DE102013012856A1

DE102013012856A1 - Schaltanordnung mit einer Kupplungs- und Synchronisierungseinrichtung für ein Getriebe

Info

Publication number: DE102013012856A1
Application number: DE102013012856.0A
Authority: DE
Inventors: Mathias Remmler
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-08-01
Filing date: 2013-08-01
Publication date: 2015-02-05

Abstract

Eine Schaltanordnung für ein schaltbares Getriebe (2) hat
eine Eingangswelle (3) mit einem auf der Eingangswelle (3) vorgesehenen Losrad (31, 32, 33, 34), eine Schaltmuffe (5, 5') zur lösbaren formschlüssigen Verbindung des Losrads (31, 32, 33, 34) mit einer Reibkupplungsbaugruppe (6, 6'), wobei die Schaltmuffe (5, 5') aufgrund einer Betätigung zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung axial beweglich ist. Die Reibkupplungsbaugruppe (6, 6') ist auf der Eingangswelle (3) vorgesehen und sie stellt eine lösbare reibschlüssige Verbindung der Eingangswelle (3) mit der Schaltmuffe (5, 5') her. Eine Schaltmuffen-Axialbetätigungseinheit (8, 8') betätigt die Schaltmuffe (5, 5'), wobei die Kupplungs-Axialbetätigungseinheit (7, 7') und die Schaltmuffen-Axialbetätigungseinheit (8, 8') mechanisch miteinander in Verbindung stehen. Die Kupplungs-Axialbetätigungseinheit (7, 7') stellt die reibschlüssige Verbindung von der Eingangswelle (3) zur Schaltmuffe (5, 5') her, nachdem die Schaltmuffe (5, 5') die zweite Stellung einnimmt. Die reibschlüssige Verbindung von der Eingangswelle (3) zur Schaltmuffe (5, 5') ist gelöst, bevor die Schaltmuffe (5, 5') die zweite Stellung verlässt, um die erste Stellung einzunehmen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltgetriebe für ein Kraftfahrzeug.
Solche Schaltgetriebe werden beispielsweise im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, um die Antriebsleistung einer Antriebseinheit, beispielsweise ein Elektromotor oder ein Verbrennungsmotor, auf ein angetriebenes Laufrad zu übertragen.
Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine verbesserte und vereinfachte Schaltanordnung für ein Schaltgetriebe, ein Schaltgetriebe, einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug sowie ein damit ausgerüstetes Kraftfahrzeug anzugeben.
Gemäß der Anmeldung weist die Schaltanordnung für ein schaltbares Getriebe eine Eingangswelle mit einem auf der Eingangswelle vorgesehenen Losrad sowie eine Schaltmuffe zur lösbaren formschlüssigen Verbindung des Losrads mit einer Reibkupplungsbaugruppe der Eingangswelle auf. Die Schaltmuffe ist aufgrund einer Betätigung zwischen einer ersten Stellung – diese kann der Stellung „formschlüssig gelöst” entsprechen – und einer zweiten Stellung – diese kann der Stellung „formschlüssig verbunden” entsprechen – axial beweglich.
Ferner ist eine Reibkupplungsbaugruppe auf der Eingangswelle vorgesehen, wobei diese Reibkupplungsbaugruppe mit einer Kupplungs-Axialbetätigungseinheit versehen ist. Die Reibkupplungsbaugruppe stellt eine lösbare reibschlüssige Verbindung der Eingangswelle mit der Schaltmuffe her.
Eine Schaltmuffen-Axialbetätigungseinheit, auch als Formschlussbetätigungseinheit bezeichnet, ist zur Betätigung der Schaltmuffe vorgesehen, wobei die Kupplungs-Axialbetätigungseinheit und die Schaltmuffen-Axialbetätigungseinheit mechanisch – d. h. nicht hydraulisch, pneumatisch, magnetisch oder elektrisch – miteinander in Verbindung stehen bzw. miteinander gekoppelt sind.
Die Kupplungs-Axialbetätigungseinheit und die Schaltmuffen-Axialbetätigungseinheit sind dabei so ausgebildet, dass die Reibkupplungsbaugruppe die reibschlüssige Verbindung zwischen der Eingangswelle und der Schaltmuffe herstellt, nachdem die Schaltmuffe die zweite Stellung einnimmt bzw. von der ersten Stellung in die zweite Stellung bewegt wird. Umgekehrt löst die Reibkupplungsbaugruppe die reibschlüssige Verbindung zwischen der Eingangswelle und der Schaltmuffe, bevor die Schaltmuffe die zweite Stellung verlässt, um die erste Stellung einzunehmen bzw. von der zweiten Stellung in die erste Stellung bewegt zu werden.
Durch eine derartige Ausbildung wird eine einfache Funktion gewährleistet, wobei zugleich auch eine einfache Betätigung vorgesehen ist. Die mechanische Kopplung von Kupplungs-Axialbetätigungseinheit und Schaltmuffen-Axialbetätigungseinheit gewährleistet fernere eine hohe Zuverlässigkeit der Anordnung.
Dazu kann die Schaltmuffen-Axialbetätigungseinheit eine Schaltwalze sowie einen in einer Steuernut der Schaltwalze geführten Pin aufweisen. Wenn dann die Kupplungs-Axialbetätigungseinheit ein verschwenkbares bzw. drehbares Betätigungselement aufweist, wobei der Pin mit dem verschwenkbaren Betätigungselement verbunden ist, dann ergibt sich eine sehr einfache Ausführung der mechanischen Kopplung. In der vorliegenden Anmeldung werden die Begriffe „verdrehbar” und „verschwenkbar” als Synonyme gebracht, wobei der Begriff „verschwenken” auch verwendet werden kann, um eine Drehung kleiner als 360° zu bezeichnen. Der Pin ist dabei einer Ausführung nach an dem Betätigungselement befestigt oder mit diesem aus einem Stück gefertigt, wobei sich so ein Teil der konkreten Ausgestaltung der mechanischen Kopplung zwischen Kupplungs-Axialbetätigungseinheit und Schaltmuffen-Axialbetätigungseinheit ergibt.
Das Betätigungselement hat dabei einer Ausführung nach ein Axiallager, das zur Abstützung in axialer Richtung an einem Gehäuseteil vorgesehen ist.
In einer Weiterbildung der vorstehenden Schaltanordnung erstreckt sich ein erster Abschnitt der Steuernut in Umfangsrichtung gesehen in einem ersten Axialabschnitt der Schaltwalze und ein zweiter Abschnitt der Steuernut erstreckt sich in Umfangsrichtung gesehen in einem zweiten Axialabschnitt der Schaltwalze, so daß abhängig von einer Verschwenkrichtung des Betätigungselements eine Bewegung der Schaltmuffe in eine erste Axialrichtung oder eine zweite Axialrichtung erfolgt. Somit ergibt sich eine Verschwenk- bzw. Drehrichtungsabhängigkeit bezüglich der Verschiebung der Schaltmuffe in Axialrichtung der Schaltanordnung. Dieser Umstand kann für die Gestaltung von Mehrganggetrieben angewendet werden, wie in den Ausführungsbeispielen weiter unten beschrieben ist.
Die Schaltmuffe kann damit beispielsweise aufgrund einer Betätigung zwischen der ersten Stellung und einer dritten Stellung – entsprechend einer Stellung „formschlüssig verbunden” axial beweglich ausgebildet werden, wobei in der zweiten Stellung ein erstes Losrad formschlüssig mit der Schaltmuffe verbunden ist und wobei in der dritten Stellung ein zweites Losrad formschlüssig mit der Schaltmuffe verbunden ist. Somit kann eine Schaltmuffe zwei Losräder schalten.
Abhängig von einer Verschwenkrichtung des Betätigungselements erfolgt dann eine Bewegung der Schaltmuffe in die zweite Stellung oder in die dritte Stellung. Dadurch wird bewirkt, daß sich die Schaltmuffe bei einer Verschwenkung des Betätigungselements in einer ersten Verschwenkrichtung in eine erste Axialrichtung bewegt und daß sich die Schaltmuffe bei einer Verschwenkung des Betätigungselements in einer zweiten, zur ersten Verschwenkrichtung entgegensetzten Verschwenkrichtung in eine zweite Axialrichtung bewegt, die zur ersten Axialrichtung entgegengesetzt ist. Die Steigung des ersten Abschnitts der Steuernut in Umfangsrichtung gesehen kann dann gleich der Steigung des zweiten Abschnitts der Steuernut sein. In einer Ausgestaltung der Schaltanordnung wird die Steigung vom Vorzeichen her in beiden Axialabschnitten gleich sein, während der Betrag der Steigung gleich oder auch unterschiedlich sein kann.
Dadurch lässt sich eine Schaltanordnung bereitstellen, bei der die Kupplungs-Axialbetätigungseinheit und die Schaltmuffen-Axialbetätigungseinheit so ausgebildet sind, dass die Reibkupplungsbaugruppe die reibschlüssige Verbindung zwischen der Eingangswelle und der Schaltmuffe herstellt, nachdem die Schaltmuffe eine dritte Stellung einnimmt bzw. von der ersten Stellung in eine dritte Stellung bewegt wird, und dass die Reibkupplungsbaugruppe die reibschlüssige Verbindung der Schaltmuffe mit der Eingangswelle löst, bevor die Schaltmuffe die dritte Stellung verlässt, um die erste Stellung einzunehmen, d. h. von der dritten Stellung in die erste Stellung bewegt wird. Somit ergibt sich eine Neutralstellung in der ersten Stellung sowie zwei unterschiedliche Schaltstellungen mit Bezug auf die zweite und dritte Stellung zum Ankoppeln zweier unterschiedlicher Losräder an die Eingangswelle.
An den ersten Axialabschnitt an den zweiten Axialabschnitt der Steuernut schließen sich jeweils Kupplungsbetätigungsabschnitte an, durch die die Schaltmuffe nicht axial verschoben wird, wobei jedoch eine Betätigung der Kupplungs-Axialbetätigungseinheit erfolgt. In anderen Worten, die mechanische Kopplung zwischen der Kupplungs-Axialbetätigungseinheit und der Schaltmuffen-Axialbetätigungseinheit ist derart ausgebildet, daß dann, wenn die Kontur der Steuernut der Schaltwalze eine axiale Ausdehnung aufweist, die Betätigungskontur für Kupplungsbetätigung keine axiale Ausdehnung aufweist, und umgekehrt.
Es erfolgt ferner auch eine drehrichtungsunabhängige Betätigung der Kupplungseinrichtung bei beiden Schaltvorgängen, weil die jeweils den Kupplungsbetätigungsabschnitten zugeordnete Betätigungskontur sich in beiden Umfangsrichtungen in dieselbe axiale Richtung erstreckt. Die Kupplung wird nur in einer einzigen Richtung „auf-zu” betätigt während die Schaltwalze in zwei Richtungen betätigt wird.
Die Schaltwalze kann relativ zur Schaltmuffe axial fest angeordnet sein, wobei in Umfangsrichtung gesehen die Schaltmuffe gegenüber der Schaltwalze drehbar auf der Schaltmuffe gelagert ist. Dadurch ist die Schaltmuffe bezüglich der Schaltwalze drehbar, wobei die Schaltwalze von der Schaltmuffe axial eingefasst ist. Die Schaltwalze liegt in axialer Richtung an seitlichen Anschlägen der Schaltmuffe an, wobei die Schaltwalze in Umfangsrichtung auf der Schaltmuffe gleiten kann.
Die Schaltwalze weist eine äußere rotatorische Festlegung bzw. Fixierung auf, beispielsweise eine Verzahnung oder eine Keilverzahnung, die sich gehäuseseitig abstützt. Zur Abstützung an einem stationären Gehäuseteil dient eine dazu komplementäre Gestaltung, beispielsweise eine entsprechend korrespondierende Verzahnung oder eine Keilverzahnung. Dadurch wird eine rotatorische Verankerung der Schaltwalze an dem Gehäuseteil bei gleichzeitiger axialer Beweglichkeit gewährleistet. Dadurch wird ferner die Wechselwirkung gewährleistet, dass mit axial festgelegtem und rotatorisch frei beweglichem Betätigungselement über dessen Pin in Verbindung mit der rotatorisch festgelegten und axial beweglichen Schaltwalze die Schaltmuffe axial bewegt werden kann. Gemäß der Anmeldung weist die Reibkupplungsbaugruppe eine Lamellenkupplung auf, die einen mit der Eingangswelle in Verbindung stehenden Kupplungstopf bzw. ersten äußeren Lamellenträger aufweist. Außerdem ist ein mit der Schaltmuffe in Verbindung stehender zweiter innerer Lamellenträger bzw. auch eine Kupplungsabtriebswelle vorgesehen, sowie ein Paket von im ersten äußeren Lamellenträger aufgenommenen ersten Außenlamellen, ein Paket von im zweiten inneren Lamellenträger aufgenommenen zweiten Innenlamellen und eine Druckplatte. Dabei werden im Folgenden die Bezeichnungen erster bzw. zweiter Lamellenträger bevorzugt, damit die Beschreibung auch deren kinematische Umkehr von „innen” und „außen” umfasst.
Die Kupplungs-Axialbetätigungseinheit ist dabei als eine Kupplungsbetätigungseinrichtung ausgebildet, die neben dem verschwenkbaren bzw. drehbaren Betätigungselement mit einer Betätigungsverzahnung, etwa einer Außenverzahnung, eine im Bereich von Druckplatte und Betätigungselement angeordnete Betätigungskontur bzw. einen keilförmigen Betätigungsbereich sowie einen mit der Betätigungskontur zusammenwirkenden Betätigungskörper zur Betätigung der Druckplatte aufweist. Der Betätigungskörper kann beispielsweise ein Wälzelement sein, etwa eine Kugel oder ein Zylinder, oder auch ein feststehendes Element. Durch diese Gestaltung wird auf einfache Weise sichergestellt, daß die Druckplatte aufgrund einer Betätigung des Betätigungskörpers durch das Betätigungselement die Außenlamellen und die Innenlamellen zusammenpresst und somit eine Reibschlußverbindung herstellt.
Häufig wird dabei ein Axiallager zwischen der Reibkupplungsbaugruppe und der Kupplungs-Axialbetätigungseinheit vorgesehen, wobei die Druckplatte auch eine Lagerfläche eines Wälzkörpers des Axiallagers aufweisen kann.
Die Betätigungskontur ist dabei in einer ersten Ausführungsform in einer der Druckplatte gegenüber liegenden Lauffläche des Axiallagers vorgesehen und dabei dem jeweiligen Betätigungsköper zugewandt, wobei die Betätigungskörper dann jeweils auf einer Achse drehbar gelagert sind, wobei die Achse ihrerseits wiederum fest mit dem Betätigungselement verbunden ist. In einer anderen Ausführungsform ist die Betätigungskontur im Getriebegehäuse oder daran befestigt vorgesehen, wobei die Betätigungskörper dann axial verschieblich im Betätigungselement angeordnet sind.
Die Schaltanordnung hat dabei mindestens zwei Betätigungskörper. In einer Ausführungsform sind z. B. drei Betätigungskörper vorgesehen. Es können auch mehrere Betätigungskörper vorgesehen sein, diese können dann gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet sein. Vorteilhafterweise sind dann benachbarte Betätigungskonturen vorgesehen, die auf die Betätigungskörper wirken, die in Umfangsrichtung z. B. voneinander um 120 Grad beabstandet sind.
Als Betätigungsköroper bzw. Wälzkörper sind sowohl Kugeln als auch Walzen denkbar, wobei im Falle von Kugeln die jeweils zugeordneten Laufbahnen zur Kugelform korrespondieren und wobei im Falle von Walzen die jeweils zugeordneten Laufbahnen zur Walzenform korrespondieren. Eine Walze kann mit einer axialen Rampe zusammenwirken.
Wenn die Betätigungskörper axial fest im Betätigungselement sitzen, dann ist die Kontur bzw. die Betätigungskontur bzw. die Rampe oder Rille auf einer der Druckplatte gegenüberliegenden Seite des Axiallagers vorzusehen und dabei dem jeweiligen Betätigungsköper zugewandt, wobei die Betätigungskontur bzw. die Rampe als solche rotatorisch fixiert und axial frei beweglich ist. Umgekehrt, wenn die Betätigunskontur auf einer der Druckplatte gegenüberliegenden Seite des Betätigungselements vorgesehen wird, z. B. am Getriebegehäuse, dann sind die Betätigungskörper im Betätigungselement axial beweglich auszubilden, damit die Hubbewegung der Betätigungskörper auf die Druckplatte wirken kann. Wenn die Betätigunskontur in der der Druckplatte gegenüberliegenden Lauffläche des Axiallagers sitzt, dann ist diese Betätigunskontur axial beweglich auszuführen, aber rotatorisch gegenüber dem Getriebegehäuse festzulegen.
Die Betätigungskontur ist ferner so ausgebildet, daß sie in Umfangsrichtung eine axiale Erstreckung aufweist, so dass infolge des Abrollens der Betätigungskörper in Umfangsrichtung die Betätigungskörper eine axiale Verschiebung erfahren. Somit ist die axiale Erstreckung von Betätigungskontur und Betätigungskörper zusammen durch eine Bewegung der Betätigungskörper in Umfangsrichtung veränderbar. Dabei kann die Betätigungskontur in Umfangsrichtung gesehen symmetrisch zur einer Achse ausgebildet sein, die zu einer Neutralstellung der Kupplungsbetätigungseinheit korrespondiert. Unabhängig von einer Symmetrie der Betätigungskontur muss in jedem Fall sichergestellt sein, dass sich die Betätigungskontur in beiden Umfangsrichtungen von einer Mittelstellung bzw. Neutralstellung in dieselbe Richtung erstreckt. Die Betätigungskontur kann sowohl im Bereich des Betätigungselements als auch im Bereich der Druckplatte ausgebildet sein. Die Geometrie der Kontur hängt vom Betätigungskörper ab. Im Fall einer Kugel sieht man eine Nut vor, die eine zur Kugel korrespondierende Lauffläche aufweist. Im Fall einer Walze sieht man eine Rampe vor.
Der keilförmige Betätigungsbereich kann auch als ein axial keilförmiger Betätigungsbereich ausgebildet sein, der eine Rampe aufweist, die auf der Druckplatte oder auf dem Betätigungselement ausgebildet ist. Die Betätigungskontur weist also eine Vertiefung auf, die passend zu dem Betätigungskörper geformt ist. Das könnte z. B. durch eine Betätigungskontur erreicht werden, bei der eine Längserstreckung der Betätigungskontur einen Querschnitt aufweist, der einem Bereich eines Querschnitts eines Betätigungskörpers entspricht, der von einem unteren Auflagepunkt des Betätigungskörpers auf der Betätigungskontur bis zu einer Tiefe der Betätigungskontur am Ort des Querschnitts der Betätigungskontur reicht.
In einer besonderen Ausführungsform sind das erste Losrad und das zweite Losrad koaxial oder konzentrisch als Hohlwellenanordnung zueinander angeordnet, wobei im letzteren Fall zwischen dem ersten Losrad und dem zweiten Losrad eine Lagerung vorgesehen ist. Eine solche Ausführungsform lässt sich einfach herstellen.
Die Schaltmuffe kann dazu eine innere Keilverzahnung aufweisen, und ein entsprechend korrespondierender Abschnitt des inneren Lamellenträgers der Lamellenkupplung kann eine äußere Keilverzahnung aufweisen, wobei die innere Keilverzahnung mit der äußeren Keilverzahnung im Eingriff steht. Dies ermöglicht eine Drehmomentübertragung auf die Schaltmuffe bei gleichzeitiger axialer Beweglichkeit.
Die Anmeldung umfasst auch ein schaltbares Getriebe, das eine wie oben beschriebene Schaltanordnung umfasst, und zwar zur lösbaren reibschlüssigen Verbindung der Schaltmuffe mit der Eingangswelle. Ferner ist in einer Ausführung ein hydraulischer oder elektrischer Antrieb für das Betätigungselement zur Betätigung der Schaltmuffen-Axialbetätigungseinheit und der Kupplungs-Axialbetätigungseinheit vorgesehen. Dabei ist die Schaltmuffe der Schaltanordnung Bestandteil einer formschlüssig lösbaren Schaltkupplung zwischen dem Losrad und der Reibkupplungsbaugruppe und die Reibkupplungsbaugruppe ist über den äußeren Lamellenträger mit der Eingangswelle verbunden.
Das schaltbare Getriebe kann ein zweites Losrad aufweisen, das auf einer Hohlwelle angeordnet ist, die innerhalb des ersten Losrads angeordnet ist, wobei die Schaltmuffe der Schaltanordnung in einer dritten Stellung, d. h. „eingerückt” oder „formschlüssig verbunden”, eine formschlüssige Verbindung zwischen dem zweiten Losrad und der Reibkupplungsbaugruppe herstellt.
Ausgehend von der ersten Stellung kann in Abhängigkeit von einer Drehrichtung des Betätigungselements die zweite Stellung oder die dritte Stellung eingenommen werden, wobei die reibschlüssige Verbindung hergestellt wird, nachdem die zweite Stellung oder die dritte Stellung eingenommen ist.
Ein Bereich eines ersten Endes der Eingangswelle kann dazu in einer besonderen Ausführungsform eine erste Schaltanordnung aufweisen und der Bereich des anderen Endes der Eingangswelle kann eine zweiten Schaltanordnung aufweisen. Das Getriebe hat dann ferner ein erstes Festrad, das mit einem ersten Losrad der ersten Schaltanordnung in Eingriff steht, sowie ein zweites Festrad, das mit einem zweiten Losrad der zweiten Schaltanordnung in Eingriff steht. Dadurch wird eine kompakte Bauform des Getriebes ermöglicht.
Wenigstens eine erste Nebenwelle mit einem ersten Festrad und optional mit einem zweiten Festrad sind vorgesehen, und weiter eine zweite Nebenwelle mit einem dritten Festrad und einem vierten Festrad, wobei die erste Schaltanordnung und die zweite Schaltanordnung jeweils ein zweites Losrad aufweisen, das auf einer jeweils zugeordneten Hohlwelle angeordnet ist, die mit dem ersten Losrad entweder verbunden oder einstückig ausgebildet sein kann, wobei die Schaltmuffe der Schaltanordnung in einer dritten Stellung – d. h. „eingerückt” bzw. „formschlüssig verbunden” – eine formschlüssige Verbindung zwischen dem zweiten Losrad und der Kupplungsbaugruppe herstellt.
Das erste Festrad kämmt dabei mit dem ersten Losrad der ersten Schaltanordnung, das dritte Festrad kämmt mit dem zweiten Losrad der ersten Schaltanordnung, das zweite Festrad kämmt mit dem ersten Losrad der zweiten Schaltanordnung, und das vierte Festrad kämmt mit dem zweiten Losrad der zweiten Schaltanordnung. Die einer Schaltanordnung zugeordneten Festräder kämmen also mit entsprechend zugeordneten Losrädern. Wenn sämtliche Festräder einer Schaltanordnung mit ungeraden Gängen kämmen und wenn sämtliche Festräder der anderen Schaltanordnung mit geraden Gängen kämmen, dann kann auf einfache Weise ein Lastschaltprinzip verwirklicht werden,
wobei beim Schalten von einem sich bereits im Kraftfluss bzw. Momentenfluss befindenden Gang in einen benachbarten Gang ein diesem Gang zugeordnetes Losrad zunächst formschlüssig mit der zugeordneten Schaltmuffe verbunden wird und wobei anschließend durch entsprechendes Öffnen und Schließen der beiden Reibungskupplungen eine Momentenübergabe von dem ersteren Gang hin zum benachbarten Gang erfolgt.
Bei dem Getriebe ist die Betätigung der beiden Schaltanordnungen dann untereinander so synchronisiert, dass eine Lastschaltung stattfindet. Erst wird das Betätigungselement der Schaltanordnung des neuen Gangs soweit gedreht, dass das Losrad des neuen Gangs formschlüssig verbunden ist, dann wird die Reibungskupplung der Schaltanordnung des aktuellen Gangs gelöst und gleichzeitig die Reibungskupplung der Schaltanordnung des neuen Gangs geschlossen, dann wird die formschlüssige Kupplung des vorher eingelegten Gangs gelöst. Dabei kann die Synchronisation der Schaltanordnungen untereinander mechanisch oder auch elektronisch gesteuert sein. Eine Abnutzung der Reibkupplungen kann z. B. durch ein elektronisch gesteuertes Anpassen des Drehwinkels des Betätigungselements kompensiert werden.
Anstelle einer aufwändigen nach dem Stand der Tchnik bekannten DCT-Doppelkupplung werden zwei einfache Lamellenkupplungen verwendet, die zudem noch in einem Ölbad schwimmend angeordnet werden können. Dadurch wird eine hohe Leistungsdichte und eine gute Haltbarkeit erreicht. Die dafür verwendeten Reibkupplungen können modular innerhalb eines Baukastensystems verwendet werden, z. B. auch für Getriebe mit nur einem Kupplungspaket.
Ein weiteres Merkmal eines vorteilhaften Getriebes liegt in der Anordnung der Abtriebsritzel und des ersten Gangs auf der Antriebsseite, wodurch auf der gegenüberliegenden Seite der Eingangswelle ein kostengünstigeres Kugellager statt einem Zylinderrollenlager eingebaut werden kann.
Zur Verdeutlichung ist noch zu bemerken, daß bei dem Schaltgetriebe der Anmeldung ein Lastschaltprinzip auch mit einer einzigen Nebenwelle erreicht werden kann, wobei trotzdem zwei Schaltanordnungen benötigt werden, so dass im Bereich der beiden Enden der Eingangswelle je eine Schaltanordnung vorzusehen ist.
Ein Antriebsstrang der Anmeldung hat ein Getriebe gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei eine Antriebswelle des Antriebsstrangs mit einer Abtriebswelle des Getriebes verbunden ist. Oft erfolgt dies auch über ein zwischengeschaltetes Differentialgetriebe.
Bei einem Kraftfahrzeug ist dann der Antriebsstrang so angeordnet, daß ein Laufrad des Kraftfahrzeugs mit einer Radantriebswelle des Antriebsstrangs verbunden ist.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
1 zeigt eine Ansicht eines Schaltgetriebes mit mechanisch gekoppelter Kupplungs- und Synchronisierungseinrichtung einer Schaltanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
2 zeigt eine Teilansicht der mechanisch gekoppelten Kupplungs- und Synchronisierungseinrichtung gemäß 1,
3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der mechanisch gekoppelten Kupplungs- und Synchronisierungseinrichtung gemäß 2,
4 zeigt eine Steuernut in einem Umfangsabschnitt einer Schaltwalze einer Schaltmuffen-Axialbetätigungseinheit,
5 zeigt eine Draufsicht auf eine Rampenstruktur einer Kupplungs-Axialbetätigungseinheit mit quergeschnittener Schaltwalze,
6 zeigt einen Querschnitt durch die Schaltmuffen- und Kupplungs-Axialbetätigungseinheitgemäß 5,
7 zeigt eine neutrale Schaltposition ”1” eines Schaltpins in einem ersten Abschnitt der Steuernut der Schaltwalze,
8 zeigt Schaltpositionen der Betätigungskörper auf Betätigungskonturen des Betätigungsringes für die in 7 gezeigte Schaltposition ”1”,
9 zeigt einen Querschnitt durch die Schaltmuffen- und Kupplungs-Axialbetätigungseinheit für die in 7 gezeigte Schaltposition ”1”,
10 zeigt eine Schaltposition ”2” des Schaltpins an einem Übergang von dem ersten Abschnitt auf einen zweiten Abschnitt Steuernut der Schaltwalze,
11 zeigt Schaltpositionen der Betätigungskörper des Betätigungsringes auf der Rampenstruktur für die in 10 gezeigte Schaltposition ”2”,
12 zeigt einen Querschnitt durch die Schaltmuffen- und Kupplungs-Axialbetätigungseinheit für die in 10 gezeigte Schaltposition ”2”,
13 zeigt eine Schaltposition ”3” des Schaltpins in der Steuernut,
14 zeigte Schaltpositionen der Betätigungskörper des Betätigungsringes auf der Rampenstruktur für die in 13 gezeigte Schaltposition ”3”,
15 zeigt einen Querschnitt durch die Schaltmuffen- und Kupplungs-Axialbetätigungseinheit für die in 13 gezeigte Schaltposition ”3”,
16 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt einer mechanisch gekoppelten Kupplungs- und Synchronisierungseinrichtung einer Schaltanordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
17 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt einer mechanisch gekoppelten Kupplungs- und Synchronisierungseinrichtung einer Schaltanordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
18 zeigt ein Diagramm mit dem Verlauf der Axialbewegung einer Schaltmuffe im Vergleich zum Verlauf einer auf ein Betätigungselement wirkenden Axialkraft beim Einlegen eines Gangs,
19 zeigt ein Diagramm der Drehmomentübertragung beim Wechseln von einer ersten Reibkupplungsbaugruppe auf eine zweite Reibkupplungsbaugruppe und den Verlauf des Lösens und Einlegens von den ersten und zweiten Reibkupplungsbaugruppen zugeordneten Gängen und
20 zeigt ein Kraftfahrzeug mit einem Motor und einem Antriebsstrang, der mit einem Differentialgetriebe zusammenwirkt.
1 zeigt eine Schaltanordnung 101 eines Schaltgetriebes 2 mit einer ersten mechanisch gekoppelte Kupplungs- und Synchronisierungseinrichtung 1 und einer zweiten mechanisch gekoppelter Kupplungs- und Synchronisierungseinrichtung 1' gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Schaltgetriebe 2 ist in einem Getriebegehäuse 28 angeordnet und weist eine Eingangswelle 3 auf. Die Eingangswelle 3 weist einen ersten Endbereich 4 und einen zweiten Endbereich 4' auf. Gleiche Komponenten der 1, die auf dem ersten Endbereich 4 und auf dem zweiten Endbereich 4' angeordnet sind, werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, jedoch werden in dem zweiten Endbereich 4' der Eingangswelle 3 die Bezugszeichen zusätzlich mit einem Apostroph versehen.
Das Schaltgetriebe 2 weist neben der Eingangswelle 3 eine erste Nebenwelle 62 und eine zweite Nebenwelle 67 auf, die parallel zur Eingangswelle 3 angeordnet sind. Die Lagerung der ersten Nebenwelle 62 weist ein Kugelwälzlager 65 als Festlager und ein Rollenwälzlager 66 als Loslager auf. Die Lagerung der zweiten Nebenwelle 67 weist ein Kugelwälzlager 69 als Festlager und ein Rollenwälzlager 68 als Loslager auf.
Auf der ersten Nebenwelle 62 sind ein erstes Festrad 41 und ein drittes Festrad 43 angeordnet. Außerdem ist auf der ersten Nebenwelle 62 ein Abtriebsritzel 51 angeordnet, das mit einem Ringrad 60 eines nicht gezeigten Differentials in Eingriff steht.
Auf der zweiten Nebenwelle 67 sind ein zweites Festrad 42 und ein viertes Festrad 44 angeordnet. Außerdem befindet sich auf der zweiten Nebenwelle 67 ein zweites Abtriebsritzel 52, das ebenfalls mit dem Ringrad 60 des Differentials zusammenwirkt.
Die Eingangswelle 3 ist in dem Getriebegehäuse 28 mit einem Kugelwälzlager 26 als Festlager und einem Rollenwälzlager 27 als Loslager gelagert.
Ferner ist eine erste Reibkupplungsbaugruppe 6 auf dem ersten Endbereich 4 angeordnet. Die erste Reibkupplungsbaugruppe 6 weist eine erste Lamellenkupplung 16 auf.
In dem ersten Endbereich 4 ist auf der Eingangswelle 3 ein erstes Losrad 31 angeordnet. Die Nabe des ersten Losrads 31 bildet eine erste Hohlwelle 29 auf der Eingangswelle 3. Die erste Hohlwelle 29 ist mittels eines Radiallagers 63 und zweier Axiallager 46 und 76 gelagert. Auf der ersten Hohlwelle 29 des ersten Losrads 31 ist ein zweites Losrad 32 mittels eines Radiallagers 64 und zweier Axiallager 45 und 75 gelagert. Die Losräder 31, 32, 33 und 34 weisen Schrägverzahnungen 73 auf und sind in der Lage mit entsprechenden Schrägverzahnungen 99 der Festräder 41, 42, 43 und 44 zu kämmen, wie man gut in den 2 und 3 erkennen kann.
Die Schaltanordnung 101 ist in dem zweiten Endbereich 4' der Eingangswelle 3 analog zu dem ersten Endbereich 4 aufgebaut. Der zweite Endbereich 4' weist eine zweite Reibkupplungsbaugruppe 6' auf, die mit der Eingangswelle 3 drehfest verbunden ist. Die zweite Reibkupplungsbaugruppe 6' weist eine zweite Lamellenkupplung 16' auf.
Ein drittes Losrad 33 ist auf der Eingangswelle 3 mittels eines Radiallagers 63' und Axiallagern 46' und 76' gelagert. Die Nabe des drittes Losrads 33 bildet eine zweite Hohlwelle 29'. Auf der zweiten Hohlwelle 29' ist ein viertes Losrad 34 mittels eines Radiallagers 64' und zweier Axiallager 45' und 75' gelagert.
Die erste Reibkupplungsbaugruppe 6 wirkt mit einer ersten Kupplungs-Axialbetätigungseinheit 7 zusammen. Diese erste Kupplungs-Axialbetätigungseinheit 7 steht mechanisch mit einer ersten Schaltmuffen-Axialbetätigungseinheit 8 in Wirkverbindung bzw. ist mit dieser mechanisch gekoppelt. Entsprechend ist auf dem zweiten Endbereich 4' der Eingangswelle 3 eine zweite Kupplungs-Axialbetätigungseinheit 7' mit einer zweiten Schaltmuffen-Axialbetätigungseinheit 8' angeordnet.
Die mechanisch gekoppelte erste Kupplungs- und Synchronisierungseinrichtung 1 hat ein erstes Betätigungselement 12, das auch als Betätigungsring bezeichnet wird. Das erste Betätigungselement 12 ist über ein erstes Zwischenrad 30 mit einem ersten Antrieb 25 verbunden. Die zweite mechanisch gekoppelte Kupplungs- und Synchronisierungseinrichtung 1' hat ein zweites Betätigungselement 12'. Das zweite Betätigungselement 12' ist über ein zweites Zwischenrad 30' mit einem zweiten Antrieb 25' verbunden. In der in 1 gezeigten Ausführungsform der Schaltungsanordnung 101 sind der erste Antrieb 25 und der zweite Antrieb 25' Elektromotoren, die mit jeweils einem Schneckentrieb ausgebildet sind.
Eine erste Schaltmuffe 5 ist in dem ersten Endbereich 4 der Eingangswelle 3 angeordnet und steht in 1 auf einer neutralen Schaltposition zwischen einer Schaltverzahnung des ersten Losrades 31 und einer Schaltverzahnung des zweiten Losrades 32. Eine zweite Schaltmuffe 5' ist in dem zweiten Endbereich 4' der Eingangswelle 3 und steht in 3 auf einer neutralen Schaltposition zwischen einer Schaltverzahnung des dritten Losrades 33 und einer Schaltverzahnung des vierten Losrades 34. Die in 4 gezeigten Ränder 91 und 92 der Schaltwalze 10 und analog auch die Ränder 91' und 92' der anderen Schaltwalze 10', werden von der jeweils zugeordneten Schaltmuffe 5, 5' seitlich eingefasst (vgl. z. B. 1, 2 und 3), wobei die Einfassungen 71 als Mitnehmer bezüglich der Schaltwalzen fungieren. Die erste Schaltwalze 10 umschließt die erste Schaltmuffe 5 und die zweite Schaltwalze 10' umschließt die zweite Schaltmuffe 5'.
Ein Gang a wird mit dem vierten Losrad 34 und dem vierten Festrad 44 gebildet. Ein Gang b wird mit dem dritten Losrad 33 und dem dritten Festrad 43 gebildet. Ein Gang e wird mit dem zweiten Losrad 32 und dem zweiten Festrad 42 gebildet. Ein Gang f wird mit dem ersten Losrad 31 und dem ersten Festrad 41 gebildet.
Wie man in 2 und 3 sieht, weist die zweite mechanisch gekoppelte Kupplungs- und Synchronisierungseinrichtung 1' einen äußeren Lamellenträger 17 auf, der ein äußeres Lamellenpaket 19 von Kupplungslamellen aufnimmt. Ferner weist die zweite Reibkupplungsbaugruppe 6' einen inneren Lamellenträger 18 auf, der ein inneres Lamellenpaket 20 von Kupplungslamellen hat. Die Kupplungslamellen des inneren Lamellenpakets 20 werden durch innere Lamellenverzahnungen 38 axialverschieblich gehalten und rotatorisch fixiert, wie man am besten in 3 sieht. Gleiches gilt für das äußere Lamellenpaket 19, dessen Lamellen mittels einer äußeren Lamellenverzahnung 37 axialverschieblich gehalten und rotatorisch fixiert sind. Der innere Lamellenträger 18 ist auf einem Ringabschnitt 87 des äußeren Lamellenträgers 17 durch ein Radiallager 49 gelagert. Der innere Lamellenträger 18 weist im Bereich des Radiallagers 49 eine axiale Außenverzahnung 54 auf.
Darüber hinaus weist die zweite Reibkupplungsbaugruppe 6' eine Druckplatte 21 auf, die über ein Axiallager 24 mit einem Axiallagerring 36 mit dem zweiten Betätigungselement 12' in Wirkverbindung steht. Dazu ist in dem zweiten Betätigungselement 12' ein Betätigungskörper 23, der auch als Betätigungskugel bezeichnet wird, in einer Führungsbohrung 89 angeordnet
Das zweite Betätigungselement 12' weist auf seinem äußeren Umfang ferner eine Antriebsverzahnung 35 auf, die wie in 1 gezeigt über ein zweites Zwischenrad 30' mit dem zweiten Antrieb 25' zusammenwirkt. Das zweite Betätigungselement 12' ist in dem Getriebegehäuse 28 zwischen zwei Axiallagern 47 und 48 gelagert.
Der Betätigungskörper 23 ist im Bereich des Axiallagers 24 angeordnet. Der zur rechten Seite des Betätigungskörpers angeordnete Axiallagerring 36 weist dazu eine Ringnut 88 auf, in der der Betätigungskörper 23 radial geführt ist. Axial gegenüber der Ringnut 88, d. h. zur linken Seite des Betätigungskörpers 23, rollt der Betätigungskörper 23 in der Betätigungskontur 22 der Rampenstruktur 58 ab, die fest an dem Getriebegehäuse 28 vorgesehen ist.
Aus dem zweiten Betätigungselement 12' ragt radial nach innen ein Schaltpin 11 heraus, der in einer Steuernut 9 der zweiten Schaltwalze 10' gleitverschieblich angeordnet ist. Die zweite Schaltwalze 10' ist gegenüber dem Getriebegehäuse 28 axial verschieblich und drehfest zum Gehäuse auf der zweiten Schaltmuffe 5' angeordnet. Die zweite Schaltwalze 10' hat dafür eine Außenverzahnung 40, die mit einer Innenverzahnung 72 des Getriebegehäuses 28 in Eingriff steht. Die zweite Schaltwalze 10' umgibt die zweite Schaltmuffe 5. Das zweite Betätigungselement 12' ist somit einerseits gegenüber dem Getriebegehäuse 28 zwischen zwei Axiallagern 47 und 48 gelagert.
Die zweite Schaltmuffe 5' weist axiale Mitnehmerränder 71 auf, die mit der Schaltwalze 10' in Eingriff stehen. Die zweite Schaltmuffe 5' weist eine erste Schaltmuffen-Innenverzahnung 50 und eine zweite Schaltmuffen-Innenverzahnung 55 auf. Die erste Schaltmuffen-Innenverzahnung 50 steht stets mit der Außenverzahnung 54 des inneren Lamellenträgers 18 der zweiten Kupplungs-Axialbetätigungseinheit 7' in Eingriff und ist auf dieser axial verschieblich. Zwischen der ersten Schaltmuffen-Innenverzahnung 50 und der zweiten Schaltmuffen-Innenverzahnung 55 ist ein axialer Abstand in Form einer ringförmigen Aussparung vorgesehen. Die zweite Schaltmuffen-Innenverzahnung 55 steht in einer neutralen Schaltposition der Schaltmuffe 5' mit einer der Verzahnungen 39 eines Synchronrings 53 in Eingriff, der zwischen dem dritten Losrad 33 und dem vierten Losrad 34 vorgesehen ist. Das dritte Losrad 33 weist eine Schaltverzahnung 79 auf, und das vierte Losrad 34 weist eine Schaltverzahnung 78 auf, die auf dem axialen Schaltweg der Schaltmuffe 5' angeordnet sind.
4 zeigt eine Draufsicht auf einen Umfangsabschnitt 77 der zweiten Schaltwalze 10' aus den 1 bis 3, mit der Steuernut 9 der zweiten Schaltmuffen-Axialbetätigungseinheit 8'. Die Steuernut 9 weist drei Abschnitte auf, nämlich einen schrägverlaufenden ersten Abschnitt 13, einen gerade verlaufenden zweiten Abschnitt 14 sowie einen gerade verlaufenden dritten Abschnitt 15. Die gerade verlaufenden Abschnitte 14 und 15 der Steuernut 9 sind parallel zu Rändern 91 und 92 des Umfangsabschnitts 77 angeordnet
Eine Spur bzw. Trajektorie 56 des Schaltpins 11 ist mit gestrichelter Linie markiert, und Richtungspfeile E und F zeigen mögliche axial feste Bewegungsrichtungen des Schaltpins, die der Schaltpin 11 entlang der Spur 56 einnehmen kann. Diese Spur kennzeichnet dabei eine Bewegung des Schaltpins 11 in Umfangrichtung. Der Schaltpin 11 folgt somit nicht der Steuernut 9, sondern die Schaltwalze 10' mit der Steuernut 9 folgt den axial festen Bewegungen des Schaltpins 11 entlang der Spur 56.
Entlang der Spur 56 sind fünf Schaltpositionen ”1”, ”2”, ”3”, ”4” und ”5” markiert. Eine erste neutrale Schaltposition ”1” ist in der Mitte des schrägverlaufenden ersten Abschnitts 13 vorgesehen. Die zweite Schaltposition ”2” liegt am Übergang des ersten Abschnitts 13 zu dem zweiten Abschnitt 14. Die dritte Schaltposition ”3” liegt im Bereich des Endes des zweiten Abschnitts 14. Die vierte Schaltposition ”4” ist an einem Übergang von dem ersten Abschnitt 13 zu dem dritten Abschnitt 15 vorgesehen, und die fünfte Schaltposition ”5” liegt wiederum im Bereich des Endes des dritten Abschnitts 15. Die zweite Schaltwalze 10' ist rotatorisch festgelegt und dabei axial verschieblich und kann sich in Pfeilrichtung C oder D bewegen.
5 zeigt eine Draufsicht auf eine Rampenstruktur 58 der zweiten Kupplungs-Axialbetätigungseinheit 7' mit einem Querschnitt der Schaltwalze 10'. Den drei Abschnitten 13, 14 und 15 der Steuernut 9 in 4 entsprechen in dieser Draufsicht auf das zweite Betätigungselement 12' mit der darunter angeordneten ortsfesten Rampenstruktur 58 Schwenkwinkelbereiche des zweiten Betätigungselements 12'. Die fünf Schaltpositionen ”1”, ”2”, ”3”, ”4” und ”5” entsprechen fünf Winkelpositionen, welche das zweite Betätigungselement 12' mit den insgesamt drei auf dessen Umfang verteilten Betätigungskörpern 23 einnehmen kann.
Die Betätigungskörper 23 werden jeweils in zwei Richtungen auf rampenförmigen Betätigungskonturen 22 der Rampenstruktur 58 geführt. In der hier gezeigten neutralen Schaltposition ”1” weisen die Betätigungskonturen 22 jeweils die tiefste Position der jeweiligen Rampenstruktur 58 in Bezug auf die Zeichenebene auf. Diese tiefste Position erstreckt sich zwischen den Schaltposition ”2” und ”4”. In Richtung auf die Schaltposition ”3” in dem zweiten Abschnitt 14 oder in Richtung auf die Schaltposition ”5” in dem dritten Abschnitt 15 werden die Betätigungskörper auf der Rampenstruktur 58 in Richtung aus der Zeichenebene heraus geführt. Die axiale Erstreckung der Betätigungskontur zeigt demnach unabhängig von der Verschwenkrichtung, also unabhängig davon ob von ”1” nach ”2” oder von ”1” nach ”4” verschwenkt wird, in die gleiche Richtung. Das Betätigungselement weist in einem begrenzten Umfangsbereich eine Antriebsverzahnung 35 auf. Die Antriebsverzahnung 35 erstreckt sich mindestens über einen Umfangsbereich, der dem Winkel zwischen Schaltposition ”3” und ”5” entspricht.
6 zeigt die zweite Schaltmuffen-Axialbetätigungseinheit 8' und die Kupplungs-Axialbetätigungseinheit 7' im Querschnitt. Diese Ansicht entspricht nicht der Darstellung in den 1 bis 3.
7, 8 und 9 zeigen Ansichten der Schaltmuffen-Axialbetätigungseinheit 8' und der Kupplungs-Axialbetätigungseinheit 7' in der neutralen Schaltposition ”1” in welcher die Schaltpins 11 mittig in dem ersten Abschnitt 13 der Steuernut 9 der zweiten Schaltwalze 10' angeordnet sind. Die Schaltwalze 10' befindet sich in einer Mittelstellung.
10, 11 und 12 zeigen Ansichten der Schaltmuffen-Axialbetätigungseinheit 8' und der Kupplungs-Axialbetätigungseinheit 7' in der Schaltposition ”2” in welcher die Schaltpins 11 an dem Übergang von dem schrägverlaufenden ersten Abschnitt 13 zu dem gerade verlaufenden Abschnitt 14 der Steuernut 9 angeordnet sind. Die Schaltwalze 10' ist gegenüber der Mittelstellung nach rechts verschoben.
13, 14 und 15 zeigen Ansichten der Schaltmuffen-Axialbetätigungseinheit 8' und der Kupplungs-Axialbetätigungseinheit 7' in der Schaltposition ”3” in welcher die Schaltpins 11 in der Nähe des Endes des gerade verlaufenden zweiten Abschnitts 14 in der Steuernut 9 angeordnet sind. Die Schaltwalze 10' ist gegenüber der Mittelstellung nach rechts verschoben.
In der in den 1 bis 15 gezeigten Schaltungsanordnung 101 mit der ersten Reibkupplungsbaugruppe 6 und der zweiten Reibkupplungsbaugruppe 6' können über die erste Kupplungs-Axialbetätigungseinheit 7 und über die zweite Kupplungs-Axialbetätigungseinheit 7' in Zusammenwirken mit der ersten Schaltmuffen-Axialbetätigungseinheit 8 und mit der zweiten Schaltmuffen-Axialbetätigungseinheit 8' vier Drehmoment-Übersetzungsverhältnisse mit den Gängen a, b, e und f geschaltet werden.
Im Folgenden wird der Kraftfluss beim Schalten der in 1 gezeigten Gänge a, b e und f beschrieben.
Zum Einlegen von Gang a wird zunächst das zweite Betätigungselement 12' um die Achse 57 verschwenkt. Dazu kämmt die Antriebsverzahnung 35 des zweiten Betätigungselements 12' mit dem zweiten Zwischenrad 30', das von dem zweiten Antrieb 25' angetrieben wird.
Der Schaltpin 11 verschiebt die zweite Schaltwalze 10' und über den Mitnehmer 71 die zweite Schaltmuffe 5' in Pfeilrichtung C, bis die Synchronisierung abgeschlossen ist und die zweite Axialverzahnung 55 der zweiten Schaltmuffe 5' mit der Schaltverzahnung 78 des vierten Losrads 34 in Eingriff steht.
Durch Weiterschwenken des zweiten Betätigungselements 12' wird nun der Betätigungskörper 23 auf der Betätigungskontur 22 in Richtung auf die Druckplatte der zweiten Lamellenkupplung 16' gepresst und damit die zweite Lamellenkupplung 16' geschlossen.
Der Kraftfluss verläuft nach dem Schließen der zweiten Lamellenkupplung 16' von der Eingangswelle 3 über den äußeren Lamellenträger 17, über das äußere Lammellenpaket 19 und das innere Lamellenpaket 20 auf den inneren Lamellenträger 18 und von dort über die zweite Schaltmuffe 5' auf die Schaltverzahnung 78 des vierten Losrads 34. Das vierte Losrad 34 leitet den Kraftfluss über seine mit dem vierten Festrad 44 kämmende Schrägverzahnung 73 zu der zweiten Nebenwelle 67, die den Kraftfluss dem zweiten Abtriebsritzel 52 zuführt, das mit dem Ringrad 60 des Differentials kämmt. Zum Einlegen von Gang b wird zunächst das zweite Betätigungselement 12' in die andere Umfangsrichtung verschwenkt. Dazu kämmt die Antriebsverzahnung 35 des zweiten Betätigungselements 12' mit dem zweiten Zwischenrad 30', das von dem zweiten Antrieb 25' angetrieben wird.
Der Schaltpin 11, der in der Steuernut 9 der zweiten Schaltwalze 10' gleitverschieblich angeordnet ist, verschiebt die zweite Schaltwalze 10' und über den Mitnehmer 71 die zweite Schaltmuffe 5' in Pfeilrichtung D bis die Synchronisierung abgeschlossen ist und die zweite Axialverzahnung 55 der zweiten Schaltmuffe 5' mit der Schaltverzahnung 79 des dritten Losrads 33 in Eingriff steht.
Durch Weiterschwenken des zweiten Betätigungselements 12' wird dann die Betätigungskugel 23 auf der Betätigungskontur 22 in Pfeilrichtung B gepresst und die zweite Lamellenkupplung 16' geschlossen.
Der Kraftfluss verläuft nach dem Schließen der zweiten Lamellenkupplung 16' von der Eingangswelle 3 über den äußeren Lamellenträger 17, über das äußere Lammellenpaket 19 auf das innere Lamellenpaket 20, und von dort auf den inneren Lamellenträger 18 sowie von dort über die zweite Schaltmuffe 5' auf die Schaltverzahnung 79 des dritten Losrads 33. Von der Schaltverzahnung 79 wird der Kraftfluss über die als zweite Hohlwelle 29' ausgebildete Nabe dem dritten Losrad 33 zugeführt. Das dritte Losrad 33 leitet den Kraftfluss über seine mit dem dritten Festrad 43 kämmende Schrägverzahnung zu der ersten Nebenwelle 62, die den Kraftfluss dem ersten Abtriebsritzel 51 zuführt, das mit dem Ringrad 60 des Differentials kämmt.
Zum Einlegen von Gang e wird zunächst das erste Betätigungselement 12 um die Achse 57 geschwenkt. Dazu kämmt die Antriebsverzahnung 35 des ersten Betätigungselements 12 mit dem ersten Zwischenrad 30, das von dem ersten Antrieb 25 angetrieben wird.
Der Schaltpin 11, der in der Steuernut 9 der ersten Schaltwalze 10 gleitverschieblich angeordnet ist, verschiebt die erste Schaltwalze 10 und über den Mitnehmer 71 die erste Schaltmuffe 5, bis die Synchronisierung abgeschlossen ist, in der die zweite Axialverzahnung der ersten Schaltmuffe 5 mit der Schaltverzahnung des zweiten Losrads 32 in Eingriff steht.
Durch Weiterschwenken des ersten Betätigungselements 12 wird nun der Betätigungskörper 23 auf der Betätigungskontur 22 in Richtung auf die Druckplatte der ersten Lamellenkupplung 16 gepresst und damit die erste Lamellenkupplung 16 geschlossen.
Der Kraftfluss verläuft nach dem Schließen der ersten Lamellenkupplung 16 von der Eingangswelle 3 über den äußeren Lamellenträger 17, über das äußere Lammellenpaket 19 und das innere Lamellenpaket 20 auf den inneren Lamellenträger 18, und von dort über die erste Schaltmuffe 5 auf die Schaltverzahnung des zweiten Losrads 32. Das zweite Losrad 32 leitet den Kraftfluss über seine mit dem zweiten Festrad 42 kämmende Schrägverzahnung zu der zweiten Nebenwelle 67, die den Kraftfluss dem zweiten Abtriebsritzel 52 zuführt, das mit dem Ringrad 60 des Differentials kämmt.
Zum Einlegen von Gang f wird zunächst das erste Betätigungselement 12' um die Achse 57. Dazu kämmt die Antriebsverzahnung 35 des ersten Betätigungselements 12 mit dem ersten Zwischenrad 30, das von dem ersten Antrieb 25 angetrieben wird.
Der Schaltpin 11 verschiebt die erste Schaltwalze 10 und über den Mitnehmer 71 die erste Schaltmuffe 5, bis die Synchronisierung abgeschlossen ist und die zweite Axialverzahnung 55 der ersten Schaltmuffe 5 mit der Schaltverzahnung des zweiten Losrads 32 in Eingriff steht.
Durch Weiterschwenken des ersten Betätigungselements 12 wird dann die Betätigungskugel 23 auf der Betätigungskontur 22 in Richtung auf die Druckplatte der ersten Lamellenkupplung 16 gepresst und die erste Lamellenkupplung 16 betätigt.
Der Kraftfluss verläuft nach dem Schließen der ersten Lamellenkupplung 16 von der Eingangswelle 3 über den äußeren Lamellenträger 17, und über das äußere Lammellenpaket 19 auf das innere Lamellenpaket 20, von dort weiter auf den inneren Lamellenträger 18 und von dort über die erste Schaltmuffe 5 auf die Schaltverzahnung des ersten Losrads 31. Von der Schaltverzahnung wird der Kraftfluss über die als erste Hohlwelle 29 ausgebildete Nabe dem ersten Losrad 31 zugeführt. Das erste Losrad 31 leitet den Kraftfluss über seine mit dem ersten Festrad 41 kämmende Schrägverzahnung zu der ersten Nebenwelle 62, die den Kraftfluss dem ersten Abtriebsritzel 51 zuführt, das mit dem Ringrad 60 des Differentials kämmt.
Die Betätigung der Schaltmuffe 5, 5' sowie der Reibkupplungsbaugruppe 6, 6' erfolgt dabei im Einzelnen wie nachfolgend anhand der 5 bis 15 dargelegt ist.
Wie in 5 gut zu sehen ist, werden beim Verschwenken des zweiten Betätigungselements 12' zum Verschieben der zweiten Schaltwalze 10' gleichzeitig die Betätigungskörper 23 um die Achse 57 bewegt. Dabei rollen die Betätigungskörper 23 auf der mit dem Geriebegehäuse 28 verbundenen Rampenstruktur 58 ab. Die drei Betätigungskonturen 22 weisen dabei zwischen Schaltpositionen ”1” und „2” bzw. „4” eine tiefste Position in der Rampenstruktur 58 auf, so dass die Betätigungskörper 23 in diesem Bereich keinen oder nur einen geringen Druck auf den Axiallagerring 36 ausüben. Somit sind das innere Lamellenpaket 20 und das äußere Lamellenpaket 19, wie in den 1 bis 3 gezeigt, voneinander gelöst.
Der Schaltpin 11 bewegt sich dabei von einer mittleren neutralen Schaltposition ”1” aus, wie es 4 zeigt, auf einer geraden Spur bzw. Trajektorie 56 in Richtung E oder in Richtung F. Diese Spur kennzeichnet dabei eine Bewegung des Schaltpins 11 in Umfangrichtung. Wenn der Schaltpin 11 in dem ersten schrägverlaufenden Abschnitt 13 entweder nach E oder nach F bewegt wird, bewegt sich aufgrund der geneigten Ausbildung der Steuernut 9 die zweite Schaltwalze 10' axial in Pfeilrichtung C oder axial in Pfeilrichtung D. Bewegt sich der Schaltpin 11 auf seiner Spur 56 in Richtung auf die Schaltposition ”2” zu, wird die zweite Schaltwalze 10' axial in Richtung D verschoben und sie nimmt die zweite Schaltmuffe 5' mit, so dass nach Synchronisieren der Drehzahlen des inneren Lamellenträgers 18 mit den zugehörigen Lamellen 20 mit dem viertem Losrad 34 eine formschlüssige Verbindung zwischen der Eingangswelle 3 und dem viertem Losrad 34 hergestellt ist. Dabei ist die zweite Innenverzahnung 55 der zweiten Schaltmuffe 5' über die Verzahnung des Synchronringes 39 auf die Schaltverzahnung 79 des dritten Losrads 33 geschoben. Während dieses Schaltvorgangs steht die zweite Schaltwalze 10' durch eine Axialverzahnung 40 mit einer Innenverzahnung 72 des Getriebegehäuses 28 in Eingriff und ist so rotatorisch fixiert und dabei trotzdem axial verschieblich.
Eine weitere Verschwenkung des zweiten Betätigungselements 12' durch die Antriebsverzahnung 35 in die Stellung „3” in 4 und 5 bewirkt aufgrund der Ausgestaltung der Steuernut 9 keine axiale Verschiebung der zweiten Schaltwalze 10' mehr, sondern nur noch eine Betätigung der Reibkupplungsbaugruppe 6'.
Die Reibkupplungsbaugruppe 6 wird dabei wie folgt betätigt. Um ein Drehmoment mit Hilfe der in den 2 und 3 zu übertragen, werden die Lamellenpakete 19 und 20 der zweiten Lamellenkupplung 16' durch die Druckplatte 21 zusammengepresst. Dazu wird das zweite Betätigungselement 12' durch die Antriebsverzahnung 35 derart in die Stellung „3” verschwenkt, daß der Betätigungskörper 23 auf der Betätigungskontur 22 der mit dem Getriebegehäuse 28 fest verbundenen Rampenstruktur 58 abrollt. Beim Rollen auf der Betätigungskontur 22 der Rampenstruktur 58 wird der Betätigungskörper 23 in Pfeilrichtung bewegt, wie man am besten in 3 sieht. Dabei übt der Betätigungskörper 23 über den Axiallagerring 36, das Axiallager 24 und über die Druckplatte 21 einen Anpressdruck auf die inneren Lamellen des inneren Lamellenpakets 20 und auf die Lamellen des äußeren Lamellenpakets 19 aus. Zum Lösen der Reibschlußverbindung zwischen den Lamellen des inneren Lamellenpakets 20 und den Lamellen des äußeren Lamellenpakets 19 wird das zweite Betätigungselement 12' durch die Antriebsverzahnung 35 derart zurück in seine Ausgangslage „2” verschwenkt, so dass sich der Betätigungskörper 23 in Pfeilrichtung A bewegen kann. Die zuvor wirkende Axialkraft wird im Zuge der Rückstellung des Betätigungselements auf ein Minimum abgebaut.
In der anderen Richtung funktioniert die Kupplungs- und Synchronisierungseinrichtung 1' genauso. Wird der Schaltpin 11 aufgrund einer Betätigung des zweiten Betätigungselements 12' von seiner neutralen Schaltposition ”1” in Richtung auf die Schaltposition ”4” zu bewegt, dann bewegt sich die zweite Schaltwalze 10' umgekehrt in Pfeilrichtung C. Bei der Schaltposition ”4” ist ein Synchronisationsvorgang abgeschlossen und eine formschlüssige Verbindung zwischen dem dritten Losrad 33 und dem inneren Lamellenträger 18 hergestellt. Eine Verschwenkung des zweiten Betätigungselements 12' in die Stellung „5” bewirkt anschließend ein Schließen der Reibkupplungsbaugruppe 6'.
Die fünf in 5 gezeigten Schaltpositionen ”1”, ”2”, ”3”, ”4”, und ”5” können dadurch erreicht werden, dass ein wie in 1 gezeigtes zweites Zwischenrad 30, das von einem Elektromotor mit Schneckentrieb angetrieben wird, in die Antriebsverzahnung 35 eingreift und das zweite Betätigungselement 12' um die Achse 57 verstellt. Die Antriebsverzahnung 35 kann dazu einen Teilbereich des Außenumfangs des zweiten Betätigungselement 12' umfassen.
7 zeigt eine neutrale Schaltposition ”1” des Schaltpins 11 in dem ersten Abschnitt 13 der Steuernut 9 in näherem Detail. Ausgehend von der neutralen Schaltposition ”1” des Schaltpins 11 kann je nach Bewegung des Schaltpins 11 in Pfeilrichtung F oder in Pfeilrichtung E das vierte Losrad 34 oder das dritte Losrad 33 an den inneren Lamellenträger 18 angekoppelt werden.
Durch ein axiales Verschieben in Pfeilrichtung D wird die zweite Innenverzahnung 55 der zweiten Schaltmuffe 5' mit der Schaltverzahnung 79 des dritten Losrads 33 in Eingriff gebracht. Bei einem axialen Verschieben der zweiten Schaltmuffe 5' in Pfeilrichtung D wird die zweite Innenverzahnung 55 der zweiten Schaltmuffe 5' mit der Schaltverzahnung 78 des vierten Losrads 34 in Eingriff gebracht.
10 zeigt eine Schaltposition ”2” des Schaltpins 11 in der Steuernut 9 bei einer axialen Verschiebung der zweiten Schaltwalze 10' in Pfeilrichtung D. In dieser Stellung ist die Synchronisation zwischen dem innerem Lamellenträger 18 und dritten Losrad 33 abgeschlossen und ein formschlüssiger Eingriff hergestellt. Aufgrund der Gestaltung der Steuernut 9 wird eine axiale Bewegung der zweiten Schaltwalze 10' entlang dem zweiten Abschnitt 14 blockiert. Anschließend kann durch ein Aufwärtsrollen der Betätigungskörper 23 in der rampenförmigen Betätigungskontur 22 eine zunehmende Kraft über den Axiallagerring 36 und das Axiallager 24 auf die Druckplatte 21 der zweiten Lamellenkupplung 16 ausgeübt werden, was zum Schließen der Reibkupplungsbaugruppe 6' führt.
Dazu ist gut in 11 zu sehen, dass die Rampenstruktur 58 mit dem Getriebegehäuse 28 fest und unbeweglich verbunden ist und ihre Schaltposition nicht ändert, während durch die Antriebsverzahnung 35 die Betätigungskörper 23 sich aus der Zeichenebene heraus bewegen, solange die Drehrichtung um die Achse 57 in Pfeilrichtung D fortgesetzt wird. 12 zeigt die Schaltwalze 10', die sich axial aus ihrer neutralen Schaltposition in Pfeilrichtung D herausbewegt.
13 zeigt eine Schaltposition ”3” des Schaltpins 11 in der Steuernut 9 in näherem Detail, wobei der Schaltpin 11 nahezu das Ende des zweiten Abschnitts 14 der Steuernut 9 erreicht hat. Im Abschnitt 14 erfolgt keine axiale Verschiebung der Schaltwalze 10'. Wie in 14 und in besonders in 15 im Vergleich zu der 12 zu sehen ist, sind die Betätigungskörper 13 gegenüber der Position „2” angehoben.
In dieser Position üben die Betätigungskugeln 23 eine Kraft auf die Druckplatte 21 der zweiten Lamellenkupplung 16' aus. Diese Erhöhung der Kraft setzt erst ein, wenn die Synchronisierungsphase der Innenverzahnung 55 der zweiten Schaltmuffe 5' mit der Axialverzahnung 79 des dritten Losrads 33 abgeschlossen ist. In der Schaltposition ”3” befinden sich die Betätigungskörper 23 durch die Drehung des zweiten Betätigungselements 12' in einer Position, in der die gewünschte Kupplungskraft erreicht ist und in Pfeilrichtung Bwirkt. Dies wird auch in 15 gezeigt, in der ein Abstand a zwischen dem Axiallagerring 36 und der an dem Getriebegehäuse 28 fixierten Rampenstruktur 58 gegenüber der Darstellung in den 9 und 12 vergrößert dargestellt ist.
16 zeigt ein Diagramm mit dem Verlauf der Axialbewegung der zweiten Schaltmuffe 5' wie es die 9, 12 und 15 zeigen im Vergleich zum Verlauf einer auf einen Betätigungskörper 23 des zweiten Betätigungselements 12' wirkenden Axialkraft beim Schalten eines Gangs. Der Graph A stellt den Ablauf der Axialbewegung der zweiten Schaltmuffe 5' dar, während der Graph B die Axialkraft die auf die Betätigungskörper 23 zeigt. In Richtung der Ordinate ist die jeweilige Kraft bzw. der jeweilige Weg aufgetragen und in Richtung der Abszisse die Zeit t.
Zum Zeitpunkt t = t₀ befindet sich der Schaltpin 11 in der neutralen Schaltposition ”1”. Vom Zeitpunkt t₀ an nimmt die axiale Verschiebung der zweiten Schaltmuffe 5' aufgrund der Bewegung der zweiten Schaltwalze 10' zu, wie der Graph A zeigt. Die Axialkraft, die mittels der Betätigungskontur 22 auf die Betätigungskugel 23 wirkt, bleibt in diesem Zeitintervall von t₀ bis t₁ Null, d. h. es gibt keine Krafteinwirkung auf den Betätigungskörper 23.
Mit Erreichen des Zeitpunktes t₁ in der Schaltposition ”2” endet die axiale Verschiebung der zweiten Schaltmuffe 5', wie es der Graph A zeigt. Die Axialkraft auf die Betätigungskörper 23 hingegen wächst an, weil mit der Schaltposition ”2” im Zeitpunkt t₁ ein Rampenbereich der Betätigungskontur 22 erreicht wird. Die Axialkraft der Betätigungskörper 23 auf die Druckplatte 21 nimmt zu, bis in der Schaltposition ”3” zum Zeitpunkt t₂ eine gewünschte Kraft bzw. ein Zielwert für die Kraft erreicht ist.
17 zeigt ein Diagramm der Drehmomentübertragung beim Lastwechseln von der ersten Reibkupplungsbaugruppe 6 auf die zweite Reibkupplungsbaugruppe 6' und den Verlauf des Lösens und Einlegens von Gängen ”a” und ”e”, die der ersten und der zweiten Reibkupplungsbaugruppe 6 bzw. 6' zugeordnet sind. Die Drehmomentübertragung der ersten Reibkupplungsbaugruppe 6 wird in Abhängigkeit von der Zeit t mit dem Graphen A mit durchgezogener Linie gezeigt, und die Drehmomentübertragung der zweiten Reibkupplungsbaugruppe 6' wird in Abhängigkeit von der Zeit t mit dem Graphen B mit durchgezogener Linie gezeigt. Die Bewegung der ersten Schaltmuffe 5 wird in Abhängigkeit von der Zeit t mit den Graphen C mit gestrichelter Linie gezeigt, und die Bewegung der zweiten Schaltmuffe 5' wird in Abhängigkeit von der Zeit t mit den Graphen D mit gestrichelter Linie gezeigt.
Im Zeitpunkt t₀ ist die erste Reibkupplungsbaugruppe 6 gelöst d. h. nicht im Reibschluss und sie überträgt kein Drehmoment, wie der Graph A zeigt, da keine Kraft durch die Betätigungskörper 23 auf die erste Druckplatte 21 ausgeübt wird. Die erste Schaltwalze 10 mit der ersten Schaltmuffe 5 befindet sich zu diesem Zeitpunkt t₀ in der neutralen Schaltposition ”1”. Der Vorgang des Einlegens eines Gangs a beginnt, wie der Graph C zeigt, und er ist zum Zeitpunkt t₁ abgeschlossen wenn die erste Schaltmuffe 5 die Schaltposition ”4” erreicht hat.
Zum Zeitpunkt t₀ ist die zweite Reibkupplungsbaugruppe 6' geschlossen und sie überträgt das volle Drehmoment, wie Graph D zeigt. Die zweite Schaltmuffe 5' befinden sich während des gesamten Zeitintervalls von t₀ bis t₁ in der Schaltposition ”3”, so dass das volle Drehmoment über das zweite Festrad 42 übertragen wird.
Im Zeitpunkt t₁ beginnt eine Verminderung der Drehmomentübertragung der zweiten Reibkupplungsbaugruppe 6', während die Drehmomentübertragung der ersten Reibkupplungsbaugruppe 6 bereits ansteigt, wie es die Graphen A und B im Zeitintervall zwischen t₁ und t₂ zeigen. Gleichzeitig geht die zweite Schaltwalze mit der zweiten Schaltmuffe 5' von der Schaltposition ”3” in die Schaltposition ”2” über, allerdings ohne den Gang e auszulegen. Erst wenn die Schaltposition ”2” im Zeitpunkt t₂ verlassen wird, beginnt das Auslegen des Gangs e in die Schaltposition „1”. Dies ermöglicht ein stufenloses Schalten und Kuppeln zwischen den Gängen e und a.
Die beschriebene Schaltanordnung funktioniert grundsätzlich auch mit nur einer einzigen Nebenwelle, wenngleich hier ein Getriebe mit zwei Nebenwellen gezeigt ist.
Die Betätigungskugel 23 in den 1 bis 15 ist radial und tangential spielarm im Betätigungselement 12 zu führen, um eine gute Funktion zu gewährleisten. Die Betätigungskugel 23 läuft ferner in einer umlaufenden Kontur im Axiallagerring 36, die als Umfangsnut ausgebildet ist.
Zur rotatorischen Kopplung von Schaltmuffe und innerem Lamellenträger ist eine Axialverzahnung zu bevorzugen.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist hervorzuheben, daß die Schaltwalze axial fest bezüglich der Schaltmuffe angeordnet ist, aber zu dieser drehbar.
Wenn die Gänge geschaltet sind, dann dreht das jeweils geschaltete Losrad mit der Eingangswelle mit, und zwar mit der selben Drehzahl. Das nicht geschaltete Losrad wird entsprechend seiner Übersetzung „von hinten” angetrieben, nämlich über das andere Festrad der betreffenden Nebenwelle.
Die Synchronisierung ist in den vorhergehenden Figuren nur schematisch dargestellt, weil diese für die Funktion der Anordnung nicht im Vordergrund steht. Es kommt darauf an, daß bei eingerasteter Schaltmuffenverzahnung in der Schaltverzahnung das jeweilige Losrad fest mit der Eingangswelle verbunden ist.
18 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt einer zweiten mechanisch gekoppelten Kupplungs- und Synchronisierungseinrichtung 1' einer Schaltanordnung 102 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Auch in dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung ist als zweites Betätigungselement 12' ein Betätigungsring vorgesehen, wobei dieser Betätigungsring gegenüber dem Getriebegehäuse 28 mit Axiallagern 47 und 48 gelagert ist. Der Betätigungskörper 23 rollt auf einem Rampenring ab, der eine Betätigungskontur 22 aufweist. Dabei ist in dieser Ausführungsform der Rampenring gleichzeitig der Axiallagerring 36 des Axiallagers 24, das zwischen dem zweiten Betätigungselement 12' und einer Druckplatte 21 der zweiten Reibkupplungsbaugruppe 6' angeordnet ist. Der Betätigungskörper 23 ist mit einer Betätigungskörperachse 59 axial fest aber um sich selbst drehbar im zweiten Betätigungselement 12' geführt.
Die Betätigungskontur 22 ist dabei in der der Druckplatte 21 gegenüberliegenden Lauffläche des Axiallagers 24 vorgesehen, die hier als Oberfläche des Axiallagerrings ausgebildet ist, der als solcher gegenüber dem Getriebegehäuse 28 rotatorisch fixiert aber axial verschieblich ist. Dies kann durch eine Verzahnung gewährleistet werden, oder auch durch einen radialen Pin im Axiallageraußenring 36, der in einer Axialnut im Gehäuse 28 verläuft.
19 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt einer zweiten mechanisch gekoppelten Kupplungs- und Synchronisierungseinrichtung 1' einer Schaltanordnung 103 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung sind die Komponenten der mechanisch gekoppelten zweiten Kupplungs- und Synchronisierungseinrichtung 1' die gleichen wie in 18, jedoch ist als Betätigungskörper 23 eine zylindrische Betätigungsrolle 61 vorgesehen.
Die Betätigungsrolle 61 ist drehbar in das zweite Betätigungselement 12' integriert und weist eine Achse 70 auf. Der Betätigungskörper 23 rollt auf einem Rampenring mit flacher Oberfläche ab, die eine rampenförmige Betätigungskontur 22 aufweist.
20 zeigt ein Kraftfahrzeug 80 mit einem Motorblock 81 und einem Antriebsstrang 82. Ein Schaltgetriebe 2 mit einem hier nicht gezeigten Getriebegehäuse und einer Kupplungs- und Synchronisiserungseinrichtung 1 gemäß den vorhergehenden Figuren ist in einem hinteren Bereich des Motorblocks 81 angekoppelt. Der Antriebstrang 82 weist eine Kardanwelle 83 und ein Differentialgetriebe 84 zum Antrieb der hinteren Laufräder 85 auf. Ein Motordrehmoment wird mittels des Schaltgetriebes 2 mit mechanisch gekoppelter Kupplungs- und Synchronisierungseinrichtung in ein Antriebsdrehmoment übersetzt und über die Kardanwelle 83 und das Differentialgetriebe 84 den hinteren Laufrädern 85 zugeführt.
Alternativ dazu sind auch die vorderen Laufräder eines – hier nicht dargestellten – Fahrzeugs mittels eines entsprechend ausgestatteten Getriebes antreibbar, welches mit zumindest einer Schaltanordnung der zuvor beschriebenen Art ausgestattet ist. Dabei spielt es grundsätzlich keine Rolle, ob die Getriebewellen längs oder quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs angeordnet sind.

Claims

Schaltanordnung für ein schaltbares Getriebe (2), wobei die Schaltanordnung (1) die folgenden Merkmale aufweist: – eine Eingangswelle (3) mit einem auf der Eingangswelle (3) vorgesehenen Losrad (31, 32, 33, 34), – eine Schaltmuffe (5, 5') zur lösbaren formschlüssigen Verbindung des Losrads (31, 32, 33, 34) mit einer Reibkupplungsbaugruppe (6, 6'), wobei die Schaltmuffe (5, 5') aufgrund einer Betätigung zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung axial beweglich ist, – die Reibkupplungsbaugruppe (6, 6') zur Anbringung auf der Eingangswelle (3), mit einer Kupplungs-Axialbetätigungseinheit (7, 7'), wobei die Reibkupplungsbaugruppe (6, 6') eine lösbare reibschlüssige Verbindung der Eingangswelle (3) mit der Schaltmuffe (5, 5') herstellt, – eine Schaltmuffen-Axialbetätigungseinheit (8, 8') zur Betätigung der Schaltmuffe (5, 5'), wobei die Kupplungs-Axialbetätigungseinheit (7, 7') und die Schaltmuffen-Axialbetätigungseinheit (8, 8') mechanisch miteinander in Verbindung stehen, wobei die Kupplungs-Axialbetätigungseinheit (7, 7') und die Schaltmuffen-Axialbetätigungseinheit (8, 8') so ausgebildet sind, dass die Reibkupplungsbaugruppe (6, 6') die reibschlüssige Verbindung von der Eingangswelle (3) zur Schaltmuffe (5, 5') herstellt, nachdem die Schaltmuffe (5, 5') die zweite Stellung einnimmt, und dass die Reibkupplungsbaugruppe (6, 6') die reibschlüssige Verbindung von der Eingangswelle (3) zur Schaltmuffe (5, 5') löst, bevor die Schaltmuffe (5, 5') die zweite Stellung verlässt, um die erste Stellung einzunehmen.
Schaltanordnung nach Anspruch 1, wobei die Schaltmuffen-Axialbetätigungseinheit (8, 8') eine Schaltwalze (10, 10') sowie einen in einer Steuernut (9) der Schaltwalze (10, 10') geführten Schaltpin (11) aufweist, und dass die Kupplungs-Axialbetätigungseinheit (7, 7') ein verschwenkbares Betätigungselement (12, 12') aufweist, wobei der Schaltpin (11) mit dem verschwenkbaren Betätigungselement (12, 12') verbunden ist.
Schaltanordnung nach Anspruch 2, wobei sich ein erster Abschnitt der Steuernut (9) in Umfangsrichtung gesehen in einem ersten Axialabschnitt der Schaltwalze (10, 10') erstreckt und dass sich ein zweiter Abschnitt der Steuernut (9) in Umfangsrichtung gesehen in einem zweiten Axialabschnitt der Schaltwalze (10, 10') erstreckt, sodass abhängig von einer Verschwenkrichtung des Betätigungselements (12, 12') eine Bewegung der Schaltmuffe (5, 5') in eine erste Axialrichtung oder eine zweite Axialrichtung erfolgt.
Schaltanordnung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei die Schaltmuffe (5, 5') aufgrund einer Betätigung zwischen der ersten Stellung und einer dritten Stellung axial beweglich ist, wobei in der zweiten Stellung ein erstes Losrad (31) formschlüssig mit der Schaltmuffe (5, 5') verbunden ist und wobei in der dritten Stellung ein zweites Losrad (32) formschlüssig mit der Schaltmuffe (5, 5') verbunden ist, wobei abhängig von einer Verschwenkrichtung des Betätigungselements (12, 12') eine Bewegung der Schaltmuffe (5, 5') in die zweite Stellung oder in die dritte Stellung erfolgt.
Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Schaltwalze (10, 10') relativ zur Schaltmuffe (5, 5') axial fest angeordnet ist, wobei in Umfangsrichtung gesehen die Schaltmuffe (5, 5') gegenüber der Schaltwalze (10, 10') drehbar angeordnet ist.
Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Schaltwalze (10, 10') eine rotatorische Fixierung aufweist, die sich gehäuseseitig abstützt, wobei die Schaltwalze gleichzeitig axial beweglich ist.
Schaltanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reibkupplungsbaugruppe (6, 6') eine Lamellenkupplung (16, 16') mit den folgenden Merkmalen aufweist: einen mit der Eingangswelle (3) in Verbindung stehenden ersten Lamellenträger (17), einen mit der Schaltmuffe (5, 5') in Verbindung stehenden zweiten Lamellenträger (18), ein Paket (19) von im ersten Lamellenträger (17) aufgenommenen ersten Lamellen, ein Paket (20) von im zweiten Lamellenträger (18) aufgenommenen zweiten Lamellen und eine Druckplatte (21).
Schaltanordnung nach Anspruch 7, wobei die Kupplungs-Axialbetätigungseinheit (7, 7') als eine Kupplungsbetätigungseinrichtung ausgebildet ist, die neben dem verschwenkbaren Betätigungselement (12, 12'), eine im Bereich von Druckplatte (21) und Betätigungselement (12, 12') angeordnete Betätigungskontur (22) sowie einen mit der Betätigungskontur (22) zusammenwirkenden Betätigungskörper (23) zur Betätigung der Druckplatte (21) aufweist.
Schaltanordnung nach Anspruch 8, wobei die Schaltanordnung mindestens zwei, vorzugsweise drei Betätigungskörper (23) aufweist.
Schaltanordnung nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Betätigungskontur (22) so ausgebildet ist, dass die axiale Erstreckung von Betätigungskontur (22) und Betätigungskörper (23) zusammen durch eine Bewegung der Betätigungskörper (23) in Umfangsrichtung veränderbar ist.
Schaltanordnung nach Anspruch 10, wobei die Betätigungskontur (22) in Umfangsrichtung gesehen symmetrisch zu einer Achse ausgebildet ist, die zu einer Neutralstellung der Kupplungs-Axialbetätigungseinheit (7, 7') korrespondiert, wobei abhängig von der Verschwenkrichtung des Betätigungselements die axiale Erstreckung der Betätigungskontur pro Verschwenkwinkel des Betätigungselements gleich oder ungleich dimensioniert ist, wobei die Richtung der axialen Erstreckung dieselbe ist.
Getriebe, das die folgenden Merkmale aufweist: – eine Schaltanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur lösbaren reibschlüssigen Verbindung der Schaltmuffe (5, 5') mit der Eingangswelle (3), – einen Antrieb für das Betätigungselement (12, 12') zur Betätigung der Schaltmuffen-Axialbetätigungseinheit (8, 8') und der Kupplungs-Axialbetätigungseinheit (7, 7').
Getriebe nach Anspruch 12, wobei ein Ende der Eingangswelle (3) eine erste Schaltanordnung (101, 102, 103) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweist und wobei das andere Ende der Eingangswelle (3) eine zweite Schaltanordnung (101, 102, 103) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweist, und wobei das Getriebe (2) ferner die folgenden Merkmale aufweist: – ein erstes Festrad (41), das mit einem ersten Losrad (31) der ersten Schaltanordnung (1) in Eingriff steht, – ein zweites Festrad (43), das mit einem zweiten Losrad (33) der zweiten Schaltanordnung (1') in Eingriff steht.
Antriebsstrang mit einem Getriebe (2) gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei eine Antriebswelle des Antriebsstrangs mit einer Abtriebswelle des Getriebes (2) verbunden ist.
Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang gemäß Anspruch 14, wobei ein Laufrad des Kraftfahrzeugs mit einer Radantriebswelle des Antriebsstrangs verbunden ist.