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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltgetriebe, insbesondere ein Schaltgetriebe mit Doppelkupplung, wie zum Beispiel aus
US2008/0134819A1 bekannt.
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Schaltgetriebe umfassen mehrere Paare von miteinander kämmenden Zahnrädern, wobei wenigstens ein Zahnrad eines jeden Paares als Losrad ausgebildet ist, das mit Hilfe einer Schaltmuffe formschlüssig an eine es tragende Welle ankoppelbar ist, um einen Drehmomentfluss über das betreffende Zahnradpaar zwischen An- und Abtrieb des Getriebes herzustellen. Um in einem Schaltgetriebe mehrere Gänge darstellen zu können, werden mehrere Zahnradpaare und dementsprechend im Allgemeinen auch mehrere Schaltmuffen benötigt, die unabhängig voneinander beweglich sein müssen. Die zum Antrieb der Bewegungen der verschiedenen Schaltmuffen benötigten Stellmittel belegen Bauraum, der das Getriebe als Ganzes sperrig macht.
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Das eingangs zitierte Dokument
US2008/0134819A1 schlägt vor, die Bewegung von zwei an einer gleichen Welle montierten Schaltmuffen mit Hilfe einer Schalttrommel zu steuern. Die Schalttrommel trägt an ihrem Umfang zwei Steuerkulissen, die mit einem an jeweils einer der Schaltmuffen angreifenden Schaltfolger zusammenwirken. Die Steigung der Kulissen relativ zur Drehachse der Trommel bestimmt Ausmaß und Richtung der durch eine Drehung der Trommel bewirkten Bewegung der Schaltfolger. Unterschiedliche Verläufe der Kulissen ermöglichen unterschiedliche Bewegungen der beiden ihnen zugeordneten Schaltfolger. Zwar ist eine Trommel in der Lage, die Bewegungen von zwei Schaltmuffen zu steuern, doch eine Unabhängigkeit der Bewegungen voneinander ist nicht erreichbar, da an jedem Punkt der Trommel die möglichen Bewegungen fest vorgegeben sind und lediglich die Richtung der Drehung gewählt werden kann. Da alle erforderlichen Kombinationen von Stellungen der Schaltmuffen durch den Verlauf der Nocken abgebildet sein müssen und die Steigung der Nocken nicht zu groß sein darf, damit keine Selbsthemmung auftreten kann, ist auch der Platzbedarf dieses herkömmlichen Schaltsteuermechanismus beträchtlich.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Schaltgetriebe zu schaffen, das die voneinander unabhängige Steuerung von Schaltmuffen mit einem platzsparenden Mechanismus ermöglicht.
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Die Aufgabe wird einer Ausgestaltung der Erfindung zufolge gelöst, indem bei einem Schaltgetriebe mit
- – einer ersten Welle,
- – wenigstens einem von der ersten Welle getragenen ersten Losrad,
- – einer ersten Schaltmuffe, die entlang der ersten Welle zwischen einer das erste Losrad an die erste Welle koppelnden ersten Gangstellung und einer eine Drehung des Losrades gegen die erste Welle zulassenden Neutralstellung beweglich ist,
- – einem ersten Schaltfolger, der zum Bewegen der ersten Schaltmuffe entlang der ersten Welle an der ersten Schaltmuffe angreift;
eine erste Schaltwelle zum Verschieben des ersten Schaltfolgers in Richtung der Welle verschiebbar ist und einen ersten Kupplungskörper trägt, der zwischen einer am ersten Schaltfolger angreifenden aktiven Stellung und einer vom ersten Schaltfolger entkoppelten passiven Stellung um eine Längsachse der ersten Schaltwelle drehbar ist.
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Wie im Folgenden noch genauer erläutert, wird durch die selektive Kuppelbarkeit des ersten Schaltfolgers an die erste Schaltwelle die Möglichkeit geschaffen, mittels der ersten Schaltwelle noch einen weiteren Schaltfolger zu steuern, ohne dabei den ersten Schaltfolger mitzunehmen, oder den ersten Schaltfolger an eine zweite Schaltwelle anzukoppeln und ihn so zu verstellen, ohne gleichzeitig eine Bewegung der ersten Schaltwelle zu erzwingen.
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Die erste Schaltmuffe kann aus der Neutralstellung ferner in eine ein zweites Losrad an die Welle koppelnde Gangstellung bewegbar sein.
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Der erste Kupplungskörper kann ein mit der ersten Schaltwelle fest verbundener und deshalb gemeinsam mit dieser um die Längsachse der ersten Schaltwelle drehbarer Finger sein.
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Um eine Bewegung des ersten Kupplungskörpers zwischen aktiver und passiver Stellung zu ermöglichen und den ersten Kupplungskörper zusätzlich auch axial verstellen zu können, kann die erste Schaltwelle in einer Hülse drehbar gelagert und axial gegen die Hülse unbeweglich gehalten sein.
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Eine Kulisse und ein in die Kulisse eingreifender Nocken können auf die Hülse und eine die Hülse umgebende Trommel verteilt sein, um eine Drehung der Trommel in eine Verschiebung der ersten Schaltwelle umzusetzen und so die erste Schaltwelle zwischen Neutralstellung und erster Gangstellung zu verstellen.
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Zum Verschieben der Schaltwelle sollte die Kulisse wenigstens einen auf einer Schraubenbahn verlaufenden Abschnitt aufweisen.
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Insbesondere kann ein solcher auf einer Schraubenbahn verlaufender Abschnitt mit dem Nocken zusammenwirken, wenn die Schaltmuffe sich zwischen der Neutralstellung und der Gangstellung befindet.
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Eine Stellung des Nockens, in der die Schaltmuffe sich in der Neutralstellung befindet, kann mitten auf dem auf der Schraubenbahn verlaufenden Abschnitt liegen; dann ermöglicht die Drehung von Kulisse und Nocken gegeneinander eine Verschiebung der Schaltmuffe aus der Neutralstellung in zwei einander gegenüberliegende Gangstellungen.
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Alternativ kann die Neutralstellung der Muffe auch einer Position des Nockens an einem Ende des auf der Schraubenbahn verlaufenden Abschnitts entsprechen; ein an dieses Ende anschließender in Umfangsrichtung verlaufender Kulissenabschnitt erlaubt eine Relativdrehung von Kulisse und Nocken, die die Schaltmuffe in der Neutralstellung belässt.
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In einem in Umfangsrichtung verlaufenden Abschnitt der Kulisse kann sich der Nocken auch dann befinden, wenn die Schaltmuffe die Gangstellung einnimmt. Dies reduziert zum Einen die Anforderungen an die Genauigkeit der Steuerung einer Drehung der Kulisse, da die Gangstellung auch dann exakt erreicht wird, wenn die Drehung der Kulisse nicht exakt gesteuert ist, zum Anderen erlaubt der in Umfangsrichtung verlaufende Abschnitt das Weiterlaufen eines Antriebs der Kulisse auch nach Erreichen der Gangstellung. So kann ein einziger Stellmotor sowohl die Relativdrehung von Nocken und Kulisse als auch, wenn die Schaltmuffe sich in der Gangstellung befindet, eine Öffnungs- und Schließbewegung einer Reibkupplung antreiben.
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Einer Weiterbildung zufolge umfasst das Schaltgetriebe eine zweite Schaltwelle, die zum Verschieben des ersten Schaltfolgers in Richtung der Welle verschiebbar ist und die einen zweiten Kupplungskörper trägt, der zwischen einer am ersten Schaltfolger angreifenden aktiven Stellung und einer vom ersten Schaltfolger entkoppelten passiven Stellung um eine Längsachse der zweiten Schaltwelle drehbar ist. Eine solche Weiterbildung ist vor allem im Falle eines Doppelkupplungsgetriebes zweckmäßig, um die Bewegung des ersten Schaltfolgers wahlweise mittels der ersten Schaltwelle an eine erste Reibkupplung oder mittels der zweiten Schaltwelle an eine zweite Reibkupplung koppeln zu können.
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Die zwei Schaltwellen können aus ihren Neutralstellungen jeweils in zwei entgegengesetzte Richtungen verschiebbar sein, ohne einander zu benhindern.
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Bei einem solchen Doppelkupplungsgetriebe kann erste Reibkupplung eine erste Hauptwelle mit einer Antriebswelle verbinden und eine zweite Reibkupplung eine zweite Hauptwelle mit der Antriebswelle verbinden, und in der ersten Gangstellung ist die erste Hauptwelle an eine Abtriebswelle gekoppelt, während in der zweiten Gangstellung die zweite Hauptwelle an die Abtriebswelle gekoppelt ist.
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Da bei einem Doppelkupplungsgetriebe jeder Gang im allgemeinen nur über eine der beiden Hauptwellen realisierbar ist, kann die Bewegungsfreiheit der zweiten Schaltwelle bemessen sein, um den ersten Schaltfolger zwischen der Neutralstellung und der zweiten Gangstellung zu verschieben, während die Bewegungsfreiheit der ersten Schaltwelle bemessen ist, um den ersten Schaltfolger zwischen der Neutralstellung und der ersten Gangstellung zu verschieben.
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Die Schaltwellen sollten zwar axial gegeneinander beweglich sein, um die Stellungen der Schaltfolger jeweils unabhängig voneinander steuern zu können. Gleichzeitig können sie drehfest miteinander verbunden sein, um sicherzustellen, dass nicht beide Kupplungskörper gleichzeitig mit einem Schaltfolger im Eingriff sein und entgegengesetzte Stellkräfte auf diesen ausüben können.
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Andererseits kann wenigstens eine Schaltstellung existieren, in der beide Kupplungskörper in im Eingriff mit verschiedenen Schaltfolgern sind. So kann ein Lastwechsel von einer Hauptwelle auf die andere stattfinden, ohne dass dafür die Schaltwellen gedreht werden müssen. Bei einem Sechsgang-Getriebe kann ein solcher Lastwechsel insbesondere dem Übergang zwischen drittem und viertem Gang entsprechen.
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Eine weitere Schaltstellung, in der beide Kupplungskörper in im Eingriff mit verschiedenen Schaltfolgern sind, kann dem ersten und dem sechsten Gang entsprechen.
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In einer kompakten und gleichzeitig robusten Ausgestaltung des Getriebes ist die erste Schaltwelle hohl, und die zweite Schaltwelle greift in die erste Schaltwelle ein. So ist auf einfache Weise sichergestellt, dass die beiden Schaltwellen koaxial ausgerichtet sind.
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Der erste Schaltfolger kann einen ersten Durchgang, in den der erste Kupplungskörper in seiner aktiven Stellung angreift, und einen zweiten Durchgang aufweisen, in den der zweite Kupplungskörper in seiner aktiven Stellung angreift. Die beiden Eingriffkonturen können insbesondere in axialer Richtung der Schaltwellen beabstandet sein, um eine Beeinträchtigung der Bewegungsfreiheit einer der Schaltwellen durch den Eingriff der anderen Schaltwelle am ersten Schaltfolger zu vermeiden.
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Wenigstens der erste Kupplungskörper kann ferner eine zweite aktive Stellung aufweisen, in der er an einem zweiten Schaltfolger angreift. So kann der Kupplungskörper je nach Stellung genutzt werden, um verschiedene Gänge des Getriebes einzulegen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Schaltgetriebes gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung in Neutralstellung;
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2 einen Schaltmuffen-Steuermechanismus des Schaltgetriebes aus 1 in perspektivischer Ansicht;
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3 den Schaltmuffen-Steuermechanismus der 2 im axialen Schnitt
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4 einen Schaltmuffen-Steuermechanismus des Schaltgetriebes aus 1 in Neutralstellung bei vorgewähltem ersten Gang;
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5 den Steuermechanismus bei eingelegtem erstem Gang;
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6 den Steuermechanismus bei eingelegtem erstem und vorgewähltem zweiten Gang;
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7 den Steuermechanismus nach Einlegen des zweiten Gangs, mit noch vorgewähltem erstem Gang;
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8 den Steuermechanismus bei eingelegtem zweitem Gang, nach Aufhebung der Vorwahl des ersten Gangs;
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9 einen Vorbereitungsschritt für die Einlegung des dritten Gangs;
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10 den Steuermechanismus bei vorgewähltem drittem Gang;
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11 den Steuermechanismus beim Auskuppeln des zweiten Gangs;
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12 den Steuermechanismus bei eingelegtem drittem Gang;
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13 den Steuermechanismus bei eingelegtem drittem und vorgewähltem vierten Gang;
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14 den Steuermechanismus bei eingelegtem viertem und noch vorgewähltem drittem Gang;
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15 den Steuermechanismus bei eingelegtem viertem Gang und nicht mehr vorgewähltem drittem Gang;
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16 den Steuermechanismus bei eingelegtem fünftem und noch vorgewähltem viertem Gang;
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17 den Steuermechanismus nach Aufhebung der Vorwahl des vierten Gangs;
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18 den Steuermechanismus bei eingelegtem sechstem Gang; und
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19 den zum Einlegen des Rückwärtsgangs vorbereiteten Steuermechanismus.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Schaltgetriebe gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung. Eine Antriebswelle 1 trägt zwei Hohlwellen 2, 3, die mit Zahnrädern 4, 5 bzw. 6, 7 bestückt sind. Die Hohlwellen 2, 3 sind jeweils über eine Reibkupplung 8 bzw. 9 kraftschlüssig an die Antriebswelle 1 koppelbar. An beiden Hohlwellen 2, 3 ist jeweils eine Schaltmuffe 10 bzw. 11 drehfest und axial verstellbar gelagert. Die mit den Hohlwellen 2, 3 rotierenden Schaltmuffen 10, 11 sind jeweils von einem Ring 12 umfangen, der in Bezug auf ein nicht dargestelltes Gehäuse des Schaltgetriebes drehfest, aber axial beweglich ist. Der Ring 12 ist seinerseits umgeben von einem zur Antriebswelle 1 koaxialen Zahnrad 13. Das Zahnrad 13 ist um den Ring 12 drehbar und greift mittels eines Stifts 14 in eine Nut des Rings 12 ein. In Bohrungen des Zahnrades 13 sind Kugeln 15 gefangen. Die Kugeln 15 berühren jeweils einerseits eine am Gehäuse des Schaltgetriebes feste Rampe 16 und andererseits einen axial beweglichen, sich um jeweils eine der Hohlwellen 2, 3 erstreckenden Ring 17, der über ein Wälzlager 18 an hohlwellenseitigen Platten 19 der Reibkupplung 8 bzw. 9 abgestützt ist.
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Die 1 zeigt das Zahnrad 13 in einer Neutralstellung, aus der es in entgegengesetzten Richtungen verstellbar ist. Bei jeder Drehung des Zahnrades 13 aus der Neutralstellung heraus durchläuft es zunächst ein Winkelintervall, in dem die Kugeln 15 in axialer Richtung nicht von der Rampe 16 ausgelenkt werden. Bei Verlassen dieses Winkelintervalls werden die Kugeln 15 von der Rampe 16 gegen die Platten 19 gepresst und drängen diese schließlich in kraftschlüssigem Kontakt mit antriebswellenseitigen Platten 20 der Reibkupplungen 8 bzw. 9.
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Die Nut des Rings 12 verläuft ausgehend von einer Neutralstellung in einer ersten Drehrichtung in Umfangsrichtung, so dass bei Drehung des Zahnrades 13 in dieser ersten Richtung nach Verlassen des oben erwähnten Winkelintervalls die Reibkupplung 8 bzw. 9 schließt, ohne dass sich der Ring 12 und die von ihm gesteuerte Schaltmuffe 10 oder 11 axial bewegen. In der entgegengesetzten zweiten Drehrichtung verläuft die Nut zunächst schraubenlinienförmig, so dass durch eine Drehung des Rings 12 aus der Neutralstellung in diese zweite Richtung die Schaltmuffe 10 bzw. 11 axial verstellt wird. In von herkömmlichen Sperrsynchronisierungseinrichtungen bekannter Weise stößt die Schaltmuffe 10 bzw. 11 dabei zunächst gegen einen Synchronring 21 und bringt diesen in Reibkontakt mit einem Gangrad 22 bzw. 23, um, wenn dieses mit der Hohlwelle 2 bzw. 3 synchronisiert ist, in eine Schaltverzahnung 24 des Gangrades 22, 23 einzurücken und es so drehfest an die Hohlwelle 2 bzw. 3 zu koppeln. Wenn die Schaltmuffe 10 bzw. 11 in die Schaltverzahnung 24 eingegriffen hat, erreicht der Stift einen weiteren in Umfangsrichtung verlaufenden Abschnitt der Nut, so dass die Schaltmuffe 10 bzw. 11 nicht mehr weiter verschoben wird, wenn die Kugeln 15 den ansteigenden Abschnitt der Rampe 16 erreichen und beginnen, die Platten 19 auszulenken.
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Das Getriebe hat zwei Nebenwellen 25, 26. Die Nebenwelle 25 trägt ein Festrad 27, das mit dem Gangrad 22 kämmt, ein Festrad 28, das mit dem Gangrad 23 kämmt, ein Losrad 29, das mit dem Zahnrad 5 kämmt, ein Losrad 30, das mit dem Zahnrad 7 kämmt, eine Schaltmuffe 31, die aus ihrer in 1 gezeigten Neutralstellung in entgegengesetzte Richtungen verschiebbar ist, um jeweils das Losrad 29 bzw. das Losrad 30 drehfest an die Nebenwelle 25 zu koppeln, und ein Abtriebsritzel 32. Die Nebenwelle 26 trägt ein Losrad 33, das mit dem Zahnrad 4 kämmt, ein Losrad 34, das mit dem Zahnrad 6 kämmt, eine Schaltmuffe 35, die aus der in 1 gezeigten Neutralstellung in entgegengesetzte Richtungen verschiebbar ist, um jeweils eines der Losräder 33, 34 drehfest an die Nebenwelle 26 zu koppeln, und ein Abtriebsritzel 36. Beide Abtriebsritzel 32, 36 kämmen mit einem in 1 nicht dargestellten Differenzial.
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Ein Steuermechanismus 37 ist in 1 der besseren Übersichtlichkeit wegen von den oben beschriebenen Komponenten des Schaltgetriebes abgesetzt und in 2 in perspektivischer Ansicht dargestellt. Der Steuermechanismus 37 umfasst zwei entlang einer gleichen, zu den Wellen 1, 25, 26 parallelen Längsachse 40 ausgerichtete, um die Achse 40 drehbar gelagerte Schaltwellen 38, 39. 3 zeigt den Steuermechanismus 37 in einem Schnitt entlang der Achse 40.
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Bei der hier exemplarisch betrachteten Ausgestaltung ist die Schaltwelle 39 eine Hohlwelle, die sich in Richtung der Achse 40 nur über einen Teil des Steuermechanismus 37 erstreckt und in der die als Vollwelle ausgebildete Schaltwelle 38 aufgenommen ist. Alternativ können die beiden Schaltwellen auch einseitig fliegend gelagert sein, oder es kann sich um zwei auf einen gemeinsamen Träger aufgeschobene Hohlwellen handeln.
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Jede Schaltwelle 38, 39 trägt einen oder zwei radial abstehende Kupplungskörper, hier als Schaltfinger 41, 42, 43 bezeichnet. In 1 ist ein Schaltfinger 41 der Schaltwelle 38 im Eingriff mit einem Schaltfolger 58 gezeigt, der mit einer an der Schaltmuffe 31 angreifenden Schaltgabel 62 fest verbunden ist. Ein zweiter Schaltfolger 52 ist mit einer an der Schaltmuffe 35 angreifenden Schaltgabel 57 verbunden.
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Die Schaltwellen 38, 39 sind nicht gegeneinander verdrehbar, aber entlang der Achse 40 gegeneinander beweglich. Zu diesem Zweck kann z. B. ein an der Schaltwelle 39 verankerter Stift in eine Längsnut der Schaltwelle 38 eingreifen.
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Die Schaltfoger 52, 58 sind im wesentlichen plattenförmig mit einer der Achse 40 zugewandten Schmalseite, in der jeweils zwei Ausschnitte 53, einer zum Aufnehmen der Schaltfinger 41, 42 der Schaltwelle 38 und der andere zum Aufnehmen des Schaltfingers 43 der Schaltwelle 39, gebildet sind. Ein weiterer Schaltfolger 54 mit einem einzigen Ausschnitt 53 kann angeordnet sein, um ebenfalls den Schaltfinger 43 aufzunehmen.
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Die zwei Schaltfinger 41, 42 spannen in Bezug auf die Achse 40 einen anderen Winkel auf als die Schaltmäuler 52, 58, so dass niemals beide gleichzeitig in die Schaltmäuler 52, 58 eingreifen.
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Die Schaltwellen 38, 39 sind jeweils von einer Schalthülse 55 bzw. 56 umgeben, die in Bezug auf ein nicht gezeigtes Gehäuse des Getriebes drehfest angeordnet sind. Um eine Drehung der Schalthülsen 55, 56 zu verhindern, gleichzeitig aber eine Translation entlang der Achse 40 zu ermöglichen, sind die Schalthülsen 55, 56 jeweils mit einer (nur für die Schalthülse 56 in 2 gezeigten) Längsnut 61 versehen, in die ein gehäusefester Finger 63 eingreift. Mehrere radial einwärts gerichtete Finger 64 der Schalthülsen 55, 56 greifen in eine umlaufende Nut 65 der Schaltwelle 38 bzw. 39 ein (s. 1), um eine Translation der Schalthülsen 55, 56 auf die Schaltwellen 38, 39 zu übertragen, gleichzeitig aber eine Drehung der Schaltwellen 38, 39 um die Achse 40 zuzulassen.
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Eine an den Schalthülsen 55, 56 angebrachte, hier ebenfalls als Nut ausgebildete Kulisse 46 umfasst jeweils einen schraubenlinienförmigen Abschnitt 51 und, an beiden Enden des schraubenlinienförmigen Abschnitts 51, in Umfangsrichtung um die Achse 40 verlaufende Abschnitte 49, 50. In der 2 sind die Kulissen 46 großenteils in Trommeln 66 bzw. 67 verborgen, die jeweils einen mit der Kulisse 46 formschlüssig zusammenwirkenden Nocken 44 tragen. Die Trommeln 66, 67 sind axial unbeweglich, aber um die Achse 40 drehbar durch Eingriff jeweils einer von einem Stellmotor 47 angetriebenen Gewindeschnecke 48 an einem mit der Trommel 66 bzw. 67 drehfest verbundenen Zahnrad 45. Seitenwände der Trommeln 66, 67 sind großflächig ausgeschnitten, um den Finger 63 durchzulassen, ohne die Drehung der Trommeln 66, 67 zu behindern.
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In der Darstellung der 1 befindet sich das Getriebe im Leerlauf, die Hohlwellen 2, 3 sind gegen die Antriebswelle 1, die Losräder 29, 30 und 33, 34 sind gegen die Nebenwellen 25 bzw. 26 verdrehbar. Um in dem Getriebe einen ersten Gang einzulegen, muss ein Drehmomentfluss von der Antriebswelle 1 zum Differenzial über die Räder 5, 29 hergestellt werden. Hierzu wird in einem ersten Schritt der linke Stellmotor 47 betätigt, um das mit ihm kämmende linke Zahnrad 45 so zu drehen, dass der Nocken 44 an der linken Trommel 66 den schraubenlinienförmigen Abschnitt 51 der Kulisse 46 durchläuft und dabei die Schaltwelle 38 entlang der Achse 40 nach links verschiebt. Dabei nimmt der Schaltfinger 41 über den Schaltfolger 58 die Schaltmuffe 31 mit und koppelt dadurch das Losrad 29 an die Nebenwelle 25. 4 zeigt die resultierende Konfiguration des Steuermechanismus 37 teils in einer Draufsicht in Richtung der beiden Nocken 44 (wobei der den Nocken 44 tragende Teil der Trommeln 66, 67 weggeschnitten ist, um die Kulisse 46 zeigen zu können), teils in einem Schnitt in den Ebenen der Schaltfolger 52, 58.
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Die Schaltmuffe 31 und die durch ihre Verschiebung bewirkte Ankopplung des Losrades 29 an die Nebenwelle 25 sind in 4 nicht dargestellt, da sie auf dem dem Fachmann hinlänglich bekannten Sperrsynchronisationsprinzip basieren: Ein Synchronring 21 blockiert in herkömmlicher Weise das Vorrücken der Schaltmuffe 31 so lange, bis das Losrad 29 durch Reibung mit der Nebenwelle 25 synchronisiert ist. Erst wenn der Synchronring 21 der Schaltmuffe 31 den Weg freigibt, um am Losrad 29 einzurasten, kann der Nocken 44 bis in die in 4 gezeigte Stellung vorrücken.
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Zusammen mit dem linken Zahnrad 45 wird auch das linke Zahnrad 13 aus seiner Neutralstellung herausgedreht, allerdings noch nicht so weit, dass es zu einer axialen Verlagerung der in dem Zahnrad 13 gefangenen Kugeln 15 kommt. Die Reibkupplung 8 ist daher weiterhin offen; obwohl die Schaltmuffe 31 am Losrad 29 formschlüssig eingerastet ist, wird noch kein Drehmoment übertragen.
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Durch eine weitere Drehung des linken Stellmotors 47 gelangt der Nocken 44, wie in 5 gezeigt, in den Abschnitt 50 der Kulisse 46. Während der Nocken 44 den Abschnitt 50 durchläuft, rotiert auch das linke Zahnrad 13 weiter, und seine Kugeln 15 werden an der Rampe 16 axial ausgelenkt. Dadurch werden die Platten 19, 20 der linken Reibkupplung 8 allmählich gegeneinander gedrückt, die Reibkupplung 8 schließt, und der Drehmomentfluss im ersten Gang kommt zustande. Der Kontakt der Platten 19, 20 definiert kurz bevor der Nocken 44 das Ende des Abschnitts 50 erreicht, eine Anschlagstellung, über die hinaus der Nocken 44 nicht vorrücken kann.
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Um in den zweiten Gang umzuschalten, wird der rechte Stellmotor 47 in Gang gesetzt. Er dreht das rechte Zahnrad 45, so dass sich der Nocken 44 der Trommel 67 durch den Abschnitt 49 der Kulisse 46 bewegt. Da der Abschnitt 49 in Umfangsrichtung verläuft, wird die Stellstange 39 durch die Drehung nicht bewegt. In der in 6 gezeigten Stellung ist die Drehung des mitrotierenden rechten Zahnrades 13 so weit fortgeschritten, dass dessen Kugeln 15 geringfügig axial ausgerenkt sind und die Platten 19, 20 der Reibkupplung 9 einander zu berühren beginnen.
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Während das rechte Zahnrad 45 über die in 6 gezeigte Stellung hinaus weitergedreht wird, bis der Nocken 44 einen Anschlag nahe am Ende des Abschnitts 49 erreicht und die Kupplung 9 schließt, wird gleichzeitig das linke Zahnrad 45 in entgegengesetzter Richtung rotiert, so dass der Nocken 44 der Trommel 66 wieder an die Grenze zwischen den Abschnitten 50, 51 zurückkehrt. In diesem in 7 gezeigten Zustand fließt das Drehmoment im zweiten Gang über das Gangrad 23 und das Festrad 28, die Kupplung 8 ist wieder offen. Der erste Gang ist noch vorgewählt.
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Wenn das linke Zahnrad 45, wie in 8 gezeigt, weiter zurückgedreht wird, durchläuft der Nocken 44 wieder den Abschnitt 51, die Schaltwelle 38 kehrt in ihre in 1 gezeigte Stellung zurück, und die Schaltmuffe 31 befindet sich wieder in ihrer Neutralstellung zwischen den Losrädern 29, 30. Die Vorwahl des ersten Gangs ist dadurch aufgehoben. Die Stellung des rechten Zahnrades 45 ändert sich derweil nicht, so dass der zweite Gang in 8 weiterhin eingelegt ist.
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In 9 sind die Schaltwellen 38, 39 um die Achse 40 gedreht, so dass der Schaltfinger 41 ins Leere greift und stattdessen der Schaltfinger 43 der Schaltwelle 39 in den Schaltfoger 58 und der Schaltfinger 42 der Schaltwelle 38 in den Schaltfoger 52 eingreifen.
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Eine neuerliche Vorwärtsdrehung des linken Zahnrades 45, bei der der Nocken 44, wie in 10 gezeigt, den schraubenlinienförmigen Abschnitt 51 durchläuft, bewirkt wieder eine axiale Verschiebung der linken Schaltwelle 38, doch werden diesmal der Schaltfolger 52 und die daran über die Schaltgabel 57 gekoppelte Schaltmuffe 35 an der Nebenwelle 26 mitgenommen und in formschlüssigen Eingriff am Losrad 33 gebracht. Dadurch ist der dritte Gang vorgewählt. Da die Reibkupplung 9 noch geschlossen und die Reibkupplung 8 noch offen ist, ist er noch nicht eingelegt.
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Um den dritten Gang einzulegen, wird, wie in 11 zu sehen, das rechte Zahnrad 45 zurückgedreht in die bereits in 1 gezeigte Ausgangstellung, in der die rechte Reibkupplung 9 offen ist, während gleichzeitig durch Drehen des linken Zahnrades 45 bis an die Anschlagstellung nahe am Ende des Abschnitts 50 die linke Reibkupplung 8 geschlossen wird.
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In 12 ist die Stellung des linken Zahnrades 45 unverändert, so dass weiterhin die Reibkupplung 8 geschlossen und der dritte Gang eingelegt ist. Am rechten Zahnrad 45 befindet sich der Nocken 44 wieder an der Grenze zwischen den Abschnitten 49, 51.
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In 13 ist durch weitere Drehung des rechten Zahnrades 45 der Nocken 44 durch den Abschnitt 51 hindurchbewegt, und die Schaltwelle 39 ist nach rechts ausgelenkt. Mit ihr ist auch der durch den Schaltfinger 43 an sie gekoppelte Schaltfolger 58 nach rechts ausgelenkt, und die Schaltmuffe 31 ist in formschlüssigem Eingriff mit dem Zahnrad 30.
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Um den vierten Gang einzulegen, muss die Reibkupplung 9 geschlossen und die Reibkupplung 8 geöffnet werden; dies geschieht wiederum durch Drehen der aneinander gekoppelten Zahnräder 45, 13 an linker und rechter Seite des Getriebes, so dass, wie in 14 gezeigt, der rechte Nocken 44 die Anschlagstellung nahe am Ende des Abschnitts 50 erreicht, während der linke Nocken 44 sich an der Grenze zwischen den Abschnitten 50, 51 befindet.
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In 15 ist das linke Zahnrad 45 weiter zurückgedreht, so dass der linke Nocken 44 sich wieder zwischen den Abschnitten 49, 51 befindet und der an die linke Schaltwelle 38 gekoppelte Schaltfolger 52 sich wieder in Neutralstellung befindet. Der vierte Gang ist eingelegt, und die Vorwahl des dritten Gangs ist aufgehoben.
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In 16 ist das rechte Zahnrad 45 wieder in eine Stellung gedreht, in der die Reibkupplung 9 offen ist, während am linken Zahnrad 45 der Nocken 44 sich an einem Anschlag nahe an einem Ende des Abschnitts 49 befindet. In dieser Stellung ist die Reibkupplung 8 geschlossen, und die Schaltmuffe 10 koppelt die Hohlwelle 2 an das Gangrad 22, so dass ein fünfter Gang eingelegt ist, bei dem der Drehmomentfluss über das Gangrad 22 zum Festrad 27 der Nebenwelle 25 verläuft.
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In 17 befindet sich das linke Zahnrad 45 weiterhin in der Anschlagstellung, in der die Reibkupplung 8 geschlossen ist, während am rechten Zahnrad 45 der Nocken 44 sich wieder zwischen den Abschnitten 49, 51 befindet und der Schaltfolger 58 die Schaltmuffe 31 in ihrer Neutralstellung hält, so dass die Vorwahl des vierten Gangs aufgehoben ist.
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Um den sechsten Gang einzulegen, werden zunächst wiederum die Schaltwellen 38, 39 um die Längsachse 40 gedreht, so dass wieder der Schaltfinger 41 am Schaltfolger 58 und der Schaltfinger 43 am Schaltfolger 52 einrücken. Anschließend wird durch Drehen des rechten Zahnrades 45, bis der Nocken 44 den Anschlag des Abschnitts 50 erreicht, bei gleichzeitigem Öffnen der Reibkupplung 8, der in 18 gezeigte Zustand erreicht, in dem der sechste Gang eingelegt ist. Der Drehmomentfluss verläuft über die Zahnräder 6 und 34 zur Nebenwelle 26.
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In 19 sind die Schaltwellen 38, 39 so gedreht, dass der Schaltfinger 43 in einen dritten Schaltfolger 54 eingreift; die Schaltmäuler 52, 58 sind leer. Wie in 1 gezeigt, steuert der Schaltfolger 54 eine Schaltmuffe 70 zum Einlegen eines Rückwärtsgangs. Diese Schaltmuffe 70 kann zum Beispiel, wie in 1 gezeigt, an einer weiteren Nebenwelle 71 angeordnet sein, die ein durch die Schaltmuffe 70 zu koppelndes Losrad 72 und ein weiteres mit dem Differenzial kämmendes Abtriebsritzel 73 trägt. Das Losrad 72 kämmt mit einem Losrad 74 auf der Nebenwelle 26, und das Losrad 74 kämmt seinerseits mit dem Zahnrad 7 auf der Hohlwelle 3. Durch eine Drehung der rechten Trommel 67, bis der Nocken 44 sich am Übergang zwischen den Abschitten 50, 51 der Kulisse 46 befindet, wird die Schaltmuffe 70 aus ihrer Neutralstellung nach rechts gezogen und das Losrad 72 an die Nebenwelle 70 gekoppelt, so dass der Rückwärtsgang vorgewählt ist. Durch Weiterdrehen der Kulisse 46, bis der Nocken 44 sich am Ende des Abschnitts 50 befindet, wird die Reibkupplung 9 geschlossen, und der Drehmomentfluss läuft über die Hohlwelle 3 und das Zahnrad 7, das Losrad 74, das Losrad 72, die Nebenwelle 71 und das Abtriebsritzel 73.
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Es versteht sich, dass die obige detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen zwar bestimmte exemplarische Ausgestaltungen der Erfindung darstellen, dass sie aber nur zur Veranschaulichung gedacht sind und nicht als den Umfang der Erfindung einschränkend ausgelegt werden sollen. Diverse Abwandlungen der beschriebenen Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Rahmen der nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalenzbereich zu verlassen. Insbesondere gehen aus dieser Beschreibung und den Figuren auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebswelle
- 2
- Hohlwelle
- 3
- Hohlwelle
- 4
- Zahnrad
- 5
- Zahnrad
- 6
- Zahnrad
- 7
- Zahnrad
- 8
- Reibkupplung
- 9
- Reibkupplung
- 10
- Schaltmuffe
- 11
- Schaltmuffe
- 12
- Ring
- 13
- Zahnrad
- 14
- Stift
- 15
- Kugel
- 16
- Rampe
- 17
- Ring
- 18
- Wälzlager
- 19
- hohlwellenseitige Platte
- 20
- antriebswellenseitige Platte
- 21
- Synchronring
- 22
- Gangrad
- 23
- Gangrad
- 24
- Schaltverzahnung
- 25
- Nebenwelle
- 26
- Nebenwelle
- 27
- Festrad
- 28
- Festrad
- 29
- Losrad
- 30
- Losrad
- 31
- Schaltmuffe
- 32
- Abtriebsritzel
- 33
- Losrad
- 34
- Losrad
- 35
- Schaltmuffe
- 36
- Abtriebsritzel
- 37
- Steuermechanismus
- 38
- Schaltwelle
- 39
- Schaltwelle
- 40
- Achse
- 41
- Schaltfinger
- 42
- Schaltfinger
- 43
- Schaltfinger
- 44
- Nocken
- 45
- Zahnrad
- 46
- Kulisse
- 47
- Stellmotor
- 48
- Gewindeschnecke
- 49
- Abschnitt der Kulisse
- 50
- Abschnitt der Kulisse
- 51
- Abschnitt der Kulisse
- 52
- Schaltfoger
- 53
- Ausschnitt
- 54
- Schaltfolger
- 55
- Schalthülse
- 56
- Schalthülse
- 57
- Schaltgabel
- 58
- Schaltfoger
- 59
- Längsnut
- 60
- Finger
- 61
- Längsnut
- 62
- Schaltgabel
- 63
- Finger
- 64
- Finger
- 65
- Nut
- 66
- Trommel
- 67
- Trommel
- 68
-
- 69
-
- 70
- Schaltmuffe
- 71
- Nebenwelle
- 72
- Losrad
- 73
- Abtriebsritzel
- 74
- Losrad
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2008/0134819 A1 [0001, 0003]
