt wird, und das erste Rohr kann ausgerichtet werden, um den Stift mit der Kerbe in Eingriff zu bringen, so dass das Getriebe ein jeweiliges Zahn rad von dem mindestens einen Zahnrad einrückt; oder das mindestens eine erste Eingriffsmerkmal enthält eine Kerbe in einer äußeren Oberfläche des ersten Rohrs, die mindestens eine jeweilige Zahnradbetätigungsbaugruppe enthält einen Stift, der mit der Kerbe in Eingriff steht, und das erste Rohr ist verlagerbar, um den Stift und die Kerbe voneinander zu lösen, so dass das Getriebe ein jeweiliges Zahnrad von dem mindestens einen Zahnrad ausrückt.
In einigen Aspekten ist das erste Rohr steuerbar mit dem Differentialdrehelement verbunden, das mindestens eine Zahnrad enthält eine erste und eine zweite Gruppe von Zahnrädern und das erste Rohr ist der ersten Gruppe zugeordnet, und die Baugruppe enthält ein zweites Rohr mit mindestens einem zweiten Eingriffsmerkmal, wobei das zweite Rohr so beschaffen ist, dass es innerhalb der Antriebswelle angeordnet ist, das zweite Rohr steuerbar mit dem Differentialdrehelement gekoppelt ist und so beschaffen ist, dass es mit der Antriebswelle gekoppelt ist, so dass das zweite Rohr in Bezug auf die Antriebswelle differentiell drehbar ist. Das zweite Rohr ist so beschaffen, dass es sich differentiell dreht, so dass das mindestens eine zweite Eingriffsmerkmal mit der mindestens einen Zahnradbetätigungsbaugruppe in Eingriff kommt und das Getriebe ein jeweiliges Zahnrad von der zweiten Gruppe von Zahnrädern einrückt. In einigen Aspekten verlagert das Mittel zum Verlagern eines Abschnitts des Differentialdrehelements axial und rotatorisch das zweite Rohr in Bezug auf die Antriebswelle und der Abschnitt des Differentialdrehelements kommt axial und rotatorisch mit dem Schnittstellenelement in Eingriff, um das zweite Rohr steuerbar zu positionieren.
Die vorliegende Erfindung enthält allgemein auch eine Gangwahlbaugruppe mit: einem ersten Rohr mit mindestens einem ersten Eingriffsmerkmal, wobei das erste Rohr so beschaffen ist, dass es innerhalb einer Antriebswelle für ein Getriebe angeordnet ist, wobei das Getriebe eine erste und eine zweite Gruppe von Zahnrädern enthält und die Antriebswelle mehrere Zahnradbetätigungsbaugruppen enthält; einem zweiten Rohr mit mindestens einem zweiten Eingriffsmerkmal, wobei das zweite Rohr so beschaffen ist, dass es innerhalb der Antriebswelle angeordnet ist; und einem Differentialdrehelement, das mit dem ersten und dem zweiten Rohr steuerbar gekoppelt ist und so beschaffen ist, dass es mit der Antriebswelle gekoppelt ist, so dass das erste und das zweite Rohr in Bezug auf die Antriebswelle differentiell drehbar sind. Das erste und das zweite Rohr sind so beschaffen, dass sie sich differentiell drehen, so dass das mindestens eine erste und zweite Eingriffsmerkmal mit der mindestens einen Zahnradbetätigungsbaugruppe in Eingriff kommen und das Getriebe jeweilige Zahnräder von der ersten und der zweiten Gruppe von Zahnrädern einrückt. Die Gangwahlbaugruppe enthält ein Mittel zum Verlagern eines Abschnitts des Differentialdrehelements, so dass sich das erste und das zweite Rohr axial und rotatorisch in Bezug auf die Antriebswelle verlagern. Die Gangwahlbaugruppe enthält ein Schnittstellenelement, das so beschaffen ist, dass es innerhalb der Antriebswelle angeordnet ist und an der Antriebswelle rotatorisch befestigt ist. Der Abschnitt des Differentialdrehelements steht axial und rotatorisch mit dem Schnittstellenelement in Eingriff, um das erste und das zweite Rohr steuerbar zu positionieren.
In einigen Aspekten enthält der Zahnradsatz einen Planetenradsatz mit einem ersten Ringträger, der steuerbar mit dem ersten und dem zweiten Rohr verbindbar ist, und einem zweiten Ringträger, der so beschaffen ist, dass er stabil an der Antriebswelle befestigt ist, und der Abschnitt des Differentialdrehelements enthält den ersten Ringträger. In einigen Aspekten enthält der erste Ringträger mindestens einen Vorsprung, das Schnittstellenelement enthält mindestens einen Schlitz und der mindestens eine Vorsprung ist durch den mindestens einen Schlitz axial und rotatorisch verlagerbar. In einigen Aspekten enthält das Mittel zum Verlagern eines Abschnitts des Differentialdrehelements eine Welle, die mit einem Aktor und dem Abschnitt des Differentialdrehelements verbunden ist, wobei die Welle so beschaffen ist, dass sie eine Drehbewegung vom Aktor auf den Abschnitt des Differentialdrehelements überträgt, um den Abschnitt des Differentialdrehelements zu verlagern.
In einigen Aspekten enthalten das mindestens eine erste und zweite Eingriffsmerkmal mehrere erste bzw. zweite Eingriffsmerkmale, die mindestens eine jeweilige Zahnradbetätigungsbaugruppe enthält mehrere Zahnradbetäti gungsbaugruppen für die erste Gruppe und mehrere Zahnradbetätigungsbaugruppen für die zweite Gruppe, wobei die mehreren ersten und zweiten Eingriffsmerkmale derart angeordnet sind, dass nicht mehr als eine Zahnradbetätigungsbaugruppe von jeweils den mehreren Zahnradbetätigungsbaugruppen für die erste und die zweite Gruppe mit den mehreren ersten bzw. zweiten Eingriffsmerkmalen auf einmal in Eingriff steht.
In einigen Aspekten enthält das mindestens eine erste und zweite Eingriffsmerkmal mehrere erste bzw. zweite Eingriffsmerkmale, die mindestens eine jeweilige Zahnradbetätigungsbaugruppe enthält jeweilige mehrere Zahnradbetätigungsbaugruppen für die erste und die zweite Gruppe und die mehreren ersten und zweiten Eingriffsmerkmale sind derart angeordnet, dass nicht mehr als eine Zahnradbetätigungsbaugruppe von jeweils den jeweiligen mehreren Zahnradbetätigungsbaugruppen für die erste und die zweite Gruppe mit den mehreren ersten bzw. zweiten Eingriffsmerkmalen auf einmal in Eingriff gebracht werden kann.
In einigen Aspekten enthält das mindestens eine erste und zweite Eingriffsmerkmal mehrere erste bzw. zweite Eingriffsmerkmale, die mindestens eine jeweilige Zahnradbetätigungsbaugruppe enthält jeweilige mehrere Zahnradbetätigungsbaugruppen für die erste und die zweite Gruppe und die mehreren ersten und zweiten Eingriffsmerkmale sind derart angeordnet, dass eine Zahnradbetätigungsbaugruppe von jeweils den jeweiligen mehreren Zahnradbetätigungsbaugruppen für die erste und die zweite Gruppe gleichzeitig mit den mehreren ersten bzw. zweiten Eingriffsmerkmalen in Eingriff gebracht werden kann.
Die vorliegende Erfindung enthält allgemein auch eine Gangwahlbaugruppe mit: einem Rohr mit mindestens einem Eingriffsmerkmal, wobei das Rohr so beschaffen ist, dass es innerhalb einer Antriebswelle für ein Getriebe angeordnet ist, wobei das Getriebe mindestens ein Zahnrad enthält und die Antriebswelle mindestens eine Zahnradbetätigungsbaugruppe enthält; einem Planetenradsatz mit einem ersten Ringträger, der stabil am Rohr befestigt ist, und einem zweiten Ringträger, der so beschaffen ist, dass er stabil an der Antriebswelle befestigt ist, so dass das Rohr in Bezug auf die Antriebswelle differentiell drehbar ist, wobei der erste Ringträger einen Vorsprung enthält; einem Mittel zum axialen und rotatorischen Verlagern des ersten Ringträgers; und einem Schnittstellenelement, das so beschaffen ist, dass es innerhalb der Antriebswelle angeordnet ist und rotatorisch an der Antriebswelle befestigt ist, wobei das Schnittstellenelement mindestens einen Schlitz enthält. Der erste Ringträger verlagert sich axial und rotatorisch durch den mindestens einen Schlitz, um das Rohr steuerbar zu positionieren, so dass das mindestens eine erste Eingriffsmerkmal mit der mindestens einen Zahnradbetätigungsbaugruppe in Eingriff kommt und das Getriebe ein jeweiliges Zahnrad von dem mindestens einen Zahnrad einrückt.
Die vorliegende Erfindung enthält allgemein eine Gangwahlbaugruppe mit: einem Rohr mit mindestens einem Eingriffsmerkmal, wobei das Rohr so beschaffen ist, dass es innerhalb einer Antriebswelle für ein Getriebe angeordnet ist, wobei das Getriebe mehrere Zahnräder enthält; mindestens einer Zahnradbetätigungsbaugruppe, die so beschaffen ist, dass sie an der Antriebswelle angeordnet ist; und einem Differentialdrehelement, das mit dem Rohr gekoppelt ist und so beschaffen ist, dass es mit der Antriebswelle gekoppelt ist, so dass das Rohr in Bezug auf die Antriebswelle differentiell drehbar ist. Die differentielle Drehbarkeit ist so beschaffen, dass bewirkt wird, dass das mindestens eine Eingriffsmerkmal mit der mindestens einen Zahnradbetätigungsbaugruppe in Eingriff kommt, so dass das Getriebe ein jeweiliges Zahnrad von den mehreren Zahnrädern einrückt. Die Gangwahlbaugruppe enthält ein Mittel zum Verlagern eines Abschnitts des Differentialdrehelements, so dass sich das Rohr axial und rotatorisch in Bezug auf die Antriebswelle verlagert. Die Gangwahlbaugruppe enthält ein Schnittstellenelement, das so beschaffen ist, dass es innerhalb der Antriebswelle angeordnet ist und an der Antriebswelle rotatorisch befestigt ist. Der Abschnitt des Differentialdrehelements steht axial und rotatorisch mit dem Schnittstellenelement in Eingriff, um das erste Rohr steuerbar zu positionieren.
Es ist eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die axiale Länge einer Baugruppe zu verringern, um die Auswahl und Einkupplung von Zahnrädern in einem Getriebe zu steuern.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Baugruppe zu schaffen, die zu einer Antriebswelle für ein Getriebe koaxial ist, um die Auswahl und Einkupplung von Zahnrädern für das Getriebe zu steuern.
Diese und weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung und aus den begleitenden Zeichnungen und Ansprüchen leicht erkennbar.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Art und Betriebsart der vorliegenden Erfindung werden nun in der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung mit den begleitenden Zeichnungsfiguren genauer beschrieben, in denen:
1 eine Querschnittsansicht einer Gangwahlbaugruppe der vorliegenden Erfindung mit axialer Aktivierung ist;
2 eine Ansicht der Baugruppe und Antriebswelle in 1 in auseinandergezogener Anordnung ist;
3 eine perspektivische Ansicht des Rohrs in 1 ist;
4 eine Ansicht des Differentialdrehelements in 1 in auseinandergezogener Anordnung ist;
5 eine Querschnittsansicht der Welle für das Verlagerungsmittel in 1 ist;
6 eine Querschnittsansicht der Antriebswelle in 1 ist;
7 ein Detail von 1 ist, das das Schnittstellenelement und die Antriebswelle zeigt;
8 eine perspektivische Querschnittsansicht des Schnittstellenelements in 1 ist;
9 bis 12 eine Folge des Ausrückens, Verriegelns und Einrückens eines neuen Zahnrades unter Verwendung der in 1 gezeigten Baugruppe zeigen;
13 eine Querschnittsansicht einer Gangwahlbaugruppe der vorliegenden Erfindung mit Drehaktivierung ist;
14 eine Ansicht der Baugruppe und Antriebswelle in 13 in auseinandergezogener Anordnung ist;
15 eine perspektivische Ansicht des Rohrs in 13 ist;
16 eine Ansicht des Differentialdrehelements in 13 in auseinandergezogener Anordnung ist;
17 eine Querschnittsansicht der Welle für das Verlagerungsmittel in 13 ist;
18 eine Querschnittsansicht der Antriebswelle und Schnittstellenbaugruppe in 13 ist;
19 eine perspektivische Querschnittsansicht der Antriebswelle in 13 ist;
20 ein Detail von 13 ist, das das Schnittstellenelement und die Antriebswelle zeigt;
21 eine perspektivische Querschnittsansicht des Schnittstellenelements in 13 ist;
22 eine Querschnittsansicht der Gangwahlbaugruppe der vorliegenden Erfindung mit doppelten Rohren und Drehaktivierung ist;
23 eine teilweise Ansicht der Baugruppe in 22 in auseinandergezogener Anordnung ist;
24 eine perspektivische Ansicht des Rohrs für gerade Zahnräder in 22 ist;
25 eine perspektivische Ansicht des Rohrs für ungerade Zahnräder in 22 ist;
26 eine Ansicht des Differentialdrehelements in 22 in auseinandergezogener Anordnung ist;
27 eine Querschnittsansicht der Welle für das Verlagerungsmittel in 22 ist;
28 eine Querschnittsansicht der Antriebswelle in 22 ist;
29 eine perspektivische Ansicht der Rohrmuffe in 22 ist;
30 ein Detail von 22 ist, das das Schnittstellenelement und die Antriebswelle zeigt;
31 eine perspektivische Querschnittsansicht der Schnittstellenbaugruppe in 22 ist;
32 eine Querschnittsansicht einer Gangwahlbaugruppe der vorliegenden Erfindung für ein Motorrad ist;
33 eine Ansicht des Differentialdrehelements in 32 in auseinandergezogener Anordnung ist;
34 eine Querschnittsansicht der Welle für das Verlagerungsmittel in 32 ist;
35 eine Querschnittsansicht der Antriebswelle in 32 ist;
36 eine perspektivische Ansicht des Rohrs in 32 ist;
37 eine perspektivische Ansicht des Schnittstellenelements ist;
38 eine perspektivische Ansicht der Gangwahlbaugruppe in 32 mit einem Gangschaltmechanismus ist; und
39 eine perspektivische Ansicht der Gangwahlbaugruppe in 32 mit einem Gangschaltmechanismus ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Zu Beginn sollte erkannt werden, dass gleiche Zeichnungsnummern in verschiedenen Zeichnungsansichten identische oder funktional ähnliche Strukturelemente der Erfindung identifizieren. Obwohl die vorliegende Erfindung in Bezug auf das beschrieben wird, was derzeit als bevorzugte Aspekte betrachtet wird, soll es selbstverständlich sein, dass die Erfindung, wie beansprucht, nicht auf die offenbarten Aspekte begrenzt ist.
Ferner ist es selbstverständlich, dass diese Erfindung nicht auf die spezielle Methodologie, die speziellen Materialien und Modifikationen, die beschrieben sind, begrenzt ist, und an sich natürlich variieren kann. Es ist auch selbstver ständlich, dass die hierin verwendete Terminologie nur für den Zweck der Beschreibung spezieller Aspekte dient und den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, der nur durch die beigefügten Ansprüche begrenzt ist, nicht begrenzen soll.
Wenn nicht anders definiert, besitzen alle hierin verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe dieselbe Bedeutung, wie sie üblicherweise von einem gewöhnlichen Fachmann auf dem Gebiet, in das diese Erfindung gehört, verstanden wird. Obwohl beliebige Verfahren, Vorrichtungen oder Materialien, die zu den hierin beschriebenen ähnlich oder äquivalent sind, bei der Ausführung oder beim Testen der Erfindung verwendet werden können, werden nun die bevorzugten Verfahren, Vorrichtungen und Materialien beschrieben.
1 ist eine Querschnittsansicht einer Gangwahlbaugruppe 100 der vorliegenden Erfindung mit axialer Aktivierung.
2 ist eine Ansicht der Baugruppe 100 und der Antriebswelle in 1 in auseinandergezogener Anordnung.
3 ist eine perspektivische Ansicht des Rohrs in 1.
4 ist eine Ansicht des Differentialdrehelements 112 in 1 in auseinandergezogener Anordnung. Das Folgende sollte angesichts der 1 bis 4 betrachtet werden. Die Baugruppe 100 enthält ein Rohr 102 mit mindestens einem Eingriffsmerkmal 104. In einigen Aspekten ist das Merkmal 104 ein Vorsprung. Das Rohr 102 ist so beschaffen, dass es in der Antriebswelle 106 für ein Getriebe (teilweise gezeigt) angeordnet ist. Das Getriebe enthält mindestens ein Zahnrad 108 und die Antriebswelle 106 enthält mindestens eine Zahnradbetätigungsbaugruppe 110. In der Beschreibung, die folgt, ist mindestens ein Zahnrad 108 mehrere Zahnräder, es sollte jedoch selbstverständlich sein, dass mindestens ein Zahnrad 108 ein einzelnes Zahnrad sein kann.
Die Baugruppe 100 enthält ein Differentialdrehelement 112, das mit dem Rohr 102 gekoppelt ist und so beschaffen ist, dass es mit der Antriebswelle gekoppelt ist, so dass das Rohr 102 in Bezug auf die Antriebswelle differentiell drehbar ist. Das Rohr 102 ist so beschaffen, dass es sich differentiell dreht, so dass die Eingriffsmerkmale 104 mit den Zahnradbetätigungsbaugruppen 110 in Eingriff kommen und das Getriebe ein jeweiliges Zahnrad von den Zahnrädern 108 einrückt. Die Baugruppe 100 enthält auch ein Mittel 114 zum Verlagern eines Abschnitts 116 des Differentialdrehelements 112, so dass sich das Rohr 102 axial und rotatorisch in Bezug auf die Antriebswelle verlagert. Das Mittel 114 enthält eine Welle 118, die mit dem Abschnitt 116 verbunden ist und dazu beschaffen ist, eine Drehbewegung auf den Abschnitt 116 zu übertragen. In einigen Aspekten ist das Mittel 114 ein Aktor, die Welle 118 ist mit dem Aktor verbunden und der Aktor ist so beschaffen, dass er die Welle dreht. Es sollte selbstverständlich sein, dass irgendein auf dem Fachgebiet bekannter Aktor wie z. B. ein hydraulischer Aktor für den Aktor 114 verwendet werden kann. In 1 bis 3 ist der Aktor ein Elektromotor.
In einigen Aspekten ist das Element 112 ein Zahnradsatz. In einigen Aspekten ist der Zahnradsatz beispielsweise ein Planetenradsatz, wie in 4 gezeigt. Dann ist der Zahnkranz 116 der Abschnitt des Elements 112, der durch das Mittel 114 verlagert wird. Das Zahnrad 116 ist am Rohr 102 am Ende 120 stabil befestigt und der Zahnkranz 122 ist so beschaffen, dass er an der Antriebswelle stabil befestigt ist.
5 ist eine Querschnittsansicht der Welle 118 in 1.
6 ist eine Querschnittsansicht der Antriebswelle 106 in 1.
7 ist ein Detail von 1, das das Schnittstellenelement und die Antriebswelle zeigt.
8 ist eine perspektivische Querschnittsansicht des Schnittstellenelements. Das Folgende sollte angesichts von 1 bis 8 betrachtet werden. Die Bau gruppe 100 enthält das Schnittstellenelement 124, das so beschaffen ist, dass es innerhalb der Antriebswelle angeordnet ist und an der Antriebswelle rotatorisch befestigt ist. Mit rotatorisch verbunden oder befestigt meinen wir, dass das Element und die Welle derart verbunden sind, dass sich die zwei Komponenten zusammen drehen, d. h. die zwei Komponenten sind in Bezug auf die Drehung fixiert. Das rotatorische Verbinden von zwei Komponenten begrenzt nicht notwendigerweise die relative Bewegung in anderen Richtungen. Es ist beispielsweise möglich, dass zwei Komponenten, die rotatorisch verbunden sind, eine axiale Bewegung in Bezug auf einander über eine Keilverbindung besitzen. Es sollte jedoch selbstverständlich sein, dass die rotatorische Verbindung nicht impliziert, dass notwendigerweise eine Bewegung in anderen Richtungen vorliegt. Zwei Komponenten, die rotatorisch verbunden sind, können beispielsweise axial aneinander befestigt sein. Die vorangehende Erläuterung der rotatorischen Verbindung ist auf die Erörterung unten anwendbar. Das Element 124 ist in Bezug auf die Antriebswelle auf Grund der Schnittstelle von Ansätzen 126 am Element und entsprechenden Nuten 128 in der Antriebswelle verlagerbar. Der Träger 116 steht axial und rotatorisch mit dem Schnittstellenelement in Eingriff, um das Rohr 102 steuerbar zu positionieren, wie unten weiter beschrieben wird. In einigen Aspekten enthält das steuerbare Positionieren des Rohrs das Drehen des Rohrs. In einigen Aspekten enthält das steuerbare Positionieren des Rohrs das axiale Verlagern des Rohrs.
Das Zahnrad 116 enthält mindestens einen Vorsprung oder Ansatz 130 und das Schnittstellenelement 124 enthält mindestens einen Schlitz 132. Der Vorsprung ist axial und rotatorisch durch die Schlitze 132 verlagerbar, wie unten beschrieben.
Das Folgende ist eine detailliertere Beschreibung der Komponenten der Baugruppe 100. Die Baugruppe 100 enthält eine Planetenradbaugruppe 112; eine Schnittstellenbaugruppe oder eine Einweg-Kupplungsbaugruppe 133, die das Schnittstellenelement 124 enthält; und das Rohr 102, das so beschaffen ist, dass es mit der Zahnradbetätigungsbaugruppe 110 in Eingriff steht oder verbindet. Wenn sie mit einem einzelnen elektrischen Servomotor 114 verwendet werden, können diese Komponenten verwendet werden, um bis zu zwei Zahnräder (ein gerades und ein ungerades) vom Zahnradsatz 108 in Eingriff zu bringen. In einigen Aspekten ist das tatsächliche Eingriffselement eine Reibungskupplung (nicht dargestellt), die sich im zylindrischen Raum zwischen dem Außendurchmesser 134 der Antriebswelle und dem Innendurchmesser der individuellen Zahnräder 108 befindet. Der Servomotor 114 ist am Getriebegehäuse (nicht dargestellt) befestigt.
Die Planetenradbaugruppe 112 enthält ein Sonnenrad 136, das am Getriebegehäuse (nicht dargestellt) befestigt ist. Die Planetenträgerbaugruppe 137 enthält Träger 138 und 140, die vier (4) drehbare Planetenräder 142a, 142b, 142c, 142d jeweils mit eingepressten Bronzebuchsen 144 tragen. Die Planetenträgerbaugruppe ist axial derart angeordnet, dass die Planetenräder 142a und 142b mit dem Zahnkranz 122 in Eingriff stehen. Eine Führung 146 steht mit einer inneren Führung 148 für eine genaue radiale Position des Zahnradträgers 138 in Eingriff.
Die Planetenräder 142c und 142d stehen mit dem Zahnkranz 116 in Eingriff. Die Zahnradzähne 150 sind länger geschnitten als die Breiten der Planetenräder, um die axiale Bewegung des Zahnrades 116 zu erleichtern, während immer noch ein Zahnradkontakt mit den Zahnrädern 142c und 142d aufrechterhalten wird. Die Sonnenradwelle 152 steht mit den Planentenrädern 142c und 142d in Eingriff. Die Sonnenwelle 152 ist drehbar, axial fixiert und radial in einer inneren Bohrung 154 des Zahnrades 116 unter Verwendung irgendeines auf dem Fachgebiet bekannten Mittels, beispielsweise Kugellagern 156 und 158, zentriert. Die Platte 160 ist am Zahnrad 116 befestigt und befestigt axial die Sonnenradwelle 152 am Zahnrad 116. Irgendeine axiale Bewegung, die von der Sonnenradwelle gezeigt wird, wird über die Kugellager 156 und 158 auf den Zahnkranz 116 übertragen. Die Sonnenradwelle 152 besitzt ein Innengewinde 161. Das Gewinde kann rechtsgängig oder linksgängig sein. Das Zahnrad an der Welle 152 ist ähnlich zum Zahnrad am Sonnenrad 136, jedoch in der Länge länger. Es sollte selbstverständlich sein, dass eine Planeten radbaugruppe der vorliegenden Erfindung nicht auf die oben beschriebene Größe, Anzahl und Konfiguration der Komponenten begrenzt ist.
Die Antriebswelle 118 ist mit dem Servomotor 114 unter Verwendung irgendeines auf dem Fachgebiet bekannten Mittels rotatorisch verbunden. In einigen Aspekten stützt ein einen Lagersatz enthaltendes Element 162–165 die Welle 118, die Antriebswelle, ab und fixiert die Welle 118 axial. Die Welle 118 besitzt auch interne Keile, die Keilen am Motor entsprechen. Das Gewinde 166 an der Welle 118 steht mit dem Innengewinde 161 in Eingriff. Die Elemente 162 und 163 sind starr an der Antriebswelle befestigt.
Die Schnittstellenbaugruppe 133 enthält ein Schnittstellenelement 124 und ein Druckelement 168. Das Element 168 kann irgendein auf dem Fachgebiet bekanntes Druckelement sein, beispielsweise eine Feder. Das Element 124 wird durch das Element 168 axial gedrückt und ist rotatorisch und axial verlagerbar durch Kupplungselementansätze 126 und Nuten 128 befestigt. Die Feder 168 reagiert gegen das Zahnrad 122, um das Kupplungselement 124 fest gegen die Oberfläche 170 der Antriebswelle gepresst zu halten.
Mindestens ein Ansatz 130 am Umfang des Zahnrades 116 läuft innerhalb einer jeweiligen entsprechenden Nut oder eines jeweiligen entsprechenden Schlitzes 132 im Einweg-Kupplungselement 124, was die axiale Bewegung des Elements 116 erleichtert. Jede der Nuten 132 endet in einer jeweiligen Rampe 176. Die Rampen ermöglichen einen glatten Übergang des Zahnrades 116 von der axialen in die Drehbewegung in einer Richtung. Die Rampen werden zum Übergehen vom Gangwechsel zur Gangwahl und von der Gangwahl zum Gangwechsel verwendet, wie unten beschrieben.
Individuelle Eingriffsmerkmale oder Vorsprünge 104 an der Oberfläche des Rohrs 102 fungieren, um entweder ein spezielles Zahnrad 108 durch Drehen eines Betätigungsstifts 177 in einer speziellen Richtung einzurücken oder ein Zahnrad 108 durch Drehen des entsprechenden Betätigungsstifts in der entgegengesetzten Richtung auszurücken, wie weiter beschrieben. Die Vorsprünge 104 sind derart angeordnet, dass vor dem Auswählen eines speziellen Zahnrades alle anderen Zahnräder desselben Typs (gerade oder ungerade) zuerst ausgerückt und verriegelt werden. Diese Anordnung stellt eine zwangsläufige Stufe bereit, um das gleichzeitige Einrücken von zwei Zahnrädern desselben Typs zu verhindern. Das Rohr 102 ist am Ende 120 des Zahnkranzes 116 durch das entsprechende Ende 178 starr befestigt. Folglich wird irgendeine Bewegung im Zahnrad 116 auf das Rohr übertragen. Das Ende 179 des Rohrs weist einen gekerbten Ansatz 180 auf, der mit dem Vorsprung 182 an der Endplatte 162 in Eingriff kommt. Dieser Eingriffsprozess (unten beschrieben) erzeugt eine Arretierung der Drehbewegung des Rohrs, was die Erkennung der Drehposition des Rohrs durch eine elektronische Motorsteuereinheit 114 erleichtert. Der Vorsprung an der Platte 162 ist derart orientiert, dass die Arretierung in einem bekannten Winkel vor oder nach der neutralen Zahnradposition stattfindet.
Im Allgemeinen enthält der Zahnradsatz 108 zwei Gruppen von Zahnrädern, beispielsweise Zahnräder 183–185 und die ungeraden Zahnräder sind an der Antriebswelle nacheinander angeordnet und die Elemente 186–188 sind gerade Zahnräder, die auch nacheinander mit einem Rückwärtsgangrad 189 angeordnet sind. Es sollte selbstverständlich sein, dass andere Zahlen und Kombinationen von Zahnrädern bei der Baugruppe 100 verwendet werden können. Individuelle Zahnräder sind, wie es auf dem Fachgebiet bekannt ist, beispielsweise durch Axiallager 190 getrennt, um auf axiale Schublasten zu reagieren, die vom Zahnradsatz 108 erzeugt werden.
Das Folgende beschreibt den Betrieb der Baugruppe 100 genauer. Funktional kann die Baugruppe 100 in zwei Vorgänge unterteilt werden – Gangwahl und Gangwechsel. Die zwei Vorgänge werden durch geeignete Manipulation der Baugruppe erreicht, wie unten beschrieben.
Betrieb der Zahnradbaugruppe 112: diese Baugruppe ermöglicht, dass der Servomotor 114 das Rohr 102 in Bezug auf die Antriebwelle dreht, selbst wenn sich die Antriebswelle dreht. Die Differentialgetriebeanordnung ermöglicht auch, dass der Motor 114 nur dann gedreht wird, wenn das Rohr gedreht werden muss, selbst wenn sich die Antriebswelle dreht. Das Zahnrad 122 ist an der Antriebswelle fixiert befestigt oder starr fixiert. Das Sonnenrad 136 dreht sich nicht. Die Planetenträgerbaugruppe 137 dreht sich in derselben Richtung wie die Antriebswelle. Die Planetenräder 142c und 142d stehen mit den Zahnrädern 150 auf einer Seite und der Zahnradwelle 152 auf der anderen Seite in Eingriff. Irgendeine Drehung der Zahnradwelle 152 führt zu einer Erhöhung oder Verringerung der Drehzahl der Zahnräder 142c und 142d in der Planetenträgerbaugruppe 137. Die Drehzahl der Planetenträgerbaugruppe ist durch die Drehzahl der Welle 106 bestimmt. Folglich wird eine Erhöhung der Drehzahl der Zahnräder 142c und 142d auf das Zahnrad 116 übertragen. Das Zahnrad 116 ist starr mit dem Rohr verbunden und folglich geschieht eine relative Bewegung zwischen der Antriebswelle und dem Rohr.
Um einen Gangwahlvorgang einzuleiten, dreht sich der Servomotor, was die Antriebswelle 118 dreht. Die Gewinde 166 stehen mit den Gewinden 161 in Eingriff, was die Zahnradwelle 152 axial in Richtung des Servomotors bewegt. Die Welle 152 wird an einer Drehung relativ zur Antriebswelle durch den Ansatz 130 gehindert, der in einem der Schlitze 132 des Einweg-Kupplungselements 124 läuft. Das Element 124 ist derart konfiguriert, dass, wenn der Zahnkranz 116 die Oberfläche 170 berührt, der Ansatz 130 beginnt, mit einer jeweiligen Rampe 176 in Eingriff zu kommen. Die Konfiguration der Rampen ermöglicht, dass sich der Ansatz 130 und der Zahnkranz 116 in der Richtung der Rampen drehen. Der Ansatz gleitet entlang der Rampen und hebt die Einweg-Kupplung 124 von der Oberfläche 170 weg. Die axiale Verlagerung des Elements 124 ermöglicht die gewünschte Drehung des Ansatzes 130 entlang der Rampen und die anschließende Drehung des Zahnrades 116 und des Rohrs 102. Die axiale Verlagerung wird auch verwendet, um den Ansatz im Schlitz für das ausgewählte Zahnrad korrekt auszurichten, wie oben weiter beschrieben.
Das Folgende beschreibt eine Folge der Positionierung und Bewegung des Ansatzes 130 in Bezug auf das Element 124. Der Weg 192 zeigt die ungefähre Bewegung des Ansatzes 130 von einer eingerückten Position für die Baugruppe 100 über den Gangwahlprozess bis zur Einkupplung eines anderen Zahnrades in der Gruppe 108. Mit der eingerückten Position meinen wir, dass ein Zahnrad in der Gruppe 108 im Getriebe eingerückt ist (die Kupplung für dieses Zahnrad überträgt ein Drehmoment) und der Zahnkranz 116 eine statische Position in Bezug auf das Element 124 aufrechterhält. In der eingerückten Position befindet sich der Ansatz 130 ungefähr am Punkt 194 an einem Ende eines Schlitzes. Es sollte selbstverständlich sein, dass sich der Ansatz 130 in der eingerückten Position in einem Schlitz befindet, aber die exakte Stelle des Punkts 194 von der in 6 gezeigten abweichen kann.
Um den Auswahlprozess zu beginnen, dreht der Motor 114 die Welle 118 im Uhrzeigersinn, wie oben beschrieben, was bewirkt, dass sich der Ansatz 130 axial durch das Segment 196 parallel verschiebt, bis der Ansatz die Rampe erreicht. Während dieser Parallelverschiebung verschiebt sich das Rohr 102 auch axial parallel, dreht sich jedoch nicht. Wenn der Ansatz die Rampe erreicht, bewirkt die durch die Welle 118 übertragene Kraft, dass sich der Ansatz im Uhrzeigersinn dreht und die Rampe hochläuft, was bewirkt, dass das Element 124 in der Richtung 198 axial gleitet. Der Motor dreht die Welle 118 weiter im Uhrzeigersinn entlang der Oberfläche 200, bis der Ansatz den Punkt 202 erreicht, von dem bekannt ist, dass er weiter im Uhrzeigersinn liegt als die gewünschte Position für den Ansatz 130 in Bezug auf den Schlitz 132a (dem ausgewählten Zahnrad zugeordnet). Wenn der Ansatz die Oberfläche 200 freigibt, schiebt die Feder 168 das Element 124 zurück in der Richtung 204, bis das Element wieder an der Oberfläche 170 anliegt. Vom Punkt 202 dreht der Motor 114 die Welle 118 gegen den Uhrzeigersinn und der Ansatz 130 bewegt sich anschließend gegen den Uhrzeigersinn. Da sich jedoch das Element 124 in der Richtung 204 bewegt hat, bewirkt die Bewegung gegen den Uhrzeigersinn, dass der Ansatz mit der Seitenwand 206 des Schlitzes 132a in Eingriff kommt (die Rückkehrbewegung des Elements 124 bewirkt, dass der Ansatz und die Wand 206 hinsichtlich des Umfangs ausgerichtet werden). Folglich wird die korrekte Positionierung des Ansatzes für das ausgewählte Zahnrad sichergestellt.
Wenn sich der Ansatz in der Position 208 befindet, werden die entsprechenden Vorsprünge 104 axial auf die Stifte 177 ausgerichtet. Die Bewegung der Welle 118 gegen den Uhrzeigersinn bewirkt, dass der Ansatz den Schlitz 132a in der Richtung 198 durch das Segment 210 zur Position 212 durchquert, was bewirkt, dass sich das Rohr 102 in der Richtung 198 axial verlagert. Die Bewegung des Rohrs bewirkt, dass der Vorsprung mit den Stiften 177 in Eingriff kommt, wie erforderlich. Im Allgemeinen werden entsprechende Zahnräder zuerst verriegelt und dann wird das ausgewählte Zahnrad verriegelt. Der Ansatz 130 kommt in der Position 212 bis zum nächsten Gangwahlvorgang zur Ruhe. Der Eingriff der Vorsprünge und Stifte ist oben weiter beschrieben.
Während der Initialisierungssequenz der Baugruppe 100 dreht sich der Motor 114 im Uhrzeigersinn, was das Rohr in der Richtung 204 zieht. Sobald der Zahnkranz 116 die Oberfläche 170 berührt, beginnt das Rohr eine Drehung im Uhrzeigersinn. Eine Steuereinheit (nicht dargestellt) verfolgt das aktuelle Profil des Motors und erfasst die Rohrkerbe 180 durch den scharfen Sprung im Strom, der durch den Motor fließt, der zum erhöhten Widerstand gegen die Motorbewegung durch den Eingriff der Kerbe 180 und des Vorsprungs 182 gehört. Diese Eingriffsposition entspricht einem bekannten Winkel vor der neutralen Zahnradposition. Der Motor fährt dann am nächsten Schlitz in der Einweg-Kupplung 124 fort und geht zum Auswählen des neutralen Zahnrades weiter.
9 bis 12 zeigen eine Folge von Auskupplung, Verriegelung und Einkupplung eines neuen Zahnrades unter Verwendung der Baugruppe 100. Das Folgende sollte angesichts der 1 bis 12 betrachtet werden. In 9–12 ist das zylindrische Rohr 102 zu einer flachen Fläche ausgebreitet, um den Eingriff der Vorsprünge 104 mit den Baugruppen zu zeigen, und die Baugruppen 110 sind in einer Draufsicht gezeigt. 9 bis 12 zeigen die Folge der Bewegung für das Rohr 102 in Bezug auf das Segment 210 in 8. In 9 bis 12 ist die Position der Zahnradbetätigungsbaugruppen 110 fest und das Rohr 102 bewegt sich von rechts nach links. Während dieser Bewegung berühren ver schiedene Vorsprünge 104 jeweilige Stifte 177 folgendermaßen. In 9 ist der Stift in der Baugruppe 110a für das Zahnrad 3 in die Eingriffsposition gedreht, die Kupplung für das Zahnrad 3 ist eingerückt, der Stift in der Baugruppe 110b für das Zahnrad 2 ist in die Eingriffsposition gedreht, aber die Kupplung für das Zahnrad 2 überträgt kein Drehmoment. Die Stifte für die restlichen Zahnräder sind in die gelöste Position gedreht. Quadratische Vorsprünge, beispielsweise 104a, wirken zum Drehen der Stifte in die Eingriffsposition und rechteckige Stifte, beispielsweise 104b, wirken zum Drehen der Stifte in die gelöste Position.
In 10 hat der Vorsprung 104b den Stift in der Baugruppe 110b berührt, um zu beginnen, den Stift in die Löseposition zu drehen. In 11 wurde das Zahnrad 2 ausgerückt und der Vorsprung 104a hat den Stift in der Baugruppe 110c berührt, um die Drehung in die Eingriffsposition zu beginnen. In 12 ist das Zahnrad 4 vollständig eingerückt. Das Zahnrad 3 bleibt eingerückt, die Kupplung für das Zahnrad 3 überträgt jedoch kein Drehmoment, ähnlich der Anordnung für das Zahnrad 2 in 9. Indem mehr als ein Stift 177 mit einem jeweiligen Vorsprung 104 in Eingriff gebracht wird, kann die Baugruppe 100 ein Zahnrad zur Einkupplung vorwählen. Wie vorstehend gezeigt, wurde beispielsweise, während das Zahnrad 3 immer noch eingerückt war, das Zahnrad 4 vorgewählt.
13 ist eine Querschnittsansicht der Gangwahlbaugruppe 300 der vorliegenden Erfindung mit Drehaktivierung.
14 ist eine Ansicht der Baugruppe 300 und Antriebswelle in 13 in auseinandergezogener Anordnung.
15 ist eine perspektivische Ansicht des Rohrs in 13.
16 ist eine Ansicht des Differentialdrehelements 312 in 13 in auseinandergezogener Anordnung. Das Folgende sollte angesichts der 13 bis 16 betrachtet werden. Die Baugruppe 300 enthält das Rohr 302 mit mindestens einem Eingriffsmerkmal 304. In einigen Aspekten ist das Merkmal 304 eine Kerbe. Das Rohr 302 ist so beschaffen, dass es in der Antriebswelle 306 für ein Getriebe (teilweise gezeigt) angeordnet ist. Das Getriebe enthält mindestens ein Zahnrad 308 und die Antriebswelle 306 enthält mindestens eine Zahnradbetätigungsbaugruppe 310. In der Beschreibung, die folgt, ist mindestens ein Zahnrad 308 mehrere Zahnräder, es sollte jedoch selbstverständlich sein, dass mindestens ein Zahnrad 308 ein einzelnes Zahnrad sein kann.
Die Baugruppe 300 enthält ein Differentialdrehelement 312, das mit dem Rohr 302 gekoppelt ist und so beschaffen ist, dass es mit der Antriebswelle gekoppelt ist, so dass das Rohr 302 differentiell in Bezug auf die Antriebswelle drehbar ist. Das Rohr 302 ist so beschaffen, dass es sich differentiell dreht, so dass die Eingriffsmerkmale 304 mit den Zahnradbetätigungsbaugruppen 310 in Eingriff kommen und das Getriebe ein jeweiliges Zahnrad von den Zahnrädern 308 einrückt. Die Baugruppe 300 enthält auch ein Mittel 314 zum Verlagern des Abschnitts 316 des Differentialdrehelements 312 derart, dass sich das Rohr 302 axial und rotatorisch in Bezug auf die Antriebswelle verlagert. Das Mittel 314 enthält eine Welle 318, die mit dem Abschnitt 316 verbunden ist und so beschaffen ist, dass sie eine Drehbewegung auf den Abschnitt 316 überträgt. In einigen Aspekten ist das Mittel 314 ein Aktor, die Welle 318 ist mit dem Aktor verbunden und der Aktor ist so beschaffen, dass er die Welle dreht. Es sollte selbstverständlich sein, dass irgendein auf dem Fachgebiet bekannter Aktor wie z. B. ein hydraulischer Aktor für den Aktor 314 verwendet werden kann. In 13 bis 15 ist der Aktor ein Elektromotor.
In einigen Aspekten ist das Element 312 ein Zahnradsatz. In einigen Aspekten ist der Zahnradsatz ein Planetenradsatz, beispielsweise wie in 13 gezeigt. Dann ist der Zahnkranz 316 der Abschnitt des Elements 312, der durch das Mittel 314 verlagert wird. Das Zahnrad 316 ist am Rohr 302 am Ende 320 stabil befestigt und der Zahnkranz 322 ist so beschaffen, dass er an der Antriebswelle stabil befestigt ist.
17 ist eine Querschnittsansicht der Welle 318 in 13.
18 ist eine Querschnittsansicht der Antriebswelle 306 und der Schnittstellenbaugruppe in 13.
19 ist eine perspektivische Querschnittsansicht der Antriebswelle 106 in 13.
20 ist ein Detail von 13, das das Schnittstellenelement 324 und die Antriebswelle zeigt.
21 ist eine perspektivische Querschnittsansicht des Schnittstellenelements. Das Folgende sollte angesichts der 13 bis 21 betrachtet werden. Die Baugruppe 300 enthält das Schnittstellenelement 324, das so beschaffen ist, dass es innerhalb der Antriebswelle angeordnet ist und an der Antriebswelle rotatorisch befestigt ist. Das Element 324 ist in Bezug auf die Antriebswelle auf Grund der Schnittstelle der Ansätze 326 am Element und von entsprechenden Nuten 328 in der Antriebswelle axial verlagerbar. Das Zahnrad 316 steht axial und rotatorisch mit dem Schnittstellenelement in Eingriff, um das Rohr 302 steuerbar zu positionieren, wie unten weiter beschrieben. In einigen Aspekten enthält das steuerbare Positionieren des Rohrs das Drehen des Rohrs. In einigen Aspekten enthält das steuerbare Positionieren des Rohrs das axiale Verlagern des Rohrs.
Der Träger 316 enthält mindestens einen Vorsprung 330 und das Schnittstellenelement 324 enthält mindestens einen Schlitz 332. Der Vorsprung ist durch den Schlitz 332 axial und rotatorisch verlagerbar, wie unten beschrieben.
Das Folgende ist eine detailliertere Beschreibung der Komponenten der Baugruppe 300. Die Baugruppe 300 enthält eine Planetenradbaugruppe 312; eine Schnittstellenbaugruppe oder Einweg-Kupplungsbaugruppe 333, die das Schnittstellenelement 324 enthält; und das Rohr 302, das so beschaffen ist, dass es mit der Zahnradbetätigungsbaugruppe 310 in Eingriff steht oder verbindet. Wenn sie mit einem einzelnen elektrischen Servomotor 314 verwendet werden, können diese Komponenten verwendet werden, um bis zu zwei Zahnräder (ein gerades und ein ungerades) vom Zahnradsatz 308 einzurücken. In einigen Aspekten ist das tatsächliche Eingriffselement eine Reibungskupplung (nicht dargestellt), die sich im zylindrischen Raum zwischen dem Außendurchmesser 334 der Antriebswelle und dem Innendurchmesser der individuellen Zahnräder 308 befindet. Der Servomotor 314 ist am Getriebegehäuse (nicht dargestellt) befestigt.
Die Planetenradbaugruppe 312 enthält ein Sonnenrad 336, das am Getriebegehäuse (nicht dargestellt) befestigt ist. Die Planetenträgerbaugruppe 337 enthält Träger 338 und 340, die vier (4) drehbare Planetenräder 342a, 342b, 342c, 342d jeweils mit eingepressten Bronzebuchsen 344 tragen. Die Planetenträgerbaugruppe ist axial derart angeordnet, dass die Planetenräder 342a und 342b mit dem Zahnkranz 322 in Eingriff stehen. Eine Führung 346 steht mit einer inneren Führung 348 für eine genaue radiale Position des Zahnradträgers 338 in Eingriff.
Die Planetenräder 342c und 342d stehen mit dem Zahnkranz 316 in Eingriff. Die Zahnradzähne 350 sind länger geschnitten als die Breiten der Planetenräder, um die axiale Bewegung des Zahnrades 316 zu erleichtern, während immer noch ein Zahnradkontakt mit den Zahnrädern 342c und 342d aufrechterhalten wird. Die Sonnenradwelle 352 steht mit den Planetenrädern 342c und 342d in Eingriff. Die Sonnenwelle 352 ist drehbar, axial fixiert und radial in der inneren Bohrung 354 des Zahnrades 316 unter Verwendung irgendeines auf dem Fachgebiet bekannten Mittels, beispielsweise Kugellagern 356 und 358, zentriert. Die Platte 360 ist am Zahnrad 316 befestigt und fixiert axial die Sonnenradwelle 352 am Zahnrad 316. Irgendeine axiale Bewegung, die von der Sonnenradwelle gezeigt wird, wird auf den Zahnkranz 316 über die Kugellager 356 und 358 übertragen. Die Sonnenradwelle 352 besitzt ein Innengewinde 361. Das Gewinde kann rechtsgängig oder linksgängig sein. Das Zahnrad an der Welle 352 ist ähnlich zum Zahnrad am Sonnenrad 336, jedoch in der Länge länger. Es sollte selbstverständlich sein, dass eine Planetenradbaugruppe der vorliegenden Erfindung nicht auf die oben beschriebene Größe, Anzahl und Konfiguration von Komponenten begrenzt ist.
Die Antriebswelle 318 ist rotatorisch mit dem Servomotor 314 unter Verwendung irgendeines auf dem Fachgebiet bekannten Mittels verbunden. In einigen Aspekten stützt ein einen Lagersatz enthaltendes Element 362–365 die Welle 318, die Antriebswelle, ab und fixiert die Welle 318 axial. Die Welle 318 besitzt auch innere Keile, die Keilen am Motor entsprechen. Das Gewinde 366 an der Welle 318 steht mit dem Innengewinde 361 in Eingriff. Die Elemente 362 und 363 sind starr an der Antriebswelle befestigt.
Die Schnittstellenbaugruppe 333 enthält das Schnittstellenelement 324 und ein Druckelement 368. Das Element 368 kann irgendein auf dem Fachgebiet bekanntes Druckelement, beispielsweise eine Feder, sein. Das Element 324 ist axial durch das Element 368 befestigt und ist rotatorisch durch Kupplungselementansätze 326 und Nuten 328 befestigt. Die Feder 368 reagiert gegen das Zahnrad 322, um das Kupplungselement 324 fest gegen die Oberfläche 370 des Zahnkranzes 322 gepresst zu halten.
Mindestens ein Ansatz 330 am Umfang des Zahnrades 316 läuft innerhalb einer jeweiligen entsprechenden Nut oder eines jeweiligen entsprechenden Schlitzes 332 im Einweg-Kupplungselement 324, was die axiale Bewegung des Elements 316 erleichtert. Jede der Nuten 332 endet in einer jeweiligen Rampe 376. Die Rampen ermöglichen einen glatten Übergang des Zahnrades 316 von der axialen in die Drehbewegung in einer Richtung. Die Rampen werden zum Übergehen vom Gangwechsel zur Gangwahl und von der Gangwahl zum Gangwechsel verwendet, wie unten beschrieben.
Individuelle Eingriffsmerkmale oder Nockennasen in Form von Vertiefungen oder Kerben 304 auf der Oberfläche des Rohrs 302 fungieren, um entweder ein spezielles Zahnrad 308 einzurücken, indem sich der federbelastete Aktivierungsstift 378 in eine Nase absenken lassen wird, oder um eine spezielle Nase durch Drehen des Rohrs 302 auszurücken, um die jeweilige Kerbe aus der Drehung mit dem Stift zu bewegen, wie nachstehend weiter beschrieben. Die Baugruppe 300 und die Kerben 304 halten den Zahnradsatz 308 als Standard ausgerückt und rücken ein Zahnrad nur dann ein, wenn eine Nase direkt unter einem Betätigungsstift vorhanden ist. Diese Anordnung macht die Baugruppe 300 von Natur aus sicher, indem alle Zahnräder außer dem eingerückten Zahnrad verriegelt werden. Folglich ermöglicht die Baugruppe 300 keine Vorwahl eines geraden Zahnrades, wenn ein ungerades Zahnrad eingerückt wird, oder umgekehrt. Nur ein Zahnrad (ungerade oder gerade) wird auf einmal eingerückt.
Das Rohr 302 ist starr am Ende 320 des Zahnkranzes 316 durch ein entsprechendes Ende 379 befestigt. Folglich wird irgendeine Bewegung im Zahnrad 316 auf das Rohr übertragen. Das Ende 379 des Rohrs besitzt einen mit Kerbe versehenen Ansatz 380, der mit dem Vorsprung 382 in der Antriebswelle in Eingriff kommt. Dieser Eingriffsprozess (unten beschrieben) erzeugt eine Arretierung der Drehbewegung des Rohrs, was die Erkennung der Drehposition des Rohrs durch die elektronische Motorsteuereinheit 314 erleichtert. Der Vorsprung an der Antriebswelle ist derart orientiert, dass die Arretierung in einem bekannten Winkel vor oder nach der neutralen Zahnradposition auftritt.
Im Allgemeinen enthält der Zahnradsatz 308 zwei Gruppen von Zahnrädern, beispielsweise sind die Zahnräder 383–385 die ungeraden Zahnräder und sind an der Antriebswelle nacheinander angeordnet, und die Elemente 386–388 sind die geraden Zahnräder, die auch nacheinander mit einem Rückwärtsgangrad 389 angeordnet sind. Es sollte selbstverständlich sein, dass andere Zahlen und Kombinationen von Zahnrädern bei der Baugruppe 300 verwendet werden können. Individuelle Zahnräder sind, wie auf dem Fachgebiet bekannt ist, beispielsweise durch Axiallager 390 getrennt, um auf axiale Schublasten zu reagieren, die vom Zahnradsatz 108 erzeugt werden.
Das Folgende beschreibt den Betrieb der Baugruppe 300 genauer. Funktional kann die Baugruppe 300 in zwei Vorgänge unterteilt werden – Gangwahl und Gangwechsel. Die zwei Vorgänge werden durch geeignete Manipulation der Baugruppe erreicht, wie unten beschrieben.
Um einen Gangwahlvorgang einzuleiten, dreht sich der Servomotor im Uhrzeigersinn, was die Antriebswelle 318 dreht. Gewinde 366 stehen mit Gewinden 361 in Eingriff, was die Zahnradwelle 352 axial in Richtung des Zahnrades 336 bewegt. Die Welle 352 wird an einer Drehung relativ zur Antriebswelle durch den Ansatz 330 gehindert, der in einem der Schlitze 332 des Einweg-Kupplungselements 324 läuft.
Das Folgende beschreibt eine Folge der Positionierung und Bewegung des Ansatzes 330 in Bezug auf das Element 324. Der Weg 392 zeigt die ungefähre Bewegung des Ansatzes 330 von einer Eingriffsposition für die Baugruppe 300 über den Gangwahlprozess bis zur Einkupplung eines anderen Zahnrades in der Gruppe 308. In der Eingriffsposition befindet sich der Ansatz 330 ungefähr am Punkt 394 in Kontakt mit dem Ansatz 396. Es sollte selbstverständlich sein, dass der Ansatz 330 in der Eingriffsposition mit dem Ende 398 des Elements 324 in Kontakt steht, aber die exakte Stelle des Punkts 394 von der in 21 gezeigten abweichen kann.
Um den Auswahlprozess zu beginnen, dreht der Motor 314 die Welle 318 im Uhrzeigersinn, wie oben beschrieben, was bewirkt, dass sich der Ansatz 330 rotatorisch verschiebt, um die Ausrichtung auf den Schlitz in der Position 400 zu erreichen. Diese Drehung bewirkt, dass der dem eingerückten Zahnrad zugeordnete Stift sich von der jeweiligen Kerbe im Rohr löst. Von der Position 400 bewirkt die Drehung der Welle 318, dass sich der Ansatz axial durch den Schlitz bewegt, da der Schlitz der Drehung des Ansatzes entgegenwirkt. Der Ansatz verschiebt sich axial parallel durch das Segment 402, bis der Ansatz die Rampe in der Position 404 erreicht. Während dieser Parallelverschiebung verschiebt sich das Rohr 302 auch axial, dreht sich jedoch nicht. Die axiale Bewegung des Rohrs bewirkt, dass sich die Kerben 304 auf die Stifte 378 falsch ausrichten. Wenn der Ansatz die Rampe erreicht, berührt das Zahnrad 316 die Oberfläche 370 und die durch die Welle 318 übertragene Kraft bewirkt, dass sich der Ansatz im Uhrzeigersinn dreht und die Rampe hochläuft, was bewirkt, dass das Element 324 axial in der Richtung 406 gleitet. Der Motor dreht die Welle 318 weiterhin im Uhrzeigersinn entlang der Oberfläche 408, bis der Ansatz den Punkt 410 erreicht, von dem bekannt ist, dass er weiter im Uhrzeigersinn liegt als die gewünschte Position für den Ansatz 330 in Bezug auf den Schlitz 332a (dem ausgewählten Zahnrad zugeordnet). Die axiale Bewegung des Rohrs durch das Segment 402 bewirkt, dass sich die Kerben 304 falsch auf die Stifte 378 ausrichten. Daher wird die Drehung des Rohrs ohne Eingriff der Stifte 378 durchgeführt. Wenn der Ansatz die Oberfläche 408 freigibt, schiebt die Feder 368 das Element 324 in der Richtung 412 zurück, bis das Element wieder an der Oberfläche 370 anliegt. Ab dem Punkt 410 dreht der Motor 314 die Welle 318 gegen den Uhrzeigersinn und der Ansatz 330 bewegt sich anschließend gegen den Uhrzeigersinn in die Position 414. Da sich jedoch das Element 324 in der Richtung 412 bewegt hat, bewirkt die Bewegung gegen den Uhrzeigersinn, dass der Ansatz mit der Seitenwand 416 des Schlitzes 332a in Eingriff kommt (die Rückkehrbewegung des Elements 324 bewirkt, dass der Ansatz und die Wand 416 hinsichtlich des Umfangs ausgerichtet werden). Folglich wird die korrekte Positionierung des Ansatzes für das ausgewählte Zahnrad sichergestellt.
Die fortgesetzte Drehung der Welle 318 zieht den Ansatz 330 axial durch den Schlitz 332a und das Segment 418, bis der Ansatz die Position 420 erreicht. Diese axiale Bewegung bewirkt eine erneute Ausrichtung der Kerben 304. Von der Position 420 kann sich der Ansatz durch das Segment 422 drehen, um den Ansatz 396a zu berühren, zu welcher Zeit die Kerbe für das ausgewählte Zahnrad sich auf die Betätigungsbaugruppe für das ausgewählte Zahnrad ausrichtet und der jeweilige Stift in die Kerbe fällt. Der Ansatz 330 kommt in der Position 424 bis zum nächsten Gangwahlvorgang in Ruhe.
Während der Initialisierungssequenz der Baugruppe 300 dreht sich der Motor 314 im Uhrzeigersinn, was das Rohr in der Richtung 412 schiebt. Sobald der Zahnkranz 316 die Oberfläche 370 berührt, beginnt das Rohr eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn. Eine Steuereinheit (nicht dargestellt) verfolgt das aktuelle Profil des Motors und erfasst die Rohrkerbe 380 durch den scharfen Sprung in dem durch den Motor fließenden Strom, der dem erhöhten Widerstand gegen die Motorbewegung zugeordnet ist, durch den Eingriff der Kerbe 380 und des Vorsprungs 382. Diese Eingriffsposition entspricht einem bekannten Winkel vor der neutralen Zahnradposition. Der Motor fährt dann am nächsten Schlitz vorbei in der Einweg-Kupplung 324 fort und geht zur Auswahl des neutralen Zahnrades weiter.
22 ist eine Querschnittsansicht der Gangwahlbaugruppe 500 der vorliegenden Erfindung mit doppelten Rohren und Drehaktivierung.
23 ist eine teilweise Ansicht der Baugruppe 500 in 22 in auseinandergezogener Anordnung.
24 ist eine perspektivische Ansicht des Rohrs für gerade Zahnräder in 22.
25 ist eine perspektivische Ansicht des Rohrs für ungerade Zahnräder in 22. Das Folgende sollte angesichts der 22 bis 25 betrachtet werden. Die Baugruppe 500 enthält ein Rohr 501 für gerade Zahnräder mit mindestens einem Eingriffsmerkmal 502 und ein Rohr 503 für ungerade Zahnräder mit mindestens einem Eingriffsmerkmal 504. In einigen Aspekten sind die Merkmale 502 und 504 Vorsprünge. Die Rohre 501 und 502 sind so beschaffen, dass sie in der Antriebswelle 506 für ein Getriebe (teilweise gezeigt) angeordnet sind. Das Getriebe enthält mindestens ein Zahnrad 508 und die Antriebswelle 506 enthält mindestens eine Zahnradbetätigungsbaugruppe 510. In der Beschreibung, die folgt, ist mindestens ein Zahnrad 508 mehrere Zahnräder, es sollte jedoch selbstverständlich sein, dass mindestens ein Zahnrad 508 ein einzelnes Zahnrad sein kann.
Die Baugruppe 500 enthält ein Differentialdrehelement 512, das unabhängig mit den Rohren 501 und 503 gekoppelt werden kann, wie unten beschrieben. Das Element 512 ist so beschaffen, dass es mit der Antriebswelle gekoppelt ist, so dass die Rohre 501 und 503 unabhängig voneinander in Bezug auf die Antriebswelle differentiell drehbar sind. Die Rohre sind so beschaffen, dass sie sich differentiell drehen, so dass die Eingriffsmerkmale 502 und 504 mit jeweiligen Zahnradbetätigungsbaugruppen 510 in Eingriff kommen und das Getriebe ein jeweiliges Zahnrad von den Zahnrädern 508 einrückt. Die Baugruppe 500 enthält auch ein Mittel 514 zum Verlagern eines Abschnitts 516 des Differentialdrehelements 512, so dass sich die Rohre axial und rotatorisch in Bezug auf die Antriebswelle verlagern. Das Mittel 514 enthält eine Welle 518, die mit dem Abschnitt 516 verbunden ist und so beschaffen ist, dass sie eine Drehbewegung auf den Abschnitt 516 überträgt. In einigen Aspekten ist das Mittel 514 ein Aktor, die Welle 518 ist mit dem Aktor verbunden und der Aktor ist so beschaffen, dass er die Welle dreht. Es sollte selbstverständlich sein, dass irgendein auf dem Fachgebiet bekannter Aktor wie z. B. ein hydraulischer Aktor für den Aktor 514 verwendet werden kann. In 22 bis 25 ist der Aktor ein Elektromotor.
26 ist eine Ansicht des Differentialdrehelements 512 in 22 in auseinandergezogener Anordnung.
27 ist eine Querschnittsansicht der Welle 518 für das Verlagerungsmittel 514 in 22.
28 ist eine Querschnittsansicht der Antriebswelle 506 in 22.
29 ist eine perspektivische Ansicht der Rohrmuffe in 22. Das Folgende sollte angesichts der 22 bis 29 betrachtet werden. In einigen Aspekten ist das Element 512 ein Zahnradsatz. In einigen Aspekten ist der Zahnradsatz beispielsweise ein Planetenradsatz, wie in 22 gezeigt. Dann ist der Zahnkranz 516 der Abschnitt des Elements 512, der durch das Mittel 514 verlagert wird. Die Rohrmuffe 520 ist stabil am ausgedehnten Gehäuse 521 des Trägers 516 befestigt und der Zahnkranz 522 ist so beschaffen, dass er stabil an der Antriebswelle befestigt ist. Die Funktionsweise der Rohre und der Rohrmuffe wird unten weiter beschrieben.
30 ist ein Detail von 22, das das Schnittstellenelement 524 und die Antriebswelle zeigt.
31 ist eine perspektivische Querschnittsansicht des Schnittstellenelements. Das Folgende sollte angesichts der 22 bis 31 betrachtet werden. Die Baugruppe 500 enthält Schnittstellenelemente 524 und 525, die so beschaffen sind, dass sie innerhalb der Antriebswelle angeordnet sind und an der Antriebswelle rotatorisch befestigt sind. Die Elemente 524 und 525 sind in Bezug auf die Antriebswelle auf Grund der Schnittstelle der Ansätze 526 bzw. 527 an den Elementen und entsprechender Nuten 528 in der Antriebswelle axial verlagerbar. Eine Druckfeder 530 ist axial zwischen den Elementen 524 und 525 angeordnet und drückt die Elemente axial auseinander. Die Feder 530 drückt das Element 525 gegen die Oberfläche 532 des Zahnkranzes 522 und drückt das Element 525 gegen die Oberfläche 534 der Antriebswelle. Der Träger 516 steht axial und rotatorisch mit den Schnittstellenelementen in Eingriff, um die Rohre steuerbar zu positionieren, wie unten weiter beschrieben. In einigen Aspekten enthält das steuerbare Positionieren der Rohre das Drehen der Rohre. In einigen Aspekten enthält das steuerbare Positionieren der Rohre das axiale Verlagern der Rohre.
Der Träger 516 enthält mindestens einen Vorsprung 536 und die Schnittstellenelemente 524 und 525 enthalten mindestens einen Schlitz 538 bzw. 539. Der Vorsprung ist axial und rotatorisch durch die Schlitze verlagerbar, wie oben beschrieben.
Das Folgende ist eine detailliertere Beschreibung der Komponenten der Baugruppe 500. Die Baugruppe 500 enthält eine Planetenradbaugruppe 512; eine Schnittstellenbaugruppe oder Einweg-Kupplungsbaugruppe 540, die die Schnittstellenelemente 524 und 525 enthält; und Rohre 501 und 503, die so beschaffen sind, dass sie mit jeweiligen Zahnradbetätigungsbaugruppen 510 in Eingriff kommen oder verbinden. Wenn sie mit einem einzelnen elektrischen Servomotor 514 verwendet werden, können diese Komponenten verwendet werden, um bis zu zwei Zahnräder (ein gerades und ein ungerades) vom Zahnradsatz 508 einzurücken. In einigen Aspekten ist das tatsächliche Eingriffselement eine Reibungskupplung (nicht dargestellt), die sich im zylindrischen Raum zwischen dem Außendurchmesser 541 der Antriebswelle und dem Innendurchmesser der individuellen Zahnräder 508 befindet. Der Servomotor 514 ist am Getriebegehäuse (nicht dargestellt) befestigt.
Die Baugruppe 512 enthält ein Sonnenrad 542, das am Getriebegehäuse (nicht dargestellt) befestigt ist, und einen Zahnkranz 522, der an der Antriebswelle befestigt ist. Der Zahnkranz 516 enthält ein axial ausgedehntes Gehäuse 521. Die Planetenträgerbaugruppe 544 enthält Träger 546 und 547, die vier (4) drehbare Planetenräder 548a, 548b, 548c, 548d jeweils mit eingepressten Bronzebuchsen 550 tragen. Die Planetenträgerbaugruppe ist axial derart positioniert, dass die Planetenräder 548a und 548b mit dem Zahnkranz 522 in Eingriff stehen. Eine Führung 554 steht mit einer inneren Führung 556 für eine genaue radiale Position des Zahnradträgers 546 in Eingriff.
Die Planetenräder 548c und 548d stehen mit dem Zahnkranz 516 in Eingriff. Die Zahnradzähne 558 sind länger geschnitten als die Breiten der Planetenräder, um die axiale Bewegung des Zahnrades 516 zu erleichtern, während immer noch ein Zahnradkontakt mit den Zahnrädern 548c und 548d aufrechterhalten wird. Die Sonnenradwelle 560 steht mit den Planetenrädern 548c und 548d in Eingriff. Die Sonnenwelle 560 ist drehbar, axial fixiert und radial in der inneren Bohrung des Zahnrades 516 unter Verwendung irgendeines auf dem Fachgebiet bekannten Mittels, beispielsweise Kugellagern 561 und 562, zentriert. Die Platte 564 ist am Zahnrad 516 befestigt und fixiert die Sonnenradwelle 560 axial am Zahnrad 516. Irgendeine axiale Bewegung, die von der Sonnenradwelle gezeigt wird, wird über die Kugellager 561 und 562 auf den Zahnkranz 516 übertragen. Die Sonnenradwelle 560 besitzt ein Innengewinde 568. Das Gewinde kann rechtsgängig oder linksgängig sein. Das Zahnrad an der Welle 560 ist ähnlich zum Zahnrad am Sonnenrad 542, jedoch in der Länge länger. Es sollte selbstverständlich sein, dass eine Planetenradbaugruppe der vorliegenden Erfindung nicht auf die oben beschriebene Größe, Anzahl und Konfiguration von Komponenten begrenzt ist.
Die Antriebswelle 518 ist rotatorisch mit dem Servomotor 514 unter Verwendung irgendeines auf dem Fachgebiet bekannten Mittels verbunden. In einigen Aspekten stützt ein einen Lagersatz enthaltendes Element 569–572 die Welle 518, Antriebswelle, ab und fixiert die Welle 518 axial. Die Welle 518 besitzt auch interne Keile, die Keilen am Motor entsprechen. Das Gewinde 574 an der Welle 518 steht mit dem Innengewinde 568 in Eingriff. Die Elemente 569 und 570 sind an der Antriebswelle starr befestigt. Lager 571a und 571b sehen eine zusätzliche Abstützung vor.
Die Schnittstellenbaugruppe 540 enthält Schnittstellenelemente 524 und 525 und ein Druckelement 530. Das Element 530 kann irgendein auf dem Fachgebiet bekanntes Druckelement, beispielsweise eine Feder, sein. Die Elemente 524 und 525 werden durch das Element 530 axial gedrückt und sind durch Kupplungselementansätze 526 und 527 und Nuten 528 rotatorisch fixiert.
Mindestens ein Ansatz 536 am Umfang des Zahnrades 516 läuft innerhalb einer jeweiligen entsprechenden Nut oder eines jeweiligen entsprechenden Schlitzes 538 und 539 in der Einweg-Kupplungsbaugruppe 540, was die axiale Bewegung des Elements 516 erleichtert. Jede der Nuten 538 und 539 endet in einer jeweiligen Rampe 576. Die Rampen ermöglichen einen glatten Übergang des Zahnrades 516 von der axialen in die Drehbewegung in einer Richtung. Die Rampen werden zum Übergehen vom Gangwechsel zur Gangwahl und von der Gangwahl zum Gangwechsel verwendet, wie unten beschrieben.
Individuelle Eingriffsmerkmale oder Vorsprünge 502 und 504 an der Oberfläche der Rohre 501 bzw. 503 fungieren, um entweder ein spezielles Zahnrad 508 durch Drehen eines Betätigungsstifts 578 in einer speziellen Richtung einzurücken oder ein Zahnrad 508 durch Drehen des entsprechenden Betätigungsstifts in der entgegengesetzten Richtung auszurücken, wie nachstehend weiter beschrieben. Die Vorsprünge 502 und 504 sind derart angeordnet, dass, bevor ein spezielles Zahnrad ausgewählt wird, alle anderen Zahnräder desselben Typs (gerade oder ungerade) zuerst ausgerückt und verriegelt werden. Diese Anordnung stellt eine zwangsläufige Stufe bereit, um die gleichzeitige Einkupplung von zwei Zahnrädern desselben Typs zu verhindern.
Das Ende 580 des Rohrs 501 besitzt Schlitze 582. Die Schlitze sind so beschaffen, dass sie die Rohrmuffe 520 während eines Prozesses zur Auswahl eines geraden Zahnrades aufnehmen. Das Ende 584 des Rohrs 503 weist Schlitze 586 auf. Die Schlitze sind so beschaffen, dass sie die Rohrmuffe 520 während eines Prozesses zur Auswahl eines ungeraden Zahnrades aufnehmen. Die Enden 588 und 590 des Rohrs 501 bzw. 503 enthalten jeweils ein Paar von diametral gegenüberliegenden Vorsprüngen 592 bzw. 594. Diese Vorsprünge wirken als federbelastete Haltearretierung, die mit entsprechenden Kerben 596 bzw. 598 in der Antriebswelle in Eingriff kommt. Die Vorsprünge und Kerben halten die Orientierung des jeweiligen Rohrs, wenn das andere Rohr durch den Zahnkranz 516 manipuliert wird. Die Muffe 520 ist starr am Zahnkranz 516 befestigt. Irgendeine Bewegung im Zahnkranz 516 wird direkt auf die Muffe übertragen. Die Muffe steht mit einem der Rohre als Teil eines jeweiligen Zahnradeinkupplungs- oder -ausrückvorgangs in Eingriff. Die Funktionsweise der Rohre und der Muffe wird unten weiter beschrieben.
Im Allgemeinen enthält der Zahnradsatz 508 zwei Gruppen von Zahnrädern, beispielsweise sind die Zahnräder 600–602 die ungeraden Zahnräder und sind an der Antriebswelle nacheinander angeordnet und die Zahnräder 603–605 sind gerade Zahnräder, die auch nacheinander mit einem Rückwärtsgangrad 606 angeordnet sind. Es sollte selbstverständlich sein, dass andere Zahlen und Kombinationen von Zahnrädern bei der Baugruppe 500 verwendet werden können. Individuelle Zahnräder sind, wie es auf dem Fachgebiet bekannt ist, beispielsweise durch Axiallager 608 getrennt, um auf axiale Schublasten zu reagieren, die durch den Zahnradsatz 508 erzeugt werden.
Das Folgende beschreibt den Betrieb der Baugruppe 500 genauer. Funktional kann die Baugruppe 500 in vier Vorgänge unterteilt werden – Auswahl eines geraden Zahnrades, Wechsel eines geraden Zahnrades, Auswahl eines ungeraden Zahnrades und Wechsel eines ungeraden Zahnrades. Die vier Vorgänge werden durch geeignete Manipulation der Baugruppe erreicht, wie unten beschrieben.
Für einen Vorgang zur Auswahl eines geraden Zahnrades dreht sich der Servomotor 514 im Uhrzeigersinn, was die Antriebswelle 518 mit ihm dreht. Gewinde 574 stehen mit Gewinden 568 in Eingriff, was die Zahnradwelle 560 und das Zahnrad 516 axial in Richtung des Zahnrades 522 bewegt. Für eine leichte Darstellung wird nur auf einen einzelnen Ansatz 536 in der folgenden Beschreibung Bezug genommen, es sollte jedoch selbstverständlich sein, dass mehrere Ansätze 536 innerhalb des Gedankens und Schutzbereichs der beanspruchten Erfindung liegen. Der Ansatz 536 befindet sich in der Position 610 im Schlitz 539 des Einweg-Kupplungselements 525. Die Welle 518 wird an einer Drehung relativ zur Antriebswelle durch die Ansätze, die in den Schlitzen laufen, gehindert. Die Muffe 520 ist starr am Zahnkranz 516 befestigt und bewegt sich auch in Richtung der Oberfläche 532. Die Muffenelemente 612 stehen mit Schlitzen 582 in Eingriff, so dass das Rohr 501 und der Zahnkranz 516 rotatorisch verriegelt sind. Irgendeine Drehbewegung oder axiale Bewegung in Richtung der Oberfläche 532, die vom Zahnkranz 516 erfahren wird, wird auf das Rohr übertragen.
Das Folgende beschreibt eine Folge der Positionierung und Bewegung des Ansatzes 536 in Bezug auf das Element 525. Der Weg 614 zeigt die ungefähre Bewegung des Ansatzes 536 von der Position 610 zum Auswählen und Einrücken eines geraden Zahnrades. In der Position 610 im Schlitz 538 ist ein ungerades Zahnrad, das dieser Position zugeordnet ist, eingerückt. In einigen Aspekten ist auch ein gerades Zahnrad eingerückt, typischerweise das vorherige Zahnrad, mit dem das Getriebe gearbeitet hat. Mit anderen Worten, die Baugruppe 500 arbeitet mit einem ungeraden Zahnrad. Am Punkt 610 steht der Ansatz 536 mit der Wand 616 in Kontakt, obwohl die exakte Stelle des Punkts 610 von der in 31 gezeigten abweichen kann.
Um mit dem Prozess zur Auswahl eines geraden Zahnrades zu beginnen, dreht der Motor 514 die Welle 518 im Uhrzeigesinn, wie oben beschrieben, was bewirkt, dass sich der Ansatz 536 axial und dann rotatorisch durch das Wegsegment 617 verschiebt, um die Position 618 zu erreichen. Die anschließende axiale und Drehbewegung des Rohrs bewirkt, dass sich die Vorsprünge 502 von den Stiften 578 wegdrehen, mit denen die Vorsprünge in Eingriff standen. Von der Position 618 bewirkt die Drehung der Welle 518, dass sich der Ansatz axial durch den Schlitz bewegt, da der Schlitz der Drehung des Ansatzes entgegenwirkt. Der Ansatz verschiebt sich axial durch das Segment 620, bis das Zahnrad 516 die Oberfläche 532 berührt und der Ansatz die Rampe in der Position 622 erreicht. Während dieser Verschiebung verschiebt sich das Rohr 501 auch axial, dreht sich jedoch nicht. Wenn der Ansatz die Rampe erreicht, bewirkt die durch die Welle 518 übertragene Kraft, dass sich der Ansatz im Uhrzeigersinn dreht und die Rampe hochläuft, was bewirkt, dass das Element 525 axial in der Richtung 626 gleitet. Der Motor dreht die Welle 518 weiterhin im Uhrzeigersinn entlang der Oberfläche 628, bis der Ansatz den Punkt 630 erreicht, von dem bekannt ist, dass er weiter im Uhrzeigersinn liegt als die gewünschte Position für den Ansatz 536 in Bezug auf den Schlitz 539a (dem ausgewählten Zahnrad zugeordnet). Wenn der Ansatz die Oberfläche 628 freigibt, schiebt die Feder 530 das Element 525 in der Richtung 632 zurück, bis das Element wieder an der Oberfläche 532 anliegt. Vom Punkt 630 dreht der Motor 514 die Welle 518 gegen den Uhrzeigersinn und der Ansatz 536 bewegt sich anschließend gegen den Uhrzeigersinn in die Position 634. Da sich jedoch das Element 525 in der Richtung 632 bewegt hat, bewirkt die Bewegung gegen den Uhrzeigersinn, dass der Ansatz mit der Seitenwand 636 des Schlitzes 539a in Eingriff kommt (die Rückkehrbewegung des Elements 525 bewirkt, dass der Ansatz und die Wand 636 hinsichtlich des Umfangs ausgerichtet werden). Folglich wird die korrekte Positionierung des Ansatzes für das ausgewählte Zahnrad sichergestellt.
Die fortgesetzte Drehung der Welle 518 zieht den Ansatz 536 axial durch den Schlitz 539a und das Segment 638, bis der Ansatz die Position 640 erreicht. Diese axiale Bewegung bewirkt, dass die Vorsprünge 502 sich auf dem Umfang auf die Stifte 578 ausrichten. Von der Position 640 kann sich der Ansatz durch das Segment 642 drehen, was bewirkt, dass sich das Rohr 501 dreht und die Vorsprünge 502 die Stifte 578 berühren und drehen, um das ausgewählte gerade Zahnrad einzurücken und die restlichen geraden Zahnräder und das Rückwärtsgangrad auszurücken. Diese Drehbewegung des Rohrs 501 bewirkt auch, dass sich die Ansätze 592 auf die Schlitze 596 ausrichten und mit diesen in Eingriff kommen, wobei das Rohr rotatorisch verriegelt wird. Der Ansatz 536 kommt in der Position 646 zur Ruhe.
Für einen Vorgang zur Auswahl eines ungeraden Zahnrades, dreht sich beispielsweise der Servomotor 514 beginnend in der Position 646 gegen den Uhrzeigersinn, was die Antriebswelle 518 mit ihm dreht. Gewinde 574 stehen mit Gewinden 568 in Eingriff, was die Zahnradwelle 560 und das Zahnrad 516 axial in Richtung des Servomotors bewegt. Muffenelemente 650 stehen mit Schlitzen 586 in Eingriff, so dass das Rohr 503 und der Zahnkranz 516 rotatorisch verriegelt sind. Irgendeine Drehbewegung oder axiale Bewegung in Richtung der Oberfläche 532, die vom Zahnkranz 516 erfahren wird, wird auf das Rohr übertragen. Der Ansatz 536 verlagert sich durch die Schlitze 538 in derselben Weise, wie für eine Auswahl und Einkupplung eines geraden Zahnrades beschrieben, außer dass die axialen und Drehrichtungen umgekehrt sind und der Zahnkranz 516 mit der Oberfläche 534 in Eingriff kommt, wenn der Ansatz beginnt, auf der Rampe zu laufen. Der teilweise Weg 648 zeigt den Beginn der Bewegung des Ansatzes 536 in einem Vorgang für ein ungerades Zahnrad ausgehend von der Position 646. Am Ende des Auswahl- und Einrückvorgangs richten sich die Ansätze 594 auf die Schlitze 598 aus und kommen mit diesen in Eingriff, was das Rohr 503 rotatorisch verriegelt.
Der Zahnradsatz 512 ist ein Mechanismus zum Steuern der Drehposition des Zahnkranzes 516. Die Schnittstellenbaugruppe 540 führt die Ansätze 536 durch geeignete Schlitze 538 und 539, wobei der Zahnkranz 516 in Bezug auf die Achse 652 der Antriebswelle axial und rotatorisch verlagert wird. Für den Gangwahlprozess befindet sich das Zahnrad 516 in einer von zwei Positionen. Für eine Auswahl eines geraden Zahnrades wird das Zahnrad 516 gegen die Oberfläche 532 geschoben und kann sich in einer Richtung frei drehen, so dass das Rohr 501 das gewünschte Zahnrad auswählt. Für eine Auswahl eines ungeraden Zahnrades wird das Zahnrad 516 gegen die Oberfläche 534 geschoben und kann sich in der entgegengesetzten Richtung frei drehen, so dass das Rohr 503 das gewünschte Zahnrad auswählt.
Die Schlitze in der Baugruppe 540 sind derart konfiguriert, dass der Zahnkranz 516, insbesondere die Ansätze 536, so geführt wird, dass: er sich am Ende 654 befindet und sich dreht, um ein gerades Zahnrad auszuwählen; axial in einem Schlitz 539 liegt und sich dreht, um den Stift (die Stifte) 578 für eine Einkupplung eines geraden Zahnrades zu drehen; axial in der Mitte 656 der Baugruppe 540 liegt und sich von einem des Rohrs 501 und 503 zum anderen der Rohre löst; axial in einem Schlitz 538 liegt und sich dreht, um den Stift (die Stifte) 578 für eine Einkupplung eines ungeraden Zahnrades zu drehen; oder am Ende 658 liegt und sich dreht, um ein ungerades Zahnrad auszuwählen. Folglich rückt die Baugruppe 500 ein Zahnrad vom ungeraden oder geraden Zahnradsatz ein und wählt dann ein anderes Zahnrad aus dem anderen Satz vor.
32 ist eine Querschnittsansicht der Gangwahlbaugruppe 700 der vorliegenden Erfindung für ein Motorrad.
33 ist eine Ansicht des Differentialdrehelements in 32 in auseinandergezogener Anordnung.
34 ist eine Querschnittsansicht der Welle für das Verlagerungsmittel in 32.
35 ist eine Querschnittsansicht der Antriebswelle in 32.
36 ist eine perspektivische Ansicht des Rohrs in 32.
37 ist eine perspektivische Ansicht des Schnittstellenelements in 32.
38 ist eine perspektivische Ansicht der Gangwahlbaugruppe in 32 mit einem Gangschaltmechanismus.
39 ist eine perspektivische Ansicht der Gangwahlbaugruppe in 32 mit einem Gangschaltmechanismus. Das Folgende sollte angesichts der 32 bis 39 betrachtet werden. Die Baugruppe 700 enthält ein Rohr 702 mit mindestens einem Eingriffsmerkmal 704. In einigen Aspekten ist das Merkmal 704 eine Kerbe. Das Rohr 702 ist so beschaffen, dass es in der Antriebswelle 706 für ein Getriebe (teilweise gezeigt) angeordnet ist. Das Getriebe enthält mindestens ein Zahnrad 708 und die Antriebswelle 706 enthält mindestens eine Zahnradbetätigungsbaugruppe 710. In der Beschreibung, die folgt, ist mindestens ein Zahnrad 708 mehrere Zahnräder, es sollte jedoch selbstverständlich sein, dass mindestens ein Zahnrad 708 ein einzelnes Zahnrad sein kann.
Die Baugruppe 700 enthält ein Differentialdrehelement 712, das mit dem Rohr 702 gekoppelt ist und so beschaffen ist, dass es mit der Antriebswelle gekoppelt ist, so dass das Rohr 702 in Bezug auf die Antriebswelle differentiell drehbar ist. Das Rohr 702 ist so beschaffen, dass es sich differentiell dreht, so dass die Eingriffsmerkmale 704 mit den Zahnradbetätigungsbaugruppen 710 in Eingriff kommen und das Getriebe ein jeweiliges Zahnrad von den Zahnrädern 708 einrückt. Die Baugruppe 700 enthält auch ein Mittel 714 zur Verlagerung des Abschnitts 716 des Differentialdrehelements 712, so dass sich das Rohr 702 in Bezug auf die Antriebswelle rotatorisch verlagert. Das Mittel ist an der Welle 718 befestigt, die mit dem Abschnitt 716 verbunden ist und so beschaffen ist, dass sie eine Drehbewegung vom Mittel auf den Abschnitt 716 überträgt. In einigen Aspekten ist das Mittel 714 ein Gangschaltmechanismus, wie in 38 und 39 gezeigt.
In einigen Aspekten ist das Element 712 ein Zahnradsatz. In einigen Aspekten ist der Zahnradsatz beispielsweise ein Planetenradsatz, wie in 33 gezeigt. Dann ist der Zahnkranz 716 der Abschnitt des Elements 712, der durch das Mittel 714 verlagert wird. Das Zahnrad 716 ist stabil am Rohr 702 am Ende 720 befestigt und der Zahnkranz 722 ist so beschaffen, dass er an der Antriebswelle stabil befestigt ist.
Die Baugruppe 700 enthält ein Schnittstellenelement 724, das so beschaffen ist, dass es innerhalb der Antriebswelle angeordnet ist und an der Antriebswelle rotatorisch befestigt ist. Das Element 724 ist in Bezug auf die Antriebswelle auf Grund der Schnittstelle von Ansätzen 726 am Element und entsprechenden Nuten 728 in der Antriebswelle axial verlagerbar. Der Träger 716 steht axial und rotatorisch mit dem Schnittstellenelement in Eingriff, um das Rohr 702 steuerbar zu positionieren, wie unten weiter beschrieben.
Der Träger 716 enthält mindestens einen Vorsprung 730 und das Schnittstellenelement 724 enthält mindestens einen Schlitz 732. Der Vorsprung ist durch die Schlitze 732 axial und rotatorisch verlagerbar, wie unten beschrieben.
Das Folgende ist eine detailliertere Beschreibung der Komponenten der Baugruppe 700. Die Baugruppe 700 enthält eine Planetenradbaugruppe 712; eine Schnittstellenbaugruppe oder Arretierung 733, die das Schnittstellenelement 724 enthält; und das Rohr 702, das so beschaffen ist, dass es mit der Zahnradbetätigungsbaugruppe 710 in Eingriff kommt oder verbindet. Wenn sie mit dem Mechanismus 714 verwendet werden, wählen diese Komponenten nacheinander Zahnräder vom Zahnradsatz 708 aus und rücken sie ein. In einigen Aspekten ist das tatsächliche Eingriffselement eine Reibungskupplung (nicht dargestellt), die sich im zylindrischen Raum zwischen dem Außendurchmesser 734 der Antriebswelle und dem Innendurchmesser der individuellen Zahnräder 708 befindet.
Die Planetenradbaugruppe 712 enthält ein Sonnenrad 736, das am Getriebegehäuse (nicht dargestellt) befestigt ist. Die Planetenträgerbaugruppe 737 enthält Träger 738 und 740, die vier (4) drehbare Planetenräder 742a, 742b, 742c, 742d jeweils mit eingepressten Bronzebuchsen 744 tragen. Die Planetenträgerbaugruppe ist axial derart positioniert, dass die Planetenräder 742a und 742b mit dem Zahnkranz 722 in Eingriff stehen. Eine Führung 746 steht mit einer inneren Führung 748 für eine genaue radiale Position des Zahnkranzes 738 in Eingriff.
Die Planetenräder 742c und 742d stehen mit dem Zahnkranz 716 in Eingriff. Die Sonnenradwelle 752 steht mit den Planetenrädern 742c und 742d in Eingriff. Die Sonnenradwelle 752 steht mit den Planetenrädern 742c und 742d in Eingriff. Die Sonnenwelle 752 ist drehbar, axial fixiert und radial in einer inneren Bohrung 754 des Zahnrades 716 unter Verwendung irgendeines auf dem Fachgebiet bekannten Mittels, beispielsweise Kugellagern 756 und 758, zentriert. Die Platte 760 ist am Zahnrad 716 befestigt und fixiert die Sonnenradwelle 752 axial am Zahnrad 716. Die Sonnenradwelle 752 besitzt eine interne hexagonale Form 761. Das Zahnrad an der Welle 752 ist ähnlich zum Zahnrad am Sonnenrad 736, jedoch in der Länge länger. Es sollte selbstverständlich sein, dass eine Planetenradbaugruppe der vorliegenden Erfindung nicht auf die oben beschriebene Größe, Anzahl und Konfiguration von Komponenten begrenzt ist.
Die Antriebswelle 718 ist mit dem Servomotor 714 unter Verwendung irgendeines auf dem Fachgebiet bekannten Mittels rotatorisch verbunden. In einigen Aspekten stützt ein einen Lagersatz enthaltendes Element 762–765 die Welle 718, Antriebswelle, ab und fixiert die Welle 718 axial. Die Welle 718 besitzt ein hexagonal geformtes Ende 766, das mit der inneren hexagonalen Form 761 in Eingriff steht. Elemente 762 und 763 sind starr an der Antriebswelle befestigt.
Die Schnittstellenbaugruppe 767 enthält das Schnittstellenelement 724 und ein Druckelement 768. Das Element 768 kann irgendein auf dem Fachgebiet bekanntes Druckelement, beispielsweise eine Feder, sein. Das Element 724 ist durch das Element 768 axial befestigt und ist durch Kupplungselementansätze 726 und Nuten 728 rotatorisch befestigt. Die Feder 768 reagiert gegen die Oberfläche 770 der Antriebswelle, um das Kupplungselement 724 fest gegen die Oberfläche 772 des Zahnkranzes 722 gepresst zu halten.
Mindestens ein Ansatz 730 am Umfang des Zahnrades 716 läuft innerhalb einer jeweiligen entsprechenden Nut oder eines jeweiligen entsprechenden Schlitzes 732 im Einweg-Kupplungselement 724, was die Bewegung des Elements 716 erleichtert. Das Element 724 stellt eine Arretierungskraft bereit, wenn ein Zahnrad vom Zahnradsatz 708 eingerückt ist und die Ansätze 730 in den Schlitzen 732 angeordnet sind, wenn das Zahnrad eingerückt ist. Jede der Nuten 732 endet in jeweiligen Rampen 776. Die Rampen ermöglichen eine glatte Drehbewegung des Zahnrades 716. Die Rampen werden zum Übergehen von einem Gangwechsel zur Gangwahl und von der Gangwahl zum Gangwechsel verwendet, wie unten beschrieben.
Individuelle Eingriffsmerkmale oder Nockennasen in Form von Vertiefungen oder Kerben 704 auf der Oberfläche des Rohrs 702 fungieren, um entweder ein spezielles Zahnrad 708 einzurücken, indem der federbelastete Aktivierungsstift 778 sich in eine Nase absenken lassen wird, oder eine spezielle Nase auszurücken, indem das Rohr 702 gedreht wird, um die jeweilige Kerbe aus der Drehung mit dem Stift zu bewegen, wie weiter beschrieben. Die Baugruppe 700 und die Kerben 704 halten den Zahnradsatz 708 als Standard ausgerückt und rücken ein Zahnrad nur dann ein, wenn eine Nase direkt unter einem Betätigungsstift vorhanden ist. Diese Anordnung macht die Baugruppe 700 von Natur aus sicher, indem alle Zahnräder außer dem eingerückten Zahnrad verriegelt werden. Nur ein Zahnrad wird auf einmal eingerückt. Das Rohr 702 ist starr am Ende 720 des Zahnkranzes 716 durch das entsprechende Ende 779 befestigt.
32 zeigt vier Zahnräder im Zahnrad 308, es sollte jedoch selbstverständlich sein, dass die Baugruppe 700 nicht auf diese Anzahl von Zahnrädern begrenzt ist und dass andere Zahlen von Zahnrädern im Gedanken und Schutzbereich der beanspruchten Erfindung eingeschlossen sind. Der Gangwahlvorgang ist während Hochschaltens oder Herunterschaltens sequentiell. Um den 3. Gang auszuwählen, muss sich das Getriebe folglich anfänglich im 2. Gang für ein Hochschalten oder im 4. Gang für ein Herunterschalten befinden. Die Ausnahme ist der Leerlauf, der in einigen Aspekten zwischen den 1. und den 2. Gang fällt.
Der Mechanismus 714 kann ein beliebiger Gangschaltmechanismus sein, der auf dem Fachgebiet bekannt ist. Im Allgemeinen arbeitet der Mechanismus 714, um eine Kraft gegen den Hebel 780, beispielsweise eine durch den Fuß eines Fahrers (nicht dargestellt) aufgebrachte Kraft, der ein Motorrad (nicht dargestellt) fährt, in dem die Baugruppe 700 installiert wurde, in eine Drehung des Zahnrades 782, das mit dem Zahnrad 784 in Eingriff steht, umzusetzen. Das Zahnrad 784 ist an der Welle 718 rotatorisch befestigt. Folglich führt die Kraft gegen den Hebel 780 zu einer Drehung der Welle 718. Ein Sperrklinkenmechanismus 786 steuert die Bewegung vom Hebel 780 und überträgt diese Bewegung in diskrete, gesteuerte Teilumdrehungen des Zahnrads 782.
Das Folgende beschreibt den Betrieb der Baugruppe 700 genauer. Funktional kann die Baugruppe 700 in zwei Vorgänge unterteilt werden – Gangwahl und Gangwechsel. Die zwei Vorgänge werden durch geeignete Manipulation der Baugruppe erreicht, wie unten beschrieben.
Um einen Gangwahlvorgang einzuleiten, wird das Zahnrad 784 gedreht, was zu einer Drehung der Welle 718 um einen Winkel führt, der dem nächsten Zahnrad in der Folge von Zahnrädern 708 zugeordnet ist. Das Hexagon 766 steht mit der hexagonalen Form 761 in Eingriff, was den Zahnkranz 716 dreht.
Das Folgende beschreibt eine Folge der Positionierung und Bewegung des Ansatzes 730 in Bezug auf das Element 724. Der Weg 792 zeigt die ungefähre Bewegung des Ansatzes 730 von einer Eingriffsposition für die Baugruppe 700 über den Gangwahlprozess bis zur Einkupplung eines anderen Zahnrades in der Gruppe 708. In der Eingriffsposition befindet sich der Ansatz 730 ungefähr am Punkt 794 im Schlitz 732a. Es sollte selbstverständlich sein, dass die exakte Stelle des Punkts 794 von der in 37 gezeigten abweichen kann.
Um den Auswahlprozess zu beginnen, dreht der Mechanismus 714 die Welle 718 im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn. Für diese Erläuterung nehmen wir an, dass der Hebel 780 herabgedrückt wurde, was eine Drehung der Welle 718 gegen den Uhrzeigersinn bewirkt. In der Position 794 kommt der Ansatz gerade mit der Rampe 776a in Eingriff und die Drehkraft von der Welle 718 bewirkt, dass der Ansatz beginnt, die Rampe hochzulaufen, und das Element 724 in der Richtung 796 drückt. Der Ansatz dreht sich weiterhin, während er mit der Oberfläche 798 in Eingriff steht, bis der Ansatz eine Kante der Rampe 776b erreicht. Wenn sich der Ansatz weiter dreht, läuft der Ansatz die Rampe 776b hinab, wenn die Feder das Element 724 in der Richtung 800 bewegt. Wenn der Ansatz die andere Kante der Rampe 776b in der Position 802 erreicht, wird das Element 724 wieder durch die Feder 768 gegen die Oberfläche 770 geschoben. Die Drehung von der Position 794 bewirkt die Auskupplung des Zahnrades, das in der Position 794 eingerückt war, und die Drehung in die Position 802 bewirkt die Auswahl und Einkupplung des nächsten gewünschten Zahnrades. Es sollte selbstverständlich sein, dass, obwohl der Weg 792 eine axiale Komponente zu haben scheint, tatsächlich der Weg 792 nur rotatorisch ist und dass die axiale Bewegung des Elements 724 nur diese Drehbewegung ermöglicht. Der Winkel 804 der Drehung für den Ansatz 730 ist mit der Drehung korreliert, die durch jeden Vorgang des Sperrklinkenmechanismus 786 verliehen wird.
Folglich ist zu sehen, dass die Aufgaben der vorliegenden Erfindung effizient erreicht werden, obwohl Modifikationen und Änderungen an der Erfindung für Fachleute leicht ersichtlich sein sollten, wobei die Modifikationen innerhalb des Gedankens und Schutzbereich der Erfindung, wie beansprucht, liegen sollen. Es ist auch selbstverständlich, dass die vorangehende Beschreibung die vorliegende Erfindung erläutert und nicht als Begrenzung betrachtet werden sollte. Daher sind andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung möglich, ohne vom Gedanken und Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Gangwahlbaugruppe mit: einem ersten Rohr mit mindestens einem ersten Eingriffsmerkmal, wobei das erste Rohr so beschaffen ist, dass es innerhalb einer Antriebswelle für ein Getriebe angeordnet ist, wobei das Getriebe mindestens ein Zahnrad enthält und die Antriebswelle mindestens eine Zahnradbetätigungsbaugruppe enthält; und einem Differentialdrehelement, das mit dem ersten Rohr gekoppelt ist und so beschalten ist, dass es mit der Antriebswelle gekoppelt ist, so dass das erste Rohr in Bezug auf die Antriebswelle differentiell drehbar ist, wobei das erste Rohr so beschaffen ist, dass es sich differentiell dreht, so dass das mindestens eine erste Eingriffsmerkmal mit der mindestens einen Zahnradbetätigungsbaugruppe in Eingriff kommt und das Getriebe ein jeweiliges Zahnrad von dem mindestens einen Zahnrad einrückt.
Baugruppe nach Anspruch 1, die ferner ein Mittel zum Verlagern eines Abschnitts des Differentialdrehelements, derart, dass sich das erste Rohr axial und rotatorisch in Bezug auf die Antriebswelle verlagert, enthält.
Baugruppe nach Anspruch 2, die ferner ein Schnittstellenelement enthält, das so beschaffen ist, dass es innerhalb der Antriebswelle angeordnet ist und rotatorisch an der Antriebswelle befestigt ist, wobei der Abschnitt des Differentialdrehelements axial und rotatorisch mit dem Schnittstellenelement in Eingriff steht, um das erste Rohr steuerbar zu positionieren.
Baugruppe nach Anspruch 3, wobei das steuerbare Positionieren des ersten Rohrs das Drehen des ersten Rohrs enthält.
Baugruppe nach Anspruch 3, wobei das steuerbare Positionieren des ersten Rohrs das axiale Verlagern des ersten Rohrs enthält.
Baugruppe nach Anspruch 3, wobei das Differentialdrehelement einen Zahnradsatz enthält.
Baugruppe nach Anspruch 6, wobei der Zahnradsatz einen Planetenradsatz enthält.
Baugruppe nach Anspruch 7, wobei der Planetenradsatz einen ersten Ringträger, der stabil am ersten Rohr befestigt ist, und einen zweiten Ringträger, der so beschaffen ist, dass er stabil an der Antriebswelle befestigt ist, enthält und wobei der Abschnitt des Differentialdrehelements den ersten Ringträger enthält.
Baugruppe nach Anspruch 8, wobei der erste Ringträger mindestens einen Vorsprung enthält, das Schnittstellenelement mindestens einen Schlitz enthält und der mindestens eine Vorsprung axial und rotatorisch durch den mindestens einen Schlitz verlagerbar ist.
Baugruppe nach Anspruch 3, wobei das Mittel zum Verlagern eines Abschnitts des Differentialdrehelements ferner eine Welle enthält, die mit dem Abschnitt des Differentialdrehelements verbunden ist und so beschaffen ist, dass sie eine Drehbewegung auf den Abschnitt des Differentialdrehelements überträgt.
Baugruppe nach Anspruch 10, wobei das Mittel zum Verlagern eines Abschnitts des Differentialdrehelements ferner einen Aktor enthält, die Welle mit dem Aktor verbunden ist und der Aktor so beschaffen ist, dass er die Welle dreht.
Baugruppe nach Anspruch 11, wobei der Aktor aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Elektromotor und einem hydraulischen Aktor besteht.
Baugruppe nach Anspruch 3, wobei das mindestens eine erste Eingriffsmerkmal mehrere erste Eingriffsmerkmale enthält, die mindestens eine jeweilige Zahnradbetätigungsbaugruppe mehrere Zahnradbetätigungsbaugruppen enthält und die mehreren ersten Eingriffsmerkmale derart angeordnet sind, dass nicht mehr als eine Zahnradbetätigungsbaugruppe von den mehreren Zahnradbetätigungsbaugruppen mit den mehreren ersten Eingriffsmerkmalen auf einmal in Eingriff steht.
Baugruppe nach Anspruch 3, wobei das mindestens eine erste Eingriffsmerkmal eine Kerbe in einer äußeren Oberfläche des ersten Rohrs enthält, die mindestens eine jeweilige Zahnradbetätigungsbaugruppe einen Stift enthält, der gegen das erste Rohr gedrückt wird, und das erste Rohr ausgerichtet werden kann, um den Stift mit der Kerbe in Eingriff zu bringen, so dass das Getriebe ein jeweiliges Zahnrad von dem mindestens einen Zahnrad einrückt.
Baugruppe nach Anspruch 3, wobei das mindestens eine erste Eingriffsmerkmal eine Kerbe in einer äußeren Oberfläche des ersten Rohrs enthält, die mindestens eine jeweilige Zahnradbetätigungsbaugruppe einen Stift enthält, der mit der Kerbe in Eingriff kommt, und das erste Rohr verlagerbar ist, um den Stift und die Kerbe zu lösen, so dass das Getriebe ein jeweiliges Zahnrad von dem mindestens einen Zahnrad ausrückt.
Baugruppe nach Anspruch 3, wobei das erste Rohr steuerbar mit dem Differentialdrehelement verbunden ist, das mindestens eine Zahnrad eine erste und eine zweite Gruppe von Zahnrädern enthält und das erste Rohr der ersten Gruppe zugeordnet ist; und wobei die Baugruppe ferner ein zweites Rohr mit mindestens einem zweiten Eingriffsmerkmal enthält, wobei das zweite Rohr so beschaffen ist, dass es innerhalb der Antriebswelle angeordnet ist, das zweite Rohr mit dem Differentialdrehelement steuerbar gekoppelt ist und so beschaffen ist, dass es mit der Antriebswelle gekoppelt ist, so dass das zweite Rohr in Bezug auf die Antriebswelle differentiell drehbar ist, wobei das zweite Rohr so beschaffen ist, dass es sich differentiell dreht, so dass das mindestens eine zweite Eingriffsmerkmal mit der mindestens einen Zahnradbetätigungsbaugruppe in Eingriff kommt und das Getriebe ein jeweiliges Zahnrad von der zweiten Gruppe von Zahnrädern einrückt.
Baugruppe nach Anspruch 16, wobei das Mittel zum Verlagern eines Abschnitts des Differentialdrehelements das zweite Rohr in Bezug auf die Antriebswelle axial und rotatorisch verlagert und der Abschnitt des Differentialdrehelements axial und rotatorisch mit dem Schnittstellenelement in Eingriff steht, um das zweite Rohr steuerbar zu positionieren.
Gangwahlbaugruppe mit: einem ersten Rohr mit mindestens einem ersten Eingriffsmerkmal, wobei das erste Rohr so beschaffen ist, dass es innerhalb einer Antriebswelle für ein Getriebe angeordnet ist, wobei das Getriebe mindestens ein erstes und ein zweites Zahnrad enthält und die Antriebswelle mehrere Zahnradbetätigungsbaugruppen enthält; einem zweiten Rohr mit mindestens einem zweiten Eingriffsmerkmal, wobei das zweite Rohr so beschaffen ist, dass es innerhalb der Antriebswelle angeordnet ist; und einem Differentialdrehelement, das mit dem ersten und dem zweiten Rohr steuerbar gekoppelt ist und so beschaffen ist, dass es mit der Antriebswelle gekoppelt ist, so dass das erste und das zweite Rohr in Bezug auf die Antriebswelle differentiell drehbar sind, wobei das erste und das zweite Rohr so beschaffen sind, dass sie sich differentiell drehen, so dass das mindestens eine erste und zweite Eingriffsmerkmal mit der mindestens einen Zahnradbetätigungsbaugruppe in Eingriff kommt und das Getriebe jeweilige Zahnräder vom mindestens einen ersten und zweiten Zahnrad einrückt.
Baugruppe nach Anspruch 18, die ferner ein Mittel zum Verlagern eines Abschnitts des Differentialdrehelements derart, dass das erste und das zweite Rohr sich in Bezug auf die Antriebswelle axial und rotatorisch verlagern, enthält.
Baugruppe nach Anspruch 19, die ferner ein Schnittstellenelement enthält, das so beschaffen ist, dass es innerhalb der Antriebswelle angeordnet ist und an der Antriebswelle rotatorisch befestigt ist, wobei der Abschnitt des Differentialdrehelements mit dem Schnittstellenelement axial und rotatorisch in Eingriff steht, um das erste und das zweite Rohr steuerbar zu positionieren.
Baugruppe nach Anspruch 20, wobei der Zahnradsatz einen Planetenradsatz mit einem ersten Ringträger, der mit dem ersten und dem zweiten Rohr steuerbar verbindbar ist, und einem zweiten Ringträger, der so beschaffen ist, dass er an der Antriebswelle stabil befestigt ist, enthält, und wobei der Abschnitt des Differentialdrehelements den ersten Ringträger enthält.
Baugruppe nach Anspruch 21, wobei der erste Ringträger mindestens einen Vorsprung enthält, das Schnittstellenelement mindestens einen Schlitz enthält und der mindestens eine Vorsprung axial und rotatorisch durch den mindestens einen Schlitz verlagerbar ist.
Baugruppe nach Anspruch 19, wobei das Mittel zum Verlagern eines Abschnitts des Differentialdrehelements ferner eine Welle enthält, die mit einem Aktor und dem Abschnitt des Differentialdrehelements verbunden ist, wobei die Welle so beschaffen ist, dass sie eine Drehbewegung vom Aktor auf den Abschnitt des Differentialdrehelements überträgt, um den Abschnitt des Differentialdrehelements zu verlagern.
Baugruppe nach Anspruch 19, wobei das mindestens eine erste und zweite Eingriffsmerkmal mehrere erste bzw. zweite Eingriffsmerkmale enthält, die mindestens eine jeweilige Zahnradbetätigungsbaugruppe mehrere Zahnradbetätigungsbaugruppen für die erste Gruppe und mehrere Zahnradbetäti gungsbaugruppen für die zweite Gruppe enthält und die mehreren ersten und zweiten Eingriffsmerkmale derart angeordnet sind, dass nicht mehr als eine Zahnradbetätigungsbaugruppe jeweils von den mehreren Zahnradbetätigungsbaugruppen für die erste und die zweite Gruppe mit den mehreren ersten bzw. zweiten Eingriffsmerkmalen auf einmal in Eingriff kommt.
Baugruppe nach Anspruch 19, wobei das mindestens eine erste und zweite Eingriffsmerkmal mehrere erste bzw. zweite Eingriffsmerkmale enthält, die mindestens eine jeweilige Zahnradbetätigungsbaugruppe jeweilige mehrere Zahnradbetätigungsbaugruppen für die erste und die zweite Gruppe enthält und die mehreren ersten und zweiten Eingriffsmerkmale derart angeordnet sind, dass nicht mehr als eine Zahnradbetätigungsbaugruppe von jeweils den jeweiligen mehreren Zahnradbetätigungsbaugruppen für die erste und die zweite Gruppe mit den mehreren ersten bzw. zweiten Eingriffsmerkmalen auf einmal in Eingriff gebracht werden kann.
Baugruppe nach Anspruch 19, wobei das mindestens eine erste und zweite Eingriffsmerkmal mehrere erste bzw. zweite Eingriffsmerkmale enthält, die mindestens eine jeweilige Zahnradbetätigungsbaugruppe jeweilige mehrere Zahnradbetätigungsbaugruppen für die erste und die zweite Gruppe enthält und die mehreren ersten und zweiten Eingriffsmerkmale derart angeordnet sind, dass eine Zahnradbetätigungsbaugruppe von jeweils den jeweiligen mehreren Zahnradbetätigungsbaugruppen für die erste und die zweite Gruppe gleichzeitig mit den mehreren ersten bzw. zweiten Eingriffsmerkmalen in Eingriff gebracht werden kann.
Gangwahlbaugruppe mit: einem Rohr mit mindestens einem Eingriffsmerkmal, wobei das Rohr so beschaffen ist, dass es innerhalb einer Antriebswelle für ein Getriebe angeordnet ist, wobei das Getriebe mindestens ein Zahnrad enthält und die Antriebswelle mindestens eine Zahnradbetätigungsbaugruppe enthält; einem Planetenradsatz mit einem ersten Ringträger, der stabil an dem Rohr befestigt ist, und einem zweiten Ringträger, der so beschaffen ist, dass er stabil an der Antriebswelle befestigt ist, so dass das Rohr in Bezug auf die Antriebswelle differentiell drehbar ist, wobei der erste Ringträger einen Vorsprung enthält; einem Mittel zum axialen und rotatorischen Verlagern des ersten Ringträgers; und einem Schnittstellenelement, das so beschaffen ist, dass es innerhalb der Antriebswelle angeordnet ist und rotatorisch an der Antriebswelle befestigt ist, wobei das Schnittstellenelement mindestens einen Schlitz enthält, wobei sich der erste Ringträger axial und rotatorisch durch den mindestens einen Schlitz verlagert, um das Rohr steuerbar zu positionieren, so dass das mindestens eine erste Eingriffsmerkmal mit der mindestens einen Zahnradbetätigungsbaugruppe in Eingriff kommt und das Getriebe ein jeweiliges Zahnrad von dem mindestens einen Zahnrad einrückt.
Gangwahlbaugruppe mit: einem Rohr mit mindestens einem Eingriffsmerkmal, wobei das Rohr so beschaffen ist, dass es innerhalb einer Antriebswelle für ein Getriebe angeordnet ist, wobei das Getriebe mindestens ein Zahnrad enthält; mindestens einer Zahnradbetätigungsbaugruppe, die so beschaffen ist, dass sie an der Antriebswelle angeordnet ist; und einem Differentialdrehelement, das mit dem Rohr gekoppelt ist und so beschaffen ist, dass es mit der Antriebswelle gekoppelt ist, so dass das Rohr in Bezug auf die Antriebswelle differentiell drehbar ist, wobei die differentielle Drehbarkeit so beschaffen ist, dass bewirkt wird, dass das mindestens eine Eingriffsmerkmal mit der mindestens einen Zahnradbetätigungsbaugruppe in Eingriff kommt, so dass das Getriebe ein jeweiliges Zahnrad von dem mindestens einen Zahnrad einrückt.
Baugruppe nach Anspruch 28, die ferner ein Mittel zum Verlagern eines Abschnitts des Differentialdrehelements derart, dass sich das Rohr axial und rotatorisch in Bezug auf die Antriebswelle verlagert, enthält.
Baugruppe nach Anspruch 29, die ferner ein Schnittstellenelement enthält, das so beschaffen ist, dass es innerhalb der Antriebswelle angeordnet ist und an der Antriebswelle rotatorisch befestigt ist, wobei der Abschnitt des Differentialdrehelements mit dem Schnittstellenelement axial und rotatorisch in Eingriff steht, um das erste Rohr steuerbar zu positionieren.