DE102013223870A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Wählen und Schalten - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wählen und Schalten von Gängen eines Schaltelemente (16–20) aufweisenden Schaltgetriebes (15), umfassend eine als Hohlwelle ausgebildete, drehbar gelagerte Schaltwelle (2), wobei in der Wandung der Hohlwelle (2) Durchbrüche (7) zur Aufnahme von Sperrkörpern (8) angeordnet sind, eine koaxial und axial verschiebbar in der Hohlwelle (2) angeordnete, einen Ziehkeil (3a) aufweisende Wählstange (3), koaxial auf der Schaltwelle (2) angeordnete Schaltwalzenelemente (4, 5, 6), denen jeweils mindestens ein Schaltelement (16–20) zugeordnet ist, wobei die Schaltwalzenelemente (4, 5, 6) selektiv über die Wählstange (3) anwählbar und über die Schaltwelle (2) mittels der Sperrkörper (8) in Drehrichtung mitnehmbar sind. Des Weiteren wird ein entsprechendes Verfahren zum Wählen und Schalten beansprucht.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Wählen und Schalten von Gängen eines Schaltelemente aufweisenden Schaltgetriebes eines Kraftfahrzeuges.
  • Bei Stufengetrieben von Kraftfahrzeugen werden die einzelnen Gänge häufig nach dem Prinzip Wählen und Schalten eingelegt. Der gesamte Schaltvorgang umfasst dabei in der Regel zwei Bewegungen, nämlich eine Wählbewegung und eine Schaltbewegung. Mit der Wählbewegung wird zunächst eine bestimmte Gasse ausgewählt, die einem Schaltelement, beispielsweise einer Schaltgabel, zugeordnet ist. Dieser Vorgang wird auch als Gassenwahl bezeichnet. Jeder Gasse sind wiederum ein oder zwei Gänge zugeordnet. Mit der Schaltbewegung wird dann die ausgewählte Schaltgabel und mit ihr die dazugehörige Schaltmuffe in der gewählten Gasse verschoben oder verschwenkt. Dadurch wird der gewünschte Gang geschaltet, wodurch die Antriebsleistung mit der gewünschten Übersetzung in dem eingelegten Gang durch den Antriebsstrang übertragen werden kann.
  • Durch die EP 2 232 107 B1 der Anmelderin wurde eine Vorrichtung zum Wählen und Schalten von Gängen eines Mehrstufenschaltgetriebes bekannt, wobei ein erster Aktuator als Schaltsteller und ein zweiter Aktuator als Wählsteller ausgebildet sind. Die Wähl- und Schaltbewegungen werden jeweils linear, d.h. über eine Wählstange bzw. eine Schaltstange ausgeführt. Die Schaltstange kann über die als Ziehkeil ausgebildete Wählstange mit einer Schaltgabel gekuppelt werden, sodass die Bewegung der Schaltstange auf die angewählte Schaltgabel übertragen wird, die ihrerseits ein Schaltelement des Getriebes betätigt. Derartige Schaltelemente sind in der Regel als synchronisierte Einfach- oder Doppelschaltelemente ausgebildet, wobei im letzteren Falle drei Schaltstellungen, nämlich Links – Neutral – Rechts möglich sind.
  • Durch die DE 10 2005 058 406 B4 wurde eine Vorrichtung zum Wählen und Schalten von Gängen eines Schaltgetriebes bekannt, wobei die Wählbewegung über eine axial verschiebbare Vollwelle und die Schaltbewegung über eine die Vollwelle aufnehmende Hohlwelle als Drehbewegung erfolgen. Mit der Schaltwelle werden wahlweise Schaltfinger über als Kugeln ausgebildete Sperrkörper gekuppelt, wobei die Schaltfinger über einen geeigneten Übertragungsmechanismus, z.B. Schaltschienen die Schaltbewegung auf die im Getriebe angeordneten Schaltelemente übertragen.
  • Durch die DE 198 40 621 C2 wurde eine Vorrichtung zum Schalten eines Stufengetriebes mit einer motorisch angetriebenen Schaltwalze bekannt. Letztere weist auf ihrem Umfang mehrere, der Zahl der zu schaltenden Gänge entsprechende Umfangsnuten auf, in welche an Schaltgabeln befestigte Nutensteine eingreifen. Durch Rotation der Schaltwalze, deren Nuten als Kurvenbahnen ausgebildet sind, werden die Schaltgabeln nacheinander in axialer Richtung bewegt, sodass die einzelnen Gänge nacheinander geschaltet werden können. Mit der bekannten Schaltwalze kann nur sequenziell geschaltet werden, d.h. ein gleichzeitiges Schalten von zwei Gängen oder das Überspringen von Gängen ist nicht möglich. Darüber hinaus ist der Durchmesser der Schaltwalze relativ groß, da die Kurvenbahnen für sämtliche Gänge auf einer Umdrehung der Schaltwalze abgebildet sind.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen, welche insbesondere für das Wählen und Schalten von Gängen bei einem Doppelkupplungsgetriebe geeignet sind.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1 und 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Nach einem ersten Aspekt der Erfindung sind auf der Schaltwelle einzelne Schaltwalzenelemente drehbar angeordnet, welche selektiv über eine Wählstange anwählbar und von der Schaltwelle über eine Ziehkeilkupplung mitnehmbar sind. Dabei ist jeweils einem Schaltwalzenelement ein Schaltelement des Schaltgetriebes zugeordnet, d.h. jeder Gang wird über ein eigenes Schaltwalzenelement geschaltet. Im Unterschied zum eingangs erwähnten Stand der Technik, bei dem eine Schaltwalze für sämtliche Gänge verwendet wird, sind erfindungsgemäß einzelne Schaltwalzenelemente, auch Schaltwalzensegmente genannt, für jeden Gang vorgesehen. Somit können die einzelnen Gänge unabhängig voneinander geschaltet, z.B. Gänge übersprungen werden. Trotzdem ist nur ein Aktuator, beispielsweise ein Stellmotor, notwendig zum Schalten aller Gänge, weil dieser Aktuator über die eine Schaltwelle jedes Schaltwalzenelement betätigen kann.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist jedes Schaltwalzenelement auf seinem Umfang eine als Kurvenbahn ausgebildete Schaltnut auf, welche für eine Axialbewegung eines Gleit- oder Nutsteines vorgesehen ist. Damit lässt sich die Drehbewegung des Schaltwalzenelements in eine Axialbewegung umwandeln. Der Durchmesser der Schaltwalzenelemente ist relativ klein, da mit einem Schaltwalzenelement nur drei Positionen, Links – Mitte – Rechts, angefahren werden, die auf dem Umfang als Kurvenbahn abgebildet sind. Vorteilhaft ist ferner, dass ein eingelegter Gang aufgrund der Selbsthemmung in der Schaltnut gehalten werden kann.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind den Schaltelementen des Getriebes Schaltgabeln oder auch Schaltschwingen zugeordnet, welche in Wirkverbindung mit den Schaltwalzenelementen respektive deren Schaltnuten stehen. Vorzugsweise greift dabei ein Ende der Schaltgabel, auf welchem ein Gleit- oder Nutenstein befestigt sein kann, in die Schaltnut ein, sodass die Schaltgabel axial verschoben wird und somit eine Schaltung, d.h. das Ein- oder Auslegen eines Ganges bewirkt.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung sind auf der Schaltwelle Nabenelemente, die jeweils einen Schaltfinger aufweisen, drehbar angeordnet und über eine Ziehkeilkupplung mit der Schaltwelle koppelbar. Jedem Nabenelement, auch Schaltsegment genannt, ist ein Schaltelement zugeordnet, wobei jedes einzelne Nabenelement durch die Wählstange anwählbar und schaltbar ist.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform greifen die Schaltfinger in Ausnehmungen von Schaltschienen ein, welche mit den Schaltelementen verbunden sind. Die Rotationsbewegung der Schaltfinger wird somit direkt auf die Schaltschienen übertragen und in eine Linearbewegung umgewandelt.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Wählstange über einen ersten Stellmotor betätigt, während nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform die Schaltwelle über einen zweiten Stellmotor betätigt wird. Beide Stellmotoren können sowohl Dreh- als auch Linearantriebe sein. Der Wähl- und Schaltvorgang können somit automatisiert werden.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist den Schaltwalzen- bzw. Nabenelementen eine Sperrvorrichtung zugeordnet, welche mechanisch mit der Wählstange gekoppelt ist und jeweils nur das angewählte Element freigibt, während die nicht angewählten Elemente gesperrt werden. Bevorzugt arbeitet die Sperrvorrichtung mit einer auf den Elementen angeordneten Sperrkontur zusammen. Damit wird der Vorteil erreicht, dass einerseits der eingelegte Gang gehalten und andererseits ein gleichzeitiges Schalten von mehreren Gängen vermieden wird.
  • Zusammenfassend ergibt sich für beide nebengeordneten Varianten der Erfindung der Vorteil, dass jedem Gang des Getriebes, insbesondere eines Doppelkupplungsgetriebes ein eigenes Schaltwalzen- oder Nabenelement zugeordnet ist, welches sowohl ein Ganghalten als auch ein unabhängiges Schalten der Gänge ermöglicht. Insbesondere bei einem Doppelkupplungsgetriebe, welches ein erstes und ein zweites Teilgetriebe aufweist, kann ein Gang im ersten Teilgetriebe eingelegt und gehalten werden, während gleichzeitig im zweiten Teilgetriebe ein anderer Gang eingelegt wird.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst des Weiteren ein Verfahren zum Schalten eines Stufengetriebes nach dem Prinzip Wählen und Schalten für mehrere Gassen. Dabei kann ein Gang in einer Gasse geschalten und in dieser Position gehalten werden. Danach kann eine weitere Gasse gewählt werden, und danach kann in der weiteren Gasse ein weiterer Gang geschalten und gehalten werden kann. Mit einem solchen Verfahren kann das Prinzip Wählen und Schalten vorteilhaft auch bei Doppelkupplungsgetrieben eingesetzt werden, weil dabei jedem Gang des Doppelkupplungsgetriebes ein eigenes Schaltwalzen- oder Nabenelement zugeordnet ist, welches sowohl ein Ganghalten als auch ein unabhängiges Schalten der Gänge ermöglicht. So kann ein Gang im ersten Teilgetriebe eines Doppelkupplungsgetriebes eingelegt und gehalten werden, während gleichzeitig im zweiten Teilgetriebe ein anderer Gang eingelegt wird.
  • Bevorzugt ist bei dem genannten Verfahren das Wählen der einen Gasse und der weiteren Gasse mit demselben Wählaktuator duchführbar, beispielsweise mit einem Wählmotor. Des Weiteren ist das Schalten des einen Ganges und des weiteren Ganges bevorzugt mit demselben Schaltaktuator, beispielsweise einem Schaltmotor, durchführbar.
  • Besonders bevorzugt ist bei dem Verfahren vorgesehen, dass der Schaltaktuator zum Schalten des einen Ganges ein Schaltwalzenelement antreibt, und dass derselbe Schaltaktuator zum Schalten des weiteren Ganges ein von dem einen Schaltwalzenelement unabhängig bewegliches, weiteres Schaltwalzenelement antreibt.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen:
  • 1 eine Schaltvorrichtung mit Schaltwalzenelementen als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 2 eine Abwicklung einer Schaltnut eines Schaltwalzenelements gemäß 1,
  • 3 ein Doppelkupplungsgetriebe mit einer Schaltvorrichtung gemäß 1 in schematischer Darstellung,
  • 4 eine Schaltvorrichtung mit Nabenelementen und Schaltfingern als zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 5 ein Nabenelement mit Schaltfinger gemäß 4 als Einzelteil in perspektivischer Darstellung,
  • 6a bis 6d den Ablauf einer Schaltung mittels Nabenelement und Schaltfinger und
  • 7 ein Doppelkupplungsgetriebe mit einer Schaltvorrichtung gemäß 4 in schematischer Darstellung.
  • 1 zeigt in einer Schnittdarstellung als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Vorrichtung 1 zum Wählen und Schalten von Gängen in einem Schaltgetriebe für Kraftfahrzeuge, im Folgenden auch kurz Schaltvorrichtung 1 genannt. Die Schaltvorrichtung 1 umfasst eine gehäusefest gelagerte, als Hohlwelle 2 ausgebildete Schaltwelle, in welcher ein als Wählstange 3 mit Ziehkeil 3a ausgebildetes Wählelement axial verschiebbar angeordnet ist. Auf der auch als Trägerwelle fungierenden Hohlwelle 2 sind drei Schaltwalzenelemente 4, 5, 6 gelagert. Die Zahl der Schaltwalzenelemente 4, 5, 6 entspricht der Zahl der zu schaltenden Gänge und beträgt hier beispielhaft drei. Die Schaltwalzenelemente 4, 5, 6 sind im Abstand zueinander angeordnet, axial auf der Hohlwelle 2 fixiert und unabhängig voneinander drehbar. In der Hohlwelle 2 sind Durchbrüche 7 angeordnet, in welchen als Kugeln 8 ausgebildete Sperrkörper geführt sind. Jedem Schaltwalzenelement 4, 5, 6 sind Durchbrüche 7 und Sperrkörper 8, die eine Ziehkeilkupplung bilden, zugeordnet. Die Wählstange 3 ist durch einen ersten Stellmotor 9 (Wählmotor 9) in axialer Richtung verstellbar, wobei eine Drehbewegung des Stellmotors 9 in eine Translationsbewegung der Wählstange 3 umgewandelt wird. Ebenso kann für den Wählmotor 9 ein Linearantrieb verwendet werden. Die Schaltwelle 2 ist durch einen zweiten Stellmotor 10 (Schaltmotor 10) in Drehrichtung verstellbar. Jedes Schaltwalzenelement 4, 5, 6 weist auf seinem Umfang eine als Kurvenbahn ausgebildete Schaltnut 4a, 5a, 6a auf. Auf einer gehäusefest gelagerten Schaltstange 11 sind (beispielhaft) drei Schaltgabeln 11, 12, 13, die sich einerseits in Eingriff mit den Schaltnuten 4a, 5a, 6a der Schaltwalzenelemente 4, 5, 6 befinden, axial verschiebbar angeordnet. Andererseits greifen die Schaltgabeln 12, 13, 14 in hier nicht dargestellte Schaltmuffen von Schaltelementen des Schaltgetriebes ein und bewirken durch Axialverschiebung ein Schalten der Gänge.
  • In der Darstellung gemäß 1 ist das erste Schaltwalzenelement 4 über die Kugeln 8 mit der Schaltwelle 2 gekoppelt, d.h. durch die Ziehkeilkupplung formschlüssig verbunden. Das zweite und dritte Schaltwalzenelement 5, 6 ist (in 1) nicht mit der Schaltwelle 2 gekoppelt, sondern frei auf dieser drehbar. Durch Axialverschiebung des Ziehkeils 3a können die Schaltwalzenelemente 5, 6 ebenfalls mit der Schaltwelle 2 gekoppelt werden.
  • Eine Sperrvorrichtung 24 ist durch eine gestrichelte Linie 24 angedeutet und wird im Zusammenhang mit dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Die Darstellung in 1 zeigt, dass die Sperrvorrichtung 24 mit der Wählstange 3 gekoppelt ist, die Schaltwalzenelemente 5, 6 blockiert und das angewählte Schaltwalzenelement 4 freigibt.
  • 2 zeigt eine Abwicklung der Umfangsnut 4a des ersten Schaltelements 4 – diese Darstellung gilt ebenso für die weiteren Umfangsnuten 5a, 6a der Schaltwalzenelemente 5, 6. Wie bereits eingangs erwähnt, sind die Schaltelemente eines Schaltgetriebes vielfach als Doppelschaltelemente ausgebildet (s. hierzu auch 3 mit Beschreibung), sodass drei Schaltstellungen für die Schaltmuffe eines Doppelschaltelements möglich sind, nämlich Links – Neutral – Rechts. Dem entsprechend ist die als gestrichelte Linie dargestellte Schalt- oder Umfangsnut 4a ausgebildet. Die Umfangsnut 4a beginnt mit einer Neutralstellung N bei der Winkelposition 0° und erreicht nach einer Drehung des Schaltwalzenelementes 4 um 120° die Position Links, d.h. eine erste Schaltposition, beispielsweise für den ersten Gang. Nach einer weiteren Drehbewegung des Schaltwalzenelementes 4 um weitere 120° wird nach Durchlaufen der Neutralstellung N eine zweite Schaltposition (Rechts) bei 240° erreicht, beispielsweise zur Schaltung des zweiten Ganges. Nach einer weiteren Umdrehung von 120° erreicht die Schaltnut 4a wiederum die Neutralstellung N.
  • Beim Wählvorgang wird also die Wählstange 3 mit dem Ziehkeil 3a in axialer Richtung verschoben, wobei entweder das erste oder das zweite oder das dritte Schaltwalzenelement 4, 5, 6 angewählt und mit der Schaltwelle 2 gekoppelt wird. Der Schaltvorgang erfolgt durch eine Drehbewegung der Schaltwelle 2, welche eine Mitnahme des eingekuppelten Schaltwalzenelements bewirkt. Die Rotationsbewegung des jeweiligen Schaltwalzenelementes 4, 5, 6 bewirkt aufgrund der Schaltnut 4a, 5a, 6a eine Axialbewegung der Schaltgabeln 12, 13, 14, und damit ein Schalten, d. h. Ein- oder Auslegen der Gänge.
  • 3 zeigt ein Doppelkupplungsgetriebe 15, welches an sich bekannt ist und aus einem ersten und zweiten Teilgetriebe besteht, welche jeweils über eine erste und zweite Kupplung antreibbar sind. Das Doppelkupplungsgetriebe 15 weist fünf Schaltelemente 1620 auf, von denen die Schaltelemente 16, 17, 19, 20 als Doppelschaltelemente und das Schaltelement 18 als Einfachschaltelement ausgebildet sind. Eine Vorrichtung 21 zum Wählen und Schalten, kurz Schaltvorrichtung 21 genannt, ist oberhalb des Radsatzes des Doppelkupplungsgetriebes 15 angeordnet und schematisch dargestellt, wobei die gestrichelt dargestellten Quadrate 21a bis 21e Schaltwalzenelemente entsprechend dem Ausführungsbeispiel in 1 darstellen. Durch die schraffierten Quadrate 22, 23 sind die Stellmotoren für die Wähl- und Schaltbewegung angedeutet.
  • 4 zeigt als zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Schaltvorrichtung 101, welche zum Teil gleiche und zum Teil analoge Teile wie das Ausführungsbeispiel gemäß 1 aufweist. Daher sind die Bezugszahlen in 4 für gleiche bzw. analoge Teile jeweils um 100 gegenüber den Bezugszahlen in 1 erhöht. Die Schaltvorrichtung 101, ausführlich Vorrichtung 1 zum Wählen und Schalten von Gängen eines Schaltgetriebes für Kraftfahrzeuge, umfasst eine als Hohlwelle ausgebildete Schaltwelle 102 sowie eine koaxial zu und axial verschiebbar in der Hohlwelle 102 angeordnete Wählstange 103, welche als Durchmesserverdickung einen Ziehkeil 103a aufweist. Auf der Schaltwelle 102 sind (beispielhaft) drei Nabenelemente 104, 105, 106 drehbar gelagert und axial fixiert. Die Nabenelemente 104, 105, 106 weisen jeweils einen Schaltfinger 104a, 105a, 106a sowie eine Sperrkontur 104b, 105b, 106b auf. Die Nabenelemente 104, 105, 106, deren Anzahl der Anzahl der zu schaltenden Gänge entspricht, werden auch als Schaltsegmente 104, 105, 106 bezeichnet. In der Schaltwelle 102, auch als Trägerwelle 102 bezeichnet, sind Durchbrüche 107 angeordnet, welche der Führung von als Kugeln 108 ausgebildeten Sperrkörpern dienen. Letztere bilden in Verbindung mit dem Ziehkeil 103a eine Ziehkeilkupplung zwischen Schaltwelle 102 und den Nabenelementen 104, 105, 106. Im dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich der Ziehkeil 103a im axialen Bereich des Nabenelements 104, welches somit mit der Trägerwelle 102 gekoppelt ist. Die weiteren Nabenelemente 105, 106 sind dagegen nicht eingekuppelt. Die Wählstange 103 ist mittels eines ersten Stellmotors 109, auch Wählsteller 109 genannt, axial verschiebbar, wobei eine Drehbewegung des Stellmotors 109 über einen Spindeltrieb in eine Translationsbewegung umwandelbar ist. Andererseits ist für den Wählsteller 109 auch ein Linearantrieb, z. B. eine Zylinderkolbeneinheit verwendbar.
  • Die Schaltwelle 102 ist durch einen zweiten Stellmotor 110, auch Schaltsteller 110 genannt, in Drehrichtung verstellbar. Eine Sperrvorrichtung 124 ist durch eine gestrichelte Linie angedeutet, sie wird im Zusammenhang mit den 6a bis 6d näher erläutert.
  • 5 zeigt das als Einzelteil dargestellte Nabenelement 104, auch Schaltsegment 104 genannt. Die Sperrkontur 104b weist in Umfangsrichtung drei Kerben auf und wirkt mit einer als Sperrblech ausgebildeten Sperrkontur (hier nicht dargestellt) zusammen. Der Schaltfinger 104a wirkt mit einer hier nicht dargestellten Schaltschiene zusammen. Im Inneren des Nabenelements 104 ist eine Mitnahmekontur 104c erkennbar, welche eine formschlüssige Mitnahme des Nabensegments 104 über die Kugeln 108 (vgl. 4) erlaubt.
  • Die 6a bis 6d zeigen beispielhaft den Ablauf einer Schaltung mittels des Nabenelements 104 der Schaltvorrichtung 101 (4). Wie im Zusammenhang mit 7 noch erläutert wird, erlaubt die Schaltvorrichtung 101 für jedes Schaltsegment drei Schaltstellungen, nämlich eine neutrale Position N, eine Position Links und eine Position Rechts. Diese Positionen entsprechen den Positionen, die eine Schaltmuffe eines Doppelschaltelementes einnehmen kann. Die in 6a dargestellte Position ist die neutrale Position N, d.h. das Schaltsegment 104 mit dem Schaltfinger 104a befindet sich in seiner mittleren Position, wobei der in der Zeichnung senkrecht angeordnete Schaltfinger 104a in eine Ausnehmung einer Schaltschiene 112 und das Sperrblech 124 in die Sperrkontur 104b eingreifen. Die Schaltschiene 112 stellt die mechanische Verbindung zum hier nicht dargestellten Schaltelement dar. Jedem Nabenelement 104, 105, 106 ist eine Schaltschiene zugeordnet. Die Kugeln 108 befinden sich auf ihrer radial inneren Position, d. h. sie sind in Kontakt mit dem Außenumfang der Wählstange 103; das Nabenelement 104 ist (noch) nicht mit der Schaltwelle 102 gekoppelt.
  • In 6b ist die Wählstange 103 in axialer Richtung verschoben, sodass der Ziehkeil 103a mit seinem vergrößerten Durchmesser die Kugeln 108 nach außen in die Mitnahmekontur des Nabenelements 104 bewegt hat. Die Schaltwelle 102 ist jetzt mit dem Nabenelement 104 gekoppelt. Gleichzeitig ist die Sperrung durch die Sperrvorrichtung 124 aufgehoben, sodass eine Drehung möglich ist.
  • 6c zeigt das Nabenelement 104 nach einer Verschwenkung im Uhrzeigersinn, angedeutet durch den Drehpfeil D, in die Position Links. Die Schaltschiene 112 ist entsprechend dem Pfeil P nach links verschoben worden. Damit ist auch die Schaltmuffe des Schaltelements (nicht dargestellt) nach links verschoben, und ein Gang ist eingelegt. Die Sperrung durch das Sperrblech 124 ist in 6c noch nicht wirksam.
  • In 6d dagegen ist die Sperrung wirksam, da das Sperrblech 124 in eine der Kerben der Sperrkontur 104b eingreift und eine Drehbewegung des Nabenelements 104 verhindert – der eingelegte Gang kann somit gehalten werden. Die Wählstange 103 ist gegenüber der Position in 6c axial verschoben, sodass die Kopplung zwischen Schaltwelle 102 und Nabenelement 104 aufgehoben ist, d. h. die Schaltwelle 102 ist frei drehbar. In 4 ist die Kontur des Sperrbleches 124 durch eine gestrichelte Linie teilweise dargestellt, woraus auch die Verbindung zwischen der Wählstange 103 und dem Sperrblech 124 deutlich wird. Verschiebt sich die Wählstange 103, so verschiebt sich auch das Sperrblech 124. Aus 4 wird ferner deutlich, dass bei eingekuppeltem Nabenelement 104 die Sperrung aufgehoben, für die nicht eingekuppelten Nabenelemente 105, 106 die Sperrung dagegen wirksam ist. Somit kann ein nicht beabsichtigtes gleichzeitiges Schalten von zwei Gängen verhindert werden. Dagegen ist es möglich, einen eingelegten Gang zu halten (vgl. 6d) und einen weiteren Gang einzulegen, was insbesondere bei einem im Folgenden beschriebenen Doppelkupplungsgetriebe von Vorteil ist.
  • 7 zeigt in schematischer Darstellung ein Doppelkupplungsgetriebe 115, welches analog zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß 3 fünf Schaltelemente 116 bis 120 aufweist, wobei die Schaltelemente 116, 117, 119, 120 als Doppelschaltelemente und das Schaltelement 118 als Einfachschaltelement ausgebildet sind. Eine Schaltvorrichtung 121 (Vorrichtung 121 zum Wählen und Schalten) ist dem Doppelkupplungsgetriebe 115 zugeordnet, wobei die gestrichelt dargestellten Rechecke 121a bis 121e Nabenelemente oder Schaltsegmente, entsprechend der Darstellung in den 4 bis 6, darstellen. Die schraffierten Quadrate 122, 123 stellen die Stellmotoren für den Wähl- und den Schaltvorgang dar. Die gepunktet dargestellten Linien a bis e symbolisieren die Schaltstangen, welche von den Schaltelementen 121a bis 121e zu den einzelnen Schaltelementen 116 bis 120 führen und die Schaltbewegung übertragen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Schaltvorrichtung
    2
    Schaltwelle
    3
    Wählstange
    3a
    Ziehkeil
    4
    Schaltwalzenelement
    4a
    Schaltnut
    5
    Schaltwalzenelement
    5a
    Schaltnut
    6
    Schaltwalzenelement
    6a
    Schaltnut
    7
    Durchbruch
    8
    Sperrkörper (Kugel)
    9
    erster Stellmotor (Wählsteller)
    10
    zweiter Stellmotor (Schaltsteller)
    11
    Schaltstange
    12
    Schaltgabel
    13
    Schaltgabel
    14
    Schaltgabel
    15
    Doppelkupplungsgetriebe
    16
    erstes Schaltelement
    16a
    Schiebemuffe
    17
    zweites Schaltelement
    18
    drittes Schaltelement
    19
    viertes Schaltelement
    20
    fünftes Schaltelement
    21
    Schaltvorrichtung
    21a–e
    Schaltwalzenelemente
    22
    Wählmotor
    23
    Schaltmotor
    24
    Sperrvorrichtung
    101
    Schaltvorrichtung
    102
    Schaltwelle
    103
    Wählstange
    103a
    Ziehkeil
    104
    Nabenelement (Schaltsegment)
    104a
    Schaltfinger
    104b
    Sperrkontur
    104c
    Mitnahmekontur
    105
    Nabenelement
    105a
    Schaltfinger
    105b
    Sperrkontur
    106
    Nabenelement
    106a
    Schaltfinger
    106b
    Sperrkontur
    107
    Durchbruch
    108
    Sperrkörper (Kugel)
    109
    erster Stellmotor (Wählsteller)
    110
    zweiter Stellmotor (Schaltsteller)
    112
    Schaltschiene
    115
    Doppelkupplungsgetriebe
    116
    erstes Schaltelement
    117
    zweites Schaltelement
    118
    drittes Schaltelement
    119
    viertes Schaltelement
    120
    fünftes Schaltelement
    121
    Schaltvorrichtung
    121a–e
    Nabenelement
    122
    Wählmotor
    123
    Schaltmotor
    124
    Sperrvorrichtung
    D
    Drehpfeil
    P
    Pfeil
    a–e
    Schaltschienen
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2232107 B1 [0003]
    • DE 102005058406 B4 [0004]
    • DE 19840621 C2 [0005]

Claims (14)

  1. Vorrichtung zum Wählen und Schalten von Gängen eines Schaltelemente (1620) aufweisenden Schaltgetriebes (15), umfassend eine als Hohlwelle ausgebildete, drehbar gelagerte Schaltwelle (2), wobei in der Wandung der Hohlwelle (2) Durchbrüche (7) zur Aufnahme von Sperrkörpern (8) angeordnet sind, eine koaxial und axial verschiebbar in der Hohlwelle (2) angeordnete, einen Ziehkeil (3a) aufweisende Wählstange (3), koaxial auf der Schaltwelle (2) angeordnete Schaltwalzenelemente (4, 5, 6), denen jeweils mindestens ein Schaltelement (1620) zugeordnet ist, wobei die Schaltwalzenelemente (4, 5, 6) selektiv über die Wählstange (3) anwählbar und über die Schaltwelle (2) mittels der Sperrkörper (8) in Drehrichtung mitnehmbar sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Umfang der Schaltwalzenelemente (4, 5, 6) jeweils eine als Kurvenbahn ausgebildete Schaltnut (4a, 5a, 6a) angeordnet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass den Schaltelementen (1620) Schaltgabeln (12, 13, 14) oder Schaltschwingen zugeordnet sind, welche in Wirkverbindung mit den Schaltwalzenelementen (4, 5, 6; 21a21e) respektive deren Schaltnuten (4a, 5a, 6a) stehen.
  4. Vorrichtung zum Wählen und Schalten von Gängen eines Schaltelemente (116120) aufweisenden Schaltgetriebes (115), umfassend eine als Hohlwelle ausgebildete, drehbar gelagerte Schaltwelle(102), wobei in der Wandung der Hohlwelle (102) Durchbrüche (107) zur Aufnahme von Sperrkörpern (108) angeordnet sind, eine koaxial und axial verschiebbar in der Hohlwelle (102) angeordnete, einen Ziehkeil (103a) aufweisende Wählstange (103), koaxial auf der Schaltwelle (102) angeordnete, jeweils einen Schaltfinger (104a, 105a, 106a) aufweisende Nabenelemente (104, 105, 106), denen jeweils mindestens ein Schaltelement (116120) zugeordnet ist, wobei die Nabenelemente (104, 105, 106) selektiv über die Wählstange (103) anwählbar und über die Schaltwelle (102) mittels der Sperrkörper (108) in Drehrichtung mitnehmbar sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass den Schaltelementen (116120) Schaltschienen (112; a–e) zugeordnet sind und dass die Schaltfinger (104a, 105a, 106a) in Wirkverbindung mit den Schaltschienen (112) stehen.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wählstange (3, 103) von einem ersten Stellmotor (9, 109) axial verschiebbar ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwelle (2, 102) von einem zweiten Stellmotor (10, 110) verstellbar ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass den Schaltwalzenelementen (4, 5, 6) respektive den Nabenelementen (104, 105, 106) eine Sperrvorrichtung (24, 124) zugeordnet ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrvorrichtung (24, 124) mit der Wählstange (3, 103) verbunden ist und das angewählte Schaltwalzenelement (4, 5, 6) respektive Nabenelement (104, 105, 106) bei gleichzeitiger Sperrung der nicht angewählten Elemente freigibt.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabenelemente (104, 105, 106) umfangsseitig Sperrkonturen (104b, 105b, 106b) aufweisen, welche mit der Sperrvorrichtung (124) zusammenwirken.
  11. Verfahren zum Schalten eines Stufengetriebes nach dem Prinzip Wählen und Schalten für mehrere Gassen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gang in einer Gasse geschalten und in dieser Position gehalten werden kann, dass danach eine weitere Gasse gewählt werden kann, und dass danach in der weiteren Gasse ein weiterer Gang geschalten und gehalten werden kann.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Wählen der einen Gasse und der weiteren Gasse mit demselben Wählaktuator durchführbar ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Schalten des einen Ganges und des weiteren Ganges mit demselben Schaltaktuator durchführbar ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltaktuator zum Schalten des einen Ganges ein Schaltwalzenelement antreibt, und dass derselbe Schaltaktuator zum Schalten des weiteren Ganges ein von dem einen Schaltwalzenelement unabhängig bewegliches, weiteres Schaltwalzenelement antreibt.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108305798A (zh) * 2018-02-11 2018-07-20 宁波安德奥电力设备有限公司 条形分接开关的挡位选择机构
CN114846258A (zh) * 2019-12-19 2022-08-02 麦格纳Pt有限两合公司 用于变速器单元的换挡设备的换挡鼓装置和换挡方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19840621C2 (de) 1998-09-05 2003-02-06 Getrag Getriebe Zahnrad Vorrichtung zum servomechanischen Schalten eines Stufengetriebes
DE102006017265A1 (de) * 2005-04-13 2006-10-19 Aktiebolaget Skf Steuerungsvorrichtung für eine Schaltung eines motorgetriebenen Fahrzeuges
DE102006054611A1 (de) * 2006-11-17 2008-05-21 Dr.Ing.H.C. F. Porsche Ag Betätigungsvorrichtung für ein mehrere Gangstufen aufweisendes Getriebe
DE10011271B4 (de) * 2000-03-08 2009-04-09 Daimler Ag Stufengetriebe mit einer Schalt- und Wählvorrichtung
DE102005058406B4 (de) 2005-12-07 2010-06-17 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Betätigungseinrichtung für ein Schaltgetriebe
EP2232107B1 (de) 2008-01-17 2012-01-25 ZF Friedrichshafen AG Schaltvorrichtung für mehrstufenschaltgetriebe von kraftfahrzeugen

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19840621C2 (de) 1998-09-05 2003-02-06 Getrag Getriebe Zahnrad Vorrichtung zum servomechanischen Schalten eines Stufengetriebes
DE10011271B4 (de) * 2000-03-08 2009-04-09 Daimler Ag Stufengetriebe mit einer Schalt- und Wählvorrichtung
DE102006017265A1 (de) * 2005-04-13 2006-10-19 Aktiebolaget Skf Steuerungsvorrichtung für eine Schaltung eines motorgetriebenen Fahrzeuges
DE102005058406B4 (de) 2005-12-07 2010-06-17 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Betätigungseinrichtung für ein Schaltgetriebe
DE102006054611A1 (de) * 2006-11-17 2008-05-21 Dr.Ing.H.C. F. Porsche Ag Betätigungsvorrichtung für ein mehrere Gangstufen aufweisendes Getriebe
EP2232107B1 (de) 2008-01-17 2012-01-25 ZF Friedrichshafen AG Schaltvorrichtung für mehrstufenschaltgetriebe von kraftfahrzeugen

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108305798A (zh) * 2018-02-11 2018-07-20 宁波安德奥电力设备有限公司 条形分接开关的挡位选择机构
CN114846258A (zh) * 2019-12-19 2022-08-02 麦格纳Pt有限两合公司 用于变速器单元的换挡设备的换挡鼓装置和换挡方法
CN114846258B (zh) * 2019-12-19 2024-04-12 麦格纳Pt有限两合公司 用于变速器单元的换挡设备的换挡鼓装置和换挡方法

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