DE102014003182A1

DE102014003182A1 - Betätigungsvorrichtung für eine Getriebeschalteinheit eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102014003182A1
Application number: DE102014003182.9A
Authority: DE
Inventors: Florian Paul Friedlein; Tobias Härter
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2014-03-01
Filing date: 2014-03-01
Publication date: 2015-09-03

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für eine Getriebeschalteinheit eines Kraftfahrzeugs, mit einer ersten Aktorik (10a; 10b) zur Betätigung in eine erste Schaltrichtung (11a), einer zweiten Aktorik (12a; 12b) zur Betätigung in eine zweite Schaltrichtung (13a), die zumindest ein von der ersten Schaltrichtung (11a) zumindest im Wesentlichen entkoppeltes Schaltfederelement (14a) aufweist, das dazu vorgesehen ist, eine Schaltkraft zwischenzuspeichern, und mit einem gehäusefesten Abstützelement (15a), das dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand das Schaltfederelement (14a) abzustützen, wobei die Betätigungsvorrichtung zumindest ein betätigbares Anbindungselement (16a) aufweist, das dazu vorgesehen ist, in einer Sperrposition das Schaltfederelement (14a) gegen das Abstützelement (15a) abzustützen und in einer Freigabeposition das Schaltfederelement (14a) von dem Abstützelement (15a) zu entkoppeln. Ferner betrifft die Erfindung eine Getriebeschalteinheit für ein Kraftfahrzeug, mit einer Klauenkupplung und einer solchen zur Betätigung der Klauenkupplung vorgesehenen Betätigungsvorrichtung sowie ein Verfahren zur Betätigung einer Kopplungsvorrichtung (22a) der Getriebeschalteinheit.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für eine Getriebeschalteinheit eines Kraftfahrzeugs, eine Getriebeschalteinheit mit einer Klauenkupplung einer solchen Betätigungsvorrichtung und ein Verfahren zur Betätigung einer Kopplungsvorrichtung der Getriebeschalteinheit.
Aus der DE 10 2011 082 818 A1 ist bereits eine Betätigungsvorrichtung für eine Getriebeschalteinheit eines Kraftfahrzeugs bekannt. Die Betätigungsvorrichtung aus der DE 10 2011 082 818 A1 weist eine erste Aktorik zur Betätigung in eine erste Schaltrichtung, eine zweite Aktorik mit einem Schaltfederelement zur Betätigung in eine zweite Schaltrichtung und ein gehäusefestes Abstützelement, das dazu vorgesehen ist, das Schaltfederelement abzustützen, auf. Dabei ist das Schaltfederelement von der ersten Schaltrichtung entkoppelt und dazu vorgesehen, eine Schaltkraft in die zweite Schaltrichtung zwischenzuspeichern.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine besonders dynamisch schaltende, kostengünstige Getriebeschalteinheit bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Betätigungsvorrichtung entsprechend dem Anspruch 1, eine erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Getriebeschalteinheit entsprechend dem Anspruch 10 und ein erfindungsgemäßes Verfahren entsprechend dem Anspruch 11 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung geht aus von einer Betätigungsvorrichtung für eine Getriebeschalteinheit eines Kraftfahrzeugs, mit einer ersten Aktorik zur Betätigung in eine erste Schaltrichtung, einer zweiten Aktorik zur Betätigung in eine zweite Schaltrichtung, die zumindest ein von der ersten Schaltrichtung zumindest im Wesentlichen entkoppeltes Schaltfederelement aufweist, das dazu vorgesehen ist, eine Schaltkraft zwischenzuspeichern, und mit einem gehäusefesten Abstützelement, das dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand das Schaltfederelement abzustützen.
Es wird vorgeschlagen, dass die Betätigungsvorrichtung zumindest ein betätigbares Anbindungselement aufweist, das dazu vorgesehen ist, in einer Sperrposition das Schaltfederelement gegen das Abstützelement abzustützen und in einer Freigabeposition das Schaltfederelement von dem Abstützelement zu entkoppeln. Dadurch kann das Schaltfederelement abstützend an das Abstützelement angebunden werden, wenn es gespannt ist, und von dem Abstützelement entkoppelt werden, wenn es entspannt ist, wodurch die Schaltkraft zwischen dem Abstützelement und einem Betätigungselement lediglich in definierten Betriebszuständen der Getriebeschalteinheit wirkt. Durch die Entkopplung des Schaltfederelements von dem Abstützelement kann das Schaltfederelement in seinem entspannten Zustand als Ganzes und ohne eine zumindest wesentliche Verformung relativ zu dem Abstützelement bewegt werden, wodurch ein Spannen des Schaltfederelements zur Zwischenspeicherung der in die zweite Schaltrichtung gerichteten Schaltkraft von einem Schaltvorgang in die erste Schaltrichtung getrennt werden kann, wodurch der Schaltvorgang in die erste Schaltrichtung besonders dynamisch ausgeführt werden kann. Durch das Entkoppeln des Schaltfederelements von dem Abstützelement kann das Schaltfederelement konstruktiv einfach, platzsparend und dadurch kostengünstig entlang von der ersten Schaltrichtung entkoppelt werden, wodurch eine besonders dynamische Betätigungsvorrichtung besonders einfach, platzsparend und kostengünstig ausgeführt werden kann. Durch Verwendung einer solchen Betätigungsvorrichtung kann eine besonders dynamisch schaltende, kostengünstige Getriebeschalteinheit bereitgestellt werden.
Unter einer „Getriebeschalteinheit” soll insbesondere eine Schalteinheit für ein Getriebe, vorzugsweise für ein Automatikgetriebe des Kraftfahrzeugs verstanden werden, das wenigstens eine Kopplungsvorrichtung und eine zur Betätigung der Kopplungsvorrichtung vorgesehene Betätigungsvorrichtung aufweist, die vorzugsweise zur Schaltung von zumindest einem Getriebegang vorgesehen sind. Unter einer „Kopplungsvorrichtung” soll insbesondere sowohl eine Kupplungsvorrichtung, als auch eine Bremsvorrichtung verstanden werden. Unter einer „Kupplungsvorrichtung” soll insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, zwei drehbar angeordnete Kopplungselemente wahlweise drehfest miteinander zu verbinden oder voneinander zu trennen. Unter einer „Bremsvorrichtung” soll insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, ein drehbares Kopplungselement und ein feststehendes Kopplungselement, das vorzugsweise permanent drehfest mit einem feststehenden Bauteil verbunden oder einstückig mit diesem ausgebildet ist, wahlweise drehfest miteinander zu verbinden oder voneinander zu trennen. Das feststehende Bauteil ist vorteilhaft als ein Getriebegehäuse ausgebildet. Die Kopplungsvorrichtung weist vorzugsweise eine Reibschlusseinheit und/oder eine Formschlusseinheit auf. Unter einer „Reibschlusseinheit” soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die die drehfeste Verbindung im Wesentlichen durch einen Reibschluss herstellt, wie beispielsweise eine Lamellenkupplung oder eine Lamellenbremse. Unter einer „Formschlusseinheit” soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die die drehfeste Verbindung im Wesentlichen durch einen Formschluss herstellt, wie beispielsweise eine Klauenkupplung oder eine Klauenbremse. Die Reibschlusseinheit und/oder die Formschlusseinheit sind vorzugsweise wirkungsmäßig zwischen den zwei Kopplungselementen angeordnet. Unter einer „Aktorik zur Betätigung in eine Schaltrichtung” soll insbesondere eine Aktorik verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, eine Schaltkraft zur Bewegung eines der Kopplungselemente in die entsprechende Schaltrichtung bereitzustellen, um die Kopplungsvorrichtung zu schließen oder zu öffnen. Darunter, dass „das Schaltfederelement von der ersten Schaltrichtung zumindest im Wesentlichen entkoppelt ist”, soll insbesondere verstanden werden, dass das Schaltfederelement ohne zumindest wesentlichen Einfluss auf eine in die erste Schaltrichtung gerichtete Betätigung und/oder auf eine in die erste Schaltrichtung gerichtete Schaltkraft ist, wodurch vorzugsweise beim Betätigen in die erste Schaltrichtung ein von einer Federkraft des Schaltfederelements resultierender Widerstand gegen eine in die erste Schaltrichtung gerichtete Schaltbewegung und/oder Schaltkraft fehlt und damit die Federkraft in einem Schaltvorgang in die erste Schaltrichtung vorteilhaft nicht überwunden werden muss.
Unter einem „von dem Abstützelement entkoppelten Schaltfederelement” soll insbesondere verstanden werden, dass dem Schaltfederelement eine Abstützung an dem Abstützelement fehlt. Unter einem „betätigbaren Anbindungselement” soll insbesondere ein Anbindungselement verstanden werden, das in die Sperrposition und/oder in die Freigabeposition betätigbar ist. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell ausgebildet, ausgelegt, ausgestattet und/oder angeordnet verstanden werden.
Um die Kosten weiter zu reduzieren, wird vorgeschlagen, dass die Betätigungsvorrichtung zumindest ein in die zwei Schaltrichtungen verschiebbares Betätigungselement zum Herstellen und Lösen einer drehfesten Verbindung aufweist, das dazu vorgesehen ist, das Anbindungselement zu betätigen. Dadurch können die Sperrposition und die Freigabeposition des Anbindungselements ohne eine separate und/oder aufwendige Betätigung eingestellt werden, wodurch die Kompaktheit erhöht und Kosten reduziert werden können. Unter einem „zum Herstellen und Lösen einer drehfesten Verbindung vorgesehenem Betätigungselement” soll insbesondere ein Betätigungselement zum Öffnen und Schließen der Kopplungsvorrichtung verstanden werden, das zum Betätigen eines der Kopplungselemente der Kopplungsvorrichtung bewegungstechnisch an dem Kopplungselement angebunden ist.
Zur weiteren Vereinfachung wird ferner vorgeschlagen, dass das Anbindungselement eine Kontaktfläche aufweist, die zur Einstellung der Sperrposition und der Freigabeposition vorgesehen ist, wodurch die Sperr- und Entkopplungsposition besonders einfach durch einen Kontakt und einen fehlenden Kontakt eingestellt werden können.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das Schaltfederelement sich in der Sperrposition an dem Betätigungselement und dem Anbindungselement abstützt. Dadurch kann realisiert werden, dass die von dem Schaltfederelement zwischengespeicherte Schaltkraft direkt oder bauteilreduzierend auf das Betätigungselement wirkt, wodurch eine Bauteilanzahl reduziert werden kann.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn das Schaltfederelement sich in der Freigabeposition beidseitig an dem Betätigungselement abstützt. Dadurch kann das Schaltfederelement verblockt werden und als Block mit dem Betätigungselement verschoben werden, ohne dabei seinen vor dem Verschieben aufweisenden Zustand zu verändern und/oder ohne sich dabei zu verformen.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Anbindungselement als ein Federelement ausgebildet ist, das in der Sperrposition entspannt und in der Freigabeposition gespannt ist, wodurch die Sperrposition ohne eine externe Kraft eingestellt werden kann.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist die zweite Aktorik zumindest einen zum Spannen des Schaltfederelements vorgesehenen Druckmittelraum auf, der in zumindest einem Betriebszustand teilweise durch das Anbindungselement begrenzt ist. Dadurch kann das Anbindungselement besonders platzsparend angeordnet werden, wodurch ein benötigter Bauraum reduziert werden kann.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Betätigungsvorrichtung zumindest ein zum Spannen des Schaltfederelements vorgesehenes Versorgungsventil umfasst, das einen bewegungstechnisch an das Betätigungselement angebundenen Sensorkolben aufweist.
Dadurch kann das Schaltfederelement ohne eine aufwendige und teure Steuerung und/oder Sensorik bedarfsgerecht vorgespannt werden. Vorzugsweise ist das Versorgungsventil dazu vorgesehen, den Druckmittelraum der zweiten Aktorik zum Spannen des Schaltfederelements mit einem zur Betätigung in die erste Schaltrichtung vorgesehenen Betriebsmitteldruck aus der ersten Aktorik zu versorgen.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Betätigungsvorrichtung zumindest ein druckmitteltechnisch an die erste Aktorik angebundenes Versorgungsventil aufweist, das zum Spannen des Schaltfederelements in Abhängigkeit von einem Überdruck vorgesehen ist. Dadurch kann realisiert werden, dass das Schaltfederelement erst gespannt wird, wenn der zur Betätigung in die erste Schaltrichtung vorgesehene Betriebsmitteldruck in der ersten Aktorik überschritten ist, wodurch ohne eine aufwendige und teure Steuerung und/oder Sensorik sichergestellt werden kann, dass das Schaltfederelement erst bei einer geschlossenen oder geöffneten Kopplungsvorrichtung gespannt wird.
Weiter wird eine Getriebeschalteinheit für ein Kraftfahrzeug, mit einer Klauenkupplung und einer erfindungsgemäßen, zur Betätigung der Klauenkupplung vorgesehenen Betätigungsvorrichtung vorgeschlagen, wodurch eine kostengünstige und kompakte Betätigung der Klauenkupplung realisiert werden kann.
Des Weiteren wird ein Verfahren zur Betätigung der Kopplungsvorrichtung der Getriebeschalteinheit des Kraftfahrzeugs, insbesondere mittels der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung, vorgeschlagen, in dem zur Schaltung einer ersten Schaltstellung die erste Aktorik in die erste Schaltrichtung angesteuert und zur Schaltung der zweiten Schaltstellung mittels des von der ersten Schaltrichtung zumindest im Wesentlichen entkoppelten Schaltfederelements die Schaltkraft in die zweite Schaltrichtung zwischengespeichert wird, wobei das Schaltfederelement zur Zwischenspeicherung der Schaltkraft gegen das Abstützelement abgestützt und zur Entkopplung von der ersten Aktorik von dem Abstützelement entkoppelt wird. Dadurch kann das Schaltfederelement besonders kostengünstig und kompakt von der ersten Schaltrichtung entkoppelt werden.
Für das Verfahren wird ferner vorgeschlagen, dass das Schaltfederelement zur Schaltung der ersten Schaltstellung in einem entspannten Zustand in die erste Schaltrichtung bewegt wird, wodurch vorteilhaft verhindert werden kann, dass das Schaltfederelement gegen die zur Einstellung der ersten Schaltstellung vorgesehene Schaltkraft wirkt.
Insbesondere ist für das Verfahren vorteilhaft, wenn das von dem Abstützelement entkoppelte Schaltfederelement während geschalteter ersten Schaltstellung von einem entspannten Zustand in einen gespannten Zustand überführt und anschließend an dem Abstützelement abgestützt wird. Dadurch kann der gespannte Zustand des Schaltfederelements durch Abstützen an dem Abstützelement gehalten werden.
Weiter ist es für das Verfahren vorteilhaft, wenn zum Spannen des Schaltfederelements ein Betriebsmitteldruck in Abhängigkeit von einer Position des in die zwei Schaltrichtungen verschiebbaren Betätigungselements bereitgestellt wird, wodurch ein vorteilhafter Zeitpunkt zur Zwischenspeicherung der in die zweite Schaltrichtung gerichteten Schaltkraft gefunden werden kann.
Für das Verfahren ist ferner vorteilhaft, wenn zum Spannen des Schaltfederelements ein Betriebsmittelüberdruck aus der ersten Aktorik genutzt wird, wodurch realisiert werden kann, dass das Schaltfederelement erst bei vollständig eingestellter erster Schaltstellung gespannt wird.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:
1 schematisiert eine Getriebeschalteinheit mit einer Klauenkupplung und einer zur Betätigung der Klauenkupplung vorgesehenen Betätigungsvorrichtung mit einem Schaltfederelement, wobei die Klauenkupplung geöffnet und das Schaltfederelement entspannt ist,
2 schematisiert die Getriebeschalteinheit, wobei die Klauenkupplung geschlossen und das Schaltfederelement entspannt ist,
3 schematisiert die Getriebeschalteinheit, wobei die Klauenkupplung geschlossen und das Schaltfederelement gespannt ist,
4 schematisiert ein zum Spannen des Schaltfederelements vorgesehenes Versorgungsventil bei geöffneter Klauenkupplung,
5 schematisiert das Versorgungsventil bei geschlossener Klauenkupplung,
6 schematisiert ein alternatives Versorgungsventil bei geöffneter Klauenkupplung,
7 schematisiert das Versorgungsventil aus der 6 bei geschlossener Klauenkupplung,
8 eine Konstruktionszeichnung eines axialen Schnitts einer alternativen Betätgigungsvorrichtung und
9 eine räumliche Konstruktionszeichnung der alternativen Betätigungsvorrichtung.
Die 1 bis 5 zeigen schematisiert eine Getriebeschalteinheit für ein Kraftfahrzeug, mit einer als Klauenkupplung ausgebildeten Kopplungsvorrichtung 22a und einer zur Betätigung der als Klauenkupplung ausgebildeten Kopplungsvorrichtung 22a vorgesehenen Betätigungsvorrichtung. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Betätigungsvorrichtung zur Betätigung einer als Klauenkupplung ausgebildeten Kopplungsvorrichtung 22a vorgesehen, wobei grundsätzlich auch denkbar ist, dass die Betätigungsvorrichtung zur Betätigung einer als Klauenbremse, einer als Lamellenkupplung oder einer als Lamellenbremse ausgebildeten Kopplungsvorrichtung verwendet wird. Weiter ist es grundsätzlich denkbar, dass die Betätigungsvorrichtung zur Betätigung einer anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Schalteinheit in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang vorgesehen ist, wie beispielsweise zur Betätigung einer Trenn- und/oder Anfahrkupplung.
Die Kopplungsvorrichtung 22a weist ein erstes drehbares Kopplungselement 23a und ein zweites drehbares Kopplungselement 24a auf, die schaltbar drehfest miteinander verbindbar oder von einander lösbar sind. Die Kopplungsvorrichtung 22a weist eine erste Schaltstellung und eine zweite Schaltstellung auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist die erste Schaltstellung als ein geschlossener Zustand und die zweite Schaltstellung als ein geöffneter Zustand ausgebildet. Zur drehfesten Verbindung und damit zur Schaltung der ersten Schaltstellung weisen die Kopplungselemente 23a, 24a zueinander korrespondierende Klauen oder Verzahnungen auf, die in der ersten Schaltstellung der Kopplungsvorrichtung 22a ineinander greifen. Zum Herstellen und Lösen der drehfesten Verbindung und damit zur Schaltung der Schaltstellungen ist das erste Kopplungselement 23a axial verschiebbar angeordnet. Die Kopplungsvorrichtung 22a ist in den 1 und 4 geöffnet und in den 2, 3 und 5 geschlossen.
Zur Betätigung der Kopplungsvorrichtung 22a weist die Betätigungsvorrichtung eine erste Aktorik 10a und eine der ersten Aktorik 10a entgegenwirkende zweite Aktorik 12a auf. Die erste Aktorik 10a ist zur Betätigung der Kopplungsvorrichtung 22a in eine erste Schaltrichtung 11a und die zweite Aktorik 12a zur Betätigung der Kopplungsvorrichtung 22a in eine zweite Schaltrichtung 13a vorgesehen. Die Schaltrichtungen 11a, 13a sind einander entgegengerichtet. Die erste Schaltrichtung 11a ist zur Schaltung der ersten Schaltstellung und die zweite Schaltrichtung 13a zur Schaltung der zweiten Schaltstellung der Kopplungsvorrichtung 22a vorgesehen. Die erste Aktorik 10a ist dazu vorgesehen, die Kopplungsvorrichtung 22a in Schließrichtung zu betätigen und damit zu schließen. Die zweite Aktorik 12a ist dazu vorgesehen, die Kopplungsvorrichtung 22a in Öffnungsrichtung zu betätigen und damit zu öffnen.
Zur Betätigung der Kopplungsvorrichtung 22a in die erste Schaltrichtung 11a ist die erste Aktorik 10a dazu vorgesehen, das erste Kopplungselement 23a in die erste Schaltrichtung 11a axial zu verschieben. Zur Betätigung der Kopplungsvorrichtung 22a in die zweite Schaltrichtung 13a ist die zweite Aktorik 12a dazu vorgesehen, das erste Kopplungselement 23a in die zweite Schaltrichtung 13a axial zu verschieben.
Zum Verschieben des ersten Kopplungselements 23a weist die Betätigungsvorrichtung ein Betätigungselement 17a auf, das bewegungstechnisch mit dem ersten Kopplungselement 23a verbunden ist. Das Betätigungselement 17a ist einstückig mit dem Kopplungselement 23a ausgebildet. Die erste Aktorik 10a ist dazu vorgesehen, mit einer in die erste Schaltrichtung 11a gerichteten Schaltkraft auf das Betätigungselement 17a einzuwirken. Die zweite Aktorik 12a ist dazu vorgesehen, mit einer in die zweite Schaltrichtung 13a gerichteten Schaltkraft auf das Betätigungselement 17a einzuwirken. Das Betätigungselement 17a ist als ein Betätigungskolben ausgebildet.
Zur Bereitstellung der in die erste Schaltrichtung 11a gerichteten Schaltkraft weist die erste Aktorik 10a einen Druckmittelraum 29a auf, in dem zur Betätigung der Kopplungsvorrichtung 22a in die erste Schaltrichtung 11a ein Betriebsmitteldruck aufbaubar ist. Zur Schaltung der ersten Schaltstellung der Kopplungsvorrichtung 22a wird die erste Aktorik 10a in die erste Schaltrichtung 11a angesteuert. Die in die erste Schaltrichtung 11a gerichtete Schaltkraft ist als ein Betriebsmitteldruck ausgebildet. Die erste Aktorik 10a ist hydraulisch ausgebildet. Damit ist die in die erste Schaltrichtung 11a gerichtete Schaltkraft hydraulisch. Grundsätzlich kann die erste Aktorik 10a auch pneumatisch ausgebildet sein.
Die zweite Aktorik 12a weist ein Schaltfederelement 14a auf, das dazu vorgesehen ist, die in die zweite Schaltrichtung 13a gerichtete Schaltkraft zwischenzuspeichern. Die in die zweite Schaltrichtung 13a gerichtete Schaltkraft ist als eine Federkraft ausgebildet. Zur Realisierung einer hohen Dynamik des Betätigungselements 17a entlang der ersten Schaltrichtung 11a ist das Schaltfederelement 14a von der ersten Schaltrichtung 11a entkoppelt. Zur Schaltung der zweiten Schaltstellung der Kopplungsvorrichtung 22a wird mittels des von der ersten Schaltrichtung 11a entkoppelten Schaltfederelements 14a die Schaltkraft in die zweite Schaltrichtung 13a zwischengespeichert und erst bei Bedarf freigegeben.
Um die Federkraft des Schaltfederelements 14a als die in die zweite Schaltrichtung 13a gerichtete Schaltkraft zu nutzen, weist die Betätigungsvorrichtung ein gehäusefestes Abstützelement 15a auf, das dazu vorgesehen ist, das Schaltfederelement 14a abzustützen. Das Betätigungselement 17a ist axial verschiebbar auf dem Abstützelement 15a angeordnet. Das Betätigungselement 17a, das Schaltfederelement 14a und das Abstützelement 15a sind in der Art zueinander angeordnet, so dass durch das Abstützen des Schaltfederelements 14a an dem Abstützelement 15a und dem Betätigungselement 17a aus der Federkraft des Schaltfederelements 14a die in die zweite Schaltrichtung 13a gerichtete Schaltkraft resultiert. Das Schaltfederelement 14a ist in der Art angeordnet, so dass es beim Abstützen an dem Abstützelement 15a und dem Betätigungselement 17a versucht, das Abstützelement 15a und das Betätigungselement 17a relativ zueinander zu bewegen. Das Schaltfederelement 14a ist radial innerhalb des Betätigungselements 17a angeordnet.
Zur Entkopplung des Schaltfederelements 14a von der ersten Schaltrichtung 11a ist die Abstützung des Schaltfederelements 14a von dem Abstützelement 15a lösbar. Dazu weist die Betätigungsvorrichtung ein betätigbares Anbindungselement 16a auf, das dazu vorgesehen ist, in einer Sperrposition das Schaltfederelement 14a gegen das Abstützelement 15a abzustützen und in einer Freigabeposition das Schaltfederelement 14a von dem Abstützelement 15a zu entkoppeln. Das Schaltfederelement 14a wird zur Zwischenspeicherung der in die zweite Schaltrichtung 11a gerichteten Schaltkraft gegen das Abstützelement 15a abgestützt und zur Entkopplung von der ersten Schaltrichtung 11a von dem Abstützelement 15a entkoppelt. In den 1 und 2 befindet sich das Anbindungselement 16a in der Freigabeposition und in der 3 in der Sperrposition.
Zur Bereitstellung der Sperrposition und der Freigabeposition weist das Anbindungselement 16a ein Federelement 42a auf. Das Federelement 42a wirkt in dieser Ausführungsform in radialer Richtung. Das Anbindungselement 16 weist ferner auf seiner einen axialen Seite ein radial bewegliches Ende auf. Das Anbindungselement 16a ist auf seiner anderen axialen Seite fest an dem Abstützelement 15a angebunden. Zur Anbindung des Anbindungselements 16a an dem Abstützelement 15a weist die Betätigungsvorrichtung ein Befestigungselement 35a mit einem Gewinde auf, welches über ein korrespondierendes Gewinde des Abstützelements 15a mit dem Abstützelement 15a verschraubt ist. Das Befestigungselement 35a ist als eine Halteschraube ausgebildet. Zur Befestigung des Anbindungselements 16a an dem Befestigungselement 35a weist die Betätigungsvorrichtung ein Sicherungselement 36a. Das Sicherungselement 36a befestigt das feste axiale Ende des Anbindungselements 16a an dem Befestigungselement 35a.
Das Schaltfederelement 14a stützt sich in der Sperrposition des Anbindungselements 16a mit einem axialen Ende an dem Betätigungselement 17a und mit einem gegenüberliegenden axialen Ende an dem Anbindungselement 16a ab. Das Schaltfederelement 14a stützt sich in der Sperrposition des Anbindungselements 16a über das Anbindungselement 16a an dem Abstützelement 15a ab. Das Anbindungselement 16a ist dazu vorgesehen, in seiner Sperrposition einen gespannten Zustand des Schaltfederelements 14a aufrechtzuerhalten. In der Sperrposition des Anbindungselements 16a stützt sich das Schaltfederelement 14a in der Art an dem Anbindungselement 16a und dem Betätigungselement 17a ab, so dass es versucht das Betätigungselement 17a in die zweite Schaltrichtung 13a zu verschieben.
In der Freigabeposition stützt sich das Schaltfederelement 14a beidseitig und damit mit beiden axialen Enden an dem Betätigungselement 17a ab. In der Freigabeposition des Anbindungselements 16a ist das Schaltfederelement 14a mit dem Betätigungselement 17a verblockt. Das Schaltfederelement 14a ist in der Freigabeposition des Anbindungselements 16a in dem Betätigungselement 17a leicht vorgespannt.
Das Anbindungselement 16a ist als eine Hülse ausgebildet. Es ist als ein Federelement ausgebildet, das in der Sperrposition entspannt und in der Freigabeposition radial gespannt ist. Das Anbindungselement 16a weist in seiner Grundstellung und damit in seiner unbetätigten oder kraftlosen Stellung die Sperrposition auf. Das Anbindungselement 16a ist als eine Federhülse ausgebildet.
Zur permanenten Abstützung des Schaltfederelements 14a an dem Betätigungselement 17a weist die Betätigungsvorrichtung ein Stützelement 25a auf, das fest mit dem Betätigungselement 17a verbunden ist. Das Schaltfederelement 14a stützt sich über das Stützelement 25a permanent an dem Betätigungselement 17a ab. Das Stützelement 25a ist radial innerhalb des Betätigungselements 17a angeordnet. Es ist axial verschiebbar auf dem Abstützelement 15a angeordnet. Das Stützelement 25a ist als eine Stützscheibe ausgebildet.
Zur variablen oder schaltbaren Abstützung des Schaltfederelements 14a an dem Abstützelement 15a oder an dem Betätigungselement 17a weist die Betätigungsvorrichtung einen Stütz- und Spannkolben 26a auf, der zum Spannen des Schaltfederelements 14a vorgesehen ist. Das Schaltfederelement 14a stützt sich über den Stütz- und Spannkolben 26a variabel oder schaltbar entweder an dem Abstützelement 15a oder an dem Betätigungselement 17a ab. Der Stütz- und Spannkolben 26a stützt sich in der Sperrposition über das Anbindungselement 16a an dem Abstützelement 15a ab. Somit stützt sich das Schaltfederelement 14a in der Freigabeposition des Anbindungselements 16a über den Stütz- und Spannkolben 26a an dem Betätigungselement 17a und in der Sperrposition des Anbindungselements 16a über den Stütz- und Spannkolben 26a und das Anbindungselement 16a an dem Abstützelement 15a ab.
Der Stütz- und Spannkolben 26a ist axial verschiebbar mit dem Betätigungselement 17a und dem Abstützelement 15a verbunden. Der Stütz- und Spannkolben 26a ist radial innerhalb des Betätigungselements 17a angeordnet. Das Schaltfederelement 14a ist mit einem seiner axialen Enden an dem Stützelement 25a und mit seinem anderen axialen Ende an dem Stütz- und Spannkolben 26a angebunden. Das Schaltfederelement 14a versucht in dem gespannten Zustand das Stützelement 25a und den Stütz- und Spannkolben 26a axial voneinander wegzudrücken. Der Stütz- und Spannkolben 26a liegt in der Sperrposition des Anbindungselements 16a an dem Anbindungselement 16a und in der Freigabeposition des Anbindungselements 16a an dem Betätigungselement 17a an.
Das Betätigungselement 17a ist zur Betätigung des Anbindungselements 16a von der Sperrposition in die Freigabeposition vorgesehen. Dazu weist das Betätigungselement 17a einen radialen Vorsprung 37a auf, der sich radial nach Innen erstreckt. Der Vorsprung 37a des Betätigungselements 17a ist mit einer axial gerichteten Fläche zur Abstützung des Schaltfederelements 14a und mit einer radial nach Innen gerichteten Fläche zur Betätigung des Anbindungselements 16a vorgesehen. Der Stütz- und Spannkolben 26a liegt axial und das Anbindungselement 16a liegt radial an dem Vorsprung 37a des Betätigungselements 17a an, wenn sich das Anbindungselement 16a in der Freigabeposition befindet, die Kopplungsvorrichtung 22a in der zweiten Schaltstellung geschaltet und das Schaltfederelement 14a entspannt ist (vgl. 1). Der Stütz- und Spannkolben 26a liegt axial an dem Vorsprung 37a des Betätigungselements 17a und das Anbindungselement 16a radial an dem Stütz- und Spannkolben 26a an, wenn sich das Anbindungselement 16a in der Freigabeposition befindet, die Kopplungsvorrichtung 22a in der ersten Schaltstellung geschaltet und das Schaltfederelement 14a entspannt ist (vgl. 2). Der Stütz- und Spannkolben 26a liegt axial an dem Anbindungselement 16a an, wenn sich das Anbindungselement 16a in der Sperrposition befindet, die Kopplungsvorrichtung 22a in der ersten Schaltstellung geschaltet und das Schaltfederelement 14a gespannt ist (vgl. 3).
Das Anbindungselement 16a ist radial innerhalb des Betätigungselements 17a angeordnet. Zur Einstellung der Sperrposition und der Freigabeposition weist das Anbindungselement 16a eine schräge Kontaktfläche 18a auf. Zur Betätigung des Anbindungselement 16a in die Freigabeposition drückt das Betätigungselement 17a in Abhängigkeit seiner axialen Position das radial bewegliche Ende des Anbindungselements 16a durch einen Kontakt der Kontaktfläche 18a in die Freigabeposition. Die Kontaktfläche 18a ist dem radialen Vorsprung 37a des Betätigungselements 17a zugewandt. Das Anbindungselement 16a ist in der Freigabeposition gespannt. Der Stütz- und Spannkolben 26a hält in Abhängigkeit seiner axialen Position das radial bewegliche Ende des Anbindungselements 16a durch einen Kontakt der Kontaktfläche 18a in der Freigabeposition. In Abhängigkeit seiner axialen Position und damit in Abhängigkeit eines Spannzustands des Schaltfederelements 14a gibt der Stütz- und Spannkolben 26a das radial bewegliche Ende des Anbindungselements 16a durch fehlenden Kontakt der Kontaktfläche 18a frei. Durch die Freigabe des radial beweglichen Endes des Anbindungselements 16a stellt sich die Sperrposition des Anbindungselements 16a federkraftbedingt selbstständig ein.
Zum Spannen des Schaltfederelements 14a weist die zweite Aktorik 12a einen Druckmittelraum 19a auf, der zum druckmittelbedingten axialen Verschieben des Stütz- und Spannkolbens 26a in Richtung des Stützelements 25a vorgesehen ist. Der Druckmittelraum 19a ist in der Freigabeposition des Anbindungselements 16a durch das Betätigungselement 17a und den Stütz- und Spannkolben 26a zumindest im Wesentlichen fluiddicht begrenzt. In der Sperrposition des Anbindungselements 16a ist der Druckmittelraum 19a durch das Betätigungselement 17a, den Stütz- und Spannkolben 26a und das Anbindungselement 16a zumindest im Wesentlichen fluiddicht begrenzt. Das Anbindungselement 16a weist eine Federkraft auf, die größer ist, als der in dem Druckmittelraum 19a aufgebaute Betriebsmitteldruck, wodurch ein Betätigen des Anbindungselements 16a in die Freigabeposition durch den in dem Druckmittelraum 19a. aufgebauten Betriebsmitteldruck verhindert ist. Die schräge Kontaktfläche 18a des Anbindungselements 16a stellt einen Hebel bereit, durch den die von dem Schaltfederelement 14a bereitgestellte Schaltkraft ausreicht, dass das Betätigungselement 17a das Anbindungselement 16a in die Freigabeposition betätigt.
Zum Spannen des Schaltfederelements 14a weist die Betätigungsvorrichtung ferner ein Versorgungsventil 20a auf, das zur Druckmittelversorgung des Druckmittelraums 19a vorgesehen ist (vgl. auch die 4 und 5). Das Versorgungsventil 20a ist druckmitteltechnisch an die erste Aktorik 10a angebunden. Das Versorgungsventil 20a verbindet zum Spannen des Schaltfederelements 14a den zum Spannen des Schaltfederelements 14a vorgesehenen Druckmittelraum 19a strömungstechnisch mit dem zur Betätigung in die erste Schaltrichtung 11a vorgesehenen Druckmittelraum 29a. Der Betriebsmitteldruck in dem zur Betätigung in die erste Schaltrichtung 11a vorgesehenen Druckmittelraum 29a wird zum Spannen des Schaltfederelements 14a genutzt. Das Versorgungsventil 20a ist strömungstechnisch zwischen dem zum Spannen des Schaltfederelements 14a vorgesehenen Druckmittelraum 19a und dem zur Betätigung in die erste Schaltrichtung 11a vorgesehenen Druckmittelraum 29a angeordnet.
Das Versorgungsventil 20a ist dazu vorgesehen, den Betriebsmitteldruck in dem Druckmittelraum 19a in Abhängigkeit des Betätigungszustands der Kopplungsvorrichtung 22a einzustellen. Dazu versorgt das Versorgungsventil 20a den zum Spannen des Schaltfederelements 14a vorgesehenen Druckmittelraum 19a in Abhängigkeit der axialen Position des Betätigungselements 17a mit einem Betriebsmittel aus dem zur Betätigung in die erste Schaltrichtung 11a vorgesehenen Druckmittelraum 29a. Das Versorgungsventil 20a weist einen bewegungstechnisch an das Betätigungselement 17a angebunden Sensorkolben 21a auf. Zur bewegungstechnischen Anbindung an das Betätigungselement 17a weist das Versorgungsventil 20a ein Federelement 38a auf, das den Sensorkolben 21a gegen das Betätigungselement 17a drückt. Das Federelement 38a drückt den Sensorkolben 21a in die erste Schaltrichtung 11a. Durch die Bewegung in die zweite Schaltrichtung 13a spannt das Betätigungselement 17a das Federelement 38a des Versorgungsventils 20a.
Das Versorgungsventil 20a umfasst einen Druckmittelanschluss 27a, der strömungstechnisch an den zur Betätigung in die erste Schaltrichtung 11a vorgesehenen Druckmittelraum 29a angebunden ist, einen Druckmittelanschluss 28a, der strömungstechnisch an den zum Spannen des Schaltfederelements 14a vorgesehenen Druckmittelraum 19a angebunden ist und einen Druckmittelanschluss 31a, der strömungstechnisch an ein druckloses Betriebsmittelreservoir 32a angebunden ist. Der Sensorkolben 21a verbindet in Abhängigkeit von seiner axialen Position und damit in Abhängigkeit der axialen Position des Betätigungselements 17a entweder die Druckmittelanschlüsse 27a, 28a oder die Druckmittelanschlüsse 28a, 31a strömungstechnisch miteinander. Damit verbindet der Sensorkolben 21a in Abhängigkeit von seiner axialen Position und damit in Abhängigkeit der axialen Position des Betätigungselements 17a entweder den zur Betätigung in die erste Schaltrichtung 11a vorgesehenen Druckmittelraum 29a und den zum Spannen des Schaltfederelements 14a vorgesehenen Druckmittelraum 19a oder den zum Spannen des Schaltfederelements 14a vorgesehenen Druckmittelraum 19a und das drucklose Betriebsmittelreservoir 32a strömungstechnisch miteinander.
In der zweiten Schaltstellung der Kopplungsvorrichtung 22a trennt der Sensorkolben 21a den zur Betätigung in die erste Schaltrichtung 11a vorgesehenen Druckmittelraum 29a und den zum Spannen des Schaltfederelements 14a vorgesehenen Druckmittelraum 19a strömungstechnisch voneinander und verbindet den zum Spannen des Schaltfederelements 14a vorgesehenen Druckmittelraum 19a und das drucklose Betriebsmittelreservoir 32a strömungstechnisch miteinander (vgl. 4), wodurch der zum Spannen des Schaltfederelements 14a vorgesehene Druckmittelraum 19a drucklos ist. In der ersten Schaltstellung der Kopplungsvorrichtung 22a verbindet der Sensorkolben 21a den zur Betätigung in die erste Schaltrichtung 11a vorgesehenen Druckmittelraum 29a und den zum Spannen des Schaltfederelements 14a vorgesehenen Druckmittelraum 19a strömungstechnisch miteinander und trennt den zum Spannen des Schaltfederelements 14a vorgesehenen Druckmittelraum 19a und das drucklose Betriebsmittelreservoir 32a strömungstechnisch voneinander (vgl. 5), wodurch der zum Spannen des Schaltfederelements 14a vorgesehene Druckmittelraum 19a druckbehaftet ist.
Grundsätzlich ist es denkbar, dass ein Betriebsmittel zum Spannen des Schaltfederelements 14a aus einem von dem zur Betätigung in die erste Schaltrichtung 11a vorgesehenen Druckmittelraum 29a unabhängigen Druckmittelsystem abgezweigt wird. Dabei kann nach dem Spannen des Schaltfederelements 14a der zum Spannen des Schaltfederelements 14a vorgesehene Druckmittelraum 19a drucklos geschaltet werden, wobei der gespannte Zustand des Schaltfederelements 14a von dem in der Sperrposition befindlichen Anbindungselement 16a aufrechterhalten wird. Dadurch kann auf eine Beaufschlagung des zum Spannen des Schaltfederelements 14a vorgesehenen Druckmittelraum 19a nach erfolgter Verspannung des Schaltfederelements 14a während der in der ersten Schaltstellung geschalteten Kopplungsvorrichtung 22a verzichtet werden.
Zur zuverlässigen Einstellung von definierten Positionen des Sensorkolbens 21a weist die Betätigungsvorrichtung zwei Rastierungseinheiten 39a, 40a auf, die den Sensorkolben 21a in den definierten Positionen überdrückbar oder lösbar verrastet. Die Rastierungseinheit 39a verrastet den Sensorkolben 21a in der axialen Position, in dem der zum Spannen des Schaltfederelements 14a vorgesehene Druckmittelraum 19a von dem zur Betätigung in die erste Schaltrichtung 11a vorgesehenen Druckmittelraum 29a getrennt und mit dem drucklosen Betriebsmittelreservoir 32a verbunden ist. Die Rastierungseinheit 40a verrastet den Sensorkolben 21a in der axialen Position, in dem der zum Spannen des Schaltfederelements 14a vorgesehene Druckmittelraum 19a mit dem zur Betätigung in die erste Schaltrichtung 11a vorgesehenen Druckmittelraum 29a verbunden und von dem drucklosen Betriebsmittelreservoir 32a getrennt ist. Die Verrastungen der Rastierungseinheiten 39a, 40a sind durch die Verschiebung des Betätigungselements 17a in die entsprechende Schaltrichtung 11a, 13a überdrückbar und damit wieder lösbar.
Im Folgenden wird ein Vorgang beschrieben, in dem die Kopplungsvorrichtung 22a mittels der Betätigungsvorrichtung ausgehend von der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung und ausgehend von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung betätigt wird. Zur Schaltung der ersten Schaltstellung der Kopplungsvorrichtung 22a wird ausgehend von der zweiten Schaltstellung der Kopplungsvorrichtung 22a das Kopplungselement 23a in die erste Schaltrichtung 11a verschoben. Dazu wird mittels der ersten Aktorik 10a das Betätigungselement 17a mit der in die erste Schaltrichtung 11a gerichteten Schaltkraft beaufschlagt und dadurch in die erste Schaltrichtung 11a bewegt, bis die Kopplungselemente 23a, 24a drehfest miteinander verbunden sind. In der ersten Schaltstellung der Kopplungsvorrichtung 22a wird das Anbindungselement 16a durch das Betätigungselement 17a in die Freigabeposition betätigt und in dieser gehalten, wodurch das Anbindungselement 16a radial gespannt ist. Während der Betätigung in die erste Schaltrichtung 11a zur Einstellung der ersten Schaltstellung der Kopplungsvorrichtung 22a ist das Schaltfederelement 14a von dem Abstützelement 15a entkoppelt. Dadurch ist das Schaltfederelement 14a entspannt und stützt sich beidseitig an dem Betätigungselement 17a ab. Durch die beidseitige Abstützung des Schaltfederelements 14a an dem Betätigungselement 17a werden das Schaltfederelement 14a, das Stützelement 25a und der Stütz- und Spannkolben 26a gemeinsam mit dem Betätigungselement 17a in die erste Schaltrichtung 11a bewegt, ohne dass der Zustand des Schaltfederelements 14a verändert und/oder ohne dass sie relativ zueinander bewegt wird. Das Schaltfederelement 14a wird zur Schaltung der ersten Schaltstellung der Kopplungsvorrichtung 22a in dem entspannten Zustand in die erste Schaltrichtung 11a bewegt. Durch die gemeinsame Bewegung des Stütz- und Spannkolbens 26a und des Betätigungselements 17a in die erste Schaltrichtung 11a, wird der Kontakt zwischen dem Betätigungselement 17a und der Kontaktfläche 18a des Anbindungselements 16a aufgelöst und der Kontakt zwischen dem Stütz- und Spannkolben 26a und der Kontaktfläche 18a des Anbindungselements 16a hergestellt, wodurch die Freigabeposition des Anbindungselements 16a bei in der ersten Schaltstellung geschalteter Kopplungsvorrichtung 22a und entspanntem Schaltfederelement 14a durch den Stütz- und Spannkolben 26a aufrechterhalten wird. Das Schaltfederelement 14a ist damit von der ersten Schaltrichtung 11a entkoppelt, wodurch eine Notwendigkeit einer Überwindung der Federkraft des Schaltfederelements 14a zur Schaltung der ersten Schaltstellung der Kopplungsvorrichtung 22a entfällt. Erst wenn die Kopplungsvorrichtung 22a in der ersten Schaltstellung geschaltet ist, wird das Schaltfederelement 14a gespannt und damit die in die zweite Schaltrichtung 13a gerichtete Schaltkraft aufgebaut. Während in der ersten Schaltstellung geschalteter Kopplungsvorrichtung 22a wird das von dem Abstützelement 15a entkoppelte Schaltfederelement 14a von dem entspannten Zustand in den gespannten Zustand überführt und anschließend an dem Abstützelement 15a abgestützt.
Zum Spannen des Schaltfederelements 14a wird der Druckmittelraum 19a während in der ersten Schaltstellung geschalteter Kopplungsvorrichtung 22a mit dem Betriebsmittel aus der ersten Aktorik 10a versorgt, wodurch in dem Druckmittelraum 19a zum Spannen des Schaltfederelements 14a ein Betriebsmitteldruck aufgebaut wird. In dem zum Spannen des Schaltfederelements 14a vorgesehenem Druckmittelraum 19a und in dem zur Betätigung in die erste Schaltrichtung 11a vorgesehenem Druckmittelraum 29a herrscht der selbe Betriebsmitteldruck. Zum Spannen des Schaltfederelements 14a wird der Betriebsmitteldruck in Abhängigkeit von der axialen Position des in die zwei Schaltrichtungen 11a, 13a verschiebbaren Betätigungselements 17a bereitgestellt. Der Druckmittelraum 19a wird in Abhängigkeit der axialen Position des Sensorkolbens 21a des Versorgungsventils 20a und damit in Abhängigkeit der axialen Position des Betätigungselements 17a mit dem Betriebsmittel aus dem Druckmittelraum 29a der ersten Aktorik 10a versorgt. Zur Druckmittelversorgung des Druckmittelraums 19a wird der Druckmittelraum 19a bei einer bestimmten axialen Position des Sensorkolbens 21a und damit bei einer bestimmten axialen Position des Betätigungselements 17a strömungstechnisch mit dem Druckmittelraum 29a der ersten Aktorik 10a verbunden.
Durch den Betriebsmitteldruck in dem Druckmittelraum 19a der zweiten Aktorik 12a wird der Stütz- und Spannkolben 26a in Richtung des Stützelements 25a bewegt, wodurch das Schaltfederelement 14a axial gespannt wird. In Abhängigkeit der axialen Position des Stütz- und Spannkolbens 26a und damit in Abhängigkeit des Spannzustands des Schaltfederelements 14a entspannt sich das Anbindungselement 16a, wodurch sich die Sperrposition des Anbindungselements 16a selbstständig einstellt. Ab einer bestimmten axialen Position des Stütz- und Spannkolbens 26a wird der Kontakt zwischen dem Stütz- und Spannkolben 26a und der Kontaktfläche 18a des Anbindungselements 16a aufgelöst, wodurch das Anbindungselement 16a selbstständig in die Sperrposition übergeht. In der Sperrposition wird das Schaltfederelement 14a über den Stütz- und Spannkolben 26a und das Anbindungselement 16a an dem Abstützelement 15a abgestützt.
Zur Schaltung der zweiten Schaltstellung der Kopplungsvorrichtung 22a wird der Betriebsmitteldruck in dem zur Betätigung in die erste Schaltrichtung 11a vorgesehenen Druckmittelraum 29a abgebaut, wodurch die in die zweite Schaltrichtung 13a wirkende und durch die Schaltfederelement 14a zwischengespeicherte Schaltkraft die in die erste Schaltrichtung 11a gerichtete Schaltkraft übersteigt. Dadurch bewegt sich das Betätigungselement 17a in die zweite Schaltrichtung 13a, wodurch der Sensorkolben 21a in Abhängigkeit seiner axialen Position den zum Spannen des Schaltfederelements 14a vorgesehenen Druckmittelraum 19a an das drucklose Betriebsmittelreservoir 32a anbindet und das Betriebsmittel aus dem Druckmittelraum 19a strömt. Dabei entspannt sich das Schaltfederelement 14a weiter, wodurch das Betätigungselement 17a durch das Schaltfederelement 14a in die zweite Schaltrichtung 13a weiter bewegt wird. Durch die Bewegung des Betätigungselements 17a wird der Kontakt zwischen dem Betätigungselement 17a und der Kontaktfläche 18a des Anbindungselements 16a wieder hergestellt, wodurch die Freigabeposition des Anbindungselements 16a wieder eingestellt wird und das Schaltfederelement 14a von dem Abstützelement 15a entkoppelt wird. Damit ist die Kopplungsvorrichtung 22a in der zweiten Schaltstellung geschaltet, das Schaltfederelement 14a entspannt und das Anbindungselement 16a in der Freigabeposition radial verspannt.
In diesem Ausführungsbeispiel wird der geschlossene Zustand der Kopplungsvorrichtung 22a aktiv durch die erste Aktorik 10a und der offene Zustand der Kopplungsvorrichtung 22a passiv durch das Schaltfederelement 14a eingestellt. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass der offene Zustand der Kopplungsvorrichtung 22a aktiv durch die erste Aktorik 10a und der geschlossene Zustand der Kopplungsvorrichtung 22a passiv durch das Schaltfederelement 14a eingestellt wird.
In den 6 und 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen insbesondere auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels der 1 bis 5 verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der 1 bis 5 durch den Buchstaben b in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der 6 und 7 ersetzt. Bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, kann grundsätzlich auch auf die Zeichnung und/oder die Beschreibung des Ausführungsbeispiels der 1 bis 5 verwiesen werden.
In den 6 und 7 ist schematisiert ein alternativ ausgebildetes Versorgungsventil 20b einer Betätigungsvorrichtung für eine Getriebeschalteinheit eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Das Versorgungsventil 20b ist zur Druckmittelversorgung eines Druckmittelraums 19b einer zweiten Aktorik 12b zum Spannen eines nicht dargestellten Schaltfederelements vorgesehen. Im Unterschied zu dem vorherigen Ausführungsbeispiel ist das Versorgungsventil 20b zum Spannen des Schaltfederelements in Abhängigkeit eines Überdrucks in einer ersten Aktorik 10b vorgesehen. Das Versorgungsventil 20b versorgt den zum Spannen des Schaltfederelements vorgesehenen Druckmittelraum 19b mit einem Betriebsmittel, wenn in einem zur Betätigung in eine erste Schaltrichtung vorgesehenen Druckmittelraum 29b der ersten Aktorik 10b ein in die erste Schaltrichtung wirkender Überdruck herrscht oder ein Betriebsmittelüberschuss vorliegt. Das Versorgungsventil 20b verbindet den zum Spannen des Schaltfederelements vorgesehenen Druckmittelraum 19b und den zur Betätigung in die erste Schaltrichtung vorgesehenen Druckmittelraum 29b der ersten Aktorik 10b strömungstechnisch miteinander, wenn in dem zur Betätigung in die erste Schaltrichtung vorgesehenen Druckmittelraum 29b der ersten Aktorik 10b ein Überdruck herrscht. Das Versorgungsventil 20b versorgt den zum Spannen des Schaltfederelements vorgesehenen Druckmittelraum 19b mit dem Betriebsmittel aus dem zur Betätigung in die erste Schaltrichtung vorgesehenen Druckmittelraum 29b der ersten Aktorik 10b. Das Versorgungsventil 20b zweigt ein zur Schaltung einer ersten Schaltstellung einer Kopplungsvorrichtung vorgesehenes, überschüssiges Betriebsmittel aus der ersten Aktorik 10b ab. Zum Spannen des Schaltfederelements wird ein Betriebsmittelüberdruck in der ersten Aktorik 10b genutzt. Der Betriebsmittelüberdruck und damit das zur Schaltung der ersten Schaltstellung der Kopplungsvorrichtung vorgesehene überschüssige Betriebsmittel wird dem zum Spannen des Schaltfederelements vorgesehenem Druckmittelraum 19b zugeführt. Das Versorgungsventil 20b versorgt den zum Spannen des Schaltfederelements vorgesehenen Druckmittelraum 19b mit dem Betriebsmittel aus dem zur Betätigung in die erste Schaltrichtung vorgesehenen Druckmittelraum 29b erst dann, wenn der Betriebsmitteldruck zur Schaltung der ersten Schaltstellung in der ersten Aktorik 10b überschritten ist und damit die erste Schaltstellung eingestellt ist.
Das Versorgungsventil 20b weist einen Druckmittelanschluss 27b auf, der strömungstechnisch an den zur Betätigung in die erste Schaltrichtung vorgesehenen Druckmittelraum 29b der ersten Aktorik 10b angebunden ist, einen Druckmittelanschluss 28b, der strömungstechnisch an den zum Spannen des Schaltfederelements vorgesehenen Druckmittelraum 19b angebunden ist, und einen Druckmittelanschluss 31b, der strömungstechnisch an ein druckloses Betriebsmittelreservoir 32b angebunden ist. Um den zum Spannen des Schaltfederelements vorgesehenen Druckmittelraum 19b in Abhängigkeit des Überdrucks in der ersten Aktorik 10b wahlweise mit dem zur Betätigung in die erste Schaltrichtung vorgesehenen Druckmittelraum 29b oder mit dem Betriebsmittelreservoir 32b zu verbinden, weist das Versorgungsventil 20b einen beweglichen Ventilkolben 33b auf. Ferner weist das Versorgungsventil 20b ein Federelement 34b auf, das dem Betriebsmitteldruck in dem zur Betätigung in die erste Schaltrichtung vorgesehenen Druckmittelraum 29b entgegenwirkt. Das Federelement 34b gibt ab einem bestimmten Überdruck in dem zur Betätigung in die erste Schaltrichtung vorgesehenen Druckmittelraum 29b nach, wodurch sich der Ventilkolben 33b bewegt und den zur Betätigung in die erste Schaltrichtung vorgesehenen Druckmittelraum 29b und den zum Spannen des Schaltfederelements vorgesehenen Druckmittelraum 19b strömungstechnisch miteinander verbindet und den zum Spannen des Schaltfederelements vorgesehenen Druckmittelraum 19b strömungstechnisch von dem drucklosen Betriebsmittelreservoir 32b trennt (vgl. 7). Eine axiale Position des Ventilkolbens 33b, in der der zum Spannen des Schaltfederelements vorgesehene Druckmittelraum 19b strömungstechnisch mit dem zur Betätigung in die erste Schaltrichtung vorgesehenen Druckmittelraum 29b verbunden und strömungstechnisch von dem Betriebsmittelreservoir 32b getrennt ist, ist durch eine Rastierungseinheit 40b überdrückbar und damit lösbar verrastet. Übersteigt eine Federkraft des Federelements 34b den Betriebsmitteldruck in dem zur Betätigung in die erste Schaltrichtung vorgesehenem Druckmittelraum 29b trennt der Ventilkolben 33b den zum Spannen des Schaltfederelements vorgesehenen Druckmittelraum 19b strömungstechnisch von dem zur Betätigung in die erste Schaltrichtung vorgesehenen Druckmittelraum 29b und verbindet den zum Spannen des Schaltfederelements vorgesehenen Druckmittelraum 19b strömungstechnisch mit dem drucklosen Betriebsmittelreservoir 32b. Um den zum Spannen des Schaltfederelements vorgesehenen Druckmittelraum 19b mit dem drucklosen Betriebsmittelreservoir 32b zu verbinden, weist der Ventilkolben 33b einen Kanal 41b auf. Das Versorgungsventil 20b ist als ein Überdruckventil ausgebildet. Eine axiale Position des Ventilkolbens 33b, in der der zum Spannen des Schaltfederelements vorgesehene Druckmittelraum 19b strömungstechnisch von dem zur Betätigung in die erste Schaltrichtung vorgesehenen Druckmittelraum 29b getrennt und strömungstechnisch mit dem Betriebsmittelreservoir 32b verbunden ist, ist durch eine Rastierungseinheit 39b überdrückbar und damit lösbar verrastet.
8 zeigt eine Konstruktionszeichnung eines axialen Schnitts einer alternativen Betätigungsvorrichtung.
Die alternative Betätigungsvorrichtung weist ein Schaltfederelement 14c auf, welches sich an einem gehäusefesten Abstützelement 15c über einen Stütz- und Spannkolben 26c abstützt. Weiterhin weist die alternative Betätigungsvorrichtung ein Betätigungselement 17c auf. Die alternative Betätigungsvorrichtung weist ferner ein betätigbares Anbindungselement 16c auf, das dazu vorgesehen ist, in einer Sperrposition das Schaltfederelement 14c über den Stütz- und Spannkolben 26c gegen das Abstützelement 15c abzustützen und in einer Freigabeposition das Schaltfederelement 14c von dem Abstützelement 15c zu entkoppeln.
In der räumlichen Darstellung der 9 ist zu sehen, dass das Anbindungselement 16c ein Federelement 42c aufweist, welches sich gegenüber einem gehäusefesten Abstützelement 43c abstützt. Das Federelement 42c ist derart angeordnet, dass es in Umfangsrichtung wirkt, so dass ein Sperrelement 44c des Anbindungselements 16c in Umfangsrichtung in eine Sperrposition oder eine Freigabeposition bewegt werden kann. Bei einer Bewegung des Sperrelementes 44c in die Sperrposition wird das Federelement 42c entspannt. Bei einer Bewegung des Sperrelementes 44c in die Freigabeposition wird das Federelement 42c gespannt.
Das Anbindungselement 16c ist in Umfangsrichtung drehbar. Das Sperrelement 44c weist eine Kontaktfläche 18c auf. Das Federelement 42c ist als Spiralfeder ausgebildet. Das Anbindungselement 16c ist hier vorteilhaft als Ring mit mehreren Sperrelementen 44c und mehreren Federelementen 42c ausgebildet. Das Anbindungselement 16c ist in der hier gezeigten besonders vorteilhaften Ausführung im Wesentlichen radial innerhalb des Spannkolbens 26c angeordnet, kann aber auch radial anders angeordnet sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011082818 A1 [0002, 0002]

Claims

Betätigungsvorrichtung für eine Getriebeschalteinheit eines Kraftfahrzeugs, mit einer ersten Aktorik (10a; 10b) zur Betätigung in eine erste Schaltrichtung (11a), einer zweiten Aktorik (12a; 12b) zur Betätigung in eine zweite Schaltrichtung (13a), die zumindest ein von der ersten Schaltrichtung (11a) zumindest im Wesentlichen entkoppeltes Schaltfederelement (14a) aufweist, das dazu vorgesehen ist, eine in die zweite Schaltrichtung (13a) gerichtete Schaltkraft zwischenzuspeichern, und mit einem gehäusefesten Abstützelement (15a), das dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand das Schaltfederelement (14a) abzustützen, gekennzeichnet durch zumindest ein betätigbares Anbindungselement (16a), das dazu vorgesehen ist, in einer Sperrposition das Schaltfederelement (14a) gegen das Abstützelement (15a) abzustützen und in einer Freigabeposition das Schaltfederelement (14a) von dem Abstützelement (15a) zu entkoppeln.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zumindest ein in die zwei Schaltrichtungen (11a, 13a) verschiebbares Betätigungselement (17a) zum Herstellen und Lösen einer drehfesten Verbindung, das dazu vorgesehen ist, das Anbindungselement (16a) zu betätigen.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbindungselement (16a) eine Kontaktfläche (18a) aufweist, die zur Einstellung der Sperrposition und der Freigabeposition vorgesehen ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltfederelement (14a) sich in der Sperrposition an dem Betätigungselement (17a) und dem Anbindungselement (16a) abstützt.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbindungselement (16a) ein Federelement (42a, 42c) aufweist, das in der Sperrposition entspannt und in der Freigabeposition gespannt ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Aktorik (12a; 12b) zumindest einen zum Spannen des Schaltfederelements (14a) vorgesehenen Druckmittelraum (19a; 19b) aufweist, der in zumindest einem Betriebszustand teilweise durch das Anbindungselement (16a) begrenzt ist.
Betätigungsvorrichtung zumindest nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch zumindest ein zum Spannen des Schaltfederelements (14a) vorgesehenes Versorgungsventil (20a), das einen bewegungstechnisch an das Betätigungselement (17a) angebunden Sensorkolben (21a) aufweist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (42c) derart angeordnet ist, dass es in einer Umfangsrichtung wirkt.
Getriebeschalteinheit für ein Kraftfahrzeug, mit einer Klauenkupplung und einer zur Betätigung der Klauenkupplung vorgesehenen Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zur Betätigung einer Kopplungsvorrichtung (22a) einer Getriebeschalteinheit eines Kraftfahrzeugs, insbesondere mittels einer Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, in dem zur Schaltung einer ersten Schaltstellung eine erste Aktorik (10a; 10b) in eine erste Schaltrichtung (11a) angesteuert und zur Schaltung einer zweiten Schaltstellung mittels eines von der ersten Schaltrichtung (11a) zumindest im Wesentlichen entkoppelten Schaltfederelements (14a) eine Schaltkraft in eine zweite Schaltrichtung (13a) zwischengespeichert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltfederelement (14a) zur Zwischenspeicherung der Schaltkraft gegen ein Abstützelement (15a) abgestützt und zur Entkopplung von der ersten Schaltrichtung (11a) von dem Abstützelement (15a) entkoppelt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltfederelement (14a) zur Schaltung der ersten Schaltstellung in einem entspannten Zustand in die erste Schaltrichtung (11a) bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das von dem Abstützelement (15a) entkoppelte Schaltfederelement (14a) während geschalteter ersten Schaltstellung von einem entspannten Zustand in einen gespannten Zustand überführt und anschließend an dem Abstützelement (15a) abgestützt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zum Spannen des Schaltfederelements (14a) ein Betriebsmitteldruck in Abhängigkeit von einer Position eines in die zwei Schaltrichtungen (11a, 13a) verschiebbaren Betätigungselements (17a) bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zum Spannen des Schaltfederelements ein Betriebsmittelüberdruck aus der ersten Aktorik (10b) genutzt wird.