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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltanordnung zur Betätigung wenigstens einer Schaltkupplung und/oder einer Parksperrenanordnung eines Kraftfahrzeuggetriebes, mit wenigstens einem Schaltglied, das um eine Längsachse verdrehbar und parallel zu der Längsachse versetzbar gelagert ist, wobei das Schaltglied mit wenigstens einer Schaltkupplung koppelbar ist, und mit einem Eingangsdrehglied, das mit einem rotatorischen Schaltantrieb verbindbar ist, der das Eingangsdrehglied in einer ersten Drehrichtung und in einer entgegengesetzten zweiten Drehrichtung antreiben kann.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Verfahren zum Schalten von Gangstufen eines Kraftfahrzeuggetriebes.
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Auf dem Gebiet der Schaltanordnungen für Kraftfahrzeuggetriebe ist es bekannt, einen Schalthebel im Inneren eines Fahrzeugraumes eines Kraftfahrzeuges über ein Gestänge oder eine Bowdenzuganordnung mit Schaltkupplungen im Inneren des Fahrzeugs zu koppeln, um Gangstufen in dem Kraftfahrzeuggetriebe ein- und auslegen zu können. Handgeschaltete Getriebe sind dabei in der Regel nach dem sogenannten H-Schema angeordnet, wobei benachbarte Gangstufen jeweils in einer Schaltgasse angeordnet sind und mittels eines Schaltkupplungspaketes aus zwei benachbarten Schaltkupplungen betätigbar sind. Die Schaltgassen sind über eine quer hierzu verlaufende Wählgasse miteinander verbunden.
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Die Schaltkupplungen werden betätigt, indem zugehörige Schaltmuffen mittels jeweiliger Schaltelemente wie Schaltgabeln oder dergleichen axial versetzt werden. Die Schaltgabeln können an Schaltstangen festgelegt sein, die jeweils axial verschieblich in dem Getriebe gelagert sind. In manchen Fällen ist eine sogenannte Schaltwelle vorgesehen, die verdreht und in ihrer Längsrichtung versetzt werden kann. Eine der zwei Bewegungsarten wird dabei dem Wählvorgang zugeordnet, so dass ein mit der Schaltwelle verbundener Schaltfinger in Längsrichtung formschlüssig mit einer der Schaltstangen oder Schaltgabeln gekoppelt wird. Die andere Bewegungsrichtung wird dann zum axialen Versetzen der Schaltstange bzw. Schaltgabel verwendet.
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Die auf diese Weise geschalteten Kraftfahrzeuggetriebe sind in der Regel in Vorgelegebauweise ausgeführt, beispielsweise als manuelle Schaltgetriebe.
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Es ist auch bekannt, derartige Kraftfahrzeuggetriebe automatisiert zu betätigen, beispielsweise bei sogenannten automatisierten Schaltgetrieben (ASG) oder bei Doppelkupplungsgetrieben. Bei derartigen Getrieben ist es häufig nicht mehr notwendig, dass in einer Schaltgasse benachbarte Gangstufen angeordnet sind. Mit anderen Worten kann ein Schaltkupplungspaket mit zwei Schaltkupplungen auch Gangstufen zugeordnet sein, die nicht benachbart zueinander sind.
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Zur automatisierten Betätigung ist es bekannt, eine Schaltwelle der oben beschriebenen Art mittels geeigneter Aktuatoren in Drehrichtung und in Längsrichtung anzutreiben. Die Aktuatoren können dabei elektromotorischer, elektromagnetischer oder fluidischer Bauart sein, beispielsweise in Form von Hydraulikzylindern.
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Es ist ferner bekannt, in solchen automatisierten Kraftfahrzeuggetrieben Schaltwalzen zu verwenden. Die Schaltwalzen besitzen dabei eine sich über den Umfang erstreckende Kontur bzw. Kulisse, die mit einer oder mehreren Schaltstangen bzw. Schaltgabeln gekoppelt ist. Durch Verdrehen der Schaltwalze und geeignete Ausgestaltung der Kontur bzw. Kulisse ist es dann möglich, durch Verdrehen der Schaltwalze die Schaltstangen/Schaltgabeln axial zu versetzen, um Gangstufen ein- und auslegen zu können.
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Eine Bauart derartiger automatisierte Kraftfahrzeuggetriebe sind Doppelkupplungsgetriebe, die zwei Teilgetriebe aufweisen, von denen eines den geraden Gangstufen und das andere den ungeraden Gangstufen zugeordnet ist. Hier ist es bekannt, jedem der Teilgetriebe eine eigene Schaltwalze zuzuordnen, so dass die Teilgetriebe im Wesentlichen unabhängig voneinander geschaltet werden können. Hierdurch ist es jedoch notwendig, für jede Schaltwalze einen eigenen Schaltantrieb, wie beispielsweise einen Elektromotor vorzusehen, einschließlich zugeordneter Leistungselektronik und Steuerung.
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Es ist auch bekannt, derartige automatisierte Getriebe wie Doppelkupplungsgetriebe mittels einer einzigen Schaltwalze zu schalten. Hierbei können an der Schaltwalze mehrere Kulissen in axialer Richtung versetzt nebeneinander angeordnet sein. Nichtsdestotrotz ist es aufgrund der häufig hohen Anzahl von Gangstufen in derartigen Kraftfahrzeuggetrieben in diesem Fall notwendig, die Schaltwalze relativ groß auszubilden, so dass diese einen großen Umfang aufweist und die verschiedenen Schaltsituationen gut abdecken kann. Dies führt zu Bauraumproblemen im Bereich des Kraftfahrzeuggetriebes.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Schaltanordnung sowie ein verbessertes Schaltverfahren für ein Kraftfahrzeuggetriebe bereitzustellen, wobei insbesondere Kosten- und/oder Bauraumvorteile erzielbar sind.
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Diese Aufgabe wird zum einen gelöst durch eine Schaltanordnung der eingangs genannten Art, wobei die Schaltanordnung eine Freilaufanordnung aufweist, die wenigstens einen ersten und einen zweiten Freilauf beinhaltet, wobei das Eingangsdrehglied, das Schaltglied und die Freilaufanordnung so miteinander gekoppelt sind, dass das Schaltglied bei der ersten Drehrichtung des Eingangsdrehgliedes verdreht wird und bei der zweiten Drehrichtung des Eingangsdrehgliedes in eine Längsrichtung versetzt wird.
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Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Schalten von Gangstufen und/oder einer Parksperrenanordnung eines Kraftfahrzeuggetriebes, insbesondere mittels einer erfindungsgemäßen Schaltanordnung, mit den Schritten, ein Eingangsdrehglied in einer ersten Drehrichtung anzutreiben, um eine Schaltkupplung anzuwählen, und anschließend in einer entgegengesetzten zweiten Drehrichtung anzutreiben, um die Schaltkupplung zu betätigen.
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Bei der erfindungsgemäßen Schaltanordnung und dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, mittels nur einem einzelnen Schaltantrieb sowohl Wählvorgänge als auch Schaltvorgänge durchzuführen. Demzufolge kann die Schaltanordnung insgesamt kostengünstiger realisiert werden. Das Schaltglied kann dabei nach der Art einer Schaltwalze angetrieben werden. Da jedoch im Gegensatz zu Schaltwalzen nicht ständig sämtliche Schaltstangen/Schaltgabeln (oder andere Schaltelemente) mit einer Kulisse gekoppelt sind, sondern in einer der Bewegungsrichtungen angewählt werden können, kann das Schaltglied mit einem deutlich geringeren Durchmesser realisiert werden als dies bei Schaltanordnungen mit einer einzelnen Schaltwalze möglich wäre.
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Insbesondere ist es nicht wie bei Schaltwalzen notwendig, eine Mehrzahl von Schaltkonturen für unterschiedliche Schaltkupplungspakete bzw. Gangstufen über den Umfang verteilt anzuordnen. Vielmehr ist es möglich, in die Schaltanordnung eine einzelne Schaltkontur oder nur wenige Schaltkonturen bzw. -kulissen zu integrieren, die für alle oder zumindest für mehrere Schaltkupplungspakete gleichermaßen verwendbar ist. Hierdurch kann das Schaltglied mit einem geringen Außendurchmesser realisiert werden.
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Ein typischer Ablauf einer Schaltung besteht folglich erfindungsgemäß darin, das Schaltglied zunächst in einer Bewegungsrichtung durch Antreiben des Eingangsdrehgliedes in einer Drehrichtung zu versetzen, um ein Schaltelement, wie eine Schaltstange oder eine Schaltgabel anzuwählen, und anschließend die Drehrichtung des Eingangsdrehgliedes mittels des Schaltantriebes umzukehren, wodurch das Schaltglied in der anderen Bewegungsart versetzt wird, um das Schaltelement axial zu versetzen und folglich eine Gangstufe ein- oder auszulegen.
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Durch das Bereitstellen von zwei Freiläufen, die vorzugsweise entgegengesetzt wirken, ist es dabei möglich, die eine Bewegungsrichtung des Schaltgliedes zu realisieren, indem beispielsweise der eine Freilauf gesperrt und der andere geöffnet ist, und bei der entgegengesetzten Drehrichtung des Eingangsdrehgliedes der eine Freilauf geöffnet und der andere gesperrt ist.
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Dies ermöglicht die eindeutige Zuordnung von Drehrichtungen des Eingangsgliedes zu unterschiedlichen Bewegungsarten des Schaltgliedes.
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Bevorzugt ist es dabei ferner, wenn einer der Freiläufe mit einem Gehäuse der Schaltanordnung (beispielsweise einem Gehäuse des Getriebes) verbunden ist, um auf diese Weise bei einer Drehrichtung des Eingangsgliedes eine Abstützung am Gehäuse zu realisieren.
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Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
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Von besonderem Vorzug ist es dabei, wenn das Schaltglied zum Wählen einer Schaltkupplung verdreht und zum Schalten einer Schaltkupplung in Längsrichtung versetzt wird.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beinhaltet das Schaltglied wenigstens einen Schaltfinger, der in einer Drehposition und/oder in einer Längsposition des Schaltgliedes mit einer Schaltkupplung gekoppelt ist, wobei der Schaltfinger vorzugsweise in einer weiteren Drehposition und/oder in einer weiteren Längsposition des Schaltgliedes mit einer weiteren Schaltkupplung gekoppelt ist.
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Das Schaltglied weist bei dieser Ausführungsform ähnlich wie eine Schaltwelle einen Schaltfinger auf. Der Schaltfinger kann dabei beispielsweise in Nuten von verschiedenen Schaltelementen (wie Schaltstangen oder Schaltgabeln) eingreifen. Der Begriff des Schaltfingers ist vorliegend breit zu verstehen. Dies kann tatsächlich ein radial gegenüber einem Umfang des Schaltgliedes vorstehendes Element sein. Der Schaltfinger kann jedoch auch als Schaltmaul oder dergleichen ausgebildet sein. Entscheidend ist, dass der Schaltfinger in einer bestimmten Drehposition und/oder Längsposition des Schaltgliedes jeweils nur mit einem Schaltelement gekoppelt ist, wobei das Schaltelement vorzugsweise einem Schaltkupplungspaket zugeordnet ist, das ein oder zwei Schaltkupplungen beinhaltet.
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Bevorzugt ist es, wenn der Schaltfinger in unterschiedlichen Drehpositionen mit unterschiedlichen Schaltelementen bzw. Schaltkupplungen gekoppelt ist.
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In einer weiteren Ausführungsform ist an dem Schaltglied eine Mehrzahl von Schaltfingern ausgebildet.
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Diese Schaltfinger können beispielsweise in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sein, beispielsweise mit einem Abstand, der in einem Winkelbereich zwischen 25° und 90° liegt, insbesondere in einem Bereich zwischen 30° und 70°.
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Durch diese Maßnahme ist es möglich, die Wählvorgänge schneller durchzuführen, da beispielsweise nach dem Auslegen einer Gangstufe mittels eines Schaltfingers ein weiterer Schaltfinger schneller mit einem weiteren Schaltelement gekoppelt werden kann, um dann eine Zielgangstufe anschließend einzulegen.
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Generell ist es möglich, dass die Schaltanordnung nur ein einzelnes Schaltglied aufweist, das einen oder mehrere Schaltfinger beinhaltet.
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In einer weiteren bevorzugten Variante beinhaltet die Schaltanordnung wenigstens ein erstes und ein zweites Schaltglied, die mit dem Eingangsdrehglied so gekoppelt sind, dass bei der zweiten Drehrichtung des Eingangsdrehgliedes das erste Schaltglied in einer ersten Längsrichtung versetzt wird und das zweite Schaltglied in einer zweiten Längsrichtung versetzt wird, die der ersten Längsrichtung entgegengesetzt ist.
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Durch diese Maßnahme ist es möglich, dass zu jedem Zeitpunkt ein Schaltglied (mit einem oder mehreren Schaltfingern) zur Verfügung steht, das eine ”Vorwärtsbewegung” macht und das andere Schaltglied eine ”Rückwärtsbewegung” vollzieht. Hierdurch ist es nicht notwendig, ein einzelnes Schaltglied beim Ein- und Auslegen von Gangstufen immer wiederholend vor- und zurückzubewegen.
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Ferner ist es insgesamt vorteilhaft, wenn die Schaltanordnung ein Hilfsglied aufweist, das mit dem Schaltglied drehfest gekoppelt ist, wobei das Schaltglied in Bezug auf das Hilfsglied längsverschieblich gelagert ist und wobei das Eingangsdrehglied über einen Rotations-Translations-Wandler mit dem Schaltglied verbunden ist.
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Das Schaltglied und das Hilfsglied sind folglich über eine längsverschiebliche Drehkopplung miteinander verbunden. Der Rotations-Translations-Wandler kann dabei nach der Art einer Schaltwalze eine Kulisse aufweisen, die beispielsweise an dem Eingangsdrehglied ausgebildet ist und die mit dem Schaltglied gekoppelt ist.
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Dabei ist es von Vorteil, wenn das Hilfsglied mit dem Eingangsdrehglied über den ersten Freilauf gekoppelt ist, derart, dass das Hilfsglied in der ersten Drehrichtung von dem Eingangsdrehglied mitgenommen wird und in der zweiten Drehrichtung von dem Eingangsdrehglied entkoppelt ist.
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In der einen Drehrichtung ist der erste Freilauf dabei vorzugsweise gesperrt, so dass das Hilfsglied synchron mit dem Eingangsdrehglied bewegt wird. Hierdurch wird auch das Schaltglied synchron mit dem Eingangsdrehglied verdreht, so dass die Wirkung des Rotations-Translations-Wandlers in der ersten Drehrichtung des Eingangsdrehgliedes außer Kraft gesetzt ist. Demzufolge kann diese erste Drehrichtung zum Wählen von einem Schaltelement realisiert werden.
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Ferner ist es hierbei vorteilhaft, wenn die Schaltanordnung ein Stützglied aufweist, das mit einem Gehäuse zu verbinden ist (oder einstückig mit einem Gehäuse ausgebildet ist), wobei das Hilfsglied über den zweiten Freilauf mit dem Stützglied gekoppelt ist, derart, dass das Hilfsglied in der ersten Drehrichtung des Eingangsdrehgliedes von dem Stützglied entkoppelt ist und in der zweiten Drehrichtung des Eingangsdrehgliedes in Bezug auf das Stützglied festgelegt ist.
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Mit anderen Worten ist der zweite Freilauf bei der ersten Drehrichtung des Eingangsdrehgliedes ”offen”, so dass sich das Hilfsglied frei mit dem Eingangsdrehglied drehen kann. In der zweiten Drehrichtung hingegen ist das Hilfsglied in Bezug auf das Stützglied festgelegt, derart, dass das Hilfsglied und folglich über die Drehkopplung auch das Schaltglied in Umfangsrichtung an dem Gehäuse abgestützt sind. In der zweiten Drehrichtung des Eingangsdrehgliedes kommt folglich der Rotations-Translations-Wandler zwischen dem Eingangsdrehglied und dem Schaltglied zum Tragen, so dass das Schaltglied in Längsrichtung versetzt wird. Über eine geeignete Ausgestaltung der Kulisse des Rotations-Translations-Wandlers kann das Schaltglied dabei sowohl in der einen als auch in der anderen Längsrichtung bewegt werden, um Gangstufen ein- und auslegen zu können.
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Ferner ist es insgesamt vorteilhaft, wenn die Schaltanordnung ein Verriegelungsglied aufweist, mittels dessen wenigstens eine nicht ausgewählte Schaltkupplung verriegelt ist. Das Verriegelungsglied kann beispielsweise als Ringelement ausgebildet sein, das in axialer Richtung mit dem Eingangsdrehglied gekoppelt ist und in Umfangsrichtung mit dem Schaltglied gekoppelt ist, so dass durch eine geeignete Ausgestaltung der Kontur des Verriegelungselementes über den Umfang erreicht werden kann, dass sich jeweils nur ein angewähltes Schaltelement in Axialrichtung bewegen kann, wohingegen die anderen Schaltelemente in Längsrichtung mittels des Verriegelungsgliedes festgelegt werden.
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Dabei ist es auch möglich, dass das Verriegelungsglied einstückig mit dem Hilfsglied ausgebildet ist.
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Ferner ist es insgesamt vorteilhaft, wenn eine Mehrzahl von in einer Längsrichtung verschieblichen Schaltelementen, die jeweils zur Betätigung von einer oder zwei Schaltkupplungen und/oder einer Parksperrenanordnung ausgebildet sind, in Umfangsrichtung verteilt um das Schaltglied herum angeordnet sind.
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Durch diese Maßnahme kann eine Verdrehung des Schaltgliedes zum Wählen verwendet werden, wohingegen ein axiales Versetzen des Schaltgliedes zum Ein- und Auslegen von Gangstufen bzw. einer Parksperrenanordnung verwendet werden kann.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Kraftfahrzeuges mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltanordnung;
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2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltanordnung;
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3 eine Längsschnittansicht durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltanordnung;
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4 eine Draufsicht auf die Schaltanordnung der 3;
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5 eine schematische Darstellung des Schaltgliedes der der Schaltanordnung der 3;
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6 eine perspektivische Darstellung des Hilfsgliedes der Schaltanordnung der 3;
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7 eine perspektivische Darstellung des Eingangsdrehgliedes der Schaltanordnung der 3;
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8 eine axiale Ansicht der Schaltanordnung der 3 mit einer Mehrzahl von über den Umfang verteilt angeordneten Schaltelementen;
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9 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltanordnung;
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10 eine Längsschnittansicht durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltanordnung;
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11 eine perspektivische Darstellung der Schaltanordnung der 10; und
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12 eine teilweise Explosionsansicht der Schaltanordnung der 10 ohne Hilfsglied.
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In 1 ist ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug schematisch dargestellt und generell mit 10 bezeichnet. Das Getriebe 10 ist in Vorgelegebauweise ausgeführt und beinhaltet eine erste Welle 12, an der ein erstes Losrad 14 (beispielsweise für eine Gangstufe 5) und ein zweites Losrad 16 (beispielsweise für eine Gangstufe 3) drehbar gelagert sind. Ferner beinhaltet das Getriebe 10 eine zweite Welle 18, an der ein erstes Festrad 20 und ein zweites Festrad 22 festgelegt sind. Das erste Festrad 20 steht in Eingriff mit dem ersten Losrad 14 und das zweite Festrad 22 steht in Eingriff mit dem zweiten Losrad 16.
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Das Getriebe 10 beinhaltet ferner eine erste Schaltkupplung 24, die dazu ausgebildet ist, das erste Losrad 14 mit der ersten Welle 12 zu verbinden, sowie eine zweite Schaltkupplung 26, die dazu ausgebildet ist, das zweite Losrad mit der ersten Welle 12 zu verbinden. Die zwei Schaltkupplungen 24, 26 sind in ein Schaltkupplungspaket integriert und mittels eines Schaltelementes 28 (hier dargestellt als Schaltmuffe, die jedoch fest gekoppelt sein kann mit einer Schaltstange oder einer Schaltgabel oder dergleichen) betätigbar.
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Das Getriebe 10 beinhaltet ferner eine dritte Welle 32, an der entsprechend ein drittes Losrad 34 (beispielsweise für eine Gangstufe 7) und ein viertes Losrad 36 (beispielsweise für eine Gangstufe 1) drehbar gelagert sind. Das Kraftfahrzeuggetriebe 10 beinhaltet ferner eine vierte Welle 38, an der ein drittes Festrad 40 und ein viertes Festrad 42 festgelegt sind. Das dritte Festrad 40 steht in Eingriff mit dem dritten Losrad 34. Das vierte Festrad 42 steht in Eingriff mit dem vierten Losrad 36.
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Zwischen den Losrädern 34, 36 ist ein Schaltkupplungspaket mit einer dritten Schaltkupplung 44 (beispielsweise für die Gangstufe 7) und einer vierten Schaltkupplung 46 (beispielsweise für die Gangstufe 1) angeordnet, die mittels eines entsprechenden Schaltelementes 48 betätigbar ist.
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Die Darstellung mit vier Wellen 12, 18, 32, 38 ist vorliegend aus Gründen der Übersichtlichkeit gewählt worden. In der Praxis können die erste Welle 12 und die dritte Welle 32 durch eine einzelne Welle gebildet sein, und die zweite Welle 18 und die vierte Welle 38 können durch eine einzelne Welle gebildet sein. Auch ist es denkbar, dass die erste Welle 12 und die vierte Welle 38 durch eine einzelne Welle gebildet sind, in welchem Fall beispielsweise die zweite Welle 18 und die dritte Welle 32 durch eine einzelne Welle gebildet sind.
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Es versteht sich ferner, dass zur Einrichtung weiterer Gangstufen (abgesehen von den Gangstufen 1, 3, 5, 7) weitere Schaltelemente vorgesehen sein können. Die Schaltelemente sind sämtlich vorzugsweise auf einem Kreis angeordnet, und sind über den Umfang des Kreises verteilt bzw. versetzt zueinander positioniert
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Ferner kann auf diesem Kreis ein weiteres Schaltelement zum Betätigen einer Parksperrenanordnung des Getriebes angeordnet sein.
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Zum Betätigen der Schaltelemente 28, 48 und ggf. weiterer Schaltelemente, die auf einem Kreis angeordnet sind, ist eine Schaltanordnung 50 vorgesehen.
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Die Schaltanordnung 50 beinhaltet ein Schaltglied 52, das konzentrisch zu einer Längsachse 54 ausgerichtet ist. Die Längsachse 54 ist vorzugsweise auch die Mittelachse für den Kreis, auf dem die Schaltelemente angeordnet sind.
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Die Schaltanordnung 50 beinhaltet ferner ein Eingangsdrehglied 56. Das Eingangsdrehglied 56 ist mittels eines rotatorischen Schaltantriebes 58 antreibbar, und zwar in einer ersten Drehrichtung 60 und einer entgegengesetzten zweiten Drehrichtung 62.
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Der Schaltantrieb 58 kann beispielsweise durch einen Elektromotor gebildet sein, kann jedoch auch durch einen rotatorischen hydraulischen Schaltantrieb realisiert sein. Vorliegend ist der Schaltantrieb 58 konzentrisch zu der Längsachse 54 angeordnet. Der Schaltantrieb 58 kann jedoch auch parallel versetzt hierzu angeordnet sein, in welchem Fall eine Antriebsachse des Schaltantriebs 58 beispielsweise über einen Radsatz mit dem Eingangsdrehglied 56 gekoppelt ist.
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Die Schaltanordnung 50 beinhaltet ferner eine Freilaufanordnung 64, die einen ersten Freilauf 66 und einen zweiten Freilauf 68 beinhaltet. Der erste Freilauf 66 und der zweite Freilauf 68 sind vorzugsweise entgegengesetzt zueinander ausgerichtet. Das Schaltglied 52, das Eingangsdrehglied 56 und die Freilaufanordnung 64 sind so miteinander gekoppelt, dass das Schaltglied bei der ersten Drehrichtung 60 des Eingangsdrehgliedes 56 verdreht wird, wie es bei 70 gezeigt ist, und bei der zweiten Drehrichtung 62 des Eingangsdrehgliedes 56 in einer Längsrichtung versetzt wird, wie es bei 72a, 72b in 1 angedeutet ist.
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Die Schaltanordnung 50 kann ferner ein Stützglied 69 beinhalten, das mit einem Gehäuse der Schaltanordnung 50 und/oder des Getriebes 10 starr verbunden ist, wobei wenigstens einer der Freiläufe vorzugsweise mit dem Stützglied 69 gekoppelt ist.
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An dem Außenumfang des Schaltgliedes 52 ist wenigstens ein Schaltfinger 74 vorgesehen, der je nach Drehposition des Schaltgliedes 52 mit einem der Schaltelemente 28, 48 in Eingriff steht, derart, dass bei einem Längsversatz des Schaltgliedes 52 das entsprechende Schaltelement in Richtung parallel zur Längsachse 54 mitgenommen wird, um eine Gangstufe ein- bzw. auszulegen (das heißt eine Schaltkupplung zu öffnen oder zu schließen).
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Durch Antreiben des Eingangsdrehgliedes 56 in der ersten Drehrichtung 60 kann folglich eine Anwahl eines Schaltelementes bzw. einer Schaltkupplung erfolgen. Durch Umkehren der Drehrichtung kann anschließend das Schaltelement 48 in Längsrichtung versetzt werden, um eine angewählte Gangstufe ein- oder auszulegen.
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Folglich kann die Schaltanordnung 50 mittels eines einzigen Schaltantriebes realisiert werden. Zudem kann der Außenumfang des Schaltgliedes 52 gering gehalten werden, so dass die Schaltanordnung 50 kostengünstig und mit geringem Bauraum realisierbar ist.
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In den nachfolgenden 2 bis 12 werden weitere Ausführungsformen von Schaltanordnungen beschrieben, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der Schaltanordnung 50 der 1 entsprechen. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede zu der Ausführungsform der 1 erläutert.
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Bei der in 2 gezeigten Schaltanordnung 50' ist das Eingangsdrehglied 56 in Bezug auf ein Gehäuse 80 (beispielsweise ein Gehäuse der Schaltanordnung oder ein Gehäuse des Getriebes) drehbar gelagert. Die Schaltanordnung 50' beinhaltet ferner ein Hilfsglied 82. Das Hilfsglied 82 ist über eine Kopplung 84 mit dem Schaltglied 52 verbunden, wobei die Kopplung 84 eine drehfeste längsverschiebliche Kopplung ist.
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Das Eingangsdrehglied 56 ist mit dem Schaltglied 52 über einen Rotations-Translations-Wandler 86 gekoppelt, wobei der Rotations-Translations-Wandler 86 beispielsweise eine sich über einen Umfangsabschnitt des Eingangsdrehgliedes 56 erstreckende Kontur bzw. Kulisse aufweisen kann, die in ein axiales Mitnehmermaul des Schaltgliedes 52 greift, wie es in 2 schematisch dargestellt ist.
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Das Eingangsdrehglied 56 ist über den ersten Freilauf 66 mit dem Hilfsglied 82 gekoppelt. Das Hilfsglied 82 ist ferner über den zweiten Freilauf 68 mit dem Gehäuse 80 bzw. dem Stützglied 69 gekoppelt.
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Der erste Freilauf 66 ist so ausgebildet, dass er in der ersten Drehrichtung 60 des Eingangsdrehgliedes 56 sperrt, das Hilfsglied 82 also in der ersten Drehrichtung 60 mitgenommen wird. Der zweite Freilauf 68 ist so ausgebildet, dass er in der ersten Drehrichtung 60 öffnet, so dass sich das Hilfsglied 82 frei in der ersten Drehrichtung 60 in Bezug auf das Gehäuse 80 verdrehen kann.
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In der zweiten Drehrichtung 62 des Eingangsdrehgliedes 56 ist der erste Freilauf 66 geöffnet und der zweite Freilauf 68 gesperrt, so dass etwaige von dem Eingangsdrehglied 56 über das Schaltglied 52 und die Kopplung 84 auf das Hilfsglied übertragene Momente sich in Richtung der zweiten Drehrichtung 62 an dem Gehäuse 80 abstützen können und sich das Schaltglied 52 folglich nicht verdreht.
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In den 3 bis 8 ist eine weitere Ausführungsform einer Schaltanordnung 50'' gezeigt, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der Schaltanordnung 50' der 2 entspricht. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
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Bei der Schaltanordnung 50'' ist das Eingangsdrehglied 56 mit einem Antriebszahnrad 92 starr verbunden, das mit einem Ritzel 90 in Eingriff steht, das von dem Schaltantrieb 58 antreibbar ist.
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Das Schaltglied 52 weist hier zur Ausgestaltung des Rotations-Translations-Wandlers 86 zwei in Längsrichtung voneinander beabstandete Stifte 94, 96 auf, die starr mit dem Schaltglied 52 verbunden sind und in die eine Kulisse 98 des Eingangsdrehgliedes 56 greift. Das Eingangsdrehglied 56 ist, wie es in 7 gezeigt ist, als Hohlbuchse ausgebildet, die an ihrem Außenumfang die radial vorspringende Kulisse 98 aufweist. Innerhalb der Hohlbuchse weist das Eingangsdrehglied 56 eine weitere Hohlbuchse auf, an deren Außenumfang der erste Freilauf 66 angeordnet werden kann. Auf der Seite des Antriebszahnrades 92 weist das Eingangsdrehglied 56 ferner einen Wellenvorsprung auf, über den das Eingangsdrehglied 56 in Bezug auf das Gehäuse 80 drehbar gelagert werden kann.
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Bei einer Verdrehung des Eingangsdrehgliedes 56 relativ zu dem Schaltglied 52 versetzt die Kulisse 98 folglich über die zwei Stifte 94, 96 das Schaltglied 52 in Längsrichtung.
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Die Stifte 94, 96 durchdringen dabei einen äußeren Hülsenabschnitt des in 5 näher gezeigten Schaltgliedes 52 und stehen gegenüber dem Hülsenabschnitt nach außen vor. Hier sind die Stifte 94, 96 mit einem Koppelglied 100 verbunden, an dessen Außenumfang beispielsweise der Schaltfinger 74 angeordnet sein kann.
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Das Schaltelement 28, das in 3 dargestellt ist, weist bei dieser Ausführungsform eine Mehrzahl von in Längsrichtung voneinander beabstandet angeordneten Nuten auf, in die der Schaltfinger 74 je nach Längsposition des Schaltgliedes 52 greifen kann.
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Wenn Schaltelemente 28 mit einer solchen Mehrzahl von Nuten ausgebildet sind, kann das Ein- und Auslegen von Gangstufen schneller durchgeführt werden, da das Schaltglied 52 nicht jeweils in eine Neutralposition zurückbewegt werden muss.
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Ferner ermöglicht dies bei Doppelkupplungsgetrieben das gleichzeitige Einlegen von mehreren Gangstufen, wobei beispielsweise eine Gangstufe zur Übertragung von Drehmoment dient und in dem anderen Teilgetriebe eine andere Gangstufe vorgewählt ist.
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Das Koppelglied 100 ist in Umfangsrichtung mit einem Verriegelungsglied 102 in Form eines Verriegelungsrings gekoppelt, der ferner in axialer Richtung mit dem Eingangsdrehglied 56 gekoppelt ist, also axial unbeweglich in Bezug auf das Gehäuse 80 angeordnet ist. Ein Abschnitt des Verriegelungsrings 102 greift in eine Nut der Schaltelemente, wobei dieser Abschnitt im Umfangsbereich des Koppelgliedes 100 eine Ausnehmung aufweist, so dass eine Axialverschieblichkeit des jeweils angewählten Schaltelementes möglich ist.
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Das Schaltglied 52 (5) ist generell als Hohlbuchse ausgebildet, die die Stifte 94, 96 trägt. Koaxial zu der Hohlbuchse ist eine innere Buchse vorgesehen, die an ihrem Ende mit zwei radial nach innen vorspringenden Nasen 104 ausgestattet ist. Die Nasen 104 bilden einen Teil der Kopplung 84 und greifen in entsprechend angeordnete Längsnuten 106 des Hilfsgliedes 82 (6). Das Schaltglied 52 ist folglich in Bezug auf das Hilfsglied 82 längsverschieblich gelagert, jedoch drehfest, so dass die Kopplung 84 eine längsverschiebliche drehfeste Kopplung darstellt.
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Das Hilfsglied 82 selbst weist einen Hohlzylinderabschnitt auf, an dessen Außenumfang die Längsnuten 106 ausgebildet sind. Der Innenumfang des Hilfsgliedes 82 ist mit dem Außenumfang des Freilaufes 66 verbunden. Das Hilfsglied 82 weist ferner einen axialen Wellenvorsprung auf, an dessen Außenumfang der zweite Freilauf 68 angeordnet ist. Der Außenumfang des zweiten Freilaufes 68 ist an dem Stützglied 69 des Gehäuses 80 gelagert.
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8 zeigt, dass über den Außenumfang des Schaltgliedes herum verteilt eine Mehrzahl von Schaltelementen angeordnet sind, einschließlich des Schaltelementes 28 für die Gangstufen 3, 5, des Schaltelementes 48 für die Gangstufen 1, 7, eines Schaltelementes 108 für die Gangstufen 4, R eines Schaltelementes 110 für die Gangstufen 2, 6, sowie eines Schaltelementes 112 zum Ein- und Auslegen einer nicht näher dargestellten Parksperrenanordnung.
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In 9 ist eine weitere Ausführungsform einer Schaltanordnung in schematischer Form dargestellt und generell mit 50''' bezeichnet. Die Schaltanordnung 50''' entspricht hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der Schaltanordnung 50' der 2. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
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Die Schaltanordnung 50''' weist vorliegend zwei Schaltelemente 52a, 52b auf, die über jeweilige Rotations-Translations-Wandler 86a, 86b mit dem Eingangsdrehglied 56 gekoppelt sind. Ferner sind die Schaltglieder 52a, 52b über jeweilige Kopplungen 84a, 84b mit dem Hilfsglied 82 gekoppelt.
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Die Rotations-Translations-Wandler 86a, 86b sind so ausgelegt, dass die Schaltglieder 52a, 52b bei der zweiten Drehrichtung 62 des Eingangsdrehgliedes 56 in entgegengesetzte Richtungen bewegt werden, wie es bei 72a, 72b gezeigt ist.
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Folglich kann in der zweiten Drehrichtung 62 jeweils eines der Schaltglieder 52a, 52b zum Ein- oder Auslegen verwendet werden. Ein vorheriges Zurückfahren in eine Neutralposition ist nicht notwendig, insbesondere wenn Schaltelemente verwendet werden, wie sie in 3 bei 28 gezeigt sind.
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In den 10 bis 12 ist eine weitere Ausführungsform einer Schaltanordnung 50 IV gezeigt, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der Schaltanordnung 50''' der 9 entspricht. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
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Die Schaltglieder 52a, 52b sind vorliegend als Ringelemente ausgebildet, die koaxial zu dem Eingangsdrehglied 56 angeordnet sind, das vorliegend als Hohlzylinderelement ausgebildet ist. Am Außenumfang des Eingangsdrehgliedes 56 sind Nuten zur Realisierung der Rotations-Translations-Wandler 86a, 86b ausgebildet, in die jeweilige radiale Vorsprünge der Schaltglieder 52a, 52b greifen. Das Hilfsglied 82 weist einen Hülsenkörper auf, der das Eingangsdrehglied 56 in axialer Richtung etwa bis zur Hälfte umgreift und dabei Axialnuten aufweist, in die jeweilige Schaltfinger 74a, 74b der Schaltglieder 52a, 52b greifen, um auf diese Weise jeweilige Kopplungen 84a, 84b einzurichten, wie es in 10 und 11 gezeigt ist.
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An dem freien Ende des Hilfsgliedes 82 ist ferner ein sich radial nach außen erstreckendes Ringelement ausgebildet, das als Verriegelungsglied 102 ausgebildet ist und beispielsweise in eine Nut eines Schaltelementes 48 greifen kann, wie es in 10 dargestellt ist.
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Das Hilfsglied 82 weist ferner einen Wellenabschnitt auf, der sich zu einem Teil in das Innere des Eingangsdrehgliedes 56 erstreckt, wobei der erste Freilauf 66 dazwischen angeordnet ist. Das andere Ende des Wellenabschnittes des Hilfsgliedes 82 erstreckt sich in die axial entgegengesetzte Richtung, wobei an dessen Außenumfang der zweite Freilauf 68 angeordnet sein kann.
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In 11 und 12 ist ferner dargestellt, dass an dem zweiten Schaltglied 52b zwei in Umfangsrichtung versetzt angeordnete Schaltfinger 74b, 74b* festgelegt sein können. Eine derartige Ausgestaltung eines Schaltgliedes mit zwei in Umfangsrichtung versetzt angeordneten Schaltfingern ist auch bei dem zweiten Schaltglied 52a sowie bei den oben beschriebenen einzelnen Schaltgliedern 52 möglich.
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Die Schaltfinger 74b, 74b* sind beispielsweise über einen Winkelbereich von 30° bis 70° voneinander beabstandet, insbesondere in einem Bereich von 40° bis 60°.
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Es versteht sich hierbei, dass das Hilfsglied 82 für einen etwaigen weiteren Schaltfinger 74b* eine entsprechende weitere Kopplung 84b* einrichten kann, wie es in 11 dargestellt ist.
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Für den oder die Schaltfinger 74a des ersten Schaltgliedes 52a (siehe 12) können entsprechende Axialausnehmungen an dem Hilfsglied 82 vorgesehen sein.
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12 zeigt ferner das Eingangsdrehglied 56 mit der Kulisse 98, die sich vorzugsweise um 360° erstreckt (wie auch die oben beschriebenen Kulissen des Eingangsdrehgliedes), wobei die nach innen vortretenden Vorsprünge der Schaltglieder 52a, 52b folglich in die gleiche Kulisse 98 eingreifen.
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Die Ausgestaltung der Kulisse 98 ist es, die dafür sorgt, dass bei der zweiten Drehrichtung 62 die Schaltglieder 52a, 52b in unterschiedliche Richtungen bewegt werden, wie es in 9 bei 72a, 72b gezeigt ist.
