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Die Erfindung betrifft ein automatisiertes Schaltgetriebe, welches in einem Getriebegehäuse angeordnete Getriebewellen aufweist, auf denen miteinander kämmende Zahnräder angeordnet sind, bei dem mehrere drehbar auf einer ersten Getriebewelle angeordnete Zahnräder mit zugeordneten und auf einer zweiten Getriebewelle angeordneten drehfesten Zahnrädern in Verzahnungseingriff sind, bei dem auf der die drehbaren Zahnräder tragenden Getriebewelle axial verschiebbare Schaltmuffen drehfest sowie axial benachbart zu den drehbaren Zahnrädern angeordnet sind, bei dem die drehbaren Zahnräder mittels jeweils einer zugeordneten Schaltmuffe drehfest mit zweiten Getriebewelle verbindbar sind, und bei dem die Schaltmuffen mittelbar oder unmittelbar mit einem Stellglied eines jeweils zugeordneten Aktuators verbunden sind.
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Ein konventionelles Kraftfahrzeug weist üblicherweise eine Brennkraftmaschine auf, deren Antriebswelle über eine Anfahr- und Schaltkupplung mit einer Eingangswelle eines Getriebes verbunden ist. Die Anfahr- und Schaltkupplung ist dabei als Reibkupplung ausgebildet, mit der zum Anfahren des Fahrzeugs oder zur Vorbereitung eines Gangwechsels die Drehmomentübertragung zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe unterbrochen werden kann. Das Getriebe kann dabei als manuell betätigbares Handschaltgetriebe oder als automatisiertes Schaltgetriebe ausgebildet sein.
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Bei einem automatisierten Schaltgetriebe wird ein Gangwechsel mit Hilfe einer zum Beispiel elektrohydraulisch oder elektropneumatisch arbeitenden Gangwechseleinheit bewirkt, welche wenigstens einen Aktuator aufweist. Der jeweilige Aktuator ist direkt oder über eine Schaltstange und eine Schaltgabel mit einer zugeordneten Schaltmuffe verbunden, welche axial verschiebbar und drehfest auf einer zugeordneten Getriebewelle angeordnet ist. Mittels einer Axialverschiebung einer solchen Schaltmuffe ist ein drehbar auf der gleichen Getriebewelle angeordnetes Zahnrad, auch Losrad genannt, mit dieser Getriebewelle drehfest verbindbar oder wieder zur freien Drehbarkeit freigebbar. Bei einem Antriebsstrang mit einem automatisierten Schaltgetriebe ist auch die Anfahr- und Schaltkupplung üblicherweise hydraulisch oder elektropneumatisch betätigbar. Die Betätigung der Anfahr- und Schaltkupplung sowie der Aktautoren der Gangwechseleinheit werden von einer übergeordneten Steuerungs- und/oder Regeleinrichtung ausgelöst und gesteuert.
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Die elektrohydraulische oder elektropneumatische Gangwechseleinheit des Getriebes ist üblicherweise unmittelbar an der Außenseite des Getriebegehäuses angeordnet. Im Übrigen ist der konstruktive Aufbau eines automatisierten Schaltgetriebes weitgehend identisch zu einem herkömmlichen, manuell schaltbaren Getriebe.
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Nachteilig bei bekannten automatisierten Schaltgetrieben ist unter anderem, dass für die elektrohydraulische oder elektropneumatische Gangwechseleinheit vergleichsweise große Zugangsöffnungen in der Außenseite des Getriebegehäuses vorzusehen sind, zumindest um deren Aktuatoren oder deren Stellelemente zu dem Schaltstangen, Schaltgabeln und/oder Schaltmuffen zu führen. Diese vergleichsweise große Öffnung im Getriebegehäuse reduziert dessen mechanische Stabilität und ist zugleich ein Austrittsfenster für Betriebsgeräusche des Getriebes nach außen. Außerdem sind vergleichsweise leistungsstarke Aktuatoren zum axialen Verschieben der Schaltmuffen mittels den zugeordneten Schaltstangen und/oder Schaltgabeln vorzusehen.
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DE 10 2010 048 739 A1 bezieht sich auf eine Schaltvorrichtung für ein Schaltgetriebe eines Fahrzeugs, mit mindestens einer Welle, welche eine Längsachse aufweist, mit mindestens einem Gangrad, mit mindestens einem Formschlusselement zur Erzeugung einer kraft- und drehmomentübertragenden Verbindung zwischen der Welle und dem Gangrad, und mit mindestens einem Schaltelement, welches das Formschlusselement axial längs der Längsachse der Welle verschiebt. Weiterhin bezieht sich
DE 10 2010 048 739 A1 auf ein Schaltgetriebe mit einer Schaltvorrichtung.
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DE 10 2009 054 942 A1 offenbart eine Schalteinrichtung für ein Zahnräderwechselgetriebe, mit mindestens einer Schiebemuffe, welche drehfest und axial verschiebbar auf einer Getriebewelle aufgesetzt und zu welcher zumindest auf einer Seite je ein Losrad benachbart platziert ist, das frei rotierbar auf der Getriebewelle angeordnet ist, wobei die mindestens eine Schiebemuffe durch eine Betätigung von zugehörigen Stellmitteln aus einer Neutralstellung axial in Richtung des je einen Losrades in eine Schaltstellung bewegbar ist und bei Erreichen der Schaltstellung eine Koppelung des je einen Losrades mit der Getriebewelle hervorruft.
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DE 10 2013 204 669 A1 und
DE 10 2011 088 666 A1 betreffen eine Verschiebevorrichtung mit einer um eine Drehachse drehbaren Welle, mit einer Schiebemuffe, die drehfest und längs der Drehachse verschiebbar auf der Welle angeordnet ist, und mit einer zur Längsverschiebung der Schiebemuffe vorgesehenen Kulissenführung.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein automatisiertes Schaltgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einer räumlich optimierten Anordnung der zur Betätigung der Schaltgabeln und der zugeordneten Schaltmuffen notwendigen Aktuatoren vorzustellen.
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Die Lösung dieser Aufgabe wird mit einem automatisierten Schaltgetriebe erreicht, welches die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Demnach geht die Erfindung aus von einem automatisierten Schaltgetriebe, welches in einem Getriebegehäuse angeordnete Getriebewellen aufweist, auf denen miteinander kämmende Zahnräder angeordnet sind, bei dem mehrere drehbar auf einer ersten Getriebewelle angeordnete Zahnräder mit zugeordneten und auf einer zweiten Getriebewelle angeordneten drehfesten Zahnrädern in Verzahnungseingriff sind, bei dem auf der die drehbaren Zahnräder tragenden Getriebewelle axial verschiebbare Schaltmuffen drehfest sowie axial benachbart zu den drehbaren Zahnrädern angeordnet sind, bei dem die drehbaren Zahnräder mittels jeweils einer zugeordneten Schaltmuffe drehfest mit zweiten Getriebewelle verbindbar sind, und bei dem die Schaltmuffen mittelbar oder unmittelbar mit einem Stellglied eines jeweils zugeordneten Aktuators verbunden sind. Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist bei diesem Schaltgetriebe vorgesehen, dass die Betätigungsachse des Stellglieds der jeweiligen Aktuatoren senkrecht zur Betätigungsrichtung der Schaltmuffen ausgerichtet ist.
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Durch diese Anordnung können die Aktuatoren vergleichsweise klein und kostengünstig ausgebildet sein, da deren Stellglieder nur sehr kurze Betätigungswege bewältigen müssen, um die Schaltmuffen zu betätigen. Außerdem sind bei einem mehrere Vorgelegewellen aufweisenden Getriebe, bei dem die Schaltmuffen und Losräder auf mehreren Getriebewellen verteilt angeordnet sind, die von gemäß der Erfindung angeordneten Aktuatoren betätigbaren Schaltgabeln beziehungsweise Schaltmuffen vergleichsweise einfach zu erreichen. Außerdem können bei einem Getriebe mit mehreren Vorgelegewellen, sofern es die Anordnung der Getriebewellen ermöglicht, mittels jeweils einem Aktuator mehrere Schaltgabeln beziehungsweise Schaltmuffen auf verschiedenen Getriebewellen betätigt werden.
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Weiter ist bevorzugt vorgesehen, dass die erste Getriebewelle und die zweite Getriebewelle in einer gedachten Ebene innerhalb eines Getriebegehäuses angeordnet sind, und dass die Betätigungsachse des mindestens einen Aktuators parallel zu dieser Ebene ausgerichtet ist. Hierdurch ist es möglich, die Aktuatoren Platz sparend beiderseits derjenigen gedachten Ebene anzuordnen, in der die wenigstens zwei Getriebewellen im Getriebegehäuse angeordnet sind. Wenn sich also eine solche gedachte Ebene senkrecht zu einer Horizontalen erstreckt und zum Beispiel eine erste Getriebewelle und eine zweite Getriebewelle oder eine Vorgelegewelle vertikal übereinander angeordnet sind, können die Aktuatoren seitlich neben dieser Ebene beziehungsweise seitlich neben diesen beiden Getriebewelle am oder im Getriebegehäuse angeordnet sein.
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Außerdem kann durch die vorgeschlagene Anordnung der Aktuatoren die wenigstens eine oberseitige Zugangsöffnung für die Aktuatoren im Getriebegehäuse vergleichsweise klein sein, wodurch das Getriebegehäuse steifer als bei konventionellen Lösungen ausgebildet ist. Zudem gelangen durch die kleinere Öffnung im Getriebegehäuse unerwünschte Getriebegeräusche in geringerem Umfang nach außen.
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Zudem ermöglicht die erfindungsgemäße Anordnung der Aktuatoren die Verwendung leistungsschwächerer Aktuatoren und erlaubt so einen leichteren Zugang zu den Schaltgabeln oder Schaltmuffen. Die Betätigungsachsen der Aktuatoren verlaufen hierbei vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zu einer gedachten Horizontalen, auf der sich das mit dem automatisierten Schaltgetriebe ausgestattete Kraftfahrzeug befindet. Anders ausgedrückt weisen die Betätigungsachsen der Aktuatoren in diesem Ausführungsbeispiel in Richtung der Wirkung der Schwerkraft.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des gemäß der Erfindung ausgebildeten automatisierten Schaltgetriebes ist vorgesehen, dass dieses mindestens eine Aktuatorsteuereinheit zur Ansteuerung des mindestens einen Aktuators aufweist, und dass diese Aktuatorsteuereinheit von einer elektronischen Getriebeschalteinheit steuerbar ist.
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Hierdurch sind zahlreiche und vor allem kraftstoffsparende Fahrprogramme durch geeignete Ansteuerung des automatisierten Schaltgetriebes mittels der Getriebeschalteinheit unter Verwendung entsprechender Programmalgorithmen realisierbar. Darüber hinaus erfolgt die betätigungsmittelbezogene Ansteuerung in räumlicher Nähe zu den Aktoren. Somit können für den Fall, dass die Aktuatoren zum Beispiel jeweils als pneumatische oder hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnungen realisiert sind, die zu deren Ansteuerung in der Regel notwendigen Steuerventile nebst der erforderlichen Leistungselektronik in unmittelbarer Nähe zu den Pneumatik- oder Hydraulikzylindern angeordnet werden, woraus kurze hydraulische, pneumatische sowie elektrische Leitungswege resultieren. Alternativ dazu können die Aktuatorsteuereinheiten auch in die Getriebeschalteinheit integriert sein.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass der mindestens eine Aktuator und die mindestens eine Aktuatorsteuereinheit sowie eine Getriebeschalteinheit an einer Außenseite des Getriebegehäuses angeordnet sind. Hierdurch befinden sich die Aktuatoren sowie die diesen zugeordneten Aktuatorsteuereinheiten jeweils oberhalb des Ölbads des Schaltgetriebes. Die Oberseite des Getriebegehäuses verläuft hierbei im Wesentlichen senkrecht zur Richtung der Schwerkraft.
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Weiter ist bevorzugt vorgesehen, dass der mindestens eine Aktuator als Linearaktuator ausgebildet ist, der koaxial zu seiner Betätigungsachse eine axial bewegbare Betätigungsstange aufweist, und bei der jede Betätigungsstange mit mindestens einer Schaltgabel zusammenwirkt. Der mindestens eine Linearaktuator verfügt dabei über ein Gehäuse, welches mechanisch an das Getriebegehäuse angebunden ist. Dadurch, dass der Linearaktuator eine koaxial zu seiner Betätigungsachse ein- und ausfahrbare Betätigungsstange auf weist, ist die mechanische Kopplung zwischen dem jeweiligen Linearaktuator und der zugeordneten Schaltgabel konstruktiv besonders einfach realisierbar.
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Außerdem ist bevorzugt vorgesehen, dass die jeweilige Schaltgabel einen halbkreisförmigen Abschnitt zum Ankoppeln an eine zugeordnete Schaltmuffe aufweist, und dass die jeweilige Schaltgabel einen radial auswärts gerichteten, zapfenartigen Mitnehmer aufweist, der vorzugsweise mittig an dem halbkreisförmigen Abschnitt der Schaltgabel angeordnet ist. Dieser Mitnehmer ermöglicht eine zuverlässige mechanische Ankopplung der Schaltgabel an die Betätigungsstange des Linearaktuators. Infolgedessen kann der Mitnehmer der jeweiligen Schaltgabel auf der gleichen Höhe wie die Längsachse der zugeordneten, die Losräder und Schaltmuffen tragenden ersten Getriebewelle angeordnet sein. Die jeweiligen Mitnehmer sind beispielsweise als zylindrische Zapfen oder Bolzen ausgebildet, um deren Führung in einer Kulissenbahn zu erleichtern.
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Für die genannte Verbindung zwischen dem zapfenartigen Mitnehmer an der Schaltgabel und der Betätigungsstange des Linearaktuators ist bevorzugt vorgesehen, dass an dem freien axialen Ende der Betätigungsstange ein Kulissenkörper befestigt ist, welcher eine in Bezug zur Längsachse der mit den Schiebemuffen und den Losrädern bestückte ersten Getriebewelle geneigte Kulissenbahn aufweist, und dass der Mitnehmer der zugeordneten Schaltgabel verschiebbar in dieser Kulissenbahn des Kulissenkörpers aufgenommen ist.
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Die Geometrie der Kulissenbahn bestimmt die Länge des Betätigungsweges der Schaltgabel beziehungsweise der daran angekoppelten Schaltmuffe sowie die beiden axialen End- und Arretierungspositionen der Schaltmuffe. Außerdem bestimmt die Geometrie der Kulissenbahn die Stellgeschwindigkeit der Schaltmuffe in Bezug zur Stellgeschwindigkeit des Linearaktuators. Da der Linearaktuator bevorzugt derart ausgebildet ist, dass er eine stabile Betätigungsposition zwischen seinen beiden axialen Endstellungen einnehmen kann, kann die Kulissenbahn des Kulissenkörpers die Schaltmuffe auch in deren Neutralposition zwischen zwei axial gegenüberliegenden Schalt- oder Gangstellungen bringen und dort halten.
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Hierdurch wird jede entlang der Betätigungsachse eines Linearaktuators erfolgende Verschiebebewegung der zugeordneten Betätigungsstange in eine parallel zur Längsachse der die zugeordneten Losräder und Schaltmuffen tragenden Getriebewelle gerichtete Verschiebebewegung der zugeordneten Schaltgabel beziehungsweise Schaltmuffe übersetzt. Ein Neigungswinkel der Kulissenbahn des Kulissenkörpers in Bezug zur Längsachse der zugeordneten Getriebewelle liegt in einem Bereich zwischen 30° und 60°, bevorzugt bei 45°.
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Vorzugsweise ist der mindestens eine Linearaktuator pneumatisch, hydraulisch, elektrohydraulisch, elektromotorisch, elektromagnetisch, piezoelektrisch oder durch eine Kombination von mindestens zwei der genannten Wirkmechanismen betätigbar. Hierdurch steht eine große Bandbreite von alternativen Antriebsmechanismen für die im automatisierten Schaltgetriebe zum Einsatz kommenden Linearaktuatoren zur Verfügung.
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Das automatisierte Schaltgetriebe weist eine Antriebswelle und wenigstens eine Vorgelegewelle auf, wobei die Vorgelegewelle die Funktion einer Getriebeabtriebswelle ausüben kann.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung eines Ausführungsbeispiels beigefügt. In dieser zeigt
- 1 eine perspektivische Ansicht eines automatisierten Schaltgetriebes mit einem antriebsmotorfern geöffneten Getriebegehäuse,
- 2 eine perspektivische Ansicht des Schaltgetriebes gemäß 1 ohne das Getriebegehäuse, und
- 3a bis 3c drei perspektivische Ansichten einer Schaltgabel des Schaltgetriebes gemäß 1 in drei unterschiedlichen Stellpositionen.
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Das in den 1 und 2 dargestellte automatisierte Schaltgetriebe 10 weist eine erste Getriebewelle 12 und eine zweite Getriebewelle 14 auf, die in einem Getriebegehäuse 16 angeordnet sind. Die erste Getriebewelle 12 ist bei diesem Schaltgetriebe 10 als Eingangswelle wirksam, während die zweite Getriebewelle 14 als Ausgangswelle dient. Die erste Getriebewelle 12 ist mittels einer Kupplung 18 mit einer Kurbelwelle 20 einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine kraftschlüssig verbindbar oder von dieser trennbar. Die Kupplung 18 kann beispielsweise als eine automatisierte Trockenreibkupplung oder dergleichen ausgebildet sein.
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Auf der ersten Getriebewelle 12 sind mehrere nicht einzeln bezeichnete Losräder 76 und auf der zweiten Getriebewelle 14 sind mehrere nicht einzeln bezeichnete Festräder 78 angeordnet, von denen jeweils zwei dieser Zahnräder 76, 78 zur Bildung eines vorgegebenen Übersetzungsverhältnisses beziehungsweise eines Ganges miteinander in Zahneingriff sind. Zum Einlegen eines Getriebegangs lassen sich die einzelnen Losräder 76 mit Hilfe jeweils zugeordneter Schaltmuffen 58 drehfest mit derjenigen Getriebewelle 12 verbinden, auf denen diese Losräder 76 und die zugeordneten Schaltmuffen 58 gemeinsam angeordnet sind. Dieser Aufbau ist dem Fachmann hinlänglich bekannt.
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Zur Betätigung der Schaltmuffen 58, also zu deren Axialverschiebung auf der zugeordneten ersten Getriebewelle 12, ist jeder dieser Schaltmuffen 58 eine Schaltgabel 68, 70 zugeordnet, welche eine etwa halbkreisförmige Geometrie aufweisen. Die Schaltgabeln 68, 70 greifen jeweils in eine radial äußere Ringnut in der zugeordneten Schaltmuffe 58 formschlüssig ein, so dass bei einer Axialverschiebung der Schaltgabel 68, 70 auch die zugeordnete Schaltmuffe 58 axial auf der ersten Getriebewelle 12 verschoben wird. Eine Axialverschiebung der drehfest auf der ersten Getriebewelle 12 angeordneten Schaltmuffe 58 in Richtung zu dem zugeordneten Losrad 76 bewirkt über stirnseitige Mitnahmeverzahnungen an der Schaltmuffe 58 und dem Losrad 76 eine drehfeste Verbindung des Losrads 76 mit der ersten Getriebewelle 12, so dass im Ergebnis eine Drehmomentübertragung von der ersten Getriebewelle 12 zu der zweiten Getriebewelle 14 erfolgen kann.
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Die erste Getriebewelle 12 weist eine Längsachse 22 auf, die parallel zu der Längsachse 24 der zweiten Getriebewelle 14 ausgerichtet ist. Die erste Getriebewelle 12 und die zweite Getriebewelle 14 sind daher in einer gedachten, hier zeichnerisch angedeuteten Ebene 26 angeordnet, welche lediglich exemplarisch näherungsweise senkrecht zu einer horizontalen Ebene beziehungsweise einem horizontalen Untergrund 28 verläuft, auf dem ein mit dem automatisierten Schaltgetriebe 10 ausgestattetes Kraftfahrzeug beispielhaft betrieben wird.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel von 1 verläuft die erste Getriebewelle 12 außerdem oberhalb zur zweiten Getriebewelle 14, wobei die erste Getriebewelle 12 und die zweite Getriebewelle 14 jeweils parallel zum horizontalen und ebenen Untergrund 28 ausgerichtet sind. Abweichend von der in 1 lediglich exemplarisch dargestellten räumlichen Anordnung der ersten Getriebewelle 12 und der zweiten Getriebewelle 14 innerhalb des Getriebegehäuses 16 sind grundsätzlich auch andere räumliche Anordnungen möglich, wobei die beiden Getriebewellen 12, 14 jedoch immer in einer gedachten Ebene angeordnet sind, deren räumliche Lage jedoch unterschiedlich sein kann.
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An einer weitgehend planen Oberseite 30 des Getriebegehäuses 16, die hier lediglich exemplarisch ebenfalls parallel zum Untergrund 28 verläuft, sind zwei Aktuatorsteuereinheiten 32, 34 angeordnet, die von einer elektronischen Getriebeschalteinheit 36 angesteuert werden. Alternativ dazu können die beiden Aktuatorsteuereinheiten 32, 34 integraler Bestandteil der Getriebeschalteinheit 36 sein, also in diese baulich integriert sein.
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Die Getriebeschalteinheit 36 wird von einer nicht dargestellten, übergeordneten digitalen Steuerungs- und/oder Regelungseinheit kontrolliert und befehligt, wobei dieser Steuerungs- und/oder Regelungseinheit vorzugsweise zugleich die Ansteuerung einer gleichfalls nicht eingezeichneten Betätigungseinheit zum Ein- oder Ausrücken der Kupplung 18 obliegt.
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Mittels der ersten Aktuatorsteuereinheit 32 werden hier beispielhaft zwei in einem ersten Aktuatorgehäuse 38 integrierte Aktuatoren 40, 42 angesteuert, die jeweils mit einer in den 1 verdeckten Schaltgabel 68, 70 zusammenwirken, welche zur Betätigung von zwei gleichfalls verdeckten Schaltmuffen 58 dienen. Entsprechend werden von der zweiten Aktuatorsteuereinheit 34 weitere, in 2 erkennbare Aktuatoren 54, 56 gesteuert.
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Mithilfe der von der elektronischen Getriebeschalteinheit 36 mittelbar über die beiden Aktuatorsteuereinheiten 32, 34 kontrollierten Aktuatoren 40, 42; 54, 56 lässt sich das automatisierte Schaltgetriebe 10 zur Realisierung spezieller Fahrprogramme unter Verwendung geeigneter Programmalgorithmen vollautomatisch in Abhängig vom Betriebszustand des Kraftfahrzeugs und dem der Brennkraftmaschine steuern. Hierbei können die Gangwechsel beziehungsweise das Umschalten zwischen den einzelnen Getriebegängen ohne aktives Zutun des Fahrers vollautomatisch oder gegebenenfalls mittels eines Wählhebels manuell ausgelöst werden. In dem Getriebegehäuse 16 sind ferner verschiedene, nicht dargestellte Sensoren integriert, um den aktuellen Zustand des automatisierten Schaltgetriebes 10, insbesondere den Schaltzustand der Schaltmuffen 58, die Betätigungsstellung der Aktuatoren sowie die Drehzahl der Getriebewellen 12, 14, zuverlässig zu erfassen und an die elektronische Getriebeschalteinheit 36 zur Auswertung weiterzuleiten.
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Die beiden in 1 erkennbaren Aktuatoren 40, 42 sind hier lediglich exemplarisch jeweils als Linearaktuatoren 44, 46 ausgebildet. Die Betätigungsachsen 48, 50 der Stellglieder 72, 74 dieser Aktuatoren 40, 42 sind jeweils senkrecht zur Betätigungsrichtung der Schaltgabeln 68, 70 und der Schaltmuffen 58 ausgerichtet. Sie verlaufen dabei auch parallel und beabstandet zu der bereits genannten Ebene 26, in der die beiden Getriebewellen 12, 14 angeordnet sind. Demnach sind die Linearaktuatoren 44, 46 im Wesentlichen senkrecht in Bezug zu der Oberseite 30 des Getriebegehäuses 16 beziehungsweise zum Untergrund 28 sowie seitlich neben der ersten Getriebewelle 12 angeordnet.
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Aufgrund dieser speziellen räumlichen Positionierung der Aktuatoren 40, 42, 44, 46, 47, 49, 54, 56 im oder am Getriebegehäuse 16 kann wenigstens eine nicht bezeichnete Zugangsöffnung in der Oberseite 30 des Getriebegehäuses 16 vergleichsweise klein ausgebildet sein, wodurch eine Minderung der vom Schaltgetriebe 10 abgegebenen Geräusche möglich ist. Außerdem ermöglicht diese spezielle räumliche Anordnung den Einsatz von kompakteren Aktuatoren und erlaubt darüber hinaus eine einfachere Ansteuerung von auf der ersten Getriebewelle 12 und/oder der zweite Getriebewelle 14 angeordneten Schaltmuffen 58.
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Die beiden Linearaktuatoren 44, 46 können in Abhängigkeit von einem an Bord des Kraftfahrzeugs zur Verfügung stehenden Arbeitsmedium, wie zum Beispiel Druckluft oder Hydrauliköl, beispielsweise als pneumatisch, hydraulisch, elektrohydraulisch oder elektropneumatisch betätigbaren Kolben-Zylinder-Anordnungen, also mit Pneumatik- oder Hydraulikzylindern realisiert sein. Außerdem können die Linearaktuatoren 44, 46 auch elektromotorisch, zum Beispiel mittels eines elektromotorisch betriebenen Spindelantriebs realisiert sein. Der grundsätzliche Aufbau eines automatisierten Schaltgetriebes 10 mit einer Getriebeschalteinheit, einer Aktuatorsteuereinheit sowie mit Aktuatoren ist dem auf dem Gebiet der Kraftfahrzeuggetriebekonstruktion tätigen Fachmann im Übrigen gleichfalls aus dem Stand der Technik hinreichend geläufig, so dass an dieser Stelle auf eine weitergehende Beschreibung der Funktionsweise des automatisierten Schaltgetriebes 10 verzichtet wird.
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2 zeigt eine schematische und perspektivische Ansicht des automatisierten Schaltgetriebes 10 gemäß 1 ohne das Getriebegehäuse 16. Die erste Getriebewelle 12 und die zweite Getriebewelle 14 beziehungsweise deren Längsachsen 22, 24 sind deutlich erkennbar in der hier nicht dargestellten gedachten Ebene 26 angeordnet, welche senkrecht zum Untergrund 28 verläuft, wobei die erste Getriebewelle 12 vertikal über der zweiten Getriebewelle 14 angeordnet ist.
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Neben dem bereits erwähnten quaderförmigen ersten Aktuatorgehäuse 38 mit den beiden zugeordneten Linearaktuatoren 44, 46 befindet sich ein zweites quaderförmiges Aktuatorgehäuse 52 mit einen dritten und einem vierten Aktuator 54, 56, die von der zweiten Aktuatorsteuereinheit 34 gesteuert werden. Diese beiden Aktuatoren 54, 56 sind gleichfalls als Linearaktuatoren 47, 49 ausgebildet. Die Ansteuerung der Aktuatoren 40, 42, 44, 46, 47, 49, 54, 56 erfolgt mittels den beiden Aktuatorsteuereinheiten 32, 34, welche gemeinsam von der hierarchisch übergeordneten elektronischen Getriebeschalteinheit 36 kontrolliert und befehligt werden.
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Wie die 2 und 3a bis 3c zeigen, weisen die Aktuatoren 40, 42, 44, 46, 47, 49, 54, 56 jeweils eine axial bewegbare Betätigungsstange 72, 74 auf, an deren freien axialen Ende jeweils ein quaderförmiger Kulissenkörper 60, 62 befestigt ist. Daher wird bei einer Betätigung der Aktuatoren 40, 42, 44, 46, 47, 49, 54, 56 die Betätigungsstange 72, 74 und der an ihr befestigte jeweilige Kulissenkörper 60, 62 vertikal, also senkrecht zum Untergrund 28 und senkrecht zur Längsachse 22 der ersten Getriebewelle 12 bewegt.
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Jeder der Kulissenkörper 60, 62 verfügt über eine schlitzförmig oder nutartig ausgebildete Kulissenbahn 64, 66, in die jeweils ein zapfenförmiger beziehungsweise zylindrischer Mitnehmer 82 eingreift, welcher an der radialen Außenseite einer dem jeweiligen Aktuator zugeordneten Schaltgabel 68 angeordnet ist. Diese Konstruktion ist in den 3a bis 3c besonders gut erkennbar, auf die noch gesondert eingegangen wird.
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Mithilfe der Kulissenbahn 64, 66 der Kulissenkörper 60, 62 kann die vertikale Verstellbewegung 87 der Kulissenkörper 60, 62 in eine im Wesentlichen parallel zu derjenigen Ebene 26, in der die Getriebewellen 12, 14 angeordnet sind, beziehungsweise parallel zur Längsachse 22 der ersten Getriebewelle 12 verlaufende, horizontale Verschiebebewegung 89 transformiert werden, die ihrerseits zur axialen Betätigung der zugeordneten Schaltgabel 68, 70 und Schaltmuffe 58 des automatisierten Schaltgetriebes 10 dient.
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Die Linearaktuatoren 44, 46, 47, 49 weisen wie erwähnt jeweils eine vorzugsweise zylindrische Betätigungsstange 72, 74 auf, die gesteuert durch die erste oder zweite elektronische Aktuatorsteuereinheit 32, 34 jeweils um einen exakt definierten axialen Stellbeziehungsweise Verfahrweg senkrecht zum Untergrund 28 unter Einbeziehung von Zwischenpositionen ein- und ausfahrbar sind. Jeder Kulissenkörper 60, 62 ist jeweils mit einer der Betätigungsstangen 72, 74 auf mechanisch geeignete Weise verbunden. An allen Aktuatoren 40, 42, 44, 46, 47, 49, 54, 56 sind bevorzugt Wegmesssensoren angeordnet, mittels denen die axialen Verstellbewegungen der Betätigungsstangen 72, 74 mit hoher Genauigkeit erfassbar und an die Aktuatorsteuereinheiten 32, 34 und/oder an die elektronische Getriebeschalteinheit 36 zur Steuerung und/oder Regelung weiterleitbar sind.
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Die 3a, 3b und 3c zeigen jeweils eine perspektivische Ansicht einer Schaltgabel 68 des Schaltgetriebes 10 gemäß 2 in drei unterschiedlichen Schaltpositionen I, II sowie III. Die Schaltgabel 68 weist zur mechanischen Anbindung an die zugeordnete Schaltmuffe 58 einen näherungsweise halbkreisförmigen Abschnitt 80 auf, der konzentrisch zur Längsachse 22 der ersten Getriebewelle 12 ausgerichtet ist. Mittig an dem halbkreisförmigen Abschnitt 80 der Schaltgabel 68 ist ein hier zapfenförmiger beziehungsweise zylindrischer sowie radial auswärts gerichteter Mitnehmer 82 angeordnet.
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Der mit der gezeigten Schaltgabel 68 zusammenwirkende Linearaktuator 44 weist die schon erwähnte Betätigungsstange 72 auf, an deren freien axialem Ende 84 der auch in 2 erkennbare quaderförmige Kulissenkörper 60 befestigt ist. In der Kulissenbahn 64 des Kulissenkörpers 60 ist der Mitnehmer 82 aufgenommen und geführt. Die Kulissenbahn 64 weist einen ersten Endabschnitt 86 und einen zweiten Endabschnitt 88 auf, deren jeweils halbrunde Enden als axiale Endanschläge für den Mitnehmer 82 dienen. Diese beiden Endabschnitte 86, 88 der Kulissenbahn 64 sind durch einen schräg beziehungsweise diagonal in Bezug zur Längsachse 22 der ersten Getriebewelle 12 und zur betätigungsstangennahen Oberseite 90 des Kulissenkörpers 60 verlaufenden Mittelabschnitt 92 verbunden. Der Winkel α des schrägen Mittelabschnitts 92 zur Längsachse 22 der ersten Getriebewelle 12 beträgt zwischen 30° und 90°, vorzugsweise jedoch etwa 45°.
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Ein der besseren zeichnerischen Übersicht halber nicht bezeichneter Durchmesser des zapfenartigen Mitnehmers 82 an der Schaltgabel 68 ist etwas geringer als die Breite der Kulissenbahn 64, wodurch eine in axialer Richtung weitgehend spielfreie Aufnahme des Mitnehmers 82 in der Kulissenbahn 64 gewährleistet ist. Die Länge 94, 96 der Endabschnitte 86, 88 der Kulissenbahn 64 entspricht ungefähr dem Durchmesser des Mitnehmers 82, wodurch dessen stabile Endlagen in der Kulissenbahn 64 gewährleistet sind.
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In der in 3a gezeigten ersten Stellposition I der Schaltgabel 68 hat die Betätigungsstange 72 des Linearaktuators 44 ihre axial am weitesten ausgefahrene Position erreicht, so dass der Mitnehmer 82 den zweiten Endabschnitt 88 der Kulissenbahn 64 des Kulissenkörpers 60 und damit seine erste stabile Endlage erreicht hat. Hierdurch hat die Schaltgabel 68 ihre kupplungsfernste Stellung eingenommen, wodurch im Ergebnis beispielsweise ein zugeordnetes Losrad mit der ersten Getriebewelle 12 drehfest verbunden ist.
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Wie 3b zeigt, bewegt sich bei einem Aktivieren des Linearaktuators 44 dessen Betätigungsstange 72 zusammen mit dem Kulissenkörper 60 in Richtung des ersten Pfeils 87 hin zu dem Zylindergehäuse des Linearaktuators 44 beziehungsweise weg von dem in 1 gezeigten Untergrund 28, bis die Schaltgabel 68 ihre zweite Stellposition II erreicht hat. Durch diesen Bewegungsablauf wird die Schaltgabel 68 zusammen mit dem Mitnehmer 82 horizontal, das heißt parallel zur Längsachse 22 der ersten Getriebewelle 12 soweit in Richtung des zweiten Pfeils 89 verschoben, bis der Mitnehmer 82 ungefähr die Mitte des schrägen Mittelabschnitts 92 der Kulissenbahn 64 des Kulissenkörpers 60 erreicht hat. Hierdurch hat die Schaltgabel 68 die axial mittlere Stellposition II eingenommen, wodurch im Ergebnis eine Schaltmuffe 58 in eine Neutralposition geschaltet ist, in welcher diese zwei axial benachbarte Losräder auf der gleichen Getriebewelle 12 frei drehbar sein lässt.
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Durch erneutes Betätigen des Linearaktuators 44 wird die Betätigungsstange 72 weiter in Richtung des ersten Pfeils 87 in das Zylindergehäuse des Linearaktuators 44 eingefahren, und die Schaltgabel 68 wird dabei weiter in Richtung des zweiten Pfeils 89 parallel zur Längsachse 22 der ersten Getriebewelle 12 verschoben, bis sich der Mitnehmer 82 im ersten Endabschnitt 86 der Kulissenbahn 64 des Kulissenkörpers 60 befindet. Hier hat der Mitnehmer 82 seine zweite Endposition sowie die Schaltgabel 68 ihre dritte Stellposition III erreicht (3c). In dieser dritten Stellposition III steht diese Schaltgabel 68 in ihrer kupplungsdichtesten Verschiebeposition, wodurch im Ergebnis die von dieser Schaltgabel 68 betätigte Schaltmuffe 58 ein zugeordnetes, vergleichsweise kupplungsnahes Losrad mit der ersten Getriebewelle 12 drehfest verbindet.
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Der Kulissenkörper 60 fungiert im Zusammenspiel mit der Kulissenbahn 64 und dem darin aufgenommenen Mitnehmer 82 somit als ein verlustarmes mechanisches Umlenkungsgetriebe, das eine vertikale, also senkrecht zur Längsachse 22 der ersten Getriebewelle 12 erfolgende Verstellbewegung 87 der Betätigungsstange 72 des jeweiligen Linearaktuators 44 in eine horizontale, also parallel zur Längsachse 22 der ersten Getriebewelle 12 beziehungsweise zu dem Untergrund 28 gerichtete Verstellbewegung 89 der Schaltgabel 68 zur Betätigung einer Schaltmuffe 58 des automatisierten Schaltgetriebes 10 transformiert.
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Bezugszeichenliste (Bestandteil der Beschreibung)
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- 10
- Automatisiertes Schaltgetriebe
- 12
- Erste Getriebewelle, Eingangswelle, Antriebswelle
- 14
- Zweite Getriebewelle, Ausgangswelle, Vorgelegewelle
- 16
- Getriebegehäuse
- 18
- Kupplung
- 20
- Kurbelwelle
- 22
- Längsachse der ersten Getriebewelle
- 24
- Längsachse der zweiten Getriebewelle
- 26
- Ebene
- 28
- Untergrund
- 30
- Oberseite des Getriebegehäuses
- 32
- Erste Aktuatorsteuereinheit
- 34
- Zweite Aktuatorsteuereinheit
- 36
- Elektronische Getriebeschalteinheit
- 38
- Erstes Aktuatorgehäuse
- 40
- Erster Aktuator
- 42
- Zweiter Aktuator
- 44
- Erster Linearaktuator
- 46
- Zweiter Linearaktuator
- 47
- Dritter Linearaktuator
- 48
- Betätigungsachse des Aktuators 42
- 49
- Vierter Linearaktuator
- 50
- Betätigungsachse des Aktuators 40
- 52
- Zweites Aktuatorgehäuse
- 54
- Dritter Aktuator
- 56
- Vierter Aktuator
- 58
- Schaltmuffe
- 60
- Erster Kulissenkörper
- 62
- Zweiter Kulissenkörper
- 64
- Erste Kulissenbahn
- 66
- Zweite Kulissenbahn
- 68
- Erste Schaltgabel
- 70
- Zweite Schaltgabel
- 72
- Erste Betätigungsstange oder erste Stellglied
- 74
- Zweite Betätigungsstange oder zweite Stellglied
- 76
- Zahnrad, Losrad
- 78
- Zahnrad, Festrad
- 80
- Halbkreisförmiger Abschnitt einer Schaltgabel
- 82
- Mitnehmer
- 84
- Freies Ende einer Betätigungsstange
- 86
- Erster Endabschnitt einer Kulissenführung
- 87
- Betätigungsbewegung der Betätigungsstange, erster Pfeil
- 88
- Zweiter Endabschnitt einer Kulissenführung
- 89
- Betätigungsbewegung der Schaltgabel, zweiter Pfeil
- 90
- Betätigungsstangennahe Oberseite eines Kulissenkörpers
- 92
- Mittelabschnitt einer Kulissenführung
- 94
- Länge eines Endabschnitts einer Kulissenführung
- 96
- Länge eines Endabschnitts einer Kulissenführung
- α
- Winkel
